JP4846601B2 - 不足ラウンドロビン方式のデータパケットスケジューリングのインスタントサービス方法 - Google Patents

Description

本発明はデータパケットスケジューリングにおけるフローのサービス方法に関し、より詳細にはパケットスイッチングネットワークに適用して使う不足ラウンドロビン（Ｄｅｆｉｃｉｔ Ｒｏｕｎｄ Ｒｏｂｉｎ：以下、ＤＲＲ）方式のデータパケットスケジューリングにおいて、現在フローのサービス時間内に新たなフローが活性化される場合、現在フローのサービス時間が終了した直後に新たに活性化された新たなフローをすぐサービスし、フロースケジューリングに従う次のフローをサービスするようにする、不足ラウンドロビン方式のデータパケットスケジューリングのインスタントサービス方法に関する。

一般に、データパケットを送受信するパケットスイッチングネットワークにおいては、フロー（Ｆｌｏｗ）と呼ばれる各トラヒックの単位に対してサービス帯域幅を予約している。この予約されたサービスの帯域幅を保障するために、パケットスイッチングネットワークはスケジューリングアルゴリズムを用いて正確に割当てられた分の帯域幅を特定フローのトラヒックに効率よく適用させる。このようなスケジューリングアルゴリズムの一つとしてＤＲＲ方式が挙げられる。

ＤＲＲ方式は、活性化されているフローをラウンドロビン方式にサービスする。たとえば、ホームネットワーク装置の場合、外部から入力された多数のデータパケットをフロー毎にメモリに格納し、スケジューラがパケットスケジューリングに従って各フローを順にサービスする。ホームネットワーク装置は、サービスするフローのデータパケットをメモリから読み取り、キュー（Ｑｕｅｕｅ）に待機させる。

このとき、フロー毎にサービスするパケットサイズを予め決定されたクァンタム（Ｑｕａｎｔｕｍ）値と比較して小さい場合にサービスし、クァンタム値からサービスしたパケットサイズを引いた値をＤＣ（Ｄｅｆｉｃｉｔ Ｃｏｕｎｔｅｒ）値として格納する。ここで、サービスするパケットサイズがクァンタム値より大きい場合、サービスできず次のラウンドでサービスするようになる。次のラウンドでは、各フロー毎にサービスするパケットサイズと「ＤＣ値＋クァンタム値」とを比較し、サービスするパケットサイズが「ＤＣ値＋クァンタム値」より小さい場合にサービスし、大きい場合は次のラウンドに繰り越すようになる。

一方、ＤＲＲ方式では各フロー毎にデータパケットをサービスするとき、コントローラがレジスタ（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）に格納されているリンク目録情報（Ｌｉｎｋｅｄ Ｌｉｓｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）に応じて出力ポートの出力を制御する。ここで、リンク目録情報には、ヘッダフローに対する情報、テイルフローに対する情報、フロー間のサービス順位リンクに対する情報などが含まれている。たとえば、出力ポートの３番出力に、図１に示されているように、１０１フロー、１０２フロー、１０３フロー、１０４フロー、１０５フローが順にサービスされる場合に、１０１フローをヘッダフローに、１０５フローをテイルフローに指定する。１０１フローは次の順位として１０２フローをリンクし、１０２フローは次の順位として１０３フローをリンクする。１０３フローは次の順位として１０４フローをリンクし、１０４フローは次の順位として１０５フローをリンクする。１０５フローはテイルフローであるので、ヘッダフローである１０１フローをリンクする。従って、リンク目録情報にはこのような情報が含まれており、コントローラがリンク目録情報に従って出力ポートの3番出力を制御することになる。

このとき、ホームネットワーク装置に新たなデータパケットが入力され（Ｂａｃｋｌｏｇ）、それによる新たな１０６フローが活性化される場合、コントローラは新たな１０６フローをテイルフローに指定してリンク目録情報に含む。そして、リンク目録情報に従って１０１フローをサービスし、次いで１０２フロー、１０３フロー、１０４フロー、１０５フローを順にサービスした後に、新たな１０６フローをサービスするようになる。従って、新たな１０６フローに他のフローが全部サービスされるまでにペナルティが適用され、遅延時間が増加する問題点がある。これにより、パケットスイッチングネットワークにおけるマルチメディアの伝送サービスの品質も低下する問題点がある。
米国公開特許 ２００４−１６９７４３ 米国公開特許 ２００４−２１３２６１ 米国公開特許 ２００４−００１４９１

本発明は前述の問題点を解決するために提出されたもので、本発明の目的は、パケットスイッチングネットワークに適用して使う不足ラウンドロビン（ＤＲＲ）方式のデータパケットスケジューリングにおいて、現在フローのサービス時間内に新たなフローが活性化される場合に、現在フローのサービス時間が終了する直後に新たに活性化された新たなフローをすぐサービスし、フロースケジューリングに従う次のフローをサービスするようにする、不足ラウンドロビン方式のデータパケットスケジューリングのインスタントサービス方法を提供することにある。

前述の目的を達成するための本発明に係る不足ラウンドロビン方式のデータパケットスケジューリングのインスタントサービス方法は、パケットスケジューリングに従って現在フローをサービスする現在フローサービスステップと、新たなデータパケットの入力に応じて新たなフローを活性化させる新たなフロー活性ステップと、前記現在フローのサービスが終了した場合、すぐ前記新たなフローをサービスする新たなフローサービスステップと、前記新たなフローのサービスが終了した場合、前記パケットスケジューリングに従って次の順位のフローをサービスする次のフローサービスステップと、を含む。

前記現在フローサービスステップと前記新たなフローサービスステップ及び前記次のフローサービスステップは、各フローに対する情報を格納しているフロー情報格納部から該当フローに対する情報を参照して行なうようになる。

前記各フローに対する情報は、フローＩＤ、フラッグ、クォンタ値、デフィシット値、最初パケットポインタ、次のフローポインタに対する情報を含むことができる。

前記現在フローサービスステップと前記新たなフローサービスステップ及び前記次のフローサービスステップは、現在パケットポインタ、現在フローポインタ、クォンタ値、デフィシット値、現在パケットサイズに対する情報が含まれた該当データパケットを送出するようになる。

前記新たなフロー活性ステップは、入力された前記新たなデータパケットをパケットメモリに格納し、前記新たなフローのサービスのために前記新たなデータパケットをキューに待機させるようになる。

前記次のフローサービスステップにおいて、次のフローの中で非活性化されたフローが存ずる場合、前記非活性化されたフローを除いて次のフローをサービスするようになる。

また、活性化されたフローと前記非活性化されたフローに対するアクティブリストに基づいて次のフローをサービスするようになる。

そして、前記現在フローサービスステップと前記新たなサービスステップ及び前記次のフローサービスステップは、アリキエム（Ａｌｉｑｕｅｍ）不足ラウンドロビン方式に適用することができる。

本発明によると、既存に活性化されているフローに予約されていたサービスの量を保障しつつ、新たに活性化されるフローの活性化時点に最も近くデータパケットをサービスすることにより、データパケットの送信遅延を最小化することができる。従って、パケットスイッチングネットワークにおけるマルチメディアの伝送サービスの品質も向上させることができる。

以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
［実施形態］
まず、各図面の構成要素に参照符号を付するにおいて、同一構成要素に対しては他の図面上に表示されるとしてもできる限り同一符号を有するようにすることに留意しなければならない。
また、本発明を説明するにおいて、関連する公知の構成または機能に対する具体的な説明が本発明を不明にすると判断される場合は詳細説明は省略する。

図２は、本発明に係るパケットスケジューリング装置の構成を概略的に示す構成図である。
本発明に係るデータパケットスケジューリング装置は、パケットメモリ２１０、メイン制御部２２０、アクティブリスト処理部２２２、排出部２３０、フロー情報格納部２４０を含む。

パケットメモリ２１０は、外部から入力されたデータパケットを格納している。パケットメモリ２１０は、たとえば大容量のＳＲＡＭを使うことができる。図２に示されているように、パケットメモリ２１０に格納されている一つのデータパケットは、次のパケットフラッグ（Ｎｅｘｔ Ｐａｃｋｅｔ Ｆｌａｇ）、次のパケットサイズ（Ｎｅｘｔ Ｐａｃｋｅｔ Ｓｉｚｅ）、次のパケットポインタ（Ｎｅｘｔ Ｐａｃｋｅｔ Ｐｏｉｎｔｅｒ）、現在パケットサイズ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐａｃｋｅｔ Ｓｉｚｅ）、パケットなどから構成される。

メイン制御部２２０は、現在第１フローをサービスしているところに外部から新たなフローが入力されバックログされると、フロー情報格納部２４０に次のサービス順位として新たなフローに対する情報を格納し、第１フローの現在サービスが終了すると新たなフローがサービスされるようにアクティブリスト処理部２２２を制御する。そして、メイン制御部２２０は、新たなフローのサービスが終了するとスケジューリングに従って第２フローをサービスし、次いで第３フロー、第４フロー・・・など、次の順位のフローをサービスする。

ここで、メイン制御部２２０は、第１フローをサービスするとき、フロー情報格納部２４０から現在パケットポインタ、現在フローポインタ、クォンタ値、デフィシット値、現在パケットサイズなどの第１フローの情報を読み取り、サービスするデータパケットに構成して排出部２３０に伝達する。

排出部２３０は、メイン制御部２２０から伝達されたサービスするデータパケットを、パケットバッファにバッファリングした後、目的地にサービスする。

アクティブリスト処理部２２２は、各フロー情報に応じて多数のフローの中で活性化されたフローをサービスし、非活性化されたフローはサービスしない。また、アクティブリスト処理部２２２は、活性化されたフローと非活性化されたフローに対するアクティブリストを有し、フロー情報に基づいたアクティブリストに応じてフローサービス動作を行なうようになる。

フロー情報格納部２４０は、各フローに応じたデータパケットの情報を格納する。フロー情報格納部２４０は、第１フローに対する情報２４２、第２フローに対する情報２４４、第３フローに対する情報２４６など、多数のフロー情報を各々格納している。各フローに対する情報は、図２に示されているように、フローＩＤ、フラッグ、クォンタ値、デフィシット値、最初パケットポインタ、次のフローポインタなどを含む。

図３は、本発明の実施形態に係る不足ラウンドロビン方式のデータパケットスケジューリングのインスタントサービス方法を説明するための動作フローチャートである。

本発明に係るＤＲＲ方式のデータパケットスケジューリングのインスタントサービス方法は、たとえば、移動通信システムにおいて使われるＶＴＯＡ（Ｖｏｉｃｅ ａｎｄ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｙ ｏｖｅｒ ＡＴＭ）に適用することができ、ホーム内の家電機器を制御するホームネットワークシステムなどに適用することができる。

ＤＲＲ方式において、１ラウンドに与えられる量をクァンタムと言い、クァンタムは最大のパケットサイズより小さく設定することができる。ＤＲＲ方式は、サービスされるデータパケットに対して指定するラウンドポインタが、自分の順番になるとクァンタムサイズ分をサービスする。このとき、クァンタムサイズより小さいデータパケットは幾つかのパケットをサービスし、クァンタムサイズより大きいデータパケットはカウンタ値がパケットサイズと同一もしくは大きくなるまで次のラウンドのクァンタムを和してサービスする。クァンタムサイズは、各リンク毎に１ラウンドにサービスする量を示すので、各リンク毎に異なる速度を提供することに活用することができる。すなわち、速度の大きいリングはクァンタムサイズを大きく設定し、速度の小さいリンクは小さく設定してサービスすると、クァンタムに比例する速度でサービスすることができる。

本発明に係るパケットスケジューリング装置は、スケジューリングに従って各フローをサービスする。パケットメモリ２１０には、外部から入力され目的地に伝送すべき各フローに応じた該当パケットデータが多数格納されている。このとき、目的地に伝送すべきデータパケットが存ずる場合、該当フローは活性化されたとし、メイン制御部２２０はスケジューリングに従って各フローに対する情報をフロー情報格納部２４０に各々格納するようになる。

まず、メイン制御部２２０は、パケットメモリ２１０から第１フローに該当するデータパケットを読み取り、キューに待機させる。次に、メイン制御部２２０は、スケジューリングに従ってアクティブリスト処理部２２２を介して現在活性化された第１フローに該当するデータパケットを排出部２３０に伝達し、第１フローをサービスする（Ｓ３０２）。図４に示されているように、メイン制御部２２０は、第１フローに該当する１０１フローを最初にサービスする（丸１）。

このとき、外部から新たなデータパケットがパケットスケジューリング装置に入力され、パケットメモリ２１０に格納された場合、メイン制御部２２０は新たなフローがバックログされたことと判断する（Ｓ３０４）。

現在第１フローに該当する１０１フローをサービスしているところに、新たなフロー、たとえば図４の１０６フローが活性化されると、メイン制御部２２０は新たなフローをパケットメモリ２１０の一定領域に格納されているリンク目録情報に次の順位のフローとして含む（Ｓ３０６）。

そして、メイン制御部２２０は、新たなフロー１０６フローに対する情報をフロー情報格納部２４０に格納する。すなわち、メイン制御部２２０は、新たなフローに対するフローＩＤ、フラッグ、クォンタ値、デフィシット値、最初パケットポインタ、次のフローポインタなどに対する情報を格納して置く。ここで、次のフローポインタは第２フローになる。

一方、パケットスケジューリング装置は、各フローに対してキューに待機しているデータパケットを、先入れ先出し（ＦＩＦＯ）方式でサービスするようになる。各フローの先頭（ＨＯＬ：Ｈｅａｄ Ｏｆ Ｌｉｎｅ）に対するスケジューリング情報をキューに一つずつ格納するようになる。次いで、パケットが届くとそのフローのＨＯＬパケットであるかを確認し、ＨＯＬパケットであるとスケジューリング情報をキューに格納する。キューにはクァンタムサイズが割当てられており、クァンタムサイズを考慮したカウンタ値より小さいデータパケットに対するスケジューリング情報は、現在にサービスされているキューに格納し、パケットカウンタ値より大きいと他のキューに格納する。サービスされているキューが完全に空になるまで続けてサービスし、そのキューにバックログされたスケジューリング情報がないときに他のスケジューリングキューをサービスする。このときに新たなラウンドが始まる。新たなラウンドでも同様の過程で各フローをサービスする。

前述した過程により第１フロー、１０１フローに対するサービスが終了すると（Ｓ３０８）、メイン制御部２２０はリンク目録情報に基づいたフロー情報を参照し、次の順位として新たなフロー、１０６フローがサービスされるようにアクティブリスト処理部２２２を制御する（Ｓ３１０）。従って、図４に示されているように、１０１フローに続き新たなフロー１０６フローがサービスされる（丸２）。

すなわち、メイン制御部２２０は、新たなフローに該当するデータパケットをパケットメモリ２１０から読み取り、キューに待機させる。アクティブリスト処理部２２２は、フロー情報格納部２４０から各フロー情報を検索し、第１フローの次のフローポインタとして指定された新たなフローに対する情報を読み取る。

そして、アクティブリスト処理部２２０は、キューに待機しているデータパケットのうち、新たなフローに該当するデータパケットを排出部２３０に伝達する。

排出部２３０は、新たなフローに該当するデータ-パケットを目的地に伝送する。

メイン制御部２２０は、新たなフローのサービスが終了すると、新たなフローに対する情報のうち次のフローポインタを確認し、第２フローがサービスされるようにアクティブリスト処理部２２２を制御する（Ｓ３１２）。従って、図４に示されているように、第２フローである１０６フローに続き第３フローである１０２フローがサービスされる（丸３）。

また、メイン制御部２２０は、スケジューリングに従って第３フローに続き第４フローとして１０３フローをサービスする（丸４）。そして、メイン制御部２２０は、１０３フローのサービスが終了すると、次いで１０４フロー（丸５）、及び１０５フロー（丸６）を順にサービスするようになる。

ここで、第４フローである１０３フローが非活性化された場合、メイン制御部２２０は第３フローである１０２フローをサービスした後、第５フローである１０４フローをサービスするようになる。そして、第５フローである１０４フローのサービスに続き第６フローである１０５フローないし第ｎフローをサービスするようになる。

一方、前述のような過程で動作するＤＲＲ方式のインスタントサービス方法は、アリキエム（Ａｌｉｑｕｅｍ）ＤＲＲにも適用することができる。

前述したように本発明によると、パケットスイッチングネットワークに適用して使う不足ラウンドロビン（ＤＲＲ）方式のデータパケットスケジューリングにおいて、現在フローのサービス時間内に新たなフローが活性化される場合に、現在フローのサービス時間が終了する直後に新たに活性化された新たなフローをすぐサービスし、フロースケジューリングに従う次のフローをサービスするようにする、不足ラウンドロビン方式のデータパケットスケジューリングのインスタントサービス方法を実現することができる。

以上、本発明の好適な実施形態を図示及び説明してきたが、本発明の技術的範囲は前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に基づいて定められ、特許請求の範囲において請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば誰もが多様な変形実施が可能であることは勿論のことであり、該変更した技術は特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲に属するものである。

従来のＤＲＲ方式のフロースケジューリング方法を説明するための図面である。 本発明に係るパケットスケジューリング装置の構成を概略的に示す構成図である。 本発明の実施形態に係るＤＲＲ方式のデータパケットスケジューリングのインスタントサービス方法を説明するための動作フローチャートである。 本発明の実施形態に係る各フローのサービス順位を示す図面である。

符号の説明

２１０ パケットメモリ
２２０ メイン制御部
２２２ アクティブリスト処理部
２３０ 排出部
２４０ フロー情報格納部

Claims (7)

1. パケットスケジューリングに従って現在フローをサービスする現在フローサービスステップと、
   新たなデータパケットの入力に応じて新たなフローを活性化させる新たなフロー活性ステップと、
   前記現在フローのサービスが終了した場合、すぐ前記新たなフローをサービスする新たなフローサービスステップと、
   前記新たなフローのサービスが終了した場合、前記パケットスケジューリングに従って次の順位のフローをサービスする次のフローサービスステップと、を含み、
   前記現在フローサービスステップと前記新たなフローサービスステップ及び前記次のフローサービスステップは、各フローに対する情報を格納しているフロー情報格納部から該当フローに対する情報を参照して行い、
   前記各フローに対する情報は、フローＩＤ、クォンタ値、デフィシット値を含むことを特徴とする不足ラウンドロビン方式のデータパケットスケジューリングのインスタントサービス方法。
2. 前記各フローに対する情報は、フラッグと、最初パケットポインタ、次のフローポインタに対する情報を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の不足ラウンドロビン方式のデータパケットスケジューリングのインスタントサービス方法。
3. 前記現在フローサービスステップと前記新たなフローサービスステップ及び前記次のフローサービスステップは、現在パケットポインタ、現在フローポインタ、クォンタ値、デフィシット値、現在パケットサイズに対する情報が含まれた該当データパケットを送出することを特徴とする請求項２に記載の不足ラウンドロビン方式のデータパケットスケジューリングのインスタントサービス方法。
4. 前記新たなフロー活性ステップは、入力された前記新たなデータパケットをパケットメモリに格納し、前記新たなフローのサービスのために前記新たなデータパケットをキューに待機させることを特徴とする請求項１に記載の不足ラウンドロビン方式のデータパケットスケジューリングのインスタントサービス方法。
5. 前記次のフローサービスステップにおいて、次のフローの中で非活性化されたフローが存ずる場合、前記非活性化されたフローを除いて次のフローをサービスすることを特徴とする請求項１に記載の不足ラウンドロビン方式のデータパケットスケジューリングのインスタントサービス方法。
6. 活性化されたフローと前記非活性化されたフローに対するアクティブリストに基づいて次のフローをサービスすることを特徴とする請求項５に記載の不足ラウンドロビン方式のデータパケットスケジューリングのインスタントサービス方法。
7. 前記現在フローサービスステップと前記新たなフローサービスステップ及び前記次のフローサービスステップは、アリキエム不足ラウンドロビン方式に適用して使うことを特徴とする請求項１に記載の不足ラウンドロビン方式のデータパケットスケジューリングのインスタントサービス方法。

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