JP5197583B2 - ネットワークベースのデータ・トラフィックの検出および制御 - Google Patents

Description

本発明は概してデータ通信に関し、より詳細には、ネットワーク上のデータ・トラフィックを検出および制御するための技術に関する。

例えば、インターネットなどのネットワーク上のデータ通信の技術は進歩し続けるので、そのようなネットワークの使用のされ方は発展し続ける。例えば、インターネットは、従来は、主として、電子メール（ｅメール）通信、文書のサーチおよび検索のような比較的低帯域の待ち時間耐性のあるデータ・トラフィック用に使用されていた。しかし、最近になって、ネットワーク・チャネルの帯域幅が増え、ネットワーク・データ伝送速度が上がるにつれて、インターネットは、マルチメディア・ストリーミング、ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）（インターネット電話と呼ばれることもある）、インターネット・プロトコル・テレビ（ＩＰＴＶ）などのサービスを提供するためにも使用されるようになり、このようなサービスは大きい帯域幅を必要とするために、これらのサービスは、以前はネットワーク通信媒体を用いて達成することはできなかった。

ネットワーク・サービス・プロバイダ（ＮＳＰ）は、消費者がインターネットを電話呼出しまたはマルチメディア・ファイルの交換に使用しにくくするために、ネットワーク上を送信される特定のタイプのデータ・トラフィック（例えば、ＶｏＩＰトラフィック）を制御できることが非常に望ましいことに気付いた。参照により本明細書に組み込まれている、Ｐｅｔｅｒ ＧｒａｎｔおよびＪｅｓｓｅ Ｄｒｕｃｋｅｒによる記事「Ｐｈｏｎｅ， Ｃａｂｌｅ Ｆｉｒｍｓ Ｒｅｉｎ Ｉｎ Ｃｏｎｓｕｍｅｒｓ’ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｕｓｅ」、Ｗａｌｌ Ｓｔｒｅｅｔ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｏｎｌｉｎｅ、１から４ページ（２００５年１０月２１日）で述べられているように、これらのネットワーク・サービス・プロバイダは、そのような消費者はネットワーク上のスペースを使いすぎて、インターネットをｅメール、映像、音楽、電話および他のサービスに使用しようとするすべての顧客のサービスの速度を遅くしていると主張している。多くのネットワーク・サービス・プロバイダが、加入同意書の中で、顧客は会社の高速のＷｅｂアクセス・ネットワークをインターネット電話の目的に使用してはならないことを規定している。ケーブル事業者によっては、顧客の一部がマルチメディア・ファイル（例えば、映像）を交換することができる速度にキャップする技術を使用している

特定のタイプのネットワーク・トラフィックのフローを制御する問題に対する従来の解決策は、これまでは、不成功または法外に高価であった。残念なことに、消費者は、インターネットの無制限な使用を期待するようになっており、そのため、ネットワーク・サービス・プロバイダによる特定のタイプのネットワーク・トラフィックを制御するための努力は大きい抵抗に遭っている。ネットワーク・トラフィックを制御するための１つの方法は、ネットワーク・サービス・プロバイダが帯域幅の制限を課すことである。しかし、この方法は、そのような帯域幅の制限がすべてのタイプのネットワーク・トラフィックに適用されるので、ネットワーク・サービス・プロバイダの競争力を弱め、その上、特質的に高帯域ではないＶｏＩＰトラフィックをブロックするためにはほとんど貢献しない点で、望ましくない。別の既知の方法は、ディープ・パケット・インスペクション（ＤＰＩ）を用いて特定のトラフィック・タイプを検出し、次いで、検出された特定のトラフィック・タイプをブロックまたは速度制限する方法である。しかし、ＤＰＩは暗号化されていないデータ・トラフィックのみに有効であって、ＶｏＩＰトラフィックまたは他のトラフィック・タイプに、例えば、ＳＳＬ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｓｏｃｋｅｔｓ Ｌａｙｅｒ）の暗号化されたＷｅｂトラフィックに単に「なりすまし」をさせることにより、ＤＰＩを打破するのは容易である。その上、特定のタイプのデータ・トラフィックをブロックすることは、ほとんどのサービス・プロバイダの契約によると、一般的には一定の最小帯域幅を保証しなければならないネットワーク・サービス・プロバイダにとっては、ある種の法的意味をもつ可能性がある。さらに、前に説明したように、ＶｏＩＰトラフィックは帯域大量消費型ではないので、速度を制限しても、ＶｏＩＰトラフィックに対してはほとんど効果がない。

したがって、特定のタイプのネットワーク・トラフィックを検出し、そのようなネットワーク・トラフィックのフローを制御するための技術であって、従来のネットワーク・トラフィックの検出および制御方法で発生している問題のうちの１つまたは複数が起こらないように改善された技術の必要性が存在する。
Ｐｅｔｅｒ ＧｒａｎｔおよびＪｅｓｓｅ Ｄｒｕｃｋｅｒ、「Ｐｈｏｎｅ， Ｃａｂｌｅ Ｆｉｒｍｓ Ｒｅｉｎ Ｉｎ Ｃｏｎｓｕｍｅｒｓ’ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｕｓｅ」、Ｗａｌｌ Ｓｔｒｅｅｔ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｏｎｌｉｎｅ、１から４ページ、２００５年１０月２１日

本発明は、その例示的な実施形態において、ネットワーク上の指定されたタイプのデータ・トラフィックを検出および／または制御するための技術を提供することにより、上記の必要性を満たしている。

本発明の１つの態様によると、ネットワーク上の指定されたデータ・タイプのデータ・パケットに少なくとも所定の最小転送待ち時間を課すためのネットワークベースの装置は、少なくとも１つのプロセッサを備えている。そのプロセッサは、（ｉ）所定のデータ・タイプのデータ・パケットを受信し、（ｉｉ）受信データ・パケットの装置着信以降の経過時間を判定し、（ｉｉｉ）経過時間が最小転送待ち時間と等しいか、より大きいとき、データ・パケットを送信し、（ｉｖ）経過時間が最小転送待ち時間より小さいとき、経過時間と最小転送待ち時間との差に少なくとも等しい時間だけ待ち、次にデータ・パケットを送信することができる。装置は、さらに、少なくとも１つのプロセッサに結合されたメモリを備えており、そのメモリは、プロセッサによって使用されるデータを保管するように構成可能である。

所定のデータ・タイプのデータ・パケットを識別するために、システムは、さらに、測定回路、およびその測定回路に結合された比較回路を備えてよい。測定回路は、パケット・ストリームを受信し、その測定回路に与えられた基準群に従って、そのパケット・ストリームの１つまたは複数の特性を測定し、測定された特性のそれぞれの値を示す出力を生成するようになされている。比較回路は、測定回路によって生成された出力を、所定のデータ・タイプに関連付けられた測定された特性の対応する期待値と比較し、そのパケット・ストリームが所定のデータ・タイプのデータ・パケットを含んでいるかを示す出力を、測定回路によって生成された出力が実質的に、所定のデータ・タイプに関連付けられた測定された特性の対応する期待値と一致するかの関数として生成するようになされている。

ネットワーク上のデータ・トラフィックを制御するにあたっては、本発明の別の態様に従って、指定されたタイプの少なくとも一定の比率のデータ・パケットに所定の最小転送待ち時間が課される。パケット・ストリームは、特定の測定された基準群の、指定されたデータ・タイプに関連付けられた測定された基準群の期待値との比較に少なくとも一部は基づいてパターン分析を行うことにより、指定されたタイプのデータ・パケットを含むと特徴付けることができる。このようにして、個々のデータ・パケットの内容を調べずに、データ・トラフィックは、高い確率で、問題のパケットを含むと識別することができる。

本発明のこれら特徴、他の特徴、および利点は、本発明の例示的な実施形態についての以下の詳細な説明を添付の図面と関連付けて読めば、明らかとなろう。

本発明は、本明細書の中で、ネットワーク上のＶｏＩＰトラフィックを検出および／または制御するための例示的なネットワークベースの通信システムおよび方法に関連付けて説明されている。通信システムは、特定の方法で構成されたリンク層デバイス（ＬＬＤ）、物理層デバイス（ＰＬＤ）、および他の構成要素を備えている。しかし、本発明は、この通信システムまたはいずれかの特定の通信システムに限定されることはなく、ＶｏＩＰトラフィックの検出または制御に限定されることもないことを理解されたい。それどころか、本発明は、特定のトラフィック・タイプに関連付けられた所定の認識可能な特性に基づいて特定のタイプのネットワーク・トラフィックを検出すること、および／または特定のトラフィック・タイプに少なくとも所定の最小転送待ち時間制限を課すことにより、ネットワーク内の特定のタイプのネットワーク・トラフィックのフローを制御することが望ましい任意のシステムに、より広く適用可能である。

図１は、本発明が実現されている例示的なネットワークベースの通信システム１００を示している。システム１００は、インターフェース１０５を介してＰＬＤ １０４に結合されるＬＬＤ １０２を備えている。ＰＬＤ １０４は、光送受信機１０６、または代替送信機構を介してネットワーク１０８（例えば、インターネット）に結合されている。ＬＬＤ １０２は、スイッチ・ファブリック１１０に結合されている。ＬＬＤは、ネットワーク１０８と、ＰＤＵデータのスイッチングを制御するスイッチ・ファブリック１１０との間でパケット、セルまたは他のプロトコル・データ・ユニット（ＰＤＵ）を伝達するように構成されている。ＰＬＤ １０４および光送受信機１０６は、ＬＬＤ １０２をネットワーク１０８の物理伝送媒体にインターフェース接続するように機能する。ネットワーク１０８の物理伝送媒体は、この場合には、光伝送媒体を有すると想定されている。

「リンク層デバイス」、すなわちＬＬＤは、その用語が本明細書の中で使用された場合、一般的には、ネットワークベースのシステムのリンク層デバイスに関連する処理動作を行うネットワーク・プロセッサまたは他のタイプのプロセッサを指す。そのようなデバイスは、例であって、限定ではないが、マイクロプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、アプリケーション固有の集積回路（ＡＳＩＣ）、または他のタイプのデータ処理デバイス、ならびにこれらおよび他のデバイスの一部または組合せを使用することによって実現できる。ＬＬＤ １０２は、例えば、Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ、Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ、Ｕ．Ｓ．Ａ．のＡｇｅｒｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ．から商用に提供されているＡＰＰ５００またはＡＰＰ３００製品ファミリー内のＰａｙｌｏａｄＰｌｕｓ（登録商標）（Ａｇｅｒｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ．の登録商標）ネットワーク・プロセッサなどのネットワーク・プロセッサを備えてよい。

「物理層デバイス」、すなわちＰＬＤは、その用語が本明細書の中で使用された場合、一般的には、リンク層デバイスとネットワークベース・システムの物理伝送媒体との間のインターフェースを提供するデバイスを指す。ＰＬＤ １０４は、アクセスの終了および複数のサービスの集約を行うのに適した１つまたは複数のデバイス、または当業者に知られているタイプのいずれか他の物理層デバイスを備えてよい。

本発明は、いずれか特定のタイプのＬＬＤまたはＰＬＤでの使用に限定されないことを理解されたい。本発明での使用に適した多数のそのようなデバイスは、当業者にはよく知られている。したがって、これらのデバイスの従来の態様は、本明細書では詳しく説明されない。

図１に示されたＬＬＤ １０２は、分類機能１１２、バッファ管理機能１１４およびトラフィック管理機能１１６を備えている。そのような構成要素は、本発明のトラフィック・タイプの検出および／またはトラフィック制御の技術を組み込むように適切に変更された、当業者に知られているタイプの別様の従来のネットワーク・プロセッサ構成要素として実装されてもよい。ＬＬＤ １０２は、概してネットワーク・プロセッサで普及しているタイプの他の構成要素、または他のタイプのＬＬＤも備えてよい。例えば、ＬＬＤ １０２は、典型的には、内部メモリ、および外部メモリとのインターフェースも備える。そのようなメモリ構成要素は、ＰＤＵバッファ・メモリ、キューおよびディスパッチ・バッファ・メモリなどを実装するために使用できる。ＬＬＤ １０２は、さらに、１つまたは複数のメモリ・コントローラ、およびＰＬＤ １０４とインターフェース接続するための適切なインターフェース回路、スイッチ・ファブリック１１０、および他の外部デバイスを備えていてもよい。

ＰＬＤ １０４は、ＬＬＤ １０２とインターフェース接続するための適切なインターフェース回路および光送受信機１０６だけでなく、イングレス・キューおよびエグレス・キューを含めて複数のキューを備えていてもよい。他の実施形態では、光送受信機１０６は、ＰＬＤがネットワーク１０８と直接インターフェース接続されるように、ＰＬＤ自体の中に実装されることもある。さらに、ＰＬＤおよびＬＬＤは、ＡＳＩＣなどの単一のデバイスに統合することが可能である。したがって、本明細書で使用される用語ＰＬＤおよびＬＬＤは、単一のデバイス内で、それぞれ、ＰＬＤおよびＬＬＤ動作を実行する１つまたは複数の機能構成部品をセットで備えていると理解すべきである。

以下の説明の中で言及されるチャネルは、概して、論理チャネル（例えば、デジタル信号０（ＤＳ０）チャネル）を指すものと想定されており、それには、例えば、セルラ、無線周波数（ＲＦ）、赤外線（ＩＲ）、マイクロ波、衛星などの無線通信リンクがあり、例えば、電話、ケーブル、光ファイバなどの専用通信回線を含むことができる。チャネルは、それに関連付けられた特定のデータ速度を有することがあり、そのデータ速度が、特定の媒体上で、秒当たり、いくつのサンプルが送信できるかを決定する。より低速のチャネルは、当業者には理解されようが、例えば、マルチプレクサを使用することにより、単一のより高速のチャネルへ集約することができる。同様に、より低速のチャネルは、例えば、デマルチプレクサを使用することにより、より高速のチャネルから抽出することができる。単一の物理リンクが多数の論理チャネルを搬送できる。例示の実施形態におけるリンクは、例えば、２４本のＤＳ０チャネルを備え、秒当たり１．５４４メガビットのデータ速度を有するデジタル信号１（ＤＳ１）リンク、または３２本のＤＳ０チャネルを備え、２．０４８Ｍｂｐｓのデータ速度を有するＥ１リンクであってよい。

図２は、本発明の一実施形態による、ネットワーク上の特定のタイプのデータ・トラフィックを検出するための例示的なネットワークベースのデータ・トラフィック・パターン検出システム２００の少なくとも一部を示したブロック図である。システム２００は、バス２０５または代替の接続機構を介してメモリ２０４に結合された測定回路２０２を備えている。測定回路２０２は、測定される着信データ・トラフィックの特定の特性を提供するように構成されることが好ましい基準群ブロック２０６に結合されている。測定回路２０２は、検出される特定のトラフィック・タイプに対応する所定の認識可能な特性２１０を受信するように構成された比較回路２０８にも結合される。

ネットワーク上のＶｏＩＰトラフィックの検出を例にとって説明すると、ＶｏＩＰトラフィックは、許容される通信品質を提供するために必要な、そのＶｏＩＰトラフィックに関連付けられた特有のパターンを有することを示すことができる。このＶｏＩＰトラフィック・パターンは、人間の音声を含むが、パケット・ストリームの１つまたは複数の特性を測定することにより簡単に認識できる。人間の音声は、主として、話の発声と沈黙のギャップとで構成され、オン・オフ・パターンとしても知られている。発声とギャップが存在することは、沈黙の抑止の余地があり、その場合、音声セグメントは、それがアクティブ（例えば、話の発声）と検出された場合のみ送信される。沈黙の抑止は、多くの場合、ネットワーク帯域幅を節約する手段として行われる。

典型的には、ＶｏＩＰトラフィックは、サイズが比較的小さくて（例えば、約５０から１５０バイト）、比較的低いデータ速度（例えば、秒当たり６４キロビット（Ｋｂｐｓ））が関連付けられた複数のデータ・パケットを含んでいる。音声通信の際、パケットは実質的に一定の速度、例えば、ギャップ（例えば、沈黙の抑止）で分離されたパケット間は約２０ミリ秒（ｍｓ）などで送信されている。このように、ＶｏＩＰトラフィックは、一般的には、期間は約１秒または複数秒続くバーストで送信される、実質的には均等にスペースがとられた、複数の小さいパケットを含む。問題のトラフィックの検出はパケットの固有のパターン（例えば、プロファイル）のみを使用し、個々のパケットの内容を調べないので、問題のトラフィックの検出に成功する可能性が著しく高くなり、だますのは、相当に難しくなる。さらに、本発明の実施形態によるパターン分析方法を使用する問題のトラフィックの検出は、従来のトラフィック検出方式で行われていたパケットの各バイトを検査するよりコストがかからない。

本発明の一の態様によると、トラフィック・パターン検出システム２００内の測定回路２０２は、着信するパケット・ストリームを受信し、測定回路２０２に与えられた基準群２０６を使用してそのパケット・ストリームの特定の特性を測定するように構成されていることが好ましい。基準群２０６は、例えば、ビットレート、パケット・サイズ、パケット間ギャップ・サイズ、パケットの平均および標準偏差、および検出すべき特定のトラフィック・タイプを決定する他の統計分析を有していてよい。したがって、基準群２０６は、パケット・ストリームのどの特性が測定されるべきかを限定するためのフィルタとして役立つ。測定回路２０２に結合されたメモリ２０４は、パケット・ストリームに関する履歴データを保管するために使用できるが、他の情報および／またはパケットに関する計算結果を保管するためにも使用できる。メモリ２０４に保管されたデータは、例えば、パケットのスペース配分（例えば、パケット間遅延）、問題のトラフィックの平均および標準偏差、問題のトラフィックの統計分析などを判定するのに役立つことがある。測定回路２０２は、測定された量の値を示す出力２１２を生成する。パケット・ストリームの１つまたは複数の特性は測定回路２０２によって測定することができる。

比較回路２０８は、測定回路２０２によって生成された出力２１２を受信し、各測定された量の値を、検出すべき問題のトラフィック・タイプに関連付けられた対応する所定の特性２１０と比較するように構成されていることが好ましい。認識可能な特性２１０は、検出すべきトラフィックの特定のタイプに対応する基準群２０６のそれぞれの基準に対する、例えば、期待値または値の範囲を有していてよい。例えば、ＶｏＩＰトラフィックを識別する場合には、認識可能な特性２１０は、パケット・サイズの範囲（例えば、約５０から１５０バイト）、ビットレート（例えば、約６４Ｋｂｐｓ）、および／またはパケット間ギャップ・サイズ（例えば、約２０ｍｓ）を有していてよい。比較回路２０８は、測定された特性の値が実質的に、その特性に対応する期待値と一致するかどうかを示す出力信号ＯＵＴを生成し、その信号に基づいて、検出されたトラフィックは、問題のトラフィック・タイプの可能性があるかどうかが判別できる。この比較の実行にはファジー・ロジックの実装が適しているが、代替の比較方法も同様に本発明によって検討されている。

特定のタイプのトラフィックを正しく識別する可能性は、認識プロセスで使用される基準の数によって異なる。使用される基準の数が増えると、特定のタイプのトラフィックを正しく識別する可能性はそれに応じて増大する。本発明のパターン認識方法を使用する問題のトラフィックの検出は保証できないので、本当は望ましいタイプではないのに、トラフィックは望ましいタイプであると判定された「誤った肯定」を生成する可能性は、量的にゼロではない。しかし、ネットワーク上のほとんどの他のタイプのデータ・トラフィックは、制限なしでＷｅｂブラウジングおよび映像ストリーミングを含めて、待ち時間がＶｏＩＰトラフィックほど重要でなく、そのため所定の最小転送待ち時間を課すことは、基本的にそのような誤って識別されたトラフィックに意味のある衝撃を与えることはない。待ち時間は、例えば、特定のタイプのＷｅｂブラウジングを含めて、特定の他のアプリケーションのためのパフォーマンスに影響を与える一方、それら他のアプリケーションは概して、平均待ち時間の影響をより受けやすい。しかし、ＶｏＩＰトラフィックは、瞬間的な待ち時間の影響を非常に受けやすい。

本発明の実施形態は、本明細書では、ネットワーク上のＶｏＩＰデータ・トラフィックの検出を例にとって説明されているが、本発明の技術は、認識可能なトラフィック・パターンが関連付けられた、基本的にどのタイプのデータ・トラフィックを検出するためにも同様に使用できることを理解されたい。

図３は、本発明のデータ・トラフィック検出技術の実装が可能なデータ処理システム３００を示している。システム３００は、プロセッサ３０２、メモリ３０４、およびバス３０８または代替の接続機構を介して結合された入出力（Ｉ／Ｏ）デバイス群３０６を備えている。本明細書で使用された場合の用語「プロセッサ」は、制限なしに、任意の処理デバイス、ステート・マシンなどを含むこと、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）および／または他のデータ処理回路を備えた処理デバイス、ステート・マシンなどを含むことが意図されていることを理解されたい。さらに、用語「プロセッサ」は２つ以上の処理デバイスを指すことがあり、処理デバイスに関連付けられた種々の構成要素は他の処理デバイスによって共用されていてもよい。本明細書で使用された場合の用語「メモリ」は、制限なしに、プロセッサまたはＣＰＵに関連付けられたメモリ、例えば、レジスタ、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュ・メモリなどを含むことが意図されている。そのようなメモリは単一のデバイスに実装されていてもよいし、またはメモリの部分が、複数のデバイスを使用して、分散方式のように実装されていてもよい。メモリは、プロセッサによって使用されるデータを保管するように構成可能であってよい。本明細書で使用された場合の用語「入出力デバイス」は、データをプロセッサに提示するように構成可能な、および／またはプロセッサの計算結果を表示するように構成可能なデバイスおよび／またはシステム構成部品を含むことが意図されている。本明細書で使用された場合の用語「入出力デバイス」は、制限なしに、プロセッサにデータを入力するための１つまたは複数の入力デバイスまたはシステム構成部品（例えば、キーボード、マウスなど）、および／またはプロセッサに関連付けられた計算結果を提示するための１つまたは複数の出力デバイスまたはシステム構成部品（例えば、モニタなど）を含むことが意図されている。

本発明の他の態様によると、ネットワーク上の１つまたは複数の特定のタイプのデータ・トラフィックは、その特定のトラフィック・タイプ（１つまたは複数）のデータ・パケットに所定の最小転送待ち時間を課すことにより制御できる。瞬間的な待ち時間の影響を非常に受けやすいＶｏＩＰアプリケーションでは、単に問題のタイプのネットワーク・トラフィックのデータ・パケットまたはデータ・パケットの所定の比率に十分な遅延を課すだけで、ＶｏＩＰトラフィックは重大な損傷を受けることがある。例えば、約５パーセントのＶｏＩＰパケットに所定の最小転送待ち時間を課すだけで、音声会話の品質は、会話が基本的に理解できないポイントまで低下する可能性があるが、Ｗｅｂブラウジングには、比較的小さい影響しかない。約数百ミリ秒より大きい遅延は、例えば、全体の音声呼の品質を低下させるが、ネットワーク・サービス・プロバイダの収入を増やすという目的は、顧客にプレミアム・インターネット・サービスに料金を払ってもらう、または顧客に、サード・パーティのインターネット電話サービスによるのではなく、ネットワーク・サービス・プロバイダによるインターネット電話サービスを取得してもらうことにより、十分に達成できる。

問題のデータ・パケットに所定の最小待ち時間を課すのは、プログラマブルなシェーピング機能によって、例えば、ネットワーク・プロセッサ・デバイス（例えば、Ａｇｅｒｅ ＡＰＰ３００またはＡＰＰ５００シリーズ）を使用することなどによって、または代替の遅延機構によって実現できる。指定されたタイプのそのようなデータ・パケットに課される待ち時間の長さは、いずれかの特定の値に限定されないことを理解されたい。また、本発明は、所定の最小転送待ち時間が課される一定の比率のデータ・パケットにも限定されない。

図４は、本発明の一実施形態による、問題のタイプのネットワーク・トラフィックに関連付けられたデータ・パケットに所定の最小転送待ち時間を課すことにより、ネットワーク・トラフィックを制御するための例示的な方法４００を示している。本発明は、示された方法に限定されることもなく、所定のデータ・タイプのパケットに最小待ち時間を課すことにも限定されないことを理解されたい。方法４００は、例えば、図３に示された例示的なデータ処理システム３００などのデータ処理システムまたは代替のシステムに応じて実現される。ネットワーク・トラフィックを制御するための例示的な方法４００において、ネットワーク上の特定のタイプのデータ・トラフィックを検出するための機構（例えば、図２に示されたネットワークベースのデータ・トラフィック・パターン検出システム２００）が使用されていると想定されている。方法４００は、ステップ４０２で問題のタイプのデータ・パケットが検出されたときに開始されることが好ましい。パケットが検出されると、ステップ４０４でその着信時間が判定され、その時間がそれ以降の処理で使用できるように保管できる。

パケットに所定の最小転送遅延「ｄ」を課すためには、受信されたパケットは、再送信される前に、少なくともその遅延時間「ｄ」に等しい時間だけ（例えば、一時記憶に）保持されることが好ましい。これを達成するために、ステップ４０６でパケット着信以降の経過時間が測定される。次に、ステップ４０８で、パケット着信以降の経過時間が最小遅延時間「ｄ」と比較される。ステップ４１０で比較の結果が評価される。経過時間がパケットの所定の最小遅延時間「ｄ」より小さいとき、ステップ４１２で、パケットは、経過時間と最小遅延時間「ｄ」との差の残りに少なくとも等しい時間保持され、そしてステップ４１４でパケットが送信される。経過時間が、ステップ４１０で評価されるように、所定の最小遅延時間「ｄ」に等しいか、より大きいとき、フローの制御は、そのパケットが送信されたステップ４１４に進む。

例としてであって、概論を損なわずに、時間ｔ０に着信した検出されるＶｏＩＰパケットについて、ネットワーク上のすべてのＶｏＩＰパケットに１００ｍｓという所定の最小転送遅延時間を課すことが望ましいと仮定する。パケット着信後の経過時間が５０ｍｓと判定された場合、例示の方法４００は、そのパケットを送出するまでに後５０ｍｓ待つことになる。一方、パケットの着信後の経過時間が１５０ｍｓと判定された場合、例示の方法４００は、最小遅延期間がすでに満たされているので、さらに遅延を課さずにパケットを送信する。パケットは、他の要因がある中で、輻輳（例えば、所与のインターフェース上を送信されるパケットの数が多すぎる）のために、処理遅延（例えば、パケットを分類するときに）のために、または同じキュー内の先行するパケットがすでに最小待ち時間の規制を受けているために遅延することがある。このように、着信するパケットに課される所定の遅延は不変の遅延とは限らず、むしろ保証された最小遅延（例えば、最小遅延しきい値）である。

本発明では、パケットのネットワーク・データ・トラフィックを制御するための種々の代替方法が検討されていることを理解されたい。例えば、本発明の他の実施形態によると、所定のデータ・タイプ（例えば、ＶｏＩＰ）の全パケットにではなく、一定の比率の問題のパケット（例えば、約１０パーセント）に所定の最小転送待ち時間を課すことが望ましいことがある。ＶｏＩＰを例にして説明しているが、ＶｏＩＰトラフィックは待ち時間の影響を非常に受けやすいので、一定の比率のパケットが遅延すると、語が脱落したり、または呼が完全に脱落したりする可能性があり、その結果、サービスの品質は実質的には低下する。一定の比率の問題のデータ・パケットのみを遅延させることの１つの利点は、最小遅延期間の間、すべてのパケットを保持しておくために必要なストレージの量、およびそれに関連付けられた対応するオーバーヘッドが著しく減ることである。

本発明のネットワーク・トラフィック検出および／または制御技術は、基本的にはネットワーク内のどの場所にでも実装できるが、プロセッサ（例えば、ネットワーク・プロセッサ）または他の処理回路によって実装されることが好ましい。ただし、そのような技術を実装するのは、ネットワークの端に近いほうが有利である可能性があり、加入顧客に最も近いところ、例えば、ネットワークの搬送部などが好ましい。このようにすると、モニタする必要があるセッションおよび対応するデータ・トラフィックの数が、より中央に配置された実装態様（例えば、ネットワーク・サーバ）に比べると実質的に少なくてすむ。より中央に配置されると、多数のセッションをモニタしなければならない。デジタル加入者回線（ＤＳＬ）アプリケーションでは、本発明のネットワーク・トラフィック検出および／または制御技術はデジタル加入者回線アクセス・マルチプレクサ（ＤＳＬＡＭ）の近傍に実装することが好ましい。

本発明のネットワーク・トラフィック検出および／または制御方法の少なくとも一部は、１つまたは複数の集積回路内に実装されてよい。集積回路を作るとき、典型的には、複数の同一のダイが半導体ウェハの表面にパターンを繰り返して加工されている。各ダイは本明細書で説明されるデバイスを含み、さらに他の構造または回路を含んでもよい。ダイは個々にウェハから切断、すなわちダイジングされて、次いで集積回路としてパッケージングされる。当業者は、集積回路を製造するために、ウェハをどのようにダイジングし、ダイをどのようにパッケージングするかは知っているだろう。そのようにして製造された集積回路は、本発明の一部と見なされる。

本発明の例示的な実施形態が本明細書で添付の図面を参照しながら説明されているが、本発明は、これらの精密な実施形態に限定されることはなく、当業者によって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく種々の他の変更および修正が行えることを理解されたい。

本発明の技術が実装されている例示的なネットワークベースの通信システムの少なくとも一部を示したブロック図である。 本発明の一実施形態による、ネットワーク上の特定のタイプのデータ・トラフィックを検出するための例示的なネットワークベースのデータ・トラフィック・パターン検出システムの少なくとも一部を示したブロック図である。 本発明の技術が実装されているデータ処理システムを示した図である。 本発明の一実施形態による、問題のタイプのネットワーク・トラフィックに関連付けられたデータ・パケットに最小転送待ち時間を課すことによりネットワーク・トラフィックを制御するための例示的な方法を示した図である。

Claims (20)

1. ネットワーク上の所定のデータ・タイプのデータ・パケットに少なくとも所定の最小転送待ち時間を課すためのネットワークベースの装置であって、
   （ｉ）前記所定のデータ・タイプのデータ・パケットを受信し、（ｉｉ）前記受信データ・パケットの前記装置着信以降の経過時間を判定し、（ｉｉｉ）前記経過時間が前記所定の最小転送待ち時間と等しいか、より大きいとき、前記データ・パケットを送信し、（ｉｖ）前記経過時間が前記所定の最小転送待ち時間より小さいとき、前記経過時間と前記所定の最小転送待ち時間との差に少なくとも等しい時間だけ待ち、次に前記データ・パケットを送信し、それにより、前記データ・パケットが前記所定の最小転送待ち時間以上の待ち時間と共に送信されると保証することができる少なくとも１つのプロセッサと、
   前記少なくとも１つのプロセッサに結合された、前記少なくとも１つのプロセッサによって使用されるデータを保管するように構成可能なメモリと、
   パケット・ストリームを受信し、前記パケット・ストリームのトラフィックパターン分析に基づいて、前記パケット・ストリームが所定のデータ・タイプのデータ・パケットを含むかを検出することができる回路と
   を備えた装置。
2. 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記受信データ・パケットの着信以降の前記経過時間を前記データ・パケットの着信時間から相対的に判定するステップと関連付けて、前記受信データ・パケットの着信時間を判定することができる、請求項１に記載の装置。
3. 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記経過時間と前記所定の最小転送待ち時間との差に少なくとも等しい時間だけ待つステップと関連付けて、前記受信データ・パケットを少なくとも、前記データ・パケットの着信以降の前記経過時間が前記最小転送待ち時間と等しいか、より大きくなるまで保管することができる、請求項１に記載の装置。
4. 前記回路が、
   前記パケット・ストリームを受信し、与えられた基準群に従って前記パケット・ストリームの１つまたは複数のトラフィックパターン特性を測定し、前記１つまたは複数の測定されたトラフィックパターン特性のそれぞれの値を示す出力を生成するようになされた測定回路と、
   前記測定回路に結合され、前記測定回路によって生成された出力を、前記所定のデータ・タイプに関連付けられた前記１つまたは複数の測定されたトラフィックパターン特性の対応する期待値と比較し、前記パケット・ストリームが前記所定のデータ・タイプのデータ・パケットを含んでいるかを示す出力を、前記測定回路によって生成された前記出力が実質的に、前記所定のデータ・タイプに関連付けられた前記１つまたは複数の測定されたトラフィックパターン特性の対応する期待値と一致するかの関数として生成することができる比較回路と
   を備えた、請求項１に記載の装置。
5. 前記測定回路に与えられた前記基準群が前記所定のデータ・タイプのデータ・トラフィック・パターンの統計分析に少なくとも一部は基づいている、請求項４に記載の装置。
6. 前記測定回路に与えられた前記基準群が、パケット・サイズの配分、パケット間遅延の配分およびビットレートのうちの少なくとも１つを有する、請求項４に記載の装置。
7. 前記測定回路がビットレートおよび前記パケット・ストリーム内の前記データ・パケットのスペース配分のうちの少なくとも１つを測定することができる、請求項４に記載の装置。
8. 前記所定のデータ・タイプがボイス・オーバー・インターネット・プロトコル・データ・タイプを含む、請求項１に記載の装置。
9. 前記所定のデータ・タイプの前記データ・パケットに課される前記最小転送待ち時間が約１００ミリ秒より大きい、請求項１に記載の装置。
10. 前記最小転送待ち時間が、前記所定のデータ・タイプの特定の比率の前記データ・パケットのみに課され、
    前記所定のデータ・タイプの特定の比率の前記データ・パケットが前記所定のデータ・タイプの全ての前記データ・パケットよりも小さいデータ・パケットである、請求項１に記載の装置。
11. 前記最小転送待ち時間が、前記所定のデータ・タイプの実質的にすべてのデータ・パケットに課される、請求項１に記載の装置。
12. ネットワーク上の所定のデータ・タイプのデータ・パケットに少なくとも所定の最小転送待ち時間を課すための少なくとも１つの装置を備えた集積回路であって、前記少なくとも１つの装置が、
    （ｉ）前記所定のデータ・タイプのデータ・パケットを受信し、（ｉｉ）前記受信データ・パケットの前記少なくとも１つの装置着信以降の経過時間を判定し、（ｉｉｉ）前記経過時間が前記所定の最小転送待ち時間と等しいか、より大きいとき、前記データ・パケットを送信し、（ｉｖ）前記経過時間が前記所定の最小転送待ち時間より小さいとき、前記経過時間と前記所定の最小転送待ち時間との差に少なくとも等しい時間だけ待ち、次に前記データ・パケットを送信
    し、それにより、前記データ・パケットが前記所定の最小転送待ち時間以上の待ち時間と共に送信されると保証することができる少なくとも１つのプロセッサと、
    前記少なくとも１つのプロセッサに結合された、前記少なくとも１つのプロセッサによって使用されるデータを保管するように構成可能なメモリと、
    パケット・ストリームを受信し、前記パケット・ストリームのトラフィックパターン分析に基づいて、前記パケット・ストリームが所定のデータ・タイプのデータ・パケットを含むかを検出することができる回路と
    を備えた集積回路。
13. 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記受信データ・パケットの着信以降の前記経過時間を前記データ・パケットの着信時間から相対的に判定するステップと関連付けて、前記受信データ・パケットの着信時間を判定することができる、請求項１２に記載の集積回路。
14. 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記経過時間と前記所定の最小転送待ち時間との差に少なくとも等しい時間だけ待つステップと関連付けて、前記受信データ・パケットを少なくとも、前記データ・パケットの着信以降の前記経過時間が前記最小転送待ち時間と等しいか、より大きくなるまで保管することができる、請求項１２に記載の集積回路。
15. 前記回路が
    パケット・ストリームを受信し、与えられた基準群に従って前記パケット・ストリームの１つまたは複数のトラフィックパターン特性を測定し、前記１つまたは複数の測定されたトラフィックパターン特性のそれぞれの値を示す出力を生成するようになされた測定回路と、
    前記測定回路に結合され、前記測定回路によって生成された出力を、前記所定のデータ・タイプに関連付けられた前記１つまたは複数の測定されたトラフィックパターン特性の対応する期待値と比較し、前記パケット・ストリームが前記所定のデータ・タイプのデータ・パケットを含んでいるかを示す出力を、前記測定回路によって生成された前記出力が実質的に、前記所定のデータ・タイプに関連付けられた前記測定された１つまたは複数のトラフィックパターン特性の対応する期待値と一致するかの関数として生成することができる比較回路と
    を備えた、請求項１２に記載の集積回路。
16. 前記測定回路に与えられた前記基準群が前記所定のデータ・タイプのデータ・トラフィック・パターンの統計分析に少なくとも一部は基づいている、請求項１５に記載の集積回路。
17. 前記測定回路に与えられた前記基準群が、パケット・サイズの配分、パケット間遅延の配分およびビットレートのうちの少なくとも１つを有する、請求項１５に記載の集積回路。
18. 前記最小転送待ち時間が、前記所定のデータ・タイプの特定の比率の前記データ・パケットのみに課され、
    前記所定のデータ・タイプの特定の比率の前記データ・パケットが前記所定のデータ・タイプの全ての前記データ・パケットよりも小さいデータ・パケットである、請求項１２に記載の集積回路。
19. データ・タイプが異なる可能性のある複数のデータ・パケットを含むパケット・ストリームからボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）データ・パケットを識別するように構成可能なネットワークベースのシステムであって、
    パケット・ストリームを受信し、与えられたトラフィックパターン基準群に従って前記パケット・ストリームの１つまたは複数のトラフィックパターン特性を測定し、前記１つまたは複数の測定されたトラフィックパターン特性のそれぞれの値を示す出力を生成することができる測定回路と、
    前記測定回路に結合され、前記測定回路によって生成された出力を、ＶｏＩＰデータ・パケットに関連付けられた前記１つまたは複数の測定されたトラフィックパターン特性の対応する期待値と比較し、前記パケット・ストリームがＶｏＩＰデータ・パケットを含んでいるかを示す出力を、前記測定回路によって生成された前記出力が実質的に、ＶｏＩＰデータ・パケットに関連付けられた前記１つまたは複数の測定されたトラフィックパターン特性の対応する期待値と一致するかの関数として生成することができる比較回路と
    を備えたシステム。
20. （ｉ）前記パケット・ストリームからＶｏＩＰデータ・パケットを受信し、（ｉｉ）前記受信ＶｏＩＰデータ・パケットの前記システム着信以降の経過時間を判定し、（ｉｉｉ）前記経過時間が所定の最小転送待ち時間と等しいか、より大きいとき、前記ＶｏＩＰデータ・パケットを送信し、（ｉｖ）前記経過時間が前記最小転送待ち時間より小さいとき、前記経過時間と前記最小転送待ち時間との差に少なくとも等しい時間だけ待ち、次に前記ＶｏＩＰデータ・パケットを送信することができる少なくとも１つのプロセッサをさらに備えた、請求項１９に記載のシステム。

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