JP5597094B2 - Quality class control method - Google Patents
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Description
本発明は、品質クラス制御方式に係り、特に、ネットワーク上のノードがパケット転送を品質クラス別にスケジューリングする際の処理負荷を軽減できる品質クラス制御方式に関する。 The present invention relates to a quality class control method, and more particularly, to a quality class control method that can reduce processing load when a node on a network schedules packet transfer for each quality class.
非特許文献1,2,3には、複数の品質クラスにそれぞれ目標品質を設定し、各ノードには、品質クラスごとに異なる複数のパケットキューを設け、各品質クラスにおける目標品質や各パケットキューに滞留している総パケット長等に基づいて、各キューから出リンクに連続して送出すべきパケット数を算出することにより、各品質クラスにおける目標品質を満足させる技術が開示されている。
In
各ノードに品質クラス数分のパケットキューを設けて入力パケットの各キューへの収容および各キューからの出力パケットの読み出しをスケジューリングする際、例えばn番目の品質クラスCnと(n+1)番目の品質クラスCn+1との実現品質に実質的な差が無い場合、これら2つの品質クラスを一つに統合すればスケジューリングの処理負荷を軽減できる。 When each node has packet queues for the number of quality classes and schedules the reception of input packets in each queue and the reading of output packets from each queue, for example, the nth quality class Cn and the (n + 1) th If there is no substantial difference in the quality achieved with the quality class Cn + 1, the scheduling processing load can be reduced by integrating these two quality classes into one.
しかしながら、従来の品質クラス制御方式では、品質クラス数および各ノードにおける対応するパケットキューの数が固定であったため、隣接する2つの品質クラスの実現品質が同等であってもこれらを統合することができず、不要なスケジューリング処理負荷が発生するという技術課題があった。 However, in the conventional quality class control method, since the number of quality classes and the number of corresponding packet queues in each node are fixed, they can be integrated even if the realization qualities of two adjacent quality classes are equal. There is a technical problem that an unnecessary scheduling processing load occurs.
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、ネットワーク上のノードがパケット転送を品質クラス別にスケジューリングする際の処理負荷を軽減できる品質クラス制御方式を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and to provide a quality class control method that can reduce the processing load when a node on a network schedules packet transfer for each quality class.
上記の目的を達成するために、本発明は、パケット転送を各パケットに要求される品質に基づいてスケジューリングする品質クラス制御方式において、以下のような手段を講じた点に特徴がある。 In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that the following measures are taken in a quality class control method for scheduling packet transfer based on the quality required for each packet.
(1) 目標品質の異なる品質クラスごとに設けられた複数のパケットキューと、入力パケットを、その要求品質に応じたパケットキューに収容するパケット分配部と、各パケットキューに収容されたパケットを、各パケットキューの品質クラスに応じた優先度で転送するパケット転送部と、各品質クラスの実現品質を検知する手段と、目標品質が相対的に高位および低位の隣接する2つの品質クラスについて、実現品質が高位クラスの目標品質を満足する低位クラスを前記高位クラスに統合する品質クラス統合手段とを具備し、前記品質クラス統合手段は、前記低位クラスのパケットキューに収容されているパケットを高位クラスのパケットキューに収容するようにした。 (1) A plurality of packet queues provided for each quality class having different target qualities, a packet distribution unit that accommodates input packets in a packet queue corresponding to the required quality, and a packet accommodated in each packet queue, Implemented for packet transfer units that transfer with priority according to the quality class of each packet queue, means for detecting the actual quality of each quality class, and two adjacent quality classes whose target quality is relatively high and low Quality class integration means for integrating a lower class whose quality satisfies the target quality of the higher class into the higher class, and the quality class integration means classifies the packets accommodated in the lower class packet queue to the higher class. Was accommodated in the packet queue.
(2) 実現品質が目標品質を満足できなくなった品質クラスから、目標品質が相対的に低位の品質クラスを分離させる品質クラス分離手段を具備し、前記品質クラス分離手段は、前記目標品質を満足できなくなった品質クラスのパケットキューに収容されていたパケットを、その要求品質に応じて、前記分離された品質クラスのパケットキューに収容するようにした。 (2) Provided with a quality class separation means for separating a quality class having a relatively low target quality from a quality class in which the realized quality cannot satisfy the target quality, and the quality class separation means satisfies the target quality. Packets that have been accommodated in the quality class packet queue that can no longer be accommodated in the separated quality class packet queue according to the required quality.
(3) 分離された品質クラスの目標品質を、前記目標品質を満足できなくなった品質クラスの目標品質よりも低い範囲内で増補正する手段を具備した。 (3) Means for increasing and correcting the target quality of the separated quality class within a range lower than the target quality of the quality class that cannot satisfy the target quality is provided.
本発明によれば、以下のような効果が達成される。 According to the present invention, the following effects are achieved.
(1) 目標品質が相対的に高位および低位の隣接する2つの品質クラスに分類されたパケットの実現品質に実質的な差が無い場合、これら2つの品質クラスが一つに統合されるので、ネットワーク上のノードがパケット転送を品質クラス別にスケジューリングする際の処理負荷を軽減できるようになる。 (1) If there is no substantial difference in the realization quality of packets classified into two adjacent quality classes whose target quality is relatively high and low, these two quality classes are integrated into one, It becomes possible to reduce the processing load when a node on the network schedules packet transfer by quality class.
(2) 目標品質が相対的に高位および低位の隣接する2つの品質クラスを統合したのち、統合された品質クラスの実現品質が統合前の上位側の品質クラスの目標品質を満足できなくなると、相対的に低位の品質クラスを分離させて要求品質の低いパケットを当該低位の品質クラスのパケットキューに収容させるので、高位の品質クラスの実現品質を改善できるようになる。 (2) After integrating two adjacent quality classes whose target quality is relatively high and low, if the realized quality of the integrated quality class cannot satisfy the target quality of the higher quality class before integration, Since relatively low quality classes are separated and packets with low required quality are accommodated in the packet queue of the low quality class, the realization quality of the high quality class can be improved.
(3) 統合された品質クラスから低位の品質クラス(子)を分離させたあと、高位の品質クラス(親)の実現品質が改善されないと低位の品質クラス(子)の目標品質を増補正し、より多くのパケットが低位の品質クラス(子)に分配されるようにしたので、高位の品質クラス(親)の実現品質を改善できるようになる。 (3) After separating the lower quality class (child) from the integrated quality class, the target quality of the lower quality class (child) is increased and corrected if the realized quality of the higher quality class (parent) is not improved. Since more packets are distributed to the lower quality class (child), the realization quality of the higher quality class (parent) can be improved.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の品質クラス制御方式が適用されるネットワークノードの構成を示したブロック図であり、本実施形態では、目標品質TQの異なるn段階の品質クラスC1,C2…CnごとにパケットキューPC(PC1,PC2…PCn)が設けられている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a network node to which the quality class control method of the present invention is applied. In this embodiment, packets are divided into n stages of quality classes C1, C2,. Queue PCs (PC1, PC2,... PCn) are provided.
パケット分配部1は、入力パケットを、その要求品質RQに応じたパケットキューPCに収容する。パケット転送部2は、各パケットキューPCに収容されたパケットを、各パケットキューPCの品質クラスCに応じた優先度で読み出して次ノードへ転送する。品質クラス見直部3は、各品質クラスCのパケットの実現品質SQに基づいて、各パケットキューPCを統合または分離する。
The packet distributor 1 accommodates the input packet in the packet queue PC corresponding to the required quality RQ. The packet transfer unit 2 reads out the packets accommodated in each packet queue PC with a priority according to the quality class C of each packet queue PC and transfers it to the next node. The quality
図2は、本実施形態における「品質クラスC」、品質クラスの「目標品質TQ」ならびにパケットの「要求品質RQ」および「実現品質SQ」の関係を示した図である。 FIG. 2 is a diagram showing the relationship among “quality class C”, quality class “target quality TQ”, packet “required quality RQ”, and “realized quality SQ” in the present embodiment.
パケットの要求品質RQは、各パケットに対してノードやネットワークが要求する品質であり、本実施形態では、各パケットに対して、アプリケーションやユーザ属性(契約条件やサービス内容など)に応じて適正な要求品質RQが予め設定される。 The required quality RQ of the packet is the quality required by the node or network for each packet. In this embodiment, the required quality RQ is appropriate for each packet according to the application and user attributes (contract conditions, service contents, etc.). The required quality RQ is preset.
前記要求品質RQがアプリケーションに応じて設定される場合、VoIPやストリーミング再生のようにリアルタイム性の高いアプリケーションのパケットには高い要求品質が設定され、電子メールのようにリアルタイム性の低いアプリケーションのパケットには低い要求品質が設定され、Webブラウザのように、その中間的なアプリケーションのパケットには中程度の要求品質が設定される。また、要求品質RQがユーザ属性に応じて設定される場合、料金のより高いサービスに契約したユーザが送受するパケットに対して、より高い要求品質が設定される。 When the required quality RQ is set according to the application, a high required quality is set for a packet with a high real-time property such as VoIP or streaming playback, and a packet with a low real-time property such as an e-mail is set. A low required quality is set, and a medium required quality is set in an intermediate application packet like a Web browser. Further, when the required quality RQ is set according to the user attribute, a higher required quality is set for a packet transmitted and received by a user who has contracted for a service with a higher fee.
目標品質TQは、各品質クラスCに分類されたパケットに対して約束する品質の目標値であり、最高位の品質クラスC1に分類されたパケットには目標品質TQ1以上の品質が約束される。同様に、品質クラスC2に分類されたパケットには目標品質TQ2以上の品質が約束され、品質クラスC3に分類されたパケットには目標品質TQ3以上の品質が約束され、品質クラスC4に分類されたパケットには目標品質TQ4以上の品質が約束される。 The target quality TQ is a target value of the quality promised for the packets classified in each quality class C, and the quality of the target quality TQ1 or higher is promised for the packets classified in the highest quality class C1. Similarly, packets classified as quality class C2 are promised quality of target quality TQ2 or higher, and packets classified as quality class C3 are promised quality of target quality TQ3 or higher and are classified as quality class C4 Packets are guaranteed to have a target quality of TQ4 or better.
実現品質SQは、各パケットのネットワーク上での実際の品質であり、ネットワークやノードが空いていれば、図2に実線で示したように前記各目標品質TQを上回ることができる一方、ネットワークやノードが輻輳していれば、破線で示したように、前記各目標品質TQを下回ることもある。 The realization quality SQ is the actual quality of each packet on the network. If the network or node is free, it can exceed the target quality TQ as shown by the solid line in FIG. If the node is congested, the target quality TQ may be lower than the target quality TQ, as indicated by a broken line.
図2の例では、要求品質RQ1のパケットは品質クラスC1に分類され、その実現品質SQが目標品質TQ1を上回るようにパケット転送をスケジューリングされる。同様に、要求品質RQ2,RQ3のパケットは品質クラスC2に分類され、その実現品質SQが目標品質TQ2を上回るようにパケット転送をスケジューリングされる。要求品質RQ4,RQ5のパケットは品質クラスC3に分類され、その実現品質SQが目標品質TQ3を上回るようにパケット転送をスケジューリングされる。要求品質RQ6のパケットは品質クラスC4に分類され、その実現品質SQが目標品質TQ4を上回るようにパケット転送をスケジューリングされる。 In the example of FIG. 2, the packet of the required quality RQ1 is classified into the quality class C1, and the packet transfer is scheduled so that the realized quality SQ exceeds the target quality TQ1. Similarly, packets of required quality RQ2 and RQ3 are classified into quality class C2, and packet transfer is scheduled so that the realized quality SQ exceeds the target quality TQ2. The packets of required quality RQ4 and RQ5 are classified into quality class C3, and packet transfer is scheduled so that the realized quality SQ exceeds the target quality TQ3. The packet of the required quality RQ6 is classified into the quality class C4, and the packet transfer is scheduled so that the realized quality SQ exceeds the target quality TQ4.
図1へ戻り、前記品質クラス見直部3において、実現品質検知部30は、転送したパケットの実現品質SQを検知する。品質クラス統合部31は、目標品質TQが相対的に高位および低位の隣接する2つの品質クラスCi,Ci+1について、実現品質SQが高位クラスCiの目標品質を満足する低位クラスCi+1を前記高位クラスCiに統合する。この際、低位クラスCi+1のパケットキューに接続されているパケットは、高位クラスCiのパケットキューに収容される。
Returning to FIG. 1, in the quality
品質クラス分離部32は、実現品質SQが目標品質TQを満足できなくなった品質クラス(親)から、目標品質TQが相対的に低位の品質クラス(子)を分離させる。この際、目標品質TQを満足できなくなった品質クラス(親)のパケットキューに接続されていたパケットは、その要求品質に応じて、前記分離された品質クラス(子)のパケットキューに振り分けられる。前記品質クラス(子)の目標品質TQは、前記分離前において前記目標品質を満足できなくなった品質クラス(親)よりも目標品質が一段階だけ低い隣接する品質クラスの目標品質よりも高くされる。
The quality
目標品質更新部33は、前記目標品質を満足できなくなった品質クラス(親)の実現品質が前記分離前の目標品質を満足できないと、前記分離された品質クラス(子)の目標品質を、前記目標品質を満足できなくなった品質クラス(親)の目標品質よりも低い範囲内で増補正する。これにより、品質クラス(親)に分類されていたパケットの一部が品質クラス(子)に分類されるようになるので、品質クラス(親)の実現品質RQを改善できるようになる。
If the realized quality of the quality class (parent) that can no longer satisfy the target quality cannot satisfy the target quality before separation, the target
図3は、本発明の一実施形態の動作を示したタイムチャートである。前記品質クラス見直部3は、目標品質TQが相対的に高位および低位の隣接する2つの品質クラスC(Ci,Ci+1)について、低位クラスCi+1の実現品質SQi+1が高位クラスCiの目標品質TQiを満足している状況の有無を監視する。各品質クラスCiの実現品質SQiは、当該品質クラスCiに分類されていたパケットの実現品質SQの平均値で代表できる。
FIG. 3 is a time chart showing the operation of one embodiment of the present invention. The quality
時刻t0では、全ての品質クラスCiの実現品質SQiが、その目標品質TQiを満足しており、また低位クラスCi+1の実現品質SQi+1が高位クラスCiの目標品質TQiを満足する状況は発生していない。 At time t0, the realization quality SQi of all quality classes Ci satisfies the target quality TQi, and the realization quality SQi + 1 of the lower class Ci + 1 satisfies the target quality TQi of the higher class Ci It has not occurred.
時刻t1において、品質クラスC3の実現品質SQ3が、その上の品質クラスC2の目標品質TQ2をも満足すると、前記品質クラス統合部31により、低位側の品質クラスC3が高位側の品質クラスC2に統合(吸収)されて品質クラスC3のパケットキューPC3が廃止され、当該パケットキューPC3に収容されていた全てのパケットが品質クラスC2のパケットキューPC2に収容される。また、この時刻t1以降は、要求品質RQが品質クラスC2に属するパケットのみならず、統合前の品質クラスC3に属するパケットまでもが品質クラスC2のパケットキューPC2に収容されるようになる。
When the realized quality SQ3 of the quality class C3 also satisfies the target quality TQ2 of the quality class C2 at the time t1, the quality
このように、本実施形態によれば、目標品質が相対的に高位および低位の隣接する2つの品質クラスCi,Ci+1に分類されたパケットの実現品質に実質的な差が無い場合、これら2つの品質クラスが一つに統合されるので、ネットワーク上のノードがパケット転送を品質クラス別にスケジューリングする際の処理負荷を軽減できるようになる。 As described above, according to the present embodiment, when there is no substantial difference in the realization quality of the packets classified into the two adjacent quality classes Ci and Ci + 1 whose target quality is relatively high and low, Since the two quality classes are integrated into one, it is possible to reduce the processing load when a node on the network schedules packet transfer for each quality class.
その後、前記品質クラス見直部3は、前記統合後の品質クラスC2の実現品質SQ2が目標品質TQ2を満足しているか否かを監視し、時刻t2において、品質クラスC2の実現品質SQ2が目標品質TQ2を下回ると、前記品質クラス分離部32により、前記統合された品質クラスC2(親)から、これよりも低位の品質クラスC3'(子)が分離され、品質クラスC2(親)のパケットキューから、要求品質RQが品質クラスC3'に属するパケットが分離されて当該品質クラスC3'(子)のパケットキューに収容される。また、この時刻t2以降は、要求品質RQが品質クラスC3'に属するパケットは品質クラスC3'のパケットキューに収容されるようになる。
Thereafter, the quality
このように、本実施形態によれば、目標品質が相対的に高位および低位の隣接する2つの品質クラスを統合したのち、統合された品質クラスの実現品質が統合前の上位側の品質クラスの目標品質を満足できなくなると、相対的に低位の品質クラスを分離させて要求品質の低いパケットを当該低位の品質クラスのパケットキューに収容させるので、高位の品質クラスの実現品質を改善できるようになる。 As described above, according to the present embodiment, after integrating two adjacent quality classes whose target quality is relatively high and low, the realized quality of the integrated quality class is the quality class of the higher level before integration. When the target quality cannot be satisfied, the lower quality class is separated and packets with lower required quality are accommodated in the packet queue of the lower quality class, so that the realization quality of the higher quality class can be improved. Become.
その後、前記品質クラス見直部3は、品質クラスC2(親)の実現品質SQ2が目標品質を満足しているか否かを監視し、前記時刻t2直後の時刻t3において、品質クラスC2(親)の実現品質SQ2が目標品質を依然として満足していないことを検知すると、前記目標品質更新部33により、前記品質クラスC3'(子)の目標品質TQ3'が増補正される。このような目標品質TQ3'の増補正は、時刻t4において品質クラスC2の実現品質SQ2が目標品質TQ2に達するまで繰り返される。
Thereafter, the quality
これにより、要求品質が品質クラスC3'でも満足されるパケットが品質クラスC2からC3'へ移動し、品質クラスC2に分類されるパケット数が減少するので、品質クラスC2の実現品質SQ2を改善できるようになる。 As a result, packets satisfying the required quality even in the quality class C3 ′ are moved from the quality class C2 to the C3 ′, and the number of packets classified into the quality class C2 is reduced, so that the quality SQ2 achieved in the quality class C2 can be improved. It becomes like this.
1…パケット分配部,2…パケット転送部,3…品質クラス見直部,30…実現品質検知部,31…品質クラス統合部,32…品質クラス分離部,33…目標品質更新部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Packet distribution part, 2 ... Packet transfer part, 3 ... Quality class review part, 30 ... Realization quality detection part, 31 ... Quality class integration part, 32 ... Quality class separation part, 33 ... Target quality update part
Claims (4)
目標品質の異なる品質クラスごとに設けられた複数のパケットキューと、
入力パケットを、その要求品質に応じたパケットキューに収容するパケット分配部と、
各パケットキューに連結されたパケットを、各パケットキューの品質クラスに応じた優先度で転送するパケット転送部と、
各品質クラスの実現品質を検知する手段と、
目標品質が相対的に高位および低位の隣接する2つの品質クラスについて、実現品質が高位クラスの目標品質を満足する低位クラスを前記高位クラスに統合する品質クラス統合手段とを具備し、
前記品質クラス統合手段は、低位クラスに対応する全てのパケットを高位クラスのパケットキューに収容し、低位クラスのパケットキューへのスケジューリングを行わないことことを特徴とする品質クラス制御方式。 In a quality class control scheme that schedules packet transfers based on the quality required for each packet,
Multiple packet queues set up for different quality classes with different target qualities,
A packet distributor that accommodates input packets in a packet queue according to the required quality;
A packet transfer unit that transfers packets connected to each packet queue with a priority according to the quality class of each packet queue;
Means to detect the realization quality of each quality class;
A quality class integrating means for integrating a lower class satisfying the target quality of the high-order class into the high-order class for two adjacent quality classes whose target quality is relatively high and low;
The quality class control unit is characterized in that all the packets corresponding to the lower class are accommodated in the higher class packet queue and scheduling to the lower class packet queue is not performed .
前記品質クラス分離手段は、前記目標品質を満足できなくなった品質クラスのパケットキューに収容されていたパケットを、その要求品質に応じて、前記分離された品質クラスのパケットキューに収容することを特徴とする請求項1に記載の品質クラス制御方式。 A quality class separation means for separating a quality class whose target quality is relatively low from a quality class whose realized quality cannot satisfy the target quality;
The quality class separation means accommodates a packet stored in a packet queue of a quality class that can no longer satisfy the target quality in the packet queue of the separated quality class according to the required quality. The quality class control method according to claim 1.
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