JPH0758778A - 通信ネットワーク内のパケット管理 - Google Patents

通信ネットワーク内のパケット管理

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JPH0758778A JP9123194A JP9123194A JPH0758778A JP H0758778 A JPH0758778 A JP H0758778A JP 9123194 A JP9123194 A JP 9123194A JP 9123194 A JP9123194 A JP 9123194A JP H0758778 A JPH0758778 A JP H0758778A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 パケット交換ネットワークのスループットを
改良する方法を提供する。 【構成】 パケット通信ネットワークにおいて、ユーザ
によるネットワークへの接続の追加または消去が、パケ
ット接続ルートに参加するネットワーク内の各リンクの
有効容量を表すリンク・トラフィック・メトリックによ
り管理される。新たな接続（または消去）は互換のメト
リックにより表され、これは単純なベクトル加算または
減算により、リンク・メトリック内の更新を許可する。
複数のクラスのサービスに対応する別々のリンク・メト
リックにより、単一のリンク・メトリックで可能なより
も、リンク帯域幅の利用効率が著しく向上される。多重
リンク・メトリック及び効率的なメトリック更新技術を
使用するパケット・ネットワークは、向上されたパケッ
ト・スループットを提供すると同時に、全てのクラスの
サービス保証を保護する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はパケット通信ネットワー
クに関し、特に、特定の経路上を一定時間に流れる情報
の量、すなわちトラフィックの振舞いをモデル化し、ネ
ットワーク内のトラフィック・ロードを考慮することに
よる、こうしたネットワーク内の高速且つ効率的なトラ
フィック制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の高速パケット通信ネットワークに
おける帯域幅管理は、接続が接続ルート内の伝送リンク
の負荷特性にもとづきセットアップされる時に適用され
る接続レベル制御を使用する。こうした接続レベル制御
は帯域幅割当て、経路選択、承認制御（admission cont
rol）及び呼出しセットアップを含む。帯域幅割当て
は、接続セットアップ時に"等価容量"ロードを記すこと
により達成される。すなわち、ソース信号のトラフィッ
ク特性及びサービスの所望の品質にもとづき新たな接続
が生成される。この等価容量を、新たな接続を伝搬する
ために使用可能でなければならない帯域幅として使用す
ることにより、ネットワークの発信ノードは新たな接続
を伝搬可能で、新たな接続により要求されるサービス・
レベルを提供可能な宛先ノードへの経路を計算する。こ
の経路選択処理は全ネットワーク内のトラフィックの現
状態を示すデータを使用する。こうしたデータは、ネッ
トワークの各エントリ・ポイント及び各ノードに配置さ
れ、ネットワークにおける接続形態等を記憶するトポロ
ジ・データベース内に記憶される。これらの要求に合致
する適切な経路が見い出せない場合、接続は拒否され
る。適切な経路がエントリ・ノードにおいて選択される
と、選択ルートを横断するセットアップ・メッセージが
生成され、このメッセージが訪問する各リンクに対する
資源割当てを更新する。競合状態、セットアップの同時
要求、またはリンク資源割当てに関する知られざる変更
により呼出しセットアップ・メッセージがルートに沿っ
て、あるノードに達した時に、必要な資源の不足により
呼出しのセットアップの試行が失敗する可能性がある。
一般に、各接続レベル制御処理すなわち初期帯域幅割当
て、ルート選択、及び呼出しセットアップは、呼出しを
伝搬するための十分なネットワーク資源を要求する。こ
れらの制御処理の任意のポイントにおける失敗により呼
出しは拒否され、ネットワークのオーバロードを引き起
こす可能性のあるパケットの発信が阻止される。
【０００３】トラフィック管理及び渋滞の無いネットワ
ークを実現するためには、常時、接続レベル制御が正し
く動作することが必要不可欠である。更に、広範囲に異
なる特性を有するデータ・ストリームに対する接続を効
率的に収容するために、各接続に対して、迅速に計算可
能で容易に更新され、且つ高度に多様化された全ての重
要な特性を捕獲可能な測定基準、すなわちメトリック
（metric）を有する帯域幅を割当てることが重要であ
る。更にこのメトリックは、そのリンク上の全ての個々
の接続により累積される伝送リンク・トラフィック負荷
を特徴化するためにも使用されなければならず、これは
個々の接続ベクトルからの単純な加算処理により決定さ
れる。ネットワーク上のトラフィックを特徴化するため
に容易に計算される付加的メトリックは、ネットワーク
内の効率的トラフィック制御における重要な要因であ
る。
【０００４】本願の係属中の米国特許出願第９３２４４
０号（１９９２年８月１９日出願）は、接続における各
リンクに対してリンク・メトリック・ベクトルを使用す
ることにより、ネットワーク上の新たな接続及び全ての
既存のトラフィックに対するメトリックを開示する。統
計的マルチプレクス技術を使用することにより、提案さ
れるルート内の各リンクの容量が調査され、新たな接続
を統計ベースで扱うことが可能かどうかが判断される。
新たな接続に伴うリンクに対応する新たなリンク・メト
リックは、この時、接続リンク・ベクトルの単純なベク
トル加算（または切断要求に対しては減算）となる。こ
れらのリンク・メトリック値の効率は、もちろん、これ
らの値を強要するアクセス制御機構に依存する。
【０００５】上述の特許出願において開示されるリンク
・メトリックの計算アルゴリズムは、計算上効率的であ
り、リンク・メトリック・ベクトルの実時間更新を迅速
に可能とする。同時にリンク帯域幅と接続特性との関係
を合理的にうまく説明する。このアルゴリズムはまたリ
ンク・メトリック更新の増分的性質を保護するため、個
々の接続に関する情報がネットワーク・トポロジ・デー
タベース内に維持されることを必要としない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】残念ながら、上述の特
許出願における仮定、すなわち全てのケースにおいてト
ラフィックが単一のリンク・メトリックにより十分に説
明されるとする仮定は、全てのケースにおいて、トラフ
ィックが類似のサービス品質要求を有する場合に限り真
である。しかしながら、実際にはトラフィックは非常に
異なる要求を有し、特にこれは各クラス内のデータ・パ
ケットに割当てられる優先順位において見受けられる。
例えば、実時間トラフィック（音声及びビデオなど）は
常に非実時間トラフィック（課金情報など）よりも優先
されるべきである。すなわち、実時間トラフィックは非
常に小さな伝送遅延を要求し、従って、より大きな帯域
幅割当てを要求する。全てのクラスのデータに対して同
一のリンク・メトリックを使用することは、全てのトラ
フィックが同一の優先処理に従わねばならないために、
ネットワークの全体的スループットを著しく低下させ
る。従って、この従来の単一リンク・メトリックを使用
する時には、下位優先クラスのトラフィックを処理する
ために実際に要求されるよりも、はるかに大きな帯域幅
を予約することがしばしば必要となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の実施例によれ
ば、異なるクラスのトラフィックに対して異なるリンク
・メトリックが使用され、各クラスのトラフィックがそ
の固有のリンク・メトリックにより、より正確にモデル
化され、より重要な点は、異なる優先トラフィックの相
互動作を正確にモデル化することである。異なるトラフ
ィック・クラスの相互動作の、このより正確なモデル化
は、ネットワークのリンクのスループットを著しく増加
し、それによりネットワーク効率が大きく向上される。
【０００８】より詳細には、異なるリンク・メトリック
により実時間トラフィック及び非実時間トラフィックを
モデル化する機能は、実時間トラフィック・レベルに依
存して非実時間メトリックを変更することにより、非実
時間トラフィックのスループットの最適化を可能とす
る。すなわち、非実時間トラフィックのレベルには無関
係に実時間トラフィックの伝送を保証する優先規則によ
り、トラフィック・レベルの制御において優先規則を考
慮しない単一トラフィック・メトリックにより可能なよ
りも、より高いレベルの非実時間トラフィックが可能と
なる。
【０００９】本発明の多重リンク・メトリックは、従来
の係属中の出願の利点を継承し、単一のベクトル加算及
び減算により、全てのリンク・メトリックの実時間増分
更新を可能とする。従来のように、新たな接続に対応す
るメトリックを有する接続要求は、接続の選択ルートに
沿って伝播される。この経路に沿って遭遇する各交換ノ
ードにおいて、接続メッセージ内のメトリックがルート
内の次のリンクに対するリンク・メトリックを更新する
ために使用される。実時間接続に対応して、次のリンク
における実時間メトリック及び非実時間メトリックの両
方が更新される。しかしながら、新たな非実時間接続に
対しては、非実時間リンク・メトリックだけが更新され
なければならない。新たな実時間接続は、実時間リンク
及び非実時間リンクの両者の占有結果が、有効最大リン
ク容量よりも小さい場合に限り受諾される。しかしなが
ら、新たな非実時間接続は実時間占有に関係なく、非実
時間リンクの占有結果が有効リンク容量よりも小さい場
合に受諾される。
【００１０】２つ以上の異なるリンク・メトリックを使
用する方法は、上位優先トラフィックに対する規定のク
ラスを保証する一方で、下位優先トラフィックが上位優
先トラフィックのバースト的性質により残されるほとん
ど全ての遊休時間を吸収するように、十分増加されるこ
とを可能とする。
【００１１】
【実施例】
【数１０】 は以降ティルドＸと記載する。
【００１２】
【数１１】 は以降ハットＸと記載する。
【００１３】図１を参照すると、８個のネットワーク・
ノード１１（参照番号１乃至８）を含むパケット伝送シ
ステム１０の一般ブロック図が示される。各ネットワー
ク・ノード１１は１つ以上の通信リンクＡ乃至Ｌによ
り、他のネットワーク・ノード１１にリンクされる。各
こうした通信リンクは、永久接続または選択的に許可さ
れる（ダイアル・アップ）接続のいずれかである。任意
のまたは全てのネットワーク・ノード１１が終端ノード
に接続される。ネットワーク・ノード２は終端ノード
１、２及び３に接続され、ネットワーク・ノード７は終
端ノード４、５及び６に接続され、ネットワーク・ノー
ド８は終端ノード７、８及び９に接続されるように示さ
れる。ネットワーク・ノード１１は、各々全ての接続ノ
ード、ネットワーク・ノード及び終端ノードにデータ通
信サービスを提供するデータ処理システムを含み、また
ノード内の判断ポイントを提供する。ネットワーク・ノ
ード１１は各々ノード内に１つ以上の判断ポイントを含
み、ここでは入来パケット・データがそのノードまたは
別のノードで終端される１つ以上の出力通信リンクに選
択的に経路指定される。こうした経路指定判断はデータ
・パケットのヘッダ内の情報に応答して下される。ネッ
トワーク・ノードはまた、端末ノード間の新たなルート
または経路の計算、そのノードにおいてネットワークに
入力するパケットに対するアクセス制御の提供、及びそ
のノードにおけるディレクトリ・サービス及びトポロジ
・データベース保守などの補助的サービスを提供する。
【００１４】各終端ノード１２は別のノードに伝送され
るデジタル・データのソース、別の終端ノードから受信
されるデジタル・データを処理する利用装置、またはそ
れらの両者を含む。図１のパケット通信ネットワーク１
０のユーザは、パケット通信ネットワーク１０をアクセ
スするためにローカル・エリア・ネットワーク１１に接
続される終端ノード装置１２を使用する。ローカル・エ
リア・ネットワーク・ノード１１は、ユーザ・データを
図１のパケット・ネットワーク上の伝送に適するフォー
マットのパケットに変換し、ネットワーク１０を通じて
パケットを経路指定するために使用されるヘッダを生成
する。
【００１５】図１のネットワーク上でパケットを伝送す
るために、出所ノードからネットワークを介して宛先ノ
ードに至る、こうしたパケット伝送のための可能な経路
またはルートを計算することが必要である。このルート
上の任意のリンクにおける過負荷を回避するために、ル
ートは新たな接続に対応して十分な帯域幅の使用を保証
するアルゴリズムにより計算される。こうしたアルゴリ
ズムの１つが、係属中の米国特許出願第８７４９１７号
（１９９２年４月２８日出願）において開示される。こ
うしたルートが計算されると、接続要求メッセージがネ
ットワーク上に発せられ、計算されたルートに従って進
み、新たな接続を反映してルートに沿う各リンクの帯域
幅の占有を更新する。こうした接続要求メッセージの１
例が図２に示される。
【００１６】図２では、図１のネットワーク内の出所ノ
ードから、予め計算されたルートに沿って、ネットワー
ク内の宛先ノードに発せられる接続要求メッセージが表
される。図２の接続メッセージはルーティング・フィー
ルド２０を含み、このフィールドは予め計算されたルー
トに沿って、接続メッセージを伝送するために必要な情
報を含む。図２の接続要求メッセージには更に接続要求
ベクトル２２が含まれ、これは新たなパケット・ソース
の重要な統計的特性を特徴化し、この新たなソースがル
ートの各リンク上で、既存の信号と統計的にマルチプレ
クスされることを許可する。この接続要求ベクトル２２
は更に優先クラス（ＰＣ）サブフィールド２４を含み、
これは新たな接続に関連する優先クラスのコード化識別
を含む。優先サブフィールド２４は、２つの優先クラス
だけが使用される場合には単一のビットを含み、また多
数の優先クラスを収容するためには大きなフィールドを
含む。詳細には後述されるが、接続要求ベクトルはパケ
ット・ソースを十分に特徴化するために必要な比較的少
ないパラメータを含む。係属中の米国特許出願第９３２
４４０号（１９９２年８月１９日出願）で述べられるよ
うに、これらのパラメータはソースにおける総ビット・
レートの平均、平均からのそのビット・レートの分散、
及び新たな接続を伝搬するために必要な等価帯域幅を含
む。しかしながら、この係属中の出願は、ネットワーク
に接続される全てのパケット・ソースを特徴化するため
に、パラメータの同一のセットの使用を要求する。実際
には、パケット・ソースは広範囲に変化する特性及び優
先順位を有するため、全ての信号ソースを特徴化するた
めに使用されるこの単一セットのパラメータは、広範囲
に異なる信号ソース（例えば実時間信号及び非実時間信
号）に対しては非効率的な表現を要求し、それにより両
方のソースに対する表現の正確度が低減し、こうしたソ
ースを支援するための従来の帯域幅予測が必要となる。
その結果、図１のネットワーク内の様々なリンクの平均
占有が、所望されるよりも低くなる。
【００１７】本発明の実施例によれば、接続要求ベクト
ル２２は、サブフィールド２４により識別されるパケッ
ト・ソースのクラスに対して個別化される。実時間信号
ソースは、例えば実時間信号にとって好適なパラメータ
のセットにより表され、非実時間信号ソースは非実時間
信号にとってより好適なパラメータのセットにより表さ
れる。より重要なことは、接続を伝搬するために要求さ
れる予測リンク帯域幅を表す接続ベクトルの１部が、特
定の信号ソースの相対優先順位を反映するように個別に
適合化される。その結果、上位優先パケットに対するサ
ービス品質を犠牲にすることなく、図１のネットワーク
の様々なリンクの占有が著しく増加され、倍増すること
さえ可能である。
【００１８】従来の接続要求ベクトル同様、接続要求ベ
クトル内の値は、新たな接続が実際にルートの各リンク
により支援されるかどうかを判断するために、また各リ
ンクにおいて別々に、新たな接続の追加を反映するよう
にリンク占有メトリックを更新するために使用される。
ルートが計算されて以来、リンク占有が変更された場合
には、接続がルートに沿う任意のノードにおいて拒否さ
れ、出所ノードはその拒否を通知される。最後に図２に
おいて、制御フィールド２３は接続を確立するために使
用される追加の情報を含むが、これは本発明に関連する
ものではなく、ここではこれ以上触れないことにする。
ここで、接続が取り下げられる場合、図２と同じフォー
マットを有する接続除去メッセージが、除去される接続
のルートに沿って伝送される。除去される接続のメトリ
ックを減算することにより、各リンクのリンク占有がこ
の接続の除去を反映するように更新される。
【００１９】図３を参照すると、図１のネットワーク・
ノード１１内に見い出される典型的なパケット・ネット
ワーク判断ポイントの一般的ブロック図が示される。図
３の判断ポイントは高速パケット交換構造３３を含み、
ここに判断ポイントに到来するパケットが入力される。
こうしたパケットは、図１のリンクＡ乃至Ｌなどの伝送
リンクを介して到来し（または局所的に発信される）、
その特定のパケットの優先分類に依存して、パケット・
バッファ３０、３１、．．．、３２の１つに配置され
る。すなわち、図１のパケット通信システムにより扱わ
れるトラフィックは、Ｋ個の異なる優先分類に分割され
るものと仮定する。前述のように、こうした分類分けは
実時間トラフィック及び非実時間トラフィックを含む。
システム制御パケットが、ユーザ・トラフィックよりも
更に高い優先分類に対応する別の候補を形成することも
可能である。各優先分類内のデータ・パケットは、バッ
ファ３０乃至３２の対応する１つに蓄積され、そこから
各パケットは交換構造３３を用いて、適切な出力リンク
３４の１つに交換される。出力リンク３４はもちろん図
１の相互ノード伝送リンクＡ乃至Ｌに対応し、他のノー
ドに拡張されるか、または局所伝送機構から終端ノード
１２の１つに拡張される。
【００２０】各パケット・ソース、例えば入来する各伝
送リンクは、優先バッファ３０乃至３２の固有のセット
を装備されるか、或いは異なるソースからのパケットを
共通のセットの優先分類バッファ３０乃至３２に入力す
る機構が提供される。また、１つ以上の伝送リンク３４
が、同一ノード内の他のパケット判断ポイントに接続可
能であり、それによりノードの交換容量を拡張すること
を述べておく。図３の判断ポイントは、以上述べたよう
に、判断ポイントに到来するパケットを（終端ノードに
おける）局所ユーザに、または（ネットワーク・ノード
及び終端ノードにおける）その判断ポイントを去る伝送
リンクに接続する役割をする。
【００２１】ルート制御装置３７は、局所終端ノードに
おいて発信されるパケットが、ネットワークを通じて伝
送される最適なルートを計算するために使用される。前
述のように、最適なルートを計算する１つの技法が、係
属中の米国特許出願第８７４９１７号（１９９２年４月
２８日出願）で開示されている。ネットワーク・アクセ
ス制御装置３９は、図３の判断ポイントにおいて生じる
各接続に対して１つが対応し、接続の一時レート（tran
sient rate）がオリジナル接続を生成するために仮定さ
れる値を越える場合、ネットワーク上へのパケットの発
信を統制する。これについては前述の米国特許出願第９
３２４４０号（１９９２年８月１９日出願）で開示され
ている。ルート制御装置３７及びアクセス制御装置３９
は、ルートを計算し、アクセスを制御するために、図２
の接続要求メッセージ内のリンク・メトリック・ベクト
ルを使用する。これについては詳細に後述される。ルー
ト制御装置３７は、トポロジ・データベース３８内に記
憶されるネットワークの各リンク上のトラフィックを表
すリンク・メトリック・ベクトルを使用し、ネットワー
クを介する接続ルートを計算する。ネットワーク・トポ
ロジ・データベース３８は、図１のネットワークの全て
のノード及び伝送リンクに関する情報を含み、こうした
情報はルート制御装置３７が適切に動作するために必要
となる。
【００２２】図３の制御装置３７及び３９は個々の部品
で組んだデジタル回路を含むか、または好適には適切に
プログラムされたデジタル・コンピュータ回路を含む。
こうしてプログラムされたコンピュータは、図３の判断
ポイントへ向けてユーザ入力において発信されるパケッ
トのヘッダを生成するために使用される。或いは、将来
のルーティングを容易にするために、判断ポイントにお
いて交換されるパケットのヘッダを変更する。同様に、
コンピュータは新たな接続の実現可能なルートを計算す
るために、また渋滞を避けるために、ネットワークへの
アクセスを統制するのに必要な制御を計算するために使
用される。データベース３８内の情報は、各新たなリン
クが活動化され、新たなノードがネットワークに追加さ
れる時、または、リンクまたはノードがネットワークか
ら除去される時、または、新たな接続の追加または旧接
続の消去によりリンク負荷が変更される時に更新され
る。こうした情報は資源が接続されるネットワーク・ノ
ードにおいて発信され、他の全てのノードと交換され、
ルート及びアクセス制御計算に必要な最新のトポロジ情
報を保証する。こうしたデータは、ネットワークのエン
ド・ユーザ間で交換される情報パケットに非常に類似の
監視パケットにより、ネットワークを通じて伝搬され
る。
【００２３】図３のパケット判断ポイントへ入来する伝
送リンクは、図１の終端ノード１２などの局所終端ノー
ドからのリンク、または図１の隣接ネットワーク・ノー
ド１１からのリンクを含む。いずれの場合にも、図３の
判断ポイントは各データ・パケットを受信し、それをパ
ケット・ヘッダ内の情報により指令される別の局所また
は遠隔判断ポイントに転送するように動作する。図１の
パケット・ネットワークは、単一のパケットの期間を除
き、任意の伝送またはノード機構をその通信経路に専用
にすることなく、図１の任意の２つの終端ノード間の通
信を許可するように動作する。このように、パケット・
ネットワークの通信機構の使用が統計的に最適化され、
それにより各通信経路に対する専用の伝送機構により可
能なよりも、極めて多くのトラフィックを伝搬する。
【００２４】図４を参照すると、図３のデータベース３
８に記憶される情報の１部を表形式で示す。図４に示さ
れるように、本発明によれば、ネットワークの各リンク
に対応する複数のリンク・メトリックがデータベースに
記憶され、各優先分類に対応して１つのリンク・メトリ
ックがネットワーク内で認識される。例として、図４で
は２つのリンク・メトリック優先分類、すなわち実時間
及び非実時間が示される。多数の優先分類がもちろん可
能であり、こうした場合には、各分類に対応して、別々
のリンク・メトリックが図４のトポロジ・データベース
に記憶されなければならない。リンク・メトリック・ベ
クトルは以下で述べられるように計算される。これらの
リンク・メトリック・ベクトルは、後述のように、ネッ
トワークを通じる各仮想接続の追加または消去により更
新され、ネットワーク内の物理変更を反映するように調
整される。呼出し要求に対するリンク・メトリック・ベ
クトルの使用については、図５に関連して詳細に説明さ
れる。
【００２５】図１に示される形式の広帯域総合パケット
交換ネットワークでは、ネットワーク回線を共用するた
めに、優先分類はもとより広範囲に異なる特性（ピーク
・レート、利用率、バースト・サイズなど）を有する接
続が許可される。全てのこれらの差異にも関わらず、各
ネットワーク・リンク上において、既存の接続に対して
割当てられる現負荷レベルまたは総帯域幅を識別するこ
とが必要である。この割当ては、新たな接続が過負荷の
発生無しにリンクに追加されるかどうかを判断する基本
となる。
【００２６】前述の係属中の米国特許出願第９３２４４
０号によれば、帯域幅の割当てが単一のリンク・メトリ
ック・ベクトルの定義を通して達成され、そのベクトル
から各リンク上の負荷レベルが容易に獲得される。こう
した負荷メトリック・ベクトルは個々の接続の特性を表
すように設計され、異なる特性を有する多くの接続を集
合化する作用を有する。この従来の出願によれば、リン
ク・メトリックＬは数１２により与えられる。
【数１２】
【００２７】ここで、Ｎはリンク上で現在マルチプレク
スされるネットワーク接続の数であり、ｍi は接続ｉの
総ビット・レートの平均であり、σi 2は接続ｉにおける
総ビット・レートの標準偏差であり、ハットＣ(N) はＮ
個の個々の等価帯域幅容量の合計であり、各々は数１３
で与えられる。
【数１３】
【００２８】ここで、χはバッファ容量であり、ｙi＝
ｌｎ（１／ε）ｂi（１−ρi）Ｒiであり、εは所望の
または目的バッファ・オーバフロー確率であり、ρi＝
ｍi／Ｒiは接続ｉが活動状態またはバースト状態にある
確率であり、Ｒiは新たな接続ｉのピーク入力レートで
あり、ｂiは接続ｉのピーク周期の平均期間である。
【００２９】更に前述の係属中の米国特許出願第９３２
４４０号によれば、統計的マルチプレクシングの効果及
び個々の接続特性の影響の両方を考慮するために、この
リンク上のＮ個の接続の集合に割当てられるリンク帯域
幅Ｃが、数１４で示される近似式から計算される。
【数１４】
【００３０】ここでバッファ・オーバフロー確率εに対
して、α' は次式で近似される定数である。
【数１５】
【００３１】数１４の形式により、新たな接続が追加ま
たは除去される時、割当てられる帯域幅が容易に計算さ
れる。この目的のために、図３のトポロジ・データベー
ス３８は各リンクに対して、リンク・ベクトルを数１２
の形式で保持する。更に、接続ｉに対する帯域要求ベク
トルが生成され、次の形式で伝送される。
【数１６】
【００３２】リンク・メトリックは、ネットワーク接続
が追加されるか、またはそのリンクから除去される度
に、単純なベクトル加算または減算により更新される。
すなわち、従来の特許出願によれば、Ｌ←Ｌ±γi を使
用し、新たなリンク・ベクトルが既存の１つから増分さ
れて獲得される。ここで、加算または減算は成分ごとに
行われる。
【００３３】本発明は、従来の係属中の米国特許出願第
９３２４４０号の単一のリンク・メトリックに対する多
重リンク・メトリックによる置換えを意図する。より詳
細には、トラフィックが実質的に異なる優先順位を有す
る複数のクラスの信号に分割される。２つの明らかに異
なる優先分類は、実時間トラフィック及び非実時間トラ
フィックに帰する。最初は、実時間トラフィック及び非
実時間トラフィックに対応する２つのクラスのトラフィ
ック優先だけが考慮される。３つ以上のトラフィック・
クラスへの一般化が次に考慮される。
【００３４】多重リンク・メトリックの利点は次の説明
からより理解される。ｌ1及びｌ2を、それぞれあるリン
ク上の全ての実時間接続及び非実時間接続の指標セット
とする。同様に（χ1、ε1）及び（χ2、ε2）を、それ
ぞれ図３のバッファ３０乃至３２に対応する実時間バッ
ファ及び非実時間バッファの資源特性とする。ここでχ
はバッファ・サイズであり、εはバッファの目的損失確
率である。最後に、ハットｃi (k)は優先分類ｋ（ｋ＝
１、２）に関する接続ｉの等価容量とする。すなわち、
ｋ＝１、２に対して、ハットｃi (k)＝ハットｃi（χk、
εk） であり、ハットｃi（χk、εk）は数１３で定義
される。
【００３５】上記定義を使用し、実時間及び非実時間到
来処理を示す２つの任意の到来シーケンスＡ1（ｔ）及
びＡ2（ｔ）を有する、無限バッファ・キューイング・
システムについて考えてみよう。ここでｔ≧０である。
すなわちＡk（ｔ）、 ｋ＝１、２は、時刻ｔまでにシス
テムに到来する各分類の総作業負荷を示す。Πはパケッ
ト伝送のための全ての作業保護スケジューリング・ポリ
シのセットを意味するものとする。明らかに、単純な先
取り的ポリシ及び非先取り的ポリシがΠに含まれる。Π
内の各ポリシπは作業保護を行なうので、Ｄ（ｔ）とし
て定義される時刻ｔまでに伝送される総作業負荷は、使
用されるポリシπとは無関係である。従って、Ｄkπ
（ｔ）は時刻ｔまでに伝送されるタイプｋの総作業負荷
を意味し、 Ｄ（ｔ）＝Ｄ1π（ｔ）＋Ｄ2π（ｔ）の関
係が、Π内のあらゆるπに対して維持される。Ｘkπ
（ｔ ）が、П内の任意のスケジューリング・ポリシの
下における、クラスｋによる時刻ｔにおけるシステム内
の作業負荷を意味するものとする。フローの維持によ
り、
【数１７】
【００３６】が導かれ、従って、
【数１８】
【００３７】がП内のあらゆるπに対して成立する。す
なわち、システム内の総作業負荷Ｘ（ｔ）はサービス・
ポリシには依存しない。Π内のあらゆるπに対して、及
びランダム変数Ｘ、Ｘ1π及びＸ2πのあらゆる実現に対
して、Ｘkπ（ｔ）≦Ｘ（ｔ）なので、次の不等式
【数１９】
【００３８】が成立する。この議論はあらゆる任意の到
来ストリームに対して有効でありｏｎ／ｏｆｆプロセス
だけに有効な訳ではない。
【００３９】前述の議論にもとづき、本発明は各ノード
に保持される各優先クラスに対応して、数１２で与えら
れる形式の別々のリンク・メトリックを使用する。すな
わち次のようになる。
【数２０】
【００４０】及び、
【数２１】
【００４１】前述の議論に鑑み、リンク容量ＣがＰ（Ｘ
＞χ2）≦ε2の場合、数１９から、任意の作業維持ポリ
シπに対して、Ｐ（Ｘ2π＞χ2）≦ε2 となる。従っ
て、要求されるリンク容量Ｃは、数１４に反映される最
初に入来し、最初にサービスされるサービス規律に対し
て展開される近似を使用して計算される。すなわち、
【数２２】Ｃ＝ｆ（Ｌ2）
【００４２】となり、Ｌ2 は数２１で定義される。数２
２は任意のサービス・ポリシに対して、非実時間バッフ
ァから目的損失確率を達成するための、要求容量に対す
る上限を提供する。非実時間トラフィックに対する課金
及び承認基準はリンク・ベクトルＬ2にもとづくため、
非実時間バッファからのオーバフロー確率はε2以内に
保証される。すなわち非実時間トラフィックの性能は、
その承認が数２１のリンク・ベクトルＬ2にもとづく
時、保証される。これはリンクがリンク・ベクトルＬ
1に従うその予約可能容量Ｒ linkに達したとしても、リ
ンク上に更に非実時間トラフィックを伝送することを可
能とする。更に、実時間パケットは高位の伝送優先順位
を有するため、それらの性能は次式、すなわち
【数２３】ｆ（Ｌ1）≦Ｒlink
【００４３】が満足される限り、常に保証される。しか
しながら、将来の実時間接続から非実時間接続の性能を
保護するために、実時間トラフィックに対する呼出し承
認基準もまたＬ2 にもとづくべきである。すなわち、次
の条件
【数２４】ｆ（Ｌ2）≦Ｒlink
【００４４】もまた満足されるべきである。数２３は、
実時間バッファからの損失確率が目標ε1 以内に留まる
ことを保証する。数２４は、非実時間バッファに対応す
る損失確率が、目標ε2 以内に留まることを保証する。
【００４５】最初に、関数ハットｃ（χ、ε）はχ及び
εの両方に関し、単調に減少することを述べておく。典
型的には、遅延及びジッタ制限により、実時間バッファ
・サイズχ1は非実時間バッファ・サイズχ2よりもかな
り小さく設計される。従って、２つのオーバフロー損失
確率ε1及びε2が同じオーダである限り、ハットｃ2＜
ハットｃ1の関係が維持される。従ってｆ（Ｌ1）及びｆ
（Ｌ2） の両者は、係属中の米国特許出願第９３２４４
０号で提案されるリンク上に割当てられる総帯域幅すな
わちｆ（Ｌ）よりも小さい。換言すると本発明は、リン
ク上における追加の非実時間接続、及び従来のアルゴリ
ズムによりリンク上に配置されるよりも多くの実時間接
続の両方の配置を可能とする。
【００４６】本発明の多重リンク・メトリックはまた、
超高速リンクにおける従来技術の潜在的問題を修正す
る。こうした高速リンクにおいて、χ1≒χ2、且つε1
＞ε2ならば、Ｌ≧Ｌ2である。ここでＬ及びＬ2は数１
２及び数２０でそれぞれ与えられ、ベクトル不等式は成
分ごとに計算される。従って、全てのトラフィックに対
して１つのメトリックだけが保持され、承認基準ｆ
（Ｌ）≦Ｒlinkが使用されるならば、ｆ（Ｌ）≦Ｒlink
≦Ｃ≦ｆ（Ｌ2） の時、非実時間トラフィックのオーバ
フロー確率目標ε2が違反される。
【００４７】最後に、これまでに述べられてきた議論
が、実時間トラフィックが任意の下位の優先クラスによ
り全く影響されないことを仮定したことを述べておく。
これはスケジューリング・ポリシが先取り的であれば明
らかである。すなわち、実時間トラフィックは常に非実
時間トラフィックより優先する。非先取りスケジューリ
ング・ポリシが使用される場合にも、下位優先トラフィ
ックのボリュームに関係なく、すなわち非予約バッファ
が非常に高い頻度で使用される場合においても、実時間
トラフィックへのサービスを保証することが可能であ
る。ここでＸ1 （ｔ）を、サービス・ポリシが先取り的
である時の、時刻ｔにおける実時間作業負荷とする。ま
たＸ' 1（ｔ）をサービス・ポリシが非先取り的である時
の対応する作業負荷とする。
【数２５】Ｘ' 1（ｔ）≦Ｘ1（ｔ）＋ｌmax
【００４８】次の関係が単純なサンプル経路論により導
かれる。ここで、ｌmax は最大非実時間パケット長であ
る。
【数２６】 Ｐ（Ｘ' 1＞χ1）＜Ｐ（Ｘ1＋ｌmax＞χ1）＝Ｐ（Ｘ1＞χ1−ｌmax）
【００４９】従って、非先取りのケースでは等価容量ハ
ットｃi、1はハットｃi（ε1、χ1−ｌmax）として計算
され、実時間トラフィックの損失確率ε1が保証され
る。これは非常に保守的なアプローチである。非先取り
的ケースにおいてもχ1 を使用することは、典型的に
は、実時間及び非実時間トラフィックが混在するほとん
どのトラフィックにおいて、実時間トラフィックに対す
るε1 性能よりも良好に導くはずである。
【００５０】本発明によれば、図１のパケット通信シス
テム内のリンクへの呼出しを承認するために、次のアル
ゴリズムが使用される。 １．数２０及び数２１で定義される２つのリンク・ベク
トルＬ1及びＬ2を保持する。 ２．あらゆる接続セットアップ及び除去において、 ・実時間接続に対して、両ベクトルを更新する。 Ｌ1←Ｌ1±（ｍi、σi 2、ハットｃi、1） Ｌ2←Ｌ2±（ｍi、σi 2、ハットｃi、2） ・非実時間接続に対して、Ｌ2だけを更新する。 Ｌ2←Ｌ2±（ｍi、σi 2、ハットｃi、2） ３．承認基準を呼出す。 ・ｆ（Ｌ1）≦Ｒlink且つｆ（Ｌ2）≦Ｒlinkならば、実
時間接続を承認する。 ・ｆ（Ｌ2）≦Ｒlinkならば、非実時間接続を承認す
る。
【００５１】このアルゴリズムはリンク・メトリック・
ベクトルを更新するための効率的な手順を提供する。こ
の効率性は入来トラフィックの優先順位間の差異、及び
リンク帯域幅と接続特性との関係を考慮し、また個々の
接続の情報が維持される必要がないように、リンク・メ
トリック更新の増分的性質を維持しながら、実時間更新
を可能とする。
【００５２】数２０及び数２１の一般化は、Ｋクラスの
優先順位に対しては直接的である。ここで、ｋ＝１は最
高優先レベルであり、ｋ＝Ｋは最低優先レベルである。
各接続に対する帯域要求ベクトルは次の形式を有する。
【数２７】
【００５３】ここで、σi 2＝ｍi（Ｒi−Ｍi）及びハッ
トｃi (k) は数１３から計算され、各優先クラスに対応
して異なるバッファ特性を仮定する。すなわち、図３に
示されるように、各クラスｋに対応して異なる値χ(k)
及びε(k)が対応する。数１２の一般化リンク・メトリ
ックは、次の形式を取る。ここで、Ｉ(k) は優先クラス
ｋを有するリンク上の接続のセットである。
【数２８】
【００５４】接続要求メッセージが計算された経路に沿
って伝播する時、これは各ノードにおいて受信され、ノ
ードに接続されるリンクの帯域幅を管理するルート制御
装置３７（図３）によりコピーされる。この接続におい
て、切断は単に接続に対して最初に予約された帯域幅の
否定予約である。帯域予約ベクトルを使用し、ルート制
御装置３７は最初に接続が受諾または拒否されるべきか
を判断しなければならない。受諾される場合、ルート制
御装置３７は、計算された接続経路内で使用されるリン
クに対するトポロジ・データベース３８内のリンク・メ
トリック・ベクトルを更新しなければならない。また、
接続が追加される場合、将来接続が受諾または拒否され
るべきかを判断するために使用する新たなリンク・メト
リック・ベクトルを抽出する。以上、接続要求ベクトル
からリンク・メトリック・ベクトルを更新する、計算
上、効率的なアルゴリズムについて述べてきた。接続が
受諾されるべきかどうかを判断する計算上、効率的なア
ルゴリズムについて次に述べる。このアルゴリズムは、
前述の係属中の米国特許出願第９３２４４０号で述べら
れる受諾／拒否アルゴリズムの変更バージョンである。
【００５５】接続要求ベクトルにもとづく新たな接続を
受諾するかどうかの判断は、２つのオペレーションが各
リンクにおいて、１つ以上の優先クラスに対して実行さ
れることを要求する。最初に、リンク上で統計的にマル
チプレクスされる要求ベクトルｒi (k)による接続数が計
算され、統計的マルチプレクシング仮定を満足するため
に必要な数と比較される。より詳細には、数１４で使用
される統計的マルチプレクシング仮定は、リンクが追加
される接続と類似の多くの接続を支援することを要求す
る。任意のタイプの接続に対して、この仮定は接続特性
及び総リンク帯域幅の両方に依存する。なぜなら、高帯
域リンクはより多くの接続に適合し、結果的により正確
な統計的マルチプレクシング仮定を生じるからである。
この仮定の妥当性がチェックされると、リンク・メトリ
ックを更新するために実際に使用される要求ベクトルが
選択され、これが新たなメトリック・ベクトルを計算す
るために使用される。
【００５６】リンクを介して要求ベクトルｒi (k)を受信
すると、ルート内の次のリンクに適合する同一の要求ベ
クトルによる最大接続数が次式により与えられる。
【数２９】
【００５７】ここで、Ｒlinkはリンク上の最大予約可能
容量である。一般に、ｎ及びαは異なる優先クラスに対
応して異なる。Ｎi (k)が任意の最小値Ｎk *よりも大きい
か、または小さいかにもとづき、新たなリンク・メトリ
ック・ベクトルＬ' が計算される。Ｎk *の値は、統計的
マルチプレクシング仮定を検証するために必要な総ビッ
ト・レート分布を近似するべく大きいべきである。しか
しながら、数１４の右辺の第１項内の平均により表され
る定常近似帯域幅容量はバッファを無視するため、帯域
幅容量は全て高域側に存在し、合理的なエラー・マージ
ンが許容される。リンク・メトリック・ベクトル値の統
計的分布がガウス分布と仮定すると、１０接続のＮk *の
値は、多くの状況において合理的な正確性を保証するの
に十分である。中間ノードにほとんどバッファリングが
存在しないか、全く存在しない場合、Ｎk *に対して大き
な数値が必要となる。いずれの場合にも、Ｎk *に対して
発見的に決定される値を使用することにより、新たなリ
ンク・メトリック・ベクトルＬ'(k)が次のように計算さ
れる。
【数３０】
【００５８】ここで、加算は成分ごとに行われ、ティル
ドｒi は統計的マルチプレクシング仮定が真に維持され
ないリンクに対して変更された要求ベクトルであり、数
３１で与えられる。
【数３１】
【００５９】数３１は単に、統計的マルチプレクシング
仮定が真に維持されないネットワーク接続が、数１３に
より与えられる等価容量に等しいレートを有する定数ビ
ット・レート接続（σi 2＝０）として扱われることを示
す。
【００６０】新たに割当てられた等価帯域幅は、数１４
を使用して、更新されたリンク・メトリック・ベクトル
Ｌ'(k)から容易に計算される。ネットワーク接続に割当
てられる帯域幅が解放される時には、手順は単純である
が、数３０において加算の代わりに減算が使用される。
これらの計算は、実質的に高価なＮi (k)の計算を回避す
ることにより、要求される計算量を最小化するために実
行される。この手順は数１９を使用して、次のように実
行される。１．優先クラス１の接続ｉに対応する要求ベ
クトルｒi 1の受信に際し、統計的マルチプレクシングに
対する多数の接続の仮定の妥当性をチェックする（すな
わちＮi (1)＜Ｎ1 *）。これはＮj (1)を計算することな
く、次のように達成される。 ・ｔ1＝Ｒlink−Ｎ1 *ｍiを計算する。この計算は、最小
数（Ｎ1 *）の接続を伝搬後の、リンク（Ｒlink）上にお
ける残りの最大予約可能容量を決定するために使用され
る。各接続は統計的マルチプレクシング仮定を支援する
ために必要な、新たな接続（ｍi）と同一の平均ビット
・レートを有する。 ・ｔ1≦０ すなわちリンクがＮ1 *個のこうした接続を伝
搬できない場合、ベクトル、ティルドｒi 1を数３１から
獲得する。リンクは統計的マルチプレクシング仮定を保
証するための最小数の接続を伝搬できず、定数ビット・
レート帯域幅予測（ティルドｒi (k)）が、要求ベクトル
（ｒi (k)）内で、統計的マルチプレクシングに対する小
さな等価帯域幅予測の代わりに使用される。 ・そうでない場合、ｔ2＝α' 1 2Ｎ1 *σi 2を計算する。す
なわち、リンクがＮ1 *接続の平均ビット・レートを支援
するとしても、こうした接続に対応する標準偏差を支援
するのに十分な帯域幅が残される。 ・ｔ2≧（ｔ1）2の場合、数３１からティルドｒi (k) を
獲得する。すなわち、リンクがＮ1 *接続の標準偏差を伝
搬できない場合、定数ビット・レート帯域幅ティルドｒ
i (k)を使用する。 ・そうでない場合、ｒi (k)を使用する。リンクが最小接
続に対する平均ビット・レート及び最小接続に対する標
準偏差の両方を伝搬する場合、要求メッセージ内の要求
ベクトルを使用する。 ２．要求が接続除去に対応する場合、ｒi (k)＝−ｒi (k)
（またはティルドｒi (k)＝−ティルドｒi (k)）に設定す
る。 ３．単純なベクトル加算を使用し、数３０から新たなリ
ンク・メトリック・ベクトルＬ'を計算する。
【００６１】このアルゴリズムは多くても４つの加算、
３つの乗算及び２つの比較を要求し、リンク・メトリッ
ク・ベクトルを更新するための効率的な手順を提供す
る。この効率性は実時間更新を可能とする一方、リンク
帯域幅と接続特性との関係を考慮し、また個々の接続に
関する情報が維持される必要がないように、リンク・メ
トリック更新の増分的性質を維持する。もちろん、この
手順は、将来の下位優先接続要求に対して使用可能な帯
域幅の損失を反映するために、全ての下位優先リンク・
メトリック・ベクトルに対して繰返されなければならな
い。上位優先リンク・メトリック・ベクトルは、優先分
類が上位優先パケットの十分な伝送を保証するため、調
整される必要はない。
【００６２】本発明の多重優先クラス・リンク・メトリ
ックを実施するアルゴリズムの流れ図が図５に示され
る。図５の手順は新たな接続の経路内の各ノードにおい
て使用され、そうしたノードへ図２の接続要求メッセー
ジが入来する。処理はボックス５０で開始し、次にボッ
クス６１に移り、受信接続ベクトル内の優先順位ｋを値
１にセットする。次にボックス５１に移り、ここで接続
要求メッセージ（図２）がルートに含まれる局所ノード
においてコピーされる。ボックス５２では、要求ベクト
ルｒi (k)が接続要求メッセージから抽出され、ボックス
５３で値ｔ1＝Ｒlink−Ｎ1 *ｍi を計算するために使用
される。判断ボックス５４ではｔ1 の値がゼロと比較さ
れ、ゼロ以上の場合にはボックス５５に入力して、値ｔ
2＝α' k 2Ｎk *σi 2 が計算される。 判断ボックス５６で
は、ｔ2の値がｔ1の値の平方と比較される。ｔ2がｔ1の
平方よりも小さいとボックス５７に移り、リンク・メト
リック増分ベクトルが接続要求メッセージと一緒に受信
される要求ベクトルｒi (k)に等しくセットされる。しか
しながら、ｔ2がｔ1の平方以上の場合にはボックス６０
に移り、ここでは増分ベクトルが数２１を使用しティル
ドｒi (k)に等しくセットされる。ボックス５４でｔ1 の
値がゼロよりも小さいと判断される場合にもボックス６
０に移り、リンク・メトリック増分ベクトルをティルド
ｒi (k)の値にセットする。どちらの場合にも、リンク・
メトリック増分ベクトルがボックス５８で、単純なコン
ポーネント・ワイズのベクトル加算によりこのリンクに
対応するリンク・メトリック・ベクトルを更新するため
に使用される。次にボックス６２に入力し、数１４から
ｆ（Ｌ(k)） を計算する。判断ボックス６３では、ｆ
（Ｌ(k)）がＲlink と比較され、それ以下の場合には、
判断ボックス６４に入力する。判断ボックス６４では、
優先クラス指標ｋが最大指標値Ｋと比較される。ｋ＝Ｋ
の場合、ボックス６５に入力し、ここで呼出しが受諾さ
れ、処理はボックス５９で終了する。
【００６３】ボックス６３でｆ（Ｌ(k)）がＲlink より
も大きいと判断されると、ボックス６７に入力し、この
接続ベクトルにより以前に増分または減分された全ての
リンク・メトリック・ベクトルが、この接続ベクトルの
到来以前にそれらが有していた値に復元される。これは
コンポーネント毎にリンク・メトリック値の変更を置換
するか、或いは元の値を保管し、単にそれらの値を図４
のトポロジ・データベースに復元することにより達成さ
れる。次にボックス６８に入力し、呼出しを拒否し、処
理はボックス６９で終了する。
【００６４】ボックス６４で優先クラス指標ｋが最大優
先クラス指標値Ｋに等しくないと判断されるとボックス
６６に移り、優先クラス指標ｋが１だけ増分され、ボッ
クス５３に再び移り、次の下位優先（指標ｋの次に高い
値）クラス・メトリックに対するリンク・メトリック更
新計算を繰返す。この処理は全ての下位優先リンク・メ
トリックが更新されるまで、或いは判断ボックス６３
で、あるリンク・メトリックが残りの帯域幅内に収容さ
れることができないと判断され、呼出しが拒否されるま
で継続される。ここで新たな接続は、その新たな接続の
優先クラスに等しいかそれより低い優先クラスを有する
全ての優先クラスにとって、受諾可能でなければならな
いことを述べておく。これらの基準のいずれかに合致し
ない場合には、呼出しは拒否される。
【００６５】図５の流れ図に示される処理は、パケット
の伝送のために選択される、出所ノードから宛先ノード
に至るルートに沿う各ノードにおいて実行される。従っ
て、このリンク・メトリック更新処理を実行するための
機能は、図１のネットワークの全てのノードに常駐し、
接続要求メッセージがそのノードに受信される度に呼出
される。また、数１７は図５の手順によって直接的に解
かれるのではなく、それによりベクトル更新における非
常に多大な時間遅延を回避する点についても述べてお
く。
【００６６】前記係属中の米国特許出願第９３２４４０
号で開示されるように、上述のように定義されるリンク
・メトリックは、ネットワークへの各接続のための信号
ソースのアクセスを制御するために、承認方法のパラメ
ータを計算するためにも使用される。すなわち、接続が
確立された時に仮定された特性から、信号ソースの統計
が大きく異なる場合、ネットワーク内で渋滞が発生する
可能性が生じる。こうした渋滞を阻止するために、前記
出願内で述べられるリーキー・バケット方式（leaky bu
cket stratagem）などの方式が使用され、信号ソースが
仮定された統計値を外れる場合、そうした信号ソースの
ネットワークへのアクセスを制限する。こうしたパラメ
ータは、トラフィックが折衝値以内に維持される限り、
ユーザに対するリーキー・バケット・アクセス制御の透
過性を達成するように、またトラフィックが折衝値を越
える時、トラフィックにより取られる最大帯域幅を制御
するように選択される。これらのリーキー・バケット・
パラメータは、前記特許出願において提案されるのと同
様にして計算される。
【００６７】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００６８】（１）伝送リンクにより相互接続される複
数の交換ノードを含み、各々が複数のトラフィック・ク
ラスの１つに属するデータ・パケットが、出所ノードと
宛先ノード間の多重リンク経路を介して伝送されるパケ
ット通信ネットワークであって、（Ｉ）各前記ノードに
おいて、前記ノード内で終端する各前記伝送リンク上を
伝送される各前記複数のトラフィック・クラスの接続に
対して予約されるトラフィック負荷の表現を記憶する手
段と、（ＩＩ）新たな接続の特性を表現するベクトルを
含む、接続要求を新たな接続のために選択されるルート
に沿って伝播することにより、前記ネットワークにおい
て前記新たな接続を開始する手段と、（ＩＩＩ）前記接
続要求に応答して、前記接続要求のトラフィック・クラ
スに対応するトラフィック負荷の前記表現を、全ての下
位トラフィック・クラスに対して、前記ルートに沿う各
前記ノードにおいて、ベクトル加算により更新する手段
とを有するパケット通信ネットワーク。 （２）前記接続要求に応答して、任意の前記伝送リンク
上の任意のトラフィック・クラスのトラフィック負荷の
更新された表現が、前記伝送リンクの予約可能容量を越
える時、前記接続要求を拒否する手段を含む、上記
（１）記載のパケット通信ネットワーク。 （３）前記トラフィック・クラスが前記ネットワークを
通じ前記パケットを転送する優先クラスを含む、上記
（１）記載のパケット通信ネットワーク。 （４）前記優先クラスが実時間及び非実時間情報を含
む、上記（３）記載のパケット通信ネットワーク。 （５）トラフィック・クラス１の新たな接続ｉに対応す
るリンク・トラフィック負荷の前記表現を更新する前記
手段が、
【数３２】（ａ）ｔ1＝Ｒlink−Ｎ1 *ｍi （ここで、Ｒlinkは前記リンク上の最大予約可能トラフ
ィック容量であり、Ｎ1 *はトラフィック・クラス１に対
応する定数であり、容量Ｒlink上で統計的にマルチプレ
クスされる接続ｉのメトリックに類似のメトリックを有
する接続の数を表し、ｍi は前記新たな接続ｉに対応す
るビット・レートの平均である）で与えられる第１の変
数の値ｔ1を決定する手段と、（ｂ）前記第１の変数の
値をゼロと比較し、前記値がゼロよりも大きい場合、
【数３３】ｔ2＝α' 1 2Ｎ1 *σi 2 （ここで、σiは平均ビット・レートｍiの標準偏差であ
り、α'は
【数３４】 で与えられる）で与えられる第２の変数の値ｔ2を決定
する手段と、（ｃ）前記第２の変数の値を前記第１の変
数の平方と比較する手段と、（ｄ）ビット・レートの分
散がゼロである更新ベクトル、ティルドｒi (1)を決定す
る手段と、（ｅ）前記第１の変数がゼロよりも大きく、
前記第２の変数が前記第１の変数の平方よりも小さい場
合、前記表現を前記要求ベクトルにより更新する手段
と、（ｆ）それ以外の場合、前記表現を前記更新ベクト
ル、ティルドｒi (1)により更新する手段とを含む、上記
（１）記載のパケット通信ネットワーク。 （６）伝送リンクにより相互接続される複数の交換ノー
ドを含むパケット通信ネットワーク内に新たな接続を確
立する方法であって、データ・パケットが出所ノードと
宛先ノード間の多重リンク経路を介して伝送され、前記
データ・パケットの各々が複数のトラフィック・クラス
の１つに属するものにおいて、（Ｉ）各前記ノードにお
いて、前記ノード内で終端する各前記伝送リンク上を伝
送される各前記複数のトラフィック・クラスの接続に対
して予約されるトラフィック負荷の表現を記憶するステ
ップと、（ＩＩ）新たな接続の特性を表現するベクトル
を含む、接続要求を新たな接続のために選択されるルー
トに沿って伝播することにより、前記ネットワークにお
いて前記新たな接続を開始するステップと、（ＩＩＩ）
前記接続要求に応答して、前記接続要求のトラフィック
・クラスに対応するトラフィック負荷の前記表現を、全
ての下位トラフィック・クラスに対して、前記ルートに
沿う各前記ノードにおいて、ベクトル加算により更新す
るステップとを含む方法。 （７）前記接続要求に応答して、任意の前記伝送リンク
上の任意のトラフィック・クラスのトラフィック負荷の
更新された表現が、前記伝送リンクの予約可能容量を越
える時、前記接続要求を拒否するステップを含む、上記
（６）記載の方法。 （８）前記トラフィック・クラスが前記ネットワークを
通じ前記パケットを転送する優先クラスを含む、上記
（６）記載の方法。 （９）前記優先クラスが実時間情報及び非実時間情報を
含む、上記（８）記載の方法。 （１０）トラフィック・クラス１の新たな接続ｉに対応
するリンク・トラフィック負荷の前記表現を更新する前
記ステップが、
【数３５】（ａ）ｔ1＝Ｒlink−Ｎ1 *ｍi （ここで、Ｒlinkは前記リンク上の最大予約可能トラフ
ィック容量であり、Ｎ1 *はトラフィック・クラス１に対
応する定数であり、容量Ｒlink上で統計的にマルチプレ
クスされる接続ｉのメトリックに類似のメトリックを有
する接続の数を表し、ｍi は前記新たな接続ｉに対応す
るビット・レートの平均である）で与えられる第１の変
数の値ｔ1を決定するステップと、（ｂ）前記第１の変
数の値をゼロと比較し、前記値がゼロよりも大きい場
合、
【数３６】ｔ2＝α' 1 2Ｎ1 *σi 2 （ここで、σiは平均ビット・レートｍiの標準偏差であ
り、α' 1は
【数３７】 で与えられる）で与えられる第２の変数の値ｔ2を決定
するステップと、（ｃ）前記第２の変数の値を前記第１
の変数の平方と比較するステップと、（ｄ）ビット・レ
ートの分散がゼロである更新ベクトル、ティルドｒi (1)
を決定するステップと、（ｅ）前記第１の変数がゼロよ
りも大きく、前記第２の変数が前記第１の変数の平方よ
りも小さい場合、前記表現を前記要求ベクトルにより更
新するステップと、（ｆ）それ以外の場合、前記表現を
前記更新ベクトル、ティルドｒi (1)により更新するステ
ップとを含む、上記（６）記載の方法。 （１１）伝送リンクにより相互接続される複数の交換ノ
ードを含むパケット通信ネットワークのノードであっ
て、データ・パケットが出所ノードと宛先ノード間の多
重リンク経路を介して伝送され、前記データ・パケット
の各々が複数のトラフィック・クラスの１つに属するも
のにおいて、（Ｉ）各前記ノードにおいて、前記ノード
内で終端する各前記伝送リンク上を伝送される各前記複
数のトラフィック・クラスの接続に対して予約されるト
ラフィック負荷の表現を記憶する手段と、（ＩＩ）新た
な接続の特性を表現するベクトルを含む、接続要求を新
たな接続のために選択されるルートに沿って前記ノード
から伝播することにより、前記ノードから前記ネットワ
ークに前記新たな接続を開始する手段と、（ＩＩＩ）前
記ネットワーク内の他のノードからの接続要求に応答し
て、前記接続要求のトラフィック・クラスに対応するト
ラフィック負荷の前記表現を全ての下位トラフィック・
クラスに対して前記更新が前記ノードにおいてベクトル
加算により更新する、前記ノード内の手段とを含む、パ
ケット通信ネットワーク・ノード。 （１２）前記接続要求に応答して、前記ルート内の伝送
リンク上の任意のトラフィック・クラスのトラフィック
負荷の更新された表現が、前記伝送リンクの容量を越え
る時、前記接続要求を拒否する手段を含む、上記（１
１）記載のパケット通信ネットワーク・ノード。 （１３）前記トラフィック・クラスが前記ネットワーク
を通じ前記パケットを転送する優先クラスを含む、上記
（１１）記載のパケット通信ネットワーク・ノード。 （１４）前記優先クラスが実時間及び非実時間情報を含
む、上記（１３）記載のパケット通信ネットワーク・ノ
ード。 （１５）トラフィック・クラス１の新たな接続ｉに対応
するトラフィック負荷の前記表現を更新する前記手段
が、
【数３８】（ａ）ｔ1＝Ｒlink−Ｎ1 *ｍi （ここで、Ｒlinkは前記リンク上の最大予約可能トラフ
ィック容量であり、Ｎ1 *はトラフィック・クラス１に対
応する定数であり、容量Ｒlink上で統計的にマルチプレ
クスされる接続ｉのメトリックに類似のメトリックを有
する接続の数を表し、ｍi は前記新たな接続ｉに対応す
るビット・レートの平均である）で与えられる第１の変
数の値ｔ1を決定する手段と、（ｂ）前記第１の変数の
値をゼロと比較し、前記値がゼロよりも大きい場合、
【数３９】ｔ2＝α' 1 2Ｎ1 *σi 2 （ここで、σiは平均ビット・レートｍiの標準偏差であ
り、α'は
【数４０】 で与えられる）で与えられる第２の変数の値ｔ2を決定
する手段と、（ｃ）前記第２の変数の値を前記第１の変
数の平方と比較する手段と、（ｄ）ビット・レートの分
散がゼロである更新ベクトル、ティルドｒi (1)を決定す
る手段と、（ｅ）前記第１の変数がゼロよりも大きく、
前記第２の変数が前記第１の変数の平方よりも小さい場
合、前記表現を前記要求ベクトルにより更新する手段
と、（ｆ）それ以外の場合、前記表現を前記更新ベクト
ル、ティルドｒi (1)により更新する手段とを含む、上記
（１１）記載のパケット通信ネットワーク・ノード。
【００６９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明で定義される
新たな接続メトリック・ベクトルは、新たな接続の経路
に沿う全てのリンクに対応するリンク・メトリック・ベ
クトルを更新するために、また同時にネットワークへの
新たな接続のアクセスを制御するリーキー・バケット・
パラメータを計算するために、従来技術においても使用
可能である。更に各クラスの接続に対して異なるリンク
・メトリックが使用されるため、渋滞の可能性を増加す
ることなく、リンクにより収容される総トラフィック・
スループットが大きく向上され、倍増さえも可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により決定される多重リンク・メトリッ
クが使用されるパケット通信システムの一般ブロック図
である。
【図２】図１のパケット通信ネットワーク上で伝送され
るデータ・パケットのルートに沿って帯域予約をセット
アップする接続要求メッセージを表す図である。
【図３】パケットがネットワークに入力する、またはパ
ケットがルートに沿って各パケットの宛先に転送され
る、図１のネットワーク内の典型的な判断ポイントの詳
細なブロック図である。
【図４】２つの異なる優先クラス（実時間及び非実時
間）だけを有し、判断ポイントにおける帯域予約を支援
するために使用される、図３に示される各判断ポイント
などにおけるトポロジ・データベースの１部を表形式で
表す図である。
【図５】新たな接続が確立される時に、多重リンク・メ
トリック・ベクトルを更新する処理の一般流れ図であ
る。
【符号の説明】
１０ パケット伝送システム １１ ネットワーク・ノード ２０ ルーティング・フィールド ２２ 接続要求ベクトル ２３ 制御フィールド ２４ 優先クラス（ＰＣ）サブフィールド ３０、３１、３２ パケット・バッファ ３３ 高速パケット交換構造 ３４ 出力リンク ３７ ルート制御装置 ３８ トポロジ・データベース ３９ ネットワーク・アクセス制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｍ 3/00 Ｄ 8426−5Ｋ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】伝送リンクにより相互接続される複数の交
    換ノードを含み、各々が複数のトラフィック・クラスの
    １つに属するデータ・パケットが、出所ノードと宛先ノ
    ード間の多重リンク経路を介して伝送されるパケット通
    信ネットワークであって、 （ I ）各前記ノードにおいて、前記ノード内で終端す
    る各前記伝送リンク上を伝送される各前記複数のトラフ
    ィック・クラスの接続に対して予約されるトラフィック
    負荷の表現を記憶する手段と、 （ＩＩ）新たな接続の特性を表現するベクトルを含む、
    接続要求を新たな接続のために選択されるルートに沿っ
    て伝播することにより、前記ネットワークにおいて前記
    新たな接続を開始する手段と、 （ＩＩＩ）前記接続要求に応答して、前記接続要求のト
    ラフィック・クラスに対応するトラフィック負荷の前記
    表現を、全ての下位トラフィック・クラスに対して、前
    記ルートに沿う各前記ノードにおいて、ベクトル加算に
    より更新する手段と、 を有するパケット通信ネットワーク。
  2. 【請求項２】前記接続要求に応答して、任意の前記伝送
    リンク上の任意のトラフィック・クラスのトラフィック
    負荷の更新された表現が、前記伝送リンクの予約可能容
    量を越える時、前記接続要求を拒否する手段を含む、 請求項１記載のパケット通信ネットワーク。
  3. 【請求項３】前記トラフィック・クラスが前記ネットワ
    ークを通じ前記パケットを転送する優先クラスを含む、 請求項１記載のパケット通信ネットワーク。
  4. 【請求項４】前記優先クラスが実時間及び非実時間情報
    を含む、 請求項３記載のパケット通信ネットワーク。
  5. 【請求項５】トラフィック・クラス１の新たな接続ｉに
    対応するリンク・トラフィック負荷の前記表現を更新す
    る前記手段が、 【数１】（ａ）ｔ1＝Ｒlink−Ｎ1 *ｍi （ここで、Ｒlinkは前記リンク上の最大予約可能トラフ
    ィック容量であり、Ｎ1 *はトラフィック・クラス１に対
    応する定数であり、容量Ｒlink上で統計的にマルチプレ
    クスされる接続ｉのメトリックに類似のメトリックを有
    する接続の数を表し、ｍi は前記新たな接続ｉに対応す
    るビット・レートの平均である）で与えられる第１の変
    数の値ｔ1を決定する手段と、 （ｂ）前記第１の変数の値をゼロと比較し、前記値がゼ
    ロよりも大きい場合、 【数２】ｔ2＝α' 1 2Ｎ1 *σi 2 （ここで、σiは平均ビット・レートｍiの標準偏差であ
    り、α'は 【数３】 で与えられる）で与えられる第２の変数の値ｔ2を決定
    する手段と、 （ｃ）前記第２の変数の値を前記第１の変数の平方と比
    較する手段と、 （ｄ）ビット・レートの分散がゼロである更新ベクト
    ル、ティルドｒi (1)を決定する手段と、 （ｅ）前記第１の変数がゼロよりも大きく、前記第２の
    変数が前記第１の変数の平方よりも小さい場合、前記表
    現を前記要求ベクトルにより更新する手段と、 （ｆ）それ以外の場合、前記表現を前記更新ベクトル、
    ティルドｒi (1)により更新する手段と、 を含む、請求項１記載のパケット通信ネットワーク。
  6. 【請求項６】伝送リンクにより相互接続される複数の交
    換ノードを含むパケット通信ネットワーク内に新たな接
    続を確立する方法であって、データ・パケットが出所ノ
    ードと宛先ノード間の多重リンク経路を介して伝送さ
    れ、前記データ・パケットの各々が複数のトラフィック
    ・クラスの１つに属するものにおいて、 （Ｉ）各前記ノードにおいて、前記ノード内で終端する
    各前記伝送リンク上を伝送される各前記複数のトラフィ
    ック・クラスの接続に対して予約されるトラフィック負
    荷の表現を記憶するステップと、 （ＩＩ）新たな接続の特性を表現するベクトルを含む、
    接続要求を新たな接続のために選択されるルートに沿っ
    て伝播することにより、前記ネットワークにおいて前記
    新たな接続を開始するステップと、 （ＩＩＩ）前記接続要求に応答して、前記接続要求のト
    ラフィック・クラスに対応するトラフィック負荷の前記
    表現を、全ての下位トラフィック・クラスに対して、前
    記ルートに沿う各前記ノードにおいて、ベクトル加算に
    より更新するステップと、 を含む方法。
  7. 【請求項７】前記接続要求に応答して、任意の前記伝送
    リンク上の任意のトラフィック・クラスのトラフィック
    負荷の更新された表現が、前記伝送リンクの予約可能容
    量を越える時、前記接続要求を拒否するステップを含
    む、 請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】前記トラフィック・クラスが前記ネットワ
    ークを通じ前記パケットを転送する優先クラスを含む、 請求項６記載の方法。
  9. 【請求項９】前記優先クラスが実時間情報及び非実時間
    情報を含む、 請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】トラフィック・クラス１の新たな接続ｉ
    に対応するリンク・トラフィック負荷の前記表現を更新
    する前記ステップが、 【数４】（ａ）ｔ1＝Ｒlink−Ｎ1 *ｍi （ここで、Ｒlinkは前記リンク上の最大予約可能トラフ
    ィック容量であり、Ｎ1 *はトラフィック・クラス１に対
    応する定数であり、容量Ｒlink上で統計的にマルチプレ
    クスされる接続ｉのメトリックに類似のメトリックを有
    する接続の数を表し、ｍi は前記新たな接続ｉに対応す
    るビット・レートの平均である）で与えられる第１の変
    数の値ｔ1を決定するステップと、 （ｂ）前記第１の変数の値をゼロと比較し、前記値がゼ
    ロよりも大きい場合、 【数５】ｔ2＝α' 1 2Ｎ1 *σi 2 （ここで、σiは平均ビット・レートｍiの標準偏差であ
    り、α' 1は 【数６】 で与えられる）で与えられる第２の変数の値ｔ2を決定
    するステップと、 （ｃ）前記第２の変数の値を前記第１の変数の平方と比
    較するステップと、 （ｄ）ビット・レートの分散がゼロである更新ベクト
    ル、ティルドｒi (1)を決定するステップと、 （ｅ）前記第１の変数がゼロよりも大きく、前記第２の
    変数が前記第１の変数の平方よりも小さい場合、前記表
    現を前記要求ベクトルにより更新するステップと、 （ｆ）それ以外の場合、前記表現を前記更新ベクトル、
    ティルドｒi (1)により更新するステップと、 を含む、請求項６記載の方法。
  11. 【請求項１１】伝送リンクにより相互接続される複数の
    交換ノードを含むパケット通信ネットワークのノードで
    あって、データ・パケットが出所ノードと宛先ノード間
    の多重リンク経路を介して伝送され、前記データ・パケ
    ットの各々が複数のトラフィック・クラスの１つに属す
    るものにおいて、 （Ｉ）各前記ノードにおいて、前記ノード内で終端する
    各前記伝送リンク上を伝送される各前記複数のトラフィ
    ック・クラスの接続に対して予約されるトラフィック負
    荷の表現を記憶する手段と、 （ＩＩ）新たな接続の特性を表現するベクトルを含む接
    続要求を新たな接続のために選択されるルートに沿って
    前記ノードから伝播することにより、前記ノードから前
    記ネットワークに前記新たな接続を開始する手段と、 （ＩＩＩ）前記ネットワーク内の他のノードからの接続
    要求に応答して、前記接続要求のトラフィック・クラス
    に対応するトラフィック負荷の前記表現を全ての下位ト
    ラフィック・クラスに対して前記更新が前記ノードにお
    いてベクトル加算により更新する、前記ノード内の手段
    と、 を含むパケット通信ネットワーク・ノード。
  12. 【請求項１２】前記接続要求に応答して、前記ルート内
    の伝送リンク上の任意のトラフィック・クラスのトラフ
    ィック負荷の更新された表現が、前記伝送リンクの容量
    を越える時、前記接続要求を拒否する手段を含む、 請求項１１記載のパケット通信ネットワーク・ノード。
  13. 【請求項１３】前記トラフィック・クラスが前記ネット
    ワークを通じ前記パケットを転送する優先クラスを含
    む、 請求項１１記載のパケット通信ネットワーク・ノード。
  14. 【請求項１４】前記優先クラスが実時間及び非実時間情
    報を含む、 請求項１３記載のパケット通信ネットワーク・ノード。
  15. 【請求項１５】トラフィック・クラス１の新たな接続ｉ
    に対応するトラフィック負荷の前記表現を更新する前記
    手段が、 【数７】（ａ）ｔ1＝Ｒlink−Ｎ1 *ｍi （ここで、Ｒlinkは前記リンク上の最大予約可能トラフ
    ィック容量であり、Ｎ1 *はトラフィック・クラス１に対
    応する定数であり、容量Ｒlink上で統計的にマルチプレ
    クスされる接続ｉのメトリックに類似のメトリックを有
    する接続の数を表し、ｍi は前記新たな接続ｉに対応す
    るビット・レートの平均である）で与えられる第１の変
    数の値ｔ1を決定する手段と、 （ｂ）前記第１の変数の値をゼロと比較し、前記値がゼ
    ロよりも大きい場合、 【数８】ｔ2＝α' 1 2Ｎ1 *σi 2 （ここで、σiは平均ビット・レートｍiの標準偏差であ
    り、α'は 【数９】 で与えられる）で与えられる第２の変数の値ｔ2を決定
    する手段と、 （ｃ）前記第２の変数の値を前記第１の変数の平方と比
    較する手段と、 （ｄ）ビット・レートの分散がゼロである更新ベクト
    ル、ティルドｒi (1)を決定する手段と、 （ｅ）前記第１の変数がゼロよりも大きく、前記第２の
    変数が前記第１の変数の平方よりも小さい場合、前記表
    現を前記要求ベクトルにより更新する手段と、 （ｆ）それ以外の場合、前記表現を前記更新ベクトル、
    ティルドｒi (1)により更新する手段と、 を含む、請求項１１記載のパケット通信ネットワーク・
    ノード。
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