JPH1070574A - パケット交換網へのアクセス調整方法 - Google Patents

パケット交換網へのアクセス調整方法

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JPH1070574A
JPH1070574A JP16213797A JP16213797A JPH1070574A JP H1070574 A JPH1070574 A JP H1070574A JP 16213797 A JP16213797 A JP 16213797A JP 16213797 A JP16213797 A JP 16213797A JP H1070574 A JPH1070574 A JP H1070574A
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network
traffic
connection
packet
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JP16213797A
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Jean-Marc Berthaud
ジャン＝マルク・ベルトー
Pierre-Andre Foriel
ピエール＝アンドレ・フォリエル
Claude Galand
クロード・ギャラン
Lengelle Stephen
ステファン・ランジェル
Laurent Nicolas
ローラン・ニコラ
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Original Assignee
International Business Machines Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 信号源の平均ビット伝送速度と接続の紛失率
を絶えず監視する動的帯域幅調整機構を含むパケット交
換網へのアクセスを調整する方法およびシステム。 【解決手段】 上記の値をフィルタリングして雑音を除
去してから使用して、値が平均ビット伝送速度、紛失率
の面内の所定の許容可能調整領域に入るかどうかをテス
トする。この領域に入らない値があれば、帯域幅調整手
続きが起動され、その結果、新しい接続帯域幅が獲得さ
れ、調整機構の新しいパラメータが決定される。さら
に、この機構は、プロセッサの処理能力があると仮定し
て、１つのプロセッサによって調整可能な接続の数を制
御する。この機構は、単一の接続が平均してプロセッサ
能力のかなりの部分を使用するのを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速伝送網におけ
るトラフィック管理に関し、詳細にはトラフィックを監
視し、トラフィック測定値をフィルタリングし、接続に
割り振られる帯域幅を動的に調整する方法およびシステ
ムに係わる。
【０００２】一般には遠隔通信、特にパケット交換網の
発展は、多くの要因によって促進されるが、その中でも
技法とアプリケーションの２つの要因は強調するに値す
る。
【０００３】通信技法は以下の要因によって最近数年間
に著しい発展を実現している。 ・新しい伝送媒体、特に光ファイバの成熟。きわめて低
いビット誤り率で高速速度を維持することができるよう
になっている。 ・構内通信網と公衆通信網内でのデジタル技法の一般的
使用。
【０００４】通信容量の増大によって、さらに魅力的な
トラフィックと広い帯域幅が経済的にますます魅力的に
なりつつある。一方、これらの新たに登場した技法に関
係して、これまで不可能だった多くの潜在的アプリケー
ションが現在では利用可能になり、魅力的になってい
る。 ・古いアプリケーションの改良 ・通信網の最適化 ・新しい応用の実施
【０００５】
【従来の技術】データ伝送は、現在、アプリケーション
に特に重点を置き、顧客トラフィック・プロファイルに
基本的シフトを組み込むことによって発展しつつある。
ワークステーションの発達、ローカル・エリア・ネット
ワーク相互接続、ワークステーションおよびスーパー・
コンピュータ間の分散処理、新しいアプリケーションと
多様でしばしば競合し合う構造（階層構造対対等構造ピ
ア、広域ネットワーク対ローカル・エリア・ネットワー
ク、音声対データ）の統合に促されて、データ・プロフ
ァイルはますます帯域幅を消費し、バースト化し、不確
定的になっており、より多くの接続性を必要とするよう
になっている。上記に基づき、ホスト、ビジネス用、エ
ンジニアリング・ワークステーション、端末、および小
型から中型までのファイルサーバの間で、ローカル・エ
リア・ネットワーク通信、音声、ビデオ、およびトラフ
ィックを伝送することができる高速網を介した分散コン
ピューティング・アプリケーションをサポートする必要
が増大している。このような高速マルチプロトコル網の
展望は、データ、音声、およびビデオ情報をデジタル・
コード化し、小型パケットに分割してノードおよびリン
クの共通のセットを介して伝送する、高速パケット網ア
ーキテクチャの登場の推進要因である。
【０００６】混在トラフィック・ストリームを超高速回
線で効率的に伝送することは、これらの新しいネットワ
ーク・アーキテクチャにとって、パフォーマンスと資源
消費に関する一連の必要条件を意味し、これは以下のよ
うに要約される。 ・広範囲な接続性オプションに対応するきわめて高い柔
軟性 ・きわめて高いスループットときわめて短いパケット処
理時間 ・フローおよび輻輳の効率的制御
【０００７】接続性 高速網では、ノードは総合的接続性を実現しなければな
らない。これには、ベンダーやプロトコルに関係なくユ
ーザの装置を接続し、エンド・ユーザに他のどのような
装置とも通信させることができる能力が含まれる。ネッ
トワークは、データ、音声、ビデオ、ファックス、グラ
フィック、イメージを含む、どのようなタイプのトラフ
ィックにも対応しなければならない。ノードは通信事業
者の機能をすべて利用することができなければならず、
複数のプロトコルに適合可能でなければならない。必要
な変換はすべて、自動的かつエンド・ユーザにとって透
過でなければならない。
【０００８】スループットおよび処理時間 高速パケット交換網の重要な要件の１つは、リアルタイ
ム配信制約を満たすためと、音声とビデオの伝送のため
に必要なノード・スループットを実現するために、端末
間遅延を短縮することである。リンク速度の向上に対し
て、それに釣り合った通信ノードの処理速度の向上はま
だ実現されておらず、高速網に関する基本的な課題は各
ノード内でのパケット処理時間を最小限にすることであ
る。処理時間を最小限にし、高速／低誤り率技法を十分
に利用するために、新しい広帯域ネットワーク・アーキ
テクチャが備える伝送機能と制御機能の大部分は、端末
間ベースで行われる。フロー制御と、特に経路選択と帯
域幅管理プロセスは、ネットワークのアクセス・ポイン
トによって管理され、それによって中間ノードはそれを
あまり意識しなくても済むようになり、しかも中間ノー
ドの役割が少なくなる。
【０００９】輻輳およびフロー制御 通信ネットワークは、効率的なパケット伝送が確実に行
われるようにするために資源をネットワークの自由裁量
で制限している。高速ネットワークを十分に活用するに
は効率的な帯域幅管理が必須である。１バイト当たりの
伝送コストは年々低下し続けているが、帯域幅の需要が
増大するに従い、伝送コストは将来の通信網を稼働させ
る主要な経費であり続ける可能性が高い。したがって、
ネットワーク帯域幅を管理するためのフローおよび輻輳
制御プロセス、帯域幅予約機構、ルーティング・アルゴ
リズムの設計にかなりの努力が費やされてきた。
【００１０】理想的なネットワークは、ネットワークに
提供されるトラフィックに正比例した有用なトラフィッ
クを伝送することができなければならず、これを最大伝
送容量に達するまで行う。この限界を超えると、ネット
ワークは需要がどうであってもその最大容量で動作しな
ければならない。現実には、いくつかの理由により動作
は理想とは異なっており、それらの理由はすべて過負荷
状態の環境における資源の非効率的な割振りに関係す
る。
【００１１】動作を満足のゆくものにするためには、輻
輳を回避するようにネットワークを実現しなければなら
ない。最も単純な解決策は、装置の容量を大きめにして
輻輳から離れた動作帯に位置するようにすることである
ことは明らかである。この解決策は、コストという明白
な理由から一般には採用されず、ある程度の数の予防手
段を適用する必要があり、その主なものは次の通りであ
る。 ・呼出し側加入者の送信データ伝送速度を受信側が吸収
することができる速度に対応する速度に調整するフロー
制御 ・資源の過負荷を回避するためにネットワークに存在す
るパケットの数をグローバルに制限する負荷調整 ・特定の資源における局所的輻輳を回避するために、ネ
ットワークのすべてのリンクを介してトラフィックを公
平に分散させる負荷バランシング
【００１２】輻輳制御 トラフィック特性 輻輳を回避し、パケット通信網における十分なトラフィ
ック・フローを保証するために、ネットワークへのパケ
ット送信元のアクセスを継続的に制御することが一般的
である。トラフィック・アクセスの制御に成功するに
は、まず、トラフィックを正確に特徴づけて、そのトラ
フィックを伝送するのに十分な帯域幅を提供するように
することが必要である。送信元の必要帯域幅の正確な推
定を実現する単純な測定法は、「A Method for Capturi
ng Traffic Behavior with SimpleMeasurements」（ダ
ービー（Derby）他）という名称の米国特許第５２７４
６２５号で教示されている。この出願では、トラフィッ
クを特徴づけるために使用するパラメータは次の通りで
ある。 ・Ｒ−ビット／秒単位で表した着信トラフィックのピー
クビット伝送速度 ・ｍ−ビット／秒単位で表した着信トラフィックの平均
ビット伝送速度 ・ｂ−秒単位で表したトラフィックの平均バースト期間
【００１３】しかし、実際のバースト期間を使用するの
ではなく、いわゆる「指数置換」技法を使用して、トラ
フィックが適切に動作する指数分布オン／オフ・プロセ
スであるとした場合と同じパケット紛失率になる同等の
バースト期間を計算する。このような指数プロセスとは
大きく異なるトラフィックの場合、この同等のバースト
期間によって実際のトラフィックのはるかに正確な特徴
づけが得られ、したがって、同じ伝送機構でより高いト
ラフィック密度が可能になる。
【００１４】漏れバケット 実際のトラフィック動作が当初の仮定から著しく逸脱し
ている場合、この測定したパラメータを使用してネット
ワークへの信号源のアクセスを制御する。漏れバケット
機構は、トラフィックが当初の仮定を超える場合にネッ
トワークへのアクセスを制御し、しかもトラフィックが
上記の当初の仮定の範囲内にある場合にはネットワーク
へのトラフィック・アクセスができるようにする１つの
技法である。このような漏れバケット機構の１つは、
「Rate-based Congestion Controlin Packet Communica
tions Networks」（アフマディ（Ahmadi）他）という名
称の米国特許第５３１１５１３号に記載されている。具
体的には、この出願の漏れバケット機構は、一定期間に
伝送することができる優先度の低いパケットの数を制限
すると同時に、所与の時点で伝送される赤パケットの数
に最小値を課すことによって、優先度の低いパケットに
よるネットワークの飽和を防止する。このような漏れバ
ケット制御機構によって、パケット網の低優先度のスル
ープットが最適化される。この漏れバケット機構では、
優先度の高いトラフィックは当然、ほとんどあるいはま
ったく遅延なしに伝送される。
【００１５】トラフィック監視 上述の機構は、前記トラフィックが妥当に適切な動作を
し、当初に仮定したトラフィック・パラメータにほぼ近
い範囲内にある場合にのみ、トラフィックの制御に適し
ている。しかしトラフィック管理システムは、適切に動
作しない、当初に仮定したトラフィック・パラメータか
ら大きく逸脱したトラフィックを扱うように構成されて
いなければならない。このような逸脱が長時間持続する
場合、新しいトラフィック・パラメータに対応できるよ
うに、その接続に新しい接続帯域幅を割り当てなければ
ならない。トラフィック動作の急激な変化に合わせたこ
のような制御システムの調整は、トラフィック測定値を
フィルタリングしてトラフィック動作の過渡的変化をよ
り長期の変化から区別する問題と、当初に仮定したトラ
フィック・パラメータを維持することができる範囲であ
ってその範囲外では新しい接続帯域幅を要求しなければ
ならない妥当な範囲を決定する問題を提起する。実際の
トラフィックにとって広すぎる帯域幅は接続資源の無駄
であり、帯域幅が小さすぎると過度のパケット紛失が発
生することになる。副次的な問題としては、調整プロセ
スの容易さが妥当であることと、その実施を実現する際
の計算要件が妥当であることがある。
【００１６】帯域幅測定および調整 「Dynamic Bandwidth Estimation and Adaptation for
Packet CommunicationNetworks」（ダービー他）という
名称の米国特許第５３５９５９３号では、その範囲内で
は調整が不要でその範囲外では新しい帯域幅割振りを要
求しなければならない領域を定義することによる、トラ
フィック・パラメータの変化に合わせたトラフィック制
御システムの動的調整が開示されている。具体的には、
必要帯域幅は次のように調整される。 ・測定値が、所望の最大パケット紛失率を超えることを
示しているか、またはその接続上のトラフィックが伝送
機構を共有する他の接続を不当に妨害し始める場合は、
上方に調整する ・すべての接続のどのようなサービス品質保証も侵害す
ることなく、ユーザとネットワークのバランスの両方に
とって大幅な帯域幅の節約を実現することができる場合
は下方に調整する
【００１７】調整領域に対するこれらの制限を、実効平
均バースト期間ｂと平均ビット・レートｍの値に変換す
る。次に、測定実効平均バースト期間と平均ビット伝送
速度をフィルタリングして、フィルタリングされた値が
統計的に信頼性が高くなるように、すなわち、十分な数
の生測定値が含まれるように保証し、予め選択した信頼
レベルがその結果で保証されるようにする。トラフィッ
クの平均ビット伝送速度を仮定すれば、この最低数の生
測定値によって生測定値の収集に必要な時間の長さが決
まる。この測定時間を使用して、漏れバケットへのデー
タ・ストリームの統計だけでなく、漏れバケットが着信
トラフィックに与える影響も測定することができる。後
者の測定によって、漏れバケットが提供されたトラフィ
ックの分散をどれだけうまく扱うことができるか、従っ
てパケット紛失率を測定することができる。トラフィッ
ク・パラメータが所望の調整領域内に収まらない場合、
トラフィック・パラメータの変化に対応するために、異
なる帯域幅による新しい接続が要求される。
【００１８】「Dynamic Bandwidth Estimation and Ada
ptation for Packet CommunicationNetworks」（ダービ
ー他）という名称の米国特許第５３５９５９３号で開示
されている調整機構は、提供されたトラフィック変動が
小さくて遅い場合に、絶えず妥当なトラフィック管理方
法を保証する。しかし、トラフィック変動がより重要で
高速になる場合、この機構にはいくつかの限界がある。
その場合、この調整機構は収束により長い時間を要し、
その結果、ネットワーク上の帯域幅の超過予約または予
約不足になる。
【００１９】この調整機構の第２の限界は、実際では通
常行われているように１つのプロセッサで複数の接続を
監視する場合に現れる。接続によっては所与の期間内に
他の接続よりも多くの帯域幅調整を必要とする場合があ
る。プロセッサの限られた処理能力の結果、公正さが失
われ、他の接続を損なう可能性がある。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、大量かつ高速のトラフィックの変動のための帯
域幅の動的な推定と調整を行う、米国特許第５３５９５
９３号で開示されている機構を改良することである。
【００２１】他の目的は、複数の接続の調整を制御し、
同じプロセッサによってサポートされるすべての接続間
で公正さが確保されるようにすることである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明は、各ノードが１
つまたは複数のリンクを処理する１つまたは複数のリン
ク・プロセッサを含む、送信元ノードから宛先ノードへ
のデジタル・トラフィックの伝送のために、伝送リンク
によって相互接続された複数のノードを含むパケット交
換通信網へのアクセスを動的に調整する方法およびシス
テムに関し、前記送信元ノードからのトラフィックの平
均ビット伝送速度を測定するステップと、漏れバケット
制御回路を使用して前記送信元ノードからネットワーク
への前記トラフィックのフローを制御するステップと、
前記漏れバケット制御回路によって前記ネットワークに
もたらされるパケットの紛失率を測定するステップと、
前記紛失率測定値をフィルタリングするステップと、前
記同時平均ビット伝送速度および紛失率測定の値に対し
て調整領域を定義するステップと、前記調整領域内に収
まらない前記平均ビット伝送速度および損失率測定の対
に応答して、前記送信元ノードからの接続に割り振られ
た帯域幅の修正を要求するステップとを含み、帯域幅の
修正を要求する前記ステップが、送信元ノード内の各リ
ンク・プロセッサについて帯域幅修正要求の平均数を測
定するステップと、送信元ノード内の同一プロセッサに
よって処理されるすべての接続のために、帯域幅修正要
求の前記平均数に従って紛失率測定低域フィルタの帯域
幅を調整するステップとを含む。
【００２３】
【発明の実施の形態】
高速通信 図２に示すように、通信システムの典型的なモデルは、
専用回線、通信事業者提供サービス、または公衆データ
・ネットワークを使用して高パフォーマンス・ネットワ
ーク（２００）を介して通信するいくつかのユーザ・ネ
ットワーク（２１２）から成る。各ユーザ・ネットワー
クは、企業サーバ（２１３）として使用される大型コン
ピュータ、ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク２
１４）に接続されたワークステーションまたはパーソナ
ル・コンピュータを使用するユーザ・グループ、アプリ
ケーション・サーバ（２１５）、ＰＢＸ（構内交換機２
１６）、またはビデオ・サーバ（２１７）を相互接続す
る１組の通信プロセッサとリンク（２１１）であると言
うことができる。これらのユーザ・ネットワークは、様
々な施設に分散しており、広域伝送機構を介して相互に
接続する必要があり、様々な手法を使用してデータ転送
を編成することができる。アーキテクチャによっては各
ネットワーク・ノードでデータ保全性を検査する必要が
あり、したがって伝送速度が低下するものがある。また
他のアーキテクチャでは、本質的に高速データ転送を追
求し、その目的のために、パケットの最終宛先に向かっ
て流れるパケットを可能最高速度で処理するようにノー
ド内の伝送、ルーティング、および交換技法が最適化さ
れる。
【００２４】本発明は本質的には後者の範疇に属し、具
体的には以下の各段で説明する高速パケット交換網アー
キテクチャに属する。
【００２５】高パフォーマンスパケット交換網 図２の概要図には、各ノードが幹線（２０９）と呼ばれ
る高速通信回線を使用して相互接続されている８つのノ
ード（２０１〜２０８）を含む高速パケット交換伝送シ
ステムが示されている。ユーザによる高速網へのアクセ
ス（２１０）は、周縁部にあるアクセス・ノード（２０
２〜２０５）を介して実現される。これらのアクセス・
ノードは１つまたは複数のポートを含み、各ポートは、
ネットワークへの標準インタフェースのサポートと他の
外部装置との間でネットワークを介してユーザ・データ
・フローを伝送するために必要な変換とを行う外部装置
を接続するアクセス・ポイントを提供する。たとえば、
アクセス・ノード２０２は、３つのポートを介してそれ
ぞれ構内交換機（ＰＢＸ）とアプリケーション・サーバ
とハブとにインタフェースし、隣接する中継ノード２０
１、２０６、および２０８を使用してネットワークで通
信する。
【００２６】交換ノード 各ネットワーク・ノード（２０１〜２０８）は、着信デ
ータ・パケットが発信幹線で隣接中継ノードに向けて選
択的にルーティングされるルーティング・ポイントを含
む。このようなルーティングの決定は、データ・パケッ
トのヘッダに含まれる情報に従って行われる。基本パケ
ット・ルーティング機能に加えて、ネットワーク・ノー
ドは次のような副次的サービスも提供する。 ・ノードで発信されるパケットのルーティング経路の決
定 ・ネットワーク・ユーザおよび資源に関する情報の検索
や更新などのディレクトリ・サービス ・リンク使用情報を含む、物理ネットワーク・トポロジ
の一貫性のあるビューを維持する ・ネットワークのアクセス・ポイントにおける資源の予
約
【００２７】各ポートは、複数のユーザ処理装置に接続
され、各ユーザ装置は他のユーザ・システムに送信する
デジタル・データの送信元か、または他のユーザ・シス
テムから受信したデジタル・データを消費するためのデ
ータ・シンクか、あるいは典型的にはその両方を含む。
ユーザ・プロトコルの解釈と、ユーザ・データからパケ
ット・ネットワーク（２００）での送信に適した形式の
パケットへの変換と、これらのパケットをルーティング
するヘッダの生成とが、ポートで稼働しているアクセス
・エージェントによって実行される。このヘッダは、制
御フィールドとルーティング・フィールドから成る。 ・ルーティング・フィールドには、パケットをネットワ
ーク（２００）を介してそのパケットの宛先である宛先
ノードにルーティングするのに必要なすべての情報が入
れられる。このフィールドは、指定ルーティング・モー
ド（コネクション指向ルーティング・モードかコネクシ
ョンレス・ルーティング・モードか）によっていくつか
の形式をとることができる。 ・制御フィールドには、他の情報の他に、ルーティング
・フィールドの解釈に使用するプロトコルのコード化識
別情報が入れられる。
【００２８】ルーティング・ポイント 図３に、図２に示すネットワーク・ノード（２０１〜２
０８）に見られるような典型的なルーティング・ポイン
ト（３００）の概要ブロック図を示す。ルーティング・
ポイントは、ルーティング・ポイントに着信するパケッ
トが入る高速パケット交換機（３０２）を含む。このよ
うなパケットは以下のように受信される。 ・幹線アダプタ（３０４）を介して高速伝送リンク（３
０３）で他のノードから。 ・ポート（３０１）と呼ばれるアプリケーション・アダ
プタを介してユーザから。
【００２９】アダプタ（３０４、３０１）は、交換機
（３０２）を使用してどのパケットをローカル・ユーザ
・ネットワーク（３０７）に向けてまたは伝送リンク
（３０３）に向けてノードからルーティングするかを、
パケット・ヘッダ内の情報を使用して決定する。アダプ
タ（３０１および３０４）は、交換機（３０２）に送る
前または後にパケットを待ち行列化するための待ち行列
化回路を備える。
【００３０】ルート・コントローラ（３０５）は、ユー
ザが指定した所与の１組のサービス品質を満たし、通信
経路を完成するために使用されるネットワーク資源の量
が最小限になるように、ネットワーク（２００）を通る
最適経路を算出する。次に、ルーティング・ポイントで
生成されたパケットのヘッダを作成する。最適化基準に
は、中間ノードの数と、接続要求の特性と、経路内の幹
線の使用と、当該接続のために指定されたサービス品質
とが含まれる。
【００３１】ノードとノードに接続された伝送リンクに
関する、ルーティングに必要な情報はすべてネットワー
ク・トポロジ・データベース（３０６）で保持される。
安定状態では、あらゆるルーティング・ポイントがネッ
トワークの同じビューを持つ。ネットワーク・トポロジ
情報は、新しいリンクが活動化されたとき、ネットワー
クに新しいノードが追加されたとき、リンクまたはノー
ドが除去されたとき、またはリンクの負荷が大幅に変化
したときに更新される。このような情報は、資源が接続
されているネットワーク・ノードから発信され、制御メ
ッセージを使用して他のすべての経路サーバと交換され
て、経路選択に必要な最新のトポロジ情報が提供される
（このようなデータベース更新内容はネットワークのエ
ンド・ユーザ間で交換されるデータ・パケットときわめ
て類似したパケットで伝達される）。ネットワーク・ト
ポロジが絶え間ない更新によってすべてのノードで最新
に維持されることにより、エンド・ユーザの論理接続
（セッション）を中断することなく動的ネットワーク再
構成が可能になる。
【００３２】パケット・ルーティング・ポイントへの着
信伝送リンクは、ローカル・ユーザ・ネットワーク（２
１０）内の外部装置からのリンクか、または隣接ネット
ワーク・ノード（２０９）からのリンク（幹線）を含む
ことができる。いずれの場合も、ルーティング・ポイン
トは同じように動作して各データ・パケットを受信し、
それをパケット・ヘッダ内の情報で指定された別のルー
ティング・ポイントに転送する。高速パケット交換網
は、１つのパケットの期間を除いてどの伝送機構または
ノード機構もその通信経路専用とすることなく、任意の
２つのエンド・ユーザ・アプリケーション間での通信を
可能にするように動作する。このようにして、パケット
・ネットワークの通信機構は、各通信経路の専用伝送リ
ンクで可能なよりも格段に多くのトラフィックを伝送す
るように最適化される。
【００３３】ネットワーク制御機能 ネットワーク制御機能は、物理ネットワークの制御と割
振りを行う機能である。各ルーティング・ポイントはル
ート・コントローラ（３０５）内に前述の１組の機能を
持っており、それを使用してユーザ・アプリケーション
間の接続の確立と保守を行う。ネットワーク制御機能に
は具体的には以下の機能が含まれる。 ・ディレクトリ・サービス ・ネットワーク・ユーザおよび資源に関する情報の検索
と維持を行う ・帯域幅管理 ・帯域幅予約メッセージと保守メッセージの処理を行う ・リンクの現行予約レベルを監視する ・経路選択 ・接続要件と現行使用レベルを考慮して、各新規接続の
ための最前の経路を選択する ・制御スパン・ツリー ・ネットワーク・ノード間のルーティング・ツリーの確
立と維持を行う ・それを使用して、リンク使用状況を含む制御情報を
（並列して）配布する。 ・新しいネットワーク構成またはリンク／ノード障害に
よって、ノードのトポロジ・データベースを更新する ・トポロジ更新 ・スパン・ツリーを使用して、すべてのノードで論理ネ
ットワークおよび物理ネットワークに関する情報（リン
ク使用状況情報を含む）の配布と維持を行う ・輻輳制御 ・セットアップ時に確立されたネットワーク・ユーザと
ネットワークの間の帯域幅予約協定を守らせる ・実際の帯域幅を推定もり、接続の存続期間中に必要な
ら予約を調整する
【００３４】輻輳制御 ネットワーク制御機能は、ネットワークを介して確立さ
れたすべての伝送接続に、サービス品質保証機能と、必
要な場合は帯域幅保証を提供する。指定された帯域幅に
よる伝送接続が設定されると、ネットワークと接続開始
者との間の対話によって、その接続のために保証帯域幅
が予約されるか、またはネットワーク資源がないために
接続がブロックされる。セットアップが完了し、伝送が
開始されると、輻輳制御機構が、バースト性を制御し、
リンクのある程度の長期平均ビット伝送速度を保証する
ことによって、ネットワークに送られるトラフィックが
割り振られた帯域幅内に確実にとどまるようにする。接
続が、接続セットアップ時に必要な帯域幅を指定する場
合は、その接続はそれ自体の輻輳制御機構を必要とし、
その接続にはそれ自体のネットワーク接続が割り当てら
れる。
【００３５】基本予防輻輳制御方法は、各接続のアクセ
ス・ノードで稼働する漏れバケット機能から成る。この
漏れバケット機能は、ユーザの予約レベルのトラフィッ
クが限定された遅延と、中間ノードでの輻輳によるきわ
めて低い（１０-6のオーダーの）パケット紛失率とでネ
ットワークを通過するようにユーザに保証することを目
的とする。低／無パケット紛失を実現する最も単純な方
法は、ユーザ接続の全帯域幅を予約することであろう。
しかし、バースト性のユーザ・トラフィックの場合、こ
の手法はネットワークでかなりの量の帯域幅を無駄に使
う可能性がある。したがって、１つの手法はユーザが必
要とする「同等容量」に等しい量の帯域幅を予約するこ
とである。
【００３６】基本概念は、予約機構が送信元特性とネッ
トワーク状況を知って、予約のレベルを導き出すことで
ある。この予約レベルは、ユーザが必要とする平均帯域
幅と接続の最大容量との間に収まる。よりバースト性の
高い接続の場合、よりバースト性の低い接続よりもこの
予約レベルを高くして、同じ廃棄率を保証する必要があ
る。
【００３７】ほとんどのトラフィックは帯域幅予約され
た接続上を流れるため、自分で推定もることができない
ユーザのために必要帯域幅を推定もることが必要であ
る。たとえば、顧客がＬＡＮサーバからネットワークに
入るトラフィックの必要帯域幅を定義するのはかなり難
しいであろう。したがって、ユーザ・トラフィックとリ
ンクの使用量を推定もり、どのような測定値を使用する
かを判断し、検出されたユーザの必要帯域幅の変化に合
わせていつどのように漏れバケット・パラメータを変更
するかを決めるためにどのようなフィルタを使用するか
を判断するのに、かなりの作業が行われている。輻輳制
御機構は、ユーザのトラフィック・ストリームを監視
し、必要な場合は予約帯域幅に変更を加えて、ユーザ需
要の増大に従って紛失率を保証したり、ユーザ需要の減
少に従って帯域幅をより効率的に使用したりする。これ
に関する特定の課題は、帯域幅予約をあまり頻繁に調整
するのを避けることである。これは、大幅な変更にはネ
ットワークを介した新しい経路選択と帯域幅管理のフロ
ーが必要であり、頻繁な変更によってネットワーク・ス
ラッシング条件が発生する可能性があるためである。
【００３８】接続要求 ネットワークでパケットを送信するために、送信元ノー
ドから宛先ノードまでのネットワークを通る可能な経路
またはルートを算出する必要がある。このルート上のど
のリンクにも負荷がかかり過ぎないようにするために、
新しい接続に十分な帯域幅が使用可能になるように保証
するアルゴリズムに従ってルートを計算する。このよう
な１つのアルゴリズムは、「Method and Apparatus for
OptimumPath Selection in Packet Transmission Netw
orks」（アフマディ他）という名称の米国特許第５２３
３６０４号で開示されている。このようなルートが算出
されると、ネットワークで接続要求メッセージが発信さ
れ、算出されたルートをたどり、新しい接続を反映する
ようにルートに沿った各リンクの帯域幅占有を更新す
る。
【００３９】図７に、前もって算出されたルートに沿っ
て送信元ノードから宛先ノードに発信される接続要求メ
ッセージのグラフを示す。接続メッセージは、前もって
算出されたルートに沿って接続メッセージを送信するの
に必要な情報が入ったルーティング・フィールド（７０
０）を含む。接続要求メッセージには、新しいパケット
送信元の重要な統計特性を特徴づける接続要求ベクトル
（７０１）も含まれ、それによってその新しい送信元
を、ルートの各リンク上に直前に存在する信号と多重化
することができる。後で詳述するように、この接続要求
ベクトルには、パケット送信元を十分に特徴づけるのに
必要なパラメータが比較的少ない。「Rate-based Conge
nstion in Packet Communications Networks」（アフマ
ディ他）という名称の米国特許第５３１１５１３号に記
載されているように、これらのパラメータには以下のも
のを含めることができる。 ・Ｒ：送信元の最大ビット伝送速度 ・ｍ：その速度の平均値 ・ｂ：その送信元からのパケットの同等バースト期間
【００４０】接続要求ベクトル内の値を使用して、ルー
トの各リンクをテストしてそのリンクが新しい接続に実
際に対応することができるかどうかを調べ、各リンクご
とに別々に、新しい接続の追加を反映するようにそのリ
ンクのリンク占有メトリックを更新する。ルートを算出
してからリンク占有状況が変化している場合は、ルート
上のいずれかのノードで接続が拒否されることがあり、
送信元ノードに拒否が通知される。最後に、制御フィー
ルド（７０２）には、接続の確立に使用される追加情報
が含まれるが、本発明には直接関係がないので本明細書
では詳述しない。接続を終了する場合は、図７と同じ形
式を持つ接続除去メッセージが、除去する接続のルート
に沿って送信される。次に、除去された接続のメトリッ
クを差し引くことによって、各リンクのリンク占有がそ
の接続の除去を反映するように更新される。
【００４１】送信元帯域幅管理 ネットワーク（２００）に送られるユーザ・トラフィッ
クの各送信元について、図１に示す送信元帯域幅管理シ
ステムを設ける。これらの帯域幅管理システムをアクセ
ス・ノードに配置し、通信するユーザ２者間の伝送の各
方向にそのようなシステムを１つずつ設ける。このシス
テムはハード・ワイヤ接続した回路構成要素で実現する
ことができるが、好ましい実施態様ではプログラムされ
たコンピュータを使用する。これはそのような実施態様
の方が、改良に対応し、トラフィック・パターンの変化
を反映するために、容易に修正することができるためで
ある。
【００４２】図１に示す送信元帯域幅管理の詳細な説明
に進む前に、以下の変数について定義する。 ・Ｒ：ユーザ送信元が接続を開始するために要求する入
力トラフィックの最大ビット伝送速度（ビット／秒単
位） ・ｍ：ユーザ送信元が接続の開始または調整を行うため
に要求する入力トラフィックの平均ビット伝送速度（ビ
ット／秒単位） ・ｂ：ユーザ送信元が接続の開始または調整を行うため
に要求する入力トラフィックの平均バースト期間（秒単
位） ・ｔ：ｍフィルタとζフィルタ（１０５および１０９）
の両方のサンプリング期間。フィルタは測定値を受け取
り、ｔ秒ごとにフィルタリングされた出力値
【数１】 は以降ｍハットと記載する。nとξnを推定および調整モ
ジュール（１０４）に報告する。 ・ｍn：期間ｔのｎ番目のサンプリング期間の入力トラ
フィックの平均ビット伝送速度の生測定値。 ・ξn：期間ｔのｎ番目のサンプリング期間に漏れバケ
ット・モジュール（１０７）で観察される赤マーク確率
の生測定値。 ・ｍハットn：ｎ番目のサンプリング期間の終わりに入
力トラフィックについて図１のビット伝送速度ｍフィル
タ（１０５）でフィルタリングされた、平均ビット伝送
速度ｍのフィルタリング済みの値。 ・
【数２】 は以降ξハットと記載する。n ：ｎ番目のサンプリング期間の終わりに漏れバケット
について図１の赤マーク確率ξフィルタ（１０９）でフ
ィルタリングされた、赤マーク確率のフィルタリング済
み値。 ・γ：図１の漏れバケットとモジュール（１０７）で現
在使用している青トークン生成速度。青トークン伝送速
度によって、青としてマークされたパケットをネットワ
ークに発信することができる速度が決まる。ネットワー
クでこの接続のためにγ（同等容量）の帯域幅が予約さ
れているものとみなす。 ・Ｍ：図１の漏れバケット・モジュール（１０７）内の
青トークン・プールの最大サイズ。青トークン・プール
のサイズによって、ネットワークに発信される青パケッ
トの長さが決まる。
【００４３】接続エージェント・モジュール 図２と関連させて図１で説明したように、ネットワーク
（２００）を介して新しい接続をセットアップする場
合、パケット送信元がトラフィック特性の初期推定を行
う。この推定はリンク（１１３）で、リンク（１１２）
で送られるサービス品質（ＱＯＳ）と共に図１の帯域幅
管理システムに着信する。このサービス品質要件には以
下のものが含まれる。 ・許容可能損失率 ・許容可能遅延 ・リアルタイム配信要件
【００４４】これらの接続要件を接続エージェント（１
０３）が経路選択コントローラ（１０２）に渡す。経路
選択コントローラ（１０２）は、これらの要件をトポロ
ジ・データベース（１０１）に記憶されている最新のネ
ットワーク記述と共に使用して、これらの要件をすべて
満たす帯域幅（同等容量）γとネットワーク（２００）
を通る接続経路とを算出する。１つの最適な経路選択コ
ントローラについては、「Method and Apparatus for O
ptimum Path Selection in Packet Transmission Netwo
rks」（アフマディ他）という名称の米国特許第５２３
３６０４号に記載されている。算出されると、提案の接
続経路が図７に示すメッセージのような接続要求メッセ
ージにコード化され、帯域幅要求としてリンク（１１
０）でネットワーク（２００）に発信される。図７の帯
域幅要求メッセージは、算出された接続経路を通り、経
路に沿った各ノードで、接続の次のリンクで接続要求を
満たすのに必要な帯域幅を予約するために使用される。 ・算出された経路の接続の各リンクで十分な帯域幅が使
用可能な場合、宛先ノードはその要求を受け取って新し
い接続の受入れを返送する。 ・トラフィック・パターンの変化により、経路のいずれ
かのリンクで使用可能な帯域幅が十分にない場合、接続
要求の拒否が送信元エンド・ノードに返される
【００４５】これらの帯域幅応答は、否定か肯定かを問
わず、リンク（１１１）で接続エージェント（１０３）
に返送される。 ・接続が拒否された場合、ユーザ送信元に通知され、後
で再度接続が試行される。 ・接続が受け入れられた場合、漏れバケット・モジュー
ル（１０７）が活動化され、ユーザ・トラフィックのア
クセスを制御する適切なパラメータが供給される。その
後、ユーザはトラフィックの導入を開始する。
【００４６】漏れバケット・モジュール 送信元帯域幅管理システムは漏れバケット・モジュール
（１０７）を含み、そこに入力リンクでユーザ・トラフ
ィックが送られる。漏れバケット・モジュール（１０
７）の出力は図２のネットワーク（２００）に送られ
る。漏れバケット・モジュール（１０７）では、パケッ
トは、従来「赤」および「青」と呼ばれている少なくと
も２つの異なる優先度クラスのうちの１つと共にネット
ワークに発信される。この場合、青の方がより優先度が
高い。 ・青パケットは、ネットワーク内で許容可能なレベルの
遅延および紛失率に基づく所定のサービス・グレードが
保証される。 ・赤パケットには同じ保証がなく、輻輳が発生すると青
パケットよりも先に廃棄される。
【００４７】漏れバケット機構でパケットに最適にマー
クを付ける方法は、「Rate-based Congestion Control
in Packet Communications Networks」（アフマディ
他）という名称の米国特許第５３１１５１３号で開示さ
れている。漏れバケット・モジュール（１０７）の機能
は、ネットワーク（２００）に入れる前にトラフィック
を「整形」することである。当初に設けた統計記述に適
合しないユーザ・パケットは、赤としてマークされるか
または廃棄される。ピーク伝送速度Ｒと平均速度ｍと平
均バースト期間ｂとで特徴づけられる接続の場合、４つ
のパラメータが計算され、漏れバケット・モジュール
（１０７）で使用されて、接続の帯域幅需要がネットワ
ークでその接続のために実際に予約されている帯域幅を
超えないように制御する。 ・γ：青トークン生成率 その値は以下の関係（１）によって求められる。
【数３】 上式で、Ｘは接続の経路に沿った各幹線アダプタ（３０
４）上の使用可能なバッファ空間の容量（ビット数単
位）である。εはネットワーク内の目的最大パケット紛
失率である。 ｙ＝Ｉｎ（１／ε）ｂ（１−ρ）Ｒ、及び ρ＝ｍ／Ｒ （ρは送信元の使用を示す）
【００４８】説明を簡単にするために、バッファ・サイ
ズがすべて同じ（Ｘ）であり、各リンクの目的最大パケ
ット紛失率が同じεであるものとする。 ・Ｍ：最大青プール・サイズ その値は以下の関係（２）によって求められる。
【数４】 上式で、ξTは目的赤マーク率（好ましい実施態様では
ξT＝０．０１）であり、Ｍａｘ＿ｐａｃｋｅｔはネッ
トワーク・アクセスでのパケットの最大サイズを示す。 ・赤トークン生成率 その他は青トークン生成率の分数に設定される。好まし
い実施態様では、この分数は１０％に設定される。γは
以下の関係（３）によって求められる。 γR＝０．１×γ ・ＭR：最大赤プールサイズ その値は以下の関係（４）によって求められる。 ＭR＝Ｍ
【００４９】接続確立時、帯域幅量γが接続エージェン
ト・モジュール（１０３）によってネットワークに予約
され、漏れバケット・パラメータが初期設定される。 ・青トークン・プールは、関係（２）によって求められ
るその最大値Ｍに設定され、関係（１）によって求めら
れる速度γで絶えず最新化される。プールは毎秒γビッ
トを受け取る。 ・同様に、赤トークン・プールは関係（４）によって求
められるその最大値ＭRに設定され、関係（３）で求め
られる速度γRで絶えず最新化される。
【００５０】各新規着信パケットについて、漏れバケッ
ト・モジュール（１０７）はその青プール内に十分な青
トークンがあるかどうかを調べる。ある場合、そのパケ
ットには「青」のタグが付けられ、ただちにネットワー
クに送信される。ない場合、漏れバケット・モジュール
（１０７）は、赤プールに十分なトークンがあるかどう
かを調べる。ある場合、そのパケットには廃棄可能
（「赤」）のタグが付けられ、ネットワークに送信され
る。ない場合、そのパケットは廃棄されるか、または任
意選択により、パケットを送信することができる十分な
青または赤トークンをプールを入れることができる期間
のあいだ、間隔があけられる。
【００５１】しかし、トラフィック特性が当初の交渉値
内に留まっている場合、赤マーク機構は、保証された紛
失率を保証するように十分に制限される。着信トラフィ
ック特性が交渉値から大幅に逸脱している場合、推定お
よび調整モジュール（１０４）が呼び出されて修正処置
をとり、後述するように帯域幅予約を増大または減少さ
せる。
【００５２】推定および調整モジュール 接続が受け入れられると、漏れバケット・モジュール
（１０７）が活動化され、ユーザはトラフィックの導入
を開始する。それと同時に、推定および調整モジュール
（１０４）がその着信トラフィックを監視して、接続の
存続期間中に着信トラフィック特性に大きな変化が起こ
っていないかどうか調べる。変化がある場合、推定およ
び調整モジュール（１０４）は接続エージェント（１０
３）に通知して、新しい帯域幅割振りを要求し、接続エ
ージェント（１０３）に接続に必要な新しいトラフィッ
ク・パラメータを供給する。前と同様に、接続エージェ
ント（１０３）は前記接続の帯域幅調整を要求するで新
しい帯域幅要求をリンク（１１０）発信する。調整が受
け入れられた場合、漏れバケット・パラメータがその新
しいトラフィック特性で更新され、推定および調整モジ
ュール（１０４）はその新しい特性を使用して着信トラ
フィックの監視を続ける。
【００５３】新しい接続ではなく新しい帯域幅割振りだ
けが要求されることに留意されたい。これによって、古
い接続の終了と新しい接続のセットアップとに要するオ
ーバーヘッドが省かれる。要求された追加帯域幅が使用
可能でない場合、送信元ノードの送信者との当初の交渉
に応じて、その接続は終了させられるかまたはより低い
優先度が与えられる。
【００５４】帯域幅測定およびフィルタリング 図１を参照すると、測定モジュール（１０６）での着信
トラフィックの平均ビット伝送速度ｍnの測定は単純で
ある。カウンタが、サンプリング期間中に受信したビッ
ト数をカウントし、その数を長さｔで割る。同様に、赤
マーク率ξnはサンプリング期間ｔ中に赤マークされた
パケットの数を、期間ｔ中に送信された合計パケット数
で割った数に等しい。これらの生データをｔ秒ごとに、
それぞれｍフィルタとξフィルタ（１０５）および（１
０９）に送る。ｍフィルタとξフィルタ（１０５および
１０９）の機能は、平均ビット伝送速度ｍnと赤マーク
率ξnの過渡変化をフィルタリングして除去することで
ある。フィルタ（１０５）および（１０９）は、それぞ
れ平均ビット伝送速度と赤マーク率をｔ秒ごとに報告す
る。各フィルタ（１０５）または（１０９）は、現行生
測定値と直前のすべての測定値を、フィルタリング済み
値の推定りに写像する。ｘ1、ｘ2、．．．、ｘnを生測
定値とし、
【数５】 は以下ｘハットと記載する。1、ｘハット2、．．．、ｘ
ハットnを推定値とする（ここでｘはｍまたはξであ
る）。フィルタ（１０５）および（１０９）の写像は任
意の関数とすることができるが、本発明の好ましい実施
態様ではこの写像は指数関数である。ｎ番目の推定値ｘ
ハットnは以下のように求められる。 ｘハットn＝αｘハット(n-1)＋（１−α）ｘn 上式で、フィルタ・パラメータαは、ゼロと１の間にあ
り（０＜α＜１）、上記の等式の２つの項の相対的信頼
性を決定する。αの値は、ｍフィルタ（１０５）の場合
は０．８に等しい定数に設定される。ξフィルタ（１０
９）の場合、αの値は以下のように、生の値ξnがフィ
ルタされた値ξハットnよりも大きいかどうかによって
決まる。ξハットn＜ξnの場合は、α＝０．８（公称
値）であり、それ以外の場合は、α＝αsである。この
場合、αsは後述するように監視モジュール（１１４）
によってリンク（１１６）で供給される。
【００５５】平均ビット伝送速度および赤マーク率のフ
ィルタリングされた値ｍハットnおよびξハットnは、ｔ
秒ごとに１回、推定および調整モジュール（１０４）に
送られる。これらのフィルタリングされた値は推定よび
調整モジュール（１０４）で適切な値と比較され、調整
が必要かどうか、すなわち新しい要求が許可されるかど
うかが判断される。この比較については、図４にグラフ
で開示されている調整領域を参照しながら説明する。
【００５６】調整領域 図４に、前述のようにしてネットワーク・ポートでモジ
ュール（１０６）、（１０５）、（１０８）、および
（１０９）を使用して推定もられた平均ビット伝送速度
ｍまたは赤マーク率ξあるいはその両方の変化に応答し
て、接続の帯域幅を調節するために使用する領域を示
す。図４には、二次元面の以下の３つの領域が含まれて
いる。 ・以下のように定義される上方調整領域（６０２） ξハットn＜ξH 上記でξHは好ましい実施態様では５．１０-2に等しい
定数である。領域（６０２）は２つの部分領域に細分さ
れる。 ・ｍハットn≦γ（６０２ａ） ・ｍハットn＞γ（６０２ｂ） ・以下のように定義される下方調整領域（６０１） ・ξハットn＜ξL ・ｍハットn＜γ 上記で、ξLは好ましい実施態様では１０-2に等しい定
数である。領域（６０１）は以下の２つの部分領域に細
分される。 ｍハットn≦β．ｍ（６０１ａ） ｍハットn＞β．ｍ（６０１ｂ） 上記でβは好ましい実施態様では定数０．３である。
【００５７】動的帯域幅調整 ｔ秒ごとに、推定および調整モジュール（１０４）はフ
ィルタリングされた値ｍハットnおよびξハットnの位置
を調べ、調整領域に従って接続帯域幅を上方または下方
に調整するか、あるいは調整しないことを決定する。こ
の決定は、図５に示すアルゴリズムに従って行われる。 ・（５０１）テストによって座標（ｍハットn、ξハッ
トn）の点が面上のどこにあるかを調べる。 ・（５１２）その点が「無調整」領域（６０４）にある
場合、調整を試行せずにアルゴリズムを終了する。 ・（５０５）その点が「上方調整」領域（６０２）にあ
る場合、第２のテスト（５０５）によって点（ｍハット
n，ξハットn）を部分領域の１つに配置する。 ・（５０７）その点が部分領域（６０２ａ）にある場
合、バースト・パラメータｂの新しい値が「Dynamic Ba
ndwidth Estimation and Adaptation for Packet Commu
nications Networks」（ダービー等）という名称の米国
特許第５３５９５９３号で開示されている指数代入方式
を使用して推定もられる。ｂは以下の関係（５）によっ
て求められる。
【数６】 ・（５０６）その点が部分領域（６０２ｂ）にある場
合、バースト・パラメータｂの新しい値を以下のように
算出する。 ｂ＝ｂ＿ｍａｘ 上式で、ｂ＿ｍａｘはこの実施態様が対応できる最大バ
ースト・サイズである。好ましい実施態様では、ｂ＿ｍ
ａｘ＝１０ｍｓである。 ・（５０２）その点が「下方調整」領域（６０１）にあ
る場合、カウンタｎ＿Ｌｏｗが増分され、テストされる
（５０３）。 ・（５１２）カウンタの更新された値が、好ましい実施
態様では５をとる定数Ｎ＿Ｌｏｗより少ない場合、この
アルゴリズムは完了する。カウンタ（５０２）の増加と
テスト（５０３）の値によって、過度状態中に速すぎる
下方調整が行われないようにする。 ・（５０４）その点がＮ＿ＬＯＷ期間ｔの間、「下方調
整」領域（６０１）にある場合、テスト（５０４）によ
って２つの部分領域（６０１ａ）または（６０１ｂ）の
うちの一方内の点の位置を判断する。 ・（５０８）その点が部分領域（６０１ａ）内にある場
合、バースト・パラメータｂの新しい値を以下のように
計算する。 ｂ＝ｂ／ｃ 上式で、ｃは定数＞１である（好ましい実施態様ではｃ
＝２）。 ・（５０７）その点が部分領域（６０１ｂ）内にある場
合、バースト・パラメータｂの新しい値を式（５）を使
用して計算する。 ・（５０９）ステップ（５０６）、（５０７）、または
（５０８）でバースト・パラメータｂの新しい値が求め
られたら、青トークン生成率γを以下のように計算す
る。 ｍ＝ｍハットn
【数７】
【００５８】・（５１０）次に、図４の領域が次のよう
に更新される。 ・「下方調整」領域（６０１）の上位境界（６０３）と
「上方調整」領域（６０２）の中間境界（６０５）がγ
の新しい値に設定される。 ・「下方調整」領域（６０１）の中間境界（６０４）が
β．ｍに設定される。
【００５９】・（５１１）図７の帯域幅要求メッセージ
はリンク（１１０）でネットワークに送信され、経路上
のすべてのノードに配信されて、その接続のために予約
された帯域幅が調整される。
【００６０】複数接続の調整制御および公正さ 上述のアルゴリズムは、「Dynamic Bandwidth Estiomat
ion and Adaptation for Packet Communication Networ
ks」（ダービー他）という名称の米国特許第５３５９５
９３号で開示されている方法およびシステムの、大量か
つ高速トラフィック変動の改良である。具体的には、本
発明は次の２つの重要な機能をサポートする。 ・プロセッサに処理機能があれば、プロセッサによって
調整することができる接続の数のグローバル制御 ・接続間の公正さ
【００６１】上記の機能は、図１に示す動的トラフィッ
ク管理機構の上部に実施される監視モジュール（１１
４）によってサポートされる。
【００６２】調整制御 接続数のグローバル制御は以下のようにして実施され
る。各サンプリング期間ｔで、監視モジュール（１１
４）はリンク（１１５．１）、（１１５．
２）、．．．、（１１５．Ｎ）でｎ個の帯域幅要求を受
け取る。この場合、 ０≦ｎ≦Ｎ であり、上記でＮはプロセッサが処理する接続の合計数
である。
【００６３】最後の期間の帯域幅要求の平均数
【数８】 は以降ｎティルドと記載する。は、フィルタリング操作
によって以下のように推定もられる。 ｎティルド＝０．９９ｎティルド＋０．０１ｎ
【００６４】次に、フィルタリングされた値ｎティルド
を所定の閾値と照合する。プロセッサの処理能力（毎秒
の調整数）をＮoとして、以下のテストを行う。 ・ｎティルド＜０．２５Ｎoの場合、αs＝０．４であ
る。フィルタ係数αsを緩めて、ξフィルタ（１０９）
によって推定もった平均赤マーク率の高速な変動を可能
にするきわめて緩い値にする。 ・０．２５Ｎo≦ｎティルド＜０．５Ｎoの場合、αs＝
０．６。αsは赤マーク率ξハットnの変動を遅くする緩
い値に設定される。 ・０．５Ｎo≦ｎティルド＜０．７５Ｎoの場合、αs＝
０．８。αsはその公称値に設定される。 ・０．７５Ｎo≦ｎティルドの場合、αs＝０．９５。α
sは、図４の面における転位がきわめて遅くなるよう
に、平均赤マーク率ξハットnを実質的に凍結する厳格
な値に設定される。
【００６５】次に、線（１１６）を介して係数αsを赤
マーク率ξフィルタ（１０９）に転送して特性を調整す
る。この操作によって接続間の公正さが向上する。実際
に、単位時間当たりの帯域幅調整数に関して１つの接続
が他の接続よりも要求が大きい場合、監視モジュール
（１１４）によって算出される係数αsが増大し、した
がって図４の下方調整領域（６０１）内の接続の経路に
はより多くの時間を要するようになり、さらにそれによ
って毎秒の平均帯域幅調整数が強制的にＮoに集中す
る。
【００６６】図６に、監視モジュールの原理をグラフで
示し、帯域幅要求の平均数ｎティルドの時間変動を示
す。上述のアルゴリズムに従ってフィルタ・パラメータ
αsを制御する４つの領域が以下のように定義される。 ・領域（８０１）：きわめて厳格なフィルタ係数αs ・領域（８０２）：厳格なフィルタ係数αs ・領域（８０３）：公称フィルタ係数αs ・領域（８０４）：緩いフィルタ係数αs
【００６７】調整の公正さ 接続間の公正さは以下のようにして実現される。アダプ
タがサポートする各接続ｉについて（０≦ｉ≦Ｎ）、プ
ロセッサは、接続の現行動作を反映する公正変数Ｆiを
維持する。この公正変数は、接続セットアップ時に以下
のように初期設定される。
【数９】
【００６８】各サンプリング期間ｔに、プロセッサはす
べての接続（ｉ＝１、．．．、Ｎ）について以下の操作
を行う。 ・まず、公正変数Ｆiを以下いずれかで更新する。 ・接続ｉが新しい帯域幅要求を必要としない場合は、Ｆ
i＝０．９９Ｆi ・接続ｉが新しい帯域幅要求を必要とする場合は、Ｆi
＝０．９９Ｆi＋０．０１
【００６９】次に、公正変数Ｆiをテストする。Ｆi＞δ
／Ｎoの場合（ただし、δは好ましい実施態様では１で
ある定数）、接続ｉは公正な接続とはみなされなくな
り、したがってその帯域幅要求がどうであっても、カウ
ンタＦiが限界δ／Ｎoより下に減少するまで調整されな
い。
【００７０】この機構は、１つの接続が平均して、接続
当たりのプロセッサ公正割り当てと呼ぶことができる１
／Ｎoより大きいプロセッサの計算容量の部分を使用す
るのを防ぐという点で、各接続間の公正さが確保される
ようにする。１より大きいδの値を使用すると、プロセ
ッサ資源の容量を超えた予約が行われる。
【００７１】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。
【００７２】（１）各ノードが１つまたは複数のリンク
を処理する１つまたは複数のリンク・プロセッサを含
む、送信元ノードから宛先ノードへのデジタル・トラフ
ィックの伝送のために伝送リンク（２０９）によって相
互接続された複数（２０１．．２０８）のノードを含む
パケット交換通信網（２００）へのアクセスを動的に調
整する方法であって、前記送信元ノードからのトラフィ
ックの平均ビット伝送速度を測定するステップ（１０
６）と、漏れバケット制御回路を使用して前記送信元ノ
ードからネットワークへの前記トラフィックのフローを
制御するステップ（１０７）と、前記漏れバケット制御
回路によって前記ネットワークにもたらされるパケット
の紛失率を測定するステップ（１０８）と、前記紛失率
測定値をフィルタリングするステップ（１０９）と、前
記同時平均ビット伝送速度および紛失率測定の値に対し
て調整領域を定義するステップと、前記調整領域内に収
まらない前記平均ビット伝送速度および損失率測定の対
に応答して、前記送信元ノードからの接続に割り振られ
た帯域幅の修正を要求するステップとを含み、帯域幅の
修正を要求する前記ステップが、送信元ノード内の各リ
ンク・プロセッサについて帯域幅修正要求の平均数を測
定するステップと、送信元ノード内の同一プロセッサに
よって処理されるすべての接続のために、帯域幅修正要
求の前記平均数に従って紛失率測定低域フィルタの帯域
幅を調整するステップとを含む方法。 （２）帯域幅修正要求の平均数を測定する前記ステップ
が、帯域幅修正要求測定値の前記平均数をフィルタリン
グするステップをさらに含むことを特徴とする、上記
（１）に記載の方法。 （３）同じプロセッサへの帯域幅修正要求平均数が多く
なるほど、低域フィルタ（１０９）の帯域幅が減少する
ことを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の方
法。 （４）接続がそれに割り振られた帯域幅の修正を必要と
する頻度が高いほど、リンク・プロセッサが前記要求に
与える優先度が低くなり、接続がそれに割り振られた帯
域幅の修正を必要とする頻度が低いほど、リンク・プロ
セッサが前記要求に与える優先度が高くなることを特徴
とする、上記（１）ないし（３）のいずれか一項に記載
の方法。 （５）上記（１）ないし（４）のいずれか一項に記載の
伝送リンク（２０９）で相互接続された複数のノード
（２０１．．２０８）を含むパケット交換通信網（２０
０）へのアクセスを調整する方法を実行する手段を含む
通信ノード（３００）。 （６）上記（５）に記載の複数のノード（２０１．．２
０８）を相互接続する複数の伝送リンクを含むパケット
交換通信網（２００）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による動的トラフィック管理機構の概要
を示す図である。
【図２】本発明で請求するノードを含む高速パケット交
換網の典型的なモデルを示す図である。
【図３】本発明による高速ノードを示す図である。
【図４】本発明による、平均ビット伝送速度／実効バー
スト期間面における、その領域外では既存の接続のため
に新しい接続パラメータが要求される調整領域を示すグ
ラフである。
【図５】図４に示す調整領域を使用して帯域幅を動的に
調整するプロセスのフロー・チャートである。
【図６】本発明の監視モジュールによるフロー制御実施
例を示すグラフである。
【図７】本発明の動的トラフィック管理機構を使用し
て、初期接続と動的に変更された接続をセットアップす
るために使用することができる接続要求メッセージを示
す図である。
【符号の説明】
１０１ トポロジ・データベース １０２ 経路選択コントローラ １０３ 接続エージェント １０４ 推定および調整モジュール １０５ ｍフィルタ １０７ 漏れバケット・モジュール １０９ ξフィルタ １１４ 監視モジュール ２００ 高パフォーマンス・ネットワーク ２０１ ノード ２０９ 幹線 ２１１ 通信プロセッサおよびリンク ２１２ ユーザ・ネットワーク ２１３ 企業サーバ ２１４ ローカル・エリア・ネットワーク ２１５ アプリケーション・サーバ ２１６ 構内交換機 ３００ ルーティング・ポイント ３０１ ポート ３０２ パケット交換機 ３０３ 高速伝送リンク ３０４ 幹線アダプタ ３０５ ルート・コントローラ ３０６ ネットワーク・トポロジ・データベース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピエール＝アンドレ・フォリエル フランス06700 サン・ローラン・デュ・ ヴァルアヴニュ・エ・デシャム 60 レジ ダンス・マリアンヌ ベー (72)発明者 クロード・ギャラン フランス06800 カニュ・シュル・メール アヴニュ・デ・チュイリエール 56 (72)発明者 ステファン・ランジェル フランス06600 アンティーブ アヴニ ュ・バルキエ ６ 「ル・ベル・ジュー ル」 (72)発明者 ローラン・ニコラ フランス06270 ヴィユヌーヴ・ルーベ レ・アモー・デュ・ソレイユ レ・スピレ ニュメロ20

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】各ノードが１つまたは複数のリンクを処理
    する１つまたは複数のリンク・プロセッサを含む、送信
    元ノードから宛先ノードへのデジタル・トラフィックの
    伝送のために伝送リンク（２０９）によって相互接続さ
    れた複数（２０１．．２０８）のノードを含むパケット
    交換通信網（２００）へのアクセスを動的に調整する方
    法であって、 前記送信元ノードからのトラフィックの平均ビット伝送
    速度を測定するステップ（１０６）と、 漏れバケット制御回路を使用して前記送信元ノードから
    ネットワークへの前記トラフィックのフローを制御する
    ステップ（１０７）と、 前記漏れバケット制御回路によって前記ネットワークに
    もたらされるパケットの紛失率を測定するステップ（１
    ０８）と、 前記紛失率測定値をフィルタリングするステップ（１０
    ９）と、 前記同時平均ビット伝送速度および紛失率測定の値に対
    して調整領域を定義するステップと、 前記調整領域内に収まらない前記平均ビット伝送速度お
    よび損失率測定の対に応答して、前記送信元ノードから
    の接続に割り振られた帯域幅の修正を要求するステップ
    とを含み、 帯域幅の修正を要求する前記ステップが、 送信元ノード内の各リンク・プロセッサについて帯域幅
    修正要求の平均数を測定するステップと、 送信元ノード内の同一プロセッサによって処理されるす
    べての接続のために、帯域幅修正要求の前記平均数に従
    って紛失率測定低域フィルタの帯域幅を調整するステッ
    プとを含む方法。
  2. 【請求項２】帯域幅修正要求の平均数を測定する前記ス
    テップが、 帯域幅修正要求測定値の前記平均数をフィルタリングす
    るステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に
    記載の方法。
  3. 【請求項３】同じプロセッサへの帯域幅修正要求平均数
    が多くなるほど、低域フィルタ（１０９）の帯域幅が減
    少することを特徴とする、請求項１または２に記載の方
    法。
  4. 【請求項４】接続がそれに割り振られた帯域幅の修正を
    必要とする頻度が高いほど、リンク・プロセッサが前記
    要求に与える優先度が低くなり、 接続がそれに割り振られた帯域幅の修正を必要とする頻
    度が低いほど、リンク・プロセッサが前記要求に与える
    優先度が高くなることを特徴とする、請求項１ないし３
    のいずれか一項に記載の方法。
  5. 【請求項５】請求項１ないし４のいずれか一項に記載の
    伝送リンク（２０９）で相互接続された複数のノード
    （２０１．．２０８）を含むパケット交換通信網（２０
    ０）へのアクセスを調整する方法を実行する手段を含む
    通信ノード（３００）。
  6. 【請求項６】請求項５に記載の複数のノード（２０
    １．．２０８）を相互接続する複数の伝送リンクを含む
    パケット交換通信網（２００）。
JP16213797A 1996-06-20 1997-06-19 パケット交換網へのアクセス調整方法 Pending JPH1070574A (ja)

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