JPH1084383A - パケットスケジューリング装置及びパケット転送方法 - Google Patents

パケットスケジューリング装置及びパケット転送方法

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JPH1084383A
JPH1084383A JP23915996A JP23915996A JPH1084383A JP H1084383 A JPH1084383 A JP H1084383A JP 23915996 A JP23915996 A JP 23915996A JP 23915996 A JP23915996 A JP 23915996A JP H1084383 A JPH1084383 A JP H1084383A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 重み付け公平スケジューリングアルゴリズム
の一方式であるＤＲＲよりもトラヒックのバースト性を
抑え、短い時間スケールでのフェアネス性能を向上させ
ることが可能なパケットスケジューリング装置を提供す
ること。 【解決手段】 パケットを保持する複数のパケットキュ
ーと、受信したパケットを所定のパケットキューに入力
する入力手段と、前記パケットキューごとの送信可能な
パケット量を保持するカウンタ手段と、前記送信可能な
パケット量が所定の値以上であるパケットキューを選択
するスケジューリング手段と、選択されたパケットキュ
ーから所定のパケットを出力する出力手段とを備え、前
記スケジューリング手段は、前記パケットキューをイン
ターリーブに選択する手段を含むことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ソーティング処理
を伴わずにパケット出力のパケットスケジューリングを
行うパケットスケジューリング装置およびパケット転送
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃ
ｏｌ）プロトコルをベースにした従来のインターネット
は、ベストエフォート、すなわち、ネットワーク遅延な
どの通信品質（ＱＯＳ；Ｑｕａｌｉｔｙ Ｏｆ Ｓｅｒ
ｖｉｃｅ）の保証は行なわず、宛先にパケットを誤りな
く届けることを目的としたネットワークであった。しか
しながら、近年のインターネットではＱＯＳの保証まで
考慮したアーキテクチャへ移行しつつある。この場合、
ＱＯＳは、ＩＰパケットヘッダ中のソースアドレス、宛
先アドレス、プロトコル番号、ＴＣＰ／ＵＤＰのポート
番号などから定義される「フロー」単位に保証される。
【０００３】パケット転送レベルでは、フロー別にパケ
ットキューを設け、パケットキューのスケジューリング
が行なわれる。パケットキューのスケジューリングは方
式として、フローごとに異なる使用帯域に関する重みを
与え、重みに応じた割合でパケット長を考慮してキュー
のサービスを行なう重み付け公平スケジューリングアル
ゴリズムとして、Ｓｅｌｆ Ｃｌｏｃｋｅｄ Ｆａｉｒ
Ｑｕｅｕｅｉｎｇ（ＳＣＦＱ）が、文献「Ｓ．Ｇｏｌ
ｅｓｔａｎｉ，“Ａ Ｓｅｌｆ−Ｃｌｏｃｋｅｄ Ｆａ
ｉｒ Ｑｕｅｕｅｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ Ｂｒ
ｏａｄｂａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，Ｉｎ Ｐ
ｒｏｃ． ｏｆ ＩＮＦＯＣＯＭ’９４．ｐｐ．６３６
−６４６，１９９４．」で提案されている。また、Ｖｉ
ｒｔｕａｌ Ｃｌｏｃｋと呼ばれる同様のアルゴリズム
が、文献「Ｌ．Ｚｈａｎｇ．“Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｌｏ
ｃｋ： Ａ Ｎｅｗ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ
Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ Ｐａｃｋｅｔ Ｓｗｉ
ｔｃｈｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ”，Ｉｎ Ｐｒｏ
ｃ． ｏｆ ＳＩＧＣＯＭＭ’９０．ｐｐ．１９−２
９，１９９０．」で提案されている。
【０００４】一般に、重み付け公平スケジューリングに
おいては、パケットまたはパケットキューに対して、重
みや到着パケット長に基づいて計算されるタイムスタン
プが付加され、タイムスタンプの小さいパケットもしく
はパケットキューから順にパケットを出力していくこと
を基本とする。この際、出力候補の中からタイムスタン
プが最小のものを選ぶために、ソーティング処理や半順
序木の管理が必要となるが、これらの計算量は、ｌｏｇ
2 Ｎのオーダーとなる。ここで、Ｎはフロー数である。
【０００５】そこで、ＤＲＲ（Ｄｅｆｉｃｉｔ Ｒｏｕ
ｎｄ Ｒｏｂｉｎ）と呼ばれる、ソーティングを行なわ
ないタイプのスケジューリングアルゴリズムが文献
「Ｍ．Ｓｈｒｅｅｄｈａｒ ａｎｄ Ｇｅｏｒｇｅ Ｖ
ａｒｇｈｅｓｅ，“Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｆａｉｒ Ｑ
ｕｅｕｅｉｎｇ ｕｓｉｎｇ Ｄｅｆｉｃｉｔ Ｒｏｕ
ｎｄ Ｒｏｂｉｎ”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ
ＳＩＧＣＯＭＭ’９５．ｐｐ．２３１−２４２，１９９
５．」で提案されている。
【０００６】以下、ＤＲＲについて説明する。ＤＲＲで
は、図８に示されるようにフロー別のパケットキュー１
２０の他に、現在パケットが溜まっている（アクティブ
な）パケットキューのフローＩＤが保持されるアクティ
ブリストと、現在、各フローが現在送信可能なバイト数
を表すカウンタを使用する。図８において、各フロー
ａ，ｂ，ｃ，ｄの重みをそれぞれ、ｗa ，ｗb ，ｗc ，
ｗd （バイト）とする。ただし、これらの重みは最大パ
ケット長以上であるものとする。
【０００７】図８においては、パケット内の文字はパケ
ットの識別情報を表す。例えば、ｂ３（２００）で表さ
れるパケットは、フローｂの３番目の到着パケットで、
パケット長は２００バイトである。ここでは、ａ，ｂ，
ｃ，ｄの４つのフローが存在するのとする。
【０００８】アクティブリストのＮｅｘｔフィールド
は、次のアクティブなパケットキューのフローＩＤが入
る。また、アクティブリストは、アクティブなフローの
先頭、最後、現在選択中のテーブルエントリのフローＩ
Ｄを示すポインタも持っており、それぞれ、Ｈｅａｄ，
Ｔａｉｌ，Ｎｏｗで表される。図８では、フローａ，
ｂ，ｄのエントリがこの順につながっており、Ｈｅａｄ
はａ、Ｔａｉｌはｂ、Ｎｏｗはａを指している。Ｎｏｗ
の値は、最初Ｈｅａｄにセットされ、Ｔａｉｌまで達す
るとＨｅａｄに戻る。ＮｏｗがＨｅａｄからＴａｉｌま
で一巡するまでの時間をラウンドと呼ぶ。
【０００９】ｗa ＝ｗb ＝ｗc ＝ｗd ＝５００とする
と、カウンタには、初期値として重み５００が入る。パ
ケット出力部１３０は、アクティブリストのＮｏｗで示
されるエントリからフローＩＤｆを取り出して（この場
合ｆ＝ａ）、対応するカウンタと対応するパケットキュ
ー１２０の先頭パケットのパケット長との差が０以上で
あり、かつ、対応するパケットキュー１２０がアクティ
ブである間、対応するパケットキュー１２０からパケッ
トを出力し、対応するカウンタの値を出力したパケット
のパケット長だけデクリメントすることを繰り返す。そ
の後、パケットキュー１２０がまだアクティブであれば
対応するカウンタの値をｗf だけインクリメントし、そ
うでなければ対応するカウンタの値をｗf にセットす
る。次にＮｏｗを更新する。ＮｏｗがＴａｉｌに達して
いれば、ＮｏｗはＨｅａｄにセットされ、その他の場合
にはＮｏｗの次のエントリにセットされる。そして、新
しいＮｏｗが指すエントリについて同様の処理が繰り返
される。
【００１０】また、パケットの到着により新たにパケッ
トキュー１２０がアクティブとなった場合には、直ちに
アクティブリストが更新される。例えば図８において、
フローｃのパケットキュー１２０がアクティブになる
と、フローｂのテーブルエントリのＮｅｘｔフィールド
がｄからｃに変更され、また、エントリｃのＮｅｘｔフ
ィールドはｄに設定される。
【００１１】図８において、新たにパケット到着がない
場合に１ラウンド内のパケット出力系列は、ａ１（１０
０），ｂ１（３００），ｂ２（２００），ｄ１（３０
０），ｄ２（１００）となり、１ラウンド終了時点での
フローａ，ｂ，ｃ，ｄのカウンタの値は、それぞれ、９
００，６００，５００，５００となる。すなわち、ＤＲ
Ｒでは、前のラウンドでパケット長がカウンタ値より大
きいために出力できなかったフローについては、出力さ
れなかったバイト数を記憶しておき、次のラウンドでそ
の分だけ重みよりも多く送るようにする。
【００１２】この方式では、パケット出力部１３０が次
の出力パケットを選択するのにかかる時間はフロー数に
依存せずに一定となる。また、フローの入力トラヒック
が申告トラヒックパラメータに従う場合の遅延の最大値
や、ラウンドよりも大きい時間スケールでみたときのフ
ェアネスが保証される。
【００１３】しかしながら、ＤＲＲでは、フローが一旦
選択されると、カウンタがデクリメントできなくなる
か、パケットキューが空になるまで同じフローのパケッ
トが選択され続けるために、ラウンドより小さい時間に
おいてフロー単位のバースト性が大きくなるため、フェ
アネス特性が劣化することである。この傾向は、最大パ
ケット長が大きくなるほど、すなわち、重みの最小値が
大きくなるほど顕著になる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従来の重み付け公平ス
ケジューリングアルゴリズムの一方式であるＤＲＲで
は、ラウンドより小さい時間においてフロー単位のバー
スト性が大きくなるため、フェアネス特性が劣化する問
題点があった。
【００１５】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、重み付け公平スケジューリングアルゴリズムの一
方式であるＤＲＲよりもトラヒックのバースト性を抑
え、短い時間スケールでのフェアネス性能を向上させる
ことが可能なパケットスケジューリング装置およびパケ
ット転送方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明（請求項１）に係
るパケットスケジューリング装置は、パケットを保持す
る複数のパケットキューと、受信したパケットを所定の
パケットキュー（例えばパケットの持つフローＩＤで定
まるもの）に入力する入力手段と、前記パケットキュー
ごとの送信可能なパケット量（例えばバイト数）を保持
するカウンタ手段と、前記送信可能なパケット量が所定
の値以上であるパケットキューを選択するスケジューリ
ング手段と、選択されたパケットキューから所定のパケ
ットを出力する出力手段とを備え、前記スケジューリン
グ手段は、前記パケットキューをインターリーブに選択
する手段を含むことを特徴とする。
【００１７】送信可能なパケット量が所定の値以上であ
るパケットキューは、例えばつぎのようにして選択す
る。空でないパケットキューの中で対応する送信可能な
パケット量から対応するパケットキューの先頭パケット
のパケット長を減じた値が０以上であるものを選択候補
パケットキューとする。パケット出力時に選択候補パケ
ットキューが存在する場合には、選択候補パケットキュ
ーの中から１つのパケットキューを選択する。
【００１８】送信可能なパケット量は、例えば以下のよ
うにして設定される。まず、パケットキューには、パケ
ットを出力するための重みを割り付ける。重み値は、全
パケットキューについて同一にしても良いし、個別に割
り当て可能にしても良い。重み値は、対応するパケット
キューに入力されるパケットの最大パケット長以上の値
に設定する。
【００１９】空であったパケットキューに新たにパケッ
トが入力された場合には、該パケットキューに対応する
送信可能なパケット量の値は、対応する重み値とする。
パケット出力時には、このパケット出力によって対応す
るパケットキューが空になる場合には送信可能なパケッ
ト量の値を０とする。
【００２０】パケット出力によって対応するパケットキ
ューが空にならない場合には、送信可能なパケット量の
値から対応するパケットキューの先頭パケットのパケッ
ト長を減じる。選択できるパケットキューがなくなった
場合に、空でない各パケットキューに対応する送信可能
なパケット量を対応する重みの分だけインクリメントす
る。
【００２１】ここで、本発明では、選択できるパケット
キューがなくなるまでの１ラウンドの間で、選択可能な
パケットキューが複数ある場合には、インターリーブに
すなわち前回に選択したパケットキューとは相違するも
のを選択する（ただし、そのときの状況によっては結果
的にインターリーブにパケットキューを選択しないこと
もあり得る）。
【００２２】したがって本発明によれば、従来のＤＲＲ
とは異なって、ラウンドより小さい時間スケールのバー
スト性が小さくなり、フェアネスに関する性能が向上す
る。本発明（請求項２）は、パケットを出力するための
重みを個別に割り当て可能な複数のパケットキューと、
受信したパケットを所定のパケットキュー（例えばパケ
ットの持つフローＩＤで定まるもの）に入力するパケッ
ト入力手段と、前記パケットキューごとの送信可能なパ
ケット量（例えばバイト数）を示すカウンタ値を保持す
るカウンタ手段と、前記パケットキューに保持されてい
るパケットを出力するためのスケジューリング情報（例
えばフローＩＤ）を保持するとともに、該スケジューリ
ング情報をもとに先頭パケットを出力すべきパケットキ
ューを選択するスケジューリング手段と、前記スケジュ
ーリング手段により選択されたパケットキューから先頭
パケットを出力するパケット出力手段とを備え、前記ス
ケジューリング手段は、空でないパケットキューの先頭
パケットの各々に対応するスケジューリング情報を保持
する第１および第２のスケジューリングキューを有し、
第１のスケジューリングキューには、対応するカウンタ
値から先頭パケットのパケット長を減じた値が０以上と
なるパケットキューのスケジューリング情報を保持し、
第２のスケジューリングキューには、対応するカウンタ
値から先頭パケットのパケット長を減じた値が０未満と
なるパケットキューのスケジューリング情報を保持し、
パケット出力時には、前記第１のスケジューリングキュ
ーから前記スケジューリング情報を取り出すとともに、
対応するパケットキューがパケット出力によって空にな
る場合には対応するカウンタ値を重みの値に設定し、対
応するパケットキューがパケット出力後に空にならず、
かつ、新たな先頭パケットに対応するスケジューリング
情報を入力すべきスケジューリングキューが前記第１の
スケジューリングキューの場合には対応するカウンタ値
をパケット出力に係るパケットのパケット長だけデクリ
メントし、対応するパケットキューがパケット出力後に
空にならず、かつ、新たな先頭パケットに対応するスケ
ジューリング情報を入力すべきスケジューリングキュー
が前記第２のスケジューリングキューの場合には対応す
るカウンタの値を対応する重みの値だけインクリメント
し、前記第１のスケジューリングキューが空になった場
合には、前記第１のスケジューリングキューと前記第２
のスケジューリングキューを切り換えることを特徴とす
る。
【００２３】本発明では、スケジューリング情報を保持
するスケジューリングキューとして、現在送信可能なパ
ケットキューに対するものと、そうでないパケットキュ
ーに対して別々のものを用意するため、１つのスケジュ
ーリングキューからスケジューリング情報を出力してい
る期間をラウンドと考えると、ＤＲＲと同様にラウンド
を基準とした重み付け公平なスケジューリングとなる。
また、ＤＲＲと同様、スケジューリングの計算量もフロ
ー数によらず一定となる。
【００２４】さらに、スケジューリング手段により管理
される各々のスケジューリング情報は、対応するパケッ
トキューの先頭パケット１個の出力に用いられるため、
ＤＲＲとは異なり、カウンタがデクリメントできなくな
るかパケットキューが空になるまで同じフローのパケッ
トが選択され続けるということがなくなり、ラウンドよ
り小さい時間スケールのバースト性が小さくなり、フェ
アネスに関する性能が向上する。
【００２５】本発明（請求項３）は、請求項２に記載の
パケットスケジューリング装置において、前記第１およ
び第２のスケジューリングキューの各々は、パケットキ
ューの先頭パケットのパケット長に応じて前記スケジュ
ーリング情報を保持する複数のパケット長別キューと、
より長いパケット長を持つ先頭パケットに対応するスケ
ジューリング情報の保持を割り当てられたパケット長別
キューほどより高い割合でスケジューリング情報を取り
出すようにしたパケット長スケジューリング手段とを有
することを特徴とする。
【００２６】例えば、各パケット長別キューに割り当て
られたパケット長範囲の代表値（例えば最大値）の逆数
に応じた割合でスケジューリング情報を取り出す。本発
明では、パケット長の大小に応じてスケジューリング情
報が入るキューが異なったものとなり、パケット長が大
きいパケットは、パケット長が小さいパケットに比べて
相対的に出力されにくくなるため、パケット長の違いに
よるフェアネス特性が向上する。
【００２７】本発明（請求項４）は、請求項１ないし３
のいずれか１項に記載のパケットスケジューリング装置
において、前記スケジューリング手段を階層的に構成し
たことを特徴とする。
【００２８】本発明では、請求項１〜３のスケジューリ
ングを、クラス別に行なうことができる。これにより、
例えば、リアルタイムクラス、ノンリアルタイムクラス
のフローを別々に扱うことが可能になる。
【００２９】本発明（請求項５）に係るパケット転送方
法は、受信したパケットを複数のパケットキューのうち
所定のものに一旦保持するステップと、前記パケットキ
ューごとに保持している送信可能なパケット量（バイト
数）が所定の値以上であるパケットキューを選択するス
テップと、選択されたパケットキューから先頭パケット
を出力するとともに、前記パケットキューごとに保持し
ている送信可能なパケット量を更新するステップとを有
し、前記選択するステップでは、選択可能なパケットキ
ューが複数ある場合には、前回に選択したパケットキュ
ーとは相違するものを選択することを特徴とする。
【００３０】なお、以上の各装置に係る発明は、方法に
係る説明としても成立する。また、上記の発明は、相当
する手順あるいは手段をコンピュータに実行させるため
のプログラムを記録した機械読取り可能な媒体としても
成立する。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施の形態を説明する。 （第１の実施形態）まず、本発明の第１の実施形態に係
るパケットスケジューリング装置について説明する。
【００３２】図１に、本実施形態に係るパケットスケジ
ューリング装置の構成を示す。本パケットスケジューリ
ング装置は、パケット入力部１０、所定数のパケットキ
ュー２０、パケット出力部３０、制御部４０を備えてい
る。
【００３３】制御部４０は、パケット出力をスケジュー
リングするものであり、スケジューリング部４２、各フ
ローＩＤに対するカウンタ値や重み値を保持する記憶部
（図示せず）を備えている。スケジューリング部４２
は、２つのスケジューリングキュー４４を持つ。
【００３４】パケット入力部１０は、到着したパケット
のヘッダからパケットを入れるべきパケットキュー２０
を選択してパケットを入力するとともに、スケジューリ
ング部４２にスケジューリング情報を入力する。
【００３５】スケジューリング部４２は、２つのスケジ
ューリングキュー４４のうちスケジューリング情報の出
力用に選択されている方からスケジューリング情報を取
り出してパケット出力部３０に渡す。
【００３６】パケット出力部３０は、スケジューリング
部４２から渡されたスケジューリング情報により示され
るパケットキュー２０から先頭パケットを出力する。パ
ケットキュー２０にはパケットを出力するための重みを
個別に割り当て可能であり、各パケットキューごとに、
重み値や出力パケットのパケット長をもとにして定まる
現在送信可能なパケット量をカウンタの値として保持す
る。
【００３７】次に、スケジューリング部４２の動作を説
明する。スケジューリング部４２は、パケット入力時に
パケット入力部１０からスケジューリング情報が入力さ
れると、同一のスケジューリング情報がいずれのスケジ
ューリングキュー４４にも入っていない場合に、現在ス
ケジューリング情報の出力用に選択されていないスケジ
ューリングキュー４４にスケジューリング情報を入力す
る（スケジューラの動作開始後は選択されているスケジ
ューリングキュー４４に入力する）。入力パケットに対
応するカウンタには、重み値を設定する。
【００３８】また、スケジューリング部４２は、パケッ
ト出力時に次の動作を取る。 （１）パケット出力によってそのパケットキューが空に
なる場合、対応するカウンタの値を重み値に設定する。
【００３９】（２）パケット出力によってそのパケット
キューが空にならない場合、カウンタの値から新たな先
頭パケットのパケット長を減じた値が０以上であると
き、カウンタの値から出力パケットのパケット長を減
じ、スケジューリング情報の出力用に選択されているス
ケジューリングキューにスケジューリング情報を入力す
る。
【００４０】（３）パケット出力によってそのパケット
キューが空にならない場合、カウンタの値から新たな先
頭パケットのパケット長を減じた値が０未満であると
き、カウンタの値に重みの値を加え、スケジューリング
情報の出力用に選択されていないスケジューリングキュ
ーにスケジューリング情報を入力する。
【００４１】また、スケジューリング部４２は、現在ス
ケジューリング情報の出力用に選択されている方のスケ
ジューリングキューが空になった場合には、他方のスケ
ジューリングキューを以降スケジューリング情報の出力
用として選択する（すなわち、２つのスケジューリング
キューを切り換える）。
【００４２】図１において、パケット内の文字はパケッ
トの識別情報を表す。例えば、ｂ３（２００）で表され
るパケットは、フローｂの３番目の到着パケットで、パ
ケット長は２００バイトである。パケットは可変長でも
良い。ここで、フローは、ＩＰパケットの場合には通
常、ＩＰパケットのソースアドレス、宛先アドレス、プ
ロトコル番号、ＴＣＰ／ＵＤＰのポート番号などから定
義されるが、本発明では、フローはどのように定義して
も構わない。
【００４３】本実施形態では、最大パケット長は５００
（バイト）であるとし、各フローａ，ｂ，ｃ，ｄの重み
ｗa ，ｗb ，ｗc ，ｗd はすべて等しいものとして説明
する。ここでは、ｗa ＝ｗb ＝ｗc ＝ｗd ＝５００（バ
イト）となる。
【００４４】本実施形態では、カウンタの値（パケット
量）、パケットのパケット長および重み値は、バイト単
位で表しているが、任意の単位で表して良い。また、本
実施形態では、スケジューリング情報としてフローＩＤ
を使用するものとする。
【００４５】次に、本実施形態の動作について具体例を
用いて説明する。図１は、スケジューラの動作開始後、
フローａから４個、フローｂから４個、フローｄから２
個のパケットが到着し、パケットが１個も出力されてい
ないときの状態を示す。ここでは、スケジューリング情
報の出力のためにスケジューリングキューＢが選択され
ているものとする。
【００４６】このとき、カウンタの値はすべて５００で
あり、パケット長は５００バイト以下なので、パケット
キューが空でないフローａ，ｂ，ｄのフローＩＤａ，
ｂ，ｄが現在スケジューリング情報の出力がなされてい
ないスケジューリングキューＡに入る。スケジューリン
グキューＢは空である。
【００４７】ここで、パケット出力のタイミングがやっ
てくるとラウンドが開始する。スケジューリング部４２
は、スケジューリングキューＡからフローＩＤａを取り
出してパケット出力部３０に渡す。パケット出力部３０
は、パケットキューａから先頭のパケットａ１（１０
０）を出力する。さらに、スケジューリング部４２は、
フローａのカウンタを出力パケットのパケット長１００
バイト分だけデクリメントする。この場合、フローａの
カウンタ値は４００となる。また、フローａのパケット
キューの新しい先頭はパケットａ２（５００）となる
が、現在のカウンタ値４００からこのパケットのパケッ
ト長をデクリメントすると０未満となるので、パケット
ａ２（５００）を出力するためのフローＩＤａは、スケ
ジューリングキューＢに入れられる。
【００４８】次に、スケジューリングキューＡからは、
フローＩＤｂが取り出され、その結果、パケットｂ１
（３００）が出力される。さらに、スケジューリング部
４２は、フローｂのカウンタを出力パケットのパケット
長３００バイト分だけデクリメントする。この場合、フ
ローｂのカウンタ値は２００となる。また、フローｂの
パケットキューの新しい先頭はパケットｂ２（１００）
となるが、現在のカウンタ値３００からこのパケットの
パケット長１００をデクリメントすると０以上となるの
で、パケットｂ２（１００）を出力するためのフローＩ
Ｄｂは、スケジューリングキューＡに入れられる。
【００４９】同様の動作を繰り返すと、スケジューリン
グキューＡが空になるまで、ａ１（１００），ｂ１（３
００），ｄ１（３００），ｂ２（２００），ｄ２（１０
０）の順番でパケットが出力される。ただし、これらの
パケットの出力中に新たなパケットの到着はないものと
する。もし、これらのパケットの出力中に、新しくフロ
ーｃのパケットが到着した場合には、スケジューリング
キューＡにフローＩＤｃが入れられる。
【００５０】パケットｄ２（１００）出力後、フローｄ
のパケットキューは空になるため、スケジューリングキ
ューにはフローＩＤｄは、スケジューリングキューＡに
もＢにも入れられない。また、フローｄのカウンタ値に
は５００が設定される。
【００５１】図１の状態から状態遷移してスケジューリ
ングキューＡが空になった（ラウンドが終わった）状態
を図２に示す。図２において、フローａ，ｂに対するカ
ウンタ値が５００以上になっているのは、前回のラウン
ドで送信可能だったバイト数（５００）のうちパケット
長がカウンタ値よりも大きかったために出力できなかっ
た分を新しいラウンドに繰り越して使用できるようにす
るためである。
【００５２】図２の状態になると、ただちに、パケット
出力のためにフローＩＤが取り出されるキューとしてス
ケジューリングキューＢが選択され、新しいラウンドが
開始する。ラウンド開始後、新しくフローｃ，ｄのパケ
ットが到着した場合には、スケジューリングキューＢに
フローｃ，ｄが入れられる。
【００５３】以上のように本実施形態によれば、スケジ
ューリング情報を保持するスケジューリングキューとし
て、現在送信可能なパケットキューに対するものと、そ
うでないパケットキューに対して別々のものを用意する
ため、１つのスケジューリングキューからスケジューリ
ング情報を出力している期間をラウンドと考えると、従
来のＤＲＲと同様にラウンドを基準とした重み付け公平
なスケジューリングとなる。また、ＤＲＲと同様、スケ
ジューリングの計算量もフロー数によらず一定となる。
【００５４】さらに、各々のスケジューリング情報は、
対応するパケットキューの先頭パケット１個の出力に用
いられるため、従来のＤＲＲとは異なり、カウンタがデ
クリメントできなくなるかパケットキューが空になるま
で同じフローのパケットが選択され続けるということが
なくなり、ラウンドより小さい時間スケールのバースト
性が小さくなり、フェアネスに関する性能が向上する。
【００５５】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態に係るパケットスケジューリング装置について
説明する。
【００５６】図３に、本実施形態に係るパケットスケジ
ューリング装置の構成を示す。本パケットスケジューリ
ング装置は、パケット入力部１０、所定数のパケットキ
ュー２０、パケット出力部３０、制御部４０を備えてい
る。
【００５７】制御部４０は、スケジューリング部４２、
各フローＩＤに対するカウンタ値や重み値を保持する記
憶部（図示せず）を備えている。スケジューリング部４
２は、ＡとＢの２つのスケジューリングキュー４４を持
つ。
【００５８】また、本実施形態では、スケジューリング
キュー４４のそれぞれは、所定数（ここでは３つ）のパ
ケット長別キュー４６、パケット長スケジューラ４８を
持つ。
【００５９】本実施形態は、このスケジューリングキュ
ー４４の内部構成が相違する以外は第１の実施形態と同
様の構成であり、対応する部分の説明は省略する。本実
施形態では、スケジューリングキューＡ（Ｂ）を、３個
のパケット長別キューＡ１，Ａ２，Ａ３（Ｂ１，Ｂ２，
Ｂ３）、および３個のパケット長別キューをスケジュー
リングするためのパケット長スケジューラＳA （ＳB ）
によって構成する。
【００６０】ここでは、パケット長別キューＡ１および
Ｂ１には、パケットキューの先頭のパケットのうちパケ
ット長が１００バイト以下のパケットに対するフローＩ
Ｄが、パケット長別キューＡ２およびＢ２には、パケッ
トキューの先頭のパケットのうちパケット長が１００バ
イトを越え３００バイト以下のパケットに対するフロー
ＩＤが、パケット長別キューＡ３およびＢ３には、パケ
ットキューの先頭のパケットのうちパケット長が３００
バイトを越え５００バイト以下のパケットに対するフロ
ーＩＤが入るものとする。
【００６１】パケット長スケジューラＳA は、パケット
長別キューＡ１，Ａ２，Ａ３を、１／１００：１／３０
０：１／５００＝１５：５：３で重みづけ公平にスケジ
ューリングを行なう。同様に、パケット長スケジューラ
ＳB は、パケット長別キューＢ１，Ｂ２，Ｂ３を、１／
１００：１／３００：１／５００＝１５：５：３で重み
づけ公平にスケジューリングを行なう。なお、パケット
長スケジューラのスケジューリングアルゴリズムは、ど
のような重みづけ公平アルゴリズムでも良い。
【００６２】第１の実施形態と同様、パケット内の文字
はパケットの識別情報を表す。例えば、ｂ３（２００）
で表されるパケットは、フローｂの３番目の到着パケッ
トで、パケット長は２００バイトである。パケットは可
変長でも良い。ここでは、ａ，ｂ，ｃ，ｄの４つのフロ
ーが存在するものとする。また、最大パケット長は５０
０（バイト）であるとし、各フローａ，ｂ，ｃ，ｄの重
みｗa ，ｗb ，ｗc ，ｗd はすべて等しいものとする。
このとき、ｗa ＝ｗb ＝ｗc ＝ｗd ＝５００（バイト）
となる。ここでも、パケット長および重みはバイト単位
で表しているが、任意の単位で表して良い。
【００６３】図３は、スケジューラの動作開始後、フロ
ーａから４個、フローｂから４個、フローｄから２個の
パケットが到着し、パケットが１個も出力されていない
ときの状態を表す。
【００６４】このとき、カウンタの値はすべて５００で
あり、パケット長は５００バイト以下なので、パケット
キューが空でないフローａ，ｂ，ｄのフローＩＤａ，
ｂ，ｄがスケジューリングキューＡに入る。さらに、ス
ケジューリングキューＡの中で、フローＩＤａはパケッ
トキューの先頭パケットのパケット長が１００バイトで
あるため、パケット長別キューＡ１に、フローＩＤｂ，
ｄはパケットキューの先頭パケットのパケット長が３０
０バイトであるためパケット長別キューＡ２に入る。
【００６５】ここで、パケット出力のタイミングがやっ
てくるとラウンドが開始する。スケジューリング部４２
内のパケット長スケジューラ４８が所定のアルゴリズム
により、空でないパケット長別キュー４６のどれかを選
択する。ここでは、パケット長別キューＡ１が選択され
るものとすると、スケジューリング部４２は、パケット
長別キューＡ１からフローＩＤａを取り出してパケット
出力部３０に渡す。パケット出力部３０は、パケットキ
ューａから先頭のパケットａ１（１００）を出力する。
さらに、スケジューリング部３０は、フローａのカウン
タを出力パケットのパケット長１００バイト分だけデク
リメントする。この場合、フローａのカウンタ値は４０
０となる。また、フローａのパケットキューの新しい先
頭はパケットａ２（５００）となるが、現在のカウンタ
値４００からこのパケットのパケット長をデクリメント
すると０未満となるので、パケットａ２（５００）を出
力するためのフローＩＤａは、スケジューリングキュー
Ｂのパケット長別キューＢ３に入れる。
【００６６】次に、スケジューリングキューＡのパケッ
ト長別キューＡ２から、フローＩＤｂが取り出され（こ
の場合には、パケット長別キューＡ２以外は空であるた
め、パケット長スケジューラは必ずＡ２を選択する）、
その結果、パケットｂ１（３００）が出力される。さら
に、スケジューリング部４２は、フローｂのカウンタを
す出力パケットのパケット長３００バイト分だけデクリ
メントする。この場合、フローｂのカウンタ値は２００
となる。また、フローｂのパケットキューの新しい先頭
はパケットｂ２（１００）となるが、現在のカウンタ値
３００からこのパケットのパケット長１００をデクリメ
ントすると０以上となるので、パケットｂ２（１００）
を出力するためのフローＩＤｂは、スケジューリングキ
ューＡのパケット長別キューＡ１に入れられる。
【００６７】同様の動作を繰り返すと、スケジューリン
グキューＡが空になるまで、ａ１（１００），ｂ１（３
００），ｄ１（３００），ｂ２（２００），ｄ２（１０
０）の順番でパケットが出力される。ただし、これらの
パケットの出力中に新たなパケットの到着はないものと
する。もし、これらのパケットの出力中に、新しくフロ
ーｃ，ｄのパケットが到着した場合には、スケジューリ
ングキューＡの中の、到着パケット長に対応する所定の
パケット長別キューにフローＩＤｃ，ｄが入れられる。
【００６８】パケットｄ２（１００）出力後、フローｄ
のパケットキューは空になるため、スケジューリングキ
ューにはフローＩＤｄは、スケジューリングキューＡに
もＢにも入れられない。また、フローｄのカウンタ値に
は５００が設定される。
【００６９】図３の状態から状態遷移してスケジューリ
ングキューＡが空になった（ラウンドが終わった）状態
を図４に示す。図４において、フローａ，ｂに対するカ
ウンタ値が５００以上になっているのは、前回のラウン
ドで送信可能だったバイト数（５００）のうちパケット
長がカウンタ値よりも大きかったために出力できなかっ
た分を新しいラウンドに繰り越して使用できるようにす
るためである。
【００７０】図４の状態になると、ただちに、パケット
出力のためにフローＩＤが取り出されるキューとしてス
ケジューリングキューＢが選択され、新しいラウンドが
開始する。
【００７１】ラウンド開始後、まず、スケジューリング
部４２内のパケット長スケジューラ３６が所定のアルゴ
リズムにより、空でないパケット長別キュー４６のどれ
かを選択する。ここでは、パケット長別キューＢ２が選
択されるものとすると、スケジューリング部４２は、パ
ケット長別キューＢ２からフローＩＤｂを取り出してパ
ケット出力部に渡す。パケット出力部３０は、パケット
キューｂから先頭のパケットｂ３（２００）を出力す
る。次に、新しくフローｃのパケットｃ１（１００）が
到着すると、スケジューリングキューＢのパケット長別
キューＢ１にフローＩＤｃが入れられる。
【００７２】本パケットスケジューリング装置では、こ
れらの動作が繰り返される。次に、本実施形態で使用す
るパケット長スケジューラのスケジューリングアルゴリ
ズムの一例を示す。
【００７３】図５にはスケジューリング情報入力時の動
作を示す、図６にはスケジューリング情報出力時の動作
を示す。ここで、スケジューリング情報として、フロー
ＩＤを用いる。また、パケット長スケジューラは、スケ
ジューリングのためにパケット長別キューの番号を保持
するための図示しない１個のＦＩＦＯキューを持つ。
【００７４】まず、スケジューリング情報入力時の動作
について説明する。ｉを入力フローＩＤ、ｑをパケット
長別キューｉのキュー長（パケット長別キューｉ内のフ
ローＩＤ数）、ｗ（≧１）をパケット長別キューｉの重
みとする。ｑ≦ｗであれば、パケット長別キューの番号
ｉをＦＩＦＯキューに入れる。これをｅｎｑｕｅｕｅ
（ｉ）で表す。次に、ｑの値をインクリメントした結果
を、新しいパケット長別キューｉのキュー長とする。
【００７５】次に、スケジューリング情報出力時の動作
について説明する。まず、ＦＩＦＯキューの先頭のパケ
ット長別キューの番号を取り出し、これをｉとする。こ
れはｄｅｑｕｅｕｅにより行なわれる。次に、パケット
長別キューｉのキュー長をデクリメントしてｑに代入す
る。ｑが０未満になったらｑ＝０とする。もし、ｑ≧ｗ
であれば、パケット長別キューの番号ｉをＦＩＦＯキュ
ーに入れる。次に、ｑの値をパケット長別キューｉのキ
ュー長とする。
【００７６】以上のように本実施形態によれば、パケッ
ト長の大小に応じてスケジューリング情報が入るキュー
が異なったものとなり、パケット長が大きいパケット
は、パケット長が小さいパケットに比べて相対的に出力
されにくくなるため、第１の実施形態の作用効果に加
え、さらにパケット長の違いによるフェアネス特性も向
上させることができる。
【００７７】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態に係るパケットスケジューリング装置について
説明する。
【００７８】本実施形態は、第１の実施形態や第２の実
施形態のスケジューリング部を複数持ち、それらを上位
のスケジューラで切り換え使用するものである。図７
に、本実施形態に係るパケットスケジューリング装置の
構成を示す。
【００７９】本パケットスケジューリング装置は、パケ
ット入力部１０、所定数のパケットキュー２０、パケッ
ト出力部３０、制御部４０を備えている。制御部４０
は、スケジューリング部４２、各フローＩＤに対するカ
ウンタ値や重み値を保持する記憶部（図示せず）を備え
ている。
【００８０】スケジューリング部４２は、所定数（ここ
では２）のクラス別スケジューリング部５０、クラスス
ケジューラ５２を持つ。ここでは、階層数２で下位層は
サービスクラス別にスケジューリングキューを設ける場
合の例を示す。サービスクラス数は２とする。
【００８１】図７において、スケジューリング部５０
は、２個のクラス別スケジューリング部５２と、１個の
クラススケジューラ５２とから構成される。クラス別ス
ケジューリング部Ｃ１には、リアルタイムクラスのフロ
ーＩＤがスケジューリング情報として保持され、クラス
別スケジューリング部Ｃ２には、ノンリアルタイムクラ
スのフローＩＤがスケジューリング情報として保持され
る。
【００８２】各クラス別スケジューリング部５０の構成
は、第１の実施形態（図１）または第２の実施形態（図
３）のスケジューリング部の構成と同じである。また、
パケットキュー、パケット入力部、パケット出力部の構
成や動作も第１の実施形態または第２の実施形態と同じ
である。
【００８３】本実施形態では、パケットが到着したと
き、スケジューリング部４２は、パケット入力部１０か
ら入力されたスケジューリング情報を入力するためのク
ラス別スケジューリング部５０を選択して入力する。ク
ラススケジューラ５２は、クラス別スケジューリング部
Ｃ１に１個でもスケジューリング情報が保持されていれ
ば、クラス別スケジューリング部Ｃ１から、そうでなけ
ればクラス別スケジューリング部Ｃ２から、スケジュー
リング情報を取り出してパケット出力部３０に出力す
る。
【００８４】なお、クラススケジューラ５２のスケジュ
ーリングアルゴリズムは、クラスのサービスポリシーに
応じて任意のアルゴリズムを使用しても良い。以上のよ
うに本実施形態によれば、第１の実施形態あるいは第２
の実施形態のスケジューリングを、クラス別に行なうこ
とができる。これにより、例えば、リアルタイムクラ
ス、ノンリアルタイムクラスのフローを別々に扱うこと
が可能になる。本発明は、上述した実施の形態に限定さ
れるものではなく、その技術的範囲において種々変形し
て実施することができる。
【００８５】
【発明の効果】本発明によれば、パケットキューをイン
ターリーブに選択できるようにしたので、例えば、各パ
ケットキューの先頭パケットのパケット長を考慮してス
ケジューリングを行うことで、同じパケットキュー（フ
ロー）のパケットが選択され続けるということを回避で
きるようにしたので、従来のＤＲＲとは異なり、ラウン
ドより小さい時間スケールのバースト性が小さくなり、
フェアネスに関する性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るパケットスケジ
ューリング装置の基本構成を示す図
【図２】本実施形態のパケットスケジューリングを説明
するための図
【図３】本発明の第２の実施形態に係るパケットスケジ
ューリング装置の基本構成を示す図
【図４】本実施形態のパケットスケジューリングを説明
するための図
【図５】スケジューリング情報入力時のパケット長スケ
ジューラのアルゴリズムの一例を示す図
【図６】スケジューリング情報出力時のパケット長スケ
ジューラのアルゴリズムの一例を示す図
【図７】本発明の第３の実施形態に係るパケットスケジ
ューリング装置の基本構成を示す図
【図８】従来のパケットスケジューリング装置の構成を
示す図
【符号の説明】
１０…パケット入力部 ２０…パケットキュー ３０…パケット出力部 ４０…制御部 ４２…スケジューリング部 ４４…スケジューリングキュー ４６…パケット長別キュー ４８…パケット長スケジューラ ５０…クラス別スケジューリング部 ５２…クラススケジューラ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】パケットを保持する複数のパケットキュー
    と、 受信したパケットを所定のパケットキューに入力する入
    力手段と、 前記パケットキューごとの送信可能なパケット量を保持
    するカウンタ手段と、 前記送信可能なパケット量が所定の値以上であるパケッ
    トキューを選択するスケジューリング手段と、 選択されたパケットキューから所定のパケットを出力す
    る出力手段とを備え、 前記スケジューリング手段は、前記パケットキューをイ
    ンターリーブに選択する手段を含むことを特徴とするパ
    ケットスケジューリング装置。
  2. 【請求項２】パケットを出力するための重みを個別に割
    り当て可能な複数のパケットキューと、 受信したパケットを所定のパケットキューに入力するパ
    ケット入力手段と、 前記パケットキューごとの送信可能なパケット量を示す
    カウンタ値を保持するカウンタ手段と、 前記パケットキューに保持されているパケットを出力す
    るためのスケジューリング情報を保持するとともに、該
    スケジューリング情報をもとに先頭パケットを出力すべ
    きパケットキューを選択するスケジューリング手段と、 前記スケジューリング手段により選択されたパケットキ
    ューから先頭パケットを出力するパケット出力手段とを
    備え、 前記スケジューリング手段は、 空でないパケットキューの先頭パケットの各々に対応す
    るスケジューリング情報を保持する第１および第２のス
    ケジューリングキューを有し、第１のスケジューリング
    キューには、対応するカウンタ値から先頭パケットのパ
    ケット長を減じた値が０以上となるパケットキューのス
    ケジューリング情報を保持し、第２のスケジューリング
    キューには、対応するカウンタ値から先頭パケットのパ
    ケット長を減じた値が０未満となるパケットキューのス
    ケジューリング情報を保持し、 パケット出力時には、前記第１のスケジューリングキュ
    ーから前記スケジューリング情報を取り出すとともに、
    対応するパケットキューがパケット出力によって空にな
    る場合には対応するカウンタ値を重みの値に設定し、対
    応するパケットキューがパケット出力後に空にならず、
    かつ、新たな先頭パケットに対応するスケジューリング
    情報を入力すべきスケジューリングキューが前記第１の
    スケジューリングキューの場合には対応するカウンタ値
    をパケット出力に係るパケットのパケット長だけデクリ
    メントし、対応するパケットキューがパケット出力後に
    空にならず、かつ、新たな先頭パケットに対応するスケ
    ジューリング情報を入力すべきスケジューリングキュー
    が前記第２のスケジューリングキューの場合には対応す
    るカウンタの値を対応する重みの値だけインクリメント
    し、 前記第１のスケジューリングキューが空になった場合に
    は、前記第１のスケジューリングキューと前記第２のス
    ケジューリングキューを切り換えることを特徴とするパ
    ケットスケジューリング装置。
  3. 【請求項３】前記第１および第２のスケジューリングキ
    ューの各々は、パケットキューの先頭パケットのパケッ
    ト長に応じて前記スケジューリング情報を保持する複数
    のパケット長別キューと、より長いパケット長を持つ先
    頭パケットに対応するスケジューリング情報の保持を割
    り当てられたパケット長別キューほどより高い割合でス
    ケジューリング情報を取り出すようにしたパケット長ス
    ケジューリング手段とを有することを特徴とする請求項
    ２に記載のパケットスケジューリング装置。
  4. 【請求項４】前記スケジューリング手段を階層的に構成
    したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項
    に記載のパケットスケジューリング装置。
  5. 【請求項５】受信したパケットを複数のパケットキュー
    のうち所定のものに一旦保持するステップと、 前記パケットキューごとに保持している送信可能なパケ
    ット量が所定の値以上であるパケットキューを選択する
    ステップと、 選択されたパケットキューから先頭パケットを出力する
    とともに、前記パケットキューごとに保持している送信
    可能なパケット量を更新するステップとを有し、 前記選択するステップでは、選択可能なパケットキュー
    が複数ある場合には、前回に選択したパケットキューと
    は相違するものを選択することを特徴とするパケット転
    送方法。
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