JP2000512471A - 動的パケット交換網における遅延を等化するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 動的パケット交換網における遅延を送信および受信バッファを使用して等化するシステムおよび方法。この網は、送信バッファ（ＴＢ₁、ＴＢ₂）および受信バッファ（ＲＢ₁、ＲＢ₂）をそれぞれが備えた複数のユーザアクセスステーション、ならびにユーザアクセスステーション（ＵＡＳ₁、ＵＡＳ₂）を相互接続する複数のスイッチ（Ｓ_C）および通信リンクを含む。スイッチ（Ｓ_C）およびユーザアクセスステーション（ＵＡＳ₁）への通信リンクを有する制御ステーション（ＣＳ）は、ユーザアクセスステーション間の伝送パスを設定、変更し、さらにユーザアクセスステーションのバッファを制御して、網中におけるパケット伝送の遅延を等化し、伝送パスの変更後のパケットレートの倍化を排除するように動作する。このシステムはさらにバッファシフト機能を含み、これにより、送信ユーザアクセスステーションの制御されたバッファリングが、より長い伝送パスからより短い伝送パスへの変更後のある時間の間に受信ユーザアクセスステーションのバッファに徐々にシフトされる。

Description

【発明の詳細な説明】 動的パケット交換網における遅延を等化するためのシステムおよび方法発明の背景 発明の分野 本発明は一般にデータのルーティングおよび転送に関し、具体的には、アドレ ス指定されたパケットデータをルーティングし転送する動的パケット交換網の遅 延を等化するシステムおよび方法に関する。 従来技術の説明 電気通信設備を使用して多数のユーザステーションを相互接続する電気通信網 が存在している。これらの網は伝送システム、交換システムおよびステーション 機器を利用して、音声、ビデオおよびデータを２地点間で伝送する。網上の２地 点間の物理的回路はリンクと呼ばれ、リンクの中継点はノードと呼ばれる。デー タ伝送網のユーザステーションには電話、端末、プリンタ、ファクシミリユニッ ト、コンピュータなどがある。 パケット交換網は、網上におけるデータ転送をより効率的に実施する方法とし て設計された。ただし、パケット交換網を使用してディジタル音声を伝送するこ ともできる。パケット交換をデータの伝送手段として使用する網を一般にパケッ ト交換データ網（ＰＳＤＮ：ｐａｃｋｅｔ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｄａｔａ ｎ ｅｔｗｏｒｋ）と呼ぶ。 パケットは、ＰＳＤＮ上で個々にルーティングされる別個のデータメッセージ 単位である。それぞれのバケットは、最終宛先に到達する前にメッセージを適当 な順序に再組立てすることを可能とする制御情報を含む。パケット交換が効率的 であるのは、回路交換メッセージではメッセージが続いている間、伝送路を使用 する必要があるのに対しで、パケット交換では、網中のチャネルまたはパスを占 有するのがパケットが通過する短い時間の間だけであるからである。データ伝送 の完了後は、そのチャネルまたはパスを他のパケットの転送に使用することがで きる。ＰＳＤＮ中の伝送路は、トラフィックのルーティングおよびフローを制御 するコンピュータ化されたスイッチによって追加される。パケット交換の標準的 な機能は、伝送されたパケットのエラーの自動検出および訂正である。 データパケット交換を使用する従来の通信網の概略図を図１に示す。ユーザお よびその他の網は、例えば、図１にＵＡＳ₁、ＵＡＳ₂およびＵＡＳ₃として示し たユーザアクセスステーション（「ＵＡＳ」）を介してこの網にアクセスする。 他の網Ｎ₁、Ｎ₂は他のユーザと同じとみなされる。ユーザアクセスステーション は、１つまたは複数のスイッチＳ_jを介して網にユーザデータを送り、網からユ ーザデータを受け取る。異なるユーザアクセスステーションのユーザ間に仮想通 信チャネルを設定するために、スイッチＳ_jからなる網を通るパスが確立される 。１つのＵＡＳから別のＵＡＳに伝送されるデータパケットの伝送遅延は、選択 される特定のパスによって決まる。 網中における一般的な伝送遅延時間をＴと呼ぶことにする。Ｔは例えば２０ミ リ秒になることがある。網を通る仮想接続に対して選択された最も長いパスの伝 送遅延は一般的なケースで１０Ｔである。例えば、Ｔ＝２０ミリ秒とすれば１０ Ｔ＝２００ミリ秒である。 データパケットのサイズが一定である必要はない。ＡＴＭ網におけるようにデ ータパケットのサイズを固定することもできる。しかし、最大長より長くてはい けない。最大パケット長は、任意のリンクｋ₁またはｌ_y上でパケットを伝送する 待ち時間がＴ／１０よりも短くなるような長さである。リンクｋ_fはユーザアク セスステーションをスイッチに接続するリンクであり、リンクｌ_yはスイッチを 他のスイッチに接続するリンクである。 例えば非地球同期軌道の衛星上のパケットスイッチ網など、いくつかのパケッ ト交換データ網はいくつかの点で動的な網である。ユーザアクセスステーション ＵＡＳとスイッチＳ_jの間の通信リンクｋ_iは永続的なものではない。リンクｋ_i の寿命は一般に約１５０００Ｔである（例えばＴ＝２０ミリ秒では５分）。古い リンクｋ_iが除去されると、新しいリンクが確立されるが、たいてい新しいリン クｋ_iは新しいスイッチＳ_j上に確立される。例えば、リンクｋ₂（図１）が除去 されると、ＵＡＳ₁とＳ₂の間に新しいリンクを確立することができる。ＵＡＳと 網スイッチＳ_jの間には少なくとも１つのリンクが常に存在する。 スイッチＳ_j間のリンクｌ_yは永続的ではない。これらのリンクの寿命は一般に 約３００００Ｔである（例えばＴ＝２０ミリ秒では１０分）。ただしリンクのパ ターンはある条件を満たさなければならない。任意のＵＡＳが他の任意のＵＡＳ と通信することができるだけのリンクが常に存在する。リンクｋ_iまたはｌ_yのう ちのいくつかが永続的なリンクであってもよいし、または寿命が先に述べたもの よりもはるかに長くてもよい。 一般的なシステムでは、網スイッチＳ_jへの通信リンクを有する制御ステーシ ョンＣＳが存在する。制御ステーションの機能は網を制御し、仮想接続を設定、 破棄することである。ユーザアクセスステーションＵＡＳは常に、少なくとも１ つの制御ステーションＣＳと通信することができる。制御ステーションＣＳの位 置は本発明とは無関係である。網相互接続パターン（リンクｋ_iおよびｌ_y）が予 測可能であり、制御ステーションＣＳが任意の未来の時刻にこのパターンを計算 することができると仮定する。実際に必要なのは、現時点で確立されている最も 長い仮想接続の持続時間の間に未来のパターンを計算する能力のみである。誤動 作は予測性に影響を及ぼしうるが、誤動作を処理する方法も存在する。 ２人の網ユーザ間の仮想接続がリンクの寿命よりも長く続く場合、その接続は 、接続の寿命の間に網中の別のパスを使用しなければならない。動的相互接続パ ターン（リンクｋ_iおよびｌ_y）は、仮想接続の持続期間の間に一連のパスを選択 することができ、それぞれのパスを、少なくとも時間１２００Ｔ（例えばＴ＝２ ０ミリ秒では４分）の間、使用することができるものであると仮定する。もちろ んこれは、他のあらゆる種類の網と同様に帯域幅の可用性を仮定している。十分 な帯域幅を使用できない場合、接続を設定することはできない。リソースは、予 想される呼の持続期間に対して確保される。図２ａに示すとおり、連続した一連 の時間間隔ｔ₁、ｔ₂、ｔ₃、．．．ｔ_nのそれぞれに対して、時間間隔ｔ₁中には 仮想接続にパスＰ₁が使用されるというように対応するパスＰ₁、Ｐ₂、Ｐ₃、．． ．Ｐ_nが存在する。 図２ｂを参照すると、第１のパスＰ₁は、スイッチＳ₁、Ｓ₃、Ｓ₄、Ｓ₅、Ｓ₉、 Ｓ₁₀、Ｓ₁₁およびＳ₁₃を通り、第２のパスＰ₂は、スイッチＳ₂、Ｓ₆、Ｓ₇、Ｓ₁₁ およびＳ₁₃を通る。ＵＡＳ₁とＵＡＳ₂の間の同じ仮想接続に対して、時間間 隔ｔ₁の間はパスＰ₁が使用され、時間間隔ｔ₂の間はパスＰ₂が使用される。以下 同様である。 １つの仮想接続が使用する網中のパスが変更されることによって問題が生じる 。図３に示すように、ＵＡＳ₁のユーザＵ₁とＵＡＳ₂のユーザＵ₂との間に仮想接 続が設定されている。第１の時間間隔ｔ₁の間はパスＰ_Aが使用される。第２の時 間間隔ｔ₂の間はパスＰ_Bが使用される。パスＰ_AのＵＡＳ₁からＵＡＳ₂までの伝 送遅延時間はｔ_aであり、パスＰ_BのＵＡＳ₁からＵＡＳ₂までの伝送遅延時間はｔ_b である。伝送遅延時間ｔ_aおよびｔ_bは、時間間隔ｔ₁およびｔ₂によって与えら れるパスＰ_AおよびＰ_Bが使用される時間間隔とは異なることに留意されたい。 最初に、ｔ_a＜ｔ_b（例えばｔ_a＝２０ミリ秒、ｔ_b＝１００ミリ秒）で、ＵＡＳ₂ でバッファリングが実施されないと仮定する。時間間隔ｔ₁が終了すると仮想接 続はパスＰ_Aの代わりにパスＰ_Bを使用する。パスＰ_Bに沿って伝送される最初の データパケットは、パスＰ_A上を伝送された場合よりも時間ｔ_b−ｔ_aだけ遅くＵ ＡＳ₂に到達する。これによってデータストリームに、多くの通信サービスにと って受け入れがたいほどに長い持続時間ｔ_b−ｔ_a（例えばｔ_b−ｔ_a＝８０ミリ秒 ）のサイレントギャップが生じる。この問題の修正は単純であるが、より長いパ スＰ_Bからより短いパスＰ_Aへの変更は、以下に説明するようなより難しい問題を 引き起こす。 次に、第１の時間間隔ｔ₁の間はパスＰ_Bを使用し、第２の時間間隔ｔ₂の間は パスＰ_Aを使用すると仮定する（図４ａおよび図４ｂ参照）。この場合も、パス Ｐ_Aに沿った伝送遅延はｔ_a、パスＰ_Bに沿った伝送遅延時間はｔ_bであり、ｔ_a＜ ｔ_bである。ＵＡＳ₂でもＵＳＡ₁でもバッファリングは実施されない。 次に、パスＰ_AとＰ_Bが図４ａに示すように共通のスイッチＳ_Cを有すると仮定 する。時間間隔ｔ₁の終わりに接続はパスＰ_BからパスＰ_Aに変更される。パスＰ_A に沿って最初のデータパケットがスイッチＳ_Cに到達したとき、その接続からこ れよりも早く送信されたデータパケットがまだパスＰ_B上にある（パケット間ス ペーシング時間も存在するが記載の問題に対しては無視できる）。時間ｔ_b−ｔ_a の間、スイッチＳ_Cはこの接続から通常のレートの２倍でパケットを受け取る。 スイッチＳ_CからＵＡＳ₂へのリンクが完全に（またはほぼ完全に）利用されてい る場合、スイッチＳ_Cはこの接続からのセルをｔ_b−ｔ_aよりもはるかに長い時間 、バッファリングしなければならない。これを修正しないままにした場合、これ によって遅延が生じ、おそらく他の仮想接続に対するセル損失の確率が増大する （セル＝データパケット）。 図４ｂに示すようにパスＰ_AとＰ_Bが共通スイッチを持たない場合、ＵＡＳ₂は 時間間隔ｔ_b−ｔ_aの間、２つのリンクを維持しなければならず、その間、その接 続の通常のレートの２倍のレートでセルを受け取る。これによっても遅延は増大 し、他の仮想接続に対するセル損失の確率は高まる。発明の概要 したがって本発明の目的は、アドレス指定されたデータパケットのデータをル ーティングし転送するジステムおよび方法であって、動的パケット交換網におけ る前述の問題を克服する改良型のシステムおよび方法を提供することにある。 本発明の他の目的は、動的パケット交換データ網内の遅延を等化し、伝送パス 変更後のパケットレートの倍化を排除するシステムおよび方法を提供することに ある。 本発明の追加の目的、利点および新規の特徴は以下の説明に記載されるが、こ れらは、当業者がこの説明を読むか、または本発明を実施することによって明ら かとなろう。本発明の目的および利点は添付の請求の範囲によって実現され達成 される。 以上の目的およびその他の目的を達成するため、本明細書に具体例を示し広く 説明した本発明の目的によれば、本発明の装置は、動的パケット交換網における 遅延を等化するシステムであって、網を通したパケット伝送をバッファリングし て、網中におけるパケット伝送の遅延を等化し、網を通る伝送パスの変更後のパ ケットレートの倍化を排除するバッファ手段を備えるシステムを含む。 バッファ手段が、受信ユーザアクセスステーションにおいてパケット伝送をバ ッファリングして、１つの伝送パスから他の伝送パスへの変更後に網中における パケット遅延を等化する第１のバッファ手段を備えることが好ましい。バッファ 手段がさらに、送信ユーザアクセスステーションにおいてパケット伝送を バッファリングして、網を通るより長い伝送パスからより短い伝送パスへの変更 が実施されたときのパケットレートの倍化を排除する第２のバッファ手段を備え ることが好ましい。第２のバッファ手段を制御して、網を通るより長い伝送パス からより短い伝送パスへの変更が実施された直後に送信ユーザアクセスステーシ ョンにおいて第１のバッファリングを実施させる手段、およびより長い伝送パス からより短い伝送パスへの変更後の第１の時間の間に第１の量のバッファリング を第２のバッファ手段から第１のバッファ手段に徐々にシフトする手段が提供さ れる。 本発明の他の態様ではその目的に従って、本発明の装置は、パケット伝送を遅 延させるためのバッファをそれぞれが少なくとも１つ有する第１および第２のユ ーザアクセスステーション、ならびに第１のユーザアクセスステーションと第２ のユーザアクセスステーションを相互接続するスイッチと通信リンクの網を備え る動的パケット交換網を含む。スイッチおよびユーザアクセスステーションへの 通信リンクを有する制御ステーションが、第１のユーザアクセスステーションと 第２のユーザアクセスステーションの間の伝送パスを設定、変更する手段、なら びに第１および第２のユーザアクセスステーションのバッファを制御して、異な る伝送パスの網中におけるパケット伝送遅延を等化する手段を提供する。 制御ステーションが、第１および第２のユーザアクセスステーションのバッフ ァを制御して、網を通るより長い伝送パスからより短い伝送パスへの変更が実施 されたときのパケットレートの倍化を排除させる手段を有することがさらに好ま しい。第１および第２のユーザアクセスステーションのバッファを制御する手段 は、第２のユーザアクセスステーションのバッファに第１のユーザアクセスステ ーションから受け取ったパケットを、それぞれの伝送パスの総伝送遅延時間を伝 送パスのうちの最も長いパスの伝送遅延時間と等しくするのに十分な時間、遅延 させる手段を備える。 第１および第２のユーザアクセスステーションのバッファを制御する手段が、 第１のユーザアクセスステーションのバッファに、第１のユーザアクセスステー ションから第２のユーザアクセスステーションに送信されたパケットを遅延させ 、より長い伝送パスからより短い伝送パスへの変更が実施されたときのパケット レートの倍化を排除することがさらに好ましい。バッファを制御する手段が、よ り長い伝送パスからより短い伝送パスへの変更後のある時間の間に、第１のユー ザアクセスステーションのバッファによって提供されたバッファリングを第２の ユーザアクセスステーションのバッファに徐々にシフトする手段を備えることが さらに好ましい。 本発明の他の態様ではその目的に従って、本発明の方法が、動的パケット網に おける遅延を等化する方法であって、パケット伝送を遅延させるためのバッファ をそれぞれが少なくとも１つ有する第１および第２のユーザアクセスステーショ ン、ならびに第１のユーザアクセスステーションと第２のユーザアクセスステー ションを相互接続するスイッチと通信リンクの網を提供するステップ、第１のユ ーザアクセスステーションと第２のユーザアクセスステーションの間にあってス イッチと通信リンクの網を通る伝送パスを設定し、変更するステップ、ならびに 、第１および第２のユーザアクセスステーションのバッファを制御して、全ての 伝送パスの網中におけるパケット伝送遅延を等化するステップを含む。 この方法が、第１および第２のユーザアクセスステーションのバッファを制御 して、網中のより長い伝送パスからより短い伝送パスへの変更が実施されたとき のパケットレートの倍化を排除するステップを含むことがさらに好ましい。この 方法はさらに、網中のより長い第１のパスから網中のより短い第２の伝送パスへ の変更後に、第１のユーザアクセスステーションのバッファからのバッファリン グを第２のユーザアクセスステーションのバッファに徐々にシフトするステップ を含む。図面の簡単な説明 本発明の開示が添付図面との関連でなされるとき、本発明はより明確に理解さ れる。 図１は、従来の動的パケット交換データ網の概要を示す図である。 図２ａは、従来の動的パケット交換データ網の連続した一連の時間間隔に対す るリソースの割当てを示す図である。 図２ｂは、従来の仮想接続の（例えば）２つの時間間隔中に使用されるパスを 示す図である。 図３は、従来の動的パケット交換データ網の２人のユーザ間で異なるパスが使 用される仮想接続を示す図である。 図４ａは、従来の動的パケット交換データ網の２人のユーザ間の仮想接続に使 用される共通スイッチを有する２つのパスを示す図である。 図４ｂは、従来の動的パケット交換データ網の受信ユーザアクセスステーショ ンへの別々のリンクを有する２つのパスを示す図である。 図５ａは、それぞれのユーザアクセスステーションにあるバッファシステムを 使用して網の遅延を等化する本発明の好ましい実施例を示す図である。 図５ｂは、受信ユーザアクセスステーションへの別々のリンクを有する２つの パスを示す本発明の図である。 図５ｃは、３つの伝送パスの遅延の等化に使用される本発明の遅延等化システ ムを示す本発明の図である。 図６ａおよび図６ｂは、動的パケット交換データ網の遅延を等化するのに本発 明が使用する処理ステップの流れ図である。好ましい実施例の詳細な説明 次に、本発明の好ましい実施例を詳細に説明し、その一例を添付図面に示す。 図５ａ、図５ｂ、図６ａおよび図６ｂを参照して、動的パケット交換データ網 中のデータパケットの遅延を等化するためのシステムおよび方法を説明する。さ らに、本発明に基づくシステムは、１つの接続が使用する２つのパス上の共通ス イッチにおけるデータパケットレートの倍化、または受信ＵＡＳにおけるデータ パケットレートの倍化を排除する。 図５ａおよび図５ｂに示すように、それぞれのユーザアクセスステーションＵ ＡＳで２つのバッファが使用される。受信バッファＲＢ_nは、遅延が、仮想接続 が使用する最も長いパスのそれに等化されるようにパケットを遅延させる。送信 バッファＴＢ_nは、１つのパスからこれより短い他のパスに変更されたときのデ ータパケットレートの倍化を排除するように動作する。網スイッチＳ_jおよびユ ーザアクセスステーションＵＡＳへの通信リンクを有する制御ステーションＣ Ｓは、網のバッファおよび仮想接続を制御する機能を有する。バッファＴＢ_nお よびＲＢ_nへの通信フィード、およびバッファＴＢ_nおよびＲＢ_nからの通信フィ ードは、それぞれのユーザアクセスステーションにあるクロス接続エレメントＣ Ｃ_nで結合される。これらのバッファおよびパケット網における動作の詳細につ いては後に説明する。 パスＰ_Aからこれより長いパスＰ_Bへの仮想接続の変更を最初に説明する。これ らのパスは、受信ユーザアクセスステーションＵＡＳ₂の前に共通スイッチＳ_Cを 有するか（図５ａ）、または共通スイッチのない２つのリンクを通って受信ユー ザアクセスステーションＵＡＳ₂に結合する（図５ｂ）。接続が、例えばパスＰ_A を使用して開始されるとする。パスＰ_Aに沿って伝送されるパケットは、ＵＡＳ₁ からＵＡＳ₂まで伝送されるのに伝送遅延時間ｔ_aを要する。仮想接続がパスＰ_A からパスＰ_Bに移ると、パスＰ_Bに沿って伝送されるパケットはＵＡＳ₁からＵＡ Ｓ₂まで伝送されるのに伝送遅延時間ｔ_bを要する。 パスＰ_Aの伝送遅延時間とパスＰ_Bの伝送遅延時間を等化するためには、パスＰ_A に沿って伝送されたパケットを、時間ｔ_b−ｔ_aの間バッファＲＢ₂内で遅延させ る。他方、パスＰ_Bに沿って伝送されたパケットはＲＢ₂で遅延させない。パスＰ_A からパスＰ_Bに仮想接続が移った後、パスＰ_Bに沿って伝送されたその接続の最 初のパケットは、パスＰ_Aに沿って伝送された最後のパケットがバッファＲＢ₂を 出た後でＲＢ₂に到達する。データパケットストリームにギャップはなく、パス Ｐ_Aを使用しても、またはパスＰ_Bを使用してもＵ₁からＵ₂までの伝送遅延時間は 同じである。 次に、パスＰ_Bからこれより短いパスＰ_Aへの仮想接続の変更を説明する。接続 がパスＰ_Bを使用している時間中の伝送遅延はｔ_bであり、パケットは、ＴＢ₁で もＲＢ₂でも遅延されない。短いパスＰ_Aに変更されたとき、本発明は、パスＰ_A に沿って伝送するパケットをバッファＴＢ₁で時間ｔ_b−ｔ_aの間遅延させ、パケ ットレートの倍化を回避する。このように、パスＰ_Aに沿って伝送された最初の パケットは、パスＰ_Bに沿って伝送された最後のパケットがＳ_CまたはＵＡＳ₂に 到達した後でＳ_C（図５ａ）またはＵＡＳ₂（図５ｂ）に到達する。これによって データパケットレートの倍化が排除され、パスＰ_AとＰ_Bの伝送遅延時間が等化 される。 次に図５ｃを参照して、Ｐ_Aよりも長い新しいパスＰ_Cへの変更が実施されるケ ースについて本発明を説明する。接続が、伝送遅延がそれぞれｔ_b、ｔ_aおよびｔ_C であるパスＰ_B、Ｐ_AおよびＰ_Cを使用すると仮定する。さらに、先と同様にｔ_a ＜ｔ_bと仮定し、さらにｔ_a＜ｔ_c＜ｔ_bと仮定する。パスＰ_Bは、３つのパスのう ちで最も長い遅延を有するパスである。パスＰ_Bからこれより短いパスＰ_Aへの変 更が実施されたときには、先に説明した手順が使用される。前述のとおり、パケ ットは、送信バッファＴＢ₁で時間ｔ_b−ｔ_aの間バッファリングされて遅延され 、受信バッファＲＢ₂ではバッファリングされない。システムが単に、パスＰ_Aか らパスＰ_Cへの変更が実施されるのを待つ場合、パケットストリームに時間ｔ_c− ｔ_aのギャップが生じ、ｔ_c−ｔ_aは正なので総遅延時間はｔ_bよりも長い（ｔ_b− ｔ_a）＋ｔ_cとなる。 上に記述した問題は、この仮想接続に対するパケットのバッファリングをパス Ｐ_Aを使用している時間の間にＴＢ₁からＲＢ₁にシフトすることによって回避さ れる。本発明の一実施例では、それぞれのパスが、少なくとも時間１２０００Ｔ （例えばＴ＝２０ミリ秒では４分）の間、使用されると仮定する。ただし、Ｔは 網の一般的な伝送遅延である。さらに、最大伝送遅延が最も長いパスＰ_B上で伝 送される場合の１０Ｔ（例えばＴ＝２０ミリ秒では２００ミリ秒）であると仮定 する。 総遅延時間を等化するために加えられるバッファリング遅延は、２つのパスに 沿った伝送時間の差に等しい。したがってバッファリング遅延の上限は１０Ｔと なる。時間１２０００Ｔ（パスＰ_Aの最小アクティブ時間）のうちにその接続に 対して伝送されるパケットの平均数は、１０Ｔ（最大バッファリング遅延）のう ちに伝送されるパケットの平均数の１２００倍である。そのため、ＴＢ₁でバッ ファリングされるパケットの数は、任意の１つのパス、具体的にはパスＰ_Aが使 用される時間の下限である時間１２０００Ｔの間に仮想接続が送達するパケット の数の１／１２００となる。 その接続の平均よりも１／１０００高いレートでＴＢ₁からＲＢ₂にパケットを 送ることによって、バッファリングをバッファＴＢ₁からＲＢ₂にシフトすること ができる。この手順には、１００００Ｔよりも短く、パスＰ_Aが使用される時間 よりも短い時間１０００（ｔ_c−ｔ_a）がかかる。この時間中、パケットは、総遅 延時間がｔ_bとなるのに十分な時間、ＲＢ₂で遅延される。手順の始めには、パケ ットがＴＢ₁でｔ_b−ｔ_aだけ遅延され、ＲＢ₂では遅延されない。この手順の終わ りにはパケットはＴＢ₁では遅延されず、ＲＢ₂でｔ_b−ｔ_aだけ遅延される。 時間１０００（ｔ_b−ｔ_a）の間に、バッファＴＢ₁における遅延はｔ_b−ｔ_aか らゼロに線形的に変更され、バッファＲＢ₂における遅延はゼロからｔ_b−ｔ_aに 線形的に変更される。このバッファリングシフトの終わりにはバッファＴＢ₁に おける遅延はなく、パスＰ_Aの使用の終了近くにＲＢ₂でｔ_b−ｔ_aの遅延が実施さ れる。パスＰ_Cへの変更が実施されると、伝送遅延はｔ_aよりも長いｔ_Cとなる。 ＵＡＳ₂からユーザＵ₂へのパケットストリームにギャップは生じない。パスＰ_C に沿って伝送される最初のパケットは、パスＰ_A上を行く場合よりも時間ｔ_c−ｔ_a だけ遅くバッファＲＢ₂に到達する。この間は、Ｕ₂への接続にバッファＲＢ₂か ら供給が実施される。バッファＲＢ₂における遅延は、パスＰ_Cに沿って伝送され るパケットに対してｔ_b−ｔ_cとなる。バッファリングを含む総伝送遅延は前述の とおりｔ_bである。 前記遅延等化手順を実現するためには、網の帯域幅の１／１０００（０．１％ ）をバッファシフト用に確保する必要がある。 バッファＴＢ₂およびＲＢ₁を類似の方法で使用して、反対方向の接続に対する 遅延を等化し、パケットストリームのギャップを排除することができる。少なく とも時間１２０００Ｔの間パスを使用しなければならないという要件をコネクシ ョンが最後に使用するパスに適用する必要はない。 図６ａおよび図６ｂを参照して、動的パケット網の遅延を等化する本発明に基 く方法を一連の処理ステップとしてさらに説明する。 図６ａに、遅延等化処理の初期の処理ステップを示す。この処理は、最大時間 遅延ｔ_maxを有して使用されるパスＰ_maxを決定することから開始される（例えば 前記の例ではＰ_Bとｔ_b）。データ伝送の持続時間が不定である場合、システムは ｔ_maxの上限を使用する。次いで、伝送遅延ｔ_sを有する第１のパスＰ_sが制御シ ステムによって設定される。ｔ_s＜ｔ_maxの場合には、システムはパケットを ＲＢ₂でｔ_max−ｔ_sだけ遅延させ、ＴＢ₁では遅延させない。ｔ_s＝ｔ_maxの場合に は、システムはＴＢ₁でもＲＢ₂でもパケットを遅延させない。 図６ｂに、パスの切換え後に網の遅延を等化する処理ステップを示す。パスの 変更を実施する時刻が来たとき、バッファリングはあるとすればＲＢ₂にある。 現在のパスは伝送遅延ｔ_Cを有するＰ_Cであり、新しいパスは伝送遅延ｔ_nを有す るＰ_Nである。ｔ_n＝ｔ_cの場合、制御システムはバッファリングまたは遅延の変 更を一切実施しない。しかしｔ_n＞ｔ_cの場合には、パスＰ_Nに沿って伝送される パケットに長さｔ_max−ｔ_nのバッファリング遅延がＲＢ₂で加えられる。変更前 のバッファリング遅延はｔ_max−ｔ_cであり、変更後のバッファリング遅延はｔ_{ma x} −ｔ_nになる。ｔ_n＜ｔ_cの場合、制御システムは長さｔ_c−ｔ_nのバッファリング 遅延をバッファＴＢ₁で加える。システムは次いで、前述の手順を使用して、パ スＰ_Nが使用されている時間中にバッファリングを徐々にＴＢ₁からＲＢ₂にシフ トさせる。バッファシフト手順の終わりには、全てのバッファリング遅延はＲＢ₂ にあり、それはｔ_max−ｔ_nとなる。総伝送遅延は常にｔ_maxである。 このループは、最後のバスの使用中に終了となる。処理がバッファシフト手順 の途中にある場合、問題はない。網中の残りのパケットは一定の遅延ｔ_maxでＵ₂ に送達される。 任意のパス（最後のパスは除く）を使用することができる時間の最小長さを所 望の長さに短くすることができる。例えば、パスが使用可能でなければならない 時間の最小値が（１２０００Ｔではなく）１２００Ｔである場合には、必要時に １０倍の速さでバッファリングをＴＢ₁からＲＢ₂にシフトさせなければならない 。このことは、バッファリングシフト処理の間、１００パケットあたり１パケッ ト余計に送信することを意味する。これには、使用可能な帯域幅の１％をこの目 的に確保することが必要である。より多くの帯域幅をシフトに使用できる場合に はこれをさらに運ぶことができる。 本発明が、以上に記載し添付図面に示した構成または処理ステップに限定され るものでないこと、および本発明の範囲から逸脱することなくさまざまな修正お よび変更を実施できることを理解されたい。本発明の範囲は添付の請求の範囲に よってのみ限定されるものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年６月５日（１９９８．６．５） 【補正内容】 １．動的パケット交換網における遅延を等化するシステムにおいて、 パケット交換網におけるユーザ間のパケット伝送を送受信する第１および第２ のユーザアクセスステーションと、 前記ユーザアクセスステーション間にあって、前記第１のユーザアクセスステ ーションと前記第２のユーザアクセスステーションとの間に少なくとも２つの伝 送パスが定義されるように接続することができる複数のスイッチと、 前記ユーザアクセスステーションのそれぞれにあって、網を通した前記ユーザ アクセスステーション間のパケット伝送をバッファリングするバッファ手段と、 前記スイッチを制御して伝送パスを定義し、さらに前記ユーザアクセスステー ションの前記バッファ手段を制御して、網中におけるパケット伝送遅延を等化し 、および前記ユーザアクセスステーション間で利用される伝送パスの変更後のパ ケットレートの倍化を排除する制御手段と を備えたことを特徴とするシステム。 ２．前記ユーザアクセスステーションのそれぞれにある前記バッファ手段は、受 信されたパケット伝送を受信ユーザアクセスステーションにおいてバッファリン グして、遅延時間が最大である伝送パスに関連した遅延時間に等しい時間、パケ ット伝送を遅延させ、１つの伝送パスから他の伝送パスへの変更後に網中におけ るパケット遅延を等化ずる受信バッファを備えたことを特徴とする請求項１に記 載のシステム。 ３．前記ユーザアクセスステーションのそれぞれにある前記バッファ手段は、送 信するパケット伝送を送信ユーザアクセスステーションにおいてバッファリング して、より長い伝送パスに関連したより長い伝送パス遅延時間とより短い伝送パ スに関連したより短い伝送パス遅延時間の間の遅延時間の差に等しい時間、パケ ット伝送を遅延させ、網を通るより長い伝送パスからより短い伝送パスへの変更 が実施されたときのパケットレートの倍化を排除する送信バッファを備えたこ とを特徴とする請求項２に記載のシステム。 ４．前記制御手段は、前記送信バッファを制御して、網を通るより長い伝送パス からより短い伝送パスへの変更が実施された直後に送信ユーザアクセスステーシ ョンで第１のバッファリングを実施させ、およびより長い伝送パスからより短い 伝送パスへの変更後の第１の時間の間に前記第１のバッファリングを前記送信バ ッファから受信バッファに徐々にシフトすることを特徴とする請求項３に記載の システム。 ５．前記より短い伝送パスが第２の時間の間使用され、前記第１の時間が前記第 ２の時間よりも短いことを特徴とする請求項４に記載のシステム。 ６．網を通るより長い第１のパスＰ_Bの伝送遅延がｔ_bであり、網を通るより短い 第２のパスＰ_Aの伝送遅延がｔ_aであり、前記伝送遅延ｔ_bが前記伝送遅延ｔ_aより も大きく、前記制御手段が、前記送信バッファを制御して、前記より長い第１の パスＰ_Bから前記より短い第２のパスＰ_Aへの変更が実施された直後に、ｔ_bとｔ_a の差に等しいパケット伝送遅延を生じさせるのに十分なバッファリングを送信ユ ーザアクセスステーションにおいて実施させることを特徴とする請求項３に記載 のシステム。 ７．前記制御手段は、前記より長い第１のパスＰ_Bから前記より短い第２のパス Ｐ_Aへの変更後の前記第１の時間からの変化の後の第１の時間の間に、送信バッ ファによって提供されたバッファリングを受信バッファにシフトし、これによっ て、第１の時間の終了時に、前記送信バッファは、ｔ_bとｔ_aの差に等しいパケッ ト伝送遅延を生じさせるのに十分なバッファリングを受信ユーザアクセスステー ションにおいて実施し、前記受信バッファは、送信ユーザアクセスステーション においてバッファリングを実施しないことを特徴とする請求項６に記載のシステ ム。 ８．前記第１の時間は、第２のパスＰ_Aが使用される合計時間よりも短いことを 特徴とする請求項７に記載のシステム。 ９．前記制御手段は、送信バッファによって提供されたバッファリングを前記第 １の時間の間に受信バッファに徐々にシフトさせることを特徴とする請求項７に 記載のシステム。 １０．パケット伝送を遅延させるためのバッファを少なくとも１つ有する第１の ユーザアクセスステーションと、 パケット伝送を遅延させるためのバッファを少なくとも１つ有する第２のユー ザアクセスステーションと、 第１のユーザアクセスステーションと第２のユーザアクセスステーションを相 互接続するスイッチと通信リンクの網と、 スイッチおよびユーザアクセスステーションへの通信リンクを有し、前記スイ ッチを通る第１のユーザアクセスステーションと第２のユーザアクセスステーシ ョンの間の伝送パスの設定および変更を制御し、第１および第２のユーザアクセ スステーションのバッファを制御して、前記第１のユーザアクセスステーション と前記第２のユーザアクセスステーションの間の異なる伝送パスの網中における パケット伝送遅延を等化し、それにより、最も長い遅延時間を有する伝送パスの 遅延時間によって決まりかつ変更伝送パス間の相対的な遅延時間に基づく可変の 時間の間、パケット伝送を遅延させる少なくとも１つの制御ステーションと を備えたことを特徴とする動的パケット交換網。 【手続補正書】 【提出日】平成１２年１月２０日（２０００．１．２０） 【補正内容】 【図６】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．動的パケット交換網における遅延を等化するシステムにおいて、 網を通したパケット伝送をバッファリングして、網中におけるパケット伝送の 遅延を等化し、網を通る伝送パスの変更後のパケットレートの倍化を排除するバ ッファ手段を備えたことを特徴とするシステム。 ２．前記バッファ手段は、受信ユーザアクセスステーションにおいてパケット伝 送をバッファリングして、１つの伝送パスから他の伝送パスへの変更後に網中に おけるパケット遅延を等化する第１のバッファ手段を備えたことを特徴とする請 求項１に記載のシステム。 ３．前記バッファ手段は、さらに、送信ユーザアクセスステーションにおいてパ ケット伝送をバッファリングして、網を通るより長い伝送パスからより短い伝送 パスへの変更が実施されたときのパケットレートの倍化を排除する第２のバッフ ァ手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載のシステム。 ４．前記第２のバッファ手段を制御して、網を通るより長い伝送パスからより短 い伝送パスへの変更が実施された直後に送信ユーザアクセスステーションにおい て第１の量のバッファリングを実施させる手段、およびより長い伝送パスからよ り短い伝送パスへの変更後の第１の時間の間に前記第１の量のバッファリングを 前記第２のバッファ手段から前記第１のバッファ手段に徐々にシフトする手段を さらに備えたことを特徴とする請求項３に記載のシステム。 ５．前記より短い伝送パスが第２の時間の間使用され、前記第１の時間が前記第 ２の時間よりも短いことを特徴とする請求項４に記載のシステム。 ６．網を通るより長い第１のパスＰ_Bの伝送遅延がｔ_bであり、網を通るより短い 第２のパスＰ_Aの伝送遅延がｔ_aであり、前記伝送遅延ｔ_bが前記伝送遅延ｔ_aよ りも大きく、前記第２のバッファ手段を制御して、前記より長い第１のパスＰ_B から前記より短い第２のパスＰ_Aへの変更が実施された直後に、ｔ_bとｔ_aの差に 等しいパケット伝送遅延を生じさせるのに十分なバッファリングを送信ユーザア クセスステーションにおいて実施させる手段をさらに備えたことを特徴とする請 求項３に記載のシステム。 ７．前記より長い第１のパスＰ_Bから前記より短い第２のパスＰ_Aへの変更後の第 １の時間の間に、第２のバッファ手段によって提供されたバッファリングを第１ のバッファ手段にシフトする手段をさらに備え、これによって、第１の時間の終 了時に、前記第１のバッファ手段が、ｔ_bとｔ_aの差に等しいパケット伝送遅延を 生じさせるのに十分なバッファリングを受信ユーザアクセスステーションにおい て実施し、前記第２のバッファ手段が送信ユーザアクセスステーションにおいて バッファリングを実施しないことを特徴とする請求項６に記載のシステム。 ８．前記第１の時間は、第２のパスＰ_Aが使用される合計時間よりも短いことを 特徴とする請求項７に記載のシステム。 ９．前記シフト手段は、第２のバッファ手段によって提供されたバッファリング を前記第１の時間の間に第１のバッファ手段に徐々にシフトさせることを特徴と する請求項７に記載のシステム。 １０．パケット伝送を遅延させるためのバッファを少なくとも１つ有する第１の ユーザアクセスステーションと、 パケット伝送を遅延させるためのバッファを少なくとも１つ有する第２のユー ザアクセスステーションと、 第１のユーザアクセスステーションと第２のユーザアクセスステーションを相 互接続するスイッチと通信リンクの網と、 スイッチおよびユーザアクセスステーションへの通信リンク、第１のユーザア クセスステーションと第２のユーザアクセスステーションの間の伝送パスを設定 、 変更する手段、および第１および第２のユーザアクセスステーションのバッファ を制御して、異なる伝送パスの網中におけるパケット伝送遅延を等化する手段を 備えた少なくとも１つの制御ステーション を備えたことを特徴とする動的パケット交換網。