JPH09238142A - 網リソース割り当て方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全フロー又はフローの組に対し各フローまた
はフローの組が要求するサービス品質を確実に提供でき
る網リソース割当て方法を提供すること。 【解決手段】 パケット転送装置にて確保される網リソ
ースを転送パケット内のパケット識別子を基に分類され
るフロー又はフローの組毎に論理的に割当て、パケット
を転送する際には、該パケットの属するフロー又はフロ
ーの組に対し割当てられた網リソース量のみを使用する
方法であって、全フロー又はフローの組について現在割
当てられている網リソース量により該フロー又はフロー
の組が被るサービス品質と該フロー又はフローの組に予
め要求されたサービス品質との間の差分を求め、この差
分を全フロー又はフローの組において減少させるように
各フロー又はフローの組に対する網リソース量の割当て
を変更させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パケット転送装置
にて確保される網リソースをフロー単位またはフローの
組単位に論理的に割り当てる網リソース割り当て方法及
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＡＴＭ（非同期転送モード；Asynchrono
us Transfer Mode) 通信網におけるセルと呼ばれる固定
長のパケット、またはインターネットを用いた通信を行
う際に用いられるＩＰ（Internet Protocol ）レベルに
おいて定義されるパケット（可変長）等の転送に際し
て、該パケットを送受信するユーザより、パケット転送
に対するサービス品質の要求がなされた場合、通信網は
これらの要求品質を満足するようなパケットの転送を提
供することが望まれる。ここで、サービス品質とは、例
えば任意のパケットが被る転送速度、最大／平均転送遅
延といった絶対的な品質、あるいはサービスレベルと呼
ばれる他のパケットが被る品質と比較した際の相対的な
品質を表す。

【０００３】これらの要求サービス品質を提供するため
に通信網において必須となるパケット転送のスケジュー
リングアルゴリズムがいくつか検討されている。例え
ば、到着時間の古いパケットから転送するＦＩＦＯ（Fi
rst In First Out）と呼ばれるポリシーに基づく待ち行
列モデルに従ったパケットバッファを保持するパケット
転送部において、該パケット転送部がサービスを行うパ
ケットの属するフロー（場合によってはフローの組）毎
にあらかじめ優先権を割り当てておき、到着時間に関係
なく優先権の高いフローに属するパケットから転送する
というパケット転送方式がある（例えば、L. Kleinroc
k：''Queueing Systems, Volume II'' 、Wiley-Intersc
ience社）。また、各フローに対して重みづけを行い、
パケット転送部に到着した各パケットは、該パケットが
属するフローに対して割り当てられた重みに比例して被
る転送サービス頻度が決定されるというＷＦＱ（Weight
ed Fair Queueing）方式も考えられている（例えば、D.
D. Clark 、他：''SupportingReal-Time Applications
in an Integrated Services Packet Network : Archit
ecture and Mechanism'' 、ACM SIGCOMM '92 ）。ＷＦ
Ｑ方式では、上記重みに相当する帯域が各フローに固定
的に割り当てられるため、該帯域にて提供可能なサービ
スを各フローに属するパケットに対して行うことが可能
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した優先権に基づ
くパケット転送方式では、優先権の低いフロー（あるい
はフローの組）に対しては、パケット転送の機会は稀に
しか与えられず、その結果、優先権の低いフローに対す
る品質保証を行うための制御を上記優先権制御に加えて
提供する必要があると考えられる。また、上記のＷＦＱ
に基づくパケット転送方式では、各フローに割り当てる
重みに従い被るサービス品質が当初予期していたサービ
ス品質と異なる可能性もあり、その結果、このような事
象に柔軟に対処することにより、要求サービス品質を常
に満たすような動的な制御が必要であると考えられる。

【０００５】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
のであり、全てのフローまたはフローの組に対して、各
フローまたはフローの組が要求するサービス品質を確実
に提供できるようにするための網リソース割り当て方法
及び装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１）は、
通信情報が細分化された一包みの単位であるパケット
（例えば、ＡＴＭセル、ＩＰパケット）を転送するパケ
ット転送装置にて網リソース（例えば、パケット転送速
度）の割り当てを行う網リソース割り当て方法であっ
て、パケット転送のために提供可能な網リソースを、各
パケット内に記されているパケット識別子に基づき分類
されるフローまたはフローの組毎に、該フローまたはフ
ローの組に属するパケットを転送するために使用する所
定量づつ論理的に割り当て、各フローまたはフローの組
について、現在割り当てられている網リソース量により
該フローまたはフローの組（ｘ）が被るサービス品質
（Ｑｘ）と、該フローまたはフローの組（ｘ）があらか
じめ要求しているサービス品質（Ｒｘ）との間の差分を
求め、この差分（｜Ｒｘ−Ｑｘ｜）を各フローまたはフ
ローの組において減少させるように、各フローまたはフ
ローの組に対する網リソース量の割り当てを変更するこ
とを特徴とする。

【０００７】上記の各フローまたはフローの組に対する
網リソース量の割り当ての変更は、動的に、例えば所定
のタイミングで繰返し行うことが望ましい。パケット識
別子は、例えば、ＡＴＭ通信方式におけるＶＰＩ／ＶＣ
Ｉ（仮想パス／チャネル識別子）、あるいはＩＰプロト
コル（バージョンＩＰｖ６）におけるフローラベルとソ
ースアドレスの組等を用いる。

【０００８】フローの組とは、例えば、同一のサービス
品質を要求する複数のフローを、１つの組として取り纏
めたものであり、この場合、フローの組に対して網リソ
ースが割当てられる。

【０００９】本発明によれば、サービス品質として転送
速度あるいは最大／平均転送遅延等の絶対的な品質を用
いる各フローまたはフローの組に対し、夫々が要求する
サービス品質を確実に満足させるようなパケット転送を
提供することが可能となる。

【００１０】本発明（請求項２）は、請求項１におい
て、前記各フローまたはフローの組に対する網リソース
量の変更は、現在被っているサービス品質があらかじめ
要求しているサービス品質を満足しないフローまたはフ
ローの組に対しては網リソース量を増加し、現在被って
いるサービス品質があらかじめ要求しているサービス品
質を満足するフローまたはフローの組に対しては網リソ
ース量を減少するものであることを特徴とする。

【００１１】本発明（請求項３）は、請求項２におい
て、網リソース量を増加させるフローまたはフローの組
に対する増加量を該フローまたはフローの組全てにおい
て均一値ａとし、網リソース量を減少させるフローまた
はフローの組に対する減少量を該フローまたはフローの
組全てにおいて均一値ｂとし、網リソースを増加させる
フローまたはフローの組の数をｍ１とし、網リソースを
減少させるフローまたはフローの組の数をｍ２とした場
合に、前記均一値ａおよび前記均一値ｂを、ａ×ｍ１＝
ｂ×ｍ２が成立するように選択することを特徴とする。

【００１２】本発明（請求項４）は、請求項２におい
て、現在割り当てられている網リソース量により前記フ
ローまたはフローの組ｘが被るサービス品質をＱｘと
し、前記フローまたはフローの組ｘがあらかじめ要求し
ているサービス品質をＲｘとし、網リソース量を増加さ
せるフローまたはフローの組ｊに対する増加量をｃ×
（Ｒｊ−Ｑｊ）とし（ｃは均一値）、網リソース量を減
少させるフローまたはフローの組ｋに対する減少量をｄ
×（Ｑｋ−Ｒｋ）とし（ｄは均一値）、前記網リソース
量を増加させるフローまたはフローの組についての総和
をΣ_j とし、前記網リソース量を減少させるフローまた
はフローの組についての総和をΣ_k とした場合に、前記
均一値ｃおよび前記均一値ｄを、ｃ×Σ_j （Ｒｊ−Ｑ
ｊ）＝ｄ×Σ_k （Ｑｋ−Ｒｋ）が成立するように選択す
ることを特徴とする。

【００１３】本発明（請求項５）は、通信情報が細分化
された一包みの単位であるパケットを転送するパケット
転送装置にて網リソースの割り当てを行う網リソース割
り当て方法であって、パケット転送のために提供可能な
網リソースを、各パケット内に記されているパケット識
別子に基づき分類されるフローまたはフローの組毎に、
該フローまたはフローの組に属するパケットを転送する
ために使用する所定量づつ論理的に割り当て、サービス
品質を相対的な優劣を示す情報にて要求している各フロ
ーまたはフローの組のうち、現在割り当てられている網
リソース量により被るサービス品質の優劣関係と、あら
かじめ要求しているサービス品質の優劣関係との間に相
違が生じているものが存在する場合には、あらかじめ要
求しているサービス品質の優劣関係が成り立つように、
該当するフローまたはフローの組に対する網リソース量
の割り当てを変更することを特徴とする。

【００１４】上記の各フローまたはフローの組に対する
網リソース量の割り当ての変更は、動的に、例えば所定
のタイミングで繰返し行うことが望ましい。本発明によ
れば、サービスレベルのように相対的なサービス品質を
要求する各フローまたはフローの組に対し、夫々が要求
するサービス品質を確実に満足させるようなパケット転
送を提供することが可能となる。

【００１５】本発明（請求項６）は、請求項５におい
て、前記サービス品質としては、該サービス品質を要求
する前記フローまたはフローの組が被るべきサービスの
レベルを論理的に示す値が用いられるものであり、前記
各フローまたはフローの組に対する網リソース量の変更
は、各レベルに属する各フローまたはフローの組につい
て現在割り当てられている網リソース量により被るサー
ビス品質を求め、互いに異なるレベルに属する各フロー
またはフローの組において、より優れたサービス品質を
要求する第一のレベルに属するフローまたはフローの組
が被るサービス品質のうち少なくとも一つの品質が、該
第一のレベルよりも劣ったサービス品質を要求する第二
のレベルに属するフローまたはフローの組のいずれかが
被るサービス品質に比べ劣ったものである場合は、該第
一のレベルに属するフローまたはフローの組に対し割り
当てられている網リソース量を増加し、該第二のレベル
に属するフローまたはフローの組に対し割り当てられて
いる網リソース量を減少するものであることを特徴とす
る。

【００１６】本発明（請求項７）は、請求項６におい
て、網リソース量を増加させる前記第一のレベルに属す
るフローまたはフローの組に対する増加量を該フローま
たはフローの組全てにおいて均一値αとし、網リソース
量を減少させる前記第二のレベルに属するフローまたは
フローの組に対する減少量を該フローまたはフローの組
全てにおいて均一値βとし、網リソースを増加させるフ
ローまたはフローの組の数をｎ１とし、網リソースを減
少させるフローまたはフローの組の数をｎ２とした場合
に、前記均一値αおよび前記均一値βを、α×ｎ１＝β
×ｎ２が成立するように選択することを特徴とする。

【００１７】本発明（請求項８）は、請求項６におい
て、現在割り当てられている網リソース量により前記フ
ローまたはフローの組ｘが被るサービス品質をＱｘと
し、前記第一のレベルに属するフローまたはフローの組
において被るサービス品質のうち最悪のサービス品質を
Ｑ１ｍｉｎとし、前記第二のレベルに属するフローまた
はフローの組において被るサービス品質のうち最良のサ
ービス品質をＱ２ｍａｘとし、網リソース量を増加させ
る前記第一のレベルに属するフローまたはフローの組ｓ
に対する増加量をγ×（Ｑ２ｍａｘ−Ｑｓ）とし（γは
均一値）、網リソース量を減少させる前記第二のレベル
に属するフローまたはフローの組ｔに対する減少量をδ
×（Ｑｔ−Ｑ１ｍｉｎ）とし（δは均一値）、網リソー
ス量を増加させるフローまたはフローの組についての総
和をΣ_s とし、網リソース量を減少させるフローまたは
フローの組についての総和をΣ_t とした場合、前記均一
値γおよび前記均一値δを、γ×Σ_s （Ｑ２ｍａｘ−Ｑ
ｓ）＝δ×Σ_t （Ｑｔ−Ｑ１ｍｉｎ）が成立するように
選択することを特徴とする。

【００１８】本発明（請求項９）は、通信情報が細分化
された一包みの単位であるパケットの転送のために提供
可能な網リソースを、各パケット内に記されているパケ
ット識別子に基づき分類されるフローまたはフローの組
毎に、該フローまたはフローの組に属するパケットを転
送するために使用する所定量づつ論理的に割り当てる手
段と、各フローまたはフローの組があらかじめ要求して
いるサービス品質もしくはその相対的な優劣関係を保持
する手段と、該フローまたはフローの組について、現在
割り当てられている網リソース量により該フローまたは
フローの組が被るサービス品質もしくはその相対的な優
劣関係が前記保持する手段の保持内容を満足するもので
あるか否かを監視する手段とを備え、前記割り当てる手
段は、前記監視する手段の監視結果に基づいて網リソー
ス量の割り当てを変更するものであることを特徴とする
網リソース割り当て装置。

【００１９】上記の各フローまたはフローの組に対する
網リソース量の割り当ての変更は、動的に、例えば所定
のタイミングで繰返し行うことが望ましい。本発明によ
れば、サービス品質として転送速度あるいは最大／平均
転送遅延等の絶対的な品質を用いる各フローまたはフロ
ーの組およびサービスレベルのように相対的なサービス
品質を要求する各フローまたはフローの組に対し、夫々
が要求するサービス品質を確実に満足させるようなパケ
ット転送を提供することが可能となる。

【００２０】

【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。本実施形態に係るパケット転送
装置内に設けられるパケット転送部は、例えば図１に示
すような構成を有する。複数のパケットフロー送出のス
ケジューリングを行うパケット転送部では、到着したパ
ケットを該パケットの属するフロー毎に、論理的あるい
は物理的に異なる待ち行列（キュー）１５１〜１５ｎ内
にて一時保持し、転送処理部１６では、各フローに対し
て割り当てられている「重み」をもとに、転送すべきパ
ケットの属するフロー（待ち行列）を選択し、後に送出
を行なう。

【００２１】ここで、パケットとは、通信情報を転送す
る際に該情報を細分化した一包みの単位であり、例えば
ＡＴＭ通信方式におけるセルと呼ばれる固定長パケット
や、ＴＣＰ、ＩＰ等のプロトコルにおいてフォーマット
等があらかじめ定められている可変長パケットなどを示
す。また、フローとは、前記パケット内に記されている
パケット識別子が同一であるパケットの集合、または前
もって規定した複数のパケット識別子のうちいずれかの
識別子を持つパケットの集合を表し、ＡＴＭ通信方式で
はＶＰＩ／ＶＣＩ（仮想パス／チャネル識別子）、また
ＩＰパケットの場合、バージョンがＩＰｖ６であれば、
フローラベルとソースアドレスの両値により、パケット
識別子を一意に規定する。

【００２２】転送処理部１６では、各フローに与えられ
る網リソース量（パケット転送速度）が、あらかじめフ
ローに対して割り当てられた重みの値に比例する値をと
るよう、複数のフロー間でのパケット転送に関するスケ
ジューリングを行う。なお、このスケジューリング機能
は、例えばＷＦＱ方式を採用することにより実現でき
る。

【００２３】本実施形態にて用いる重み値としては、相
当するフローに割り当てられる網リソース量を採用する
方式、あるいは該フローが出力回線を使用できる割合を
採用する方式などが考えられる。前者の場合、重み値の
総和は出力回線が提供できる網リソース量となり、後者
の場合、重み値の総和は１となる。

【００２４】本実施形態のパケット転送部は、各フロー
に割り当てられる網リソース量を制御する重み値を動的
に変更する重み値制御部１４を保持する。これは、各フ
ロー毎の蓄積パケット数を監視するキュー監視部１３内
の情報と現在の重み値を元に、提供サービス品質監視部
１２において全てのフローに対して満足のいくサービス
がなされているかを監視し、必要に応じて、任意のフロ
ーの重み値を動的に変更する。例えば、各フローが要求
したパケット転送遅延、パケット転送速度等の要求サー
ビス品質が満足に提供されていない場合、あるいはサー
ビスレベルの優劣関係と、提供されているサービス品質
の優劣関係が異なるフローの組が存在する場合に、重み
値を変更する。

【００２５】なお、詳しくは後述する様に、幾つかのフ
ロー、例えば同一サービスレベルを要求する全てのフロ
ーについてはこれらを「フローの組」として扱い、フロ
ーの組毎に重み値を割り当ててパケット転送の制御を行
うこともできる。

【００２６】以下、本発明の実施形態をさらに詳細に説
明する。なお、以下では、各フロー毎に重み値を割り当
てるものとして説明する。図１に、本実施形態に係るパ
ケット転送装置内に設けられるパケット転送部を示す。

【００２７】本パケット転送部は、要求サービス品質保
持部１１、提供サービス品質監視部１２、キュー監視部
１３、重み値制御部１４、バッファ部１５１〜１５ｎ、
転送処理部１６を備えている。

【００２８】要求サービス品質保持部１１は、各パケッ
トフローに対する要求サービス品質を保持しておく。提
供サービス品質監視部１２は、本パケット転送部におい
て各パケットフローに対して提供しているサービス品質
を算出し、該サービス品質を要求サービス品質保持部１
１内にて保持されている要求サービス品質と比較する。

【００２９】キュー監視部１３は、各パケットフロー毎
に蓄積パケット数を監視する。重み値制御部１４は、各
パケットフローに対して割り当てる転送速度（帯域）を
決定する「重み値」を、提供サービス品質監視部１２の
指示に従い変更する。

【００３０】バッファ部１５１〜１５ｎは、各々のパケ
ットフローを収容する。転送処理部１６は、バッファ部
１５１〜１５ｎ内の任意のパケットを抽出して転送す
る。

【００３１】ここで従来においては図７に示すように、
各フローからのサービス品質の要求を受けた要求サービ
ス品質保持部１１１において、各フローに対して割り当
てる重み値を固定的に決定するか、または要求サービス
品質にもとづいた優先制御を行っている。これに対し
て、本実施形態では、この重み値を、各フローが要求し
たサービス品質と実際に被っているサービス品質との差
分に基づき動的に変化させ、全てのフローに対し各フロ
ーが要求するサービス品質を確実に提供できるようにし
ている。

【００３２】以下、本パケット転送部の構成および動作
についてさらに詳しく説明する。要求サービス品質保持
部１１は、例えば図２に示すような情報を保持してい
る。要求サービス品質保持部１１における保持情報とし
て、パケットフローの識別子、該フローが要求するサー
ビス品質の項目、および要求品質が少なくとも保持され
る。

【００３３】パケットフローの識別子としては、サービ
ス品質を要求するフローが一意に識別可能となるために
必要な情報が用いられることが望ましい。例えば、ＡＴ
Ｍ通信網を転送されるセルにおいては、該セルが属する
仮想コネクションが保持する識別子（仮想パス識別子
（ＶＰＩ）、仮想チャネル識別子（ＶＣＩ）、あるいは
これらの組）が前記識別子情報として用いられる。ま
た、ＩＰｖ６（インターネットプロトコルバージョン
６）に従ったＩＰパケットフローにおいては、ＩＰパケ
ットのヘッダ内に記されているフローラベルとソースア
ドレスの組が前記識別子情報として用いられる。

【００３４】要求サービス品質項目としては、パケット
の転送速度（最大転送速度、平均転送速度、等）、パケ
ットの転送遅延（最大転送遅延、平均転送遅延、等）、
サービスレベル等があげられる。そして、上記の要求サ
ービス品質項目と対応させるように、目標とすべきサー
ビス品質が要求品質として記入される。

【００３５】ここで、サービスレベルに関して説明す
る。サービスレベルは、ＩＥＴＦ（Internet Engineer
ing Task Force）にて議論されているＰｒｅｄｉｃｔｉ
ｖｅサービス（Predictive Quality of Service ）また
はＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｄｅｌａｙサービス（Contro
lled Delay Quality of Service ）において規定されて
いるサービス品質項目の一つであり、論理的数値として
サービスレベルの程度が設定される。現在、上記の２種
類のサービス品質においては、３種類のサービスレベル
値が規定されており（レベル１、２、３）、サービスレ
ベル値が小さいほど相対的に遅延が少ないとされてい
る。

【００３６】提供サービス品質管理部１２は、任意のパ
ケットフローに対して、キュー監視部１３より通知され
るキュー長、重み値制御部１４より通知される重み値を
元に、該パケットフローに属するパケットが被っている
サービス品質を算出し、該サービス品質が要求サービス
品質保持部１１に記載されている要求サービス品質を満
足するものであるか否かを判断し、サービス品質を改善
（場合によっては改悪）する必要があると判断した場合
は、重み値制御部１４へその旨を通知する。

【００３７】要求サービス品質項目として転送速度が指
定されている場合、現在の転送速度値が要求転送速度値
を下回っているパケットフローが存在すれば、該パケッ
トフローに属するパケットの転送速度を増加させるよう
重み値制御部１４へ通知する。要求サービス品質項目と
して転送遅延が指定されている場合、現在の転送遅延値
が要求転送遅延値を上回っているパケットフローが存在
すれば、該フローに属するパケットの転送遅延を減少さ
せるよう重み値制御部１４へ通知する。要求サービス品
質項目としてサービスレベルが指定されている場合、各
パケットフロー間で被っている転送遅延値を比較し、転
送遅延値の大小関係とサービスレベルの大小関係とが一
致しないパケットフローの組が存在すれば、転送遅延値
の大小関係をサービスレベルの大小関係に従わせるよ
う、重み値制御部１４へ通知する。なお、各パケットフ
ローが被っているサービス品質と要求サービス品質との
比較、または比較結果に基づいた重み値制御部１４への
変更の通知は、ある一定周期毎に行う方式、あるいは常
に動作させる方式が考えられる。

【００３８】キュー監視部１３は、フロー毎の転送待ち
パケット数を、バッファ部１５１〜１５ｎを監視するこ
とにより認識し、提供サービス品質監視部１２へ通知す
る。重み値制御部１４は、各々のパケットに対して割り
当てられている重み値を保持しており、該重み値を提供
サービス品質監視部１２へ通知を行い、該提供サービス
品質監視部１２からの命令に従い、重み値を変更する。

【００３９】次に、本実施形態にて用いる重み値と、該
重み値の変更方法に関して説明する。この「重み値」
は、現在被っている各フローのサービス品質に基づいて
動的に変化させるものであり、これによって各フローか
ら要求されたサービス品質をより確実に提供できるよう
にしている。

【００４０】ここで、パケットフローｉ（１≦ｉ≦ｎ；
ｎは転送処理部１６がサービスを行うパケットフロー
数）に割り当てられた重み値をｗｉと表記し、フローｉ
に属するパケットはバッファ１５ｉに蓄積されるものと
する。

【００４１】重み値ｗｉは、バッファ部１５１〜１５ｎ
内に蓄積されている全パケットに対して転送処理部１６
がフローｉに属するパケットの転送を行う割合を表すも
のとする。つまり、重み値ｗｉは、以下の条件を満たす
ものとする。 ０≦ｗｉ≦１ かつ ｗ１＋ｗ２＋…＋ｗｎ≦１ なお、重み値ｗｉを、転送処理部１６によりフローｉが
得ることのできる帯域として表記する方式も考えられ
る。

【００４２】また、以下では、要求サービス品質Ｒｉに
対して現在被っているサービス品質Ｑｉが満足のいかな
いことを、Ｑｉ＜Ｒｉと表記する。また、現在被ってい
るサービス品質Ｑｋが要求サービス品質Ｒｋよりもさら
に良質のサービスを受けている場合、Ｑｋ＞Ｒｋと表記
する。

【００４３】図３に、上記の「重み値」に従って転送処
理部１６がパケット転送を行った場合の動作例を示す。
図３では、ｎ＝４、ｗ１＝０．５、ｗ２＝０．２５、ｗ
３＝ｗ４＝０．１２５としている。図３に示したパケッ
トの到着例に従うと、フロー１に属するパケットの転送
間隔がａであった場合、フロー２に属するパケットの転
送間隔は２ａ、フロー３やフロー４に属するパケットの
転送間隔は４ａとなる。

【００４４】図４に、サービス品質として転送速度、最
大／平均転送遅延等の絶対的な品質が用いられる場合の
パケット転送部の動作をフローチャートにて示す。本パ
ケット転送部では、まず、該パケット転送部にて転送サ
ービスを行っている全てのフローに対して、現在被って
いるサービス品質Ｑｉを算出する（ステップＳ５１）。

【００４５】サービス品質Ｑｉは、重み値制御部１４に
て保持している重み値ｗｉおよびキュー監視部１３にて
得られている各キュー内の蓄積パケット数Ｌｉを元にし
て、提供サービス品質監視部１２において算出する。例
えば、以下のような計算に従い、サービス品質を算出す
る。 フローｉの転送速度＝（転送処理部でのセル転送速度）
×（重み値ｗｉ） フローｉの転送遅延＝（蓄積パケット数Ｌｉ）÷（フロ
ーｉの転送速度） 次に、上記のようにして算出したサービス品質Ｑｉと、
要求サービス品質保持部１１にて記録されている要求サ
ービス品質Ｒｉとを、提供サービス品質監視部１２にて
比較する（ステップＳ５２）。このとき、要求サービス
品質Ｒｉに対して、現在被っているサービス品質Ｑｉが
満足のいかないフローｉが存在する場合は（ステップＳ
５３）、重み値ｗｉの再配分を行う（ステップＳ５
４）。

【００４６】ここで、重み値の再配分の対象となるフロ
ーの一例として、 （１）Ｑｊ＜Ｒｊなるフローｊ （２）Ｑｋ＞Ｒｋなるフローｋ の２種類のフローが考えられる。

【００４７】重み値の再配分の方針としては、上記
（１）に属するフローの重み値ｗｊを増加させ、上記
（２）に属するフローの重み値ｗｋを減少させる方針が
望ましいと考えられる。これにより、過剰にサービスを
受けているフロー（上記（２）に属するフロー）へ割り
当てられている網リソースを、要求品質を満たしていな
いフロー（上記（１）に属するフロー）へ割り当てるこ
ととなり、上記（１）に属するフローが被るサービス品
質の向上が期待できる。

【００４８】その際の重み値の変更方法としては、上記
（１）に属するフローの重み値ｗｊの増加量ａを前記フ
ロー全てに対して均一に設定し、上記（２）に属するフ
ローの重み値ｗｋの減少量ｂを前記フロー全てに対して
均一に設定する手法が考えられる。なお、上記（１）に
属するフロー数をｎ１、上記（２）に属するフロー数を
ｎ２とした場合、 ａ×ｎ１＝ｂ×ｎ２ が成立するようなａ値およびｂ値を設定することが望ま
しい。

【００４９】あるいは、上記（１）に属するフローｊの
重み値ｗｊの増加量をｃ×（Ｒｊ−Ｑｊ）、上記（２）
に属するフローｋの重み値ｗｋの減少量をｄ×（Ｑｋ−
Ｒｋ）と設定する手法も考えられる。この場合、 ｃΣ_j （Ｒｊ−Ｑｊ）＝ｄΣ_k （Ｑｋ−Ｒｋ） が成立するようなｃ値およびｄ値を設定することが望ま
しい。ここで、Σ_j は、網リソース量を増加させるフロ
ーについての総和を、Σ_k は、網リソース量を減少させ
るフローについての総和を表している。

【００５０】上記の手順に従って重み値の再配分が終了
すれば、一定時間の経過を待ち（ステップＳ５５）、そ
の時点で実際に被っているサービス品質Ｑｉと要求サー
ビス品質Ｒｉとの比較および必要な重み値の再配分を繰
り返し行う。

【００５１】なお、パケット転送開始時における、各フ
ローｉに対する重み値ｗｉの配分は、該フローが要求す
るサービス品質の大小関係と等価な関係が重み値に対し
ても成立するように行なわれるのが望ましい。

【００５２】以上の制御において、要求サービス品質Ｒ
ｉと現在被っているサービス品質Ｑｉとの差分が予め規
定した値以下であるフローについては、重み値の再配分
の対象から除外するようにしても良い。

【００５３】次に、図５に、サービス品質としてサービ
スレベルのような相対的な品質が用いられる場合のパケ
ット転送部の動作をフローチャートにて示す。本パケッ
ト転送部では、該パケット転送部にて転送サービスを行
っている全てのフローに対して、現在被っているサービ
ス品質Ｑｉを算出する（ステップＳ６１）。

【００５４】次に、各サービスレベルｌ毎に、上記のよ
うにして算出したサービス品質Ｑｉの最小値Ｑｌｍｉｎ
および最大値Ｑｌｍａｘを求める（ステップＳ６２）。
このとき、サービスレベルｌ、ｌ＋１に対して、 Ｑｌｍｉｎ＜Ｑ（ｌ＋１）ｍａｘ という関係を満たす（サービスレベルｌにおける最悪の
サービス品質が、サービスレベルｌ＋１における最良の
サービス品質より劣っている）サービスレベルｌ、ｌ＋
１が存在するか否かを、提供サービス品質監視部１２に
おいて監視し（ステップＳ６３）、上記関係が成り立つ
サービスレベルｌ、ｌ＋１に対しては、これらのサービ
スレベルに属するフローに対する重み値ｗｉの再配分を
行う（ステップＳ６４）。

【００５５】重み値の再配分の方針としては、例えばサ
ービスレベルｌに属するフローに対しては、Ｑ（ｌ＋
１）ｍａｘを下回るサービス品質を被るフローｓの重み
値ｗｓを増加させ、サービスレベルｌ＋１に属するフロ
ーに対しては、Ｑｌｍｉｎを上回るサービス品質を被る
フローｔの重み値ｗｔを減少させる方針が望ましいと考
えられる。この変更方針は、 Ｑｌｍｉｎ＞Ｑ（ｌ＋１）ｍａｘ なる関係、すなわちサービスレベルｌ、ｌ＋１の間にて
成り立つべき正しいサービス品質の優劣関係を成立させ
るような変更を目指したものである。

【００５６】その際の重み値の変更方法としては、サー
ビスレベルｌに属するフローのうち、サービス品質がＱ
（ｌ＋１）ｍａｘを下回るフロー（フロー数をｎ（ｌ）
とする）の重み値ｗｓの増加量αを前記フロー全てに対
して均一に設定し、サービスレベルｌ＋１に属するフロ
ーのうち、サービス品質がＱｌｍｉｎを上回るフロー
（フロー数をｎ（ｌ＋１）とする）の重み値ｗｔの減少
量βを前記フロー全てに対して均一に設定する手法が考
えられる。なお、 α×ｎ（ｌ）＝β×ｎ（ｌ＋１） が成立するようなα値およびβ値を設定することが望ま
しい。

【００５７】あるいは、サービスレベルｌに属するフロ
ーのうち、サービス品質がＱ（ｌ＋１）ｍａｘを下回る
フローｓが被っているサービス品質をＱｓとした場合、
フローｓの重み値ｗｓの増加量をγ（Ｑ（ｌ＋１）ｍａ
ｘ−Ｑｓ）、サービスレベルｌ＋１に属するフローのう
ち、サービス品質がＱｌｍｉｎを上回るフローｔが被っ
ているサービス品質をＱｔとした場合、フローｔの重み
値ｗｔの減少量をδ（Ｑｔ−Ｑｌｍｉｎ）と設定する手
法も考えられる。この場合、 γΣ_s （Ｑ（ｌ＋１）ｍａｘ−Ｑｓ）＝δΣ_t （Ｑｔ−
Ｑｌｍｉｎ） が成立するようなγ、δ値を設定することが望ましい。
ここで、Σ_s は、網リソース量を増加させるフローにつ
いての総和を、Σ_t は、網リソース量を減少させるフロ
ーについての総和を表している。

【００５８】上記のような手順に従って重み値の再配分
が終了すれば、一定時間の経過を待ち（ステップＳ６
５）、その時点でのサービスレベル間での優劣関係の比
較および必要な重み値の再配分を繰り返し行う。

【００５９】なお、パケット転送開始時における、各フ
ローｉに対する重み値ｗｉの配分は、異なるサービスレ
ベルを要求するフロー間では、より品質の厳しいサービ
スレベルを要求するフローに対する重み値の方が大きく
なるように行なわれるのが望ましい。

【００６０】ここで示した相対的な品質が用いられる場
合のパケット転送方式を提供するためには、各々のサー
ビスレベルにおいて、該レベルを要求するフロー間での
サービス品質の大小関係を保持および更新する手段が必
要となる。例えば、提供サービス品質監視部１２内に
て、図６に示すようなフローとサービス品質との対応表
を各サービスレベル毎に用意する手段が考えられる。前
記対応表は、あるサービスレベルに属するフロー識別子
Ｆｎと、該フローが現在被っているサービス品質Ｑｎ
を、Ｑｎの大小関係に従い順序づけを行い、保持してい
る。図６の例では、最も良い品質を被っているフローに
関する情報がランク１に、そしてｎ番目に良い品質を被
っているフローに関する情報がランクｎに記入されるよ
うな構成を採用している。

【００６１】本対応表は、一定周期毎にあるいは本対応
表に記入されているフローに属するパケットを収容する
バッファ部内のパケット数に変化が生じる度に、その時
点での各フローが被っているサービス品質をもとに更新
される。例えば、図６に示すように、フローＦｎのサー
ビス品質がＱｎからＱｎ’に変更した場合を考える。こ
のとき、変更後のＱｎ’と、その上下のランクに記入さ
れているフローのサービス品質Ｑｎ−１、Ｑｎ＋１との
大小関係のみを比較する。その際に、ランクに矛盾した
サービス品質の大小関係が成り立っている場合には、該
当するフローに関する情報を記入する位置を入れ替え
る。上記手順を繰り返し、ランクに矛盾したサービス品
質の大小関係が成り立たなくなれば、本表の更新を終了
する。図６の例では、Ｑｎ’＞Ｑｎ−１が成立するの
で、ランクｎにはフローＦｎ−１に関する情報を、ラン
クｎ−１にはフローＦｎに関する情報を記入するように
入れ替え、続けてランクｎ−２に記入されているフロー
のサービス品質をＱ’との大小関係を比較し、最終的に
はフローＦｎに関する情報はランクｍに記入されたこと
を示している。

【００６２】なお、異なるサービスレベルへの変更を要
求するフローが生じた場合を想定して、任意のサービス
レベルに属する対応表より指定されたフローに関する情
報を抜き取る機能、そして変更後のサービスレベルに属
する対応表内へ前記の抜き取ったフロー情報を挿入する
機能が提供サービス品質監視部１２にて用意されること
が望ましい。

【００６３】図６に示した対応表を用いることにより、
該サービスレベルにて被るサービス品質の最大値、最小
値の抽出が、ランク１、ランクＮ（Ｎは該サービスレベ
ルに属するフロー数を表す）に記されているサービス品
質を各々抽出することにより得られるため、容易であ
る。また、フロー間のサービス品質の大小関係の更新
も、隣接するランクのフローに関するサービス品質との
比較を繰り返し行うことにより行えるので、より高速な
更新が可能となる。

【００６４】なお、図４を参照しながら説明したサービ
ス品質として転送速度、最大／平均転送遅延等の絶対的
な品質が用いられる場合の構成と、図５に参照しながら
説明したサービス品質としてサービスレベルのような相
対的な品質が用いられる場合の構成とは、独立実施可能
であり、また併用しても実施可能である。

【００６５】以上では、各フロー毎に重み値を割り当て
るパケット転送部の実施形態について説明したが、幾つ
かのフローについてはこれらを「フローの組」として扱
い、フローまたはフローの組毎に重み値を割り当ててパ
ケット転送の制御を行うパケット転送部にも、本発明は
適用可能である。

【００６６】図８は、同一サービスレベルを要求する全
てのフローを一つの「フローの組」として扱い、これら
のフローについては「フローの組」毎に重み値を割り当
ててパケット転送の制御を行うようにしたパケット転送
部の一例である。

【００６７】図８のパケット転送部の各部分の動作は、
基本的には図１の対応する部分と同様である。図８にお
いて、バッファ部１５１，１５ｍは、それぞれ１つのパ
ケットフローを収容し、各フローに網リソースを割当て
る点は、図１の実施形態と同様である。これに対して、
バッファ部１５２はサービスレベル１を要求する全ての
フローを、バッファ部１５３はサービスレベル２を要求
する全てのフローを、バッファ部１５４はサービスレベ
ル３を要求する全てのフローをそれぞれ収容しており、
これらのフローに対しては、フロー毎に網リソースを割
当てるのではなく、フローの組毎に網リソースを割当て
る。従って、これらのフローについては、図４や図５の
手順は、フローの組について行われる。

【００６８】そして前述したように、各フローまたはフ
ローの組に割り当てられる網リソース量を制御する「重
み値」を、各フローまたはフローの組が要求したサービ
ス品質と実際に被っているサービス品質との差分に基づ
き動的に変化させることにより、全てのフローまたはフ
ローの組に対し各フローまたはフローの組が要求するサ
ービス品質を確実に提供することができる。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。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、各フローまたはフロー
の組が被っているサービス品質を監視し、要求サービス
を満足しないフローまたはフローの組が存在する場合
は、現在被っているサービス品質と要求サービス品質と
の差分を減少させるように各フローまたはフローの組に
割り当てる網リソース量を動的に変化させることによ
り、要求サービス品質を確実に満足させるようなパケッ
ト転送の実現が可能となる。

【００７０】また、本発明によれば、サービスレベルの
ように相対的なサービス品質を要求するパケットフロー
またはフローの組に対しても、サービスレベル間の優劣
関係と実際に被っているサービス品質の優劣関係が等価
となるような網リソースの割り当てを動的に行うことに
より、要求されたサービスレベルを確実に満足させるよ
うなパケット転送の実現が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るパケット転送部の一
例を示す図

【図２】要求サービス品質保持部にて保持する情報の一
例を示す図

【図３】重み値を用いたパケット転送の動作例を示す図

【図４】サービス品質の監視、重み値の変更手順を示す
フローチャート

【図５】サービス品質の監視、重み値の変更手順を示す
他のフローチャート

【図６】各サービスレベル毎に用意されるフローとサー
ビス品質との対応表の一例を示す図

【図７】従来のパケット転送方式の実施の一例を示す図

【図８】本発明の実施の形態に係るパケット転送部の他
の例を示す図

【符号の説明】

１１…要求サービス品質保持部 １２…提供サービス品質監視部 １３…キュー監視部 １４…重み値制御部 １５１，１５２，１５３，１５４，１５ｎ，１５ｍ…バ
ッファ部 １６…転送処理部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】通信情報が細分化された一包みの単位であ
   るパケットを転送するパケット転送装置にて網リソース
   の割り当てを行う網リソース割り当て方法であって、 パケット転送のために提供可能な網リソースを、各パケ
   ット内に記されているパケット識別子に基づき分類され
   るフローまたはフローの組毎に、該フローまたはフロー
   の組に属するパケットを転送するために使用する所定量
   づつ論理的に割り当て、 各フローまたはフローの組について、現在割り当てられ
   ている網リソース量により該フローまたはフローの組が
   被るサービス品質と、該フローまたはフローの組があら
   かじめ要求しているサービス品質との間の差分を求め、
   この差分を各フローまたはフローの組において減少させ
   るように、各フローまたはフローの組に対する網リソー
   ス量の割り当てを変更することを特徴とする網リソース
   割り当て方法。
2. 【請求項２】前記各フローまたはフローの組に対する網
   リソース量の変更は、現在被っているサービス品質があ
   らかじめ要求しているサービス品質を満足しないフロー
   またはフローの組に対しては網リソース量を増加し、現
   在被っているサービス品質があらかじめ要求しているサ
   ービス品質を満足するフローまたはフローの組に対して
   は網リソース量を減少するものであることを特徴とする
   請求項１に記載の網リソース割り当て方法。
3. 【請求項３】網リソース量を増加させるフローまたはフ
   ローの組に対する増加量を該フローまたはフローの組全
   てにおいて均一値ａとし、網リソース量を減少させるフ
   ローまたはフローの組に対する減少量を該フローまたは
   フローの組全てにおいて均一値ｂとし、網リソースを増
   加させるフローまたはフローの組の数をｍ１とし、網リ
   ソースを減少させるフローまたはフローの組の数をｍ２
   とした場合に、前記均一値ａおよび前記均一値ｂを、ａ
   ×ｍ１＝ｂ×ｍ２が成立するように選択することを特徴
   とする請求項２に記載の網リソース割り当て方法。
4. 【請求項４】現在割り当てられている網リソース量によ
   り前記フローまたはフローの組ｘが被るサービス品質を
   Ｑｘとし、前記フローまたはフローの組ｘがあらかじめ
   要求しているサービス品質をＲｘとし、網リソース量を
   増加させるフローまたはフローの組ｊに対する増加量を
   ｃ×（Ｒｊ−Ｑｊ）とし（ｃは均一値）、網リソース量
   を減少させるフローまたはフローの組ｋに対する減少量
   をｄ×（Ｑｋ−Ｒｋ）とし（ｄは均一値）、前記網リソ
   ース量を増加させるフローまたはフローの組についての
   総和をΣ_j とし、前記網リソース量を減少させるフロー
   またはフローの組についての総和をΣ_k とした場合に、
   前記均一値ｃおよび前記均一値ｄを、 ｃ×Σ_j （Ｒｊ−Ｑｊ）＝ｄ×Σ_k （Ｑｋ−Ｒｋ） が成立するように選択することを特徴とする請求項２に
   記載の網リソース割り当て方法。
5. 【請求項５】通信情報が細分化された一包みの単位であ
   るパケットを転送するパケット転送装置にて網リソース
   の割り当てを行う網リソース割り当て方法であって、 パケット転送のために提供可能な網リソースを、各パケ
   ット内に記されているパケット識別子に基づき分類され
   るフローまたはフローの組毎に、該フローまたはフロー
   の組に属するパケットを転送するために使用する所定量
   づつ論理的に割り当て、 サービス品質を相対的な優劣を示す情報にて要求してい
   る各フローまたはフローの組のうち、現在割り当てられ
   ている網リソース量により被るサービス品質の優劣関係
   と、あらかじめ要求しているサービス品質の優劣関係と
   の間に相違が生じているものが存在する場合には、あら
   かじめ要求しているサービス品質の優劣関係が成り立つ
   ように、該当するフローまたはフローの組に対する網リ
   ソース量の割り当てを変更することを特徴とする網リソ
   ース割り当て方法。
6. 【請求項６】前記サービス品質としては、該サービス品
   質を要求する前記フローまたはフローの組が被るべきサ
   ービスのレベルを論理的に示す値が用いられるものであ
   り、 前記各フローまたはフローの組に対する網リソース量の
   変更は、各レベルに属する各フローまたはフローの組に
   ついて現在割り当てられている網リソース量により被る
   サービス品質を求め、互いに異なるレベルに属する各フ
   ローまたはフローの組において、より優れたサービス品
   質を要求する第一のレベルに属するフローまたはフロー
   の組が被るサービス品質のうち少なくとも一つの品質
   が、該第一のレベルよりも劣ったサービス品質を要求す
   る第二のレベルに属するフローまたはフローの組のいず
   れかが被るサービス品質に比べ劣ったものである場合
   は、該第一のレベルに属するフローまたはフローの組に
   対し割り当てられている網リソース量を増加し、該第二
   のレベルに属するフローまたはフローの組に対し割り当
   てられている網リソース量を減少するものであることを
   特徴とする請求項５に記載の網リソース割り当て方法。
7. 【請求項７】網リソース量を増加させる前記第一のレベ
   ルに属するフローまたはフローの組に対する増加量を該
   フローまたはフローの組全てにおいて均一値αとし、網
   リソース量を減少させる前記第二のレベルに属するフロ
   ーまたはフローの組に対する減少量を該フローまたはフ
   ローの組全てにおいて均一値βとし、網リソースを増加
   させるフローまたはフローの組の数をｎ１とし、網リソ
   ースを減少させるフローまたはフローの組の数をｎ２と
   した場合に、前記均一値αおよび前記均一値βを、α×
   ｎ１＝β×ｎ２が成立するように選択することを特徴と
   する請求項６に記載の網リソース割り当て方法。
8. 【請求項８】現在割り当てられている網リソース量によ
   り前記フローまたはフローの組ｘが被るサービス品質を
   Ｑｘとし、前記第一のレベルに属するフローまたはフロ
   ーの組において被るサービス品質のうち最悪のサービス
   品質をＱ１ｍｉｎとし、前記第二のレベルに属するフロ
   ーまたはフローの組において被るサービス品質のうち最
   良のサービス品質をＱ２ｍａｘとし、網リソース量を増
   加させる前記第一のレベルに属するフローまたはフロー
   の組ｓに対する増加量をγ×（Ｑ２ｍａｘ−Ｑｓ）とし
   （γは均一値）、網リソース量を減少させる前記第二の
   レベルに属するフローまたはフローの組ｔに対する減少
   量をδ×（Ｑｔ−Ｑ１ｍｉｎ）とし（δは均一値）、網
   リソース量を増加させるフローまたはフローの組につい
   ての総和をΣ_s とし、網リソース量を減少させるフロー
   またはフローの組についての総和をΣ_t とした場合、前
   記均一値γおよび前記均一値δを、 γ×Σ_s （Ｑ２ｍａｘ−Ｑｓ）＝δ×Σ_t （Ｑｔ−Ｑ１
   ｍｉｎ） が成立するように選択することを特徴とする請求項６に
   記載の網リソース割り当て方法。
9. 【請求項９】通信情報が細分化された一包みの単位であ
   るパケットの転送のために提供可能な網リソースを、各
   パケット内に記されているパケット識別子に基づき分類
   されるフローまたはフローの組毎に、該フローまたはフ
   ローの組に属するパケットを転送するために使用する所
   定量づつ論理的に割り当てる手段と、 各フローまたはフローの組があらかじめ要求しているサ
   ービス品質もしくはその相対的な優劣関係を保持する手
   段と、 該フローまたはフローの組について、現在割り当てられ
   ている網リソース量により該フローまたはフローの組が
   被るサービス品質もしくはその相対的な優劣関係が前記
   保持する手段の保持内容を満足するものであるか否かを
   監視する手段とを備え、 前記割り当てる手段は、前記監視する手段の監視結果に
   基づいて網リソース量の割り当てを変更するものである
   ことを特徴とする網リソース割り当て装置。