DE69904899T2

DE69904899T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle der Paketübertragung und der Planung der Reihenfolge der Übertragung der Pakete

Info

Publication number: DE69904899T2
Application number: DE69904899T
Authority: DE
Inventors: Akira Chugo; Yan Xu
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-09-22
Filing date: 1999-09-21
Publication date: 2003-07-24
Anticipated expiration: 2019-09-22
Also published as: JP3306705B2; EP0989770A1; DE69904899D1; EP0989770B1; JP2000101637A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Paketübermittlungs- Steuerungsvorrichtung, welche eine Multi-Warteschlangen- Konfiguration mit einer Vielzahl von Warteschlangen zur Speicherung von Paketen aufweist, und ein Ablaufsteuerungsverfahren hierfür, im einzelnen betrifft die Erfindung eine Paketübermittlungs-Steuerungsvorrichtung zum effizienten Auswählen und Ausgeben von einem Paket, welches als frühestes aus einer Anzahl von Kopfpaketen in der Warteschlange zu einer Vollendung, übermittelt zu werden, geeignet ist, und ein Ablaufsteuerungsverfahren dafür.
Die europäische Patentanmeldung EP-A-0 763 915 beschreibt eine Paketübermittlungsvorrichtung und ein Verfahren, welche an eine große Anzahl von Eingabeanschlüssen angepasst sind. Eine Steuerungseinheit bestimmt die selektierten Klassen von Paketen, welche von Eingabespeichern gemäß einem Paketspeicherungszustand in einer Paketspeichereinrichtung der Eingabespeicher als ein Ganzes für jede Klasse ausgegeben werden müssen, und gibt einen Befehl aus, welcher die ausgewählten Klassen zu den Eingabespeichern spezifiziert.
Die europäische Patentanmeldung EP-A-0 710 046 beschreibt eine ATM-Zellen-Ablaufsteuerung (ATM cell scheduler). Um die Übertragung einer Anzahl von Datenströmen über eine gemeinsame Kommunikationsleitung zu verwalten, entspricht jedes der Datenströme einem zugehörigen Satz von Flusssteuerungsparametern. Jeder der über die Kommunikationsleitung zu übertragenden Datenströme wird in einer entsprechenden Warteschlange gespeichert. Der Status einer jeden Warteschlange wird verwaltet, und eine Sollübertragungszeit wird für jede Warteschlange berechnet. Dann werden Signale für jede Warteschlange nach der Sollübertragungszeit erzeugt, und diese Signale werden verwendet, um eine entsprechende Warteschlange zu indizieren, dass diese eine Zelle über die Leitung übertragen kann. Auf den Empfang eines entsprechenden Signals übermittelt dann eine Warteschlange wenigstens eine Zelle über die Kommunikationsleitung.
Um in einem Paketübermittlungsnetz die Garantie der Dienstgüte (QoS) für jeden Datenfluß (eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Paketen, für welche ein Benutzer die Übermittlung aufgefordert hat) und um Ressourcen, wie die Übertragungspfade (Bandbreitenverfügbar für die Übertragung), bestmöglichst zur Verbesserung des Dienstes auszunutzen, ist es erforderlich, dass die Paketübermittlungs-Steuerungsvorrichtung mit einer "gewichteten (fair) Multi-Warteschlangen"-Funktion versehen ist, wobei gemäß den Datenflüssen eine Vielzahl von Warteschlangen vorgesehen ist und wobei die Warteschlangen nach einer Reihenfolge der Übermittlung gewichtet werden, so dass diese für eine gewichtete Paketübermittlung unter Warteschlangen gesteuert werden, und es ist eine "gewichtete Warteschlangen"- Funktion notwendig, wobei verbleibende Ressourcen (übrig gebliebene Bandbreite) auf eine angemessene Weise unter den Datenflüssen temporär verteilt werden, um einen effizienten Gebrauch der Ressourcen sicherzustellen.
Bei dem Fall von Verkehrsarten, wie File-Übermittlungsprotokoll- Daten (FTP-Daten) oder World-Wide-Web-Daten (WWW-Daten), wird es für wichtig angesehen, die Daten von jedem Datenfluß gleichberechtigt mit einer hohen Geschwindigkeit zu übermitteln, indem die Ressourcen bis an die maximale Grenze ausgenutzt werden. Die Kommunikations-Server (routers) etc. in Netzübergängen von Netzwerken unterliegen der Anforderung, in Übereinstimmung mit den Hochgeschwindigkeits-Ausgabeleitungen Hochgeschwindigkeits-Verarbeitung von der Steuerung zur Zuordnung zu jedem Datenfluß und zur Zusicherung einer für jeden dieser Datenflüsse (oder dieser Sätze von Datenflüssen) reservierten Bandbreite durchzuführen, und zur selben Zeit die übrig gebliebenen Ressourcen in Ausgabeleitungen unter diesen Datenflüssen gleichberechtigt aufzuteilen.
Andererseits ist es bei dem Fall von Sprachverkehrsdaten, wie etwa Voice-Over-IP (VoIP), wichtiger, dass eine feste Übermittlungsrate sichergestellt wird, und dass ein Verzögerungs-Jitter stärker minimalisiert wird als die Bandbreite der Leitungen, die gleichberechtigt bis an die maximale Grenze verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung handelt von der Übermittlung von Paketen mit unterschiedlich erforderter Dienstgüte (QoS), und ist auf folgende Punkte fokusiert:
1) auf eine Struktur zur Durchführung von Hochgeschwindigkeits-Verarbeitung der Übermittlungsreihenfolgen- Steuerung (Ablaufsteuerung; scheduling) der einzelnen Pakete in Übereinstimmung mit verschiedenen Anforderungen der Dienstgüte für jeden Typ von Verkehrsdaten; und
2) auf eine Struktur zur Verknüpfung dieser einzelnen Strukturen und zum effektiven Ausnutzen der gesamten Bandbreite, und welche in Zukunft bei Hochgeschwindigkeits-Multimedia- Netzwerken eingesetzt werden wird.
Als gleichberechtigte Warteschlangentechniken sind die gewichtete, gleichberechtigte Warteschlangenbildung (WFQ) und die nach Startzeit gleichberechtigte Warteschlangenbildung (SFQ) wohlbekannt.
Das Prinzip der gleichberechtigten Warteschlangenbildung, welches auf der gewichteten, gleichberechtigten Warteschlangenbildung (WFQ) basiert, wird im Detail später unter der Verwendung der Fig. 5 beschrieben. Wie aus der Erklärung unter der Verwendung der Fig. 5 ersichtlich ist, wird bei der Übermittlungssteuerung durch die gewichtete, gleichberechtigte Warteschlangenbildung (WFQ) die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 für die jeweiligen Kopfpakete in den Warteschlangen Qi (i = 1, 2, ..., n) berechnet, und die Priorität wird zu der Reihenfolge der Ausgabe über die berechneten Werte derart angezeigt, dass eine Gleichberechtigung der Paketübermittlung unter Datenflüssen und die effektive Ausnutzung der Ressourcen erreicht wird.
Die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 der Kopfpakete in den Warteschlangen Qi werden mittels Gleichung (1), welche später angegeben wird, berechnet.
Die Berechnung von Gleichung (1) schließt die Berechnung der Bandbreiten, die zu den Warteschlangen Qi zugeordnet sind, ein. Diese variieren aufgrund der Veränderungen der Rückstands- Warteschlangen mit jeder Übermittlung von einem Paket, wie es in Gleichung (2) und in Gleichung (3), welche später angegeben werden, gezeigt wird. Die zugeordneten Bandbreiten ri,1 der nächsten Kopfpakete können nicht vor dem Ende der Ausgabeverarbeitung der Pakete, die unmittelbar vor ihnen liegen, berechnet werden.
Das bedeutet, dass wann auch immer ein neues Kopfpaket ausgegeben wird, die Berechnung wiederholt werden muß. Hinzu kommt, dass die Ergebnisse der Berechnungen für die planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 der Kopfpakete von den Warteschlangen, welche zu der Zeit, der vorhergehenden Paketausgaben berechnet wurden, nicht für alle der nächsten Paketausgaben verwendet werden können außer für Kopfpakete, die in den Warteschlangen Qi verbleiben, ohne selektiert zu sein. Dieses führt zu einem Anwachsen der Berechnungsmenge.
Andererseits ist aus dem Stand der Technik die Technik der Einführung einer virtuellen Zeit bekannt, um das Problem des aufgrund der Abänderung der zugeordneten Bandbreiten ri,1 verursachten Anwachsens der Berechnungsmenge zu lösen. Durch das Ausnutzen von einer virtuellen Zeit kann die Gleichung (1) auch durch eine Gleichung dargestellt werden, welche eine virtuelle Zeit V(t), einen Summenwert Φb der reservierten Bandbreiten der Rückstands-Warteschlangen und die Resourcen-Bandbreite R einschließt, wie später beschrieben wird, aufweist.
Die virtuelle Zeit V(t) wird erneut berechnet, wann auch immer sich der Summenwert Φb der reservierten Bandbreiten der Rückstands-Warteschlangen und die Ressourcen-Bandbreite R abändern, jedoch ist die Umsetzung einfach, da die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit Fi,1 zu der Zeit der Ankunft des Paketes bestimmt werden kann.
Wenn die virtuelle Zeit eingeführt wird, schließt die Zeitachse der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit Fi,1 ab, welche ihre eigene Achse wird, die verschieden von der aktuellen Zeitachse ist. Wenn von daher eine Vielzahl von Ablaufsteuerungen zur Steuerung der Reihenfolge der Übermittlung der Pakete in Übereinstimmung mit der Dienstgüte (QoS) vorgesehen sind, schließen die Zeitachsen ab, und werden unter den Ablaufsteuerungen verschieden. Von daher besteht ein Problem darin, dass die Verknüpfung zwischen Ablaufsteuerungen schwierig wird, beispielsweise die Verarbeitung zur Selektierung der Ausgabepakete, welche die Top-Priorität unter den Ablaufsteuerungen haben.
Ferner wurde manchmal darauf hingewiesen, dass die Berechnungsmenge zur Bestimmung der Reihenfolge der Übermittlung (Ablaufsteuerung; scheduling) extrem groß wird, wenn ohne Verwendung der virtuellen Zeit durch die gleichberechtigte Re- Zuordnung von Ressourcen, wie durch die gewichtete, gleichberechtigte Warteschlangenbildung (WFQ), eine Steuerung der Paketübermittlung erzielt wird, so dass es schwierig wird, diese bei einer Hochgeschwindigkeits-Leitung anzuwenden.
Von daher liegt eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Paketübermittlungs-Steuerungsvorrichtung und hierfür ein Ablaufsteuerungsverfahren anzugeben, welche in großem Maße die Berechnungsmenge reduzieren zur Ablaufsteuerung der Paketübermittlung in der gleichberechtigten Warteschlangenbildung zur Sicherstellung verschiedener Dienstgüte (QoS) für die jeweiligen Datenflüsse und zur Ausnutzung der Ressourcen der Übertragungspfade bis an die obere Grenze, was eine Hochgeschwindigkeits-Paketübermittlungs- Verarbeitung ermöglicht, und was zusätzlich eine Verknüpfung zwischen einer Vielzahl von vorgesehenen Ablaufsteuerungen in Übereinstimmung mit der angeforderten Dienstgüte (QoS) auf einfache Art und Weise erzielen kann.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Paketübermittlungs- Steuerungsvorrichtung für Pakete vorgesehen, welche in einer Vielzahl von Warteschlangen gespeichert sind, zu welchen zugeordnete, reservierte Bandbreiten individuell im voraus bestimmt wurden, wobei jede Warteschlange ein Kopfpaket und weitere Pakete aufweist, wobei die Vorrichtung eine Ablaufsteuerung zur Steuerung der Übermittlung durch Gewichtung der Reihenfolge der Übermittlung für jedes Kopfpaket in den Warteschlangen aufweist, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ablaufsteuerung eine Einrichtung zur Zuordnung der Kopfpakete in den Warteschlangen in Gruppen in Übereinstimmung mit dem Verhältnis zwischen der Paketlänge des Kopfpaketes in jeder Warteschlange und der reservierten Bandbreite des Pakets aufweist, und eine Einrichtung zur Selektierung des Paketes als das Top-Prioritäts- Übermittlungspaket, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit hat, aus der Menge der erstrangigen Pakete innerhalb der Gruppen.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Paketübermittlungs-Steuerungsvorrichtung für Pakete vorgesehen, welche in einer Vielzahl von Warteschlangen gespeichert sind, zu welchen zugeordnete, reservierte Bandbreiten im voraus individuell bestimmt wurden, wobei jede Warteschlange ein Kopfpaket und weitere Pakete aufweist, wobei die Vorrichtung mit wenigstens einer Ablaufsteuerung versehen ist, welche die Übermittlung steuert durch Gewichtung der Reihenfolge der Übermittlung für die Kopfpakete in den Warteschlangen in der Reihenfolge der Pakete, welche die früheste abgeschätzte Übermittlungsbeendigungszeit haben, und zur gleichen Zeit durch Zuordnung der Bandbreiten zu den aktiven Warteschlangen, in welchen zu übermittelnde Pakete gespeichert sind; dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufsteuerung folgendes aufweist eine Gruppierungseinrichtung zur Einteilung der Kopfpakete in den Warteschlangen in Gruppen in Übereinstimmung mit einer planmäßigen Ressourcenbelegungszeit, welche als das Verhältnis zwischen der Paketlänge des Kopfpaketes in jeder Warteschlange und der reservierten Bandbreite definiert ist; eine Gruppenverwaltungseinrichtung zum Halten der Pakete als die erstrangigen Pakete für alle Gruppen, welche die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit unter den Paketen in einer Gruppe haben; eine Innengruppen-Selektiereinrichtung zur Selektion des Paketes als das erstrangige Paket, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit für die Gruppe hat, wenn ein Paket innerhalb der Gruppe hinzugefügt oder entfernt wurde; und eine Zwischengruppen-Selektiereinrichtung zur Selektion des Paketes als das Top-Prioritäts- Übermittlungspaket, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aus der Menge der erstrangigen Pakete innerhalb der Gruppen.
Die obige Aufgabe und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden besser anhand der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, welche unter Bezugnahme der beigefügten Zeichnungen gegeben werden, besser verstanden werden, wobei:
Fig. 1 eine Erläuterungsansicht des Prinzips der Paketübermittlungssteuerung der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einer planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit Fi,1 und eines reservierten Bandbreiten- Verwendungsverhältnisses ist;
Fig. 3a und 3b Ansichten der Konfiguration einer Paketübermittlungs-Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung sind;
Fig. 4 eine Erläuterungsansicht der Paketübermittlungssteuerung durch eine Vielzahl von Ablaufsteuerungen in der vorliegenden Erfindung ist; und
Fig. 5 eine Erläuterungsansicht des Prinzips der gewichteten, gleichberechtigten Warteschlangenbildung (WFQ) ist.
Bevor die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, wird der Stand der Technik und die damit verbundenen Nachteile unter Bezugnahme der zugehörigen Figuren beschrieben.
Wie bereits erklärt wurde, sind als gleichberechtigte Warteschlangenbildungstechniken die gewichtete, gleichberechtigte Warteschlangenbildung (WFQ) und die nach der Startzeit gewichtete Warteschlangenbildung (SFQ) bekannt.
Das Prinzip der gleichberechtigten Warteschlangenbildung, welche auf der gewichteten, gleichberechtigten Warteschlangenbildung (WFQ) basiert, wird unter Verwendung von Fig. 5 beschrieben. In Fig. 5 stellt Bezugsziffer 5-1 eine Ablaufsteuerung für eine Paketübermittlung dar, Bezugsziffer 5-2 sind Meter, welche in Übereinstimmung mit den Warteschlangen vorgesehen sind, und Bezugsziffer 5-3 ist eine Multi-Warteschlange, welche eine Anzahl von N Warteschlangen (Q&sub1; bis QN) entsprechend den Datenflüssen aufweist.
Jede Warteschlange 5-3 speichert Pakete für jeden Datenfluß. Die Pakete werden mit FIFO (First-In-First-Out) in jeder Warteschlange verarbeitet. Die Ablaufsteuerung 5-1 führt die Verarbeitung für die Selektion der Pakete aus der Menge Kopfpakete, welche in den Warteschlangen 5-3 gespeichert sind, aus, für welche die Übermittlung als frühestes beendet werden kann, und sie führt die Ausgabe dieses Paketes an die Ausgabeleitung durch.
Auf diese Art und Weise werden in der Übermittlungssteuerung durch gewichtete, gleichberechtigte Warteschlangenbildung (WFQ) die planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 für die Kopfpakete von sämtlichen Warteschlangen Qi (i = 1, 2, ..., N) berechnet, und die Priorität wird zu der Reihenfolge der Ausgabe durch die derart berechneten Werte angezeigt, um die Gleichberechtigung der Paketübermittlung unter den Datenflüssen und die effektive Ausnutzung der Ressourcen zu erreichen.
Die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 der Kopfpakete in den Warteschlangen Qi werden durch die folgende Gleichung (1) berechnet:
Fi,1 = max{Si,0 + Li,0/ri,0; ti,1} + Li,1/ri,1 (1)
Hier bedeutet max{;} der maximale Wert zwischen zwei Werten, welche durch das Semikolon in der Klammer getrennt werden. Ferner sind die Größen Si,0 etc. wie folgt. Es sei darauf hingewiesen, daß der erste Suffix die Zahl der Warteschlange (Datenfluß), und der zweite Suffix die Reihenfolge in der Warteschlange darstellt.
Si,0 ist die Übermittlungsstartzeit des Paketes, welches unmittelbar vor dem gegenwärtigen Kopfpaket in einer Warteschlange Qi vorhergeht (von nun an als das "vorhergehende Paket" bezeichnet),
Li,0 ist die Paketlänge des vorhergehenden Paketes in der Warteschlange Qi,
ri,0 ist die Bandbreite, welche zu einer Warteschlange Qi bei der Zeit der Übermittlung des vorhergehenden Paketes in der Warteschlange Qi zugeordnet ist,
ti,1 ist die Zeit, wenn das Kopfpaket in einer Warteschlange Qi bei der Warteschlange Qi ankommt (gespeichert wird),
Li,1 ist die Paketlänge des Kopfpaketes in einer Warteschlange Qi, und
ri,1 ist die Bandbreite, welche zu einer Warteschlange Qi bei der Zeit der Übermittlung des Kopfpaketes in der Warteschlange Qi zugeordnet ist.
Die obig erwähnten Si,0, Li,0, Li,1 und ti,1 sind feste Werte, welche beim Beginn der Paketübermittlung oder bei der Ankunft des Paketes bestimmt werden. Die Werte von diesen werden in den Metern 5-2 in Übereinstimmung mit den Warteschlangen Qi gespeichert und gehalten, jedoch müssen die obig erwähnten Werte von ri,0 und ri,1 durch die folgende Berechnung erzielt werden:
Ri,0 = (Φi/Φb(0)) · R (2)
ri,1 = (Φi/Φb(1)) · R (3)
Hier stellt Φi die reservierte Bandbreite einer Warteschlange Qi dar, d. h., die Bandbreite, welche für die Paketübermittlung zu der Warteschlange zugeordnet ist.
Φb(0) ist der Summenwert der reservierten Bandbreiten für die Rückstands-Warteschlangen zu der Zeit der Übermittlung des vorhergehenden Paketes, d. h.: Φb(0) = ΣΦj (j: Rückstands- Warteschlangen zur Zeit der Übermittlung des vorhergehenden Paketes),
Φb(1) ist der Summenwert der reservierten Bandbreiten für die Rückstands-Warteschlangen zur Zeit der Übermittlung des Kopfpaketes, d. h.: Φb(1) = ΣΦj (J: Rückstands-Warteschlangen zur Zeit der Übermittlung des Kopfpaketes), und
R ist die gesamte Ausgabebandbreite der Ressourcen, wobei Φb(0) ≤ R und Φb(1) ≤ R besteht.
Ferner bedeutet die obig genannte "Rückstands-Warteschlange" eine Warteschlange, in welcher wenigstens ein unübermitteltes Paket (Rückstand) gespeichert ist, und es ist eine Warteschlange, in welcher wenigstens ein Paket, welches eine Übermittlungsoperation benötigt, gespeichert wird, von daher wird sie auch als eine "aktive Warteschlange" bezeichnet.
Die Bandbreite ri, welche zu jeder Warteschlange Qi zugeordnet ist, variiert gemäß der Anzahl der Rückstands-Warteschlangen. Wie anhand der Gleichung (2) oder (3) ersichtlich ist, wird die Bandbreite den Wert Φi annehmen, wenn Φb = R gilt, während sie die maximale Bandbreite R wird, wenn Φb = Φi gilt.
Hier stellt das erste Glied auf der rechten Seite der Gleichung 1 die Übermittlungsstart-Referenzzeit des Kopfpaketes einer Warteschlange Qi dar. Der größere Wert zwischen der Übermittlungsbeendigungszeit des vorhergehenden Pakets und der Kopfpaketankunftszeit ti,1 ist als die Übermittlungsstart- Referenzzeit gegeben. Das zweite Glied auf der rechten Seite der Gleichung (1) ist die Zeit, welche für die Übermittlung des Kopfpaketes erforderlich ist.
Die Ablaufsteuerung 5-1 führt die Steuerung zur Selektion und zur Übermittlung der Pakete in der Reihenfolge von dem einen Paket, welches den geringsten Wert der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit Fi,1 hat, durch. Demgemäß wird die Prioritätsreihenfolge der Übermittlung für eine Warteschlange erniedrigt, welche eine lange Zeit für die Übermittlung des vorhergehenden Paketes erfordert, und für eine Warteschlange mit einem Kopfpaket, welches eine lange Zeit für die Übermittlung erfordert, von daher wird die gleichberechtigte Paketübermittlung unter Warteschlangen ausgeführt.
Auf diese Art und Weise wird in der gewichteten, gleichberechtigten Warteschlangenbildung (WFQ) die gewichtete Steuerung der Reihenfolge der Übermittlung durch die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 unter Berücksichtigung der Pakete für alle der Warteschlangen ausgeführt, um eine gleichberechtigte Paketübermittlung unter den Warteschlangen zu erreichen, und zur gleichen Zeit werden nicht verwendete, reservierte Bandbreiten (verbleibende Ressourcen) gleichberechtigt den aktiven Warteschlangen in Übereinstimmung mit deren reservierten Bandbreiten zugeordnet, um effektiv die Ressourcen wieder zu verwenden, und dadurch werden die Pakete in aktiven Warteschlangen mit einer höheren Geschwindigkeit derart übermittelt, dass der Betrieb (Service) verbessert wird.
Jedoch variiert immer die Anzahl der Rückstands-Warteschlangen, so dass auch die Bandbreiten ri, welche zu den Warteschlangen Qi zugeordnet werden müssen, immer variieren, und von daher variieren die planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 der Kopfpakete in den Warteschlangen Qi.
Demgemäss hat, wann auch immer ein Paket ausgegeben wurde, die Ablaufsteuerung 5-1 die Verarbeitung zur Berechnung der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 der Kopfpakete durch Gleichung (1), Gleichung (2) und Gleichung (3) für alle der Kopfpakete in den Rückstands-Warteschlangen durchgeführt, und dann hat die Ablaufsteuerung die Selektierung, Übermittlung und Ausgabe der Kopfpakete in den Warteschlangen Qout mit der geringsten planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit Fout,1, aus der Menge dieser berechneten Werte, wie in der folgenden Gleichung (4) beschrieben wird, ausgeführt:
Fout,1 = min{Fout,1, i: Rückstands-Warteschlange} (4)
Die Berechnung der obig erwähnten Gleichung (1) umfasst die Berechnung der Bandbreiten ri,0 und ri,1, welche zu den Warteschlangen Qi zugeordnet sind. Diese variieren aufgrund der Abänderung der Rückstands-Warteschlangen mit jeder Übermittlung von einem Paket, wie es in Gleichung (2) und Gleichung (3) gezeigt wird. Die zugeordneten Bandbreiten ri,1 von den nächsten Kopfpaketen können nicht korrekt berechnet werden, bevor die Ausgabeverarbeitung der unmittelbar vor diesen liegenden Paketen beendet ist.
Das bedeutet, dass, wann auch immer ein neues Kopfpaket ausgegeben wird, die Berechnung erneut durchgeführt werden muß. Hinzu kommt, dass die Ergebnisse der Berechnungen für die planmäßige Kopfpaketübermittlungs-Beendigungszeiten Fi,1 der Warteschlangen, welche zur Zeit der vorhergehenden Paketausgabe berechnet wurden, nicht als ganze für die nächste Paketausgaben verwendet werden können, nicht einmal für Kopfpakete, welche in den Warteschlangen Qi verbleiben, ohne selektiert zu sein. Dieses führt zu einem Anwachsen der Berechnungsmenge.
Andererseits ist aus dem Stand der Technik die Technik das Einführen der virtuellen Zeit bekannt, um das Problem des Anwachsens der Berechnungsmenge aufgrund der Abänderung der zugeordneten Bandbreiten ri,1 zu lösen. Durch das Verwenden der virtuellen Zeit kann die Gleichung (1) wie folgt interpretiert werden:
Fi,1 = max{Fi,0; V(ti,1)} + Li,1/Φi,1 (1')
mit: V(ti,1) = V(ti,0) + (R/Φb)·(ti,1 - ti,0)
V(0) = 0
Die virtuelle Zeit V(T) wird erneut berechnet, wann auch immer sich der Summenwert Φb der reservierten Bandbreiten der Rückstands-Warteschlangen und die Ressourcen-Bandbreite R abändern, jedoch ist die Umsetzung einfach, da die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit Fi,1 zur Zeit der Ankunft des Paketes ermittelt werden kann.
Jedoch schließt die Zeitachse der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit Fi,1 ab, wenn die virtuelle Zeit eingeführt wird, wobei sie einheitlich ihre eigene Achse wird, welche von der aktuellen Zeitachse verschieden ist. Von daher schließen die Zeitachsen ab, wenn eine Vielzahl von Ablaufsteuerungen zur Steuerung der Reihenfolge der Übermittlung der Pakete in Übereinstimmung mit der Dienstgüte (QoS) vorgesehen sind, wobei sie verschieden unter den Ablaufsteuerungen werden. Von daher besteht ein Problem, dass die Verknüpfung unter den Ablaufsteuerungen schwierig wird, beispielsweise die Verarbeitung zur Selektierung des Ausgabepaketes, welche die Toppriorität unter den Ablaufsteuerungen aufweist.
Ferner wurde manchmal darauf hingewiesen, dass, wenn ohne Verwendung der virtuellen Zeit eine Steuerung der Paketübermittlung durch die gleichberechtigte Re-Zuordnung der Ressourcen, wie durch die gewichtete, gleichberechtigte Warteschlangenbildung (WFQ), erzielt wird, die Menge der Berechnung zur Bestimmung der Reihenfolge der Übermittlung (Ablaufsteuerung) extrem lang wird, so dass es schwierig ist, dieses bei einer Hochgeschwindigkeitsleitung anzuwenden.
Die vorliegende Erfindung gibt eine Paketübermittlungs- Steuerungsvorrichtung und ein Ablaufsteuerungsverfahren hierfür an, welche im großen Maße die Berechnungsmenge zur Ablaufsteuerung der Paketübermittlung in gleichberechtigten Warteschlangenbildung zur Sicherstellung verschiedener Dienstgüten (QoS) für die jeweilige Datenflüsse und zur Ausnutzung der Ressourcen der Übermittlungspfade bis zur maximalen Grenze herabsetzt, was eine Hochgeschwindigkeits- Paketübermittlungsverarbeitung ermöglicht, und welches zusätzlich auf einfache Weise eine Verknüpfung zwischen einer Vielzahl von vorgesehenen Ablaufsteuerungen in Übereinstimmung mit den angeforderten Dienstgüten (QOS) erzielt.
Um das Problem zu lösen werden, wenn ferner dieses konkret beschrieben wird, in der Berechnung zur Selektierung des Top- Prioritätspakets, welches für die Übermittlung ausgegeben werden muß, (i) der Bereich der Pakete, welche direkt durch das Abändern der Bandbreiten ri,1 beeinflußt werden, welche zu den Warteschlangen Qi zugeordnet sind, derart begrenzt, um die planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 unter Berücksichtigung von lediglich begrenzten Paketen zu berechnen, und (ii) die Ergebnisse der vergangenen Berechnungen für andere Pakete wiederverwendet, um die obigen Berechnungen auszulassen, wobei eine Verminderung der Berechnungsmenge der gewichteten, gleichberechtigten Warteschlangenbildung (WPQ) erzielt wird.
Um die obige Aufgabe zu lösen, ist eine Paketübermittlungs- Steuerungsvorrichtung, welche eine Multi- Warteschlangenkonfiguration aufweist, die mit einer Vielzahl von Warteschlangen versehen ist, wobei jede Warteschlange Pakete speichert, und ein Ablaufsteuerungsverfahren hierfür angegeben, wobei, wenn die Verarbeitung durchgeführt wird zum Selektieren und Übermitteln des Kopfpaketes, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit von den Kopfpaketen aus einer Anzahl von N Warteschlangen Qi bis QN (1-2) aufweist, die in Übereinstimmung mit den jeweiligen Datenflüssen vorgesehen sind, eine Ablaufsteuerung (1-1) Kopfpakete gruppiert, welche eine geringe Abhängigkeit in bezug auf Abänderungen der relativen Reihenfolge der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten in Bezug auf Abänderungen der gesamten reservierten Bandbreiten der Rückstands-Warteschlangen aufweisen, wobei die Ablaufsteuerung (1-1) die erstrangigen Pakete hält, welche die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeiten aus den Gruppen C&sub1; bis CM haben, wobei die Ablaufsteuerung (1-1) die Ausgabeprioritäten in den Gruppen wiederverwendet, welche in der Vergangenheit berechnet wurden, als sie an der Ausgabe für die Übermittlung von Paketen waren, um für lediglich die erstrangigen Pakete in den Gruppen unter den Gruppen die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeiten zu berechnen, und wobei die Ablaufsteuerung (1-1) das Paket mit der frühesten berechneten Zeit als das Top-Prioritätspaket selektiert. Als ein Ergebnis davon wird in großem Maße die Menge der Berechnung zur Selektierung des zu übermittelnden Paketes mit der Top-Priorität reduziert, wobei eine Hochgeschwindigkeits- Paketübermittlungsverarbeitung möglich ist.
Im allgemeinen liefert das vorliegende System eine Paketübermittlungs-Steuerungsvorrichtung, welche folgendes aufweist: eine Ablaufsteuerung zur Steuerung der Übermittlung durch Gewichtung der Reihenfolge der Übermittlung für jedes Kopfpaket in den Warteschlangen, wobei die Ablaufsteuerung folgendes aufweist: eine Einrichtung zur Einteilung eines jeden Kopfpaketes in den Warteschlangen in Gruppen in Übereinstimmung mit dem Verhältnis zwischen der Paketlänge des Kopfpaketes in jeder Warteschlange und der reservierten Bandbreite des Paketes, und eine Einrichtung zum Selektieren des Paketes als das Top- Prioritäts-Übermittlungspaket, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aus der Menge der erstrangigen Pakete innerhalb der Gruppen hat.
Gemäß dem vorliegenden System ist (1) eine Paketübermittlungs- Steuerungsvorrichtung vorgesehen, die mit wenigstens einer Ablaufsteuerung versehen ist, welche die Übermittlung durch Gewichtung der Reihenfolge der Übermittlung für die Kopfpakete in den Warteschlangen in der Reihenfolge von dem Paket, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit für Pakete hat, die in einer Vielzahl von Warteschlangen gespeichert sind, zu welchen individuell im voraus und zu derselben Zeit bestimmte, reservierte Bandbreiten zugeordnet sind, wobei die Ressourcen (Bandbreiten) des gesamten Übermittlungssystems zu allen aktiven Warteschlangen, in welchen Pakete, die übermittelt werden müssen, gespeichert sind, zugeordnet werden, wobei die Ablaufsteuerung mit einer Gruppierungseinrichtung versehen ist zum Einteilen der Kopfpakete in den Warteschlangen in Gruppen in Übereinstimmung mit dem Verhältnis zwischen der Paketlänge des Kopfpaketes in jeder Warteschlange und der reservierten Bandbreite (von nun an als die planmäßige Ressourcenbelegungszeit bezeichnet), wobei die Ablaufsteuerung eine Gruppenverwaltungseinrichtung zum Halten der Pakete als die erstrangigen Pakete für alle Gruppen aufweist, welche die frühesten, planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten aus den Paketen in einer Gruppe haben, wobei die Ablaufsteuerung eine Innengruppen-Selektiereinrichtung zum Selektieren des Paketes als das erstrangige Paket für die Gruppe, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit hat, wenn ein Paket innerhalb der Gruppe entfernt oder hinzugefügt wird, und wobei die Ablaufsteuerung eine Zwischengruppen-Selektiereinrichtung aufweist zum Selektieren des Paketes als das Top-Prioritäts- Übermittlungspaket aus der Menge der erstrangigen Pakete in den Gruppen, welches die frühestes planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit hat.
(2) Die Ablaufsteuerung kann mit einer reservierten Bandbreitenverwendungs-Verhältnisberechnungseinrichtung versehen sein, zur Berechnung des Verhältnisses (von nun an als das reservierte Bandbreiten-Verwendungsverhältnis bezeichnet) eines kumulativen Wertes der reservierten Bandbreiten für die aktiven Warteschlangen unter Berücksichtigung der Ressourcen (Bandbreiten) des gesamten Übermittlungssystems, und die Zwischengruppen-Selektiereinrichtung ist derart strukturiert, um die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit zu berechnen basierend auf der Übermittlungsstart-Referenzzeit eines jeden erstrangigen Paketes, basierend auf der planmäßigen Ressourcenbelegungszeit und basierend auf dem reservierten Bandbreiten-Verwendungsverhältnis.
(3) Die Innengruppen-Selektiereinrichtung kann ferner derart strukturiert sein, um die Pakete in einer Gruppe in der Reihenfolge von der frühesten planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit zu sortieren, und die Gruppenverwaltungseinrichtung kann derart aufgebaut sein, um die Pakete, welche in der Reihenfolge von der frühesten planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit gespeichert sind, für jede Gruppe zu halten.
(4) Die Innengruppen-Selektiereinrichtung kann derart strukturiert sein, um die Selektion durch das Herumschalten zwischen der Verarbeitung zur Selektion von lediglich dem erstrangigen Paket, welches von den Paketen in einer Gruppe die frühestes planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit hat, und der Verarbeitung zum Sortieren dieser in der Reihenfolge von dem einen, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit hat, auszuführen, um die Verarbeitung zum Sortieren in der Reihenfolge von dem einen, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit hat, wenn die Übermittlungszeit eines Pakets in der Übermittlung mehr als eine zuvor festgelegte Zeit ist, durchzuführen, und um die Verarbeitung zum Selektieren von lediglich dem erstrangigen Paket durchzuführen, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit hat, wenn die Übermittlungszeit des Paketes in Übermittlung nicht mehr als eine zuvor festgelegte Zeit ist.
(5) Die Innengruppen-Selektiereinrichtung kann ferner derart aufgebaut sein, dass die Pakete in der Gruppe in der Reihenfolge von dem einen an, das die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit hat, basierend auf lediglich der Übermittlungsstart-Referenzzeit von jedem Paket in der Gruppe oder basierend auf der Übermittlungsstart-Referenzzeit und der planmäßigen Ressourcenbelegungszeit selektiert werden.
(6) Die Innengruppen-Selektiereinrichtung kann ferner derart aufgebaut sein, dass die Pakete in der Gruppe in der Reihenfolge von dem einen an, das die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit hat, basierend auf lediglich der Übermittlungsstart-Referenzzeit von jedem Paket in der Gruppe oder basierend auf der Übermittlungsstart-Referenzzeit und der planmäßigen Ressourcenbelegungszeit sortiert werden.
(7) Die Gruppierungseinrichtung kann derart aufgebaut sein, um die Kopfpakete in den Warteschlangen in Gruppen einzuteilen durch Unterscheidung des Typs des Anwendungspaketes, welches Verkehrscharakteristiken aufweist, für welche die planmäßige Ressourcenbelegungszeit spezifiziert ist.
(8) Die Paketübermittlungs-Steuerungsvorrichtung kann mit einer Vielzahl von Ablaufsteuerungen versehen sein, welche verschiedene Verarbeitungen durchführen zum Zuordnen der Ressourcen des gesamten Übermittlungssystems für Pakete, welche in Multi-Warteschlangen gespeichert sind, die sich für alle Gruppen in Übereinstimmung mit der Klasse der Dienstgüte unterscheiden. In diesem Fallist jede Ablaufsteuerung mit einer, Einrichtung versehen, um aus der Menge der Kopfpakete für jede der Multi-Warteschlangen das Paket zu selektieren, welches die frühestes planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aufweist. Ferner wird eine Bereitstellung einer Ablaufsteuerung gemacht zum Selektieren des Paketes, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aus der Menge der durch die zu den Multi-Warteschlangen gehörenden Ablaufsteuerungen selektierten Pakete.
(9) Wenigstens eine Ablaufsteuerung aus der Menge der Ablaufsteuerungen, die zu den Multi-Warteschlangen gehören, ist mit einer Einrichtung zum Zuordnen der Bandbreiten eines festen Wertes zu Warteschlangen in den zugehörigen Multi-Warteschlangen und zum Selektieren des Paketes, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aufweist, versehen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist (10) ein Paketübermittlungsablauf-Steuerungsverfahren vorgesehen, welches Pakete durch Gewichtung der Reihenfolge der Übermittlung für Kopfpakete von Warteschlangen in der Reihenfolge von dem Paket übermittelt, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aufweist, für Pakete, die in einer Vielzahl von Warteschlangen gespeichert sind, zu welchem wenigstens reservierte Bandbreiten zugeordnet sind, die individuell im voraus bestimmt wurden, und wobei zur gleichen Zeit Ressourcen (Bandbreiten) des gesamten Übermittlungssystems zu allen aktiven Warteschlangen zugeordnet werden, in welchen Pakete, die übermittelt werden müssen, gespeichert sind, wobei das Paketübermittlungsablauf-Steuerungsverfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: einen Schritt der Einteilung der Kopfpakete der Warteschlangen in Gruppen in Übereinstimmung mit planmäßigen Ressourcen-Belegungszeiten der Kopfpakete in den Warteschlangen; einen Schritt des Selektierens des Paketes als ein erstrangiges Paket für eine Gruppe, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aufweist, wenn eine Paket in der Gruppe entfernt oder hinzugefügt wurde, und des Haltens dieses selektierten Paketes; und einen Schritt des Selektierens des Paketes als ein Top-Prioritäts- Übermittlungspaket, welches die frühestes planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aus der Menge der erstrangigen Pakete in den Gruppen aufweist.
(11) Das Paketübermittlungsablauf-Steuerungsverfahren kann ferner einen Schritt der Berechnung eines reservierten Bandbreiten-Verwendungsverhältnisses der aktiven Warteschlangen und einen Schritt der Berechnung einer planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit aufweisen, während die Selektion unter den Gruppen auf die Übermittlungsstart-Referenzzeit des erstrangigen Paketes, auf der planmäßigen Ressourcenbelegungszeit und auf dem reservierten Bandbreiten- Verwendungsverhältnis basiert.
(12) Das Paketübermittlungsablauf-Steuerungsverfahren kann ferner einen Schritt der Speicherung der Pakete in einer Gruppe in der Reihenfolge von der frühesten planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit und einen Schritt des Haltens der sortierten Pakete aufweisen, wenn die Selektion in den Gruppen vollbracht ist.
(13) Das Paketübermittlungsablauf-Steuerungsverfahren kann ferner einen Schritt des Durchführens der Verarbeitung zum Sortieren in der Reihenfolge von dem Paket aufweisen, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit hat, wenn die Übermittlungszeit von einem Paket in der Übermittlung größer ist, als eine zuvor festgelegte Zeit, und einen Schritt der Durchführung der Verarbeitung zur Selektion von lediglich dem erstrangigen Paket aufweisen, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit hat, wenn die Übermittlungszeit des Paketes in Übermittlung nicht größer als eine zuvor festgelegte Zeit ist.
(14) Das Paketübermittlungsablauf-Steuerungsverfahren kann ferner, wenn die Selektion in den Gruppen vollzogen ist, einen Schritt des Selektierens des Paketes aufweisen, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit hat, basierend auf lediglich der Übermittlungsstart-Referenzzeit eines jeden Paketes in der Gruppe oder basierend auf der Übermittlungsstart- Referenzzeit und der planmäßigen Ressourcen-Belegungszeit.
(15) Das Paketübermittlungsablauf-Steuerungsverfahren kann ferner, wenn die Selektion in den Gruppen vollzogen ist, einen Schritt des Sortierens der Pakete in der Gruppen aufweisen in der Reihenfolge von dem einen, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit hat, basierend auf lediglich der Übermittlungsstart-Referenzzeit eines jeden Paketes in der Gruppe oder basierend auf der Übermittlungsstart-Referenzzeit und der planmäßigen Ressourcen-Belegungszeit.
(16) Das Paketübermittlungsablauf-Steuerungsverfahren kann ferner, wenn die Selektion in den Gruppen vollzogen ist, einen Schritt des Einteilens der Kopfpakete von Warteschlangen in Gruppen aufweisen durch Unterscheidung des Typs des Anwendungspaketes, welches Verkehrscharakteristiken aufweist, für welche die planmäßige Ressourcen-Belegungszeit spezifiziert ist.
Nun wird auf spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingegangen, wobei Fig. 1 eine erläuternde Ansicht des Prinzips der Paketübermittlungssteuerung durch gewichtete, gleichberechtigte Warteschlangenbildung (WFQ) gemäß der vorliegenden Erfindung ist. In der Figur ist das Bezugszeichen 1-1 die Ablaufsteuerung zur Steuerung der Übermittlung durch Gruppierung der Pakete, und Bezugsziffer 1-2 ist die Multi- Warteschlange, welche eine Anzahl von N Warteschlangen (Qi bis QN) zur Speicherung von Paketen in Übereinstimmung mit Datenflüssen aufweist.
Die innere Struktur der Warteschlangen Qi (i = 1, 2, ..., N) hat keinen direkten Einfluß auf die Paketübermittlungssteuerung der vorliegenden Erfindung, so dass angenommen wird, dass die Warteschlangen Qi derart zusammengesetzt sind, dass sie den Paketspeicherungsprozess mittels des allgemeinen FIFO (first-in- first-out)-Verfahrens durchführen.
Die Ablaufsteuerung 1-1 führt die Gruppierung der Kopfpakete in den Warteschlangen Qi (schraffierter Teil (A) in der Figur) durch, basierend auf der planmäßigen Ressourcen-Belegungszeit βi,1, welche für die Übermittlung eines jeden Paketes erforderlich ist. Fig. 1 zeigt ein Beispiel der Steuerung der Übermittlung durch Klassifizierung der Kopfpakete in den Warteschlangen Qi in eine Anzahl von M Gruppen C&sub1; bis CM.
Die planmäßige Ressourcen-Belegungszeit βi,1, welche für jede Paketübermittlung erforderlich ist, wird aus der Paketlänge Li,1 des Kopfpaketes in jeder Warteschlange Qi und aus der reservierten Bandbreite Φi einer jeden Warteschlange Qi mittels der folgenden Gleichung berechnet:
βi,1 = Li,1/Φi
Das bedeutet, dass βi,1 die Zeit ist, welche erforderlich ist, um das Paket mit der Paketlänge Li,1 unter der reservierten Bandbreite Φi, die minimal zu der Warteschlange Qi zugeordnet ist, zu übermitteln.
Wie obig erwähnt wird, aufgrund der gewichteten, gleichberechtigten Warteschlangenbildung (WFQ), falls ungenutzte reservierte Bandbreite besteht, effektiv diese ungenutzte reservierte Bandbreite auch zu den aktiven Warteschlangen mit einem zuvor festgelegten Verhältnis zugeordnet. Demgemäß wird die Ressourcen-Belegungszeit kürzer als das βi,1 werden, so dass das βi,1 als die planmäßige Ressourcen-Belegungszeit berechnet wird.
Die Ablaufsteuerung 1-1 gruppiert jedes Kopfpaket in irgendeines aus der Menge von M Gruppen C&sub1; bis CM in Übereinstimmung mit den Werten der planmäßigen Ressourcen-Belegungszeiten βi,1 der Kopfpakete. Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines Falles, wo ein Kopfpaket P5,1 in der Warteschlange Q&sub5; und ein Kopfpaket P3,1 in der Warteschlange Q&sub5; in die Gruppe C&sub1; gruppiert werden, ein Kopfpaket P2,1 in der Warteschlange Q&sub2; und ein Kopfpaket P4,1 in der Warteschlange Q&sub4; in die Gruppe C&sub2; gruppiert werden, und ein Kopfpaket P1,1 in der Warteschlange Q&sub1; wird in die Gruppe CM gruppiert wird.
Die Ablaufsteuerung 1-1 registriert das Kopfpaket, welches die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit Fi,1 vom geringsten Wert in der Gruppe aufweist, als das erstrangige Paket, welches mit der Top-Priorität in dieser Gruppe ausgegeben werden muß, wenn erneut ein Kopfpaket in einer Warteschlange in der Gruppe eingebaut wird.
Wenn ferner das erstrangige Paket in einer Gruppe als das Übermittlungspaket selektiert und an die Ausgabeverbindung gesendet wird, registriert sie auch das Paket als das erstrangige Paket in der Gruppe, welches die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit Fi,1 von dem geringsten Wert aus der Menge der verbleibenden Pakete in der Gruppe hat.
In Fig. 1 wird das Beispiel gezeigt, wo das Paket P2,1 von der Gruppe C&sub2; gesendet wird, und das nächste Paket P2,2 von der Warteschlange Q&sub2; in die gleiche Gruppe C&sub2; als das Kopfpaket eingearbeitet wird. Wenn Pakete einen auf diese Art und Weise darstellen Gruppenwechsel beinhalten, wird das Paket als das erstrangige Paket registriert, welches den geringsten Wert der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit Fi,1 unter der Gruppe der Pakete in dieser Gruppe (schraffierte Teil (B) in der Figur) aufweist.
Die Ablaufsteuerung 1-1 führt die Steuerung zur Berechnung der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 für die erstrangigen Pakete in den Gruppen (Pakete P5,1, P2,1, ..., P1,1 des schraffierten Teils (C) in dem Beispiel von Fig. 1) durch, sie führt die Steuerung für das Selektieren des Paketes, welches den geringsten Wert von Fi,1 aufweist, als das Paket, welches mit der Top-Priorität übermittelt werden muß, durch, und sie führt die Steuerung zum Versenden des selektierten Paketes von der Ausgabeverbindung aus durch.
Das Prinzip der Paketübermittlungssteuerung der vorliegenden Erfindung wird in weiterem Detail beschrieben. Die in Fig. 1 gezeigte Ablaufsteuerung 1-1 ist mit Metern (nicht dargestellt) in Übereinstimmung mit den Warteschlangen Qi vorgesehen. Die Meter werden mit den Parametern gesetzt, die notwendig zur Berechnung der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 der Kopfpakete in den Warteschlangen sind.
Die in den Metern gesetzten Parameter für die Warteschlangen Qi sind die Übermittlungsstart-Referenzzeit αi,1 der Kopfpakete und die planmäßige Ressourcen-Belegungszeiten βi,1 der Kopfpakete. Die Übermittlungsstart-Referenzzeit αi,1 des Kopfpaketes wird mittels der folgenden Gleichung berechnet:
αi,1 = max{Si,0 + Li,0/ri,0; ti,1) (5)
Hier stellt Si,0 + Li,0/ri,0 die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit des Paketes dar, welches unmittelbar dem Kopfpaket vorhergeht (vorhergehendes Paket), und ti,1 ist die Ankunftszeit des Kopfpaketes. Die Übermittlungsstart-Referenzzeit αi,1 des Kopfpaketes wird den größeren Wert zwischen Werten der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit des vorhergehenden Paketes und der Ankunftszeit des Kopfpaketes werden.
Die planmäßige Ressourcen-Belegungszeit βi,1 wird, wie obig erwähnt, folgendermaßen berechnet:
βi,1 = Li,1/Φi (6)
Die planmäßige Ressourcen-Belegungszeit βi,1 ist die Ressourcen- Belegungszeit, welche für die Übermittlung erforderlich ist, wenn die Pakete in den Warteschlangen Qi mit der reservierten Bandbreite Φi als die geringste zugeordnete Bandbreite übermittelt wird. Die Bandbreiten, welche zu den Warteschlangen Qi zugeordnet sind, variieren gemäß dem Abändern der Rückstands- Warteschlangen, so dass die Ressourcen-Belegungszeiten ebenso variieren. Demgemäß ist die planmäßige Ressourcen-Belegungszeit βi,1 nicht eine aktuelle planmäßige Ressourcen-Belegungszeit, sondern eines der Referenzwerte, die verwendet werden für die Berechnung der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit Fi,1, wie es später beschrieben wird.
Die Ablaufsteuerung 1-1 berechnet das reservierte Bandbreiten- Verwendungsverhältnis γ der Rückstands-Warteschlangen als den Parameter für weitere Berechnungen der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 der Kopfpakete. Das reservierte Bandbreiten-Verwendungsverhältnis γ ist das Verhältnis des Summenwertes Φb(1) der reservierten Bandbreiten, die durch die Rückstands-Warteschlangen (aktive Warteschlangen) verwendet werden unter Berücksichtigung der Ressourcen (Bandbreite der gesamten Ausgabeverbindung) R und wird mittels der folgenden Gleichung berechnet:
γ = Φb(1)/R (7)
Die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit Fi,1 des Kopfpaketes von Gleichung (1) kann wie in der folgenden Gleichung (8) unter der Verwendung der Parameter αi,1, βi,1 und γ gemäß Gleichung (3), Gleichung (5), Gleichung (6) und Gleichung (7) abgeändert werden:
Fi,1 = αi,1 + Li,1/{(Φ&sub1;/Φb(1)) · R}
= (αi,1 + (Li,1/Φ&sub1;) · (Φb(1)/R)
= αi,1 + βi,1 · γ (8)
Hier werden die Übermittlungsstart-Referenzzeit αi,1 und die planmäßige Ressourcen-Belegungszeit βi,1 zu der Zeit berechnet, wenn ein Paket der Kopf der Warteschlange wird, und sie stellen feste Werte dar, welche sich nicht später verändern werden, jedoch ist das reservierte Bandbreiten-Verwendungsverhältnis γ ein Wert, welcher sich gemäß der Veränderung der Rückstands- Warteschlangen abändert.
Wenn die Beziehung zwischen der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 und des reservierten Bandbreiten-Verwendungsverhältnisses γ durch Gleichung (8) in einer graphischen Darstellung, wie durch die geneigten Linien in (A) von Fig. 2 dargestellt, erfolgt, verändern sich die planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 linear in bezug auf eine Veränderung von γ.
(A) von Fig. 2 zeigt ein Beispiel der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 (i = 1 bis 4) der Kopfpakete in der Warteschlangen Qi (i = 1 bis 4). Die Schnittpunkte zwischen den geneigten Linien und der Ordinate von Figur sind αi,1 und die Steigungen der geneigten Linien sind βi,1.
Aus (A) von Fig. 2 wird verstanden werden, dass in dem Fall, wenn die planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 der Pakete keine große Differenz in dem Gradienten βi,1 der geneigten Linie aufweisen, die Wahrscheinlichkeit einer Veränderung in der Reihenfolge der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 von diesen Paketen gering ist, selbst wenn sich das reservierte Bandbreiten-Verwendungsverhältnis γ sich verändert. Selbst wenn dort eine Veränderung auftritt, ist die Zeitdifferenz verschwindend klein.
In (A) von Fig. 2 liegt keine große Differenz zwischen den Gradienten βi,1 von Fi,1 bei i = 1 und von Fi,1 bei i = 3 vor, und ferner gibt es keine große Differenz zwischen den Gradienten βi,1 von Fi,1 bei i = 2 und von Fi,1 bei i = 4. In solch einem Fall verändert sich nicht die Beziehung der Magnitude zwischen Fi,1 bei i = 2 und Fi,1 bei i = 4, wenn eine Veränderung des reservierten Bandbreiten-Verwendungsverhältnisses γ auftritt. Ferner kehrt sich die Beziehung der Magnitude zwischen Fi,1 bei i = 1 und Fi,1 bei i = 3 um, nachdem die beiden Fi,1 sich auf halbem Wege kreuzen, jedoch tritt keine große Differenz zwischen den Werten von Fi,1 bei i = 1 und Fi,1 bei i = 3 als solche auf, da die Gradienten βi,1 dicht beieinander liegen.
(B) von Fig. 2 ist eine Ansicht von lediglich dem Gradienten βi,1. Verschiedene Bereiche (beispielsweise eine Anzahl von M Bereichen) sind im voraus für diesen Gradienten βi,1 bestimmt. Die Gruppierung wird, wie zuvor erwähnt, ausgeführt unter Berücksichtigung der Kopfpakete der Warteschlangen gemäß zu welchem Bereich der durch Gleichung (6) berechnete Gradient βi,1 gehört.
Bei der Ausführung der Gruppierung der Kopfpakete auf diese Art und Weise ist es möglich, die Abhängigkeit von der Reihenfolge der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 der Pakete, welche in die gleiche Gruppe gehören, in bezug auf die Abänderung von γ verschwindend klein zu machen.
In Fig. 2 beispielsweise ist, wenn die Gruppierung ausgeführt wird, während angenommen wird, dass die Kopfpakete in den Warteschlangen mit i = 1 und i = 3 zu der gleichen Gruppen gehören, und dass die Kopfpakete in den Warteschlangen mit i = 2 und i = 4 zu der gleichen Gruppen gehören, die Wahrscheinlichkeit einer Änderung der Reihenfolge der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 der Pakete in den Warteschlangen Qi in den Gruppen, welche für γ = γ&sub1; berechnet wurden, gering, selbst wenn γ = γ&sub2; gilt. Selbst wenn solch eine Änderung auftritt, ist die Zeitdifferenz hiervon gering. Selbst wenn in der Reihenfolge der Übermittlung ein Fehler auftritt, wird demgemäss der Einfluss hierauf gering sein.
Die Paket-Selektierverarbeitung bei der Zeit der Paketübermittlungsausgabe weist folgende Schritte auf: (i) Verarbeitung zur Berechnung der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 durch Gleichung (8) für alle Pakete in einer Gruppe, welche ein Paket unmittelbar zuvor ausgibt, oder in einer Gruppe, zu welcher ein neues Kopfpaket hinzugefügt wird (schraffierter Teil (B) von Fig. 1) und Selektierung der erstrangigen Pakete, in welchen die berechnete planmäßige Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 das Minimum annehmen (Innengruppen-Selektierverarbeitung); und (ii) die Verarbeitung zur Berechnung der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 durch Gleichung (8) zwischen erstrangigen Paketen in den Gruppen (schraffierter Teil (C) von Fig. 1) und Selektierung des Paketes, in welchem der berechnete Wert das Minimum durch Gleichung (4) wird (Zwischengruppen-Selektierverarbeitung).
Da es hinreichend ist, lediglich die Verarbeitung zum Versenden des Paketes zu der Ausgabeverbindung auszuführen, welches durch die Selektierverarbeitung aus der Menge der Gruppen als das Top- Prioritats-Übermittlungspaket selektiert wurde, kann von daher die Menge der Berechnung im großen Maße reduziert werden im Vergleich zu dem Fall beim Stand der Technik, wo die Berechnung der Gleichung (8) in bezug auf die Kopfpakete in allen Rückstands-Warteschlangen ausgeführt wurde.
Wenn beispielsweise 100 Rückstands-Warteschlangen vorhanden sind, dann liegen 100 Kopfpakete für diese Rückstands- Warteschlangen vor. Im Gegensatz zum Stand der Technik, wo die Verarbeitung zur Berechnung der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 durch Gleichung (8) für 100 Pakete und durch das Selektieren des Paketes, welches den minimalsten berechneten Wert aufweist, erfolgt, ist es in der vorliegenden Erfindung hinreichend, die Innengruppen-Selektierverarbeitung für einen Durchschnitt von 10 Pakete und die Zwischengruppen- Selektierverarbeitung für 10 Gruppen durchzuführen, wenn angenommen wird, dass 100 Kopfpakete in 10 Gruppen gruppiert sind, wobei jede Gruppe im Durchschnitt 10 Kopfpakete enthält. Das bedeutet, dass es hinreicht, die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 durch Gleichung (8) für lediglich 20 Pakete zu berechnen, so dass die Menge der Berechnung im großen Maße reduziert werden kann. Zur gleichen Zeit wird in der Verarbeitung zum Selektieren des Objektes, welches ebenso den minimalen berechneten Wert aufweist, die Anzahl der Objekte, welche selektiert werden müssen, im großen Maße herabgesetzt, so dass die Menge der Verarbeitung in dieser Selektierverarbeitung erniedrigt werden kann.
Im allgemeinen wird die Anzahl der Pakete in der Gruppe im Durchschnitt gleich N/M, wobei die Anzahl der Warteschlangen N und die Anzahl der Gruppen M ist. Das bedeutet, dass bei der Durchführung der Gruppierung gemäß der vorliegenden Erfindung die Berechnung, welche beim Stand der Technik unter Berücksichtigung von einer Anzahl von N Paketen ausgeführt worden ist, ausgeführt werden kann lediglich durch die Innen- Gruppenverarbeitung unter Berücksichtigung von einer Anzahl von N/M Paketen und durch die Zwischen-Gruppenverarbeitung unter Berücksichtigung von einer Anzahl von M Paketen. Demgemäss kann die Menge der Berechnung im großen Maße reduziert werden, da es notwendig ist, die Berechnung unter Berücksichtigung von einer Anzahl von (N/M + M) Paketen durchzuführen.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei der Innengruppen- Selektierverarbeitung, wie obig erwähnt, anstelle der Verarbeitung zur Selektierung der erstrangigen Pakete durch Berechnung der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 durch Gleichung (8) unter Verwendung von αi,1, βi,1 und γ, auch die folgende einfache Verarbeitung ebenso möglich ist. In einer Gruppe sind die planmäßigen Ressourcen-Belegungszeiten βi,1 von Paketen Werte, welche dicht beieinander liegen, und die Abhängigkeit von dem reservierten Bandbreiten- Verwendungsverhältnis γ ist gering, von daher sind die Pakete in der Reihenfolge von dem Paket an, welches den geringsten Wert der Übermittlungsstart-Referenzzeit αi,1 als den ersten Sortierungsschlüssel hat, sortiert. Als nächstes werden die Pakete, welche als Übermittlungsstart-Referenzzeiten αi,1 Werten aufweisen, welche die gleichen wie oder ähnliche Werte sind, in der Reihenfolge von dem Paket an sortiert, welches die geringste planmäßige Ressourcen-Belegungszeiten βi,1 als den zweiten Sortierungsschlüssel aufweist. Aufgrund dieses kann das Paket, welches die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit Fi,1 aufweist, die in der Nähe des geringsten Wertes liegt, durch eine einfache Verarbeitung selektiert werden ohne Verwendung des reservierten Bandbreiten-Verwendungsverhältnis γ.
Ferner wird bei der Verwendung von lediglich dem Wert der Übermittlungsstart-Referenzzeit αi,1 kein großer Fehler in dem Selektierergebnis auftreten, selbst wenn das Paket, welches den geringsten Wert aufweist, als das erstrangige Paket selektiert wird, und das Paket, mit der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit Fi,1 in der Nähe des geringsten Wertes kann mittels einer weiteren einfachen Verarbeitung selektiert werden. In diesem Fall wird die Berechnung von β · γ nicht ausgeführt, von daher kann die Menge der Berechnung für die Innen-Gruppenverarbeitung in großem Maße reduziert werden.
Wenn die Selektion unter der Verwendung von αi,1, βi,1 und γ wie obig erwähnt, oder die Selektion unter Verwendung von lediglich αi,1 und βi,1 in der Innengruppen-Selektierverarbeitung ausgeführt wird, ist es ferner möglich folgendes Prozeduren anzuwenden: (i) eine Prozedur der Registrierung von lediglich dem selektierten, erstrangigen Paket, des Vergleichs des Betrages der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 zwischen dem bereits registrierten, erstrangigen Paket und dem Paket, zu welchem ein neues Paket hinzugefügt wird, wenn ein neues Paket zu der Gruppe hinzugefügt wird, des Bestimmens eines neuen erstrangigen Paketes, und der Registrierung von diesem; (ii) eine Prozedur des Sortierens aller Pakete in der Gruppe in der Reihenfolge von dem Paket, welches die geringste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit Fi,1 aufweist; und ferner (iii) eine Prozedur des Wechselns der obigen Prozeduren in Übereinstimmung mit der Zeitvorgabe für die Innengruppen-Selektierverarbeitung.
Im allgemeinen gibt es eine Variation in den Längen der Pakete. Durch Ausnutzung von diesem Merkmal wird eine lange Zeit zur Durchführung der Berechnung zur Selektion des nächsten Ausgabepaketes gegeben, wenn Pakete versendet werden, die, wie lange Pakete, eine lange Zeit zur Übermittlung erfordern, von daher werden die Pakete in Gruppen während dieser Zeit sortiert. Wenn kurze Pakete mit hoher Geschwindigkeit versandt werden oder wenn in einer Selektierverarbeitung in einer Gruppe lediglich Entfernungen und kein Hinzufügen eines Paketes vorliegen, kann die Menge der Verarbeitung reduziert werden, indem die letztsortierten Ergebnisse so wie sie sind verwendet werden, oder indem die Betriebsweise der Verarbeitung zur Selektion von lediglich den erstrangigen Paketen umgeschaltet wird. Selbst in einem Fall, wo aufeinanderfolgende kurze Pakete ausgegeben werden, kann eine Hochgeschwindigkeits-Selektierverarbeitung ausgeführt werden, ohne dass die Genauigkeit abweicht oder während lediglich eine geringe Verringerung der Genauigkeit auftritt.
Es sei darauf hingewiesen, dass vor dem Start der Sortierung durch Teilung der Paketlänge L durch die gesamte Ausgabebandbreite R, d. h. L/R, und durch den Vergleich des berechneten Wertes mit einem Grenzwert beurteilt werden kann, ob oder ob nicht ein Paket ein solches ist, welches eine lange Zeit zur Übermittlung erfordert. Es ist ferner durch Vergleich von lediglich der Paketlänge mit einem Grenzwert möglich, eine einfache Beurteilung durchzuführen.
Wenn die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 zur Selektion eines erstrangigen Paketes in der Innengruppen- Selektierverarbeitung berechnet wird, berechnet ferner die Zwischengruppen-Selektierverarbeitung die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 für lediglich die erstrangigen Pakete der Gruppen, die anders als die Gruppe sind, für welche die Innengruppen-Selektierverarbeitung ausgeführt wird, vergleicht den geringsten Wert aus diesen berechneten Werten mit der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit Fi,1, welche in der Innengruppen-Selektierverarbeitung berechnet wurden, und selektiert dadurch das Top-Prioritätspaket, welches übermittelt werden muß.
Bei der Übermittlung der Anwendungspakete in Multimedia, wie etwa Sprachinformation oder Videoinformation, werden ferner im allgemeinen Pakete nach der Klassifizierung der Pakete in einige Graden in Übereinstimmung mit der erforderlichen Qualität übermittelt.
In jeder obigen Klasse sind die Verkehrscharakteristiken, wie etwa die reservierte Bandbreite Φi und die Paketlänge Li einheitlich. Es gibt Fälle, wo die planmäßige Verknüpfungsbelegungszeit βi(βi = Li/Φi) eindeutig ist, was durch Unterscheidung des Anwendungstyps bestimmt wird. In solch einem Fall kann die Gruppierung der Pakete durch Unterscheidung des Typs der Verkehrscharakteristik des Anwendungspaketes auf einfache Weise und korrekt ausgeführt werden.
Als nächstes wird eine Beschreibung einer konkreten Konfiguration einer Paketübermittlungs-Steuerungsvorrichtung gegeben, welche eine gewichtete, gleichberechtigte Warteschlangenbildung (WFQ) gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Hier sei angenommen, dass die Paketübermittlungs- Steuerungsvorrichtung die Warteschlangenbildung für jeden Datenfluß durchführt. Sie führt die Speicherverarbeitung von Paketen unter Verwendung von FIFO innerhalb einer jeden Warteschlange durch. Ferner sind die Paketdaten als solche in einem nicht dargestellten Speicher gespeichert. Ferner sei angenommen, dass die, nachfolgend beschriebene Paketübermittlungs-Steuerungsvorrichtung lediglich Hinweise (pointer) für die Paketdaten als solche und Parameter, welche die Übermittlungssteuerung betreffen, verarbeitet.
Fig. 3A und 3B sind Ansichten der Konfiguration der erfindungsgemäßen Paketübermittlungs-Steuerungsvorrichtung. In der Figur ist Bezugszeichen 3-1 eine Multi-Warteschlangen- Verwaltungseinrichtung, Bezugszeichen 3-2 eine Berechnungseinrichtung für das reservierte Bandbreiten- Verwendungsverhältnis γ, Bezugszeichen 3-3 ist eine Gruppierungseinrichtung, Bezugszeichen 3-4 ist eine Gruppenverwaltungseinrichtung, Bezugszeichen 3-5 ist eine Innengruppen-Selektiereinrichtung, Bezugszeichen 3-6 ist eine Zwischengruppen-Selektiereinrichtung und Bezugszeichen 3-7 ist eine Ausgabesteuerungseinrichtung.
Die Multi-Warteschlangen-Verwaltungseinrichtung 3-1 ist mit Warteschlangen Qi (i = 1 bis N) in Übereinstimmung mit Datenflüssen und mit Metern in Übereinstimmung mit den Warteschlangen Qi versehen. In jeder Warteschlange Qi sind Paketkennzeichen (packet tags) in der Reihenfolge der Ankunft gespeichert, die jeweils eine Flussnummer "Fluss Nr. (j)" des empfangenden Paketes, eine Paketlänge "PaketLEN.(L)", eine Ankunftszeit (t) und einen Hinweis auf eine Adresse des Speichers zur Speicherung der Paketdaten als solche aufweisen.
In dem Meter, welcher zu jeder Warteschlange Qi gehört, sind die Übermittlungsstart-Referenzzeit αi,1 des Kopfpaketes von dieser Warteschlange Qi und die Bandbreite γ, die durch diese Warteschlange Qi reserviert wird, gespeichert. Die Multi- Warteschlange-Verwaltungseinrichtung 3-1 ist mit einer Funktion zur Verwaltung sowohl von den Warteschlangen Qi in dem aktiven Zustand, in welchen wenigstens ein nicht-übermitteltes Paket (Rückstand) gespeichert ist, als auch von den Metern, die zu den Warteschlangen gehören, und die Multi-Warteschlange- Verwaltungseinrichtung 3-1 ist mit einer Funktion versehen sowohl zur Ausgabe von dem Paketkennzeichen des Kopfpaketes der zugehörigen Warteschlange als auch zur Ausgabe von dem Parameter, welcher in dem Meter von dieser Warteschlange gespeichert ist, gemäß einer Ausgabeanforderung.
Ferner ist die Multi-Warteschlangen-Verwaltungseinrichtung mit einer Funktion zur Ausgabe der abgeänderten reservierten Bandbreite (±Φ) versehen, wenn sich der aktive Zustand einer Warteschlange verändert. Wenn sich beispielsweise eine Warteschlange Qi von dem passiven (nicht-aktiven) Zustand in den aktiven Zustand abändert, dann wird die Menge der Erhöhung (+Φi) der reservierten Bandbreite Φi an die Berechnungseinrichtung 3-2 des reservierten Bandbreiten-Verwendungsverhältnisses γ ausgegeben. Wenn sich im umgekehrten Fall eine Warteschlange Qi von dem aktiven Zustand in den passiven Zustand abändert, dann wird die Menge der Erniedrigung (-Φi) dieser reservierten Bandbreite Φi an die Berechnungseinrichtung 3-2 des reservierten Bandbreiten-Verwendungsverhältnisses γ ausgegeben.
Die Berechnungseinrichtung des reservierten Bandbreiten- Verwendungsverhältnisses γ ist sowohl mit einer Φb- Berechnungseinheit als auch einer γ-Berechungseinheit versehen. Die Φb-Berechnungseinheit empfängt von der Multi-Warteschlangen- Verwaltungseinrichtung 3-1 als seine Eingabe die abgeänderte reservierte Bandbreite (±Φ) und berechnet den kumulativen Wert Φb(Φb = Φb ± Φ) der reservierten Bandbreite der aktiven Warteschlangen (Rückstands-Warteschlangen).
Die γ-Berechnungseinheit teilt den kumulativen Wert Φb der reservierten Bandbreiten der aktiven Warteschlangen (Rückstands- Warteschlangen) durch die Bandbreite R der gesamten Ressourcen (Ausgabeverbindung) und berechnet das Verhältnis γ der reservierten Bandbreite Φb, welche von der Gesamtzahl der aktiven Warteschlangen (Rückstands-Warteschlangen) verwendet wird, zu der Bandbreite R.
Die Gruppierungseinrichtung 3-3 ist sowohl mit einer βi- Berechnungseinheit als auch mit einer Gruppierungsverarbeitungseinheit C(βi) versehen. Die βi- Berechnungseinheit teilt die Paketlänge Li des Kopfpaketes in einer Warteschlange Qi durch die reservierte Bandbreite Φi der Warteschlange Qi (Li/Φi), um die planmäßige Ressourcen- Belegungszeit βi des Kopfpaketes zu berechnen.
Die Gruppierungsverarbeitungseinheit C(βi) führt die Verarbeitung zur Zuordnung der in Beziehung stehenden Pakete zu den Gruppen C&sub1; bis CM durch in Übereinstimmung mit Bereichen, zu welchen diese Werte gehören, basierend auf den Werten der planmäßigen Ressourcen-Bewegungszeiten βi der in Beziehung stehenden Paketen.
Die Gruppenverwaltungseinrichtung 3-4 ist mit der Innengruppen- Selektiereinrichtung 3-5 verknüpft und hält für jede Gruppe Cj (j = 1 bis M) den Zustand aufrecht, wo das Paket, welches den geringsten Wert Fi aus der Gruppe der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi der Pakete in der Gruppe hat, als das erstrangige Paket von dieser Gruppe selektiert ist.
Ferner wird ein Parameter NCP (Next Cluster Pointer; nächster Gruppen-Hinweis), welcher den Hinweis von dem nächstrangigen Paket zum Aufrechterhalten des Zustandes anzeigt, wo die Pakete in der Gruppe in der Reihenfolge von dem geringsten Wert der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit Fi sortiert sind, zu den Paketen in der Gruppe hinzugefügt. Die Pakete können in der Gruppe untereinander in der Reihenfolge der Sortierung durch den Parameter NCP verknüpft sein.
Die Innengruppen-Selektiereinrichtung 3-5 weist eine Funktion auf zur Berechnung der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi (= αi + βi · γ) der Pakete in einer Gruppe durch eine Anforderung von der Gruppenverwaltungseinrichtung 3-4 für eine von den Gruppen, die in der Gruppenverwaltungseinrichtung 3-4 gespeichert sind, zum Selektieren des Paketes als das erstrangige Paket, welches den geringsten Wert des Wertes Fi aus den planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi der Pakete hat, und zum Zurückkehren von diesem zu der Gruppenverwaltungseinrichtung 3- 4. Ferner hat die Innengruppen-Selektiereinrichtung 3-5 eine Funktion der Ausgabe der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit Fi des erstrangigen Paketes an die Ausgabesteuerungseinheit 3-4.
Die Innengruppen-Selektiereinrichtung 3-5 kann, wie bereits zuvor erwähnt, die Prozedur des Selektierens der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit von αi und βi, die Prozedur des Sortierens oder die Prozedur des angebrachten Umschaltens dieser beiden Prozeduren in Übereinstimmung mit der Verarbeitungszeit verwenden.
Die Innengruppen-Selektiereinrichtung 3-6 berechnet und selektiert das Paket, welches den geringsten Wert der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit Fi (= αi + βi · γ) hat, aus der Menge der erstrangigen Paketen in den Gruppen C&sub1; bis CM (es sei zu beachten, dass die Gruppe, welche unmittelbar vor dieser ausgegeben wurde, ausgenommen ist) und gibt diese planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit Fi an die Ausgabesteuerungseinrichtung 3-7 aus.
Die Ausgabesteuerungseinrichtung 3-7 vergleicht die planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi, welche von der Innengruppen- Selektiereinrichtung 3-5 und der Zwischengruppen- Selektiereinrichtung 3-6 eingegeben wurden, selektiert das Paket als das zu übermittelnde Top-Prioritätspaket, welches den geringeren Wert Fi aufweist, und gibt das Paketkennzeichen von diesem aus.
Um eine ähnliche Verarbeitung mit dem nächsten Paket als das Kopfpaket für die Warteschlange Qi durchzuführen, in welchem das Paketkennzeichen des übermittelten Paketes gespeichert ist, aktiviert die Ausgabesteuerungseinrichtung 3-7 die Verarbeitung der Multi-Warteschlangen-Verwaltungseinrichtung 3-1, die Verarbeitung der Berechnungseinheit 3-2 für das reservierte Bandbreiten-Verwendungsverhältnis γ, und die Verarbeitung der Gruppierungseinrichtung 3-3 für das nächste Kopfpaket.
Die funktionalen Einrichtungen der Paketübermittlungs- Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wurden obig beschrieben. Hier wird eine Beschreibung im folgenden von der Verarbeitungsoperation unter Hinzunahme zur gleichen Fig. 3 gegeben, während die Verarbeitungsoperation in Paketausgabeverarbeitung und Paketeingabeverarbeitung klassifiziert wird. Es sei darauf hingewiesen, dass in der Figur die eingekreisten Zahlen den Zahlen in den runden Klammern entsprechen, die zu der Verarbeitungsoperation in der folgenden Beschreibung beigefügt sind und die Verknüpfungspositionen unter Funktionsmodulen, zu und von welchen die Informationen betreffend der in Beziehung stehenden Verarbeitungsoperationen eingegeben und ausgegeben werden, darstellen. Ferner werden in der Figur die Inhalte der Information, welche eingegeben, ausgegeben oder bei der Verknüpfung oder bei den Funktionsmodulen gehalten werden, in den Blöcken a) bis h) durch Hinzufügung von Zuleitungen beschrieben.

[1] Paketausgabe Verarbeitung

Wenn die beiden Zustände von sowohl der Vollendung der Paketausgabe (10) durch die Ausgabesteuerungseinheit 3-7 als auch die Ausgabeerlaubnis (11) des nächsten Paketes erfüllt sind, wird eine Anforderung (12) zur Verarbeitung des nächsten Paketes als das Kopfpaket in der Warteschlange Qi, zu welchem das Paket gehörte, welches unmittelbar vor diesem ausgegeben wurde, von der Ausgabesteuerungseinrichtung 3-7 zu der Multi- Warteschlangen-Verwaltungseinrichtung 3-1, zu der Berechnungseinrichtung 3-2 des reservierten Bandbreiten- Verwendungsverhältnisses γ und zu der Gruppierungseinrichtung 3- 3 gesendet.
Die Multi-Warteschlangen-Verwaltungseinrichtung 3-1 ruft das neue Kopfpaket auf, wenn ein unübermitteltes Paket in der Warteschlange Qi gespeichert ist, berechnet die Übermittlungsstart-Referenzzeit αi des Kopfpaketes und speichert den berechneten Wert in dem Meter. Es sei darauf hingewiesen, dass die Multi-Warteschlangen-Verwaltungseinrichtung 3-1 nichts ausgibt, wenn die zugehörige Warteschlange Qi leer geworden ist.
Die Übermittlungsstart-Referenzzeit αi wird als αi = t gesetzt, wenn die Ankunftszeit t von diesem Paket und die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit Fi,0 des Paketes, welches unmittelbar vor diesem gesendet wurde, verglichen wird, und t ≥ Fi,0 gilt, während die Übermittlungsstart-Referenzzeit auf αi = Fi,0 gesetzt wird, wenn t < Fi,0 gilt.
Die Multi-Warteschlangen-Verwaltungseinrichtung 3-1 gibt die Parameter der Paketlänge Li und der reservierten Bandbreite Φi an die Gruppierungseinrichtung 3-3 aus (15). Ferner gibt die Multi- Warteschlangen-Verwaltungseinrichtung 3-1 an die Berechnungseinrichtung 3-2 des reservierten Bandbreiten- Verwendungsverhältnisses γ die Abänderung (±Φ) der verfügbaren reservierten Bandbreite aus, welche durch die Änderung des aktiven Zustandes der Warteschlange hervorgerufen wird (14).
Die Gruppierungseinrichtung 3-3 berechnet (2) die planmäßige Ressourcen-Belegungszeit β, wenn die Parameter eingegeben werden, führt die Gruppierung für neue Kopfpakete in Übereinstimmung mit diesem Wert β durch (3) und gibt das gleiche an die Gruppenverwaltungseinrichtung 3-4 aus.
Die Berechnungseinrichtung 3-2 des reservierten Bandbreiten- Verwendungsverhältnisses γ berechnet (13) den kumulativen Wert Φb der reservierten Bandbreiten der Rückstands-Warteschlangen. Wenn eine Ausgabeanforderung (12) von der Ausgabesteuerungseinrichtung 3-7 besteht, wird der kumulative Wert Φb der reservierten Bandbreiten an die γ-Berechnungseinrichtung ausgegeben, und die γ-Berechnungseinrichtung berechnet (4) das reservierte Bandbreiten-Verwendungsverhältnis γ, d. h. das Verhältnis des kumulativen Wertes Φb der reservierten Bandbreiten unter Berücksichtigung der Bandbreite R der gesamten Ressourcen, und gibt das gleiche an die Innengruppen- Selektiereinrichtung 3-5 und die Zwischengruppen- Selektiereinrichtung 3-6 aus.
Die Gruppenverwaltungseinrichtung 3-4 wartet genau eine Periode für die Gruppierung des nächsten Kopfpaketes, um fertig zu sein, wenn die Gruppe Cj, zu welcher das Paket gehört, das als das Top- Prioritätsausgabepaket selektiert wurde, von der Ausgabesteuerungseinrichtung 3-4 benachrichtigt wird, und sendet (7) alle Pakete, die zu dieser Gruppe Cj gehören, zu der Innengruppen-Selektiereinrichtung 3-5. Die Innengruppen- Selektiereinrichtung 3-5 selektiert erneut das erstrangige Paket von der Menge dieser Pakete und sendet (9) das gleiche zu der Gruppenverwaltungseinrichtung 3-4 zurück.
Wenn ferner das nächste Kopfpaket in eine andere Gruppe Ck gruppiert wird, werden alle Pakete der anderen Gruppe Ck auf ähnliche Weise zu der Innengruppen-Selektiereinrichtung 3-5 gesendet (7). Die Innengruppen-Selektiereinrichtung 3-5 selektiert erneut das erstrangige Paket von der Menge dieser Pakete und sendet das gleiche zu der Gruppenverwaltungseinrichtung 3-4 zurück (9).
Die Gruppenverwaltungseinrichtung 3-4 gibt die Parameter (αi, βi) der erstrangigen Pakete in den Gruppen aus, die anders als die Gruppe Cj sind, welche letztendlich zu der Innengruppen- Selektiereinrichtung 3-5 und zu der Zwischengruppen- Selektiereinrichtung 3-6 gesendet werden.
Die Innengruppen-Selektiereinrichtung 3-5 berechnet die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeiten Fi (= αi + βi · γ) der Pakete unter Verwendung der Parameter αi und βi der Pakete, welche von der Gruppenverwaltungseinrichtung 3-4 eingegeben werden (7), und unter Verwendung des neuen reservierten Bandbreiten-Verwendungsverhältnisses γ, selektiert das Paket als das erstrangige Paket, für welches die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit Fi den geringsten Wert aus der Menge dieser Fi wird, und gibt (8) dieses an die Ausgabesteuerungseinrichtung 3-7 aus und sendet (9) dieses zur gleichen Zeit an die Gruppenverwaltungseinrichtung zurück.
Die Zwischengruppen-Selektiereinrichtung 3-6 berechnet die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeiten Fi (= αi + βi · γ) unter Verwendung der Parameter (αi, βi) der erstrangigen Pakete der Eingabegruppen und unter Verwendung des neuen reservierten Bandbreiten-Verwendungsverhältnisses γ, selektiert das Paket als ein Top-Prioritätskandidatenpaket, welches den geringsten Wert für Fi von der Menge dieser Fi hat, und gibt dieses Top- Prioritätskandidatenpaket an die Ausgabesteuerungseinrichtung 3- 7 aus (6).
Die Ausgabesteuerungseinrichtung 3-7 selektiert und gibt das Paket, welches den geringsten Wert für Fi aus der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi hat und welches von der Zwischengruppen-Selektiereinrichtung 3-6 und von der Innengruppen-Selektiereinrichtung 3-5 eingegeben wurden (6, 8), als das Top-Prioritäts-Übermittlungspaket aus, und fordert zur gleichen Zeit die Verarbeitung bezüglich des nächsten Ausgabepaketes an (12).

[2] Paketeingabe Verarbeitung

Die Multi-Warteschlangen-Verwaltungseinrichtung 3-1 empfängt die Paketkennzeichen der Pakete, um den Übermittlungsdienst durchzuführen, und speichert die Paketkennzeichen in den Warteschlangen Qi, welche zu den Datenflüssen gehören. Zu dieser Zeit hat das Kopfpaket bereits in dieser Warteschlange existiert, wenn eine Warteschlange Qi eine Warteschlange des aktiven Zustandes ist, und von daher wird die Eingabeverarbeitung durch lediglich Hinzufügen des Paketkennzeichens des neu empfangenen Paketes zu der Warteschlange Qi beendet.
Wenn ein Paket bei einer Warteschlange Qi in einem leeren Zustand ankommt, dann wird dieses Paket das Kopfpaket, von daher berechnet die Multi-Warteschlangen-Verwaltungseinrichtung 3-1 von diesem Paket die Übermittlungsstart-Referenzzeit αi und setzt das αi in den Meter für die Warteschlange Qi, gibt sowohl die Paketlänge Li von diesem als auch die reservierte Bandbreite Φi der Warteschlange Qi an die Gruppierungseinrichtung 3-3 aus (15), und gibt den Wert der Variation der reservierten verwendeten Bandbreite (Menge des Anwachsens von Φi) an die Berechnungseinrichtung 3-2 des reservierten Bandbreiten- Verwendungsverhältnisses γ aus.
Die Gruppierungseinrichtung 3-3 berechnet bei der β- Berechnungseinheit über Li/Φi die planmäßige Ressourcen- Belegungszeit βi, gruppiert die Pakete bei der Gruppierungsverarbeitungseinheit C(βi) gemäß dem Wert der planmäßigen Ressourcen-Belegungszeit βi, und gibt das Ergebnis an die Gruppenverwaltungseinrichtung 3-4 aus (3).
Die Gruppenverwaltungseinrichtung 3-4, welche mit der Innengruppen-Selektiereinrichtung 3-5 verknüpft ist, berechnet die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeiten Fi für die Gruppe Cj, zu welcher ein Paket neu hinzugefügt wurde, basierend auf das erstrangige Paket in der Gruppe Cj, basierend auf die Parameter (α, β) des neu hinzugefügten Paketes und basierend auf das reservierte Bandbreiten-Verwendungsverhältnis γ, und selektiert und hält das Paket, welches die geringste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit Fi hat, als das neue erstrangige Paket.
Fig. 4 ist eine erläuternde Ansicht der Paketübermittlungssteuerung durch eine Vielzahl von Ablaufsteuerungen gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Figur stellt Bezugsziffer 4-1 eine Eingabeleitung dar, Bezugsziffer 4-2 eine Überleiteinrichtung (router; Klassifizierer), Bezugsziffer 4-3 eine erste Multi-Warteschlange, Bezugsziffer 4-4 eine zweite Multi-Warteschlange, Bezugsziffer 4-5 eine erste Sub- Ablaufsteuerung, Bezugsziffer 4-6 eine zweite Sub- Ablaufsteuerung und Bezugsziffer 4-7 eine höhere Hauptablaufsteuerung hiervon dar.
Fig. 4 ist eine erläuternde Ansicht für die Paketablaufsteuerung in einem Fall, wo Verkehrspakete von Anwendungen, für welche verschiedene Dienstgüten (QoS) erforderlich sind, vermischt sind, wie etwa bei der Übermittlung von Sprachpaketen etc., wo ein geringer Jitter wichtig ist, oder bei der Übermittlung von WWW, FDP und arideren Datenpaketen, wo eine geringe Verzögerung und maximales Übermittlungsvermögen wichtig sind.
Von der Eingabeleitung 4-1 werden Verkehrsdaten eingegeben, die verschiedene Dienstgüte(QoS)-Klassen aufweisen, wie etwa Sprachpakete "Sprache", Videopakete "Video" und Datenpakete "Daten". Der Router 4-2 analysiert die Kopfinformation der Eingabepakete, um diese Pakete in Datenflüsse zu klassifizieren, zu welchen sie gehören, und speichert die Pakete in den Warteschlangen entsprechend den Datenflüssen.
Die Warteschlangen sind als eine Vielzahl von Multi- Warteschlangen bestehend, welche durch verschiedene Ablaufsteuerungen in Übereinstimmung mit der Dienstgüte, die von den entsprechenden Datenflüssen der Warteschlangen erfordert wird, gesteuert werden. Die erste Multi-Warteschlange 4-3 speichert die Pakete, für welche geringer Jitter erforderlich ist, wie beispielsweise Sprachpakete "Sprache" und Videopakete "Video". Die Ablaufsteuerung wird derart gesteuert, dass die zuvor bestimmte Ausgaberate durch die erste Sub-Ablaufsteuerung (S1) 4-5 garantiert wird.
Die erste Sub-Ablaufsteuerung (S1) 4-5 legt in der obig erwähnten Gleichung (1) ri,0 = ri,1 = Φi fest, da es nicht notwendig ist, die verbleibende Bandbreite unter den Warteschlangen erneut aufzuteilen, berechnet die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 der Kopfpakete in den Warteschlangen, um das Paket als das Top-Prioritätsausgabepaket zu selektieren, welches den geringsten Wert Fi,1 aufweist.
Die erste Sub-Ablaufsteuerung (S1) 4-5 weist eine leichte Auslastung der Berechnungsverarbeitung auf, da die zugeordnete Bandbreite ri,1 ein fester Wert ist, so dass sie die Prioritätsselektierverarbeitung einer hohen Geschwindigkeit folgend ausführen kann, selbst für Verarbeitung eines Datenflusses, welcher sich aus kurzen Paketen, wie Sprachpaketen, zusammensetzt.
Andererseits werden Pakete, für welche eine geringe Verzögerung erforderlich ist, wie bei Datenpaketen, in der zweiten Multi- Warteschlange 4-4 gespeichert. Die Ablaufsteuerung wird derart gesteuert, dass die verbleibende Bandbreite gleichberechtigt durch die gewichtete, gleichberechtigte Warteschlangenbildung (WFQ) über die zweite Sub-Ablaufsteuerung (S2) 4-6 zugeordnet wird.
Die gewichtete gleichberechtigte Warteschlangenbildung (WFQ) weist die hervorragenden Eigenschaften auf, dass eine Minimumverzögerung der Pakete garantiert wird und dass die verbleibende Bandbreite gleichberechtigt unter den Datenflüssen zugeordnet wird. Die zweite Sub-Ablaufsteuerung (S2) 4-6 führt die zuvor erwähnte Gruppierung in der Berechnung der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten Fi,1 der Kopfpakete in den Warteschlangen durch, führt die Berechnungsverarbeitung mit hoher Geschwindigkeit durch Limitierung der zu berechnenden Pakete durch und selektiert das Paket als das Top- Prioritätsausgabepaket, welches den geringsten Wert Fi,1 aufweist.
Die höhere Hauptablaufsteuerung (S) 4-7 verknüpft die erste und zweite Sub-Ablaufsteuerung (S1, S2), selektiert das Paket, welches die geringste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit Fi,1 auf weist, als das Ausgabepaket für den Ausgabekandidaten des Paketes, welches von den beiden Sub-Ablaufsteuerungen (S1, S2) selektiert wurde, und gibt dieses aus.
Durch eine derartige Verarbeitung ist es möglich, einen geringen Jitter und eine geringe Verzögerung für die Datenflüsse in Übereinstimmung mit der Dienstgüte (QoS), welche für die Datenflüsse erforderlich ist, sicherzustellen, und auf effektive Weise die Ausgabeverbindung gleichberechtigt unter den Datenflüssen bis zur höchsten Grenze für die Paketübermittlung auszunutzen.
Die Effekte der vorliegenden Erfindung, wie obig beschrieben, zusammengefasst, kann in der Verarbeitung der gewichteten, gleichberechtigten Warteschlangenbildung (WFQ) zur Selektierung und Übermittlung des Kopfpaketes mit der frühesten planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit aus der Menge der Kopfpakete in Warteschlangen, für welche die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aufgrund der Abänderung des Summenwertes der reservierten Bandbreiten, welche durch Rückstands-Warteschlangen verwendet werden, variiert, die Menge der Berechnung in der gewichteten, gleichberechtigten Warteschlangenbildung-(WFQ)-Verarbeitung im großen Maße aufgrund folgender Punkte reduziert werden: Durch Gruppierung der Kopfpakete mit einer geringen Abhängigkeit von Veränderungen in der relativen Reihenfolge der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten auf Änderungen in dem Summenwert der reservierten Bandbreiten der Rückstands-Warteschlangen, durch Berechnung der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeiten unter Berücksichtigung von lediglich dem erstrangigen Paket in jeder Warteschlange durch Wiederverwendung der Ausgabeprioritätsreihenfolge in jeder Gruppe, die in der Vergangenheit wie sie ist berechnet wurde, und durch Selektierung des Top-Prioritätspaketes.
Ferner stellt bei der Berechnung der planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit die Zeitachse die reale Zeitachse dar, von daher wird die Selektierverarbeitung unter Berücksichtung der Pakete mit der Top-Priorität, welche individuell durch eine Vielzahl von Ablaufsteuerungen selektiert wurden, einfach und die Selektierverarbeitungen durch die Vielzahl der Ablaufsteuerungen kann auf einfache Weise verknüpft werden.

Claims

1. Eine Paketübermittlungs-Steuerungsvorrichtung für Pakete, welche in einer Vielzahl von Warteschlangen (Qi) gespeichert sind, zu welchen reservierte Bandbreiten, die zuvor individuell bestimmt wurden, zugeordnet sind, wobei jede Warteschlange ein Kopfpaket und weitere Pakete aufweist, folgendes aufweisend:

eine Ablaufsteuerung (1-1) zur Steuerung der Übermittlung durch Gewichtung der Reihenfolge der Übermittlung für jedes Kopfpaket in den Warteschlangen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufsteuerung folgendes aufweist:

eine Einrichtung (3-4) zur Zuordnung der Kopfpakete in den Warteschlangen in Gruppen (Ci) in Übereinstimmung mit dem Verhältnis zwischen der Paketlänge des Kopfpaketes in einer jeden Warteschlange (Qi) und der reservierten Bandbreite (Φi) des Paketes; und

eine Einrichtung (3-5) zur Selektierung des Paketes als das Top- Prioritäts-Übermittlungspaket, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aufweist, aus der Menge der erstrangigen Pakete innerhalb der Gruppen (Ci).

2. Eine Paketübermittlungs-Steuerungsvorrichtung für Pakete, welche in einer Vielzahl von Warteschlangen (Qi) gespeichert sind, zu welchen reservierte Bandbreiten (Φi), die individuell im voraus bestimmt wurden, zugeordnet sind, wobei jede Warteschlange ein Kopfpaket und weitere Pakete aufweist, wobei die Vorrichtung mit wenigstens einer Ablaufsteuerung (1-1) versehen ist, welche die Übermittlung durch Gewichtung der Reihenfolge der Übermittlung für die Kopfpakete in den Warteschlangen (Qi) in der Reihenfolge von dem Paket, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aufweist, und zur gleichen Zeit durch Zuordnung der reservierten Bandbreiten zu allen aktiven Warteschlangen, in welchen Pakete, die übermittelt werden sollen, gespeichert sind, steuert;

dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufsteuerung (1-1) folgendes aufweist:

eine Gruppierungseinrichtung (3-3) zur Einteilung der Kopfpakete in die Warteschlangen (Qi) in Gruppen (Ci) in Übereinstimmung mit einer planmäßigen Ressourcen-Belegungszeit, welches Verhältnis als das Verhältnis zwischen der Paketlänge des Kopfpaketes in einer jeden Warteschlange (Qi) und der reservierten Bandbreite (Φi) definiert ist;

eine Gruppenverwaltungseinrichtung (3-4) zum Halten von Paketen als erstrangige Pakete, welche die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeiten unter den Paketen in einer Gruppe (Ci) aufweisen, für alle Gruppen;

eine Innengruppen-Selektiereinrichtung (3-5) zum Selektieren des Paketes als das erstrangige Paket, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit für die Gruppe aufweist, wenn ein Paket innerhalb der Gruppe entfernt oder hinzugefügt wird; und

eine Zwischengruppen-Selektiereinrichtung (3-6) zum Selektieren des Paketes als das Top-Prioritäts-Übermittlungspaket, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aufweist, aus der Menge der erstrangigen Pakete innerhalb der Gruppen (Ci).

3. Eine Paketübermittlungssteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei:

die Ablaufsteuerung (1-1) mit einer Berechnungseinrichtung (3-2) des reservierten Bandbreitenverwendungsverhältnisses versehen ist zum Berechnen des reservierten Bandbreiten- Verwendungsverhältnisses, welches als das Verhältnis eines kumulativen Wertes der reservierten Bandbreiten für die aktiven Warteschlangen unter Berücksichtigung der Bandbreiten definiert ist; und wobei

die Zwischengruppenselektiereinrichtung (3-6) derart strukturiert ist, um die planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit basierend auf einer Übermittlungsstartreferenzzeit eines jeden erstrangigen Paketes, basierend auf der planmäßigen Ressourcen- Belegungszeit und basierend auf das reservierte Bandbreitenverwendungsverhältnis zu berechnen.

4. Eine Paketübermittlungs-Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei:

die Innengruppen-Selektiereinrichtung (3-5) derart strukturiert ist, um die Pakete in einer Gruppe in der Reihenfolge von der frühesten planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit zu sortieren, und wobei

die Gruppenverwaltungseinrichtung (3-4) derart eingerichtet sein kann, um die Pakete, welche in der Reihenfolge von der frühesten planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit sortiert sind, für jede Gruppe zu halten.

5. Eine Paketübermittlungs-Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei:

die Innengruppen-Selektiereinrichtung (3-5) derart strukturiert ist:

um die Selektion durchzuführen durch Herumschalten zwischen der Verarbeitung zur Selektion von lediglich dem erstrangigen Paket, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit von den Paketen in einer Gruppe aufweist, und der Verarbeitung zum Sortieren dieser in der Reihenfolge von dem einen an, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aufweist;

um die Verarbeitung durchzuführen zum Sortieren in der Reihenfolge von dem einen, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aufweist, wenn die Übermittlungszeit eines Pakets in Übermittlung größer als eine zuvor festgelegte Zeit ist; und

um die Verarbeitung durchzuführen zum Selektieren von lediglich dem erstrangigen Paket, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aufweist, wenn die Übermittlungszeit des Paketes in Übermittlung nicht größer als eine zuvor festgelegte Zeit ist.

6. Eine Paketübermittlungs-Steuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2, 3 und 4, wobei die Innengruppen- Selektiereinrichtung (3-5) derart eingerichtet ist, um das Paket zu selektieren, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aufweist, basierend auf lediglich der Übermittlungsstartreferenzzeit eines jeden Paketes in der Gruppe (Ci) oder basierend auf der Übermittlungsstartreferenzzeit und der planmäßigen Ressourcen-Belegungszeit.

7. Eine Paketübermittlungs-Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die Innengruppen-Selektiereinrichtung (3-5) derart eingerichtet ist, um die Pakete in der Gruppe (Ci) in der Reihenfolge von dem einen, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aufweist, zu sortieren, basierend auf lediglich der Übermittlungsstartreferenzzeit eines jeden Paketes in der Gruppe (Ci) oder basierend auf der Übermittlungsstartreferenzzeit und der planmäßigen Ressourcen- Belegungszeit.

8. Eine Paketübermittlungs-Steuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Gruppierungseinrichtung (3-3) derart eingerichtet ist, um die Kopfpakete in den Warteschlangen zu Gruppen zuzuordnen, durch Unterscheidung des Typs des Anwendungspaketes, welches Verkehrsmerkmale aufweist, für welche die planmäßige Ressourcen-Belegungszeit spezifiziert ist.

9. Eine Paketübermittlungs-Steuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei:

eine Bereitstellung einer Vielzahl von Ablaufsteuerungen (4-5, 4-6) gemacht wird, welche verschiedene Verarbeitungen durchführen zur Zuordnung der Ressourcen eines gesamten Übermittlungssystems für Pakete, die in Multi-Warteschlangen gespeichert sind und die, für alle Gruppen in. Übereinstimmung mit der Klasse der Dienstgüte übereinstimmen; wobei

jede Ablaufsteuerung mit einer Einrichtung (3-5) versehen ist zum Selektieren des Paketes, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aufweist, aus der Menge der Kopfpakete für jede Multi-Warteschlange; und wobei

eine Bereitstellung von einer Ablaufsteuerung (4-7) gemacht wird, zum Selektieren des Paketes, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aufweist, aus der Menge der Pakete, die durch die Ablaufsteuerungen, welche zu den Multi-Warteschlangen gehören, selektiert werden.

10. Eine Paketübermittlungs-Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei wenigstens eine Ablaufsteuerung aus der Gruppe der Ablaufsteuerungen, die zu den Multi-Warteschlangen gehören, mit einer Vorrichtung, versehen ist, zum Zuordnen von Bandbreiten einer festen Rate an Warteschlangen in den zugehörigen Multi- Warteschlangen und zum Selektieren des Paketes, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aufweist.

11. Ein Paketübermittlungs-Ablaufsteuerungsverfahren, welches Pakete übermittelt durch Gewichtung der Reihenfolge der Übermittlung für Kopfpakete von Warteschlangen (Qi) in der Reihenfolge von dem Paket, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit für Pakete aufweist, welche in einer Vielzahl von Warteschlangen gespeichert sind, zu welchen wenigstens reservierte Bandbreiten zugeordnet sind, die vorab individuell bestimmt wurden, und zur gleichen Zeit durch Zuordnung der Bandbreiten zu allen der aktiven Warteschlangen, in welchen Pakete, die übermittelt werden müssen, gespeichert sind,

gekennzeichnet durch:

den Verfahrensschritt der Zuordnung der Kopfpakete der Warteschlangen zu Gruppen (Ci) in Übereinstimmung mit planmäßigen Ressourcen-Belegungszeiten der Kopfpakete in den Warteschlangen;

den Verfahrensschritt der Selektierung des Paketes als ein erstrangiges Paket, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit für eine Gruppe (Ci) aufweist, wenn ein Paket in der Gruppe (Ci) entfernt oder zu Paketen hinzugefügt wird, und des Haltens dieses selektierten Paketes; und

den Verfahrensschritt des Selektierens des Paketes als ein Top- Prioritäts-Übermittlungspaket, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit aus der Menge der erstrangigen Pakete in den Gruppen (Ci) aufweist.

12. Ein Paketübermittlungs-Ablaufsteuerungsverfahren gemäß Anspruch 11, ferner einen Schritt der Berechnung eines reservierten Bandbreitenverwendungsverhältnisses von aktiven Warteschlangen und den Schritt der Berechnung einer planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit während der Selektion unter den Gruppen aufweisend, basierend auf einer Übermittlungsstartreferenzzeit des erstrangigen Paketes, basierend auf der planmäßigen Ressourcen-Belegungszeit und basierend auf dem reservierten Bandbreitenverwendungsverhältnis.

13. Ein Paketübermittlungs-Ablaufsteuerungsverfahren gemäß Anspruch 11 oder 12 ferner den Schritt des Sortierens der Pakete in einer Gruppe (Ci) in der Reihenfolge von der frühesten planmäßigen Übermittlungsbeendigungszeit und des Haltens der sortierten Pakete aufweisend, wenn die Selektion in den Gruppen (Ci) erzielt worden ist.

14. Ein Paketübermittlungs-Ablaufsteuerungsverfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, ferner den Schritt des Durchführens der Verarbeitung zum Sortieren in der Reihenfolge von dem Paket, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit hat, aufweisend, wenn die Übermittlungszeit eines Pakets in Übermittlung größer als eine zuvor festgelegte Zeit ist, und den Schritt des Durchführens der Verarbeitung zum Selektieren von lediglich dem erstrangigen Paket, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit hat, aufweisend, wenn die Übermittlungszeit des Paketes in Übermittlung nicht größer als eine zuvor festgelegte Zeit ist, wenn die Selektion in den Gruppen (Ci) erzielt worden ist.

15. Ein Paketübermittlungs-Ablaufsteuerungsverfahren gemäß Anspruch 11, 12 oder 14, ferner den Schritt der Selektion des Paketes, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit hat, aufweisend, basierend auf lediglich der Übermittlungsstartreferenzzeit eines jeden Paketes in der Gruppe (Ci) oder basierend auf der Übermittlungsstartreferenzzeit und der planmäßigen Ressourcen- Belegungszeit, wenn die Selektion in den Gruppen (Ci) erzielt worden ist.

16. Ein Paketübermittlungs-Ablaufsteuerungsverfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, ferner den Schritt des Sortierens der Pakete in einer Gruppe (Ci) in der Reihenfolge von dem einen, welches die früheste planmäßige Übermittlungsbeendigungszeit hat, aufweisend, basierend auf lediglich der Übermittlungsstartreferenzzeit eines jeden Paketes in der Gruppe (Ci) oder basierend auf der Übermittlungsstartreferenzzeit und der planmäßige Ressourcen-Belegungszeit, wenn die Selektion in den Gruppen (Ci) erzielt worden ist.

17. Ein Paketübermittlungs-Ablaufsteuerungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, ferner einen Schritt der Zuordnung des Kopfpaketes von Warteschlangen zu Gruppen (Ci) aufweisend durch Unterscheidung des Typs des Anwendungspaketes, welches Verkehrsmerkmale aufweist, für welche die planmäßige Ressourcen-Belegungszeit spezifiziert ist, wenn die Selektion in den Gruppen (Ci) erzielt worden ist.