JP2001504316A - 通信ネットワーク内でスケジューリングを行うシステム,装置および方法 - Google Patents
通信ネットワーク内でスケジューリングを行うシステム,装置および方法Info
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Abstract
(57)【要約】
通信ネットワーク内でスケジューリングを行うためのシステム,装置および方法は、各スケジューリング・ジョブを、スケジューリング・ジョブに関連するサービス・クラスにより、速度委託構成部分と速度可変構成部分とに分類する。所定の周期的間隔で反復されると、各速度委託構成部分に対して、その所定の遅延およびジター制約内で必要数の送信機会を提供する送信機会マップを作成することにより、速度委託構成部分がスケジューリングされる。マップ内の未使用送信機会を所定の方法で速度可変構成部分に割り当てることにより、速度可変構成部分がスケジューリングされる。
Description
【発明の詳細な説明】
通信ネットワーク内でスケジューリングを
行うシステム,装置および方法
背景
発明の分野
本発明は、一般に通信システムに関し、さらに詳しくは、通信ネットワークに
おける送信機会のスケジューリング(スケジュール決定)に関する。
関連技術の説明
今日の情報時代においては、増大し続ける通信消費者に対してサービス品質(
QoS:quality of service)を保証する高速通信の必要性が増加しつつある。その
ために、通信ネットワークおよび技術は、現在および将来の需要に応えるために
進化しつつある。特に、より多数のエンド・ユーザに到達する新しいネットワー
クが展開され、これらのネットワークの追加された帯域幅を効率的に利用するた
めにプロトコルが開発されつつある。
すでに広く採用されており、当面は重要であり続けるで
あろう技術の1つに共有媒体ネットワークがある。共有媒体ネットワークとは、
1つの通信チャネル(共有チャネル)が、複数のエンド・ユーザにより共有され
るネットワークであり、異なるエンド・ユーザからの未調整の送信が互いに干渉
することがある。通信ネットワークは通信チャネルの数が限られることが多いの
で、共有媒体ネットワークにより、単独の通信チャネル上に多くのエンド・ユー
ザがアクセスを得ることができ、それにより、残りの通信チャネルは他の目的の
ために用いることが可能になる。しかし、共有媒体ネットワークは、各エンド・
ユーザがデータを間欠的に送信することで、他のエンド・ユーザが無音期間の間
に送信することができるようにする場合にのみ実行可能である。
共有媒体ネットワークにおける問題の1つは、各エンド・ユーザにQoSを保証
しつつ共有チャネル上での衝突を回避するようにエンド・ユーザの送信をスケジ
ューリング(スケジュール決定)することである。このスケジューリングの問題
は、多数のエンド・ユーザに対応する場合に極めて複雑になる。かくして、スケ
ジューリングの複雑性を軽減するスケジューリング・アーキテクチャが依然とし
て必要である。
図面の簡単な説明
第1図は、本発明の好適な実施例による共有媒体ネットワークの一例を示すブ
ロック図である。
第2図は、本発明の好適な実施例によるヘッドエンド・ユニットおよびアクセ
ス・インタフェースを示すブロック図である。
第3図は、本発明の好適な実施例によるヘッドエンド・スケジューラ・アーキ
テクチャを示すブロック図である。
第4図は、本発明の好適な実施例によるヘッドエンド・スケジューラの構成部
分を示すブロック図である。
第5A図は、本発明の実施例によるタスク・フレーム・マップの一例を示す図
である。
第5B図は、本発明の好適な実施例によるタスク・フレーム・マップの一例を
示す図である。
第6図は、本発明の好適な実施例により複数のビンとして概念化されたタスク
・フレーム・マップの一例を示す図である。
第7図は、本発明の好適な実施例による要求,ジョブおよびタスク間の関係を
総括するブロック図である。
第8図は、本発明による送信機会スケジューリング論理を示す流れ図である。
第9図は、本発明による速度委託構成部分のスケジューリング論理を示す流れ
図である。
詳細説明
第1図は、本発明の好適な実施例による共有媒体ネットワーク100の一例を
示すブロック図である。共有媒体ネットワーク100により、複数のエンド・ユ
ーザ110LLL1LLL〜110LLLNLLLは、インターネットなどの遠隔の外部ネット
ワーク108にアクセスすることができる。共有媒体ネットワーク100は、エ
ンド・ユーザ110と外部ネットワーク108との間に情報を伝える導管として
機能する。
共有媒体ネットワーク100は、外部ネットワーク108に結合されるヘッド
エンド・ユニット(HU:HeadendUnit)102を備える。HU102は、共有される
物理的媒体106により、複数のアクセス・インタフェース・ユニツト104LL
L1LLL〜104LLLNLLL(AIU(Access Interface Unit)104と集合的に称する
)と通信する。各エンド・ユーザ110は、AIU104を介して共有媒体ネット
ワーク100とインタフェースする。1つのAIU104が1箇所または複数箇所
のエンド・ユーザ110に対応する。
共有物理媒体106は複数のチャネルを備え、そのチャネル上でHU102とAI
U104との間に情報を転送することができる。好適な実施例においては、各チ
ャネルは単方向である。すなわち、特定のチャネルがHU102からAIU104へ
、あるいはAIU104からHU102へのいずれか
に情報を伝える。HU102からAIU104に情報を伝えるチャネルを通常「ダウ
ンストリーム・チャネル」と呼ぶ。AIU104からHU102に情報を伝えるチャ
ネルを通常「アップストリーム・チャネル」と呼ぶ。代替の実施例においては、
これら種々のアップストリームおよびダウンストリーム・チャネルはもちろん、
たとえば、時分割多重/二重を介する同一の物理的チャネルの場合も、あるいは
たとえば周波数分割多重/二重を介する異なる物理的チャネルの場合もある。
好適な実施例においては、共有媒体ネットワーク100は、共有物理媒体10
6が双方向のハイブリッド光ファイバ同軸ケーブル(HFC:hybrid fiber-optic a
nd coaxial cable)ネットワークであるデータ・オーバ・ケーブル(DOC:data o
ver cable)通信システムである。HU102は、通常「ケーブル・ルータ」と呼
ばれるヘッドエンド装置である。AIU104は、ケーブル・モデムである。他の
実施例においては、共有物理媒体106は、同軸ケーブル,光ファイバ・ケーブ
ル,撚り線対ワイヤなどであり、さらにワイヤレスおよび衛星通信のための空中
,大気または宇宙空間を含むこともある。
共有媒体ネットワーク100においては、ダウンストリーム・チャネルは約5
0MHz超の周波数帯域に位置する。特定のダウンストリーム・チャネル上にHU
102により送信される情報はすべて、すべてのAIU104に到達するの
で、ダウンストリーム・チャネルはブロードキャスト・チャネルとして分類され
る。特定のダウンストリーム・チャネルにおいて受信するよう同調されるAIU1
04はいずれも情報を受信することができる。
共有媒体ネットワーク100において、アップストリーム・チャネルは約5な
いし42MHzの周波数帯域に位置する。各アップストリーム・チャネルは、連
続する時間スロットに分割されるので、「スロット化チャネル」と呼ばれること
が多い。スロットはユーザまたは制御情報を含むプロトコル・データ単位を伝え
るために用いられ、さらにより小さな情報の単位を伝えるために用いられるミニ
スロットに分割されることがある。アップストリーム・チャネルは、特定の時刻
に1つのスロットまたはミニスロット内で1つのAIU104しか送信を成功させ
ることができないので共有チャネルとして分類され、そのためにアップストリー
ム・チャネルは複数のAIU104の間で共有しなければならない。特定のアップ
ストリーム・チャネル上に2つ以上のAIU104が同時に送信すると衝突が起こ
り、それにより同時に送信するすべてのAIU104からの情報が変造される。
複数のAIU104が単独のアップストリーム・チャネルを共有することができ
るようにするために、HU102およびAIU104は媒体アクセス制御(MAC:mediu
m access control)プロトコルに参入する。MACプロトコ
ルは、AIU104によるアクセスを調整するためのルールおよび手順の集合を共
有チャネルに提供する。各AIU104はそのエンド・ユーザに代わりMACプロトコ
ルに参入する。便宜上、MACプロトコルの各参入者を「MACユーザ」と呼ぶ。
MACユーザは、通常、特定のエンド・ユーザのアプリケーションに対応する接
続を表す。詳述はしないが、MACユーザは同様のトラフィック特性を共有する接
続の集合を表すこともある。多くの現在の通信ネットワークにおいては、各MAC
ユーザは特定のトラフイック・パラメータとQoS要件とを有し、これらはMACユー
ザがネットワーク内で接続を開設すると承認されて、ネットワークにより保証さ
れる。たとえば、MACユーザは帯域幅の最小量の保証,送信するデータに関する
最大転送遅延の保証またはHU102により与えられる送信機会の間の最小時間変
動を必要とすることがある。非同期転送モード(ATM:Asynchronous Transfer Mo
de)ネットワークなどのセル準拠ネットワークにおいては、各MACユーザの帯域
幅要件を特徴化するためにいくつかのパラメータを用いる。特に、MACユーザに
より生成されるトラフィックの種類を特徴化するためにATMトラフイック・デス
クリプタの集合が用いられ、MACユーザにより要求されるネットワーク・サービ
スを特定するためにQoSパラメータの集合が用いられる。
ATMトラフイック・デスクリプタには、ピーク・セル速
度(PCR:Peak Cell Rate),維持可能セル速度(SCR:Sustainable Cell Rate)
,最小セル速度(MCR:Minimum Cell Rate)および最大バースト寸法(MBS:Maxim
um Burst Size)が含まれる。PCRは、MACユーザが生成する最大データ速度(セ
ル数毎秒)の指標である。SCRは、MACユーザが生成する長期的な平均データ速度
を表す。MCRは、MACユーザが必要とする最小データ速度(セル数毎秒)である。
MBSはMACユーザが生成するバーストの最大寸法(セル数)である。
QoSパラメータは、最大セル転送遅延(MaxCTD:Maximum Cell Transfer Delay
),セル遅延変動(CDV:Cell Delay Variation)およびセル損失率(CLR:Cell L
oss Ratio)が含まれる。MaxCTDは、MACユーザが許容する最大遅延(下部構造の
通信ネットワークのアクセス遅延および伝播遅延を含む)を特定する。CDVは、M
ACユーザが許容するデータ送信機会間の最大時間変動を指定する。CLRは、MACユ
ーザにより送信される全セルに対する損失セルの比として、MACユーザが許容す
る範囲でネットワークが失うことのできるセルを指定する。
同様のトラフィック特性を有するMACユーザがサービス・カテゴリに分類され
る。ATMは、5つのサービス・カテゴリ、すなわち連続ビット速度(CBR:continu
ous bitorate),リアルタイム可変ビット速度(RT-VBR:real-time variable bit
rate),非リアルタイム可変ビッ
ト速度(NRT-VBR:non-real-time variable bit rate),使用可能ビット速度(A
BR:available bit rate)および未指定ビット速度(UBR:unspecified bit rate
)を定義する。各MACユーザは、いずれかのサービス・カテゴリに分類される。
CBR接続は、固定ビット速度を有し、セルのリアルタイム配信を必要とするト
ラフィックにより特徴化される。CBRサービス・カテゴリのためのATMトラフイッ
ク・デスクリプタはPCRである。CBRサービス・カテゴリのためのQoSパラメータ
はMaxCTD,CDVおよびCLRである。
RT-VBR接続は、可変ビット速度を有し、セルのリアルタイム配信を必要とする
トラフイックにより特徴化される。典型的なRT-VBR接続においては、接続上のト
ラフイックはPCRにおいてセルがバースト状に生成される期間と、セルが生成さ
れない無音期間とを有する(音声およびリアルタイム・ビデオがRT-VBRトラフィ
ックの良い例である)。RT-VBRサービス・カテゴリのためのATMトラフィック・
デスクリプタはPCR,SCRおよびMBSである。RT-VBRサービス・カテゴリのためのQ
oSパラメータはMaxCTD,CDVおよびCLRである。
NRT-VBR接続は、可変ビット速度(RT-VBR接続と同様の)を有するがセルのリ
アルタイム配信を必要としないトラフイックにより特徴化される。NRT-VBR接続
は、通常は、低CLRを必要とする。
ABR接続は、最小セル速度を必要とするが、追加帯域幅が使用可能な場合には
それを受け入れようとするトラフィックにより特徴化される。ABRサービス・カ
テゴリのためのATMトラフイック・デスクリプタはMCRおよびPCRである。MCRは、
接続が必要とする保証最小セル速度である。PCRは、ネツトワークにより許され
る場合にその接続で送信することのできる最大セル速度である。その結果、ABR
接続の送信速度は、MCRとPCRとの間のどこかにある。ABRサービス・カテゴリに
関しては、QoSパラメータは定義されない。ABR接続は、帰還を伴う流れ制御メカ
ニズムに従属することが多い。このメカニズムは、ATM層転送特性の変化に応じ
てその速度を適応するための接続源を必要とする。
UBR接続は、いかなる帯域幅も保証されず、QoS要件を持たない。UBRサービス
・カテゴリのためのATMトラフィック・デスクリプタはPCRである。PCRは、ネッ
トワークにより許される場合にその接続で送信することのできる最大セル速度で
ある。
共有媒体ネットワーク100で用いるためにいくつかの異なるMACプロトコル
が開発された。これらのプロトコルは、一般に、無競合(contention-free)プ
ロトコルと競合準拠(contention-based)プロトコルとして分類される。時分割
多重接続(TDMA:time-division multiple-access)および円卓ポーリング(
round-robin polling)などの無競合プロトコルは、種々のスケジューリング方
法により、アップストリーム・チャネル上で一度に1つのMACユーザにのみ送信
することを許可することによって衝突を回避する。特定のリザベーション準拠プ
ロトコルなどの競合準拠プロトコルは衝突を回避することはしないが、共有チャ
ネル上で起こるすべての衝突を解消する。
好適な実施例においては、MACプロトコルは、ポーリングおよび競合準拠リザ
ベーションを組み合わせて用いてアップストリーム送信をスケジューリングする
。競合準拠リザベーションは、HU102がMACユーザに帯域幅を割り振る前にリ
ザベーションを行うことを要求する。HU102は、特殊な制御メッセージ(「エ
ントリ・ポール・メッセージ」と呼ぶ)をダウンストリーム・チャネル上にAIU
104に対して定期的に送信することにより、リザベーション機会を競合ミニス
ロットの形でMACユーザに提供する。MACユーザは、HU102により提供されるリ
ザベーション機会に応じてリザベーション要求メッセージを送信することにより
リザベーションを行う。それぞれのリザベーション機会は、通常、複数のMACユ
ーザが競合ミニスロット内で送信することを許可するので、MACユーザはリザベ
ーションを行うために競争しなければならない。すべてのMACユーザがリザベー
ションを行うことを求められるわけではない。リザベーションを行わずに定期的
に帯域幅を割り当てられ
るMACユーザもある。
第2図は、HU102とAIU104とをより詳細に示すブロック図200である
。ブロック図200は、ダウンストリーム・チャネル230およびアップストリ
ーム・チャネル240を介してAIU104の1つと通信状態にあるHU102を示
す。AIU104は、少なくとも1箇所のエンド・ユーザ110を支援する。HU1
02はダウンストリーム・チャネル230を介してデータおよび制御メッセージ
をAIU104に送信し、アップストリーム・チャネル240を介してリザベーシ
ョン要求およびデータをAIU104から受信する。
HU102は接続マネージャ(CM:Connection Manager)215を備える。CM2
15はネットワークの接続参加制御の責を負う。さらに詳しくは、CM215は、
ネツトワーク内で接続を開設しそれを終了する責を負う。
エンド・ユーザ110などのエンド・ユーザがネットワーク上で通信すること
ができるようにするには接続開設を行わねばならない。従って、エンド・ユーザ
110がネットワークへの参加を要求すると、接続要求メッセージがCM215に
転送される。接続要求メッセージは、接続に関する帯域幅およびQoS要件を、ATM
サービス・カテゴリと、関連するATMトラフイック・デスクリプタおよびQoSパラ
メータの形で指定する。CM215は、接続を開設するか否かを決定し、それによ
って、ネットワークがエンド・ユー
ザ110の帯域幅およびQoS要件を満足することができるか否かに基づいて、エ
ンド・ユーザ110がネットワークに参加することを許可する。
HU102はヘッドエンド・スケジューラ(HES:Headend Scheduler)214も
備え、これはCM215と適応リザベーション・マネージャ(ARM:Adaptive Reser
vation Manager)211とに結合される。HES214はCM215によりネットワ
ークへの参加を許可されたエンド・ユーザに対する送信機会のスケジューリング
を行う責を負う。CM215が接続を開設すると、CM215は、開設された接続に
関する接続識別子と、ATMサービス・カテゴリと関連のATMトラフイック・デスク
リプタおよびQoSパラメータとを含む接続設定メッセージをHES214に送る。同
様にCM215が接続を終了させると、CM215は終了された接続に関する接続識
別子を含む接続解放メッセージをHES214に送る。HES214は、CM215から
受信される接続情報を、ARM211から受信される帰還情報と共に用いて、ARM2
11により送信される制御メッセージのタイミングを制御する。
ARM211は、HU102内にMACプロトコルを実現する責を負う。ARM211は
リザベーション・マネージャ(RM:Reservation Manager)212および帰還コン
トローラ(FC:Feedback Controller)213を備える。RM212は、アップスト
リーム・チャネル240上で競合
ミニスロットを監視して、各競合ミニスロットの競合の結果を判断する。RM21
2は、競合結果をFC213とHES214とに送る。FC213は、各優先度クラス
に関する状態情報を維持し(異なるサービス品質に対応するために複数の優先度
クラスが実現される場合)、各競合サイクルに関する競合ミニスロットの割当を
決定し、ダウンストリーム・チャネル230上に送信される制御メッセージをフ
ォーマットする。FC213は、特に、HES214から受信されるタイミング情報
に基づき、制御メッセージ送信のタイミングを決定する。
AIU104は、エンド・ユーザ110とインタフェースするためのユーザ・イ
ンタフェース(UI:User Interface)225を備える。エンド・ユーザ110に
より送信されるデータはUI225により受信され、メモリ224に格納される。
UI225は、メモリ224内に、データの到着時刻を表示する時刻スタンプも格
納する。
AIU104は、メモリ224に結合される制御メッセージプロセッサ(CMP:Con
trol Messega Processor)222も備える。CMP222は、受信機211によりH
U102から受信されるデータおよび制御メッセージを処理する責を負う。CMP2
22は、エンド・ユーザ110を代表してMACプロトコルにMACユーザとして参入
する。
第3図は、本発明の好適な実施例によるHES214アーキテクチヤを示すブロ
ック図である。第3図に示されるよ
うに、HES214は要求待行列302を備える。HES214は、それぞれのATMサ
ービス・カテゴリについて1つの要求待行列を維持する。CM215がMACユーザ
の参加を許可すると、CM215はHES214に要求を送る。この要求には、要求
明細とサービス・カテゴリとが含まれる。要求明細には、要求に関わるMACユー
ザを識別する識別子と、送信機会を待つMACユーザの滞留セル数を標示する待行
列深さとが含まれる。サービス・カテゴリは、MACユーザに関するATMサービス・
カテゴリを標示する。要求は、サービス・カテゴリに応じて要求待行列内に入れ
られる。
MACユーザのリザベーションが成功する(あるいはリザベーションを行わずにM
ACユーザに送信機会が与えられる)と、HES214はその要求をジョブに変換す
る。ジョブとは、基本的には、HES214によるスケジューリングを必要とする
要求である。ジョブは、要求からの要求明細を含むジョブ明細が含まれ、さらに
MACユーザに関するQoSパラメータも含まれる。ジョブは、ジョブ・バッファ30
4内の待行列に入れられる。
また、HU102によって内部でエントリ・ポーリング・ジョブが作成される。
エントリ・ポーリング・ジョブは、競合準拠リザベーション・メカニズムに対応
する送信機会を必要とする。このような送信機会の各々について、HES102は
1箇所以上のMACユーザがリザベーション要求(データではなく)を送信するこ
とを許可する。これらの
リザベーション機会は定期的に与えられるので、送信すベきデータを有する各MA
Cユーザは時宜を得てリザベーションを行うことができる。他のジョブと同様に
、エントリ・ポーリング・ジョブもジョブ・バッファ304内の待行列に入れら
れる。
ジョブ・バッフア304内の各ジョブは、対応するジョブ明細に標示されるサ
ービス・カテゴリ,帯域幅およびQoS要件に基づきタスクまたはタスクの集合に
変換される。各タスクは、アップストリーム・チャネル内で送信機会の割当を待
つデータ単位(たとえばATMセル)に対応する。各タスクには関連するタスク明
細があり、これが好適な送信スロットとタスクに関するCDV許容値を指定する。
HES214が、許可された各MACユーザがその帯域幅,遅延およびジター制約を
満足させるための充分な送信機会を確保し受信することができるように、いくつ
かのタスクに送信機会を割り振らねばならない場合にスケジューリングの問題が
起こる。異なる帯域幅とQoS要件を有する多くのMACユーザに対応する場合は、ス
ケジューリングの問題は極めて複雑になる。
HES214は、アップストリーム・チャネル240を連続するデータ・スロッ
トに分割し、各データ・スロットを特定のタスクに割り当てることによりデータ
送信のスケジューリングを行う。従って、HES214は、各エントリ・ポール・
メッセージ内に、特定のタスクに各データ・スロッ
トを割り当てるフィールドを含む。便宜上、このフィールドを送信フレーム30
6と称する。
送信フレーム306は、複数の連続スロットからなる。送信フレーム306内
の各スロットは、アップストリーム・チャネル240上のデータ・スロットに対
応する。送信フレーム306内の各スロットは、対応するデータ・スロットがMA
Cユーザ情報の送信またはエントリ・ポーリングに関して予約(リザベーション
)されるか否かを標示する。データ・スロットがMACユーザ情報の送信のために
予約される場合は、送信フレーム306内のスロットは、さらに、どのMACユー
ザがデータ・スロット内に送信することを許されるかを標示する。
第3図に示されるように、HES2114を簡略にする方法の1つは、スケジュ
ーリング問題を2つの副次的問題、すなわち帯域幅委託構成部分(committed ba
ndwidth component)のスケジューリングを扱う問題と、帯域幅可変構成部分(v
ariable bandwidth component)のスケジューリングを扱う問題とに分割するこ
とである。帯域幅委託構成部分とは、特定の期間内に所定量の送信機会を必要と
する構成部分である。場合によっては、これらの送信機会を周期的な間隔で提供
しなければならない。CBRトラフイックは、帯域幅委託アプリケーションの良い
例であるが、これはHESがCVD制約内でPCRにおいてスロットの安定したストリー
ムを提供しなければならないためである。
CDV制約は、一定の間隔でスロット(すなわち定期的な送信機会)を提供するこ
とにより満足することができる。帯域幅可変構成部分とは、送信機会に対する需
要に融通がきき、特定の期間内に所定量の送信機会を必要としない構成部分であ
る。UBRトラフィックが、帯域幅可変アプリケーションの良い例であるが、これ
はHES214がMACユーザに対して、いかなる帯域幅をも保証せず、そのためにMA
Cユーザは余剰の帯域幅が使用可能な場合にHES214の便宜なときに帯域幅を割
り振ってもらうことができるためである。
好適な実施例は、各要求を速度委託構成部分(committed-rate component)と
速度可変構成部分(variable-rate component)とに分けることによってこのア
ーキテクチャの利点を活かす。要求によっては、1つの構成部分(すなわち速度
委託または速度可変)のみを有するものと、両構成部分を有するものとがある。
速度委託構成部分は、速度委託ジョブ308に変換され、速度可変構成部分は速
度可変ジョブ310に変換される。速度委託構成部分スケジューラ312を用い
て速度委託ジョブ308のスケジューリングを行い、速度可変構成部分スケジュ
ーラ314を用いて速度可変ジョブ310のスケジューリングを行う。各スケジ
ューラは、個別の構成部分に適するスケジューリング規則を適応する。ポール発
生器316は、速度委託構成部分スケジューラ312および速度可変構成
部分スケジューラ314からのタスクを、送信フレーム306に配置する。速度
委託ジョブは送信フレーム306内にスロットを保証される。速度可変ジョブに
は、速度委託ジョブに割り当てられない送信フレーム306内の余分なスロット
が提供される。
CBRサービス・カテゴリは、速度委託構成部分のみを含む。CBR MACユーザは、
CBR接続が終了するまでPCRにおいて連続的に定期的な送信機会を割り振られる。
送信機会はMACユーザの遅延およびジター制約内で割り振られる。
RT-VBRサービス・カテゴリには速度委託構成部分のみが含まれる。本明細書に
全文が参考文献として含まれる、1997年8月14日出願の米国暫定特許出願
第60/055,658号「System,Device,And Method For Scheduling In A
Communication Network」に、RT-VBRトラフイックをスケジューリングするため
のいくつかの代替実施例が開示される。11ページ16行目から始まる1つの実
施例は、特定のRT-VBR接続をCBR接続であるかのように取り扱う。これは、特定
のRT-VBR接続、詳しくは所定の閾値を超えるSCRのPCRに対する比率を伴う接続(
「CBR状」接続と称する)には適切であるが、他のRT-VBR接続(「バースト状」
接続と称する)には不充分である。「バースト状」RT-VBRトラフイックをスケジ
ューリングする2つの方法が開示される。12ページ15行目から始まる第1実
施例においては、MACユーザがアクティ
ブである間はRT-VBR MACユーザには、PCRにおいて定期的な送信機会が割り振ら
れ、MACユーザが非アクティブの場合はゼロ速度において割り振られる。14ペ
ージ13行目から始まる第2実施例においては、RT-VBR MACユーザには、MACユ
ーザがアクテイブの間はPCRにおいて定期的な送信機会が割り振られ、MACユーザ
が非アクティブの間は低速度(好ましくはSCR)において割り振られる。「バー
スト状」RT-VBR接続に関する帯域幅要件は可変するが、「バースト状」RT-VBR接
続は速度可変構成部分を含まないことに注目すべきである。これは、RT-VBRMAC
ユーザが依然として、特定の期間内に所定量の送信機会を必要とするためである
。送信機会はMACユーザの遅延およびジター制約内で割り振られる。
NRT-VBRサービス・カテゴリは速度委託構成部分と速度可変構成部分の両方を
含む。NRT-VBR MACユーザには、SCRにおいて(すなわち速度委託構成部分)送信
機会が割り振られ、MACユーザによる送信のための待行列に入れられたデータ量
が所定の閾値を超える(すなわち速度可変構成部分)場合は、追加の送信機会が
割り振られる。MACユーザによるHES214に対する待行列深さ情報の信号化は、
たとえば、状況情報をデータ送信と共に含める(「ピギーバッキング」と呼ばれ
ることが多い)ことにより行うことができる。NRT-VBRについては、速度委託構
成部分に関する特定の遅延およびジター制約はない。
ABRサービス・カテゴリは速度委託構成部分と速度可変構成部分の両方を含む
。ABRユーザには、MCRにおいて(すなわち速度委託構成部分)送信機会が割り振
られ、速度委託ジョブに対する割当後に使用可能な送信機会があれば、追加の送
信機会が割り振られる(すなわち速度可変構成部分)。ABRについては、速度委
託構成部分に関する特定の遅延およびジター制約はない。
UBRサービス・カテゴリは速度可変構成部分のみを含む。UBRユーザには、「残
りの」送信機会がある場合には、それが割り振られる。
ユーザ要求と同様に、エントリ・ポーリング・ジョブも速度委託構成部分と速
度可変構成部分とに分類される。好適な実施例においては、エントリ・ポーリン
グ・ジョブは定期的なリザベーション機会を提供する速度委託構成部分と、追加
のリザベーション機会を提供する速度可変構成部分の両方を含む。この追加のリ
ザベーション機会は、衝突解消中のMACプロトコル性能を改善することができる
がオプションである。代替の実施例においては、エントリ・ポーリング・ジョブ
は速度委託構成部分のみを含む。
異なる帯域幅とQoS要件を持つ多重クラス・ユーザに関するスケジューリング
方法の1つがVaitzblit他(以下Vaitzblitと称する)により1996年6月18
日に出願された米国特許第5,528,513号「Scheduling and Admission C
ontrol Policy for a Continuous
Media Server」に教示される。連続媒体ファイル・サーバーに適応するVaitzbli
tの特許によれば、3つのクラスのユーザが対応される:すなわち汎用,リアル
タイムおよび等時(isochronous)である。汎用クラスは優先度の低いバックグ
ランド処理に適する差替タスク(preemptivetasks)を支援する。しかし、この
クラスには最小限のCPU処理量が保証されるだけである。リアルタイム・クラス
は、処理能力の保証と遅延の制限とを必要とするユーザを表す。このクラスは差
し替えられはしないが、より優先度の高いユーザをスケジューリングする差替ウ
ィンドウが提供される。等時クラスは、定期的な送信と処理能力に関する性能保
証と待ち時間の制限と低ジターとを必要とするユーザを表す。
Vaitzblitによれば、等時タスクに最高優先度が与えられ、最初にスケジュー
リングされる。それにリアルタイム・クラスと、汎用クラスとが続く。等時タス
クは周期的に実行され、各タスクに関して設定されるタイマ割込によって起動さ
れる。等時タスクがスケジューリングされた後で、スケジューラは、重み付け円
卓法(weighted round-robinscheme)を用いてリアルタイム・タスクと汎用タス
クとを交互に行う。
異なる速度を必要とするユーザに関係する等時タスクには、速度単調的にさら
に優先権が与えられる。すなわち、より高い速度を有するユーザにより高い優先
権がある。こ
れらのタスクは周期的に実行され、対応する時間的期間に関して設定されるタイ
マ割込により起動される。スケジューラは等時タスクが優先度が下がる順に配列
される準備済み待行列から等時タスクを実行する。等時タスクがサーバーに到着
すると、準備済み待行列内の適当な場所に挿入される。等時タスクは周期タイマ
が経過する毎に到着する。参加を許可された等時タスクのすべてについて個別期
間毎に独自の周期タイマが存在する。同一の期間を持つすべての等時タスクは、
その期間に関連するタイマが経過すると実行される。
等時タスクがサーバーに到着すると、スケジューラは現在実行中のタスクを差
し替える必要があるか否かを判定する。現在実行中のタスクが到着したタスクよ
りも優先度が低い場合は、待行列の先頭から着信するタスクにより、次の差替ウ
ィンドウにおいて差し替えられる。差し替えられたタスクは、そのタスクに関す
る待行列の先頭に入れられる。これは、以前に実行されていた速度委託タスクで
あるために、待行列内で待機する全タスクのうち最高の優先度を持つとされるか
らである。
データ単位保留送信に対応するVaitzblitによるタスクのスケジューリングは
、そのリアルタイムの差替に欠点を持つ。とりわけ、差替が行われると帯域幅と
QoS保証を行うことが困難になる。また、各速度が異なるタイマを用いるために
多数の異なる速度が存在する場合、等時タスクのス
ケジューリングに関するタイマ管理が煩わしくなることがある。
本発明の好適な実施例は、タスクのスケジューリングを行うのに非差替スケジ
ューリング法を用いる。詳しくは、速度委託構成部分スケジューラ312が送信
機会のマップを作成する。これは、周期的間隔で繰り返されると各速度委託ジョ
ブに任意の遅延およびジター制約内で要求される帯域幅を提供する。このマップ
は、速度委託ジョブの帯域幅およびQoS要件に基づき初期化されるいくつかのス
ロットによって構成される。特定のジョブ集合に関して作成されると、マップは
ジョブが追加されるか、ジョブが削除される、あるいは既存のジョブの帯域幅お
よび/またはQoS要件が変更されるまで変わらないのが普通である。送信機会の
マップを作成することにより、速度委託ジョブをリアルタイムではなく、フレー
ム毎に演繹的にスケジューリングすることができる。
通常、マップ内のすべてのスロットが速度委託ジョブのスケジューリングに用
いられるわけではない。速度委託ジョブのスケジューリングに用いられないスロ
ットは、速度可変ジョブの割振に使用することができる。送信機会マップは、定
義により、スロット割当の反復可能パターンを有する。長い送信サイクルを避け
るために最も小さな反復可能パターンを用いることが望ましい。最も小さな反復
可能パターンが1つのエントリ・ポール・メッセージ内に伝える
には大きすぎる場合は、マップをより小さい等しい部分(タスク・フレームと称
する)に分割することができる。ポール発生器は、各送信フレーム306内に1
つのタスク・フレームを備える。
第4図は、本発明の好適な実施例によるHES214の構成部分を示すブロック
図である。第4図に示されるように、速度委託構成部分スケジューラ312は、
マッパ402と複数のタスク・フレーム404とを備える。マッパ402は、速
度委託ジョブ308をタスクに変換し、そのタスクをタスク・フレーム404内
に配置する。その方法については下記に詳述する。
速度可変成分スケジューラ314は、優先度決定装置(Prioritizer)406
とタスク待行列408とを備える。優先度決定装置406は速度可変ジョブ31
0をタスクに変換し、タスクをタスク待行列408内に配置する。優先度決定装
置406は、好ましくは、重み付け円卓法規則を用いて速度可変ジョブ310の
優先度を決定する。重み付け円卓法スケジューリングに用いられる重みは、ATM
サービス・カテゴリ,待行列深さおよび速度可変ジョブ310の他の関連特性の
関数とすることができ、時間の経過と共に変化する。
ポール発生器316は、各送信フレーム306内に1つのタスク・フレーム4
04を備える。ポール発生器316は、厳格な円卓法に基づき複数のタスク・フ
レーム404
から1つのタスク・フレーム404を選択する。次にポール発生器316は、送
信フレーム306内の任意の空きスロットをタスク待行列408からの速度可変
タスクで、好ましくは早いもの順に埋める。
本発明の主要な要素は、速度委託ジョブ308をタスク・フレーム404内に
スケジューリングすることである。マップを構成するスロット数は、一般に、シ
ステムが支援する個別の帯域幅要件の集合の関数である。帯域幅要件が最も低い
ジョブが、システムが支援する互いに異なる期間の整数倍である期間を有すると
き、最低帯域幅のジョブがマップ内でスロットの反復パターンのための最も長い
期間を有することになり、他のすべてのジョブは同じ期間内に反復可能なパター
ンを有することになる。ある実施例においては、反復可能パターンを集合的に構
成するタスク・フレーム404の数は、最も高い帯域幅要件を有するタスク・フ
レーム404の数によって決まり、好ましくは、各速度委託ジョブ308が1つ
のタスク・フレーム404につき1つ以内のスロットを割り振られるように選択
される。
毎秒セル数の形の各速度委託ジョブ308に関する速度Rを、送信スロット数
の形の送信期間Sに変換することができる(すなわち1つのセルがSスロット毎
に送信されなければならない。ただしSは整数でなくともよい)。tを、1つの
送信スロット内に1つのセルを送信するのにかかる時間を秒で示す値とすると、
期間をS*t(秒)とすること
ができる。速度Rを正確に満足するためには、1つのセルを各期間で送信しなけ
ればならない。従って、R*S*t=1である。すなわち期間Sは1/(R*t)から導かれ
る。1/(R*t)が整数であるとすると、周期的各セル送信は直接スロット境界に一
致する。しかし、1/(R*t)が整数でない場合は、セル送信は1/(R*t)の期間でスケ
ジューリングすることはできない。これは周期的各セル送信がスロット境界と直
接一致しないためである。
1つの代替例はSを1/(R*t)の「最低値」に等しく設定することである(すな
わち1/(R*t)より小さい最大整数)。この結果として、送信機会は速度Rに対応
するのに必要とされるよりも頻繁にスケジューリングされる。この概算誤差の示
すものは、セルによってはデータの全負荷を伝えないものがあり、従って適当に
「アイドル・ビット」を埋め込まねばならないということである。
第2の代替例はSを1/(R*t)の「最高値」に等しく設定することである(すな
わち1/(R*t)より大きい最小整数)。この結果として、送信機会は速度Rに対応
するのに必要とされるよりも低い頻度でスケジューリングされる。この概算誤差
の示すものは、セルによってはその遅延およびジター制約内にバッファされ、あ
るいは送信されないとなくなることがあるということである。好適な実施例は、
1/(R*t)が整数でない場合はSを1/(R*t)の「最低値」になるよう選択する。
本発明により、すべての速度委託ジョブ308が共通の送信速度Rを有する場
合、上記により決定される寸法Sのマップをスケジューリングに用いることがで
きる。この場合、各ユーザはマップ内に1つのスロットを必要とする(すなわち
各ユーザが1期間につき1つのスロットを要する)。ユーザに割り当てられるス
ロットの位置は、その遅延およびジター制約に依存する。すべてのユーザが同じ
周期性を共有するので、寸法Sのタスク・フレーム404が1つしか必要とされ
ない。
上記の非差替スケジューリング法を用いて、異なる送信速度を有するユーザに
対応することができる。速度委託ジョブに関わる異なる速度はそれぞれ上記の方
法で期間に書き換えることができる。速度委託ジョブに関わる異なる速度の集合
を{R1,R2,...Rm}とし、対応する異なる期間を{S1,S2,...Sm}とする。ここで
S*をSi(ただしi=1,2,...m)の最小公倍数(LCM)とする。寸法S*のタスク・
フレームが用いられると、タスク・フレーム404内の送信パターンは反復可能
パターンであり、しかも最小の反復可能パターンであることが保証される。
各個別の期間が最大期間S_maxの整数除数であるとすると、S_maxは単に個別期
間の集合のLCMとなり、寸法Sのタスク・フレームを用いることができる。一般に
、個別期間の集合間のLCMであるS*はS_maxよりかなり大きくなる。寸法S*のタ
スク・フレームを用いると、一部のユー
ザの遅延制約を満足することができなくなる。好適な実施例の1つは、Si(ただ
しi=1,2,...m)の最小数である寸法S_minのフレームを用いて、各タスク・フレ
ーム内に少なくとも1つの割当が依然としてあるようにすることである。この方
法で、不必要に遅延するユーザがなくなる。より小さなフレームを用いると、マ
ップ内のタスク・フレーム404の数はK=S*/S_minとなる。
上記のスケジューリング法を例を挙げて実証することができる。この例では、
スケジューリングすべきジョブが3つある。ジョブ番号1は期間4を有する。ジ
ョブ番号2は期間8を有する。ジョブ番号3は期間16を有する。上記の記数法
を用いると、スケジューリングの問題をS_max=16,S_min=4およびS*=16(すなわ
ち4,8,16のLCM)とモデル化することができる。
第5A図に示されるある実施例においては、寸法S*=16の単独のタスク・フレ
ームが用いられる。これにより、タスク・フレーム内の送信パターンが反復可能
パターンであり、しかも最小の反復可能パターンであることが保証される。この
場合、ジョブ番号1にはタスク・フレーム内の4つのスロットが割り振られ、ジ
ョブ番号2にはタスク・フレーム内の2つのスロットが割り振られ、ジョブ番号
3にはタスク・フレーム内の1つのスロットが割り振られる。
第5B図に示される好適な実施例においては、寸法S_min=4のタスク・フレー
ムが用いられる。最小反復パタ
ーンはS*=16スロットであるので、K=4個のタスク・フレームが必要である。この
場合、ジョブ番号1には各タスク・フレーム内の1つのスロットが、ジョブ番号
2には1つおきのタスク・フレーム内の1つのスロットが、ジョブ番号3には5
つおきのタスク・フレーム内の1つのスロットが割り振られる。
速度委託ジョブ308をタスク・フレーム404内にスケジューリングする場
合、遅延およびジター制約を有するジョブをスケジューリングすることは、遅延
およびジター制約のないジョブをスケジューリングするよりも困難である。これ
は、遅延およびジター制約によって、マップ内のどのスロットを特定のタスクに
用いることができるかあるいはできないか(すなわちどのスロットが遅延および
ジター制約に関わり、どのスロットが関わらないか)が決定されるためである。
また、速度委託ジョブ308をタスク・フレーム404内にスケジューリングす
る場合に、帯域幅の高いジョブをスケジューリングすることは帯域幅の低いジョ
ブをスケジューリングすることよりも一般的に難しい。
従って、第4図に示されるように、好適な実施例は速度委託ジョブ308をQ
OSジョブ410(すなわち遅延およびジター制約を有するジョブ)と非QOS
ジョブ412(すなわち遅延およびジター制約のないジョブ)とに分類する。Q
OSジョブ410は、そのデータ速度要件に応じて優先度が決定され、速度の最
も高いジョブに最も高い優先権が与
えられる。同様に非QOSジョブ412はそのデータ速度要件に応じて優先度が決
定され、速度の最も高いジョブに最も高い優先権が与えられる。このような速度
単調的な待行列規則は、等時タスクのスケジューリングに関するVaitzblitの方
法における準備済み待行列に関する速度単調的な待行列規則と同様である。
速度委託構成部分スケジューラ312は、まず、最も優先度の高いジョブから
、各ジョブが、必要とされる遅延およびジター制約内でその必要とする帯域幅を
割り振られるようにQOSジョブ410をスケジューリングする。これらのジョブ
に関しては、タスク・フレーム404内でスロットを割り振る問題を、1種のビ
ン・パッキング問題としてモデル化することができる。第6図に示されるように
、複数のタスク・フレーム404をいくつかのビンと概念化することができる。
ジターが許されない場合は、各タスク・フレーム404の1つのスロットで構成
される各「列」が1つのビンに相当する。ジターが許される場合は、複数の隣接
する「列」が1つのビンに相当する。
D.S.Johnson,A.Demers,J.D.Ullman,M.R.Garey,R.L.GrahamによるWorst-Cas
e Performance Bounds For Simple One-Dimensional Packing Algorithm(Socie
ty for Industrial and Applied Mathematics Journal of Computing,Vol.3,N
o.4)(1974年12月発
行)に一次元パッキング・アルゴリズムが論じられる。ダイナミック・パッキン
グに対応する、より複雑なビン・パッキング問題はE.G.Coffman,Jr.,M.R.Carey
,D.S.JohnsonによるDynamic Bin Packing(Society for Industrial and Applie
d Mathematics Journal of Computing,Vol.12,No.2)(1983年5月発行
)に論じられる。要するに、ビン・パッキングの問題は、通常、寸法の異なる複
数の品物を一定の空間内にパッキングする問題である。一般に、まず最も大きな
品物をパッキングし、それから、より小さなもので埋めてゆくことにより満足の
ゆく結果が得られる。(時間費用がかかり、複雑になっても)品物を取り出し、
再配置し、再パックすることを可能にすることによって改善された結果が得られ
る。
速度委託構成部分スケジューラ312が直面するビン・パッキング問題は、ダ
イナミック・ビン・パッキング問題と匹敵する。これは異なる帯域幅要件を有す
る複数のジョブを一定数のスロット内に「パッキングする」ことを必要とする。
速度委託構成部分スケジューラ312は、通常、最も優先度の高いジョブの帯域
幅およびQoS要件を満たすようにビンをパッキングし、帯域幅要件が下がる順に
残りのジョブで埋める。タスク・フレーム404内でスロットを割り振る場合、
スロットはタスク・フレーム404の各列に均等に分配されることが好ましい。
速度委託構成部分スケジューラ312が使用可能なスロットを用いてジョブ
の遅延およびジター要件を満たすことができないことがあれば、速度委託構成部
分スケジューラ312はスロットの割振を変更する。たとえば、速度委託構成部
分スケジューラ312は、1スロットから既存の割振を許容される近隣のスロッ
ト(すなわち対応するジョブの遅延およびジター制約内のスロット)に移動させ
て、スケジューリングされるジョブのジター制約内にあるスロットを解放するこ
とがある。最悪の場合、速度委託構成部分スケジューラ312はジョブの一部ま
たは全部を取り出して、再配置し、再パッキングしなければならない。上記のパ
ッキング問題と実践的解決策の詳細な公式化は本発明の範囲を超える。
QOSジョブ410がスケジューリングされると、速度委託構成部分スケジュー
ラ312は、優先度の最も高いジョブから、各ジョブに必要とされる帯域幅が割
り振られるように非QOSジョブ412をスケジューリングする(遅延およびジタ
ーは問題とならない)。非QOSジョブ412に関するスロットの分布はあまり重
要ではないが、非QOSジョブもタスク・フレーム404全体に均等に分布される
ことが好ましい。これにより、速度可変ジョブ310に使用することのできる均
等に一定数の空きスロットを各送信フレーム306に提供する。
ポール発生器316により生成される各送信フレーム306がエントリ・ポー
ル・メッセージ内でMACユーザに対し送信される。送信すべきデータを有するMAC
ユーザは、
指定されるデータ・スロット内に送信することを許される。HU102はデータ・
スロットを監視して、MACユーザの状況を判断する。
送信機会を与えられるとデータを送信するMACユーザは、通常「アクティブ」
であると考えられる。送信機会を与えられてもデータを送信しないMACユーザは
、通常「非アクティブ」であると考えられる(MACユーザがリザベーションを行
うことを求められない場合は、MACユーザは「アクティブ」であると見なされ、
この限りではない)。しかし、HU102には追加のMACユーザ状況情報が使用可
能である。たとえば、データを送信するMACユーザは、送信すべきデータをさら
に有するか(「ピギーバッキング」と称されることが多い)否かの指標を備える
ことがある。MACユーザが送信すべきデータを持たないという指標を用いて、MAC
ユーザがデータを送信しても「非アクティブ」状況であることを標示することが
ある。
HES214は、通常、「アクティブ」MACユーザに送信機会を提供し続ける。HE
S214は、「非アクティブ」MACユーザには送信機会の提供を停止するのが普通
である。後者の場合、HES214は、関連ジョブが「達成された(達成済み)」
と見なし、ジョブ・バッファ304から関連ジョブを排除(削除)する。MACユ
ーザに関連のジョブは、一定のアイドル条件が満たさせると「達成された」と見
なされる。このアイドル条件は、ATMサービス・カテゴ
リおよびジョブのQoS要件に関して定義される。
CBR,NRT-VBRおよびABRジョブに関しては、対応する接続が終了すると、また
その場合に限り、「達成された」と見なさされる。そうでない場合は、ジョブ(
またはジョブ群)はジョブ・バッファ304内に留まり、MACユーザは引き続き
帯域幅の割振を受ける。
RT-VBRジョブは、上記のようにRT-VBRジョブに対応するために用いられる方法
に応じて、削除を必要とする場合としない場合とがある。ある実施例においては
、RT-VBRジョブは「アクティブ」である間はPCRにおいて、「非アクティブ」の
ときはゼロにおいて帯域幅を割り振られる。このようなRT-VBRジョブは、MACユ
ーザがリザベーションに成功すると「アクティブ」と見なされ、MACユーザが所
定数の連続送信機会(たとえば2つ)に応答してデータを送信することに失敗す
ると、「非アクティブ」と見なされる。さらに、このようなRT-VBRジョブはMAC
ユーザが「非アクティブ」の場合は「達成済み」と見なされる。本実施例におい
ては、RT-VBRジョブは、MACユーザが「アクティブ」になるとジョブ・バッファ
304に動的に追加され、MACユーザが「非アクティブ」になるとジョブ・バッ
ファ304から削除される。
代替の実施例においては、RT-VBRジョブには、「アクティブ」の間はPCRにお
いて、「非アクティブ」の場合はより低い(ゼロではない)速度において帯域幅
が割り振ら
れる。このようなRT-VBRジョブは常に(接続が存在する限り)「アクティブ」と
見なされる。本実施例においては、RT-VBRジョブは無期限にジョブ・バッファ3
04内に留まるが、このようなRT-VBRジョブの相対的優先度(上記の帯域幅要件
に基づく)は速度が変わるたびに変わることがある。このような速度変更により
、速度委託構成部分スケジューラ312は新しい速度情報に基づきタスク・フレ
ーム404を更新することを促される。
UBRユーザに関しては、ジョブは滞留データがない場合は「達成された」と見
なされる。
エントリ・ポーリング・ジョブは常にアクティブであるので、削除されること
はない。
ジョブがジョブ・バッフア304から削除されると、要求に再変換され、適切
な要求待行列302内に入れられる。同時に、ジョブに対応するすべてのタスク
がタスク・フレーム404および/またはタスク待行列208から削除される。
たとえば接続が終了するなど、要求そのものが「達成された」場合は、その要求
は要求待行列302から削除される。
第7図は、本発明の好適な実施例による要求,ジョブおよびタスク間の関係を
総括するブロック図である。CM215からの新規要求702は、要求待行列30
2内に入れられる。要求702は新規ジョブ704に変換され、ジョブ・バッフ
ァ304に格納される。また、エントリ・ポーリン
グ・ジョブ706がジョブ・バッファ304に格納される。ジョブ704,70
6は、タスク708に変換され、これに送信機会が割り振られる。達成済みジョ
ブ710はジョブ・バッファ304から削除され、要求に再変換されて、要求待
行列302内に入れられる。達成済み要求712が要求待行列302から削除さ
れる。
第8図は、本発明により送信機会をスケジューリングする論理を示す流れ図で
ある。この論理は段階802で始まり、段階804において、複数のスケジュー
リング・ジョブの各々を速度委託構成部分と速度可変構成部分とに分類する。速
度委託構成部分は、特定の時間量内に所定数の送信機会を必要とし、速度可変構
成部分は特定の時間量内に不定数の送信機会を必要とする。論理は、所定の周期
的間隔で反復されると各速度委託構成部分に、その所定の遅延およびジター制約
内で必要数の送信機会を提供する送信機会マップを作成することにより速度委託
構成部分のスケジューリングを行う。これが段階806である。論理は、段階8
08において、所定の方法により速度可変構成部分にマップ内の未使用送信機会
を割り当てることにより、速度可変構成部分のスケジューリングを行う。論理は
段階899で終了する。
第9図は、本発明により速度委託構成部分をスケジューリングする論理を示す
流れ図である。論理は段階902で始まり、段階904において、速度委託構成
部分を遅延お
よびジター制約を必要とする速度委託構成部分と、遅延およびジター制約を必要
としない速度委託構成部分とに分類する。本論理は、段階906において帯域幅
要件に基づき、遅延およびジター制約を必要とする速度委託構成部分の優先度を
決定し、段階908において帯域幅要件に基づき遅延およびジター制約を必要と
しない速度委託構成部分の優先度を決定する。次に論理は段階910において、
遅延およびジター制約を必要とする速度委託構成部分を、優先度の順にマップ内
に割り付け、次に段階912において遅延およびジター制約を必要としない速度
委託構成部分を優先度の順にマップ内に割り付ける。論理は段階999で終了す
る。
本明細書に説明されるすべての論理は、個別の構成部品,集積回路構成,電界
プログラミング可能ゲート・アレイ(FPGA:Field Programmable Gate Array)ま
たはマイクロプロセッサなどのプログラミング可能論理素子と組み合わせて用い
られるプログラミング可能論理を用いて、あるいはこれらの組合せを含むその他
の任意の手段により具現化することができる。プログラミング可能論理は、読取
専用メモリ・チップ,コンピュータ・メモリ,ディスクなどの有形の媒体または
その他の格納媒体に一時的あるいは恒久的に固定することができる。プログラミ
ング可能論理は、搬送波内に実現されるコンピュータ・データ信号内に固定して
、プログラミング可能論理をコンピュータ・バ
スまたは通信ネットワークなどのインタフェースを介して送信することもできる
。これらすべての実施例は、本発明の範囲に入るものとする。
本発明は、本質または本質的特性から逸脱せずに他の特定の形態において実現
することもできる。開示される実施例は、あらゆる観点において、説明のための
ものに過ぎず、制約するものではない。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I
T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ
,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML,
MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K
E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM
,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM)
,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,
BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D
K,EE,ES,FI,GB,GE,GH,GM,HR
,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP,
KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,L
V,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ
,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,
SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,U
Z,VN,YU,ZW
(72)発明者 クラムタック,イムリッチ
アメリカ合衆国テキサス州ダラス、ナンバ
ー325,フランクフォード・ロード7575
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.共有媒体通信ネットワーク内に分布するユーザの集団により生成される複 数のスケジューリング・ジョブに関して送信機会をスケジューリングする方法で あって、送信機会は中央コントローラを介して予約され、本方法が: 複数のスケジューリングジョブの各々を、一定の時間量内に所定数の送信機会 を必要とする速度委託構成部分と、前記一定の時間量内に不定数の送信機会を必 要とする速度可変構成部分とに分類する段階; 所定の周期的間隔で反復されると、その所定の遅延およびジター制約内で必要 数の送信機会を各速度委託構成部分に提供する送信機会マップを作成することに よって前記速度委託構成部分のスケジューリングを行う段階;および 前記マップ内の未使用送信機会を、所定の方法により前記速度可変構成部分に 割り当てることによって、前記速度可変構成部分のスケジューリングを行う段階 ; によって構成されることを特徴とする方法。 2.前記速度委託構成部分をスケジューリングする前記段階が; 前記速度委託構成部分を遅延およびジター制約を必要とする速度委託構成部分 と、遅延およびジター制約を必要としない速度委託構成部分とに分類する段階; 帯域幅要件に基づき、遅延およびジター制約を必要とす る前記速度委託構成部分の優先度を決定する段階; 帯域輻要件に基づき、遅延およびジター制約を必要としない前記速度委託構成 部分の優先度を決定する段階; 遅延およびジター制約を必要とする前記速度委託構成部分を、優先度の順に前 記マップ内に割り付ける段階;および 続いて、遅延およびジター制約を必要としない前記速度委託構成部分を、優先 度の順に前記マップ内に割り付ける段階; によって構成されることを特徴とし、 前記速度可変構成部分のスケジューリングを行う前記段階が: 前記速度可変構成部分を前記マップ内の未使用スロット内に、重み付け円卓法 スケジューリング規則を用いて割り付ける段階であって、前記重み付け円卓スケ ジューリングに用いられる前記重みがATMサービス・カテゴリ,待行列深さおよ び前記速度可変構成部分の他の関連特性の関数であり、時間と共に変化すること を特徴とする請求項1記載の方法。 3.分類およびスケジューリングを行う前記段階が: 各連続ビット速度スケジューリング・ジョブを、遅延およびジター制約を必要 とする速度委託構成部分のみに分類し、各連続ビット速度スケジューリング・ジ ョブの前記速度委託構成部分に関する送信機会を、その所定の遅延およ びジター制約内の所定のピーク・セル速度においてスケジューリングする段階; 各リアルタイム可変ビット速度スケジューリングジョブを、遅延およびジター 制約を必要とする速度委託構成部分のみに分類する段階;および 各リアルタイム可変ビット速度スケジューリング・ジョブの前記速度委託構 成部分に関する送信機会をその所定の遅延およびジター制約内で所定のピーク・ セル速度においてスケジューリングする段階; 各リアルタイム可変ビット速度スケジューリング・ジョブの前記速度委託構 成部分に関する送信機会を、前記速度委託構成部分がアクティブのときはその所 定の遅延およびジター制約内の所定のピーク・セル速度において、また前記速度 委託構成部分が非アクティブの場合はゼロ速度においてスケジューリングする段 階;および 各リアルタイム可変ビット速度スケジューリング・ジョブの前記速度委託構 成部分に関する送信機会を、前記速度委託構成部分がアクティブのときはその所 定の遅延およびジター制約内の所定のピーク・セル速度において、また前記速度 委託構成部分が非アクティブの場合はそれよりも低い(非ゼロの)速度において スケジューリングする段階; のうち1つの段階によって構成される段階; 非リアルタイム可変ビット速度スケジューリング・ジョブを、遅延およびジタ ー制約を必要としない速度委託構成 部分と速度可変構成部分とに分類し、各非リアルタイム可変ビット速度スケジュ ーリング・ジョブの前記速度委託構成部分に関する送信機会を、その所定の維持 可能セル速度においてスケジューリングし、送信すべきデータの滞留に基づいて その所定の維持可能セル速度を超える追加の送信機会が必要とされる場合はいつ でも、各非リアルタイム可変ビット速度スケジューリング・ジョブの前記速度可 変構成部分に関する送信機会をスケジューリングする段階; 使用可能ビット速度スケジューリング・ジョブの各々を遅延およびジター制約 を必要としない速度委託構成部分と速度可変構成部分とに分類し、使用可能ビッ ト速度スケジューリング・ジョブの各々の前記速度委託構成部分に関する送信機 会を、その所定の最小セル速度においてスケジューリングし、使用可能なビット 速度スケジューリング・ジョブの各々の前記速度可変構成部分に関する送信機会 を、その所定のピーク・セル速度までスケジューリングする段階 各未指定ビット速度スケジューリング・ジョブを速度可変構成部分のみに分類 し、送信機会が使用可能な場合はいつでも、各未指定ビット速度スケジューリン グ・ジョブの前記速度可変構成部分に関する送信機会をスケジューリングする段 階;および 各エントリ・ポーリング・スケジューリング・ジョブを速度委託構成部分およ び速度可変構成部分の両方に分類し、前記エントリ・ポーリング・スケジューリ ング・ジョブの 前記速度委託構成部分に関する送信機会を定期的間隔でスケジューリングし、送 信機会が使用可能な場合はいつでも、前記エントリ・ポーリング・スケジューリ ング・ジョブの前記速度可変構成部分に関する送信機会をスケジューリングする 段階; によって構成されることを特徴とする請求項2記載の方法。 4.各速度委託構成部分が送信期間を有し、前記マップが異なる速度委託構成 部分に関する前記送信期間の最小公倍数に少なくとも等しい所定数のスロットに よって構成されることを特徴とする請求項1記載の方法。 5.前記マップが所定寸法の複数のタスク・フレームによって構成され、各速 度委託ジョブが1つのタスク・フレームにつき2つ以上のスロットを割り振られ ず、未使用スロットが一度に1タスク・フレームずつ速度可変構成部分に割り振 られることを特徴とする請求項4記載の方法。 6.送信機会の割当を含むエントリ・ポール・メッセージを生成する段階によ ってさらに構成され、前記マップが複数のタスク・フレームを備え、前記エント リ・ポール・メッセージを生成する前記段階が: 前記エントリ・ポール・メッセージ内の前記数のタスク・フレームのうちの1 つを備える段階;および 前記タスク・フレーム内の未使用送信機会を、所定の方法により前記速度可変 構成部分に割り当てる段階; によって構成されることを特徴とする請求項1記載の方法。 7.コンピュータ使用可能な媒体内にコンピュータ読取可能なプログラム・コ ード手段を有する前記媒体によって構成され、共有媒体通信ネットワーク内に分 布するユーザの集団により生成される複数のスケジューリング・ジョブに関して 送信機会をスケジューリングする装置であって、送信機会が中央コントローラに より予約され、前記コンピュータ読取可能プログラム・コード手段が: 複数のスケジューリング・ジョブの各々を一定の時間量内に所定数の送信機会 を必要とする速度委託構成部分と前記一定の時間量内に不定数の送信機会を必要 とする速度可変構成部分とに分類するコンピュータ読取可能プログラム・コード 手段; 所定の周期的間隔で反復されると、その所定の遅延およびジター制約内で必要 数の送信機会を各速度委託構成部分に提供する送信機会マップを作成することに よって前記速度委託構成部分のスケジューリングを行うコンピュータ読取可能プ ログラム・コード手段;および 前記マップ内の未使用送信機会を、所定の方法により前記速度可変構成部分に 割り当てることによって、前記速度可変構成部分のスケジューリングを行うコン ピュータ読取可能プログラム・コード手段; によって構成されることを特徴とする装置。 8.搬送波内に具現化されるコンピュータ・データ信号であって、通信ネット ワークにおいて送信機会をスケジューリングするコンピュータ読取可能プログラ ム・コード手段が前記コンピュータ・データ信号内に具現され、前記コンピュー タ読取可能プログラム・コード手段が: 複数のスケジューリング・ジョブの各々を一定の時間量内に所定数の送信機会 を必要とする速度委託構成部分と前記一定の時間量内に不定数の送信機会を必要 とする速度可変構成部分とに分類するコンピュータ読取可能プログラムコード手 段; 所定の周期的間隔で反復されると、その所定の遅延およびジター制約内で必要 数の送信機会を各速度委託構成部分に提供する送信機会マップを作成することに よって前記速度委託構成部分のスケジューリングを行うコンピュータ読取可能プ ログラム・コード手段;および 前記マップ内の未使用送信機会を、所定の方法により前記速度可変構成部分に 割り当てることによって、前記速度可変構成部分のスケジューリングを行うコン ピュータ読取可能プログラム・コード手段; によって構成されることを特徴とするコンピュータ・データ信号。 9.通信ネットワーク内で送信機会をスケジューリングするスケジューラであ って: 複数のスケジューリング・ジョブの各々を一定の時間量 内に所定数の送信機会を必要とする速度委託ジョブと前記一定の時間量内に不定 数の送信機会を必要とする速度可変ジョブとに分類する論理を含む分類論理; 前記分類論理に動作可能に結合される速度委託構成部分スケジューラであって 、前記速度委託構成部分スケジューラは、所定の周期的間隔で反復されると、そ の所定の遅延およびジター制約内で必要数の送信機会を各速度委託ジョブに提供 する送信機会マップを作成する論理を含むマッパによって構成される速度委託構 成部分スケジューラ;および 前記分類論理に動作可能に結合され、前記速度可変ジョブの優先度を決定する 論理を含む優先度決定装置によって構成される速度委託構成部分スケジューラ; によって構成されることを特徴とするスケジューラ。 10.共有媒体を介してアクセス・インタフェース・ユニットと通信を行うヘ ッドエンド・ユニットであって、送信機会をスケジューリングするスケジューラ を有し、前記スケジューラが: 複数のスケジューリング・ジョブの各々を一定の時間量内に所定数の送信機会 を必要とする速度委託ジョブと前記一定の時間量内に不定数の送信機会を必要と する速度可変ジョブとに分類する論理を含む分類論理; 前記分類論理に動作可能に結合される速度委託構成部分スケジューラであって 、所定の周期的間隔で反復されると、 その所定の遅延およびジター制約内で必要数の送信機会を各速度委託ジョブに提 供する送信機会マップを作成する論理を含むマッパによって構成される前記速度 委託構成部分スケジューラ;および 前記分類論理に動作可能に結合され、前記速度可変ジョブの優先度を決定する 論理を含む優先度決定装置によって構成される速度委託構成部分スケジューラ; によって構成されることを特徴とするシステム。
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-
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