JPH10336244A - アプリケーションによるｉｐ品質保証サービスのパラメータ決定方法及びｉｐ品質保証サービスのパラメータ決定プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 資源量の無駄を省いて帯域の見積もり誤差に
よる品質劣化を解消できるアフ゜リケーションによるＩＰ品質保
証サーヒ゛スのハ゜ラメータ決定方法を提供する。 【解決手段】 上限値R_bound算出部2はアフ゜リケーション本体3
から要求遅延D_reqとトラヒックハ゜ラメータTSpecを受け取り、ネットワ
ーク4からフローが経由するネットワーク状態を受け取り、ハ゜ケット転
送遅延時間WとしてD_req を保証する帯域上限値R_boundを
算出してR算出部7に渡す。確率的値R_prob算出部6はアフ゜リ
ケーション本体3から受け取ったD_req，その超過を許容する確
率α，TSpecの平均レートrと、自身が保持するトラヒックの統計
的性質とから、WがD_reqを越える確率Pr(W>D_req)=αによ
って確率的近似値R_probを算出してR算出部7に渡す。R算
出部7はR＝(1-β)R_bound+βR_prob (0≦β≦1)により保
証帯域Rを見積もってアフ゜リケーション本体3に戻す。アフ゜リケーション
本体3は、算出したＲを品質ハ゜ラメータとしてフロー設定をネットワ
ーク４に依頼して、フローが設定されれば送信端末5からテ゛ータ
が送信される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アプリケーション
フロー毎に帯域保証を可能とするスケジューリングメカ
ニズムを有するルータが網的に接続されているＩＰ(Int
ernet Protocol）ネットワークを経由して、相互につな
がっている端末間で動作するリアルタイムアプリケーシ
ョンが、エンド−エンドのパケット転送遅延時間の保証
を要求してＩＰ品質保証サービスを利用する際に、その
サービスを規定する品質パラメータである保証帯域の値
を決定するアプリケーションによるＩＰ品質保証サービ
スのパラメータ決定方法に関するものである。

【０００２】このパラメータ決定方法は、ユーザ自身が
操作するＧＵＩ（Graphical User Interface）タイプの
ブラウザの１機能としての形態，ＯＳ（Operating Syst
em）の通信処理の１機能としての形態，アプリケーショ
ンプログラムの中に埋め込まれる形態，プログラミング
言語のライブラリ関数の１機能などの形態で提供される
ことになる。

【０００３】

【従来の技術】電話や放送，テレビ会議など、送信端末
における入力デバイス（カメラやマイクなど）から連続
的にサンプリングされるデータをネットワークを介して
受信端末に転送して元の映像や音声に再生したり、送信
端末上の記憶媒体からデータを周期的に読み取り、ネッ
トワークを介して受信端末に転送して映像や音声に再生
するようなエンド−エンドのパケット転送遅延時間の保
証が必要なリアルタイムアプリケーションをインターネ
ット上で利用することが検討されている。

【０００４】しかし、現在のインターネットでは、品質
を保証しないベストエフォートサービスしか提供してい
ないので、パケットの転送経路上にふくそうルータがあ
ると、損失や過大な遅延をもたらして再生情報が所定の
品質を満たさない可能性があり、情報量の多い現在の放
送メディアなみの品質は得られない。Internet Enginee
ring Task Force(ＩＥＴＦ）などでは、ルータにおける
パケット転送順序等を制御するパケットスケジューリン
グとして Weighted Fair Queueing(ＷＦＱ）などを採用
し、アプリケーションフロー毎に帯域保証することによ
り、エンド−エンドのパケット転送遅延時間を保証する
ＩＰ品質保証サービスを提供することを検討している。

【０００５】〔従来技術１〕 〈パケット転送遅延の上限を絶対保証する帯域（Ｒ
_bound）を算出する方法〉ＩＰ品質保証サービスを規定
している「インターネットドラフト」（S.Shenker，C.P
artridge and R.Guerin、”Specification of Guarante
ed Quality of Service，”Internet Draft、 Feb.，19
97．）では、送出トラヒックの上限を与えるトラヒック
パラメータ(TSpec：平均レートｒ，ピークレートｐ，バ
ーストサイズｂ，最大パケットサイズＭ）をもとにした
エンド−エンドパケット転送遅延時間の上限値Ｄ_maxを
与える式から、エンド−エンドの要求遅延Ｄ_reqを満足
するよう経由ルータにおける保証帯域Ｒを見積もる方法
が提案されている。アプリケーションは品質パラメータ
（RSpec）として、この保証帯域Ｒを指定する。

【０００６】これによると、経由するルータ（ｉ）にお
けるパケットスケジューリングによる遅延時間の上限値
は、流体近似によって見積もられる項と、パケットサイ
ズを考慮した場合に保証帯域（Ｒ）に依存して発生する
項 （Ｃ_i／Ｒ）と、保証帯域に依存しない項 （Ｄ_i）に
分けることができる。例えば、ルータのスケジューリン
グがＷＦＱならば、μ，ＭＴＵをそれぞれルータｉから
の送出リンクの帯域，最大転送単位とすると、Ｃ_i＝
Ｍ，Ｄ_i＝ＭＴＵ／μである。

【０００７】複数ルータを経由する場合、フローの経由
する全てのルータのＣ_i，Ｄ_iの項をそれぞれ加算すれ
ば、エンド−エンド端末間のパケット転送遅延時間の上
限値を見積もることが可能である。ここで、フローの経
由する全てのルータについて加算したＣ_i，Ｄ_iをそれぞ
れＣ_tot，Ｄ_totと表し、両者の組をAdspecと呼ぶ。

【０００８】フローを設定する端末上のアプリケーショ
ンにこのAdspecが事前に通知されていれば、送出トラヒ
ックの上限を与える TSpecを考慮して、エンド−エンド
端末間のパケット転送遅延時間の上限値は、

【数１】 の関係式から見積もることができる。逆に、アプリケー
ションの要求するエンド−エンド端末間のパケット転送
遅延時間を要求遅延 Ｄ_reqとすると、これを絶対保証す
るために必要な帯域Ｒは、上式においてＤ_max＝Ｄ_reqと
すれば得られる。後述する方法で見積もった値と区別す
るために、この式で見積もった保証帯域ＲをＲ_bound と
記述する。このＲ_boundは、TSpecの制約のもとで最悪の
トラヒックを想定した場合でも要求遅延時間を保証する
帯域であり、保証帯域の上限値になる。

【０００９】そして、インターネットドラフトで提唱さ
れているパラメータ見積もり方法を実現するための実施
形態は図１のようになる。すなわち、受信端末１に設け
られた上限値Ｒ_bound算出部２ は、アプリケーション本
体３から要求遅延Ｄ_reqとTSpecを受け取り、ネットワー
ク４からＣ_totとＤ_totを受け取る。そしてこれらをもと
に、前述した算出式でＲ＝Ｒ_bound を算出し、結果をア
プリケーション本体３に戻す。アプリケーションはこの
保証帯域ＲをRSpec として、フローの設定をネットワー
ク４に依頼する。フローが設定されれば送信端末５から
データが送信される。

【００１０】〔従来技術２〕〈パケット転送遅延を確率
αで保証する帯域の近似値(Ｒ_prob)を算出する方法〉ネ
ットワークにおいて、アプリケーションフローが経由す
る各ルータで、そのアプリケーションのために一定の帯
域が保証されていて、他のフローから完全に分離されて
いる場合、ネットワーク部分は処理率が保証帯域の単一
サーバで近似できる。そこで、何らかの入力トラヒック
モデルを仮定すれば、保証帯域Ｒを使って、エンド−エ
ンドパケット転送遅延時間Ｗが要求遅延Ｄ_req を越える
確率Ｐｒ（Ｗ＞Ｄ_req） を厳密にまたは近似的に解くこ
とができる。これを利用して、ユーザやアプリケーショ
ンにとってそれよりも小さければ支障がない確率Ｐｒ
（Ｗ＞Ｄ_req）の値をαとすれば、関係式Ｐｒ（Ｗ＞Ｄ
_req）＝αから必要帯域の近似値Ｒ_prob＝Ｒを見積もる
ことができる。もっとも、仮定したトラヒックモデルが
実際のトラヒックを表現できない場合や、モデルによっ
ては近似解しか得られない場合があるので、ここで見積
もった近似値Ｒ_probにはある程度の誤差が含まれる。

【００１１】ここで、トラヒックモデルとして一般的に
利用されている２状態 Markov modulated Poisson proc
ess （ＭＭＰＰ）を採用すると、そのモデルパラメータ
は高負荷／低負荷状態の各継続時間と各状態の負荷にな
る（例えば、H.Heffes and D.M.Lucantoni，”A Markov
Modulated Characterization of Packetized Voiceand
Data Traffic and Related Statistical Multiplexer
Performance，”IEEEJournal on Selected Area in Com
munications、Vol.4、No.6、Sept.，1986.を参照）。こ
れらのパラメータは、アプリケーションが直接測定でき
る統計量からは簡単には変換できない。また、このモデ
ルを解く場合、ラプラス変換と反復計算の必要があり数
値解の算出に時間がかかるという問題がある。

【００１２】本方法によるパラメータ見積もり方法を実
現するための実施形態は図２のようになる。なお、同図
において図１と同じ構成要素には同一の符号を付してあ
る。受信端末１に設けられた確率的値Ｒ_prob算出部６
は、アプリケーション本体３から要求遅延Ｄ_req ，その
超過を許容する確率α，TSpec の平均レートｒをそれぞ
れ受け取る。そして、これらと自身で保持しているトラ
ヒックの統計的性質をもとに、前述した算出式でＲ＝Ｒ
_probを算出し、結果をアプリケーション本体３に戻す。
アプリケーションはこの保証帯域ＲをRSpec として、フ
ローの設定をネットワーク４に依頼する。フローが設定
されれば送信端末５からデータが送信される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】

〔課題１〕TSpecから見積もったＲ＝Ｒ_boundでは過剰。
実際のアプリケーションは、申告したトラヒックパラメ
ータ（TSpec） で規定される最悪トラヒックを生成する
ことはない、つまり、実際のトラヒックはTSpec よりも
少ないので、要求遅延Ｄ_reqからTSpecの最悪トラヒック
を想定して算出した上限値Ｒ_boundを保証帯域Ｒとして
採用すると、遅延時間が要求遅延Ｄ_reqよりも必要以上
に小さくなることが想定される。言い換えると、保証帯
域Ｒが大きく見積もられてしまうという問題がある。こ
のことはネットワーク資源の無駄遣いというだけではな
く、例えばネットワークの料金体系が帯域に比例して高
くなる場合、コスト面でも無駄になる。

【００１４】〔課題２〕トラヒックの統計量から見積も
ったＲ＝Ｒ_probでは低精度。トラヒックの統計量を利用
して、要求遅延Ｄ_req をαの確率で満たすように、近似
式によって算出した近似値Ｒ_probを保証帯域Ｒとして採
用すると、実際のトラヒックと採用したトラヒックモデ
ルとの近似の精度と、保証帯域算出式の近似の程度によ
って、得られる遅延時間の要求遅延Ｄ_reqからのずれが
大きくなる。

【００１５】〔課題３〕フロー設定パラメータをネゴシ
エーション（再申告）する場合、Ｒの選択指針がない。
フローが受け付けられなかった場合、RSpec のパラメー
タをネットワークとネゴシエーションする必要がある
が、通常、アプリケーションの採用するRSpec パラメー
タは一度決めると固定的であり、変更できるとしても変
更可能な範囲や変更指針が何もないので、ユーザが試行
錯誤で適当な値に変更するしかない。

【００１６】〔課題４〕最初のフロー設定パラメータに
は見積もり誤差がある。フロー設定の際のRSpec パラメ
ータの見積もりには誤差がある上、ユーザの使用状況が
変化する可能性もあり、最初に設定したパラメータが最
適になるとは限らない。また、アプリケーション動作中
にこのパラメータをできるだけ最適な値に修正したいと
いう要求があるが、パラメータを変更できるとしても変
更可能な範囲や変更指針が何もないので、ユーザが試行
錯誤で適当な値に変更するしかない。

【００１７】〔課題５〕トラヒックの統計的性質はユー
ザの使い方によって変動する。近似値Ｒ_probを見積もる
ためのトラヒックの統計的性質は、そのアプリケーショ
ンが使われる環境やユーザの使い方によって変動する。

【００１８】〔課題６〕ＭＭＰＰのパラメータは測定可
能な統計量ではない。一般的に使われているＭＭＰＰを
トラヒックモデルとして採用するとした場合、測定可能
な統計量からそのモデルパラメータ（高負荷／低負荷状
態の各継続時間と各状態の負荷）に変換する必要があ
る。また、これを解く場合、ラプラス変換と反復計算の
必要があり数値解の算出に時間がかかるという問題があ
る。

【００１９】〔課題７〕バーストに特徴的な長さがない
場合に対処できない。ＬＡＮ（Local Area Network）ト
ラヒックなどでは、バーストに特徴的な長さがなく（な
いしはバースト長が非常に広い幅にわたって存在し）、
時間単位を変えると、分散が時間単位の増加に対してべ
き関数的に増加するという統計的性質を有することが知
られている。一方、バースト長が有限のＭＭＰＰなどで
は、ある程度時間単位が増加すれば分散は一定値に収束
することが知られている。したがって、ＭＭＰＰなどの
トラヒックモデルでは上記のような統計的特性を表現で
きないという問題がある。そこで、バーストに特徴的な
長さがないトラヒックの場合の対処が課題となる。

【００２０】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、以下に述べるアプリケーションによ
るＩＰ品質保証サービスのパラメータ決定方法を提供す
ることにある。 １． 過大，過小な割り当てをなくすことで、資源量の
無駄を省いて帯域の見積もり誤差による品質劣化を解消
する。 ２． アプリケーションがフロー設定パラメータをネゴ
シエーションする際の保証帯域の変更基準を定式化す
る。

【００２１】３． アプリケーション動作中におけるフ
ロー設定パラメータをできるだけ最適な値に修正できる
ようにする。 ４． アプリケーションの動作環境やユーザの使い方に
よって変動する実際の統計的特性に追従して、アプリケ
ーションの統計的トラヒック特性パラメータを変更でき
るようにして、利用条件による見積もり誤差を解消す
る。 ５． 測定可能な統計量をモデルパラメータとして含
み、数値解が容易に算出可能なトラヒックモデルを用い
てＩＰ品質保証サービスのパラメータを決定する。 ６． バーストに特徴的な長さがないトラヒック入力に
も対処可能なＩＰ品質保証サービスのパラメータ決定方
法を提供する。

【００２２】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、アプリケーションフロー
毎に帯域保証を可能とするスケジューリングメカニズム
を有するルータが網的に接続されているＩＰネットワー
クを経由して、相互につながっている端末間で動作する
アプリケーションが、トラヒックの上限を規定するトラ
ヒックパラメータを申告し、エンド−エンドのパケット
転送遅延時間として要求遅延Ｄ_req の保証を要求してＩ
Ｐ品質保証サービスを利用する際に、該ＩＰ品質保証サ
ービスを規定する品質パラメータである保証帯域Ｒの値
を決定するアプリケーションによるＩＰ品質保証サービ
スのパラメータ決定方法において、前記トラヒックパラ
メータで制限されるトラヒックを想定した場合に、前記
要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドのパケット転送遅延時
間を保証するのに必要な帯域の上限値Ｒ_bound と、前記
エンド−エンドのパケット転送遅延時間が前記要求遅延
Ｄ_req を越える確率が、ユーザ又は前記アプリケーショ
ンにとって支障がない値α未満となるように、前記アプ
リケーションが自身で保持する統計的トラヒック特性お
よび前記トラヒックパラメータで表現されるエンド−エ
ンドパケット転送遅延時間分布の近似式から算出される
帯域の近似値Ｒ_probとに基づいて、 関係式Ｒ＝（１−
β）Ｒ _bound＋βＲ_prob （０≦β≦１）により前記保証
帯域Ｒを見積もることを特徴としている。

【００２３】また、請求項２記載の発明は、アプリケー
ションフロー毎に帯域保証を可能とするスケジューリン
グメカニズムを有するルータが網的に接続されているＩ
Ｐネットワークを経由して、相互につながっている端末
間で動作するアプリケーションが、トラヒックの上限を
規定するトラヒックパラメータを申告し、エンド−エン
ドのパケット転送遅延時間として要求遅延Ｄ_req の保証
を要求してＩＰ品質保証サービスを利用する際に、該Ｉ
Ｐ品質保証サービスを規定する品質パラメータである保
証帯域Ｒの値を決定するアプリケーションによるＩＰ品
質保証サービスのパラメータ決定方法において、最初の
保証帯域Ｒの設定値では前記ＩＰネットワークに受け付
けられなかった場合に、前記トラヒックパラメータで制
限されるトラヒックを想定した場合に、前記要求遅延Ｄ
_req のエンド−エンドのパケット転送遅延時間を保証す
るのに必要な帯域の上限値Ｒ_bound と、前記エンド−エ
ンドのパケット転送遅延時間が前記要求遅延Ｄ_req を越
える確率が、ユーザ又は前記アプリケーションにとって
支障がない値α未満になるように、前記アプリケーショ
ンが自身で保持する統計的トラヒック特性および前記ト
ラヒックパラメータで表現されるエンド−エンドパケッ
ト転送遅延時間分布の近似式から算出される帯域の近似
値Ｒ_probとに基づいて、前記ＩＰネットワークに要求す
る品質パラメータの保証帯域Ｒを Ｒ_prob≦Ｒ≦Ｒ
_bound の範囲において （Ｒ_bound−Ｒ_{pro b}）／ｎ（ｎ
＞０） の刻み幅で減少させて見積もり、前記ＩＰネッ
トワークとネゴシエーションすることを特徴としてい
る。

【００２４】また、請求項３記載の発明は、請求項１記
載の保証帯域Ｒの見積もり方法に従ってアプリケーショ
ン開始時における保証帯域Ｒを決定し、該保証帯域Ｒが
前記ＩＰネットワークに受け付けられない場合に、請求
項２記載の保証帯域Ｒのネゴシエーション方法に従って
前記保証帯域Ｒを逐次変更して再設定することを特徴と
している。

【００２５】また、請求項４記載の発明は、アプリケー
ションフロー毎に帯域保証を可能とするスケジューリン
グメカニズムを有するルータが網的に接続されているＩ
Ｐネットワークを経由して、相互につながっている端末
間で動作するアプリケーションが、トラヒックの上限を
規定するトラヒックパラメータを申告し、エンド−エン
ドのパケット転送遅延時間として要求遅延Ｄ_req の保証
を要求してＩＰ品質保証サービスを利用する際に、該Ｉ
Ｐ品質保証サービスを規定する品質パラメータである保
証帯域Ｒの値を決定するアプリケーションによるＩＰ品
質保証サービスのパラメータ決定方法において、前記ト
ラヒックパラメータで制限されるトラヒックを想定した
場合に、前記要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドのパケッ
ト転送遅延時間を保証するのに必要な帯域の上限値Ｒ
_bound と、前記エンド−エンドのパケット転送遅延時間
が前記要求遅延Ｄ_req を越える確率が、ユーザ又は前記
アプリケーションにとって支障がない値α未満になるよ
うに、前記アプリケーションが自身で保持する統計的ト
ラヒック特性および前記トラヒックパラメータで表現さ
れるエンド−エンドパケット転送遅延時間分布の近似式
から算出される帯域の近似値Ｒ_probとに基づいて、前記
アプリケーションを動作させながらエンド−エンドのパ
ケット転送遅延時間Ｄ^*を測定し、該転送遅延時間Ｄ^*が
前記要求遅延Ｄ _reqを越える確率Ｐｒ（Ｄ^*＞Ｄ_req）が
Ｐｒ（Ｄ^*＞Ｄ_req）＜αを満たす最も小さい値となるよ
うに、前記ＩＰネットワークに要求する品質パラメータ
の保証帯域Ｒを Ｒ_prob≦Ｒ≦Ｒ_bound の範囲で増減さ
せて調整することを特徴としている。

【００２６】また、請求項５記載の発明は、請求項１〜
３の何れかの項記載の保証帯域Ｒの見積もり方法に従っ
てアプリケーション開始時における保証帯域Ｒを決定
し、前記アプリケーションを動作させながら、請求項４
記載の保証帯域Ｒの調整方法に従って前記保証帯域Ｒを
逐次変更することを特徴としている。また、請求項６記
載の発明は、請求項１〜５の何れかの項記載の発明にお
いて、前記アプリケーションの動作時にトラヒックを測
定し、前記統計的トラヒック特性を表現するパラメータ
Ｘ_k を、測定時点での設定値Ｘ_0kと測定されたトラヒッ
クのデータから算出される統計値Ｘ^* _kをもとにして、
Ｘ_k＝（１−γ_k）Ｘ_0k＋γ_kＸ^* _k（０≦γ_k≦１） に更
新して保持する手続きを前記アプリケーションが有する
ことを特徴としている。

【００２７】また、請求項７記載の発明は、請求項１〜
６の何れかの項記載の発明において、前記統計的トラヒ
ック特性として漸近分散定数ｃ² および規格化３次モー
メントｍ₃ を採用し、これらと前記トラヒックパラメー
タのうちの平均レートｒによって統計的に規定される一
般分布トラヒック入力のＧＩ／Ｄ／１待ち行列システム
を解析して得られるエンド−エンドパケット転送遅延時
間分布の近似式を利用して前記近似値Ｒ_probを算出する
ことを特徴としている。

【００２８】また、請求項８記載の発明は、請求項１〜
６の何れかの項記載の発明において、前記統計的トラヒ
ック特性として分散平均比ａと自己相似性パラメータＨ
を採用し、これらと前記トラヒックパラメータのうちの
平均レートｒによって統計的に規定されるＦＢＭトラヒ
ック入力の待ち行列システムを解析して得られるエンド
−エンドパケット転送遅延時間分布の近似式を利用して
前記近似値Ｒ_probを算出することを特徴としている。

【００２９】また、請求項９記載の発明は、アプリケー
ションフロー毎に帯域保証を可能とするスケジューリン
グメカニズムを有するルータが網的に接続されているＩ
Ｐネットワークを経由して、相互につながっている端末
間で動作するアプリケーションが、トラヒックの上限を
規定するトラヒックパラメータを申告し、エンド−エン
ドのパケット転送遅延時間として要求遅延Ｄ_req の保証
を要求してＩＰ品質保証サービスを利用する際に、該Ｉ
Ｐ品質保証サービスを規定する品質パラメータである保
証帯域Ｒの値を決定するＩＰ品質保証サービスのパラメ
ータ決定プログラムにおいて、前記トラヒックパラメー
タで制限されるトラヒックを想定した場合に、前記要求
遅延Ｄ_req のエンド−エンドのパケット転送遅延時間を
保証するのに必要な帯域の上限値Ｒ_bound を算出する上
限値算出処理と、前記トラヒックパラメータで制限され
るトラヒックを想定した場合に、前記エンド−エンドの
パケット転送遅延時間が前記要求遅延Ｄ_req を越える確
率が、ユーザ又は前記アプリケーションにとって支障が
ない値α未満となるように、前記アプリケーションが保
持する統計的トラヒック特性および前記トラヒックパラ
メータで表現されるエンド−エンドパケット転送遅延時
間分布の近似式から帯域の近似値Ｒ_probを算出する近似
値算出処理と、関係式Ｒ＝（１−β）Ｒ_bound＋βＲ
_prob （０≦β≦１）により前記保証帯域Ｒを見積もる
見積処理とを前記端末内のコンピュータに実行させるこ
とを特徴としている。

【００３０】また、請求項１０記載の発明は、アプリケ
ーションフロー毎に帯域保証を可能とするスケジューリ
ングメカニズムを有するルータが網的に接続されている
ＩＰネットワークを経由して、相互につながっている端
末間で動作するアプリケーションが、トラヒックの上限
を規定するトラヒックパラメータを申告し、エンド−エ
ンドのパケット転送遅延時間として要求遅延Ｄ_req の保
証を要求してＩＰ品質保証サービスを利用する際に、該
ＩＰ品質保証サービスを規定する品質パラメータである
保証帯域Ｒの値を決定するＩＰ品質保証サービスのパラ
メータ決定プログラムにおいて、最初の保証帯域Ｒの設
定値が前記ＩＰネットワークに受け付けられなかったこ
とを検出する要求受付判定処理と、前記トラヒックパラ
メータで制限されるトラヒックを想定した場合に、前記
要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドのパケット転送遅延時
間を保証するのに必要な帯域の上限値Ｒ_bound を算出す
る上限値算出処理と、前記トラヒックパラメータで制限
されるトラヒックを想定した場合に、前記エンド−エン
ドのパケット転送遅延時間が前記要求遅延Ｄ_req を越え
る確率が、ユーザ又は前記アプリケーションにとって支
障がない値α未満になるように、前記アプリケーション
が保持する統計的トラヒック特性および前記トラヒック
パラメータで表現されるエンド−エンドパケット転送遅
延時間分布の近似式から帯域の近似値Ｒ_probを算出する
近似値算出処理と、前記ＩＰネットワークに要求する品
質パラメータの保証帯域Ｒを Ｒ_prob≦Ｒ≦Ｒ_bound の
範囲において （Ｒ_bound−Ｒ_prob）／ｎ（ｎ＞０） の
刻み幅で減少させて前記ＩＰネットワークとネゴシエー
ションする見積処理とを前記端末内のコンピュータに実
行させることを特徴としている。

【００３１】また、請求項１１記載の発明は、請求項９
記載の見積処理に従ってアプリケーション開始時におけ
る保証帯域Ｒを決定し、請求項１０記載の要求受付判定
処理において該保証帯域Ｒが前記ＩＰネットワークに受
け付けられないことが検出された場合に、請求項１０記
載の見積処理に従って前記保証帯域Ｒを逐次変更して再
設定する処理を前記端末内のコンピュータに実行させる
ことを特徴としている。

【００３２】また、請求項１２記載の発明は、アプリケ
ーションフロー毎に帯域保証を可能とするスケジューリ
ングメカニズムを有するルータが網的に接続されている
ＩＰネットワークを経由して、相互につながっている端
末間で動作するアプリケーションが、トラヒックの上限
を規定するトラヒックパラメータを申告し、エンド−エ
ンドのパケット転送遅延時間として要求遅延Ｄ_req の保
証を要求してＩＰ品質保証サービスを利用する際に、該
ＩＰ品質保証サービスを規定する品質パラメータである
保証帯域Ｒの値を決定するＩＰ品質保証サービスのパラ
メータ決定プログラムにおいて、前記トラヒックパラメ
ータで制限されるトラヒックを想定した場合に、前記要
求遅延Ｄ_req のエンド−エンドのパケット転送遅延時間
を保証するのに必要な帯域の上限値Ｒ_bound を算出する
上限値算出処理と、前記トラヒックパラメータで制限さ
れるトラヒックを想定した場合に、前記エンド−エンド
のパケット転送遅延時間が前記要求遅延Ｄ_req を越える
確率が、ユーザ又は前記アプリケーションにとって支障
がない値α未満になるように、前記アプリケーションが
保持する統計的トラヒック特性および前記トラヒックパ
ラメータで表現されるエンド−エンドパケット転送遅延
時間分布の近似式から帯域の近似値Ｒ_probを算出する近
似値算出処理と、前記アプリケーションを動作させなが
らエンド−エンドのパケット転送遅延時間Ｄ^*を測定
し、該転送遅延時間Ｄ^*が前記要求遅延Ｄ _reqを越える確
率Ｐｒ（Ｄ^*＞Ｄ_req）が Ｐｒ（Ｄ^*＞Ｄ_req）＜αを満
たす最も小さい値となるように、前記ＩＰネットワーク
に要求する品質パラメータの保証帯域Ｒを Ｒ_prob≦Ｒ
≦Ｒ_bound の範囲で増減させて調整する調整処理とを
前記端末内のコンピュータに実行させることを特徴とし
ている。

【００３３】また、請求項１３記載の発明は、請求項９
〜１１の何れかの項記載の見積処理に従ってアプリケー
ション開始時における保証帯域Ｒを決定し、前記アプリ
ケーションを動作させながら、請求項１２記載の調整処
理に従って前記保証帯域Ｒを逐次変更する処理を前記端
末内のコンピュータに実行させることを特徴としてい
る。また、請求項１４記載の発明は、請求項９〜１３の
何れかの項記載の発明において、前記アプリケーション
の動作時にトラヒックを測定するトラヒック測定処理
と、前記統計的トラヒック特性を表現するパラメータＸ
_k を、測定時点での設定値Ｘ_0kと測定されたトラヒック
のデータから算出される統計値Ｘ^* _kをもとにして、 Ｘ_k
＝（１−γ_k）Ｘ_0k＋γ_kＸ^* _k（０≦γ_k≦１） に更新し
て前記アプリケーションに保持させる更新処理とを前記
端末内のコンピュータに実行させることを特徴としてい
る。

【００３４】また、請求項１５記載の発明は、請求項９
〜１４の何れかの項記載の発明において、前記近似値算
出処理は、前記統計的トラヒック特性として漸近分散定
数ｃ ² および規格化３次モーメントｍ₃ を採用し、これ
らと前記トラヒックパラメータのうちの平均レートｒに
よって統計的に規定される一般分布トラヒック入力のＧ
Ｉ／Ｄ／１待ち行列システムを解析して得られるエンド
−エンドパケット転送遅延時間分布の近似式を利用して
前記近似値Ｒ_probを算出することを特徴としている。ま
た、請求項１６記載の発明は、請求項９〜１４の何れか
の項記載の発明において、前記近似値算出処理は、前記
統計的トラヒック特性として分散平均比ａと自己相似性
パラメータＨを採用し、これらと前記トラヒックパラメ
ータのうちの平均レートｒによって統計的に規定される
ＦＢＭトラヒック入力の待ち行列システムを解析して得
られるエンド−エンドパケット転送遅延時間分布の近似
式を利用して前記近似値Ｒ_probを算出することを特徴と
している。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。ここで、本発明は、端末上で
動作するソフトウェアにより実現することが可能であ
り、当該ソフトウェアは端末内に設けられたプログラム
制御のコンピュータ上で走行する。すなわち、本発明を
実現するためのコンピュータプログラム（ＩＰ品質保証
サービスのパラメータ決定プログラム）は様々な記録媒
体に格納されて提供されるもので、これら記録媒体から
コンピュータ上に読み込まれて当該コンピュータのハー
ドウェアを制御することになる。

【００３６】記録媒体としては例えば、フロッピーディ
スク，ハードディスク，磁気テープ，磁気カード，磁気
ドラムなどの磁気記録媒体、メモリチップ，ＩＣ（集積
回路）カードなどの半導体記録媒体、ＣＤ−ＲＯＭ（コ
ンパクトディスク・リード・オンリー・メモリ），光デ
ィスク，光カードなどの光学記録媒体、ＭＯ（光磁気）
ディスクなど種々のものが考えられ、これら以外の各種
の情報記憶メディアであって良い。

【００３７】以下、端末上で動作するプログラムの指令
に基づいて、端末内のコンピュータが行う処理手順につ
いて説明する。 〔手法１〕〈上限値Ｒ_bound と確率的近似値Ｒ_probの組
み合わせによる保証帯域Ｒの決定方法〉 RSpecの保証帯域ＲをTSpec から見積もった上限値Ｒ
_boundとすると、エンド−エンド端末間で得られる遅延
時間は必要以上に小さくなる。つまり、Ｒ＝Ｒ_{boun d} は
過剰な割り当てになるという問題がある（課題１）。ま
た、アプリケーショントラヒックの統計量から近似を用
いて確率的に見積もったＲ＝Ｒ_probでは低精度であると
いう問題がある（課題２）。これらの問題を解決するた
めに、上限値Ｒ_bound と確率的近似値Ｒ_probを利用して
保証帯域Ｒを見積もる方法を提案する。

【００３８】エンド−エンド端末間でフローの経由する
ネットワークの状態Adspec（Ｃ_tot，Ｄ_tot） をアプリ
ケーションが事前に所有していて、アプリケーションが
申告するＩＰ品質保証サービスのトラヒックパラメータ
TSpec （平均レートｒ，ピークレートｐ，バーストサイ
ズｂ，最大パケットサイズＭ）で制限されるトラヒック
を想定した場合に、要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドパ
ケット転送遅延時間を保証するために必要な帯域の上限
値（Ｒ_bound＝Ｒ）を

【数２】 により算出する。一方、もしもAdspecがアプリケーショ
ンに通知されていなければＲ_bound＝ｐとおく。

【００３９】次に、アプリケーションの発生するトラヒ
ックモデルを仮定すれば、エンド−エンドパケット転送
遅延時間Ｗが要求遅延Ｄ_reqを越える確率Ｐｒ（Ｗ＞Ｄ
_req）は、TSpec の平均レートｒと仮定したモデルの統
計的特性を表すパラメータと保証レートＲを使って近似
的に解くことができる。したがって、TSpec 以外の統計
的トラヒック特性をアプリケーション自身が保持し、エ
ンド−エンドパケット転送遅延時間が要求遅延Ｄ_req を
越える確率がユーザやアプリケーションにとって支障の
ない程度である確率をαとして、 Ｐｒ（Ｗ＞Ｄ_req）＝
αから、要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドパケット転送
遅延時間を確率的に保証するために必要な帯域の近似値
Ｒ_prob＝Ｒが算出できる。

【００４０】そして、帯域の上限値Ｒ_bound と確率的近
似値Ｒ_probを組み合わせて、式Ｒ＝（１−β）Ｒ_bound
＋βＲ_prob （０≦β≦１）により保証帯域Ｒを見積も
る。ただし、βの値は、アプリケーションに固定的に埋
め込まれているか、ユーザ自身が経験に基づいて選択す
るか、後述する〔手法３〕の方法による保証帯域Ｒの最
適値を利用して算出することになる。以上のように、本
手法によれば、過剰な見積もり値になることが想定され
るTSpecに基づく上限値Ｒ_boundと、トラヒックの統計量
から見積もった低精度の確率的近似値Ｒ_probの間にRSpe
c の保証帯域Ｒを設定することで、過大または過小な割
り当てをなくすことができる。これにより、資源量の無
駄をなくして帯域の見積もり誤差による品質劣化を解消
できる。

【００４１】〔手法２〕〈フロー設定時のパラメータネ
ゴシエーションにおける保証帯域Ｒの選択機構を含む方
法〉 〔手法１〕によれば、RSpecの保証帯域Ｒを上限値Ｒ
_boundよりも小さく，低精度の確率的近似値Ｒ_probより
も大きく見積もることで、資源量の無駄をなくし帯域の
見積もり誤差による品質劣化を解消できる。しかし、最
初に決定したパラメータでフローを設定した時に、その
パラメータ値ではフローが受け付けられなかった場合、
再設定する際のパラメータ値の変え方は含まれていな
い。つまり、上限値Ｒ_bound または確率的近似値Ｒ_prob
を単独で用いて保証帯域Ｒを見積もる場合の見積もり誤
差の問題以外に、フロー設定パラメータをネゴシエーシ
ョンする場合に保証帯域Ｒの変更可能範囲などのパラメ
ータの選択指針がないという問題がある（課題３）。そ
こで、フローが受け付けられなかった場合に、ネットワ
ークとネゴシエーションして再設定する際のパラメータ
値の更新機構を含む方法を提案する。

【００４２】エンド−エンド端末間でフローの経由する
ネットワークの状態 Adspec（Ｃ_tot，Ｄ_tot） をアプリ
ケーションが事前に所有していて、アプリケーションが
申告するＩＰ品質保証サービスのトラヒックパラメータ
TSpec （平均レートｒ，ピークレートｐ，バーストサイ
ズｂ，最大パケットサイズＭ）で制限されるトラヒック
を想定した場合に、要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドパ
ケット転送遅延時間を保証するために必要な帯域の上限
値（Ｒ_bound＝Ｒ）を

【数３】 により算出する。一方、もしもAdspecがアプリケーショ
ンに通知されていなければＲ_bound＝ｐとおく。

【００４３】次に、アプリケーションの発生するトラヒ
ックモデルを仮定すれば、エンド−エンドパケット転送
遅延時間Ｗが要求遅延Ｄ_reqを越える確率Ｐｒ（Ｗ＞Ｄ
_req）は、TSpec の平均レートｒと仮定したモデルの統
計的特性を表すパラメータと保証レートＲを使って近似
的に解くことができる。したがって、TSpec 以外の統計
的トラヒック特性をアプリケーション自身が保持し、エ
ンド−エンドパケット転送遅延時間が要求遅延Ｄ_req を
越える確率がユーザやアプリケーションにとって支障の
ない程度である確率をαとして、 Ｐｒ（Ｗ＞Ｄ_req）＝
αから、要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドパケット転送
遅延時間を確率的に保証するために必要な帯域の近似値
Ｒ_prob＝Ｒが算出できる。

【００４４】そして、アプリケーションが申告するトラ
ヒックパラメータ（TSpec） で制限されるトラヒックを
想定した場合に、要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドパケ
ット転送遅延時間を保証するために必要な帯域の上限値
（Ｒ_bound)と、アプリケーションが自身で保持する統計
的トラヒック特性を利用して、エンド−エンドパケット
転送遅延時間が要求遅延Ｄ_req を越える確率がユーザや
アプリケーションにとって支障がない値（α）未満にな
るよう、TSpec および統計的トラヒック特性を使って表
現できるエンド−エンドパケット転送遅延時間分布の近
似式から算出した帯域の近似値（Ｒ_prob）とをもとにし
て、最初の設定値ではネットワークに受け付けられない
場合に、ネットワークに要求するRSpec の保証帯域Ｒを
Ｒ_prob≦Ｒ≦Ｒ_boundの範囲で、（Ｒ_bound−Ｒ_prob）／
ｎ（ｎ＞０）の刻み幅で減少させてネゴシエーションす
ることでパラメータを決定する。

【００４５】なお、最初にネットワークに要求するRSpe
c の保証帯域Ｒを〔手法１〕に示すＲ＝（１−β）Ｒ
_bound＋βＲ_prob （０≦β≦１）で申告して、受け付け
られない時に、上記の刻み幅で徐々に受け付けられる値
に減少する方法もある。以上のように、本手法では、フ
ロー設定時のパラメータネゴシエーションにおける保証
帯域Ｒの変更基準を上限値Ｒ_bound と確率的近似値Ｒ
_probを利用して定式化している。これにより、アプリケ
ーションの採用するRSpec パラメータが一度決めると固
定的であって、変更できるとしても変更可能な範囲や変
更指針が何もなく、ユーザが試行錯誤で適当な値に変更
するしかないという問題が解消される。

【００４６】〔手法３〕〈パケット転送遅延Ｄ^* 測定に
基づく更新手続きを含む保証帯域Ｒの決定方法〉 〔手法１〕によれば、RSpecの保証帯域Ｒを、上限値Ｒ
_boundよりも小さく，低精度の確率的近似値Ｒ_probより
も大きく見積もることで、資源量の無駄をなくし帯域の
見積もり誤差による品質劣化を解消できる。しかし、ユ
ーザの使用状況の変化による変動があり、なおかつ確率
的近似値Ｒ_probの見積もり誤差があるために、〔手法
１〕では最適な値になるとは限らない（課題４）。ま
た、〔手法２〕ではネットワークとのネゴシエーション
を含む方法を提案したが、この場合も同様に見積もり誤
差が含まれ、最適な値とはならない。そこで、アプリケ
ーション開始時に見積もった保証帯域Ｒの見積もり誤差
を解消するために、アプリケーション動作中にトラヒッ
クを測定することによりＲを最適な値に近づけるよう更
新する機構を含む方法を提案する。

【００４７】エンド−エンド端末間でフローの経由する
ネットワークの状態 Adspec（Ｃ_tot，Ｄ_tot） をアプリ
ケーションが事前に所有していて、アプリケーションが
申告するＩＰ品質保証サービスのトラヒックパラメータ
TSpec （平均レートｒ，ピークレートｐ，バーストサイ
ズｂ，最大パケットサイズＭ）で制限されるトラヒック
を想定した場合に、要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドパ
ケット転送遅延時間を保証するために必要な帯域の上限
値（Ｒ_bound＝Ｒ）を

【数４】 により算出する。一方、もしもAdspecがアプリケーショ
ンに通知されていなければＲ_bound＝ｐとおく。

【００４８】次に、アプリケーションの発生するトラヒ
ックモデルを仮定すれば、エンド−エンドパケット転送
遅延時間Ｗが要求遅延Ｄ_reqを越える確率Ｐｒ（Ｗ＞Ｄ
_req）は、TSpec の平均レートｒと仮定したモデルの統
計的特性を表すパラメータと保証レートＲを使って近似
的に解くことができる。したがって、TSpec 以外の統計
的トラヒック特性をアプリケーション自身が保持し、エ
ンド−エンドパケット転送遅延時間が要求遅延Ｄ_req を
越える確率がユーザやアプリケーションにとって支障の
ない程度である確率をαとして、 Ｐｒ（Ｗ＞Ｄ_req）＝
αから、要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドパケット転送
遅延時間を確率的に保証するために必要な帯域の近似値
Ｒ_prob＝Ｒが算出できる。

【００４９】そして、アプリケーションが申告するトラ
ヒックパラメータ（TSpec） で制限されるトラヒックを
想定した場合に、要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドパケ
ット転送遅延時間を保証するために必要な帯域の上限値
（Ｒ_bound)と、アプリケーションが自身で保持する統計
的トラヒック特性を利用して、エンド−エンドパケット
転送遅延時間が要求遅延Ｄ_req を越える確率がユーザや
アプリケーションにとって支障がない値（α）未満にな
るよう、TSpec および統計的トラヒック特性を使って表
現できるエンド−エンドパケット転送遅延時間分布の近
似式から算出した帯域の近似値（Ｒ_prob）とをもとにし
て、アプリケーションを動作させつつ、エンド−エンド
パケット転送遅延時間Ｄ^* を測定し、この転送遅延時間
が要求遅延Ｄ_req を越える確率がＰｒ（Ｄ^*＞Ｄ_req）＜
αを満たす最も小さいものになるように、ネットワーク
に要求するRSpecの保証帯域Ｒを Ｒ_prob≦Ｒ≦Ｒ_bound
の範囲で増減させて調整することにより最適なパラメー
タを決定する。

【００５０】なお、この場合、増減幅を（Ｒ_bound−Ｒ
_prob）／ｎ （ｎ＞０）とすることも考えられる。ま
た、アプリケーションの開始時に、ネットワークに要求
するRSpec の保証帯域Ｒを〔手法１〕に示すＲ＝（１−
β）Ｒ_bound＋βＲ_prob （０≦β≦１）で申告して、ア
プリケーション動作時に転送遅延時間Ｄ^* を測定しつ
つ、上記の刻み幅で徐々に適切な値に変更する方法もあ
る。さらに、Ｒの算出式に含まれるβを適切な値に更新
するために、ここで見出したＲの最適値を利用して、こ
れと「（１−β）Ｒ_bound＋βＲ_prob 」が等しいとして
算出したβを、新たな値として採用する方法もある。

【００５１】以上のように、本手法では、エンド−エン
ドパケット転送遅延時間Ｄ^* を測定し、保証帯域Ｒが最
適でない場合に、上限値Ｒ_bound と確率的近似値Ｒ_prob
を使って定式化された変更幅の基準に従って保証帯域Ｒ
を変更している。これにより、アプリケーション動作中
に、フロー設定の際のRSpec パラメータの見積もり誤差
をできるだけ最適な値に修正する際に、パラメータを変
更できるとしても変更可能な範囲や変更指針が何もな
く、ユーザまたはアプリケーションが試行錯誤で適当な
値に変更するしかなかったという問題が解消される。

【００５２】〔手法４〕〈トラヒック測定によるアプリ
ケーションの統計的トラヒック特性パラメータの更新を
含む方法〉 〔手法１〕によれば、RSpecの保証帯域Ｒを、上限値Ｒ
_boundよりも小さく，低精度の確率的近似値Ｒ_probより
も大きく見積もることで、資源量の無駄をなくし帯域の
見積もり誤差による品質劣化を解消できる。しかし、ユ
ーザの使用状況の変化による変動があり、なおかつ確率
的近似値Ｒ_probの見積もり誤差があるために、〔手法
１〕では最適な値になるとは限らない。また、〔手法
２〕ではネットワークとのネゴシエーションを含む方法
を提案したが、この場合も同様に見積もり誤差が含ま
れ、最適な値とはならない。さらに〔手法３〕では、ア
プリケーション開始時に見積もった保証帯域Ｒの見積も
り誤差を解消するために、アプリケーション動作中にト
ラヒックを測定しながら保証帯域Ｒを最適な値に近づけ
るように更新する機構を含む方法を提案した。

【００５３】しかし、初期の見積もり誤差を小さくして
おかなければ、この更新処理を効率的に実行することが
できない。そこで、初期の見積もり誤差をできるだけ小
さくする（課題５）ために、この誤差の原因となる確率
的近似値Ｒ_probを算出するための統計的トラヒック特性
をアプリケーションの動作環境に応じて柔軟に変更する
処理を含む方法を提案する。

【００５４】すなわち、アプリケーション動作時にトラ
ヒックを測定し、アプリケーションが自身で保持する統
計的トラヒック特性（これを表現するパラメータをＸ_k
とする）を、測定時点での設定値（Ｘ_0k）と測定データ
から算出された統計値（Ｘ^* _k）をもとに、Ｘ_k＝（１−
γ_k）Ｘ_0k＋γ_kＸ^* _k（０≦γ_k≦ｌ）に更新して保持す
る。そして、次のアプリケーション実行時に、更新した
このパラメータを使って確率的近似値Ｒ_probを算出する
ことにより保証帯域Ｒを見積もる。なお、本手法４は
〔手法１〕〜〔手法３〕のそれぞれと組み合わせて利用
することになる。以上のように、本手法によれば、確率
的近似値Ｒ_probを見積もるためのアプリケーションの統
計的トラヒック特性パラメータを測定に基づいて更新す
るようにいている。これにより、保証帯域Ｒが、アプリ
ケーションの動作環境やユーザの使い方によって変動す
る実際の統計的特性に追従するようになって、利用条件
による見積もり誤差を解消できる。

【００５５】〔手法５〕〈統計的トラヒック特性として
ＧＩ／Ｄ／１待ち行列システムを利用する方法〉 〔手法１〕〜〔手法４〕においては、確率的近似値Ｒ
_probを算出するために何らかのトラヒックモデルを仮定
する必要がある。しかし、一般に利用されているＭＭＰ
Ｐでは、測定可能な統計量からモデルパラメータへの変
換が容易ではなく、また、数値として解く場合時間がか
かるという問題がある（課題６）。そこで、測定可能な
統計量をモデルパラメータとして含み、数値解が容易に
算出できるトラヒックモデルを利用して確率的近似値Ｒ
_probを算出し、これをもとに保証帯域Ｒを見積もる方法
を提案する。

【００５６】ここでは、トラヒックモデルとして平均レ
ート（ｒ），漸近分散定数（ｃ² ），規格化３次モーメ
ント（ｍ₃ ）で規定される一般分布入力モデルを採用す
る。ここで、平均レートはTSpec のものと同一であるの
で、アプリケーションが保持すべき統計的トラヒック特
性は漸近分散定数ｃ²および規格化３次モーメントｍ₃と
いうことになる。これらの特性パラメータとTSpec の平
均レートｒを用いてＧＩ／Ｄ／１待ち行列システムを解
析すると、エンド−エンドパケット転送遅延時間分布の
近似式は下式で表現される（ A.W.Berger and W.Whit
t、”Maximum Values in Queueing Processes，”Proba
bility in the Engineering and Information Science
s、Vol.9、1995.）。

【数５】 ただし、

【数６】

【００５７】この近似式を利用して、Ｐｒ（Ｗ＞
Ｄ_req）＝αとなるように Ｒ_prob＝Ｒを算出する。この
確率的近似値Ｒ_probは、保証帯域Ｒを見積もるために
〔手法１〕〜〔手法４〕のいずれかの中で利用される。
特に、〔手法４〕と組み合わせた場合における統計的ト
ラヒック特性の更新手続きは以下のようになる。

【００５８】すなわち、ＧＩ／Ｄ／１待ち行列システム
を利用する場合、アプリケーションが保持する統計的ト
ラヒック特性として漸近分散定数ｃ² と規格化３次モー
メントｍ₃ が存在する。アプリケーションは、開始時か
ら時刻ｔまでの間にネットワークに入力するトラヒック
量Ａ（ｔ）の平均ＥＡ（ｔ），分散ＶａｒＡ（ｔ），規
格化３次モーメントｍ^* ₃をそれぞれ測定して、漸近分散
定数を

【数７】 により計算する。そして、測定時点での設定値ｃ₀ ²，ｍ
₀₃と測定データから算出された統計値ｃ^*2，ｍ^* ₃をもと
に、ｃ²＝（１−γ_c2）ｃ₀ ²＋γ_c2ｃ^*2，ｍ₃＝（１−γ
_m3）ｍ₀₃＋γ_m3ｍ^* ₃に更新して保持する。

【００５９】以上のように、本手法では、測定可能な統
計量をパラメータとするＧＩ／Ｄ／１待ち行列システム
を採用し、これから得られるエンド−エンドパケット転
送遅延時間分布の近似式を利用して確率的近似値Ｒ_prob
を見積もっている。これにより、ＭＭＰＰを採用して確
率的近似値Ｒ_probを見積もる場合のように、測定可能な
統計量からそのモデルパラメータ（高負荷／低負荷状態
の各継続時間と各状態の負荷）に変換する手間と、これ
を解く際にラプラス変換と反復計算の必要があって算出
に時間がかかるという問題が解消される。

【００６０】〔手法６〕〈統計的トラヒック特性として
Fractional Brownian Motion（ＦＢＭトラヒックモデル
を利用する方法〉 〔手法１〕〜〔手法４〕において、確率的近似値Ｒ_prob
を算出するためには何らかのトラヒックモデルを仮定す
る必要がある。しかし、一般に利用されているＭＭＰＰ
では、測定可能な統計量からモデルパラメータへの変換
が容易ではなく、また数値として解く場合時間がかかる
という問題がある（課題６）。

【００６１】さらに、ＬＡＮトラヒックなどでは、バー
ストに特徴的な長さがなく（ないしは、バースト長が非
常に広い幅にわたって存在し）、時間単位を変えると、
分散が時間単位の増加に対してべき関数的に増加すると
いう統計的性質を有することが知られている。アプリケ
ーショントラヒックがこうした性質を有する場合、ＭＭ
ＰＰや〔手法５〕で示したトラヒックモデルでは、この
ような統計的特性を表現できないという問題が生じる
（課題７）。そこで、バーストに特徴的な長さがないト
ラヒックに対して、測定可能な統計量をモデルパラメー
タとして含み、数値解が容易に算出できるトラヒックモ
デルを利用して確率的近似値Ｒ_probを算出し、これをも
とに保証帯域Ｒを見積もる方法を提案する。

【００６２】ここでは、アプリケーションが保持する統
計的トラヒック特性として、分散平均比（ａ）と自己相
似性パラメータ（Ｈ）を採用し、これらとTSpec の平均
レート（ｒ）により統計的に規定されるＦＢＭトラヒッ
クモデルを入力トラヒックとして採用する。本トラヒッ
ク入力の待ち行列システムを解析すると、エンド−エン
ドパケット転送遅延時間分布は、以下のように得られる
（I.Norros、”A Storage Model with Self-similar In
put，”Queueing Systems、Vol.16、1994.）。

【数８】

【００６３】これを利用して、Ｐｒ（Ｗ＞Ｄ_req）＝α
となるように帯域の近似値 Ｒ_prob＝Ｒを算出する。こ
の確率的近似値Ｒ_probは、保証帯域Ｒを見積もるために
〔手法１〕〜〔手法４〕のいずれかの中で利用される。
特に、〔手法４〕と組み合わせた場合における統計的ト
ラヒック特性の更新手続きは以下のようになる。

【００６４】すなわち、アプリケーションは、開始時か
ら時刻ｔまでの間にネットワークに入力するトラヒック
量Ａ（ｔ）の平均ＥＡ（ｔ），分散ＶａｒＡ（ｔ）をそ
れぞれ測定し、複数のｔにおける平均と分散を求める。
そして、本モデルにおいて仮定される関係式：

【数９】 を関係式：

【数１０】 に変形し、いくつかのｔに対して測定した統計量をもと
に、最小自乗近似などを利用してＨ^*＝Ｈ及びａ^*＝ａを
算出する。そして、測定時点での設定値ａ₀ ，Ｈ ₀と測
定データから算出された統計値ａ^*，Ｈ^*をもとにして、
ａ＝（１−γ_a）ａ ₀＋γ_aａ^*，Ｈ＝（１−γ_H）Ｈ₀＋γ
_HＨ^*に更新して保持する。

【００６５】以上のように、本手法では、測定可能な統
計量をパラメータとするＦＢＭトラヒックモデルを採用
して、これから得られるエンド−エンドパケット転送遅
延時間分布の近似式を利用して確率的近似値Ｒ_probを見
積もっている。これにより、ＭＭＰＰを採用して確率的
近似値Ｒ_probを見積もる場合のように、測定可能な統計
量からそのモデルパラメータ（高負荷／低負荷状態の各
継続時間と各状態の負荷）に変換する手間と、これを解
く際にラプラス変換と反復計算の必要があって算出に時
間がかかるという問題が解消される。また、ＦＢＭトラ
ヒックモデルは、時間単位を変えると分散が時間単位の
増加に対してべき関数的に増加するという統計的性質を
有するので、バーストに特徴的な長さがないトラヒック
入力に対処できなかった問題も解消できる。

【００６６】〔手法１の実施形態〕〔手法１〕によるパ
ラメータ見積もり方法を実現するための実施形態を図３
に示す。なお、同図において図１〜図２と同じ構成要素
には同一の符号を付してある。アプリケーションがフロ
ーを設定する際には、まず、 上限値Ｒ_bound算出部２
が、アプリケーション本体３から要求遅延Ｄ_req とＩＰ
品質保証サービスのトラヒックパラメータTSpec （平均
レートｒ，ピークレートｐ，バーストサイズｂ，最大パ
ケットサイズＭ）を受け取り、エンド−エンド端末間で
フローの経由するネットワークの状態Adspec（Ｃ_tot，
Ｄ_tot）をネットワーク４から受け取る。そして、これ
をもとに〔手法１〕に示した算出式：

【数１１】 で要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドパケット転送遅延時
間を保証するために必要な帯域の上限値Ｒ_bound＝Ｒを
算出し、結果をＲ算出部７に渡す。一方、もしもAdspec
がアプリケーションに通知されていなければＲ_bound＝
ｐとおく。

【００６７】同時に、確率的値Ｒ_prob算出部６は、アプ
リケーション本体３から要求遅延Ｄ _reqとその超過を許
容する確率αとTSpecの平均レートｒを受け取り、これ
らと自身で保持しているトラヒックの統計的性質をもと
に、〔手法１〕に示したエンド−エンドパケット転送遅
延時間Ｗが要求遅延Ｄ_reqを越える確率Ｐｒ（Ｗ＞
Ｄ_req）に関する関係式：Ｐｒ（Ｗ＞Ｄ_req）＝α から
確率的近似値Ｒ_prob＝Ｒを算出し、結果をＲ算出部７に
渡す。ここで、トラヒックモデルを仮定すれば、Ｐｒ
（Ｗ＞Ｄ_req） はそのモデルパラメータと、保証帯域Ｒ
とTSpec の平均レートｒの関数である。特に、確率的値
Ｒ_prob算出部６が保持しているトラヒックの統計的性質
は、ＧＩを仮定すれば漸近分散定数ｃ²と規格化３次モ
ーメントｍ₃であり、ＦＢＭを仮定すれば分散平均比ａ
と自己相似性パラメータＨである。

【００６８】最後に、Ｒ算出部７では上限値Ｒ_bound と
確率的近似値Ｒ_probを組み合わせて、〔手法１〕に示す
関係式：Ｒ＝（１−β）Ｒ_bound＋βＲ_prob （０≦β≦
１）により保証帯域Ｒを見積もり、アプリケーション本
体３に戻す。ただし、βの値は、アプリケーションに固
定的に埋め込まれているか、ユーザ自身が経験に基づい
て選択するか、〔手法３〕の方法による保証帯域Ｒの最
適値を利用して算出することになる。アプリケーション
はこの保証帯域ＲをRSpec として、フローの設定をネッ
トワーク４に依頼する。フローが設定されれば送信端末
５からデータが送信される。

【００６９】〔手法３の実施形態〕手法３によるパラメ
ータ見積もり方法を実現するための実施形態を図４に示
す。なお、同図において図１〜図３と同じ構成要素には
同一の符号を付してある。アプリケーションがフローを
設定する際には、まず、上限値Ｒ_bound算出部２ が、ア
プリケーション本体３から要求遅延Ｄ_req とＩＰ品質保
証サービスのトラヒックパラメータTSpec （平均レート
ｒ，ピークレートｐ，バーストサイズｂ，最大パケット
サイズＭ）を受け取り、エンド−エンド端末間でフロー
の経由するネットワークの状態Adspec（Ｃ_tot，Ｄ_tot）
をネットワーク４から受け取る。そして、これをもとに
〔手法１〕に示した算出式：

【数１２】 で要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドパケット転送遅延時
間を保証するために必要な帯域の上限値Ｒ_bound＝Ｒ を
算出し、結果をＲ算出部１７に渡す。一方、もしもAdsp
ecがアプリケーションに通知されていなければ、Ｒ
_bound＝ｐとおく。

【００７０】同時に、確率的値Ｒ_prob算出部６は、アプ
リケーション本体３から要求遅延Ｄ _reqとその超過を許
容する確率αとTSpecの平均レートｒを受け取り、これ
らと自身で保持しているトラヒックの統計的性質をもと
に、〔手法１〕に示したエンド−エンドパケット転送遅
延時間Ｗが要求遅延Ｄ_reqを越える確率Ｐｒ（Ｗ＞
Ｄ_req）に関する関係式：Ｐｒ（Ｗ＞Ｄ_req）＝α から
Ｒ_prob＝Ｒを算出し、結果をＲ算出部１７に渡す。ここ
で、トラヒックモデルを仮定すれば、 Ｐｒ（Ｗ＞
Ｄ_req） はそのモデルパラメータと、保証帯域ＲとTSpe
cの平均レートｒの関数である。特に、確率的値Ｒ_prob
算出部６が保持しているトラヒックの統計的性質は、Ｇ
Ｉを仮定すれば漸近分散定数ｃ²と規格化３次モーメン
トｍ₃であり、ＦＢＭを仮定すれば分散平均比ａと自己
相似性パラメータＨである。

【００７１】そして、Ｒ算出部１７では、上限値Ｒ
_bound と確率的近似値Ｒ_probを組み合わせて〔手法１〕
に示す関係式Ｒ＝（１−β）Ｒ_bound＋βＲ_prob （０≦
β≦１）により保証帯域Ｒを見積もり、アプリケーショ
ン本体３に戻す。ただし、βの値は、アプリケーション
に固定的に埋め込まれているか、ユーザ自身が経験に基
づいて選択するか、〔手法３〕の方法による保証帯域Ｒ
の最適値（即ち、以下に示す保証帯域Ｒの再計算）を利
用して算出することになる。アプリケーションはこの保
証帯域ＲをRSpec として、フローの設定をネットワーク
４に依頼する。フローが設定されれば送信端末５からデ
ータが送信される。

【００７２】その後、トラヒック測定部８でパケットを
モニタリングし、遅延時間Ｄ^* 算出部９でそのパケット
を解析してエンド−エンド遅延時間Ｄ^* を算出する。例
えば、Real-time Transport Protocol（ＲＴＰ）などを
利用すれば、現在時間からパケットヘッダのタイムスタ
ンプの時間を引いてそのパケットの遅延時間Ｄ^* が算出
できる。Ｒ算出部１７では、この遅延時間Ｄ^* と要求遅
延Ｄ_req の差を考慮して〔手法３〕に示す方法で保証帯
域Ｒを再計算して、結果をアプリケーション本体３に渡
す。アプリケーションはこの保証帯域ＲをRSpec とし
て、フローの帯域変更をネットワーク４に依頼すること
になる。

【００７３】〔手法４の実施形態〕〔手法４〕によるパ
ラメータ見積もり方法を実現するための実施形態を図５
に示す。なお、同図において図１〜図４と同じ構成要素
には同一の符号を付してある。アプリケーションがフロ
ーを設定する際には、まず、 上限値Ｒ_bound算出部２
が、アプリケーション本体３から要求遅延Ｄ_reqとＩＰ
品質保証サービスのトラヒックパラメータTSpec （平均
レートｒ，ピークレートｐ，バーストサイズｂ，最大パ
ケットサイズＭ）を受け取り、エンド−エンド端末間で
フローの経由するネットワークの状態Adspec（Ｃ_tot，
Ｄ_tot）をネットワーク４から受け取る。そして、これ
をもとに〔手法１〕に示した算出式：

【数１３】 で要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドパケット転送遅延時
間を保証するために必要な帯域の上限値Ｒ_bound＝Ｒ を
算出し、結果をＲ算出部７に渡す。一方、もしもAdspec
がアプリケーションに通知されていなければＲ_bound＝
ｐとおく。

【００７４】同時に、確率的値Ｒ_prob算出部６は、アプ
リケーション本体３から要求遅延Ｄ _reqとその超過を許
容する確率αとTSpecの平均レートｒを受け取り、これ
らと自身で保持しているトラヒックの統計的性質をもと
に、〔手法１〕に示したエンド−エンドパケット転送遅
延時間Ｗが要求遅延Ｄ_reqを越える確率Ｐｒ（Ｗ＞
Ｄ_req）に関する関係式：Ｐｒ（Ｗ＞Ｄ_req）＝α から
Ｒ_prob＝Ｒを算出し、結果をＲ算出部７に渡す。ここ
で、トラヒックモデルを仮定すれば Ｐｒ（Ｗ＞Ｄ_req）
は、そのモデルパラメータと、保証帯域ＲとTSpec の平
均レートｒの関数である。特に、確率的値Ｒ_prob算出部
６が保持しているトラヒックの統計的性質は、ＧＩを仮
定すれば漸近分散定数ｃ²と規格化３次モーメントｍ₃で
あり、ＦＢＭを仮定すれば分散平均比ａと自己相似性パ
ラメータＨである。

【００７５】そして、Ｒ算出部７では上限値Ｒ_bound と
確率的近似値Ｒ_probを組み合わせて〔手法１〕に示す関
係式：Ｒ＝（１−β）Ｒ_bound＋βＲ_prob （０≦β≦
１）により保証帯域Ｒを見積もり、アプリケーション本
体３に戻す。ただし、βの値は、アプリケーションに固
定的に埋め込まれているか、ユーザ自身が経験に基づい
て選択するか、〔手法３〕の方法による保証帯域Ｒの最
適値を利用して算出することになる。アプリケーション
はこの保証帯域ＲをRSpec として、フローの設定をネッ
トワーク４に依頼する。フローが設定されれば送信端末
５からデータが送信される。

【００７６】その後、トラヒック測定部８でトラヒック
を測定し、トラヒック統計量算出部１０で、測定したト
ラヒックの特性を表す統計量を〔手法４〕に示す方法で
見積もり、これを用いて確率的値Ｒ_prob算出部６により
確率的近似値Ｒ_probを算出する。Ｒ算出部７では、この
統計量を次のフロー設定の際に利用するため保持してお
く。

【００７７】〔手法３と手法４を組み合わせた実施形
態〕〔手法３〕及び〔手法４〕によるパラメータ見積も
り方法を組み合わせた実施形態を図６に示す。同図にお
いて図１〜図５と同じ構成要素には同一の符号を付して
ある。この場合の動作は上述した〔手法３の実施形態〕
及び〔手法４の実施形態〕の説明から明らかであるた
め、ここではその説明を省略する。

【００７８】〔実トラヒックへの適用例〕現実のアプリ
ケーショントラヒックに本発明を適用した場合の効果を
評価するために、イーサネット上で測定したトラヒック
データを利用したシミュレーションを行う。ここで、送
受信端末間が１ルータを経由して接続しているＩＰネッ
トワークを想定し、そのルータからのパケット送出はＷ
ＦＱスケジューリングに従うものとする。アプリケーシ
ョンには、テレビ会議（Ｈ．２６１符号化）とインター
ネット電話（インテル版）をそれぞれ採用し、その背景
にイーサネット上で測定した全トラヒック（ＬＡＮトラ
ヒック）のデータを流すものとする。シミュレーション
で用いる測定トラヒックデータは、パケットの発生時刻
（単位は秒）とそのサイズ（単位はバイト）の組が発生
順に並んでいるものである。なお、各アプリケーション
トラヒックの測定データの統計量を図７に示す。

【００７９】発生トラヒックの測定データから TSpec
（ｐ，ｒ，ｂ，Ｍ）を見積もる。また、ユーザはＤ_req
≦１秒の遅延時間を要求しているとし、保証帯域の上限
値Ｒ_{bo und} は〔従来技術１〕に従って算出できる。ま
た、確率的な保証帯域Ｒ_probは、例えば、α≒１０^-3の
確率でＤ_req ≒１秒程度になるように、〔従来技術２〕
の方法に〔手法５〕又は〔手法６〕の方法を適用するこ
とで算出できる。なおここでは〔手法６〕を適用するも
のとする。また、悪条件のもとで評価するために、経由
するルータから送出するリンク速度μは、着目するアプ
リケーショントラヒックの平均レートとＬＡＮトラヒッ
クの平均レートの和よりも少し大きい程度に設定する。
なお、実際のシミュレーションで使用したこれらの数値
をそれぞれ図８に示す。

【００８０】まず、テレビ会議のトラヒックに本パラメ
ータ決定方法を適用した場合の効果を評価する。保証帯
域Ｒ＝Ｒ_bound の場合，保証帯域Ｒ＝Ｒ_probの場合，β
＝０．９とした〔手法１〕の方法について、それぞれの
エンド−エンド端末間のパケット転送遅延時間分布を図
９に示す。なお、同図では参考のために帯域保証なしの
場合も示している。

【００８１】図から分かるように、上限値を保証帯域と
したＲ＝Ｒ_bound の場合は、要求遅延を１秒としたにも
関わらず、ほとんどのパケットが０．２秒以下の遅延時
間になっている。一方、アプリケーショントラヒックの
統計的特性をもとに確率的に算出した帯域を保証帯域と
したＲ＝Ｒ_probの場合は、５％程度のパケットが要求遅
延の１秒を越えている。他方、上限値Ｒ_bound と確率的
近似値Ｒ_probを組み合わせる〔手法１〕の方法では、両
者の中間的な分布になっているので、過剰な帯域割り当
てにならず、要求遅延時間を現実的な割合（今の場合１
０^-3以下）で満足している。

【００８２】次に、インターネット電話のトラヒックに
本発明を適用した場合の効果を評価する。ここで、保証
帯域Ｒ＝Ｒ_bound の場合，保証帯域Ｒ＝Ｒ_probの場合，
β＝１．０とした〔手法１〕の方法について、それぞれ
のエンド−エンド端末間のパケット転送遅延時間分布を
図１０に示す。なお、同図では参考のために帯域保証な
しの場合も示している。

【００８３】図から分かるように、上限値を保証帯域と
したＲ＝Ｒ_bound の場合は、要求遅延を１秒としたにも
関わらず、ほとんどのパケットは０．１秒以下の遅延時
間になっている。また、アプリケーショントラヒックの
統計的特性をもとに確率的に算出した帯域を保証帯域と
したＲ＝Ｒ_probの場合は、ほとんどのパケットの遅延時
間は０．３秒以下となっている。一方、上限値Ｒ_bound
と確率的近似値Ｒ_probを組み合わせる〔手法１〕の方法
では、β＝１としているのでＲ＝Ｒ_probの場合と同じ分
布になっており、Ｒ＝Ｒ_bound を選択した場合ほどは過
剰な帯域割り当てになっていない。このように、確率的
近似値Ｒ_probの見積もり誤差が大きいこともあるので、
〔手法１〕の方法だけでは、最初に決定される保証帯域
Ｒが最適な値になるとは限らない。そこで、こうした場
合は、最適値に近づけるために、〔手法３〕の測定に基
づく保証帯域Ｒの更新手続きを採用する必要がある。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１又は９記
載の発明によれば、ＩＰネットワークに要求する品質パ
ラメータの保証帯域を、パケット転送遅延時間が要求遅
延を越える確率がアプリケーション等にとって支障のな
い帯域の近似値と要求遅延の保証に必要な帯域の上限値
との間で設定しているので、過大または過小な割り当て
をなくすことができ、資源量の無駄を省いて帯域の見積
もり誤差による品質劣化を解消できる効果がある。

【００８５】また、請求項２又は１０記載の発明によれ
ば、最初の保証帯域Ｒの設定がＩＰネットワークに受け
付けられない場合に、ＩＰネットワークに要求する品質
パラメータの保証帯域を、パケット転送遅延時間が要求
遅延を越える確率がアプリケーション等にとって支障の
ない帯域の近似値と要求遅延の保証に必要な帯域の上限
値との間において、これら近似値及び上限値の間をｎ等
分した刻み幅で減少させるようにしたので、フロー設定
時のパラメータネゴシエーションにおける保証帯域の変
更基準を定式化することができる。したがって、アプリ
ケーションの採用する品質パラメータが一度決めると固
定的で、変更できるとしても変更可能な範囲や変更指針
が何もなくユーザが試行錯誤で適当な値に変更するしか
なかったという問題が解消される効果がある。

【００８６】また、請求項４又は１２記載の発明によれ
ば、アプリケーションを動作させながらパケット転送遅
延時間Ｄ^* を測定して、この値が要求遅延を越える確率
がアプリケーション等にとって支障のない値α未満の最
小値となるように、パケット転送遅延時間が要求遅延を
越える確率がアプリケーション等にとって支障のない帯
域の近似値と要求遅延の保証に必要な帯域の上限値との
間で、ＩＰネットワークに要求する品質パラメータの保
証帯域を増減させるようにしている。これにより、フロ
ー設定の際の品質保証パラメータの見積もり誤差をアプ
リケーション動作中にできるだけ最適な値に修正するこ
とができる。したがって、こうしたパラメータを変更で
きるとしても変更可能な範囲や変更指針が何もなく、ユ
ーザやアプリケーションが試行錯誤で適当な値に変更す
るしかなかったという問題が解消される効果がある。

【００８７】また、請求項６又は１４記載の発明によれ
ば、アプリケーションの動作時にトラヒックを測定し、
測定されたトラヒックのデータから算出される統計値に
基づいて、アプリケーションの統計的トラヒック特性を
表現するパラメータを更新し、それ以降の帯域の近似値
を算出するようにしたので、ＩＰネットワークに要求す
る品質保証パラメータの保証帯域が、アプリケーション
の動作環境やユーザの使い方によって変動する実際の統
計的特性に追従することになって、利用条件による見積
もり誤差を解消できる効果がある。

【００８８】また、請求項７又は１５記載の発明によれ
ば、測定可能な統計量をパラメータとする一般分布トラ
ヒック入力のＧＩ／Ｄ／１待ち行列システムを解析して
得られるパケット転送遅延時間分布の近似式を利用して
帯域の近似値を算出している。これにより、ＭＭＰＰを
利用して帯域の近似値を見積もる場合のように、測定可
能な統計量からＭＭＰＰのモデルパラメータに変換する
手間と、これを解く際にラプラス変換と反復計算の必要
があって算出に時間がかかるという問題が解消される効
果がある。

【００８９】また、請求項８又は１６記載の発明によれ
ば、測定可能な統計量をパラメータとするＦＢＭトラヒ
ック入力の待ち行列システムを解析して得られるパケッ
ト転送遅延時間分布の近似式を利用して帯域の近似値を
算出している。これにより、ＭＭＰＰを利用して帯域の
近似値を見積もる場合のように、測定可能な統計量から
ＭＭＰＰのモデルパラメータに変換する手間と、これを
解く際にラプラス変換と反復計算の必要があって算出に
時間がかかるという問題が解消される効果がある。ま
た、ＦＢＭトラヒックモデルは、時間単位を変えると分
散が時間単位の増加に対してべき関数的に増加するとい
う統計的性質を有するので、バーストに特徴的な長さが
ないトラヒック入力の場合に対処できなかった問題が解
消される効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 インターネットドラフトで提唱されている従
来のパラメータ見積もり方法を説明したブロック図であ
る。

【図２】 パケット転送遅延を確率的に保証する従来の
パラメータ見積もり方法を説明したブロック図である。

【図３】 本発明の一実施形態における〔手法１〕のパ
ラメータ見積もり方法を説明したブロック図である。

【図４】 同実施形態における〔手法３〕のパラメータ
見積もり方法を説明したブロック図である。

【図５】 同実施形態における〔手法４〕のパラメータ
見積もり方法を説明したブロック図である。

【図６】 同実施形態における〔手法３〕及び〔手法
４〕を組み合わせた場合のパラメータ見積もり方法を説
明したブロック図である。

【図７】 本発明の効果を評価するためのシミュレーシ
ョンで用いる各アプリケーショントラヒックの測定デー
タの統計量を示す図表である。

【図８】 同シミュレーションを行うにあたってのシミ
ュレーション条件の数値を示す図表である。

【図９】 テレビ会議のトラヒックに本発明を適用した
場合におけるパケット転送遅延時間分布を示したグラフ
である。

【図１０】 インターネット電話のトラヒックに本発明
を適用した場合におけるパケット転送遅延時間分布を示
したグラフである。

【符号の説明】

１ 受信端末 ２ 上限値Ｒ_bound算出部 ３ アプリケーション本体 ４ ネットワーク ５ 送信端末 ６ 確率的値Ｒ_prob算出部 ７，１７ Ｒ算出部 ８ トラヒック測定部 ９ 遅延時間Ｄ^*算出部 １０ トラヒック統計量算出部

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アプリケーションフロー毎に帯域保証を
   可能とするスケジューリングメカニズムを有するルータ
   が網的に接続されているＩＰネットワークを経由して、
   相互につながっている端末間で動作するアプリケーショ
   ンが、トラヒックの上限を規定するトラヒックパラメー
   タを申告し、エンド−エンドのパケット転送遅延時間と
   して要求遅延Ｄ_req の保証を要求してＩＰ品質保証サー
   ビスを利用する際に、該ＩＰ品質保証サービスを規定す
   る品質パラメータである保証帯域Ｒの値を決定するアプ
   リケーションによるＩＰ品質保証サービスのパラメータ
   決定方法において、 前記トラヒックパラメータで制限されるトラヒックを想
   定した場合に、前記要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドの
   パケット転送遅延時間を保証するのに必要な帯域の上限
   値Ｒ_bound と、前記エンド−エンドのパケット転送遅延
   時間が前記要求遅延Ｄ_req を越える確率が、ユーザ又は
   前記アプリケーションにとって支障がない値α未満とな
   るように、前記アプリケーションが自身で保持する統計
   的トラヒック特性および前記トラヒックパラメータで表
   現されるエンド−エンドパケット転送遅延時間分布の近
   似式から算出される帯域の近似値Ｒ_probとに基づいて、 関係式Ｒ＝（１−β）Ｒ_bound＋βＲ_prob （０≦β≦
   １） により前記保証帯域Ｒを見積もることを特徴とするアプ
   リケーションによるＩＰ品質保証サービスのパラメータ
   決定方法。
2. 【請求項２】 アプリケーションフロー毎に帯域保証を
   可能とするスケジューリングメカニズムを有するルータ
   が網的に接続されているＩＰネットワークを経由して、
   相互につながっている端末間で動作するアプリケーショ
   ンが、トラヒックの上限を規定するトラヒックパラメー
   タを申告し、エンド−エンドのパケット転送遅延時間と
   して要求遅延Ｄ_req の保証を要求してＩＰ品質保証サー
   ビスを利用する際に、該ＩＰ品質保証サービスを規定す
   る品質パラメータである保証帯域Ｒの値を決定するアプ
   リケーションによるＩＰ品質保証サービスのパラメータ
   決定方法において、 最初の保証帯域Ｒの設定値では前記ＩＰネットワークに
   受け付けられなかった場合に、 前記トラヒックパラメータで制限されるトラヒックを想
   定した場合に、前記要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドの
   パケット転送遅延時間を保証するのに必要な帯域の上限
   値Ｒ_bound と、前記エンド−エンドのパケット転送遅延
   時間が前記要求遅延Ｄ_req を越える確率が、ユーザ又は
   前記アプリケーションにとって支障がない値α未満にな
   るように、前記アプリケーションが自身で保持する統計
   的トラヒック特性および前記トラヒックパラメータで表
   現されるエンド−エンドパケット転送遅延時間分布の近
   似式から算出される帯域の近似値Ｒ_probとに基づいて、 前記ＩＰネットワークに要求する品質パラメータの保証
   帯域Ｒを Ｒ_prob≦Ｒ≦Ｒ_bound の範囲において （Ｒ
   _bound−Ｒ_prob）／ｎ（ｎ＞０） の刻み幅で減少させて
   見積もり、前記ＩＰネットワークとネゴシエーションす
   ることを特徴とするアプリケーションによるＩＰ品質保
   証サービスのパラメータ決定方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の保証帯域Ｒの見積もり方
   法に従ってアプリケーション開始時における保証帯域Ｒ
   を決定し、該保証帯域Ｒが前記ＩＰネットワークに受け
   付けられない場合に、請求項２記載の保証帯域Ｒのネゴ
   シエーション方法に従って前記保証帯域Ｒを逐次変更し
   て再設定することを特徴とするアプリケーションによる
   ＩＰ品質保証サービスのパラメータ決定方法。
4. 【請求項４】 アプリケーションフロー毎に帯域保証を
   可能とするスケジューリングメカニズムを有するルータ
   が網的に接続されているＩＰネットワークを経由して、
   相互につながっている端末間で動作するアプリケーショ
   ンが、トラヒックの上限を規定するトラヒックパラメー
   タを申告し、エンド−エンドのパケット転送遅延時間と
   して要求遅延Ｄ_req の保証を要求してＩＰ品質保証サー
   ビスを利用する際に、該ＩＰ品質保証サービスを規定す
   る品質パラメータである保証帯域Ｒの値を決定するアプ
   リケーションによるＩＰ品質保証サービスのパラメータ
   決定方法において、 前記トラヒックパラメータで制限されるトラヒックを想
   定した場合に、前記要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドの
   パケット転送遅延時間を保証するのに必要な帯域の上限
   値Ｒ_bound と、前記エンド−エンドのパケット転送遅延
   時間が前記要求遅延Ｄ_req を越える確率が、ユーザ又は
   前記アプリケーションにとって支障がない値α未満にな
   るように、前記アプリケーションが自身で保持する統計
   的トラヒック特性および前記トラヒックパラメータで表
   現されるエンド−エンドパケット転送遅延時間分布の近
   似式から算出される帯域の近似値Ｒ_probとに基づいて、 前記アプリケーションを動作させながらエンド−エンド
   のパケット転送遅延時間Ｄ^*を測定し、該転送遅延時間
   Ｄ^*が前記要求遅延Ｄ_reqを越える確率Ｐｒ（Ｄ^*＞
   Ｄ_req）が Ｐｒ（Ｄ^*＞Ｄ_req）＜αを満たす最も小さい
   値となるように、前記ＩＰネットワークに要求する品質
   パラメータの保証帯域Ｒを Ｒ_prob≦Ｒ≦Ｒ_{bou nd} の範
   囲で増減させて調整することを特徴とするアプリケーシ
   ョンによるＩＰ品質保証サービスのパラメータ決定方
   法。
5. 【請求項５】 請求項１〜３の何れかの項記載の保証帯
   域Ｒの見積もり方法に従ってアプリケーション開始時に
   おける保証帯域Ｒを決定し、前記アプリケーションを動
   作させながら、請求項４記載の保証帯域Ｒの調整方法に
   従って前記保証帯域Ｒを逐次変更することを特徴とする
   アプリケーションによるＩＰ品質保証サービスのパラメ
   ータ決定方法。
6. 【請求項６】 前記アプリケーションの動作時にトラヒ
   ックを測定し、前記統計的トラヒック特性を表現するパ
   ラメータＸ_k を、測定時点での設定値Ｘ_0kと測定された
   トラヒックのデータから算出される統計値Ｘ^* _kをもとに
   して、 Ｘ_k＝（１−γ_k）Ｘ_0k＋γ_kＸ^* _k（０≦γ_k≦
   １） に更新して保持する手続きを前記アプリケーショ
   ンが有することを特徴とする請求項１〜５の何れかの項
   記載のアプリケーションによるＩＰ品質保証サービスの
   パラメータ決定方法。
7. 【請求項７】 前記統計的トラヒック特性として漸近分
   散定数ｃ² および規格化３次モーメントｍ₃ を採用し、
   これらと前記トラヒックパラメータのうちの平均レート
   ｒによって統計的に規定される一般分布トラヒック入力
   のＧＩ／Ｄ／１待ち行列システムを解析して得られるエ
   ンド−エンドパケット転送遅延時間分布の近似式を利用
   して前記近似値Ｒ_probを算出することを特徴とする請求
   項１〜６の何れかの項記載のアプリケーションによるＩ
   Ｐ品質保証サービスのパラメータ決定方法。
8. 【請求項８】 前記統計的トラヒック特性として分散平
   均比ａと自己相似性パラメータＨを採用し、これらと前
   記トラヒックパラメータのうちの平均レートｒによって
   統計的に規定されるＦＢＭトラヒック入力の待ち行列シ
   ステムを解析して得られるエンド−エンドパケット転送
   遅延時間分布の近似式を利用して前記近似値Ｒ_probを算
   出することを特徴とする請求項１〜６の何れかの項記載
   のアプリケーションによるＩＰ品質保証サービスのパラ
   メータ決定方法。
9. 【請求項９】 アプリケーションフロー毎に帯域保証を
   可能とするスケジューリングメカニズムを有するルータ
   が網的に接続されているＩＰネットワークを経由して、
   相互につながっている端末間で動作するアプリケーショ
   ンが、トラヒックの上限を規定するトラヒックパラメー
   タを申告し、エンド−エンドのパケット転送遅延時間と
   して要求遅延Ｄ_req の保証を要求してＩＰ品質保証サー
   ビスを利用する際に、該ＩＰ品質保証サービスを規定す
   る品質パラメータである保証帯域Ｒの値を決定するＩＰ
   品質保証サービスのパラメータ決定プログラムにおい
   て、 前記トラヒックパラメータで制限されるトラヒックを想
   定した場合に、前記要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドの
   パケット転送遅延時間を保証するのに必要な帯域の上限
   値Ｒ_bound を算出する上限値算出処理と、 前記トラヒックパラメータで制限されるトラヒックを想
   定した場合に、前記エンド−エンドのパケット転送遅延
   時間が前記要求遅延Ｄ_req を越える確率が、ユーザ又は
   前記アプリケーションにとって支障がない値α未満とな
   るように、前記アプリケーションが保持する統計的トラ
   ヒック特性および前記トラヒックパラメータで表現され
   るエンド−エンドパケット転送遅延時間分布の近似式か
   ら帯域の近似値Ｒ_probを算出する近似値算出処理と、 関係式Ｒ＝（１−β）Ｒ_bound＋βＲ_prob （０≦β≦
   １）により前記保証帯域Ｒを見積もる見積処理とを前記
   端末内のコンピュータに実行させることを特徴とするＩ
   Ｐ品質保証サービスのパラメータ決定プログラムを記録
   した記録媒体。
10. 【請求項１０】 アプリケーションフロー毎に帯域保証
    を可能とするスケジューリングメカニズムを有するルー
    タが網的に接続されているＩＰネットワークを経由し
    て、相互につながっている端末間で動作するアプリケー
    ションが、トラヒックの上限を規定するトラヒックパラ
    メータを申告し、エンド−エンドのパケット転送遅延時
    間として要求遅延Ｄ_req の保証を要求してＩＰ品質保証
    サービスを利用する際に、該ＩＰ品質保証サービスを規
    定する品質パラメータである保証帯域Ｒの値を決定する
    ＩＰ品質保証サービスのパラメータ決定プログラムにお
    いて、 最初の保証帯域Ｒの設定値が前記ＩＰネットワークに受
    け付けられなかったことを検出する要求受付判定処理
    と、 前記トラヒックパラメータで制限されるトラヒックを想
    定した場合に、前記要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドの
    パケット転送遅延時間を保証するのに必要な帯域の上限
    値Ｒ_bound を算出する上限値算出処理と、 前記トラヒックパラメータで制限されるトラヒックを想
    定した場合に、前記エンド−エンドのパケット転送遅延
    時間が前記要求遅延Ｄ_req を越える確率が、ユーザ又は
    前記アプリケーションにとって支障がない値α未満にな
    るように、前記アプリケーションが保持する統計的トラ
    ヒック特性および前記トラヒックパラメータで表現され
    るエンド−エンドパケット転送遅延時間分布の近似式か
    ら帯域の近似値Ｒ_probを算出する近似値算出処理と、 前記ＩＰネットワークに要求する品質パラメータの保証
    帯域Ｒを Ｒ_prob≦Ｒ≦Ｒ_bound の範囲において （Ｒ
    _bound−Ｒ_prob）／ｎ（ｎ＞０） の刻み幅で減少させて
    前記ＩＰネットワークとネゴシエーションする見積処理
    とを前記端末内のコンピュータに実行させることを特徴
    とするＩＰ品質保証サービスのパラメータ決定プログラ
    ムを記録した記録媒体。
11. 【請求項１１】 請求項９記載の見積処理に従ってアプ
    リケーション開始時における保証帯域Ｒを決定し、請求
    項１０記載の要求受付判定処理において該保証帯域Ｒが
    前記ＩＰネットワークに受け付けられないことが検出さ
    れた場合に、請求項１０記載の見積処理に従って前記保
    証帯域Ｒを逐次変更して再設定する処理を前記端末内の
    コンピュータに実行させることを特徴とするＩＰ品質保
    証サービスのパラメータ決定プログラムを記録した記録
    媒体。
12. 【請求項１２】 アプリケーションフロー毎に帯域保証
    を可能とするスケジューリングメカニズムを有するルー
    タが網的に接続されているＩＰネットワークを経由し
    て、相互につながっている端末間で動作するアプリケー
    ションが、トラヒックの上限を規定するトラヒックパラ
    メータを申告し、エンド−エンドのパケット転送遅延時
    間として要求遅延Ｄ_req の保証を要求してＩＰ品質保証
    サービスを利用する際に、該ＩＰ品質保証サービスを規
    定する品質パラメータである保証帯域Ｒの値を決定する
    ＩＰ品質保証サービスのパラメータ決定プログラムにお
    いて、 前記トラヒックパラメータで制限されるトラヒックを想
    定した場合に、前記要求遅延Ｄ_req のエンド−エンドの
    パケット転送遅延時間を保証するのに必要な帯域の上限
    値Ｒ_bound を算出する上限値算出処理と、 前記トラヒックパラメータで制限されるトラヒックを想
    定した場合に、前記エンド−エンドのパケット転送遅延
    時間が前記要求遅延Ｄ_req を越える確率が、ユーザ又は
    前記アプリケーションにとって支障がない値α未満にな
    るように、前記アプリケーションが保持する統計的トラ
    ヒック特性および前記トラヒックパラメータで表現され
    るエンド−エンドパケット転送遅延時間分布の近似式か
    ら帯域の近似値Ｒ_probを算出する近似値算出処理と、 前記アプリケーションを動作させながらエンド−エンド
    のパケット転送遅延時間Ｄ^*を測定し、該転送遅延時間
    Ｄ^*が前記要求遅延Ｄ_reqを越える確率Ｐｒ（Ｄ^*＞
    Ｄ_req）が Ｐｒ（Ｄ^*＞Ｄ_req）＜αを満たす最も小さい
    値となるように、前記ＩＰネットワークに要求する品質
    パラメータの保証帯域Ｒを Ｒ_prob≦Ｒ≦Ｒ_{bou nd} の範
    囲で増減させて調整する調整処理とを前記端末内のコン
    ピュータに実行させることを特徴とするＩＰ品質保証サ
    ービスのパラメータ決定プログラムを記録した記録媒
    体。
13. 【請求項１３】 請求項９〜１１の何れかの項記載の見
    積処理に従ってアプリケーション開始時における保証帯
    域Ｒを決定し、前記アプリケーションを動作させなが
    ら、請求項１２記載の調整処理に従って前記保証帯域Ｒ
    を逐次変更する処理を前記端末内のコンピュータに実行
    させることを特徴とするＩＰ品質保証サービスのパラメ
    ータ決定プログラムを記録した記録媒体。
14. 【請求項１４】 前記アプリケーションの動作時にトラ
    ヒックを測定するトラヒック測定処理と、 前記統計的トラヒック特性を表現するパラメータＸ_k
    を、測定時点での設定値Ｘ_0kと測定されたトラヒックの
    データから算出される統計値Ｘ^* _kをもとにして、Ｘ_k＝
    （１−γ_k）Ｘ_0k＋γ_kＸ^* _k（０≦γ_k≦１） に更新して
    前記アプリケーションに保持させる更新処理とを前記端
    末内のコンピュータに実行させることを特徴とする請求
    項９〜１３の何れかの項記載のＩＰ品質保証サービスの
    パラメータ決定プログラムを記録した記録媒体。
15. 【請求項１５】 前記近似値算出処理は、 前記統計的トラヒック特性として漸近分散定数ｃ² およ
    び規格化３次モーメントｍ₃ を採用し、これらと前記ト
    ラヒックパラメータのうちの平均レートｒによって統計
    的に規定される一般分布トラヒック入力のＧＩ／Ｄ／１
    待ち行列システムを解析して得られるエンド−エンドパ
    ケット転送遅延時間分布の近似式を利用して前記近似値
    Ｒ_probを算出することを特徴とする請求項９〜１４の何
    れかの項記載のＩＰ品質保証サービスのパラメータ決定
    プログラムを記録した記録媒体。
16. 【請求項１６】 前記近似値算出処理は、 前記統計的トラヒック特性として分散平均比ａと自己相
    似性パラメータＨを採用し、これらと前記トラヒックパ
    ラメータのうちの平均レートｒによって統計的に規定さ
    れるＦＢＭトラヒック入力の待ち行列システムを解析し
    て得られるエンド−エンドパケット転送遅延時間分布の
    近似式を利用して前記近似値Ｒ_probを算出することを特
    徴とする請求項９〜１４の何れかの項記載のＩＰ品質保
    証サービスのパラメータ決定プログラムを記録した記録
    媒体。