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技術 通信ネットワークの通信リンクを介してDSIおよびNDSIを送信するための方法および装置

出願人 ルーセントテクノロジーズインコーポレーテッド
発明者 タラリンアルバレズドナルドエドワードクロウハロルドシュレイジフラス
出願日 2001年10月23日 (18年5ヶ月経過) 出願番号 2001-325361
公開日 2002年6月28日 (17年9ヶ月経過) 公開番号 2002-185526
状態 未査定
技術分野 広域データ交換 通信制御
主要キーワード 所定時間期間 カンバセーション タイムギャップ 周期性情報 ファクシミリマシン 情報トラフィック ネットワーク変数 センシティブ情報
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (4)

課題

DSIおよびDSIが比較的小さい帯域幅通信リンクを介して送信されるときに生じるコンフリクトの数を減少させるための方法および装置を提供すること。

解決手段

通信リンクを介してディレイセンシティブ情報(DSI)および非ディレイセンシティブ情報(NDSI)を送信するための方法および装置であって、最初のDSIパケットが、DSIとNDSIとの間のコンフリクトの数を低減するために遅延される。DSIに与えられる遅延は、DSIパケットの送信周期性および送信されているNDSIのパケット長のようなパラメータに基づく。

概要

背景

通信ネットワークにおける情報トラフィックの増大のために、多くの通信ネットワークは、複数のパケットネットワークを通して様々なプロトコルに基づいて運ばれるパケットベースドネットワークに発展している。プロトコルは、通信ネットワークの加入者間通信がどのように開始され、維持されかつ終了されるかを指図するルールのセットである。パケットが、典型的に、ヘッダペイロードおよびトレーラ部を含む情報のブロック(例えば、ビットのブロック)である。

ヘッダおよびトレーラ部は、シグナリンク情報、即ち、パケットの形成、送信、受信および再構成についてネットワークを補助する情報を含む。ペイロードは、発生点からあて先ポイントへ通信ネットワークを介して運ばれる実際の情報(即ち、加入者情報)である。通信パケットは、そのヘッダおよびトレーラ部に含まれるシグナリング情報およびネットワーク中の変化する状態に基づいて経路選択される。いずれかのパケットまたはパケットのグループに対して専用ルートまたはチャネルが必ずしも存在しない。

電話ネットワークのような旧式のネットワークは、各特定の通信チャネルがネットワーク中の2つ以上のポイント間の通信のために確立され専用とされるサーキットペースドネットワーク(circuit based networks)である。公衆交換電話網(PSTN)のようなサーキットベースドネットワークは、伝統的に、音声通信に対して使用されていたが、そのようなネットワークは、パケットベースドアーテクチャに現在変換されてきている。パケットベースドアーキテクチャは、通信ネットワークのリンクを異なるタイプの信号が通過することを可能にする。情報パケットバースト性のために、パケットベースドアーキテクチャは、ネットワーク資源のより高い効率と同一視するより多くの多重化を可能にする。

通信ネットワークの加入者間で交換される1つのタイプの情報は、DSI(delay-sensitive information)である。ディレイセンシティブ情報は、連続的なパケット間厳格タイミング関係が存在し、パケットのタイミングのいかなる変更も、それらのあて先においてそのようなパケットが受信されるとき歪みを生じさせる情報である。DSIは、エンドツーエンドディレイが、一定に保たれるが、または所定の制限内に保たれることを要求する。エンツーエンドディレイは、パケットがオリジナルポイントからあて先ポイントへネットワークを通過するのに係る時間量である。DSIの一例は、音声信号を表すパケットである。

あて先ポイントにおいて、音声パケットは、情報のいずれか2つの連続的なパケット間のいかなる追加された時間ギャップも除去するためにバッファされ得るように、特定の時刻において受信されなければならない。音声パケットのようなDSIの受信におけるいかなる追加された時間ギャップも、歪みを生じさせる。目標は、パケットが、それらの厳密なタイミング関係を維持して、それらのあて先ポイントにおいて受信されるようにすることである。音声パケットの場合、いかなる追加の時間ギャップも、得られる音声が、リスナーに理解できないものとする可能性がある。DSIの別の例は、パケットのストリームの受信におけるいかなる追加された時間ギャップも、ビデオ信号を見るものに対して歪んだものとする可能性があるビデオ信号を表すパケットのストリームである。

ネットワークの通信装置所有しかつ制御するサービスプロバイダは、DSIに対するサービス品質(QoS)を保証する必要がある。ネットワークのQoSは、とりわけネットワーク中のパケットのフローに影響を与えるいくつかのネットワーク変数に依存する。許容可能なQoSを保証するために、エンドツーエンドディレイ、ジッタおよびパケットロスのようなネットワーク変数のいくつかは、可能な限り低く保たれなければならない。ジッタは、ネットワーク中を伝播する異なるパケットにより経験される一貫性の無い待ち時間である。パケットロスは、ヘッダまたはペイロード中のエラーのために、またはバッファオーバーフローまたは遅く到着するパケットのために、所定時間期間回復できないように悪影響を受けたパケットの数である。

パケットベースドネットワークの通信リンク帯域幅は、通常、両方のタイプの情報に対する許容可能なQoSを維持する一方で、そのようなリンクが、DSIおよび非ディレイセンシティブ情報(NDSI,non delay-sensitive information)を運ぶことを許容するために十分である。リンクの帯域幅は、リンクの情報レート、即ち、いずれかの瞬間におけるそのようなリンクを通って交換され得る単位時間あたりの情報量(通常、bps(ビット/秒)で測定される)に関係する。DSIが送信されなければならないとき、これは他の情報により中断されることができない。

NDSIパケットが送信される一方で、DSIパケットが送信されなければならない場合、多くのコンフリクトが生じる。そのような場合において、NDSI送信は、DSIパケットのために中断され得る。DSIパケットが送信され、中断されたNDSIパケットが、引き続いて再送信される。より多くのコンフリクトが起きると、再送信の数が増大し、これは、DSIおよびNDSIパケットが送信されている通信リンクのスループットまたは効率を減少させる。

インターネットプロトコル(IP)ネットワーク、即ち、周知のインターネットプロトコルに基づくパケットベースドネットワークは、比較的高い情報レートで動作する伝送媒体およびネットワークエレメントを有する。IPネットワークにおいて典型的に見出されるネットワークエレメントは、ルータである。ルータは、インターネットのような全体ネットワークのうちの複数のネットワーク間のインターフェースである。ルータは、単位時間あたり比較的大量の情報を交換することができる。したがって、DSIおよびNDSIの両方に対する許容可能なQoSについての必要性を満足する一般的なアプローチは、リンクおよびルータの帯域幅が、DSIおよびNDSIの両方を取り扱うのに十分であることを超えることを確かにするようにネットワークをオーバデザインすることである。要するに、ネットワークは、それが設計されたものよりかなり低い利用レートで動作することになる。

パケットベースド通信またはいかなる通信ネットワークも、最終的にはその加入者に接続されなければならない。加入者は、アクセスネットワークを介して通信ネットワークに接続される。アクセスネットワークは、加入者を通信ネットワークにインタフェースする様々なタイプの通信設備である。アクセスネットワークは、ネットワーク通信リンクを通してパケットベースド通信ネットワークに接続される。

アクセスネットワークは、少なくとも第2の通信リンク、即ちアクセスリンクを介して一人以上の加入者にも接続される。アクセスリンクの帯域幅は、典型的には、ネットワーク通信リンクの帯域幅より遙かに小さい。しかし、サービスプロバイダは、パケットベースドネットワークのコア中のリンクに対するものと同じタイプのQoSをアクセスリンクに提供することを望む。これは設備および伝送媒体の取り替えに関連するコストのために、アクセスリンクの帯域幅を単純に増大させることが経済的に実現できない。

DSIおよびNDSIに対する許容可能なQoSを保証する別のアプローチは、情報のパケットにプライオリティ待ち行列(queuing)アルゴリズムを適用することである。プライオリティ待ち行列は、アクセスネットワークに到着しかつアクセスネットワークに接続された加入者に当てられた各パケットが、パケット中に含まれる情報のタイプおよびパケットに関連づけられた情報の量に基づいて待ち行列中に配置されるアルゴリズムである。待ち行列化に伴う問題は、待ち行列化それ自体が不適当であることである。パケットの待ち行列またはバッファへのフローをよりよく管理するために、追加的な技法が通常必要とされる。

アクセスリンク(即ち、比較的小さい帯域幅のリンク)についてDSIおよびNDSIに対する許容可能なQoSを保証するさらに別のアプローチは、断片化(fragmentation)アルゴリズムを、アクセスネットワークに到着するNDSIパケットに適用することである。断片化は、各パケットの長さが変化されるように、パケットの再パッケージングを行うことである。パケットは、レイヤ3プロトコルである周知のインターネットプロトコル(IP)に従って、パケットベースドネットワークの通信リンクを介して送信される。

レイヤ3プロトコルは、ISO(International StandardsOrganization)により作成されたOSI(Open System Interconnection)通信環境モデルに基づくプロトコルの階層の一部である。レイヤ3プロトコルは、ネットワーク状態(例えば、ネットワークの混雑)およびネットワーク変数のような他のファクタに基づいてどの物理パスウェイ(pathways)(即ち、ルーティング)をパケットが取るべきかを指図する。

伝統的に、断片化は、レイヤ2プロトコルの使用と共に実行される。OSIモデルにも基づくレイヤ2プロトコルは、情報の基本単位(例えば、ビット)がどのように配置されて、情報の基本ブロック(例えば、パケット)を形成するかを指図し、そのような情報のブロックが適切な通信チャネル中に適切に配置されることを確認し、これらの情報のブロックが、それらのあて先ポイントにエラーなしに到達することを確認する。IPは、情報のブロックの再フォーマットまたは再パッケージがレイヤ2プロトコルに従って行われるとき、レイヤ2プロトコルを介してトランスポートされると言われる。

典型的には、断片化アルゴリズムは、NDSIパケットを、より小さなパケットに再パッケージし、到着するDSIパケットとのコンフリクトを防止する。NDSIパケットは、厳格なタイミング要求条件に従って送信されなければならないDSIパケットの到着に適合させるために、それらの送信の間に中断され得る。NDSIパケットは、所定時間期間内に送信されなければならない到着するDSIパケットにより中断されたその送信の後、単純に再送信される。

到着するDSIパケットにより生じたNDSIの中断およびその後の再送信は、所定の時間期間についてリンクを介してより少ない情報が正しく運ばれるので、通信リンクのスループットを減少させる。したがって、断片化アルゴリズムにおいてNDSIパケットは、DSIパケットとNDSIパケットとの間のコンフリクトの数を減少させることを試みて、より小さなサイズのパケットに断片化される。より小さなサイズのパケットは、それらの送信が、到着するDSIパケットを送信する必要により中断されない比較的高い可能性で送信され得ると思われる。

断片化アルゴリズムの1つの問題点は、断片化が、多くの場合、変化するネットワーク状態調和せずに行われることである。例えば、NDSIパケットは、DSIパケットとのコンフリクトの数を減少させ得る所定サイズに断片化され得る。しかし、その特定の断片化サイズは、ネットワーク状態(例えば、DSIパケットの数の増大)が変化して、低減された量のコンフリクトを維持するために、NDSIパケットが異なるサイズに断片化される必要があるために、後の時点で適切でなくなる可能性がある。レイヤ2プロトコルを介してトランスポートされるIPパケットの断片化の別の問題点は、レイヤ2プロトコルによって、実際の断片化を実行するために、より大きなオーバーヘッドが必要とされることである。

パケットが、それらがそれらのあて先に到着するときにそれらの適切な順序再配置され得るように、追加の情報が、パケットのヘッダおよび/またはトレーラ中に配置されなければならない。パケットに追加される追加的情報は、パケットペイロードに格納され得る情報量を減少させ、したがって、通信ネットワークのスループットを減少させる。また、NDSIパケットの断片化は、レイヤ2プロトコルに従って行われるので、断片化のレベルは、そのようなプロトコルにより定義される情報の基本ブロックの処理に限定される。したがって、レイヤ2断片化で、より精密に調節された断片化がなされることができず、これは、スループット減少の別の原因である。アクセスリンクに対して、生じるスループット減少は、これらのリンクの既に制限された帯域幅のために、特にダメージを与える。

断片化のさらに別の問題点は、到着するDSIパケット間で生じるコンフリクトをコールに入れていないことである。1つのDSIパケットは、別のDSIパケットが送信されているとき到着し得る。両方のパケットは、タイムセンシティブであり、それらのタイミング要求条件に従って送信されなければならない。2個のDSIパケット間のコンフリクトが、防止されることができず、パケットのあて先における歪みまたはエラーを生じる状況があり得る。

概要

NDSIおよびDSIが比較的小さい帯域幅の通信リンクを介して送信されるときに生じるコンフリクトの数を減少させるための方法および装置を提供すること。

通信リンクを介してディレイセンシティブ情報(DSI)および非ディレイセンシティブ情報(NDSI)を送信するための方法および装置であって、最初のDSIパケットが、DSIとNDSIとの間のコンフリクトの数を低減するために遅延される。DSIに与えられる遅延は、DSIパケットの送信周期性および送信されているNDSIのパケット長のようなパラメータに基づく。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

遅延を最初のDSIに与えた後に、最初のDSIを送信するステップを有し、前記遅延は、受信されたDSIのパラメータに基づくことを特徴とする通信ネットワーク通信リンクを介してDSIおよびNDSIを送信するための方法。

請求項2

前記遅延は、前記受信されたDSIの決定された周期性に基づくことを特徴とする請求項1記載の方法。

請求項3

前記遅延は、送信される定義された長さのNDSIにさらに基づくことを特徴とする請求項2記載の方法。

請求項4

前記DSIを送信するステップは、送信されるべきDSIがないとき、断片化されずにNDSIを送信するステップと、いずれか受信されるDSIをモニタするステップと、受信されたDSIが最初のDSIであるかどうかを決定するステップと、そのような受信されたDSIが最初のDSIでないとき、前記受信されたDSIをその周期性通りで送信するステップと、送信されるべきNDSIまたは送信されているNDSIに対して断片化動作を実行するステップとを含むことを特徴とする請求項1記載の方法。

請求項5

前記受信されたDSIが最初のDSIであるかどうかを決定するステップは、通信装置から受信された情報に基づくことを特徴とする請求項4記載の方法。

請求項6

前記DSIをその周期性により送信するステップは、通信装置から受信された情報に基づくことを特徴とする請求項4記載の方法。

請求項7

受信された最初のDSIに対する送信時刻リストを維持するステップと、受信された最初のDSIの各々に対する送信時刻を確立するステップと、最初のDSIが受信されたときまたはDSIフローが終了されたとき、前記リストを更新するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項1記載の方法。

請求項8

受信されるDSIの決定された周期性および送信されているNDSIの定義された長さに基づいて、受信された最初のDSIに遅延を与えることを特徴とする通信ネットワークの通信リンクを介してDSIおよびNDSIを送信するための装置。

請求項9

加入者装置およびアクセスネットワークに結合されたIADとして構成されることを特徴とする請求項8記載の装置。

請求項10

ホスト装置の1部として構成され、そのようなホスト装置が、アクセスネットワークおよびパケットベースド通信ネットワークに結合されていることを特徴とする請求項8記載の装置。

技術分野

0001

本発明は、遅延に敏感な(delay sensitive)パケットの送信を遅延させ、そのようなパケットが送信される通信リンクの効率を改善することに関する。

背景技術

0002

通信ネットワークにおける情報トラフィックの増大のために、多くの通信ネットワークは、複数のパケットがネットワークを通して様々なプロトコルに基づいて運ばれるパケットベースドネットワークに発展している。プロトコルは、通信ネットワークの加入者間通信がどのように開始され、維持されかつ終了されるかを指図するルールのセットである。パケットが、典型的に、ヘッダペイロードおよびトレーラ部を含む情報のブロック(例えば、ビットのブロック)である。

0003

ヘッダおよびトレーラ部は、シグナリンク情報、即ち、パケットの形成、送信、受信および再構成についてネットワークを補助する情報を含む。ペイロードは、発生点からあて先ポイントへ通信ネットワークを介して運ばれる実際の情報(即ち、加入者情報)である。通信パケットは、そのヘッダおよびトレーラ部に含まれるシグナリング情報およびネットワーク中の変化する状態に基づいて経路選択される。いずれかのパケットまたはパケットのグループに対して専用ルートまたはチャネルが必ずしも存在しない。

0004

電話ネットワークのような旧式のネットワークは、各特定の通信チャネルがネットワーク中の2つ以上のポイント間の通信のために確立され専用とされるサーキットペースドネットワーク(circuit based networks)である。公衆交換電話網(PSTN)のようなサーキットベースドネットワークは、伝統的に、音声通信に対して使用されていたが、そのようなネットワークは、パケットベースドアーテクチャに現在変換されてきている。パケットベースドアーキテクチャは、通信ネットワークのリンクを異なるタイプの信号が通過することを可能にする。情報パケットバースト性のために、パケットベースドアーキテクチャは、ネットワーク資源のより高い効率と同一視するより多くの多重化を可能にする。

0005

通信ネットワークの加入者間で交換される1つのタイプの情報は、DSI(delay-sensitive information)である。ディレイセンシティブ情報は、連続的なパケット間厳格タイミング関係が存在し、パケットのタイミングのいかなる変更も、それらのあて先においてそのようなパケットが受信されるとき歪みを生じさせる情報である。DSIは、エンドツーエンドディレイが、一定に保たれるが、または所定の制限内に保たれることを要求する。エンツーエンドディレイは、パケットがオリジナルポイントからあて先ポイントへネットワークを通過するのに係る時間量である。DSIの一例は、音声信号を表すパケットである。

0006

あて先ポイントにおいて、音声パケットは、情報のいずれか2つの連続的なパケット間のいかなる追加された時間ギャップも除去するためにバッファされ得るように、特定の時刻において受信されなければならない。音声パケットのようなDSIの受信におけるいかなる追加された時間ギャップも、歪みを生じさせる。目標は、パケットが、それらの厳密なタイミング関係を維持して、それらのあて先ポイントにおいて受信されるようにすることである。音声パケットの場合、いかなる追加の時間ギャップも、得られる音声が、リスナーに理解できないものとする可能性がある。DSIの別の例は、パケットのストリームの受信におけるいかなる追加された時間ギャップも、ビデオ信号を見るものに対して歪んだものとする可能性があるビデオ信号を表すパケットのストリームである。

0007

ネットワークの通信装置所有しかつ制御するサービスプロバイダは、DSIに対するサービス品質(QoS)を保証する必要がある。ネットワークのQoSは、とりわけネットワーク中のパケットのフローに影響を与えるいくつかのネットワーク変数に依存する。許容可能なQoSを保証するために、エンドツーエンドディレイ、ジッタおよびパケットロスのようなネットワーク変数のいくつかは、可能な限り低く保たれなければならない。ジッタは、ネットワーク中を伝播する異なるパケットにより経験される一貫性の無い待ち時間である。パケットロスは、ヘッダまたはペイロード中のエラーのために、またはバッファオーバーフローまたは遅く到着するパケットのために、所定時間期間回復できないように悪影響を受けたパケットの数である。

0008

パケットベースドネットワークの通信リンクの帯域幅は、通常、両方のタイプの情報に対する許容可能なQoSを維持する一方で、そのようなリンクが、DSIおよび非ディレイセンシティブ情報(NDSI,non delay-sensitive information)を運ぶことを許容するために十分である。リンクの帯域幅は、リンクの情報レート、即ち、いずれかの瞬間におけるそのようなリンクを通って交換され得る単位時間あたりの情報量(通常、bps(ビット/秒)で測定される)に関係する。DSIが送信されなければならないとき、これは他の情報により中断されることができない。

0009

NDSIパケットが送信される一方で、DSIパケットが送信されなければならない場合、多くのコンフリクトが生じる。そのような場合において、NDSI送信は、DSIパケットのために中断され得る。DSIパケットが送信され、中断されたNDSIパケットが、引き続いて再送信される。より多くのコンフリクトが起きると、再送信の数が増大し、これは、DSIおよびNDSIパケットが送信されている通信リンクのスループットまたは効率を減少させる。

0010

インターネットプロトコル(IP)ネットワーク、即ち、周知のインターネットプロトコルに基づくパケットベースドネットワークは、比較的高い情報レートで動作する伝送媒体およびネットワークエレメントを有する。IPネットワークにおいて典型的に見出されるネットワークエレメントは、ルータである。ルータは、インターネットのような全体ネットワークのうちの複数のネットワーク間のインターフェースである。ルータは、単位時間あたり比較的大量の情報を交換することができる。したがって、DSIおよびNDSIの両方に対する許容可能なQoSについての必要性を満足する一般的なアプローチは、リンクおよびルータの帯域幅が、DSIおよびNDSIの両方を取り扱うのに十分であることを超えることを確かにするようにネットワークをオーバデザインすることである。要するに、ネットワークは、それが設計されたものよりかなり低い利用レートで動作することになる。

0011

パケットベースド通信またはいかなる通信ネットワークも、最終的にはその加入者に接続されなければならない。加入者は、アクセスネットワークを介して通信ネットワークに接続される。アクセスネットワークは、加入者を通信ネットワークにインタフェースする様々なタイプの通信設備である。アクセスネットワークは、ネットワーク通信リンクを通してパケットベースド通信ネットワークに接続される。

0012

アクセスネットワークは、少なくとも第2の通信リンク、即ちアクセスリンクを介して一人以上の加入者にも接続される。アクセスリンクの帯域幅は、典型的には、ネットワーク通信リンクの帯域幅より遙かに小さい。しかし、サービスプロバイダは、パケットベースドネットワークのコア中のリンクに対するものと同じタイプのQoSをアクセスリンクに提供することを望む。これは設備および伝送媒体の取り替えに関連するコストのために、アクセスリンクの帯域幅を単純に増大させることが経済的に実現できない。

0013

DSIおよびNDSIに対する許容可能なQoSを保証する別のアプローチは、情報のパケットにプライオリティ待ち行列(queuing)アルゴリズムを適用することである。プライオリティ待ち行列は、アクセスネットワークに到着しかつアクセスネットワークに接続された加入者に当てられた各パケットが、パケット中に含まれる情報のタイプおよびパケットに関連づけられた情報の量に基づいて待ち行列中に配置されるアルゴリズムである。待ち行列化に伴う問題は、待ち行列化それ自体が不適当であることである。パケットの待ち行列またはバッファへのフローをよりよく管理するために、追加的な技法が通常必要とされる。

0014

アクセスリンク(即ち、比較的小さい帯域幅のリンク)についてDSIおよびNDSIに対する許容可能なQoSを保証するさらに別のアプローチは、断片化(fragmentation)アルゴリズムを、アクセスネットワークに到着するNDSIパケットに適用することである。断片化は、各パケットの長さが変化されるように、パケットの再パッケージングを行うことである。パケットは、レイヤ3プロトコルである周知のインターネットプロトコル(IP)に従って、パケットベースドネットワークの通信リンクを介して送信される。

0015

レイヤ3プロトコルは、ISO(International StandardsOrganization)により作成されたOSI(Open System Interconnection)通信環境モデルに基づくプロトコルの階層の一部である。レイヤ3プロトコルは、ネットワーク状態(例えば、ネットワークの混雑)およびネットワーク変数のような他のファクタに基づいてどの物理パスウェイ(pathways)(即ち、ルーティング)をパケットが取るべきかを指図する。

0016

伝統的に、断片化は、レイヤ2プロトコルの使用と共に実行される。OSIモデルにも基づくレイヤ2プロトコルは、情報の基本単位(例えば、ビット)がどのように配置されて、情報の基本ブロック(例えば、パケット)を形成するかを指図し、そのような情報のブロックが適切な通信チャネル中に適切に配置されることを確認し、これらの情報のブロックが、それらのあて先ポイントにエラーなしに到達することを確認する。IPは、情報のブロックの再フォーマットまたは再パッケージがレイヤ2プロトコルに従って行われるとき、レイヤ2プロトコルを介してトランスポートされると言われる。

0017

典型的には、断片化アルゴリズムは、NDSIパケットを、より小さなパケットに再パッケージし、到着するDSIパケットとのコンフリクトを防止する。NDSIパケットは、厳格なタイミング要求条件に従って送信されなければならないDSIパケットの到着に適合させるために、それらの送信の間に中断され得る。NDSIパケットは、所定時間期間内に送信されなければならない到着するDSIパケットにより中断されたその送信の後、単純に再送信される。

0018

到着するDSIパケットにより生じたNDSIの中断およびその後の再送信は、所定の時間期間についてリンクを介してより少ない情報が正しく運ばれるので、通信リンクのスループットを減少させる。したがって、断片化アルゴリズムにおいてNDSIパケットは、DSIパケットとNDSIパケットとの間のコンフリクトの数を減少させることを試みて、より小さなサイズのパケットに断片化される。より小さなサイズのパケットは、それらの送信が、到着するDSIパケットを送信する必要により中断されない比較的高い可能性で送信され得ると思われる。

0019

断片化アルゴリズムの1つの問題点は、断片化が、多くの場合、変化するネットワーク状態調和せずに行われることである。例えば、NDSIパケットは、DSIパケットとのコンフリクトの数を減少させ得る所定サイズに断片化され得る。しかし、その特定の断片化サイズは、ネットワーク状態(例えば、DSIパケットの数の増大)が変化して、低減された量のコンフリクトを維持するために、NDSIパケットが異なるサイズに断片化される必要があるために、後の時点で適切でなくなる可能性がある。レイヤ2プロトコルを介してトランスポートされるIPパケットの断片化の別の問題点は、レイヤ2プロトコルによって、実際の断片化を実行するために、より大きなオーバーヘッドが必要とされることである。

0020

パケットが、それらがそれらのあて先に到着するときにそれらの適切な順序再配置され得るように、追加の情報が、パケットのヘッダおよび/またはトレーラ中に配置されなければならない。パケットに追加される追加的情報は、パケットペイロードに格納され得る情報量を減少させ、したがって、通信ネットワークのスループットを減少させる。また、NDSIパケットの断片化は、レイヤ2プロトコルに従って行われるので、断片化のレベルは、そのようなプロトコルにより定義される情報の基本ブロックの処理に限定される。したがって、レイヤ2断片化で、より精密に調節された断片化がなされることができず、これは、スループット減少の別の原因である。アクセスリンクに対して、生じるスループット減少は、これらのリンクの既に制限された帯域幅のために、特にダメージを与える。

0021

断片化のさらに別の問題点は、到着するDSIパケット間で生じるコンフリクトをコールに入れていないことである。1つのDSIパケットは、別のDSIパケットが送信されているとき到着し得る。両方のパケットは、タイムセンシティブであり、それらのタイミング要求条件に従って送信されなければならない。2個のDSIパケット間のコンフリクトが、防止されることができず、パケットのあて先における歪みまたはエラーを生じる状況があり得る。

発明が解決しようとする課題

0022

したがって、NDSIおよびDSIが比較的小さい帯域幅の通信リンクを介して送信されるときに生じるコンフリクトの数を減少させるための方法および装置が求められている。

課題を解決するための手段

0023

本発明は、通信リンクを介して効率的な方法で情報を送信するための方法および装置を提供する。特に、本発明は、限定された帯域幅の通信リンクを介して、DSIおよびNDSIの両方を、効率的な方法で、送信するための方法および装置を提供する。本発明の方法は、到着するDSIパケット間およびDSIパケットとNDSIパケットとの間に生じるコンフリクトを実質的に減少させ、同時に、NDSI送信の効率を向上させる。

0024

特に、本発明は、受信された情報がDSIまたはNDSIのいずれかとして同定される方法を提供する。NDSIは、いずれかのDSIの受信をモニタしつつ、断片化されずに送信される。DSIの受信により、本発明の方法は、受信されたDSIが最初のDSIであるかどうかを決定する。受信されたDSIが最初のDSIである場合、本発明の方法は、以前に受信されたDSIのパラメータに基づいて、受信されたDSIに遅れを加える。そうでない場合、受信されたDSIは、そのタイミング要求条件に従って送信される。このやり方において、本発明の方法は、DSIとNDSIとの間のコンフリクトの可能性を減少させ、その上をNDSIおよびDSIが送信されている通信リンクのスループットを改善する。

発明を実施するための最良の形態

0025

本発明は、通信リンクを介して効率的な方法で情報を送信するための方法および装置を提供する。特に、本発明は、限定された帯域幅の通信リンクを介してDSIおよびNDSIの両方を、効率的に送信するための方法および装置を提供する。

0026

特に、本発明は、受信された情報がDSIまたはNDSIのいずれかとして同定される方法を提供する。NDSIは、いずれかのDSIの受信をモニタしつつ、断片化されずに送信される。DSIの受信により本発明の方法は、受信されたDSIが最初のDSIであるかどうかを決定する。受信されたDSIが最初のDSIである場合、本発明の方法は、以前に受信されたDSIのパラメータに基づいて、受信されたDSIに遅延を与える。そうでない場合、受信されたDSIは、そのタイミング要求条件に従って送信される。

0027

最初のDSIが、別のDSIの送信の間に受信される場合、受信されたDSIは、本発明の方法に従って遅延される。このようにして、本発明の方法は、DSIパケット間およびDSIパケットとNDSIパケットとの間のコンフリクトの可能性を減少させ、NDSIおよびDSIが送信されている通信リンクのスループットを改善する。したがって、本発明の装置および方法は、通信リンクを効率的に使用するように、DSIおよびNDSIの送信をインタリーブする。

0028

図1において、そのエッジに様々なアクセスホスト(102,104)を有するパケットベースド通信ネットワーク100が示されている。ホスト102および104は、加入者またはネットワーク中の何らかのノードに当てられた情報を受信し、送信し、かつ処理する通信装置である。ホスト102および104は、アクセスネットワークとコアネットワーク(即ち、ネットワーク100)との間のインターフェースとして働く装置である。ホスト102および104により代表される装置の例は、DSLAM(Digital Subscriber Line Access Multiplexers)およびアクセスコンセントレータを含む。顧客構内装置(CPE)118および112は、それぞれアクセスリンク106および108を介してホスト104および106に結合されている。

0029

典型的に、CPEの一部は、様々な加入者装置からの情報を結合し、その情報を、アクセスネットワークが従うプロトコルに従って、アクセスリンクを介して送信する統合アクセスデバイス(IAD)である。逆に、IADは、アクセスネットワークからの情報を受信し、アクセスネットワークのプロトコルに従って、その情報を適切な加入者装置に経路選択することもできる。CPEは、電話機ファクシミリマシーンおよびパーソナルコンピュータのような加入者装置をさらに含む。ホスト102および104、CPE112および118およびアクセスリンク106および108は、例示目的のみのために示されており、ネットワーク100のようなネットワークは、通常、2つより多いアクセスネットワークに接続されることが容易に理解されるであろう。

0030

図2において、図1に示されたIADおよび/またはホストにおいて実行され得る本発明の方法が示されている。しかし、本発明の方法は、パケットベースドネットワークのいずれのノードにおいても実行され得ることに留意すべきである。ノードは、ネットワーク上を運ばれている情報を送信し、処理しかつ受信する通信装置を含むネットワーク中のいずれか特定のポイントである。本発明の方法は、ホストまたはIADのいずれかの観点から説明され得る。説明を容易にするために、本発明の方法は、IADの立場から説明される。

0031

最初のIAD120がNDSIをホスト104に送信していると考える。本発明の方法のステップ200において、IAD120は、NDSIを、アクセスリンク106を介して断片化せずに送信する。即ち、NDSIは、可能な限り長く、連続的にまたは比較的長いパケットにおいて送信される。NDSIの断片化されない送信は、情報の連続的送信が、送信におけるタイムギャップをほとんど許容しないかまたは全く許容しないので、アクセスリンク106の効率的使用を表す。情報の断片化されない送信は、到着するNDSIを一時的に格納し、それがタイムギャップが比較的小さくまたは全くないように送信されるように、その情報を再構成するバッファの使用で実行される。

0032

ステップ202において、NDSIのみを送信している間、IAD120は、加入者装置の変化する状態(例えば、オンフックオフフック)をモニタし、並びにいずれかのDSIフローが開始されているか終了されているかを決定するために、PCのような他のCPEからのデータパケットをモニタしている。IAD120は、パケットをモニタするための様々な技法のうちのいずれか1つを適用することができる。例えば、IAD120は、周期的に、連続的にまたは非周期的にモニタすることができる。IAD120は、パケットが、より上位のレイヤプロトコル(例えば、OSIモデルのレイヤ4)に従ってフォーマットされたヘッダ情報に基づくDSIであるかどうかを決定する。

0033

IADは、DSIパケットが、加入者装置の変化する状態に基づいて、最初のパケットであるか最終パケットであるかを決定することができる。例えば、電話機がオフフックからオンフックに状態を変化させた後、IAD120は、その電話機に対して最早パケットが送信されることがないことを知っている。逆に、オンフックからオフフックへの電話機の変化する状態は、次のパケットがその加入者装置からの最初のパケットであるという表示である。したがって、最初のパケットは、生成された加入者情報を運ぶ第1のパケットである。NDSIパケットは、IAD120(またはいずれか他の通信ノード)に、送信されている情報の長さを通知する情報をそれらのヘッダ中に有する。

0034

いずれか2つの連続するパケット間のタイミング関係についての情報が、そのパケットが表す信号の特性に基づいて、IAD120により得られる。特に、IAD120は、それに接続された様々な加入者装置に対するパケットを生成する。例えば、音声信号は、典型的に、8KHz(1秒あたり8000サンプル)のレートでサンプルされ、これは、1つのサンプルが125μ秒毎に生成されることを意味する。各サンプル、即ちサンプルの1グループが、DSIパケットに変換され、IAD120による送信のために待ち行列に入れられる。そのようなDSIパケットの各々は、パケット間の必要なタイミング関係を維持するために、125μ秒の適切な倍数で、IAD120により送信されなければならない。サンプるまたはサンプルのグループは、125μ秒の周期性を有すると言われる。

0035

したがって、周期性は、連続的なパケットまたはパケットのグループ間基本タイミング関係である。様々な加入者装置からの他のDSI信号(例えば、ビデオ)は、サンプルされ、そのような信号は、連続的なパケット間の厳密なタイミング関係に従ってIAD120に送られる。IADは、伝統的な電話機またはファクシミリマシンのような加入者装置のためのパケットを生成することになることに留意すべきである。コンピュータのような他の加入者装置は、それ自体でパケットを生成するが、IADは、NDSIを断片化(例えば、ダイナミックに断片化)し、本発明の方法に従って、DSIに対する待ち時間要求条件を割り当てるためのインテリジェンスを含む。

0036

加入者装置からのDSIパケットの受信、または説明されたDSIパケットの生成により、本発明の方法は、ステップ204へ行く。ステップ204において、IAD120は、受信されたDSIが最初の情報であるかどうか、即ち、受信されたパケットが、特定の加入者により送信されるべきパケットのストリームのまさに第1のパケットであるかどうかを決定する。受信されたパケットが最初のパケットでない場合、本発明の方法は、ステップ208へ行く。ステップ208において、受信されたDSIは、そのタイミング要求条件により送信される。このタイミング要求条件は、送信されているNDSIの断片化または送信されるべきNDSIの断片化を要求し得る。

0037

しかし、受信されたパケットが最初のDSIパケットである場合、本発明の方法はステップ206に進み、そこで、DSIの送信が、アクティブなDSIフローのパラメータに基づいて遅延される。アクティブなDSIフローは、IAD120により現在受信されているDSIパケットである。即ち、IAD120は、この最初のDSIパケットと同じ情報の一部である別のDSIパケットが、パケット間のタイミング関係を維持するために、特定の時点において送信されるべきであることを知っている。

0038

しかし、本発明の方法は、所定の遅延量をそのような最初のパケットに適用することができ、そこで、遅延は、DSIパケットにより運ばれている情報のいずれの検出可能な歪みも生じさせることがないようなものである。加えられる遅延は、以前に受信されたDSIの周期性に部分的に基づくことになる。所定の周期性を有する最初のDSIパケットに対する送信時刻の選択は、送信の時刻の確立と呼ばれる。送信されるDSIパケットの各々が、DSIパケットの長さについての情報をそのヘッダ中に含む。

0039

送信されるDSIに加えられる遅延は、送信されるDSIパケットの長さおよびDSIパケットのヘッダ中に格納された他の情報にも基づく。IAD120は、受信された最初のDSIパケットの送信時刻のリストを維持し、いずれか既に確立された送信の時刻とコンフリクトしない利用可能な送信の時刻に、現在送信されるDSIパケットを割当てる。このようにして、DSIパケットのストリングは、連続的に送信され、リンク106を介して送信されているDSIパケット間およびDSIパケットとNDSIパケットとの間に生じるコンフリクトの数を減少させる。

0040

図3において、本発明の方法のアプリケーションの特定の例が示されている。送信されるDSIパケットは、異なる電話カンバセーションからの音声信号である。時刻t0において、NDSIは、断片化されずに送信されている。時刻t1において、特定の加入者(即ち、電話機Aがオフフックになる)に関連づけられた最初のDSIパケットが受信される。本発明の方法は、その音声パケットが、最初のパケットであるかどうかをまず決定し、そしてこの受信されたパケットの周期性を決定する。

0041

本発明の方法は、送信されているNDSIがその終わりに近いかどうかを決定する。全てのNDSIパケットのヘッダは、送信されているNDSIパケットの長さを定義するまたは明示的に示す情報を含む。電話機Aからの音声パケットが、NDSI送信が完了されることを可能にするために遅延されることができ、遅延が比較的小さい場合、電話機Aからの最初の音声パケットは、これに従って遅延されることになる。そうでない場合、遅延がかなりのものである場合、電話機Aからの最初の音声パケットが送信され、NDSIが断片化される。

0042

説明されているアプリケーションに対して、NDSIは、電話機Aからの最初の音声パケットの送信を許容するために断片化される。NDSIの送信は、したがって終了させられる。NDSIが、受信されたDSI情報の様々なパラメータに基づいて好ましく断片化され、断片化が、同日に米国に出願された"Dynamic Fragmentation of Information"という名称の米国特許出願に説明されたネットワークレイヤプロトコルにおいて実行されることに留意すべきである。ダイナミックな断片化は、サンプルレート情報圧縮、情報量、DSIに含まれるチャネル数およびDSIに含まれるチャネル毎の情報量などのパラメータに基づく。

0043

異なるDSIは、典型的に一緒グループ化され、各パケットは、特定の加入者装置に関連づけられたDSIのフローを表す。そのようなDSIのフローの各々は、チャネルと見なされる。オーバーヘッド情報は、パケットのヘッダおよび/またはトレーラ中に格納された情報である。パケットフロー中の各パケットは、特定のサイズが与えられ、例えば、1つのパケットフローは、Nバイトの情報を含むことができ、Nは、1以上の整数である。多くの場合、パケットフロー中の情報は、効率を改善するために圧縮される。したがって、各チャネルに関連づけられた特定の圧縮ファクタLがあり、Jビットの情報の各ブロックに対して、ブロックは、JビットがJ/LビットになるようにファクタLにより圧縮される。ここで、JおよびLは1以上の整数である。

0044

到着する最初のDSIパケットの各々に対して、断片化計算は、NDSIに対するネットワークレイヤにおいて実行され、そのような計算は、前述のパラメータに基づく。断片化計算の結果は、リスト中に格納される。最も制限的な断片化結果(例えば、最も短いNDSI長)が、実行されるべき断片化として選択される。断片化の他の方法も、本発明の方法に対して実行され得ることが理解されるであろう。中断されたNDSIの可能性のある再送信が、より上位のレイヤプロトコル(即ち、OSIモデルのレイヤ4)によりもたらされる。

0045

電話機Aからの最初の音声パケットの送信が完了された後、断片化されたNDSIの送信が実行される。しかし、後の時刻t2において、断片化されたNDSIの送信の間に、電話機Bからの最初の音声パケットが受信される。本発明の方法は、電話機Bからのその最初の音声パケットの周期性を決定し、断片化されたNDSIの新しいパケット長も決定する。この新しい長さは、送信されるべきちょうど次のNDSIに適用されることになる。様々な方法に基づく新しい長さが、受信される最初のパケット毎に計算される。前述したように、新しい長さは、NDSIがダイナミックに断片化されるように、受信されたDSIの様々なパラメータに基づいて計算され得る。

0046

断片化は、ネットワークレイヤプロトコル(例えば、OSIモデルのレイヤ3)において実行される。本発明の方法は、電話機Bからの最初の音声パケットに遅れを割当て、送信されているNDSI間のコンフリクトおよび他の到着するDSIとのコンフリクトを防止する。少なくとも2つの別個のパケットの送信における完全なまたは部分的なオーバラップがあるとき、コンフリクトが生じる。パケットは、DSI、NDSIまたはその組合せであり得る。遅延は、最初のDSIの周期性に基づくばかりでなく、ダイナミックな断片化のような断片化動作から生じるNDSIの情報長さにも基づく。このようにして、再送信されたNDSIは、再び中断されかつ断片化される必要がない。

0047

時刻t3において、電話機Cからの別の最初の音声パケットが受信される。本発明の方法は、送信されることになるNDSIにおける新しいパケット長を再び計算する。本発明の方法は、パケットが、第1の利用可能な時刻t6において送信されることを可能にするために、電話機Cからの音声パケットに遅延を割当てる。何らかの理由により、電話機Aまたは電話機Bの電話カンバセーションが、電話機Cからの最初の音声パケットの到着時刻以前に終了させられたとすれば、第1の利用可能な時刻は、時刻t4またはt5であったであろうと言うことに留意すべきである。このようにして、DSIとNDSIとの間のコンフリクトまたはDSI間のコンフリクトの数が減少させられ、通信リンク106が、IAD120によりより効率的に使用されるようになる。周期性により実行される断片化の数も低減される。断片化の数の低減の結果として、断片化動作に関連する処理およびオーバーヘッドも低減される。

0048

前述したように、本発明の方法は、ホストにおいても実行され得る。例えば、ホスト104が、通信リンク106を介してNDSI情報およびDSI情報をCPE118に送信していることを考える。ホスト104は、本発明の方法を、IAD120により実行されるものと同じように適用することになる。ホスト104は、それがパケットベースドネットワーク100から受信する最初のDSIの各々に対して新しい断片化要求条件を計算することになる。前述したように、断片化計算は、到着するDSIパケットのパラメータに基づき、ネットワークレイヤにおいてパッケージされる。

0049

パラメータは、到着するDSIパケットのヘッダおよび/またはトレーラに格納される。ホスト104は、到着するDSIパケットが最初のパケットまたは最後のパケットであるかどうかを、IAD120により提供される情報に基づいて決定することができる。即ち、ホスト104によりDSIパケットであると決定された到着するパケットは、通信リンク106を介してIAD120に送信される。IAD120は、そのような到着するパケットが最初のパケットであることを、あて先の加入者装置の変化する状態に基づいて決定し、あて先加入者装置の特性から関連するパケットの周期性を決定する。

0050

IAD120は、周期性情報および最初のパケット情報をホスト104に送信し、ホスト104に、そのパケットが、特定の値の周期性を有する最初のDSIパケットであったことを知らせる。ホスト104は、周期性に従って、リンク106を介して関連するパケットを引き続き送信する。ホスト104は、加入者装置が通信を終了するとき、IAD120からの情報を受信する。結果の最後のパケットは、そのパケットが最後のパケットであることを同定するメッセージを、リンク106を介してホスト104に送信するIAD120により同定される。これは、ホスト104が、コンフリクトの数を低減するようにパケットが送信されることを可能にするその送信時刻のリストを更新することを可能にする。

0051

本発明の装置は、デジタルおよび/またはアナログ回路デジタルプロセッサおよび高レベルソフトウェアおよび/またはファームウェアのようなプログラムされたインストラクションに従って動作するマイクロプロセッサベース回路具現化され得る。前述した本発明の装置の実施形態のどれも、そのような情報間で生じるコンフリクトの数を低減するように、DSIおよびNDSIを送信するように構成される。したがって、本発明の装置は、以前に受信されたDSIパケットの周期性およびDSIが受信されたときに送信されているいずれかのNDSIの長さに基づいて、DSIパケットを更新するように構成される。本発明の装置は、ホスト装置を含む通信ネットワークのいずれかのノードの一部またはCPE近くに配置されたIADの一部であり得る。また、本発明の方法は、通信ネットワークの様々な通信装置を動作させるソフトウェアおよび/またはファームウェアとして具現化される。

発明の効果

0052

以上説明したように、本発明によれば、NDSIおよびDSIが比較的小さい帯域幅の通信リンクを介して送信されるときに生じるコンフリクトの数を減少させるための方法および装置を提供することができる。

0053

特許請求の範囲の発明の要件の後に括弧で記載した番号がある場合は、本発明の一実施例の対応関係を示すものであって、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。

図面の簡単な説明

0054

図12つのアクセスネットワーク結合されたパケットベースド通信ネットワークを示す図。
図2本発明の方法を示す図。
図3本発明の方法の1つの特定の実行を示すタイミング図。

--

0055

100ネットワーク
102,104アクセスホスト
106,108アクセスリンク
110,120統合アクセスデバイス
112,118顧客構内装置

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