特許 7512456 パケットスケジューリング方法、スケジューラ、ネットワーク装置及びネットワークシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-28

(45)【発行日】2024-07-08

(54)【発明の名称】パケットスケジューリング方法、スケジューラ、ネットワーク装置及びネットワークシステム

(51)【国際特許分類】

   H04L 47/6275 20220101AFI20240701BHJP

   H04L 47/24 20220101ALI20240701BHJP

   H04L 47/56 20220101ALI20240701BHJP

   H04L 47/6295 20220101ALI20240701BHJP

   H04L 12/46 20060101ALI20240701BHJP

【ＦＩ】

H04L47/6275

H04L47/24

H04L47/56

H04L47/6295

H04L12/46 D

【請求項の数】 20

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023022328

(22)【出願日】2023-02-16

(62)【分割の表示】P 2021544798の分割

【原出願日】2019-02-03

(65)【公開番号】P2023062077

(43)【公開日】2023-05-02

【審査請求日】2023-02-22

(73)【特許権者】

【識別番号】503433420

【氏名又は名称】華為技術有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＨＵＡＷＥＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｈｕａｗｅｉ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ， Ｂａｎｔｉａｎ， Ｌｏｎｇｇａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８１２９， Ｐ．Ｒ． Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】ワン，トォントォン

(72)【発明者】

【氏名】ワン，シンユアン

【審査官】和平 悠希

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３６６４６７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１９９３８１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１８－５３４８７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ １２／００－１２／６６

Ｈ０４Ｌ ４１／００－１０１／６９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パケットを受信することと、
前記パケットの種類に従って前記パケットを処理することであって、前記パケットの種類は極低レイテンシ（ＥＬＬ）サービスパケットを含む、ことと、
を含み、
前記パケットの種類に従って前記パケットを処理することは、ＥＬＬキューを介して前記パケットを送信することを含む、方法。

【請求項2】

前記パケットの種類はタイムセンシティブ（ＴＳ）サービスパケットをさらに含み、前記パケットの種類に従って前記パケットを処理することは、ＴＳキューを介して前記パケットを送信することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ＴＳキュー内のパケットは、前記ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信される、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記ＴＳキュー内のパケットは、前記ＴＳキューに対応する時間ウィンドウを越える期間内に送信されることが許可されていない、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記ＴＳキューに対応する時間ウィンドウから、前記ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信すべきＴＳサービスパケットによって要される期間を差し引くことによって得られる残りの期間が第１の閾値以上の場合、前記ＥＬＬキュー内のパケットは、前記ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信されることが許可される、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記第１の閾値は、前記ＥＬＬキュー内の１つ以上のＥＬＬサービスパケットを送信するために要する期間である、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記ＥＬＬキュー内のＥＬＬサービスパケットが、前記ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信される場合、前記ＥＬＬキュー内のＥＬＬサービスパケットの第１の優先順位は、前記ＴＳキュー内のＴＳサービスパケットの第２の優先順位よりも高い、請求項５又は６に記載の方法。

【請求項8】

前記パケットの種類はベストエフォート（ＢＥ）サービスパケットをさらに含み、前記パケットの種類に従って前記パケットを処理することは、ＢＥキューを介して前記パケットを送信することを含む、請求項２乃至７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記ＥＬＬキューがＥＬＬサービスパケットを含まず、現在の時点が前記ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内にない場合、前記パケットの種類に従って前記パケットを処理することは、前記ＢＥキュー内のＢＥサービスパケットを送信すること又は前記ＥＬＬキューがまだ送信されていないＥＬＬサービスパケットを含むか又は前記ＴＳキューがまだ送信されていないＴＳサービスパケットを含む場合、前記ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で前記ＢＥサービスパケットを送信することをスキップすることと、
をさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記ＥＬＬキューがＥＬＬサービスパケットを含まず、前記ＴＳキューがＴＳサービスパケットを含まず、前記ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内の前記残りの期間が第２の閾値以上の場合に、前記パケットの種類に従って前記パケットを処理することは、前記ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内の前記残りの期間内で前記ＢＥキュー内のＢＥサービスパケットを送信することを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記第２の閾値は、前記ＢＥキュー内の１つ以上のＢＥサービスパケットを送信するのに要する期間である、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記ＴＳキューは複数の異なるＴＳサブキューを含み、各ＴＳサブキューは１つの時間ウィンドウに対応する、請求項２乃至１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

前記ＴＳキュー内のＴＳサービスパケットが、前記ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信されていない場合、前記ＥＬＬサービスパケットが、前記ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信される、請求項２乃至１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

前記ＴＳキューに対応する時間ウィンドウから、送信すべきＴＳサービスパケットによって要される期間を差し引くことによって得られる前記残りの期間が前記第２の閾値以上であり、前記ＥＬＬキューが送信すべきＥＬＬサービスパケットを含まない場合、前記ＢＥキュー内のＢＥサービスパケットが前記ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信される、請求項１０又は１１に記載の方法。

【請求項15】

スケジューラであって、当該スケジューラは請求項１乃至１４のいずれ一項に記載の方法を行うように構成されている、スケジューラ。

【請求項16】

ネットワーク装置であって、当該ネットワーク装置は請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成されている、ネットワーク装置。

【請求項17】

前記ネットワーク装置はルータ又はスイッチである、請求項１６に記載のネットワーク装置。

【請求項18】

コンピュータプログラムを含むコンピュータプログラムであって、当該コンピュータプログラムが実行された場合、コンピュータに請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の方法を行わせる、コンピュータプログラム。

【請求項19】

コンピュータプログラム又はコードを含むコンピュータ読み取り可能記憶媒体であって、該コンピュータプログラム又はコードが実行された場合、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の方法が行われる、コンピュータ読み取り可能記憶媒体。

【請求項20】

第１の装置及び第２の装置を含むネットワークシステムであって、該第１の装置は該第２の装置にパケットを送信するように構成され、該第２の装置は請求項１６又は１７に記載のネットワーク装置である、ネットワークシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は通信技術の分野に関し、パケットスケジューリング方法、スケジューラ、ネットワーク装置、ネットワークシステム及びコンピュータ読み取り可能記憶媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のサービス品質（quality of service、ＱｏＳ）スケジューリング方法は、厳格な優先順位スケジューリング法又は柔軟に設定されたラウンドロビンポーリング法を用いることにより、各クラスのトラフィックが可能な限り早く転送及び伝送されることを確かにする。しかしながら、従来のＱｏＳスケジューリング方法は転送レイテンシを保証するのが困難である。

【0003】

現在及び将来において、多くのアプリケーションは、ＩＰベアラネットワークにおいて制限されたレイテンシ及び極低レイテンシを必要とする。従来のＩＰイーサネットは、ベストエフォート（best effort、ＢＥ）転送メカニズムに基づくＱｏＳ技術を用いて、高効率で平均レイテンシが低いネットワーク接続を提供する。ネットワーク上のバースト及びふくそうは予測不可能なため、転送レイテンシが比較的高くなる場合があるか又はネットワーク上でパケット損失が起こる。レイテンシ及びパケット損失に敏感なサービスにとって、従来のイーサネットはユーザの要求を満たすことができず、時分割多重化（Time Division Multiplexing、ＴＤＭ）転送デバイスは高価で柔軟性がない。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

本願はパケットスケジューリング方法、ネットワーク装置、ネットワークシステム及びコンピュータ読み取り可能記憶媒体を提供する。これらの解決策は、ネットワーク装置のパケットスケジューリング効率を改善できる。

【0005】

本願の第１の態様によれば、パケットスケジューリング方法が提供される。本方法によれば、ネットワーク装置は受信したパケットの種類を特定する。パケットが極低レイテンシＥＬＬサービスパケットの場合、ネットワーク装置はパケットをＥＬＬキューに加え、パケットがタイムセンシティブＴＳサービスパケットの場合、パケットをＴＳキューに加える。ＴＳキュー内のパケットは、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信され、ＴＳキュー内のパケットは、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウを越える期間内で送信されることが許可されていない。時間ウィンドウから時間ウィンドウ内で送信すべきＴＳサービスパケットによって要される期間を差し引くことによって得られる残りの期間が、第１の閾値以上の場合、ＥＬＬキュー内のパケットは、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信されることが許可されている。第１の閾値は、ＥＬＬキュー内の１つ以上のＥＬＬサービスパケットを送信するのに要する期間である。本願の技術的解決策によれば、ネットワーク装置の転送効率を改善できる。

【0006】

本願の第２の態様によれば、スケジューラが提供される。スケジューラは、タイムセンシティブＴＳキュー内のＴＳサービスパケットが該ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内でデキューされるのを許可し、該ＴＳキュー内のパケットが該ＴＳキューに対応する時間ウィンドウを越える期間内で送信されるのを許可しないことと、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウからＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信すべきＴＳサービスパケットによって要される期間を差し引くことによって得られる残りの期間が第１の閾値以上の場合、極低レイテンシＥＬＬキュー内のＥＬＬサービスパケットがＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信されるのを許可することとを行うように構成されている。第１の閾値は、ＥＬＬキュー内の１つ以上のＥＬＬサービスパケットを送信するために要する期間である。

【0007】

本願の第３の態様によれば、ネットワーク装置が提供される。ネットワーク装置は、ポート、プロセッサ及びスケジューラを含む。プロセッサはポートを通じて受信されたパケットの種類を特定するように構成されている。、該種類は極低レイテンシＥＬＬサービスパケット及びタイムセンシティブＴＳサービスパケットを含む。スケジューラは、パケットの種類がＥＬＬサービスパケットの場合、パケットをＥＬＬキューに加え、パケットの種類がＴＳサービスパケットの場合、パケットをＴＳキューに加えるように構成されている。ＴＳキュー内のパケットは、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信される。ＴＳキューに対応する時間ウィンドウから該時間ウィンドウ内で送信すべきＴＳサービスパケットによって要される期間を差し引くことによって得られる残りの期間が第１の閾値以上の場合、ＥＬＬキュー内のパケットは、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信されることが許可されている。第１の閾値は、ＥＬＬキュー内の１つ以上のＥＬＬサービスパケットを送信するために要する期間である。ポートは、ＴＳキュー内のＴＳサービスパケット及び／又はＥＬＬキュー内のＥＬＬサービスパケットを送信するようさらに構成されている。

【0008】

一部の実施形態では、ＥＬＬキュー内のＥＬＬサービスパケットが、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信される場合、ＥＬＬキュー内のＥＬＬサービスパケットの優先順位はＴＳキュー内のＴＳサービスパケットの優先順位よりも高い。この場合、ＥＬＬキュー内のＥＬＬサービスパケットがＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信されることが許可されている場合、ＥＬＬサービスパケットが可能な限り早く転送されるのを確実にするために、ＥＬＬサービスパケットがデキューイングのために最初に送信され得る。ＥＬＬサービスパケットは、一部の要件、例えば、緊急公共情報及び警察情報等に基づいて、可能な限り早く転送する必要がある比較的短いサービスパケットである。ＥＬＬサービスパケットは短く、高い優先順位を要し、限られた帯域幅を占有する。したがって、ＴＳサービスパケットを正常に転送できることが保証されている場合、ＴＳサービスパケットを送信するための期間以外のＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内の残りの期間を最大限に使用するために、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内でＥＬＬサービスパケットが最初に送信されることを許可することにより、ネットワーク装置のスケジューリング効率を改善できる。

【0009】

一部の実施形態では、パケットの種類がベストエフォートＢＥサービスパケットの場合、パケットがＢＥキューに加えられる。ＥＬＬキューがＥＬＬサービスパケットを含まず、現在の時点がＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内にない場合、ＢＥキュー内のＢＥサービスパケットが送信される。ＥＬＬキューがまだ送信されていないＥＬＬサービスパケットを含むか又はＴＳキューがまだ送信されていないＴＳサービスパケットを含む場合、ＢＥサービスパケットはＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信されることが許可されていない。ネットワーク装置のスケジューリング効率を改善するために、ＴＳサービスパケット及びＥＬＬサービスパケットを送信する期間以外の残りの時間ウィンドウの幅を用いてＢＥサービスパケットが送信され得る。

【0010】

一部の実施形態では、パケットの種類がベストエフォートＢＥサービスパケットの場合、パケットがＢＥキューに加えられる。ＥＬＬキューがＥＬＬサービスパケットを含まず、ＴＳキューがＴＳサービスパケットを含まず、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内の前記残りの期間が第２の閾値以上の場合に、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内の前記残りの期間内でＢＥキュー内のＢＥサービスパケットが送信される。第２の閾値は、ＢＥキュー内の１つ以上のＢＥサービスパケットを送信するのに要する期間である。ネットワーク装置のスケジューリング効率を改善するために、ＴＳサービスパケット及びＥＬＬパケットを送信する期間以外の残りの時間ウィンドウの幅を用いてＢＥサービスパケットが送信され得る。

【0011】

一部の実施形態では、ＴＳキューは複数の異なるＴＳサブキューを含み、各ＴＳサブキューは１つの時間ウィンドウに対応する。この場合、より柔軟なキュースケジューリングを提供できる。例えば、ＴＳキューは幅Ｗの時間ウィンドウに対応する。幅Ｗの時間ウィンドウは、異なるＴＳサブキューに対応する複数のサブ時間ウィンドウにさらに分割され得る。これらのサブ時間ウィンドウの幅はＷ_１、Ｗ_２、Ｗ_３、・・・、及びＷ_ｎであり、これらのサブ時間ウィンドウの幅の和はＷ以下、すなわち、Ｗ_１＋Ｗ_２＋Ｗ_３＋・・・Ｗ_ｎ≦Ｗである。ＴＳキューは２つ以上の異なるＴＳサブキューを含んでもよく、各ＴＳサブキューは１つの時間ウィンドウに対応する。

【0012】

一部の実施形態では、ＴＳキュー内のＴＳサービスパケットがＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信されない場合、ＥＬＬサービスパケットがＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信される。

【0013】

一部の実施形態では、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウから、送信すべきＴＳサービスパケットが要する期間を差し引くことによって得られる前記残りの期間が第２の閾値以上であり、ＥＬＬキューが送信すべきＥＬＬサービスパケットを含まない場合、ＢＥキュー内のＢＥサービスパケットがＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信される。第２の閾値は、ＢＥキュー内の１つ以上のＢＥサービスパケットを送信するのに要する期間である。ネットワーク装置のスケジューリング効率を改善するために、ＴＳサービスパケット及びＥＬＬパケットを送信する期間以外の残りの時間ウィンドウの幅を用いてＢＥサービスパケットが送信され得る。

【0014】

一部の実施形態では、ネットワーク装置は他のポートをさらに含む。他のポート及び前記ポートの双方は１つのアグリゲーショントランクポートのメンバーポートである。他のポートに複数のＢＥキューが設定され、他のポートの複数のＢＥキュー及び前記ポートのＢＥキュー内のパケットは、キュー優先順位に基づいてスケジュールされる。トランクポートは、ネットワーク装置の複数のポートの間で形成され、トランクポートのメンバーポートは、スケジューリング効率をさらに最適化及び改善するためにキューリソースを共有し、それによってＥＬＬサービスの品質を保証しながら、ＥＬＬサービスパケットを可能な限り高い優先順位で時間内に送信できるようにすることを確実にする。ＴＳキューに対応する時間ウィンドウがアイドルの場合、ネットワーク装置のポート送信能力を最大限に利用するために、ＢＥサービスパケットがさらに送信され得る。

【0015】

一部の実施形態では、パケットの種類がＥＬＬサービスパケットであり、ポートのＥＬＬキューが一杯の場合、パケットは、他のポートのＥＬＬキューの末尾に加えられる。トランクポートのメンバーポートは、ＴＳサービスパケットの送信に影響を与えることなく、全てのＥＬＬサービスパケットを最も速く送信できることを確実にするためにキューリソースを共有する。

【0016】

本願の第４の態様によれば、ネットワーク装置が提供される。ネットワーク装置は、上記実施形態のうちのいずれか１つの方法を実施するように構成されている。あるいは、本願のネットワーク装置は、第２の態様で提供されるスケジューラを含み得る。

【0017】

本願の第５の態様によれば、コンピュータ読み取り可能記憶媒体が提供される。コンピュータ読み取り可能記憶媒体はコンピュータプログラム又はコードを含む。コンピュータプログラム又はコードが実行された場合、上記実施形態のいずれか１つの方法が実行される。

【0018】

本願の第６の態様によれば、ネットワークシステムが提供される。ネットワークシステムは、上記実施形態のうちのいずれか１つのネットワーク装置を含む。

【図面の簡単な説明】

【0019】

本発明のこの実施形態における技術的解決策をより明確に説明するために、実施形態を説明するのに必要な添付の図面を以下で簡単に説明する。

【図1】図１は、本出願の一実施形態に係るネットワーク装置の概略構造図である。

【図2】図２は、本願の一実施形態に係る別のネットワーク装置の概略構造図である。

【図3】図３Ａ～図３Ｄは、本願の実施形態に係る異なるシナリオにおけるパケットスケジューリング処理の概略図である。

【図4】図４は、本出願の一実施形態に係る、らに別のネットワーク装置の概略構造図である。

【図5】図５は、本出願の一実施形態に係る、さらに別のネットワーク装置の概略構造図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

添付の図面を参照しながら本願の実施形態を以下で説明する。

【0021】

本明細書で説明する技術は様々な通信システム、例えば、グロバールシステムフォーモバイルコミュニケーション（Global System for Mobile communication、ＧＳＭ）システム、符号分割多重アクセス（Code Division Multiple Access、ＣＤＭＡ）システム、時分割多重アクセス（Time Division Multiple Access、ＴＤＭＡ）システム、広帯域符号分割多重アクセス（Wideband Code Division Multiple Access、ＷＣＤＭＡ）システム、周波数分割多重アクセス（Frequency Division Multiple Access、ＦＤＭＡ）システム、直交周波数分割多重アクセス(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access、ＯＦＭＤＭＡ)システム、シングルキャリアＦＤＭＡ（ＳＣ－ＦＤＭＡ）システム、汎用パケット無線サービス（General Packet Radio Service、ＧＰＲＳ）システム、ロングタームエボリューション（Long Term Evolution、ＬＴＥ）システム、パケット転送ネットワーク（packet
transport network、ＰＴＮ）システム、ルータネットワークシステム、マルチサービス伝送プラットフォーム(Multi-Service transmission platform、ＭＳＴＰ)ネットワークシステム及び他の同様の通信システム等の現在の２Ｇ又は３Ｇ通信システム及び次世代通信システムに適用され得る。

【0022】

本明細書におけるＯＡＭは、マルチプロトコルラベルスイッチングトランスポートプロファイル（multi-protocol label switching transport profile、ＭＰＬＳ－ＴＰ）ＯＡＭ、ＭＰＬＳ ＯＡＭ、ＥＴＨ ＯＡＭ及び他の同様のＯＡＭであり得る。

【0023】

加えて、本明細書では、「システム」及び「ネットワーク」という用語を同じ意味で用いり得る。本明細書では、「及び／又は」という用語は、関連するオブジェクトを説明するための関連関係のみを記述し、３つの関係が存在し得ることを表す。例えば、Ａ及び／又はＢは、Ａのみが存在する場合、Ａ及びＢの両方が存在する場合及びＢのみが存在する場合という３つの場合を表し得る。加えて、本明細書では、「／」という記号は、関連するオブジェクト間の「又は」の関係を概して示す。

【0024】

本願の実施形態における「第１」及び「第２」は順序を表すものではない。本願の実施形態における「第１」及び「第２」は異なる装置及び情報を表す。

【0025】

タイムセンシティブネットワーキング（time sensitive networking又はtime sensitive
network、ＴＳＮ）は端末ノードを接続するための一連のブリッジング規格であり、低レイテンシ及び時間ベースの同期データ伝送をサポートする様々なイーサネットプロトコルに適用され得る。ＴＳＮは下位層通信技術から独立している。ＴＳＮは、異種ネットワークを必要とし、大量のインターネット伝送が存在する用途シナリオに適用され得る。

【0026】

ＴＳＮは、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖで規定されるイーサネット規格である。ＴＳＮイーサネットフレームは、従来のイーサネットフレームヘッダを用い、ＴＳＮイーサネットフレームのペイロードは任意のコンテンツであり得る。ＴＳＮデバイスは共通の時間（common sense of time、ＣＳＴ）を共有し、プレシジョンタイムプロトコル（precision time protocol、ＰＴＰ）を用いて共通の時間を維持する。ＴＳＮによって用いられるＰＴＰ仕様はＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ及びＩＥＥＥ８０２．１ＡＳＲｅｖに準拠するＰＴＰ仕様であり得る。ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖで規定されたＴＳＮでは厳密な時間同期が存在し、データグループは、エンドツーエンドレイテンシを制御できることを確実にするために、予め計画された時間ウィンドウに基づいてホップバイホップで転送される。ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖ規格では、各ポートは８つのキューを有し、各キューは時間ゲートスイッチを有する。時間同期スケジューリングベースのスケジューリングアルゴリズム８０２．１Ｑｂｖは、レイヤ２時分割多重技術と同等であり、異なる時間スライス内のトラフィックは互いを干渉しない。ＩＰネットワーク上の従来のＱｏＳスケジューリングは、効率的なポート統計的多重化を実施でき、様々のトポロジ及びプライオリティマッピングの要件を満たすことができ、広帯域幅及び大量のユーザアクセスのシナリオに役立ち得る。

【0027】

本願の実施形態は、従来のパケットスイッチングアーキテクチャのルーティング装置にポートベースのトラフィックスケジューリング構造を提供して、タイムセンシティブ(time sensitive、ＴＳ)サービス、極低レイテンシ（Extremely low latency、ＥＬＬ）サービス及びベストエフォート(best
effort、ＢＥ)トラフィックサービスという３つのインターネットプロトコル（internet protocol、ＩＰ）の全ての性能インジケータのハイブリッド転送及びスケジューリングを確かなものにする。本願の実施形態では、統計的多重化ＱｏＳスケジューリング方法及び時間ウィンドウスケジューリング方法が、出口ポートトラフィックスケジューリングのために組み合わされる。

【0028】

図１に示すように、本願の一実施形態はネットワーク装置を提供する。ネットワーク装置はメイン制御ボード及びｍ個のラインカードを含む。ｍ個のラインカードは、ラインカード０、ラインカード１、・・・、及びラインカードｍであり、ｍは０より大きい整数である。

【0029】

各ラインカードは、ポート、プロセッサ及びスケジューラを含む。プロセッサは、パケットプロセッサ（packet processor、ＰＰ）、ネットワークプロセッサ（network
processor、ＮＰ）又は汎用プロセッサであってもよく、ＰＰ機能及びＮＰ機能の双方を有する機能エンティティであってもよい。汎用プロセッサは中央処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）であり得る。ＣＰＵはシングルコアＣＰＵ又はマルチコアＣＰＵであり得る。各ラインカードはメモリを含み得る。メモリはバッファ（バッファ）又は外部メモリであり得る。外部メモリは第３世代ダブルデータレート同期ダイナミックランダムアクセスメモリ（3rd generation double data rate ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ３）メモリであり得る。複数のラインカードは、代替的に１つ以上のメモリを共有し得る。ポートは光ポート又は電気ポートであり得る。ポートが光ポートの場合、光電気変換器がポートとＰＰとの間にさらに含まれ得る。光電気変換器は、光ポートから入力された光信号を電気信号に変換するように構成されている。ポートとＰＰ/ＮＰとの間にＰＨＹ及びＭＡＣがさらに含まれ得る。ＰＨＹはクロック及びデータ復元等を行うように構成されている。ＭＡＣは、ポートから入るパケットの信号完全性及び境界を検出し、そのパケットをスケジューラに転送するように構成されている。ＰＰ/ＮＰは、例えばクラスオブサービス（class of service、ＣｏＳ）に基づいて、ポートから入るパケットをパース且つ分類するように構成されている。ＰＰ/ＮＰは、パケットをパース及び分類するためにＤＤＲ３等の外部メモリを必要とし得る。ＰＰ/ＮＰによって分類された後で、パケットはスケジューラに送信される。スケジューラは分類されたパケットをメイン制御ボードに送信する。任意で、スケジューラは、トラフィックマネージャ（traffic manager、ＴＭ）にＴＭの機能モジュールとして含まれ得る。

【0030】

メイン制御ボードは入口ファブリックアダプタ(fabric adaptor、ＦＡ)、スイッチファブリック及び出口ＦＡを含む。ＦＡは、スイッチファブリック（switch fabric、ＳＷ)の入口及び出口として用いられる。スケジューラによってメイン制御ボードに送信されるパケットは、入口ＦＡを介してＳＷに入り、ＳＷ及び出口ＦＡによって順番に処理された後、パケットの出口ポートに対応するラインカードに送信される。出口ポートは、ネットワーク装置に含まれ、パケットを送信するように構成されたポートある。特定の実施の間、ネットワーク装置が入口ポートを通じてパケットを受信した後、ネットワーク装置はルーティングテーブルをサーチすることによりパケットの出口ポートを決定し得る。

【0031】

出口ポートに対応するラインカード上のスケジューラは、メイン制御ボードによって送信されたパケットを受信し、パケットのＣｏＳ又は他のキュー優先順位識別子に基づいて、パケットのキュー優先順位識別子に対応するキューにパケットを送信のために追加する。

【0032】

特定の方向に送信されるパケットのために、ネットワーク装置のｍ個ポートのうちの一部（ポート０、ポート１、・・・、及びポートＭ）がこれらのパケットの入口ポートとして用いられる。図１に示すように、パケットは、ポート０から左側のポートｎ－１に移ってネットワーク装置に入る。ｍ個のポートのうちの他方はこれらのパケットの出口ポートとして用いられ得る。図１に示すように、ポート０から左側のポートｎ－１に移ってネットワーク装置に入るパケットは、ポートｎからポートｍに移ってネットワーク装置を離れ得る。ポートｎ～ポートｍは、これらのパケットの出口ポートと見なされ得る。各ポートは双方向であってもよく、異なる方向に送信されるパケットのための出口ポート及び入口ポートとして用いられる。

【0033】

一部の実施形態では、図１に示すメイン制御ボードはプロセッサをさらに含む。プロセッサは、入口ポートを通じて受信したパケットをパース及び処理し、そのパケットを転送するか又は破棄かを決定するように構成されている。パケットを転送する必要がある場合、プロセッサは、パケットを処理のためにスイッチファブリックに転送する。パケットを破棄する必要がある場合、プロセッサはパケットを直接破棄する。

【0034】

一部の実施形態では、図２に示すように、ネットワーク装置はプロセッサ、ポート及びスケジューラを含む。プロセッサは、入口ポートを通じて受信したパケットをパース及び処理し、パケットを転送するか又は破棄するかを決定する。パケットを転送する必要がある場合、プロセッサはパケットをスケジューラに転送する。スケジューラは、パケット内で保持される優先順位識別子に基づいて、出口ポート上の対応する優先順位を持つキューにパケットを加え、ネットワーク装置外にパケットを送信する。スケジューラは、タイムセンシティブＴＳキュー内のＴＳサービスパケットが、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内でデキューされることを許可し、ＴＳキュー内のパケットが、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウを越える期間内で送信されることを許可せず、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウから、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信すべきＴＳサービスパケットによって要される期間を差し引くことによって得られる残りの期間が第１の閾値以上である場合、極低レイテンシＥＬＬキュー内のＥＬＬサービスパケットがＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信されることを許可するにするよう構成されている。第１の閾値は、ＥＬＬキュー内の１つ以上のＥＬＬサービスパケットを送信するのに必要な期間である。一部の実施形態では、本願のスケジューラは、ハードウェア又はソフトウェアによって実施され得る。本願におけるスケジューラは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又はマイクロコードを含む別の集積回路によって実施され得る。

【0035】

本願の実施形態では、ＥＬＬキュー、ＴＳキュー及びＢＥキューは１つ以上の出口ポート上に設定される。ＥＬＬキューはＥＬＬサービスパケットを送信するのに用いられ、ＥＬＬパケットは、ネットワーク装置から離れるために、ＴＳパケットの送信に影響を与えることなく、いつでもＥＬＬキューかデキューされることが許可されている。具体的には、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウの場合、時間ウィンドウ内でＴＳサービスパケットを送信するのに必要な期間を時間ウィンドウから差し引いた後に残りの期間がある場合に、その残りの時間内でＥＬＬキュー内のＥＬＬサービスパケットがデキューされ得る。時間ウィンドウ内でＴＳサービスパケットを送信するのに必要な期間を時間ウィンドウから差し引いた後に残りの期間がない場合、ＥＬＬキュー内のパケットを時間ウィンドウ内でデキューすることが許可されていない。ＴＳサービスパケットを送信するのにＴＳキューが用いられる。ＴＳキュー内のＴＳサービスパケットは、ネットワーク装置を離れるために、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内でＴＳキューからデキューされ得る。ＢＥキュー内のパケットの優先順位が最も低い。デキューする必要があるＥＬＬサービスパケットをＥＬＬキューが含まず、デキューする必要がＴＳサービスパケットをＴＳキューが含まない場合、ＢＥサービスパケットを送信するために、ＢＥキュー内のＢＥサービスパケットをＢＥキューからデキューすることが許可されている。ＥＬＬキュー内のパケットが、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内で送信される場合、ＥＬＬキュー内のパケットの優先順位は、ＴＳキュー内のパケットの優先順位よりも高い。ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内でＢＥサービスパケットを送信することが許可されている場合、ＥＬＬサービスパケットの優先順位はＢＥサービスパケットの優先順位よりも高く、ＴＳサービスパケットの優先順位はＢＥサービスパケットの優先順位よりも高い。

【0036】

本願の実施形態では、「パケットがデキューされる」及び「パケットが送信される」の双方は、「パケットがポートを離れる」ことを意味し、「パケットがデキューされることが許可されている」及び「パケットが送信されるのが許可されている」の双方は、スケジューラが、パケットが内部に位置するキューが属するポートからパケットが離れることが許可されていることを意味する。「ポート」は「出口ポート」であり得る。「ネットワーク装置」はルータ、スイッチ又は別の装置又はスイッチング機能を有する機能エンティティであり得る。スイッチはイーサネットスイッチ又はレイヤ３スイッチであり得る。

【0037】

一部の実施形態では、１つ以上のＥＬＬキューは、ネットワーク装置の１つの出口ポートに設定され得る。同様に、１つ以上のＴＳキューは、ネットワーク装置の１つの出口ポートに設定され得る。同様に、１つ以上のＢＥキューは、ネットワーク装置の１つの出口ポートに設定され得る。複数のＥＬＬキューが出口ポートに設定されている場合、各ＥＬＬキューは１つのＥＬＬサービスに対応し得る。例えば、ＥＬＬキュー１はＥＬＬサービス１に対応し、ＥＬＬキュー２はＥＬＬサービス２に対応する。複数のＴＳキューが出口ポートに設定されている場合、各ＴＳキューは1つ以上の時間ウィンドウを占有し得る。各ＴＳキューは１つのＴＳサービスに対応し得る。例えば、ＴＳキュー１はＴＳサービス１に対応し、ＴＳキュー２はＴＳサービス２に対応する。本願の実施形態では、キューが出口ポートに設定されているとは、キュー内のパケットは、ネットワーク装置から離れるために出口ポートを介して送信される必要があることを意味する。特定の実施の間、出口ポートが位置するラインカードはメモリを含み得る。キュー内のパケットは、出口ポートが位置するラインカードのメモリに記憶され得る。メモリはキャッシュであってもよい。

【0038】

一部の実施形態では、異なるＴＳキューに対応する時間ウィンドウの幅は異なり得る。異なるＴＳキュー内のＴＳサービスパケットを送信するために異なる幅を持つ時間ウィンドウが用いられ得る。例えば、オーディオサービス１のために用いられるＴＳキューに対応するＴＳサービスパケットのための時間ウィンドウ１の幅は、オーディオサービス２のために用いられるＴＳキューに対応するＴＳサービスパケットのための時間ウィンドウ２の幅と同じであってもいいし、異なっていてもよい。時間ウィンドウ１及び時間ウィンドウ２は時間軸上の異なる位置に位置し得る。すなわち、時間ウィンドウ１及び時間ウィンドウ２は異なるタイムスロットに対応し得る。本願の実施形態では、時間ウィンドウの幅は時間ウィンドウの継続時間である。例えば、時間ウィンドウ１の幅は１マイクロ秒であってもよく、時間ウィンドウ２の幅は１０ナノ秒であってもよい。時間軸上の時間ウィンドウの位置が設定され得る。ＴＳキューが複数の時間ウィンドウに対応する場合、複数の時間ウィンドウは時間軸上の複数の連続する時間ウィンドウであってもいいし、１つの時間ウィンドウサイクル（TimeWindowCycle）内で離散的に分布される複数の時間ウィンドウであってもよい。

【0039】

一部の実施形態では、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内に時間マージンが存在する。例えば、最大Ｘ個のＴＳサービスパケットを各時間ウィンドウサイクル（TimeWindowCycle）のＴＳキューに対応する時間ウィンドウ（TimeWindow）内でデキューする必要があり、Ｗ’の期間が必要になる。各時間ウィンドウ内のＴＳサービスのための時間ウィンドウは、時点ｔ_１から時点ｔ_２までの期間Ｗ’であると仮定する。すなわち、ＴＳキュー内のＴＳサービスパケットは、時間ウィンドウサイクル内で送信する必要がある全てのＴＳサービスパケットが送信されるまで、各時間ウィンドウサイクル内の時点ｔ_１で送信が開始され得る。ＴＳキュー内で送信する必要があるＴＳサービスパケットの量が、時間ウィンドウサイクル内で最大リミットに達した場合、時間ウィンドウサイクル内で送信する必要があるＴＳキュー内の全てのＴＳサービスパケットは、時点ｔ_２まで時点ｔ_１で連続的な送信が開始される。実際には、特定の時間ウィンドウサイクル内で、ＴＳキューからデキューする必要があるＴＳサービスパケットの量はＸ未満であり得る。実際の用途における様々な要因を考慮すると、ＴＳキューのために設定された時間ウィンドウは、通常、Ｗ’よりも大きい。例えば、幅Ｗの時間ウィンドウがＴＳキューのために設定され得る。幅Ｗの時間ウィンドウは、各時間ウィンドウサイクル内の時点ｔ_１から時間ウィンドウサイクル内の時点ｔ_２＋Δｘまでである。Δｘは時間マージンであり、Δｘの値は予め設定されてもよく、Δｘの値は、ＴＳキュー内の１つ以上のＴＳサービスパケットを送信するのに十分になるように設定され得る。時間ウィンドウの幅Ｗ＝ｔ_２＋Δｘ－ｔ_１。通常、ＴＳサービスパケットは、Ｗ’＝ｔ_２－ｔ_１の時間幅内で送信され、時間マージンΔｘは、ＥＬＬパケット又はＢＥパケットを送信するのに用いられ得る。ここで、Ｗ’は時間幅の値のみを表し、期間ｔ_２－ｔ_１に限定されない。実際には、Ｗ’は、Ｗ＝ｔ_２＋Δｘ－ｔ_１の幅を有する時間ウィンドウ内でランダムに変換され得る。すなわち、全てのＴＳサービスパケットは、時間間隔ｔ_２＋Δｘ－ｔ_１内で任意の連続した又は非連続の期間に送信される必要がある。全てのＴＳサービスパケットを送信するために占有される合計時間ウィンドウ幅はＷである。

【0040】

図３Ａ～図３Ｃに示すように、ＴＳサービスに対応するＴＳサービスパケットのためのデキューイング時間ウィンドウは時点ｔ_１から時点ｔ_２＋Δｘまでであると仮定する。デキューイング時間ウィンドウの幅Ｗ＝ｔ_２＋Δｘ－ｔ_１。ＴＳサービスパケット、ＢＥサービスパケット及びＥＬＬサービスパケットが３つのシナリオでデキューされるスケジューリング方法を以下で説明する。図３Ａ～図３Ｃにおいて、ＴＳサービスパケットはスラッシュで満たされたボックスによって表され、ＥＬＬサービスパケットは黒で満たされたボックスによって表され、ＢＥサービスパケットはドットで満たされたボックスによって表される。

【0041】

図３Ａに示すように、シナリオ１では、ＴＳサービスに対応する時間ウィンドウは時点ｔ_１で開始される。ＴＳサービスに対応するＴＳキュー内の１つ以上のＴＳサービスパケットがデキューされるのを待っており、ＥＬＬキュー内のＥＬＬサービスパケットがデキューされるのを待っていない場合、ＴＳサービスに対応するＴＳキュー内のＴＳサービスパケットは時点ｔ_１からデキューが開始される。期間ｔ_２－ｔ_１内にデキューされるのを待っているＥＬＬサービスパケットがＥＬＬキュー内にない場合、ＴＳサービスに対応するＴＳキュー内のＴＳサービスパケットは、ＴＳサービスに対応するＴＳキュー内のＴＳサービスパケットの全てが時点ｔ_２でデキューされるまで、期間ｔ_２－ｔ_１内で連続してデキューされる。時点ｔ_２から時点ｔ_２＋Δｘまでの期間内にＴＳサービスパケットをＴＳキューが含まない場合、ＢＥパケットがデキューされ得る。時点ｔ_２から時点ｔ_２＋Δｘまでの期間内の任意の時点で送信すべきＥＬＬパケットをＥＬＬキューが含む場合、ＥＬＬパケットの優先順位はＢＥパケットの優先順位よりも高く、ＥＬＬパケットが最初にデキューされる。確かに、比較的少量のＴＳサービスパケットがある場合、全てのＴＳサービスパケットは、時点ｔ_２より前の時点（例えば、ｔ_ｘ）でデキューされ得る。この場合、時点ｔ_ｘから時点ｔ_２＋Δｘまでの時間内にデキューされるのを待つＴＳサービスに対応するＴＳサービスパケットはない。この場合、ＥＬＬキューがデキューすべきＥＬＬサービスパケットを含み、デキュー期間がｔ_２＋Δｘ－ｔｘ以下の場合、ＥＬＬサービスパケットは、ＢＥキュー内のＢＥサービスパケットを待つことなくデキューされることが許可されている。デキューすべきＥＬＬサービスパケットがない場合、ＢＥキュー内のＢＥサービスパケットをデキューされることが許可されている。時点ｔ_ｘからｔ_２＋Δｘまでの期間内の任意の時点でデキューすべきＥＬＬサービスパケットをＥＬＬキューが含む場合、ＥＬＬサービスパケットの優先順位はＢＥキュー内の各ＢＥサービスパケットの優先順位よりも高く、ＥＬＬサービスパケットが最初にデキューされる。

【0042】

図３Ｂに示すように、シナリオ２では、ＴＳサービスに対応する時間ウィンドウは時点ｔ_１で始まる。ＴＳキュー内のＴＳサービスに対応する１つ以上のＴＳサービスパケットがデキューされるのを待ち、ＥＬＬキュー内のｎ個のＥＬＬサービスパケットがデキューされるのを待つ。１つ以上のＴＳサービスパケットが全てデキューされる合計期間はａであり、ｎ個のＥＬＬサービスパケットが全てデキューされる合計期間はｂである。ａ＋ｂ≦Ｗの場合、ｎ個のＥＬＬサービスパケットのうちの一部、例えば、ｍ個のＥＬＬサービスパケットは、時間幅Ｗ－ａ内で１つ以上のＴＳパケットの前に送信されることが許可されている。すなわち、ｍ個のＥＬＬサービスパケットは、時点ｔ_１から時点ｔ_１＋Ｗ－ａまでの期間内で連続して送信される。１つ以上のＴＳサービスパケットの全ては、時点ｔ_１＋Ｗ－ａから時点ｔ_２＋Δｘまでの期間内で送信される。他のｎ－ｍ個のＥＬＬサービスパケットは、時点ｔ_２＋Δｘの後にデキューされるようスケジュールされている。ａ及びｂの双方は０以上の整数であり、ｎは１より大きい整数であり、ｍはｎより小さい整数である。

【0043】

図３Ｃに示すように、シナリオ３では、ＴＳサービスに対応する時間ウィンドウは時点ｔ_１で始まる。ＴＳキュー内にＴＳサービスに対応するｉ個のＴＳサービスパケットがデキューされるのを待ち、ＥＬＬキュー内にデキューされるのを待つＥＬＬサービスパケットがなく、ｉ個のＴＳサービスパケットをデキューするのに必要な期間がＰ_ｉの場合、複数のＴＳサービスパケットは時点ｔ_１から順次デキューすることができる。すなわち、ｉ個のＴＳサービスパケットが順次送信される。ＥＬＬキュー内で１つのＥＬＬサービスパケット（ＥＬＬパケット１と表記）が送信されるのを待ち、ｉ個のＴＳサービスパケットのうちのｊ番目のＴＳサービスパケットが時点ｔ_１ｘでデキューされている場合、ＥＬＬサービスパケット１を送信するために必要な期間Ｐ_ｘ１がＷ－Ｐ_ｉ以下であるかどうかが判定される。ＥＬＬサービスパケット１を送信するために必要な期間Ｐ_ｘ１がＷ－Ｐ_ｉ以下の場合、ＥＬＬサービスパケット１は時点ｔ_ｊ＋１でデキューされることが許可され、その前にｊ番目のＴＳサービスパケットがデキューされる。ＥＬＬサービスパケット１がデキューされた後、ｉ個のＴＳサービスパケットの全てがデキューされるまで、（ｊ＋１）番目のＴＳサービスパケットの送信が続けられる。Ｐ_ｘ１がＷ－Ｐ_ｉより大きい場合、ｊ番目のＴＳサービスパケットがデキューされた後、ｉ個のＴＳサービスパケットの全てがデキューされるまで（ｊ＋１）番目のＴＳサービスパケットのデキューが続けられる。次に、ＥＬＬサービスパケットのデキューがスケジュールされる。ＥＬＬサービスパケット１を送信するために必要な期間Ｐ_ｘ１がＷ－Ｐ_ｉ以下の場合、ｊ番目のＴＳサービスパケットがデキューされた後にＥＬＬサービスパケット１をデキューされることが許可されている。ＥＬＬサービスパケット１がデキューされると、ＥＬＬキュー内の別のＥＬＬサービスパケット（ＥＬＬサービスパケット２と表記）が送信されるのを待ち、ＥＬＬサービスパケット２を送信するのに必要な期間Ｐ_ｘ２がＷ－Ｐ_ｉ－Ｐ_ｘ１以下であると判定される。この場合、ＥＬＬサービスパケット１がデキューされた後、ＥＬＬサービスパケット２がデキューされることが許可され、ＥＬＬサービスパケット２がデキューされた後、ｉ個のＴＳサービスパケットの全てがデキューされるまで、（ｊ＋１）番目のＴＳサービスパケットの送信が続けられる。ＥＬＬサービスパケット１を処理するプロセスと同様に、ＥＬＬサービスパケット２を送信するのに必要な期間Ｐ_ｘ２がＷ－Ｐ_ｉ－Ｐ_ｘ１より大きい場合、ＥＬＬサービスパケット２は、ｊ番目のＴＳサービスパケットがデキューされた後にデキューされることが許可されず、代わりに、ｉ個のＴＳサービスパケットの全てがデキューされるまで（ｊ＋１）番目のＴＳサービスパケットがデキューされることが許可される。次に、ＥＬＬサービスパケットのデキューがスケジューリングされる。すなわち、ｉ個のＴＳサービスパケットの全てを時間ウィンドウＷ内で送信できることが保証され、時間ウィンドウ内の残りの期間はＥＬＬキュー内のＥＬＬサービスパケットを送信するのに十分な場合、ＥＬＬキュー内のＥＬＬサービスパケットを最初に送信することが許可される。ｉ個のＴＳサービスパケットの全てを時間ウィンドウＷ内で送信できることが保証され、時間ウィンドウ内の残りの期間はＥＬＬキュー内のＥＬＬサービスパケットを送信するのに不十分な場合、ｉ個のＴＳサービスパケットが時間ウィンドウ内でデキューされるまで（ｊ＋１）番目のＴＳサービスパケットの送信が続けられる。すなわち、ＥＬＬキュー内のＥＬＬサービスパケットは時点でｔ_２＋Δｘでスケジュールされる。ＥＬＬサービスパケット１がデキューされた後に、ＥＬＬキューが送信すべきＥＬＬサービスパケットを含まない場合、ＢＥサービスパケットを送信するために、時間ウィンドウ内の他の期間Ｗ－Ｐ_ｉ－Ｐ_ｘ１が用いられ得る。ＥＬＬサービスパケット２がデキューされた後に、ＥＬＬキューが送信すべきＥＬＬサービスパケットを含まない場合、ＢＥサービスパケットを送信するために、時間ウィンドウ内の他の期間Ｗ－Ｐ_ｉ－Ｐ_ｘ２が用いられ得る。時点ｔ_１＋Ｐ_ｉ＋Ｐ_ｘ１＋Ｐ_ｘ２から時点ｔ_２＋Δｘまでの期間内の任意の時点で、ＥＬＬキューが送信すべきＥＬＬサービスパケットを含み、該任意の時点から時点ｔ_２＋Δｘまでの期間がＥＬＬサービスパケットがデキューされる期間よりも長く、ＥＬＬパケットの優先順位が各ＢＥパケットの優先順位よりも高い場合、ＥＬＬパケットが最初にデキューされる。

【0044】

スケジューラは、ネットワーク装置によって受信されたパケットの種類を判定する。種類は、ＥＬＬサービスパケット、ＴＳサービスパケット及びＢＥサービスパケットを含む。受信したパケットがＥＬＬサービスパケットの場合、パケットはＥＬＬキューに加えられる。受信したパケットがＴＳサービスパケットの場合、パケットはＴＳキューに加えられる。受信したパケットがＢＥサービスパケットの場合、パケットはＢＥキューに加えられる。また、ネットワーク装置は、パケットキュー内にパケットを送信するために、パケットキュー内のパケットをスケジュールし得る。任意で、スケジューラは、代替的に、受信したパケットをより特定のキューに割り当て、例えば、ＥＬＬサービス１の機能を果たすＥＬＬサービスパケットを、ＥＬＬサービス１に対応するＥＬＬキュー１に送信のために割り当て得る。

【0045】

一部の実施形態では、ＥＬＬサービスパケットは、優先送信のためのＴＳキューに対応する時間ウィンドウをプリエンプトするため、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウの幅は、ＴＳＮフロー機能及びＥＬＬキューのバースト長に基づいて適切に増やされて、ＴＳＮデータフローの制限されたレイテンシを保証し得る。予測可能なエンドツーエンドレイテンシを確かなものにするために、スケジューラの現在の構成に基づいてＥＬＬキュー及びＴＳキューのレイテンシの比較的低い上限が算出される。予測可能なエンドツーエンドレイテンシに基づいて、エンドツーエンドレイテンシサービスレベルアグリーメント（service level agreement、ＳＬＡ）がユーザと署名される。一部の実施形態では、ＥＬＬキューのレイテンシ（キューイング遅延）はＥＬＬサービスパケット間の干渉によってのみ影響を受け、スケジューラによって制御され、サービスはいつでも利用可能である。ＥＬＬキューの論理レイテンシ（ＥＬＱ遅延）は式（１）を満たす。

【0046】

０＜ＥＬＱ遅延≦（ＴｉｍｅＷｉｎｄｏｗＳｉｚｅ×ｐｏｒｔＲａｔｅ－Ｃｒｅｄｉｔ）／ｐｏｒｔＲａｔｅ （１）

【0047】

ＴｉｍｅＷｉｎｄｏｗＳｉｚｅはＴＳキューに対応する時間ウィンドウの幅であり、ナノ秒ｎｓ等の時間で測定される。例えば、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウの幅が１００ナノ秒である場合、ＴＳキュー内のパケットは１００ナノ秒の時間ウィンドウ内でデキューされ得ることを示し、ＴＳキュー内のパケットは１００ナノ秒の時間ウィンドウを超えてデキューできない。ｐｏｒｔＲａｔｅは出力ポートの送信レートである。Ｃｒｅｄｉｔは、各ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内の、ＥＬＬキューによって占有され得る期間であり、バイトによって測定され、ＥＬＬキュー内に複数のＥＬＬサービスパケットが存在し、ＴＳサービスパケットを送信するためにＴＳキューに対応する時間ウィンドウをプリエンプトする場合、プリエンプトされた時間ウィンドウ内で送信できるＥＬＬサービスパケットについてバイト数を示す。先の実施形態で言及したように、ＴＳサービスに対応する時間ウィンドウ内でＴＳサービスパケットがデキューされる期間にＥＬＬパケットがプリエンプトする場合、ＴＳサービスに対応する全てのＴＳサービスパケットが時間ウィンドウ内でデキューされる得ることを確実にする必要がある。

【0048】

図３Ｄは、パケットがキュー内で送信される３つのシナリオを示す。最も左側の縦の実線は時間ウィンドウの開始点を表し、縦の実線の右側の縦の点線は特定のイベントが発生する時点を表す。例えば、特定のイベントは次のようなものであり得る。ＴＳサービスパケットがデキューされている最中に、突然到着したＥＬＬサービスパケットを時間ウィンドウ内で直ちにデキューする必要がある場合、ＴＳキューに対応する送信時間ウィンドウ内の一部の帯域幅が、ＥＬＬサービスパケットを送信するためにプリエンプトされる。図３Ｄでは、ＴＳサービスパケットは、スラッシュで満たされたボックスによって表され、ＥＬＬサービスパケットは黒で満たされたボックスによって表され、ＢＥサービスパケットはドットで満たされたボックスによって表される。

【0049】

式（１）から、図３Ｄに示すシナリオＡでは、ＥＬＬサービスパケットが出力される準備ができたときに、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内のＣｒｅｄｉｔが切れ、ＴＳキューに対応する次の時間ウィンドウが開始するまでＥＬＬキュー内のＥＬＬサービスパケットが待つしかない場合にＥＬＬキューの最大レイテンシが生じる。したがって、ＥＬＬサービスパケットの最長待ち時間は（ＴｉｍｅＷｉｎｄｏｗＳｉｚｅ×ｐｏｒｔＲａｔｅ－Ｃｒｅｄｉｔ）／ｐｏｒｔＲａｔｅである。

【0050】

各ＴＳキューはレイテンシを保証するために独立した時間ウィンドウを設定されるが、ＥＬＬキュー内のサービスパケットから受ける干渉は限られていると仮定する。ＴＳキューの論理レイテンシ（ＴＳ遅延）は式（２）を満たす。

【0051】

０＜ＴＳ遅延≦（ＴｉｍｅＷｉｎｄｏｗＣｙｃｌｅ－ＴｉｍｅＷｉｎｄｏｗＳｉｚｅ－Ｃｒｅｄｉｔ／ｐｏｒｔＲａｔｅ) （２）

【0052】

ＴｉｍｅＷｉｎｄｏｗＣｙｃｌｅは、全てのＴＳキューに対応する時間ウィンドウの合計幅であり、ナノメートル（nanometer、ｎｓ）等の時間で測定される。ＴｉｍｅＷｉｎｄｏｗＳｉｚｅはＴＳキューに対応する時間ウィンドウの幅であり、時間によって測定される。Ｃｒｅｄｉｔは、各ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内の、ＥＬＬキューによって占有され得る期間であり、バイトによって測定され、ＥＬＬキュー内に複数のＥＬＬサービスパケットが存在し、ＴＳサービスパケットを送信するためにＴＳキューに対応する時間ウィンドウをプリエンプトする場合、プリエンプトされた時間ウィンドウ内で送信できるＥＬＬサービスパケットについてバイト数を示す。ｐｏｒｔＲａｔｅは出口ポートの送信レートであり、バイトで測定される。

【0053】

式（２）から、図３Ｄに示すシナリオＢでは、ＴＳキュー内のＴＳサービスパケットが出力される準備ができたときに、ＴＳキュー内のＴＳサービスパケットを送信するためにＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内に十分なＴＳキュー帯域幅がなく、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内の残りの帯域幅がＥＬＬサービスパケット又はＢＥサービスパケットを送信するのに用いられる準備ができている場合にＴＳキューの最大レイテンシが生じる。したがって、ＴＳキューの最大待ち時間Ｔ_{ｍａｘｗａｉｔ}は式（３）に従って決定される。

【0054】

Ｔ_{ｍａｘｗａｉｔ}＝ＴｉｍｅＷｉｎｄｏｗＣｙｃｌｅ－ＴｉｍｅＷｉｎｄｏｗＳｉｚｅ＋Ｃｒｅｄｉｔ×２／ｐｏｒｔＲａｔｅ （３）

【0055】

したがって、ＥＬＬサービスパケットはシナリオＡの場合でも、依然として時間内に送信できる。シナリオＢでは、ＴＳサービスパケットのより短いレイテンシを得ることができ、様々なキューパケットの全体的な伝送効率が保証される。図３Ｄに示す包括的な出力効果は、本願の実施形態における解決策が、様々な種類のキューパケットの伝送効率を効果的に改善し、様々な種類のパケットの送信要件を満たしながら、単位時間内により多くのパケットが送信されることを示す。

【0056】

本願の一実施形態はパケットスケジューリング方法を提供する。本方法は、図１、図２、図４又は図５に示すネットワーク装置及び図３Ａ～図３Ｄに示すシナリオに適用され得る。以下では、本方法を説明するために図４のネットワーク装置を一例として用いる。本方法は以下のステップを含む。

【0057】

Ｓ１０：受信したパケットの種類を特定する。

【0058】

パケットを受信する時、ネットワーク装置はパケットの種類を特定するためにパケットをパースする。パケットの種類はＥＬＬサービスパケット又はＴＳサービスパケットを含む。確かに、この種類はＢＥサービスパケットも含み得る。

【0059】

Ｓ１２：パケットを、パケットの種類に対応するキューに割り当てる。

【0060】

Ｓ１０では、受信したパケットがＥＬＬサービスパケットであるとネットワーク装置が判定した場合、ネットワーク装置は受信したパケットをＥＬＬキューに割り当てる。受信したパケットがＴＳサービスパケットであるとネットワーク装置が判定した場合、ネットワーク装置は受信したパケットをＴＳキューに割り当てる。受信したパケットがＢＥサービスパケットであるとネットワーク装置が判定した場合、ネットワーク装置は受信したパケットをＢＥキューに割り当てる。

【0061】

任意で、出口ポートが複数のＥＬＬキューを含む場合、各ＥＬＬキューは１つのＥＬＬサービスに対応する。受信したパケットの種類が第１の種類のＥＬＬサービスパケットであるとネットワーク装置が判定した場合、ネットワーク装置は、第１の種類のＥＬＬサービスパケットに対応するＥＬＬキュー１にパケットを送信のために割り当てる。

【0062】

任意で、出口ポートが複数のＴＳキューを含む場合、各ＴＳキューは１つのＴＳサービス及び１つの時間ウィンドウに対応する。受信したパケットの種類が第１の種類のＴＳサービスパケットであるとネットワーク装置が判定した場合、ネットワーク装置はそのパケットを第１の種類のＴＳサービスパケットに対応するＴＳキュー１に、対応する時間ウィンドウの開始時点Ｔ１で送信するためにパケットを割り当る。時点Ｔ１で出口ポート３のＥＬＬキューに送信を待っているＥＬＬサービスパケットがない場合、ＴＳキュー１内のＴＳサービスパケットが時点Ｔ１で送信される。時点Ｔ１で出口ポート３のＥＬＬキューに送信を待っているＥＬＬサービスパケットがある場合、ＥＬＬサービスパケットが最初に送信されてポート３を離れ、ＴＳサービスパケットはＥＬＬサービスパケットの送信後に、ＴＳキュー１に対応する次の時間ウィンドウの開始時点Ｔ１’で送信される。

【0063】

パケットがＢＥサービスパケットの場合、パケットはＢＥキューに割り当てられる。いずれの時点にも出口ポート３のＥＬＬキューにパケットがなく、該いずれの時点がＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内にない場合、ＢＥキュー内のパケットが送信される。

【0064】

図５に示すように、本願の一部の実施形態では、ネットワーク装置は出口ポート４をさらに含む。出口ポート３及び出口ポート４は、アグリゲーショントランクポートのメンバーポートであり、トランクポートは他のポートをさらに含み得る。出口ポート４にはＱ_０、Ｑ_１、・・・、及びＱ_ｎ－１のｎ個のキューが配備されている。ｎ個のキューは異なる優先順位を有する。例えば、Ｑ_０の優先順位は優先順位０であり、Ｑ_１の優先順位は優先順位１である。優先順位０のＱ_０は、ｎ個のキューのうちで優先順位が最も高いキューであると仮定する。ＥＬＬキュー及びＴＳキューのいずれも出口ポート４には配備されていない。ポート３及び４のキューリソースは共有され得る。スケジューラは、ポート３及び４上の複数のキューを介してＥＬＬサービスパケットを送信し得る。ネットワーク装置によって受信されたパケットがＥＬＬサービスパケットであり、出口ポート３の全てのＥＬＬキューが送信されるべきＥＬＬサービスパケットを含む場合、スケジューラは、ＥＬＬサービスパケットをより迅速に送信できるように、受信したＥＬＬサービスパケットをポート４にスケジュールし、ポート４の優先順位が最も高いキュー（すなわち、キューＱ_０）の末尾にパケットを加える。

【0065】

Ｓ１４：パケットが属するキュー内のパケットを送信する。

【0066】

ＥＬＬキュー内のパケットは、ＴＳキュー内のＴＳサービスパケットの適時を得たデキューに影響を与えることなく、すなわちＴＳキュー内のＴＳサービスパケットのＱｏＳを低下させることなく、ＴＳキュー内のパケット及びＢＥキュー内のパケットよりも先にデキューされる。具体的には、ＥＬＬキューがデキューすべきパケットを含み、ＴＳサービスパケットがデキューイング時間ウィンドウに入らない場合、ＥＬＬキュー内のパケットは、ＴＳキュー内のパケット及びＢＥキュー内のパケットを待つことなくネットワーク装置の出口ポートから離れるために、デキューされるようスケジュールされる。ＥＬＬキューがデキューすべきパケットを含まない場合、ＴＳキュー内のパケットは、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内でネットワーク装置の出口ポートから離れるために、デキューされるようスケジュールされる。ＥＬＬキューがパケットを含まず、現在の時点がＴＳキューに対応するデキュー時間ウィンドウ内にない場合、ＢＥキュー内のパケットが、ネットワーク装置の出口ポートから離れるために、デキューされるようスケジュールされる。

【0067】

受信したパケットがＥＬＬサービスパケットの場合、パケットはＥＬＬキューに入り、ＴＳキュー内のパケット及びＢＥキュー内のパケットよりも先にデキューされるようにスケジュールされる。受信したパケットがＴＳサービスパケットの場合、パケットはキューに入り、デキューすべきＥＬＬサービスパケットがなくなった後でのみ、ＴＳキューに対応する時間ウィンドウ内でデキューされるようにスケジュールできる。受信したパケットがＢＥサービスパケットの場合、ＢＥサービスパケットは、デキューすべきＥＬＬサービスパケットがなく且つ現在の時点がＴＳサービスパケットの時間ウィンドウ内にない場合にのみ、デキューされるようにスケジュールできる。

【0068】

ＥＬＬキュー内の異なるデキューすべきＥＬＬサービスパケットは、重み付けラウンドロビン（weighted round robin、ＷＲＲ）アルゴリズム等の様々なアルゴリズムに基づいてスケジュールされ得る。

【0069】

ＴＳキュー内の異なるデキューすべきＴＳサービスパケットは、対応する時間ウィンドウ内でパケットがデキューされるように、ＴＳアルゴリズムに基づいてスケジュールされ得る。例えば、ＴＳキュー内の先頭から末尾まで３種類のＴＳサービスパケット（第１の種類のＴＳサービスパケット、第２の種類のＴＳサービスパケット及び第３の種類のＴＳサービスパケットと表記）が順番にスケジュールされるのを待っている。第１の種類のＴＳサービスパケット、第２の種類のＴＳサービスパケット及び第３の種類のＴＳサービスパケットはデキュー時間ウィンドウＷ_ＴＳ１、デキュー時間ウィンドウＷ_ＴＳ２、及びデキュー時間ウィンドウＷ_ＴＳ３にそれぞれ対応する。したがって、第１の種類のＴＳサービスパケットはデキュー時間ウィンドウＷ_ＴＳ１内でのみデキューされるようにスケジュールでき、Ｗ_ＴＳ２及びＷ_ＴＳ３等の他の時間ウィンドウ内でデキューされるようにスケジュールできない。第２の種類のＴＳサービスパケットはデキュー時間ウィンドウＷ_ＴＳ２内でのみデキューされるようにスケジュールでき、Ｗ_ＴＳ１及びＷ_ＴＳ３等の他の時間ウィンドウ内でデキューされるようにスケジュールできない。第３の種類のＴＳサービスパケットはデキュー時間ウィンドウＷ_ＴＳ１内でのみデキューされるようにスケジュールでき、Ｗ_ＴＳ１及びＷ_ＴＳ２等の他の時間ウィンドウ内でデキューされるようにスケジュールできない。

【0070】

ＢＥキュー内の異なるデキューすべきＢＥサービスパケットは、ＷＲＲアルゴリズム等の様々なアルゴリズムに基づいてスケジュールされ得る。

【0071】

本願の一実施形態では、複数のＴＳキューはネットワーク装置上で設定されてもよく、異なる時間ウィンドウ内でデキューされるようスケジュールされたＴＳキューを格納し得る。例えば、第１のＴＳキューは、時間ウィンドウＰ１内でデキューされるようスケジュールされたパケットを格納し、第２のＴＳキューは、時間ウィンドウＰ２内でデキューされるようスケジュールされたパケットを格納し、第３のＴＳキューは、時間ウィンドウＰ３内でデキューされるようスケジュールされたパケットを格納する。時間ウィンドウＰ１、Ｐ２及びＰ３は異なる時間ウィンドウである。

【0072】

本願の方法及びネットワーク装置によれば、優先順位が最も高いＥＬＬサービスパケットのために、専用ＥＬＬキューがＴＳＮにおける時間ウィンドウ解決策及び優先順位プリエンプト様式を参照して設定される。加えて、ＥＬＬキュー内に比較的大量のＥＬＬサービスパケットがある場合、受信したＥＬＬサービスパケットは、ＥＬＬサービスパケットが最初に送信されることを確実にするために、ＴＳキュー及びＢＥキューを通じてプリエンプト様式で送信され得る。ＴＳサービスパケットのために、専用のＴＳキューが出口ポートで構成され、ＴＳサービスパケットがＴＳサービスパケットに対応する時間ウィンドウ内で送信され、それにより、音声及び映像パケットが適時に送信されることを完全に保証する。

【0073】

本願の前述の実施形態では、ネットワーク装置はルーティング装置又はスイッチング装置であり得る。

【0074】

本願の別の実施形態はネットワーク装置を提供する。ネットワーク装置は仮想ネットワーク装置である。仮想ネットワーク装置は仮想ポート、スケジューラ及びプロセッサを含む。仮想ポートは論理ポートであり、対応する物理ポートにマッピングされ得る。仮想ネットワーク装置はサーバに配備されるｖＳｗｉｔｃｈであり得る。仮想ネットワーク装置がパケットキューを処理するプロセスは、図１、図２及び図５に示すネットワーク装置の処理と同様である。ここでは、詳細を再度説明しない。

【0075】

当業者は、本願に提供される実施形態に対して様々な修正及び変形を行い得る。前述の実施形態におけるプロセッサはマイクロプロセッサ又は任意の従来のプロセッサであり得る。本発明の実施形態を参照して開示した方法のステップはハードウェアプロセッサによって直接行われ得るか又はプロセッサ内のハードウェアとソフトウェアモジュールとの組み合わせを用いることにより行われ得る。それがソフトウェアを用いることにより実施される場合、前述の機能を実施するコードがコンピュータ読み取り可能媒体に記憶され得る。コンピュータ読み取り可能媒体はコンピュータ記憶媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータにアクセス可能な任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく一例として、コンピュータ読み取り可能媒体は、ランダムアクセスメモリ（random access memory、ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（read-only
memory、ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ(electrically
erasable programmable read-only memory、EEPROM)、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（compact disc read-only memory、ＣＤ－ＲＯＭ）又は他の光ディスク記憶装置、ディスク記憶媒体又は他のディスク記憶装置又は命令若しくはデータ構造の形態でプログラムコードを保持又は記憶するのに用いることができ、コンピュータによってアクセス可能な他の任意の媒体であり得る。コンピュータ読み取り可能媒体はコンパクトディスク（compact disc、ＣＤ）、レーザディスク、光ディスク、デジタルビデオディスク（digital
video disc、ＤＶＤ）、フロッピーディスク又はブルーレイディスクであり得る。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】

【図5】