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公開番号2024166237
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-28
出願番号2024153037,2022172589
出願日2024-09-05,2017-12-21
発明の名称パケット伝送システムおよび方法
出願人デジェロラブスインコーポレイテッド
代理人個人,個人,個人
主分類H04L 45/243 20220101AFI20241121BHJP(電気通信技術)
要約【課題】複数のネットワーク接続を通してデータフローをルーティングするネットワークゲートウェイ、そのための方法及びコンピュータ可読媒体を提供する。
【解決手段】複数のネットワーク接続106を通してデータフローをルーティングするためのネットワークゲートウェイであるマルチパスゲートウェイ104、108は、複数のネットワーク接続を通してデータを伝送するための複数のネットワークインタフェースと、少なくとも1つのプロセッサであって、ネットワークインタフェースを通してパケットの順次バーストを送信し、パケットの順次バースト内のパケットが受信ノードにおいて記録されるタイムスタンプおよびパケットのサイズに基づいて、ネットワークインタフェースの帯域幅を生成し、生成した帯域幅に基づいて順次パケットのデータフローを複数のネットワーク接続を通してルーティングするプロセッサと、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数のネットワーク接続を通してデータフローをルーティングするためのネットワークゲートウェイであって、前記ネットワークゲートウェイは、
前記複数のネットワーク接続を通してデータを伝送するための複数のネットワークインタフェースと、
少なくとも１つのプロセッサであって、
前記複数のネットワーク接続の時変ネットワーク伝送特性を監視することと、
パケットのデータフローの少なくとも１つのパケットを解析して前記データフローのためのデータフロークラスを特定することであって、前記データフロークラスは、前記データフローの少なくとも１つのネットワークインタフェース要件に関連づけられていることと、
前記データフロークラスおよび前記時変ネットワーク伝送特性に基づいて前記データフロー内のパケットを前記複数のネットワーク接続を通してルーティングすることと、
前記複数のネットワークインタフェースの第１のネットワークインタフェースを通してパケットの順次バーストを送信することと、
前記パケットの順次バースト内のパケットが受信ノードにおいて受信される際に記録されるタイムスタンプおよび前記パケットのサイズに基づいて、前記第１のネットワークインタフェースの帯域幅の推定値を生成することと、
前記第１のネットワークインタフェースの生成された帯域幅の推定値に基づいて前記複数のネットワーク接続を通してパケットをルーティングすることと、
のために構成された、プロセッサと、
を備え、
前記受信ノードが定期的な間隔で受信されたパケットを処理するときに、前記第１のネットワークインタフェースの帯域幅を生成することは、
前記帯域幅決定においてエンドパケットとして選択された前記順次バースト内のパケットの受信タイムスタンプを用いることによって下限帯域幅値を生成することと、
前記エンドパケットとして選択された前記順次バースト内のパケットの受信タイムスタンプを、前記エンドパケットに先行する前記順次バースト内のパケットの受信タイムスタンプと置き換えることによって上限帯域幅値を生成することと、
を含む、ネットワークゲートウェイ。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記時変ネットワーク伝送特性を監視することは、前記監視される時変ネットワーク伝送特性に基づいて前記複数のネットワークインタフェースのうちの少なくとも１つのネットワークインタフェースの帯域幅遅延積を生成することを含み、かつ前記データフロー内のパケットをルーティングすることは、前記少なくとも１つのネットワークインタフェースの帯域幅遅延積に基づいている、請求項１に記載のネットワークゲートウェイ。
【請求項３】
前記少なくとも１つのプロセッサは、
パケットの複数のデータフローのそれぞれの少なくとも１つのパケットを解析し、かつ
前記複数のデータフローのそれぞれのデータフロークラス、および前記それぞれのデータフローのデータフロークラスに対応している前記ネットワーク接続の利用可能な帯域幅に基づいて、前記複数のデータフローのそれぞれの中のパケットをルーティングする
ように構成されている、請求項１に記載のネットワークゲートウェイ。
【請求項４】
前記第１のネットワークインタフェースの帯域幅の推定値を生成することは、前記順次バースト内の第１のパケットと前記順次バースト内の第２のパケットとの間のパケットのパケットサイズの合計を前記第１のパケットのためのタイムスタンプと前記第２のパケットのためのタイムスタンプとの間で経過した時間で割ることを含み、ここでは前記第１のパケットは前記順次バースト内の最初のパケットではなく、かつ前記第２のパケットは前記順次バースト内の第１のパケットの後のものである、請求項１に記載のネットワークゲートウェイ。
【請求項５】
前記第１のネットワークインタフェースの帯域幅の推定値を生成することは、前記順次バースト内の最初もしくは最後のパケットと合体されていない前記順次バースト内のパケットのタイムスタンプに基づいて前記帯域幅の推定値を生成することを含む、請求項１に記載のネットワークゲートウェイ。
【請求項６】
前記少なくとも１つのプロセッサは、
前記データフロー内のパケットの各パケットのために、前記データフロー内のパケットが所望のシーケンスで宛先ノードに到着するように、前記複数のネットワーク接続の監視されたレイテンシに基づく前記複数のネットワーク接続および前記データフロー内の他のパケットのネットワーク接続のうちの１つを通してルーティングするために前記パケットを提供すること
のために構成されている、請求項１に記載のネットワークゲートウェイ。
【請求項７】
前記所望のシーケンスは前記データフロー内のパケットの元のシーケンスである、請求項６に記載のネットワークゲートウェイ。
【請求項８】
前記所望のシーケンスは、前記シーケンス内でのパケットの再送をトリガーしないパケットの少なくとも１つの誤順序付けを含むシーケンスである、請求項６に記載のネットワークゲートウェイ。
【請求項９】
前記少なくとも１つのプロセッサは、
前記複数のネットワーク接続を介して宛先ノードにルーティングするためにソースインタフェースからパケットを受信することと、
前記パケットを前記宛先ノードにルーティングする前に肯定応答を前記ソースインタフェースに送信することと、
前記パケットが前記宛先ノードにルーティングされる前に前記パケットを少なくとも１つのバッファに格納することと、
のために構成されている、請求項１に記載のネットワークゲートウェイ。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記複数のネットワーク接続に関連づけられた帯域幅遅延積に基づいて前記少なくとも１つのバッファのサイズを動的に制御することのために構成されている、請求項９に記載のネットワークゲートウェイ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、（１）２０１６年１２月２１日に出願された「パケット伝送システムおよび方法」という発明の名称の米国特許出願第６２／４３７６３５号、および（２）２０１７年９月１４日に出願された「パケット伝送システムおよび方法」という発明の名称の米国特許出願第６２／５５８６１０号の非仮出願であり、かつそれらの優先権を含む全ての利益を主張するものである。これらの出願の両方は全て参照により組み込まれている。
続きを表示（約 2,900 文字）【０００２】
本開示は、一般に電子通信の分野に関し、より具体的にはレイテンシ、スループット、ジッターおよびパケットシーケンスなどの競合する要求を有するプロトコルのための向上したパケットの伝送と、個々のデータ接続が損失性であったり、信頼できなかったり、あるいは著しく異なり得るか可変的なレイテンシ、伝送速度またはパケットロスを有し得る状況において向上した伝送速度および信頼性を実現するための複数のデータ接続の結合とに関する。
【背景技術】
【０００３】
有線および無線ネットワークを通した電子データの伝送は各種パケット化法を用いて行うことができる。例えばパケットは、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）および伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）などの各種プロトコルの下で提供され得る。ＵＤＰパケットの場合、パケットは「ベスト・エフォート型」ベースで提供され、これはトランスポート層にパケットごとに送信されるパケットの受信に関する肯定応答が存在しないことを意味する。従って、トランスポート層における効率的な伝送は単純化されており、乱れた順番のパケットまたは失われたパケットを柔軟に取り扱うのをアプリケーションに任せる。ＴＣＰパケットの場合、トランスポートプロトコルの一部としてエラー検査が行われ、かつアプリケーションが全てのデータを確実かつ順番通りに受信するのを保証するために、ＴＣＰパケットシーケンス番号および肯定応答が利用される。失われたパケットは、例えば明示的に再送される。
【０００４】
ＴＣＰを用いる場合、輻輳制御アルゴリズムが誤った順番のパケットをネットワーク伝送エラーによって引き起こされたとみなして伝送速度を落としてこれらの認識されたエラーを補償するので、誤った順番のパケットの受信は、ＴＣＰに組み込まれた肯定応答および再要求プロセスにより伝送効率に影響を与える場合がある。この問題は、著しく異なるレイテンシを有するデータ接続を単純に結合させ、これにより著しい伝送速度の低下（「ヘッドオブラインブロッキング（ｈｅａｄｏｆｌｉｎｅｂｌｏｃｋｉｎｇ）」問題として知られている）が生じる場合に特に重要である。
【発明の概要】
【０００５】
異なるネットワークおよび／または接続を互いに結合することは技術的に難しい。単一のネットワークおよび／または接続は、特に伝送エラー、信号損失および冗長性の欠如を引き起こしやすい。結合されたネットワークおよび／または接続は、取材および報道などの様々なシナリオで特に有用であるが、その理由は、これらのシナリオは、個々に信頼できる接続を容易に利用可能でない場合があったり（例えば、農村地域、高地）、あるいは利用可能であったとしても混雑していたり（例えばスポーツイベント）、十分に機能しなかったりする（例えば自然災害後）様々な環境を通る信頼できる高帯域幅伝送を必要とするからである。
【０００６】
出願人らは、いくつかの実施形態では、ハイブリッドネットワーク接続を確立する際のネットワーク技術の技術的特徴の利用に対して非従来的な手法を適用する改良されたデータ伝送管理解決法を開発した。さらに詳細に記載されているように、さらなる技術的用法および手法は、実行可能な接続を確立するという措置が求められるため（例えば、上に記載したように「ヘッドオブライン」ブロッキング問題を回避するため）、ＴＣＰは特に結合するのが難しい。これらの改良されたハイブリッド接続は、例えば高帯域幅のビデオ、音声または他のデータを転送するために使用することができる。例えば災害状況では、特に緊急通信を確立し、地上報道を提供し、緊急遠隔医療を可能にするために改良されたハイブリッド接続を利用することができる。
【０００７】
ネットワーク接続を通してデータフローを制御するためのネットワークゲートウェイが、対応する方法、装置およびコンピュータ可読媒体と共に本明細書に記載されている。本ゲートウェイは、いくつかの実施形態では、プログラムコードまたはコンピュータ論理の形態のソフトウェアおよび組み込みファームウェアを代表とする命令セットに従ってデータパケットを受信してルーティングするように構成された、プロセッサ、インタフェース、バス、電源、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュ）などの構成要素を備えた物理的なハードウェア装置であってもよい。
【０００８】
本ネットワークゲートウェイは一例では、本明細書中のいくつかの例に記載されているように、ＴＣＰ接続を結合するために特に最適化された専門の計算装置であってもよい。本ネットワークゲートウェイは他の例では、より大きなシステムの一部としてプロセッサおよび／または他のコンピューティングハードウェアを用いて実装されていてもよい。本ネットワークゲートウェイは単一の装置であってもよく、あるいは場合によっては、一斉に動作する複数の装置であってもよい。受信の時点で信号を再構築するために対応する結合解除サーバが設けられていてもよい。
【０００９】
一実施形態では、本ネットワークゲートウェイは複数のネットワーク接続を通してデータフローをルーティングするように構成されており、本ネットワークゲートウェイは、複数のネットワーク接続を通してデータを伝送するための複数のネットワークインタフェースと、少なくとも１つのプロセッサであって、複数のネットワーク接続の時変ネットワーク伝送特性を監視することと、パケットのデータフローの少なくとも１つのパケットを解析してデータフローのためのデータフロークラスを特定することであって、そのデータフロークラスは、データフローの少なくとも１つのネットワークインタフェース要件を定めることと、データフロークラスおよび時変ネットワーク伝送特性に基づいてデータフロー内のパケットを複数のネットワーク接続を通してルーティングすることとのために構成された少なくとも１つのプロセッサとを備える。
【００１０】
別の実施形態では、本ネットワークゲートウェイは、複数のネットワーク接続を通してデータを伝送するための第１のネットワークインタフェースを含む複数のネットワークインタフェースを備える。本ネットワークゲートウェイは、第１のネットワークインタフェースを通してパケットの順次バーストを送信することのために構成されたプロセッサを備える。プロセッサは、パケットの順次バースト内のパケットが受信ノードで受信された場合に記録されるタイムスタンプおよびパケットのサイズに基づいて、第１のネットワークインタフェースの帯域幅を生成し、第１のネットワークインタフェースの生成された帯域幅に基づいて複数のネットワーク接続を通して順次パケットのデータフローをルーティングする。
（【００１１】以降は省略されています）

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