DE69637027T2

DE69637027T2 - Steuereinrichtung für dynamische übertragungsraten

Info

Publication number: DE69637027T2
Application number: DE69637027T
Authority: DE
Inventors: Haruhisa Hasegawa; Naoaki Yamanaka; Kouhei Shiomoto
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1995-08-02
Filing date: 1996-07-29
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: WO1997005724A1; US6046983A; EP0812083A1; EP0812083B1; DE69637027D1; EP0812083A4

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung wird für die Telekommunikation mit asynchronem Transfermodus (im folgenden „ATM") verwendet. Sie betrifft eine Telekommunikationsnetzbeschaffenheitbeschaffenheit und ein Steuersystem wobei, wenn mehrere Endgeräte, die einen Dienst des Typs Best Effort erhalten, dieselbe Route benutzen, die Zellenraten der verschiedenen Endgeräte dergestalt gesteuert werden, daß sie sich schnell Werten nähern, die Fairneß erfüllen. Die vorliegende Erfindung betrifft Ratensteuerung und Verkehrssteuerung in Paketvermittlungsnetzen oder ATM-Netzen. Sie wird in einem ATM-Netz vorgesehen und als Puffermittel zum vorrübergehenden Speichern von Zellen oder Paketen benutzt. Die vorliegende Erfindung betrifft Techniken zur Steuerung der vorgeschriebenen Intervalle, in denen Zellen oder Pakete an jede Verbindung ausgegeben werden. Außerdem betrifft sie Stausteuerung und insbesondere die Regelung der Zellenrate und die Grundlage für die Aufhebung dieser Regelung. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung Techniken zum Einrichten von virtuellen Wegen (VP) und virtuellen Kanälen (VC).
[Allgemeiner Stand der Technik]
Bei einem herkömmlichen Dienst des Typs Best Effort in einem ATM-Netz werden, um Informationen in bezug auf Stau oder akzeptable Bandbreite in einer gegebenen Route zu beschaffen, Zellen zum Beschaffen von Informationen (Betriebsmittelverwaltungszellen, im Folgenden „RM-Zellen") zwischen Quellen- und Zielendgeräten hin- und hergesendet, wobei das Netz Informationen in diese RM-Zellen schreibt und die quellenseitigen Endgeräte auf diese Informationen Bezug nehmen und auf dieser Grundlage ihre Zellenausgangsrate steuern.
Zum Beispiel wird ein Dienst, der auf dem Protokoll der verfügbaren Bitrate (ABR) basiert (siehe ATM-Forum ATMF 95-0013R2), der ein typischer Dienst des Typs Best Effort in einem ATM-Netz ist, so konfiguriert, daß er beginnt, indem er in allen Knoten zwischen den Quellen- und Zielendgeräten und in diesen Endgeräten auf der Grundlage des ABR-Protokolls operiert.
Ein vorbekanntes Beispiel hierfür wird mit Bezug auf 52-57 erläutert. 52 zeigt die Gesamtbeschaffenheitbeschaffenheit eines vorbekannten ATM-Netzes. 53 zeigt die Beschaffenheitbeschaffenheit einer RM-Zellen. 54 und 55 sind Flußdiagramme der Funktionsweise eines quelleseitigen Endgeräts. 56 ist ein Flußdiagramm der Funktionsweise von quelleseitigen und zielseitigen Teilnehmervermittlungen und einer Transitvermittlung. 57 ist ein Flußdiagramm der Funktionsweise eines zielseitigen Endgeräts. Das in 52 dargestellte ATM-Netz wird auf der Basis des ABR-Protokolls konstituiert. 52, 20 und 40 repräsentieren Vermittlungen, die Endgeräte versorgen, 30 repräsentiert eine Transitvermittlung, 5 repräsentiert eine Übertragungsstrecke, 50-1 ist ein quellenseitiges Endgerät und 60-1 ist ein zielseitiges Endgerät. Wie in 53 gezeigt, umfaßt eine RM-Zelle einen ATM-Kopfteil, eine Protokollkennung (ID) und eine Richtungskennung (DIR), eine Rückwärtsstaubenachrichtigung (BN), eine Stauanzeige (CI), ein Keine-Zunahme-Bit (NI) zur Verhinderung der Zunahme der zulässigen Zellenrate, eine Anforderung/Bestätigung (RA), die explizite Rate (ER), die zur Zeit zulässige Zellenrate (CCR), die Minimalzellenrate (MCR), die Warteschlangenlänge (QL) und die sequentielle Nummer (SN).
RM-Zellen werden periodisch zwischen jedem Paar von Quellen- und Zielendgeräten gesendet. Zum Beispiel gibt das quellenseitige Endgerät 50-1 periodisch RM-Zellen aus; die Transitvermittlung 30 schreibt in diese Zellen Informationen in bezug auf Stau oder die akzeptable Bandbreite in der fraglichen Route; und das zielseitige Endgerät 60-1 gibt die Zellen zurück. Auf diese Weise wird das quellenseitige Endgerät 50-1 darüber benachrichtigt, ob Stau in dieser Route vorliegt.
Gemäß den Regeln des ABR-Protokolls muß das quellenseitige Endgerät 50-1 unter Verwendung einer Zellenrate senden, die die zulässige Zellenrate, die als die ACR bezeichnet wird, nicht übersteigt.
Wenn das quellenseitige Endgerät 50-1 mittels einer RM-Zelle eine Benachrichtigung über Stau empfängt, verringert sie die ACR auf der Basis des ABR-Protokolls. Wenn es umgekehrt darüber benachrichtigt wurde, daß kein Stau besteht, erhöht es die ACR auf der Basis des ABR-Protokolls.
Wenn eine der akzeptablen Bandbreiten des Netzes, die durch RM-Zellen modifiziert werden, die kleinste ist, wechselt das quellenseitige Endgerät 50-1 zu einer Zellenrate, die von diesem kleinsten Wert und der neuberechneten ACR den kleineren Wert nicht übersteigt. Wenn die akzeptablen Bandbreiten des Netzes keinen Minimalwert aufweisen, wechselt das quellenseitige Endgerät 50-1 zu einer Zellenrate, die die ACR nicht übersteigt.
Wenn ein neuer virtueller Kanal (VC) Daten zu senden beginnt, nachdem er eine anfängliche RM-Zelle gesendet hat, darf er mit einer Rate senden, die die für den Anfang der Übertragungen vorgesehene Zellenrate, die als die anfängliche Zellenrate (ICR) bezeichnet wird, nicht übersteigt.
Nachdem die anfängliche RM-Zelle zurückgegeben wurde, wird die Zellenrate durch dieselbe Prozedur wie oben beschrieben gesteuert. 54 und 55 zeigen die Funktionsweise des quellenseitigen Endgeräts 50-1 auf der Basis eines ABR-Protokolls in dem in 52 dargestellten ATM-Netz. 56 zeigt die Funktionsweise der Vermittlungen 20, 30 und 40 und 57 zeigt die Funktionsweise des zielseitigen Endgeräts 60-1. Wie in 54 gezeigt, erzeugt das quellenseitige Endgerät 50-1 eine RM-Zelle (S1), initialisiert diese Zelle (S2) und gibt sie aus (S3). Die RM-Zelle wird mittels Vermittlung 20 – Vermittlung 30 – Vermittlung 40 – zielseitiges Endgerät 60-1 zurückgegeben und daraufhin wie in 55 gezeigt (S11) durch das quellenseitige Endgerät 50-1 empfangen. Wenn eine Stauanzeige in der RM-Zelle vorliegt (S12), wird die ACR verkleinert (S14), wenn aber keine Stauanzeige vorliegt, wird die ACR vergrößert (S13). Folglich ändert das Endgerät 50-1 seine Zellenausgangsrate (S15).
Wie in 56 gezeigt, schreibt die Vermittlung 20, 30 oder 40, wenn sie eine RM-Zelle empfängt, die von dem quellenseitige Endgerät 50-1 ausgegeben wurde (S21), eine akzeptable Zellenrate in das ER-Feld (S22). Wenn die Vermittlung entschieden hat, daß Stau besteht (S23), schreibt sie eine Stauanzeige in das CI-Feld (S24). Die Vermittlung leitet die RM-Zelle dann weiter (S25).
Wie in 57 gezeigt, schreibt das zielseitige Endgerät 60-1, wenn es eine RM-Zelle empfängt, die von dem quellenseitigen Endgerät 50-1 ausgegeben wurde (S21), eine akzeptable Zellenrate in das ER-Feld (S22), und wenn sie entschieden hat, daß Stau besteht (S23), schreibt es eine Stauanzeige in das CI-Feld (S24). Das zielseitige Endgerät 60-1 gibt die RM-Zelle dann zurück (S26).
Bei herkömmlicher ABR verringert, wenn Stau auftritt, weil ein neues Endgerät zu senden beginnt, oder aufgrund einer Zunahme der Zellenrate, und wenn Benachrichtigung über diesen Stau gegeben wird, jedes benachrichtigte Endgerät seine Zellenrate mit dem Ergebnis, daß übrige Kapazität erzeugt wird. Wenn eine Benachrichtigung empfangen wird, daß der Stau aufgelöst wurde, erhöht jedes Endgerät wieder seine Zellenrate. Die Wiederholung dieser Prozedur konstituiert einen Mechanismus, wodurch allmählich eine Annäherung an eine faire Zellenrate erfolgt.
Die Steuerung der Zellenrate wird weiter mit Bezug auf 58 erläutert, mit der die Zellenratensteuerung in einem ATM-Netz gemäß dem Stand der Technik erläutert wird. Es wird hier angenommen, daß die Endgeräte 50-1 bis 50-3 Quellen sind und daß die Verbindungen 70-1, 70-2 und 70-3 zwischen diesen Quellen und jeweiligen Zielendgeräten 60-1 bis 60-3 über die Vermittlungen 20-40 aufgebaut werden. Diese Verbindungen 70-1, 70-2 und 70-3 teilen sich die Übertragungsstrecken 5 zwischen den Vermittlungen 20-40. Zellenratensteuerung wird folgendermaßen durchgeführt. Nämlich werden durch die Quellenendgeräte 50-1 bis 50-3 in festen Zellenintervallen Verwaltungszellen erzeugt und eingefügt und diese Verwaltungszellen zu den Zielendgeräten 60-1 bis 60-3 und wieder zurück gesendet. Die Vermittlungen 20-40 schreiben Informationen in diese Zellen und die Quellenendgeräte 50-1 bis 50-3 beziehen sich auf diese Informationen und führen auf dieser Basis Zellenratensteuerung durch.
Zum Beispiel wird ein Dienst auf der Basis des Protokolls der verfügbaren Bitrate (ABR) (siehe ATM-Forum ATMF 95-0013R2), der ein typischer Dienst des Typs Best Effort in einem ATM-Netz ist, so konfiguriert, daß er beginnt, indem er in allen Knoten zwischen den Quellen- und Zielendgeräten und in diesen Endgeräten auf der Basis des ABR-Protokolls operiert.
Ein vorbekanntes Beispiel hierfür wird mit Bezug auf 52-57 erläutert. 52 zeigt die Gesamtkonstitution eines vorbekannten ATM-Netzes. 53 zeigt die Beschaffenheitbeschaffenheit einer RM-Zelle. 54 und 55 sind Flußdiagramme der Funktionsweise eines quellenseitigen Endgeräts. 56 ist ein Flußdiagramm der Funktionsweise von quellenseitigen und zielseitigen Teilnehmervermittlungen und einer Transitvermittlung. 57 ist ein Flußdiagramm der Funktionsweise eines zielseitigen Endgeräts. Das in 52 dargestellte ATM-Netz wird auf der Basis des ABR-Protokolls konstituiert. 52, 20 und 40 repräsentieren Vermittlungen, die die Endgeräte versorgen, 30 repräsentiert eine Transitvermittlung, 5 repräsentiert eine Übertragungsstrecke, 50-1 ist ein quellenseitiges Endgerät und 60-1 ist ein zielseitiges Endgerät. Wie in 53 gezeigt, umfaßt eine RM-Zelle einen ATM-Kopfteil, eine Protokollkennung (ID), eine Richtungskennung (DIR), eine Rückwärts-Staubenachrichtigung (BN), eine Stauanzeige (CI), ein keine-Zunahme-Bit (NI) zum Verhindern einer Zunahme der zulässigen Zellenrate, eine Anforderung/Bestätigung (RA), die explizite Rate (ER), die zur Zeit erlaubte Zellenrate (CCR), die Minimalzellenrate (MCR), die Warteschlangenlänge (QL), und die sequentielle Nummer (SN).
RM-Zellen werden periodisch zwischen jedem Paar von Quellen- und Zielendgeräten gesendet. Zum Beispiel gibt das quellenseitige Endgerät 50-1 periodisch RM-Zellen aus; die Transitvermittlung 30 schreibt in diese Zellen Informationen in bezug auf Stau oder die akzeptable Bandbreite in der fraglichen Route; und das zielseitige Endgerät 60-1 gibt die Zellen zurück. Auf diese Weise wird das quellenseitige Endgerät 50-1 darüber benachrichtigt, ob Stau in dieser Route besteht.
Gemäß den Regeln des ABR-Protokolls muß das quellenseitige Endgerät 50-1 unter Verwendung einer Zellenrate senden, die die als ACR bezeichnete zulässige Zellenrate nicht übersteigt.
Wenn das quellenseitige Endgerät 50-1 mittels einer RM-Zelle eine Benachrichtigung über Stau empfängt, verkleinert es die ACR auf der Basis des ABR-Protokolls. Wenn sie umgekehrt darüber benachrichtigt wurde, daß kein Stau besteht, erhöht sie die ACR auf der Basis des ABR-Protokolls.
Wenn eine der per RM-Zellen mitgeteilten akzeptablen Bandbreiten des Netzwerks die kleinste ist, wechselt das quellenseitige Endgerät 50-1 zu einer Zellenrate, die von diesem kleinsten Wert und der neuberechneten ACR den kleineren Wert nicht übersteigt. Wenn die akzeptablen Bandbreiten des Netzes keinen Minimalwert aufweisen, wechselt das quellenseitige Endgerät 50-1 zu einer Zellenrate, die die ACR nicht übersteigt.
Wenn ein neuer virtueller Kanal (VC) Daten zu senden beginnt, darf er, nachdem er eine anfängliche RM-Zelle gesendet hat, mit einer Rate senden, die die für den Anfang der Übertragungen vorgesehene Zellenrate, die als die Anfangszellenrate (ICR) bezeichnet wird, nicht übersteigt.
Nachdem die anfängliche RM-Zelle zurückgegeben wurde, wird die Zellenrate durch dieselbe Prozedur wie oben beschrieben gesteuert. 54 und 55 zeigen die Funktionsweise des quellenseitigen Endgeräts 50-1 auf der Basis eines ABR-Protokolls in dem in 52 dargestellten ATM-Netz. 56 zeigt die Funktionsweise der Vermittlungen 20, 30 und 40 und 57 zeigt die Funktionsweise des zielseitigen Endgeräts 60-1. Wie in 54 gezeigt, erzeugt das quellenseitige Endgerät 50-1 eine RM-Zelle (S1), initialisiert diese Zelle (S2) und gibt sie aus (S3). Die RM-Zelle wird mittels Vermittlung 20 – Vermittlung 30 – Vermittlung 40 – zielseitiges Endgerät 60-1 zurückgegeben, woraufhin sie wie in 55 gezeigt durch das quellenseitige Endgerät 50-1 empfangen wird (S11). Wenn eine Stauanzeige in der RM-Zelle vorliegt (S12), wird die ACR verkleinert (S14), wenn aber keine Stauanzeige vorliegt, wird die ACR vergrößert (S13). Folglich ändert das Endgerät 50-1 seine Zellenausgangsrate (S15).
Wie in 56 gezeigt schreibt, wenn die Vermittlung 20, 30 oder 40 eine RM-Zelle empfängt, die von dem quellenseitigen Endgerät 50-1 ausgegeben wurde (S21), sie eine akzeptable Zellenrate in das ER-Feld (S22). Wenn die Vermittlung entschieden hat, daß Stau besteht (S23), schreibt sie eine Stauanzeige in das CI-Feld (S24). Die Vermittlung leitet die RM-Zelle dann weiter (S25).
Wie in 57 gezeigt, schreibt, wenn das zielseitige Endgerät 60-1, eine RM-Zelle empfängt, die von dem quellenseitigen Endgerät 50-1 ausgegeben wurde (S21), es eine akzeptable Zellenrate in das ER-Feld (S22), und wenn es entschieden hat, daß Stau besteht (S23), schreibt es eine Stauanzeige in das CI-Feld (S24). Das zielseitige Endgerät 60-1 gibt die RM-Zelle dann zurück (S26).
Wenn bei herkömmlicher ABR Stau auftritt, weil ein neues Endgerät zu senden beginnt, oder wegen einer Zunahme der Zellenrate, und wenn eine Benachrichtigung über diesen Stau gegeben wird, verringert jedes benachrichtigte Endgerät seine Zellenrate mit dem Ergebnis, daß übrige Kapazität erzeugt wird. Wenn eine Benachrichtigung empfangen wird, daß der Stau aufgelöst wurde, erhöht jedes Endgerät wieder seine Zellenrate. Die Wiederholung dieser Prozedur konstituiert einen Mechanismus, durch den allmählich eine Annäherung an eine faire Zellenrate erfolgt.
Die Steuerung der Zellenrate wird mit Bezug auf 58 weiter erläutert, die zur Erläuterung der Zellenratensteuerung in einem ATM-Netz gemäß dem Stand der Technik dient. Es wird hier angenommen, daß die Endgeräte 50-1 bis 50-3 Quellen sind und daß die Verbindungen 70-1, 70-2 und 70-3 zwischen diesen Quellen und jeweiligen Zielendgeräten 60-1 bis 60-3 über die Vermittlungen 20-40 aufgebaut werden. Diese Verbindungen 70-1, 70-2 und 70-3 teilen sich die Übertragungsstrecken 5 zwischen den Vermittlungen 20-40. Die Zellenratensteuerung wird folgendermaßen durchgeführt. Nämlich werden Verwaltungszellen durch die Quellenendgeräte 50-1 bis 50-3 in festen Zellenintervallen erzeugt und eingefügt und diese Verwaltungszellen werden zu den Zielendgeräten 60-1 bis 60-3 und wieder zurück gesendet. Die Vermittlungen 20-40 schreiben Informationen in diese Zellen und die Quellenendgeräte 50-1 bis 50-3 beziehen sich auf diese Informationen und führen auf dieser Basis Zellenratensteuerung durch.
Bei der in dem ABR-Protokoll gemäß den Spezifikationen des ATM-Forums (95-0013R², 94-0983, 95-0195 usw.) verwendeten Zellenratensteuerung senden, um die Zellenrate jeder Verbindung gemäß der Restbandbreite und der angeforderten Bandbreite einer gemeinsam benutzten Route dergestalt zu steuern, daß die Zellenraten fair sind und kein Stau auftritt, die Quellenendgeräte in festen Zellintervallen Verwaltungszellen und jede Vermittlung, die diese Verwaltungszellen durchlaufen, liest die zulässige Zellenrate der Endgeräte aus der Verwaltungszelle und berechnet (i) Informationen in bezug auf Stau, die für die Vermittlung selbst relevant sind; und (ii) die akzeptable Zellenrate. Wenn ein Quellenendgerät sendet, wird der Maximalwert, den die zulässige Zellenrate aufweisen kann (d.h. die Spitzenzellenrate PCR) in jeder Verbindung als Anfangswert der akzeptablen Zellenrate in die Verwaltungszellen geschrieben. Nur wenn die durch eine Vermittlung berechnete akzeptable Zellenrate kleiner als die in eine zurückgegebene Verwaltungszelle geschriebene akzeptable Zellenrate ist, schreibt die Vermittlung diese berechnete Rate in die Verwaltungszelle und benachrichtigt dadurch das Quellenendgerät. Das Quellenendgerät setzt dann seine eigene ACR kleiner oder gleich der mitgeteilten akzeptablen Zellenrate und sendet weiter Zellen mit einer Rate, die diese ACR nicht übersteigt.
59-61 zeigen den Steuerfluß in Vermittlungen. 59 zeigt die Steuerung, wenn entschieden wurde, daß Stau besteht. 60 zeigt die Steuerung, wenn eine Verwaltungszelle von einem quellenseitigen Endgerät angekommen ist. 61 zeigt die Steuerung, wenn eine Verwaltungszelle von einem zielseitigen Endgerät zurückkehrt. Jede Vermittlung beobachtet die Warteschlangenlänge in dem Übertragungswarteschlangenzellenpuffer, und wenn die Warteschlange eine Schwelle übersteigt, entscheidet die Vermittlung, daß Stau bei sich besteht. Wenn die Warteschlange die Schwelle nicht übersteigt, entscheidet die Vermittlung, daß kein Stau besteht. Wenn die Vermittlung entscheidet, daß Stau besteht, berechnet sie wie in 59 gezeigt die aktuelle zulässige Zellenrate, die um einen festen Anteil reduziert wird, und nimmt dies als die akzeptable Zellenrate in dieser Vermittlung.
Dies wird nun mit Bezug auf die j-te Verbindung (j = 1, 2, ..., a) erläutert. ERQ_j wird erhalten, indem man MACR_j, das diese j-te Verbindung betrifft, mit ERD, einer Konstanten von weniger als 1, multipliziert (S31). ERQ_j wird dann als die akzeptable Zellenrate genommen (S32). Wenn eine Verwaltungszelle von einem Quellenendgerät ankommt, wird wie in 60 gezeigt die aktuelle zulässige Zellenrate in dieser Verwaltungszelle dann als CCR_j genommen (S41). Als nächstes wird der Wert von: ccrj × min (1, R0/ratej)erhalten und als die neue zulässige Zellenrate ccr_j gesetzt, mit der dann der Wert von: MACRj + (ccrj – MACRj) × AVFerhalten wird, der als das neue MRCR_j gesetzt wird (S42). Hierbei sind R₀ und AVF Konstanten und rate_j ist die aus der aktuellen Beobachtung der j-ten Verbindung erhaltene tatsächliche Zellenrate. Wie in 61 gezeigt, bezieht sich, wenn eine rückkehrende Verwaltungszelle an der Vermittlung ankommt, die Vermittlung auf den Feldwert ER_c in der Verwaltungszelle, wobei dieser Wert dazu dient, eine Benachrichtigung über die akzeptable Zellenrate zu geben. Im Fall ERQ_j < ER_c (S51) ersetzt die Vermittlung ER_c in dieser Verwaltungszelle mit ERQ_j (S52). Im Fall ERQ_j ≥ ER_c transferiert die Vermittlung diese Verwaltungszelle zu dem Quellenendgerät, ohne sie zu modifizieren (S53). Da das Quellenendgerät seine ACR unter die mitgeteilte akzeptable Zellenrate setzt, wird die zulässige Zellenrate (ACR) verkleinert.
62 zeigt die Flußsteuerung in einer Vermittlung, wenn sie entschieden hat, daß kein Stau vorliegt. Wenn eine Vermittlung entscheidet, daß kein Stau vorliegt, macht sie ihre akzeptable Zellenrate größer als die zulässige Zellenrate. Das heißt, sie multipliziert: 1-ratej/R0 mit einer Konstanten, die als „Gain" bezeichnet werden wird, addiert 1 zu diesem Produkt und nimmt das Ergebnis als ERX_I. Außerdem nimmt sie das Produkt hiervon und von ERQ_j als das neue ERQ_j; nimmt das kleinste von diesem ERQ_j, MACR_j × ERU und R₀ als das neue ERQ_j; und nimmt das größere dieses ERQ_j und MACR_j × ERD als das neue ERQ_j (S61). Dieselbe Steuerprozedur wird angewandt, wenn die Verwaltungszelle von der Quellenseite angekommen ist oder von der Zielseite aus zurückgegeben wird, und das Ergebnis dieser Steuerprozedur besteht darin, daß die ACR des Quellenendgeräts zunimmt.
Als nächstes wird die herkömmliche Benutzungs/Netzparametersteuerung (UPC/NPC) erläutert. ATM transferiert Informationen durch ein Netz nach Rufteilung in als Zellen bezeichnete Pakete fester Länge und verwaltet Verkehr auf der Basis des Zellenintervalls.
Um Verkehr auf diese Weise zu verwalten, wird für jede Verbindung ein Zellenintervall vorgesehen, und es wird im allgemeinen eine Ausnutzungsüberwachungsvorrichtung wie zum Beispiel UPC/NPC installiert, um die Einhaltung dieses Zellenintervalls zu überwachen. UPC/NPC verwirft oder etikettiert sofort alle Zellen, die in kürzeren Intervallen als das vorgesehene Zellenintervall ankommen.
Da jedoch Zellen in einem ATM-Netz asynchron gesendet werden, kann jede Zelle eine unterschiedliche Verzögerung erfahren, während sie durch das Netz transferiert wird. Auch wenn ein Teilnehmer das vorgesehene Zellenintervall einhaltende Ausgangszellen aufweist, wird es folglich manchmal unmöglich sein, das vorgeschriebene Zellenintervall an einem Punkt, an dem UPC/NPC implementiert wird, zu erfüllen. Zellenverzögerungsvariation (CDV) ist der Begriff, mit dem Fluktuation der Zellentransferverzögerung beschrieben wird, und diese CDV führt zu Problemen für UPC/NPC und Verkehrverwaltung. Es wurde vorgeschlagen, daß das Auftreten von CDV in einem Netz durch Verkehrsformung reduziert werden könnte, wobei es sich um eine Technik handelt, bei der, nachdem Zellen in einem Zellenpuffer gespeichert wurden, sie auf gesteuerte Weise aus dem Puffer ausgelesen werden.
Ein ABR-Dienst, der in den letzten Jahren in dem ATM-Forum viel besprochen wurde, ist einer, der Flußsteuerung durch Verwendung von RM-Zellen durchführt, um Ende-zu-Ende-Benachrichtigung über Restbandbreite auf einer gegebenen Route zu geben. Bei einem ABR-Dienst ist die RM-Zellen umfassende Steuerschleife Ende-zu-Ende geschlossen und auch wenn RM-Zellen aufgrund von Stau fallen gelassen werden, wirkt deshalb ein negativer Rückkopplungsmechanismus, um den Zellenfluß einzuschränken. Wenn die Zellentransferverzögerung groß wird, so wie es in einem öffentlichen Netz geschehen kann, sind die durch die RM-Zellen in bezug auf Restbandbreite auf einer gegebenen Route erhaltenden Informationen dessen ungeachtet bereits veraltet, mit dem resultierenden Problem, daß es unmöglich ist, einen guten Steuereffekt zu erhalten.
Um dieses Problem zu überwinden, erfolgten Studien der Verwendung von VD/VS (Virtuelles Ziel/Virtuelle Quelle) zum Schließen von Steuerschleifen durch RM-Zellen an geeigneten Stellen in dem öffentlichen Netz. Bei VD/VS werden Zellenpuffer bereitgestellt und Zellen werden für jede Verbindung gespeichert. Das Lesen von Zellen aus den Zellenpuffern erfolgt durch Verkehrsformung. Wenn eine von einer quellenseitigen Vermittlung ausgegebene RM-Zelle zurückkehrt, nachdem sie durch das Netz transferiert wurde, wird ein Zellenübertragungsintervall für die fragliche Verbindung auf der Basis des Inhalts der RM-Zelle entschieden und Zellen für diese Verbindung werden in diesem Intervall aus dem Zellenpuffer ausgelesen.
Wenn ein höherschichtiges Protokoll als die Zellenübertragungsschicht eine Neuübertragungsfunktion bereitstellt, dann wirkt, wenn Zellen in dem Netz fallen gelassen werden, die Neuübertragungsfunktion mit dem Ergebnis, daß der Grad an Stau zunehmen kann. Um diese Art von Abgleiten in einen katastrophal starken Stau zu verhindern, ist es wesentlich, daß in das Netz eintretende Verkehrsvolumen zu regeln, wenn das Netz überlastet geworden ist.
Das folgende Verfahren wurde zuvor für diesen Zweck vorgeschlagen. Wie nämlich in Chaki, „An Examination of Cell Level Congestion Clearing Systems" (Preprints der Switching Systems Technical Group der IEICE Japan, SSE 94-97) zu finden ist, wird vorgeschlagen, daß das Verkehrsvolumen um einen festen Faktor geregelt werden sollte, wenn Stau aufgetreten ist. Gemäß diesem Verfahren wird, wenn Stau auftritt, das Verkehrsvolumen um einen vorgeschriebenen Faktor geregelt und wenn der Stau nicht innerhalb einer vorgeschriebenen Zeit aufgelöst ist, erfolgen fortgesetzte Versuche, den Stau zu überwinden, indem der Regelungsfaktor schrittweise strikter wird. Wenn der Stau aufgelöst ist, wird der Regelungsfaktor sukzessive gelockert und es erfolgt eine Veränderung in einen Normalzustand.
Bei in einem ATM-Netz implementierter Multimedia-Kommunikation weisen die Verbindungen einen großen Umfang von Spitzenraten und mittleren Raten auf. Aus diesem Grund werden die verschiedenen Spitzenraten und mittleren Raten in sogenannte „Verbindungstypen" unterteilt, und die Verbindungszulassungssteuerung (CAC) wird so ausgeführt, daß die angeforderte Verbindungsqualität für jeden Verbindungstyp erfüllt wird.
Die in der vorliegenden Beschreibung verwendeten Symbole werden nun definiert. r_i und a_i sind jeweils die Spitzenrate und die mittlere Rate des Verbindungstyps i und a_all und C sind jeweils die Summe und die mittleren Raten aller VCs und die VP-Bandbreite. CLR_AVE ist das mittlere Zellenverlustverhältnis für alle Verbindungstypen.
Es sei f_i(x) die Zellenraten-Wahrscheinlichkeitsdichte funktion für den Verbindungstyp i und F_i(x) die Zellenraten-Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion für die anderen Verbindungstypen mit Ausnahme des Verbindungstyps i. Man erhält dann das Zellenverlustverhältnis CLR_i für den Verbindungstyp i genau folgendermaßen:
(siehe T. Murase, H. Suzuki, S. Sato und T. Takeuchi „A call admission control scheme for ATM networks using a simple quality estimate", IEEE J. Select. Areas Commun., Band 9 (Nr.9): Seiten 1461-1470, Dezember 1991). Bei der Verbindungszulassungssteuerung wird eine Verbindungsanforderung akzeptiert, wenn das größte der für die verschiedenen Verbindungstypen mittels Gleichung 1 erhaltenen Zellenverlustverhältnisse einen bestimmten Standardwert erfüllt.
63 dient als numerisches Beispiel für den Fall, daß CAC mit einem vorgesehenen Wert von 10^–6 für das Zellenverlustverhältnis ausgeführt wird. Es wird in 63 angenommen, daß der Verbindungstyp 1 die Spitzenrate r₁ 10 Mb/s und die mittlere Rate a₁ = 0,05 Mb/s aufweist und daß Verbindungstyp 2 die Spitzenrate r₂ = 1,5 Mb/s und die mittlere Rate a₂ = 0,15 Mb/s aufweist. 63 zeigt das Zellenverlustverhältnis und die Anzahl der Verbindungen für jeden Verbindungstyp in einer Mehrfachzugriffsumgebung. Die Anzahl der Verbindungen des Verbindungstyps 1 ist entlang der horizontalen Achse aufgetragen, die Anzahl der Verbindungen des Verbindungstyps 2 entlang der linken vertikalen Achse und das Zellenverlustverhältnis (CLR) entlang der rechten vertikalen Achse. Aus 63 ist ersichtlich, daß

1) Verbindungstyp 1 ein höheres Zellenverlustverhältnis als Verbindungstyp 2 aufweist. Unter bestimmten Umständen besteht eine Differenz von mehr als einer Größenordnung.
2) Obwohl das mittlere Zellenverlustverhältnis um mehr als eine Größenordnung kleiner als der vorgesehene Wert ist, kommt das Zellenverlustverhältnis des Verbindungstyps 1 ganz herauf bis zu dem vorgesehenen Wert.

In einem für Multimedia-Kommunikation bestimmten ATM-Netz ist es somit, weil die Verbindungen vielfältige Zellenraten aufweisen und weil jegliche mitgeteilten Infos in bezug auf Restbandbreite auf einer gegebenen Route veraltet sind, wenn die Distanz zu den Endgeräten groß ist, schwierig, einen guten Steuereffekt zu erhalten. Zum Beispiel beansprucht die Übertragung von RM-Zellen Zeit und es dauert, bis ein neu sendendes Endgerät die ACR eines Endgeräts steuert, das bereits sendet. Folglich nimmt die Konvergenz zu einer fairen Zuteilung von Bandbreite Zeit in Anspruch. Eine angemessene Verfolgung der Zellenrate und von Netzbedingungen ist auch schwierig, da sich diese von Moment zu Moment ändern.
Um die zur Erhöhung der ACR erforderliche Zeit zu verkürzen, kann die ICR jedes Endgeräts eher hoch gesetzt werden, dadurch verbleibt aber noch das Problem, daß es merklich viel Zeit in Anspruch nimmt, ein Endgerät über Stau zu benachrichtigen, wenn die Distanz zu dem Endgerät groß ist. Verschiedene Maßnahmen sind dann erforderlich, um das Problem des Staus zu behandeln, wie zum Beispiel Sicherstellung, daß lange Puffer in dem Netz verwendet werden und die Netzauslastung verkleinert wird.
Auch wenn die Distanz zu Endgeräten kurz ist, dauert es immer noch einige Zeit, um zu einer Zellenrate zu konvergieren, die Fairneß erfüllt, und somit besteht eine potentielle Notwendigkeit, diese Zeit zu verringern.
Im Stand der Technik werden die akzeptablen Zellenraten von durch dieselbe Vermittlung gerouteten Verbindungen auf der Basis derselben Stausituation vergrößert oder verkleinert. Dies kommt der Steuerung gleich, die eine gleichförmige Operation durchführt, d.h. ein gleichförmiges Vergrößern oder Verkleinern der ACRs, und erfüllt Fairneß nicht immer angemessen.
Wenn Verkehrsformung ausgeführt wird, wie zum Beispiel im Fall des oben beschriebenen VD/VS-Schemas, sind Zellenpufferwarteschlangen häufiger, wenn die Anzahl der Verbindungen zunimmt, und der vergrößerte Speicher usw., der benötigt wird, um damit fertig zu werden, bedeutet, daß der Hardwaremaßstab expandiert. Bei Verkehrsformung kann nur eine Zelle pro Schlitz transferiert werden, und wenn mehrere Zellen für denselben Schlitz eingeteilt sind, werden bestimmte dieser nicht transferiert. Dies wird zu einem tatsächlichen Problem, statt eines potentiellen Problems, wenn die Anzahl der Verbindungen zunimmt, da dann eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, daß mehrere Zellen für denselben Schlitz eingeteilt werden.
Wenn ein starker Stau besteht, dauert es, bis sich der Stau auflöst, und weil die Verkehrszunahme unmittelbar nachdem die Zellenratenregulierung aufgehoben wurde, beim Lockern der Regelung nicht berücksichtigt wird, treten Wiederholungen der Lockerung, unmittelbar gefolgt durch eine stärkere Regelung auf und es dauert, bis ein stationärer Zustand entsteht.
Wenn es viele Verbindungstypen gibt, muß CAC mit Bewußtheit über das Zellenverlustverhältnis jedes Verbindungstyps durchgeführt werden. wenn das Zellenverlustverhältnis gemäß Gleichung 1 genau berechnet wird, ist für jeden Verbindungstyp Faltung notwendig, und in einer Multimedia-Umgebung, in der es eine große Anzahl von Verbindungstypen gibt, sind die rechnerischen Anforderungen deshalb sehr hoch.
Da bei CAC entschieden wird, ob eine Verbindungsanforderung akzeptiert wird oder nicht, wenn diese Verbindung aufgebaut wird, ist ein sehr gutes Ansprechen notwendig, um einen Echtzeit-Vermittlungsdienst anzubieten.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diesen allgemeinen Stand der Technik konzipiert. Die verschiedenen Aufgaben der Erfindung lauten wie folgt: Bereitstellen eines dynamischen Zellenratensystems, bei dem die Zellenraten mehrerer Endgeräte in einem Dienst des Typs Best Effort fair gesteuert werden können; Bereitstellen eines dynamischen Ratensteuersystems mit der Fähigkeit zu bewirken, daß die Zellenraten mehrerer Endgeräte schnell auf faire Werte konvergieren; Bereitstellen eines dynamischen Ratensteuersystems, in dem auch wenn die Distanzen zu mehreren Endgeräten groß sind, die Zellenrate jedes Endgeräts fair gesteuert werden kann, ohne problematische Übertragungsverzögerungen zu verursachen; Bereitstellen eines dynamischen Ratensteuersystems mit der Fähigkeit zum Ändern der Bandbreite, die von jeder Verbindung benutzt werden kann, dergestalt, daß sie so groß wie möglich wird, während sichergestellt wird, daß die den verschiedenen Verbindungen mitgeteilten akzeptablen Zellenraten fair sind; Bereitstellen eines dynamischen Ratensteuersystems mit der Fähigkeit zum Implementieren einer Verkehrsformung mittels vergleichsweise mäßiger Hardware, auch wenn eine große Anzahl von Verbindungen vorliegt; Bereitstellen eines dynamischen Ratensteuersystems mit der Fähigkeit zum Transferieren mehrerer Zellen, die für denselben Schlitz (d.h. für dieselbe Zeit) eingeteilt sind; Bereitstellen eines dynamischen Ratensteuersystems mit der Fähigkeit zum Vergrößern des Durchsatzes eines ATM-Netzes; Bereitstellen eines dynamischen Ratensteuersystems mit der Fähigkeit, Stau schnell aufzulösen; Bereitstellen eines dynamischen Ratensteuersystems mit der Fähigkeit, die Ansprechempfindlichkeit der CAC zu verbessern, indem das Zellenverlustverhältnis für jeden Verbindungstyp mittels einer einfachen Berechnung berechnet wird, auch wenn eine große Anzahl von Verbindungstypen vorliegt; und Bereitstellen eines dynamischen Ratensteuersystems mit der Fähigkeit zur Durchführung einer reibungslosen Verbindungszulassungssteuerung.
[Offenlegung der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Vermittlung, die mehrere Endgeräte, die einen Dienst des Typs Best Effort erhalten, versorgt, ein Steuersystem zum Verursachen, daß die Zellenraten der Endgeräte schnell auf eine Rate konvergieren, die Fairneß unter diesen Endgeräten erfüllt, aufweist.
Im Stand der Technik wurden Zellen zum Sammeln von Informationen zwischen Quellen- und Endgeräten hin- und hergesendet, das ATM-Netz schrieb Stauinformationen und Informationen in bezug auf akzeptable Bandbreite in diese Zellen, zielseitige Endgeräte gaben diese Zellen zurück und quellenseitige Endgeräte steuerten die Zellenrate einfach durch Bezugnahme auf die Informationen in diesen Zellen. Ein solches vorbekanntes System findet sich in der Schrift EP-A-448073. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich vom Stand der Technik im Bezug auf Netzkonstitution, die Art und Weise der Einstellung des Timing der Zellenratensteuerung, die Zellenratensteuerlogik und die Geschwindigkeit, mit der Zellenraten konvergieren.
Nämlich ist ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ein dynamisches Ratensteuersystem, das eine Vielzahl von Endgeräten versorgt und das Mittel zum Setzen eines virtuellen Weges für eines dieser Endgeräte auf der Basis eines erforderlichen von diesem Endgerät ausweist, wobei das dynamische Ratensteuersystem folgendes umfaßt:
ein Mittel zum Sammeln von Routeninformationen, darunter Informationen in bezug auf die Restbandbreite auf dem virtuellen Weg, sobald der Weg aufgebaut wurde, nachdem eine Zellenrate für das Endgerät spezifiziert wurde;
ein Mittel zum Halten der von dem erwähnten Endgerät angeforderten Zellenrate;
ein Steuermittel, das auf der Basis der erwähnten Routeninformationen dynamisch die Zellenrate des virtuellen Weges steuert, nachdem er aufgebaut wurde, und sie so steuert, daß sie so groß wie möglich ist, bis zu der von diesem Endgerät angeforderten Zellenrate, und so, daß sie für die mehreren Endgeräte, von denen Verbindungsanforderungen vorliegen, fair ist;
ein Benachrichtigungsmittel, das einem oder mehreren quellenseitigen Endgeräten Informationen in bezug auf die akzeptable Zellenrate mitteilt;
ein Mittel, das verschiedene Informationen in bezug auf die mehreren Verbindungen, die sich eine Übertragungsstrecke teilen, hält, wobei die Informationen die zulässige Zellenrate und die tatsächliche Zellenrate jeder Verbindung, die Gesamtbandbreite und die Gesamteingangsbandbreite der gemeinsam benutzten Übertragungsstrecke und die Anzahl der Verbindungen, die sich diese Übertragungsstrecke teilen, umfassen, und
ein Mittel, das für jede Verbindung auf der Basis der in diesem Sammel- und Haltemittel gehaltenen Informationen die akzeptable Zellenrate berechnet, die das Benachrichtigungsmittel dem einen oder mehreren quellenseitigen Endgeräten mitteilt;
wobei das dynamische Ratensteuersystem dadurch gekennzeichnet ist, daß das erwähnte Berechnungsmittel ein Berechnungsmittel umfaßt, das die Varianz des Verhältnisses der zulässigen Zellenrate zu der angeforderten Rate für jede Verbindung als eine Auswertungsfunktion benutzt, wobei diese Varianz gegeben wird durch: V ({ccr1, ccr2, ..., ccrn}, {r1, r2, ..., rn}) = (1/n) Σj (ccrj/rj – (1/n) Σi ccri/ri)2 und die für die Verbindung j (j = 1, 2, ..., n) die akzeptable Zellenrate ERQ_j an dieser Vermittlung mittels folgendem erhält: ERQj = ccrj – αj sign·{n·ccrj/rj – w·Σi ccri/ri}wobei Σ_i und Σ_j die Summen von i = 1 bis i = n bzw. von j = 1 bis j = n sind, ccr_j und r_j die erlaubte Zellenrate bzw. die angeforderte Zellenrate der Verbindung j sind, n die Anzahl der datensendenden Verbindungen ist, α_j und w Gewichtungsfunktionen sind und sign {} eine Funktion ist, die das Vorzeichen des Werts in den geschweiften Klammern angibt. Das erwähnte Steuermittel besitzt vorzugsweise ein Mittel, das die in dem erwähnten Endgerät zulässige Zellenrate berechnet und setzt.
Auf diese Weise ist es möglich, statt die den verschiedenen Verbindungen mitgeteilte akzeptable Zellenrate zu ändern, so daß alle Zellenraten zunehmen oder alle Zellenraten abnehmen, über akzeptable Zellenraten zu benachrichtigen, die individuell neu geschrieben wurden, um so verbesserte Fairneß zu ergeben. Es ist auch möglich, eine akzeptable Zellenrate für jede Verbindung neu zu schreiben und mitzuteilen, um so die Bandbreite zu vergrößern, die jede Verbindung benutzen kann, ohne daß Stau resultiert.
Dadurch verringert sich die Belastung von Vermittlungen in dem Netz bei der Erzeugung von und Benachrichtigung über Verwaltungsinformationen. Wenn sich die Zellenrate irgendeiner Verbindung ändert, kann darüber hinaus die zur Berechnung einer akzeptablen Zellenrate als Reaktion auf diese Änderung in Anspruch genommene Zeit verkürzt werden und das Quellenendgerät kann schneller benachrichtigt werden. Ferner muß die Berechnung nur durch die Vermittlung durchgeführt werden, die das Endgerät versorgt, ohne daß alle Vermittlungen akzeptable Zellenraten berechnen. Schließlich kann die Zellenrate prompt gesteuert werden, wenn die Übertragung über eine neue Verbindung beginnt.
Die Informationen, die das erwähnte Benachrichtigungsmittel einem Endgerät mitteilt, können die Zellenratendaten selbst sein oder Informationen, die eine Zunahme oder eine Abnahme der erlaubten Zellenrate angeben. Wenn man die letzteren Informationen verwendet, wird die erlaubte Zellenrate eines Endgeräts gemäß einer vordefinierten Berechnungsformel vergrößert oder verkleinert.
Eine Vermittlung, die ein Endgerät versorgt, sammelt VP-Informationen oder Routeninformationen gleichgültig, ob dieses Endgerät Zellen sendet oder nicht. Wenn die Vermittlung eine Anforderung von dem Endgerät, mit der Übertragung zu beginnen, empfängt, kann sie folglich die Zellenrate schnell berechnen und dem Endgerät entweder mit einer Annahme oder einer Zurückweisung der Übertragungsstartanforderung antworten.
Die erwähnten Restbandbreiteninformationen sind numerische Informationen, und das erwähnte Mittel, das die erlaubte Zellenrate berechnet und setzt, kann ein Mittel enthalten, das die erwähnte erlaubte Zellenrate durch Multiplizieren der Restbandbreiteninformationen mit einer Konstanten C (0 < C ≤ 1) berechnet. Der Wert der Konstanten C kann nach Berücksichtigung der Eigenschaften des ATM-Netzes, der Arten von Informationen und anderer Faktoren angemessen gesetzt werden.
Es ist wünschenswert, über ein Mittel zu verfügen, das, wenn die in der erwähnten Übertragungsstartanforderung von einem Endgerät enthaltene Minimalzellenrate kleiner als die erwähnte erlaubte Zellenrate ist, die Anfangszellenrate des fraglichen Endgeräts auf die erwähnte erlaubte Zellenrate setzt.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß RM-Zellen nicht zwischen Vermittlungen, die Endgeräte versorgen, gesendet und empfangen werden und die Entscheidung, eine Übertragungsstartanforderung anzunehmen oder zurückzuweisen, erfolgt, nachdem die Anforderung von einem Endgerät gesendet wurde, mit dem Ergebnis, daß für das Einstellen der Zellenrate weniger Zeit in Anspruch genommen wird. Wenn die in der Übertragungsstartanforderung enthaltene Minimalzellenrate kleiner als die erwähnte erlaubte Zellenrate ist, wird deshalb die Zellenrate des Endgeräts schnell vergrößert.
Eine Vergrößerung der erlaubten Zellenrate kann schrittweise in Einheitsinkrementen ausgeführt werden. Um wieviel man ein Endgerät seine Zellenrate auf einmal vergrößern lassen kann, wird im voraus eingestellt, und dies wird als das Einheitsinkrement genommen. Wenn die erlaubte Zellenrate größer als dieses Einheitsinkrement ist, wird die Zellenrate um das Einheitsinkrement vergrößert. Nach der Vergrößerung wird dieselbe Prozedur nochmals ausgeführt. Wenn nämlich die erlaubte Zellenrate immer noch größer als das Einheitsinkrement ist, wird die Zellenrate nochmals um das Einheitsinkrement vergrößert. Die Zellenrate eines Endgeräts kann durch Wiederholen dieser Prozedur schnell vergrößert werden. Statt die Zellenrate allmählich unter Beobachtung des Zustands der gesamten Route zu vergrößern, wird im voraus ein Einheitsinkrement gesetzt und die Zellenrate in einem Rutsch um dieses Einheitsinkrement vergrößert. Die Entscheidung, diese Vergrößerung durchzuführen, wird von der Teilnehmervermittlung alleine getroffen. Folglich kann die Zellenrate eines Endgeräts schnell in schrittweisem Verfahren vergrößert werden.
Bei den erwähnten Routeninformationen handelt es sich um eine Größe, die in schrittweisem Verfahren die Restbandbreite der in der fraglichen Route enthaltenen virtuellen Wege zeigt, und das erwähnte Mittel, das die erlaubte Zellenrate berechnet und setzt, kann auch ein Mittel enthalten, das die erlaubte Zellenrate gemäß dieser Größe eindeutig setzt. Zum Beispiel wird die Zellenrate berechnet, indem man mehrere Schwellen für die Restbandbreite setzt und mit diesen Schwellen vergleicht. Auch ist es möglich, das Endgerät auszuwählen, das über Stau benachrichtigt werden soll, indem man Schwellen für die Zellenraten der Endgeräte setzt und diese zusammen mit den aus der Restbandbreite abgeleiteten Ergebnissen berücksichtigt.
Alternativ kann es sich bei den erwähnten Routeninformationen um eine Größe handeln, die in schrittweisem Verfahren die Warteschlangenlängen in den Zellenpuffern zeigt, die in den in dieser Route enthaltenen Knoten vorgesehen sind; und das erwähnte Mittel, das die erlaubte Zellenrate berechnet und setzt, kann ein Mittel enthalten, das die erlaubte Zellenrate gemäß dieser Größe eindeutig setzt. Zum Beispiel wird eine Zellenrate berechnet, indem man mehrere Schwellen für die Zellenpuffer-Warteschlangenlänge bereitstellt und mit diesen Schwellen vergleicht. Auch ist es möglich, das Endgerät, das über Stau benachrichtigt werden soll, auszuwählen, indem man auch für die Zellenrate der Endgeräte Schwellen setzt und diese zusammen mit den aus der Zellenpuffer-Warteschlangenlänge abgeleiteten Ergebnissen berücksichtigt.
Wenn ein ATM-Netz gemäß der vorliegenden Erfindung auch Vermittlungen aufweist, die RM-Zellen zum Benachrichtigen anderer Vermittlungen über die erwähnten Routeninformationen senden, ist es wünschenswert, daß das erwähnte Mittel, das die erlaubte Zellenrate berechnet und setzt, ein Mittel enthält, das Empfangs-RM-Zellen verwirft.
Wenn zum Beispiel eine Teilnehmervermittlung die Zellenrate berechnet und ein Endgerät durch Schreiben der Ergebnisse der Berechnung in eine RM-Zelle benachrichtigt, sollte die Teilnehmervermittlung, wenn eine weitere RM-Zelle vorliegt, die von einem anderen Ort angekommen ist, diese andere RM-Zelle erkennen und sie verwerfen. Auf diese Weise kann eine Fehlfunktion des Endgeräts aufgrund mehrerer verschiedener Daten vermieden werden.
α_j kann auch eine positive Konstante sein und kann als gleich dem Absolutwert von Folgendem genommen werden: {n·ccrj/rj – w·Σi ccri/ri}
Wenn eine Konstante als α_j verwendet wird, ändert sich ERQ_j bei größeren Werten von α_j schneller, aber etwaige Fehler werden größer. Wenn umgekehrt α_j klein ist, ist der erhaltene Wert von ERQ_j genau, aber es dauert länger, bis sich ERQ_j ändert. α_j sollte deshalb unter sorgfältiger Berücksichtigung dieser Betrachtungen gesetzt werden.
w wird als abnehmende Funktion der Gesamteingangsbrandbreite der Übertragungsstrecke oder Route, die gemeinsam von den Verbindungen benutzt wird, betrachtet. Genauer gesagt kann w als Funktion der Gesamtbandbreite B_all und der Gesamteingangsbandbreite B_use der Übertragungsstrecke oder -route, die von den Verbindungen gemeinsam benutzt wird, genommen werden: w = (Ball + p1)/(Buse + p2) × p3 dabei ist p₂ eine Konstante zum Verhindern, daß der Nenner null wird, p₁ ist eine Konstante zur Korrektur von p₂ und p₃ eine Konstante zum Setzen der erlaubten Breite. Es ist auch möglich, daß w als Funktion der Gesamteingangsbandbreite B_use der von den Verbindungen gemeinsam benutzten Übertragungsstrecke oder Route genommen wird: w = –p4·Buse + p5 wobei p₄ eine positive Konstante zum Setzen der erlaubten Breite und p₅ eine Korrekturkonstante ist.
Wenn die für eine Verbindung angeforderte Rate nicht klar ist und das Endgerät mit oder über einem festen Anteil der aktuellen erlaubten Zellenrate sendet, kann der Maximalwert, der von der erlaubten Zellenrate in dieser Verbindung angenommen werden kann, als die angeforderte Rate betrachtet werden. Andernfalls kann der Minimalwert, der von der erlaubten Zellenrate angenommen werden kann, als die angeforderte Rate betrachtet werden.
Endgeräte können manchmal mit einer Rate senden, die, statt der durch ERQ_j angewiesenen Rate zu genügen, diese übersteigt. Um in diesem Fall zu garantieren, daß der Transfer zu der nächsten Vermittlung mit der vorgeschriebenen Zellenrate ERQ_j erfolgt, d.h. in dem vorgeschriebenen Zellintervall, kann folgendes bereitgestellt werden: (i) eine Verbindungstabelle, deren Adressen Verbindungskennungen sind und die Datensätze, wie zum Beispiel Token, Zellenintervalle und Zeiger auf den Zellpuffer, umfaßt; (ii) ein Zellenpuffer mit Datensätzen, wie zum Beispiel Zeigern, die die Reihenfolge unter den Einträgen angeben, und Feldern, die die Zellen selbst halten; (iii) eine gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste mit Datensätzen, wie zum Beispiel Zeigern, die die Reihenfolge unter den Einträgen angeben, und Verbindungskennungen; (iv) eine Einteilungstabelle, die Paare aus Zeiten und Zeigern auf die gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste hält; (v) ein Timer, der zeigt, welcher Eintrag in der Einteilungstabelle verarbeitet werden soll und (vi) ein Timer, der die aktuelle Zeit zeigt. Mit einer solchen Beschaffenheit kann die folgende Steuerung durchgeführt werden. Nämlich wird in dem Zellenpuffer für jede Verbindung eine Liste gebildet; die Adressen der Köpfe und Nachspänne dieser Listen werden in die Verbindungstabelle eingetragen; jedesmal, wenn eine Zelle ankommt, wird diese Zelle zu der Liste für die relevante Verbindung hinzugefügt; wenn es ein Token gibt, wird Transfereinteilung zu diesem Zeitpunkt ausgeführt. Zusätzlich wird eine Liste der Verbindungskennungen von zum selben Zeitpunkt zu lesenden Zellen in der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste gebildet und diese Liste wird in aufeinanderfolgender Reihenfolge gelesen, beginnend von der Adresse, die durch den Timer gezeigt wird, der anzeigt, welcher Eintrag in der Einteilungstabelle zu verarbeiten ist, wodurch Zellen verschiedener Verbindungen in der Reihenfolge gelesen werden, in der sie eingeteilt wurden. Nachdem sie gelesen wurden, werden sie in den durch die Verbindungstabelle gezeigten Zellenintervallen eingeteilt, wodurch das für jede Verbindung vorgeschriebene Zellenintervall garantiert wird.
Da durch Verwendung eines gemeinsam benutzten Puffers als Zellenpuffer Speicherkapazität effizient ausgenutzt werden kann, ist es möglich, die Hardwarezunahme einzuschränken, die andernfalls einer Zunahme der Anzahl von Verbindungen einhergehen würde. Da dieses Steuerschema sicherstellt, daß Zellen, die gleichzeitig ankommen, sequentiell gelesen werden, kann ferner die Anzahl verworfener Zellen reduziert werden. Es läßt sich somit ein ATM-Netz mit hohem Durchsatz erzielen.
Die Erfindung kann auch so konfiguriert werden, daß das erwähnte Steuermittel folgendes umfaßt: ein Eingangsendgerät, an dem der Zellenstrom ankommt; einen Zellenpuffer, der die Zellen, die angekommen sind, vorübergehend speichert; einen Verkehrsformer, der Zellen aus diesen Zellenpuffer gemäß angegebenen Zellenübertragungsintervallen liest; und eine Verbindungstabelle, deren Adressen Verbindungskennungen (VPI/VCI) sind und die Verbindungsinformationen hält, die Informationen in bezug auf die erwähnten Zellenübertragungsintervalle (Int) umfassen; wobei der erwähnte Zellenpuffer mehrere Speicherregionen umfaßt, in denen jeweils eine einzige Zelle untergebracht ist, und Zeigerregionen, die Zeigerwerte (Ptr) zeigen, die diese Speicherregionen auf die erwähnte Verbindungstabelle abbilden.
Die erwähnten Verbindungsinformationen können die Zeiger der erwähnten Speicherregionen enthalten, und in diesen Zeigern werden die Kopf- und Endadressen von
Zellen mit derselben Verbindungskennung wie die entsprechende Verbindungskennung in der Verbindungstabelle untergebracht.
Die in dem erwähnten Zellenpuffer gespeicherten mehreren Zellen können auch durch die erwähnten Zeiger zu Ketten geformt werden. Die Zellen werden dann in der Reihenfolge aus dem Zellenpuffer gelesen, in der sie durch diese Ketten verknüpft wurden, und gemäß den angegebenen Zellenübertragungsintervallen.
Die erwähnten Verbindungsinformationen können ein Token (Tk) umfassen, das angibt, ob Zellenausgangseinteilungen nach der Ankunft der Endzelle der fraglichen Verbindung erlaubt ist oder nicht.
Es ist wünschenswert, Mittel zum Halten des Kopfzeigers und des Endezeigers einer freien Speicherregion des erwähnten Zellenpuffers bereitzustellen.
Die Erfindung kann auch mit einem Timer konfiguriert werden, der die aktuelle Zeit zählt, und mit einem Einteilungsmittel, das Zellenausgabe gemäß diesem Timer einteilt.
Das erwähnte Einteilungsmittel kann auch ein Einteilungsmittel umfassen, das, wenn mehrere Zellen praktisch zum selben Zeitpunkt ankommen und sich die eingeteilten Ausgangszeiten dieser mehreren Zellen überlappen, bewirkt, daß nach ihren sich überlappenden eingeteilten Zellenausgangszeiten auszugebende Zellen sukzessive verschoben werden. Folglich können mehrere Zellen, die fast zum selben Zeitpunkt und auf sich überlappende Weise angekommen sind, und die sich überlappende eingeteilte Zellenausgangszeiten aufweisen, alle ausgegeben werden, ohne verworfen zu werden, indem man die eingeteilten Zellenausgangszeiten einstellt. Folglich kann das Zellenverlustverhältnis verkleinert werden.
Die Erfindung kann auch so konfiguriert werden, daß das erwähnte Einteilungsmittel zusätzlich zu dem erwähnten Timer einen virtuellen Timer umfaßt, der für die erwähnten Zellen mit sich überlappenden eingeteilten Zellenausgangszeiten mit dem Zählen aufhört, bis alle Zellen ausgegeben wurden.
Die Erfindung kann auch so konfiguriert werden, daß sie folgendes umfaßt: eine gleichzeitige-Ankunft- Verbindungsliste, die folgendes enthält: (i) Speicherregionen, in denen die Verbindungskennungsinformationen für die mehreren Verbindungen, in denen sich die erwähnten eingeteilten Zellenausgangszeiten überlappen, untergebracht werden, (ii) Zeigerregionen, die in Entsprechung mit diesen Speicherregionen bereitgestellt werden und die die Zeiger zeigen, die diesen Speicherregionen zugewiesen wurden; und ein Mittel zum Halten des Kopfzeigers und des Endezeigers einer freien Speicherregion dieser gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste.
Die Erfindung kann auch so konfiguriert werden, daß das erwähnte Einteilungsmittel ein Mittel enthält, das die mehreren eingeteilten Zellenausgangszeiten im voraus angibt.
Die erwähnten Speicherregionen des Zellenpuffers können eine Obergrenze für die Anzahl der für jede Verbindung gespeicherten Zellen aufweisen.
Die erwähnten Verbindungsinformationen können Prioritätsinformationen bezüglich der Zellenausgangsreihenfolge enthalten.
Ein alternatives Steuerverfahren ist das schnelle Auflösen von Stau, wenn er auftritt, durch adaptives Setzen eines Regelungsfaktors gemäß dem Stau und Berücksichtigung der Verkehrszunahme, die auftritt, wenn die Regelung aufgehoben wird.
Die Erfindung kann auch so konfiguriert werden, daß das erwähnte Steuermittel folgendes enthält: ein Mittel, das den Zellenfluß mißt; ein Mittel, das diesen gemessenen Zellenfluß mit einer Schwelle vergleicht; ein Mittel, das gemäß dem Ergebnis dieses Vergleichs Regelungsinformationen zu dem Endgerät sendet, das die Quelle der Zellen konstituiert, wobei die Regelungsinformationen einen Zellenflußregelungsfaktor enthalten; und ein Mittel, das, wenn Regelung auf ein Quellenendgerät angewandt wird, diese Regelung aufrecht erhält, bis der gemessene Zellenfluß von diesem Quellenendgerät einen voreingestellten Wert unter der erwähnten Schwelle erreicht.
Es ist wünschenswert, den erwähnten Regelungsfaktor R auf R = 1/λ zu setzen, wobei λ der normierte Zellenfluß und die normierte Schwelle Λ 1 ist. Es ist wünschenswert, den Regelungsfaktor R auf R = 1 zu setzen, wenn λ < 1/R gilt.
Die Erfindung kann auch so konfiguriert werden, daß sie eine Tabelle umfaßt, die die Zellenausgangsraten mehrerer Zellengeneratoren hält, und einen Multiplizierer, der diese Zellenausgangsraten mit dem erwähnten Regelungsfaktor multipliziert; wobei das erwähnte Mittel, das Regelungsinformationen zu einem Endgerät sendet, das ein Quellenendgerät konstituiert, als die Regelungsinformationen den Wert der geregelten Zellenausgangsrate sendet. Da ein Quellenendgerät die Zellenausgangsrate als die Regelungsinformationen empfangen kann, ist es folglich nicht notwendig, die Zellenausgangsrate aus dem Regelungsfaktor auf der Endgeräteseite zu berechnen.
Die Erfindung kann auch so konfiguriert werden, daß sie einen Zellenpuffer aufweist, der Zellen vorübergehend speichert, und so, daß das erwähnte Meßmittel den Zellenfluß aus der in diesem Zellenpuffer gespeicherten Anzahl von Zellen mißt.
Die Erfindung kann auch so konfiguriert werden, daß das erwähnte Vergleichsmittel ein Mittel aufweist, das die Variation der Ergebnisse des Vergleichs über einen festgesetzten Zeitraum beobachtet.
Mit dieser Beschaffenheit ist es auch möglich, mehrere der erwähnten Regelungsfaktoren (R, R', R'') zu setzen und diese mehreren Regelungsfaktoren schrittweise gemäß den Beobachtungsergebnissen des Mittels, das die erwähnten Änderungen beobachtet, anzuwenden.
Zum Beispiel können die erwähnten mehreren Regelungsfaktoren R, R' und R'' folgendermaßen genommen werden: R = 1/λ0 (λ0 > 1) R' = R/λ1 (λ1 > λ0 > 1) R'' = R/λ2 (R < λ2 < 1)wobei λ0, λ1 und λ2 die Zellenflüsse zu verschiedenen Meßzeiten sind und die Schwelle Λ als 1 genommen wird.
Eine noch präzisere Zellenflußsteuerung kann durch Steuerung in diesem schrittweisen Verfahren durchgeführt werden.
Es kann auch die folgende Steuerung durchgeführt werden. Nämlich erhält man das mittlere Zellenverlustverhältnis aus der Spitzenrate und der mittleren Rate aller Verbindungen, die gesetzt sind; das Ergebnis des Dividierens der Summe der mittleren Raten aller Verbindungen durch die Streckenkapazität wird als ein erster Sicherheitsfaktor genommen; das Ergebnis des Dividierens der Spitzenrate jeder Verbindung durch die mittlere Rate wird als ein zweiter Sicherheitsfaktor genommen; das Ergebnis des Multiplizierens des ersten Sicherheitsfaktors und des zweiten Sicherheitsfaktors mit dem mittleren Zellenverlustverhältnis wird als das Zellenverlustverhältnis jeder Verbindung genommen; und eine Verbindungsanforderung wird nur dann angenommen, wenn das größte Zellenverlustverhältnis der Verbindungen einen bestimmten Standardwert erfüllt.
Zum Beispiel wird das Zellenverlustverhältnis CLR_i für den Verbindungstyp i genau durch Gl.1 gegeben. In Gl.1 gibt der Term x/z den Anteil des durch den Verbindungstyp i berücksichtigten Überlaufs an, wenn die Zellenrate aus allen Verbindungen die VP-Bandbreite übersteigt. Der kleinste Nenner dieses Terms x/z ist dann C und der Zähler ist am größten, wenn die fragliche Verbindung Zellen mit ihrer Maximalrate ausgibt, anders ausgedrückt, ist der größte Zähler r_i. Folglich ist x/z ≤ r_i/C. Es folgt:
Anders ausgedrückt ist Gl.2 eine Formel, die eine sichere Bewertung des Zellenverlustverhältnisses gibt.
Das Unterscheidungsmerkmal dieses Steuermittels ist, daß Gl.2 als eine sichere Approximation für das Zellenverlustverhältnis des Verbindungstyps i abgeleitet wurde. Eine exakte Lösung von Gl.1 erfordert Faltung für jeden Verbindungstyp, und wenn viele Verbindungstypen vorliegen, wäre eine enorme Berechnung in der Verbindungszulassungssteuerung erforderlich, um das Zellenverlustverhältnis für jeden Verbindungstyp zu erhalten. Durch Verwendung eines auf Gl.2 basierenden Schemas muß Faltung nur einmal durchgeführt werden, um das mittlere Zellenverlustverhältnis CLR_AVE zu erhalten, und weil das Zellenverlustverhältnis für jeden Verbindungstyp einfach durch Multiplizieren des mittleren Zellenverlustverhältnisses mit einem Sicherheitsfaktor gefunden werden kann, kann die erforderliche Menge an Berechnungen im Vergleich zu dem vorbekannten Schema drastisch verringert werden. Der Effekt dieses Steuerschemas wird in einer Multimedia-Umgebung, in der es eine große Anzahl von Verbindungstypen gibt, besonders ausgeprägt.
Anders ausgedrückt, kann die Erfindung auch so konstituiert werden, daß das erwähnte Steuermittel ein Mittel enthält, das gemäß dem Zellenverlustverhältnis entscheidet, ob eine Verbindungsanforderung von einem Endgerät angenommen wird oder nicht; und dieses Entscheidungsmittel umfaßt folgendes: ein Mittel, das das Zellenverlustverhältnis CLR_i der i-ten Gruppe berechnet; und ein Mittel, das die Verbindung einer Gruppe gestattet, die dieses Zellenverlustverhältnis CLR_i erfüllt.
Es ist wünschenswert, daß das erwähnte Mittel, das das Zellenverlustverhältnis CLR_i berechnet, die mehreren Verbindungsanforderungen gemäß ihrer Spitzenrate und mittleren Rate zu i Gruppen klassifiziert und das Zellenverlustverhältnis CLR_i der i-ten Gruppe folgendermaßen berechnet:
wobei für alle diese mehreren Verbindungsanforderungen CLR_AVE das mittlere Zellenverlustverhältnis, a_all die Summe der mittleren Raten, c die VP-Bandbreite, r_i die Spitzenrate der Gruppe i und a_i die mittlere Rate der Gruppe i ist.
Wie bereits erläutert wurde, ermöglicht die vorliegende Erfindung eine faire Steuerung der Zellenraten mehrerer Endgeräte in einem Dienst des Typs Best Effort. Sie kann auch bewirkten, daß die Zellenraten mehrerer Endgeräte schnell auf faire Werte konvergieren. Auch wenn die Distanzen zu mehreren Endgeräten groß sind, ermöglicht die vorliegende Erfindung ein faires Steuern der Zellenrate jedes Endgeräts, ohne daß die Übertragungsverzögerung zu einem Problem wird. Sie kann die von jeder Verbindung benutzte Bandbreite so ändern, daß sie so groß wie möglich wird, während sichergestellt wird, daß die den verschiedenen Verbindungen mitgeteilten akzeptablen Zellenraten fair sind. Auch wenn eine große Anzahl von Verbindungen besteht, kann sie Verkehrsformung mittels vergleichsweise mäßiger Hardware implementieren. Sie kann mehrere Zellen, die für denselben Schlitz (d.h. für dieselbe Zeit) eingeteilt wurden, transferieren. Sie kann den Durchsatz eines ATM-Netzes vergrößern, Stau schnell auflösen und das Ansprechverhalten der CAC verbessern, indem das Zellenverlustverhältnis für jeden Verbindungstyp mittels einer einfachen Berechnung berechnet wird, auch wenn eine große Anzahl von Verbindungstypen vorliegt. Sie kann auch eine reibungslose Verbindungszulassungssteuerung ausführen.
[Kurze Erläuterung der Zeichnungen]
1 zeigt die Gesamtbeschaffenheit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Blockschaltbild der wesentlichen Teile der die quellenseitigen Endgeräte versorgenden Vermittlung.
3 ist ein Blockschaltbild der Transitvermittlung und der Vermittlung, die die zielseitigen Endgeräte versorgt.
4 ist ein Flußdiagramm der Funktionsweise einer quellenseitige Endgeräte versorgenden Vermittlung.
5 zeigt die wesentlichen Teile eines ATM-Netzes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt den Zustand der Bandbreitenbenutzung in einem ATM-Netz vor der Anwendung der Steuerung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform und die resultierenden Änderungen der benutzten Bandbreite.
8 ist ein Flußdiagramm der Funktionsweise einer quellenseitigen Vermittlung in dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung.
9 zeigt die wesentlichen Teile eines ATM-Netzes gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt die von jedem Endgerät an einem bestimmten Zeitpunkt benutzte Bandbreite.
11 zeigt die Beziehung zwischen Schwellen in dieser dritten Ausführungsform der Erfindung und die Spitzenzellenrate und die Minimalzellenrate der quellenseitigen Endgeräte.
12 zeigt die Beziehung zwischen der Restbandbreite und verschiedenen Schwellen in dieser dritten Ausführungsform der Erfindung.
13 ist ein Flußdiagramm des von einer Vermittlung zum Benachrichtigen von Endgeräten über Stau verwendeten Algorithmus.
14 zeigt die Beziehungen zwischen Restbandbreite, Zellenrate der Endgeräte und dem Inhalt der entsprechenden Staubenachrichtigung.
15 zeigt die Gesamtbeschaffenheit eines ATM-Netzes gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 zeigt die Beziehung zwischen Restbandbreite und verschiedenen Schwellen in dieser vierten Ausführungsform.
17 ist ein Flußdiagramm eines Algorithmus, der es einer Vermittlung erlaubt, die Zellenraten der quellenseitigen Endgeräte zu steuern.
18 zeigt die Beziehungen zwischen der größten Pufferbenutzung, der Zellenrate der quellenseitigen Endgeräte und dem Inhalt der entsprechenden Staubenachrichtigung.
19 zeigt die Gesamtbeschaffenheit einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
20 zeigt den Steuerfluß einer Vermittlung.
21 zeigt die Gesamtbeschaffenheit einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
22 zeigt die Gesamtbeschaffenheit eines ATM-Netzes gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
23 ist ein Blockschaltbild eines dynamischen Ratensteuersystems gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
24 zeigt die wesentlichen Teile der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
25 zeigt, wie Zellen in den Zellenpuffer geschrieben werden.
26 zeigt, wie die Verbindungsliste umgeordnet wird.
27 zeigt, wie die Verbindungsliste umgeordnet wird.
28 zeigt, wie Zellen von dem Zellenpuffer abgerufen werden.
29 zeigt die wesentlichen Teile einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
30 zeigt die wesentlichen Teile einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
31 zeigt die wesentlichen Teile einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
32 zeigt, wie Verbindungskennungen in die gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste geschrieben werden.
33 zeigt, wie Verbindungskennungen in die gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste geschrieben werden.
34 zeigt, wie Verbindungskennungen aus der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste abgerufen werden.
35 ist ein Flußdiagramm der Funktionsweise der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
36 zeigt die wesentlichen Teile einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
37 zeigt die wesentlichen Teile einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
38 zeigt die wesentlichen Teile einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
39 ist ein Blockschaltbild eines dynamischen Ratensteuersystems gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
40 ist ein Flußdiagramm der Funktionsweise des dynamischen Ratensteuersystems gemäß der fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
41 zeigt die Funktionsweise der fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die Beziehung zwischen Zellenfluß λ und Zeit.
42 zeigt die Funktionsweise der fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die Beziehung zwischen Zellenfluß λ und Zeit.
43 ist ein Blockschaltbild eines dynamischen Ratensteuersystems gemäß einer sechzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
44 ist ein weiteres Blockschaltbild eines dynamischen Ratensteuersystems gemäß einer sechzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
45 ist ein Blockschaltbild eines dynamischen Ratensteuersystems gemäß einer siebzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
46 ist ein Blockschaltbild eines dynamischen Ratensteuersystems gemäß einer achtzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
47 ist ein Flußdiagramm der Funktionsweise eines dynamischen Ratensteuersystems gemäß der achtzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
48 dient zur Erläuterung eines dynamischen Ratensteuersystems gemäß einer neunzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
49 ist ein Flußdiagramm der Funktionsweise des Staudetektors und der Stausteuerung in der neunzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
50 ist ein Flußdiagramm der Funktionsweise eines dynamischen Ratensteuersystems gemäß einer zwanzigsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
51 zeigt eine Verbindungstyp-Verwaltungstabelle.
52 zeigt die Gesamtbeschaffenheit eines vorbekannten ATM-Netzes.
53 zeigt die Beschaffenheit einer RM-Zelle.
54 ist ein Flußdiagramm der Funktionsweise eines quellenseitigen Endgeräts.
55 ist ein Flußdiagramm der Funktionsweise eines quellenseitigen Endgeräts.
56 ist ein Flußdiagramm der Funktionsweise von quellenseitigen und zielseitigen Teilnehmervermittlungen und einer Transitvermittlung.
57 ist ein Flußdiagramm der Funktionsweise eines zielseitigen Endgeräts.
58 dient zur Erläuterung der Zellenratensteuerung in einem ATM-Netz gemäß dem Stand der Technik.
59 zeigt den Steuerfluß in einer Vermittlung.
60 zeigt den Steuerfluß in einer Vermittlung.
61 zeigt den Steuerfluß in einer Vermittlung.
62 zeigt den Steuerfluß in einer Vermittlung, wenn entschieden wurde, daß kein Stau besteht.
63 zeigt die Beziehung zwischen dem Zellenverlustverhältnis und der Anzahl der Verbindungen für jeden Verbindungstyp in einer Mehrfachzugangsumgebung.
[Optimale Arten der Implementierung der Erfindung]
(Erste Ausführungsform)
Die Beschaffenheit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 1-3 erläutert. 1 zeigt die Gesamtbeschaffenheit dieser ersten Ausführungsform. 2 ist ein Blockschaltbild der wesentlichen Teile der Vermittlung, die die quellenseitigen Endgeräte versorgt. 3 ist ein Blockschaltbild der Transitvermittlung und der Vermittlung, die die zielseitigen Endgeräte versorgt. In 1 sind 50-1 und 50-2 quellenseitige Endgeräte, 20 ist die Vermittlung, die quellenseitige Endgeräte 50-1 und 50-2 versorgt, 30 ist eine Transitvermittlung, 40 ist die Vermittlung, die die zielseitigen Endgeräte versorgt, 5 ist eine Übertragungsstrecke und 60-1 und 60-2 sind die zielseitigen Endgeräte. In 2 ist 10 ein Routeninformationssammler, und 12 ist ein Zellenratenberechnungs- und Steuerteil. In 3 ist 14 ein Routeninformationsausgabeteil.
Diese erste Ausführungsform der Erfindung ist ein dynamisches Ratensteuersystem, das Endgeräte 50-1 und 50-2 versorgt, wobei die Vermittlungen 20, 30 und 40 Mittel zum Aufbauen eines VP für eines dieser Endgeräte 50-1 oder 50-2 auf der Basis einer Anforderung von dem Endgerät aufweisen. Mittel zum Aufbauen dieses VP sind in jeder der Vermittlungen 20, 30 und 40 und in jedem der Endgeräte 50-1, 50-2, 60-1 und 60-2 vorgesehen, da dies jedoch kein wesentlicher Teil der vorliegenden Erfindung ist, ist es nicht dargestellt.
Das Unterscheidungsmerkmal dieser ersten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß sie folgendes umfaßt: den Routeninformationssammler 10 als Mittel zum Sammeln von Routeninformationen, darunter Informationen in bezug auf die Restbandbreite des VP, sobald dieser aufgebaut wurde, nachdem eine Zellenrate für ein Endgerät 50-1 oder 50-2 spezifiziert wurde; und den Zellenratenberechnungs- und Steuerteil 12, der als Mittel zum Halten der von einem Endgerät 50-1 oder 50-2 angeforderten Zellenrate und als Steuermittel dient, das auf der Basis der oben erwähnten Routeninformationen die Zellenrate des virtuellen Weges dynamisch steuert, nachdem dieser aufgebaut wurde, und sie so steuert, daß sie so groß wie möglich ist, bis zu der von diesem Endgerät angeforderten Rate herauf, und so, daß sie für die mehreren Endgeräte, von denen Verbindungsanforderungen bestehen, fair ist. Der Zellenratenberechnungs- und Steuerteil 12 besitzt ein Mittel, das die erlaubte Zellenrate für die Endgeräte 50-1 und 50-2 berechnet und setzt.
Die quellenseitigen Endgeräte 50-1 und 50-2 stellen Verbindungen auf der Basis des ABR-Protokolls her. Die Vermittlung 20 ermöglicht das Herstellen von Verbindungen durch Emulieren des ABR-Protokolls für die quellenseitigen Endgeräte 50-1 und 50-2. Es ist nicht wesentlich, daß die Vermittlungen 30 und 40 und die zielseitigen Endgeräte 60-1 und 60-2 auf der Basis des ABR-Protokolls operieren. Periodisch oder wenn eine Zustandsänderung aufgetreten ist, müssen die Vermittlungen 30 und 40 jedoch die Vermittlung 20 über den Auslastungszustand der fraglichen Route benachrichtigen, wobei dies als Routeninformationen dient. Die zur Zeit unbenutzte Bandbreite wird auf der Basis des der Vermittlung 20 mitgeteilten Auslastungszustands oder auf der Basis der Zellenausgabe von den Endgeräten 50-1 und 50-2 oder auf der Basis beider dieser Daten berechnet.
Die Funktionsweise der Vermittlung 20, wenn eine Anforderung von dem Endgerät 50-1 oder 50-2, eine neue Übertragung über eine gegebene Route zu starten, vorliegt, wird mittels 4 erläutert, einem Flußdiagramm der Funktionsweise der Vermittlung 20, die die quellenseitigen Endgeräte 50-1 und 50-2 versorgt. Wenn eine Anforderung zum Starten der Übertragung frisch von dem Endgerät 50-1 oder 50-2 angekommen ist (S70), wird der durch Multiplizieren der Restbandbreite mit einer Konstanten C (0 < C ≤ 1) als die anfängliche Zellenrate ICR der Übertragung genommen (S71). Die Konstante C ist ein Parameter, der so bestimmt wird, daß die Situation vermieden wird, in der die falsche Zellenrate gesetzt wird, weil die Informationen bezüglich der Zeit der Annahme der Übertragungsstartanforderung von der aktuellen Situation abweichen. Wenn die ICR kleiner als die von dem quellenseitigen 50-1 oder 50-2 angeforderte Minimalzellenrate (MCR) ist (S72), wäre es gefährlich, die Übertragungsstartanforderung mit dieser Zellenrate anzunehmen, und es ist deshalb notwendig, neu mit dem quellenseitigen Endgerät 50-1 oder 50-2 zu verhandeln. Erst wenn dies geschehen ist, kann die Übertragungsstartanforderung gewährt werden (S73). Wenn die ICR größer als die MCR ist (S72), wird die Übertragung mit der ICR erlaubt (S74). Diese erste Ausführungsform der Erfindung ermöglicht eine sofortige Entscheidung, ob eine neue Übertragungsstartanforderung von dem quellenseitigen Endgerät 50-1 oder 50-2 akzeptiert oder Zurückgewiesen wird, woraufhin die Übertragung in der ICR von den akzeptierten quellenseitigen Endgeräten 50-1 und 50-2 erlaubt werden kann.
(Zweite Ausführungsform)
Mit Bezug auf 5-8 wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
In 5, worin die wesentlichen Teile eines ATM-Netzes gemäß dieser zweiten Ausführungsform gezeigt sind, sind 50-1, 50-2 und 50-3 quellenseitige Endgeräte, die Verbindungen gemäß dem ABR-Protokoll herstellen; 20 ist die Vermittlung, die die quellenseitigen Endgeräte versorgt, wobei die Vermittlung für jedes Endgeräte das ABR-Protokoll emuliert; und 5 ist Teil einer gemeinsam von den quellenseitigen Endgeräten 50-1, 50-2 und 50-3 benutzten Route. 6 repräsentiert den Zustand der Bandbreitenauslastung in dem ATM-Netz von 5 vor der Anwendung der Steuerung gemäß dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung. In 6 ist W_total die Gesamtbandbreite der fraglichen Route, Wa ist die Restbandbreite dieser Route, W1 ist die benutzte Bandbreite des quellenseitigen Endgeräts 50-1, W2 ist die benutzte Bandbreite des quellenseitigen Endgeräts 50-2, W3 ist die benutzte Bandbreite des quellenseitigen Endgeräts 50-3. 6 beginnt, sofort nachdem das quellenseitige Endgerät 50-3 eine anfängliche RM-Zelle zum Zeitpunkt t0 gesendet hat, es, Daten mit der durch W3 gezeigten anfänglichen Zellenrate ICR zu senden.
7 repräsentiert die Funktionsweise dieser zweiten Ausführungsform und die resultierenden Änderungen der benutzten Bandbreite. Wenn der durch Multiplizieren der Restbandbreite Wa mit der Konstanten C (0 < C ≤ 1) erhaltenen Wert größer als eine Einheitszunahme in Einheitszeit der Zellenrate des quellenseitigen Endgeräts 50-3 ist, das bei t0 mit dem Senden mit der Zellenrate ICR, wird in der Vermittlung 20 eine RM-Zelle erzeugt, die als Benachrichtigung dient, daß kein Stau besteht. Diese RM-Zelle wird zu dem quellenseitigen Endgerät 50-3 gesendet, wodurch eine Vergrößerung der Zellenrate erlaubt wird. In 7 empfängt das quellenseitige Endgerät 50-3 zum Zeitpunkt t1 die RM-Zelle und vergrößert seine Zellenrate. Danach erzeugt, wenn der durch Multiplizieren der Restbandbreite Wa mit der Konstanten C erhaltene Wert immer noch der größere ist, die Vermittlung 20 eine weitere RM-Zelle und sendet sie. 8 ist ein Flußdiagramm der Funktionsweise der Vermittlung 20 bei dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung. Wenn Restbandbreite vorliegt (S80), wird das Produkt dieser Restbandbreite und der Konstanten C berechnet (S81). Wenn der durch Multiplizieren der Restbandbreite mit der Konstanten C erhaltene Wert größer als die Einheitszunahme der Zellenrate ist (S82), benachrichtigt die Vermittlung 20 die quellenseitigen Endgeräte 50-1, 50-2 und 50-3, daß kein Stau vorliegt (S83), woraufhin diese quellenseitigen Endgeräte ihre Zellenrate um die Einheitszunahme vergrößern. Gemäß dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung wird, statt die Zellenrate allmählich unter Beobachtung des Zustands der gesamten Route zu vergrößern, im voraus eine Einheitsvergrößerung gesetzt, und die Zellenrate wird durch eine Entscheidung der Vermittlung 20 alleine in einem Rutsch um diese Einheitsvergrößerung vergrößert. Folglich kann die Zellenrate der quellenseitigen Endgeräte 50-1, 50-2 und 50-3 schnell in schrittweisem Verfahren vergrößert werden.
(Dritte Ausführungsform)
Mit Bezug auf 9-14 wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. In 9, worin die wesentlichen Teile eines ATM-Netzes gemäß dieser dritten Ausführungsform gezeigt sind, sind die quellenseitigen Endgeräte 50-1 bis 50-4 quellenseitige Endgeräte, die Verbindungen gemäß dem ABR-Protokoll herstellen; 20 ist eine Vermittlung, die für jedes Endgerät das ABR-Protokoll emuliert; und 5 ist Teil einer gemeinsam von den Endgeräten benutzten Route. In 10, die die von jedem Endgerät zu einem gegebenen Zeitpunkt benutzte Bandbreite repräsentiert, repräsentiert Wa die Restbandbreite der fraglichen Route und W1, W2 und W3 und W4 repräsentieren jeweils die von den quellenseitigen Endgeräten 50-1 bis 50-4 benutzten Bandbreiten. In 10 besteht eine große Spreizung der benutzten Bandbreiten, mit dem Ergebnis, daß eine Möglichkeit von Unfairheit in den Zellenraten der verschiedenen Endgeräten besteht. 11 repräsentiert die Beziehung zwischen den Quellen Rth1 und Rth2 in dieser dritten Ausführungsform der Erfindung und der Spitzenzellenrate (PCR) und der Minimalzellenrate (MCR) der quellenseitigen Endgeräte 50-1 bis 50-4 für dieselbe Situation wie in 10. 12 repräsentiert die Beziehung zwischen Restbandbreite und den Schwellen Wth1, Wth2 und Wth3 in dieser dritten Ausführungsform der Erfindung.
Der Steueralgorithmus in dieser dritten Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezug auf 13 und 14 erläutert. 13 ist ein Flußdiagramm des Algorithmus, mit dem die Vermittlung 20 Endgeräte über Stau benachrichtigt. 14 zeigt die Beziehungen zwischen Restbandbreite, der Zellenrate der Endgeräte und dem Inhalt der entsprechenden Staubenachrichtigung. Die Vermittlung 20 überwacht die Restbandbreite und vergleicht ihren Wert mit den Schwellen Wth1, Wth2 und Wth3. Wenn die Restbandbreite Wa kleiner als die Schwelle Wth1 ist (S91), wird zu allen quellenseitigen Endgeräten 50-1 bis 50-4 eine Staubenachrichtigung gesendet (S92). Wenn die Restbandbreite Wa größer oder gleich der Schwelle Wth1, aber kleiner als die Schwelle Wth2 ist (S93), wird zu jedem Endgerät, bei dem die Zellenrate größer oder gleich der Schwelle Rth1 ist, eine Staubenachrichtigung gesendet (S94). Wenn die Restbandbreite Wa größer oder gleich Wth2, aber kleiner als die Schwelle Wth3 (S95), wird zu jedem Endgerät 50-1 bis 50-4, bei dem die Zellenrate kleiner oder gleich Rth2 ist (S96), eine Benachrichtigung „kein Stau" gesendet. Wenn die Restbandbreite Wa größer oder gleich der Schwelle Wth3 ist (S97), wird zu allen quellenseitigen Endgeräten 50-1 bis 50-4 eine Benachrichtigung „kein Stau" gesendet (S98).
Stauinformationen werden zu jedem quellenseitigen Endgerät 50-1 bis 50-4 gesendet, indem RM-Zellen auf der Basis dieser Vergleichsergebnisse auf die in 14 skizzierte Weise erzeugt werden und diese dann zu diesen Endgeräten gesendet werden. Gemäß dem ABR-Protokoll erhalten die quellenseitigen Endgeräte 50-1 bis 50-4, wenn sie eine Benachrichtigung „kein Stau" empfangen, eine Gelegenheit, ihre Zellenrate zu vergrößern. Wenn sie eine Benachrichtigung empfangen, daß kein Stau besteht, verkleinern sie umgekehrt ihre Zellenrate.
Bei dieser dritten Ausführungsform der Erfindung variiert das Timing, mit dem eine Staubenachrichtigung zu den quellenseitigen Endgeräten 50-1 bis 50-4 gesendet wird, gemäß der Zellenrate vor der Änderung und der Restbandbreite. Wenn übrige Bandbreite besteht, hat diese dritte Ausführungsform folglich die folgenden Auswirkungen. Nämlich werden alle Endgeräte zu höheren Zellenraten verschoben; die Spreizung der Zellenraten wird verringert, wodurch größere Fairneß unter den Endgeräten gewährt wird; und die Zellenrate eines Endgeräts mit einer niedrigen Zellenrate wird schnell vergrößert. Wenn umgekehrt Bandbreite beginnt, unzureichend zu werden, besteht der Effekt darin, daß die Zellenrate von Endgeräten mit einer hohen Rate reduziert wird. Wenn Bandbreite noch unzureichender wird, besteht der Effekt darin, daß alle Zellenraten nach unten verschoben werden. In allen diesen Fällen kann die Steuerfunktion implementiert werden, ohne daß RM-Zellen zwischen Quellen- und Zielendgeräten hin- und hergesendet werden.
(Vierte Ausführungsform)
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 15-18 erläutert. In 15, worin die Gesamtbeschaffenheit eines ATM-Netzes gemäß dieser vierten Ausführungsform gezeigt ist, sind 50-1 bis 50-4 quellenseitige Endgeräte, 20 ist eine diese quellenseitigen Endgeräte versorgende Vermittlung, 30 ist eine Transitvermittlung, 40 ist eine zielseitige endgeräteversorgende Vermittlung, 5 ist eine Übertragungsstrecke und 60-1 bis 60-4 sind zielseitige Endgeräte. Die Beschaffenheit dieser vierten Ausführungsform wird mit Bezug auf 15 erläutert.
Die quellenseitigen Endgeräte 50-1 bis 50-4 stellen Verbindungen auf der Basis des ABR-Protokolls her. Die Vermittlung 20 ermöglicht das Herstellen von Verbindungen durch Emulieren des ABR-Protokolls für die quellenseitigen Endgeräte 50-1 bis 50-4. Es ist nicht wesentlich, daß die Vermittlungen 30 und 40 und die zielseitigen Endgeräte 60-1 bis 60-4 auf der Basis des ABR-Protokolls operieren. Periodisch oder wenn eine Zustandsänderung aufgetreten ist, benachrichtigen die Vermittlungen 30 und 40 die quellenseitige Vermittlung 20 über die Anzahl der in ihren jeweiligen Puffern gespeicherten Zellen. Die Vermittlung 20 beurteilt den aktuellen Auslastungszustand dann auf der Basis der mitgeteilten Warteschlangenlängen und der Anzahl der in ihrem eigenen Puffer gespeicherten Zellen.
Das in 11 in Verbindung mit der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigte Diagramm repräsentiert auch die Beziehungen zwischen der Spitzenzellenrate (PCR), der Minimalzellenrate (MCR), den Schwellen Rth1 und Rth2 und der Zellenrate jedes Endgeräts in dieser vierten Ausführungsform der Erfindung. Rate 1 bis Rate 4 in 11 sind die jeweiligen Zellenraten der quellenseitigen Endgeräte 50-1 bis 50-4. Es besteht eine große Spreizung der in 11 gezeigten Zellenraten mit dem Ergebnis, daß die Möglichkeit von Unfairheit in den Zellenraten der quellenseitigen Endgeräte 50-1 bis 50-4 besteht. 16 repräsentiert die Beziehung zwischen Restbandbreite und den Schwellen Qth1, Qth2 und Qth3 in dieser vierten Ausführungsform der Erfindung.
17 ist ein Flußdiagramm des von der Vermittlung 20 zur Steuerung der Zellenraten der quellenseitigen Endgeräte 50-1 bis 50-4 verwendeten Algorithmus. In 17 ist Qu der Wert der größten der der Vermittlung 20 mitgeteilten Pufferauslastungen. Die Vermittlung 20 vergleicht die Schwellen Qth1, Qth2 und Qth3 mit Qu. Wenn die größte Pufferauslastung Qu größer oder gleich der Schwelle Qth3 ist (S101), wird eine Staubenachrichtigung zu allen quellenseitigen Endgeräten 50-1 bis 50-4 gesendet (S102). Wenn die größte Pufferauslastung Qu größer oder gleich der Schwelle Qth2, aber kleiner als die Schwelle Qth3 ist (S103), wird zu allen quellenseitigen Endgeräten 50-1 bis 50-4 mit einer Zellenrate größer oder gleich der Schwelle Rth1 eine Staubenachrichtigung gesendet (S104). Wenn die größte Pufferauslastung Qu größer oder gleich der Schwelle Qth1, aber kleiner als die Schwelle Qth2 ist (S105), wird zu allen quellenseitigen Endgeräten 50-1 bis 50-4, bei denen die Zellenrate die Schwelle Rth2 nicht übersteigt, eine Benachrichtigung „kein Stau" gesendet (S106). Wenn die größte Pufferauslastung Qu kleiner als die Schwelle Qth1 ist (S107), wird zu allen quellenseitigen Endgeräten 50-1 bis 50-4 eine Benachrichtigung „kein Stau" gesendet. 18 zeigt die Beziehungen zwischen der größten Pufferauslastung Qu, der Zellenrate der quellenseitigen Endgeräte 50-1 bis 50-4 und den Inhalt der entsprechenden Staubenachrichtigung. RM-Zellen werden auf der Basis von Vergleichsergebnissen auf die in 18 skizzierte Weise erzeugt und die Stauinformationen werden mitgeteilt, indem diese RM-Zellen zu den quellenseitigen Endgeräten 50-1 bis 50-4 gesendet werden. Gemäß dem ABR-Protokoll erhalten die quellenseitigen Endgeräte 50-1 bis 50-4, wenn sie eine Benachrichtigung „kein Stau" empfangen, eine Gelegenheit, ihre Zellenrate zu vergrößern. Wenn sie umgekehrt eine Benachrichtigung empfangen, daß Stau besteht, verkleinern sie ihre Zellenrate.
Bei dieser vierten Ausführungsform der Erfindung variiert das Timing, mit dem eine Staubenachrichtigung zu den quellenseitigen Endgeräten 50-1 bis 50-4 gesendet wird, gemäß der Zellenrate vor der Änderung und der gemeinsam benutzten Pufferlänge. Wenn übrige Bandbreite oder übrige Pufferkapazität besteht, hat diese vierte Ausführungsform folglich die folgenden Auswirkungen. Nämlich werden alle Endgeräte zu höheren Zellenraten verschoben; die Spreizung der Zellenraten wird verringert, wodurch unter den quellenseitigen Endgeräten 50-1 bis 50-4 größere Fairneß gewährt wird; und insbesondere wird die Zellenrate eines Endgeräts mit einer niedrigen Zellenrate schnell vergrößert. Wenn folglich Bandbreite oder Pufferlänge beginnt, unzureichend zu werden, besteht der Effekt darin, daß die Zellenrate von Endgeräten mit einer hohen Rate reduziert wird. Wenn die Bandbreite oder Pufferlänge noch unzureichender wird, besteht der Effekt darin, daß alle Zellenraten nach unten verschoben werden. In allen dieser Fälle kann die Steuerfunktion implementiert werden, ohne daß RM-Zellen zwischen Quellen- und Zielendgeräten hin- und hergesendet werden.
(Fünfte Ausführungsform)
Wenn ein anderes Schema in einem Teil eines ATM-Netzes vorliegt, können die Vermittlungen 30 und 40 und die quellenseitigen Endgeräte 60-1 bis 60-4 manchmal unabhängig RM-Zellen senden. In einem solchen Fall fordert, wenn „kein Stau" in eine solche RM-Zelle eingetragen wurde, dann, obwohl die Vermittlung 20 wirken kann, um die Zellenrate der quellenseitigen Endgeräte 50-1 bis 50-4 zu verkleinern, die zurückgegebene RM-Zelle die diesem entgegengesetzte Aktion an. Wenn folglich bei dieser fünften Ausführungsform der Erfindung eine RM-Zelle für die quellenseitigen Endgeräte 50-1 bis 50-4 von einem anderen Ort angekommen ist, wird diese in der Vermittlung 20 verworfen. Auf diese Weise kann eine fehlerhafte Zellenratensteuerung, die sich aus RM-Zellen mit fehlerhaften Stauinformationen ergibt, vermieden werden.
(Sechste Ausführungsform)
Die Beschaffenheit einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 19 erläutert, worin die Gesamtbeschaffenheit dieser sechsten Ausführungsform gezeigt ist. Hierbei konzentriert sich die Erläuterung auf die Verbindungen 70-1 bis 70-3 zwischen den Endgeräten 50-1 bis 50-3 und den Endgeräten 60-1 bis 60-3, wobei sich diese Verbindungen alle die Übertragungsstrecke 5 teilen. Anders ausgedrückt sind die Endgeräte 50-1 und 60-1, die Endgeräte 50-2 und 60-2 und die Endgeräte 50-3 und 60-3 jeweils durch die Verbindungen 70-1 bis 70-3 miteinander verbunden, wobei die Verbindungen durch die Vermittlungen 20-40 gehen, die über die Übertragungsstrecken 5 miteinander verbunden sind. Die Endgeräte senden und empfangen Informationen mit variablen Zellenraten. Die Vermittlungen 20-40 umfassen jeweils: einen Vermittlungsteil 301, der die Leitungsvermittlung durchführt; einen Steuerteil 302, der außer dem Steuern dieses Vermittlungsteils 301 Informationen bezüglich akzeptabler Zellenraten zu den quellenseitigen Endgeräten 50-1 bis 50-3 der Verbindungen 70-1 bis 70-3, die von dem Steuerteil versorgt werden, sendet und die folgenden Informationen sammelt: die erlaubte Zellenrate und die tatsächliche Zellenrate der Verbindungen 70-1 bis 70-3, die Gesamtbandbreite und die Gesamteingangsbandbreite der gemeinsam benutzten Übertragungsstrecke 5 und die Anzahl der Verbindungen, die sich diese Übertragungsstrecke 5 teilen; einen Speicherteil 303 zum Halten der von dem Steuerteil 302 gesammelten Informationen; und einen Berechnungsteil 304, der auf der Basis der in dem Speicherteil 303 gehaltenen Informationen für jede Verbindung die akzeptable Zellenrate für die Benachrichtigung an die quellenseitigen Endgeräte 50-1 bis 50-3 berechnet.
Bei dieser Beschaffenheit erzeugen die quellenseitigen Endgeräte 50-1 bis 50-3 Verwaltungszellen in festen Zellenzahlintervallen und senden diese Verwaltungszellen zu den zielseitigen Endgeräten 60-1 bis 60-3. Die Verwaltungszellen besitzen ein CCR-Feld zum Geben einer Benachrichtigung über die erlaubte Zellenrate der Verbindungen 70-1 bis 70-3 und ein ER-Feld zum Geben einer Benachrichtigung über die akzeptable Zellenrate. Wenn ein quellenseitiges Endgeräte 50-1 bis 50-3 eine Verwaltungszelle sendet, schreibt es die zur Zeit erlaubte Zellenrate ACR_j (j = 1, 2, ..., n) einer Verbindung 70-1 bis 70-3 in das CCR-Feld.
Jeder Steuerteil 302 der Vermittlungen 20-40 mißt die Anzahl der Verbindungen n, die durch die Vermittlung gehen, die Gesamtbandbreite B_all und die Gesamteingangsbandbreite B_use der Ausgangsstrecke und die aktuelle Zellenrate rate_j jeder Verbindung (j = 1, 2, ..., n) und hält diese Informationen in dem Speicherteil 303 der Vermittlung. Der Steuerteil 302 der Vermittlungen 20-40 liest außerdem Informationen über erlaubte Zellenrate für jede Verbindung, wobei diese Informationen in das CCR-Feld der Verwaltungszelle, die durch die Vermittlung geht, geschrieben wurden, und hält diese Informationen in dem Speicherteil 303 der Vermittlung als ccr_j (j = 1, 2, ..., n).
20 zeigt den Steuerfluß der Vermittlungen, wobei die Berechnung der akzeptablen Zellenrate dargestellt ist. Hier wird als Beispiel eine Erläuterung der Vermittlung 30 gegeben. Für jede Verbindung j (j = 1, 2, ..., n) werden die Maximal- und Minimalwerte, die die erlaubte Zellenrate bei Verbindungsherstellung annehmen kann, durch Aushandlung mit dem Netz bestimmt. Dieser Maximalwert wird als PCR_j (Spitzenzellenrate) geschrieben, und der Minimalwert wird als MCR_j (Minimalzellenrate) geschrieben.
Die Vermittlung 30 hält die folgenden Daten in dem Speicherteil 303: die Anzahl der Verbindungen n, die Gesamtbandbreite B_all, die Gesamteingangsbandbreite B_use die aktuelle Zellenrate rate_j und die erlaubte Zellenrate ccr_j (j = 1, 2, ..., n).
Wie in 20 gezeigt, vergleicht die Vermittlung 30 für jede Verbindung 70-1 bis 70-3 die erlaubte Zellenrate und die tatsächliche Zellenrate, d.h. vergleicht ccr₁ und rate₁, ccr₂ und rate₂, ccr₃ und rate₃. Wenn eine tatsächliche Zellenrate rate_j größer als ein fester Anteil der erlaubten Zellenrate ist, d.h. im Fall rate_j > ccr_j·G (wobei G eine Konstante ist, so daß 0 < G ≤ 1 gilt) (S111), dann wird die angeforderte Zellenrate r_j (j = 1, 2, ..., n) für diese Verbindung j als PCR_j genommen (S113). wenn umgekehrt eine tatsächliche Zellenrate rate_j kleiner als ein fester Anteil der erlaubten Zellenrate ist, wird die für diese Verbindung angeforderte Zellenrate als MCR_j genommen (S112). Durch Nehmen der Varianz des Verhältnisses der erlaubten Zellenrate zu der angeforderten Rate für die Verbindungen 70-1 bis 70-3 als Auswertungsfunktion kann eine Aktualisierungsgleichung für ERQ_j bestimmt werden, wobei die Varianz gegeben wird durch: V({ccr1, ccr2, ..., ccrn}, {r1, r2, ..., rn}) = (1/n)Σj(ccrj/rj – (1/n)Σi ccri/ri)2
Der Berechnungsteil 304 erhält dann die akzeptable Zellenrate ERQ_j in der Vermittlung 30 für die Verbindung j (j = 1, 2, ..., n) durch Berechnung von Folgendem (S114): ERQj = ccrj – aj sign {n·ccrj/rj – w·Σi ccri/ri}wobei Σ_i und Σ_j die Summen von i = 1 bis i = n bzw. von j = 1 bis j = n sind, ccr_j und r_j die erlaubte Zellenrate bzw. die angeforderte Zellenrate der Verbindung j sind, n die Anzahl der datensendenden Verbindungen 70-1 bis 70-3 ist, α_j und w Gewichtungsfunktionen sind und sign {} eine Funktion ist, die das Vorzeichen des Werts in den geschweiften Klammern angibt.
α_j ist eine positive Konstante, die für jede Verbindung 70-1 bis 70-3 unterschiedlich ist. w ist eine abnehmende Funktion der Gesamteingangsbandbreite der gemeinsam von den Verbindungen 70-1 bis 70-3 benutzten Übertragungsstrecke. Zum Beispiel kann w als Funktion der Gesamtbreite B_all und der Gesamteingangsbandbreite B_use der von den Verbindungen 70-1 bis 70-3 gemeinsam benutzten Übertragungsstrecke sein, nämlich: w = (Ball + p1)/(Buse + p2) × p3 wobei p₂ eine Konstante zum Verhindern, daß der Nenner null wird, p_i eine Konstante zur Korrektur von p₂ und p₃ eine Konstante zum Setzen der erlaubten Breite ist.
Ein Wert mit dem Absolutwert {n·ccrj/rj – w·Σiccri/ri)kann als α_j gesetzt werden. w kann auch als die folgende Funktion der Gesamteingangsbandbreite B_use der von den Verbindungen gemeinsam benutzten Übertragungsstrecke 5 genommen werden: w = –p4·Buse + p5 wobei p₄ eine positive Konstante zum Setzen der zulässigen Breite und p₅ eine Korrekturkkonstante ist.
Wenn die frisch berechnete akzeptable Zellenrate kleiner als die in das ER-Feld einer von einem Zielendgeräte 60-1, 60-2 oder 60-3 zurückgegebenen Verwaltungszelle geschriebene akzeptable Zellenrate ist, schreibt die Vermittlung 30 das ER-Feld auf diesen neu berechneten Wert um. Wenn die neu berechnete akzeptable Zellenrate nicht kleiner als die in das ER-Feld der zurückgegebenen Verwaltungszelle geschriebene akzeptable Zellenrate ist, schreibt die Vermittlung 30 nicht um. In jedem Fall leitet die Vermittlung 30 die Verwaltungszelle weiter und benachrichtigt dadurch ein quellenseitiges Endgerät 50-1 bis 50-3. Es wird angenommen, daß, wenn ein quellenseitiges Endgerät der Verbindung j eine Verwaltungszelle erzeugt, PCR_j der Verbindung j in das ER-Feld geschrieben wird.
(Siebte Ausführungsform)
Eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 21 erläutert, worin die Gesamtbeschaffenheit dieser Ausführungsform gezeigt ist. Bei dieser siebten Ausführungsform führt nur die Vermittlung 20 die Berechnung der akzeptablen Zellenrate durch. Diese Beschaffenheit umfaßt folgendes: die Vermittlungen 20-40, die über Übertragungsstrecken 5 untereinander verbunden werden; und Endgeräte 50-1 bis 50-3 und 60-1 bis 60-3, die durch Verbindungen 70-1 bis 70-3, die durch diese Vermittlungen 20-40 gehen, untereinander verbunden werden. Die Endgeräte senden und empfangen Informationen mit variablen Zellenraten. Die Vermittlung 20, die direkt die Endgeräte 50-1 bis 50-3 versorgt, besitzt einen Steuerteil 302, der, wenn die von der Vermittlung 20 versorgten Endgeräte 50-1 bis 50-3 als Quellen wirken, Informationen in bezug auf akzeptable Zellenraten zu diesen Endgeräten 50-1 bis 50-3 sendet. Die Vermittlung 20 besitzt außerdem einen Speicherteil 303 und einen Berechnungsteil 304. Der Speicherteil 303 sammelt und hält die folgenden Informationen in bezug auf die mehreren Verbindungen, die sich die Route teilen, d.h. in bezug auf die Verbindungen 70-1 bis 70-3, für die die Endgeräte 50-1 bis 50-3 Quellen darstellen. Nämlich sammelt und hält der Speicherteil 303 die erlaubte Zellenrate und die tatsächliche Zellenrate jeder Verbindung, die erlaubte Bandbreite und die Gesamteingangsbandbreite der Route und die Anzahl der Verbindungen, die sich diese Route teilen. Der Berechnungsteil 304 berechnet für jede Verbindung und auf der Basis der in diesem Speicherteil 303 gehaltenen Informationen die einem Endgerät mitzuteilende akzeptable Zellenrate.
Anders ausgedrückt, schreibt die Vermittlung 20 Verwaltungszellen, die von den Endgeräten 50-1 bis 50-3 angekommen sind, mit akzeptablen Zellenraten um, die durch die Vermittlung neu berechnet wurden, und gibt die Verwaltungszellen an ihre Ursprungsendgeräte 50-1 bis 50-3 zurück. Auf diese Weise werden die quellenseitigen Endgeräte 50-1 bis 50-3 über akzeptable Zellenraten benachrichtigt.
Bei der sechsten und der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurden die Endgeräte 50-1 bis 50-3 über die akzeptable Zellenrate benachrichtigt. Es ist jedoch auch möglich, daß bestimmte Endgeräte über Informationen benachrichtigt werden, die einen Anstieg oder Abfall der erlaubten Zellenrate anzeigen, und daß diese Endgeräte ihre eigenen erlaubten Zellenraten gemäß einer vordefinierten Berechnungsformel vergrößern oder verkleinern. Wenn zum Beispiel die neu in der Vermittlung berechnete akzeptable Zellenrate kleiner als die gerade erlaubte Zellenrate geworden ist, die für die Berechnung verwendet wurde, wird der Umstand, daß Stau besteht, in die Verwaltungszelle geschrieben, die von dem zielseitigen Endgerät zurückgegeben wurde, und dies wird zur Benachrichtigung des quellenseitigen Endgeräts benutzt. Die erlaubte Zellenrate sollte in dem quellenseitigen Endgerät automatisch verkleinert werden, wenn eine Staubenachrichtigung empfangen wird.
(Achte Ausführungsform)
Die Beschaffenheit einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 22-24 erläutert. 22 zeigt die Gesamtbeschaffenheit eines ATM-Netzes gemäß dieser achten Ausführungsform. 23 ist ein Blockschaltbild eines dynamischen Ratensteuersystems gemäß dieser achten Ausführungsform und 24 zeigt die wesentlichen Teile dieser achten Ausführungsform.
Die achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in einem ATM-Netz auf die in 22 gezeigte Weise bereitgestellt, und wie in 23 dargestellt, ist sie ein dynamisches Ratensteuersystem, das folgendes umfaßt: ein Eingangsendgerät IN, an dem ein Zellenstrom ankommt; ein Zellenpuffer CB, der vorübergehend Zellen speichert, die angekommen sind; und einen Verkehrsformer TS, der Zellen aus diesem Zellenpuffer CB gemäß dem angegebenen Zellenübertragungsintervall liest.
Das Unterscheidungsmerkmal dieser Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß sie wie in 24 gezeigt mit einer Verbindungstabelle CT ausgestattet ist, deren Adressen Verbindungskennungen (VPI/VCI) sind und die Verbindungsinformationen hält, die das erwähnte Zellenübertragungsintervall Int umfassen; und der Zellenpuffer CB folgendes enthält: mehrere Speicherregionen Cell, in denen jeweils eine einzige Zelle untergebracht werden kann, und Zeigerregionen Ptr, die Zeiger zeigen, die diese Speicherregionen Cell und die Verbindungstabelle CT abbilden.
Diese achte Ausführungsform der Erfindung umfaßt einen gemeinsam benutzten Zellenpuffer CB, der Zellen aus allen Verbindungen speichert, und die Verbindungstabelle CT, die für jede in dem Zellenpuffer CB gespeicherte Verbindung das Zellenübertragungsintervall Int und die Kopf- und Endadressen der Kette von Zellen in dem Zellenpuffer CB in ihrer Ankunftsreihenfolge hält. Zellen dieser Verbindung werden gemäß einer vorgeschriebenen Einteilungsregel aus dem Zellenpuffer CB gelesen.
Die Verbindungstabelle CT ist eine Tabelle, die Informationen bezüglich jeder Verbindung hält. Diese Verbindungstabelle hält für jede Verbindung ein Token Tk, ein Zellenübertragungsintervall Int, einen Kopfzeiger und einen Endezeiger. Ein Token Tk gibt an, daß die Zelle, die als nächstes auf der fraglichen Verbindung ankommt, das Recht hat, transferiert zu werden, wenn sie ankommt. Ein Zellenübertragungsintervall Int gibt das minimale Zellenübertragungsintervall an, das die fragliche Verbindung aufrecht erhalten muß. Der Kopfzeiger und der Endezeiger geben Verknüpfungsrelationen zu dem Zellenpuffer CB an (siehe Pfeile (1) und (2) in 24) und halten jeweils die Adresse, an die Kopfzelle der fraglichen Verbindung gehalten wird (Pfeil (1)) und an der die Endzelle dieser Verbindung gehalten wird (Pfeil (2)).
Wenn eine Zelle aus einer gegebenen Verbindung in den Zellenpuffer CB geschrieben wird, wird die Zelle in eine freie Region des Zellenpuffers CB geschrieben. Ein Beispiel für diese Schreiboperation ist in 25 angegeben, worin gezeigt wird, wie Zellen in den Zellenpuffer CB geschrieben werden. 25 zeigt eine Kette freier Speicherregionen in dem Zellenpuffer. Die Adresse des Kopfs der Kette freier Speicherregionen wird einer ankommenden Zelle zugewiesen, indem der CB- Frei-Zeiger geändert wird. In 25 wurde eine Zelle, die angekommen ist, einfach in den Zellenpuffer CB geschrieben, und es ist immer noch notwendig, die Korrespondenz zwischen dieser Zelle und einer Verbindung herzustellen. Die Liste für die fragliche Verbindung wird deshalb umgeordnet. Dieser Prozeß des Umordnens der Liste für die Verbindung ist in 26 und 27 dargestellt. In 26 wird eine Adresse für eine Zelle, die angekommen ist, zu dem Ende der Kette von Zellen der fraglichen Verbindung in dem Zellenpuffer CB hinzugeführt. Wenn sich keine Kette in dem Zellenpuffer befindet, wird wie in 27 gezeigt eine neue Kette erzeugt.
28 zeigt, wie eine Zelle einer gegebenen Verbindung aus dem Zellenpuffer CB abgerufen wird. In 28 wird die Zelle am Kopf der Zellenkette der fraglichen Verbindung in dem Zellenpuffer CB abgerufen und ihr Kopfzeiger geändert.
Der Zellenpuffer CB ist somit ein gemeinsam benutzter Puffer für Zellen von allen Verbindungen und stellt logisch eine FIFO-Warteschlange für jede Verbindung dar. In 24 hält der CB-Frei-Zeiger die Adressen des Kopfs (Pfeil (3) und des Endes (Pfeil (4) einer freien Region in dem Zellenpuffer CB. Der Zellenpuffer CB und der CB-Frei-Zeiger werden in Kombination verwendet. Ein Eintrag in dem Zellenpuffer CB umfaßt eine Speicherregion Cell, die den Inhalt einer Zelle hält, und ein Zeigerfeld Ptr zur Anzeige der Lesereihenfolge dieser Zelle in ihrer Verbindung. In dem Zellenpuffer CB werden logisch im Hinblick auf die durch die Zeiger gezeigte Lesereihenfolgerelation Listen von Zellen für jede Verbindung gebildet. Anders ausgedrückt kann, um eine bestimmte Verbindung als Beispiel zu nehmen, auf die Zellen dieser Verbindung in ihrer Lesereihenfolge zugegriffen werden, indem man den Zellenpuffer CB an der durch den Kopfzeiger dieser Verbindung in der Verbindungstabelle CT (siehe Pfeil (1)) gezeigten Adresse adressiert und dann sukzessive die Liste durchläuft, wobei immer die von dem Zeiger an der vorherigen Adresse in dem Zellenpuffer CB (siehe Pfeil (5) und (6)) verwendete Adresse benutzt wird. Die Verbindungstabelle CT hält als Verknüpfungsinformationen in dem Endezeiger die Adresse des Endes der Liste in dem Zellenpuffer CB für diese Verbindung (Pfeil 2). Wie für jede Verbindung werden freie Regionen logisch zu einer Liste umgebildet. Die Adressen des Kopfs und des Endes freier Regionen in den Zellenpuffer CB werden jeweils in dem Kopfzeiger (Pfeil (3)) und in dem Endezeiger (Pfeil (4)) des CB-Frei-Zeigers gehalten. Anders ausgedrückt, zeigt der Kopfzeiger die als nächstes zu verwendende Adresse als eine freie Region (Pfeil (3)), und die danach als die nächste freie Region zu verwendende Adresse wird in den Zeiger dieser Adresse in den Zellenpuffer CB gegeben. Der CB-Frei-Zeiger hält in seinem Endezeiger als Verknüpfungsinformationen die Adresse des Endes der Liste freier Regionen, die in dem Zellenpuffer CB gehalten werden (Pfeil (4)).
(Neunte Ausführungsform)
Eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 29 erläutert, worin die wesentlichen Teile der neunten Ausführungsform gezeigt sind. Diese neunte Ausführungsform der Erfindung umfaßt zusätzlich zu der Beschaffenheit der achten Ausführungsform eine Einteilungstabelle ST, die die Abbildung zwischen Zeiten und Verbindungen hält, und einen Timer Tim, der ein Timer ist, der die aktuelle Zeit zeigt. Eine Zelle der Verbindung, die in der Einteilungstabelle ST vermerkt ist, wird zu dem durch den Timer Tim gezeigten Zeitpunkt gelesen. Gleichzeitig während diese Zelle gelesen wird, wird die Zeit, zu der die nächste Zelle dieser Verbindung gelesen werden soll, eingeteilt. Nämlich wird die fragliche Verbindung als ein Eintrag in der Einteilungstabelle ST geschrieben, der einem Zeitpunkt entspricht, der um das Zellenintervall dieser Verbindung später als die aktuelle Zeit ist (wobei dieses Zellenintervall in dem Feld Int für das Zellenübertragungsintervall der Verbindungstabelle CT vermerkt wird).
(Zehnte Ausführungsform)
Eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 30 erläutert, worin die wesentlichen Teile der zehnten Ausführungsform gezeigt sind. Bei dieser zehnten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Einteilungstabelle ST gemäß der neunten Ausführungsform mehrere Felder, so daß mehrere Verbindungen gleichzeitig der Einteilungstabelle zugewiesen werden können. Diese zehnte Ausführungsform besitzt auch zusätzlich zu dem Timer Tim, der die aktuelle Zeit zeigt, einen virtuelle Timer HTim, der eine virtuelle Zeit zeigt.
Bei der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann nur eine der für dieselbe Zeit eingeteilten Verbindungen tatsächlich eingeteilt werden, während bei dieser zehnten Ausführungsform mehrere Verbindungen für dieselbe Zeit eingeteilt werden können.
Der durch den virtuellen Timer HTim gegebene Wert dient zur Anzeige einer vorgeschriebenen Adresse in der Einteilungstabelle ST. Während der Timer Tim genau die aktuelle Zeit zeigt, zeigt der virtuelle Timer HTim immer weiter dieselbe Zeit, während die Einteilungstabelle ST aus dem Zellenpuffer CB die mehreren Zellen liest, deren Lesen zur selben Zeit eingeteilt wurde.
(Elfte Ausführungsform)
Eine elfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 31 erläutert, worin die wesentlichen Teile der elften Ausführungsform gezeigt sind. Diese elfte Ausführungsform der Erfindung umfaßt folgendes: eine Verbindungstabelle CT, einen Zellenpuffer CB, einen CB-Frei-Zeiger, der die Kopfadresse und die Endeadresse der Liste freier Adressen in dem Zellenpuffer CB hält, eine Einteilungstabelle ST, einen Timer Tim, der die aktuelle Zeit zeigt, einen virtuellen Timer HTim, der die virtuelle Zeit zeigt, eine gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL und einen SL-Frei-Zeiger, der die Kopfadresse und die Endeadresse der Liste freier Adressen in der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL hält.
Die Einteilungstabelle ST ist eine Tabelle, die das Lesen von Zellen einteilt. Sie erfüllt ihre Verwaltungsfunktion durch Paaren von Zeiten mit Kopf- und Endezeigern, die auf die gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL zeigen. Diese gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL ist eine Liste, die die Kennungen von Verbindungen hält, deren Lesen aus dem Zellenpuffer CB zur gleichen Zeit eingeteilt wurde. Der Kopfzeiger und der Endezeiger der Einteilungstabelle ST zeigen die Verknüpfungsrelation zu der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL (siehe die Pfeile (20) und (21) in 31) und halten jeweils die Kennung einer Kopfzelle und einer Endezelle, die zu diesem Zeitpunkt aus dem Zellenpuffer CB zu lesen ist.
Diese elfte Ausführungsform besitzt zusätzlich zu dem Timer Tim, der die aktuelle Zeit zeigt, einen virtuellen Timer HTim, der eine virtuelle Zeit zeigt. Der durch den virtuellen Timer HTim gegebene Wert dient zur Anzeige einer vorgeschriebenen Adresse in der Einteilungstabelle ST.
Während der Timer Tim immer genau die aktuelle Zeit zeigt, zeigt der virtuelle Timer HTim weiter dieselbe Zeit, während die gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL aus dem Zellenpuffer CB die mehreren Zellen liest, deren Lesen zum selben Zeitpunkt eingeteilt wurde.
Die gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL bildet eine Kette der Verbindungen, deren Lesen aus dem Zellenpuffer CB zum selben Zeitpunkt eingeteilt ist, und dadurch kann die Anzahl der für dieselbe Zeit eingeteilten Verbindungen flexibel vergrößert werden. Die Kette wird durch dasselbe Verfahren gebildet, das zur Bildung der FIFO-Warteschlange jeder Verbindung in dem gemeinsam benutzten Zellenpuffer CB verwendet wird. Nämlich hält ein SL-Frei-Zeiger die Kopf- und Endeadresse einer freien Region der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL. Die gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL und der SL-Frei-Zeiger werden in Kombination verwendet. Die gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL ist eine Liste, die Verbirdungskennungen von Zellen hält, und jeder Eintrag in dieser Liste umfaßt eine Verbindungskennung und einen Zeiger zur Angabe der Reihenfolge, in der diese Verbindungskennung zu lesen ist (siehe Pfeil (22) und (23) in 31). In der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL werden Listen von Verbindungskennungen von Zellen, deren Lesen zum selben Zeitpunkt eingeteilt wurde, logisch im Hinblick auf die Lesereihenfolgerelation, die durch die Zeiger angegeben wird, gebildet. Anders ausgedrückt kann, um eine bestimmte Zeit als Beispiel zu nehmen, auf die Verbindungskennungen von Zellen, deren Lesen zu diesem Zeitpunkt eingeteilt ist, in ihrer Lesereihenfolge zugegriffen werden, indem man die gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL an der durch den Kopfzeiger des virtuellen Timers HTim gezeigten Adresse adressiert (siehe Pfeil (20) in 31) und dann sukzessive die Liste durchläuft und immer die Adresse benutzt, die durch den Zeiger an der vorherigen Adresse in der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL gegeben wird (siehe Pfeil (22) und (23) in 31). Der virtuelle Timer HTim hält in seinem Endezeiger als Verknüpfungsinformationen die Adresse des Endes der Liste in der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL für diese Zeit (siehe Pfeil (21) in 31). wie für die verschiedenen Zeiten werden freie Regionen logisch zu einer Liste umgebildet. Die Adressen des Kopfs und des Endes freier Regionen in der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL werden jeweils in dem Kopfzeiger (siehe (24) in 31) und in dem Endezeiger (siehe (25) in 31) des SL-Frei-Zeigers gehalten. Anders ausgedrückt, gibt der Kopfzeiger die als nächste als freie Region zu verwendende Adresse und die als nächste freie Region danach zu verwendende Adresse wird in dem Zeiger mit dieser Adresse in der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL gegeben. Der SL-Frei-Zeiger hält in seinem Endezeiger (siehe (25) in 31) als Verknüpfungsinformationen die Adresse des Endes der Liste freier Regionen, die in der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL gehalten wird.
32 und 33 zeigen, wie die Verbindungskennungen von für eine bestimmte Zeit eingeteilten Zellen in die gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL geschrieben werden. 32 zeigt sowohl den Fall, daß eine neu eingeteilte Verbindung an den Kopf einer Kette gesetzt wird, als auch den Fall, daß sie an das Ende der Kette gesetzt wird. Wie in 33 gezeigt, wird, wenn sich keine Kette in der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL befindet, eine neue Kette erzeugt.
34 zeigt, wie eine für eine bestimmte Zeit eingeteilte Verbindungskennung aus der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL abgerufen wird. In 34 ist die Verbindungskennung als von dem Kopf der Kette abgerufen gezeigt.
Bei der obigen Erläuterung war die Position, an der eine Verbindungskennung eingefügt wird, der Endezeiger der Liste der für dieselbe Zeit eingeteilten Verbindungskennungen, und die Position, an der eine Verbindungskennung gelesen wird, war der Kopfzeiger der Liste der für dieselbe Zeit eingeteilten Verbindungskennungen. Anders ausgedrückt, werden für dieselbe Zeit eingeteilte Verbindungskennungen in FIFO-Reihenfolge gelesen. Darüber hinaus werden für dieselbe Zeit eingeteilte Verbindungskennungen weiter hinten in der Liste eingeführt, um so kürzer ihr Zellenintervall ist, und deshalb um so kürzer das Zellenintervall ist, oder anders herum ausgedrückt, je schneller die Zellenrate ist, desto später ist die Einteilung. Wenn die Position, an der eine Verbindungskennung eingefügt wird, der Kopfzeiger der Liste von für dieselbe Zeit eingeteilten Verbindungskennungen ist, werden die für dieselbe Zeit eingeteilten Verbindungskennungen in FIFO-Reihenfolge gelesen. Dies führt dazu, daß die Verbindungskennung um so früher gelesen wird, je schneller die Zellenrate der Verbindung ist. Indem für jede Verbindung entschieden wird, ob die Position, an der die Verbindungskennung eingefügt wird, der Endezeiger oder der Kopfzeiger der Liste von für dieselbe Zeit eingeteilten Verbindungskennungen ist, können die Verbindungen in zwei Klassen eingeteilt werden. Anders ausgedrückt, wird es möglich sein, zwei Klassen von für dieselbe Zeit eingeteilten Verbindungen zu erzeugen: diejenigen, die früher eingeteilt werden, und diejenigen, die später eingeteilt werden.
Im obigen wurde die Funktion jedes Blocks separat beschrieben. Es erfolgt nun eine Erläuterung, wie die Blöcke wechselwirken, um das gewünschte Ziel zu erreichen. Der relevante Fluß ist in 35 gezeigt, einem Flußdiagramm der Funktionsweise dieser elften Ausführungsform der Erfindung. Die Verarbeitung wird in der folgenden Reihenfolge ausgeführt: Entscheiden der Verbindung, aus der eine Zelle zu lesen ist (S121), Lesen einer Zelle aus dieser Verbindung (S122), Einteilen des Lesens der nächsten Zelle dieser Verbindung (S123) und Schreiben einer Zelle, die angekommen ist, in die FIFO-Warteschlange in dem Zellenpuffer CB (S124).
(Zellenankunfts-Verarbeitung)
Die erforderliche Verarbeitung, wenn eine Zelle ankommt ist die folgende: (a) Schreiben dieser Zelle in den Zellenpuffer CB und (b) Entscheidung darüber, ob diese Zelle für Transfer eingeteilt wird oder nicht. Die Verarbeitung beim Schreiben der Zelle in den Zellenpuffer CB ist abhängig davon, ob bereits eine Liste in dem Zellenpuffer CB für die Verbindung besteht, zu der diese Zelle gehört, unterschiedlich. Wenn keine solche Liste vorliegt, wird eine Liste für diese Verbindung zu allererst neu in dem Zellenpuffer CB erzeugt. Die Zelle wird dann in eine freie Region des Zellenpuffers CB geschrieben. Diese Prozedur wurde bereits im einzelnen mit Bezug auf 25 beschrieben. Als nächstes werden die logischen Relationen in der Liste für diese Verbindung neu in dem Zellenpuffer CB erzeugt. Diese Prozedur wurde bereits im einzelnen mit Bezug auf 26 und 27 beschrieben.
Wenn bereits eine Liste für diese Verbindung in dem Zellenpuffer CB besteht, wird die Liste durch Ausführung der folgenden Verarbeitung geändert. Zu allererst wird die Zelle in eine freie Region des Zellenpuffers CB geschrieben. Diese Prozedur wurde bereits im einzelnen mit Bezug auf 25 beschrieben. Als nächstes werden die logischen Relationen in der Liste für diese Verbindung geändert. Diese Prozedur wurde bereits im einzelnen mit Bezug auf 26 und 27 beschrieben.
Ob eine Zelle für Transfer eingeteilt wird oder nicht wird dadurch bestimmt, ob die Verbindung, zu der diese Zelle gehört, ein Token Tk aufweist oder nicht. Wenn eine Zelle ankommt, wird in der Verbindungstabelle CT auf der Basis der in dem Zellenkopfteil geführten Verbindungskennung nachgeschlagen.
Wenn kein Token Tk gesetzt wurde, wird zu diesem Zeitpunkt keine Transfereinteilung dieser Zelle ausgeführt. Statt dessen wird eingeteilt, wann die Endezelle dieser Verbindung zu diesem Zeitpunkt transferiert wird. Dies wird im einzelnen in dem nachfolgenden Abschnitt über die Verarbeitung beim Lesen von Zellen erläutert.
Wenn das Token Tk gesetzt wurde, wird in der Einteilungstabelle nachgeschlagen, wobei die Adressierung durch den Timer Tim ausgeführt wird, der die aktuelle Zeit zeigt. Die nachfolgende Verarbeitung ist abhängig davon, ob eine Verbindung besteht, die bereits für diese Zeit eingeteilt wurde, unterschiedlich.
Wenn keine bereits eingeteilte Verbindung besteht, wird die Verarbeitung folgendermaßen durchgeführt. Nämlich werden Listen von zu dem aktuellen Zeitpunkt, der durch den Timer Tim gezeigt wird, zu transferierenden Zellen neu in der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL erzeugt. Zuerst wird die fragliche Verbindungskennung in eine freie Region der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL geschrieben. Als nächstes werden die logischen Relationen der Listen von zu dem durch den Timer Tim gezeigten aktuellen Zeitpunkt zu transferierenden Zellen neu in der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL erzeugt. Diese Prozeduren wurden bereits im einzelnen mit Bezug auf 32 und 33 beschrieben.
Wenn eine bereits eingeteilte Verbindung besteht, wird die Verarbeitung folgendermaßen durchgeführt. Nämlich werden die Listen von zu dem durch den Timer Tim gezeigten aktuellen Zeitpunkt zu transferierenden Zellen in der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL geändert. Als erstes wird die fragliche Verbindungskennung in eine freie Region der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL geschrieben. Als nächstes werden die logischen Relationen der Listen von zu dem durch den Timer Tim gezeigten aktuellen Zeitpunkt zu transferierenden Zellen in der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL geändert. Diese Prozeduren wurden bereits im einzelnen mit Bezug auf 32 und 33 beschrieben.
Wie bereits im obigen erläutert wurde, wird, wenn ein Token Tk gesetzt wurde, die fragliche Zelle für den durch den Timer Tim gezeigten aktuellen Zeitpunkt eingeteilt. Es wird jedoch manchmal erwünscht, die fragliche Zelle zu transferieren, wenn die durch den virtuellen Timer HTim gezeigte virtuelle Zeit während der Verarbeitung der Einteilungstabelle ST zurückgeblieben ist. In diesem Fall wird die Einteilungstabelle ST zu dem durch den virtuelle Timer HTim gezeigten Zeitpunkt adressiert und die Verbindungskennung der fraglichen Zelle wird zu dem Kopf der Liste hinzugefügt, der durch den Kopfzeiger mit dieser Adresse angegeben wird.
(Zellenlese-Verarbeitung)
Die erforderlich Verarbeitung, wenn eine Zelle gelesen wird, ist: (a) Bestimmen der Verbindung, aus der eine Zelle zu lesen ist, (b) Lesen der Zelle und (c) Einteilen der nächsten Zelle. Das Bestimmen der Verbindung ist abhängig davon, ob eine zu einem durch den virtuellen Timer HTim gezeigten virtuellen Zeitpunkt zu transferierende Zelle vorliegt oder nicht, unterschiedlich. Wenn keine Zelle zu transferieren ist, wird der virtuelle Timer HTim eine Zeiteinheit vorgerückt, und jedesmal, wenn er dies durchführt, wird geprüft, ob zu diesem Zeitpunkt eine Zelle zu transferieren ist oder nicht. Der virtuelle Timer HTim wird schneller als die gewöhnliche Rate vorgerückt, bis eine zu transferierende Zelle gefunden wird. Wenn keine Zelle gefunden wurde, nachdem die Zeit um einen vorgeschriebenen Betrag vorgerückt wurde, wird das Lesen der Zellen abgebrochen. Um diese Verarbeitung effizienter durchzuführen, kann das Konzept einer Liste auch für die Einteilungstabelle ST eingeführt werden. Dies wird in einem Abschnitt über die Verarbeitung, die innerhalb von einer Zeiteinheit durchgeführt wird, erläutert. Wenn eine zu transferierende Zelle innerhalb der vorgeschriebenen Zeit gefunden wurde, ist die nachfolgende Verarbeitung dieselbe wie wenn eine Zelle zu transferieren ist.
Wenn eine Zelle zu transferieren ist, wird die zu diesem Zeitpunkt zu lesende Verbindung bestimmt. Das heißt, die für diese Zeit eingeteilte Verbindungskennung wird aus der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL abgerufen. Diese Prozedur wurde bereits im einzelnen mit Bezug auf 34 beschrieben.
Als nächstes wird eine Zelle dieser Verbindung aus dem Zellenpuffer CB gelesen. Die Verarbeitung beim Lesen einer Zelle aus dem Zellenpuffer CB ist abhängig davon, ob eine Zelle dieser Verbindung in dem Zellenpuffer CB vorliegt oder nicht, unterschiedlich. Es wird auf der Basis der zuvor bestimmten Verbindungskennung auf die Verbindungstabelle CT zugegriffen.
Wenn sich keine Zelle dieser Verbindung in dem Zellenpuffer CB befindet, wird einfach ein Token Tk in der Verbindungstabelle CT gesetzt und es wird keine Zelle aus dem Zellenpuffer CB gelesen.
Wenn eine Zelle dieser Verbindung in dem Zellenpuffer CB vorliegt, wird die Zelle abgerufen. Diese Verarbeitung wurde bereits im einzelnen in dem Abschnitt über den Zellenpuffer CB beschrieben.
Die Verarbeitung beim Einteilen der nächsten Zelle ist abhängig davon, ob ein Token Tk für die fragliche Verbindung gesetzt wurde oder nicht, unterschiedlich. Es wird auf der Basis der zuvor bestimmten Verbindungskennung auf die Verbindungstabelle CT zugegriffen.
Wenn ein Token Tk in der Verbindungstabelle CT gesetzt wurde, wird die Einteilung dieser Verbindung ausgeführt, wenn das nächste Mal eine Zelle dieser Verbindung ankommt. Dies wurde im einzelnen in dem Abschnitt über die Zellenankunfts-Verarbeitung beschrieben.
Wenn kein Token Tk in der Verbindungstabelle CT gesetzt wurde, wird das Minimalzellenintervall Int dieser Verbindung, wobei dieses Zellenintervall in der Verbindungstabelle CT gegeben wird, zu der durch den Timer Tim gezählten aktuellen Zeit addiert und das Ergebnis als die Transferzeit der nächsten Zelle genommen, und die fragliche Verbindung wird auf dieser Basis eingeteilt. Anders ausgedrückt, wird die Einteilungstabelle ST mit Int + Tim adressiert und die fragliche Verbindungskennung wird an die Liste der Verbindungskennungen in der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL, die für die Zeit Int + Tim eingeteilt wurden, angehängt, wobei diese Liste durch den Kopfzeiger der Einteilungstabelle ST angegeben wird. Die Verarbeitung beim Anhängen einer Verbindungskennung wurde bereits im einzelnen in dem Abschnitt beschrieben, in dem die gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL erläutert wurde, und deshalb werden hier keine weiteren Einzelheiten angegeben. Es sollte beachtet werden, daß, da die Zellentransfereinteilung den Timer Tim verwendet, der die aktuelle Zeit zeigt, anstelle des virtuellen Timers HTim, das Zellenübertragungsintervall Int der fraglichen Verbindung genau gesagt nicht kleiner als das vorgeschriebene Zellenübertragungsintervall Int wird. Wenn eine Fluktuation von für dieselbe Zeit eingeteilten Zellen erlaubt ist, kann die fragliche Verbindung früher transferiert werden, wenn sie für die Zeit Int + HTim eingeteilt ist. Die Verarbeitung beim Erstellen eines Eintrags in der Einteilungstabelle ST ist ungefähr dieselbe wie wenn kein Token Tk gesetzt wurde (siehe den Abschnitt über Zellenankunfts-Verarbeitung).
(Zwölfte Ausführungsform)
Eine zwölfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug mit 36 erläutert, worin die wesentlichen Teile der Ausführungsform gezeigt sind. Eine Zeiteinheit ist die Zeit, die erforderlich ist, um eine Zelle auf eine Ausgangsleitung zu transferieren. Zellenankunftsverarbeitung und Zellenleseverarbeitung werden in dieser Reihenfolge in einer Zeiteinheit ausgeführt. Diese zwölfte Ausführungsform der Erfindung ist so ausgelegt, daß der virtuelle Timer HTim, der die Adresse in der Einteilungstabelle ST zeigt, die zu verarbeiten ist, effizient den Timer Tim einholt, der die aktuelle Zeit zeigt. Wie bereits erwähnt zeigt, während der Timer Tim immer genau die aktuelle Zeit zeigt, der virtuelle Timer HTim weiter dieselbe Zeit, während die gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL aus dem Zellenpuffer CB die mehreren Zellen liest, deren Lesen zur selben Zeit eingeteilt wurde. Wenn eine große Anzahl von Verbindungen für denselben Zeitpunkt eingeteilt ist, besteht eine große Zeitdifferenz zwischen dem virtuellen Timer HTim und dem Timer Tim und es dauert, den Timer Tim einzuholen, nachdem die Verarbeitung beim Lesen von für die durch den virtuellen Timer HTim gezeigte Zeit eingeteilten Zellen abgeschlossen wurde.
Um den Timer Tim effizient einzuholen, wird folglich bei dieser zwölften Ausführungsform der Erfindung in jeden Zeiteintrag in der Einteilungstabelle ST ein Zeigerfeld eingeführt und es wird eine Liste der Zeiten konstruiert, zu denen Zellen ausgegeben werden sollen.
In 36 wird eine Liste von Zeiten, zu denen Zellen ausgegeben werden sollen, in der Einteilungstabelle ST gebildet. Der Kopf der Liste ist die durch den virtuellen Timer HTim gezeigte Adresse, während das Ende der Liste die durch den Verfolgungstimer TTim gezeigte Adresse ist. Diese Liste von Zeiten, zu denen Zellen ausgegeben werden sollen, wird logisch durch die Relationen gebildet, die durch die Zeiger angegeben werden. Anders ausgedrückt, kann sukzessive auf die Zeiten, zu denen Zellen auszulesen sind, zugegriffen werden, indem man die Einteilungstabelle ST an der durch den virtuellen Timer HTim gezeigten Adresse adressiert und dann sukzessive die Liste durchläuft, wobei immer die durch den Zeiger an der vorherigen Adresse gezeigte Adresse verwendet wird.
Zu Anfang zeigen der virtuelle Timer HTim, der Verfolgungstimer TTim und der Timer Tim alle dieselbe Zeit, wenn aber zu einem bestimmten Zeitpunkt mehrere für dieselbe Zeit eingeteilte Zellen vorliegen, läuft der virtuelle Timer HTim hinterher und der Timer Tim ist relativ voraus. Wenn der virtuelle Timer HTim und der Timer Tim auseinandergehen, aber keine neuen Zellen ankommen und der Timer Tim nicht eine Zeit zeigt, zu der eine Zelle eingeteilt wurde, dann zeigt der Verfolgungstimer TTim, während dies der Fall ist, dieselbe Zeit wie der virtuelle Timer HTim.
Wenn eine neue Zelle ankommt, wird die durch den Timer Tim gezeigte Adresse in den Zeiger der Adresse in der Einteilungstabelle ST, die der Verfolgungstimer TTim zeigt, geschrieben, so daß diese Adresse auch durch den Verfolgungstimer TTim gezeigt wird. Dieselbe Verarbeitung wird auch durchgeführt, wenn der Timer Tim eine Zeit angezeigt hat, zu der eine Zelle eingeteilt ist, wobei die aktuelle Zeit zu der Liste von Zeiten, zu denen Zellen zu lesen sind, hinzugefügt wird.
(Dreizehnte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine dreizehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 37 erläutert, worin die wesentlichen Teile der dreizehnten Ausführungsform gezeigt sind. Die dreizehnte Ausführungsform schränkt die Anzahl der Zellen in dem Zellenpuffer CB für jede Verbindung ein, wodurch die nachteiligen Effekte verringert werden, die Konkurrenz zwischen Verbindungen um Pufferplatz auf die Qualität haben kann. Bei der vorliegenden Erfindung nehmen, weil der Zellenpuffer CB ein gemeinsam benutzter Puffer ist, wenn zu viele Zellen von einer spezifischen Verbindung ankommen, diese letztendlich Besitz des Zellenpuffers CB mit dem Ergebnis, daß die Gefahr besteht, daß sie einen nachteiligen Effekt auf die Qualität anderer Verbindungen haben. Diese dreizehnte Ausführungsform der Erfindung schränkt die Anzahl der Zellen ein, die in den Zellenpuffer CB aus einer beliebigen Verbindung eintreten können, so daß eine spezifische Verbindung nicht auf diese Weise von dem Zellenpuffer CB Besitz nehmen kann.
Bevor eine Zelle in den Zellenpuffer CB geschrieben wird, erfolgt ein Vergleich zwischen dem Qlen-Feld und dem Blen-Feld in der Verbindung in der Verbindungstabelle CT. Wenn das Qlen-Feld kleiner ist, wird die Zelle in den Zellenpuffer CB geschrieben und gleichzeitig Qlen um 1 inkrementiert. Wenn das Qlen-Feld nicht kleiner ist, wird das Schreiben der Zelle in den Zellenpuffer CB verboten. Wenn zusätzlich eine Zelle aus dem Zellenpuffer CB gelesen wird, wird der Wert des Qlen-Feld um 1 dekrementiert. Das Qlen-Feld zeigt die Anzahl der Zellen in dem Zellenpuffer CB aus einer gegebenen Verbindung, während das Blen-Feld die Anzahl der Zellen zeigt, die diese Verbindung in dem Zellenpuffer CB haben darf.
(Vierzehnte Ausführungsform)
Eine vierzehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 38 erläutert, worin die wesentlichen Teile der Ausführungsform gezeigt sind. Diese vierzehnte Ausführungsform führt das Konzept der Priorität in die Verbindungseinteilung ein. Wie bereits beschrieben wurde, werden für dieselbe Zeit eingeteilte Verbindungskennungen in FIFO-Reihenfolge gelesen. Für dieselbe Zeit eingeteilte Verbindungskennungen werden darüber hinaus um so weiter hinten in der Liste eingefügt, je kürzer ihr Zellenübertragungsintervall Int und deshalb je kürzer das Zellenübertragungsintervall Int ist, oder anders herum ausgedrückt, je schneller die Zellenrate ist, desto später die Einteilung. Wenn die Position, an der eine Verbindungskennung eingefügt wird, der Kopfzeiger der Liste der für dieselbe Zeit eingeteilten Verbindungskennungen ist, werden die für dieselbe Zeit eingeteilten Verbindungskennungen in LIFO-Reihenfolge gelesen. Das Ergebnis ist, daß die Verbindungskennung um so früher gelesen wird, je schneller die Zellenrate der Verbindung ist. Indem für jede Verbindung entschieden wird, ob die Position, an der die Verbindungskennung eingefügt wird, der Endezeiger oder der Kopfzeiger der Liste der für dieselbe Zeit eingeteilten Verbindungskennungen ist, können die Verbindungen in zwei Klassen eingeteilt werden. Anders ausgedrückt, wird es möglich sein, zwei Klassen von Verbindungen, die für dieselbe Zeit eingeteilt sind, zu erzeugen: diejenigen, die früher eingeteilt werden und diejenigen, die später eingeteilt werden.
In der Verbindungstabelle CT wird ein Pri zum Ausdrücken der Prioritätseinstufung jeder Verbindung vorgesehen. Wenn ein Element zu der Liste der für denselben Zeitpunkt eingeteilten Verbindungskennungen in der gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL hinzugefügt werden soll, wird, wenn die Verbindungstabelle CT eine hohe Priorität in dem der Verbindungskennung dieses Elements entsprechenden Feld Pri zeigt, das neue Element an der Position hinzugefügt, die durch den Kopfzeiger der Einteilungstabelle ST angegeben wird, während, wenn das Feld Pri eine niedrige Priorität anzeigt, das neue Element an der Position hinzugefügt wird, die durch den Endezeiger der Einteilungstabelle ST angegeben wird.
In allen bisher erläuterten Ausführungsformen wurden Verbindungskennungen in die gleichzeitige-Ankunft-Verbindungsliste SL eingetragen. Als Alternative wäre es jedoch auch durchführbar, Verbindungstabelleadressen einzutragen.
(Fünfzehnte Ausführungsform)
Eine fünfzehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 39 und 40 erläutert. 39 ist ein Blockschaltbild eines dynamischen Ratensteuersystems gemäß dieser fünfzehnten Ausführungsform, während 40 ein Flußdiagramm der Funktionsweise dieses dynamischen Ratensteuersystems ist.
Ein dynamisches Ratensteuersystem gemäß dieser fünfzehnten Ausführungsform der Erfindung umfaßt folgendes: einen Zellenflußmeßteil 1 als Mittel zur Messung des Zellenflusses; einen Staudetektor 2 als Mittel zum Vergleichen dieses gemessenen Zellenflusses mit einer Schwelle; und einen Staubenachrichtigungsteil 4 als Mittel, das gemäß dem Ergebnis dieses Vergleichs Regelungsinformationen, die einen Zellenflußregulierungsfaktor umfassen, zu dem Zellengenerator sendet.
Das Unterscheidungsmerkmal eines dynamischen Ratensteuersystems gemäß dieser fünfzehnten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß sie eine Stausteuerung 3 als Mittel enthält, das, wenn Regelung auf einen Zellengenerator angewandt wird, diese Regelung aufrecht erhält, bis der gemessene Zellenfluß von diesen Zellengenerator einen voreingestellten Wert unter der erwähnten Schwelle erreicht.
Wie in 40 gezeigt wird der erwähnte Regelungsfaktor R auf R = 1/λ gesetzt (S133), wobei λ der normierte Zellenfluß und die normierte Schwelle Λ 1 ist. Der Regelungsfaktor R wird auf R = 1 gesetzt (S135), wenn λ < 1/R gilt (S134).
Anders ausgedrückt, umfaßt ein dynamisches Ratensteuersystem gemäß dieser fünfzehnten Ausführungsform der Erfindung einen Zellenpuffer 15, einen Zellenflußmeßteil 1 und einen Staubenachrichtigungsteil 4, der aus den Staudetektor 2 und der Stausteuerung 3 besteht. Dieses dynamische Ratensteuersystem arbeitet folgendermaßen. Nämlich erkennt der Staudetektor 2 Stau gemäß dem durch den Zellenflußmeßteil 1 erhaltenen Zellenfluß; der Start und das Aufheben der Regelung werden durch die Stausteuerung 3 bestimmt; und der Staubenachrichtigungsteil 4 informiert Zellen erzeugende Endgeräte über den Regelungsfaktor R unter Verwendung von RM-Zellen, die in der zu der Richtung, in der Stau zu beobachten ist, entgegengesetzten Richtung fließen.
40 ist ein Flußdiagramm der Funktionsweise des Staudetektors 2 und der Stausteuerung 3. Wenn kein aktueller Stau besteht (S131), wird der durch. den Zellenflußmeßteil 1 erhaltene gemessene Zellenfluß λ mit einer zur Erkennung von Stau verwendeten Zellenflußschwelle Λ verglichen (S132). Für diesen Vergleich werden alle Größen in bezug auf Zellenfluß normiert, indem die Übertragungsstreckenkapazität als 1 genommen wird. Wenn der Zellenfluß λ die Schwelle Λ überstiegen hat, wird beurteilt, daß Stau besteht, woraufhin der auf die Zellenausgangsrate von einem Zellengenerator angewandte Regelungsfaktor R auf 1/λ gesetzt wird (S133). Anders ausgedrückt wird durch Regeln um 1/λ oder weniger der aktuellen Zellenrate eines Zellengenerators der Zellenfluß von dem Zellengenerator auf „1" oder weniger eingeschränkt und der Stau aufgelöst.
Wenn gerade Stau besteht (S131), wird der Zellenfluß λ mit dem Kehrwert 1/R des aktuellen Regelungsfaktors R verglichen (S134), und wenn der Zellenfluß λ kleiner ist, wird entschieden, daß sich der Stau aufgelöst hat und die Regelung wird aufgehoben (S135). Als Folge des Aufhebens der Regelung nimmt der Zellenfluß λ R-mal zu. Da der Zellenfluß von dem Zellengenerator vor dem Aufheben der Regelung 1/R oder weniger betrug, übersteigt der Zellenfluß von dem Zellengenerator jedoch nicht 1.
41 und 2 zeigen die Funktionsweise dieser fünfzehnten Ausführungsform der Erfindung im Hinblick auf die Beziehung zwischen Zellenfluß λ und Zeit, wobei Zeit auf der horizontalen Achse und Zellenfluß λ auf der vertikalen Achse genommen wird. In dem linken Diagramm von 41 hat der Gesamtwert der Zellenraten von den Zellengeneratoren λ erreicht (mit λ > Λ), mit dem Ergebnis, daß ein Stauzustand entstanden ist. Wenn dies geschieht, wird der Regelungsfaktor R auf 1/λ gesetzt und eine Benachrichtigung darüber zu den Zellen erzeugenden Endgeräten gesendet. Wenn die Zellenrate von den Zellengeneratoren effektiv nach dem Vergehen einer vorgeschriebenen Zeit 1/λ wird, dann hat sich, wie in dem rechten Diagramm von 41 gezeigt, der Stau aufgelöst. Wenn Stau unterdrückt wird, hört die Neuübertragung von Zellengeneratoren auf und es erfolgt kein Übergang zu einem katastrophalen Stau. Da die Zellenrate der Zellengeneratoren jedoch gerade um 1/λ geregelt wird, bedeutet das sofortige Aufheben der Regelung, daß R-mal der Verkehr angewandt wird, mit dem Ergebnis, daß wieder Stau entsteht. Wie in dem linken Diagramm von 42 gezeigt, wird die Regelung folglich erst dann aufgehoben, wenn die Zellenrate von den Zellengeneratoren bis auf 1/R oder weniger abgefallen ist. Auf diese Weise entsteht nicht wieder Stau, auch wenn nach der Aufhebung der Regelung der Verkehr um einen Faktor von R zunimmt (siehe das rechte Diagramm von 42).
(Sechzehnte Ausführungsform)
Eine sechzehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 43 und 44, wobei es sich um Blockschaltbilder eines dynamischen Ratensteuersystems gemäß dieser sechzehnten Ausführungsform handelt, erläutert. Das in 43 gezeigte dynamische Ratensteuersystem umfaßt folgendes: einen Zellenpuffer 15, einen Zellenflußmeßteil 1, einen Staubenachrichtigungsteil 4 mit einem Staudetektor 2 und einer Stausteuerung 3, eine Ratentabelle 6 und einen Multiplizierer 7. In der Ratentabelle 6 wird für jede Verbindung die Zellenrate angegeben, mit der der Zellengenerator Zellen sendet. Die Funktionsweise des Zellenflußmeßteils 1, des Staudetektors 2 und der Stausteuerung 3 ist der fünfzehnten Ausführungsform ähnlich, bei dieser sechzehnten Ausführungsform wird jedoch nicht der Regelungsfaktor R in einer RM-Zelle geführt, die in der zu der Richtung, in der Stau erkannt wurde, entgegengesetzten Richtung fließt, und die dadurch dem zellenerzeugenden Endgerät mitgeteilt wird, sondern statt dessen das Produkt des Regelungsfaktors R und der Zellenrate, wobei dieses Produkt durch Multiplikation durch den Multiplizierer 7 erhalten wird. Das zellenerzeugende Endgerät reguliert seine Zellenrate unter Verwendung der in diese RM-Zelle eingegebenen Zellenrate.
44 zeigt ein Beispiel, bei dem die Ratentabelle 6 und der Multiplizierer 7 in der Vermittlung 20 vorgesehen sind. Es ist nicht notwendig, daß die Ratentabelle 6 in der Stausteuerungsvermittlung 30 vorgesehen wird, die der Punkt ist, an dem Stau erkannt wird. Statt dessen kann sie sich in der Teilnehmervermittlung 20 befinden, die Endgeräte versorgt. In diesem Fall führen die zum Benachrichtigen darüber, daß Stau besteht, verwendeten RM-Zellen den Regelungsfaktor R, während sie durch das Netzwerk transferiert werden, und dieser Regelungsfaktor wird in eine Zellenrate für den Transfer von der Vermittlung 20 zu einem Teilnehmer umgesetzt.
Der Vorteil dieser sechzehnten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß ein zellenerzeugendes Endgerät keine Mittel zum Umsetzen des Regelungsfaktors R in eine geregelte Zellenrate erfordert.
(Siebzehnte Ausführungsform)
Ein dynamisches Ratensteuersystem gemäß einer siebzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 45, einem Blockschaltbild des dynamischen Ratensteuersystems gemäß der vorliegenden siebzehnten Ausführungsform, erläutert. Das in 45 gezeigte dynamische Ratensteuersystem umfaßt folgendes: einen Zellenpuffer 15, einen Zellenflußmeßteil 1, einen Staudetektor 2 und einen Staubenachrichtigungsteil 4, der die Stausteuerung 3 enthält. Der Staudetektor 2 erkennt die Anstauung von Zellen in den Zellenpuffer 15, d.h. erkennt Stau auf der Basis der Warteschlangenlänge. Wenn die Warteschlangenlänge eine Warteschlangenlängenschwelle für die Staudetektion übersteigt, wird entschieden, daß Stau besteht und Regelung gestartet. Die Entscheidung, die Regelung aufzuheben, erfolgt auf dieselbe Weise wie bei der fünfzehnten und der sechzehnten Ausführungsform.
(Achtzehnte Ausführungsform)
Ein dynamisches Ratensteuersystem gemäß einer achtzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 46 und 47 erläutert. 46 ist ein Blockschaltbild des dynamischen Ratensteuersystems gemäß dieser achtzehnten Ausführungsform, während 47 ein Flußdiagramm der Funktionsweise des dynamischen Ratensteuersystems ist. Das in 46 gezeigte dynamische Ratensteuersystem umfaßt folgendes: einen Zellenpuffer 15, einen Zellenflußmeßteil 1, einen Staubenachrichtigungsteil 4, der den Staudetektor 2 und die Stausteuerung 3 umfaßt, und einen Timer 8. Bei dieser achtzehnten Ausführungsform der Erfindung wird entschieden, daß Stau besteht, wenn kontinuierlich für mehr als eine eingestellte Zeit eine Staudetektionsschwelle überstiegen wurde. Wenn der Stau nicht aufgelöst ist, nachdem eine eingestellte Zeit seit der Entscheidung, daß Stau besteht, abgelaufen ist, wird zusätzlich die Regelung intensiviert.
7 zeigt ein Flußdiagramm der Funktionsweise des Staudetektors 2 und der Stausteuerung 3 bei dieser achtzehnten Ausführungsform der Erfindung. Wenn kein aktueller Stau besteht (S141), wird der durch den Zellenflußmeßteil 1 erhaltene gemessene Zellenfluß λ mit einer Staudetektionsschwelle Λ verglichen (S142). Wenn Zellenfluß λ die Schwelle Λ überschritten hat, wird entschieden, daß Stau besteht, woraufhin der auf die Zellenausgangsrate von einem Zellengenerator angewandte Regelungsfaktor R auf 1/λ gesetzt wird (S143). Auch wenn der Zellenfluß λ die Schwelle Λ nicht übersteigt, wird, wenn der Zellenfluß λ für mehr als eine eingestellte Zeit RTT größer oder gleich 1 bleibt (S144), entschieden, daß Stau besteht, und der auf die Zellenrate anzuwendende Regelungsfaktor R wird auf min (1/λ) gesetzt (S145), wobei diese Minimum-Funktion über den Zeitraum RTT reicht. Anders ausgedrückt, wird der Regelungsfaktor R auf den Kehrwert des maximalen Zellenflusses λ_max über den Zeitraum RTT hinweg (d.h. auf den Minimalwert min) gesetzt.
Wenn derzeit Stau besteht, wird der Zellenfluß λ mit dem Kehrwert 1/R des aktuellen Regelungsfaktors R verglichen (S146), und wenn der Zellenfluß λ der kleinere ist, wird entschieden, daß sich der Stau aufgelöst hat, und die Regelung wird aufgehoben (S147). Wenn der Zellenfluß λ nicht kleiner als 1/R ist und der Stau für mehr als eine eingestellte Zeit RTT angehalten hat (S148), wird entschieden, daß ein starker Stau besteht, und der auf die Zellenrate anzuwendende Regelungsfaktor wird auf min (R/λ) intensiviert (S149), wobei diese Minimum-Funktion über den Zeitraum RTT reicht.
(Neunzehnte Ausführungsform)
Ein dynamisches Ratensteuersystem gemäß einer neunzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 48 und 49 erläutert. 48 dient zur Erläuterung des dynamischen Ratensteuersystems gemäß dieser neunzehnten Ausführungsform, während 49 ein Flußdiagramm seiner Funktionsweise ist. Wenn der Regelungsfaktor R groß ist, nimmt, nachdem sich ein Stau aufgelöst hat, die Netzwerkauslastungseffizienz ab, bis die Regelung aufgehoben wird. Bei dieser neunzehnten Ausführungsform der Erfindung wird die Aufhebung der Regelung folglich in Schritten ausgeführt. Wie in 48 und 49 gezeigt, wird die Anzahl der Zellen in jedem eingestellten Zeitraum RTT beobachtet (S151), und wenn zum Zeitpunkt (a), wenn eine Zellenrate von λ0 beobachtet wird (S152), ein Stauzustand besteht, wird die Zellenrate des Zellengenerators geregelt (S153), wobei der Regelungsfaktor am Anfang der Stausteuerung auf R = 1/λ0 (λ0 > 1) (S154), wobei λ0 der Zellenfluß von dem Zellengenerator ist. Wenn zum Zeitpunkt (b), wenn eine Zellenrate von λ1 beobachtet wird, sich der Stau immer noch nicht aufgelöst hat (S152), nachdem eine eingestellte Zeit vergangen ist (S151), obwohl die Regelung gestartet wurde (S153), wird der Regelungsfaktor intensiviert, indem ein nächster Regelungsfaktor R' = R'λ1 (λ1 > λ0 > 1) gesetzt wird (S155), wobei λ1 der Zellenfluß von dem Zellengenerator ist und einen Wert von größer oder gleich 1 aufweist. Wenn sich der Stau zum Zeitpunkt (c), wenn eine Zellenrate von λ2 beobachtet wird (S152, S156), aufgelöst hat, wird der Regelungsfaktor sukzessive gelockert. Das heißt, der Regelungsfaktor wird innerhalb eines Bereichs gelockert, dergestalt, daß kein Stau neu auftritt, und wird auf R'' = R'λ2 (λ2 < 1) (S157) gesetzt, wobei λ2 der Zellenfluß von dem Zellengenerator ist und einen Wert von weniger als 1 aufweist. Wenn der Zellenfluß zum Zeitpunkt (d), wenn eine Zellenrate von λ3 beobachtet wird, kleiner als der Kehrwert 1/R des Regelungsfaktors R ist (S158), wird die Regelung aufgehoben (S159). Die obige Prozedur ermöglicht eine Vergrößerung der Netzwerkauslastungseffizienz auch während Regelung angewandt wird.
(Zwanzigste Ausführungsform)
Ein dynamisches Ratensteuersystem gemäß einer zwanzigsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 50 und 51 erläutert. 50 ist ein Flußdiagramm der Funktionsweise eines dynamischen Ratensteuersystems gemäß dieser zwanzigsten Ausführungsform, während 51 eine Verbindungstyp-Verwaltungstabelle zeigt.
Ein dynamisches Ratensteuersystem gemäß dieser zwanzigsten Ausführungsform der Erfindung wird in der Vermittlung 20 vorgesehen, wie in 2 gezeigt, worin die erste Ausführungsform dargestellt wurde, und enthält einen Zellenratenberechnungs- und -steuerteil 12. In einem Zellenratenberechnungs- und -steuerteil 12 gemäß dieser zwanzigsten Ausführungsform werden die mehreren Verbindungsanforderungen gemäß der Spitzenrate und der mittleren Rate in i Gruppen aufgeteilt. Wie in 50 gezeigt, wird für alle dieser mehreren Verbindungsanforderungen das Zellenverlustverhältnis CLR_i der i-ten Gruppe folgendermaßen berechnet: CLRi ≤ (aall/c)·(ri/ai)·CLRAVE (Gl.2)wobei CLR_AVE das mittlere Zellenverlustverhältnis, a_all die Summe der mittleren Raten, c die VP-Bandbreite, r_i die Spitzenrate der Gruppe i und a_i die mittlere Rate der Gruppe i ist. Eine Gruppe, die diesem Zellenverlustverhältnis CLR_i genügt, darf verbunden werden.
Anders ausgedrückt und wie in 50 gezeigt, wird als ein erster Schritt eine Verbindung, für die eine Verbindungsanforderung vorlag, provisorisch in die Verbindungstyp-Verwaltungstabelle eingetragen (S161). wie in 51 gezeigt, enthält die Verbindungstyp-Verwaltungstabelle Felder, in denen für jeden Verbindungstyp die Anzahl der Verbindungen, die Spitzenrate und die mittlere Rate aufgezeichnet werden. Die Spitzenrate und die mittlere Rate einer Verbindung, für die eine Verbindungsanforderung vorlag, werden untersucht, und wenn ein Verbindungstyp mit den Werten bereits in die Verbindungstyp-Verwaltungstabelle eingetragen ist, wird die relevante Anzahl der Verbindungen um 1 inkrementiert. Wenn kein Eintrag vorliegt, werden die Werte in den Feldern für die Spitzenrate und mittlere Rate eingetragen und das Verbindungsanzahlfeld wird auf „1" gesetzt und der Verbindungstyp wird zu der Tabelle hinzugefügt.
Als nächstes wird als zweiter Schritt das mittlere Zellenverlustverhältnis berechnet. f_i(x), die Zellenraten-Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion für den Verbindungstyp i, wird unter Verwendung der Verbindungstyp-Verwaltungstabelle berechnet. Dies wird gegeben durch:
wobei N_i die Anzahl der VCs des Verbindungstyps i und p_i das Verhältnis der mittleren Zellenrate zu der Spitzenrate für den Verbindungstyp i ist. f_i(x) wird für alle Verbindungstypen i gefaltet, um die Zellenraten-Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion F(x) für alle Verbindungstypen zu erhalten. Nämlich: F(x) = fi* ... *fn(x) (Gl.4)wobei n die Anzahl der Verbindungstypen und * der Faltungsoperator ist. Das mittlere Zellenverlustverhältnis CLR_AVE kann dann unter Verwendung von F(x) folgendermaßen ausgedrückt werden (S162)
Als nächstes wird als dritter Schritt das Zellenverlustverhältnis für jeden Verbindungstyp berechnet. Man erhält das Zellenverlustverhältnis CLR_i für den Verbindungstyp i aus GL.2: CLKi ≤ (aall/c)·(ri/ai)·CLRAVE (Gl.2)wobei a_all/c ein allen Verbindungstypen gemeinsamer erster Sicherheitsfaktor und r_i/a_i ein für den Verbindungstyp i spezifischer zweiter Sicherheitsfaktor ist (S163).
Als nächstes wird als vierter Schritt entschieden, ob das Zellenverlustverhältnis CLR_i für den Verbindungstyp i kleiner als der standardisierte Wert für das Zellenverlustverhältnis ist, und wenn es größer ist, erfolgt die Entscheidung, die Verbindungsanforderung zurückzuweisen, und der Entscheidungsfluß wird beendet (S164).
Wenn es kleiner ist, schreitet die Verarbeitung zum nächsten Schritt voran. Durch Ändern des standardisierten Wertes des Zellenverlustverhältnisses gemäß dem Verbindungstyp ist es hierbei möglich, die angeforderte Qualität für mehrere Verbindungstypen zu erfüllen.
Als fünfter Schritt wird als nächstes für alle Verbindungstypen entschieden, ob das Zellenverlustverhältnis mit dem standardisierten Wert verglichen wurde, und wenn für alle Verbindungstypen bestimmt wurde, daß die Entscheidung erfolgte, daß der standardisierte Wert erfüllt ist, schreitet die Verarbeitung zum nächsten Schritt voran. Wenn Entscheidungen nicht für alle Verbindungstypen abgeschlossen wurden, werden der dritte und die nachfolgenden Verarbeitungsschritte für den nächsten Verbindungstyp wiederholt (S165, S167). Als sechster Schritt wird als letztes, wenn im fünften Schritt bestimmt wurde, daß der standardisierte Wert des Zellenverlustverhältnisses für alle Verbindungstypen erfüllt ist, die Verbindungsanforderung, die provisorisch in dem ersten Schritt in die Verbindungstyp-Verwaltungstabelle eingetragen wurde, formal eingetragen, und der Entscheidungsfluß endet (S166).

Claims

Dynamisches Ratensteuersystem, das mehrere Endgeräte (50, 60) versorgt und das Mittel zum Einrichten eines virtuellen Weges für eines dieser Endgeräte auf der Basis einer Anforderung von diesem Endgerät aufweist, wobei das dynamische Ratensteuersystem folgendes umfaßt: Mittel (10) zum Sammeln von Routeninformationen, darunter Informationen bezüglich der Restbandbreite des virtuellen Weges, sobald der Weg aufgebaut wurde, nachdem eine Zellenrate für das Endgerät spezifiziert wurde; Mittel (12) zum Halten der von dem erwähnten Endgerät angeforderten Zellenrate; Steuermittel (12), die auf der Basis der erwähnten Routeninformationen dynamisch die Zellenrate des virtuellen Weges steuern, nachdem er aufgebaut wurde, wobei sie so gesteuert wird, daß sie so groß wie möglich ist, bis zu der von diesem Endgerät angeforderten Zellenrate, und so daß sie für die mehreren Endgeräte, von denen Verbindungsanforderungen vorliegen, fair ist; Benachrichtigungsmittel (302), die Informationen bezüglich der akzeptablen Zellenrate dem einen oder mehreren den quellenseitigen Endgeräten (50) mitteilen; Mittel (303), die verschiedene Informationen sammeln und halten, die die mehreren Verbindungen betreffen, die gemeinsam eine Übertragungsstrecke (5) benutzen, wobei die Informationen die erlaubte Zellenrate und die tatsächliche Zellenrate jeder Verbindung, die Gesamtbandbreite und die Gesamteingangsbandbreite der gemeinsam benutzten Übertragungsstrecke und die Anzahl der Verbindungen, die gemeinsam diese Übertragungsstrecke benutzen, umfassen; und Mittel (304), die für jede Verbindung auf der Basis der in diesen Sammel- und Haltemitteln (303) gehaltenen Informationen die akzeptable Zellenrate berechnen, die die erwähnten Benachrichtigungsmittel (302) dem einen oder den mehreren quellenseitigen Endgeräten (50) mitteilen; wobei das dynamische Ratensteuersystem dadurch gekennzeichnet ist, daß die erwähnten Berechnungsmittel (304) Berechnungsmittel umfassen, die die Varianz des Verhältnisses der erlaubten Zellenrate zu der angeforderten Zellenrate für jede Verbindung als eine Auswertungsfunktion benutzen, wobei diese Varianz gegeben wird durch V({ccr1, ccr2, ..., ccrn}, {r1, r2, ..., rn}) = (1/n)Σj(ccrj/rj – (1/n) Σi ccri/ri)2 und die für die Verbindung j (j = 1, 2, ..., n) die akzeptable Zellenrate ERQ_j an dieser Vermittlung mittels folgendem erhält: ERQj = ccrj – αj·sign {n·ccrj/rj – w·Σi ccri/ri}wobei Σ_i und Σ_j die Summen von i = 1 bis i = n bzw. von j = 1 bis j = n sind, ccr_i und r_j die erlaubte Zellenrate bzw, die angeforderte Zellenrate der Verbindung j sind, n die Anzahl der datensendenden Verbindungen ist, α_j und w Gewichtungsfunktionen sind und sign {} eine Funktion ist, die das Vorzeichen des Werts in den geschweiften Klammern angibt.
Dynamisches Ratensteuersystem nach Anspruch 1, wobei α_j eine positive Konstante ist.
Dynamisches Ratensteuersystem nach Anspruch 1, wobei α_j gleich dem Absolutwert von folgendem ist: {n·ccrj/rj – w·Σiccri/ri}
Dynamisches Ratensteuersystem nach Anspruch 1, wobei w eine abnehmende Funktion der Gesamteingangsbandbreite der Übertragungsstrecke (5) oder Route, die von den Verbindungen gemeinsam benutzt wird, ist.
Dynamisches Ratensteuersystem nach Anspruch 1, wobei w eine Funktion der Gesamtbandbreite B_all und der Gesamtbandbreite B_use der Übertragungsstrecke (5) oder Route, die von den Verbindungen gemeinsam benutzt wird, ist: w = (Ball + p1)/(Buse + p2) × p3 wobei p₂ eine Konstante zum Verhindern, daß der Nenner null wird, p₁ eine Konstante zur Korrektur von p₂ und p₃ eine Konstante zum Setzen der erlaubten Breite ist.
Dynamisches Ratensteuersystem nach Anspruch 1, wobei w eine Funktion der Gesamteingangsbandbreite B_use der Übertragungsstrecke (5) oder Route, die gemeinsam von den Verbindungen benutzt wird, ist: w = –p4·Buse + p5 wobei p₄ eine positive Konstante zum Setzen der erlaubten Breite und p₅ eine Korrekturkonstante ist.
Dynamisches Ratensteuersystem nach Anspruch 1, wobei, wenn die für eine Verbindung angeforderte Rate nicht klar ist und das Endgerät mit einem festen Anteil der gerade erlaubten Zellenrate (ACR) oder darüber sendet, der größte Wert, der von der erlaubten Zellenrate in dieser Verbindung angenommen werden kann, als die angeforderte Rate betrachtet wird und andernfalls der kleinste Wert, der von der erlaubten Zellenrate angenommen werden kann, als die angeforderte Rate betrachtet wird.
Dynamisches Ratensteuersystem nach Anspruch 1, wobei die Informationen, die die erwähnten Benachrichtigungsmittel einem Endgerät mitteilen, Informationen sind, die eine Zunahme oder Abnahme der erlaubten Zellenrate angeben; und jedes der erwähnten mehreren Endgeräte Mittel enthält, die die erlaubte Zellenrate dieses Endgeräts gemäß einer vordefinierten Berechnungsformel vergrößern oder verkleinern.
Dynamisches Ratensteuersystem nach Anspruch 1, wobei die erwähnten Steuermittel (12) folgendes umfassen: Mittel (1), die den Zellenfluß messen; Mittel (2), die diesen gemessenen Zellenfluß mit einer Schwelle vergleichen; Mittel (4), die gemäß dem Ergebnis dieses Vergleichs Regelungsinformationen zu dem Endgerät, das die Quelle der Zellen darstellt, senden, wobei die Regelungsinformationen einen Zellenflußregelungsfaktor enthalten; und Mittel, die, wenn die Regelung auf ein Quellenendgerät (50) angewandt wird, diese Regelung aufrechterhalten, bis der gemessene Zellenfluß von diesem Quellenendgerät einen voreingestellten Wert unter der erwähnten Schwelle erreicht.
Dynamisches Ratensteuersystem nach Anspruch 9, wobei der erwähnte Regelungsfaktor R auf R = 1/λ gesetzt wird, wobei λ der normierte Zellenfluß ist und die normierte Schwelle Λ 1 beträgt; und wobei der Regelungsfaktor R auf R = 1 gesetzt wird, wenn λ < 1/R ist.
Dynamisches Ratensteuersystem nach Anspruch 9 oder 10 mit einer Tabelle, die die Zellenausgangsraten von mehreren Zellengeneratoren hält, und einem Multiplizierer, der diese Zellenausgangsraten mit dem erwähnten Regelungsfaktor multipliziert; wobei die erwähnten Mittel (4), die Regelungsinformationen zu einem Quellenendgerät (50) senden, als die Regelungsinformationen den Wert der geregelten Zellenausgangsrate senden.
Dynamisches Ratensteuersystem nach Anspruch 9 oder 10, das einen Zellenpuffer (15) aufweist, der Zellen vorübergehend speichert, und wobei die erwähnten Meßmittel (1) den Zellenfluß von der Anzahl der in diesem Zellenpuffer gespeicherten Zellen mißt.
Dynamisches Ratensteuersystem nach Anspruch 9, wobei die erwähnten Vergleichsmittel (2) Mittel aufweisen, die die Variation in den Ergebnissen des Vergleichs über einen eingestellten Zeitraum hinweg beobachten.
Dynamisches Ratensteuersystem nach Anspruch 13, wobei mehrere der erwähnten Regelungsfaktoren (R, R', R'') gesetzt werden und diese mehreren Regelungsfaktoren schrittweise gemäß den Beobachtungsergebnissen der erwähnten Beobachtungsmittel angewandt werden.
Dynamisches Ratensteuersystem nach Anspruch 14, wobei die erwähnten mehreren Regelungsfaktoren R, R' und R'' jeweils folgendermaßen lauten: R = 1/λ0 (λ0 > 1) R' = R/λ1 (λ1 > λ0 > 1) R'' = R/λ2 (R < λ2 < 1)wobei λ0, λ1 und λ2 die Zellenflüsse zu verschiedenen Meßzeiten sind und die Schwelle Λ als 1 genommen wird.
Dynamisches Ratensteuersystem nach Anspruch 1, wobei die erwähnten Steuermittel (12) Mittel enthalten, die gemäß dem Zellenverlustverhältnis entscheiden, ob eine Verbindungsanforderung von einem Endgerät angenommen wird oder nicht; und diese Entscheidungsmittel folgendes umfassen: Mittel, die das Zellenverlustverhältnis CLR_i der i-ten Gruppe berechnen; und Mittel, die die Verbindung einer Gruppe gestatten, die dieses Zellenverlustverhältnis CLR_i erfüllt.
Dynamisches Ratensteuersystem nach Anspruch 16, wobei die erwähnten Mittel, die das Zellenverlustverhältnis CLR_i berechnen, Mittel umfassen, die die mehreren Verbindungsanforderungen gemäß ihrer Spitzenrate und mittleren Rate in i Gruppen klassifizieren und die das Zellenverlustverhältnis CLR_i der i-ten Gruppe folgendermaßen berechnen: CLRi ≤ (aall/c)·(ri/ai)·CLRave wobei für alle diese mehreren Verbindungsanforderungen CLR_ave das mittlere Zellenverlustverhältnis, a_all die Summe der mittleren Raten, c die VP-Bandbreite, r_i die Spitzenrate der Gruppe i und a_i die mittlere Rate der Gruppe i ist.
Dynamisches Ratensteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das dynamische Ratensteuersystem das eine oder die mehreren quellenseitigen Endgeräte (50) indirekt versorgt.
Dynamisches Ratensteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das dynamische Ratensteuersystem das eine oder die mehreren quellenseitigen Endgeräte (50) direkt versorgt.