JP2000101604A - セルレート保証回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 確実に最小セルレートを保証するとともに、
回路規模を抑えたセルレート保証回路を提供すること。 【解決手段】 対象となる仮想チャネル以外の仮想チャ
ネル全体に対してピークセルレート監視を行うピークセ
ルレート監視手段と、ピークセルレート監視手段によっ
て監視すべき帯域幅を、信号伝送路の全帯域幅から保証
すべき最小帯域幅を減算したものとして設定する帯域幅
設定手段とを備える。このとき、ピークセルレート監視
手段による監視のためのピークセル間隔の逆数は、伝送
路のセル間隔の逆数から最小セルレートを保証する仮想
セルの最大保証セル間隔の逆数を減算した値とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、最小セルレートを
保証するためのセルレート保証回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】非同期転送モード（ＡＴＭ：Asynchrono
us Transfer Mode）と呼ばれる時分割転送モードに対
し、従来から利用されている時分割伝送方式として代表
的なものに同期転送モード（ＳＴＭ：Synchronous Tran
sfer Mode ）がある。同期転送モードは、ユーザに対し
て特定のタイムスロットを割り当て、一定の間隔でデー
タを送出するデータ伝送方式である。

【０００３】同期転送モードでは、データを一定間隔で
伝送することから、伝送したいデータ量が一時的に多く
なった場合であっても伝送速度を速くしてこれに対応す
るということができず、サービスの品質劣化を引き起こ
すという欠点があった。また、伝送すべきデータが一定
量以下であれば、データ伝送に同じ帯域幅を占有するた
め、伝送すべきデータが少ない場合には、伝送路の使用
効率が悪くなるという欠点もあった。

【０００４】これに対して、広帯域ＩＳＤＮ（Integrat
ed Services Digital Network ；サービス統合ディジタ
ル通信網）などには前述したように非同期転送モード
（ＡＴＭ：Assynchronous Transfer Mode ）が用いられ
ている。非同期転送モードは、ユーザに特定のタイムス
ロットを割り当てず、ユーザがセルを必要とするときに
必要な数だけ伝送することによって、伝送路を効率良く
利用できるようになっている。

【０００５】非同期転送モードでデータ伝送に使用する
帯域幅は、単位時間当たりにユーザが送出するセルの数
で決定する。すなわち、非同期転送モードでは、ユーザ
がある時間内に送出するセルが多ければ帯域幅は広くな
り、逆にセルが少なければ、帯域幅は狭いことになる。
したがって、非同期転送モードでのデータ伝送では、ユ
ーザが利用する帯域幅は時間と共に変化する。

【０００６】また、非同期転送モードでのデータ伝送で
は、タイムスロットを割り当てないことからセルには宛
先情報が必要となる。すなわち、伝送すべきセルは、伝
送情報を含むペイロード部分に宛先情報などを含むヘッ
ダを付加した構成となっている。この宛先情報には、仮
想チャネル（Virtual Channel ）、および、仮想パス
（Virtual Path）、という概念を導入しており、仮想チ
ャネル、仮想パスを表す番号として、仮想チャネル識別
子（ＶＣＩ：Virtual Channel Identifier）、仮想パス
識別子（ＶＰＩ：Virtual Path Identifier ）をセルの
ヘッダ内に書き込んでいる。

【０００７】ところで、一つの伝送路に時間的に帯域幅
の変化する仮想的伝送路を、より多く多重化すると、統
計多重化効果によって伝送路の利用効率が向上すること
が知られている。ここで、仮想的伝送路の多重化につい
て詳しく説明する。なお、以下の説明では仮想的伝送路
を仮想チャネルと呼んで説明するが、仮想チャネルと仮
想パスとは概念的に同じものなので、仮想チャネルおよ
び仮想チャネル識別子に関する記述は、仮想パスおよび
仮想パス識別子にそのまま読み替えてもかまわない。

【０００８】個々の仮想チャネルの帯域幅の時間的変化
は独立であるため、多重化によって一時的に輻輳が起こ
ることがある。輻輳が起こると、セルの遅延が生じた
り、網でセルが廃棄されたりすることが確率的に起こ
る。そこで、セルの遅延を少なくし、セル廃棄の確率を
低減するためには個々の仮想チャネルのトラヒック特性
を考慮して多重化数を決定する必要がある。

【０００９】非同期転送モードでは、トラヒック特性を
表す主要なパラメータとして、仮想チャネルごとにピー
クセルレート（Peak Cell Rate）およびサステナブルセ
ルレート（Sustainable Cell Rate）がある。ピークセ
ルレートは、セルの最小到着間隔（ピークセル間隔）を
規定するものであり、サステナブルセルレートは、ある
一定時間内に到着するセル数を規定するものである。そ
して、これらをユーザに申告させ、それに基づいて多重
化を行う。

【００１０】すなわち、ユーザが申告したパラメータ値
通りにセルを送出しなければ、通信のサービス品質が保
証されない。このため、これらのパラメータを監視する
機能が必要となる。詳しくは、網においてユーザから受
け取ったセルが、申告されたピークセルレートやサステ
ナブルセルレートに適合しているかを検査し、違反して
いれば、そのセルを廃棄する。このような処理は、使用
量パラメータ制御（ＵＰＣ：Usege Parameter Control
）と呼ばれる。トラヒックパラメータには、最小セル
レート（ＭＣＲ：Minimum Cell Rate ）が定義されてお
り、使用可能な最小帯域を保証することができるように
なっている。

【００１１】従来、最小セルレートを保証する仮想チャ
ネル以外のセルに対して、仮想チャネルごとにピークセ
ルレートやサステナブルセルレート監視などの使用量パ
ラメータ制御を行う最小セルレート保証回路では、間接
的に最小セルレートを保証する方法がとられていた。詳
しくは、従来の最小セルレートを保証する方法として、
ピークセルレートの監視を行うことで、最小セルレート
を保証する仮想チャネル以外の仮想チャネルのピークセ
ルレート監視帯域の合計を伝送路の全帯域幅Ｗから保証
最小帯域幅Ｗｍを引いたものとする方法を採用してい
た。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】一般に、それぞれの仮
想チャネルが実際にピークセルレートで伝送されている
ことは少ない。このため、前述したピークセルレートの
監視を行うことによって、最小セルレートを保証する方
法では、ピークレベルで使用されていないときでも、ピ
ーク時の帯域を確保しているため、通常時には使用され
ない帯域が多くなってしまう。したがって、前述した統
計多重効果による帯域の効率的な利用ができないという
問題点があった。

【００１３】これに対して、サステナブルセルレートの
監視を行うことで、使用量パラメータ制御を行うことに
より、帯域を効率的に利用する方法がある。この方法
は、ピークセルレートの監視の代わりに、サステナブル
セルレートの監視を行うものであり、最小セルレートを
保証する仮想チャネル以外の仮想チャネルのサステナブ
ルセルレート監視帯域の合計を、伝送路の全帯域幅Ｗか
ら保証最小帯域幅Ｗｍを引いたものとするものである。

【００１４】しかしながら、このようなサステナブルセ
ルレートの監視による最小セルレートを保証する方法に
あっては、ピークセルレート監視と比較して、帯域を効
率的に利用できるものの、時と場合とによっては最小帯
域が保証されなくなることがあるという問題点があっ
た。さらに、サステナブルセルレートの監視は、ピーク
セルレートの監視よりも長時間の監視を行う必要がある
ため、その監視を行うための回路規模が大きくなるとと
もに、製造コストが高くなるという問題点があった。

【００１５】本発明の課題は、上記問題点を解決するた
めになされたものであり、確実に最小セルレートを保証
するとともに、回路規模を抑えたセルレート保証回路を
提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のセルレート保証
回路は、対象となる仮想チャネル以外の仮想チャネル全
体に対してピークセルレート監視を行うピークセルレー
ト監視手段と、ピークセルレート監視手段によって監視
すべき帯域幅を、信号伝送路の全帯域幅から保証すべき
最小帯域幅を減算したものとして設定する帯域幅設定手
段とを備えるように構成している。このとき、ピークセ
ルレート監視手段による監視のためのピークセル間隔の
逆数は、伝送路のセル間隔の逆数から最小セルレートを
保証する仮想セルの最大保証セル間隔の逆数を減算した
値とすることが有効である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図示した一実施形態に基づ
いて本発明を詳細に説明する。なお、本実施形態では、
最小セルレートを保証する仮想チャネルを除く、すべて
の仮想チャネルを１つの仮想チャネルとみなし、その仮
想チャネルに対し、ピークセルレートの監視回路によっ
てセルレート保証回路を構成するものとする。すなわ
ち、最小セルレートを保証する仮想チャネル以外の仮想
チャネル全体に対してピークセルレート監視による使用
量パラメータ制御を行う。

【００１８】具体的には、伝送路の全帯域幅をＷ、保証
最小帯域幅をＷｍとし、他の仮想チャネル全体に対して
行うピークセルレート監視の帯域幅ＷｐをＷｐ＝Ｗ−Ｗ
ｍとすることによって、ピークセルレートを監視するだ
けで最小セルレートを保証するセルレート保証回路を実
現する。

【００１９】まず、伝送路のセル間隔をＴ、最小セルレ
ートを保証する仮想チャネルの最大保証セル間隔をＴｍ
として、前述の使用量パラメータ制御をセル間隔で表現
すると、他の仮想チャネルに対して行うピークセルレー
ト監視に用いるパラメータであるピークセル間隔Ｔｐ
は、（１／Ｔｐ）＝（１／Ｔ）−（１／Ｔｍ）で表され
ることになる。

【００２０】図１は、本発明のセルレート保証回路の動
作概念を示す。同図において、伝送路の全帯域幅Ｗと
し、３種類の仮想チャネルＣ１、Ｃ２、Ｃ３があり、そ
れぞれの保証最小帯域幅がＷｍ１、Ｗｍ２、Ｗｍ３であ
ったとする。このとき、仮想チャネルＣ１、Ｃ２をまと
めてピークセルレート監視を行い、帯域幅をＷｐ１に制
限する。同様にして、仮想チャネルＣ２、Ｃ３の帯域幅
をＷｐ２に制限するとともに、仮想チャネルＣ３、Ｃ１
の帯域幅をＷｐ３に制限する。このとき、Ｗｐ１、Ｗｐ
２、Ｗｐ３はそれぞれＷｐ１＝Ｗ−Ｗｍ３、Ｗｐ２＝Ｗ
−Ｗｍ１、Ｗｐ３＝Ｗ−Ｗｍ２とする。

【００２１】すなわち、本発明のセルレート保証回路で
は、複数の仮想チャネルをまとめて監視しているため、
それら仮想チャネルの統計多重効果が期待でき、帯域の
効率的な利用が可能となる。この効果は、実際のシステ
ムのように、より多くの仮想チャネルを多重化した場合
に顕著となる。また、サステナブルセルレート監視回路
よりもピークセルレート監視回路の方が回路規模が小さ
く、このピークセルレート監視回路だけで、すべての仮
想チャネルに対して最小セルレートを保証することがで
きる。

【００２２】図２は、使用量パラメータ制御を行うピー
クセルレート監視回路の構成例を示す。同図において、
ピークセルレート監視回路１１は、加算器１２と、ダウ
ンカウンタ１３と、比較器１４とを備えている。加算器
１２は、あらかじめ設定された仮想チャネルのピークセ
ル間隔の情報を含む信号と、ダウンカウンタ１３の出力
信号とを加算し、ダウンカウンタ１３の入力信号として
出力するものである。ダウンカウンタ１３は、所定の初
期値（たとえば、“０”）を有し、入力信号が入力され
ることにより、初期値を入力信号値に更新する。そし
て、更新された値を一定時間間隔で減算していき、その
出力が“０”なったときに動作を停止する。また、その
出力端を比較器１４の一方入力端に接続する。

【００２３】比較器１４は、ダウンカウンタ１３の出力
信号を一方入力端に入力するとともに、あらかじめ設定
された仮想チャネルのセル遅延変動許容値の情報を含む
信号を他方入力端に入力し、これらの信号を比較するも
のである。比較した結果、ダウンカウンタ１３の出力が
セル遅延変動許容値よりも小さいとき、そのセルは違反
セルであるものとみなす。すなわち、セル遅延変動許容
値が“０”に近づいていくとき、セルの到着間隔がピー
クセル間隔よりも短くなってくると、ダウンカウンタ１
３の出力値が充分小さくなる前に、比較器１４による判
定が行われて違反とみなされる。

【００２４】以下、図２に示すピークセルレート監視回
路１１の動作例を簡単に説明する。まず、セル遅延変動
許容値がある程度の大きさの値を持ち、ピークセル間隔
よりも短い間隔でいくつものセルが到着した場合、ダウ
ンカウンタ１３では、入力信号値を一定時間間隔で減算
していく。このダウンカウンタ１３の出力は、比較器１
４によってセル遅延変動許容値と比較され、セル遅延変
動許容値よりも大きな値であるうちは違反とみなされな
い。しかし、いくつかのセルが到着するうちに、ピーク
セル間隔とセル到着間隔との差が徐々に小さくなって、
この差がダウンカウンタ１３に蓄積される。そして、ダ
ウンカウンタ１３の出力がセル遅延変動許容値よりも小
さくなると違反と判定する。

【００２５】図３は、バーチャルスケジューリングアル
ゴリズムに基づくピークセルレートの監視手順を説明す
るためのものである。バーチャルスケジューリングアル
ゴリズムでは、基準となるセルの到着からピークセルレ
ートに対応するセル発生間隔時間（Ｔ）後を推定セル到
着時刻ＴＡＴとする。そして、実際にセルが到着する
と、セル到着時刻ｔａと推定セル到着時刻ＴＡＴとを比
較し、推定セル到着時刻ＴＡＴよりもセル到着時刻ｔａ
の方が後か否かをチェックする（ステップＳ１０１）。

【００２６】ステップＳ１０１の判断処理において、推
定セル到着時刻ＴＡＴよりもセル到着時刻ｔａの方が後
であると判断すると（ステップＳ１０１；Ｙ）、推定セ
ル到着時刻ＴＡＴにセル到着時刻ｔａを代入する（ステ
ップＳ１０２）。そして、推定セル到着時刻ＴＡＴとセ
ル発生間隔時間Ｔとを加算したものを新たな推定セル到
着時刻ＴＡＴとし、正常セルと判定する（ステップＳ１
０３）。

【００２７】一方、ステップＳ１０１の判断処理におい
て、推定セル到着時刻ＴＡＴよりもセル到着時刻ｔａの
方が前であると判断すると（ステップＳ１０１；Ｎ）、
実際のセルの到着時間ｔａが推定セル到着時刻ＴＡＴよ
りも時間τだけ早かったものとして判断し直して、セル
到着時刻ｔａに時間τを加えた時間と推定セル到着時刻
ＴＡＴとを比較し、推定セル到着時刻ＴＡＴよりも時刻
ｔａ＋τの方が前か否かをチェックする（ステップＳ１
０４）。

【００２８】ステップＳ１０４の判断処理において、推
定セル到着時刻ＴＡＴよりも時刻ｔａ＋τの方が前であ
ると判断すると（ステップＳ１０４；Ｙ）、もともとの
セル発生が時間Ｔを満足していなかったものとみなし、
違反セルと判定する（ステップＳ１０５）。

【００２９】また、ステップＳ１０４の判断処理におい
て、推定セル到着時刻ＴＡＴよりも時刻ｔａ＋τの方が
後であると判断すると（ステップＳ１０４；Ｎ）、推定
セル到着時刻ＴＡＴとセル発生間隔時間Ｔとを加算した
ものを新たな推定セル到着時刻ＴＡＴとし、正常セルと
判定する（ステップＳ１０３）。

【００３０】図４は、連続状態型リーキィバケットアル
ゴリズムに基づくピークセルレートの監視手順を説明す
るためのものである。連続状態型リーキィバケットアル
ゴリズムでは、一般に知られているリーキィバケットア
ルゴリズムをベースにしているため、まず、リーキィバ
ケットアルゴリズムについて説明する。リーキィバケッ
トアルゴリズムでは、カウンタを用意し、セルの到着ご
とにカウンタを１ずつ増加し、あらかじめ決められてい
るリークレートごとにカウンタを減算していく。

【００３１】すなわち、イベントとなるセル到着がリー
クレート以下で発生している場合には、カウンタは０と
１のいずれかにしかならないが、イベントが集団発生し
た場合は、それ以上の値をとることになる。したがっ
て、カウンタに上限値を設けておけば、ある程度の集団
発生を許容しつつ、全体のイベント発生頻度は既定値以
下に抑えることが可能となる。

【００３２】連続状態型リーキィバケットアルゴリズム
では、カウンタを実数とし、新たなセルの到着ごとにリ
ークレートに相当する時間Ｔを増加し、また、リークレ
ートごとにカウンタを減算するのではなく、新たなセル
が到着した時点で、以前にカウンタを減算した時点から
の経過時刻を減算する。具体的には、実際にセルが到着
した時刻をセル到着時刻ｔａとすると、リーキィバケッ
トカウンタの値Ｘから以前カウンタを減算した時点から
の経過時間（ｔａ−ＬＣＴ）を減算し変数Ｘ’に代入す
る（ステップＳ２０１）。なお、ＬＣＴは直前に正常セ
ルと判定された時刻を示す。

【００３３】つづいて、変数Ｘ’が負の値であるか否か
をチェックし（ステップＳ２０２）、ステップＳ２０２
の判断処理において、変数Ｘ’が負の値であると判断す
ると（ステップＳ２０２；Ｙ）、変数Ｘ’に０を代入す
る（ステップＳ２０３）。そして、変数Ｘ’にセル発生
間隔時間Ｔを加算した値を新たなカウンタ値Ｘとすると
ともに、時刻ＬＣＴにセル到着時刻ｔａを代入して、正
常セルと判定する（ステップＳ２０４）。

【００３４】一方、ステップＳ２０２の判断処理におい
て、変数Ｘ’が正の値であると判断すると（ステップＳ
２０２；Ｎ）、実際のセルの到着時間ｔａが時間τだけ
早かったものとして判断し直して、変数Ｘ’が時刻τで
示す値よりも大きな値であるか否かをチェックする（ス
テップＳ２０５）。ステップＳ２０５の判断処理におい
て、変数Ｘ’が時刻τで示す値よりも大きいと判断する
と（ステップＳ２０５；Ｙ）、もともとのセル発生が時
間Ｔを満足していなかったものとみなし、違反セルと判
定する（ステップＳ２０６）。

【００３５】また、ステップＳ２０５の判断処理におい
て、変数Ｘ’が時刻τで示す値よりも小さいと判断する
と（ステップＳ２０５；Ｎ）、変数Ｘ’にセル発生間隔
時間Ｔを加算した値を新たなカウンタ値Ｘとするととも
に、時刻ＬＣＴにセル到着時刻ｔａを代入して、正常セ
ルと判定する（ステップＳ２０４）。

【００３６】以上説明したように、本実施形態では、サ
ステナブルセルレート監視回路よりも回路規模の小さな
ピークセルレート監視回路だけで回路を構成することが
できるため、回路規模を小さくすることができ、また、
帯域の効率的な利用が可能となる。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、従来よりも回路規模を小さく抑え、帯域の効
率的な利用を可能とし、確実に最小セルレートを保証す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセルレート保証回路の動作概念を示す
図。

【図２】本実施形態におけるセルレート保証回路の要部
構成を示すブロック図。

【図３】本実施例のセルレート保証回路の動作手順を説
明するための流れ図。

【図４】本実施例のセルレート保証回路の動作手順を説
明するための流れ図。

【符号の説明】

１ セルレート保証回路 ２ バイナリカウンタ ３ メモリ ４ レジスタ ５ 減算器 ６ 符号判定器 ７ 加算器 ８ 符号判定器 ９ 比較器 １０１ ピークセルレート監視回路 １０２ 加算器 １０３ ダウンカウンタ １０４ 比較器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対象となる仮想チャネル以外の仮想チャネ
   ル全体に対してピークセルレート監視を行うピークセル
   レート監視手段と、 前記ピークセルレート監視手段によって監視すべき帯域
   幅を、信号伝送路の全帯域幅から保証すべき最小帯域幅
   を減算したものとして設定する帯域幅設定手段と、 を備えることを特徴とするセルレート保証回路。
2. 【請求項２】前記ピークセルレート監視手段による監視
   のためのピークセル間隔の逆数は、伝送路のセル間隔の
   逆数から最小セルレートを保証する仮想セルの最大保証
   セル間隔の逆数を減算した値とすることを特徴とする請
   求項１記載のセルレート保証回路。