JP2000236344A - Atmスイッチ及び動的しきい値設定方法 - Google Patents
Atmスイッチ及び動的しきい値設定方法Info
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Abstract
を効率的に利用する動的キューしきい値方式を使用する
ATMスイッチを提供する。 【解決手段】 動的キューしきい値方式を用いたATM
スイッチは、K個の出力ポートキューと、該K個の出力
ポートキューを共有するB個のセルのバッファとを有
し、前記K個の出力ポートキューに対して共通のしきい
値が動的に設定され、前記共通のしきい値は、新しいセ
ルが前記K個の出力ポートキューのうちの1つの出力ポ
ートキューに到着したときに古い値から新しい値に変更
され、前記新しい値は、全キュー長が所定値のB倍より
小さいときは前記1つの出力ポートキューの長さに1を
加えた値と前記古い値とのうちの最大値であり、全キュ
ー長が前記所定値のB倍以上のときは前記古い値から1
を引いた値と統計的に設定された最小バッファしきい値
とのうちの最大値であり、前記所定値は0より大きい。
Description
ッファ管理方式に係り、特に、動的キュー長を用いたA
TMスイッチの最適バッファ管理方式に関する。本発明
は、動的キューしきい値を用いたATMスイッチ、及
び、ATMスイッチのキューに対して共通のしきい値を
動的に設定する方法として実現される。
は、帯域の競合やスイッチ内の一時的輻輳によるサービ
スの遅延を受けたセルに対処するためにバッファリング
を用いている(E. W. Zegura, "Architectures for ATM
Switching Systems", IEEE Communications Magazine,
pp.28-37, February, 1993、参照)。このようなアー
キテクチャのうちで、共有バッファメモリスイッチは、
効率的にバッファを利用するため好ましい。例えばすべ
ての出力ポートの間でバッファを共有し、入力トラフィ
ックの統計多重を利用することにより、共有バッファA
TMスイッチは、ポートあたりのバッファサイズを小さ
くしても、同じセル遅延及び損失パフォーマンスを達成
することができる。このようなバッファサイズの節減効
果は、トラフィックがバースト的でありトラフィック負
荷が不均一であるときには特に重要である。
常、いくつかの異なるレベルで共有される。例えば、バ
ッファは、異なるサービスクラス(例えば、CBR、V
BR、ABR、UBRなど)によって論理的に分割され
共有されることが可能である。上記のように、バッファ
は、異なる出力ポートに対応するキューどうしの間で共
有することができる。VCごとのキューイングを採用す
る場合、バッファは、異なるVCに対応するキューどう
しの間で共有することができる。
モリスイッチは、過負荷条件下ではうまく動作しない
(M. I. Irland, "Buffer management in a packet swi
tch",IEEE Trans. Commun., vol.COM-26, pp.328-337,
Mar. 1978、参照)。重要な問題点は、複数の出力ポー
トの間の公平性である。バッファメモリの統計的共有
は、小さい出力ポートグループがメモリのほとんどを消
費する可能性を引き起こす。このような、一部のポート
による過大なメモリ使用により、あまり利用されていな
いポート宛のセルが公平なメモリのシェアを得ることが
できない。最悪の場合、アクセスさえも妨げられる。
決法は、ポートが使用することができるバッファリング
の量に対して制限を設けることである。すなわち、各キ
ューは、最小メモリ量が保証されるとともに、アクセス
することができる最大メモリ量のしきい値を有する。
L. Kleinrock, "Analysis of Shared Finite Storage i
n a Computer Network Node Environment Under Genera
l Traffic Conditions", IEEE Trans. Commun., vol.CO
M-28, No.7, pp.992-1003, July, 1980、に提案され解
析されている。一般に、キューしきい値を設定する2つ
の方式がある。
ic threshold)法と呼ばれる。この方法では、バッファ
しきい値は、ネットワーク管理システム(NMS:netw
orkmanagement system)によって、各キューごとにあら
かじめ設定される。到着セルは、対応するキュー長が、
与えられたしきい値より小さいときに限り受容される。
ST法は、実装が簡単であり、対応するキューカウンタ
と1つのコンパレータ(比較器)しか必要としない。複
数のキューに対して静的しきい値を選択する際に、NM
Sは、トラフィックの特性及び統計を知る必要がある。
キューに到着するトラフィックは、そのキューの記述と
一致している必要がある。従って、ST法は、クラスレ
ベル(例えば、CBR、VBR及びUBR)のトラフィ
ックに適している。この場合、トラフィックは、異なる
ポートキュー及びクラス内の個々のコネクションに関し
てはかなり変動するけれども、1つのクラス全体では予
測可能性が高いからである。
mic threshold)法と呼ばれる。この方法では、バッフ
ァしきい値は、変化するトラフィック負荷に従って動的
に調整される。DT法によれば、キューがメモリの公平
なシェア(すなわち、動的しきい値)を超過していない
限り、過負荷トラフィックがメモリにアクセスすること
が可能である。従って、良好な動的しきい値法は、複数
のキューの間でバッファメモリの公平な共有を保証しな
がら、全体のスイッチ帯域利用率を改善するはずであ
る。一般に、DT方式は、より多くの処理パワーを必要
とし、ポートまたはVCのレベルでのバッファ管理に適
している。これらのレベルでは、トラフィック負荷変動
は複数のキューの間でかなり変化する(ほとんどは短い
時間しか持続しないが)可能性がある。ポート及びVC
のレベルでのトラフィック負荷変動に関する比較的短い
時間スケールのために、DT方式は、実装が単純である
ことが要求される。
ラフィック条件におけるパフォーマンスが、包括的なシ
ミュレーション研究を通じて比較されている(A. K. Ch
oudhury and E. L. Hahne, “Dynamic Queue Length Th
resholds in a Shared-Memory Packet Switch”, IEEE/
ACM Trans. Networking, Vol.6, pp.130-140, April,19
98、参照)。具体的には、この文献では、ある量のバッ
ファを未割当てにして、バッファメモリの公平な共有を
保証する単純でエレガントなDT方式が提案されてい
る。しかし、この方式では、少数のキューのみが過負荷
のときに、バッファメモリ利用率が低い。
題点を克服するため、本発明の目的は、過負荷キューの
数にかかわらず、空きメモリを効率的に利用する動的キ
ューしきい値方式を使用するATMスイッチを提供する
ことである。
ズム及びDTアルゴリズムを用いた階層的バッファ管理
方式を提供することである。さらにもう1つの目的は、
バッファ利用率を改善する新規な動的キューしきい値ア
ルゴリズムを提供することである。
ために、本発明によれば、動的キューしきい値方式を用
いたATMスイッチは、K個の出力ポートキューと、該
K個の出力ポートキューを共有するB個のセルのバッフ
ァとを有し、前記K個の出力ポートキューに対して共通
のしきい値が動的に設定される。前記共通のしきい値
は、新しいセルが前記K個の出力ポートキューのうちの
1つの出力ポートキューに到着したときに古い値から新
しい値に変更され、前記新しい値は、全キュー長が0よ
り大きい所定値のB倍より小さいときは前記1つの出力
ポートキューの長さに1を加えた値と前記古い値とのう
ちの最大値であり、全キュー長が前記所定値のB倍以上
のときは前記古い値から1を引いた値と統計的に設定さ
れた最小バッファしきい値とのうちの最大値である。
のそれぞれの出力ポートキューの長さは、入力トラフィ
ック負荷と、該出力ポートキューに割り当てられたサー
ビス帯域との変動に基づいて変化する。
受容されるのは、該特定のキューの長さが前記新しい値
より小さく、且つ、全キュー長がBより小さいときであ
る。
バッファしきい値はデフォルトでは0に等しい。
定の動作に対して割り当てられる。
的キューしきい値方式を用いて、前記1つの出力ポート
キュー内のVCに割り当てられる。
複数レベルの動的バッファに適用される。
キューと、該K個のキューによって共有されるB個のセ
ルのバッファとを有するATMスイッチのK個のキュー
に対して共通のしきい値T(t)を動的に設定する方法
において、k=1,2,...,Kとして、前記K個のキ
ューはそれぞれ、時刻tにおいてキュー長Qk(t)を
有し、Qk(t)は、入力トラフィック負荷及び出力ポ
ートkに割り当てられるサービス帯域とともに変動す
る。前記方法は、時刻tにおける全キュー長をQ(t)
とし、0<α≦1とし、統計的に設定された最小バッフ
ァしきい値をTmとし、T(t)の古い値をToldとし、
T(t)の新しい値をTnew(t)として、動的しきい
値T(t)を、 Q(t)<α×Bのとき、Tnew(t)=max(Q
k(t)+1,Told)、 Q(t)≧α×Bのとき、Tnew(t)=max(Told
−1,Tm)、 により設定するステップと、Tnew(t)を更新するス
テップと、Qk(t)<Tnew(t)かつQ(t)<Bな
らば時刻tで出力ポートkに新たに到着するセルを受容
し、それ以外の場合には該新たに到着するセルを拒絶す
るステップとからなる。
K個のキューと、該K個のキューによって共有されるB
個のセルのバッファとを有するATMスイッチのK個の
キューに対して共通のしきい値TP(t)を動的に設定
する方法において、k=1,2,...,Kとして、前記
K個のキューはそれぞれ、時刻tにおいてキュー長Qk
(t)を有し、Qk(t)は、入力トラフィック負荷及
び出力ポートkに割り当てられるサービス帯域とともに
変動し、各キューは、Lk個のVCを有し、l=1,
2,...,Lkとして、ポートkの各VCキューは、キュ
ー長Qkl(t)を有する。前記方法は、時刻tにおける
全キュー長をQ(t)とし、0<α≦1とし、統計的に
設定された最小バッファしきい値をTmとし、TP
(t)の古い値をTPoldとし、TP(t)の新しい値
をTPnew(t)として、各出力キューに対する動的し
きい値TP(t)を、 Q(t)<α×Bのとき、TPnew(t)=max(Qk
(t)+1,TPold)、 Q(t)≧α×Bのとき、TPnew(t)=max(TP
old−1,Tm)、 により設定するステップと、0<β≦1とし、キューk
に割り当てられた各VCに対する動的しきい値をTVk
(t)とし、TVk(t)の古い値をTVk oldとし、T
Vk(t)の新しい値をTVk new(t)として、 Q(t)<β×TP(t)のとき、TVk new(t)=m
ax(Qkl(t)+1,TVk old)、 Q(t)≧β×TP(t)のとき、TVk new(t)=m
ax(TVk old−1,Tm)、 により設定するステップと、TP(t)及びTV
k(t)を更新するステップと、Qk(t)<TP(t)
かつQkl(t)<TVk(t)かつQ(t)<Bならば
時刻tで出力ポートkに新たに到着するセルを受容し、
それ以外の場合には該新たに到着するセルを拒絶するス
テップとからなる。
ッファ管理]ATMスイッチにおいて、バッファメモリ
は、 ・異なるトラフィッククラスに属するキュー間、 ・異なる出力ポート宛のキュー間、 ・VCごとのキューイングを採用する場合は異なるVC
のキュー間、 などのいくつかの方法で分割され共有される。図1は、
入力及び出力でキューイングを行うATMスイッチのア
ーキテクチャレイアウトを示す図である。この実施例に
おいて、スイッチは、同様の構造及び機能を有するK個
の入力モジュールIXBとK個の出力モジュールOXB
とを有する。各入力モジュールにおいて、バッファメモ
リは共有され、図2に示すように階層的な方法で論理的
に分割される。
る全バッファメモリはB個のセルであり、N個のトラフ
ィッククラスがある。このN個のトラフィッククラス
は、CBR、VBR(リアルタイム及び非リアルタイ
ム)、ABR及びUBRなどからなる。各トラフィック
クラスは、M個(M<N)のグループのうちの1つに属
する。各グループは、同様の統計的特性のトラフィック
クラスからなる。例えば、すべての非リアルタイムVB
Rクラスは1つのグループに属する。全バッファBは、
各グループに分割され専用される。グループm(m=
1,2,...,M)には専用メモリBGmが割り当てら
れ、
mは、ネットワーク管理システムによって選択され調整
された静的グループバッファしきい値である。グループ
mに割り当てられる複数のトラフィッククラスは、次の
ようにグループメモリBGmを共有することができる。
即ち、クラスi(ただし、クラスiはグループmに割り
当てられる)が使用可能な最大バッファが、BCi(i
=1,2,...,N)及び
共有することができる。
てバッファ利用率を最大にしながら、グループ内のいず
れのクラスによるバッファメモリの過大な消費もないこ
とを保証する。バッファ割当てBCiの各トラフィック
クラスiごとに、相異なる損失あるいは遅延優先度のJ
個のサブクラスが存在することも可能である。サブクラ
スjのバッファしきい値はTCij(j=1,2,...,
J)に設定される。TCijの選択は、何らかのキューイ
ングモデルを適用することによってなされる(F. Kamou
n and L. Kleinrock, “Analysis of Shared Finite St
orage in a Computer Network Node Environment Under
General Traffic Conditions”, IEEETrans. Commun.,
Vol.COM-28, No.7, pp.992-1003, July, 1980、参
照)。
クラス及びサブクラスのレベルのバッファしきい値(B
Ci及びTCij)は、ネットワーク管理システムによっ
て静的に選択され調整される。各クラス内で、バッファ
管理はさらに2つのレベルに分類される。 ・K個の出力ポートへのセルに対するキューがあり、T
Piで全K個のキューに対する共通のしきい値を表す。 ・VCごとのキューイングを採用する場合、各出力ポー
トごとに異なるVCに対するキューがあり、TVikで出
力ポートk(k=1,2,...,K)宛のすべてのVC
に対する共通のしきい値を表す。
割当てとは異なり、ポート及びVCのレベルでのキュー
しきい値(TPi及びTVik)は、変化するトラフィッ
ク条件とともに動的に更新される。ポート及びVCのレ
ベルのバッファ管理に動的しきい値を使用する理由は、
これらのレベルではトラフィック負荷の変動が大きくな
る傾向があり、動的しきい値は、静的しきい値よりもず
っと良好にトラフィック負荷の過渡的挙動に対処するこ
とができるからである。従来の静的しきい値方式では、
ポートキューしきい値は次のように設定される(F. Kam
oun and L. Kleinrock, “Analysis of Shared Finite
Storage in a Computer Network Node Environment Und
er General Traffic Conditions”, IEEE Trans. Commu
n., Vol.COM-28, No.7, pp.992-1003, July, 1980、参
照)。
動的しきい値方式の実施例について説明する。この方法
は、バッファメモリの公平で最適な共有を実現する。こ
の実施例はポートあるいはVCのレベルのキュー長しき
い値に関して説明されるが、当業者には直ちに明らかな
ように、この方式はバッファメモリの動的な公平共有を
必要とする任意の問題に直接に適用することができる。
明する実施例はATMスイッチである。本実施例では、
ATMスイッチはK個の出力ポートと、対応するK個の
出力キューによって共有されるB個のセルのバッファを
有すると仮定する。Qk(t)は、時刻tにおける出力
キューk(k=1,2,...,K)のキュー長である。
好ましい実施例では、Qk(t)は、出力ポートkの入
力トラフィック負荷と、出力ポートkに割り当てられる
サービス帯域の変化に応じて変動する可能性がある。K
個の出力キューがすべて等しく扱われる場合、バッファ
空間Bの公平共有を保証するには、各キューは、過負荷
になったとき、少なくともB/Kのバッファメモリ(公
平なシェア)にアクセスすることができなければならな
い。他方、バッファを効率的に利用するため、すなわ
ち、最大バッファ共有を達成するためには、個々の過負
荷キューは、他のキューによって使用されていないある
いは要求されていない空きバッファメモリを使用する。
に対して共通のしきい値T(t)を動的に設定すること
によって達成される。この方式では、次のアルゴリズム
がT(t)を動的に設定する。時刻tにおいて出力ポー
トkへのセルが到着したとき、
である。Tmは、各キューごとに統計的に設定される最
小バッファしきい値を表す。デフォルトではTm=0で
ある。従って、出力ポートkに到着するセルは、時刻t
において、Qk(t)<Tnew(t)かつQ(t)<Bの
場合にk番目のキューに受容され、それ以外の場合に、
このセルは拒絶される。いずれの場合でも、その後、共
通しきい値Toldの値はTnew(t)の値によって更新さ
れる。
は、共有されるべきメモリの量を制御する。完全なバッ
ファ共有の場合にはαは1に設定され、その場合、キュ
ーが過負荷のとき、メモリが複数の異なるキューの間で
公平に共有されつつ100%のバッファ利用率を達成す
ることができる。好ましい実施例では、式(1)におけ
るパラメータα及びTmを調整することによって、少量
のバッファを何らかの動作(例えば、RMセル挿入やen
d-of-messageセル挿入)のために特に残しておくことも
可能である。
前のセクションでは、本発明の動的キューしきい値方式
を用いて出力ポートレベルで複数のキューに対してバッ
ファメモリを効率的かつ公平に管理する実施例について
説明した。K個の出力ポートキューのそれぞれへのバッ
ファメモリ割当ては式(1)によって動的にT
new(t)に設定される。しかし、ATMスイッチで
は、バッファメモリは、ポートレベルの下でさらに分割
されることが必要となることがある。例えば、前述のよ
うに、出力キューは多くのVCからなることがある。V
Cごとのキューイングを採用する場合、バッファメモリ
は、各VCキューに論理的に割り当てることも必要にな
る。
実施例では、各出力ポートkはLk(k=1,2,...,
K)個のVCを有する。出力キューkの各VCの時刻t
におけるキュー長をQkl(t)で表す(l=1,
2,...,Lk)。広く採用されているバッファ管理ポリ
シーは、まず、バッファメモリが、複数の出力キューの
間で公平に共有されることを要求する(前のセクション
で行われたように)。次に、各出力キュー内で、割り当
てられたメモリを、この出力ポートへのすべてのVC間
でさらに公平に共有する。これが、マルチレベルバッフ
ァ管理問題である。この好ましい実施例では、本発明の
方式を用いてマルチレベル動的キューしきい値方式を実
現し、上記の基準を満たしながらバッファ利用率を最大
にする。
しきい値であり、TVk(t)は、出力ポートk(k=
1,2,...,K)宛の各VCキューの動的キューしき
い値である。VClのセルが出力ポートkに到着したと
き、動的キューしきい値TP(t)及びTVk(t)は
次の2段階アルゴリズムで計算される。1.ポートキュ
ーkに対して、
<β≦1である。
TVk(t)かつQ(t)<Bの場合に到着セルは受容
される。それ以外の場合、セルは拒絶される。その後、
セルが受容されるか廃棄されるかに拘わらず、TP
(t)及びTVk(t)によって、しきい値TPold及び
TVk oldがそれぞれ更新される。
ル、すなわち、ポートレベルとVCレベルにおける、バ
ッファ管理のための動的バッファ割当て方式を提供す
る。これは、2つの異なるレベルで、即ち、まずポート
レベルで、次にポート内のVCレベルで、バッファメモ
リの公平で最適な共有を保証する。詳細にいえば、K個
の出力キューのうちのm個が過負荷(オーバーロード。
すなわち、できるだけ多くのバッファを要求している状
態)であり、残りの出力キューはアンダーロード(すな
わち、今のところバッファは不要の状態)であると仮定
する。過負荷の出力キューkに対して、nk個(nk≦L
k)の過負荷のVCがある。α=β=1に設定すること
で、バッファメモリBの完全共有を提供する。その場
合、式(2)及び(3)のアルゴリズムによって、m個
の過負荷出力キューのそれぞれに対するバッファ割当て
はB/mであり、ポートkのnk個の過負荷VCのそれ
ぞれに対するバッファ割当てはB/(m×nk)であ
る。
ついて説明したが、当業者には認識されるように、上記
アルゴリズムは、マルチレベル動的バッファ割当て問題
を扱うように容易に拡張することができる(実際には2
レベルの場合が普通であるが)。他方、出力キューどう
しの間の公平性に関係なく、すべてのVCが同じ公平な
バッファ割当てを要求する場合、上記アルゴリズムを直
接にすべてのVCに適用することによって、方式は単純
化される。
ション結果]このセクションでは、動的しきい値方式及
びその他のバッファ管理方式のパフォーマンスを、いく
つかの例を通して比較する。
oudhury and E. L. Hahne, “Dynamic Queue Length Th
resholds in a Shared-Memory Packet Switch”, IEEE/
ACMTrans. Networking, Vol.6, pp.130-140, April, 19
98)に記載された動的しきい値方式では、定常状態にお
いて、次式で定まるある量のバッファメモリΘが未割当
てのまま残される。これは彼らの方式で本質的であるか
らである。Θ=αB/(1+θ・S)ここで、Sは過負
荷キューの数であり、θは乗数パラメータである。多く
の過負荷キューがある場合あるいはパラメータθが非常
に大きい値である場合には、未割当てのまま残されるメ
モリは無視できるかもしれないが、彼らは前掲論文で、
θの値が非常に大きいと動的制御が無効になることを示
している。他方、適当なトラフィックポリシング、帯域
割当て及びその他の制御メカニズムにより、多くのキュ
ー(それぞれ異なる出力ポート又はラインへ行く)が同
時に輻輳する可能性は低くなる。従って、場合によって
は、Θにおける未利用のメモリ量は大きくなる。例え
ば、完全共有のα=1でθ=1(通常は良好な選択)の
場合、ただ1つの過負荷キューがあるときに、メモリの
半分が割り当てられないことになる。
リが、4個の出力ポートに対応するキューによって共有
される。容量600Mbpsのサーバが、ラウンドロビ
ン方式で4個のポートキューにサービスする。別のソー
ス(VC)が、各ポートキューにセルを供給する。第1
のVCは、到着レートが310MbpsのCBRソース
である。残りは、ピークレートが310Mbpsで、相
異なるオンとオフの周期を有する「オン/オフ」VBR
ソースであり、システム全体は安定であるが、2個以上
のソースがアクティブにセルを送信しているときには過
負荷が発生するようになっている。しかし、アクティブ
で過負荷のVCが1個のみの場合には、Choudhury et a
l.に記載のアルゴリズムによれば、VCは、すべての空
きバッファメモリ(120セル)をとる。図3から分か
るように、本発明のDT方式を用いると、各キューごと
の定常状態キュー占有量は、2個、3個及び4個のVC
がアクティブのときそれぞれ60セル、40セル及び3
0セルである。これは、120セルのバッファメモリ全
体が使用されている場合にChoudhury et al.のアルゴリ
ズムによって計算されたバッファメモリの公平シェアと
厳密に一致する。Choudhury et al.のDTアルゴリズム
を用いると、バッファメモリの公平シェアは、それぞれ
60セル、40セル、30セル及び24セルとなる。こ
の結果、未使用バッファはそれぞれ50%、33%、2
5%及び20%となる。
た静的しきい値方式では、過負荷ソースが1個だけのと
きにバッファは50%未使用であり、第3及び第4のソ
ースは、アクティブになったときに、メモリの公平シェ
アが得られない。
メモリが、2個の出力ポート宛の4個のVCキューによ
って共有される。各VCキューは相異なるソースによっ
てセルが供給される。第1のVCは出力ポート#1宛で
あり、ピークレートが310Mbpsの「オン/オフ」
VBRソースである。他の3個の統計的に同一のVCは
すべて出力ポート#2宛であり、ピークレートが310
MbpsのCBRソースである。従って、出力ポート#
2へのVCは常に過負荷状態を生じ、できるだけ多くの
空きバッファメモリを必要とする。動的バッファ共有ポ
リシーは次の2つのレベルを有する。 (i)2個のポートはポートレベルでバッファの公平シ
ェアを有する。 (ii)各ポートバッファシェア内では、複数のVCが
公平シェアを有する。 式(2)及び(3)に記載した本発明の動的キューしき
い値方式が適用される。図4から明らかなように、ポー
ト#2への3個のVCがt=500(セル時間)でアク
ティブになると、システムは過負荷になり、ポート#1
へのVCは、ポートレベルメモリ割当てで60セルの公
平シェアを獲得し、ポート#2へのVCは全体で残りの
60セルを獲得し、それらの3個のVCはそれぞれ、V
Cレベルのメモリ割当てで20セルずつの公平シェアを
有する。ポート#1へのVCがt=3500(セル時
間)付近でインアクティブになると、その60セルのメ
モリ割当てが空きになる。ここで、ポート#2への3個
のアクティブなVCはポートレベルで全部で120セル
のメモリをとり、各VCはVCレベルで40セルずつの
公平シェアを有する。その後、ポート#1へのVCが再
びアクティブになると、ポートレベルの公平シェアとし
て60セルを再び獲得する。
の新規な動的バッファ管理方式について説明した。Chou
dhury et al.で提案されたバッファ管理方式と同じ考え
方で、本発明は、オンデマンドのトラフィック負荷に対
して公平なバッファメモリ共有を行うことによって、変
化するキュー条件に適応することが示された。動的キュ
ーしきい値を計算するのには最小限の処理パワーしか必
要としないため、実装はむしろ単純である。さらに、本
発明は、バッファメモリの利用率を最大にする。式
(1)のパラメータαを調整することによって、メモリ
共有の程度を制御することができる。また、マルチレベ
ルバッファ管理方式を実現するために本発明の動的キュ
ーしきい値アルゴリズムをどのようにして適用すること
ができるかも示した。
モリ分割方式も示した。この方式は、複数のレベルでバ
ッファメモリを論理的に分割し割り当てる。この方式
は、グループ及びクラスのレベルではトラフィックの統
計的特性及びサービスのQoSを考慮し、ポート及びV
Cのレベルでは、変化するトラフィック条件に対するバ
ッファメモリの公平で最適な割当てを保証する。
ついて説明したが、当業者には明らかなように、上記の
説明に基づいて、本発明の技術思想及び技術的範囲から
離れることなく、本発明のさまざまな変形例を考えるこ
とが可能である。
ATMスイッチの図である。
サブクラス、ポート/ライン、VCでの階層的なバッフ
ァメモリ割当て方式を示す図である。
ベルでの動的バッファ割当てを示す図である。
てを示す図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 K個の出力ポートキューと該K個の出力
ポートキューを共有するB個のセルのバッファとを有
し、動的キューしきい値方式を用いるATMスイッチに
おいて、 前記K個の出力ポートキューに対して共通のしきい値が
動的に設定され、 前記共通のしきい値は、新しいセルが前記K個の出力ポ
ートキューのうちの任意の1つに到着した時に古い値か
ら新しい値に変更され、 前記新しい値は、全キュー長がプリセット値(0より大
きい)のB倍より小さい時には前記任意の1つの出力ポ
ートキューの長さに1を加えた値と前記古い値とのうち
の最大値であり、全キュー長が前記プリセット値のB倍
以上の時には前記古い値から1を引いた値と統計的に設
定された最小バッファしきい値とのうちの最大値であ
る、 ことを特徴とするATMスイッチ。 - 【請求項2】 前記K個の出力ポートキューのそれぞれ
の出力ポートキューの長さは、入力トラフィック負荷
と、該出力ポートキューに割り当てられたサービス帯域
との変動に基づいて変化することを特徴とする請求項1
記載のATMスイッチ。 - 【請求項3】 新しいセルが特定のキューに受容される
のは、該特定のキューの長さが前記新しい値より小さ
く、且つ、全キュー長がBより小さいときであることを
特徴とする請求項1記載のATMスイッチ。 - 【請求項4】 前記統計的に設定された最小バッファし
きい値はデフォルトでは0に等しいことを特徴とする請
求項1記載のATMスイッチ。 - 【請求項5】 少量のバッファBが、ある予め定められ
た動作に対して割り当てられることを特徴とする請求項
1記載のATMスイッチ。 - 【請求項6】 バッファメモリは、さらに動的キューし
きい値方式を用いて、前記1つの出力ポートキュー内の
VCに割り当てられることを特徴とする請求項1記載の
ATMスイッチ。 - 【請求項7】 動的キューしきい値方式は、複数レベル
の動的バッファに適用されることを特徴とする請求項1
記載のATMスイッチ。 - 【請求項8】 K個のキューと該K個のキューによって
共有されるB個のセルのバッファとを有し、k=1,
2,...,Kとして前記K個のキューはそれぞれ時刻t
においてキュー長Qk(t)を有し、キュー長Qk(t)
は入力トラフィック負荷及び出力ポートkに割り当てら
れるサービス帯域とともに変動するATMスイッチにお
ける前記K個のキューに対して共通のしきい値T(t)
を動的に設定する方法において、 時刻tにおける全キュー長をQ(t)、0<α≦1、統
計的に設定された最小バッファしきい値をTm、T
(t)の古い値をTold、T(t)の新しい値をT
ne w(t)として、動的しきい値T(t)を、 Q(t)<α×Bの時、Tnew(t)=max(Q
k(t)+1,Told)、 Q(t)≧α×Bの時、Tnew(t)=max(Told−
1,Tm)、 により設定するステップと、 Tnew(t)を更新するステップと、 Qk(t)<Tnew(t)かつQ(t)<Bならば時刻t
で出力ポートkに新たに到着するセルを受容し、それ以
外の場合には該新たに到着するセルを拒絶するステップ
と、 からなることを特徴とする、ATMスイッチのキューに
対して共通のしきい値を動的に設定する方法。 - 【請求項9】 K個のキューと該K個のキューによって
共有されるB個のセルのバッファとを有し、k=1,
2,...,Kとして前記K個のキューはそれぞれ時刻t
においてキュー長Qk(t)を有し、キュー長Qk(t)
は入力トラフィック負荷及び出力ポートkに割り当てら
れるサービス帯域とともに変動し、各キューはLk個の
VCを有し、l=1,2,...,Lkとしてポートkの各
VCキューはキュー長Qkl(t)を有するATMスイッ
チのK個のキューに対して共通のしきい値TP(t)を
動的に設定する方法において、 時刻tにおける全キュー長をQ(t)、0<α≦1、統
計的に設定された最小バッファしきい値をTm、TP
(t)の古い値をTPold、TP(t)の新しい値をT
Pnew(t)として、各出力キューに対する動的しきい
値TP(t)を、 Q(t)<α×Bの時、TPnew(t)=max(Q
k(t)+1,TPold)、 Q(t)≧α×Bの時、TPnew(t)=max(TP
old−1,Tm)、 により設定するステップと、 0<β≦1、キューkに割り当てられた各VCに対する
動的しきい値をTVk(t)、TVk(t)の古い値をT
Vk old、TVk(t)の新しい値をTVk new(t)とし
て、 Q(t)<β×TP(t)の時、TVk new(t)=ma
x(Qkl(t)+1,TVk old)、 Q(t)≧β×TP(t)の時、TVk new(t)=ma
x(TVk old−1,Tm)、 により設定するステップと、 TP(t)及びTVk(t)を更新するステップと、 Qk(t)<TP(t)且つQkl(t)<TVk(t)且
つQ(t)<Bならば時刻tで出力ポートkに新たに到
着するセルを受容し、それ以外の場合には該新たに到着
するセルを拒絶するステップと、 からなることを特徴とする、ATMスイッチのキューに
対して共通のしきい値を動的に設定する方法。
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