JP2000349763A - 通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 公衆ＡＴＭ網のＶＰ単位契約により利用する
際に必要となる契約帯域を守るためのＶＰ単位シェーピ
ングと、ＶＰ内帯域を有効利用可能とするＶＣ単位シェ
ーピングを同時に行う装置を提供する。 【解決手段】 トラヒックシェーピング装置に到着した
ＡＴＭセルを一時的にセルバッファに格納する。ＶＣ送
信予定時刻計算回路でＶＣ契約帯域に従ってセル送信予
定時刻を計算し、同時にＶＰ送信予定時刻計算回路でＶ
Ｐの契約帯域に従ったセル送信予定時刻を計算するが、
ＶＰ送信予定時刻は、ＶＣ送信予定時刻に応じて修正さ
れる。最優先で送信するＶＰをＶＰ二分木ソート回路で
決定し、該ＶＰ内で最優先で送信するＶＣをＶＣ二分木
ソート回路において決定する。上記決定されたＶＰ、Ｖ
Ｃが共に送信可能なときセルを送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トラヒックシェー
ピング機能を有する装置、ＡＴＭ端末、およびＡＴＭ交
換機、または可変長パケットに対するトラヒックシェー
ピング機能を有する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】非同期転送技術（Asynchronous Transfe
r Mode：ＡＴＭ）は、セルと呼ばれる固定長パケットを
用いて、音声・画像・データ等の様々な種類のトラヒッ
クを効率的にサポートすることができ、マルチメディア
通信に適した通信技術として広く知られている。

【０００３】ＡＴＭでは、ユーザは、セル送信前に、予
めＶＣ（Virtual Connection）と呼ばれる単位で網との
間に送信帯域に関する契約を行う。契約の内容は、該Ｖ
Ｃを介して転送したい情報の種類によって異なる。例え
ば、音声・画像系トラヒックでは低遅延転送が求められ
るため、回線内に一定の帯域を予め確保し、その帯域に
従ってセルを送信する。“The ATM Forum TM4.0”（従
来技術１）では、音声・画像系トラヒックを転送するた
めのサービスクラスとして、完全に固定帯域を確保し契
約帯域内でセルを送信するＣＢＲ（Constant Bit Rat
e）、および最大送信帯域と平均送信帯域を契約し送信
帯域が時間の経過に従って変化するＶＢＲ（Variable B
it Rate）が示されている。一方、データ系トラヒック
はバースト的（突発的）に発生・終了するために、回線
内に予め帯域を確保しておくと回線帯域を有効に利用で
きない。そこで、一般にデータ系トラヒックは、音声等
に比べてさほど遅延を重視しないので、帯域を確保せず
にセルを送信し、一度に多くのセルが集中したノードで
は、一時的にセルを蓄積する（該ノードが許容できなけ
ればセルは廃棄される）ことで、回線帯域を有効に利用
している。

【０００４】従来技術１では、データ系トラヒックを転
送するためのサービスクラスは、網内の輻輳（混雑）状
態をセル送信端末にフィードバックさせセル廃棄を防止
する手段を有するＡＢＲ（Available Bit Rate）、およ
び回線帯域を有効利用するために送信端末は回線に空き
帯域があればセルを送信し続けるＵＢＲ（Unspecified
Bit Rate）が示されている。各ＶＣは、いずれかのサー
ビスクラスに属している。以上に示した各サービスクラ
スの遅延・廃棄に関する特徴から、四つのサービスクラ
スに属するＶＣのセルが網内のノードで競合（衝突）し
た場合、ＣＢＲに属するＶＣのセルを最も優先して転送
し、以下ＶＢＲ、ＡＢＲ、ＵＢＲの順に優先して転送す
る。

【０００５】上述のＣＢＲ、ＶＢＲ、ＡＢＲのＶＣに関
しては、端末（ユーザ）は網との間に最大送信帯域等の
送信帯域に関する契約を行う。ＵＢＲのＶＣに関して
は、最大送信帯域の契約を行う場合と、送信帯域に関す
る契約は何も行わない場合がある。公衆ＡＴＭ網では、
端末が送信しているセル流量を網の入口で監視し、契約
帯域を違反しているＶＣを検出して、該ＶＣのセルに対
してセルを廃棄したりする。この機能をＵＰＣ（Usage
Parameter Control）機能という。送信途中でセルが廃
棄されても、通常、受信端末側でセル廃棄が生じたこと
を認識し、廃棄された情報を再送する様に送信端末に通
知し送信端末が再送を行うので、最終的な情報の欠落は
ないが、最終的な遅延が大きくなったり、あるいは再送
セルのために２次的な新たな輻輳を引き起こす原因にも
なる。従って、網側のＵＰＣ機能で違反セルと判定され
ない様に、端末側が、契約帯域に従ってセル流量を制御
して送信することが重要である。このセル流量を制御す
る機能をトラヒックシェーピング（Traffic Shaping）
機能という。端末の他にも、網内で生じたゆらぎを吸収
するために、網内の要所にある交換機にトラヒックシェ
ーピング機能を備えてもよい。

【０００６】トラヒックシェーピング機能を実現するト
ラヒックシェーピング装置に関しては、例えば、特開平
6-315034号公報「セル流制御装置およびＡＴＭ通信網」
（従来技術２）がある。契約帯域以上の帯域で受信した
セルを網に向けて同じ帯域で送信していると過剰なセル
を送信することになるので、網側のＵＰＣ機能で廃棄さ
れてしまう。そこで、従来技術２では、セルを一時的に
記憶しておくメモリ（従来技術２の符号４）を設け、契
約帯域以上の帯域で受信したセルは該メモリに一時的に
格納し、契約帯域に従って読み出すことで、トラヒック
シェーピング機能を実現する方式を示している。従来技
術２では、トラヒックシェーピングを行うために最低限
必要な機能である、メモリに一時的に記憶するという点
については述べられているが、具体的な実現方法や必要
メモリ量や処理時間に関しては述べられていない。

【０００７】トラヒックシェーピング装置のもう一つの
例として、特開平9-307566号公報「トラフィックシェー
ピング装置」（従来技術３）がある。従来技術３では、
各ＶＣ毎に次にセルを送信することができる時刻（以
下、送信予定時刻）を二分木構造を用いて記憶してい
る。これにより、前回のソーティング結果を利用してソ
ーティングを行うことができるため、log(ＶＣ数)のオ
ーダの処理時間で最優先に送信すべきＶＣを選び出すこ
とができると述べられている。従来技術３を適用したト
ラヒックシェーピング装置では、必要メモリ量が低減さ
れ、送信すべきセルを選び出す処理時間が従来技術２に
よるトラヒックシェーピング装置よりも大幅に短縮され
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ユーザが公衆ＡＴＭ網
を利用する際の契約単位として、上述のＶＣ単位で契約
する場合と、複数のＶＣを束ねたＶＰ（Virtual Path）
単位で契約する場合がある。このＶＰ単位で帯域の契約
を行う場合、通常、契約は通信相手である相手方拠点毎
に行う。この様な網の例を図１９に示す。図１９では、
公衆ＡＴＭ網３４０に端末３００、１９０１、１９０
２、１９０３が接続されている様子を示している。例え
ば、端末３００が各端末１９０１、１９０２、１９０３
と通信を行うとき、ＶＰの契約は端末間毎に契約する。
すなわち、端末３００−端末１９０１間はＶＰ（０）２
１０として９０Ｍｂｐｓの契約、端末３００−端末１９
０２間はＶＰ（１）２２０として、３０Ｍｂｐｓの契
約、端末３００−端末１９０３間はＶＰ（２）２３０と
して、３０Ｍｂｐｓの契約を行う。そして、ＶＰ（０）
〜ＶＰ（２）を端末３００−ＡＴＭスイッチ３４１との
間を結んでいる１５０Ｍｂｐｓの回線に束ねて送信す
る。

【０００９】図２は、図１９における端末３００−ＡＴ
Ｍスイッチ３４１間の回線とＶＰ、ＶＣの関係を示す概
念図である。図２では、９０ＭｂｐｓのＶＰ（０）２１
０内に３本のＶＣ２１１、２１２、２１３が、３０Ｍｂ
ｐｓのＶＰ（１）２２０内に２本のＶＣ２２１、２２２
が、３０ＭｂｐｓのＶＰ（２）２３０内に２本のＶＣ２
３１、２３２が束ねられている。

【００１０】ＶＰ単位で契約を行った場合には、網管理
側としては、ＶＰ単位の帯域を守っているかという点の
みを監視する。すなわち、公衆ＡＴＭ網３４０の入口に
位置しているＡＴＭスイッチ３４１において（図１
９）、ＶＰに対しては上述のＵＰＣ機能により違反セル
に対してはセルを廃棄したりするが、ＶＰ内に束ねられ
ている個々のＶＣの帯域は監視しない。ＶＰに対するＵ
ＰＣ機能で違反セルと判定されてセルが廃棄されると上
述の様に、転送遅延が大きくなったり、あるいは新たな
輻輳の原因にもなるために、端末側（ユーザ側）が、契
約帯域であるＶＰの帯域を守ってセルを送信するトラヒ
ックシェーピング機能（以下、ＶＰシェーピング）が必
要となる。また、ＶＰ内の各ＶＣの帯域は網側では監視
されないからといって、例えば、トラヒックシェーピン
グ装置が受信した順序（送信端末なら上位パケットが分
割された順序（後述）、交換機なら交換機が受信した順
序）でそのまま送信するといった方法でＶＣのセルを送
信していると、網全体として音声・画像系トラヒックに
対して一定の帯域を保証し、低遅延転送を実現すること
ができなくなる。そこで、音声・画像系トラヒック（Ｃ
ＢＲ、ＶＢＲ）の低遅延転送を実現するためには、該Ｖ
Ｐに束ねられている各ＶＣの帯域を制御し、かつ異なる
サービスクラス間では優先制御を行うトラヒックシェー
ピング機能（以下、ＶＣシェーピング）が重要となる。
しかしながら、従来技術２および従来技術３に示されて
いるトラヒックシェーピング装置では、ＶＰシェーピン
グまたはＶＣシェーピングのみについて述べられてお
り、両シェーピングを同時に行うトラヒックシェーピン
グを対象としていない。また、従来技術３においても、
ＶＰとＶＣの両方を考慮したトラヒックシェーピングに
ついては述べていない。

【００１１】本発明の第１の目的は、ＶＰの契約帯域を
守りつつ、該ＶＰ内の各ＶＣの帯域を制御することがで
き、該ＶＰ内、および回線の帯域を有効に利用し得る、
トラヒックシェーピング機能を有する装置、ＡＴＭ端末
またはＡＴＭ交換機を提供することである。

【００１２】本発明の第２の目的は、一つのトラヒック
シェーピング装置で複数の出力回線のシェーピングを行
うことができる装置、ＡＴＭ端末、またはＡＴＭ交換機
を提供することである。

【００１３】本発明の第３の目的は、可変長パケットに
対して網との間の契約帯域を守りつつ、該契約帯域内で
パケット毎に帯域を制御することができ、該契約帯域
内、および回線の帯域を有効に利用し得る、パケット送
信端末またはパケット交換機向けのトラヒックシェーピ
ング機能を有する装置、ＡＴＭ端末またはＡＴＭ交換機
を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】ＶＰおよびＶＣに対する
両方のトラヒックシェーピングを同時に行うためには、
ＶＰおよびＶＣに対するトラヒックシェーピング回路を
備え、両方のトラヒックシェーピング回路がセルを送信
してもよい状態（送信予定時刻に至っている）になって
いるかを監視することが必要となる。従来技術３に記述
されている二分木構造で送信予定時刻を管理する方式を
用いれば、全ＶＰの中で最優先に送信すべきＶＰを選び
出すこと、あるいは同一ＶＰ内の複数のＶＣの中で最優
先で送信すべきＶＣを選び出すことを実現できる。しか
しながら、独立に送信予定時刻を計算していると、ＶＰ
が送信してもよい状態（送信予定時刻に至っている）で
も、該ＶＣ内に送信してもよいＶＣが存在しない、とい
う状況が起こり得る。この場合、自ＶＰの帯域を減少さ
せるか、あるいは他のＶＰの帯域を減少させることで、
セルを送信することができるが、いずれの場合も通信路
の帯域、および契約したＶＰの帯域を有効利用できてい
ない。従って、ＶＰとしての送信予定時刻とＶＣとして
の送信予定時刻を連繋させて考えることが必要である。

【００１５】また、多数の低速回線に対してトラヒック
シェーピングを行うとき、各回線インタフェース部毎に
トラヒックシェーピング装置を設けることは、装置コス
トの増加の原因となる。そこで、一つのトラヒックシェ
ーピング装置で複数の出力回線のトラヒックシェーピン
グを行うことができると、低コストで多数の回線のトラ
ヒックシェーピングを行うことができる。

【００１６】また、上記課題は、固定長のＡＴＭセルに
対するトラヒックシェーピングに特化した課題ではな
い。例えば、インターネット等の様に、共用回線を利用
して複数の網を接続し、それらの網毎に共用回線を契約
している場合を考える。図１８にこの様な形態の網を示
す。図１８において、網Ａ１８１０と網ａ１８２０はプ
ロバイダＡが所有し、端末１８１１、１８２１はプロバ
イダＡのユーザとする。

【００１７】同様に、網Ｂ１８３０と網ｂ１８４０はプ
ロバイダＢが所有し、端末１８３１、１８４１はプロバ
イダＢのユーザとする。また、網Ａ、網a、網Ｂ、網ｂ
はそれぞれルータによって網Ｃ１８００に接続されてい
る。プロバイダＡ、プロバイダＢは、それぞれ網Ｃとの
間に送信帯域を契約し、網Ｃの中では共用回線１８０１
をプロバイダＡ、プロバイダＢが共用で使用している。
この様な網環境で、端末１８１１と端末１８２１が、ま
た端末１８３１と端末１８４１が通信を行う場合には、
共用回線１８０１の入口では、共用回線を契約した帯域
を守りつつ（ＡＴＭでいうところのＶＰに相当）、該契
約帯域内で転送されているパケット毎に優先度を設けて
（例えば、TELNET用のパケットは、電子メール用のパケ
ットよりも優先、等）、帯域を管理できる（ＡＴＭでい
うところのＶＣに相当）ことが望ましい。以上の様な網
形態は、プロバイダによる回線の共用のみではなく、複
数の企業が長距離通信回線を共用する場合、あるいは同
一企業内でも部課毎のトラヒックを管理したい場合等、
様々な運用形態が考えられ、これに対応した形で実現す
る必要がある。

【００１８】上記考察から、目的を達成するために、通
信装置に、コネクション毎に契約した帯域を元にセルを
送信する第１セル送信予定時刻を計算する第１送信予定
時刻計算部と、前記コネクションを複数纏めたコネクシ
ョン束毎に契約した帯域を元に前記セルを送信する第２
セル送信予定時刻を計算する第２送信予定時刻計算部
と、及び、前記セルを送信するとき、前記第２セル送信
予定時刻を用いるか前記第１セル送信予定時刻を用いる
か選択する手段を設ける。必要に応じて第１セル送信予
定時刻と第２セル送信予定時刻を用いることができるの
で、契約帯域を守ることができる。

【００１９】また、上記考察から、上記第１〜第３の目
的を達成するために、本発明では、多段階にシェーピン
グするトラヒックシェーピング装置を提案する。すなわ
ち、上記第１の目的を達成するために、ＡＴＭ網に接続
されている端末または交換スイッチ内にあり、受信した
セルを一時的に蓄積するセルバッファ部と、ＶＣ毎に契
約した帯域に従った送信間隔を守るセル第１送信予定時
刻を計算する第１送信予定時刻計算部と、前記第１送信
予定時刻計算部で計算されたセル第１送信予定時刻が最
も早いＶＣを選択する第１ソーティング部と、前記第１
ソーティング部で選択されたＶＣに属するセルを送信し
てもよいか否かを判定し、セルを送信してもよい場合に
はセルバッファ部からセルを読み出して送信する送信制
御部を備えたトラヒックシェーピング装置において、Ｖ
Ｐ毎に契約した帯域に従った送信間隔を守るセル第２送
信予定時刻を計算する第２送信予定時刻計算部と、前記
第２送信予定時刻計算部で計算されたセル第２送信予定
時刻が最も早いＶＰを選択する第２ソーティング部を備
え、前記送信制御部に前記第２ソーティング部で選択さ
れたＶＰに属するセルを送信してもよいか否かを判定
し、セルを送信してもよい場合には第１ソーティング部
で選択されたＶＣに属するセルを送信してもよいか否か
を判定し、セルを送信してもよい場合にはセルバッファ
部からセルを読み出して送信する機能を備える。

【００２０】また、ＶＰ内の複数のサービスクラス間で
優先制御を行うために、前記トラヒックシェーピング装
置において、各ＶＰ内のＶＣに対して優先度を設定し、
前記第１ソーティング部が、各ＶＰ内の同一優先度をも
つＶＣの集まりに対して、セル第１送信予定時刻が最も
早いＶＣを選択する機能を備え、前記送信制御部は、前
記第２ソーティング部で選択されたＶＰに属するセルを
送信してもよいか否かを判定し、セルを送信してもよい
場合には第１ソーティング部で各優先度毎に選択された
ＶＣの中から、送信してもよい状態になっていて、かつ
最も優先度が高いＶＣに属するセルを送信する機能を備
える。

【００２１】更に、ＶＣ毎に、前記セルバッファ部内に
送信待ちのセルが存在するか否かを示す判別ビットを備
える。また、ＶＰ毎に、前記セルバッファ部内に送信待
ちのセルが存在するか否かを示す判別ビットを備える。

【００２２】更に、前記第１ソーティング回路は、セル
第１送信予定時刻、および前記セル存在判別ビットを二
分木構造で管理する手段を備え、過去のソーティング結
果を利用して最優先で送信すべきＶＣを選び出す。ま
た、前記第２ソーティング回路は、セル第２送信予定時
刻、および請求項４記載のセル存在判別ビットを二分木
構造で管理する手段を備え、過去のソーティング結果を
利用して最優先で送信すべきＶＰを選び出す。

【００２３】次に更に、前記第２送信予定時刻計算部
に、第１ソーティング部で選択されたＶＣのセル第１送
信予定時刻が、第２送信予定時刻計算部で計算されたセ
ル第２送信予定時刻よりも未来であり、かつ第１ソーテ
ィング部で選択されたＶＣの前記セル存在判別ビットが
セットされているときに、セル第２送信予定時刻として
セル第１送信予定時刻を用いる時刻修正回路を備えるこ
とで、ＶＰの送信予定時刻とＶＣの送信予定時刻を適合
させることができる。

【００２４】更にまた、ＶＰ内のサービスクラス間で優
先制御を行っている場合には、前記第２送信予定時刻計
算部に、第１ソーティング部で各優先度毎に選択された
ＶＣであり、前記セル存在判別ビットがセットされてい
るＶＣの中で、セル第１送信予定時刻が最も早いＶＣの
セル第１送信予定時刻が、第２送信予定時刻計算部で計
算されたセル第２送信予定時刻よりも未来であるとき
に、セル第２送信予定時刻としてセル第１送信予定時刻
を用いて、第１ソーティング部で各優先度毎に選択され
たＶＣのすべてに対して、前記セル存在判別ビットがセ
ットされていないときには、セル第２送信予定時刻を変
更しない時刻修正回路を備える。このとき、第２送信予
定時刻計算部に、第１ソーティング部で或るＶＰ内の各
優先度毎に選択されたＶＣのすべてに対して、セル存在
判別ビットがセットされていないときには、該ＶＰに対
するセル存在判別ビットをリセットし、第１ソーティン
グ部で或るＶＰ内の各優先度毎に選択されたＶＣのいず
れかに対して、セル存在判別ビットがセットされている
ときには、該ＶＰに対するセル存在判別ビットをセット
する機能を備える。これにより、第２ソーティング回路
で選択されたＶＰ内のＶＣには、必ず送信待ちのセルが
存在するという状況を作ることができる。

【００２５】また、第１ソーティング回路が行う処理
と、第２ソーティング回路が行う処理を並行して行うこ
ともできる。これにより、ソーティング処理に要する時
間を短縮することができる。

【００２６】上記第２の目的は、交換スイッチに付した
トランクとして本発明のトラヒックシェーピング装置を
備え、上記ＶＰを回線（低速回線）と読み替えることに
より達成することができる。

【００２７】また、上記第３の目標を達成するために、
本発明では、パケット送信端末またはパケット交換機
に、パケット受信したパケットを一時的に蓄積するパケ
ットバッファ部と、パケット優先度毎に決められた帯域
に従った送信間隔を守るパケット第１送信予定時刻を計
算する第１送信予定時刻計算部と、前記第１送信予定時
刻計算部で計算されたパケット第１送信予定時刻が最も
早いパケット優先度を選択する第１ソーティング部と、
パケット転送先毎に契約した帯域に従った送信間隔を守
るパケット第２送信予定時刻を計算する第２送信予定時
刻計算部と、前記第２送信予定時刻計算部で計算された
パケット第２送信予定時刻が最も早いパケット転送先を
選択する第２ソーティング部と、前記第２ソーティング
部で選択されたパケット転送先に属するパケットを送信
してもよいか否かを判定し、パケットを送信してもよい
場合には第１ソーティング部で選択されたパケット優先
度に属するパケットを送信してもよいか否かを判定し、
パケットを送信してもよい場合にはパケットバッファ部
からパケットを読み出して送信する送信制御部を備えた
トラヒックシェーピング装置を備える。

【００２８】また、前記パケットバッファからパケット
を読み出す際に、パケットのヘッダに記述してあるパケ
ット長情報を抽出する機能を備え、前記第１送信予定時
刻計算部において、前記パケット長情報に比例した送信
間隔を用いてパケット第１送信予定時刻を計算し、第２
送信予定時刻計算部において、前記パケット長情報に比
例した送信間隔を用いてパケット第２送信予定時刻を計
算する。

【００２９】また、該パケット送信端末またはパケット
交換機向けのトラヒックシェーピング装置は、上述のＡ
ＴＭ送信端またはＡＴＭ交換スイッチ向けのトラヒック
シェーピング装置と同じ構造を備える。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の一実施例とし
て、本発明を適用したトラヒックシェーピング装置を詳
細に説明する（実施例１）。以下に示す実施例は、ＡＴ
Ｍ送信端末がＶＰシェーピングとＶＣシェーピングを同
時に行い、ＶＰ内に四つのサービスクラス（ＣＢＲ、Ｖ
ＢＲ、ＡＢＲ、ＵＢＲ）を設け、クラス間の優先制御を
行うトラヒックシェーピング装置の例である。

【００３１】図３は、公衆ＡＴＭ網３４０に接続されて
いるＡＴＭ送信端末３００のブロック図を示している。
ＡＴＭ送信端末３００は、ＣＰＵとメモリから構成され
る上位層処理部３６０と、公衆網３４０に対する回線イ
ンタフェース部３２４から構成される。上位層処理部で
は、該ＡＴＭ網を用いて情報を転送するための上位プロ
トコル（例えばＩＰ（Internet Protocol））が動作
し、上位プロトコルが認識し得る上位パケットを生成・
終端する。

【００３２】回線インタフェース部３２４は、更に、以
下の構成要素を備える。ＳＡＲ（Segmentation And Rea
ssembly）３５０は、上位層処理部３６０で生成された
上位パケットとＡＴＭセル（５３バイト固定長）の変換
（分割・組立て）を行う部分である。従って、ＳＡＲか
ら上位層処理部側では上位パケットの形で処理が行わ
れ、ＳＡＲから公衆ＡＴＭ網側ではＡＴＭセルの形で処
理が行われる。変換はハードウェアによって行われる場
合とソフトウェアによって行われる場合がある。

【００３３】トラヒックシェーピング部１００は、公衆
ＡＴＭ網３４０と契約した帯域を守った送信間隔でセル
を送信する。本願発明はこのトラヒックシェーピング部
１００に主に関係する。光モジュール３７４は、ＡＴＭ
セルを光ファイバ等の物理回線に対応した信号に変換し
て送受信する。尚、可変長パケットを用いる場合におい
ては、ＳＡＲは不要である。

【００３４】図１は、トラヒックシェーピング部１００
の構成を示すブロック図である。また、図４は、トラヒ
ックシェーピング部１００の動作フロー図であり、図５
はそのタイムチャートである。

【００３５】本発明を適用したトラヒックシェーピング
部１００は、以下に示す構成要素を備える。トラヒック
シェーピング部は、セルをＶＣ毎のキューにキューイン
グするセルバッファ部１１０、ＶＣの契約帯域に従った
送信予定時刻を計算するＶＣ送信予定時刻計算部１３
０、同一ＶＰ内、同一サービスクラス内に属するＶＣの
中で、最も優先して送信するＶＣを選び出すＶＣソーテ
ィング部１３５、ＶＰの契約帯域に従い、かつＶＣ送信
予定時刻にも適合した送信予定時刻を計算するＶＰ送信
予定時刻計算部１４０、全ＶＰの中で最も優先して送信
するＶＰを選び出すＶＰソーティング部１４５、ＶＰソ
ーティング部１４５およびＶＣソーティング部１３５の
ソーティング結果を用いて最終的なセル送信を決定して
セルバッファ部１１０に伝える送信制御部１２０から構
成される。

【００３６】セルバッファ部１１０は、セルを一時的に
蓄積しておくバッファであるセルバッファ１１１と、セ
ルバッファ内でＶＣ毎にＡＴＭセルのキューイングを実
現するためのセルバッファアドレスを記憶し、また、Ｖ
Ｃ毎、およびＶＰ毎のキュー長の情報も記憶しておくバ
ッファであるセルバッファアドレスメモリ１１２と、Ｓ
ＡＲ３５０から受信したセルをセルバッファに書込む制
御回路であるセルバッファ書込み制御回路１１３と、セ
ルバッファから光モジュールへ送信すべきセルを読み出
すセルバッファ読出し制御回路１１４とから構成され
る。

【００３７】ＶＣ送信予定時刻計算部１３０には、セル
受信、またはセル送信が行われたＶＣの送信予定時刻を
計算するＶＣ予定時刻計算回路１３１が含まれる（具体
的な計算方法は後述）。

【００３８】ＶＣソーティング部１３５は、セル受信、
または送信が行われたＶＣが属するＶＰ、およびサービ
スクラス内で、最も優先して送信するＶＣを選び出すＶ
Ｃ二分木ソート回路１３６を有する。更に、ＶＣ二分木
ソート回路がソーティングを行うのに必要な情報（ＶＣ
識別番号、ＶＣ送信予定時刻、ＶＣのＶＬＤ（該ＶＣに
送信待ちセルが存在するか否かを示すフラグ）（以下、
この三つをまとめてＶＣソーティング情報と呼ぶ））が
記憶されているＶＣソーティング情報メモリ１３７を有
する。このＶＰソーティング情報は二分木で管理されて
おり、そのメモリマップを図７に示す（詳細は後述）。

【００３９】ＶＰ送信予定時刻計算部１４０は、セル受
信、または送信が行われたＶＰの契約帯域に従った送信
予定時刻を計算するＶＰ予定時刻計算回路１４１と、Ｖ
Ｐ予定時刻計算回路で計算されたＶＰ送信予定時刻を、
ＶＣの送信予定時刻に適合する値に修正するＶＰ時刻修
正回路１４３から構成される（具体的な計算方法は後
述）。

【００４０】ＶＰソーティング部１４５は、全ＶＰの中
で最も優先して送信するＶＰを選び出すＶＰ二分木ソー
ト回路１４６を有する。更に、ＶＰ二分木ソート回路１
４６がソーティングを行うのに必要な情報（ＶＰ識別番
号、ＶＰ送信予定時刻、ＶＰのＶＬＤ（該ＶＰに送信待
ちセルが存在するか否かを示すフラグ）（以下、この三
つをまとめてＶＰソーティング情報と呼ぶ））が記憶さ
れているＶＰソーティング情報メモリ１４７を有する。
ＶＰソーティング情報も二分木で管理されており、その
メモリマップを図６に示す（詳細は後述）。

【００４１】本発明を適用したトラヒックシェーピング
部１００は、１セル処理時間に次に示す６つの処理を繰
り返すことによって、１セル処理時間内に一つのセルを
受信し、一つのセルを送信する。ここで、１セル処理時
間とは、トラヒックシェーピング装置が１セル（５３バ
イト）送受信するために要する時間のことをいう。例え
ば、１５５．８８Ｍｂｐｓ（Bit Per Second）のシェー
ピング能力をもつトラヒックシェーピング装置では、１
セル処理時間は２．７２μ秒となる。

【００４２】 （処理１）受信セル判定処理 （処理２）送信予定時刻計算（セル受信時） （処理３）ソーティング処理（セル受信時） （処理４）送信ＶＣ選択処理 （処理５）送信予定時刻計算（セル送信時） （処理６）ソーティング処理（セル送信時） 以上６つの処理の内、（処理１）〜（処理３）はセル受
信時の処理、（処理４）〜（処理６）はセル送信時の処
理である。以下に、それぞれの処理を、図１、図４およ
び図５を用いて詳細に説明する。また、以下では、複数
のＶＰを識別するために、ＶＰ識別番号ｐを付して、Ｖ
Ｐ(ｐ)と表記する。同様に、ＶＰ(ｐ)に属しているＶＣ
を識別するために、ＶＣ識別番号ｃを付して、ＶＣ(ｐ,
ｃ)と表記する。

【００４３】（処理１）受信セル判定処理 この処理は、図５の５００の時間に行われる処理であ
る。尚、図５は、本発明を適用したトラヒックシェーピ
ング部のタイムチャートを示す。

【００４４】トラヒックシェーピング部１００に到着し
たセルは、ＶＣ毎のキューに一時的に蓄積される。具体
的には、まず、セルバッファ書込み制御回路１１３は、
受信したセルのヘッダ部に記述してあるＶＰを識別する
ＶＰＩ（Virtual Path Identifier）、およびＶＣを識
別するＶＣＩ（Virtual Connection Identifier）を基
に、該セルが属するＶＰ、あるいはＶＣを判別する。次
に、トラヒックシューピング部は、受信セルをＶＣ毎の
キューイングを行うために、未使用のセルバッファのア
ドレスをセルバッファアドレスメモリ１１２から読み出
し、セルバッファ１１１内の該セルバッファアドレスが
示す領域に受信セルを書込む（図４の４００、４０
１）。前記セルバッファアドレスは受信セルが記録され
たセルバッファアドレスとしてセルバッファアドレスメ
モリ１１２に記憶される。

【００４５】以下では、該受信セルが属するＶＰをＶＰ
(ｒ)、該受信セルが属するＶＣをＶＣ(ｒ,ｓ)とする。
セルバッファ書込み制御回路１１３は、セルを受信する
と、セルを受信したことを示すセル受信信号９９をＶＣ
送信予定時刻計算部のＶＣ予定時刻計算回路１３１とＶ
Ｐ送信予定時刻計算部のＶＰ予定時刻計算回路１４１に
通知する。セル受信信号９９と同時に、ＶＣ予定時刻計
算回路１３１に向けてはＶＣ識別番号ｒ,ｓを、ＶＰ予
定時刻計算回路１４１に向けてはＶＰ識別番号ｒを通知
する。

【００４６】（処理２）送信予定時刻計算（セル受信
時） この処理は、図５の５０２−１、５０２−２の時間に行
われる処理である。セル受信信号９９を受けたＶＣ送信
予定時刻計算回路１３１は、ＶＣ(ｒ,ｓ)のＶＣ送信予
定時刻（単位は「１セル処理時間」）を計算する。計算
結果は、ＶＣソーティング情報メモリ１３７に記憶され
る。セル受信信号９９を受けたＶＣ送信予定時刻計算回
路１３１は、該ＶＣに送信待ちセルが存在するか否かを
判定するために、ＶＣソーティング部１３５のＶＣソー
ティング情報メモリ１３７から読み出されたＶＣ(ｒ,
ｓ)のＶＬＤが‘０’であるか‘１’であるかを調べる
（図４の４０２）。ＶＬＤが‘１’であるときは、既に
該ＶＣに送信待ちセルが存在していることを示してお
り、送信予定時刻を更新すると契約帯域を守ることがで
きなくなるので、この場合は送信予定時刻を変更しては
いけない。一方、ＶＬＤが‘０’であるときは、既に計
算してあるＶＣ送信予定時刻が現在時刻を規準としたと
きに未来である場合には送信予定時刻を更新すると契約
帯域が守れなくなるので、送信予定時刻を更新してはい
けないが、既に計算してあるＶＣ送信予定時刻が現在時
刻を規準として過去または現在時刻と同時刻である場合
には、セルはいつでも送信してよい状態となっているの
で送信予定時刻を適当な時刻に更新してもよい。従っ
て、ＶＬＤが‘０’であるときは、既に計算してあるＶ
Ｃ送信予定時刻をＶＣソーティング情報メモリ１３７か
ら読み出し、該時刻が現在時刻を規準としたときに未来
となっているか、過去あるいは現在時刻と同じになって
いるかを調べる（図４の４０４）。前者（未来）の場合
にはＶＣ送信予定時刻を変更しない。後者（過去あるい
は現在）の場合には、該ＶＣのセルを最も早く送信させ
るために（実際に送信するかは分からない）、 ＶＣ送信予定時刻＝現在時刻＋１ と更新する（図４の４０５）。以上のいずれの場合に
も、セル受信信号９９を受けた場合には該ＶＣのＶＬＤ
＝‘１’にセットする（図４の４０３）。

【００４７】また、同様に、セル受信信号９９を受けた
ＶＰ送信予定時刻計算回路１４０は、ＶＰ送信予定時刻
を計算する。ＶＰ送信予定時刻の計算は、ＶＣ送信予定
時刻の計算と全く同じ手順で計算する。すなわち、ＶＰ
(ｒ)のＶＬＤをチェックし、ＶＬＤが‘０’であり、か
つ既に計算してあるＶＰ送信予定時刻が過去あるいは現
在時刻と同時刻である場合にのみ、 ＶＰ送信予定時刻＝現在時刻＋１ と更新し、それ以外の場合には既に計算してあるＶＰ送
信予定時刻を更新しない。

【００４８】尚、ＶＰ送信予定時刻の計算は、ＶＣ送信
予定時刻の計算と全く同じ手順で計算できるので、同一
の回路で時系列に計算することもできるが、ここでは、
ＶＣ送信予定時刻の計算とＶＰ送信予定時刻の計算は、
それぞれ、互いに独立の回路であるＶＣ予定時刻計算回
路とＶＰ予定時刻計算回路を用いることで、時間的に平
行して計算できるようにし、その計算時間を短縮してい
る。図４では、ＶＰ送信予定時刻計算回路での計算ステ
ップは示されていない。ＶＰ送信予定時刻計算回路が、
図４のステップ４０２からステップ４０５と並行してＶ
Ｐ送信予定時刻を計算する。

【００４９】（処理３）ソーティング処理（セル受信
時） この処理は、次の三つの処理に分けることができる。

【００５０】（処理３−１）ＶＣソーティング処理（セ
ル受信時） （処理３−２）ＶＰ送信予定時刻修正（セル受信時） （処理３−３）ＶＰソーティング処理（セル受信時） 以下、順に説明する。

【００５１】（処理３−１）ＶＣソーティング処理（セ
ル受信時） このＶＣソーティング処理は、図５で、時刻計算５０２
の後の時間５０６に行われる処理である。ＶＣ(ｒ,ｓ)
のＶＣ送信予定時刻が更新されると、ＶＰ(ｒ)の中で、
かつＶＣ(ｒ,ｓ)が属するサービスクラスの中で最も早
くセルを送信すべきＶＣ（以下、暫定送信ＶＣ）が変化
している可能性があるので、ＶＣ二分木ソート回路１３
６において暫定送信ＶＣを求めるためのソーティングを
行う（図４の４０６）。

【００５２】以下に、同一ＶＰ、同一サービスクラス内
の暫定送信ＶＣを選び出す方法について説明する。簡単
のために８つのＶＣ（ＶＣ(ｐ,０)〜ＶＣ(ｐ,７)）の中
から選び出す例を、図９、図１０を用いて説明する。ま
ず二分木の各要素に記憶されている情報の関係を説明す
る。以下では、図９において、二分木の頂点９００を
根、底辺９３０〜９３７を葉、任意の要素からみて根側
にある要素を親、葉側にある二つの要素を子と呼ぶ。二
分木の葉９３０〜９３７（ＶＣ識別番号順に並べてお
く）には各ＶＣの送信予定時刻とＶＬＤ（括弧内の数値
（０または１）がＶＬＤを示す）が記憶してある。葉を
除く他の要素には、ＶＣ識別番号、送信予定時刻、ＶＬ
Ｄが記憶され、最終的に以下の条件を満たすＶＣの情報
が根に記憶される。

【００５３】（条件１）ＶＬＤが‘１’であること。
（送信待ちセルがないＶＣよりも送信待ちセルがあるＶ
Ｃの方を優先して選択する） （条件２）送信予定時刻が早いこと。（常時最優先で送
信すべきＶＣを選択する） 根に記憶するＶＣとして上記（条件１）および（条件
２）を満たすＶＣを選択するために、葉を除く他の要素
は、以下の［１］〜［３］の規則に従って二つの子のい
ずれかの情報がそのまま記憶される。

【００５４】［１］子のＶＬＤが共に‘１’のときは、
上記（条件２）を満たすために、送信予定時刻がより過
去である子を選択する。例えば二分木の要素９２０に
は、要素９３１の情報がそのまま記憶され、ＶＣ識別番
号はＶＣ(ｐ,１)となる。時刻が同じ場合はどちらでも
よい。

【００５５】［２］一方の子のＶＬＤが‘１’、他方が
‘０’のときは、上記（条件１）を満たすために、無条
件にＶＬＤが‘１’である方を選択する。例えば二分木
の要素９２２には、送信予定時刻は要素９３４の方が過
去であるにも関わらず、要素９３５が選択され、その情
報がそのまま記憶される。

【００５６】［３］子のＶＬＤが共に‘０’のときは、
上記（条件２）を満たすために、送信予定時刻がより過
去である子を選択する。例えば二分木の要素９２１に
は、要素９３２の情報がそのまま記憶され、ＶＣ識別子
はＶＣ(ｐ,２)となる。時刻が同じ場合はどちらでもよ
い。

【００５７】この様な構造をもつ二分木が各ＶＰ毎に四
つあり、ＣＢＲ、ＶＢＲ、ＡＢＲ、ＵＢＲに割り当てら
れている。例えばＣＢＲ用の二分木の根には、ＣＢＲの
中で最も優先して送信すべきＶＣ（暫定送信ＶＣ）の識
別番号、送信予定時刻、ＶＬＤが記憶されている。

【００５８】以上の規則に従って、二分木が構成されて
いるが、セルを受信したときには送信予定時刻やＶＬＤ
が変化するため、二分木の情報が変化し、暫定送信ＶＣ
が変化することが考えられる。しかし、ここで、二分木
のすべての情報が更新される訳ではない。例えば図９に
おいて、ＶＣ(ｐ<４)（葉９３４に対応）のセルを受信
し、該ＶＣの送信予定時刻、ＶＬＤが更新された場合を
考えると、二分木の要素が更新されるのは、該ＶＣの情
報が記憶してある要素９３４から根９００に向かう経路
にある要素のみである。本例の場合は９２２、９１１、
９００の要素の情報のみをこの順序で［１］〜［３］の
規則に従って更新することで、最優先で送信すべきＶＣ
が二分木の根９００に記憶され、かつ上述の二分木の構
造は保たれている（図１０）。

【００５９】以上の手順で同一ＶＰ内、同一サービスク
ラス内の暫定送信ＶＣを選び出すことができる。尚、実
際のＶＣソーティング情報メモリ１３７のアドレス割当
て等に関しては後述とする。

【００６０】（処理３−２）ＶＰ送信予定時刻修正（セ
ル受信時） 次に、ＶＰ予定時刻計算回路１４１で計算されたＶＰ契
約帯域に従ったＶＰ送信予定時刻を、ＶＰ時刻修正回路
１４２においてＶＣ送信予定時刻に適合した値に修正す
る（図４の４０７）。この処理は、図５の５０７の時間
に行われる処理である。

【００６１】図８は、ＶＰ時刻修正回路１４２の詳細な
ブロック図を示す。ＶＰ予定時刻計算回路１４１で計算
されたＶＰ送信予定時刻をそのまま用いてＶＰソーティ
ングを行うと、ＶＰとしては送信可能な状態になってい
ても、該ＶＰ内で最優先で送信すべきＶＣですら送信可
能な状態になっていないというケースが生じる。この場
合、自ＶＰの帯域、他ＶＰの帯域共に最大限に帯域を利
用することができないため、上記のＶＰ予定時刻修正処
理が必要となる。具体的には、以下の処理を行う。尚、
ＶＣ二分木ソート回路１３６によって選ばれたＶＰ(ｒ)
の中のＣＢＲの暫定送信ＶＣをＶＣ(ｒ,ｃ)、ＶＢＲの
暫定送信ＶＣをＶＣ(ｒ,ｖ)、ＡＢＲの暫定送信ＶＣを
ＶＣ(ｒ,ａ)、ＵＢＲの暫定送信ＶＣをＶＣ(ｒ,ｕ)とす
る。まず、図８の選択回路８１０が、ＶＣソーティング
情報メモリ１３７から読み出されたＶＣ(ｒ,ｃ)、ＶＣ
(ｒ,ｖ)、ＶＣ(ｒ,ａ)およびＶＣ(ｒ,ｕ)の送信予定時
刻の中で、時間的に最も過去である時刻を暫定ＶＣ送信
予定時刻とする計算を行う。但し、この時刻計算にはＶ
ＬＤが‘０’であるＶＣは含めない。ＶＣ(ｒ,ｃ)、Ｖ
Ｃ(ｒ,ｖ)、ＶＣ(ｒ,ａ)およびＶＣ(ｒ,ｕ)のＶＬＤが
すべて‘０’である場合には、暫定ＶＣ送信予定時刻を
現在時刻とする。この暫定ＶＣ送信予定時刻は、ＶＰ
(ｒ)に属する複数のＶＣの中で最も早く送信することが
できる時刻を示している。換言すれば、現在時刻が暫定
ＶＣ送信予定時刻に至れば、ＶＰ(ｒ)内の少なくとも一
つのＶＣはセルを送信することができる（ＶＰ(ｒ)の契
約帯域を守っているか否かは別問題）。次に、図８の選
択回路８１１が、ＶＰ予定時刻計算回路１４１で計算さ
れた時刻と選択回路８１０で得られた暫定ＶＣ送信予定
時刻を比較し、より未来の時刻を選択して、ＶＰ(ｒ)の
送信予定時刻とする。これにより、選ばれたＶＰ(ｒ)の
送信予定時刻は、ＶＰ(ｒ)としての契約帯域も守り、か
つＶＰ(ｒ)内に一つ以上の送信可能なＶＣが存在するよ
うな最も早い時刻を示している。換言すれば、現在時刻
がＶＰ(ｒ)の送信予定時刻に至れば、ＶＰ(ｒ)内の少な
くとも一つのＶＣはセルを送信することができる（ＶＰ
(ｒ)の契約帯域も守っている）。一方、図８のＯＲ回路
８２０は、ＶＣソーティング情報メモリ１３７から得ら
れるＶＣ(ｒ,ｃ)、ＶＣ(ｒ,ｖ)、ＶＣ(ｒ,ａ)およびＶ
Ｃ(ｒ,ｕ)のいずれかのＶＬＤが‘１’であれば、該Ｖ
ＰのＶＬＤを‘１’にセットする。

【００６２】（処理３−３）ＶＰソーティング処理（セ
ル受信時） この処理は、図５の５０８の時間に行われる処理であ
る。上述の様に、各ＶＰのＶＰソーティング情報も二分
木によって管理している。ＶＣの場合と同様に、ＶＰ
(ｒ)のＶＰ送信予定時刻が更新されると、最も早くセル
を送信すべきＶＰ（以下、暫定送信ＶＰ）が変化してい
る可能性があるので、ＶＰ二分木ソート回路１４６にお
いてソーティングを行う（図４の４０８）。ＶＰ二分木
ソート回路１４６の動作は、ＶＣ二分木ソート回路１３
６の動作と同じであり、ＶＰ用二分木の根には、全ＶＰ
の中で最優先で送信すべきＶＰのＶＰ識別番号、送信予
定時刻、ＶＬＤが記憶される。尚、実際のＶＰソーティ
ング情報メモリ１４７のアドレス割当て等に関しては後
述とする。

【００６３】（処理４）送信ＶＣ選択処理 この処理は、図５の５０９の時間に行われる処理であ
る。以下では、現在時刻とＶＣ送信予定時刻（あるいは
ＶＰ送信予定時刻）を比較した結果、現在時刻を基準と
してＶＣ送信予定時刻（あるいはＶＰ送信予定時刻）が
過去または現在時刻と同時刻であるとき、該ＶＣ（ある
いはＶＰ）は送信可能状態と呼ぶことにする。ＶＰ二分
木ソート回路１４６によって選ばれた暫定送信ＶＰをＶ
Ｐ(ｉ)、およびＶＰ(ｉ)の各サービスクラスの暫定送信
ＶＣをＶＣ(ｉ,ｃ)、ＶＣ(ｉ,ｖ)、ＶＣ(ｉ,ａ)、およ
びＶＣ(ｉ,ｕ)とする。

【００６４】送信制御回路（送信制御部）１２０は、常
時ＶＰソーティング情報メモリ１４７の根に対応するア
ドレスから、ＶＬＤと送信予定時刻を読み出し、ＶＬＤ
＝‘１’かつ送信予定時刻と現在時刻と比較してＶＰ
(ｉ)が送信可能状態になったか否かを監視し、送信可能
状態であるセルを送信するために、セルバッファ読出し
制御回路１１４へ送信許可信号９５を送る。ＶＰ(ｉ)が
送信可能状態でないときは、いかなるセルも送信しな
い。ＶＰ(ｉ)が送信可能状態であるとき、各サービスク
ラスの暫定送信ＶＣ、すなわちＶＣ(ｉ,ｃ)、ＶＣ(ｉ,
ｖ)、ＶＣ(ｉ,ａ)、およびＶＣ(ｉ,ｕ)の間で送信順序
に関するクラス間優先制御を行う（図４の４０９、４１
０）。クラス間優先制御は、例えば完全優先制御（Head
of Line）や、重み付き順廻優先制御（Weighted Round
Robin）等がある。完全優先制御とは、上位のクラスが
完全に優先される優先制御の方法で、上位クラス（ＣＢ
Ｒ＞ＶＢＲ＞ＡＢＲ＞ＵＢＲ）に送信待ちセルが存在し
ていると、下位クラスのセルは送信されない。この場
合、最上位クラスに属するＶＣのセルは最も小さい遅延
で転送されるが、下位クラスのセルは、上位クラスのセ
ルがなくなるまで送信されない。また、重み付き順廻優
先制御とは、下位クラスにも一定の帯域を割当てる。

【００６５】例えば「上位クラス：下位クラス」のセル
送信の比率（＝送信帯域の比率）を２：１、あるいは
４：１等に制御することができる。いずれの優先制御の
場合も、ＶＣ(ｉ,ｃ)、ＶＣ(ｉ,ｖ)、ＶＣ(ｉ,ａ)、お
よびＶＣ(ｉ,ｕ)のＶＬＤが‘０’であるＶＣ、および
送信可能状態になっていない（現在時刻を規準として送
信予定時刻が未来にある）ＶＣは、最終的に選ばれても
送信するセルがないので、最も低優先度として扱う。Ｖ
Ｃ(ｉ,ｃ)、ＶＣ(ｉ,ｖ)、ＶＣ(ｉ,ａ)、およびＶＣ
(ｉ,ｕ)の中でクラス間優先制御を行った結果選ばれた
ＶＣをＶＣ(ｉ,ｊ)とし、ＶＣ(ｉ,ｊ)のセルを送信す
る。

【００６６】具体的には、送信許可信号９５がセルバッ
ファ読出し制御回路１１４に送られる。送信許可信号９
５を受けたセルバッファ読出し制御回路１１４は、セル
バッファアドレスメモリ１１２から読み出したセルバッ
ファアドレスを用いて、セルバッファか１１０からセル
を読み出す。そして、セルバッファ読出し制御回路１１
４は、回線インタフェース部３２４にセルを送信する
（図４の４１１）。セルを送信したＶＰ(ｉ)、ＶＣ(ｉ,
ｊ)の次のセル送信予定時刻を修正するために、送信制
御回路（送信制御部）１２０は、セル送信信号９８をＶ
Ｃ送信時刻計算回路１３０とＶＰ送信時刻計算回路１４
０に通知する。また、送信制御回路１２０は、セル送信
信号９８と同時に、ＶＣ予定時刻計算回路１３１に向け
てはＶＣ識別番号ｉ,ｊを、ＶＰ予定時刻計算回路１４
１に向けてはＶＰ識別番号ｉを通知する。

【００６７】（処理５）送信予定時刻計算（セル送信
時） この処理は、図５の５１２−１、５１２−２の時間に行
われる処理である。セル送信信号９８を受けたＶＣ送信
時刻計算回路１３０およびＶＰ送信時刻計算回路１４０
は、契約帯域に従った次のセル送信予定時刻を計算する
（図４の４１２）。

【００６８】次のセル送信予定時刻の計算は、例えばリ
ーキーバケット方式を用いて行う。

【００６９】リーキーバケット方式に関しては、例えば
“The ATM Forum TM4.0 Normative Annex C： Traffic
Contract Related Algorithms and Procedures (P.7
1)”（従来技術３）に述べられている。

【００７０】あるいは、他のセル送信予定時刻の計算方
法として、契約帯域に対応する送信間隔値を記憶してお
き、以下の計算を行ってもよい。

【００７１】次のセル送信予定時刻＝今回のセル送信予
定時刻＋送信間隔値 ＶＣ(ｉ,ｊ)のセルを送信しても、まだＶＣ毎のキュー
にセルが残っている（送信待ちセルがある）場合に次の
送信予定時刻を計算するのは当然であるが、セルを送信
することによってＶＣ毎のキューが空になった（送信待
ちセルがない）場合にも次の送信予定時刻を計算する。
これは、例えば次のセル受信タイミングでＶＣ(ｉ,ｊ)
のセルを受信した場合にも契約帯域を守ってセルを送信
するために必要である。尚、ＵＢＲクラスのＶＣで送信
帯域に関する契約を行わない場合には、いつでもセルを
送信することができるようにするために、次のセル送信
予定時刻＝今回のセル送信予定時刻＋１とすればよい。

【００７２】また、ＶＬＤは、ＶＣ毎のキューにセルが
残っている場合には‘１’とし、ＶＣ毎のキューが空に
なった場合には‘０’とする。

【００７３】以上の送信予定時刻の計算は、ＶＰに対し
ても全く同様である。

【００７４】 （処理６）ソーティング処理（セル送信時） （処理６−１）ＶＣソーティング処理（セル送信時） （処理６−２）ＶＰ送信予定時刻修正（セル送信時） （処理６−３）ＶＰソーティング処理（セル送信時） この処理は、図５の５１３〜５１５の時間に行われる処
理である。ソーティングの詳細は、セル受信時と全く同
様である。セル送信予定時刻を修正した場合には、暫定
送信ＶＣ、および暫定送信ＶＰが変化している可能性が
あるので、ＶＣ二分木ソート回路１３６、およびＶＰ二
分木ソート回路１４６においてソーティングを行う（図
４の４１３〜４１５）。

【００７５】以上の（処理１）〜（処理６）の処理が１
セル処理時間内に行われ、再び（処理１）の処理から繰
り返す。

【００７６】次に、ＶＰソーティング情報メモリ１４７
のＶＰソーティング情報、ＶＣソーティング情報メモリ
１３７のＶＣソーティング情報の管理方法について、図
６、および図７を用いて説明する。以下では、サポート
できるＶＰ数をＭ（＝２のｍ乗）、各ＶＰ内に束ねてい
るＶＣ数をＮ（＝２のｎ乗）とする。

【００７７】図６は、ＶＰソーティング情報メモリ１４
７の記憶書式およびＶＰ用二分木との関係を示す。ＶＰ
用二分木の各要素と、ＶＰソーティング情報メモリ１４
７のアドレスの関係は、以下に示す通りである。以下で
は、アドレスは２進数（ｍ＋１ビット）で示すこととす
る。

【００７８】［１］二分木の根に対応するアドレスは、
０００…００１番地である。

【００７９】［２］アドレス：ｘｙｙ…ｙｙｚ番地の要
素の親のアドレスは０ｘｙ…ｙｙｙ番地であり、二つの
子のアドレスはｙｙｙ…ｙｚ０番地とｙｙｙ…ｙｚ１番
地である。

【００８０】上記［１］［２］の規則に従って情報を記
憶していくと、二分木の葉に対応するアドレスは、１０
０…０００番地から１１１…１１１番地（全部で２のｍ
乗＝Ｍ個）に記憶される。以上の規則でメモリのアドレ
スを管理していると、ソーティング時に行うメモリアク
セスのためのアドレス生成回路を簡単に構成することが
できる。すなわち、ｘｙｙ…ｙｙｚ番地の比較相手はｘ
ｙｙ…ｙｙ(ｚ)番地に記憶してある情報（(ｚ)はｚの
‘０’←→‘１’反転を示す）であり、その比較結果を
書込むのは０ｘｙ…ｙｙｙ番地である。

【００８１】従って、Ｍ個の要素のソーティングを、ｍ
回のシフト演算とｍ回の反転演算で行うことができる。
例として、８ＶＰ（ｍ＝３）の場合のＶＰソーティング
情報メモリ１４７のメモリマップを図６に示す。前述の
様に、ＶＰソーティング情報メモリ１４７には、ＶＰ識
別番号６００、ＶＰ送信予定時刻６０１、およびＶＰの
ＶＬＤ６０２が記憶されている。

【００８２】以上、図６を用いて、ＶＰソーティング情
報の管理方法について説明したが、ＶＣソーティング情
報の管理も、全く同様に行うことができる。図７は、２
ＶＰ（ｍ＝１）内で四つのサービスクラスをサポートす
る場合のＶＣソーティング情報メモリ１３７のメモリマ
ップを示す。ＶＣソーティング情報メモリ１３７は、Ｖ
Ｐソーティング情報メモリ１４７と全く同じ方法で記憶
するが、各ＶＰ、各サービスクラス毎に一つのＶＣが選
び出された時点でソーティングを終了する点のみが異な
っている（本例では８個のＶＣが選ばれた時点でソーテ
ィング終了）。

【００８３】上述の実施例では、自ＶＰの契約帯域、回
線の帯域を最大限に利用するために、ＶＰ送信予定時刻
にＶＣ送信予定時刻の情報を反映させたが（ＶＰ時刻修
正回路１４３の動作による）、ＶＰ送信予定時刻とＶＣ
送信予定時刻を全く独立に計算することもできる。この
場合、前述の様に、現在時刻がＶＰ送信予定時刻には達
しているが、ＶＣ送信予定時刻には達していない場合
に、自ＶＰの送信タイミングをスキップすることが考え
られる（現在時刻がＶＣ送信予定時刻に達するまで待つ
ことは大幅に回線帯域の利用率が低下する）。これによ
り、自ＶＰの送信帯域が若干低下するが、図１１のタイ
ムチャートに示す様に、ＶＣソーティングとＶＰソーテ
ィングを並行して行うことができるため、ソーティング
に要する処理時間を大幅に低減させることができる。サ
ポートしているＶＰ数（＝Ｍ）、各ＶＰ内に束ねられて
いるＶＣ数（＝Ｎ）がほぼ等しいときは、ソーティング
に要する時間を最大で１／２にまで低減させることがで
きる。

【００８４】また、上述の実施例では、本発明のトラヒ
ックシェーピング装置をＡＴＭ送信端末に適用した例を
示したが、先に述べた様に、トラヒックシェーピング装
置はＡＴＭ送信端末の他にも、私設網から公衆網への中
継点等の網内の要所に設置することがある。

【００８５】図１２は、本発明のトラヒックシェーピン
グ装置を公衆ＡＴＭ網３４０に接続されているＡＴＭ交
換機３０１に適用した構成図を示す。ＡＴＭ交換機３０
１は、ＡＴＭ端末３３０、３３１に対する回線インター
フェース部３２０、３２１、スイッチ部３１０、公衆Ａ
ＴＭ網３４０に対する回線インタフェース部３２５、お
よび公衆ＡＴＭ網に対応したトラヒックシェーピング部
１００、および、光モジュール３７５により構成され
る。

【００８６】本発明の他の実施例として、複数回線のト
ラヒックシェーピングを一つのトラヒックシェーピング
装置で行うトランク方式のトラヒックシェーピング装置
について説明する（実施例２）。

【００８７】図１３は、トランク方式のトラヒックシェ
ーピング装置としてＡＴＭ交換機を構成した例を示して
いる。端末３３２、３３３で生成されたセル流は、ＡＴ
Ｍ交換機３０２の回線インタフェース部３２２、３２３
を介してスイッチ部３１１に入力される。スイッチ部３
１１でいずれの出力先回線が決定された場合でも、セル
は一時的にトラヒックシェーピング部１０１に転送され
る。トラヒックシェーピング部１０１では、実施例１の
ＶＰソーティングを回線ソーティングと考え、全く同じ
動作を行う。トラヒックシェーピング部１０１の出力セ
ルは、再びスイッチ部３１１を介して、各出力回線の回
線インタフェース部３２６、３２７から公衆ＡＴＭ網３
４０に送信される。トラヒックシェーピング部１０１か
ら出力されたセルがスイッチのセルバッファに蓄積され
ると、行ったトラヒックシェーピングが無意味なものと
なってしまうために、トラヒックシェーピング部１０１
から送信されたセルは最優先で網まで転送されなければ
ならない。

【００８８】また、実施例１と実施例２のシェーピング
装置を組み合わせた実施例として、トランク方式を用い
たＶＰシェーピング装置を構成することができる（実施
例３）。構造は図１３のシェーピング装置と全く同じで
あるが、トラヒックシェーピング部１０１では、ＶＣ単
位のシェーピング、ＶＰ単位のシェーピング、回線単位
のシェーピングの３段階にトラヒックシェーピングを行
う。ＶＣ単位、ＶＰ単位、回線単位のそれぞれに送信予
定時刻計算回路とソーティング回路を備え、すべてが送
信可能状態となった場合にセルを送信する。実施例２と
同様に、トラヒックシェーピング部１０１の送信セルは
最優先で公衆ＡＴＭ網３４０に転送されなければならな
い。

【００８９】以上はＡＴＭ網に対する本発明の実施例を
示したが、本発明はＡＴＭに特化した発明ではなく、可
変長のパケットに対しても同様にトラヒックシェーピン
グを行うことができる。次にＩＰパケットに対するトラ
ヒックシェーピング装置について説明する（実施例
４）。ＩＰパケットのパケット長は、最大６４ｋバイト
である。

【００９０】図１５は、ルータの構成の一例を示す図で
ある。ルータ１５００は、パケット転送網１（１５５
０）、パケット転送網２（１５５１）に対応したネット
ワークインタフェース部１５２０、１５３０と、ＩＰパ
ケットのヘッダを参照して行き先を判別し、行き先毎の
ネットワークインタフェース部に送るルーティング部１
５１０から構成される。更に、ネットワークインタフェ
ース部１５２０、１５３０は、トラヒックシェーピング
部１４００と、パケットを光ファイバ等の物理回線に対
応した信号に変換して送信する光モジュール１５２２か
ら構成される。その逆変換も光モジュールで行われる。

【００９１】図１４は、ＩＰパケットに対する図１５の
トラヒックシェーピング部１４００の構成を示すブロッ
ク図である。本発明を適用したＩＰパケット対応トラヒ
ックシェーピング部１４００は、図１に示したトラヒッ
クシェーピング装置１００のＡＴＭセルに対する処理を
ＩＰパケットに対する処理に変換した点、およびパケッ
ト読出制御回路１４１３がパケットバッファからＩＰパ
ケットを読み出した際に、ＩＰパケットヘッダに記述さ
れているＩＰパケット長情報を識別するパケットパケッ
ト長識別回路１４９９を追加した点のみが異なる構成と
なっている。この識別されたパケット長は、第１送信予
定時刻計算部１４３０の優先度予定時刻計算回路１４３
１と、契約送信予定時刻計算部１４４０の契約予定時刻
計算回路１４４１で、送信予定時刻を計算する際に使用
される。

【００９２】図１６は、ＩＰパケットに対するトラヒッ
クシェーピング部１４００の帯域制御の概念を示してい
る。受信したＩＰパケットは、優先度制御回路１５２１
０において転送先毎、パケットの優先度毎のキューに振
り分けられ、パケットバッファ１５２１１内にキューイ
ングされる。パケット送信時には、第１の読み出し回路
１５２１３が送信してもよい状態にある転送先を選び
（図１６において複数の転送先候補から一つの転送先を
選ぶ）、選ばれた転送先に対応する第２の読み出し回路
１５２１２では、パケット毎の送信順序に関する優先制
御を行い、優先度の高いＩＰパケットをパケットバッフ
ァから読み出し、光モジュール１５２２へ転送する。こ
のようにすることで、送信可能状態となっている転送先
の中で、パケット毎の優先度が高いパケットから順に送
信される。図１６の各回路を図１４の回路と対応させる
と、図１６の優先度制御回路１５２１０は図１４のパケ
ットバッファ書込み回路１４１３として、図１６の第２
の読み出し回路１５２１２は図１４の第１ソーティング
部１４３５として、また図１６の第１の読み出し回路１
５２１３は図１４の契約ソーティング部１４４５とし
て、それぞれ実現することができる。

【００９３】ＩＰパケットの送受信を行うために、ＡＴ
Ｍセルと同様に次の（処理１）〜（処理６）の処理を行
う。

【００９４】（処理１）受信パケット判定処理 （処理２）送信予定時刻計算（パケット受信時） （処理３）ソーティング処理（パケット受信時） （処理４）送信パケット選択処理 （処理５）送信予定時刻計算（パケット送信時） （処理６）ソーティング処理（パケット送信時） 以上の処理の（処理２）〜（処理４）、および（処理
６）はＡＴＭセル（固定長）に対する処理と同じであ
る。以下に、（処理１）受信パケット判定処理、および
（処理５）送信予定時刻計算について説明する。

【００９５】（処理１）受信パケット判定処理 上述のＡＴＭセルの場合は、各セルのヘッダ部にＶＰＩ
（Virtual Path Identifier）、およびＶＣＩ（Virtual
Connection Identifier）が記述してあるので、これら
を基に該セルが属するＶＰ、あるいはＶＣを判別する事
ができた。一方、ＩＰパケットの場合は、ユーザが網と
の間に契約を行っている単位（ＶＰに相当）は、ＩＰパ
ケットヘッダに記述されている送信元アドレス、宛先ア
ドレスから、対応付けることができる。また、パケット
の優先度は（ＶＣに相当）、同じくＩＰパケットヘッダ
内のＴＯＳ（Type of Service）フィールド（０〜２ビ
ット目）に記述されている。

【００９６】本発明を適用したトラヒックシェーピング
装置においては、パケットバッファ書込み回路１４１３
で、受信したＩＰパケットのヘッダを参照し、該受信パ
ケットの、転送先、優先度を決定し、パケットバッファ
１４１１内に転送先毎、かつ優先度毎に設けられたキュ
ーにキューイングされる。

【００９７】（処理５）送信予定時刻計算（パケット送
信時） パケット送信信号９３を受けた優先度予定時刻計算回路
１４３１および契約予定時刻計算回路１４４１では、Ａ
ＴＭセルの場合と同様に契約帯域に従った次のパケット
送信予定時刻を計算する。このとき、ＡＴＭセルの場合
とは異なり、パケット長が可変であるので、固定値の送
信間隔を用いることができない。

【００９８】図１７は、固定値の送信間隔を用いたとき
に、（１）パケット長が短いパケット１７００、１７０
１、１７０２を連続して送信した場合と、（２）パケッ
ト長が長いパケット１７１０、１７１１、１７１２を連
続して送信した場合の送信間隔を示している。（１）の
場合と（２）の場合を比較すると、（２）の場合の方が
送信バイト数が多くなることが分かる。従って、可変長
パケットに対するトラヒックシェーピングを行う場合、
パケット長に応じて送信間隔を可変にする処理が必要と
なる。

【００９９】本発明においては、パケット長を識別する
パケット長識別回路１４９９を備え、パケットバッファ
読出し回路１４１４がパケットバッファ１４１１からＩ
Ｐパケットを読み出したときに、ＩＰパケットヘッダに
記述されているパケット長情報を参照する。参照したパ
ケット長情報９１は、優先度予定時刻計算回路１４３１
および契約予定時刻計算回路１４４１に伝えられる。パ
ケット長情報９１を受けた優先度予定時刻計算回路１４
３１および契約予定時刻計算回路１４４１では、例えば
以下の計算を行い、予定送信時刻計算に用いる送信間隔
を決定する。

【０１００】送信間隔＝（基準送信間隔）×（送信ＩＰ
パケット長） ここで、基準送信間隔とは、シェーピング帯域で１バイ
ト送信するための時間である。また、送信ＩＰパケット
長の単位はバイト数である。このように計算すること
で、送信パケットのバイト数の違いによるゆらぎを吸収
することができる。ＡＴＭ用のシェーピング装置を利用
する場合には、ＡＴＭセルの送信間隔を基準として次式
のように計算すればよい。

【０１０１】送信間隔＝（契約帯域によるＡＴＭセルの
送信間隔）×（送信ＩＰパケット長）／５３ ここで、ＩＰパケット長はバイト単位で表している。

【０１０２】この様に５３バイトで正規化することで、
パケット長が短いＩＰパケットを送信した場合には次の
パケット送信までの時間は短く、パケット長が長いＩＰ
パケットを送信した場合には次のパケット送信までの時
間を長く空けることができる。従って、パケット長に関
係なく契約帯域に従ったパケット送信間隔を短くするこ
とができ、かつ契約帯域内で効率的な転送が可能とな
る。

【０１０３】尚、以上の例では、ＩＰパケットの優先度
に基づいて契約帯域内を優先制御していたが、前記ＴＯ
Ｓフィールドの低遅延要求（３ビット目）、高スループ
ット要求（４ビット目）、高信頼性情報（５ビット目）
等の情報を用いてもよい。

【０１０４】以上の例では、２段階にシェーピングする
実施例を示したが、シェーピングの段数は３段階以上で
もよい。３段階のシェーピングは、例えばＡＴＭの場
合、ＶＣ内に複数の優先クラスを設けたい場合のＶＰ帯
域(３段目)、ＶＣ帯域(２段目)、ＶＣ内優先クラスの帯
域(１段目)として用いることができる。このような帯域
制御を行うことによって、ユーザが同一ＶＣ内に複数の
上位アプリケーションを束ねているような場合にＶＣ内
の帯域を細かく制御することができる。また、３段階シ
ェーピングのもう１つの例として、複数のユーザが複数
のＶＰを使用したい場合のユーザ帯域(３段目)、ＶＰ帯
域(２段目)、ＶＣ帯域(１段目)として用いることができ
る。また、４段階シェーピングは、例えば、ユーザ帯域
(４段目)、ＶＰ帯域(３段目)、ＶＣ帯域(２段目)、ＶＣ
内優先クラスの帯域(１段目)等に用いる。

【０１０５】一般にｎ段階シェーピング（ｎ：自然数）
を行う場合には、送信予定時刻計算部とソーティング部
をｎ組ずつ備え、２段階シェーピングで説明した処理と
全く同じ処理を行えばよい。すなわち、各送信予定時刻
計算部とソーティング部は、独立に送信予定時刻の計算
を行い、必要であれば下位概念（ＶＰ、ＶＣの場合はＶ
Ｐが上位概念、ＶＣが下位概念）の送信予定時刻によっ
て送信予定時刻を修正し、送信予定時刻をソーティング
する。送信制御部は、最上位概念に対するソーティング
部のソーティング結果から順に参照していき、すべての
ソーティング部が送信可能状態になっている場合にのみ
該当ＶＣからセルを送信する。

【０１０６】

【発明の効果】以上に述べた様に、本発明によれば、公
衆ＡＴＭ網とＶＰ単位で契約した場合に、ＶＰの契約帯
域を守りつつ、該ＶＰの帯域を有効に利用することがで
き、かつ同一ＶＰ内の複数のＶＣ間で優先制御を行うこ
とができるトラヒックシェーピング装置を提供すること
ができる。また、一つのトラヒックシェーピング装置で
複数の出力回線のシェーピングを行うことができるトラ
ヒックシェーピング装置を提供することができる。更
に、本発明はＡＴＭに特化した発明ではなく、可変長パ
ケットに対するトラヒックシェーピングも行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したトラヒックシェーピング装置
の一実施例の構成を示すブロック図である。

【図２】回線とＶＰとＶＣの概念を示す図である。

【図３】本発明を適用したトラヒックシェーピング装置
をＶＰシェーピング装置としてＡＴＭ送信端末に適用し
た場合の構成を示す図である。

【図４】本発明を適用したトラヒックシェーピング部の
セル受信・送信動作のフロー図である。

【図５】本発明を適用したトラヒックシェーピング部の
タイムチャートである。

【図６】ＶＰソーティング情報メモリ１４７の記憶書式
およびＶＰ用二分木との関係を示す図である。

【図７】ＶＣソーティング情報メモリ１３７の記憶書式
およびＶＣ用二分木との関係を示す図である。

【図８】ＶＰ時刻修正回路１４２の構造を示す詳細なブ
ロック図である。

【図９】ＶＣ用の二分木の各要素に記憶されている情報
の関係を示す図である。

【図１０】ＶＣ用の二分木の各要素に記憶されている情
報の関係を示す図である。

【図１１】一組の送信予定時刻計算回路およびソーティ
ング回路を時分割で利用した場合のトラヒックシェーピ
ング部のタイムチャートである。

【図１２】本発明を適用したトラヒックシェーピング装
置をＶＰシェーピング装置としてＡＴＭ交換機に適用し
た場合の構成を示す図である。

【図１３】本発明を適用したトラヒックシェーピング装
置をトランク方式のシェーピング装置としてＡＴＭ交換
機に適用した場合の装置の構成を示す図である。

【図１４】本発明を適用したＩＰパケット用トラヒック
シェーピング装置の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図１５】ルータの構成の一例を示すブロック図であ
る。

【図１６】ＩＰパケット用トラヒックシェーピング部の
帯域制御の概念を示す図である。

【図１７】パケット長と送信間隔の関係を示す図であ
る。

【図１８】本発明の実施例４で示す網構成を示す図であ
る。

【図１９】ＶＰ単位の契約を行っている場合の網構成を
示す図である。

【符号の説明】

１００、１０１：トラヒックシェーピング部、１１０：
セルバッファ部、１２０：送信制御部、１３０：ＶＣ送
信予定時刻計算部、１３５：ＶＣソーティング部、１４
０：ＶＰ送信予定時刻計算部、１４２：ＶＰ時刻修正回
路、１４５：ＶＰソーティング部、３００：ＡＴＭ送信
端末、３０１、３０２：ＡＴＭ交換機、３１０、３１
１：スイッチ部、３２０〜３２６：回線インタフェース
部、３３０〜３３３ＡＴＭ端末、３４０：公衆ＡＴＭ
網、３５０：ＳＡＲ（上位パケット・ＡＴＭセル変換回
路）、３６０：上位層処理部、１４００：ＩＰパケット
対応トラヒックシェーピング装置、１４９９：パケット
長識別回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢崎 武己 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 田中 徳幸 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所エンタープライズサーバ事業部内 (72)発明者 山村 良憲 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所エンタープライズサーバ事業部内 Ｆターム(参考） 5K030 GA08 HA10 HB21 HB29 JT03 KA03 LB19 LC02 LC09 LE05

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受信したセルを一時的に蓄積するバッファ
   と、 ＶＣ（Virtual Connection）毎に、契約帯域に応じてデ
   ータ送信間隔を制御するＶＣシェーピング部と、 ＶＰ（Virtual Path）毎に、契約帯域に応じてデータ送
   信間隔を制御するＶＰシェーピング部と、 各ＶＣ内には複数の優先クラスが設けられており、各Ｖ
   Ｃの優先クラス毎に、契約帯域に応じてデータ送信間隔
   を制御する優先クラス対応のシェーピング部と、 上記
   ＶＣシェーピング部、上記ＶＰシェーピング部、及び上
   記優先クラス対応のシェーピング部でセル送信可能状態
   になった後、上記バッファからセルを読み出し送信する
   制御部とを有するトラヒックシェーピング装置。
2. 【請求項２】受信したセルを一時的に蓄積するバッファ
   と、 ＶＣ（Virtual Connection）毎に、契約帯域に応じてデ
   ータ送信間隔を制御するＶＣシェーピング部と、 ＶＰ（Virtual Path）毎に、契約帯域に応じてデータ送
   信間隔を制御するＶＰシェーピング部と、 複数のユーザが複数のＶＰを使用する場合に、ユーザ毎
   に、データ送信間隔を制御するユーザ対応シェーピング
   部と、 上記ＶＣシェーピング部、上記ＶＰシェーピング部、及
   び上記ユーザ対応のシェーピング部でセル送信可能状態
   になった後、上記バッファからセルを読み出し送信する
   制御部とを有するトラヒックシェーピング装置。