JP2001514817A - 広帯域ネットワークにおける接続受け入れ制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 接続を要求するトラフィックソースは、ＡＴＭ仕様に基づきそれ自身について、ＰＣＲ(ピークセルレート)、ＳＣＲ(維持可能なセルレート)、ＢＴ(バースト裕度)、及びセル損失の所望確率Ｐ_LOSSを指定する。ＣＡＣ機能は、これらのパラメータを用いて、あるパラメータ比を計算する。これらの計算されたパラメータ、又はそれらの最も近い対応するパラメータが、予め形成されたテーブルから求められ、そしてその同じテーブルを調査して、パラメータに対応する等価容量が見出される。この容量は、接続を要求するソースに対する等価容量と命名され、空きリンク容量があれば、ソースは、アクセスが許され、送信許可が与えられる。さもなくば、要求は拒絶される。テーブルの等価容量は、バッファなし待ち行列及び均質トラフィックに対して開発された既に知られた大きな偏差の近似を用いて定義される。既知の方法とは異なり、同時に到着するセルの数が観察されるのではなく、時間２・Ｔの間に到着するセルの数の分布が観察される。時間Ｔは、バッファ長さＢ及び出力リンクの容量Ｃに依存し、そしてＴ＝Ｂ／Ｃと定義される。

Description

【発明の詳細な説明】 広帯域ネットワークにおける接続受け入れ制御発明の分野 本発明は、広帯域ネットワークにおけるデータ送信接続の制御に係る。本発明 は、特に、ＡＴＭネットワークジャンクションにおける接続の受け入れに係る。先行技術の説明 ＡＴＭ（非同期転送モード）では、各々５バイトのヘッダと４８バイトの情報 部分とで構成されたセルにおいて情報が転送される。ヘッダフィールドは、例え ば、ＶＰＩ（仮想経路指示子）及びＶＣＩ（仮想チャンネル指示子）である。セ ルの標準サイズは、セルを迅速に接続できるようにする。セルのチャンネル化は 、非同期で且つ時分割である。データ転送が適切に進行する前に、ネットワーク を通して仮想接続が形成され、そしてユーザにより発生されたセルがこの仮想接 続を経てルート指定される。データ転送の完了時に、接続が行なわれる。 仮想バスレベル接続と仮想チャンネルレベル接続はネットワークにおいて区別 することができる。ＶＰ（仮想経路）接続においては、転送接続間に仮想バスが 接続される。例えば、仮想バスにおいては、たとえ接続が他の交換機を通るとし ても、直接的な接続が２つの交換機間に形成される。仮想バスは、多数の仮想チ ャンネルを含み、そしてＶＣ（仮想チャンネル）接続においては、仮想バス間に 仮想チャンネルが接続される。 接続受け入れ制御即ちＣＡＣは、各既存の接続に対して保証されたＱＯＳ（サ ービスの質）が保たれるように、ネットワークに入ろうとするソースにより生じ る負荷と、内部接続の負荷を制限するための１組の手順である。この接続受け入 れ制御では、仮想バス又は物理的接続により必要とされる等価容量を計算で決定 しなければならない。要求された接続の全てのトラフィック記述子が分かってい る場合には、唯一行うべきことは、既存の接続に対してロスを伴うことなく新た な接続を受け入れるために仮想経路又は物理的接続にどれほどのスタンバイ容量 があるかを決定することである。 現在、接続を要求するトラフィックソースは、少なくとも、そのＰＣＲ(ピー クセルレート)、そのＳＣＲ(維持可能なセルレート)、そのＢＴ（バースト裕度 ） 及びＣＤＶＴ（セル遅延変化裕度）を常に表わさねばならないことが合意されて いる。更に、送信に伴う確率Ｐ(ｏｎ)を椎定することができる。 しかしながら、「帯域巾」即ち要求された接続に必要とされる容量が標準的なも のでなく、この関連接続のトラフィック記述子のみに依存するケースがほとんど であるが、同じ仮想バス及び物理的リンクを共用する他の仮想チャンネルのトラ フィックの特性及び量にも依存している。更に、ソースの厳密なトラフィック記 述子を知ることは不可能であり、即ちマルチプロセッサ環境で機能しているワー クステーションにより生じるトラフィックを特徴付けると共に、そのトラフィッ クがアプリケーションと共にいかに変化するかを特徴付けることは困難である。 仮想チャンネルの等価容量は、新たな要求を受け入れるときに、同じ仮想バス を共用する全ての仮想接続に対してＱＯＳを確保することが必要な最低の容量で ある。等価容量は、全ての接続のトラフィックに依存しているので、必要なスタ ンバイ容量を計算しそして充分なスタンバイ容量があるかどうか決定することは 困難である。 図１Ａ及び１Ｂは、等価容量を決定することがいかに困難であるかを説明する ために使用される。各トラフィックソースは、同じトラフィック記述子を有し、 そしてセルをバーストとして送信し、即ち「オン」状態では、ソースが標準ビット レートＲビット／秒で情報を発生し、一方、「オフ」状態では、情報を発生しない と仮定する(図の上の部分)。ＡＴＭセルは、ソースが「オン」状態であるときにこ の情報から発生され(図１Ａの下の部分)、従って、この状態では、ＡＴＭセルの レートが上記Ｒビット／秒である。ＡＴＭアクセスゲートでは、セルの受信レー トがＳである。従って、「オン」状態においてソースにより発生されるセルの連続 流は、ネットワークのアクセスゲートにおいて、ＡＴＭセルの準周期的シーケン スとして見られ、一方、平均到達時間は、各Ｓ／Ｒタイムスロットに対して１セ ルである。オフ状態においては、セルが到着しない。 図１Ｂを参照し、Ｎ個の異なるソースを共通の仮想バスにマルチプレクスする ことについて説明する。入力ゲートは、一定容量Ｃを有する出力リンクへ一度に 転送することのできないセルを待ち行列に記憶するバッファ１１を有している。 バッファのサイズが無限であれば、出力リンクの最小レートは、Ｎ個のソースか ら到着するセルの平均レートに等しくなければならず、これは、ソースによって 送信されるセルの確率をＰ(ｏｎ)とすれば、Ｎ×Ｒ×Ｐ(ｏｎ)である。バッファ が非常に小さい場合には、ソースの有広帯域として最大レートを使用するのが最 も安全であり、従って、これは、指定された容量に対する無条件上限でもある。 従って、Ｎ個のソースをマルチプレクスすると同時に、バッファがオーバーフロ ーする可能性を小さく維持するのに必要な等価容量は、Ｎ×Ｒとなる(等価容量 は、ソースの最大レートのＮ倍である)。これらのことから、中程度のサイズの バッファを使用するときには、Ｎ個のソースをマルチプレクスするのに必要な等 価容量は、Ｎ×Ｒ×Ｐ(ｏｎ)とＮ×Ｒとの間の範囲のどこかである。 複雑なソースモデルを有する異なる形式のトラフィックが同じ仮想チャンネル へとマルチプレクスされるときには等価容量を決定するのが非常に困難となる。 多数のトラフィックソースに必要とされる接続は、バーストであり、従って、 ある瞬間に必要とされる転送容量は高いが、別の瞬間に必要とされる容量は低く なる。バーストは、１組のセル（バースト）が短い間隔で到着しそしてそれに続 く組（バースト）が比較的長い時間の後に到着する現象として記述される。異な る接続は異なる容量を必要としそしてその必要性は急速に変化するので、ＡＴＭ ネットワークには統計学的なチャンネル化が使用される。チャンネル化にはバー スト状トラフィックソースの統計学的特性が使用され、即ち大きな組のトラフィ ックソースを合成するときには、その合成されたトラフィックが、個々のソース よりも安定に振舞い、そして個々のソースの送信速度は変化するが、相互に独立 した個々のソースの合成送信速度は、ほとんど標準的である。統計学的なチャン ネル化を使用することにより、同じリソースで、より多くの接続にサービスする ことができ、即ちネットワークの利用率を高めることができる。 統計学的なチャンネル化にも関わらず、ネットワークには混雑及び過負荷が生 じる。広帯域ネットワークにおける混雑とは、ネットワークが必要な性能目的を 満足できないようなネットワーク要素の状態を意味する。過負荷も、たとえ性能 が下がったとしても性能目的を依然として達成できない状態を意味する。混雑及 び過負荷は、両方とも、予想し得ないトラフィックの統計学的変化及びネットワ ークに生じる欠陥状態によって発生する。ネットワークサービス、それにより生 じるトラフィックの量、及びトラフィックソースの厳密な特性を充分正確に知る ことは依然不可能であるから、混雑状態の発生はネットワークにおいて不可避で ある。トラフィック制御及び混雑状態制御の目的は、ネットワークサービスの所 望の質が達成されるようにネットワーク及びユーザを保護することである。トラ フィック制御は、アクティビティが予防されるときに存在し、これは、混雑状態 の発生を防止するように意図される。混雑状態の制御は、その一部分として、ネ ットワークにおいて観察される混雑状態に反応する。サービスの質という観点か ら最も重要なことは、混雑状態の発生を前もって防止するトラフィック制御機能 である。これらの機能に属するＣＡＣ（接続受け入れ制御）は、最も重要な予防 トラフィック制御方法である。接続受け入れ制御に関連した機能は、接続のルー ト指定に付随するもので、接続の受け入れについて判断し、必要なリソースを指 定し、そしてＵＰＣ（使用パラメータ制御）及びＮＰＣ（ネットワークパラメー タ制御）により監視されるトラフィックパラメータを設定する。ＣＡＣの簡単な 結果は、「イエス」又は「ノー」であり、新たな仮想接続を受け入れたり又は受け入 れなかったりすることができる。 接続受け入れ制御ＣＡＣを実施する多数の異なる方法が文献に掲載されている 。これらにおいて、基準は、セルを失うか又はバッファを満たす確率であり、そ してそれらは、ＩＴＵ又はＡＴＭフォーラムの定義に基づきユーザにより指定さ れたトラフィックパラメータをベースとするか又はネットワークジャンクション において行なわれるトラフィック測定をベースとする。サービスの質又は必要な 容量を椎定することができ、これは、いわゆる間接的方法の場合のように子め計 算されたテーブルを助けとするか、或いはいわゆる直接的方法で行なわれるよう に、接続のトラフィックパラメータ、他のトラフィックの特性及び使用可能なリ ソースに基づいてリアルタイムで計算を行うことにより、トラフィックパラメー タに従って予想することができる。ＡＴＭフォーラムにより規定されそして接続 のトラフィックを指示するトラフィックパラメータは、ピークセルレート(ＰＣ Ｒ)、維持可能なセルレート(ＳＣＲ)、最大バーストサイズ(ＭＢＳ)、セル遅延 変動裕度（ＣＤＶＴ）及び最小セルレート（ＭＣＲ）である。 測定において、一定の時間周期内に到着するセルについて、ピークレート、維 持可能なレート、最大到着数、平均値及び変量を測定することができる。これら に基づき、接続のトラフィックを観察することによりバーストの確率を推定する ことができ、或いはセルが失われる確率を推定することができる。 トラフィックソースのピークレートに基づいて容量を指定する方法は、標準的 なレートで送信するソースに非常に適した簡単な方法である。 コンボリューションをベースとする方法においては、全てのトラフィックソー スの特性を用いて、接続の帯域巾の分布が計算され、これが使用可能なリソース と比較される。非常に多数の変数があるために、接続が多数のときには計算が甚 だしいものとなる。理論的に、この方法は、正確な結果を与える。 有効容量をベースとする方法においては、ある方法又は別の方法で推定された トラフィックソースの有効容量に基づいて容量が指定される。しかしながら、有 広帯域のサイズが、トラフィックソースの特性及び所望のセル損失比に依存する だけでなく、マルチプレクサ及びバックグランドトラフィック特性にも依存する ので、接続に対して厳密な容量を規定することができない。 有効変量をベースとする方法は、維持可能な接続率及び維持可能な率の変化を 基準として使用する。これらの方法は、有効容量を使用する方法よりも若干優れ たリソース利用比を与える。 ２レベル方法においては、接続受け入れについての迅速な判断が、ある適当な アルゴリズムを使用することにより、低いレベルにおいてリアルタイムで行なわ れる。高いレベルは、各コールごとにリアルタイムで機能する必要はなく、従っ て、より正確なモデルの助けにより低いレベルの機能が正しいかどうか時々決定 する。 バッファなしの待ち行列の場合に使用するために提案された受け入れ方法が、 出版物「マルチサービスネットワークの性能評価及び設計(Performance Evaluati on and Design of Multi-service Networks)」、ＣＯＳＴ２４４ファイナルレポ ートコミッション・オブ・ヨーロピアンコミュニティー、インフォメーションテ クノジー・アンド・サイエンシス、ルクセンブルグ、１９９２年、第１０８−１ １０及び１５４−１５５ページに掲載されている。これは、他のコンテクストか ら知られている「大きな偏差の近似」と称する数学的方法をベースとするも のである。この方法を適用する考え方は、ソースからマルチプレクスされるセル の瞬時到着率の和が出力リンク容量を越える確率が、許容セル損失確率以下とな るよう確保することである。 接続受け入れ制御ＣＡＣを実施するために多数の異なる理論的方法が提案され ているにも関わらず、複雑な計算が必要とされるために、それらを実際に適用す ることは困難であると分かっている。ほとんどのＣＡＣ方法は、１つのバッファ のケースに関連するものであり、従って、多数のバッファとの接続に対し、異な る優先順位をもつＡＴＭセルがバッファに存在するような実現可能な受け入れモ デルは提供されていない。多数のバッファを伴うこのようなモデルは、バッファ 間にいかなる容量偏差も許さず、並列なバッファが多数の個々のバッファのよう に実施される。換言すれば、バッファがその全ての容量を使用しない場合には、 それを他のバッファに自動的に使用することができない。 そこで、本発明の目的は、できるだけ簡単で、バッファが設けられたジャンク ションへセルが向けられたときにバースト状のソースと共に使用するのに特に適 しており、且つ要求された接続をほぼ確実に受け入れるようにする接続受け入れ 制御ＣＡＣの方法を見出すことである。判断実行は迅速でなければならず、且つ リアルタイム計算を最小限にすることを必要とする。 この設定された目的は、独立請求項に記載の発明により達成される。発明の要旨 本発明の方法は、要求側ソースによって要求された容量を、ソースにより規定 された次のトラフィックパラメータの関数として推定する。即ち、ＰＣＲ(ピー クセルレート)、ＳＣＲ(維持可能なセルレート)、最大バーストサイズ(ＭＢＳ) 、セル損失の所望の確率(Ｐ_LOSS)、並びに出力リンク容量及びバッファサイズ。 最後の２つは、ソースとは独立している。バースト裕度即ちＢＴは、ここでは、 最大バーストサイズとして使用される。 接続を要求するトラフィックソースは、ＰＣＲ(ピークセルレート)、ＳＣＲ( 維持可能なセルレート)、ＢＴ（バースト裕度）及びセル損失の所望確率（Ｐ_{LOS S} ）の仕様に基づいて、それ自身について知る。ＣＡＣ機能は、これらパラメー タの助けにより、あるパラメータ比を計算する。対応するパラメータ比を含 むテーブルが前もって形成され、計算されたパラメータ又はそれらに最も近い対 応するパラメータがテーブルから求められ、そして同じテーブルを調べて、その パラメータに対応する等価容量が見つけられる。この容量は、接続を要求するソ ースに対して等価容量という名前にされ、そしてリンクに空き容量がある場合に 、ソースにアクセス及び送信許可が受け入れられる。さもなくば、要求は却下さ れる。 テーブルの等価容量は、バッファなし待ち行列及び均質トラフィックに対して 開発された良く知られた大きな偏差を伴う近似を使用することにより決定される 。この既知の近似においては、全てのトラフィックソースが均質でありそしてバ ッファが使用されないと仮定する。所与のリンク容量及び所与のトラフィックソ ースパラメータ（全ての対して同じ）では、許容し得る接続の数を異なるＰ_LOSS 値に対して計算することができる。それにより得た接続の数でリンク容量を分割 することにより１つの接続の帯域が得られる。しかしながら、既知の近似は、バ ッファ付きの場合に、ソースパラメータではなく、次のパラメータ比を計算アル ゴリズムに使用するように適用される。 リンク容量／ピークセルレート、 維持可能なセルレート／ピークセルレート、 バッファサイズ／バースト裕度。 既知の方法とは異なり、同じ時間に到着するセルの数は検査されず、時間２・ Ｔの間に到着するセルの数の偏差が検査される。時間Ｔは、バッファ長さＢ及び 出力リンク容量Ｃに依存し、これは、Ｔ＝Ｂ／Ｃと定義される。 形成されたテーブルにおける行は、上記のパラメータ比と、セル損失の確率値 とを含み、その行における最後の指数は、その行の値を用いて計算された有効容 量を示す。従って、多数の行を伴うテーブルは、異なる形式の多数の接続及びそ れらの有効容量の組合せである。図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。 図１Ａ及び１Ｂは、等価容量を示す図である。 図２は、タイムテーブルにおけるスタート時間Ｔ'の関数としてセルの数を示 す図である。 図３は、容量を決定するためのテーブルを示す。 図４は、ＣＡＣ判断実行を示す図である。 図５は、多数のバッファを伴うケースに本発明を適用した場合を示す図である 。 図６は、バッファ制御を示す図である。 図７は、多数のバッファを伴うケースにおける容量の分割を示す図である。好ましい実施形態の詳細な説明 図３は、本発明による接続受け入れ制御に使用される簡単なテーブルモデルを 示す。このテーブルは、大きな偏差の近似という名前でそれ自体知られている方 法を使用して前もって形成される。この方法を接続受け入れ制御に適用すること は、出版物「マルチサービスネットワークの性能評価及び設計(Performance Eval uation and Design of Multi-service Networks)」、ＣＯＳＴ２４４ファイナル レポートコミッション・オブ・ヨーロピアンコミュニティー、インフォメーショ ンテクノジー・アンド・サイエンシス、ルクセンブルグ、１９９２年、第１０８ −１１０及び１５４−１５５ページに掲載されている。しかし、この出版物に掲 載された既知の方法とは異なり、本発明は、バッファなしケースにおいて同時に 到着するセルの数を調査するのではなく、バッファ付きのケースと、時間Ｔ’＝ ２・Ｔの間に到着するセルの数の分割とが調査されるように実施される。時間Ｔ は、バッファの長さ及び出力リンク容量に依存し、そしてバッファが充填される 時間に対応し、即ちＴ＝Ｂ／Ｃとなる。 図２を参照すれば、その最も上の部分は、１つのソースのオン／オフ周期を表 わし、オン周期において、ソースはピークセルレートＰＣＲでセルを送信する。 その下の部分は、このソースから到着するトラフィックの量を時間周期Ｔ'にお けるスタート点の関数として示す。次の表示が使用される。 ＢＴ＝バースト裕度(セルとして)、 ＰＣＲ＝ピークセルレート（セル／ｓ） ＳＣＲ＝維持可能なセルレート（セル／ｓ） ａ＝ＢＴ／ＳＣＲは、オン／オフ周期（ｓ）の時間巾（ｓ）であり、 ｂ＝ＢＴ／ＰＣＲは、バースト時間巾（ｓ）であり、 ａ−ｂは、バースト間の時間巾（ｓ）である。 バーストが完全に時間周期Ｔ'内に生じる場合には、バッファに到着するセル の数は、Ｔ'・ＰＣＲに等しい。対応的に、時間周期Ｔ'が完全にバースト間であ る場合には、到来するセルの数がゼロである。バーストの一部分が時間周期Ｔ' に発生しそしてそれらの間に空き時間の一部分があるケースは、ｎ段階を伴う段 階関数として処理される。数値ｎは、セルにおけるバーストサイズに等しいもの として選択される。図４の右側の拡大部分は、段階関数を示す。 以下の説明において、時間周期Ｔ'は、ｂより短く、且つａ−ｂより短いと仮 定する(図４)。以下の結論は、既知の大きな偏差の近似を適用するセル損失式の 確率である。時間周期Ｔ'内に到着するセルの数は、ランダム変数Ｘであり、Ｎ 個の独立した同一のソースのケースでは、ラプラス変換が次のように計算される 。 インデックスｉは、段階関数の段階を指す。式を簡単にするために次の表示を 使用する。 式（１）及び（３）は、次のようになる。 平均値ｍ(β)及び変量σ²(β)の式は、式（７）の第１及び第２導関数として 得 られる。 βは、分布の平均値をセル損失の所望確率（例えば、値１０^-9）へと転送する のに使用される自由パラメータである。パラメータβの最適値としてβ^*が入力 され、即ち次のようになる。 但し、Ｃは、出力リンク容量である。 上記参考文献は、セル損失の確率Ｐ_LOSSとして次の近似を規定している。 但し、ｍは、到着セルのレートであり、即ちｍ＝Ｎ・ＳＣＲ及びμ(β^*)であり 、一方、σ(β^*)は、式（７）及び（９）から得られる。 ここで、受け入れられる接続の数が式（１０）及び（１１）から繰り返し得ら れる。繰り返しにおいて、セル損失の所望確率を得るパラメータ値Ｎ及びσ(β^* )が求められる。 ここで、テーブル３は、パラメータ値ＢＴ、ＰＣＲ、ＳＣＲ、Ｂ、Ｃ並びにセ ル損失の所望確率値Ｐ_LOSSが与えられるように形成される。値Ｔは、Ｂ／Ｃとし て選択され、従って、計算時間窓はＴ'＝２Ｔである。 これらの値により、ここに述べる手順で受け入れられる接続の数Ｎが計算され る。ここから、得られた数Ｎで出力リンク容量Ｃを除算することにより、１つの 接続の有効容量ＥＣが計算される。パラメータの数値及び確率値Ｐ_LOSSを変更す ることにより、異なる形式のトラフィックケースの所望数、及びこれらＥＣに対 応する接続の有効容量ＥＣが得られる。 テーブル３の各横行のパラメータは、常に、１つの形式の接続を表わし、一方 、最後の欄は、横行のパラメータを有する接続に適した等価容量を与える。横行 の第１パラメータは、リンク容量Ｃをピークセルレート値ＰＣＲで除算したもの で あり、第２パラメータは、バッファサイズＢをバースト裕度ＢＴで除算したもの であり、第３の値Ｐ(ｏｎ)は、ソースからの送信確率を示す。仮定した確率は、 維持可能なセルレートＳＣＲをピークセルレート値ＰＣＲで除算したものである 。第４の値Ｐ_L0SSは、失われるセルの確率を示し、ソースは、この値を表示する 。最後の値は、横行のパラメータに対して計算された等価容量ＥＣである。従っ て、Ｃ／ＰＣＲ＝１００、Ｂ／ＢＴ＝０．１、Ｐ(ｏｎ)＝０．５及びＰ_LOSS＝１ ０^-5と計算された第１行の接続に対し、等価容量は、Ｃ１となる。対応的に、第 ２行の接続に対して、等価容量は、Ｃ２となり、第３行の接続に対して、等価容 量は、Ｃ３となり、等々である。 図４は、ジャンクションが１つの受信バッファを有し、多数のソースから到着 するセルがこれに対してマルチプレクスされるケースの動作を示したブロック図 である。到来する全てのセルは、同じ優先順位である。従って、バッファは、図 １Ｂに示すようなものである。新たなソースは、セルを送信するための容量を要 求し、そしてこの要求に関連して、規格に基づき次の値が表示される。ＰＣＲ( ピークセルレート)、ＳＣＲ(維持可能なセルレート)、ＢＴ(バースト裕度)、及 びセル損失の確率値Ｐ_LOSS。 この要求に応答して、接続受け入れ制御ＣＡＣは、図４に示す機能を遂行する 。先ず、受け取った情報を助けとして次の比を計算する(ブロック４１)。 １．リンク容量Ｃ／ピークセルレート値ＰＣＲ、 ２．バッファサイズＢ／バースト裕度ＢＴ、 ３．維持可能なセルレートＳＣＲ／ピークセルレート値ＰＣＲ。この比は、ソ ースからの送信のソース確率Ｐ(ｏｎ)を指示する。 セル損失の確率値Ｐ_LOSSは、ソースから得られる。 比の計算の後に、ＣＡＣは、計算された値に対応する有効容量について、図３ に基づく予め形成されたテーブルをサーチする(ブロック４２)。テーブルにおい て厳密に同様の値が見つからない場合には、それに最も近い値が選択される。得 られた有効容量は、ジャンクションにセルを送信するソースに与えられた容量の 和に加えられる(ブロック４３)。 接続要求に与えられたパラメータから計算されたパラメータ比がテーブルに直 接見つからない場合には、次のように丸めが行なわれる。即ち、Ｃ／ＰＣＲは、 テーブルに見られる最も近い値へと下方に（＝より大きな接続に向かって）丸め られ、ＳＣＲ／ＰＣＲは、上方に（＝進行中接続のより高い確率へと）丸められ 、Ｂ／ＢＴは、下方に（＝大きなバーストサイズへ）丸められ、そしてＰ_LOSSは 、下方に（＝より厳しい質要件へ）丸められる。 次いで、ブロック４４において、判断が行なわれる。即ち、和がリンク容量Ｃ 末満である場合には、要求された接続が受け入れられ、和がリンク容量Ｃを越え る場合には、ソースは、それが要求した接続が得られない。 以上、単一優先順位の待ち行列の場合に本発明の原理を説明した。この原理は 、異なる優先順位の多数の待ち行列がある場合に使用するのにも適している。 図５は、このような場合を示す。異なる優先順位の到来するセルは、それらの 優先順位に基づいて異なるバッファに向けられる。従って、バッファは、それら のサービスレベルに対応するセルにサービスする。セルは、ネットワーク内のあ るジャンクションから到来するか又は異なるトラフィックソースから到来し、そ してバッファから出力リンクへマルチプレクスされる。この図は、バッファＢ１ 、Ｂ２及びＢ３を示している。更に、各入力バッファには、ＬＢ（リーキー・バ ケット）が組合わされ、これは、異なる優先順位クラスに属するセルのトラフィ ック流を監視しそして制御するのに使用される。リーキー・バケットは、計算器 であり、トラフィックの測定を行うのにも使用できる。本発明に関連したリーキ ー・バケットの重要性については、以下で詳細に説明する。 優先順位は絶対的であり、即ちサービスは、常に、最も優先順位の高い待ち行 列へ与えられ、この待ち行列に送信を待機しているセルがなければ、サービスは 、次に優先順位の低い待ち行列へ与えられ、等々となって、最終的に最も優先順 位の低い待ち行列に与えられる。 本発明の考え方は、出力リンク容量Ｃの標準的な容量持分を各バッファに与え ることであり、各バッファにおいて、本発明によるテーブル、即ち関連バッファ の長さＢ及びバッファに割り当てられた標準容量持分を考慮して描かれた図３を 用いてＣＡＣ判断が独立して行なわれる。持分は、必要なときに変更することが できる。従って、容量Ｃ１が第１バッファに得られ、Ｃ２が第２バッファに得ら れ、Ｃ３が第３バッファに得られ、等々となり、従って、バッファの合計容量は 、Ｃ１＋Ｃ２…＋Ｃｎ＝Ｃとなる。本発明により、時間窓２・Ｔにおいて第１優 先順位のセルのバッファＢ１に到着するセルの数が２・Ｂ１の数を越えない（Ｂ １はバッファの長さ）ように確保されるときには、同時に、第１優先順位待ち行 列のセルの時間２・Ｔに得られるリンクのセルタイムスロットの数が２・Ｂ１で あるように確保され、従って、この時間窓の間に、リンクの残りのセルタイムス ロットが優先順位の低い待ち行列に得られるようになる。最も優先順位の高い接 続が時間２Ｔに２・Ｂ送信タイムスロットを使用するよう確保することにより、 残りの送信タイムスロットが優先順位の低い待ち行列に得られるようになる。従 って、リンク容量Ｃは、最も優先順位の高い接続により使用される容量Ｃ１＝Ｂ １／Ｔより大きい。しかしながら、セルが到着した場合には、それらが除去され 、バッファへ受け入れられない。以上の説明から、優先順位の低いバッファの長 さは２・Ｂ１又はその倍数でなければならないことになる。というのは、トラフ ィックの振舞いが２Ｔの周期でのみ検査され、それより短い周期では何も確保で きないからである。 図５及び７を参照して以下に説明する。異なる優先順位のセルのうち、各セル は、その各々の優先順位に基づいてバッファＢに到着する。各バッファごとに、 出力リンクの全容量Ｃから標準的な容量、即ち標準的な数のタイムスロットが割 り当てられる。図７のステップ７１において、バッファＢ１に関連した送信制御 が信号「送信許可」（これは、次のタイムスロットが空きであり、送信を行えるこ と意味する）を受け取ると、ステップ７２においてこのバッファからセルが送信 される。最も優先順位の高いバッファＢ１において、タイムスロットが送信を許 すところのセルの数より少数のセルしかない場合には、送信を待機しているセル がバッファにあれば、次の優先順位のセル即ちバッファＢ２に末使用のタイムス ロットが一時的に使用できるようにされる(ステップ７２)。更に、このバッファ も、それに許されたタイムスロットの数より少数の送信すべきセルしかない場合 には、未使用のタイムスロット及びＢ１に使用されないタイムスロットがそれに 続くバッファに使用できるようになる。この手順は、全てのバッファについて同 じである。優先順位の低いいずれのバッファにも送信すべきものがない場合に は、送信タイムスロットが未使用に保持される。ここに述べた機能では、ある優 先順位のセルが、それらに固定に割り当てられた以上の容量を一時的にもつこと がある。 異なる優先順位クラスに属する接続のＣＡＣ判断は互いに独立している。ＣＡ Ｃユニットは、優先順位待ち行列に論理的に関連しており、各ユニットは、１つ の待ち行列のみにサービスし、そして当該待ち行列に割り当てられたリンク容量 のみを求める。しかしながら、ＣＡＣの判断は、図３及び４に関連して説明した 優先順位クラスとは独立した同じ基準をベースとしている。このため、全てのＣ ＡＣユニットは、図３に示す形式の同じテーブルを使用する。これは、パラメー タ比がテーブルに使用される場合に、それらの１つがバッファ長さ及びバースト 裕度比であり、これはバッファサイズに直接依存しないからである。たとえば、 バッファサイズは１００でありそしてバーストサイズは１０であり、従って、比 は１０である。バッファサイズが１０００でありそしてバーストサイズが１００ である場合にも、同じ比が得られる。相対値ではなく絶対値がテーブルに使用さ れる場合には、各バッファごとに個別のテーブルが使用される。 図５を参照して述べた手順は、理論的に、最も優先順位の高い接続がリンクの 全容量を使用できるようにする。というのは、送信タイムスロットにアクセスす る特権が与えられているからである。これは、例えば、第１待ち行列のトラフィ ック制御機能の欠陥状態により生じるこの待ち行列の高い過負荷が、送信タイム スロットへのアクセスを防止することにより、優先順位の低い待ち行列において 粗野なものになることを意味する。これは、リーキー・バケットＬＢ１、ＬＢ２ 、…ＬＢｎを使用して、異なる優先順位クラスのトラフィック流を監視及び制御 することにより回避することができる。これらのリーキー・バケットは、関連バ ッファ長さＢの２倍の長さの計算器であり、トラフィックの測定にも使用できる 。 リーキー・バケットの長さは２・Ｂであるから、バッファのＣＡＣ基準から導 出される制御機能をそれらに直接適用することができる。リーキー・バケットは 、優先順位の高い接続が、それらに指定された容量を優先順位の低い接続に強制 的に与えるのに使用される。 図６はリーキー・バケットの動作を示す。この図には、次々の優先順位の２つ のバッファB_upper及びＢ_lowerと、それらの各リーキー・バケットＬＢ_upper及び ＬＢ_lowerとが示されている。下位のバッファＢ_lowerは、スレッシュホールド値 が８２であり、そして下位のリーキー・バケットＬＢ_lowerは、スレッシュホー ルド値が８１である。バッファ及びバケットは同じサイズであるから、スレッシ ュホールド値も同じである。これらの限界値は、上位バッファのサイズを制御す るのに使用される。下位バッファの充填の程度が監視される。充填の程度が不完 全な場合には、制御がより多くの容量を上位バッファに与えるが、上位バッファ から離れるセルは、それらに意図された以上の容量Ｃｎを必要とする。下位バッ ファの待ち行列におけるセルの数が８２のスレッシュホールド値に達した場合に は、制御情報により、上位バッファがより多くのセルを受信及び送信することが 防止され、これにより、上位バッファにオーバーフローが生じ、セルが失われる ことになる。 トラフィックの測定は、本発明による制御方法の利用比を拡張するのに使用で きる。トラフィック流を制御するバケットは、ＣＡＣ基準に正比例する情報を形 成するので、トラフィックの測定に使用することもできる。ＣＡＣ判断を行うと きに使用されるテーブルの有効容量値はおそらくは非常に慎重なものであるから 、システムがバケットの助けによりリアルタイムに監視されるときには、より多 くの接続をリンクにおいて行うことができる。バケットのサンプルは、規則的な 間隔で取り出すこともでき、サンプルの重み付けされた連続平均を使用すること によりシステムの状態に関して結論を導き出すことができる。 本発明の方法から得られる利益は、ソースの短いオン／オフ周期と共に増加す る。バッファをもたないケースに勝る最大の改善が、非常に小さな送信確率をも つソース、即ち時間巾が短いが送信レートの高いバーストを送信するソースで得 られる。大きな偏差の近似で計算したときにバッファなしのケースに比して得ら れる利益は、接続のバーストが完全に時間窓２・Ｔに入るときには、あまり大き くないが、バッファサイズの増加に伴い、急激な改善が直ちに見られる。これは 、バーストの時間巾が、バーストにおけるセルの数よりも重要性が高いことを意 味する。 以上のことは、図８のグラフに示されており、ｙ軸は、利用比の相対的な改善 であり、これは、０レベルが大きな偏差の近似で計算されたバッファなしのケー スの利用比に対応し、そして１００％が実際の１００％レベルに対応するように 目盛られている。 図８には、４つの異なる曲線、即ちテーブル１に示した接続パラメータを伴う ４つの異なる接続が示されている。 セル損失の所要確率は、バッファ作用を経て得られる利益に著しい影響を及ぼ さないが、トラフィックパラメータは、より決定的であることが明らかである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．パケット交換テレコミュニケーションネットワーク、特にＡＴＭネットワー クに対する接続受け入れ制御(CAC)に使用するためのテーブルを形成する方法 であって、ネットワークからの接続を要求するトラフィックソースが、バッフ ァを備えたネットワークジャンクションへのそのトラフィックを表わすパラメ ータ値を指定するような方法において、 ジャンクションから延び出す転送接続のバッファ長さＢ及び容量Ｃを選択し 、これにより、バッファの枯渇時間Ｔは、Ｂ／Ｃとなり、 テーブルを形成し、テーブル内の各行に対し、 ピークセルレート(PCR)、維持可能なセルレート(SCR)、バースト裕度(BT)、 及びセル損失の確率(P_LOSS)であるトラフィックパラメータの値を選択し、 これらのパラメータを使用し、それ自体知られた大きな偏差の近似を使用す ると共に、バッファ枯渇時間の２倍の時間を時間窓長さとして使用して、等価 容量(EC)を計算し、 上記トラフィックパラメータ及び計算された等価容量(EC)に比例する値をテ ーブルの行に入れる、 という段階を含むことを特徴とする方法。 ２．上記トラフィックパラメータに比例する値は、次のパラメータ比、即ち 転送接続容量Ｃ／ピークセルレート値ＰＣＲ、 バッファ長さＢ／バースト裕度ＢＴ、 維持可能なセルレートＳＣＲ／ピークセルレート値ＰＣＲ、 セル損失の確率値、 である請求項１に記載の方法。 ３．パケット交換テレコミュニケーションネットワーク、特にＡＴＭネットワー クにおいてトラフィックソースにより要求される等価容量を定義する方法であ って、接続を要求するトラフィックソースは、ピークセルレート値(PCR)、維 持可能なセルレート(SCR)、バースト裕度(BT)、及びセル損失の確率(P_LOSS)を そのトラフィックパラメータとしてネットワークジャンクションに指定し、ジ ャンクションには少なくとも１つのバッファが設けられ、その長さはＢであり 、 そしてそこからセルが転送接続へ送信され、その容量はＣであるような方法に おいて、 接続要求に応答して、 トラフィックソースにより指定されたパラメータに対応するパラメータを、 予め形成されたテーブルから求め、該テーブルの各行には、異なるトラフィッ クパラメータ及び等価容量(EC)の組合せがあり、この等価容量は、これらパラ メータを使用すると共に、それ自体知られた大きな偏差の近似、及びバッファ 枯渇時間Ｔの２倍である時間窓２・Ｔを使用して計算されたものであり、 上記等価容量(EC)を上記行から呼び出し、 上記得られた等価容量(EC)を既存の接続の等価容量に追加して、全容量を形 成し、そして この全容量が転送接続の容量Ｃより小さい場合にはトラフィックソースの接 続要求を受け入れ、さもなくば、接続要求を拒絶する、 という段階を含むことを特徴とする方法。 ４.テーブル行における上記組合せがトラフィックパラメータ比である場合には 、それらをテーブルから求める前にその対応する比をトラフィックソースパラ メータから計算する請求項３に記載の方法。 ５．上記トラフィックソースパラメータから次のパラメータ比、即ち 転送接続容量Ｃ／ピークセルレート値ＰＣＲ、 バッファ長さＢ／バースト裕度ＢＴ、 維持可能なセルレートＳＣＲ／ピークセルレート値ＰＣＲ、 セル損失の確率値Ｐ_LOSS、 が形成される請求項４に記載の方法。 ６．多数のバッファがジャンクションに関連し、その各々がそれ自身のサービス レベルに基づくセルを受信し、そして転送接続の全容量のうちの所定の持分を 有するときには、関連バッファ長さ(B1,B2...)及び全容量Ｃのうちのその持分 (C1,C2,...)を用いることにより形成されたテーブルが各バッファに付随され る請求項３に記載の方法。 ７．多数のバッファがジャンクションに関連し、その各々がそれ自身のサービス レベルに基づくセルを受信し、そして転送接続の全容量のうちの所定の持分を 有するとき、及びテーブル行における上記組合せがトラフィックパラメータ比 であるときには、全てのバッファが共通のテーブルを使用する請求項３に記載 の方法。 ８．接続を受け入れる判断は、各バッファごとに上記付随されたテーブルを用い て別々に行なわれる請求項６又は７に記載の方法。 ９．最も優先順位の高いセルを受信するバッファにおいて、そのバッファに割り 当てられた送信タイムスロットにおいて送信を待機しているセルがない場合に は、その第１バッファが、優先順位に基づき次第に低くなる順に求められ、送 信を待機しているセルがある場合には、このタイムスロットにおける送信の権 利がこのバッファに移行される請求項６又は７に記載の方法。 10．各バッファ(B1,B2...)には、バッファのトラフィック流を監視する計算器、 即ちリーキー・バケット(LB1,LB2...)が関連され、その長さは関連バッファの 長さに等しく、そしてリーキー・バケットの制御機能は、関連バッファの接続 受け入れ基準から導出される請求項６又は７に記載の方法。 11．上記リーキー・バケット及び関連バッファにおいて限界値(81,82)が設定さ れ、これは、次に優先順位の高いバッファのサイズを制御するのに使用され、 バッファの充填程度が上記限界値(82)より低い場合には、制御がより多くの容 量を一時的に上位バッファに与えるが、バッファの充填程度が上記限界値(82) を越える場合には、上位バッファがセルを受信することが制御により防止され 、このバッファのオーバーフローが生じるようにされる請求項１０に記載の方 法。