JP2002540695A - 名目ビットレート(nbr)サービスのためのバッファ・ベースのトラフィック・システム及び方法 - Google Patents

名目ビットレート(nbr)サービスのためのバッファ・ベースのトラフィック・システム及び方法

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JP2002540695A
JP2002540695A JP2000607438A JP2000607438A JP2002540695A JP 2002540695 A JP2002540695 A JP 2002540695A JP 2000607438 A JP2000607438 A JP 2000607438A JP 2000607438 A JP2000607438 A JP 2000607438A JP 2002540695 A JP2002540695 A JP 2002540695A
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ユッシ ルートゥ
サリ サランカ
マッティ キルッキ
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ノキア ネットワークス オサケ ユキチュア
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Abstract

(57)【要約】 セル・ソースからネットワーク接続の両端にわたるネットワークの宛先へ伝送されるセルのセル優先度を制御するシステム及び方法が提供される。伝送されるセルの各々は、セル・ソースから出力される際、測定用バッファ内に登録される。測定用バッファ内のこれらの登録済みセルは測定用バッファの現在の占有度に対応する放出率で放出される。現在のバッファ占有度を複数の所定のバッファ占有範囲の中の1つと相関づけることによりセル優先値が生成され、どの占有範囲が現在の占有度と一致するかが決定される。この生成されたセル優先値は、セル・ソースから伝送されたセルの中へロードされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に通信システムに関し、具体的には、セル伝送速度を測定し、名
目ビットレート(NBR)サービスを採用するネットワークを介して送られるセル
に対してセル優先度を割り当てるバッファ・ベースのシステム及び方法に関する
【0002】
【従来の技術】
通信技術の状態、特にインターネットに影響を与える状態は現在変化しつつあ
り、急激でしばしば同調的でない成長を受けることが多い。パーソナル・コンピ
ュータとセット・トップ・ボックスの偏在とダイバーシティーは、通信システム
・インフラ・ストラクチャのプロバイダに対して著しい圧力をかけ、インターネ
ットおよび他のネットワーク・リソースへの即時アクセスを要求する新しいユー
ザーの数の急激な増加に適応できないでいる。このようなサービスのユーザーに
とって利用可能になった新しい、洗練されたソフトウェアの急速な発達によって
システム・インフラ・ストラクチャに対する追加的需要が生まれている。
【0003】 インターネットやその他のネットワークを利用するビジネスが受け入れられ、
流行になりつつある。例えば、インターネット・プロバイダによって提供される
ような従来のオンラインサービスでは、一般に、専用および公開情報データベー
スのような一般的な基本サービスとリソースに対する代価として月額料金が顧客
に課金される。このような従来のサービス・プロバイダはユーザーがオンライン
で購入可能な製品やサービスの宣伝も行っている。
【0004】 現在考えられている、あるいは、実現されているインターネット・ビジネスの
他の形態の中には、ビデオ及びオーディオ会議サービスの提供及び様々な他のリ
アルタイム並びに非リアルタイムのサービスが含まれる。これらのサービスのプ
ロバイダ、並びに、通信システム・インフラ・ストラクチャのプロバイダは、リ
アルタイム、非リアルタイム、および、高帯域幅サービスのサポートを行うため
のネットワーク容量、負荷、及びトラフィックの管理を含む上での複雑な問題、
さらに、このようなサービスの利用を考慮する実行可能な請求書発行方式を実現
する上でのいくつかの複雑な問題に現在直面している。
【0005】 通信産業では、現在及び予想されるインフラ・ストラクチャの限界に対する可
能な解決方法として、非同期転送モード(ATM)と呼ばれる1つの特別の技術に
対する相当の注目と投資の拡大が行われている。当業者は、ネットワーク負荷の
増加を処理する能力の提供や、リアルタイムと非リアルタイム双方のアプリケー
ションのサポートや、ある一定の状況でのサービス品質の保証レベルの提供等を
行うことにより、前述の関心事の多くを処理する通信ネットワーク構想を理論上
構成するものとしてATMを理解している。
【0006】 従来のATMサービス・アーキテクチャでは典型的には、サービス・カテゴリ
としばしば称されるいくつかの所定のサービス品質クラスが提供される。これら
サービス・カテゴリの各々にはいくつかのサービス品質(QoS)パラメータが含
まれ、これらのパラメータによってそれぞれのサービス・カテゴリの性質が定義
される。言い換えれば、所定の指定されたサービス・カテゴリによって、ATM
パフォーマンス・パラメータのサブセットによって指定された方法でATM仮想
接続(VCCまたはVPC)に対するパフォーマンスが提供される。以下本明細書
では、ATMフォーラム仕様基準に定義されるこれらサービス・カテゴリには、
例えば、固定ビットレート(OBR)カテゴリ、リアルタイム可変ビットレート(
RT−VBR)カテゴリ、非リアルタイム可変ビットレート(NRT−VBR)カ
テゴリ、非特定ビットレート(UBR)カテゴリ、及び、利用可能なビットレート
(ABR)カテゴリが含まれる。
【0007】 固定ビットレート・サービス・クラスは、接続の存在中、固定量の帯域幅を必
要とするリアルタイムのアプリケーションのサポートを意図するものである。特
定のサービス品質についてはネゴシエーションが行われて、CBRサービスが提
供される。その場合、QoSパラメータにはピーク・セル・レート(PCR)の特
徴づけ、セル損失比率(CLR)、セル転送遅延(CTD)、セル転送遅延ゆらぎ(
CDV)が含まれる。従来のATMトラフィック管理方式では、例えば、回路エ
ミュレーションや音声/ビデオ・アプリケーションのようなリアルタイムのアプ
リケーションをサポートするために、ユーザー契約によるQoSの維持が保証さ
れる。これらのリアルタイムのアプリケーションは厳しい制約を有する遅延変動
が要求される。
【0008】 非リアルタイムVBRサービス・クラスは非リアルタイム・アプリケーション
のサポートを意図するものであり、この結果生じるネットワーク・トラフィック
は頻繁なデータ・バーストを持つものとして特徴づけることができる。同様に、
リアルタイム可変ビットレート・サービス・カテゴリを利用して“バースティな
”ネットワーク・トラフィック状態をサポートすることもできる。RT−VBR
サービス・カテゴリとNRT−VBRサービス・カテゴリとは、前者が、音声や
ビデオのアプリケーションのようなリアルタイムのアプリケーションのサポート
を意図するものであるという点で相異なるものである。リアルタイム及び非リア
ルタイムVBRサービス・カテゴリの双方とも、ピーク・セル・レート(PCR)
、持続可能なセルレート(SCR)、及び、最大バースト・サイズ(MBS)という
点から特徴づけられる。
【0009】 トラフィック関連サービス保証を指定しないという点で非特定ビットレート(
UBR)サービス・カテゴリは“最善の努力を尽くすサービス”と見なされるこ
とが多い。したがって、UBRサービス・カテゴリは、ファイル転送やe−メー
ル等の従来のコンピュータ通信用アプリケーションを含む非リアルタイム・アプ
リケーションのサポートを意図するものである。
【0010】 利用可能なビットレート(ABR)サービス・カテゴリは、フィードバック・メ
カニズムを利用してトラフィック・レートの制御を行うことにより利用可能な帯
域幅の分配をユーザーに対して行う。トラフィックの輻輳状態を制御または回避
しようとする努力の中で、このフィードバック・メカニズムによってセル伝送速
度の変更が可能になり、さらに、利用可能な帯域幅のさらに効果的な利用が可能
になる。資源管理(RM)セルによってデータ・セルの伝送が優先され、該データ
・セルはソースから宛先へ伝送され、次いで、ソースへ戻される。これはトラフ
ィック情報をソースへ出力するためである。
【0011】 上述の現在のATMサービス・アーキテクチャは少なくとも概念的レベルでは
、通信業が直面する多くの問題に対して実行可能な解決法を提供するように見え
るものの、現在定義されているようなATMは、仕様と勧告に明確に述べられて
いる目的を満たすために複雑なトラフィック管理方式の実施を必要とする。ネッ
トワークにおいてトラフィック・フローを効率的に管理するために、従来のAT
Mトラフィック管理方式では、サービス・クラス・パラメータ、トラフィック・
パラメータ、サービス品質パラメータ等を含む莫大な数のトラフィック状態を示
すインジケータを査定する必要がある。このようなパラメータの非完全リスト及
びその他のATMトラフィック管理についての検討事項が、ATMフォーラム技
術委員会によって発行された「B−ISDNにおけるトラフィック制御並びに輻
輳状態制御」と題するTTU−T勧告I.371並びにトラフィック管理仕様、
バージョン4.0(af−tm−0056.000、1996年4月)に記載されて
いる。
【0012】 従来のトラフィック管理方式で利用される1つのトラフィック・パラメータの
中には、ユーザーがセルを伝送する速度が含まれる。従来のATMトラフィック
管理原理では、ネットワークから受信されたフィードバック制御情報に基づいて
セル伝送速度の調整が行われる。ユーザー/ネットワーク・インターフェース(
UNI)においてこれらのオペレーションを実行するにはより高速で、より効率
的になるかもかもしれないので、この追加される複雑さが望ましくない場合があ
る。さらに、これらの従来の測定原理では、UNIにおいてセル速度情報を継続
的に出力する代わりにフィードバック情報が定期的に出力される。また従来のト
ラフィック管理方式では、名目ビットレート・サービスと関連して利用されるよ
うな複数のセル優先値を求める測定手法を実行することができない。
【0013】 したがって、実現上概念的には複雑なものではないトラフィック管理システム
と方法とを提供するネットワーク構成と方法に対する要望が通信業において存在
する。UNIにおいてバッファ・ベースのセル・トラフィック測定原理を提供す
るシステムと方法論に対するさらなる要望も存在する。この原理によって、情報
を定期的に出力する代わりに、ユーザーがセル速度情報を連続して利用できるよ
うになり、さらに、セル・フィードバック手法の複雑さを回避することが可能に
なる。複数の優先順位を割り当てるシステムと方法論は、本明細書に記載のよう
な名目ビットレート・サービスと関連して使用するためにも、一般的ON/OF
F優先度指定より望ましいものである。本発明はこれらの必要性及びその他の必
要性を満たし、従来技術によるトラフィック管理アプローチに優るその他の利点
を提供するものである。
【発明が解決しようとする課題】
【0014】 本発明は、ネットワーク接続の両端にわたって伝送される情報要素に対して割
り当てられる優先度を制御するシステムと方法とを目的とする。セル等の情報要
素の伝送速度を測定し、セル・ソースから伝送されたセルに対してセル優先度の
シーケンシャル・コレクションの中の1つを割り当てるために、バッファリング
方式が採用される。これらのセルは、各々がセル優先度の中の1つを含み、名目
ビットレート(NBR)に基づくサービス品質を有するネットワーク接続を介して
伝送される。名目ビットレートとは、予想されるけれども保証はされないビット
レートである、特定のユーザーまたは接続と関連するビットレートを表し、セル
・トラフィックの処理時に複数のセル優先度を利用するものである。本発明はシ
ステムにおけるセル・トラフィック管理をサポートするバッファ・ベースのシス
テムと方法とを提供する。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の1つの実施例によれば、セル・ソースからネットワーク接続の両端に
わたるネットワークの宛先へ伝送されるセルのセル優先度を制御する方法が提供
される。伝送されるセルの各々は、セル・ソースから出力される際、測定用バッ
ファ内に登録される。測定用バッファ内のこれらの登録済みセルは測定用バッフ
ァの現在の占有度に対応する放出率で放出する。現在のバッファ占有度を複数の
所定のバッファ占有範囲の中の1つと相関づけることによりセル優先値が生成さ
れ、どの占有範囲が現在の占有度と一致するかが決定される。この生成されたセ
ル優先値は、セル・ソースから伝送されたセルの中へロードされる。
【0016】 本発明の別の実施例によれば、測定用バッファへのセルの登録にはセル・ソー
スから伝送されるセルの各セル用の測定用バッファ内へのバーチャル・セルの出
力が含まれる。1つの実施例では、このバーチャル・セルの出力は、セル・ソー
スから伝送されるセルの各々についての複製セルの生成を含み、別の実施例では
、セル・ソースから伝送されるセルの各々について1セル量ずつバッファ・アド
レス・ポインタを増分する処理を含む。セルは、複数の出力可能信号の中の1つ
を測定用バッファの出力部へ出力することにより調整されるレートで一般に放出
される。その場合、現在の占有度と一致する所定のバッファ占有範囲に応じて様
々な出力可能信号が出力される。
【0017】 本発明の以上の概要は、例示されている各実施例や本発明の実現についての説
明を意図するものではない。この説明は参照図と以下の関連する解説とを目的と
するものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下の詳細な記述を読み、参照図面を参照するとき、本発明のその他の態様と
利点も明らかとなる。
【0019】 様々な実施例ついての以下の説明では、本明細書の一部を形成する添付図面の
参照が行われ、これらの添付図面に、本発明を実施することができる様々な実施
例が例として示されている。この場合他の実施例の利用が可能であり、また、本
発明の範囲から逸脱することなく、構造上および機能上の改変が可能であると理
解すべきである。
【0020】 本明細書に記載のサービス・コンセプトは簡易統合メディア媒体アクセス(S
IMA)サービス・モデルと考えることができる。SIMAサービス・モデルは
、ATMの基本プロパティを組み入れたものであるが、このモデルには、名目ビ
ットレート・サービスと称される新しいサービス・コンセプトのコンテキストの
範囲内で定義されるような8つの優先順位が追加される。一般に、NBRサービ
スでは、様々な接続間でのネットワーク容量の単純でかつ効率的な分割が行われ
、このような接続利用に対してユーザー料金の課金が行われる。SIMAサービ
ス・モデルの基本バージョンを含むネットワークでは、トラフィック記述子、サ
ービス品質パラメータ、サービス・クラス、接続許可制御(CAC)あるいは使用
状況パラメータ制御(UPC)を含む従来のわずらわしいトラフィック管理機能の
多くを行う必要はない。
【0021】 これら機能のすべては、ユーザー/ネットワーク・インターフェースに設けら
れる測定ユニットと、ネットワーク・ノードに設けられるセル・スケジューリン
グ/バッファリング・ユニットの2つの自律ユニットによって実行される機能に
よって効果的に置き換えられる。SIMAサービス・コンセプトは、ユーザーの
視点から見ると、定義済みのトラフィックや各接続に関連づけられる品質パラメ
ータがが存在しないため単純で理解し易く、また、接続利用に対する課金はNB
R値と接続時間だけに基づいて行われる。
【0022】 SIMAサービスの典型的実施では、アクセス・ノードとコア・ネットワーク
・ノードの2つの主要な構成要素が利用される。これらのノードは基本的に異な
る機能的役割を分担する。例えば、アクセス・ノードは、ユーザー/ネットワー
ク・インターフェースであってもよいが、すべての接続に対するトラフィック測
定を行うタスクを実行し、一方、コア・ネットワーク・ノードでは、トラフィッ
ク・コントロール機能は個々の接続のプロパティについて何も知る必要はない。
【0023】 SIMAサービス・モデルのこのエレガントな単純さによって、インフラ・ス
トラクチャ・ハードウェアとソフトウェアのメーカーには明らかな利点が提供さ
れる。 例えば、ATM交換機あるいは交差型接続(crossconnect)は、個々のセル・ス
ケジューリング/バッファリング・ユニットと、スイッチング・ファブリックと
、ルート選定機能とを用いて組み立てることが可能である。ATMバーチャル・
パスやIP交換技術を用いることにより、ルート選定タスクの複雑さを低減する
ことができる。さらに、セル・スケジューリング/バッファリング・ユニットの
中に、それらの自動的機能にネガティブなインパクトを与えることなくパケット
廃棄と優先度フィードバック機能とを含めることができる。また、ネットワーク
・ノードの単純な実現から、比較的費用のかからない大容量ネットワーク・イン
フラ・ストラクチャの利用可能性という結果を得ることができる。
【0024】 SIMAサービス・インフラ・ストラクチャのさらに複合化されたユニットは
アクセス・ノードに関係する。このようなアクセス・ノードには、リアルタイム
ですべての接続のトラフィック・ストリームを測定する測定ユニットと、すべて
のセルに対してを割り当てられる優先度を決定するための計算ユニットが一般に
含まれる。従来のATMネットワークの中でUPCを実行する際の難度レベルよ
り大きくない難度レベルでこれらの追加機能が実現可能であることが望ましい。
【0025】 本発明は、優先度のシーケンシャル・コレクションに対応してユーザー/ネッ
トワーク・インターフェース(UNI)からセル伝送速度を測定するシステムと方
法論、および、複数の優先順位の中の1つをUNIから出力するセルの各々に対
して割り当てるシステムと方法論を提供するものである。本システムでは、セル
出力ソースから出力されるセルに対応するバーチャル・セルをバッファの中へ入
力するというバッファ・ベースの測定構想が利用される。バッファの占有度によ
って、個々の接続セルの伝送速度に対する指示が与えられる。この計算されたセ
ル伝送速度は接続のNBRと比較され、セルに対して割り当てられたセル優先値
の処理方法が決定される。
【0026】 バッファのセル占有度が各バーチャル・セルの着信時に1セルずつ増加するよ
うにバッファが設けられる。セルはバッファ占有度に対応する速度で放出される
。バッファは複数のバッファ占有範囲に分割され、その範囲の各々は、セル出力
ソースから出力されるセルに割り当てられる優先順位に対応する。一般に、バッ
ファ占有度が高い場合、高いセル損失優先順位がセルに対して割り当てられる。
この高いセル損失優先順位はネットワーク・ノードでセルが廃棄される可能性が
大きいことを示す。同様に、低いバッファ占有度は低いセル伝送速度を示し、ネ
ットワーク接続時にデータがノードの中を通り抜ける成功確率が高いことを示す
【0027】 図1を参照すると、NBRサービス接続を介してユーザー/ネットワーク・イ
ンターフェースとネットワークとの間で情報を伝送する一般的方法論が示されて
いる。最初、ユーザーは、プロバイダと名目ビットレートのネゴシエーションや
選択を行う(40)。このネゴシエーションは接続に先行して実行してもよいし、
接続確立時に実行してもよい。1つの実施例では、ユーザーは、所望のNBRを
求めている旨をプロバイダに知らせ、要求された接続帯域幅がユーザーに対して
割り振られる。この実施例によれば、プロバイダは、NBR接続の確立あるいは
解除に先行してコア・ネットワーク・ノードに存在する現在のネットワークの負
荷状態を分析するタスクを行う必要はない。代替実施例では、NBR接続の確立
または解除に先行して、プロバイダはネットワークの負荷状態を決定するタスク
を実行する。ただし、NBRサービスをサポートする適正な構成のネットワーク
ではこのタスクが不要な場合もある。
【0028】 特定のアプリケーションに応じて、ユーザーはリアルタイムまたは非リアルタ
イムのネットワーク接続を選択する(42)。各セルの優先順位(PL)を決定する
処理は、各セルの重要性すなわち他のセルに対する臨界(criticality)を示すも
のであるが、この処理にはUNIでの選択されたリアルタイムまたは非リアルタ
イム接続の実際のまたは測定されたビットレート(MBR)の測定(44)が含まれ
る。各セルの優先順位はUNIで決定される(46)。1つの実施例では、MBR
とNBRの比率を用いてPLが決定される。
【0029】 UNIでの各セルの優先順位の計算後、セルはネットワーク(ネットワークの
ノードなど)へ伝送される(48)。ネットワーク・ノードは、UNIから伝送さ
れたセルの着信時にセルのフィルタリング処理を実行する。このフィルタリング
処理によって、ノードはある特定セルを受け入れるか廃棄するの決定を行う。こ
のセル・フィルタリング処理には、バッファまたはメモリ占有度を決定するため
の、ネットワーク・ノードの1以上のバッファ状態の決定または1以上のメモリ
状態の決定(50)が含まれる。ノードは、セルの優先順位とノード・バッファの
状態に基づいてセルの受け入れあるいは廃棄(52)を行う。ノードで決定された
フィルタリング基準を満たすセルは、接続用として予想されるサービス品質と一
致する方法で、受け入れられ、バッファされ、当該ネットワークまたは別のネッ
トワーク内の別のノードへ最終的に伝送される(54)。
【0030】 図2にブロック図の形で例示されている実施例に関しては、UNI24を用い
てネットワーク30と交信するユーザー20が図示されている。ユーザー20は
、ネットワーク・プロバイダ22と名目ビットレートのネゴシエーションを行う
。プロバイダ22は、他のユーザー20とネゴシエーションを行ったNBRを含
むいくつかのファクタと、ネットワークの他のユーザーと関連する様々な接続の
数と性質と、ネットワーク容量とトラフィック・フローに影響を与える他のファ
クタとに基づいてユーザーのNBR要求に評価を与える。原則として、NBRは
ゼロであってもよい。その場合、UNI24を介して伝えられるすべてのセルは
、ネットワーク30の範囲内で最低の優先度が与えられる。NBR値はUNI2
4における伝送容量より大きい場合もある。例えば、NBR値が伝送容量より著
しく大きい場合、UNI24から伝送されるすべてのセルにはネットワーク30
の範囲内で最高の優先度が与えられる。ここで留意すべきことは、本明細書で定
義されるセルの優先順位は、NBRサービス・コンセプトを含む1つネットワー
クまたはいくつかのネットワークの範囲内で意味を持つものであるという点であ
る。ネットワーク/ネットワーク・インターフェース(NNI)などの利用によっ
て、NBRサービスを提供するネットワークを通過するセルは、このような他の
ネットワークによって採用されるトラフィック管理戦略に従って処理することが
できる。
【0031】 保証されたサービス品質を提供するために設計された従来のネットワーク・サ
ービスとは対照的に、プロバイダ22はユーザーがネゴシエーションを行うNB
Rの連続する可用性を保証しない。しかし、適正なサイズのネットワークは、適
切な帯域幅を提供して、確立されたNBRの可用性を実質的に確保(保証とはま
ではいかなくとも)できるようにすることが望ましい。ここで留意すべきことは
同等のNBRを用いてデーを伝送するすべてのユーザーはほぼ同じサービス品質
を受けるという点である。
【0032】 プロバイダ22とNBRを確立した後、ユーザー20は、ネットワーク30を
介して所望の宛先36へ情報を伝えることを許可される。測定ユニット26は、
UNI24とネットワーク30との間で伝えられる各セルの実際のビットレート
または瞬間ビットレート(すなわちMBR)を測定する。UNI24からのセルの
伝送に先行して、優先順位計算ユニット28は、ネゴシエーションを行ったNB
RとMBRを用いるセルに対して優先度を決定する。1つの実施例によれば、8
つの優先順位の中の1つを所定のセルに割り当てることができる。優先順位計算
ユニット28は、MBRとNBRとの比率を計算することにより特定セルの優先
度を決定する。計算ユニット28によって決定される優先順位がセルに対して割
り当てられ、次いで、このセルはUNI24からネットワーク30へ伝送される
【0033】 UNI24は、優先順位情報を含むセルをノードA32等のネットワーク30
のノードへ伝送する。ノードA32は、セルの優先順位とノードA32のバッファ
容量とに基づいてUNI24から受信されたセルを受け入れるか廃棄する。一般
に、ノードA32のバッファまたはメモリの占有度が上昇する(すなわち充填され
る)につれて、高い優先順位(すなわち、低い優先順位値)を持つセルを受け入れ
る代わりに、低い優先度(すなわち高い優先順位値)を持つセルの方が廃棄される
。ノードA32のバッファ占有度が低下する(すなわち充填が少なくなる)につれ
て、ノードA32は低い優先度(すなわち高い優先順位値)のセルの受け入れへ向
かってだんだん寛容になる。 ノードA32の中にバッファされたセルは、その後、ノードB34等のネットワ
ーク30のノードまたは他のネットワークへ、そして、最終的に、最後の宛先3
6へ伝送される。
【0034】 この説明を行う目的のために用いる例示ネットワーク30は、2つの中間ノー
ド32と34とを持つネットワークとして描かれている。これらのノードは、ル
ータ、交換機、マルチプレクサ等のネットワーク・データ通信用エレメントを表
す。しかし、当業者には理解できるように、ローカル・エリア・ネットワーク(
LAN)からインターネットのような繁殖型地球エリア・ネットワーク(GAN)
までの範囲にわたるネットワークの中で用いられるマルチポイント型、星形、リ
ング形、ループ及びメッシュ形ネットワーク・トポロジー等のような、様々な1
6個のマルチノード・ネットワーク構造で本発明を同様に実現することができる
【0035】 図3−5はNBRサービス方法論の1つの実施例によるスケジューリング用セ
ルとバッファ用セルの処理手順を例示する。図3を参照するとわかるように、ユ
ーザーはプロバイダに対してNBRを確立する(60)。必要というわけではない
が、デフォルト設定として非リアルタイムの(nrt)サービス・クラスにサービ
ス・クラスを初期設定する(62)ほうが望ましい場合もある。特定のアプリケー
ションによっては、ユーザーがリアルタイム(rt)サービス・クラス64を必要
とする場合がある。その場合、このリアルタイム(rt)サービス・クラス64は
ユーザーが直接設定することもできるし、あるいは、一般には、ユーザーのアプ
リケーションや通信用ソフトウェアによって設定することもできる。ユーザーが
リアルタイム接続を必要とする場合、ユーザーのUNIから伝送された各セルは
、セルのペイロードがリアルタイム情報を含むことを示すように設定された(7
0)セル・ヘッダの中にサービス・クラス・ビットを持つことになる。ここで留
意すべきことは、本発明のNBRコンセプトに従って実現されるネットワークの
状況の範囲内では、特定のセル転送遅延(CTD)パラメータとセル転送遅延ゆら
ぎ(CDV)パラメータとを指定する必要なく、リアルタイム・サービス・クラス
接続が任意のリアルタイム・アプリケーションを実質的にサポートすることが予
想されるという点である。したがって、セル・ヘッダのCTDとCDVビットと
を適切な値に設定して接続のリアルタイム要件を調整する従来の処理手順を完全
に除くことができる。
【0036】 ユーザーがリアルタイム接続を必要としない場合、デフォルトの非リアルタイ
ムのサービス・クラス状態はそのまま作動する。したがって、各セル・ヘッダの
rt/nrtサービス・クラス・ビットは、セルのペイロードが非リアルタイム
情報66を含むことを示すように設定される。ここで留意すべきことは、本明細
書で開示されるNBRサービスが、従来のATMトラフィック管理アプローチに
よって用いられるセル損失優先度(CLP)方式を利用しないという点である。し
たがって、リアルタイムのペイロードと非リアルタイムのペイロードとの識別に
セル・ヘッダ内のCLPビットを使用することができる。
【0037】 上記実施例では、接続を介して伝送される各セルは、セル・ヘッダのrt/n
rtサービス・クラス・ビットを適切に設定することなどにより、リアルタイム
・セルまたは非リアルタイム・セルのいずれかとして指定される。ある代替実施
例では、ユーザーの要求に応じて、接続はリアルタイム接続または非リアルタイ
ム接続のいずれかとして指定することができ、このような接続を介して伝達され
るセルをリアルタイム状態または非リアルタイム状態に個々に割り当てる必要は
ない。所定の接続用の各ノードは、ノードへのセルの着信時にテーブル・ルック
アップ処理手順を実行して、そのセルがリアルタイム接続と非リアルタイム接続
のいずれに関連づけられるかを決定するようにすることができる。したがって、
この実施例によれば、リアルタイム・セルと非リアルタイム・セルとを識別する
ためにセル・ヘッダ・ビットを予約する必要はない。
【0038】 上述の方法で、rt/nrtサービス・クラス・ヘッダ・ビットが設定された
後、UNIとネットワークとの間で伝送される特定セルの実際のビットレートが
測定される(74)。実際には、実際のビットレートが、時間によるかなりの変動
を受ける可能性があるため、UNIの測定ユニットでは、平均化測定原理が用い
られ、実際のビットレートすなわち瞬間ビットレート(MBRi)が決定される。
【0039】 一般に、UNIは、特定の接続(リアルタイムまたは非リアルタイム接続など)
に適した継続時間を持つ測定周期の範囲内で接続の実際のビットレートすなわち
瞬間ビットレートを近似させることにより、セルiのような実際のビットレート
の測定を行う(74)。本発明では瞬間ビットレート(MBRi)の測定が行われる
【0040】 i番目のセルの測定されたビットレート(MBRi)を決定した(74)後、測定
されたビットレート(MBRi)と名目ビットレート(NBR)とを用いてi番目の
セルの優先順位が計算される。1つの実施例によれば、8つの優先順位を用いる
セルの優先度の順位づけ方式を用いて、セル間の識別が可能であることが想定さ
れている。8つの優先順位のいずれがある特定のセルに割り当てるかを示すため
に、各セルは3ビットを割り振る。
【0041】 現在のATM仕様によれば、ATMセルは5−オクテット・ヘッダと48−オ
クテット・ペイロードから成る固定サイズフレームを持つ伝送ユニットとして指
定されている。セル優先順位の指定を目的として、セル・ヘッダの中に3ビット
を割り振る必要があるため、現在定義されているATMヘッダ・ビットの利用が
必要となる場合があることを理解すべきである。例えば、合計4ビットを構成す
る現在の汎用フロー制御(GFC)フィールドの利用が可能である。この場合、セ
ル優先順位を指定するために3ビットを割り振り、rt/nrtサービス・クラ
ス・ビットとして1ビットを指定することができる。別の実施例によれば、5−
オクテット・ヘッダATM仕様から逸脱することにより、8つの優先順位の中の
1つと、rt/nrtサービス・クラスとを示すことを目的として、他のヘッダ
・ビットの割り振りを行うことも可能である。
【0042】 したがって、セル優先順位とサービス・クラス指定を表すために他のヘッダ・
ビットを再定義してもよい。或いは、セル優先順位及び/又はサービス・クラス
を指定するために必要とされる1以上のビットを、現在定義されているATMセ
ル・ヘッダの外側に配置することができる。現行のATMセル・ヘッダ定義に対
して小さな修正を行う必要はあるが、本発明のNBRサービス方式を採用するこ
とにより提供される実質的利点である、ネットワーク及びトラフィック管理のオ
ーバーヘッドと複雑さのかなりの減少等の実質的利点によってこれはかなり相殺
される。
【0043】 優先順位の数は8未満でも8以上でもよい。例えば、セルの優先順位を示す目
的で4セル・ヘッダ・ビットが割り振られる場合、24(すなわち2n-bit)すなわ
ち16もの優先度を定義することができる。NBRサービスでの優先順位の数の
増加により、プロバイダは、ネットワーク・トラフィックの管理を行う際、特定
の接続帯域に対して従来よりきめ細かな調整を行うことが可能となる。トラフィ
ック・コントロールのこの従来よりきめ細かなレベルの代償として、さらに大き
な数の優先順位の解決に必要な単数又は複数の追加セル・ヘッダ・ビットがある
【0044】 優先順位計算ユニットによって、セルi等の各セルの優先度が決定される(76
)。本発明の1つの実施例によれば、i番目のセルがネットワークへ伝送される
場合、測定されたビットレートがMBRiであると仮定して、次式を用いてセルi の優先順位(PLi)を計算することができる:
【0045】
【数1】 ル測定と優先順位割当て手法とを用いてセル優先順位(PLi)の決定を行うもの
である。
【0046】 以下本明細書で説明するように、NBRと従来のATMサービス接続の双方を
適合化する実施例に従って、ゼロの優先順位(PL=0)が、保証された帯域幅と
サービス品質を備えた通常のATMサービスを用いる接続に対して予約される。
PL=1とPL=7の間の範囲にわたってセル優先順位を生成するようにするこ
とができる。
【0047】 接続ネゴシエーションを行ったNBR値を上回るネットワーク容量を接続が利
用している場合、セルiの優先順位が少なくとも4であることが上記式[1]を
適用することにより理解できる。さらに、UNIにおける瞬間ビットレートが、
ネゴシエーションを行ったNBR値未満である場合、PLは多くて4であるとい
うことが解る。したがって、本発明のこの実施例による優先順位方式によって、
2つおきの接続により相対容量の調整が可能になる。上記式[1]から、100
kbit/秒のNBRに対しては、566kbit/秒より高いMBRからPL
=7という結果が得られ、8.8kbit/秒よりMBRからはPL=0という
結果が得られるということがわかる。
【0048】 セル・ヘッダ内に割り振られる3優先順位ビットは、UNIから転送される各
ATMセルに対して78に設定される。次いで、ATMセルは、セル・ヘッダの
中に与えられているノード・アドレス指定情報によって特定されるターゲットの
ネットワーク・ノードへ伝送される(80)。
【0049】 ここで留意すべきことは、接続のサービス品質に満足できない場合、ユーザー
は、少なくとも3つの選択肢の中から選択を行うことができるという点である。
第1に、ユーザーは、平均ビットレートを不変状態に保ちながら、しかも、トラ
フィック処理の変動を少なくすることができる。第2に、ユーザーは平均ビット
レートの低下、すなわち名目ビットレートの上昇を選択することができる。しか
し、NBRの上昇は、一般に、さらに高速の接続を行うために随伴するコストの
増加という結果を生む。最後に、ユーザーはプロバイダの変更を行うことができ
る。
【0050】 図4に、UNIから受け取った優先順位情報を含むネットワーク・ノードが本
発明の1つの実施例に従ってセルを処理する一般的方法論がフローチャートの形
で例示されている。図5は、ネットワーク・ノードの様々な構成要素の実施例を
例示する図であり、この実施例で図4に例示されている方法論が実行される。セ
ルi等のセルがUNIで処理され、このセルの中に本明細書で上述した方法で導
き出された優先順位情報が含まれることが想定されている。
【0051】 セルiはUNIからネットワーク・ノードへ伝送され、次いで、ノードのフィ
ルタ88で受信される。メモリ・マネージャ89は、メモリ90内での占有度を
決定するためにメモリ90の状態をチェックする(81)。 メモリ・マネージャ89はメモリ90の占有状態に基づいて許容優先度(PLa)
を決定する(82)。一般に、メモリ・マネージャ89は高い許容優先度を確立し
、この高い許容優先度は低い許容優先“順位”へシフトする。例えば、メモリ9
0の占有度が高い(すなわち利用可能なメモリ位置がほどんどない)とき、PLa
=0または2となる。メモリ90が新しいセルを受け取るのに十分な容量を持っ
ているとメモリ・マネージャ89が判断した場合、メモリ・マネージャ89は低
い許容優先度を確立し、この低い許容優先度は高い許容優先“順位”(例えばP
a=6または7)へシフトする。当業者には理解できるように、PLaの計算は
、本発明の精神から逸脱することなく、上記とは別に、バッファ占有の代わりに
非占有バッファ容量に基づいて行うことも可能である。
【0052】 メモリ・マネージャ89によって定められている(83)ような、セルiの優先
順位が許容優先度(PLa)より大きい場合、フィルタ88はセルiを廃棄する(8
4)。一方、セルiの優先順位が許容優先度(PLa)以下の場合、フィルタ88は
セルiを受け入れる(85)。メモリ・マネージャ89は、メモリ90へのセルi
転送(86)を調整し、メモリ・マネージャ89とつながっている索引テーブル9
1を更新して、新しく受け入れるセルi用の新しい索引テーブル・エントリが含
まれるようにする。1つの実施例では、索引テーブル91は、メモリ90内の、
受け入れたセルiの位置を格納し、さらに、セルiが、リアルタイム・セルと、非
リアルタイム・セルのいずれであるかを指定するセル・タイプ・インジケータも
格納する。したがって、メモリ90は、リアルタイム・セルと非リアルタイム・
セルの双方を格納することができる。
【0053】 メモリ・マネージャ89は、索引テーブル91と協力して、非リアルタイム・
セルよりもリアルタイム・セルに対して優先度を与えることにより、メモリ90
からメモリ90の出力部へのセル転送オペレーションを処理する。例えば、メモ
リ90に格納されたrtセルとnrtセルの双方の存在を決定する際に、メモリ
・マネージャ89は、すべてのnrtセルの転送に先行してrtセルのすべてを
メモリ90の出力部へ転送する。
【0054】 別の実施例によれば、図6に例示されているように、メモリ・マネージャ89
はリアルタイム・バッファ(rt−butter)93と非リアルタイム・バッフ
ァ(nrt−butter)94の状態を決定する。メモリ・マネージャ89は、
前述した方法と類似する方法で、rtバッファ93とnrtバッファ94の状態
に基づいてフィルタ88に対する許容優先順位(PLa)を決定する。セルiの優先
順位が許容優先順位(PLa)より大きい場合、フィルタ88はセルiを廃棄する。
一方、セルiの優先順位が許容優先順位(PLa)以下の場合、セルiは受け入れら
れる。
【0055】 別の実施例によれば、ネットワーク・ノードは、個々のセルに基づく代わりに
セルのパケットに基づいてフィルタ機能を実行するバッファ・フィルタ方式を適
用することができる。例えば、本明細書に上記記載したフィルタリング処理手順
を各パケットの第1のセルに対して適用することができる。第1のセルがノード
によって廃棄された場合、第1のセルに続くパケットのセルすべても同様に廃棄
される。しかし、パケットの第1のセルが受け入れられた場合、例えばPL=5
からPL=3へ優先順位を変更することにより、そのパケットに属するその他の
すべてのセルの優先度を上げることができる。PL=4からPL=3などのよう
に優先順位を1つ下げるだけでも、部分的に伝送されるパケット数がほとんど存
在しなくなることを保証するには十分であると考えられる。
【0056】 セル・タイプ検出器92はフィルタ88から単複のセルを受け取り、セルi
rtセルとnrtセルのいずれであるかを決定する。上述したように、セルi
ヘッダはCLPビットのようなヘッダ・ビットを含み、このヘッダ・ビットによ
って、セルがrtセルとnrtセルのいずれであるかが示される。セル・タイプ
検出器92は、セルiのサービス・クラス・タイプを決定する際に、rtバッフ
ァ93あるいはnrtバッファ94のいずれかへセルiを転送する。図4と図5
に関して前述した方法と類似した方法で、メモリ・マネージャ89は、rtバッ
ファ93とnrtバッファ94とからそれぞれ得られるrtセルとnrtセルの
出力を調整し、rtセルに対して優先度を与える。
【0057】 本発明の別の実施例によれば、ネットワークの拡大とトラフィック・コントロ
ールの改善のために、ネットワークの各ユーザーが最大のNBRの購入を要求す
ることが望ましい場合もある。最大のNBR値は実質的に一定のままである。さ
らに、選択された最大のNBRより大きくない適切な瞬間NBRの選択を各ユー
ザーが要求することが望ましい場合もある。適切な瞬間NBRの選択には一般に
価格とサービス品質との間の妥協が含まれる。ユーザーによって検出されるサー
ビス品質は、3つのパラメータ、すなわちNBRと、平均ビットレートと、トラ
フィック変動量に大きく左右される。ユーザーはこれらのパラメータのいずれを
も変更できるとはいえ、セルの伝送開始時にネットワークが認知する必要がある
唯一の情報は、NBRと接続サービス・クラス(リアルタイムまたは非リアルタ
イム)である。
【0058】 本発明の別の実施例によれば、SIMAサービス・モデルによってNBR接続
と従来のATMサービス接続の双方の調節が行われる。保証された接続を提供す
る従来のATMサービスは、ある一定のアプリケーションに対しては好適な場合
もあると理解すべきである。しかし、本発明のNBRサービスによって提供され
るサービス品質は、事実上全てのリアルタイム及び非リアルタイムのアプリケー
ションに対するユーザーの期待を満たす、もしくは、その期待を上回ることが予
想される。
【0059】 NBRと従来のATMサービスの双方を提供するSIMAサービスでは、プロ
バイダがUPC装置を従来の各ATM接続専用、あるいは、おそらく各バーチャ
ル・パス専用とすることが要求される。従来のATMサービス接続を用いて伝送
されるセルのすべては、PL=0の最高の優先度およびリアルタイム(rt)サー
ビス・クラス指定を用いて指定される。このアプローチによれば、保証された帯
域幅とサービス品質とを持つ通常のATMサービスを利用する接続に対してゼロ 部を表すために、上記の優先度決定式[1]を修正してPL=1とPL=7の間
の範囲にわたるセル優先順位を生成するようにすることができる。ここで留意す
べきことは、プロバイダがCLP=1のセルとして過度のセルにマークを付ける
ことを望む場合、例えば、PL=6のような低い優先度でセルにマークが付られ
るという点である。
【0060】 従来のATM技術との非互換性という生じ得る問題点には、セル・ヘッダ内で
の現在のセル損失優先度(CLP)ビットが使用される場合、セル優先度の決定の
ための、各ATMセル用の3ビットあるいは2ビットの必要性が関与する。さら
に、リアルタイム接続と非リアルタイム接続とを識別するために1ビットが必要
となる。すべてのセル内にrt/nrtサービス・ビットを含むことは可能では
あるが、その必要はない。合計4ビットを構成する現在の汎用フロー制御(GF
C)フィールドの利用も可能である。この場合、セル優先順位の指定のために3
ビットを割り振り、rt/nrtサービス・クラス・ビットとして1ビットを指
定することができる。
【0061】 図7を参照すると、本発明に従うネットワーク・セル200の1つの実施例が
示されている。前述したように、ATMセルは、ATM規格によって、5−オク
テットヘッダと48−オクテット・ペイロードとから成る53オクテットの長さ
を持つ固定サイズのセルとして定義されている。セル200はATM規格のセル
に準拠してモデル化されたものであり、5−オクテットのヘッダ202と48−
オクテットのペイロード204が含まれている。優先順位が計算され、UNIか
らネットワークへの伝送に先行して1つの優先順位が各セルに割り当てられる。
ある特定セルへ割り当てる優先順位の指定は優先順位フィールド(PL)206に
格納される。本例では、8つの優先順位が利用可能であり、そのためPLフィー
ルド206の中に3ビットの割振りが必要となる。
【0062】 図8は、本発明の1つの実施例に従うセル・トラフィック測定と優先度割当て
システム250を例示するブロック図である。このシステム250は、ある特定
の接続時のUNIからのセル伝送速度をモニターし、各送出セルに対して優先順
位指定を割り当てる。ある特定セルに対して割り当てられた優先順位は、確立さ
れたNBRと比較する代わりに現在のセル伝送速度によって決められる。本発明
の1つの実施例では、8つの優先順位が存在し、この8つの優先順位の中の1つ
を示す優先順位値が、UNIからユーザーによって転送されるセルの各々に割り
当てられる。8つの優先順位を仮定すると、1つの実施例では、セル転送速度を
倍にすることにより優先度(PL)が増分するように優先順位値が割り当てられる
。その場合、PL=4はネゴシエーションが行われた名目ビットレートに対応す
る。これは下の表1に例示されている:
【0063】
【表1】
【0064】 図8のセル出力ソース252は、情報ネットワーク254による、ある特定の
ネットワーク・ノードすなわち宛先へ宛てる情報の送信に責任を負う。セルがセ
ル出力ソース252から出力されるとき、バーチャル・セル生成装置256はネ
ットワーク254へ伝送されたセルの各々を認識し、対応するバーチャル・セル
の流れをバッファ260のバーチャル・セル入力部258で生成する。したがっ
て、バッファ260は、セルがセル出力ソース252から出力されるにつれてバ
ーチャル・セルによって満たされる。バッファ252の現在の占有度は、ライン
262のバーチャル・セル・ポインタとして例示されているように、次の利用可
能なバッファの所在位置を指し示すアドレスによって示される。
【0065】 トラフィック測定と優先度割当てシステム250とはバーチャル・セル・バッ
ファ260に基づいている。バッファ260の占有度は、セル出力ソース252
から出力されたセルへ割り当てるべき優先順位を特定する。高いバッファ260
占有度は、セル出力ソース252がNBRより高い速度でセルを送り続けている
ことを一般に示している。この結果高い優先度の割当てが得られる。例えば、表
1を参照すると、ネゴシエーションが行われたNBRの2倍の速度(すなわち2*
NBR)で、セル出力ソース252がネットワーク254へセルを送ることをト
ラフィック測定と優先度割当てシステム250とが決定した場合、優先度は“5
”に等しいPLへ上昇する。
【0066】 バーチャル・セル生成装置256から各セルのバーチャル・セル入力部258
への着信時に、バッファ260の占有度は1だけ上がる。バッファ260は、そ
の現在の占有度に対応する速度で空にされる。本発明の1つの実施例では、バッ
ファ260のセル放出率はセルがバーチャル・セル入力部に着信する速度とほぼ
同じ速度に設定される。この場合、バッファ占有度はセル出力ソース252にお
ける伝送速度が変わらない限り同じレベルのままである。セル出力ソース252
から出力した新しいセルに対して無変更のバッファ占有度に基づいて共通の優先
順位が割り当てられる。
【0067】 しかし、セル出力ソース252からのセル転送速度は変動し、その結果、バッ
ファ260が異なる速度で充填し始めた場合、複数のバッファ占有閾値の中の1
つが通過する可能性がある。優先度閾値比較ユニット264は、セル・ポインタ
262によって特定されたバッファ占有度に基づいて、優先度閾値が通過したか
どうか、および、どの優先度閾値が通過したかを決定することにより、この通過
を検出する。8つの優先順位が使用される場合、バッファは8つの異なる占有度
(ラベル付きの占有度266、268、270、272、274、276、27
8、280)に分割される。占有度分割は各々異なる優先度に対応する。例えば
、セル・ポインタ262が占有度268の範囲に入るようにバッファ260が満
たされる場合、優先度閾値比較ユニット264の出力部に1の優先順位値が示さ
れ、この優先順位値はセルのPLフィールド206の中へに入れられる。
【0068】 占有度266−280は、破線282、284、286、288、290、2
92、294、296によって表されるバッファ占有閾値によって分離される。
これら所定の占有閾値の各々は、優先度閾値比較ユニット264においてセル・
ポインタ262により指定される現在の占有度と比較され、以後伝送されるセル
をどの位の優先度に設定すべきかが決定される。例えば、バッファ占有度が占有
度274へ上昇した場合、優先度閾値比較ユニット264は、ライン290で表
される閾値が超えられたこと、および、“4”の優先値をセル出力ソース252
に対して出力すべきであることを認識する。
【0069】 バッファ占有度の各々の中のバーチャル・セルの記憶場所の数によって優先度
の調整の変化率全体が定義される。例えば、各占有度におけるセルの範囲が広け
れば広いほど、優先度の調整速度は遅くなる。バッファ占有度の範囲内のバッフ
ァの所在位置の数は、以下さらに詳細に説明するように、あるレベルから別のレ
ベルへ変動する可能性がある。
【0070】 バッファ260内のバッファ占有度を保持するために、バーチャル・セル出力
可能回路298は、優先度閾値比較ユニット264から優先値を入力し、バッフ
ァ260がバーチャル・セル出力部300でバーチャル・セルを放出する速度の
調整を行う。本発明の1つの実施例では、優先度閾値比較ユニット264から出
力される8つの優先順位は、一般に、セル出力可能回路298で復号化され、バ
ッファ260の出力部300で8つのセル転送速度を出力する。例えば、セル出
力可能回路298は、8つのパルス列の中の1つの生成が可能であり、各パルス
列は、バーチャル・セルがバッファ260から出力される速度を制御する異なる
周波数を持っている。別の実施例では、セル出力可能回路298がセル・ポイン
タ値262の値に基づいて出力部300へ信号を出力できるように、セル・ポイ
ンタ値がセル出力可能回路298へ出力される。
【0071】 図9を参照すると、優先度閾値を現在のバッファ占有度と比較する1つの方法
を例示するフローチャートが示されている。本例でも最低の閾値である第1の閾
値がセル・ポインタ値と比較される(300)。ライン282で表される閾値等の
最低の閾値を一時的にレジスタAの中へ格納する(302)ことによりこの比較を
行うことができる。セル・ポインタは別のレジスタBの中へ格納され(304)、
レジスタAとBが比較され(306)、セル・ポインタが、特定の閾値より大きい
占有度に対応するかどうかが判定される(308)。
【0072】 レジスタB内のセル・ポインタ値が、レジスタA内の第1の閾値より大きくな
いと判定された(308)場合、処理はブロック302で継続する。レジスタB内
のセル・ポインタ値が、レジスタA内の第1の(例えば最低の)閾値より大きいと
判定された(308)場合、セル優先度は第1の閾値より上の次の優先度に設定さ
れる(310)。例えば、第1の閾値が閾値ライン284に対応する閾値に対応す
る場合、優先度は、“1”に設定され、その場合、セル・ポインタはライン28
4より上の占有度に在る。次いで、セル・ポインタは、セル・ポインタを第1の
閾値と比較する(300)方法と類似した方法で、次の閾値レベルと比較される(
312)。セル・ポインタ値の方が高いと判定された(314)場合、セル優先度
は現在の閾値より上の次の優先度に設定される(316)。セル・ポインタ値が現
在の閾値より高くないと判定される(314)までこの処理が続き、この場合、保
存された最後のセル優先度が優先度閾値比較ユニット264から送られた優先順
位値となる。図9に例示されている機能はフローチャートによって例示されてい
るシーケンスに限定されるものではないと認識することが望ましい。なぜなら、
これらの機能を並列に実行することができるからである。
【0073】 図10は、優先度閾値比較ユニット264のブロック図であり、この比較ユニ
ット264は、本発明の1つの実施例に従って優先度閾値比較ユニット264の
比較機能を実行することができる。複数の比較ユニット350、352、354
、356、358、360、362、364を用いて、ライン282、284、
286、288、290、292、294、296上に表されている所定の閾値
の各々が現在のセル・ポインタ値262と比較される。セル・ポインタが閾値2
82より上にあることを比較ユニット364が認識したとき、優先度閾値比較ユ
ニット264はエンコーダ368を介する接続で“0”の優先値(265)を出力
し、その他のすべての比較ユニット350−362はセル・ポインタがそれらの
比較ユニットのそれぞれの閾値以下に在ることを示す。AND関数370によっ
て示されているようにこれらの条件の双方が必要である。その他の比較ユニット
350−362がそのそれぞれの閾値以下のセル・ポインタ値を示す要件は、O
R関数372とINV(反転)374関数との組合せを介して与えられるNOR関
数によって与えられる。
【0074】 当業者には容易に明らかになるように、エンコーダ368への残りの入力は類
似の方法で展開される。このような構成は、ハードウェア構成要素を用いて実現
可能であり、あるいは、上記とは別に、プロセッサ処理によるオペレーションに
とって有用である。
【0075】 本発明の1つの実施例では、バッファ260は、増分および減分を行うこと
が可能なカウンタの方法に類似した或る方法で実現され、該方法では、バッファ
は等間隔に離間した占有度を有する。バッファ260の占有度はバーチャル・セ
ル入力部258への各セルの着信時にチェックされる。したがって、バッファ/
カウンタはセルの着信間では連続して減分されることはない。その代わり、出力
部300を介する減分がセル入力部258でセルの着信と同時に生じる。この実
現によって、各セルの着信時に計算を実行するだけで十分であるため、占有度計
算が単純化される。
【0076】 図11を参照すると、バッファ260が空になるバッファ260の占有度対速
度を示す図式表現が示されている。この場合、バッファはカウンタとして実現さ
れる。そのような場合カウンタ値は0から8kの範囲に入る。但しkは、図8に
図示の占有範囲266−280内のような1つのバッファ占有範囲内のセルの数
である。ライン400と402に例示されている優先度0と7にそれぞれ対応す
る下位および上位の範囲は、図11に図示のような1つのバッファ占有範囲kよ
り広い範囲を持つことができる。したがって、セル・ソース・ユニットが、7の
優先度で、名目ビットレートの8倍(8*NBR)より高い速度でセルを出力し続
けている場合、6へ優先度を下げると、8*NBRに等しい速度でセルを送って
いた場合に比べて、さらに長い時間がかかることになる。同様に、セルが0の優
先度になるようにソース・ユニットが非常に低い速度でセルを送り続けている場
合、1の優先度へ優先度を上げるとさらに長い時間がかかることになる。
【0077】 計算を単純化するために、図11に例示されているように実線404によって
ステップ関数の近似値が与えられる。この近似の結果、カウンタ値減分レートは
バッファ占有度の連続関数になる。この近似によって、整数値の代わりに実数に
よってバッファ占有度を表すことも可能になる。この近似によって、セルの優先
値が変化するポイントでステップ関数と同じ値が与えられる。したがって、この
近似はセルに割り当てられた優先度に著しい影響を与えない。
【0078】 図12は、時刻t=0でバッファ260が満たされていて、セルの着信が生じ
ない場合の時間の関数422としてのバッファ占有度420を示すグラフの1例
である。この関数は図11のステップ関数の近似の基礎となるものである。本例
では、バッファ占有度の合計は80セルである。但しkは10に等しく、セル・
ソース・ユニットのNBRは毎秒1000セルである。高いバッファ占有度は、
セル出力ソース252がNBRより高い速度でセルを送り続けていることを示し
、その結果高い優先度割当てが行われ、この高い優先度割当てに起因してバーチ
ャル・セル出力可能回路298によって、バッファ260の出力部300から高
いセル放出率が送られるようになる。バッファ占有度が時間にわたって減少する
につれて、減少する優先値の結果として、セルがバッファ260から放出される
エンプティ率が低下する。
【0079】 図13は、バッファ占有度と、エンプティ率と、様々なバッファ放出時間との
間の関係を示す図式表現であり、バッファ占有度は等間隔に離間して示されてい
る。様々なバッファ占有度閾値282−296が様々な占有度266−280と
して示されている。対応する優先順位値とバッファ占有度が行440と442に
それぞれ例示されている。セル出力可能回路298によって出力部300がバッ
ファ260を空にすることが可能になる速度が行444に例示されている。現在
の閾値レベルから隣り合う閾値レベルに達するために必要な継続時間が行446
に例示されている。これは、次のレベルに達するために必要な時間が、ライン4
44に示されるエンプティ率の低下に起因して優先度が低下するとき、増加関数
であることを例示している。ライン448、450、452、454、456、
458、460、462は、フル・バッファ260に対応する時刻を起点として
特別の閾値レベルに達するために必要な時間を表している。例えば、ライン45
0は、フル・バッファ260が、セルの着信が生じるライン294の所定閾値に
対応する占有度まで低下するのにかかる時間を表す。優先度が低下するにつれて
、セル放出率が2倍低下するので、次の閾値レベルに達するために必要な時間は
2倍になる。したがって、ライン450の時間は、ライン448上の占有度27
8に対応する時間を占有度280に対応する時間に加算することにより導き出さ
れる。フル・バッファから特別のレベルに達するために必要な時間は図12にグ
ラフによって描かれていた。
【0080】 バッファが空にされる性質を理解することにより、前回のセルの着信以来バッ
ファ260から出力されたセルの数を計算することが可能である。本発明の1つ
の実施例では、フル・バッファ260を現在の占有度(OL)まで空にするのにか
かる時間(t)を計算し、前回のセルの着信から現在受信されたセル(dt)の着信
時刻までの時間経過を加算し、現在の時刻におけるバッファ占有度を評価するこ
とによりこのセル数の計算は行われる。次いで、現在のセルの着信が計算された
バッファ占有度に加算され、現在のセルの着信時刻における総占有度が決定され
る。
【0081】 図14は、任意の2つのセルの着信間のバッファ260から放出されるセルの
数の計算をグラフによって例示するものである。フル・バッファを現行の占有度
(すなわち前回のセルの着信後の占有度)まで空にするために必要な時間に対応す
る時間(t)は下記の式2に示すように計算される:
【0082】
【数2】
【0083】 セルの着信時における占有度(OL)は下記の式3を用いて時刻(t+dt)で決
定される。
【0084】
【数3】
【0085】 上記の式3は、同様に着信した追加の1つのセルを考慮に入れて現在のセルの
着信時における占有度を決定する。下記の式4に記述されている方法で、この占
有度は、対応する優先度に変換される:
【0086】
【数4】
【0087】 図14を再び参照すると、ライン500上に表される時間(t)は、新しいセル
の受信に先行して現在の占有度までフル・バッファを空にするために必要な時間
に対応する。この必要な時間は上記の式2を用いて決定することができる。ライ
ン502に表される時間(dt)は前回のセルの着信から現在のセルの着信までの
時間に対応する。したがって、ライン504上に例示されている総時間(t+d
t)は新しいセルの着信後に経過した時間に対応する。次いで、上記の式3を用
いて占有度(OL)を計算することができ、式4で計算した占有度を用いて優先度
(PL)が決定される。
【0088】 図15は、図11−14と関連して説明した、等間隔に離間して示されるバッ
ファ占有度の実現のための本発明の1つの実施例を例示するフローチャートであ
る。新しいセルが着信する(550)と、着信時刻が現在の時間に等しくなるよう
に設定される(552)。前回受信したセルの着信時刻は既知であるため、前回の
セルの着信と現在のセルの着信との間の時間は、この着信時刻から前回のセルの
着信時刻を引いた時間として計算する(554)ことができる。次いで、この新し
いセル着信時刻は前回の着信時刻に設定され(556)、次のセルが着信したとき
に使用される。経過時間が、計算されたセル間の時間554と、式2を用いて計
算されるバッファ260の現在の占有度に対応する時間とを加算することにより
計算される(558)。次いで、占有度は式3から計算する(560)ことができる
。総占有度は、単一のセルの着信レートを前回計算された占有度に加算する(5
60)ことにより計算される(562)。次いで、占有度は、最大値の低位のマー
ジンと、占有度の最小値または上位マージン+8kのいずれかに対応する値とに
設定される(564)。優先度は、式4に示されているように、上記計算された占
有度(564)を用いて計算される(566)。この計算された優先値はセル出力ソ
ース(252)から出力されるセルへ割り当てられる(568)。
【0089】 本発明の別の実施例では、バッファ260は、カウンタのバッファと類似して
再び実行されるが、この場合バッファ260は、対数目盛りで離間して示される
バッファ占有度を有する。離間して示されるバッファ占有度を用いる場合、優先
度を1つ減らすために必要な時間は現在の優先度に依存する。例えば、図12に
例示されていたように、優先値が高ければ高いほど優先値は急速に減分される。
しかし、この状態は、優先値を確立するバッファ占有度を調整することにより修
正が可能である。本発明の1つの実施例では、優先度を1つ減らすためにかかる
時間が現在の占有度にかかわらず同じとなるように占有度は設定される。これは
、各占有範囲が、前回の占有範囲の2倍ものセルを含む以下の図16に例示され
ている。
【0090】 図16は、バッファ占有度と、エンプティ率と、様々なバッファ放出時間との
間の関係を示す図式表現であり、この図では、バッファ占有度は対数目盛りで離
間して示されている。様々なバッファ占有度閾値282−296が、様々な占有
度266−280として示されている。対応する優先順位値と、バッファ占有範
囲と、バッファ占有度とがそれぞれ行440、600、442で例示されている
。図16からわかるように、ライン442のバッファ占有度は各増加する占有範
囲266−280に対して倍加される。ライン600上に示されるバッファ占有
範囲は、優先度が上がるにつれて占有範囲が倍加していくことを例示している。
セル出力可能回路298によって、出力部300がバッファ260を空にするこ
とが可能になる速度が行444で例示されている。現在の閾値レベルから隣り合
う閾値レベルに達するために必要な時間が行446で例示されている。これは、
次のレベルに達するために必要な時間は、図13に例示したような、優先度が低
下するときの増加関数ではなく、むしろ等しい時間であることを例示している。
ライン602、604、606、608、610、612、614、616は、
フル・バッファ260に対応する時刻を起点としてある特定の閾値レベルに達す
るために必要な時間を表す。図からわかるように、これらの様々なレベルに達す
る時間は、適切なレベルに達するまで、ライン446に図示の等しい時間t0
各々の和を単純に計算することにより決定される。例えば、ライン608は、セ
ルの着信が行われなくなるライン290の所定の閾値に対応する占有度までフル
・バッファ260が減少するのにかかる時間を表す。占有度274に対応する時
間に占有度280、278、276に対応する時間を加算することによりライン
608の時間は導き出される。これらの時間はすべてt0である等しい時間であ
る。
【0091】 図17は、時刻t=0においてバッファ260が満たされていて、かつ、セル
の着信が行われない場合における、時間652の関数としてのバッファ占有度6
50示すグラフの1例であり、このグラフではバッファ占有度は対数目盛りで離
間して示されている。優先度推移ポイント654、656、658、660、6
62、664、666、668、670は時間の関数として減少する占有度を示
す。優先度推移ポイント654−670の各々の間の時間は等しく、一方、各時
間間隔が大きくなるにつれて放出されるセルの数は2倍ずつ減少する。
【0092】 バッファ占有度が対数目盛りで離間して示されている、バッファ放出時間に対
する現在の占有度に対応する時間(t)は、下記の式5に示されるように計算され
る。
【0093】
【数5】 セルの着信時刻における占有度(OL)は、下記の式6を用いて決定される。但し
、時間dtは前回のセルの着信時からの経過時間である:
【0094】
【数6】 但し、
【0095】
【数7】 セルに対して割り当てる優先値は下記の式7を用いて計算される:
【0096】
【数8】
【0097】 図18は、バッファ260からのバーチャル・セルの出力レートを修正するた
めの一般的方法論をフローチャートの形で例示する図である。優先度閾値比較器
264から得られた優先度が読み出され(700)、対応する値がnレベルに復号
化される(702)。但しnは実現されている優先度の数にによって決められる。
優先度閾値比較器264から、優先値の代わりにセル・ポインタ値を直接読み出
すことが可能であることを認識するべきである。この場合、セル・ポインタ値が
直接使用され、セル出力可能回路298が出力300を制御することが可能にな
る。
【0098】 前に示したように、本発明の1つの実施例には8つの優先順位が含まれ、この
8つの優先順位は3ビットに符号化することができる。この結果3ビット優先度
と8つの復号化されたレベルが得られる。n個の出力可能信号の中の1つが生成
され(704)、この1つの出力可能信号によって、バーチャル・セルがバッファ
260から放出される(706)速度の制御が行われる。優先度の変更が検出され
た(708)場合、出力可能信号が新しい優先度に従って再構成される。優先度の
変更が検出されなかった場合には、優先度が変化する(708)まで、同じ速度で
バーチャル・セルの出力(706)が続けられる。
【0099】 本発明の別の実施例では、セル出力可能回路298によってセル・ポインタ値
が読み出され、優先度閾値比較ユニット264から優先値を受け取る代わりに、
セル・ポインタ値を分析することにより、n個の出力可能信号の中の1つが優先
度閾値比較ユニット264から生成される。このよう場合、バーチャル・セル出
力可能回路298はセル・ポインタがどのバッファ占有度と関連づけられている
かを判定しなければならない。ハードウェア構成要素を用いて、優先度閾値比較
ユニット264についての前述の説明に類似した方法でこの判定を行うことがで
きる。あるいは上記とは別に公知のソフトウェア的手法を用いてこの判定を行う
ことも可能である。
【0100】 図19を参照すると、セル出力可能回路750の1つの例が例示されている。
ライン752に示される発振入力クロック信号が周波数分割ユニット754の中
へ入力される。周波数分割ユニット754はクロック信号のクロック周波数の様
々な倍数から成る複数の出力信号をライン752で出力する。本例では、8:1
の周波数分割が行われ、その結果、ライン756、758、760、762、7
64、766、768、770上に8つの異なる出力可能信号が得られる。この
生成された信号波形は多重化ユニット772の中へ出力される。多重化ユニット
772は制御ライン774、776、778によって制御され、本発明の1つの
実施例では、図8に示される接続時に優先値265を有する。制御ラインの状態
に応じて、多重化ユニット772はその入力の中の1つをライン756−770
上で選択し、この入力はライン780上で出力回路300へ出力される。出力回
路300によって、パルス発生時に、または、ライン780での信号のレベル変
化の発生時にバッファ260からのバーチャル・セルの放出が可能になる。
【0101】 本発明の範囲と精神から逸脱することなく、セル出力可能回路298と750
の他の実施例を実現することが可能である。例えば、制御ライン774、776
、778の信号は、3:8デコーダの中へ入力することができ、このデコーダの
中で8つの復号化された信号の各々が個々の3状態ドライバを送出する。このド
ライバの出力は出力可能信号として共に接続される。3状態ドライバの各々は異
なる入力クロック信号を持つことになり、3:8デコーダで選択された信号が3
状態ドライバのそれぞれの可能入力をアクティブにするとき、この異なる入力ク
ロック信号が選択されることになる。さらに別の実施例では、セル出力可能回路
298は、バーチャル・セルがバッファ260から出力される際の速度を調整す
るソフトウェアに制御されて作動する計算装置あるいはその1部分であってもよ
い。
【0102】 限定することを目的とするのではなく、例示を行うことを目的として、以下、
NBRまたはSIMA接続のサービス品質と、様々な優先度における情報量との
間の関係を例示する諸例を示すことにする。以下の例は、本発明の1つの実施例
に従って、PL=3の場合と比較したときのPL=4と関連する、隣り合う優先
度に関するQoSにおける相対的相違を説明するものである。ここで留意すべき
ことは、ユーザーのユーザー/ネットワーク・インターフェースから伝送される
セルに対して高い優先度を要求するユーザーに対しては、より高いコストすなわ
ち料金が一般に査定されるという点である。例えば、実際のビットレートを変更
することなく、すべてのセルについて1つ高い優先順位を得ることをユーザーが
望む場合、ユーザー料金が2倍になる場合もある。したがって、結果として得ら
れる接続のQoSは改善されることになるため、少なくともユーザーの中には追
加料金を払うことに同意するユーザーもいる。
【0103】 例#1 本例示によれば以下の仮説と考慮が与えられる。ネットワークの現在の負荷状
態または前回の負荷状態とは無関係にトラフィックを生成する多くの同一トラフ
ィック・ソースが存在することが想定されている。以下のトラフィック・パラメ
ータが仮定されている:リンク容量C=1(この容量は本例では正規化の手段と
して役に立つ);ピーク・ビットレートMBRMAX=0.1(リンク容量Cの10%
を表す);バースト(パケット)スケール時におけるON信号確率=0.2;平均バ
ースト継続時間=1,000タイム・スロット(すなわち平均パケット・サイズ=
100セル)さらに、上位ON/OFF層が存在すること、および、この層のO
N期間とOFF期間双方の平均値は100,000タイム・スロットであること
が想定されている。リアルタイム・バッファ93には200セルの記憶場所が含
まれ、非リアルタイム・バッファ94には5,000セルの記憶場所が含まれる
。ここで留意すべきことは、上位ON/OFF層が接続のトラフィック処理をモ
デル化しようと試みる点であり、その場合、接続数の決定は確率的ランダム処理
を構成するものであることが当業では理解されている。例えば、顧客の総数が変
数xによって表されると仮定すると、平均接続数はx/2となる。具体的には、
接続数は2項的に分布されると理解される。したがって、100,000タイム
・スロットは平均接続ホールド時間を表し、また、ユーザーが実現し得る平均休
止期間を表す。その結果、接続が接続層とパケット層の双方においてアクティブ
である場合にかぎって、ユーザーはセルを伝送することになる。リアルタイム接
続と非リアルタイム接続について、タイム・スケール・パラメータ(α)を得るこ
とができる: αnrt=0.025 αnt=0.001
【0104】 本例では、8つの異なる接続タイプが想定されている:4つの接続はリアルタ
イム接続であり、4つは非リアルタイム接続である。また、4つの異なるNBR
値が、C=1のリンク容量に関して正規化されているが、この値は0.2、0.1
、0.05、0.025と想定されている。優先度は、それぞれ3、4、5、6と
想定されている。しかし、ここで留意すべきことは、必ずしもすべてのセルがこ
れらの正確な優先度を割り当てられるわけではないという点である。特に、非リ
アルタイム接続に関しては、平均化測定原理の影響に起因して多くのセルがより
良好な優先値を取得するという点に留意すべきである。パーセントとして表され
る様々な優先度を有するセルの配分が下記のテーブル2に示されている。
【0105】
【表2】 表2
【0106】 図20に、4つの特定負荷レベル(r)に対する優先度の関数として平均セル損
失率(Ploss)の関係を例示するグラフが示されている。特に、ライン−800は
各接続タイプ(リアルタイム及び非リアルタイムの接続タイプ)の9つの接続に対
して0.72の全体的平均負荷レベルを表す。ライン−802は各接続タイプの
10の接続に対する0.80の平均負荷レベルを描く。さらに、ライン−804
は、各接続タイプの11の接続に対する0.88の平均負荷レベルを表し、ライ
ン−806は各接続タイプの12の接続に対する0.96の平均負荷レベルを表
す。ここで留意すべきことは、0.80の負荷レベルを示すライン−802の場
合、リアルタイム・セルと非リアルタイム・セルに対するセル損失率(Ploss)が
点線と破線とによってそれぞれ示されるという点である。
【0107】 例えば、プロバイダが、優先度4を持つセルに対して10-6のセル損失率を出
力したいと望むトラフィック・シナリオが与えられた場合、負荷合計は約0.7
5とすることができる。この平均セル損失率はほとんどのビデオ・アプリケーシ
ョンにとって十分であると想定することができる。Ploss≒10-4に対応する同
じトラフィック負荷状態が与えられた場合、優先度5は多くの音声アプリケーシ
ョンの要件を満たすことができる。一方、Ploss≒3*10-3に対応する優先度
6は、もし適切なパケット廃棄方式が設定されれば、ファイル転送のTCP/I
Pタイプに適している。
【0108】 しかし、隣り合う優先度間のセル損失率の差は、提供されるトラフィック処理
、特に、NBRまたはSIMAサービスの固有の制御ループに強く左右される点
を強調すべきである。例えば、ユーザーがQoSに対して不満な場合、ユーザー
は、実際のビットレートと名目上の接続ビットレートのいずれかを変更すること
ができるし、また、変更することが望ましい。いずれの場合にも優先度の配分が
同様に変化する。それにもかかわらず、優先度の配分というこの現象が一時的な
ものとして無視できれば、以下の単純化仮説をたてることにより、優先度配分の
基本的振舞いをさらに理解することできる。その単純化仮説とは、測定周期およ
びバッファ・サイズと比較してすべてのトラフィック変動が遅いことが想定され
る場合、8つのNBR優先度を考慮に入れ、追加要件を用いてセル損失率を近似
させる周知の従来のATMアプローチを利用することができる、というものであ
る。
【0109】 優先度kを持つセル損失率が、Ploss,kによって示され、0からkの優先度
を持つセルの平均損失率がPloss,kによって示される場合、バッファリングの
影響を無視する次式が得られる:
【0110】
【数9】 但し、λ kは0からkの優先度を持つすべてのセルの瞬間ビットレート・レベ
ルを表し、ρ kはこれらのセルにより生成された平均負荷を表し、cはこれら
のセルにより生成された平均出力負荷を表し、cはリンク容量を表す。確率Pr
k=λj}は公知の畳み込み手法を用いて簡単に計算することができる。
【0111】 例#2 さらなる例示を行うことを目的として、長いオンとオフ期間を除いて、例#1
で説明したものと同じソースを想定する第2の例が与えられる。例#1の中で反
映されたこれらの長い期間に起因して、セル優先度は常にピーク・レートによっ
て決定される。バッファは、一般に、いずれのトラフィック変動もフィルタする
ことが不可能であるため、例#2の中で許容される負荷は例#1の元の場合の負
荷よりずっと低くなる。
【0112】 図21には、様々な負荷レベル(r)に対する優先度の関数としてのセル損失率
間の関係がグラフの形で例示されている。実線820、822、824によって
描かれている各接続のピーク・セル速度は0.1であり、破線−826によって
描かれている各接続のピーク・セル速度は0.2であり、点線−828によって
描かれている各接続のピーク・セル速度は0.05であると図21では想定され
ている。
【0113】 図21は、3つの実線、ライン−820、ライン−822、ライン−824に
よって描かれる、様々な優先度に対して式[8]の適用により得られるセル損失確
率を示している。さらに、2つのわずかに異なるトラフィックのケースが点線−
828と破線−826とによって表されている。トラフィック変動の変化による
影響が図21に示すグラフに反映されている。トラフィック変動の実際の変化は
ビットレートとNBR値の倍増または半減から生じる直接の結果である。
【0114】 NBR/SIMAサービス・コンセプトを含むネットワークでは、プロバイダ
が優先度4のQoSを変化させないまま保持する場合、トラフィック変動の増加
は2つの主要な影響を持つことになる。第1に、従来のATMの場合と同じよう
に、許容される負荷レベルが低下し、第2に、隣り合う優先度間のセル損失率の
差が減少する。図20と21に基づいてQoSの大まかな推定を行うと、優先度
4が10−6のセル呼損率を与える場合、トラフィックの全体の変動に応じてセ
ル呼損率は優先度5で約10-4〜10-3になると想定することができる。優先度
3でのセル損失率は、トラフィック変動が非常に著しいものでなければ10-9
満であると想定することができる。
【0115】 上記の例はQoSと優先度との間の関係の例を示すものではあるが、様々なQ
oSと利用課金に対するユーザーの反応を評価するまでは、許容される負荷や隣
り合う優先度間のセル損失の差を正確に決定しようと試みても無駄となる場合が
ある。NBR/SIMAサービス環境では、様々なQoSレベルに基づく課金ス
ケジュールをある意味で自動的に決定することができる。例えば、優先度4と5
との間のセル損失率の差が非常に小さい場合、接続のいくつかは、より低く査定
された課金に起因して優先度4から優先度5へ移行する傾向があると想定するこ
とが可能である。この変化は、優先度4のセル損失率が低下し、優先度5のセル
損失率が上昇することを明らかに示すものである。QoSの差が合理的な課金構
造に対する平均的ユーザーの期待に対応するまで、このタイプの移行が続くこと
は当然想定することができる。
【0116】 アイドル時間とは対照的にビジー時間中自動的行われる課金の差に関しても同
様の問題が提起される。例えば、或るQoSに対して高い負荷期間中より高い料
金を課金し、低い負荷期間中はより低い料金を課金することが合理的であると思
われる。しかし、ビジー期間および休止期間中或るNBRに対して異なる料金を
査定する課金ポリシーの使用を避けることは望ましいことと思われる。これによ
って、課金方式の複雑さが増えることも回避されることになる。当然生じる“需
供”効果によって、ビジー時間とアイドル時間との間の負荷が自動的に均される
傾向が生じてくる場合もある。ビジー期間と休止期間中のQoSの目立つ違いに
対して不満を感じた場合、ユーザーこのような期間中異なる速度に対して支払う
気になることが予想される。
【0117】 言うまでもなく、本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書で説明した好
適な実施例に対して改変と追加を行うことが可能である。したがって、本発明の
範囲は、上述の特定の実施例にのみ限定されるものではなく、以下に記載の請求
項およびその均等物によってのみ画定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例に従う名目ビットレート・サービスを利用して、ユーザー/ネ
ットワーク・インターフェースとネットワーク間で情報セルを伝達する一般的処
理を例示するフローチャートである。
【図2】 本発明の実施例による名目ビットレート・サービス・アーキテクチャのシステ
ム・ブロック図である。
【図3】 本発明の別の実施例に従う名目ビットレート・サービスを用いてユーザー/ネ
ットワーク・インターフェースとネットワーク間で情報セルを伝送する処理手順
をさらに詳細に例示する。
【図4】 名目ビットレート・サービスの実施例に従ってネットワーク・ノードにおいて
セルをフィルタする一般的処理をフローチャートの形で例示する。
【図5】 名目ビットレート・サービスに従って、ネットワーク・ノードにおいてセルを
フィルタするシステムの実施例を示すブロック図である。
【図6】 名目ビットレート・サービスに従ってネットワーク・ノードでセルをフィルタ
するシステムの代替実施例のブロック図である。
【図7】 本発明のNBRサービスに従うネットワーク・セルの1つの実施例を例示する
【図8】 本発明の1つの実施例に従うセル・トラフィック測定と優先度割当てシステム
を例示するブロック図である。
【図9】 優先度閾値を現在のバッファ占有度と比較する1つの方法を例示するフローチ
ャートである。
【図10】 優先度閾値比較ユニットの比較機能を実行する優先度閾値比較ユニットの1つ
の実施例のブロック図である。
【図11】 バッファ占有度対バッファが空になる速度を示すグラフ表現であり、この場合
バッファがカウンタとして設けられている。
【図12】 完全な占有度から時間の関数として減少していくバッファ占有度を示すグラフ
の1例であり、この場合セルの着信は生じない。
【図13】 バッファ占有度と、エンプティ率と、様々なバッファ放出時間との間の関係を
示す図式表現であり、この図式表現ではバッファ占有度は等間隔に離間して示さ
れている。
【図14】 任意の2つのセルの着信間でバッファから放出されるセル数の計算をグラフに
よって例示する。
【図15】 等間隔に離間して示されたバッファ占有度の実現を表す、本発明の1つの実施
例を例示するフローチャートである。
【図16】 バッファ占有度と、エンプティ率と、様々なバッファ放出時間との間の関係を
示す図式表現であり、この図ではバッファ占有度は対数目盛りで離間して示され
ている。
【図17】 時間の関数として対数目盛りで減少していくバッファ占有度を示すグラフの1
例であり、この場合セルの着信は生じない。
【図18】 フローチャートの形で、バッファからのバーチャル・セルの出力速度を修正す
る一般的方法論を例示する。
【図19】 本発明に準拠するセル出力可能回路の1例を示す。
【図20】 優先順位の関数として、4つの特定負荷レベルに対する平均セル損失率(Pl
oss)の関係を描くグラフである。
【図21】 優先順位の関数として、4つの特定負荷レベルに対する平均セル損失率(Pl
oss)の関係を描くグラフである。
【符号の説明】
250 システム 252 セル出力ソース 254 ネットワーク 256 バーチャル・セル生成装置 258 バーチャル・セル入力部 260 バッファ 262 セル・ポインタ値 264 優先度閾値比較ユニット 265 優先値 266、268、270、272、274、276、278、280 ラ
ベル付き占有度 282、284、286、288、290、292、294、296 バ
ッファ占有度閾値 298 バーチャル・セル出力可能回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,Z A,ZW (72)発明者 キルッキ マッティ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 02420 レキシントン ウォバーン スト リート 425 アパートメント 45 Fターム(参考) 5K028 AA06 CC05 KK35 PP22 RR03 SS24 5K030 HA10 HB17 KA03 LA03 LC11 MB15 5K034 HH50 MM08 MM21

Claims (38)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ネットワーク接続を介して伝送される情報セルの伝送速度を
    調整する方法において、 前記ネットワーク接続への情報セルの各伝送に関してほぼ同時に測定用バッフ
    ァへ測定用セルを伝送するステップと、 前記測定用バッファの占有度を調整するステップと、 前記測定用バッファの占有度に応じてセル優先値を生成するステップであって
    、前記セル優先値が前記ネットワーク接続の1つのノードにおける情報セルの受
    け入れ確率を示すように構成されるステップと、 前記ネットワーク接続へ伝送される情報セルに対して前記セル優先値を割り当
    てるステップと、を有することを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の方法において、前記セル優先値を生成する
    ステップが、前記測定用バッファの占有度を決定するステップをさらに有するこ
    とを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の方法において、前記測定用バッファの占有
    度を調整するステップが、前記測定用バッファの占有度の上昇に応じて前記測定
    用バッファの放出率を上げるステップと、前記測定用バッファの占有度の低下に
    応じて前記測定用バッファの放出率を下げるステップとを有することを特徴とす
    る方法。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の方法において、前記セル優先値を生成する
    ステップが、前記測定用バッファの占有度の上昇に応じて前記セル優先値を下げ
    るステップと、前記測定用バッファの占有度の低下に応じて前記セル優先値を上
    げるステップとをさらに有することを特徴とする方法。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の方法において、前記測定用バッファが複数
    のバッファ占有範囲を含むように構成され、さらに、前記セル優先値を生成する
    ステップが、前記複数のバッファ占有範囲のうちのある特定の範囲内に入る前記
    占有度に対して相対的に変動する前記セル優先値を生成するステップをさらに有
    することを特徴とする方法。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の方法において、前記測定用バッファの占有
    度を調整するステップが、現在のバッファ占有範囲からより高いバッファ占有範
    囲へ上昇する前記占有度に応じて前記測定用バッファの放出率を上げるステップ
    と、現在のバッファ占有範囲からより低いバッファ占有範囲へ低下する前記占有
    度に応じて前記測定用バッファの前記放出率を下げるステップと、をさらに有す
    ることを特徴とする方法。
  7. 【請求項7】 請求項5に記載の方法において、前記セル優先値を生成する
    ステップが、現在のバッファ占有範囲からより高いバッファ占有範囲へ上昇する
    前記占有度に応じて前記セル優先値を下げるステップと、現在のバッファ占有範
    囲からより低いバッファ占有範囲へ低下する前記占有度に応じて前記セル優先値
    を上げるステップとをさらに有することを特徴とする方法。
  8. 【請求項8】 請求項1に記載の方法において、前記ネットワーク接続が名
    目ビットレート接続を有することを特徴とする方法。
  9. 【請求項9】 請求項1に記載の方法において、 複数のバッファ占有範囲を含む前記測定用バッファを構成するステップと、 前記複数のバッファ占有範囲のある特定の範囲内に入る前記測定用バッファの
    現在の占有度に対して相対的に変動する放出率で、前記測定用バッファから測定
    用セルを放出するステップと、 前記特定のバッファ占有範囲内に入る前記測定用バッファの現在の占有度に対
    して相対的に変動する大きさを持つセル優先値を生成するステップと、をさらに
    有することを特徴とする方法。
  10. 【請求項10】 請求項9に記載の方法において、前記測定用バッファから
    の測定用セルの前記放出率の低下に応じて前記セル優先値の前記大きさが減少し
    、前記測定用バッファからの測定用セルの前記放出率の上昇に応じて前記セル優
    先値の前記大きさが増加することを特徴とする方法。
  11. 【請求項11】 請求項9に記載の方法において、前記セル優先値を生成す
    るステップが、前記特定バッファ占有範囲からより高いバッファ占有範囲へ上昇
    する前記測定用バッファの占有度に応じて前記セル優先値の前記大きさを減少さ
    せるステップと、前記特定バッファ占有範囲からより低いバッファ占有範囲へ低
    下する前記測定用バッファの占有度に応じて前記セル優先値の大きさを増加させ
    るステップとをさらに有することを特徴とする方法。
  12. 【請求項12】 請求項9に記載の方法において、1つのセル優先値から次
    のセル優先値へ変化する際、前記測定用バッファから前記測定用セルを放出する
    時間がほぼ一定のままであることを特徴とする方法。
  13. 【請求項13】 請求項9に記載の方法において、前記バッファ占有範囲の
    各々がほぼ同数のセルの記憶場所を含み、前記特定のバッファ占有範囲からより
    高いバッファ占有範囲へ現在のバッファ占有度が上昇するにつれて前記バッファ
    占有範囲の各々を満たすために必要な持続時間が、指数的に増加することを特徴
    とする方法。
  14. 【請求項14】 請求項9に記載の方法において、前記バッファ占有範囲の
    各々が、先行するバッファ占有範囲より指数的に大きな数のセルの記憶場所を含
    み、さらに、前記バッファ占有範囲の各々を満たすために必要な持続時間が前記
    バッファ占有範囲の他のバッファ占有範囲を満たすために必要な時間とほぼ同じ
    であることを特徴とする方法。
  15. 【請求項15】 ネットワーク接続を介して伝送される情報セルの伝送速度
    を調整するシステムにおいて、 前記ネットワーク接続へ前記情報セルを伝送するソース・ユニットと、 前記ソース・ユニットから測定用セルを受信する測定用バッファであって、前
    記ソース・ユニットが各情報セルの伝送とほぼ同時に前記測定用バッファへ測定
    用セルを伝送するように構成される測定用バッファと、 前記測定用バッファの占有度を検出する検出器であって、前記測定用バッファ
    の現在の占有度を示す占有度信号を生成する検出器と、 前記検出器と接続された出力可能回路であって、前記占有度信号に応じて前記
    測定用バッファから得られる測定用セルの放出率を制御する出力可能回路と、 前記情報セル内の優先値を符号化するエンコーダであって、前記優先値の各々
    が、前記測定用バッファの現在の占有度に応じて変動する大きさを持つように構
    成されるエンコーダと、を有することを特徴とするシステム。
  16. 【請求項16】 請求項15に記載のシステムにおいて、前記検出器が前記
    測定用バッファの現在の占有度に対して相対的に変動する前記占有度信号を生成
    することを特徴とするシステム。
  17. 【請求項17】 請求項15に記載のシステムにおいて、前記測定用バッフ
    ァが、対応する複数の閾値によって画定される複数のバッファ占有範囲を含むよ
    うに構成され、さらに、前記検出器が前記複数の閾値のうちの特定の閾値の検出
    に対して相対的に変動する前記占有度信号を生成することを特徴とするシステム
  18. 【請求項18】 請求項15に記載のシステムにおいて、前記測定用バッフ
    ァの占有度の上昇に応じて、前記測定用バッファからの測定用セルの前記放出率
    を上げ、さらに、前記測定用バッファの占有度の低下に応じて前記測定用バッフ
    ァからの測定用セルの前記放出率を下げることを特徴とするシステム。
  19. 【請求項19】 請求項15に記載のシステムにおいて、前記エンコーダが
    、前記測定用バッファの占有度の上昇に応じて昇順の大きさの優先値を符号化し
    、さらに、前記測定用バッファの占有度の低下に応じて昇順の大きさの優先値を
    符号化することを特徴とするシステム。
  20. 【請求項20】 ネットワーク接続の両端にわたって、ネットワーク・ソー
    ス・ユニットから1以上のネットワークの宛先ユニットへ伝送されるセルのセル
    優先度を制御する方法であって、 前記ネットワーク・ソース・ユニットから伝送される前記セルの各々を測定用
    バッファの中に登録するステップと、 前記測定用バッファの現在のバッファ占有度に対応する放出率で、前記測定用
    バッファ内の前記登録済みセルを放出するステップと、 現在のバッファ占有度と一致する複数の所定のバッファ占有範囲の中の1つと
    相関するセル優先値を生成するステップと、 前記ネットワーク・ソース・ユニットから伝送される前記セルの中へ前記セル
    優先値をロードするステップと、を有することを特徴とする方法。
  21. 【請求項21】 請求項20に記載の方法において、前記ネットワーク・ソ
    ース・ユニットから伝送される前記セルに対して名目ビットレートを確立し、前
    記優先値の連続体の中点値に前記セル優先値をプリセットするステップをさらに
    有することを特徴とする方法。
  22. 【請求項22】 請求項20に記載の方法において、前記セルの各々を登録
    するステップが、前記ネットワーク・ソース・ユニットから伝送される前記セル
    の各々に対して前記測定用バッファの中にバーチャル・セルを出力するステップ
    を有することを特徴とする方法。
  23. 【請求項23】 請求項22に記載の方法において、バーチャル・セルを出
    力するステップが、前記ネットワーク・ソース・ユニットから伝送された前記セ
    ルの各々に対して複製セルを生成するステップと、前記測定用バッファの中に前
    記複製セルを格納するステップとを有することを特徴とする方法。
  24. 【請求項24】 請求項22に記載の方法において、バーチャル・セルを出
    力するステップが、前記ネットワーク・ソース・ユニットから伝送された前記セ
    ルの各々に対して1セル量だけバッファ・アドレス・ポインタを増分するステッ
    プを有することを特徴とする方法。
  25. 【請求項25】 請求項24に記載の方法において、前記登録済みセルを放
    出するステップが、前記放出率に従って前記バッファ・アドレス・ポインタを減
    分するステップを有することを特徴とする方法。
  26. 【請求項26】 請求項20に記載の方法において、前記セルの各々を登録
    するステップが、前記ネットワーク・ソース・ユニットから伝送された前記セル
    を前記測定用バッファの中にバッファするステップを有することを特徴とする方
    法。
  27. 【請求項27】 請求項20に記載の方法において、前記セル優先値を生成
    するステップが、前記複数の所定のバッファ占有範囲を分離する複数の閾値と現
    在のバッファ占有度とを比較することにより、現在のバッファ占有度と一致する
    前記バッファ占有範囲を特定するステップを有することを特徴とする方法。
  28. 【請求項28】 請求項20に記載の方法において、セル優先値を生成する
    ステップが、前記セル優先値をnビットに符号化するステップを有し、その場合
    、前記所定のバッファ占有範囲の数が2n以下であることを特徴とする方法。
  29. 【請求項29】 請求項20に記載の方法において、前記登録済みセルを放
    出するステップが、複数の出力可能信号の中の1つを測定用バッファ出力部へ出
    力することにより前記放出率を調整するステップを有し、その場合、前記複数の
    出力可能信号の中の異なる信号が前記所定のバッファ占有範囲の各々に対して出
    力されることを特徴とする方法。
  30. 【請求項30】 請求項20に記載の方法において、前記登録済みセルを放
    出するステップが、現在のバッファ占有度に比例して出力可能信号を測定用バッ
    ファ出力部へ出力することにより、前記放出率を調整するステップを有すること
    を特徴とする方法。
  31. 【請求項31】 請求項20に記載の方法において、現在のバッファ占有範
    囲から前記バッファ占有範囲内のより高いバッファ占有範囲へ現在の占有度が上
    昇するにつれて、放出ステップが前記放出率を上げ、さらに、現在のバッファ占
    有範囲から前記バッファ占有範囲のより低いバッファ占有範囲へ低下するにつれ
    て、現在の占有度が前記放出率を下げるステップを有することを特徴とする方法
  32. 【請求項32】 請求項20に記載の方法において、現在のバッファ占有範
    囲と、前記セル優先値とが増加するにつれて、前記バッファ占有範囲の各々を満
    たすために必要な時間が指数的に増加するように、前記所定のバッファ占有範囲
    の各々がほぼ同数のセル記憶場所を含むことを特徴とする方法。
  33. 【請求項33】 請求項20に記載の方法において、前記所定のバッファ占
    有範囲の各々が前記バッファ占有範囲の他のバッファ占有範囲を満たすために必
    要な前記時間とほぼ同じとなるように、前記バッファ占有範囲の各々を満たすた
    めに必要な前記時間が先行するバッファ占有範囲より指数的に大きな数のセルの
    記憶場所を含むことを特徴とする方法。
  34. 【請求項34】 ネットワーク接続を介して伝送される情報セルの伝送速度
    を調整するシステムにおいて、 前記ネットワーク接続へ前記情報セルを伝送するソース・ユニットと、 定量セル伝送レベルを出力するために各情報セル伝送の発生を登録するための
    前記ソース・ユニットと接続されたセル伝送測定装置と、 前記セル伝送測定装置の前記セル伝送レベルを検出する検出器であって、前記
    セル伝送測定装置の現在の定量セル伝送レベルを示すセル・レベル信号を生成す
    る前記検出器と、 出力可能回路であって、前記セル伝送測定装置からの前記定量セル伝送レベル
    の減分速度を前記セル・レベル信号に応じて制御するために前記検出器と接続さ
    れた出力可能回路と、 前記情報セルの各々の中で優先値を符号化するエンコーダであって、前記優先
    値が前記セル伝送測定装置の現在の定量セル伝送レベルに応じて変動する大きさ
    を持つように構成されるエンコーダと、を有することを特徴とするシステム。
  35. 【請求項35】 請求項34に記載のシステムにおいて、前記セル伝送測定
    装置が、各情報セル伝送の発生時にバーチャル・セルを格納することが可能なバ
    ッファであり、さらに、前記バッファの占有度が前記定量セル伝送レベルに対応
    することを特徴とするシステム。
  36. 【請求項36】 請求項34に記載のシステムにおいて、前記セル伝送測定
    装置と出力可能回路とが、まとめて1つのカウンタを有し、その場合、前記定量
    セル伝送レベルが前記カウンタのカウンタ値に対応し、さらに、前記カウンタ値
    が各情報セル伝送の発生時に増分され、前記セル・レベル信号によって決定され
    るレートで減分されることを特徴とするシステム。
  37. 【請求項37】 請求項34に記載のシステムにおいて、前記カウンタ値が
    増加するにつれて、前記カウンタ値の前記減分速度が増加することを特徴とする
    システム。
  38. 【請求項38】 請求項34に記載のシステムにおいて、前記エンコーダが
    前記情報セルの各々の中の優先値を符号化し、その場合、前記優先値が前記カウ
    ンタ値の所定の複数の範囲の中の1つに対応する大きさを持っていることを特徴
    とするシステム。
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