JP2003087313A - 多重化装置および帯域制御装置およびプログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通信網に設置することにより、通信網に収容
されている各コネクションに対し、輻輳時においても契
約している最低帯域を保証しつつ、通常時（非輻輳
時）、余剰帯域をコネクション間で公平に分配し、より
効率的な網資源の利用を可能にする。高速回線において
も経済的に実現する。ノード内に設置することにより、
簡単なハードウェア構成を実現し、効率の良いノード内
の輻輳回避を実現する。 【解決手段】 あらかじめセルの最大到着レートが設定
され、当該最大到着レートを超えるとほぼゼロになる到
着レートＲの連続関数をβ（Ｒ）とし、読出しを待つバ
ッファに１以上のセルが蓄積されているコネクションｉ
の重みの和をＷａｃｔとし、許可到着レートＡＣＲｉを
ＡＣＲｉ＝β（Ｒ）・Ｗｉ／Ｗａｃｔとして計算し、コ
ネクションｉ毎の到着レートＲｉが当該許可到着レート
ＡＣＲｉ以下のコネクションに属するセルについてはこ
れを受付許可と判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は通信網に収容される
各コネクションの最低帯域の保証を行う装置に関する。
本発明は、固定長パケットであるセルを扱うＡＴＭ(Asy
nchronous Transfer Mode)通信網に利用する。

【０００２】

【従来の技術】近年、インターネットやＬＡＮの急速な
普及から、ＩＰトラヒック等のデータ系トラヒックが指
数関数的に増加している。これにともないネットワーク
上で輻輳発生頻度が増加しており、ユーザに対するサー
ビス品質の低下が問題となっている。例えば、従来のイ
ンターネットでは転送品質を保証しないベストエフォー
トサービスが主流であったが、ベストエフォートサービ
スのみでは十分なスループットが得られないケースが増
えており、ＩＳＰ(Internet Service Provider)間や企
業間を高速回線で接続する場合に回線毎に最低帯域や遅
延品質を保証するようなサービスの要求が今後ますます
増加すると考えられる。

【０００３】ユーザ毎に契約している最低帯域を保証す
るサービスとしてはＧＦＲ(Guaranteed Frame Rate)サ
ービスがある。非輻輳時には各ユーザは互いに利用可能
帯域（残余帯域）を共有して利用できる。

【０００４】ＧＦＲサービスを実現する方式に関しては
数多くの提案がなされているが、その一つにＷＲＲ(Wei
ghted Round Robin)方式がある。図２３はＷＲＲ方式の
概略を表す図である。ＷＲＲ方式はコネクション毎にキ
ューを持ち、コネクション毎に重みが付けられており、
重みに応じた読出制御を各キューに対して行うことでコ
ネクション間に帯域を分配する。

【０００５】ＷＲＲに、帯域を共有する全てのコネクシ
ョンを収容することによって、収容コネクションの重み
に応じて帯域を分配することができる。ＷＲＲ方式によ
り、最低帯域を保証しつつ、余剰帯域をある規則にした
がってコネクション間に公平に分配することが可能であ
る。

【０００６】しかし、ＷＲＲ方式のハードウェアの複雑
さは収容するコネクション数に比例し、高速化のボトル
ネックとなる。また、コネクション毎にキューを持つ必
要があるため、バッファ部のハード量も問題となる。つ
まり、ＷＲＲ方式は高速になり、収容されるコネクショ
ン数が増加すると、経済的にＧＦＲサービスを実現する
ことが困難である。したがって、簡易なハードウェア構
成でＧＦＲサービスを実現する方式が求められている。

【０００７】簡易なハードウェア構成でＧＦＲサービス
を実現する方式として、ＦＩＦＯ−Ｔａｇｇｉｎｇ方式
が知られている。この方式では、バッファはコネクショ
ン毎に持つ必要はなく、回線毎に一つあればよい。ＦＩ
ＦＯ−Ｔａｇｇｉｎｇ方式ではコネクション毎に網の入
り口で網への入力レートを観測し、計測されたレートが
ＭＣＲ(Minimum Cell Rate)以下であれば、そのコネク
ションのセルはそのまま通過し、ＭＣＲを超えていれば
セルのヘッダ部にタグ（以下、Ｔａｇ）が付けられる。
ここで、ＭＣＲとは網がコネクションに対して転送を保
証する帯域のことである。

【０００８】ＦＩＦＯバッファには閾値が設けられてお
り、キュー長が閾値を超えているか否か常に観測してい
る。仮にキュー長が設定された閾値を超えている場合に
は、ヘッダ部にＴａｇが付けられているセルはＦＩＦＯ
バッファに入る前に廃棄され、ＦＩＦＯバッファにはＴ
ａｇが付いていないセル、つまり網への入力レートがＭ
ＣＲ以下のコネクションのセルのみ通過する。

【０００９】ＦＩＦＯ−Ｔａｇｇｉｎｇ方式では、ＦＩ
ＦＯバッファの出力速度を収容するコネクションのＭＣ
Ｒの合計以上にすることで、輻輳時におけるＭＣＲの保
証が可能である。また、非輻輳時、各コネクションのＭ
ＣＲの和を超えた部分の帯域、余剰帯域がある場合に
は、その帯域は複数コネクションでシェアされる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方式では
複数コネクションでバッファを共用するので、各コネク
ションのＭＣＲの和を超えた部分の帯域、余剰帯域に関
しては、ＦＩＦＯバッファへの入力レートに比例するか
たちで各コネクション間に分配されるため、「公平性」
という面で問題があった。ＦＩＦＯ−Ｔａｇｇｉｎｇ方
式では余剰帯域が生じた場合にその帯域をどのようにコ
ネクション間で分配するかという規定がないため、極端
な場合では余剰帯域を一つのコネクションが占有してし
まうという不公平な状況が生じるという問題があった。

【００１１】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、通信網に収容されている各コネクションに対
し、輻輳時においても契約している最低帯域を保証しつ
つ、通常時（非輻輳時）には、余剰帯域をコネクション
間で公平に分配し、より効率的な網資源の利用を可能に
することができ、また、高速回線においても経済的に実
現可能な多重化装置および帯域制御装置およびプログラ
ムおよび記録媒体を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の観点は、
到着する固定長パケットであるセルの属するコネクショ
ン１〜ｋを識別する手段と、当該セルの受付可否を判定
する手段と、この判定する手段の判定結果にしたがって
セルを多重化する手段とを備えた多重化装置である。

【００１３】ここで、本発明の特徴とするところは、コ
ネクションｉ（ｉは１〜ｋのいずれか）毎にセルの到着
レートＲｉを検出する手段と、コネクションｉ毎にあら
かじめ定められた重みＷｉの値を保持する手段とを備
え、セルの到着レートＲｉにはあらかじめ閾値となる最
大レートが設定され、当該最大レートを超えるとほぼゼ
ロになる前記セルの到着レートＲｉの総和ΣＲｉの連続
関数をβ（ΣＲｉ）とし、前記多重化する手段に１以上
のセルが蓄積されているコネクションｉの前記重みの和
をＷａｃｔとし、前記判定する手段は、許可到着レート
ＡＣＲｉを ＡＣＲｉ＝β（ΣＲｉ）・Ｗｉ／Ｗａｃｔ として計算する手段と、コネクションｉ毎のセルの到着
レートＲｉが当該許可到着レートＡＣＲｉ以下のコネク
ションに属するセルについてはこれを受付許可と判定す
る手段とを備えたところにある。

【００１４】これにより、本発明の多重化装置は、各コ
ネクションの最低帯域を保証しつつ、余剰帯域を契約し
ているＭＣＲと網資源の使用状況とを考慮して、コネク
ション間で分配するため、通信網を有効に使用すること
ができる。また、本発明ではハードウェア構成が簡易な
ＦＩＦＯを採用しているため、高速回線においても経済
的に実現可能である。

【００１５】前記判定する手段が受付拒否したコネクシ
ョンｊ（ｊは１〜ｋのいずれか）の到着レートＲｊが前
記許可到着レートＡＣＲｊを超えている割合を算出する
手段と、この算出する手段により算出された割合に応じ
た確率で前記判定する手段が受付拒否と判定したコネク
ションｊのセルについてもその一部を受付許可と判定さ
れたセルとみなして前記多重化する手段に蓄積する手段
とを備えることができる。

【００１６】これにより、前記許可キュー長を超えたコ
ネクションのセルを急峻に受付拒否する場合と比較する
と、ゆるやかなトラヒック制御を行うことができるた
め、安定したトラヒック制御を実現することができる。

【００１７】前記判定する手段が受付拒否したコネクシ
ョンｊ（１〜ｋのいずれか）の到着レートＲｊが前記許
可到着レートＡＣＲｊを超えている割合を算出する手段
を備え、前記判定する手段は、この算出する手段の算出
結果にしたがって少なくとも２個連続して前記コネクシ
ョンｊのセルを受付拒否する手段を備えることができ
る。

【００１８】また、前記算出する手段の算出結果にした
がって受付拒否したコネクションｊのセルについて連続
した受付拒否を禁止する手段を備えることもできる。

【００１９】この場合には、前記連続して前記コネクシ
ョンｊのセルを受付拒否する手段と前記連続した受付拒
否を禁止する手段とを切替選択する手段を備えることが
望ましい。

【００２０】例えば、急激に到着レートＲｊが許可到着
レートＡＣＲｊを超えたときには、輻輳発生を回避する
ために急激なトラヒック制御を行う必要がある。そのよ
うな事態が発生したときには、セルを連続して廃棄する
ことにより対処することができる。反対に、緩やかに到
着レートＲｊが許可到着レートＡＣＲｊを超えたときに
は、緩やかなトラヒック制御を行って安定したトラヒッ
ク制御を実現することができる。このような相反する制
御形態は、状況に応じて切替えて用いることが望まし
い。このような切替制御は、前記判定する手段の付加機
能として備えることが望ましい。

【００２１】前記判定する手段が受付拒否したコネクシ
ョンｊの到着レートＲｊが前記許可到着レートＡＣＲｊ
を超えている割合を算出する手段を備え、前記判定する
手段が受付拒否と判定したコネクションｊのセルに前記
算出する手段により算出された割合に応じて一定時間の
遅延を与えた後に前記多重化する手段に蓄積する手段を
備えることができる。

【００２２】これにより、セルの廃棄を行わなくともＲ
ＴＴ(Round Trip Time)が大きくなり、セル送出元に対
して送出レートを下げさせる効果が期待できるため、セ
ルを廃棄してしまう場合と比較してトラヒックを有効に
利用することができる。

【００２３】前記判定する手段は、受付拒否と判定すべ
きコネクションｊのセルが前記多重化する手段に存在し
ないときにはこの受付拒否と判定すべきセルを受付許可
と判定する手段を含むことができる。

【００２４】すなわち、前記多重化する手段にコネクシ
ョンｊのセルが存在しないということは、コネクション
ｊのセルは散発的であることを示している。このような
散発的なセルを受付拒否して廃棄しても連続的なセルを
廃棄する場合と比較して輻輳回避の効果はきわめて低
い。したがって、このような散発的なセルを無意味に廃
棄しないようにすることが望ましい。

【００２５】最低保証帯域を超えてネットワークに到着
するセルについてはこれにタグが付与され、前記判定す
る手段は、受付拒否と判定すべきセルに前記タグが付与
されているときにはこの受付拒否と判定すべきセルを受
付許可と判定する手段を含むことができる。これによ
り、最低帯域を保証したセル転送サービスを実現するこ
とができる。

【００２６】コネクション識別番号があらかじめ複数の
グループに分類され、前記判定する手段は、受付拒否と
判定すべきセルのコネクション識別番号が所定の前記グ
ループに属するセルについてはこの受付拒否と判定すべ
きセルを受付許可と判定する手段を含むことができる。
これにより、緩やかなトラヒック制御を行い安定したト
ラヒック制御を実現することができる。

【００２７】前記判定する手段は、所定周期毎に各周期
毎に計算された許可到着レートＡＣＲｉに基づき受付可
否判定を行う手段と、受付許可したコネクションｉの到
着レートＲｉが許可到着レートＡＣＲｉよりも小さいと
きにはその差分を次周期の許可到着レートに加算した値
を次周期の許可到着レートとする手段とを備えることが
できる。

【００２８】これにより、トラヒックが時間的に偏って
いる場合に、トラヒックが小さい時間帯の余剰分をトラ
ヒックが大きい時間帯に振り分けることができ、コネク
ションのスループットを向上させることができる。

【００２９】前記判定する手段は、受付許可したコネク
ションｉの到着レートＲｉが許可到着レートＡＣＲｉよ
りも小さいときにその差分を他の受付拒否したコネクシ
ョンｊの許可到着レートＡＣＲｊに加算することにより
そのコネクションｊが受付許可となるときにはその差分
をコネクションｊの許可到着レートＡＣＲｊに加算して
コネクションｊのセルを受付許可と判定する手段を備え
ることができる。

【００３０】これにより、特定のコネクションにトラヒ
ックが偏った場合に、トラヒックが小さいコネクション
から許可到着レートを譲り受けることができ、ネットワ
ーク全体としてスループットを向上させることができ
る。

【００３１】前記判定する手段は、所定周期毎に各周期
毎に計算された許可到着レートＡＣＲｉに基づき受付可
否判定を行う手段を備え、この所定周期は、許可到着レ
ートＡＣＲｉの大きさに反比例した長さに設定されるこ
とができる。

【００３２】すなわち、許可到着レートＡＣＲｉが小さ
い場合には、輻輳発生等の悪影響を及ぼす事態が発生す
る確率が低いため、きめ細かな制御をしなくともよいの
で、比較的長い許可到着レートＡＣＲｉの変更を行い、
反対に、許可到着レートＡＣＲｉが大きい場合には、輻
輳発生等の悪影響を及ぼす事態が発生する確率が高いた
め、きめ細かな制御を必要とするため、比較的短い周期
で許可到着レートＡＣＲｉの変更を行う。これにより、
常時、きめ細かな制御を実施する場合と比較して制御を
簡素化することができる。

【００３３】前記判定する手段は、所定周期毎に各周期
毎に計算された許可到着レートＡＣＲｉに基づき受付可
否判定を行う手段を備え、この所定周期は、異なるコネ
クション毎に位相が異なるように設定されることができ
る。

【００３４】これにより、全てのコネクションが同時に
輻輳制御されたり、解除されたりせず、安定化した制御
を行うことができる。

【００３５】同様の効果を期待できる構成としては、前
記判定する手段は、乱数を発生させる手段と、この乱数
に対応して複数のコネクションのうちのいずれかを選択
する手段と、この選択する手段により選択されたコネク
ションについて所定周期毎に各周期毎に計算された許可
到着レートＡＣＲｉに基づき受付可否判定を行う手段と
を備えることができる。

【００３６】さらに、同様の効果を期待できる構成とし
ては、コネクション識別番号があらかじめ複数のグルー
プに分類され、前記判定する手段は、複数の前記グルー
プのいずれかを順次選択する手段と、この選択する手段
により選択されたグループのコネクション識別番号に相
当するコネクションについて所定周期毎に各周期毎に計
算された許可到着レートＡＣＲｉに基づき受付可否判定
を行う手段とを備えることもできる。

【００３７】前記到着レートＲｉを検出する手段は、到
着レートＲｉの所定の変化周期以下の変化周期について
到着レートＲｉを検出する手段を含むことができる。こ
れにより、瞬間的な到着レートＲｉの変化を吸収し、外
乱によるトラヒック制御の誤動作を回避することができ
る。

【００３８】このときに、前記到着レートＲｉを検出す
る手段は、所定の時間間隔をおいて到着レートＲｉを検
出する手段を備えてもよい。これにより、さらに到着レ
ートＲｉの変化を緩やかに検出することができるため、
外乱によるトラヒック制御の誤動作を回避することがで
きる。

【００３９】同様の効果を期待できる構成としては、前
記到着レートＲｉを検出する手段は、単位時間内の到着
レートＲｉの最大値を到着レートＲｉの検出結果として
当該単位時間毎に出力する手段を含むことができる。

【００４０】前記到着レートＲｉを検出する手段は、最
低帯域が保証されたＡＦ(Assured Forwarding)クラスの
セルの到着レートから最大帯域から高速転送を行うＥＦ
(Expedited Forwarding)クラスのセルの到着レートを減
算した値を減算するカウンタを備えることができる。

【００４１】すなわち、最大帯域からＥＦクラスのセル
の到着レートを減算することにより、ＡＦクラスのセル
に許容される帯域が残る。この帯域に応じた読出レート
でＡＦクラスのセルの到着レートを減算したときに、カ
ウンタ値が増加する傾向にあれば、到着レートが読出レ
ートよりも大きいことを示す。また、カウンタ値が変化
しないか減少する傾向にあれば、到着レートが読出レー
トと等しいか小さいことを示す。このようにしてカウン
タ値の増減を観測することにより、到着レートＲｉを検
出することができる。

【００４２】前記到着レートＲｉを検出する手段は、到
着セルを多重化する手段と、この到着セルを多重化する
手段から前記許可到着レートＡＣＲｉに基づき仮想的に
セルを読出す手段と、前記到着セルを多重化する手段の
セル蓄積数にしたがって到着レートＲを検出する手段と
を備えることができる。

【００４３】すなわち、仮想的に許可到着レートＡＣＲ
ｉでセルを読出し続けているところへ、到着セルを入れ
ると、許可到着レートＡＣＲｉよりも到着レートが大き
い場合には、セル蓄積数が増加する。反対に、許可到着
レートＡＣＲｉよりも到着レートが小さい場合には、セ
ル蓄積数が減少する。このセル蓄積数の増減を検出する
ことにより到着レートＲｉの大小を推定することができ
る。

【００４４】前記到着レートＲｉを検出する手段は、前
記多重化する手段に蓄積されたコネクション毎のセル数
を計数する手段と、このセル数に基づいて到着レートＲ
ｉを検出する手段とを備えることができる。

【００４５】すなわち、多重化する手段に蓄積された読
出しを待つコネクション毎のセル数を検出することによ
り、到着レートＲｉの大小を推定することができる。多
重化する手段に蓄積された読出しを待つコネクション毎
のセルは、実際のネットワークの負荷となるセルである
から、確度の高い到着レートＲｉの検出を行うことがで
きる。

【００４６】前記到着レートＲｉを検出する手段は、セ
ル到着間隔の逆数によりレートを検出する手段を備える
ことができる。すなわち、到着間隔が小さい場合には、
頻繁にセルが到着しているので到着レートＲｉが大きい
ことを示し、到着間隔が大きい場合には、セルが疎らに
到着しているので到着レートＲｉが小さいことを示す。
これにより、複雑な演算を必要とせず、簡単に到着レー
トＲｉを推定することができる。

【００４７】到着レートＲｉにより加算され許可到着レ
ートＡＣＲｉにより減算されるカウンタと、このカウン
タの計数値が閾値を超えた到着セルについてはこれを廃
棄する手段とを備えることができる。

【００４８】すなわち、このようなカウンタを設けるこ
とにより、判定する手段が受付拒否したセルを廃棄する
ための構成を実現することができる。

【００４９】また、前記多重化する手段のキュー長を検
出する手段を備え、前記閾値はこのキュー長を検出する
手段により検出されたキュー長に比例して設定されるこ
とができる。

【００５０】すなわち、キュー長が大きくなる場合に
は、セルが頻繁に到着しているのであるから、閾値を大
きくすることによりセル廃棄率を大きくして輻輳発生を
回避することができる。

【００５１】また、複数のサービスクラスが設けられ、
到着するセルが属する前記サービスクラスを識別する手
段と、コネクションｉ毎にセルの到着レートＲｉを前記
サービスクラス毎に検出する手段と、コネクションｉ毎
にあらかじめ定められた前記サービスクラス毎の重みＷ
ｉの値を保持する手段とを備え、前記判定する手段は、
前記サービスクラス毎の許可到着レートＡＣＲｉを ＡＣＲｉ＝β（Ｒｉ）・Ｗｉ／Ｗａｃｔ として計算する手段と、コネクションｉ毎の前記サービ
スクラス毎のセルの到着レートＲｉが前記サービスクラ
ス毎の当該許可到着レートＡＣＲｉ以下のコネクション
に属するセルについてはこれを受付許可と判定する手段
とを備えることもできる。

【００５２】例えば、一つのコネクションに属するセル
をさらにリアルタイム性が重要なセルと、その他のセル
とにサービスクラスを分類し、リアルタイム性が重要な
セルの方に、その他のセルよりも重み付けの割合を大き
くすれば、リアルタイム性が重要なセルの読出しをスム
ースに行うことができるため、ユーザに対するＱｏＳ(Q
uality of Service)を向上させることができる。

【００５３】本発明の第二の観点は、本発明の多重化装
置を備えたことを特徴とする帯域制御装置である。

【００５４】本発明の第三の観点は、情報処理装置にイ
ンストールすることにより、その情報処理装置に、本発
明の多重化装置の機能を実現させることを特徴とするプ
ログラムである。あるいは、情報処理装置にインストー
ルすることにより、その情報処理装置に、本発明の帯域
制御装置の機能を実現させることを特徴とするプログラ
ムである。

【００５５】本発明の第四の観点は、本発明のプログラ
ムが記録された前記情報処理装置読み取り可能な記録媒
体である。

【００５６】

【発明の実施の形態】本発明実施例の多重化装置を図１
を参照して説明する。図１は本発明実施例の多重化装置
のブロック構成図である。

【００５７】本発明は、図１に示すように、到着する固
定長パケットであるセルの属するコネクション１〜ｋを
識別するコネクション識別部１と、当該セルの受付可否
を判定する受付判定部５と、この受付判定部５の判定結
果にしたがってセルを一時蓄積するＦＩＦＯ型のバッフ
ァ６とを備えた多重化装置である。

【００５８】ここで、本発明の特徴とするところは、コ
ネクションｉ毎にセルの到着レートＲｉを検出するレー
ト検出部８と、コネクションｉ毎にあらかじめ定められ
た重みＷｉの値を保持するコネクション情報格納部２と
を備え、セルの到着レートＲｉにはあらかじめ閾値とな
る最大レートが設定され、当該最大レートを超えるとほ
ぼゼロになる前記セルの到着レートＲｉの総和ΣＲｉの
連続関数をβ（ΣＲｉ）とし、バッファ部１１のバッフ
ァ６に１以上のセルが蓄積されているコネクションｉの
前記重みの和をＷａｃｔとし、許可到着レート計算部４
は、許可到着レートＡＣＲｉを ＡＣＲｉ＝β（ΣＲｉ）・Ｗｉ／Ｗａｃｔ として計算し、受付判定部５は、コネクションｉ毎のセ
ルの到着レートＲｉが当該許可到着レートＡＣＲｉ以下
のコネクションに属するセルについてはこれを受付許可
と判定するところにある。

【００５９】本実施例では、複数コネクションが混在し
て一つのバッファ６に蓄積されている状況下における実
際のバッファ６のキュー長に対してキュー長監視部７お
よび仮想キュー管理部３によりコネクションｉ毎にバッ
ファ６のキュー長Ｘｉを検出したものを仮想キュー長と
いう。

【００６０】図２２は本発明を適用して最低帯域保証サ
ービスの提供を行うネットワークの構成図である。発側
ユーザは着側ユーザへとネットワークを通してセルを送
出する。ネットワークはユーザに対して契約している最
低帯域までの転送レートの保証を行う。ネットワークの
各リンクには複数ユーザが収容されており、余剰帯域に
関しては料金や最低保証帯域などに基づいて決められる
重みにしたがってユーザ間に分配される。

【００６１】まず、発側ユーザがネットワークにセルを
送出すると、ネットワークの入側エッジに位置するレー
ト観測装置でユーザのネットワークへのセル送出レート
が計測される。セルの送出レートが最低保証帯域を超え
ていれば、セルのヘッダにＴａｇが付けられ、最低保証
帯域以下で送出されるセルに関してはそのままネットワ
ークへと送出される。Ｔａｇが付けられていないセルを
ネットワーク内で廃棄することなく着側ユーザまで転送
することで最低帯域の保証を行う。本発明の多重化装置
は中継ノード内に位置し、複数ユーザで共用しているリ
ンク帯域を各ユーザに重みにしたがって分配するという
処理を行う。

【００６２】以下では、本発明実施例をさらに詳細に説
明する。

【００６３】（第一実施例）本発明第一実施例を図１な
いし図１１を参照して説明する。本発明の多重化装置
は、図１に示すように、コネクション識別部１、帯域制
御部１０、バッファ部１１から構成されている。コネク
ション識別部１では到着したセルのヘッダからコネクシ
ョンを識別する。帯域制御部１０では、そのコネクショ
ン情報をもとに帯域制御に関する処理を行う。バッファ
部１１は単純なＦＩＦＯ型のバッファ６でリンクに収容
されている全ユーザ間で共用されている。

【００６４】バッファ６にはキュー長監視部７が接続さ
れており、バッファ６のキュー長とセル入出力時に入出
力セルに関する情報を前段の仮想キュー管理部３に伝達
する。ここで、入出力セルに関する情報とは、バッファ
６に入力またはバッファ６から出力されるセルのセル長
およびそのセルが属しているコネクションの識別番号を
含む。なお、セル長は一定であるので、セル長の情報は
含まず、単に、バッファ６に対するセルの入出力情報を
含むこともできる。

【００６５】入力回線側からセルが到着すると、コネク
ション識別部１でセルのコネクション識別が行われ、後
段の帯域制御部１０に送られ、バッファ６に入力するか
否かの判定を行い、廃棄と判定されたセルはその場で廃
棄され、廃棄と判定されなかったセルは後段のバッファ
部１１へと入力されＦＩＦＯ規範にしたがって出力回線
へと出力される。

【００６６】本発明では帯域制御部１０でのセル廃棄に
基づく帯域制御が重要な役割を果たす。したがって、帯
域制御部１０の処理について詳細に説明する。帯域制御
部１０は、レート検出部８、仮想キュー管理部３、許可
到着レート計算部４、コネクション情報格納部２、受付
判定部５により構成されている。

【００６７】仮想キュー管理部３では、キュー長監視部
７からの情報をもとにバッファ６のキュー長とコネクシ
ョン毎のキュー長とを算出する。仮想キュー管理部３は
コネクション情報格納部２と接続されており、算出され
たコネクション毎の仮想的なキュー長はコネクション情
報格納部２に記録される。

【００６８】各キュー長の算出方法について説明する。
まず、バッファ６のキュー長の算出に関しては、キュー
長監視部７から伝達されるキュー長情報をそのまま仮想
キュー管理部３に保持するだけである。次にコネクショ
ン毎の仮想キュー長の算出方法であるが、初期状態では
バッファ６は空であるため、各コネクションの仮想キュ
ー長はゼロである。バッファ６にセルが入力されると、
そのセルのセル長とコネクション識別番号とがキュー長
監視部７を通して伝達される。その情報をもとに仮想キ
ュー管理部３はコネクション識別部１にアクセスし、該
当コネクションの仮想キュー長に送られてきたセル長を
足し込むという処理を行う。セル出力時にはこれとは逆
に仮想キュー長から伝達されたセル長を減算するという
処理を行う。なお、セル長は一定であるから、キュー長
監視部７は、バッファ６にセルが入出力されたときにそ
のセル長を伝達しなくても、単に、バッファ６にセルが
入出力された旨を伝達してもよい。

【００６９】図２はコネクション情報格納部２の一例
で、仮想キュー管理部３で算出されたコネクション毎の
仮想キュー長に関する情報、コネクションの重みに関す
る情報が格納されている。

【００７０】次に、許可到着レート計算部４は、レート
検出部８およびコネクション情報格納部２からセルの到
着レートＲｉに関する情報と、コネクション毎の仮想キ
ュー長、重みに関する情報を受け取り、それらをもとに
許可到着レートＡＣＲｉを計算する機能を持つ。ここで
コネクションｉの許可到着レートＡＣＲｉとはセル到着
が認められる最大到着レートを表す。

【００７１】コネクションｉの許可到着レートＡＣＲｉ
の計算方法について具体的に説明する。コネクションの
重みをＷｉ、現在の到着レートをΣＲｉとすると、 ＡＣＲｉ＝β（ΣＲｉ）・Ｗｉ／Ｗａｃｔ で計算される。β（ΣＲｉ）はある連続関数で、図３な
いし図９のグラフは到着レートＲｉの関数β（ΣＲｉ）
の一例である。横軸に到着レートΣＲｉをとり、縦軸に
関数β（ΣＲｉ）の値をとる。Ｗａｃｔはアクティブな
コネクションの重みの和である。ここでアクティブなコ
ネクションとは仮想キュー長がゼロより大きなコネクシ
ョン、つまり少なくとも一つ以上のセルがバッファ６に
入っているコネクションのことである。

【００７２】関数β（ΣＲｉ）は到着レートＲｉがある
閾値（図ではＲｍａｘ）を超えるとゼロとなる。つまり
到着レートＲｉがある閾値を超えた場合には、輻輳であ
ると判定され、各コネクションの許可到着レートＡＣＲ
ｉはゼロとなる。

【００７３】例えば、図３の例では閾値Ｒｍａｘを超え
ない範囲では、関数β（ΣＲｉ）は一定の値をとり、閾
値Ｒｍａｘを超えたときには関数β（ΣＲｉ）はゼロと
なる。すなわち、閾値Ｒｍａｘを超えない範囲で許可到
着レートＡＣＲｉはコネクションの重みに比例して分配
される。

【００７４】図４の例では、到着レートＲｉがゼロから
閾値Ｒｍａｘ未満の所定の値までの間で、途中までは関
数β（ΣＲｉ）は緩やかに減少し、閾値Ｒｍａｘに近付
くにつれて急に減少し、閾値Ｒｍａｘではゼロとなる。
すなわち、許可到着レートＡＣＲｉは到着レートＲｉが
小さいときには、コネクションｉの重み以上に分配され
るが、到着レートＲｉが所定の値を超えると急峻に許可
到着レートＡＣＲｉの分配率が低下する。

【００７５】図５の例では、到着レートＲｉと関数β
（ΣＲｉ）の値とがリニアに反比例する。すなわち、許
可到着レートＡＣＲｉは到着レートＲｉにリニアに反比
例する。最も単純かつ基本的な制御例である。

【００７６】図６の例では、到着レートＲｉと関数β
（ΣＲｉ）の値とが二次関数にしたがって反比例する。
すなわち、許可到着レートＡＣＲｉは到着レートＲｉが
小さいときには大きいが、到着レートＲｉが増加すると
ともに急に減少を始め、到着レートＲｉが閾値Ｒｍａｘ
に近付くにつれて減少が緩やかになる。これにより、到
着レートＲｉが増え始めた時点でトラヒックの増加を強
く抑えることができる。

【００７７】図７の例では、到着レートＲｉと関数β
（ΣＲｉ）の値とが図６に示す二次関数とは逆転した二
次関数にしたがって反比例する。すなわち、許可到着レ
ートＡＣＲｉは到着レートＲｉが小さいときには大きい
が、到着レートＲｉが増加するとともに徐々に減り始
め、到着レートＲｉが閾値Ｒｍａｘに近付くにつれて減
少が急になる。これにより、到着レートＲｉが閾値Ｒｍ
ａｘに近付くにつれてトラヒックの増加を強く抑えるこ
とができる。

【００７８】図８の例では、到着レートＲｉと関数β
（ΣＲｉ）の値とが段階的に反比例する。すなわち、許
可到着レートＡＣＲｉは到着レートＲｉが小さいときに
は大きいが、到着レートＲｉが増加するとともに徐々に
減り始め、所定の到着レートＲｉから急に減り始め、到
着レートＲｉが閾値Ｒｍａｘに近付くにつれて再び減少
が緩やかになる。これにより、到着レートＲｉがゼロと
閾値Ｒｍａｘとの中間付近にあるときにトラヒックの増
加を強く抑えることができる。

【００７９】図９の例では、到着レートＲｉと関数β
（ΣＲｉ）の値とが図８の例とは逆転して段階的に反比
例する。すなわち、許可到着レートＡＣＲｉは到着レー
トＲｉが小さいときには大きいが、到着レートＲｉが増
加するとともに急に減り始め、所定の到着レートＲｉか
ら緩やかに減り始め、到着レートＲｉが閾値Ｒｍａｘに
近付くにつれて再び急に減り始める。これにより、到着
レートＲｉがゼロから増え始めた時点と閾値Ｒｍａｘに
近付いた時点とでトラヒックの増加を強く抑えることが
できる。

【００８０】また、到着レートＲｉとしては現在の到着
レート（瞬間値）を用いるとしているが、到着レートＲ
ｉとして一定時間内の到着レートの平均値を採用しても
よい。

【００８１】受付判定部５は許可到着レートＡＣＲｉと
コネクション毎の到着レートＲｉから到着したセルをバ
ッファ６へ入力するか廃棄するかの判定をする。図１０
は確定的な廃棄処理を行うセル到着時の処理フローを示
すフローチャートであるが、図１０に示すように、到着
レートＲｉが許可到着レートＡＣＲｉ以下であればバッ
ファ６に入力し、許可到着レートＡＣＲｉを超えていれ
ば、Ｔａｇが付けられているセルは廃棄し、Ｔａｇが付
けられていないセルはバッファ６へ入力することによ
り、常に各コネクションの最低帯域は保証しつつ、バッ
ファ６の占有率が公平になるように制御する。

【００８２】また、到着レートＲｉが許可到着レートＡ
ＣＲｉを超えていた場合には、上記のように確定的にセ
ル廃棄するのではなく、確率的にセル廃棄することも可
能である。図１１は確率的な廃棄処理を行うセル到着時
の処理フローを示すフローチャートであるが、図１１に
示すように、許可到着レートＡＣＲｉ、到着レートをＲ
ｉとすると、廃棄確率Ｐは、 Ｐ＝（Ｒｉ−ＡＣＲｉ）／Ｒｉ で与えられる。つまり、到着レートＲｉが許可到着レー
トＡＣＲｉを超えた場合には、超えた割合だけ落すとい
うものである。確率的な廃棄によって帯域制御すること
で、一つのコネクションに注目した場合には、到着レー
トＲｉが許可到着レートＡＣＲｉを超えたときでも、連
続してセルが廃棄される現象が、確定的にセル廃棄する
場合よりも減少するため、ＴＣＰのレート制御との親和
性が高くなるといえる。バッファ６へと入力されたセル
はＦＩＦＯ規範にしたがって出力回線へと出力される。

【００８３】図１１における擬似乱数Ｒａｎｄの生成
は、セル到着毎に行われ、廃棄確率Ｐと擬似乱数Ｒａｎ
ｄとを比較した結果に基づき廃棄を実行することによ
り、実際に廃棄確率Ｐによる廃棄を実現することができ
る。例えば、廃棄確率Ｐが０．５であるときに、擬似乱
数Ｒａｎｄが０．５よりも大きい値をとる確率もまた
０．５であり、擬似乱数Ｒａｎｄが０．５よりも大きい
場合に廃棄を実行することにより、廃棄確率Ｐにしたが
った廃棄が行われる。

【００８４】本発明の多重化装置は到着レートＲｉをも
とに網の輻輳状態を推定し、輻輳であると判定されれば
許可到着レートＡＣＲｉはゼロに等しくなり、最低保証
帯域以下のレートで網に送出されているパケットのみを
網は転送する。到着レートＲｉがある閾値以下のとき
は、余剰帯域が存在すると判断され、各コネクションは
重みに比例した許可到着レートＡＣＲｉによって、帯域
をコネクション間に公平に配分することができる。

【００８５】また、前述の実施例によれば、ハードウェ
ア構成が簡易なＦＩＦＯバッファでＧＦＲサービスを実
現しつつ、ＷＲＲ方式等のようなコネクション毎に個別
にバッファを持ってセルの読出制御を行う方法と同様に
余剰帯域を公平にコネクション間の分配することが可能
である。また、一つのバッファを多数のコネクションで
共用するため、コネクション毎に個別にバッファを持つ
方式に比べて、統計多重効果により必要なバッファ量を
削減できるという利点もある。

【００８６】（第二実施例）本発明第二実施例は図１に
示す受付判定部５の機能として、受付判定部５が受付拒
否したコネクションｊの到着レートＲｊが許可到着レー
トＡＣＲｊを超えている割合を算出し、この算出された
割合が所定の値を超えているときには少なくとも２個連
続してコネクションｊのセルを受付拒否し、この算出さ
れた割合が所定の値以下であるときには受付拒否したコ
ネクションｊのセルについて連続した受付拒否を禁止す
る。

【００８７】すなわち、急激に到着レートＲｊが許可到
着レートＡＣＲｊを超えたときには、輻輳発生を回避す
るために急激なトラヒック制御を行う必要がある。その
ような事態が発生したときには、セルを連続して廃棄す
ることにより対処することができる。反対に、緩やかに
到着レートＲｊが許可到着レートＡＣＲｊを超えたとき
には、緩やかなトラヒック制御を行って安定したトラヒ
ック制御を実現することができる。

【００８８】（第三実施例）本発明第三実施例は図１に
示す受付判定部５の機能として、受付拒否と判定すべき
コネクションｊのセルがバッファ６に存在しないときに
はこの受付拒否と判定すべきセルを受付許可と判定す
る。

【００８９】すなわち、バッファ６にコネクションｊの
セルが存在しないということは、コネクションｊのセル
は散発的であることを示している。このような散発的な
セルを受付拒否して廃棄しても連続的なセルを廃棄する
場合と比較して輻輳回避の効果はきわめて低い。したが
って、このような散発的なセルを無意味に廃棄しないよ
うにする。

【００９０】（第四実施例）本発明第四実施例は図１に
示す受付判定部５の機能として、受付拒否と判定したコ
ネクションｊのセルに一定時間の遅延を与えた後にバッ
ファ６に蓄積する。この一定時間は、到着レートＲｊが
許可到着レートＡＣＲｊを超えた割合に応じて可変す
る。

【００９１】これにより、セルの廃棄を行わなくともＲ
ＴＴ(Round Trip Time)が大きくなり、セル送出元に対
して送出レートを下げさせる効果が期待できるため、セ
ルを廃棄してしまう場合と比較してトラヒックを有効に
利用することができる。

【００９２】（第五実施例）本発明第五実施例は図１に
示す受付判定部５の機能として、コネクション識別番号
があらかじめ複数のグループに分類され、受付拒否と判
定すべきセルのコネクション識別番号が所定の前記グル
ープに属するときにはこの受付拒否と判定すべきセルを
受付許可と判定する。例えば、コネクション識別番号が
偶数または奇数のいずれか一方のセルについてはこの受
付拒否と判定すべきセルを受付許可と判定する。これに
より、緩やかなトラヒック制御を行い安定したトラヒッ
ク制御を実現することができる。

【００９３】（第六実施例）本発明第六実施例は図１に
示す受付判定部５の機能として、受付判定部５は所定周
期毎に各周期毎に計算された許可到着レートＡＣＲｉに
基づき受付可否判定を行い、この所定周期は、許可到着
レートＡＣＲｉの大きさに反比例した長さに設定され
る。

【００９４】すなわち、許可到着レートＡＣＲｉが小さ
い場合には、輻輳発生等の悪影響を及ぼす事態が発生す
る確率が低いため、きめ細かな制御をしなくともよいの
で、比較的長い許可到着レートＡＣＲｉの変更を行い、
反対に、許可到着レートＡＣＲｉが大きい場合には、輻
輳発生等の悪影響を及ぼす事態が発生する確率が高いた
め、きめ細かな制御を必要とするため、比較的短い周期
で許可到着レートＡＣＲｉの変更を行う。これにより、
常時、きめ細かな制御を実施する場合と比較して制御を
簡素化することができる。

【００９５】（第七実施例）本発明第七実施例は図１に
示す受付判定部５の具体的構成例の実施例であり、受付
判定部５は、図１２に示すように、到着レートＲｉによ
り加算され許可到着レートＡＣＲｉにより減算されるカ
ウンタを備え、このカウンタの計数値が閾値を超えた到
着セルについてはこれを廃棄する。

【００９６】このときに、閾値を固定して用いる場合
と、閾値を可変して用いる場合とがある。閾値を可変し
て用いる場合には、図２に示すコネクション情報管理部
２の仮想キュー長を参照し、図１３に示すように、前記
閾値はこの仮想キュー長に比例して設定することによ
り、仮想キュー長が大きくなる場合には、セルが頻繁に
到着しているのであるから、閾値を大きくすることによ
りセル廃棄率を大きくして輻輳発生を回避することがで
きる。

【００９７】また、閾値を固定して用いる場合には、前
述したように、許可到着レートＡＣＲｉが到着レートＲ
ｉにほぼ反比例して変化するので、多数のセルが到着し
ている場合には、許可到着レートＡＣＲｉは低い値をと
り、カウンタの減算率が小さくなり、計数値はすぐに閾
値を超えるのでセルの廃棄率も大きくなることから輻輳
発生を回避することができる。

【００９８】（第八実施例）本発明第八実施例は図１に
示すレート検出部８の機能として、到着レートＲｉの所
定の変化周期以下の変化周期について到着レートＲｉを
検出する。これにより、瞬間的な到着レートＲｉの変化
を吸収し、外乱によるトラヒック制御の誤動作を回避す
ることができる。

【００９９】また、到着レートＲｉの検出を単位時間毎
に区切り、単位時間の区切りの一つおき、あるいは二つ
おき、といったように検出タイミングを疎らに設定する
こともできる。これにより、緩やかな到着レートＲｉの
検出結果を出力することができる。

【０１００】（第九実施例）本発明第九実施例は図１に
示すレート検出部８の機能として、単位時間内の到着レ
ートＲｉの最大値を到着レートＲｉの検出結果として当
該単位時間毎に出力する。これにより、第六実施例と同
様に、瞬間的な到着レートＲｉの変化を吸収し、外乱に
よるトラヒック制御の誤動作を回避することができる。

【０１０１】また、第七実施例においても到着レートＲ
ｉの検出を単位時間毎に区切り、単位時間の区切りの一
つおき、あるいは二つおき、といったように検出タイミ
ングを疎らに設定することもできる。これにより、緩や
かな到着レートＲｉの検出結果を出力することができ
る。

【０１０２】（第十実施例）本発明第十実施例は図１に
示すレート検出部８の具体的構成例を図１４を参照して
説明する。レート検出部８は、図１４に示すように、最
低帯域が保証されたＡＦ(Assured Forwarding)クラスの
セルの到着レートから最大帯域から高速転送を行うＥＦ
(Expedited Forwarding)クラスのセルの到着レートを減
算した値を減算するカウンタを備えることにより実現で
きる。

【０１０３】すなわち、最大帯域からＥＦクラスのセル
の到着レートを減算することにより、ＡＦクラスのセル
に許容される帯域が残る。この帯域に応じた読出レート
でＡＦクラスのセルの到着レートを減算したときに、カ
ウンタ値が増加する傾向にあれば、到着レートが読出レ
ートよりも大きいことを示す。また、カウンタ値が変化
しないか減少する傾向にあれば、到着レートが読出レー
トと等しいか小さいことを示す。このようにしてカウン
タ値の増減を観測することにより、到着レートＲｉを検
出することができる。

【０１０４】（第十一実施例）本発明第十一実施例は図
１に示すレート検出部８の具体的構成例の実施例であ
り、レート検出部８は、図１５に示すように、到着セル
を一時蓄積するＦＩＦＯ型バッファを備え、この一時蓄
積した到着セルを許可到着レートＡＣＲｉに基づき仮想
的にセルを読出し、セル蓄積数にしたがって到着レート
Ｒｉを検出する。

【０１０５】すなわち、仮想的に許可到着レートＡＣＲ
ｉでセルを読出し続けているところへ、到着セルを入れ
ると、許可到着レートＡＣＲｉよりも到着レートが大き
い場合には、セル蓄積数が増加する。反対に、許可到着
レートＡＣＲｉよりも到着レートが小さい場合には、セ
ル蓄積数が減少する。このセル蓄積数の増減を検出する
ことにより到着レートＲｉの大小を推定することができ
る。

【０１０６】（第十二実施例）本発明第十二実施例は図
１に示すレート検出部８の具体的構成例の実施例であ
り、レート検出部８は、図１６に示すように、バッファ
６に一時蓄積されたコネクション毎のセル数を計数し、
このセル数に基づいて到着レートＲｉを検出する。

【０１０７】すなわち、バッファ６に蓄積された読出し
を待つコネクション毎のセル数を検出することにより、
到着レートＲｉの大小を推定することができる。バッフ
ァ６に蓄積された読出しを待つコネクション毎のセル
は、実際のネットワークの負荷となるセルであるから、
確度の高い到着レートＲｉの検出を行うことができる。

【０１０８】図１６に示すレート検出部８は、コネクシ
ョンｉ毎に到着するセルによって加算され、コネクショ
ン情報格納部２の仮想キュー長に基づき読出されたコネ
クションｉ毎のセルによって減算されるカウンタを設け
る。セル数検出部はこのカウンタの値を監視してバッフ
ァ６におけるコネクション毎のセル数を検出する。到着
レート推定部では、このセル数を基づき到着レートＲｉ
を推定する。

【０１０９】具体的には、バッファ６のセル数が大きい
コネクションｉは、到着レートＲｉも大きいと推定し、
バッファ６のセル数が小さいコネクションｉは、到着レ
ートＲｉも小さいと推定する。したがって、到着レート
Ｒｉが大きいときには、許可到着レートＡＣＲｉが小さ
くなるように制御され、到着レートＲｉが小さいときに
は、許可到着レートＡＣＲｉが大きくなるように制御さ
れるのであるから、仮想キュー長に基づき許可到着レー
トＡＣＲｉを制御する構成を実現することができる。例
えば、仮想キュー長に反比例して許可到着レートＡＣＲ
ｉが制御される。

【０１１０】（第十三実施例）本発明第十三実施例は図
１に示すレート検出部８の具体的構成例の実施例であ
り、レート検出部８は、セル到着間隔の逆数によりレー
トを検出する。すなわち、到着間隔が小さい場合には、
頻繁にセルが到着しているので到着レートＲｉが大きい
ことを示し、到着間隔が大きい場合には、セルが疎らに
到着しているので到着レートＲｉが小さいことを示す。
これにより、複雑な演算を必要とせず、簡単に到着レー
トＲｉを推定することができる。

【０１１１】（第十四実施例）本発明第十四実施例は帯
域制御方法についての実施例であり、図１に示す受付判
定部５は、所定周期毎に各周期毎に計算された許可到着
レートＡＣＲｉに基づき受付可否判定を行い、受付許可
したコネクションｉの到着レートＲｉが許可到着レート
ＡＣＲｉよりも小さいときにはその差分を次周期の許可
到着レートに加算した値を次周期の許可到着レートとす
る。

【０１１２】図１７に第十四実施例の帯域制御フローを
示す。到着レートＲｉと許可到着レートＡＣＲｉとを比
較し（Ｓ１）、到着レートＲｉが許可到着レートＡＣＲ
ｉ以下であれば（Ｓ２）、コネクションｉの到着セルは
受付許可となる（Ｓ３）。また、到着レートＲｉが許可
到着レートＡＣＲｉよりも大きければ（Ｓ２）、コネク
ションｉの到着セルは受付拒否となる（Ｓ６）。コネク
ションｉの到着セルが受付許可であるときに、到着レー
トＲｉと許可到着レートＡＣＲｉとの差分ΔＡＣＲをと
り（Ｓ４）、この差分ΔＡＣＲを次回の許可到着レート
に加算する（Ｓ５）。

【０１１３】これにより、トラヒックが時間的に偏って
いる場合に、トラヒックが小さい時間帯の余剰分をトラ
ヒックが大きい時間帯に振り分けることができ、コネク
ションのスループットを向上させることができる。

【０１１４】（第十五実施例）本発明第十五実施例は帯
域制御方法についての実施例であり、図１に示す受付判
定部５は、受付許可したコネクションｉの到着レートＲ
ｉが許可到着レートＡＣＲｉよりも小さいときにその差
分を他の受付拒否したコネクションｊの許可到着レート
ＡＣＲｊに加算することによりそのコネクションｊが受
付許可となるときにはその差分をコネクションｊの許可
到着レートＡＣＲｊに加算してコネクションｊのセルを
受付許可と判定する。

【０１１５】図１８に第十五実施例の帯域制御フローを
示す。到着レートＲｉと許可到着レートＡＣＲｉとを比
較し（Ｓ１０）、到着レートＲｉが許可到着レートＡＣ
Ｒｉ以下であれば（Ｓ１１）、コネクションｉの到着セ
ルは受付許可となる（Ｓ１２）。また、到着レートＲｉ
が許可到着レートＡＣＲｉよりも大きければ（Ｓ１
１）、コネクションｉの到着セルは受付拒否となる（Ｓ
１７）。コネクションｉの到着セルが受付許可であると
きに、到着レートＲｉと許可到着レートＡＣＲｉとの差
分ΔＡＣＲをとる（Ｓ１３）。

【０１１６】このときに、コネクションｊは到着レート
Ｒｊが許可到着レートＡＣＲｊよりも大きいために到着
セルが受付拒否となるが（Ｓ１４）、許可到着レートＡ
ＣＲｊに差分ΔＡＣＲを加算することにより、コネクシ
ョンｊの到着セルが受付許可となる場合には（Ｓ１
５）、コネクションｊの許可到着レートＡＣＲｊに差分
ΔＡＣＲを加算してこれをコネクションｊの許可到着レ
ートとする（Ｓ１６）。

【０１１７】さらに、コネクションｉの到着セルが受付
拒否となったときに、他のコネクションの余剰許可到着
レートＡＣＲが有り（Ｓ１８）、この余剰許可到着レー
トＡＣＲをコネクションｉの許可到着レートＡＣＲｉに
加算することにより、コネクションｉの到着セルが受付
許可となる場合には、コネクションｉの許可到着レート
Ｒｉに余剰許可到着レートＡＣＲを加算してこれをコネ
クションｉの許可到着レートとする（Ｓ２０）。

【０１１８】これにより、特定のコネクションにトラヒ
ックが偏った場合に、トラヒックが小さいコネクション
から許可到着レートを譲り受けることができ、ネットワ
ーク全体としてスループットを向上させることができ
る。

【０１１９】（第十六実施例）本発明第十六実施例は帯
域制御方法についての実施例であり、図１に示す受付判
定部５は、所定周期毎に各周期毎に計算された許可到着
レートＡＣＲｉに基づき受付可否判定を行い、この所定
周期は、図１９に示すように、異なるコネクション毎に
位相が異なるように設定される。これにより、全てのコ
ネクションが同時に輻輳制御されたり、解除されたりせ
ず、安定化した制御を行うことができる。

【０１２０】（第十七実施例）本発明第十七実施例は帯
域制御方法についての実施例であり、図１に示す受付判
定部５は、乱数を発生させ、この乱数に対応して複数の
コネクションのうちのいずれかを選択し、この選択され
たコネクションについて所定周期毎に各周期毎に計算さ
れた許可到着レートＡＣＲｉに基づき受付可否判定を行
う。これにより、第十二実施例と同様に、全てのコネク
ションが同時に輻輳制御されたり、解除されたりせず、
安定化した制御を行うことができる。

【０１２１】（第十八実施例）本発明第十八実施例は帯
域制御方法についての実施例であり、コネクション識別
番号があらかじめ複数のグループに分類され、図１に示
す受付判定部５は、図２０に示すように、前記グループ
のいずれかを順次選択し、この選択されたコネクション
について所定周期毎に各周期毎に計算された許可到着レ
ートＡＣＲｉに基づき受付可否判定を行う。例えば、偶
数のコネクションまたは奇数のコネクションを交互に選
択し、この選択されたコネクションについて所定周期毎
に各周期毎に計算された許可到着レートＡＣＲｉに基づ
き受付可否判定を行う。これにより、第十二および第十
三実施例と同様に、全てのコネクションが同時に輻輳制
御されたり、解除されたりせず、安定化した制御を行う
ことができる。

【０１２２】（第十九実施例）本発明第十九実施例を図
２１を参照して説明する。第十九実施例は、一つのコネ
クションに属するセルをさらに二つのサービスクラスに
分類して取り扱う例である。一つのサービスクラスは、
リアルタイム性を重要視するセルに対するリアルタイム
（Ｒ）クラスであり、もう一つのサービスクラスは、リ
アルタイム性を重要視しないセルに対するノンリアルタ
イム（ＮＲ）クラスである。

【０１２３】第十九実施例を実現するためには、図１に
示すコネクション識別部１において、到着するセルのコ
ネクションを識別すると共にそのセルのサービスクラス
を識別する。また、仮想キュー管理部３では、バッファ
６に蓄積されたセルのコネクションの情報と共にサービ
スクラスの情報も取得する。これにより、コネクション
情報格納部２には、図２１に示すようなテーブルを設け
ることができる。

【０１２４】例えば、コネクション＃１についてみる
と、仮想キュー長としてリアルタイムクラスに属するＸ
１（Ｒ）およびノンリアルタイムクラスに属するＸ１
（ＮＲ）が記録されている。また、重みとしてリアルタ
イムクラスの重みＷ１（Ｒ）およびノンリアルタイムク
ラスの重みＷ１（ＮＲ）が記録されている。重みＷ１
（Ｒ）はＷ１（ＮＲ）よりも重く設定されており、リア
ルタイムクラスに属するセルをノンリアルタイムクラス
に属するセルに優先して読出すことができる。

【０１２５】これにより、リアルタイム性を重要視する
セルの遅延を少なくすることができるため、ユーザに対
するＱｏＳを向上させることができる。

【０１２６】（その他の実施例）本発明の多重化装置
は、図２２に示すように、ネットワークに設けることに
より、帯域制御装置（ＵＰＣ：Usage Parameter Contro
l）として用いることができる。また、セル交換スイッ
チ内に設けることにより、当該スイッチ内のバッファの
輻輳の回避にも利用できる。

【０１２７】本発明の多重化装置または帯域制御装置
は、情報処理装置であるコンピュータ装置にインストー
ルすることにより、そのコンピュータ装置に、本発明の
多重化装置または帯域制御装置の機能を実現させるプロ
グラムをコンピュータ装置にインストールすることによ
り実現できる。このプログラムは記録媒体に記録され、
コンピュータ装置はこの記録媒体の記録内容を読み取る
ことにより本発明のプログラムをインストールしたり、
あるいは、本発明のプログラムを保持するサーバからネ
ットワークを介して直接本発明のプログラムをインスト
ールする。

【０１２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
通信網に収容されている各コネクションに対し、輻輳時
においても契約している最低帯域を保証しつつ、通常時
（非輻輳時）には、余剰帯域をコネクション間で公平に
分配し、より効率的な網資源の利用を可能にすることが
できる。また、高速回線においても経済的に実現可能な
多重化装置および帯域制御装置を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の多重化装置のブロック構成図。

【図２】コネクション情報格納部のテーブル例を示す
図。

【図３】関数β（ΣＲｉ）の例を示す図。

【図４】関数β（ΣＲｉ）の例を示す図。

【図５】関数β（ΣＲｉ）の例を示す図。

【図６】関数β（ΣＲｉ）の例を示す図。

【図７】関数β（ΣＲｉ）の例を示す図。

【図８】関数β（ΣＲｉ）の例を示す図。

【図９】関数β（ΣＲｉ）の例を示す図。

【図１０】確定的な廃棄処理を行うセル到着時の処理フ
ローを示すフローチャート。

【図１１】確率的な廃棄処理を行うセル到着時の処理フ
ローを示すフローチャート。

【図１２】第七実施例の受付判定部の具体的構成例を示
す図。

【図１３】第七実施例の受付判定部の閾値が可変となる
具体的構成例を示す図。

【図１４】第十実施例のレート検出部の具体的構成例を
示す図。

【図１５】第十一実施例のレート検出部の具体的構成例
を示す図。

【図１６】第十二実施例のレート検出部の具体的構成例
を示す図。

【図１７】第十四実施例の帯域制御フローを示すフロー
チャート。

【図１８】第十五実施例の帯域制御フローを示すフロー
チャート。

【図１９】第十六実施例の帯域制御方法を説明するため
の図。

【図２０】第十八実施例の帯域制御方法を説明するため
の図。

【図２１】第十九実施例のコネクション情報格納部のテ
ーブル例を示す図。

【図２２】本発明を適用したネットワーク構成の一例を
示す図。

【図２３】従来のＷＲＲ方式の概要を説明するための
図。

【符号の説明】

１ コネクション識別部 ２ コネクション情報格納部 ３ 仮想キュー管理部 ４ 許可到着レート計算部 ５ 受付判定部 ６ バッファ ７ キュー長監視部 ８ レート検出部 １０ 帯域制御部 １１ バッファ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 道宏 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 山中 直明 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5K030 GA01 GA08 GA19 HA08 HC06 JA01 LC08 LC11 MA13 MB02

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 到着するセルの属するコネクション１〜
   ｋを識別する手段と、 当該セルの受付可否を判定する手段と、 この判定する手段の判定結果にしたがってセルを多重化
   する手段とを備えた多重化装置において、 コネクションｉ（ｉは１〜ｋのいずれか）毎にセルの到
   着レートＲｉを検出する手段と、 コネクションｉ毎にあらかじめ定められた重みＷｉの値
   を保持する手段とを備え、 セルの到着レートＲｉにはあらかじめ閾値となる最大レ
   ートが設定され、当該最大レートを超えるとほぼゼロに
   なる前記セルの到着レートＲｉの総和ΣＲｉの連続関数
   をβ（ΣＲｉ）とし、前記多重化する手段に１以上のセ
   ルが蓄積されているコネクションｉの前記重みの和をＷ
   ａｃｔとし、 前記判定する手段は、許可到着レートＡＣＲｉを ＡＣＲｉ＝β（ΣＲｉ）・Ｗｉ／Ｗａｃｔ として計算する手段と、 コネクションｉ毎のセルの到着レートＲｉが当該許可到
   着レートＡＣＲｉ以下のコネクションに属するセルにつ
   いてはこれを受付許可と判定する手段とを備えたことを
   特徴とする多重化装置。
2. 【請求項２】 前記判定する手段が受付拒否したコネク
   ションｊ（ｊは１〜ｋのいずれか）の到着レートＲｊが
   許可到着レートＡＣＲｊを超えている割合を算出する手
   段と、 この算出する手段により算出された割合に応じた確率で
   前記判定する手段が受付拒否と判定したコネクションｊ
   のセルについてもその一部を受付許可と判定されたセル
   とみなして前記多重化する手段に蓄積する手段とを備え
   た請求項１記載の多重化装置。
3. 【請求項３】 前記判定する手段が受付拒否したコネク
   ションｊ（１〜ｋのいずれか）の到着レートＲｊが前記
   許可到着レートＡＣＲｊを超えている割合を算出する手
   段を備え、 前記判定する手段は、この算出する手段の算出結果にし
   たがって少なくとも２個連続して前記コネクションｊの
   セルを受付拒否する手段を備えた請求項１記載の多重化
   装置。
4. 【請求項４】 前記算出する手段の算出結果にしたがっ
   て受付拒否したコネクションｊのセルについて連続した
   受付拒否を禁止する手段を備えた請求項３記載の多重化
   装置。
5. 【請求項５】 前記連続して前記コネクションｊのセル
   を受付拒否する手段と前記連続した受付拒否を禁止する
   手段とを切替選択する手段を備えた請求項３または４記
   載の多重化装置。
6. 【請求項６】 前記判定する手段が受付拒否したコネク
   ションｊの到着レートＲｊが許可到着レートＡＣＲｊを
   超えている割合を算出する手段を備え、 前記判定する手段が受付拒否と判定したコネクションｊ
   のセルに前記算出する手段により算出された割合に応じ
   て一定時間の遅延を与えた後に前記多重化する手段に蓄
   積する手段を備えた請求項１記載の多重化装置。
7. 【請求項７】 前記判定する手段は、受付拒否と判定す
   べきコネクションｊのセルが前記多重化する手段に存在
   しないときにはこの受付拒否と判定すべきセルを受付許
   可と判定する手段を含む請求項１記載の多重化装置。
8. 【請求項８】 最低保証帯域を超えてネットワークに到
   着するセルについてはこれにタグが付与され、 前記判定する手段は、受付拒否と判定すべきセルに前記
   タグが付与されているときにはこの受付拒否と判定すべ
   きセルを受付許可と判定する手段を含む請求項１記載の
   多重化装置。
9. 【請求項９】 コネクション識別番号があらかじめ複数
   のグループに分類され、 前記判定する手段は、受付拒否と判定すべきセルのコネ
   クション識別番号が所定の前記グループに属するセルに
   ついてはこの受付拒否と判定すべきセルを受付許可と判
   定する手段を含む請求項１記載の多重化装置。
10. 【請求項１０】 前記判定する手段は、 所定周期毎に各周期毎に計算された許可到着レートＡＣ
    Ｒｉに基づき受付可否判定を行う手段と、 受付許可したコネクションｉの到着レートＲｉが許可到
    着レートＡＣＲｉよりも小さいときにはその差分を次周
    期の許可到着レートに加算した値を次周期の許可到着レ
    ートとする手段とを備えた請求項１記載の多重化装置。
11. 【請求項１１】 前記判定する手段は、 受付許可したコネクションｉの到着レートＲｉが許可到
    着レートＡＣＲｉよりも小さいときにその差分を他の受
    付拒否したコネクションｊの許可到着レートＡＣＲｊに
    加算することによりそのコネクションｊが受付許可とな
    るときにはその差分をコネクションｊの許可到着レート
    ＡＣＲｊに加算してコネクションｊのセルを受付許可と
    判定する手段を備えた請求項１記載の多重化装置。
12. 【請求項１２】 前記判定する手段は、 所定周期毎に各周期毎に計算された許可到着レートＡＣ
    Ｒｉに基づき受付可否判定を行う手段を備え、 この所定周期は、許可到着レートＡＣＲｉの大きさに反
    比例した長さに設定された請求項１記載の多重化装置。
13. 【請求項１３】 前記判定する手段は、 所定周期毎に各周期毎に計算された許可到着レートＡＣ
    Ｒｉに基づき受付可否判定を行う手段を備え、 この所定周期は、異なるコネクション毎に位相が異なる
    ように設定された請求項１記載の多重化装置。
14. 【請求項１４】 前記判定する手段は、 乱数を発生させる手段と、 この乱数に対応して複数のコネクションのうちのいずれ
    かを選択する手段と、 この選択する手段により選択されたコネクションについ
    て所定周期毎に各周期毎に計算された許可到着レートＡ
    ＣＲｉに基づき受付可否判定を行う手段とを備えた請求
    項１記載の多重化装置。
15. 【請求項１５】 コネクション識別番号があらかじめ複
    数のグループに分類され、 前記判定する手段は、 複数の前記グループのいずれかを順次選択する手段と、 この選択する手段により選択されたグループのコネクシ
    ョン識別番号に相当するコネクションについて所定周期
    毎に各周期毎に計算された許可到着レートＡＣＲｉに基
    づき受付可否判定を行う手段とを備えた請求項１記載の
    多重化装置。
16. 【請求項１６】 前記到着レートＲｉを検出する手段
    は、到着レートＲｉの所定の変化周期以下の変化周期に
    ついて到着レートＲｉを検出する手段を含む請求項１記
    載の多重化装置。
17. 【請求項１７】 前記到着レートＲｉを検出する手段
    は、単位時間内の到着レートＲｉの最大値を到着レート
    Ｒｉの検出結果として当該単位時間毎に出力する手段を
    含む請求項１記載の多重化装置。
18. 【請求項１８】 前記到着レートＲｉを検出する手段
    は、所定の時間間隔をおいて到着レートＲｉを検出する
    手段を備えた請求項１６または１７記載の多重化装置。
19. 【請求項１９】 前記到着レートＲｉを検出する手段
    は、 最低帯域が保証されたＡＦ(Assured Forwarding)クラス
    のセルの到着レートから最大帯域から高速転送を行うＥ
    Ｆ(Expedited Forwarding)クラスのセルの到着レートを
    減算した値を減算するカウンタを備えた請求項１記載の
    多重化装置。
20. 【請求項２０】 前記到着レートＲｉを検出する手段
    は、 到着セルを多重化する手段と、 この到着セルを多重化する手段から前記許可到着レート
    ＡＣＲｉに基づき仮想的にセルを読出す手段と、 前記到着セルを多重化する手段のセル蓄積数にしたがっ
    て到着レートＲｉを検出する手段とを備えた請求項１記
    載の多重化装置。
21. 【請求項２１】 前記到着レートＲｉを検出する手段
    は、 前記多重化する手段に蓄積されたコネクション毎のセル
    数を計数する手段と、 このセル数に基づいて到着レートＲｉを検出する手段と
    を備えた請求項１記載の多重化装置。
22. 【請求項２２】 前記到着レートＲｉを検出する手段
    は、 セル到着間隔の逆数によりレートを検出する手段を備え
    た請求項１記載の多重化装置。
23. 【請求項２３】 到着レートＲｉにより加算され許可到
    着レートＡＣＲｉにより減算されるカウンタと、 このカウンタの計数値が閾値を超えた到着セルについて
    はこれを廃棄する手段とを備えた請求項１記載の多重化
    装置。
24. 【請求項２４】 前記多重化する手段のキュー長を検出
    する手段を備え、 前記閾値はこのキュー長を検出する手段により検出され
    たキュー長に比例して設定された請求項２３記載の多重
    化装置。
25. 【請求項２５】 複数のサービスクラスが設けられ、 到着するセルが属する前記サービスクラスを識別する手
    段と、 コネクションｉ毎にセルの到着レートＲｉを前記サービ
    スクラス毎に検出する手段と、 コネクションｉ毎にあらかじめ定められた前記サービス
    クラス毎の重みＷｉの値を保持する手段とを備え、 前記判定する手段は、前記サービスクラス毎の許可到着
    レートＡＣＲｉを ＡＣＲｉ＝β（Ｒｉ）・Ｗｉ／Ｗａｃｔ として計算する手段と、 コネクションｉ毎の前記サービスクラス毎のセルの到着
    レートＲｉが前記サービスクラス毎の当該許可到着レー
    トＡＣＲｉ以下のコネクションに属するセルについては
    これを受付許可と判定する手段とを備えた請求項１記載
    の多重化装置。
26. 【請求項２６】 請求項１ないし２５のいずれかに記載
    の多重化装置を備えたことを特徴とする帯域制御装置。
27. 【請求項２７】 情報処理装置にインストールすること
    により、その情報処理装置に、請求項１ないし２５のい
    ずれかに記載の多重化装置の機能を実現させることを特
    徴とするプログラム。
28. 【請求項２８】 情報処理装置にインストールすること
    により、その情報処理装置に、請求項２６記載の帯域制
    御装置の機能を実現させることを特徴とするプログラ
    ム。
29. 【請求項２９】 請求項２７または２８記載のプログラ
    ムが記録された前記情報処理装置読み取り可能な記録媒
    体。