JP2005236789A - Atm通信装置およびバッファオーバフロー回避方法 - Google Patents

Atm通信装置およびバッファオーバフロー回避方法 Download PDF

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Abstract

【課題】
1つのセル送信部に何らかの異常が発生しても、ATM通信装置全体のシステムダウンに至ることが無いATM通信装置を提供する。
【解決手段】
セル送信部21〜2nから出力されるセルを共通セルバッファ12に蓄えて回線送信部13からハイウェイ回線30に送信する。バッファ制御部14は、共通セルバッファ12を制御すると共に、セル送信部21〜2nから出力されるセルのヘッダ情報をATMヘッダ通知信号101によりCPU16に伝える。CPU16は、セルのヘッダ情報からセル送信部毎の発生速度を検出し、メモリ15内に記録されている識別テーブルを参照し、検出した発生速度がセル送信部毎に定めた設定帯域の値以上となったセル送信部を特定する。新たなセルを出力しないように特定したセル送信部にリセット制御信号103を送出してリセットする。
【選択図】
図1

Description

本発明は、ATM(Asynchronous Transfer Mode)通信装置およびバッファオーバフロー回避方法に関し、特に複数の送信部からのセルを共通のセルバッファに蓄えるATM通信装置およびその装置におけるバッファオーバフローの回避方法に関する。
ATMによる通信方法は、音声、データ、画像といった異なるトラフィックの性質を持つメディアを一元的に扱い、様々なサービス品質を統合化して提供することができる。このような通信方法を扱うATM通信装置では、様々なサービスに応じた、遅延あるいは廃棄率などの転送品質の要求に対応するために、ATMのセルに対し品質クラス毎の送信制御を行っている。この品質クラス毎の制御方法については、例えば特許文献1において共通セルバッファを用いた品質クラス毎の制御方法が提案されている。1つのセルバッファを全ての品質クラスで共通として用いることで、品質クラス毎にセルバッファを設けるよりも、メモリ容量を小さくすることができる利点がある。
また、特許文献2には、加入者端末毎に最低帯域を確保し、上限帯域の制限を行う帯域制御方法を有するATM通信装置が開示されている。この装置は、加入者端末毎に送信帯域およびセル溢れ情報を監視し、監視制御部が登録した基本帯域を確保し、監視制御部が登録した上限帯域に応じた比率で共用帯域を分配し、上限帯域によって抑制する手段を設けている。
さらに、関連する技術として、特許文献3には、1回のデータ送出量と送出回数に対するデータ送出量の平均とをあらかじめ定められた量を超えないようにデータ送出を制御するデータ伝送装置が開示されている。この装置は、データ送出の平均目標を事前に各データ送出タイミングにて累積するとともに、データ送出の送出量の実績を累積し、これら累積した管理値に基づいて、次回に送出要求を行う際のデータ送出量の上限値を決定している。
特開平9−93256号公報 (図17) 特開2001−292148号公報 (図1) 特開2001−352345号公報 (図1)
従来のATM通信装置では、各加入者終端装置に共通のセルバッファを設けるとともに、設定した帯域を超えないように、あるいは超えた場合に、各加入者終端装置に個々に帯域制限を行うように制御している。
しかしながら、ATM通信装置の何らかの異常、例えばハードウェアの障害やソフトウェアのバグなどによって、各加入者終端装置の帯域制限が機能しなくなることが考えられる。従来のATM通信装置では、通常の動作における帯域制限に関しては、うまく機能するものの、異常動作時における帯域制限に関しては何ら開示していない。
すなわち、複数のセル送信部が実装され、1つのセル送信部に何らかの異常が発生して設定帯域以上の帯域でATMセルを送出し続けた場合、共通セルバッファがオーバーフローすることにより、他の正常なセル送信部の通信が妨げられ、装置全体がシステムダウンに陥る可能性があった。
また、従来の技術では共通セルバッファのオーバーフローを検出するが、異常なセル送信部を特定する手段を持たないため、装置全体をリセット(システムリセット)することにより装置を復旧させるしかなかった。したがって、システムリセットにより、装置全体の再起動を行い、正常なセル送信部に対しても通信に必要な各種パラメータの再設定が必要となるため、正常なセル送信部に割り当てられている呼が切断されてしまう虞があった。
本発明の目的は、1つのセル送信部に何らかの異常が発生しても、ATM通信装置全体のシステムダウンに至ることが無いATM通信装置およびバッファオーバフロー回避方法を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明に係るATM通信装置は、第1の視点によれば、複数のセル送信部から出力されるセルを共通セルバッファに蓄えて回線側に送信するATM(Asynchronous Transfer Mode)通信装置に適用される。ATM通信装置は、セル送信部から出力されるセルの発生速度をセル送信部毎に検出する手段と、検出した発生速度がセル送信部毎に定めた所定の値以上となったセル送信部が新たなセルを出力しないようにセル送信部を制御する手段と、を備える。
また、本発明に係るATM通信装置は、第2の視点によれば、セル送信部を識別する識別情報を伴ったATMのセルを生成して出力する複数のセル送信部と、セル送信部からセルを入力して共通に蓄えるセルバッファ部と、セルバッファ部に蓄えられているセルを回線側に送信する回線送信部と、を備える。また、セルバッファ部に蓄えられるセルを識別情報毎に判別するセル判別部と、セル送信部毎に、識別情報と、セル送信部に割り当てられたセル送出の設定帯域とを対応付けて記憶するメモリ部と、セル判別部の判別結果を元に、セル送信部の単位時間あたりのセル送出数を算出し、セル送出数が対応する設定帯域の範囲外か否かをメモリ部の記憶内容から判断する帯域判断部と、を備える。さらに、帯域判断部における判断の結果が範囲外を示す場合に、対応するセル送信部が新たなセルを出力しないようにセル送信部をリセットするリセット部を備える。
さらに、本発明に係るバッファオーバフロー回避方法は、第3の視点によれば、複数のセル送信部から出力されるセルを共通セルバッファに蓄えて回線側に送信するATM通信装置におけるバッファオーバフロー回避方法である。この方法は、セル送信部から出力されるセルの発生速度をセル送信部毎に検出し、検出した発生速度がセル送信部毎に定めた所定の値以上であるか否かを判断して、所定の値以上となるセル送信部に対しては、新たなセルを出力しないようにセル送信部を制御する。
また、本発明に係るバッファオーバフロー回避方法は、第4の視点によれば、複数のセル送信部を備えるATM通信装置におけるバッファオーバフロー回避方法である。この方法は、セル送信部が、セル送信部を識別する識別情報を伴ったセルを生成して出力するステップと、セル送信部から出力されるセルを共通セルバッファ部に蓄えて回線側に送信するステップと、を含む。また、セルバッファ部に蓄えられるセルを識別情報毎に判別するステップと、判別結果を元に、セル送信部の単位時間あたりのセル送出数を算出するステップと、を含む。さらに、予め、セル送信部毎に、識別情報と、セル送信部に割り当てられたセル送出の設定帯域とを対応付けて記憶した内容を元に、セル送出数が対応する設定帯域の範囲外か否かを判断するステップと、判断の結果が範囲外を示す場合に、対応するセル送信部が新たなセルを出力しないようにセル送信部をリセットするステップと、を含む。
本発明によれば、セル送信部が異常動作となり設定帯域より高い帯域にてATMセルを送信したとき、共通セルバッファのオーバーフローが発生する前に、設定帯域を超える帯域でセルを送信しているセル送信部を特定してセル送信部をリセット制御するため、システムダウンを未然に防ぐことができる。
また、異常動作により設定帯域を超える帯域で送信するセル送信部を特定し、異常なセル送信部のみリセット制御することにより、システムダウンを回避できるため、システムリセットによる装置全体の再起動および正常なセル送信部の通信に必要な各種パラメータの再設定が必要ないため、正常なセル送信部に割り当てられている呼が切断されてしまうことがなくなる。
本発明の実施形態に係るATM通信装置は、複数のセル送信部から出力されるセルを共通セルバッファに蓄えて回線側に送信する。また、ATM通信装置は、セル送信部から出力されるセルの発生速度をセル送信部毎に検出する手段と、検出した発生速度がセル送信部毎に定めた所定の値以上となったセル送信部が新たなセルを出力しないようにセル送信部を制御する手段と、を備える。
このような構成のATM通信装置は、セル送信部が異常動作となり設定帯域より高い帯域にてATMセルを送信したとき、共通セルバッファのオーバーフローが発生する前に、設定帯域を超える帯域でセルを送信しているセル送信部を特定してセル送信部をリセット制御してバッファオーバフローを回避するように動作する。
次に、本発明について図面を参照してさらに詳しく説明する。図1は、本発明の第1の実施例に係るATM通信装置の構成を表すブロック図である。図1において、ATM通信装置は、複数のセル送信部21〜2n、ATMスイッチ部11、ハイウェイインタフェース部10を備え、不図示の上位装置とハイウェイ回線30を介して接続される。ハイウェイインタフェース部10は、共通セルバッファ12、回線送信部13、バッファ制御部14、CPU16およびメモリ15を備える。
セル送信部21〜2nは、ATMスイッチ部11を介して共通セルバッファ12にATMセルを送信する。送信するATMセルのATMヘッダは、他のセル送信部が送信するATMセルのATMヘッダと重複して識別されないように設定される。
ATMスイッチ部11は、セル送信部21〜2nから受信するATMセルのヘッダ(装置内ATMヘッダ)を、ハイウェイ回線30に出力するATMセルのヘッダ(回線側ATMヘッダ)に変換して、共通セルバッファ12に送信する。なお、回線側ATMヘッダには、論理的な通信路を識別するためのVPI(Virtual Path Identifier)およびVCI(Virtual Channel Identifier)の情報が含まれる。
共通セルバッファ12は、ハイウェイ回線30の伝送速度に対する速度調整、および送信調停の際のバッファリングを行う。
バッファ制御部14は、ATMスイッチ部11から受信したATMセルの共通セルバッファ12への書き込み制御、および共通セルバッファ12に格納されたATMセルの読み出し制御を行う。また、バッファ制御部14は、ATMセルの書き込み制御時に、ATMスイッチ部11から受信したATMセルのATMヘッダ(VPI/VCI)をATMヘッダ通知信号101によってCPU16に通知する。さらに、共通セルバッファ12の監視を行い、滞留セルがバッファの許容範囲を超えるとセルバッファオーバーフロー通知信号102によってCPU16に通知する。また、ATMセルの読み出し制御時に、バッファ制御部14は、品質クラスに対応した優先順位による送信調停を行い、回線送信部13にATMセルを送信する。
回線送信部13は、ハイウェイ回線速度へのレート変換、レベル変換およびフォーマット変換をおこない、上位装置へATMセルを送出する。例えば、SDH(Synchronous Digital Hierarchy)のフレームにATMセルをマッピングし上位装置に送信する。
また、CPU16は、メモリ15の内容を参照して、各部の監視制御、設定帯域を超える帯域にて送信しているセル送信部の特定を行う。また、セル送信部21〜2nに対して、個別にリセット制御を行えるリセット制御信号103を送出する。
次にATM通信装置の動作について説明する。初めにハイウェイインタフェース部10が起動すると、CPU16は、予め、回線側ATMヘッダ値に対するセル送信部21〜2nの識別情報、およびセル送信部21〜2nの設定帯域情報を含む識別テーブルをメモリ15に記録する。
識別テーブルの内容の例を図2に示す。図2は、本発明の実施例に係るATM通信装置におけるメモリ内の識別テーブルの内容の例を示す図である。識別テーブルには、セル送信部識別と、回線側ATMヘッダ(VPI/VCI)と、設定帯域とが関連付けて記録される。例えば、セル送信部21に対しては、VPI=0、VCI=60、設定帯域が512kbpsであり、セル送信部22に対しては、VPI=0、VCI=64、設定帯域が128kbpsであることが記録されている。
共通セルバッファ12に受信されるATMセルは、ATMスイッチ部11にてヘッダ変換されるため、識別テーブルには、ハイウェイ回線側のATMヘッダ(VPI/VCI)に対応する情報を記録することにより、ATMヘッダの内容からセル送信部21〜2nを特定することができる。
セル送信部21〜2nが送信するATMセルの送信帯域には、予め、全てのセル送信部21〜2nの送信帯域の合計(以下、合計帯域)がハイウェイ回線30の伝送速度以下となるように、セル送信部21〜2nには、サービス内容に応じた設定帯域(送信帯域の上限)が設定される。
セル送信部21〜2nは、設定帯域以下にてATMセルを送出し、送出されたATMセルは、ATMスイッチ部11にて受信される。
ATMスイッチ部11は、セル送信部21〜2nから送出されたATMセルのヘッダ(装置内ATMヘッダ)を、ハイウェイ回線30に出力するATMセルのヘッダ(回線側ATMヘッダ)に変換して、ハイウェイインタフェース部10内の共通セルバッファ12に送信する。
バッファ制御部14は、ATMセルを受信すると、ATMヘッダより品質クラスを検出し、共通セルバッファ12にATMセルを書き込むと共に、ATMヘッダ通知信号101によってCPU16にATMヘッダの情報を通知する。
また、バッファ制御部14は、共通セルバッファ12からのATMセルの読み出し制御時に、品質クラスに対応した優先順位による送信調停を行い、回線送信部13に送信する。
回線送信部13は、受信したATMセルに対し、レート変換、レベル変換、およびフォーマット変換を行い、不図示の上位装置に送信する。
次に、CPUの動作を説明する。図3は、本発明の第1の実施例に係るATM通信装置のCPUの動作フローを示すフローチャート図である。ステップS10でスタートすると、CPU16は、セル送信部毎のセル送出数を判別する。すなわち、ATMヘッダ通知信号101によってバッファ制御部14から受信したATMヘッダをVPI/VCI毎に管理し、単位時間あたりの受信数をカウントする(ステップS11)。
続いて、CPU16は、単位時間あたりのカウント値から、ATMスイッチ部11から共通セルバッファ12が受信するATMセルのセル送信部毎の発生速度(送信帯域)を算出する(ステップS12)。
さらに、メモリ15内の図2に示すような識別テーブルの内容を読み出し、VPI/VCI毎にATMセルの送信帯域が、設定帯域以下であるか否かを判断する(ステップS13)。セル送信部21〜2nが送出するATMセルの発生速度(送信帯域)が設定帯域より低い帯域であった場合、共通セルバッファ12からの読み出しは、合計帯域がハイウェイ回線30の伝送速度より小さいため、共通セルバッファ12がオーバーフローすることはない。したがって、ステップS11に戻り、再びセル送出数の判別を行う。
一方、セル送信部21〜2nのいずれかが、設定帯域より高い帯域にて、ATMセルを送信し続けると、バッファ制御部14から受信するATMヘッダ(VPI/VCI)のカウント値が増加するため、CPU16が算出する送信帯域が設定帯域より高くなる。CPU16は、メモリ15内の識別テーブルを参照し、送信帯域が設定帯域より大きい場合、該当するATMセルが設定帯域を超えているため、受信したATMヘッダの送信元のセル送信部21〜2nのいずれかが設定帯域を超える帯域でATMセルを送信していると判断する。
メモリ15内には予め、回線側ATMヘッダ値(VPI/VCI)と設定帯域とセル送信部21〜2nの識別情報が記録されている為、CPU16は、識別テーブルを参照し、設定帯域を超える帯域でATMセルを送信している、セル送信部21〜2nのいずれかを特定する。
CPU16は、特定したセル送信部(セル送信部21〜2nのいずれか)に対して、リセット制御信号103を送出しリセット制御を行う(ステップS14)。特定されたセル送信部は、リセット制御によりセルの送信を停止する。
その後、リセット制御に伴う処理が終了するまで、所定の時間待って(ステップS15)、ステップS11に戻り、再びセル送出数の判別を行う。
以上のように動作することで、設定帯域を超える帯域でATMセルを送信しているセル送信部が、リセット制御によりセル送信を停止するため、共通セルバッファ12のオーバーフローが回避され、システムダウンを防ぐことが出来る。
次に、本発明の第2の実施例について図面を参照して説明する。図4は、本発明の第2の実施例に係るATM通信装置の構成を表すブロック図である。図4において、ATM通信装置は、図1に示すATM通信装置に対し、ATMスイッチ部11と共通セルバッファ12との間に、タイムスタンプ付加部17を追加した構成となっている。
次に、本実施例の動作について、タイムスタンプ付加部17を中心に説明する。ATMスイッチ部11は、セル送信部21〜2nから送出されたATMセルのヘッダ(装置内ATMヘッダ)を、ハイウェイ回線30に出力するATMセルのヘッダ(回線側ATMヘッダ)に変換して、ハイウェイインタフェース部10内のタイムスタンプ付加部17に送信する。
タイムスタンプ付加部17は、ATMスイッチ部11から受信したATMセルに、セル到着時刻(以下タイムスタンプ)を付加し、共通セルバッファ12に送信する。
バッファ制御部14aは、ATMセルを受信すると、ATMヘッダより品質クラスを検出し、共通セルバッファ12にATMセルを書き込むと共に、ATMヘッダ・タイムスタンプ通知信号111によってCPU16にATMヘッダとタイムスタンプの情報を通知する。
また、CPU16は、ATMヘッダ・タイムスタンプ通知信号111によってバッファ制御部14aから受信したATMヘッダ(VPI/VCI)をVPI/VCI毎に、1つ前に受信したタイムスタンプからセル受信時間間隔を計算し、単位時間あたりの平均値から、ATMスイッチ部11から受信するATMセルの送信帯域を算出する。CPU16は、メモリ15内の図2に示すような識別テーブルを参照し、VPI/VCI毎にATMセルの送信帯域が、設定帯域以下であるか否かを検出する。
セル送信部21〜2nのいずれかが、設定帯域を超える帯域にて、ATMセルを送信し続けると、CPU16が算出する送信帯域が設定帯域より高くなる。CPU16は、メモリ15内の識別テーブルを参照し、送信帯域が設定帯域以上である場合、該当するATMセルが設定帯域を超えているため、受信したATMヘッダの送信元のセル送信部21〜2nのいずれかが設定帯域を超える帯域でATMセルを送信していると判断する。
CPU16は、特定したセル送信部21〜2nに対してリセット制御を行う。設定帯域を超える帯域でATMセルを送信しているセル送信部が、リセット制御によりセル送信を停止するため、共通セルバッファ12のオーバーフローが回避され、システムダウンを防ぐことができる。
本発明の第1の実施例に係るATM通信装置のブロック図である。 本発明の実施例に係るATM通信装置におけるメモリ内の識別テーブルの内容の例を示す図である。 本発明の第1の実施例に係るATM通信装置のCPUの動作フローを示すフローチャート図である。 本発明の第2の実施例に係るATM通信装置のブロック図である。
符号の説明
10 ハイウェイインタフェース部
11 ATMスイッチ部
12 共通セルバッファ
13 回線送信部
14、14a バッファ制御部
15 メモリ
16 CPU
17 タイムスタンプ付加部
21〜2n セル送信部
30 ハイウェイ回線
101 ATMヘッダ通知信号
102 セルバッファオーバーフロー通知信号
103 リセット制御信号
111 ATMヘッダ・タイムスタンプ通知信号

Claims (8)

  1. 複数のセル送信部から出力されるセルを共通セルバッファに蓄えて回線側に送信するATM(Asynchronous Transfer Mode)通信装置において、
    前記セル送信部から出力されるセルの発生速度を前記セル送信部毎に検出する手段と、
    検出した前記発生速度が前記セル送信部毎に定めた所定の値以上となった前記セル送信部が新たなセルを出力しないように前記セル送信部を制御する手段と、
    を備えることを特徴とするATM通信装置。
  2. セル送信部を識別する識別情報を伴ったATMのセルを生成して出力する複数のセル送信部と、
    前記セル送信部からセルを入力して共通に蓄えるセルバッファ部と、
    前記セルバッファ部に蓄えられているセルを回線側に送信する回線送信部と、
    前記セルバッファ部に蓄えられる前記セルを前記識別情報毎に判別するセル判別部と、
    前記セル送信部毎に、前記識別情報と、前記セル送信部に割り当てられたセル送出の設定帯域とを対応付けて記憶するメモリ部と、
    前記セル判別部の判別結果を元に、前記セル送信部の単位時間あたりのセル送出数を算出し、前記セル送出数が対応する設定帯域の範囲外か否かを前記メモリ部の記憶内容から判断する帯域判断部と、
    前記帯域判断部における判断の結果が範囲外を示す場合に、対応する前記セル送信部が新たなセルを出力しないように前記セル送信部をリセットするリセット部と、
    を備えることを特徴とするATM通信装置。
  3. 前記複数のセル送信部と前記セルバッファ部との間にATMスイッチ部を備え、
    前記ATMスイッチ部は、前記セル送信部を識別する識別情報をVPI(Virtual Path Identifier)およびVCI(Virtual Channel Identifier)に書き換え、
    前記セル判別部、前記メモリ部および前記帯域判断部が扱う前記識別情報は、前記VPIおよびVCIであることを特徴とする請求項2記載のATM通信装置。
  4. 前記セルバッファ部と前記ATMスイッチ部との間にタイムスタンプ付加部を備え、
    前記タイムスタンプ付加部は、前記セルバッファ部に送られる前記セルに対してタイムスタンプを付加し、
    前記帯域判断部は、前記タイムスタンプに基づき前記単位時間あたりのセル送出数を算出することを特徴とする請求項2記載のATM通信装置。
  5. 複数のセル送信部から出力されるセルを共通セルバッファに蓄えて回線側に送信するATM通信装置におけるバッファオーバフロー回避方法であって、
    前記セル送信部から出力されるセルの発生速度を前記セル送信部毎に検出するステップと、
    検出した前記発生速度が前記セル送信部毎に定めた所定の値以上であるか否かを判断するステップと、
    前記所定の値以上となる前記セル送信部に対しては、新たなセルを出力しないように前記セル送信部を制御するステップと、
    を含むことを特徴とするバッファオーバフロー回避方法。
  6. 複数のセル送信部を備えるATM通信装置におけるバッファオーバフロー回避方法であって、
    前記セル送信部が、前記セル送信部を識別する識別情報を伴ったセルを生成して出力するステップと、
    前記セル送信部から出力されるセルを共通セルバッファ部に蓄えて回線側に送信するステップと、
    前記セルバッファ部に蓄えられる前記セルを前記識別情報毎に判別するステップと、
    前記判別結果を元に、前記セル送信部の単位時間あたりのセル送出数を算出するステップと、
    予め、前記セル送信部毎に、前記識別情報と、前記セル送信部に割り当てられたセル送出の設定帯域とを対応付けて記憶した内容を元に、前記セル送出数が対応する設定帯域の範囲外か否かを判断するステップと、
    前記判断の結果が範囲外を示す場合に、対応する前記セル送信部が新たなセルを出力しないように前記セル送信部をリセットするステップと、
    を含むことを特徴とするバッファオーバフロー回避方法。
  7. 前記識別情報は、VPI(Virtual Path Identifier)およびVCI(Virtual Channel Identifier)であることを特徴とする請求項6記載のバッファオーバフロー回避方法。
  8. 前記セル送信部から出力される前記セルにタイムスタンプを付加し、前記タイムスタンプに基づき前記単位時間あたりのセル送出数を算出することを特徴とする請求項6記載のバッファオーバフロー回避方法。
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