JP2522152B2

JP2522152B2 - バ―ストサ―バ―蓄積交換方法

Info

Publication number: JP2522152B2
Application number: JP12856693A
Authority: JP
Inventors: 勉村瀬
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-05-31
Filing date: 1993-05-31
Publication date: 1996-08-07
Anticipated expiration: 2011-08-07
Also published as: US5559797A; CA2124249C; CA2124249A1; DE69431859T2; DE69431859D1; JPH06338906A; EP0627866A3; EP0627866A2; EP0627866B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＡＴＭ（非同期転送モ
ード）をはじめとするパケット交換方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＡＴＭやパケット交換方式において、網
の輻輳を避けるために情報転送に先立って情報転送に必
要な帯域を予約し、予約が成功する、つまり必要な帯域
が割り当てられた後で情報を転送するような交換方式
（ＦＲＰ）が、例えば、Ｈ．Ｓｕｚｕｋｉ，ｅｔ．ａ
ｌ．によりＩＥＥＥＩＮＦＯＣＯＭ１９９１において
“ＦａｓｔＢａｎｄｗｉｄｔｈＲｅｓｅｒｖａｔｉ
ｏｎＳｃｈｅｍｅｗｉｔｈＭｕｌｔｉ−ｌｉｎｋ
＆Ｍｕｌｔｉ−ｐａｔｈＲｏｕｔｉｎｇｉｎＡ
ＴＭＮｅｔｗｏｒｋｓ”に記載のＦＲＰ方式として提
案されている。このＦＲＰ方式を図１２と図１３を用い
て説明する。図１２に示すように端末ｘから端末ｙまで
は、リンク０、リンク１、リンク２、リンク３、リンク
４、リンク５、リンク６がこの順に接続されており、ｊ
＝０，１，２，３，４，５に対してリンクｊとリンクｊ
＋１の間には、スイッチｊ＋１がある。端末ｘは、送信
すべき情報が発生したらすぐに情報転送に必要な帯域Ｂ
を確保するための予約要求パケットをリンク０に送出す
る。リンク０は、端末ｘと端末ｙ以外の端末の情報転送
にも使用されている可能性があるため、もし要求された
帯域Ｂが確保できない場合（失敗した場合）には、予約
失敗パケットを端末ｘに返す。帯域Ｂが確保できる場合
（成功した場合）には、帯域Ｂを確保し、さらに前記予
約要求パケットをリンク１に送る。リンク１、リンク
２、リンク３、リンク４およびリンク５でもリンク０で
行われたのと同様の手順で帯域予約が試みられる。リン
ク６は、端末ｙが独占使用できるため、予約の必要はな
いものとする。帯域予約がリンク０からリンク５まで全
て成功し、端末ｘから端末ｙまでの帯域が確保できた場
合には、端末ｘは情報を端末ｙに送る。一方、たった１
つのリンクでも予約が失敗した場合には、帯域予約に失
敗したリンクから端末ｘに予約失敗パケットが送り返さ
れる。予約失敗の場合には、端末ｘからリンクまでの帯
域予約は、キャンセルされ、予約帯域は解放される。こ
の失敗は、電話網でいうところの呼損に相当し、失敗確
率は、網の品質となる。ここでは、この失敗を、ブロッ
クと呼び、その確率をブロック率と呼ぶ。図１３は、Ｆ
ＲＰ通信を用いた場合の送信端末ｘと受信端末ｙの制御
信号および情報転送のダイアグラム例である。図１３で
は、第１回目のブロックがリンク１で、第２回目のブロ
ックがリンク４で、第３回目のブロックがリンク２で発
生した、第３回目のブロックのあと、帯域予約がリンク
１からリンク５まで成功し、情報転送した場合を示して
いる。

【０００３】このとき、上記ＦＲＰ方式では、図１３の
例で示したようにリンク１からリンク４までのいずれか
一つのリンクでも帯域予約に失敗すると、他のリンクの
予約の正否に関わらず、情報がブロックされることにな
る。従って、送受信端末間の（エンドエンドの）ブロッ
ク率は、一般にリンク数が多くなるほど高くなる。例え
ば、今各リンクのブロック確率が他のリンクに関わらず
独立で、それぞれｇだとし、送受信端末間の経由リンク
数をＫとすると、エンドエンドのブロック率Ｇは、全て
のリンクで予約が同時に成功する確率（１−ｇ）^Kの補
事象であるので、Ｇ＝１−（１−ｇ）^Kで表される。例
えば、ｇが０．０１の場合、Ｋを１から増やしていく
と、Ｇは、約０．０１、約０．０２、約０．０３という
ように増加する。公衆の電話網設計では、ｇとして前記
例のような０．０１、あるいは０．００１といった値が
使用されるので、Ｇは、Ｇ＝Ｋｇのように近似できる。
従って、多数のリンクを経由せざるを得ない場合、例え
ば遠距離通信ではブロック率が非常に大きくなり、極め
て悪い通信品質となってしまうことが問題となる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、通信を行いた
い情報源をｘ、情報源ｘからの情報を受信する先をｙと
し、送信情報源ｘは、ｘとｙの通信ルート上には、複数
のリンクおよび交換ノードあるいは多重化ノードがあ
り、送信情報源ｘは、情報をパケット転送するのに必要
な帯域を全てのリンクで確保した上で受信先ｙに対して
パケット交換を行うＡＴＭ交換方式において、制御情報
を処理する機能、パケットをバッファに蓄積する機能、
バッファ使用が可能であることを伝達する機能、帯域を
設定開放する機能を備えるバーストサーバーをＮ個（１
≦Ｎ）、ｘとｙの通信ルート上にある複数の交換ノード
あるいは多重化ノード上に置く、あるいはノードに接続
しておき、送信側に最も近いバーストサーバーから最も
遠いバーストサーバーまでに順にバーストサーバー１、
バーストサーバー２、・・・、バーストサーバーＮの番
号をつけ、送信情報源ｘをバーストサーバー０，受信先
ｙをバーストサーバーＮ＋１としたとき、バーストサー
バー０は、バーストサーバー０からバーストサーバー
ｊ、ただし１≦ｊ≦Ｎ＋１までの全てのリンクに帯域を
確保後、バーストサーバーｊのバッファ使用可能性を調
べる手段を用い、使用が可能である場合に、バーストサ
ーバーｊにパケットを送出し、送出終了後、バーストサ
ーバー０からバーストサーバーｊまでの帯域を開放し、
次いで、バーストサーバーｊは、前記バーストサーバー
０と同様にバーストサーバーｊからバーストサーバーｊ
＋ｈ、ただし１≦ｊ＋ｈ≦Ｎ＋１までの全てのリンクに
帯域を確保後、バーストサーバーｊ＋ｈのバッファ使用
可能性を調べる手段を用い、使用が可能である場合に、
バーストサーバーｊから送られたパケットをバーストサ
ーバーｊ＋ｈに送出し、送出終了後、パケットが占有し
ていたバーストサーバーｊのバッファを開放し、バース
トサーバーｊからバーストサーバーｊ＋ｈまでの全ての
リンクの帯域を開放するという手順を繰り返し、バース
トサーバー０からバーストサーバーＮ＋１へ情報を転送
することを特徴とする。

【０００５】また本発明は、通信を行いたい情報源を
ｘ、情報源ｘからの情報を受信する先をｙとし、送信情
報源ｘは、ｘとｙの通信ルート上にある複数のリンクお
よび交換ノードあるいは多重化ノードにおいて、情報を
パケット転送するのに必要な帯域を確保した上で受信先
ｙに対してパケット交換を行うＡＴＭ交換方式におい
て、制御情報を処理する機能、パケットをバッファに蓄
積する機能、バッファ使用が可能であることを伝達する
機能、帯域を設定開放する機能を備えるバーストサーバ
ーをＮ個（１≦Ｎ）、ｘとｙの通信ルート上にある複数
の交換ノードあるいは多重化ノード上に置く、あるいは
ノードに接続しておき、送信側に最も近いバーストサー
バーから最も遠いバーストサーバーまでに順にバースト
サーバー１、バーストサーバー２、・・・、バーストサ
ーバーＮの番号をつけ、送信情報源ｘをバーストサーバ
ー０、受信先ｙをバーストサーバーＮ＋１としたとき、
ｊ＝０を初期値とし、バーストサーバーＮ＋１に情報が
送られるまで、送信すべき情報を持っているバーストサ
ーバーｊは、バーストサーバーｊからバーストサーバー
ｊ＋ｈ（ただし１≦ｊ＋ｈ≦Ｎ＋１）まで、全てのリン
クで帯域の確保を試みる手順Ｂを実行し、前記全てのリ
ンクで帯域確保が成功した場合には、バーストサーバー
ｊ＋ｈは、前記手順Ｂを実行し、バーストサーバーｊか
らバーストサーバーＮ＋１までの全てのリンクで帯域確
保に成功した場合には、バーストサーバーｊは、バース
トサーバーＮ＋１へパケットを送出し、送出後、バース
トサーバーｊからバーストサーバーＮ＋１までの帯域を
開放するという手順Ｄを実行し、バーストサーバーｋ
（ｊ＜ｋ≦Ｎ）とバーストサーバーｋ＋ｈ（ｊ＜ｋ＋ｈ
≦Ｎ）の間にあるリンクｆで前記帯域確保に失敗した場
合には、リンクｆからバーストサーバーｋまでの全リン
クの予約を取り消し、バーストサーバーｋのバッファ使
用可能性を調べるという手順Ｅを行い、手順Ｅにおい
て、バーストサーバーｋのバッファの使用が可能である
場合に、バーストサーバーｊは、パケットをバーストサ
ーバーｋに送出し、送出終了後、該パケットが占有して
いたバーストサーバーｊのバッファを解放し、バースト
サーバーｊからバーストサーバーｋまでの全てのリンク
の予約帯域を開放する手順Ｃを実行し、手順Ｅにおい
て、該バーストサーバーｋの使用が不可能である場合に
は、バーストサーバーｋ−ｉ（ただしｊ＜ｋ−ｉ＜ｋ）
をバーストサーバーｋと見なして前記手順Ｃを実行する
ことを特徴とする。

【０００６】

【作用】基本的なアイデアは、同時に予約するリンク数
を減らすことで、従来の技術の項で説明したブロック率
Ｇの算出式、Ｇ＝Ｋｇのリンク数Ｋを小さくするもので
ある。エンドエンドのルート中に、情報を蓄積する機能
および、端末と同等の帯域予約機能を持つサーバーを置
き、サーバーを仮想的に受信相手とみなすことで、受信
相手までのリンク数を減らすことができる。つまり、送
受信端末は、直接通信するのではなく、その経路上に置
かれてあるバーストサーバーを用いて、送信端末とバー
ストサーバー、バーストサーバーとサーバーとは別のバ
ーストサーバー、バーストサーバーと受信端末というよ
うな組み合わせで個別に順次通信を行えば、同時に予約
するリンク数を減らすことができる。また、情報を蓄積
するためのサーバーのバッファ容量が小さい場合には、
バッファの利用状況を知った上で情報転送を行うことに
より、バッファのオーバーフローによる情報の廃棄をな
くすことができる。

【０００７】また、送受信端末は、全てのリンクで予約
が成功するならば、受信相手と直接通信し、予約が失敗
した場合には、予約が成功したリンクだけを用いて、そ
の経路上に置かれてあるバーストサーバーを仮想受信相
手とみなして通信することでやはり同時に予約すべきリ
ンク数を減らすことができる。

【０００８】これらの結果としてブロック率Ｇを小さく
することができる。また、バッファ容量が小さい場合に
は、情報を蓄積するためのサーバーのバッファの利用状
況を知った上で情報転送を行うことにより、バッファの
オーバーフローによる情報の廃棄をなくすことができ
る。

【０００９】

【実施例】次に、図面を用いて本発明の実施例について
説明する。

【００１０】図１において、送信端末ｘは、便宜上バー
ストサーバー０と呼ばれ、受信端末ｙはバーストサーバ
ー３と呼ばれる。リンク０、スイッチ１、リンク１、ス
イッチ２、リンク２、スイッチ３、リンク３、スイッチ
４、リンク４、スイッチ５、リンク５、スイッチ６、リ
ンク６、バーストサーバー３がこの順にバーストサーバ
ー０に接続されている。また、バーストサーバー１がス
イッチ３に、バーストサーバー２がスイッチ５にそれぞ
れ接続されている。

【００１１】以下の説明では、説明を簡単にするため
に、送受信端末間の通信経路は予め定まっているものと
するが、予め定められているのではなく、予約を行いな
がら経路が決められるような方式でも、同じ実施例とな
る。各バーストサーバーは、経路上で経由するリンクと
バーストサーバー順序を予め知っている。例えば、ルー
ティングテーブルとして、経由するリンク、バーストサ
ーバーのリストをテーブルに持つことが可能である。

【００１２】図４は、バーストサーバー１の持つテーブ
ルの例である。また、予約の際に予約パケットが経由し
たリンクおよびバーストサーバーの名前をパケットのペ
イロードのルーティング領域に書き込む方式も可能であ
る。

【００１３】図５は、バーストサーバー０から送られた
予約パケットがリンク３からリンク４に向かうときの前
記ルーティング領域の内容の例である。図５において、
ヘッダには、パケットの宛先、パケットの送信元、およ
びパケットの型が記載され、パケットのペイロードの一
部の領域には、ルーティング領域があり、ルーティング
領域にはパケットの経由したリンク、スイッチ、バース
トサーバーの名前が経由順に記載されている。図５の例
では、パケットは、リンク１、リンク２、バーストサー
バー１、リンク３をこの順に経由したことを示す。

【００１４】各スイッチは、図６に示すように、一般的
なＡＴＭスイッチが持つような、パケットスイッチング
機能のためのバッファスイッチ６０１と帯域管理装置６
０２を持つ。帯域予約パケットは、入力線６０３から帯
域管理装置６０２に送られ、帯域管理装置６０２は、後
述するように予約パケットあるいは、予約失敗パケット
あるいは帯域キャンセルパケットあるいは帯域解放パケ
ットといった制御パケットを作成し、隣接のバーストサ
ーバーあるいは、リンクを通して隣接のスイッチに送る
ようにパケットヘッダを作成し、バッファスイッチ６０
１に信号線６０４を用いて入力する機能を持つ。バッフ
ァスイッチ６０１は、入力されたパケットのヘッダに書
かれている宛先にパケットを振り分け、出力線６０５を
用いて適当な宛先に情報および制御パケットを出力する
機能を持つ。

【００１５】各バーストサーバーは、図７に示すように
情報蓄積のためのパケットバッファ７０１およびバッフ
ァ使用状況管理装置７１０および帯域予約機能７０２を
もつ。パケットバッファ７０１は、入力線７０３から送
りこまれる情報を蓄積し、帯域予約機能７０２から信号
線７０４を通して、出力指令を受け取った場合には、情
報を適当な宛先に送るべく、出力線７０５を通して情報
を送出する。バッファ使用状況管理装置７１０は、バッ
ファの使用状況を常に監視し、バッファの空容量、バッ
ファの使用領域の増加度合、所定の容量を越える度合と
いった使用状況を保持している。バッファ使用状況管理
装置７１０は、本実施例では、帯域予約パケットがバー
ストサーバーの使用可否を問い合わせてきたときに、予
約パケットの要求する情報転送に必要なバッファ空容量
が確保できるかどうかを判断し、可否を回答するものと
する。ただし、バッファ使用状況管理装置７１０が、バ
ッファの空容量が不足している場合には、サーバー使用
休止パケットを網内の他のバーストサーバーや端末に送
付し、この後バッファの空容量が十分になったときにサ
ーバー復活パケットを網内の他のバーストサーバーや端
末に送付することでサーバーの使用可否を回答する実施
例もありうる。バーストの空容量が十分であるかどうか
の判断は、本実施例では、バッファの空容量が転送され
る情報の最大サイズよりも大きいか否かで、それぞれ、
バッファの使用可能、使用不可能を回答するものとする
が、帯域予約パケットに転送すべき情報のサイズを記載
して、サイズを空容量と比較する方式の実施例も可能で
ある。帯域予約機能７０２は、予約パケットあるいは、
予約失敗パケットあるいは帯域キャンセルパケットある
いは帯域解放パケットといった制御パケットを入力線７
０３から受け取り、後述するように適当な処理を行い、
パケットに対応する制御パケットを作成し、出力線７０
５を通して隣接のスイッチあるいはバーストサーバーに
送るように出力する。パケットバッファ７０１に送信す
べき情報が蓄積されている場合には、バーストサーバー
はあたかも送信端末のように振る舞う。このとき、帯域
予約機能７０２は、情報が要求する帯域を通信相手のバ
ーストサーバーまで確保するように制御パケットを出力
線７０５へ送出する。さらに、帯域予約機能７０２は、
予約成功パケットを受け取ったときに、パケットバッフ
ァ７０１にある情報を適当な宛先に送出するように、パ
ケットバッファ７０１を制御する。

【００１６】ｆ＝１，２，３，４，５について、リンク
ｆの帯域は、スイッチｆの帯域管理装置が管理する。ま
た、説明の簡単化のため、リンク０およびリンク６は、
バーストサーバー０およびバーストサーバー３がそれぞ
れ独占的に使用できるため帯域管理や帯域予約の必要が
ないもの、あるいはリンク０およびリンク６では、帯域
予約は、必ず成功するものとする。

【００１７】第１の実施例について図１を用いて説明す
る。第１の実施例は、バーストサーバー間でステップバ
イステップに情報を通信する方式である。

【００１８】バーストサーバー０は、バーストサーバー
１までの経路上の全てのリンクで所要帯域を予約するよ
う要求する予約要求パケットをリンク１宛てに送る。こ
の予約パケットを受け取ったスイッチ１では、帯域管理
装置が、要求帯域がリンク１の未割当帯域よりも大きい
場合には、要求パケットにリンク１で予約失敗した旨を
記載し、パケットヘッダを予約失敗パケットを表す型に
書き換えた上で、バーストサーバー０宛てに予約失敗パ
ケットを送り返す。この場合には、ブロックとなるた
め、バーストサーバー０は、再度予約要求を行うことに
なる。

【００１９】一方、スイッチ１の帯域管理装置は、要求
帯域がリンク１の未割当帯域よりも小さければ、要求帯
域を割り当て、未割当帯域から要求帯域を引く。さらに
パケットをリンク２宛に送る。予約パケットを受け取っ
たスイッチ２では、帯域管理装置が、要求帯域が未割当
帯域よりも大きい場合には、要求パケットにリンク２で
予約失敗した旨を記載し、パケットヘッダを予約失敗パ
ケットを表す型に書き換えた上で、バーストサーバー０
宛に予約失敗パケットを送り返す。スイッチ１では、予
約失敗パケットを受け取った場合、リンク１の予約帯域
を解放する。この場合には、ブロックとなるため、バー
ストサーバー０は、再度予約要求を行うことになる。

【００２０】一方、スイッチ２の帯域管理装置は、要求
帯域がリンク２の未割当帯域よりも小さければ、要求帯
域を割り当て、未割当帯域から要求帯域を引く。さらに
パケットをバーストサーバー１へ送る。

【００２１】バーストサーバー１は、予約パケットの到
着により、リンク１とリンク２の予約が成功しているこ
とを確認する。また、バーストサーバー１が持つバッフ
ァ使用状況管理装置７１０の使用可否判断が使用可能で
ある場合には、予約成功パケットをバーストサーバー０
宛に送り返す。予約成功パケットを受け取ったバースト
サーバー０は、情報をバーストサーバー１に送る。情報
送出後、バーストサーバー０は、リンク予約解放パケッ
トをバーストサーバー１までの全リンクに送る。スイッ
チ１およびスイッチ２の帯域管理装置は、それぞれリン
ク１およびリンク２の未割当帯域に情報が使用していた
帯域分だけ加える。また、バーストサーバー１が持つバ
ッファ使用状況管理装置７１０の使用可否判断が使用不
可能である場合には、要求パケットにバーストサーバー
１で予約失敗した旨を記載し、パケットヘッダを予約失
敗パケットを表す型に書き換えた上で、バーストサーバ
ー０宛に予約失敗パケットを送り返す。この場合には、
ブロックとなるため、バーストサーバー０は、再度予約
要求を行うことになる。

【００２２】次いで、バーストサーバー１は、バースト
サーバー０として、リンク３は、リンク１として、リン
ク２は、リンク４として、スイッチ３は、スイッチ１と
して、スイッチ４は、スイッチ２として前記手順を繰り
返す。すなわち、バーストサーバー１は、バーストサー
バー２までの経路上の全てのリンクで所要帯域を予約す
るよう要求する予約要求パケットをリンク３宛に送る。
予約パケットを受け取ったスイッチ３では、帯域管理装
置が、要求帯域がリンク３の未割当帯域よりも大きい場
合には、要求パケットにリンク３で予約失敗した旨を記
載し、パケットヘッダを予約失敗パケットを表す型に書
き換えた上で、バーストサーバー１宛に予約失敗パケッ
トを送り返す。この場合には、ブロックとなるため、バ
ーストサーバー１は、再度予約要求を行うことになる。

【００２３】一方、スイッチ３の帯域管理装置は、要求
帯域がリンク３の未割当帯域よりも小さければ、要求帯
域を割り当て、未割当帯域から要求帯域を引く。さらに
パケットをリンク４へ送る。予約パケットを受け取った
スイッチ４では、帯域管理装置が、要求帯域がリンク４
の未割当帯域よりも大きい場合には、要求パケットにリ
ンク４で予約失敗した旨を記載し、パケットヘッダを予
約失敗パケットを表す型に書き換えた上で、バーストサ
ーバー１宛に予約失敗パケットを送り返す。スイッチ３
では、予約失敗パケットを受け取った場合、リンク３の
予約帯域を解放する。この場合には、ブロックとなるた
め、バーストサーバー１は、再度予約要求を行うことに
なる。

【００２４】一方、スイッチ４の帯域管理装置は、要求
帯域がリンク４の未割当帯域よりも小さければ、要求帯
域を割り当て、未割当帯域から要求帯域を引く。さらに
パケットをバーストサーバー２へ送る。

【００２５】バーストサーバー２は、予約パケットの到
着により、リンク３とリンク４の予約が成功しているこ
とを確認する。また、バーストサーバー２が持つバッフ
ァ使用状況管理装置７１０の使用可否判断が使用可能で
ある場合には、予約成功パケットをバーストサーバー１
宛に送り返す。予約成功パケットを受け取ったバースト
サーバー１は、情報をバーストサーバー２に送る。情報
送出後、バーストサーバー１は、リンク予約解放パケッ
トをバーストサーバー２までの全リンクに送る。スイッ
チ３およびスイッチ４の帯域管理装置は、それぞれリン
ク３およびリンク４の未割当帯域に情報が使用していた
帯域分だけ加える。また、バーストサーバー２が持つバ
ッファ使用状況管理装置７１０の使用可否判断が使用不
可能である場合には、要求パケットにバーストサーバー
２で予約失敗した旨を記載し、パケットヘッダを予約失
敗パケットを表す型に書き換えた上で、バーストサーバ
ー１宛に予約失敗パケットを送り返す。この場合には、
ブロックとなるため、バーストサーバー１は、再度予約
要求を行うことになる。

【００２６】次いで、バーストサーバー２は、バースト
サーバー３までの経路上の全てのリンクで所要帯域を予
約するよう要求する予約要求パケットをリンク５宛に送
る。予約パケットを受け取ったスイッチ５では、帯域管
理装置が、要求帯域がリンク５の未割当帯域よりも大き
い場合には、要求パケットにリンク５で予約失敗した旨
を記載し、パケットヘッダを予約失敗パケットを表す型
に書き換えた上で、バーストサーバー２宛に予約失敗パ
ケットを送り返す。この場合には、ブロックとなるた
め、バーストサーバー２は、再度予約要求を行うことに
なる。

【００２７】一方、スイッチ５の帯域管理装置は、要求
帯域がリンク５の未割当帯域よりも小さければ、要求帯
域を割り当て、未割当帯域から要求帯域を引く。さらに
パケットをバーストサーバー３へ送る。

【００２８】バーストサーバー３は、予約パケットの到
着により、リンク５の予約が成功していることを確認す
る。また、バーストサーバー３が持つバッファ使用状況
管理装置７１０の使用可否判断が使用可能である場合に
は、予約成功パケットをバーストサーバー２宛に送り返
す。予約成功パケットを受け取ったバーストサーバー２
は、情報をバーストサーバー３に送る。情報送出後、バ
ーストサーバー２は、リンク予約解放パケットをバース
トサーバー３までの全リンクに送る。スイッチ５の帯域
管理装置は、リンク５の未割当帯域に情報が使用してい
た帯域分だけ加える。また、バーストサーバー３が持つ
バッファ使用状況管理装置７１０の使用可否判断が使用
不可能である場合には、要求パケットにバーストサーバ
ー２で予約失敗した旨を記載し、パケットヘッダを予約
失敗パケットを表す型に書き換えた上で、バーストサー
バー２宛に予約失敗パケットを送り返す。この場合に
は、ブロックとなるため、バーストサーバー２は、再度
予約要求を行うことになる。

【００２９】図２は、以上の動作によって、バーストサ
ーバー３がバーストサーバー０からの情報を受信する様
子を示すダイアグラムである。

【００３０】第２の実施例を図１を用いて説明する。第
２の実施例は、リンクの予約が成功する限りできるだけ
先のバーストサーバーまで予約を完了することを試み、
予約に失敗した場合には、予約を失敗したリンクから戻
った最初のバーストサーバーまで情報を送り、バースト
サーバーが前記手順を繰り返す方式である。

【００３１】送信すべき情報を持っているバーストサー
バーを送信サーバーと呼ぶ。最初は、バーストサーバー
０がソースサーバーである。また、情報の送り先バース
トサーバーを受信すべきバーストサーバーを受信サーバ
ーと呼ぶ。受信サーバーは、バーストサーバー３で固定
である。

【００３２】以下の手順を再帰的に繰り返して、受信サ
ーバーに情報を転送する。

【００３３】手順：手順始まり。

【００３４】「送信サーバーは、送信サーバーから受信
サーバーまでの経路上の全てのリンクで所要帯域を予約
するよう要求する予約パケットを受信サーバー宛に送
る。

【００３５】予約パケットを受け取ったスイッチｊ，ｊ
＝１，２，３，４では、帯域管理装置が、要求帯域がリ
ンクｊの未割当帯域よりも小さければ、要求帯域を割り
当て、未割当帯域から要求帯域を引く。さらにパケット
をリンクｊ＋１宛に送る。

【００３６】予約パケットを受け取ったスイッチ５で
は、帯域管理装置が、要求帯域がリンク５の未割当帯域
よりも小さければ、要求帯域を割り当て、未割当帯域か
ら要求帯域を引く。さらにパケットをバーストサーバー
３宛に送る。バーストサーバー３では、受信サーバーま
でのリンクで予約成功した旨を記載し、予約成功パケッ
トを送信サーバーに送る。予約成功パケットを受け取っ
た受信サーバーは、情報を受信サーバーに送る。情報送
出後、送信サーバーは、リンク予約解放パケットを受信
サーバーまでの全リンクに送る。各スイッチｊ，ｊ＝
１，２，３，４，５の帯域管理装置は、リンクｊの未割
当帯域に情報が使用していた帯域分だけ加える。

【００３７】予約パケットを受け取ったスイッチｊ，ｊ
＝１，２，３，４，５では、帯域管理装置が、要求帯域
がリンクｊの未割当帯域よりも大きい場合には、要求パ
ケットのリンクｊで予約失敗した旨を記載し、パケット
ヘッダを予約失敗パケットと表す型に書き換えた上で、
予約失敗リンクの直前にあるバーストサーバー（これを
仮受信サーバーと呼ぶ）宛に予約失敗パケットを送り返
す。つまり、リンク１およびリンク２が予約失敗リンク
である場合には、バーストサーバー０宛に、またリンク
３およびリンク４が予約失敗リンクである場合には、バ
ーストサーバー１宛に、またリンク５が予約失敗リンク
である場合には、バーストサーバー２宛に予約失敗パケ
ットが送られる。

【００３８】各リンクでは、予約失敗パケットを受け取
った場合、リンクｋを管理するスイッチｋの帯域管理装
置は、リンクｋの未割当帯域を前記予約パケットが予約
していた帯域分だけ加え、予約をキャンセルする。

【００３９】予約失敗パケットを受け取った仮受信サー
バーが、送信サーバーである場合には、予約ブロックと
なるため、送信サーバーは、あらかじめ定められた待ち
時間の後に、この手順を繰り返す。

【００４０】逆に予約失敗パケットを受け取った仮受信
サーバーが、送信サーバーでない場合には、予約失敗パ
ケットを受け取った仮受信サーバーでは、仮受信サーバ
ーが持つバッファ使用状況管理装置７１０の使用可否判
断が使用可能である場合には、仮受信サーバーまでのリ
ンクで予約成功した旨を記載し、予約失敗パケットのパ
ケットヘッダを予約成功パケットを表す型に書き換えた
上で、予約成功パケットを送信サーバーに送る。また、
仮受信サーバーが持つバッファ使用状況管理装置７１０
の使用可否判断が使用不可能である場合には、予約失敗
パケットを、送信サーバー宛に送り返す。この場合に
は、ブロックとなるため、送信サーバーは、再度本手順
を繰り返すことになる。

【００４１】予約成功パケットを受け取った送信サーバ
ーは、情報を仮受信サーバー−に送る。情報送出後、送
信サーバーは、リンク予約解放パケットを仮受信サーバ
ーまでの全リンクに送る。各スイッチｊ，ｊ＝１，２，
３，４，５の帯域管理装置は、リンクｊの未割当帯域に
情報が使用していた帯域分だけ加える。さらに、このと
き、情報は、仮受信サーバーに受信されるので、今度
は、仮受信サーバーを送信サーバーとし、手順を繰り返
す。」手順終わり。

【００４２】たとえば、リンク１，２，３，５は、要求
される帯域を予約するだめの未割当帯域を持っており、
リンク４だけが一時的に未割当帯域を持っていない場合
には、次のようになる。バーストサーバー０は、予約パ
ケットを用いて、リンク１の予約を試み、予約が成功
し、引き続きリンク２の予約を試み、予約が成功し、引
き続きリンク３の予約を試み、予約が成功し、引き続き
リンク４の予約を試みる。リンク４では、予約は不運に
も失敗となり、予約失敗パケットがバーストサーバー１
に送られ、リンク３の予約もキャンセルされる。バース
トサーバー１は、仮受信サーバーとなり、バーストサー
バー０とバーストサーバー１は、リンク１，２の予約帯
域を用いて、情報転送する。次にバーストサーバー１
は、予約パケットを用いて、リンクの予約を試みる。幸
運にもリンク４の予約が成功し、引き続きリンク５の予
約を試み、予約が成功する。このとき、予約パケット
は、バーストサーバー３に到着し、バーストサーバー３
からバーストサーバー１に予約成功パケットが送られ、
バーストサーバー１とバーストサーバー３は、リンク
１，２の予約帯域を用いて、情報転送する。図３に、以
上の例による通信のダイアグラムを示す。

【００４３】また、前記第１の実施例および第２の実施
例において、十分なバッファ容量を持つ実施例では、各
バーストサーバーは、バッファ使用状況管理装置７１０
を持たず、かつバーストサーバーのバッファの使用可否
を問い合わせる手順も持たない構成が可能である。実施
例の動作は、前記第１の実施例および第２の実施例にお
いて、バッファ使用に関して常に使用可能状態にあるも
のとしたときの動作と同一の動作となる。

【００４４】また、前記第１の実施例および第２の実施
例において、必ずしも経路上の全てのバーストサーバー
を使用する必要はなく、端末あるいは網の判断により限
定したバーストサーバーだけを使用する構成も可能であ
る。

【００４５】前記限定するバーストサーバーを選ぶため
の選択機能を送信源に付加する構成も可能である。ま
た、前記限定するバーストサーバーを選ぶための選択機
能を網内に設置する構成も可能である。選択機能は、網
の負荷状況等の動的な情報や送受信間のリンク数等の静
的な情報を用いて、前記限定するバーストサーバーを決
定する。図８は、図１に、送信端末に選択機能８０１が
付加された構成例および網内に選択機能８０２を持つ構
成例を示している。図８に示す例において、端末に置か
れた選択機能８０１は、送受信間のリンク数から、使用
するサーバーを選択する手順を、リンク数の１／３倍ま
での数のバーストサーバーを、送受信間の経路上にある
全てのバーストサーバーからランダムに選ぶ手順を備え
ている。網内に置かれた選択機能においても同様の手順
を用いることができる。

【００４６】なお、本実施例では、バーストサーバー
が、スイッチ、リンクといった網機能の一部として動作
しているが、バーストサーバーが網と独立して運用され
る構成の実施例および、網機能の一部としてのバースト
サーバーと網と独立なバーストサーバーが混在する構成
も可能である。

【００４７】また、前記第１の実施例および第２の実施
例において、任意のバーストサーバーｊ、ただしｊ≠０
から情報を送るためにバーストサーバーｊから予約パケ
ットを送る際に、バーストサーバーｈ、ただしｈ＜ｊが
予約した帯域と同じ大きさの帯域あるいは異なる大きさ
の任意の帯域を予約する構成も可能である。図９は、第
２の実施例において前記帯域変更を行う帯域変更機能９
０９をバーストサーバー１に付加した構成例である。例
えば、バーストサーバー０が帯域Ｂの予約を要求したと
きに、リンク１，２，３，５は、要求される帯域Ｂを予
約するだけの未割当帯域を持っており、リンク４だけが
一時的に未割当帯域を持っていない場合には、前記帯域
変更機能を用いて次のような通信が可能になる。バース
トサーバー０は、予約パケットを用いて、リンク１の予
約を試み、予約が成功し、引き続きリンク２の予約を試
み、予約が成功し、引き続きリンク３の予約を試み、予
約が成功し、引き続きリンク４の予約を試みる。リンク
４では、予約は不運にも失敗となり、予約失敗パケット
がバーストサーバー１に送られ、リンク３の予約もキャ
ンセルされる。バーストサーバー１は、仮受信サーバー
となり、バーストサーバー０とバーストサーバー１は、
リンク１，２の予約帯域を用いて、帯域Ｂで情報転送す
る。次にバーストサーバー１は、要求する予約帯域Ｂ′
をＢ′＜Ｂとして、つまり小さくして、予約パケットを
用いて、リンク４の予約を試みる。要求帯域が小さいの
で、幸運にもリンク４の予約が成功し、引き続きリンク
５の予約を試み、予約が成功する。このとき、予約パケ
ットは、バーストサーバー３に到着し、バーストサーバ
ー３からバーストサーバー１に予約成功パケットが送ら
れ、バーストサーバー１とバーストサーバー３は、リン
ク１，２の予約帯域を用いて、帯域Ｂ′で情報転送す
る。

【００４８】第１の実施例においても同様に前記帯域変
更を行う帯域変更機能をバーストサーバー１に付加した
構成が可能である。

【００４９】また、前記第１の実施例および第２の実施
例においては、図２および図３を用いて、バーストサー
バーへの情報転送が終了した後に、別のバーストサーバ
ーに対して予約を開始する場合を示したが、情報転送の
終了を待たずに、転送情報を受け取った直後から任意時
間後に別のバーストサーバーに対して予約を開始する構
成も可能である。図１０および図１１は、前記第１の実
施例および第２の実施例における、前記転送情報を受け
取った直後から任意時間後に別のバーストサーバーに対
して予約を開始する構成の場合の通信ダイアグラムを示
す例である。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、バーストサーバーを用
いることで、全てのリンクで同時に帯域予約に成功する
必要なしに、情報を送ることができる。つまり、従来技
術の項で述べたエンドエンドのブロック率Ｇを決めるＧ
＝Ｋｇにおいて、Ｋを小さくすることが可能である。従
って、リンク毎のブロック率ｇは固定であるため、エン
ドエンドでのブロック率の大幅な低下が期待できる。ま
た、予約に成功したリンクでは、実際に情報が送られる
ことになり、網全体のリンクの利用効率あるいはスルー
プットを向上させることが可能である。また、情報を蓄
積するためのサーバーのバッファ容量が小さい場合に
は、バッファの利用状況を知った上で情報転送を行うこ
とにより、バッファのオーバーフローによる情報の廃棄
をなくすことができる。このため、廃棄に起因する再送
が網の不必要なトラヒック増加をもたらし、網を輻輳さ
せることおよび、再送による遅延の増大が通信品質を劣
化させることを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における構成を示す図である。

【図２】本発明における通信ダイアグラムを示す図であ
る。

【図３】本発明における通信ダイアグラムを示す図であ
る。

【図４】ルーティングテーブルを示す図である。

【図５】制御パケットを示す図である。

【図６】スイッチの構成を示す図である。

【図７】バーストサーバーの構成を示す図である。

【図８】バーストサーバー選択機能を端末および網内に
持つ網構成を示す図である。

【図９】帯域変更装置付のバーストサーバーの構成をそ
れぞれ示す図である。

【図１０】通信ダイアグラムを示す図である。

【図１１】通信ダイアグラムを示す図である。

【図１２】従来の通信網の構成を示す図である。

【図１３】従来網における通信ダイアグラムを示す図で
ある。

【符号の説明】

ｘ送信端末ｙ受信端末６０１バッファスイッチ６０２帯域管理装置７０１パケットバッファ７１０バッファ使用状況管理装置９０９帯域変更装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】通信を行いたい情報源をｘ、情報源ｘから
の情報を受信する先をｙとし、送信情報源ｘは、ｘとｙ
の通信ルート上には、複数のリンクおよび交換ノードあ
るいは多重化ノードがあり、送信情報源ｘは、情報をパ
ケット転送するのに必要な帯域を全てのリンクで確保し
た上で受信先ｙに対してパケット交換を行うＡＴＭ交換
方法において、制御情報を処理する機能、パケットをバッファに蓄積す
る機能、バッファ使用が可能であることを伝達する機
能、帯域を設定開放する機能を備えるバーストサーバー
をＮ個（１≦Ｎ）、ｘとｙの通信ルート上にある複数の
交換ノードあるいは多重化ノード上に置く、あるいはノ
ードに接続しておき、送信側に最も近いバーストサーバ
ーから最も遠いバーストサーバーまでに順にバーストサ
ーバー１、バーストサーバー２、・・・、バーストサー
バーＮの番号をつけ、送信情報源ｘをバーストサーバー
０、受信先ｙをバーストサーバーＮ＋１としたとき、バーストサーバー０は、バーストサーバー０からバース
トサーバーｊ、ただし１≦ｊ≦Ｎ＋１までの全てのリン
クに帯域を確保後、バーストサーバーｊのバッファ使用
可能性を調べる手段を用い、使用が可能である場合に、
バーストサーバーｊにパケットを送出し、送出終了後、
バーストサーバー０からバーストサーバーｊまでの帯域
を開放し、次いで、バーストサーバーｊは、前記バース
トサーバー０と同様にバーストサーバーｊからバースト
サーバーｊ＋ｈ、ただし１≦ｊ＋ｈ≦Ｎ＋１までの全て
のリンクに帯域を確保後、バーストサーバーｊ＋ｈのバ
ッファ使用可能性を調べる手段を用い、使用が可能であ
る場合に、バーストサーバーｊから送られたパケットを
バーストサーバーｊ＋ｈに送出し、送出終了後、パケッ
トが占有していたバーストサーバーｊのバッファを開放
し、バーストサーバーｊからバーストサーバーｊ＋ｈま
での全てのリンクの帯域を開放するという手順を繰り返
し、バーストサーバー０からバーストサーバーＮ＋１へ
情報を転送することを特徴とするバーストサーバー蓄積
交換方法。
【請求項２】通信を行いたい情報源をｘ、情報源ｘから
の情報を受信する先をｙとし、送信情報源ｘは、ｘとｙ
の通信ルート上にある複数のリンクおよび交換ノードあ
るいは多重化ノードにおいて、情報をパケット転送する
のに必要な帯域を確保した上で受信先ｙに対してパケッ
ト交換を行うＡＴＭ交換方法において、制御情報を処理する機能、パケットをバッファに蓄積す
る機能、バッファ使用が可能であることを伝達する機
能、帯域を設定開放する機能を備えるバーストサーバー
をＮ個（１≦Ｎ）、ｘとｙの通信ルート上にある複数の
交換ノードあるいは多重化ノード上に置く、あるいはノ
ードに接続しておき、送信側に最も近いバーストサーバ
ーから最も遠いバーストサーバーまでに順にバーストサ
ーバー１、バーストサーバー２、・・・、バーストサー
バーＮの番号をつけ、送信情報源ｘをバーストサーバー
０、受信先ｙをバーストサーバーＮ＋１としたとき、ｊ＝０を初期値とし、バーストサーバーＮ＋１に情報が
送られるまで、送信すべき情報を持っているバーストサーバーｊは、バ
ーストサーバーｊからバーストサーバーｊ＋ｈ（ただし
１≦ｊ＋ｈ≦Ｎ＋１）まで、全てのリンクで帯域の確保
を試みる手順Ｂを実行し、前記全てのリンクで帯域確保が成功した場合には、バー
ストサーバーｊ＋ｈは、前記手順Ｂを実行し、バーストサーバーｊからバーストサーバーＮ＋１までの
全てのリンクで帯域確保に成功した場合には、バースト
サーバーｊは、バーストサーバーＮ＋１へパケットを送
出し、送出後、バーストサーバーｊからバーストサーバ
ーＮ＋１までの帯域を開放するという手順Ｄを実行し、バーストサーバーｋ（ｊ＜ｋ≦Ｎ）とバーストサーバー
ｋ＋ｈ（ｊ＜ｋ＋ｈ≦Ｎ）の間にあるリンクｆで前記帯
域確保に失敗した場合には、リンクｆからバーストサー
バーｋまでの全リンクの予約を取り消し、バーストサー
バーｋのバッファ使用可能性を調べるという手順Ｅを行
い、手段Ｅにおいて、バーストサーバーｋのバッファの
使用が可能である場合に、バーストサーバーｊは、パケ
ットをバーストサーバーｋに送出し、送出終了後、該パ
ケットが占有していたバーストサーバーｊのバッファを
解放し、バーストサーバーｊからバーストサーバーｋま
での全てのリンクの予約帯域を開放する手順Ｃを実行
し、手順Ｅにおいて、該バーストサーバーｋの使用が不可能
である場合には、バーストサーバーｋ−ｉ（ただしｊ＜
ｋ−ｉ＜ｋ）をバーストサーバーｋと見なして前記手順
Ｃを実行することを特徴とするバーストサーバー蓄積交
換方法。
【請求項３】Ｎ個のバーストサーバーのうち、任意のＫ
個だけを使用して通信を行うことを特徴とする請求項１
または２記載のバーストサーバー蓄積交換方法。
【請求項４】Ｎ個のバーストサーバーのうち、任意のＫ
個だけを選び出す機能を持つ装置をバーストサーバー０
に備えることを特徴とする請求項３記載のバーストサー
バー蓄積交換方法。
【請求項５】送信すべき情報を持っている任意のバース
トサーバーｊ、（ただしｊ≠０）から情報を送るために
バーストサーバーｊから予約パケットを送る際に、バー
ストサーバーｈ、（ただしｈ＜ｊ）が予約した帯域と同
じ大きさの帯域あるいは異なる大きさの任意の帯域を予
約することを特徴とする請求項１または２記載のバース
トサーバー蓄積交換方法。
【請求項６】バーストサーバーのバッファ使用可能性を
調べる手段として、前記帯域予約パケットを用いてバッ
ファの使用可能性をバーストサーバーに問い合わせるこ
とを特徴とする請求項１または２記載のバーストサーバ
ー蓄積交換方法。
【請求項７】バーストサーバーのバッファ使用可能性を
調べる手段として、前記帯域予約パケットを用いてバッ
ファの使用可能性をバーストサーバーに問い合わせるこ
とを特徴とする請求項２記載のバーストサーバー蓄積交
換方法。
【請求項８】バーストサーバーのバッファ使用可能性を
調べる手段として、バーストサーバーが端末も含めた他
のバーストサーバーに未使用バッファの状況あるいは使
用可否状況を通知することを特徴とする請求項２記載の
バーストサーバー蓄積交換方法。