JP2668817B2 - ポーリングを行う伝送システム - Google Patents

ポーリングを行う伝送システム

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JP2668817B2 JP27323793A JP27323793A JP2668817B2 JP 2668817 B2 JP2668817 B2 JP 2668817B2 JP 27323793 A JP27323793 A JP 27323793A JP 27323793 A JP27323793 A JP 27323793A JP 2668817 B2 JP2668817 B2 JP 2668817B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、異なるソースからのデ
ータユニットを多数のアクセスキューバッファ及び1の
アクセスコントローラを経由して伝送媒体に伝送するた
めの装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ここに用いられる方法は特に、ATMデ
ータセルのポーリングに適用できる。このような方法は
とりわけ、ボックスマ(Boxma)〔1〕他による刊
行物に知られている。そこに開示される方法は多数の工
程、すなわち、 工程1:キューサイズまたはキュー成長等種々キューの
キュー特性値を使用して、“発生比率”(たとえば、発
生周波数)を各キューについて計算する; 工程2:計算された比率を使用して、ポーリングテーブ
ル・サイズMとキューごとの発生の絶対数を計算する; 工程3:計算されたテーブル・サイズMと計算されたキ
ューごとの発生数を計算する、各工程よりなる。
【0003】工程3において、“ランダム・コントロー
ル手段”または“ゴールデン・レシオ手段”が使用さ
れ、これらは共にホフリ・アンド・ロスベルグ〔2〕
(Hofri&Rosberg)の研究による。“ラン
ダム手段”の性能はかなり制限される。“ゴールデン・
レシオ手段”の性能は良いが、かなり複雑な数学的作業
を要し、かなり長い時間がかかり、結局、B−ISDN
等広帯域用途に供される、ATMデータセルを扱うのに
かなり不利である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡単
な加算と比較機能で整数の処理に基づく方法を提供し、
迅速なポーリング・システムを得ることにある。
【0005】
【問題を解決するための手段】即ち本発明は、異なるソ
ースからのデータユニットを多数のアクセスキューバッ
ファ及び1のアクセスコントローラを経由して伝送媒体
に伝送するための伝送システムであって、それぞれのア
クセスキューバッファはキューバッファ負荷信号(Q
(1)・・・Q(n))を、それぞれのバッファの負荷
に依存して、該アクセスコントローラに出力し、該アク
セスコントローラは、該バッファ負荷信号を負荷比率整
数(R(1)・・・R(n))に変換してそしてそれら
比率整数の合計(S)を計数する第1の手段(I)、全
てのバッファに対して、該比率整数の合計(S)とバッ
ファの比率整数(R)との間の差に等しい修正整数(C
(1)・・・C(n))を計数する第2の手段(II)、
該キューバッファのそれぞれに割り当てられた緊急整数
(U(1)・・・U(n))を順位付けてそして第1位
に順位付けされるキューバッファを選択する第3の手段
(III)、該選択されたキューバッファからデータユニッ
トを該伝送媒体へスイッチする第4の手段(IV)及び、
該選択されたキューバッファの緊急整数をその修正整数
で減少させ、残りのキューバッファの緊急整数をそれら
の負荷比率整数で増加させる第5の手段(V)を有する
上記伝送システムを要旨とするものであり、それぞれの
手段により、以下の工程が実行されることを特徴とす
る: 工程1:各アクセスキューバッファ中のデータ数(負
荷)を表す各キュー値Q(n)を使用して比率テーブル
中の各比率値(整数)R(n)を計算する; 工程2:これら比率値R(n)の合計Sを計算する(以
上、第1の手段); 工程3:各キューバッファxの比率値R(x)により減
された、比率値の合計Sに等しい修正因子(整数)
(x)を各キューバッファxに割り当てる(第2の手
段); 工程4:最大緊急因子(整数)U(i)を有するキュ
バッファiを選択し、または、より多くのキューバッ
ファがこの最大緊急因子U(i)を有すれば、そこから
1つの特定キューバッファi、たとえば、この最大緊急
因子U(i)を有する比率テーブルにある第1キュー
ッファを選択する(第3の手段); 工程5:その修正因子(i)の値によって前記選択され
たキューバッファのデ ータをスイッチしてその緊急因子
U(i)を減少する; 工程6:比率値R(x)によって残りのキューバッファ
(≠i)の緊急因子U(x)を増加する(以上、第4及
び第5の手段);および 工程7;工程4から繰り返す、または工程1から繰り返
す(以下参照)。
【0006】
【作用】ポーリング・シーケンステーブルはキューサ
イズの長期平均値等不変キュー値を考慮して一度計算
されてから、定期的に再計算されてよい。これらの見方
はキュー値の動的な動き又はポーリング・システムの所
望精度に左右される。従って、一方ではポーリングテー
ブルを一度計算し、他方ではポールされる次のキューが
計算される各サイクル前にテーブルを再計算することが
できる。第1の場合には工程7から工程4へ“ジャンプ
・バック”が行われ、第2の場合では工程1へのジャン
プ・バックが必要である。また中間の形態も可能であ
る。たとえば、キュー値が変化したかどうか計算サイク
ル毎に一度チェックし、このような変化が検出された後
のみシーケンステーブルを再計算できる。これはnサ
クル毎に生じてもよい。以下は、キュー値が変化したか
どうか3サイクル毎にチェックが行われる作業テーブル
で、新比率テーブルがある場合にのみ、比率と新しい
正因子の和が計算される。また、これが各計算サイクル
に生じて、キュー要素の可変供給の動的な動きに対しポ
ーリング・シーケンステーブルの最大調節となる例が
明される。
【0007】文献: 1.ボックスマ(Boxma),O.J他 ポーリング・システムの最適化 レポートBS−R8932 数学・コンピューター科学センター P.O.Box4079,NL−1009AB アムス
テルダム 2.ホフリ(Hofri),M他 多アクセス・チャンネルにおけるゴールデン・レシオ重
みつきTDM手段によるバケット遅延 IEEE トランス.インフォーム.理論,IT−33
巻、p.341−349
【0008】
【実施例】以下、本発明による方法の作動を説明する。
特定時点における“到着速度”(時間単位のキュー要素
数の供給)がQ(a)=3、Q(b)=6、Q(c)=
3である、3つのキューa、b、cがあるものとする。
以下、上記工程は本発明に従うものとする。
【0009】工程0:各キューxに、初期緊急因子U
(x)、たとえば、U(a)=0、U(b)=0、U
(c)=0を割り当てる。
【0010】工程1:もっとも簡単な比率テーブルは、
O(x)の値を採用することによりR(a)=3、R
(b)=6、R(c)=3の比率テーブルとなることで
ある。たとえば、Q(x)の値がかなり高い、たとえば
3357、5976、2840であれば、たとえばQ
(x)の値も1000で割り、もっとも近い整数、こと
場合、再び3、6、3にそれらを丸めることによって、
これらからより簡単な比率数を導出する決定がなされ
る。
【0011】工程2:合計S=R(a)+R(b)+R
(c)=12;
【0012】工程3=修正因子C(x)はC(a)=1
2.3=9、C(b)=12−6=6、C(c)=12
−3=9となる。
【0013】工程4、5および6において、ポールされ
る次のキューが、前の工程において計算された値を用い
て選択される。
【0014】工程4:すべての緊急因子U(x)は0
(初期値)、ついでこの“最高”値で第1キューを選択
する。キューa。
【0015】工程5:C(a):U(a):0−9=−
9の値によりU(a)を減少する;
【0016】工程6:夫々R(b)とR(c)の値によ
りU(b)とU(c)を増分する。 U(b):=0+6=+6; U(c):=0+3=+3
【0017】工程7:工程4、5と6を繰り返す;
【0018】工程4:現在、結局最大値U(x)、すな
わち、U(b)=+6、一方U(a)=−9とU(c)
=+3を有するキューbを選択する;
【0019】工程5:C(b):U(b):=6−6=
0によりU(b)を減少する;
【0020】工程6:R(a):U(a):=−9+3
=−6によりU(a)を、R(c):U(c)=+3+
3=+6によりU(c)を増分する;
【0021】工程7:工程4、5と6を繰り返す;
【0022】工程4:つぎに、現在最高値U(x)、す
なわちU(c)=+6、一方U(a)=−6とU(b)
=0を有する、キューCを選択する;
【0023】工程5:C(c):U(c):=+6−9
=−3によりU(c)を減少する;
【0024】工程6:R(a):U(a):=−6;3
=−3によりU(a)を、R(b):U(b):=0+
6=+6によりU(b)を増分する;
【0025】工程7:工程4、5と6を繰り返す、等。
【0026】上記はテーブル形式で次のように表され
る。
【0027】
【0028】3−6−3の比率分配により、計算ポーリ
ングシーケンスはa−b−c−b−a−b−c−b−a
−等となる(U(x)の最大値は*印で示されてい
る)。キューについて測定されたキュー値が変化する時
点で、ポーリング・シーケンスも変化し;その場合、従
って、R(a)、R(b)、R(c)の値も変化し、C
(a)、C(b)、C(c)の値も変化する。このよう
な変化は、どのキューが次のキューとして使用されるか
を測定する各計算サイクルPの直前に、その計算に含ま
れてポーリング・シーケンスが常にATMデータセル等
キュー要素の流入に最適に調節される。変化はまたn計
算サイクル毎に一度計算に含まれる。この方法は、すで
にシュミレーションにより確認されているように、AT
Mシステムにおける応用にきわめて適しているように思
える。
【0029】下記プログラムを使用するさらに他の例を
以下に述べる。
【0030】 100 CLS 110 APPEND AS#1のため“Pn.ou
t” OPEN 120 INPUT AS#2のため“Pn.i
n” OPEN 130 “キュー名 a、b、c” PRINT 140 “キュー名 a、b、c” PRINT #
1 150 INPUT #2、Q(1)、Q(2)、Q
(3)、R 160 (Q(1)=Q(1))、(Q(2)=Q
(2))、(Q(3)=Q(3))であれば420へ行
く 170 Q(1)=Q(1):Q(2)=Q(2):
Q(3)=Q(3) 180 ““PRINT #1、””をPRINT 190 “キュー値Q(a)=###Q(b)=##
#Q(c)=###”;Q(1);Q(2);Q(3)
を用いてPRINT 200 “キュー値Q(a)=###Q(b)=##
#Q(c)=###”;Q(1);Q(2);Q(3)
を用いてPRINT #1 210 “比率因子 R=###”;Rを用いてPR
INT 220 “比率因子 R=###”;Rを用いてPR
INT #1 230 S=0 240 X=1から3 250 R(X)=INT((Q(X)/R)+5) 260 S=S+R(X) 270 次X 280 X=1から3 290 C(X)=S−R(X) 300 次X 310 “比率値 R(a)=###R(b)=##
#R(c)=###”;R(1)、R(2)、R(3)
を用いてPRINT 320 “比率値 R(a)=###R(b)=##
#−R(c)=###”; R(1)、R(2)、R
(3)を用いてPRINT #1 330 “合計比率値 S=###”;Sを用いてP
RINT 340 “合計比率値 S=###”;Sを用いてP
RINT #1 350 “修正値C(a)=###C(b)=###
C(c)=###”;C(1)、C(2)、C(3)を
用いてPRINT 360 “修正値C(a)=###C(b)=###
C(c)=###”;C(1)、C(2)、C(3)を
用いてPRINT #1 370 PRINT”” 380 PRINT #1、”” 390 “P U(a) U(b) U(c) 選択
キュー(i)、PRINT 400 “P U(a) U(b) U(c) 選択
キュー(i)、PRINT #1 410 PRINT #1、”” 420 P=1から3 430 (U(1)>=U(2))、(U(1)>=
U(3))であれば、Q$=“a”:M$(1)
=“”:M$(2)=“ ”:M$(3)=“ ”:
460へ行く 440 (U(2)>=U(3))、(U(2)>=
U(1))であれば、Q$=“b”:M$(1)=“
”:M$(2)=“”:M$(3)=“ ”:46
0へ行く 450 (U(3)>=U(1))、(U(3)>=
U(2))であれば、Q$=“c”:M$(1)=“
”:M$(2)=“ ”:M$(3)=“”:46
0へ行く 460 N=N+1 470 “### ###& ###& ###&
&”;N、U(1)、M$(1)、U(2)、M$
(2)、U(3)、M$(3)、Q$を用いてPRIN
T 480 “### ###& ###& ###&
&”;N、U(1)、M$(1)、U(2)、M$
(2)、U(3)、M$(3)、Q$を用いてPRIN
T #1 490 Q$=“a”であれば、U(1)=U(1)
−C(1):U(2)=U(2)+R(2):U(3)
=U(3)+R(3) 500 Q$=“b”であれば、U(2)=U(2)
−C(2):U(1)=U(1)+R(1):U(3)
=U(3)+R(3) 510 Q$=“c”であれば、U(3)=U(3)
−C(3):U(1)=U(1)+R(1):U(2)
=U(2)+R(2) 520 次のP 530 EOF(2)であれば、550へ行く 540 150へ行く 550 CLOSE 560 SYSTEM
【0031】上記プログラムにおいて、キューが案内さ
れる各第3計算サイクル後、キューに変化、たとえば、
キューに位置する要素数の変化があったかどうかのチェ
ックを行う(たとえば、正味増加/減少の変化があった
かどうかのチェックを行う)。上記例では変化は生じな
かったので、キュー値は所定期間一定のままである(新
しい値は変化が生じたときのみに与えられる)。
【0032】まず、下記はキュー値が因子100により
上例より大きい状態を示す。
【0033】
【0034】キュー値を比率因子100により割って、
比率テーブルの値としてもっとも近い整数を用いること
によって、同じ状態が第1例のように得られる。比率因
子がかなり大きいため、以下の例に見られるようにかず
かな不正確さがキュー選択に導入される。このとき、小
さい比率因子を使用することによって選択がより正確に
なる。
【0035】
【0036】下に、キュー値が急に変化する状態例を示
す。(各場合に示される)変化状態は各第3計算サイク
ルに考慮されている。
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】第3計算サイクル毎よりはむしろ、計算サ
イクル毎にキュー内のキュー値に変化が生じたかどうか
を同時にチェックできることは明らかである。下記の例
では、各キュー選択の前に、前の選択に対するキュー値
の変化が検出され、その場合にのみ変化キュー値が与え
られR(x)、S、C(x)の値が両計算されることを
想定している。
【0043】時間によるキューの進度は次のとおりであ
る。
【0044】 1 286−598−326 2 286−635−326 3 234−635−326 4 234−635−376198−635−376 6 198−635−376 7 198−635−376 8 198−635−376 9 255698467 10 255−698−467 11 287751501 12 287−751−501 13 302923578 14 302−923−578 15 302−923−578
【0045】そこで、ポーリング・シーケンステーブル
計算は次のようになる。
【0046】
【0047】
【0048】
【0049】
【0050】
【0051】
【0052】
【0053】
【0054】
【0055】簡単にして、上記例で3つのキューを想定
する。この数は簡単な方法で増加することは明らかであ
る。
【0056】サービス割り当てを変化するサービス条件
に早く調節できるシステムに、本発明による方法にとっ
て1つの重要な適用が見られる。急に変化するキューサ
ービス条件が生ずるシステムの一例はATM受動光学ネ
ットワークであり、このネットワークでは、多ユーザー
が木のように分岐されたガラス・ファイバによって局部
交換に接続される。ここで、ATMデータセルを有する
ユーザ・キューは上記方法を使用して効率良く読み出す
ことができる。
【0057】ポーリング・テーブルがサービス条件に連
続的に調節されれば、U(a)、U(b)、およびU
(c)の初期値は決定的ではない。しかし、ポーリング
・テーブルが半静的に使用される場合は、初期値はさら
に重要である。実際の経験によれば、使用される初期値
が、比率値の合計Sから、この合計Sと夫々比率値R
(a)、R(b)、R(c)との商の全数を引いたもの
であれば、良い解法が得られることを示している。最後
の例において、次が成立する。
【0058】比 率 値 R(a)=29 R
(b)=60 R(C)=33 合計比率値 S=122
【0059】上記ルールを用いると、U(a、b、c)
の初期値は次のごとくなる。
【0060】 Ui(a)=S−(S DIV R(a))=122−(122 DIV 2 9)=122−4=118 Ui(b)=S−(S DIV R(b))=122=(122 DIV 6 0)=122−2=120 Ui(c)=S−(S DIV R(c))=122−(122 DIV 3 3)=122−3=119
【0061】ポーリング・テーブル計算結果は(上記の
同じキュー値から始めて)次のごとくなる。
【0062】
【0063】
【0064】
【0065】
【0066】
【0067】
【0068】
【0069】
【0070】理解されるように、初期値の変化により第
1の3計算サイクル(P=1・・・3)を左右する。
【0071】緊急因子U(a、b、c)の初期値の選択
に関しなされたコメントも比率因子Rの選択についてな
される。比率因子R=1によりもっとも正確な結果が得
られ;そこで(測定された)キュー値も計算に使用され
る比率値である。しかし、キュー値はきわめて大きく、
特に、ポーリング・テーブルの性質が静的であるため
(ある期間)例えば(限られたバッファ容量)を有する
RAMに記憶されねばならないような場合は、キュー値
の比率値により表される減少表示は比率因子>1を使用
して作らねばならない。もう1つの問題として、(時間
単位当りのキュー要素の供給を表すキュー値を使用する
場合では)最高伝送速度を越えないことである。以下は
比率値計算の良い解決法である。以下のキュー値(Kb
it/秒の時間単位でキュー要素の供給)を想定する:
70000、19000、18500、22333およ
び80000。このために必要な帯域幅は137833
Kbit/秒である。最大伝送帯域幅が140000K
bit/秒と想定する。最初の解決法は、キュー
(5):2167 DIV 5=433の数により残り
の帯域幅140000−137833=2167の整数
除算を行ってから、種々のキュー成長値をその商で除算
する:70000 DIV 433=161;1900
0 DIV 433=43;18500 DIV 43
3=42;22333DIV 433=51および80
000 DIV 433=18。
【0072】なるべく、これら比率値は、ほとんど、全
伝送容量140000Kbit/秒を利用して、各々1
で増分されるので、比率値は162、44、43、52
と19になる。なお、異なるキューの比率因子はいく分
異なる値、すなわち、この場合、70000/162=
432、19000/44=431、18500/43
=430、22333/52=429と8000/19
=421であることを指摘しておく。
【0073】キュー値の最適減少表示の計算の他の解決
法は次のように行う。工程1:奇数キュー値に1を加
え;これら値は70000、19000、18500、
22333+1=22334と8000となり;残りの
帯域幅は2167−1=2166となる。工程2:キュ
ー値と残りの帯域幅を2で割り、得られた奇数値に1を
加えると;新たな値は35000、9500、925
0、11167+1=11168、4000となり、新
しい残り数は1082である(2166/2=108
3、そこから1を引いて値11167を1だけ増大す
る)。工程2を、残りの帯域幅が最小になるまで繰り返
す、すなわち、工程2がもう一度繰り返されれば、残り
の帯域幅は負になる。この場合、次の比率値は繰り返し
工程28倍の結果である:137、38、37、44と
16;残りの帯域幅は1(Kbit/秒)である。
【0074】
【発明の効果】キュー値から最適比率値を計算する上記
の方法は、(ここで比率値は最適ポーリング・シーケン
スの計算の入力を形成する)、(全)帯域幅を最大に使
用して、その帯域幅をこえないで、キュー要素の伝送速
度を最大にする。このように、上記した局面により、種
々のキューからのキュー要素は普通のシーケンスでかな
りひんぱんに読出される(ポールされる)、(すなわ
ち、キューがオーバフローしないほどひんぱんに読出さ
れる)、そして受動光学加入者ネットワークにおける加
入者からのATMセル等要素の伝送速度は、許容伝送速
度(ヒット速度)を超過させないで、最高にされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の装置の概念図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−68058(JP,A) 特開 平4−329043(JP,A) 特開 平2−288638(JP,A) 特開 平3−13141(JP,A) 特開 平2−79536(JP,A) 特開 平4−172032(JP,A) 特公 平4−79536(JP,B2)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 異なるソースからのデータユニットを多
    数のアクセスキューバッファ及び1のアクセスコントロ
    ーラを経由して伝送媒体に伝送するための伝送システム
    であって、 それぞれのアクセスキューバッファはキューバッファ負
    荷信号(Q(1)・・・Q(n))を、それぞれのバッ
    ファの負荷に依存して、該アクセスコントローラに出力
    し、該アクセスコントローラは、 該バッファ負荷信号を負荷比率整数(R(1)・・・R
    (n))に変換してそしてそれら比率整数の合計(S)
    を計数する第1の手段(I)、 全てのバッファに対して、該比率整数の合計(S)とバ
    ッファの比率整数(R)との間の差に等しい修正整数
    (C(1)・・・C(n))を計数する第2の手段(I
    I)、 該キューバッファのそれぞれに割り当てられた緊急整数
    (U(1)・・・U(n))を順位付けてそして第1位
    に順位付けされるキューバッファを選択する第3の手段
    (III)、 該選択されたキューバッファからデータユニットを該伝
    送媒体へスイッチする第4の手段(IV)及び、 該選択されたキューバッファの緊急整数をその修正整数
    で減少させ、残りのキューバッファの緊急整数をそれら
    の負荷比率整数で増加させる第5の手段(V)を有する
    上記伝送システム。
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