JP2861959B2 - Ａｔｍ網輻輳制御システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＡＴＭ網輻輳制御シ
ステムに関し、特にＡＴＭ通信網を構成する各ノ一ドの
輻輳を回避して加入者から要求のあったチャネルの収容
を行い、ＡＴＭ通信網の輻輳を回避する為の輻輳制御方
式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、非同期転送方式を採用する通信網
［ＡＴＭ（ＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＴｒａｎｓｆｅｒ
Ｍｏｄｅ）網］、特にＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ
Ｎｅｔｗｏｒｋ）においては、通信するための帯域予
約を行わないＢｅｓｔ Ｅｆｆｏｒｔクラスでサービス
を転送を行うことが考えられている。

【０００３】Ｂｅｓｔ Ｅｆｆｏｒｔサービストラフィ
ックでは何も制御を行わないと、帯域予約を行っていな
い為、高負荷の時にセル廃棄による再送を行うと、スル
ープット特性が急激に悪化する恐れがあり、輻輳制御を
行う必要がある。

【０００４】この輻輳制御において、Ｂｅｓｔ Ｅｆｆ
ｏｒｔクラスのＡＢＲ（Ａｖａｉｌａｂｉｌｅ Ｂｉｔ
Ｒａｔｅ）サービスではリソースマネジメント（Ｒ
Ｍ）セルを用いて、端末のセル送出レート（ＡＣＲ：Ａ
ｌｌｏｗｅｄ Ｃｅｌｌ Ｒａｔｅ）のフィードバック
コントロールを網が行っている。

【０００５】ＥＣＮ（Ｅｘｐｌｉｃｉｔ Ｃｏｎｇｅｓ
ｔｉｏｎ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）方式はノードに
おいて輻輳状況を検出した時に、輻輳を知らせるメッセ
ージを発信端末側へ送信し、そのメッセージを受信した
発信端末が送信レートを下げることによって輻輳を解除
することで、セル廃棄を防ぐ方法である。このＥＣＮ方
式としては下記に示すような２種類の方法がある。

【０００６】まず、ＦＥＣＮ（Ｆｏｒｗａｒｄ ＥＣ
Ｎ）と呼ばれる方法ではノ一ドで輻輳が検出されると、
データセルのヘッダのＣｏｎｇｅｓｔｉｏｎ Ｎｏｔｉ
ｆｉｃａｔｉｏｎ ｂｉｔをたて、そのセルを着信端末
まで送出する。すなわち、発信端末が着信端末側へ輻輳
を知らせる制御セルを送信する方式である。

【０００７】また、ＢＥＣＮ（Ｂａｃｋｗｏｒｄ ＥＣ
Ｎ）と呼ばれる方法ではノ一ドで輻輳が検出されると、
ノ一ドが直接発信端末側へ輻輳検出を知らせる制御セル
を送り返す方式である。

【０００８】但し、上記のＡＢＲはもともとＡＴＭ−Ｌ
ＡＮで用いることを目的としたものであり、ＷＡＮ（Ｗ
ｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）でも有効性を発揮
できるかどうかはまだ明らかでない。

【０００９】バースト性のある情報が流れるＡＴＭ網全
体にわたる輻輳制御方法としては発交換機側で規定値を
持ち、パスの設定を制御する方法、あるいは着信側にて
制御する方法等が考えられている。これらの方法につい
ては、「ＡＴＭ網における着加入者回線輻輳制御に関す
る一考察」（古川、白戸、八尾、山中著、１９９６年電
子情報通信学会春季大会予稿集Ｂ−６６３）に記載され
ている。

【００１０】但し、網の入り口側、着信側で輻輳制御を
行う方法では、大規模な網において加入者交換機で持つ
情報が膨大となり、また輻輳の発生から検出制御までに
時間がかかり、十分な輻輳の回避が行えない。

【００１１】分散的なノ一ドレベルの輻輳状態検出法と
しては、次のような方法がある。例えば、特開平５−２
４４１９３号公報に開示された非同期転送モードにおけ
る輻輳判定制御方式では仮想バス毎に単位時間あたりに
トラフィック量を測定し、予め定めたトラフィック量の
範囲を越えた場合に輻輳状態であると判定する手段と、
非同期転送セルの輻輳を検出した時に輻輳状態である仮
想バスに割り当てられたチャネル数をトラフィック量に
応じた値に変更する手段とを有している。

【００１２】しかしながら、この方式では仮想チャネル
数をトラフィック量に応じた値に設定するのみであり、
チャネル設定できない呼については規定されていない。
また、非同期転送網では呼数のみの制限では十分でな
く、接続要求のあった呼の要求帯域を考慮した規制方法
が望ましい。

【００１３】一方、特開平５−２９２１０９号公報に開
示された論理パス分散収容呼接続方式においては、セル
非同期転送網内における広帯域バーストの集中あるいは
障害発生等によって局所的にトラフィック急上昇が生じ
た場合に中継交換ノ一ドでのセル廃棄およびセル遅延の
増大を抑制する為に、常時、呼毎に発着交換ノ一ド間の
複数の通信経路に論理パスを分散させて収容する方式で
ある。

【００１４】この方式を用いた装置は着側交換ノ一ドに
到達しうる複数の通信経路を形成する中継交換ノ一ドの
座標情報を格納しておく経路表と、その各交換ノ一ドの
負荷率情報を随時更新して記憶しておく負荷率表と、そ
の負荷率からパーセント遅延を計算する計算器と、その
計算結果から最小パーセント遅延の通信経路を判定する
判定機と、判定結果を登録するセル交換機用接続表とか
ら構成されている。

【００１５】この方式では呼毎に着側交換ノ一ドに向か
う論理パスを分散させて通信経路に収容し、その呼を接
続するようになっている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の輻輳制
御方式では、集中管理装置の制御下でＶＣ（Ｖｉｒｔｕ
ａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）パスの設定やトラフィック管理
を行うようなネットワークシステムの場合、網内の装置
におけるトラフィックオーバフローによって通信サービ
スの品質が劣化するという問題がある。

【００１７】また、網の入り口側、着信側で輻輳制御を
集中的に行う方法では、規制帯域の算出法や着側トラフ
ィックに応じた柔軟な規制が困難であり、また発／着交
換機側で中継ノ一ドの輻輳状態の検出と制御開始までに
時間がかかり、迅速な制御が行えないという問題があ
る。

【００１８】さらに、中継ノ一ドにおいて輻輳の検出や
制御を行う分散化輻輳制御方式としては特開平５−２９
２１０９号公報に開示された方法があり、この方法では
呼毎に発着交換ノードの間の各通信経路のパーセント遅
延を、時々多様に変化するトラフィックに対して逐次、
推定・比較し、トラフィック最小の通信経路を選択して
呼を接続している。

【００１９】この方式では網内の各々の中継交換ノ一ド
において、着側交換ノ一ドに至る経路表を有する為に記
憶領域を確保しなければならず、網の大規模化や複雑な
構成を招いてしまう。

【００２０】この網においては着側交換機に至る下流に
つながる全てのノ一ドにおけるトラフィック情報をトラ
フィック情報通知用の論理パスで入手し、負荷率表に設
定するのであるが、該当中継ノ一ドと着側交換機との距
離が大きいような場合、中継ノ一ドの負荷率を受信する
までに遅延が生じる恐れがあり、正しい負荷率判定が行
えない可能性がある。また、網内の各ノ一ドで下流の中
継ノ一ドの情報を持つため、設備増設による網内のノ一
ドの追加等によって経路表の更新を全てのノ一ドについ
て行わねばならず、保守管理が難しい。

【００２１】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、ノ一ドレベルの輻輳状態を迅速に検出することが
でき、セル廃棄等の事態を防止することができるＡＴＭ
網輻輳制御システムを提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明によるＡＴＭＡＴ
Ｍ網輻輳制御システムは、呼の設定を開始する発信側加
入者交換ノ一ドと、前記呼を受信する着信側加入者交換
ノ一ドと、前記発信側加入者交換ノ一ドと前記着信側加
入者交換ノ一ドとの間を接続する複数の中継交換ノード
とからなる非同期転送モード通信網のＡＴＭ網輻輳制御
システムであって、前記発信側加入者交換ノ一ドと前記
複数の中継交換ノードのうちの伝送路分岐点となるノー
ド各々とに設けられかつ自分岐点から着信側の次の分岐
点までの迂回路を探索する探索手段と、前記複数の中継
交換ノード各々に設けられかつ自ノードが接続された伝
送路のトラフィックを監視する監視手段と、前記複数の
中継交換ノード各々に設けられかつ前記監視手段の監視
結果に基づいた前記伝送路の輻輳情報を発信側の隣接ノ
ードに通知する通知手段と、前記発信側加入者交換ノ一
ドと前記複数の中継交換ノードのうちの伝送路分岐点と
なるノード各々とに設けられかつ着信側の隣接ノードの
前記通知手段からの前記輻輳情報によって前記伝送路が
輻輳状態となったことが通知された時に当該伝送路を前
記探索手段で探索された迂回路のうち最もトラフィック
量の低い経路に切換える切換え手段とを備えている。

【００２３】すなわち、非同期転送モード通信網は加入
者からのデータや音声、及び画像等の情報を接続先に通
信する為の呼の接続要求を受け、保有する網の情報に照
らして呼の収容要求に応答し、呼の設定を開始する加入
者交換ノ一ドと、これに伝送路を介して接続する中継交
換ノ一ド群と、着信側加入者交換ノ一ドとから構成され
るメッシュ状のＡＴＭ通信網と、そのＡＴＭ通信網の管
理を行う管理システムとから構成されている。

【００２４】この通信システムにおいて、交換ノ一ドは
セルを転送する為に参照するルーティングテーブルと、
受信したセルの処理を行う為にそのセルを一時格納する
バッファと、トラフィック計測手段とを持ち、管理シス
テムは加入者からの要求により設定するエンドツウエン
ドのパスの一部に関して輻輳を回避する為の範囲を設定
する手段を有している。

【００２５】上記の交換ノ一ドは隣接ノ一ドとの情報の
交換によって予め隣接するノ一ドとの伝送路の識別を行
う手段を持つ通信システムにおいて、通信網内に設定さ
れるパスの部分に対して輻輳の回避の為の迂回路設定領
域を伝送路分岐点となるノ一ドを両端として複数設定す
る手段と、隣接ノ一ドとの情報の交換によって予め隣接
するノ一ドとの間で伝送路の識別を行う手段と、セルの
送受信部における予め急激なトラフィックの増加を吸収
するために設定されたバッファと、このバッファの占有
率を計測して予め定められた複数のしきい値と比較する
ことでトラフィック量の観測を行う手段とを持ってい
る。

【００２６】特に、迂回路設定の両端及び指定された２
ノ一ドは設定された領域の両端のノ一ド間で、指定され
たパスの部分について自律的に複数の迂回路の探索／設
定を行うため、管理システムから指定された経由ノ一ド
数と迂回路の設定数の範囲とによって上流側の端点から
メッセージをブロードキャストしていき、下流の端点で
その規定数範囲内でのメッセージの到達確認を行うこと
で有効な経路を探索登録するとともに、トラフィック情
報を運ぶための制御チャネルを設定する。

【００２７】上流側の端点では制御チャネルにて迂回路
設定領域内の迂回路経路情報を登録するルーティングテ
ーブルと、制御チャネルを用いて送信される中継ノ一ド
のトラフィック情報を記憶するトラフィックテーブルと
を持ち、これらのテーブルの内容を基に迂回先となる伝
送路のトラフィックの混み状態を比較して常に最も輻輳
度の低いルートを記憶している。

【００２８】通信システムにて中継交換ノ一ドは、上記
しきい値との比較によりトラフィックが通知レベルに達
したのを観測すると、その経路上の制御チャネルで上流
ノ一ドに輻輳の通知を行い、輻輳を通知された時に迂回
路設定の上流側の端点と指定されていない場合にさらに
上流ノ一ドに転送を行う。

【００２９】迂回路設定の上流側の端点と指定されたノ
一ドは輻輳情報の検出と終端とを行い、輻輳レベルと伝
送路容量情報とから受付け可能な帯域を算出して監視す
る複数の迂回路の中で最も適切な迂回路への呼の設定を
開始し、また設定領域全体について輻輳度が高いと判定
した場合に輻輳メッセージを生成して上流の中継交換ノ
一ドに転送する。

【００３０】この輻輳メッセージを検出した上流の別の
迂回路設定領域では呼の収容を図るとともに、迂回路設
定ができない場合にさらに上流にさかのぼって迂回路設
定を行い、加入者系装置までさかのぼっても収容が不可
能な場合にはユーザーと管理システム（オペレータ）に
通知を行う。

【００３１】一方、下流ノ一ドで閾値との比較によって
輻輳状態の解除を検出した場合には上流ノ一ドヘ輻輳状
態の解除の通知を行い、この通知を基に迂回路設定領域
の端点で管理する領域の迂回路のトラフィック状態の更
新を行う。また、受付け可能な帯域を算出し、これを上
流ノ一ドに通知して上流の迂回路設定領域で輻輳状態の
更新を行う。これによって、ノ一ドレベルの輻輳状態を
迅速に検出することが可能となり、セル廃棄等の事態を
防止することが可能となる。

【００３２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施例について
図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例によ
るＡＴＭ交換ノ一ドの構成を示すブロック図である。図
において、ＡＴＭ交換ノ一ド［ＶＰＩ（Ｖｉｒｔｕａｌ
Ｐａｔｈ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）／ＶＣＩ（Ｖｉｒ
ｔｕａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）変
換ノ一ド］１は輻輳制御部２と、送／受信部３と、ノー
ド輻輳判定部４と、タイマ５と、転送処理部（ＶＰＩ／
ＶＣＩ変換部）６と、バッファ７と、トラフィックモニ
タ部８とから構成されている。

【００３３】また、輻輳制御部２は迂回路設定制御部２
１と、トラフィック管理テーブル２２と、迂回路ルーテ
ィングテーブル２３と、経路輻輳判定部２４と、制御チ
ャネル１００のトラフィック情報読出し部２５とから構
成されている。

【００３４】ここで、本発明の一実施例によるＡＴＭ通
信網は加入者からのデータや音声、及び画像等の情報を
接続先に通信するための呼の接続要求を受け、保有する
網の情報に照らして呼の収容要求に応答し、呼の設定を
開始する加入者交換ノ一ドと、これに伝送路を介して接
続する中継交換ノ一ド群と、着信側加入者交換ノ一ドと
から構成されるメッシュ状のＡＴＭ通信網と、そのＡＴ
Ｍ通信網の管理を行う管理システムとから構成されてい
る。尚、ＡＴＭ交換ノ一ド１は加入者交換ノ一ドや着信
側加入者交換ノ一ド、及び中継交換ノ一ド群のうちの各
分岐点に配置された中継交換ノ一ドに対応している。

【００３５】ＡＴＭ交換ノ一ド１はセルを転送するため
に参照するルーティングテーブル（図示せず）と、受信
したセルの処理を行うためにそのセルを一時格納するバ
ッファ７と、バッファ７の占有率を監視してトラフィッ
クを計測するトラフィックモニタ部８とを備えている。
図示せぬ管理システムは加入者からの要求により設定す
るエンドツウエンドのパスの一部に関して輻輳を回避す
るための範囲を設定する手段を有している。

【００３６】輻輳制御部２は迂回路設定制御部２１によ
って、通信網（図示せず）内に設定されるパスの部分に
対して輻輳の回避のための迂回路設定領域を伝送路分岐
点となるノ一ドを両端として複数設定する。

【００３７】また、輻輳制御部２は設定された領域の両
端のノ一ド間で指定されたパスの部分について自律的に
複数の迂回路の探索／設定を行うため、迂回路設定制御
部２１によって管理システムから指定された経由ノ一ド
数と迂回路の設定数の範囲とに応じて、上流側（発信側
に向う方向を示す）の端点から迂回路を探索するための
探索メッセージをブロードキャストしていき、下流側
（着信側に向う方向を示す）の端点でその規定数範囲内
での探索メッセージの到達確認を行うことで有効な経路
を探索登録するとともに、トラフィック情報を運ぶため
の制御チャネル１００を設定する。

【００３８】転送処理部（ＶＰＩ／ＶＣＩ変換部）６は
隣接ノ一ドとの情報の交換によって予め隣接するノ一ド
との間で伝送路の識別を行う。バッファ７はセルの送受
信部３における予め急激なトラフィックの増加を吸収す
るために設定されている。トラフィックモニタ部８はバ
ッファ７の占有率を計測して予め定められた複数のしき
い値と比較することでトラフィック量の観測を行う。
尚、トラフィック量の観測のためのサンプリング時間等
はタイマ５で計時される。

【００３９】ノード輻輳判定部４はトラフィックモニタ
部８で上記しきい値との比較によりトラフィックが通知
レベルに達したのが観測されると、送／受信部３を介し
てその経路上の制御チャネル１００で上流ノ一ドに輻輳
の通知を行い、輻輳を通知された時に迂回路設定の上流
側の端点と指定されていない場合にさらに上流ノ一ドに
転送を行う。

【００４０】輻輳制御部２のトラフィック管理テーブル
２２は制御チャネル１００を用いて送信される中継ノ一
ドのトラフィック情報を記憶し、迂回路ルーティングテ
ーブル２３は迂回路設定領域内の迂回路経路情報を登録
する。この場合、トラフィック情報は制御チャネル１０
０からトラフィック情報読出し部２５によって読出され
る。

【００４１】経路輻輳判定部２４はこれらトラフィック
管理テーブル２２及び迂回路ルーティングテーブル２３
各々の内容を基に迂回先となる伝送路のトラフィックの
混み状態を比較して常に最も輻輳度の低いルートを判定
する。

【００４２】迂回路設定の上流側の端点と指定されたＡ
ＴＭ交換ノ一ド１の輻輳制御部２は輻輳情報の検出と終
端とを行い、輻輳レベルと伝送路容量情報とから受付け
可能な帯域を算出して監視する複数の迂回路の中で最も
適切な迂回路への呼の設定を開始する。また、輻輳制御
部２は設定領域全体について輻輳度が高いと判定した場
合に輻輳メッセージを生成して上流の中継交換ノ一ドヘ
転送を行う。

【００４３】この輻輳メッセージを検出した上流の別の
迂回路設定領域では呼の収容を図るとともに、迂回路設
定ができない場合にさらに上流にさかのぼって迂回路設
定を行い、加入者系装置までさかのぼっても収容が不可
能な場合にはユーザーと管理システム（オペレータ）に
通知を行う。

【００４４】一方、下流ノ一ドで閾値との比較によって
輻輳状態の解除を検出した場合、ノード輻輳判定部４は
上流ノ一ドヘ輻輳状態の解除の通知を行う。迂回路設定
領域の端点ではこの通知を基に輻輳制御部２が管理する
領域の迂回路のトラフィック状態の更新を行う。また、
輻輳制御部２は受付け可能な帯域を算出し、これを上流
ノ一ドに通知して上流の迂回路設定領域で輻輳状態の更
新を行う。これによって、ノ一ドレベルの輻輳状態を迅
速に検出することが可能となり、セル廃棄等の事態を防
止することが可能となる。

【００４５】図２は本発明の一実施例によるＡＴＭ中継
交換ノ一ドの構成を示すブロック図である。図におい
て、ＡＴＭ中継交換ノ一ド（主にＶＰＩ交換ノ一ド）９
は送／受信部３と、ノード輻輳判定部４と、タイマ５
と、転送処理部（ＶＰＩ／ＶＣＩ変換部）６と、バッフ
ァ７と、トラフィックモニタ部８とから構成されてい
る。

【００４６】このＡＴＭ中継交換ノ一ド９は加入者交換
ノ一ドと着信側加入者交換ノ一ドとを伝送路を介して接
続する中継交換ノ一ドであり、各部の動作は上記のＡＴ
Ｍ交換ノ一ド１が中継交換ノ一ドとして動作する時の動
作と同様なので、その説明は省略する。

【００４７】図３は本発明の一実施例による迂回路への
チャネルの収容を行う処理手順を示すフローチャートで
ある。これら図１〜図３を用いて本発明の一実施例によ
る迂回路へのチャネルの収容を行う処理手順について説
明する。

【００４８】下流より状態通知（輻輳通知または輻輳解
除通知）を受けた交換ノ一ドは自ノードが迂回路設定ノ
ードでなければ（図３ステップＳ１）、その状態通知を
上流ノードに通知する（図３ステップＳ２）。

【００４９】また、交換ノードは自ノードが迂回路設定
ノードであれば（図３ステップＳ１）、その状態通知の
内容をトラフィック管理テーブル２２に設定し（図３ス
テップＳ３）、下流ノ一ドの状態状態に応じて現在収容
可能な迂回路への収容設定処理を行う。

【００５０】すなわち、交換ノードは最も低いトラフィ
ック（ＴＬ＝ｍｉｎＴｎ）の迂回路リンクＰＬに呼を接
続し（図３ステップＳ４）、迂回路リンクＰＬの最小ト
ラフィックＴＬが規定値以上か否かを判定することで、
最も輻輳度の低い伝送路を判定する（図３ステップＳ
５）。

【００５１】これによって、交換ノードは最も輻輳度の
低い伝送路に設定すると、その設定状態を上流ノードに
通知する（図３ステップＳ６）。交換ノードは上記の如
く、下流ノ一ドの輻輳状態に応じて現在収容可能な迂回
路への収容設定処理を行う。

【００５２】図４は本発明の一実施例によるＡＴＭ交換
機を要素の１つとするネットワーク構成例を示す図であ
る。図において、ａ１〜ａ４は加入者交換ノードを示
し、ｂ１〜ｂ６は迂回路設定の上流側の端点に指定され
たＡＴＭ交換ノ一ドを示し、ｃ１〜ｃ１３はＡＴＭ中継
交換ノ一ドを示し、Ｄ１〜Ｄ３は迂回路設定領域を示し
ている。

【００５３】図５は図１及び図２のノード輻輳判定部４
のトラフィックテーブルの構成例を示す図である。図に
おいて、トラフィックテーブル４ａには隣接する各ノー
ド（ａ１，ａ２，ａ３，……，ａＬ，……，ａｎ等）に
対応付けて、トラフィック値（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，…
…，ＸＬ，……，Ｘｎ等）と時刻（ｔ１，ｔ２，……）
と状変フラグ（“０”または“１”）とが格納されてい
る。ここで、状変フラグは毎サンプリング時間において
輻輳状態に関する状態（正常、近輻輳状態、……）の変
更を通知するためのものである。

【００５４】図６は図１の迂回路ルーティングテーブル
２３の構成例を示す図である。図において、迂回路ルー
ティングテーブル２３には設定された迂回路（ルート
１，ルート２，ルート３，……，ルートＬ−１，ルート
Ｌ）毎の中継ノード（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，
……，ａＬ−１，ａＬ等）とｈｏｐ数（４，５，ｎ，
ｍ，……）と、ｐｒｉｏｅｉｔｙ（１，２，……）とが
格納されている。ここで、ｈｏｐ数は経由する中継交換
ノ一ド数を示している。

【００５５】図７は図１及び図２のバッファ７のトラフ
ィックにおける輻輳状態の検出方法を説明するためのし
きい値の設定例を示す図である。図において、ＴＨ１は
近輻輳状態を示すしきい値を表しており、ＴＨ２は輻輳
状態の解除を示すしきい値を表している。

【００５６】輻輳通知はトラフィック計測値がしきい値
ＴＨ１以上になると出力され、これ以降、トラフィック
量の監視が行われる。このトラフィック量の監視におい
て、トラフィック計測値がしきい値ＴＨ２以下になる
と、このレベルの輻輳の解除と判定される。この時、状
態のふらつきを押さえるため、ノ一ドのバッファ７のキ
ャパシティを考慮にいれたトラフィック量や測定のため
のサンプリング時間が設定される。

【００５７】トラフィックの計測は各リンク毎に受信す
るセルを処理するためのバッファ７において、各サンプ
リング時間におけるバッファ７のセル数をこのバッファ
７の容量で割った値Ｒが用いられる（０≦Ｒ≦１）。

【００５８】ここで、値Ｒ＝１の状態とはバッファ７の
処理能力がいっぱいになった状態であり、セルの廃棄が
起こっている状態またはその廃棄が行われようとする限
界の状態を表している。これに対し、値Ｒ＝０の状態と
はセルの入力に対し処理転送能力が十分である場合、ま
たはセルの流入がない場合を表している。

【００５９】図８（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例に
よる迂回路設定領域の構成例を示す図であり、図９及び
図１０は本発明の一実施例による迂回路設定探索手順を
説明するための図である。これら図１〜図１０を用いて
本発明の一実施例による輻輳制御について説明する。

【００６０】非同期転送モード通信網において、通信シ
ステムは加入者からのデータや音声、及び画像等の情報
を接続先に通信するための呼の接続要求を受け、かつ保
有する網の情報に照らして呼の収容要求に応答して呼の
設定を開始する加入者交換ノ一ド（ＶＣＩ／ＶＰＩ変換
ノ一ド１）と、これに伝送路を介して接続する中継交換
ノ一ド群（ＶＰＩ／ＶＣＩ変換ノ一ド１、またはＶＰＩ
変換ノ一ド９）と、着信側加入者交換ノ一ドとにより構
成されるメッシュ上のＡＴＭ通信網と、その管理を行う
管理システムとから構成されている。

【００６１】この通信システムにおいては、まず通信ネ
ットワークにて迂回路設定領域Ｄ１〜Ｄ３が指定され
る。この時、その迂回路設定領域Ｄ１〜Ｄ３は管理シス
テムから特に重要であると判断される通信コネクション
の一部（セグメント）が指定され、伝送路の分岐点を有
する２ノ一ド（図４のノードａ１，ｃ１、ノードｂ１，
ｃ１０、ノードｂ４，ａ２）を結ぶ範囲で設定が行われ
る。その際、上流側の端点については経由する中継交換
ノ一ド数と探索時間とが通知され、下流側の端点宛てに
は迂回路設定本数と探索時間とが通知される。

【００６２】続いて、上流側の端点は隣接する中継ノ一
ドに対して、探索メッセージをブロードキャストする。
例えば、図９において、上流側の端点であるノードｅは
隣接する中継ノードｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ８に夫々探索
メッセージを送出する。

【００６３】隣接する中継ノ一ドｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ
８では送信元伝送路と出力方路の識別番号とを経路情報
に格納して予約し、出力方路にブロードキャストするこ
とを繰り返すことにより迂回路を探索していく。つま
り、隣接する中継ノ一ドｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ８は送信
元伝送路と出力方路の識別番号とを経路情報に格納した
探索メッセージを隣接する中継ノ一ドｅ４，ｅ５，ｅ
６，ｅ１に送出する。

【００６４】下流側の端点では指定されたタイマ内で迂
回路探索メッセージの受信をモニタし、指定時間内に到
着した指定数個の探索メッセージについて設定取得を行
い、上流側の端点に迂回路設定とトラフィック情報用の
制御チャネル１００としての登録とを行う。上記の図９
に示す場合、中継交換ノ一ド数を２とし、中継ノ一ドｅ
４，ｅ５からの探索メッセージが指定された探索時間内
に下流側の端点であるノードｆに到達すると、ノードｆ
はノードｅに迂回路設定（ｅ１→ｅ４→ｆ，ｅ２→ｅ５
→ｆ）とトラフィック情報用の制御チャネル１００の登
録とを通知する。

【００６５】上流側の端点では上記の制御チャネルを用
いて設定された領域の、設定されているＶＰ（Ｖｉｒｔ
ｕａｌ Ｐａｔｈ）及びリンク全体の流量の観測を行
う。この観測では単位時間に各リンク、仮想バス毎に受
信するセルを処理するためのバッファ７の容量に対する
占有率によってＶＰ及びリンク全体の流量が計測され
る。ここで、バッファ７は急激なトラフィックの増加を
吸収するために適切な値に設定されているものとする。

【００６６】バッファ７の占有率に対しては次の複数の
値が設定されている。すなわち、近輻輳状態を示すしき
い値ＴＨ１と、輻輳状態の解除を示すしきい値ＴＨ２
と、毎サンプリング時間において輻輳状態に関する状態
（正常、近輻輳状態、……）の変更を通知するための状
変フラグとが設定されている。

【００６７】トラフィックの計測値がしきい値ＴＨ１以
上になると輻輳通知が出力され、これ以降、トラフィッ
ク量の監視が行われる。このトラフィック量の監視にお
いてトラフィックの計測値がしきい値ＴＨ２以下になる
と、このレベルの輻輳の解除と判定される。この時、状
態のふらつきを押さえるため、ノ一ドのバッファ７のキ
ャパシティを考慮にいれたトラフィック量や測定のため
のサンプリング時間が設定される。

【００６８】各ノ一ドは各隣接ノ一ドに自ノ一ドのトラ
フィック状態を載せたメッセージを定期的に送出してい
る。そのメッセージを受信したノードではトラフィック
テーブル４ａに接続先ノ一ド毎にトラフィック状態を格
納し、状態の更新をはかる。

【００６９】各ノ一ドは輻輳状態を検出すると、そのリ
ンク上流につながるノ一ドに輻輳発生を通知する。輻輳
発生の通知を受信したノ一ドは該当パスの送信を一時停
止し、迂回路への収容が可能か否かを判定する。当該ノ
ードでは迂回路への収容が可能であり、引き続き輻輳状
態が継続するならば、該当ＶＰへのチャネルの設定を抑
止する。新しい呼の設定は迂回路リンクへの収容を開始
する。

【００７０】例えば、図９及び図１０のノ一ドｅの下流
に接続される複数のリンクのトラフィック量が近輻輳状
態となり、迂回路設定領域全体のトラフィック量が増し
たと判定されると、ノ一ドｅはさらに上流にある迂回路
設定領域の交換ノ一ド（図示せず）に輻輳状態の通知を
行う。

【００７１】下流より輻輳通知を受けた交換ノ一ドはノ
ードｅと同様に迂回路が設定されている場合、下流ノ一
ドの輻輳状態によって現在収容可能な迂回路への収容設
定処理を行う。

【００７２】各ノ一ドは輻輳状態の解除を検出すると、
そのリンク上流につながるノ一ドに輻輳状態の解除を通
知する。

【００７３】以下に、図１〜図１０を参照して本発明の
一実施例の動作について詳細に説明する。

【００７４】管理システムは加入者から要求される通信
バスについて輻輳をさけた呼の収容を行うため、バスの
部分について複数の迂回路設定領域Ｄ１〜Ｄ３を指定す
る。迂回路設定領域Ｄ２は分岐点を有する２ノ一ド（ｂ
１，ｃ１０）を結ぶ範囲で設定を行い、その上流側のノ
ードｂ１を迂回路設定のマスタとして、経由する中継交
換ノ一ド数（ｈｏｐ数：ｎ）とタイマ情報とともに、ノ
一ドｃ１０宛ての迂回路探索メッセージ挿入の指示を行
う。同時に、他端のノ一ドｃ１０には迂回路の設定本数
Ｌとタイマ値とを設定通知し、ノ一ドｃ１０は入力方路
からの探索メッセージの受信のモニタを開始する。

【００７５】ノ一ドｂ１は自分の下流につながる隣接す
る中継ノ一ドｃ３，ｃ４に対して探索メッセージをブロ
ードキャストする。隣接する中継ノ一ドｃ３，ｃ４で
は、受信した探索メッセージが自分宛てでないことを照
合し、送信元伝送路と出力方路の識別番号とを経路情報
に格納して予約し、通知されたｈｏｐ数の値ｎから１を
減算して出力方路にブロードキャストする。この動作を
繰り返すことにより迂回路を探索していく。

【００７６】ノ一ドｃ１０は指定されたタイマ内で迂回
路探索メッセージの受信をモニタし、自分宛てである探
索メッセージを到着順にＬ個分だけ有効として登録し、
それ以外の探索メッセージを廃棄する。また、網内でｈ
ｏｐ数が０となった探索メッセージを受信したノ一ドは
その探索メッセージを終端廃棄する。

【００７７】さらに、予約情報はタイマ満了後、削除を
行う。ノ一ドＣ１０はＬ本の迂回路に対して予約確認の
情報を折り返す。この情報を受信した中継ノ一ドｃ６，
ｃ７，ｃ３，ｃ４はノ一ドｂ１に至るまで予約した経路
情報の有効化を行い、迂回路設定とトラフィック情報用
の制御チャネル１００の登録とを行う。

【００７８】これにより、ネットワークのノ一ドｂ１に
おいてはノードｂ１につながるリンクの数Ｎ本と、この
うちのオンディマンドレベルで迂回路リンク設定の範囲
となるグループＬ（Ｌ≦Ｎ）本とが設定される。設定さ
れたＬ本のリンクについては迂回路設定のための迂回路
ルーチングテーブル２３に経路情報と出力先リンクとが
登録される。

【００７９】迂回路は対象となる通信網領域（リンク）
において、目的ノ一ドまでのおおよそのｈｏｐ数とトラ
フィック流量予測とにより、網のプロビジョニング（ｐ
ｒｏｖｉｓｉｏｎｉｎｇ）時や設備増設時等を契機に、
迂回路としてより適切なリンクを選択しておく。

【００８０】これは各ノ一ドで持つ経路情報の少量化や
最適な迂回路選択判定のための検索時間の短縮をはかる
ためである。図９及び図１０において、ノ一ドｅｌ，ｅ
２，ｅ３，……ではバッファキャパシティにより設定さ
れたサンプリング周期によるトラフィック状態の計測を
行う。

【００８１】この計測は各リンク毎に受信するセルを処
理するためのバッファ７において、各サンプリング時間
におけるバッファ７のセル数を、このバッファ７の容量
で割った値Ｒを用いる（０≦Ｒ≦１）。

【００８２】ここで、Ｒ＝１の状態とはバッファ７の処
理能力がいっぱいになった状態であり、セルの廃棄が起
こっている状態またはその廃棄が行われようとする限界
の状態を表し、Ｒ＝０の状態とはセルの入力に対し処理
転送能力が十分である場合、またはセルの流入がない場
合を表している。よって、ノ一ドにおけるリンクから受
信する輻輳状態をすみやかに検出するためには適切なし
きい値の設定を行い、トラフィック状態を検出する必要
がある。

【００８３】しきい値はトラフィックの状態を適切に通
知するために段階的な値が設定されるが、通知及び処理
の複雑性をともなうことから、輻輳による廃棄を予防す
るために設定されたしきい値ＴＨ１と、輻輳状態の解除
を示すしきい値ＴＨ２と、毎サンプリング時間において
状態の変更があったかどうかをモニタして状態の変化が
あったときにそれを示すための状変フラグとを最低限設
定するものとする。

【００８４】これらの値は網の構成と、予測されるトラ
フィック量と輻輳とを通知して制御が行われるまでに見
込まれる遅延等とを考慮してシステム評価等で適切な値
に設定する必要があるが、ここではその値の設定方法に
ついては触れない。

【００８５】ノ一ドｂ１はこの情報に基づいてその時点
の最も輻輳度の低い伝送路を判定し、それに基づいて迂
回路設定領域Ｄ２におけるチャネルの設定を行う。ノ一
ドｂ１は自分の管理する範囲の伝送路の輻輳状態を監視
し、その輻輳状態を回避したチャネル設定を続ける。

【００８６】ノ一ドｂ１は管理範囲にあるノ一ド全体が
一定のしきい値以上になると、さらに上流の交換ノ一ド
ｃ１に輻輳状態の通知を行う。上流の交換ノ一ドｃ１で
は下流のノードｂ１から輻輳状態の通知を受けると、自
分がそのパスについての分岐設定ノードでなければ、さ
らに上流のノードａ１に通知し、到達した分岐設定で上
記と同様の処置を行う。

【００８７】輻輳状態の発生はトラフィックの計測値が
しきい値ＴＨ１以上になった時に判定され、そのレベル
の輻輳の解除はそれ以降のトラフィック量の監視におい
てしきい値ＴＨ２以下となった時に判定される。輻輳を
受信した上流のノ一ドａ１は迂回路として設定したリン
クへのモニタを開始する。

【００８８】このように、輻輳の発生した下流から上流
に輻輳情報を伝搬し、迂回路設定のノ一ドと予め指定さ
れたノ一ドで輻輳情報の終端を行い、自分の保有する範
囲の領域における迂回路を判定して該パスへのチャネル
収容を開始すること、及び自分の管理領域内の全体につ
いてノ一ドの輻輳が顕著になってきた時にさらに上流の
交換ノ一ドへの輻輳状態の通知を繰り返すことによっ
て、少ない経路情報で分散化した輻輳の回避を行うこと
ができる。

【００８９】すなわち、分散化した呼の収容による輻輳
の回避を行い、輻輳状態が一定値を越えた場合に上流側
の端点の交換ノ一ドへこのパスへのチャネルの設定を停
止して迂回路への設定を行ったことを通知することで、
ノ一ドレベルの輻輳状態を迅速に検出することができ、
セル廃棄等の事態を防止することができる。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、呼
の設定を開始する発信側加入者交換ノ一ドと、呼を受信
する着信側加入者交換ノ一ドと、発信側加入者交換ノ一
ドと着信側加入者交換ノ一ドとの間を接続する複数の中
継交換ノードとからなる非同期転送モード通信網のＡＴ
Ｍ網輻輳制御システムにおいて、発信側加入者交換ノ一
ドと複数の中継交換ノードのうちの伝送路分岐点となる
ノード各々とから着信側の次の分岐点までの迂回路を探
索するとともに、複数の中継交換ノード各々が接続され
た伝送路のトラフィックを監視してこの監視結果に基づ
いた伝送路の輻輳情報を発信側の隣接ノードに通知し、
発信側加入者交換ノ一ドと複数の中継交換ノードのうち
の伝送路分岐点となるノード各々とに着信側の隣接ノー
ドからの輻輳情報によって伝送路が輻輳状態となったこ
とが通知された時に当該伝送路を上記の迂回路のうち最
もトラフィック量の低い経路に切換えることによって、
ノ一ドレベルの輻輳状態を迅速に検出することができ、
セル廃棄等の事態を防止することができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるＡＴＭ交換ノ一ドの構
成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例によるＡＴＭ中継交換ノ一ド
の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の一実施例による迂回路へのチャネルの
収容を行う処理手順を示すフローチャートである。

【図４】本発明の一実施例によるＡＴＭ交換機を要素の
１つとするネットワーク構成例を示す図である。

【図５】図１及び図２のノード輻輳判定部のトラフィッ
クテーブルの構成例を示す図である。

【図６】図１の迂回路ルーティングテーブルの構成例を
示す図である。

【図７】図１及び図２のバッファのトラフィックにおけ
る輻輳状態の検出方法を説明するためのしきい値の設定
例を示す図である。

【図８】（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例による迂回
路設定領域の構成例を示す図である。

【図９】本発明の一実施例による迂回路設定探索手順を
説明するための図である。

【図１０】本発明の一実施例による迂回路設定探索手順
を説明するための図である。

【符号の説明】 １ ＡＴＭ交換ノ一ド（ＶＰＩ／ＶＣＩ変換ノ一ド） ２ 輻輳制御部 ３ 送／受信部 ４ ノード輻輳判定部 ５ タイマ ６ 転送処理部（ＶＰＩ／ＶＣＩ変換部） ７ バッファ ８ トラフィックモニタ部 ９ ＡＴＭ中継交換ノ一ド ２１ 迂回路設定制御部 ２２ トラフィック管理テーブル ２３ 迂回路ルーティングテーブル ２４ 経路輻輳判定部 ２５ トラフィック情報読出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04L 12/28 H04L 12/56

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 呼の設定を開始する発信側加入者交換ノ
   一ドと、前記呼を受信する着信側加入者交換ノ一ドと、
   前記発信側加入者交換ノ一ドと前記着信側加入者交換ノ
   一ドとの間を接続する複数の中継交換ノードとからなる
   非同期転送モード通信網のＡＴＭ網輻輳制御システムで
   あって、 前記発信側加入者交換ノ一ドと前記複数の中継交換ノー
   ドのうちの伝送路分岐点となるノード各々とに設けられ
   かつ自分岐点から着信側の次の分岐点までの迂回路を探
   索する探索手段と、 前記複数の中継交換ノード各々に設けられかつ自ノード
   が接続された伝送路のトラフィックを監視する監視手段
   と、 前記複数の中継交換ノード各々に設けられかつ前記監視
   手段の監視結果に基づいた前記伝送路の輻輳情報を発信
   側の隣接ノードに通知する通知手段と、 前記発信側加入者交換ノ一ドと前記複数の中継交換ノー
   ドのうちの伝送路分岐点となるノード各々とに設けられ
   かつ着信側の隣接ノードの前記通知手段からの前記輻輳
   情報によって前記伝送路が輻輳状態となったことが通知
   された時に当該伝送路を前記探索手段で探索された迂回
   路のうち最もトラフィック量の低い経路に切換える切換
   え手段とを有することを特徴とするＡＴＭ網輻輳制御シ
   ステム。
2. 【請求項２】 前記探索手段は、着信側の隣接ノードす
   べてに探索用のメッセージを送出する手段と、発信側の
   隣接ノードから前記探索用のメッセージを受信した時に
   前記探索用のメッセージの到達確認を行う手段と、前記
   到達確認によって有効と判断した経路を予約確認情報と
   して送信する手段と、前記予約確認情報を受信した時に
   当該予約確認情報に基づいて着信側の次の分岐点までの
   迂回路を設定する手段とを含むことを特徴とする請求項
   １記載のＡＴＭ網輻輳制御システム。
3. 【請求項３】 前記監視手段は、対象となる通信網領域
   毎に受信するセルを処理するためのバッファにおける占
   有率を計測する手段と、前記占有率を予め設定されたし
   きい値と比較して前記トラフィック量の観測を行う手段
   とを含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載
   のＡＴＭ網輻輳制御システム。
4. 【請求項４】 前記監視手段は、前記占有率が予め設定
   された第１のしきい値以上となった時に前記伝送路が輻
   輳状態となったことを前記通知手段に送出する手段と、
   前記占有率が予め設定された第２のしきい値以下となっ
   た時に前記伝送路の輻輳状態の解除を前記通知手段に送
   出する手段とを含むことを特徴とする請求項３記載のＡ
   ＴＭ網輻輳制御システム。
5. 【請求項５】 前記発信側加入者交換ノ一ドと前記複数
   の中継交換ノードのうちの伝送路分岐点となるノード各
   々とに設けられかつ前記探索手段で探索された迂回路の
   経路情報を登録するルーティングテーブルと、前記発信
   側加入者交換ノ一ドと前記複数の中継交換ノードのうち
   の伝送路分岐点となるノード各々とに設けられかつ着信
   側の次の分岐点までの迂回路上の前記中継交換ノード各
   々の前記監視手段からのトラフィック情報を記憶するト
   ラフィックテーブルと、前記発信側加入者交換ノ一ドと
   前記複数の中継交換ノードのうちの伝送路分岐点となる
   ノード各々とに設けられかつ前記ルーティングテーブル
   の内容及び前記トラフィックテーブルの内容を基に最も
   トラフィック量の低い経路の経路情報を記憶しておく手
   段とを含むことを特徴とする請求項１から請求項４のい
   ずれか記載のＡＴＭ網輻輳制御システム。
6. 【請求項６】 前記通知手段は、着信側の隣接ノードか
   らの前記輻輳情報が自ノード宛てか否かを判定する手段
   と、前記通知が自ノード宛てでないと判定した時に前記
   輻輳情報を発信側の隣接ノードに転送する手段とを含む
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか記載
   のＡＴＭ網輻輳制御システム。
7. 【請求項７】 前記発信側加入者交換ノ一ドと前記複数
   の中継交換ノードのうちの伝送路分岐点となるノード各
   々とに設けられかつ着信側の隣接ノードからの前記輻輳
   情報の検出及び終端を行う手段と、前記発信側加入者交
   換ノ一ドと前記複数の中継交換ノードのうちの伝送路分
   岐点となるノード各々とに設けられかつ着信側の次の分
   岐点までの経路全体について輻輳度が高いと判定した時
   に発信側の次の分岐点に対応するノードに当該経路全体
   が輻輳状態となったことを通知する手段と、前記発信側
   加入者交換ノ一ドと前記複数の中継交換ノードのうちの
   伝送路分岐点となるノード各々とに設けられかつ着信側
   の次の分岐点に対応するノードから前記経路全体が輻輳
   状態となったことが通知された時に最も適切な迂回路を
   設定する手段とを含むことを特徴とする請求項１から請
   求項６のいずれか記載のＡＴＭ網輻輳制御システム。