JP2902767B2 - バッファ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、入力データを一時記憶し、所定の時間後記
憶データを読み出すバッファ装置に係り、例えば電子交
換機、通信制御装置などにおいて、入力データに付与さ
れた優先度情報に基づき、優先度情報別に一時記憶し、
次に優先度情報別に記憶データの読み出し伝送帯域を割
り当てて読み出すバッファ装置に関する。

［従来の技術］ 従来、電子交換機としてパケット交換機やATM（Async
hronous Transfer Mode:非同期転送モード）交換機等が
知られている。これらの交換機においては複数の端末間
の情報をパケットや固定長セルを伝送単位とし、入力さ
れた情報を交換処理して出力している。またこれらの交
換処理を効率的なものにするために、いろいろな処理方
式が研究されている。更にISDN網の発達のために、上記
のような要請は強くなっている。

上記交換処理において、処理の効率化を図るために、
一旦入力データを記憶し、入力データに付加されている
優先度情報によって、所望の時期に読み出して所望の端
末等に伝送されるようにしている。例えばパケットや固
定長データ毎に優先度情報を付加し、優先度情報毎にこ
れらの情報を分類してバッファメモリに一時記憶し、次
に所望の時期に優先度情報毎に記憶データを読み出して
出力していた。この優先度情報に基づいてバッファメモ
リに記憶して所望の時期に読み出して出力するという方
法を採用した従来の技術として、本出願人が先に出願し
た特願昭63-249932号の明細書及び図面「セル交換装置
のセル選択方式及びその入力バッファ」（以下、従来例
１と呼ぶ）や特願平01-008730号の明細書及び図面「バ
ッファ制御装置」（以下、従来例２と呼ぶ）が出願され
ている。

これらの従来例１、２の装置は、入力された固定長デ
ータの優先度に従ってデータをバッファに入力し、一時
的に記憶するというものである。

つまり従来例１によれば、優先度別に入力データを記
憶するバッファを用意し、優先度の高いバッファから記
憶データを読み出すという特徴がある。具体的には低優
先度のセル（固定長データ）が処理されずに伝達遅延が
増加するという問題点を解消するために、入力端子より
入力したセルをセルのセルヘッダにより予め同一宛先の
セルの有無を調べた後、セルを交換処理するセル交換装
置のセル選択方式において、交換装置は入力端子より入
力したセルをセルのセルヘッダに示されている優先度に
応じて蓄積し、所定の処理に従って優先度毎にセルヘッ
ダを出力する複数の入力バッファと、複数の入力バッフ
ァに接続され、複数の入力バッファから送られてくるセ
ルヘッダにより、同一宛先のセルを識別し、同一宛先の
セルが存在した場合には唯一のセルヘッダを有効とし、
他のセルヘッダを無効とする旨の通知を、セルヘッダを
送出した入力バッファに送る宛先識別手段とを有し、入
力バッファがセルヘッダを宛先識別手段に送った後、セ
ルヘッダが無効である旨の通知を宛先識別手段より受け
ると、入力バッファは無効とされたセルヘッダより優先
度の低いセルヘッダを選択し、宛先識別手段に送ること
が許容されるようにしていた。

また従来例２は、バッファに蓄積されているデータの
数量に応じて非優先データを廃棄するという特徴があ
る。具体的には、パケットの優先度に応じて廃棄処理行
わなければ、バッファメモリが一杯の場合には優先度の
高いパケットも優先度の低いパケットと同様に廃棄制御
されてしまうという問題点を解消するために、ヘッダが
付加された情報を受け、この情報の廃棄制御を行うバッ
ファ制御装置において、情報のヘッダより情報の優先順
位を識別する識別手段と、記憶番地毎に前記情報を記憶
する記憶手段と、識別手段により優先順位が低いとされ
た非優先情報が記憶されている記憶手段の記憶番地を記
憶する廃棄番地発生手段と、記憶手段の記憶状況を管理
すると共に、情報の優先順位を識別手段から受け、情報
の記憶または廃棄制御を記憶手段に行う制御手段とを有
し、記憶手段に記憶可能な数の情報が記憶手段に記憶さ
れているときに優先順位の高い優先情報を受けると、制
御手段は、廃棄番地発生手段に記憶されている記憶手段
の記憶番地に受けた優先情報が記憶されるように制御し
ていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来例では、各優先度毎の記憶デ
ータの読み出し割合を制御しておらず、また優先度の種
類毎の記憶手段を増やした場合に優先度の低い記憶手段
のデータが廃棄されやすくなるという問題があった。

本発明は、以上の課題に鑑み為されたものであり、そ
の目的とするところは、各優先度データ毎の一時記憶手
段内のデータの蓄積時間及び入力データの廃棄率の制御
性に優れたバッファ装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、以上の目的を達成するために、バッファ装
置を改良した。つまり、データ毎に優先度が付与されて
形成される入力データを一時記憶する一時記憶手段をｎ
（n:整数）個有するバッファ装置において、入力データ
を形成するデータ毎に付与された優先度別に入力データ
を前記ｎ個の一時記憶手段に振り分ける分配手段と、各
一時記憶手段の読出頻度の割り当ての設定を行い、前記
ｎ個の一時記憶手段に対応するｎ個の読出割当信号を出
力して、各一時記憶手段に記憶されているデータの読出
頻度を管理する帯域管理テーブルと、前記帯域管理テー
ブルから出力される読出割当信号の割当値に従って各一
時記憶手段に読出要求信号を出力し、各一時記憶手段に
一時記憶されているデータを前記割当値に相当する読出
頻度で読み出す読出制御手段を設けたことを特徴とす
る。

また各一時記憶手段内に前記データがいくつ存在する
かを計数する計数手段をｎ個有し、この計数手段の計数
値を読出制御手段に出力し、読出制御手段はこの計数値
によって、前記各一時記憶手段の読み出しを制御するこ
とが望ましい。

更に前記読み出し制御において、前記計数値によって
第ｍ（m:整数≦ｎ）番目の一時記憶手段にデータが存在
しないと判断された場合には、他の優先度の一時記憶手
段から前記ｍ番目の一時記憶手段に割り当てられていた
読出頻度を適用してデータを読み出すことが適してい
る。

［作用］ 本発明によれば、帯域管理テーブルに含まれるｎ個の
読出割当信号の値によって、計数手段における計数値を
確認して読出制御回路から各ｎ個の一時記憶手段に対し
て所定長データの読み出す頻度を制御しているので、各
優先度データ毎の一時記憶手段内の蓄積時間及び入力デ
ータの廃棄率の制御を行うことができる。

［実施例］ 次に本発明に係るバッファ装置の好適な実施例を図面
を用いて説明する。図中、同一部材には同一符号を付
す。

第１図は、本発明に係るバッファ装置の実施例のブロ
ック図である。図においてバッファ装置は、分配回路10
と、第１バッファ20-1〜第ｎバッファ20-n（ｎは整数）
と、読出制御回路30と、帯域管理テーブル40とで構成さ
れ、更に前記各バッファ20-1〜20-nは、バッファメモリ
22-1〜22-nと、バッファ内データ計数回路21-1〜22-nと
で構成されている。また帯域管理テーブル40には、第１
テーブル41-1〜第ｎテーブル41-nが含まれている。この
第１テーブル〜第ｎテーブルは、前記第１バッファ〜第
ｎバッファに対応するものである。

優先度が付与されている固定長又は可変長のデータか
ら構成される入力データ100は分配器10に供給される
と、分配回路10はそのデータに付与されている優先度に
したがって、入力データをデータごとに第１バッファ20
-1〜第ｎバッファ20-nに振り分けて分配する。この時に
バッファの数は、入力されるデータ100に含まれる優先
度が何種類含まれるかによって、任意に設定されること
が望ましい。

分配器10から分配されて優先度別に出力されるデータ
は、例えば優先度の一番高いデータを第１バッファ20-1
に供給し、優先度の一番低いデータを第ｎバッファ20-n
に供給してもよい。このようにして優先度別にデータを
第１バッファ20-1〜第ｎバッファ20-nに供給する。デー
タが供給された各バッファ20-1〜20-nにおいては、供給
されたデータを所定数一時記憶する。更に各バッファメ
モリにデータを記憶する毎に、例えばバッファ内データ
計数回路21-1〜21-nにおいてそれぞれ１ずつ加算計数
し、またバッファメモリ22-1〜22-nからデータが読み出
される毎に１ずつ減数する。このバッファ内データ計数
回路21-1〜21-nは、例えばアップダウンカウンタとデコ
ーダ回路とで簡単に構成して実現できる。

このようにして計数されたデータの計数値は各バッフ
ァ内データ計数回路21-1〜21-nから読出制御回路30に計
数情報20-1a〜20-naとして供給される。また各バッファ
メモリ22-1〜22-nは、読出制御回路30から供給される読
出要求信号20-1c〜20-ncによって、一時記憶していた複
数のデータ20-1b〜20-nbをそれぞれ読み出して読出制御
回路30に供給する。

このとき読出制御回路30は、帯域管理テーブル40から
出力される読出割当信号の内容に従ってバッファメモリ
22-1〜22-n内の複数のデータを読み出す。読出制御回路
30は、読み出す各バッファメモリ22-1〜22-nに対して各
前記読出要求信号20-1c〜20-ncを供給する。またこの時
に２つ以上の各バッファメモリ22-1〜22-nから同時にデ
ータが読み出されないように前記読出要求信号20-1c〜2
0-ncを供給することが必要である。

帯域管理テーブル40は、前記バッファ20-1〜20-nの数
ｎに対応する第１テーブル41-1〜41-nを有しており、各
テーブル41-1〜41-nには、各バッファ20-1〜20-nに対す
る読み出し頻度の割当を指定する数値が含まれていて、
この数値（例えば第１テーブルはA1、第２テーブルはA
2、第ｎテーブルはAn）にしたがって読出制御回路30は
各バッファ20-1〜20-nに対して読み出し頻度を指定して
読み出させる。読み出させる前にバッファ内データ計数
回路21-1〜21-nから出力されている計数情報を確認し
て、バッファメモリ内のデータが供給されていないため
に計数情報が「０」のバッファメモリ22-1〜22-nが存在
する場合は、この第ｍ番目のバッファメモリ（ｍ（整
数）≦ｎ）22-mに対して読出要求を出さずに、代わって
次の第（ｍ＋１）番目のバッファメモリ22−（ｍ＋１）
に対して第ｍ番目のバッファメモリ22-mに対する読出割
当数値Amを第（ｍ＋１）番目のバッファメモリ22−（ｍ
＋１）に対して適用し、データを読み出す。

このようにして各バッファ20-1〜20-nから順番に、帯
域管理テーブル40から出力された各テーブル41-1〜41-n
に含まれる読出割当数値A1〜Anの割合に従って読み出さ
れたデータは読出制御回路30から出力データ200として
出力される。

次にこのバッファ装置の動作を具体例を挙げて説明す
る。この動作を簡明にするために例えば前記ｎを「３」
とし、また入力データ100のデータごとの優先度を先頭
データから「13112・・・・・」（１が優先度が一番高
く、３は優先度が一番低いとする）とし、更に帯域管理
テーブル40に含まれる読出割当信号の各テーブルを第１
テーブル41-1の読出割当を「４」、第２テーブル41-2の
読出割当を「２」、第３テーブル41-3の読出割当を
「１」として、第２図のブロック図を用いて説明する。
第２図において、第１図と構成上異なるところは、バッ
ファを第１バッファ20-1〜第３バッファ20-3にしたとこ
ろである。これ以外は第１図と同じであるので、第１図
と重複する部分の説明は省略する。

入力されたデータ100は、分配回路10で優先度別に分
配され、優先度１のデータは第１バッファ20-1のバッフ
ァメモリ22-1に一時記憶され、次に優先度３のデータは
第３バッファ20-3のバッファメモリ22-3に一時記憶さ
れ、次に優先度２のデータは第２バッファ20-2のバッフ
ァメモリ22-3に一時記憶される。データが記憶されるご
とに各バッファ内のバッファ内データ計数回路21-1〜21
-3は１ずつ計数して計数値を更新する。計数値が所定値
以上になるとオーバーフローし、それ以後入力されるデ
ータは記憶できずに廃棄されてしまう。更に計数情報20
-1a〜20-3aはそれぞれ、読出制御回路30に供給される。
読出制御回路30は帯域管理テーブル40から出力される読
出割当情報に従って各バッファ20-1〜20-3からデータを
読み出す。

次に帯域管理テーブル40と読出制御回路30との間の動
作を説明する。帯域管理テーブル40から出力される読出
割当情報によって各バッファ20-1〜20-3から読み出され
る頻度が決定され、最終的には出力データ200における
各バッファ20-1〜20-3から読み出されたデータの伝送帯
域が決定される。

第２図の動作例では第１テーブル41-1の値を「４」、
第２テーブル41-2の値を「２」、第３テーブル41-3の値
を「１」として設定している。ここで出力データ200の
最大伝送帯域あるいは伝送速度を例えば7Mbits/sとする
と、第１テーブル41-1の値「４」によって第１バッファ
20-1のバッファメモリ22-1から読み出されたデータの出
力データ200における伝送帯域は7Mbit/s×（4/（４＋２
＋１））＝4Mbits/s割り当てられ、また第２テーブル41
-2の値「２」によって第２バッファ20-2のバッファメモ
リ22-2から読み出されるデータの出力データ200におけ
る伝送帯域は7Mbits×（2/7）＝2Mbits/s割り当てら
れ、更に第３テーブル41-3の値「１」によって第３バッ
ファ20-3のバッファメモリ22-3から読み出されるデータ
の出力データ200における伝送帯域は7Mbits×（1/7）＝
1Mbits/s割り当てられる。

入力されるデータ100に含まれる優先度の偏りにもよ
るが、広い伝送帯域を割り当てたバッファではデータが
出力される頻度が高くなるため、バッファメモリ内にデ
ータが記憶されている時間も短くなる、また入力データ
を入力できずに廃棄する確率（廃棄率）も低くなる。更
に優先度の低いデータを一時記憶するバッファ、例えば
第２バッファ20-2、第３バッファ20-3にも順次出力する
機会を与えるので、バッファ内にデータが記憶されてい
ることによる遅延時間、データの廃棄率もある一定レベ
ル以下に抑えることが可能になる。

読み出しは、前記読出要求信号20-1c〜20-3cによって
バッファメモリ22-1〜22-3から読み出され、読出制御回
路30か出力される出力データ200のデータは優先度１の
データから読み出され、最終的に読み出される優先度の
順番は先頭から「1111223」を１周期として繰り返し読
み出される。

しかしながら、第２バッファ20-2のバッファメモリ22
-2にデータが存在しない状態が発生した場合には、上述
したようにそのバッファメモリ22-2には読出要求信号を
出力せず、代わりに次の優先度のバッファメモリ22-3に
読出要求信号を出力する。

つまり例えば第２バッファ20-2のバッファメモリ22-2
にデータが存在しない状態が発生した場合には、第３バ
ッファ20-3のバッファメモリ22-3に対して３回読み出す
機会を与える。なぜかというと、もともと第３バッファ
20-3には、読み出す機会は、前記読出割当信号によって
１回しか与えられていないが、第２バッファ20-2のバッ
ファメモリ22-2にデータが存在しない場合には、第２バ
ッファ20-2に与えられた前記読出割当信号の値「２」が
第３バッファ20-3のバッファメモリ22-3に割り当てられ
るためである。この結果出力データ200の優先度の順番
は先頭から「1111333」となる。さらに第２バッファ20-
2のバッファメモリ22-2及び第３バッファ20-3のバッフ
ァメモリ22-3もデータが存在しない場合は、第１バッフ
ァ20-1のバッファメモリ22-1に合計７回読み出す機会を
与えることになり、このような場合は厳密な意味での優
先度別の伝送帯域制限は行われないが、各優先度別に出
力のデータに対して伝送帯域の割当が可能であり、該当
優先度のバッファのバッファメモリにデータが無い場合
には、次の優先度のバッファのバッファメモリからデー
タを読み出すため、出力データ200の使用効率が低下し
ないという利点がある。

帯域管理テーブル40に含まれる優先度別のテーブルの
読み出す割り当て情報は、確定的な値であれば固定的に
帯域管理テーブルに記憶していれば良い。しかしなが
ら、入力データ100に含まれる優先度の種類の変動や出
力伝送効率の変更によって読出割当を任意に変更したい
場合は、外部から設定変更の制御ができるような手段を
持てば良い。

次に上記実施例のバッファ装置を交換機、例えばパケ
ット交換機又はATM交換機に組み込んで使用する場合の
例を、第３図のブロック図を参照して説明する。

交換機は、端末インターフェース回路50、ヘッダ付加
回路60、バッファ装置70、スイッチ回路90と、制御プロ
セッサ80で構成される。なお第３図においては、端末１
からの信号をパケットあるいは固定長データとしてスイ
ッチ回路90でスイッチングするまでの機能が示されてい
るが、スイッチングされたパケット等を中継線や他の端
末に送出する機能部分は、本実施例の理解には直接関係
ないので図示していないが、通常のパケット交換機やAT
M交換機と同様な機能を有しているものとする。

複数の端末１から出力されたデータは、交換機の端末
インターフェース回路50に供給されると、入力データを
パケットあるいは固定長データに組み立てたのち、多重
化してこの多重信号をヘッダ付加回路60に供給する。ヘ
ッダ付加回路60は、入力される多重化信号中のパケット
等にヘッダを付加することによって以後交換機内部で転
送される内部パケット等を形成するものであり、このヘ
ッダには優先度情報や相手先端末番号やスイッチングヘ
ッダなどが含まれる。このようにして得られた内部パケ
ットは本実施例のバッファ装置70に供給される。バッフ
ァ装置70においては、内部パケットが入力されるが、こ
れが前記第１図における入力データ100に相当するもの
であり、入力データ100は第１図及び第２図のブロック
図の説明で示した動作を行い処理されて出力データ200
が、スイッチ回路90に供給される。制御プロセッサ80
は、主にヘッダ付加回路60のヘッダの付加処理を制御
し、またバッファ装置70の帯域管理テーブル40の各テー
ブルの値を制御する。スイッチ回路90は、出力データ20
0を構成する前記ヘッダに含まれる前記スイッチングヘ
ッダや相手先端末番号などの情報に基づき、所望の伝送
ラインにパケット等を出力する。

以上のようにして、本実施例に係るバッファ装置を交
換機のセルの入出力バッファとしても適用することがで
き、交換機の交換処理能力を改善するための大きい要因
となる。

本実施例のバッファ装置70は、交換機にのみ応用され
るものではなく、他の通信制御装置等に応用しても有効
に作用するものと考えられる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば次のような効果を発
揮する。

入力データに含まれる優先度別に一時記憶手段に書き
込み、帯域管理テーブルの内容によって読み出されるよ
うにしたので、各優先度別の記憶データの一時記憶手段
内蓄積時間と入力データの廃棄率をより細かく制御でき
る。更に入力データが蓄積されていない一時記憶手段に
読み出し機会が生じた場合に、他の優先度の一時記憶手
段から記憶データを読み出すことができるので、出力の
使用効率の低下が起こらない。

したがって、広帯域高速通信が要求されるISDN網サー
ビスの通信網資源の効率的使用など高度化に寄与するも
のと考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に係るバッファ装置の基本的なブロッ
ク図、第２図は第１図において、ｎ＝３の場合の動作
図、第３図は本実施例のバッファ装置を交換機に応用す
る場合の交換機のブロック図である。 図中、１は端末、10は分配回路、20はバッファ、20-1は
第１バッファ、20-2は第２バッファ、20-3は第３バッフ
ァ、20-nは第ｎバッファ、21-1〜21-nはバッファ内デー
タ計数回路、22-1〜22-nはバッファメモリ、30は読出制
御回路、40は帯域管理テーブル、50は端末インターフェ
ース回路、60はヘッダ付加回路、70はバッファ装置、80
は制御プロセッサ、90はスイッチ回路である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 廣志 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−225262（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−228148（ＪＰ，Ａ) 電子情報通信学会春季全国大会 Ｂ− 381（1989年３月15日発行) 電子情報通信学会論文誌 Ｖｏｌ．Ｊ 74−Ｂ−▲Ｉ▼，Ｎｏ．６，ｐｐ．427 −434（1991年６月25日発行) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04L 12/28 H04L 12/56

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】データ毎に優先度が付与されて形成される
   入力データを一時記憶する一時記憶手段をｎ（n:整数）
   個有するバッファ装置において、 入力データを形成するデータ毎に付与された優先度別に
   入力データを前記ｎ個の前記一時記憶手段に振り分ける
   分配手段と、 各前記一時記憶手段内に前記データがいくつ存在するか
   を計数し、この計数値を出力する、前記ｎ個の計数手段
   と、 各前記一時記憶手段に記憶されている前記データの読出
   頻度の割り当てを設定し、前記ｎ個の前記一時記憶手段
   に対応する前記ｎ個の読出割当信号を出力する帯域管理
   テーブルと、 前記帯域管理テーブルから出力される前記読出割当信号
   の割当値に従って各前記一時記憶手段に読出要求信号を
   出力し、各前記一時記憶手段に記憶されている前記デー
   タを前記割当値に相当する読出頻度で読み出す読出制御
   手段とを有し、 前記読出制御手段は、前記計数手段から出力される前記
   計数値によって第ｍ（m:整数≦ｎ）番目の前記一時記憶
   手段に前記データが存在しないと判断された場合には、
   他の優先度の前記一時記憶手段から前記ｍ番目の前記一
   時記憶手段に割り当てられていた読出頻度を適用して前
   記データを読み出す ことを特徴とするバッファ装置。