JP2932254B2 - 周期性トラフィックの輻輳回避方式 - 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、リアルタイム動画
信号のようにトラフィックに一定の周期性がある信号を
ＡＴＭ（非同期転送モード）セルで通信するネットワー
クシステムにおいて、輻輳を回避する方式に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】動画信号をネットワークを介して通信す
る場合、通信コストを低減するために通常、様々な画像
圧縮方式を用いて予めデータ量を減らして送信する。Ｍ
ＰＥＧ方式に見られるように、動画のフレーム単位に異
なる圧縮方式を併用しているものは、一定数のフレーム
ごとに比較的低い圧縮率のフレーム（ＭＰＥＧ方式で
は、Ｉ−ピクチャ）を挿入しており、この信号をリアル
タイムで通信する場合は、低い圧縮率のフレームでは単
位時間当たりに送るべきデータが多くなり、それ以外の
圧縮率の高いフレームでは送るべきデータが少ない。こ
れをリアルタイムにＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mo
de：非同期転送モード）セルで送信する場合、低い圧縮
率のフレームでは単位時間当たりのＡＴＭセルの密度が
高く、他のフレームでは密度が低い。これを連続した時
間で見れば、一定の周期でピークを持つトラフィックパ
ターンとなる。

【０００３】ＡＴＭネットワークは、ある程度このトラ
フィックの変動に対して交換機内のバッファメモリで吸
収してはいるが、複数の方路から入力したＡＴＭセルト
ラフィックが同一の方路へ向かうとき、入力セルトラフ
ィックのピークが重なった場合には交換機内で輻輳が発
生する。バッファメモリの容量は有限なので、このよう
な輻輳が発生すると、その容量を超えた分の到着ＡＴＭ
セルは廃棄され、通信品質を著しく低下させてしまう。

【０００４】この輻輳の問題を解決する方法としては、
回線の容量を大きくする方法、交換機内のバッファメモ
リを大きくする方法、送信端末装置でバッファを設けて
ピークを分散させる方法が考えられる。このうち、回線
容量の増加は最も効果的であるが、通信コストが増大
し、ＡＴＭネットワークの特徴である統計多重のコスト
メリットが薄くなる。また、ＡＴＭ交換機あるいは通信
端末装置でのバッファメモリ容量の増大は、通信機器コ
ストの増大のみならず、通信遅延時間を増大させるた
め、通信品質を低下させるという欠点がある。

【０００５】そこで、別の方法として、輻輳検出を表す
資源管理用ＡＴＭセルを生成して送信端末装置へ送出す
る通知手段を設け、何らかの手段で輻輳を検出すると、
資源管理用ＡＴＭセルにより送信端末装置へ通知し、こ
の通知を受信した送信端末装置が、より高い圧縮率の圧
縮方式に切り換えたり（ただし、この場合は復元度が低
下する）、元の画像の解像度を落としたりすることで、
そのときのデータ量を削減し、トラフィックのピークを
下げるように制御する方法が考えられている。また、特
願平３−００３４５２号や特願平４−０５９８６６号で
提案されている方法は、適用対象をＡＴＭネットワーク
に限定せず、輻輳状態の予測、検出の方法も異なるが、
同様に符号化パラメータを変化させて、送信データ量を
適応化させるものである。しかし、これらの方法では、
復元した画像の品質が一時的にでも低下すること、送信
側の符号化回路がリアルタイムで動作モードを変えなけ
ればならないために制御が複雑になること、同じ周期で
ピークが重なる複数の同様のトラフィックがあると、常
に輻輳に遭遇することになり、画像品質が低く抑制され
てしまうという問題点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように回線容量
や経路上のバッファメモリを大きくする従来の輻輳回避
方式では、通信コストが増大し、さらにバッファメモリ
を大きくする方式では、通信品質が低下してしまうとい
う問題点があった。また、送信データ量を適応化させる
従来の輻輳回避方式では、画像品質が低下し、送信側の
符号化回路の制御が複雑になってしまうという問題点が
あった。本発明は、上記課題を解決するためになされた
もので、リアルタイム動画信号のようにトラフィックに
一定の周期性がある信号をＡＴＭセルで送信する場合
に、回線容量や経路上のバッファメモリ等のネットワー
ク資源（通信コスト）を増大させずに、かつ通信品質及
び画像品質を落とすことなく、輻輳を回避することがで
きる輻輳回避方式を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載のように、予め決められたトラフィック周期で送信ト
ラフィックが大きく変動する複数のＡＴＭ通信装置と、
それらに繋がる回線を収容するＡＴＭ交換機とを備え、
複数のＡＴＭ通信装置の内の１つである第１のＡＴＭ通
信装置は、自分宛の同期信号及び他のＡＴＭ通信装置宛
の同期用ＡＴＭセルをトラフィック周期と同じ間隔で連
続して発生し、これらの送信時刻がＡＴＭ通信装置ごと
に異なるように各通信装置へ向けて送信し、同期信号の
時刻に送信トラフィックのピークを同期させるものであ
り、他の第２のＡＴＭ通信装置は、ＡＴＭ交換機を介し
て受信した同期用ＡＴＭセルの到着時刻に送信トラフィ
ックのピークを同期させるものである。このように第１
のＡＴＭ通信装置が、自分宛の同期信号及び他のＡＴＭ
通信装置宛の同期用ＡＴＭセルをトラフィック周期と同
じ間隔で発生し、これらの送信時刻がＡＴＭ通信装置ご
とに異なるように送信し、同期信号の時刻に送信トラフ
ィックのピークを同期させ、第２のＡＴＭ通信装置が、
ＡＴＭ交換機を介して受信した同期用ＡＴＭセルの到着
時刻に送信トラフィックのピークを同期させることによ
り、複数の方路からＡＴＭ交換機への到着ＡＴＭセルの
トラフィックピークが重なることを防止することができ
る。また、請求項２に記載のように、第１のＡＴＭ通信
装置は、各ＡＴＭ通信装置の情報を登録するための端末
登録手段と、この登録手段に登録された情報に従って、
各ＡＴＭ通信装置宛の同期用ＡＴＭセル及び自分宛の同
期信号をトラフィック周期と同じ間隔で連続して発生
し、これらの送信時刻がＡＴＭ通信装置ごとに異なるよ
うに各通信装置へ向けて送信する同期用ＡＴＭセル生成
手段と、同期信号の時刻に送信トラフィックのピークを
同期させる送信タイミング制御手段とを有し、第２のＡ
ＴＭ通信装置は、同期用ＡＴＭセルの受信を通知する同
期用ＡＴＭセル識別手段と、この通知時刻に送信トラフ
ィックのピークを同期させる送信タイミング制御手段と
を有するものである。

【０００８】

【０００９】

【発明の実施の形態】参考例． 次に、本発明について図面を参照して説明する。図１は
本発明の参考例を示すネットワークシステムのブロック
図である。本参考例では、ＡＴＭ通信装置２〜４の送信
トラフィック特性を、何れも図２で示すような周期ｔで
ピークが現れる特性としている。このような仮定は、圧
縮した動画像を送信する端末等の場合に現実に起こり得
るものである。なお、圧縮をリアルタイムに行いながら
送信するか、すでに圧縮された画像データを連続的に送
り出すかは問題ではない。

【００１０】ＡＴＭ交換機１は、ＡＴＭ通信装置２〜４
と直接に双方向リンク５〜７で接続されている。このＡ
ＴＭ交換機１内の端末登録部８には、各ＡＴＭ通信装置
２〜４がＡＴＭ交換機１のどの入力ポートにつながって
いるかを示すポート番号及びＡＴＭ通信装置２〜４の宛
先識別子等の情報が登録され、さらに前述の周期ｔや後
述する同期用ＡＴＭセルの生成タイミング等の情報が登
録されている。

【００１１】これらの情報は、制御コンソール９によっ
て登録・参照することができるようになっている。そし
て、ＡＴＭ交換機１内の同期用ＡＴＭセル生成部１０
は、端末登録部８に登録された情報に従って、各ＡＴＭ
通信装置への同期用ＡＴＭセルを周期ｔごとに生成す
る。図３はこの同期用ＡＴＭセルの生成タイミングを示
す図である。

【００１２】図３（ａ）は、ＡＴＭ通信装置２宛の同期
用ＡＴＭセルの生成タイミングを示している。つまり、
同期用ＡＴＭセル生成部１０は、セルヘッダ中の宛先識
別子として、登録部８に登録された通信装置２の宛先識
別子を付与した同期用ＡＴＭセルを登録部８に登録され
た図３（ａ）の生成タイミングに従って生成する。同様
に、図３（ｂ）はＡＴＭ通信装置３宛の同期用ＡＴＭセ
ルの生成タイミングを示している。同期用ＡＴＭセル生
成部１０は、セルヘッダ中の宛先識別子として通信装置
３の宛先識別子を付与した同期用ＡＴＭセルを図３
（ｂ）の生成タイミングに従って生成する。

【００１３】そして、図３（ｃ）はＡＴＭ通信装置４宛
の同期用ＡＴＭセルの生成タイミングを示している。同
期用ＡＴＭセル生成部１０は、セルヘッダ中の宛先識別
子として通信装置４の宛先識別子を付与した同期用ＡＴ
Ｍセルを図３（ｃ）の生成タイミングに従って生成す
る。図３から分かるように、各通信装置用の同期用ＡＴ
Ｍセルの生成タイミングは、互いに一致しないように位
相をずらして端末登録部８に登録されている。

【００１４】ＡＴＭ交換機１は、こうして生成された同
期用ＡＴＭセルをセルヘッダ内の宛先識別子に従って各
方路へ振り分ける。これにより、ＡＴＭ通信装置２〜４
宛の同期用ＡＴＭセルが双方向リンク５〜７を介してそ
れぞれＡＴＭ通信装置２〜４に送信される。

【００１５】次に、ＡＴＭ通信装置２〜４内の同期用Ａ
ＴＭセル識別部１１〜１３は、双方向リンク５〜７から
同期用ＡＴＭセルを受信すると、同通信装置内の送信タ
イミング制御部１４〜１６へ同期用ＡＴＭセルが到着し
たことを知らせる通知信号を出力する。この通知信号
は、ピークトラフィック送出を推奨するタイミングとし
ての意味を持つ。

【００１６】送信タイミング制御部１４〜１６は、同期
用ＡＴＭセル識別部１１〜１３から通知信号を受信する
と、この通知信号の到着時刻に送信トラフィックのピー
クを同期させる処理を行う。この処理は、画像データを
リアルタイムに圧縮しながら送信する場合、送信トラフ
ィックのピーク（低い圧縮率のフレーム）が通知信号の
到着時刻に同期するように圧縮画像データを生成するこ
とで実現できる。

【００１７】また、圧縮画像データをいったんバッファ
メモリに蓄積した後に送信する場合には、送信トラフィ
ックのピークが通知信号の到着時刻に同期するように圧
縮画像データをバッファメモリから読み出すことで実現
できる。このようにして、複数の方路からＡＴＭ交換機
１への到着ＡＴＭセルのトラフィックピークが重なるこ
とを防止することができ、輻輳の発生を回避することが
できる。

【００１８】実施の形態の１． 図４は本発明の第１の実施の形態を示すネットワークシ
ステムのブロック図であり、図１と同一の構成には同一
の符号を付してある。本実施の形態においても、参考例
と同様に、ＡＴＭ通信装置２ａ、３、４の送信トラフィ
ック特性は、図２で示すような周期ｔでピークが現れる
特性とする。

【００１９】ＡＴＭ交換機１ａは、ＡＴＭ通信装置２
ａ、３、４と直接に双方向リンク５〜７で接続されてい
る。ＡＴＭ通信装置２ａ内の端末登録部１８には、他の
ＡＴＭ通信装置３、４の宛先識別子等の情報が登録さ
れ、さらに周期ｔや同期用ＡＴＭセルの生成タイミング
等の情報が登録されている。

【００２０】これらの情報は、制御コンソール１９によ
って登録・参照することができるようになっている。そ
して、ＡＴＭ通信装置２ａ内の同期用ＡＴＭセル生成部
２０は、端末登録部１８に登録された情報に従って、各
ＡＴＭ通信装置への同期用ＡＴＭセルを周期ｔごとに生
成する。この同期用ＡＴＭセルの生成タイミングは、図
３と同様である。ただし、自分宛の信号としては、同期
用ＡＴＭセルではなく、内部同期信号を生成する。

【００２１】すなわち、同期用ＡＴＭセル生成部２０
は、内部同期信号を端末登録部１８に登録された図３
（ａ）の生成タイミングに従って生成し、送信タイミン
グ制御部２１に出力する。また、同期用ＡＴＭセル生成
部２０は、セルヘッダ中の宛先識別子として通信装置３
の宛先識別子を付与した同期用ＡＴＭセルを図３（ｂ）
の生成タイミングに従って生成し、セルヘッダ中の宛先
識別子として通信装置４の宛先識別子を付与した同期用
ＡＴＭセルを図３（ｃ）の生成タイミングに従って生成
する。

【００２２】各通信装置用の同期用ＡＴＭセル及び内部
同期信号の生成タイミングが、互いに一致しないように
位相をずらして端末登録部１８に登録されることは参考
例と同様である。そして、ＡＴＭ通信装置３、４宛の同
期用ＡＴＭセルは、送信タイミング制御部２１から双方
向リンク５に送出される。ＡＴＭ交換機１ａは、双方向
リンク５から受信した同期用ＡＴＭセルをセルヘッダ内
の宛先識別子に従って各方路へ振り分ける。これによ
り、ＡＴＭ通信装置３、４宛の同期用ＡＴＭセルが双方
向リンク６、７を介してそれぞれＡＴＭ通信装置３、４
に送信される。

【００２３】ＡＴＭ通信装置３、４内の送信タイミング
制御部１５、１６は、同期用ＡＴＭセル識別部１２、１
３から通知信号を受信すると、この通知信号の到着時刻
に送信トラフィックのピークを同期させる処理を行う。
また、ＡＴＭ通信装置２ａ内の送信タイミング制御部２
１は、同期用ＡＴＭセル生成部２０から内部同期信号を
受信すると、この同期信号の到着時刻に送信トラフィッ
クのピークを同期させる処理を行う。これらの同期処理
は、参考例と同様にして実現できる。こうして、第１の
ＡＴＭ通信装置２ａに端末登録部１８及び同期用ＡＴＭ
セル生成部２０を設けることにより、ＡＴＭ交換機に特
別な機能を持たせずに、参考例と同様の効果を得ること
ができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、請求項１に記載のよう
に、第１のＡＴＭ通信装置が、自分宛の同期信号及び他
のＡＴＭ通信装置宛の同期用ＡＴＭセルを発生して、こ
れらの送信時刻がＡＴＭ通信装置ごとに異なるように送
信し、同期信号の時刻に送信トラフィックのピークを同
期させ、第２のＡＴＭ通信装置が、ＡＴＭ交換機を介し
て受信した同期用ＡＴＭセルの到着時刻に送信トラフィ
ックのピークを同期させることにより、複数の方路から
ＡＴＭ交換機への到着ＡＴＭセルのトラフィックピーク
が重なることを防止することができる。その結果、ＡＴ
Ｍ交換機に特別な機能を持たせずに、送信トラフィック
のピークが周期性を持つデータフローの転送において、
通信品質及び画像品質を損なうことなく、かつ回線容量
やバッファメモリ容量等のネットワーク資源を増大させ
ることなしに輻輳を回避することができる。

【００２５】また、請求項２に記載のように、第１のＡ
ＴＭ通信装置に端末登録手段、同期用ＡＴＭセル生成手
段及び送信タイミング制御手段を設け、第２のＡＴＭ通
信装置に同期用ＡＴＭセル識別手段及び送信タイミング
制御手段を設けることにより、通信品質及び画像品質を
損なうことなく、かつ回線容量やバッファメモリ容量等
のネットワーク資源を増大させることなしに輻輳を回避
することができる輻輳回避方式を簡単な構成で実現する
ことができる。

【００２６】

【００２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の参考例を示すネットワークシステム
のブロック図である。

【図２】 ＡＴＭ通信装置の送信トラフィック特性を示
す図である。

【図３】 同期用ＡＴＭセルの生成タイミングを示す図
である。

【図４】 本発明の第１の実施の形態を示すネットワー
クシステムのブロック図である。

【符号の説明】

１、１ａ…ＡＴＭ交換機、２〜４、２ａ…ＡＴＭ通信装
置、５〜７…双方向リンク、８、１８…端末登録部、
９、１９…制御コンソール、１０、２０…同期用ＡＴＭ
セル生成部、１１〜１３…同期用ＡＴＭセル識別部、１
４〜１６、２１…送信タイミング制御部。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め決められたトラフィック周期で送信
   トラフィックが大きく変動する複数のＡＴＭ通信装置
   と、それらに繋がる回線を収容するＡＴＭ交換機とを備
   えたネットワークシステムにおける輻輳回避方式であっ
   て、複数のＡＴＭ通信装置の内の１つである第１のＡＴＭ通
   信装置は、自分宛の同期信号及び他のＡＴＭ通信装置宛
   の同期用ＡＴＭセルを前記トラフィック周期と同じ間隔
   で連続して発生し、これらの送信時刻がＡＴＭ通信装置
   ごとに異なるように各通信装置へ向けて送信し、前記同
   期信号の時刻に送信トラフィックのピークを同期させる
   ものであり、 他の第２のＡＴＭ通信装置は、ＡＴＭ交換機を介して受
   信した同期用ＡＴＭセルの到着時刻に送信トラフィック
   のピークを同期させるものである ことを特徴とする周期
   性トラフィックの輻輳回避方式。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の周期性トラフィックの
   輻輳回避方式において、第１のＡＴＭ通信装置は、各ＡＴＭ通信装置の情報を登
   録するための端末登録手段と、この登録手段に登録され
   た情報に従って、各ＡＴＭ通信装置宛の同期用ＡＴＭセ
   ル及び自分宛の同期信号を前記トラフィック周期と同じ
   間隔で連続して発生し、これらの送信時刻がＡＴＭ通信
   装置ごとに異なるように各通信装置へ向けて送信する同
   期用ＡＴＭセル生成手段と、前記同期信号の時刻に送信
   トラフィックのピークを同期させる送信タイミング制御
   手段とを有し、 第２のＡＴＭ通信装置は、同期用ＡＴＭセルの受信を通
   知する同期用ＡＴＭセル識別手段と、この通知時刻に送
   信トラフィックのピークを同期させる送信タイミング制
   御手段とを有するものである ことを特徴とする周期性ト
   ラフィックの輻輳回避方式。