JP2981198B2 - セルスケジューラ - 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通信網におい
て各コネクション或いはサービスクラス毎の要求品質を
考慮し、次にどのセルを送出すべきかを決定するセルス
ケジューリング法に関するものである。本発明は最低帯
域を保証されたコネクション或いはサービスクラスに対
し、最低帯域を保証しつつ、残余帯域（利用可能な帯域
から通信中のコネクション或いはサービスクラスの最低
帯域の和を引いたもの）を公平に割当てる技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】以下の説明からは簡単のために“コネク
ション”とのみ示すが、それは“コネクション或いはサ
ービスクラス”のことである。最低帯域(Minimum Cell
Rate:MCR) を保証されたコネクションに割り当てる帯域
の公平性の基準として、以下のものが挙げられている(A
TM Forum,"Traffic Management Specification Version
4.0",April 1996) 。

【０００３】Ａ＝与えられたリンク上の全てのコネクシ
ョンの利用可能な帯域の総和 Ｕ＝与えられたリンク以外のリンク上でボトルネックと
なっているコネクションの帯域の和 Ｂ＝Ａ−Ｕ，与えられたリンク上でボトルネックとなっ
ているコネクションによって占有されている帯域 Ｎ＝アクティブなコネクションの総和 Ｎ′＝与えられたリンク以外のリンク上でボトルネック
となっているアクティブなコネクション数 ｎ＝Ｎ−Ｎ′，与えられたリンク上でボトルネックとな
っているアクティブなコネクション数 Ｍ＝ｎ内のアクティブなコネクションのＭＣＲの和 Ｂ（ｉ）＝コネクションｉに対する公平な割り当て ＭＣＲ（ｉ）＝コネクションｉのＭＣＲ ・基準１ コネクションについての帯域割当はそのＭＣＲに帯域Ｂ
からＭＣＲに使用した分を取り除いたものを等分したシ
ェアを加えたものである。

【０００４】 Ｂ（ｉ）＝ＭＣＲ（ｉ）＋〔（Ｂ−Ｍ）／ｎ〕 ・基準２ コネクションについての帯域割当はそのＭＣＲか帯域Ｂ
をｎで割ったもののどちらか大きい方で行う。

【０００５】 Ｂ（ｉ）＝ｍａｘ（ＭＣＲ（ｉ），Ｂ／ｎ） ・基準３ コネクションについての帯域割当はそのＭＣＲに比例し
て重み付けされる。

【０００６】Ｂ（ｉ）＝Ｂ×（ＭＣＲ（ｉ）／Ｍ） 次に、従来のＷｅｉｇｈｔｅｄ Ｆａｉｒ Ｑｕｅｕｅ
ｉｎｇ（ＷＦＱ）と呼ばれるセルスケジューリング法を
説明する。ＷＦＱとは、各コネクション毎に固定的な読
出比率を設け、各コネクションに対してその読出比率に
比例した帯域を割当てる制御である。よって、各コネク
ションの読出比率を保証された最低帯域に比例したもの
にすると、残余帯域は、保証された最低帯域に比例した
割合で、各コネクションに割当てられる。例えば、使用
可能な帯域を１２（セル／Ｓ）、コネクション数を３、
各コネクションの保証された最低帯域を３（セル／
Ｓ）、２（セル／Ｓ）、１（セル／Ｓ）、各コネクショ
ンは常に送出すべきセルを有し、読出比率がそれぞれ
３、２、１ならば、残余帯域は（１２−（３＋２＋
１））より６（セル／Ｓ）となり、各コネクションに分
配される残余帯域はそれぞれ３（セル／Ｓ）、２（セル
／Ｓ）、１（セル／Ｓ）となる。

【０００７】このように、従来のＦＷＱでは残余帯域を
保証された最低帯域に比例した割合でしか分配すること
ができない。すなわち、上記の公平性の基準３しか満足
することができない。

【０００８】また、上記の公平性の基準１を満足する方
法が提案されている(K.Y.Siu et.al."Virtual Queueing
Techniques for UBR+Service in ATM With Fair Acces
s and Minimum Bandwidth Guarantee",IEEE GLOBECOM '
97,Nov.1997)。提案されている方法では、まず、コネク
ションｉに対して、Ｔ×ＭＣＲ_i ≧１となるような固定
であるが任意の長さの時間Ｔを設定する。これは、時間
Ｔに各コネクションは最低１セル送出できることを意味
する。

【０００９】図１３は従来のセルスケジューリングを示
す図である。従来は、図１３に示すように、時間Ｔを二
つのフェーズに分ける。最初のフェーズは、ＭＣＲ保証
フェーズであり、コネクションｉはＴ×ＭＣＲ_i 個のセ
ルの送出を保証される。二つ目のフェーズは、残余帯域
をＢ／ｎに分配するフェーズであり、ラウンドロビン等
によりスケジューリングされる。

【００１０】すなわち、コネクションｉはＴ×ＭＣＲ_i
に等しい読出比率を有する。そして、送出するセルを決
定するとき、読出比率が“０”以上であり、かつセルバ
ッファにセルを有するコネクションのセルを送出し、読
出比率から“１”を引く、読出比率が“０”以上のコネ
クションがなくなれば、ラウンドロビンによってセルバ
ッファにセルを有するコネクションの中から送出するセ
ルを決定する。各コネクションの読出比率は時間Ｔ毎に
初期化される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、提案された方
法では、ＴはＴ×ＭＣＲ_i ≧１となるように選ばなけれ
ばならないので、低いＭＣＲを持つコネクションが途中
から通信を始める場合などには、Ｔを変化させなければ
ならない場合がある。これはシステムに大きな負担とな
る。それを防ぐために、Ｔを大きな値に設定すると、Ｍ
ＣＲが大きなコネクションのＴ×ＭＣＲ_i は大きな値と
なってしまい、それらのコネクションのセルはバースト
的に送出されて、パフォーマンスを低下させる原因とな
る。また、上記の公平性の基準２を満足するようなセル
スケジューリング法は提案されていない。

【００１２】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、ＡＴＭ通信網における最低帯域を保証された
コネクションに対し、上記の公平性の基準１、２、３を
全て満足することができるセルスケジューラを提供する
ことを目的とする。本発明は、同一システム構成によ
り、上記の公平性の基準１、２、３を全て満足すること
ができるセルスケジューラを提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、各コネクショ
ン毎の最低保証帯域に反比例した時間間隔でそのコネク
ションの送出権を示すトークンを発生することにより、
各コネクション毎の最低帯域を保証するとともに、トー
クンが存在しないときには、あらかじめ定められた読出
比率にしたがって各コネクション毎にセル送出順序決定
制御を行うことにより、最低帯域を保証しつつ、残余帯
域を各コネクションに公平に割当てることを最も主要な
特徴とする。

【００１４】また、トークンが存在しないときのセル送
出順序決定制御には、既知の各種の方法を適用すること
ができるが、その場合にも装置構成は同一のものとし、
単に制御アルゴリズムを交換することにより各種の方法
を適用することができることを特徴とする。

【００１５】すなわち、本発明はセルスケジューラであ
って、コネクション毎に設けられた複数のセルバッファ
と、このコネクション毎に設定された要求品質にしたが
って前記セルバッファからのセルの送出順序を決定する
手段とを備えたセルスケジューラである。本発明の特徴
とするところは、前記決定する手段は、前記コネクショ
ンの送出権を示すトークンを発生する手段と、このトー
クンをその発生順序にしたがって格納するトークンバッ
ファと、前記要求品質に対応するセルの読出比率にした
がって前記コネクションに前記トークンとは別の送出権
を与える読出制御手段と、前記トークンバッファにトー
クンがあるときにはそのトークンが示すコネクションに
送出権を与え前記トークンバッファにトークンがないと
きには前記読出制御手段にしたがって前記コネクション
に送出権を与える手段とを備えたところにある。これに
より、最低帯域を保証されたコネクションに対して最低
帯域を保証しつつ、残余帯域を各コネクションに公平に
割当てることができる。

【００１６】前記トークンを発生する手段は、各コネク
ション毎の最低保証帯域に反比例した時間間隔で前記ト
ークンを発生する手段と、前記トークンバッファに格納
されたトークンの数があらかじめ設定された許容数未満
であれば前記発生したトークンを前記トークンバッファ
に格納し、許容数以上であれば前記発生したトークンを
廃棄する手段とを含むことが望ましい。

【００１７】前記読出制御手段は、前記読出比率に対応
した数の帯域割当用トークンを格納する帯域割当用トー
クンバッファを備え、この帯域割当用トークンバッファ
の先頭にある帯域割当用トークンの示すコネクションに
前記送出権が与えられたときには、その帯域割当用トー
クンは、前記帯域割当用トークンバッファの最後尾に再
格納されることが望ましい。

【００１８】前記読出比率は複数の前記コネクションに
ついて一律としたり、複数の前記コネクションの最低保
証帯域に比例して設定されることができる。

【００１９】前記コネクション毎にカウンタが設けら
れ、前記トークンバッファにトークンが格納される毎に
このトークンが示すコネクションの前記カウンタを加算
する手段を備え、前記トークンバッファにトークンがな
いときには、前記読出制御手段は、前記カウンタの値が
“０”であるコネクションに送出権を与える手段を含む
構成とすることもできる。

【００２０】前記コネクション毎にカウンタが設けら
れ、前記読出制御手段により送出権が与えられたコネク
ションのカウンタを“１”加算する手段と、前記トーク
ンを発生する手段の発生したトークンのうちこのカウン
タの値が“０”であるコネクションについて前記トーク
ンバッファにトークンを格納しこのカウンタの値が
“０”でないコネクションについては発生したトークン
を廃棄するとともにこのカウンタの値から“１”減算す
る手段とを備える構成とすることもできる。

【００２１】また、前記コネクションがサービスクラス
に対応しており、上記説明の前記コネクションをサービ
スクラスと読み替えることもできる。

【００２２】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図１、図２、
図６を参照して説明する。図１は本発明のセルスケジュ
ーラの要部構成図である。図２は本発明第一実施例のセ
ルスケジューラの要部構成図である。図６は本発明第四
および第五実施例のセルスケジューラの要部構成図であ
る。

【００２３】本発明はセルスケジューラであって、コネ
クション１〜ｎ毎に設けられた複数のセルバッファＣＢ
１〜ＣＢｎと、このコネクション１〜ｎ毎に設定された
要求品質にしたがってセルバッファＣＢ１〜ＣＢｎから
のセルの送出順序を決定する手段である送出順序決定部
Ｄとを備えたセルスケジューラである。

【００２４】ここで、本発明の特徴とするところは、送
出順序決定部Ｄは、コネクション１〜ｎの送出権を示す
トークンを発生する手段であるトークン発生部Ｇと、こ
のトークンをその発生順序にしたがって格納するトーク
ンバッファＴＢ１と、前記要求品質に対応するセルの読
出比率にしたがってコネクション１〜ｎに前記トークン
とは別の送出権を与える読出制御手段を含む制御部ＣＯ
Ｎとを備え、この制御部ＣＯＮは、トークンバッファＴ
Ｂ１にトークンがあるときにはそのトークンが示すコネ
クションｉ（ｉは１〜ｎのいずれかの整数）に送出権を
与えトークンバッファＴＢ１にトークンがないときには
この制御部ＣＯＮが前記読出比率にしたがってコネクシ
ョン１〜ｎに送出権を与えるところにある。

【００２５】トークン発生部Ｇは、各コネクション１〜
ｎ毎の最低保証帯域に反比例した時間間隔で前記トーク
ンを発生し、トークンバッファＴＢ１に格納されたトー
クンの数があらかじめ設定された許容数未満であれば前
記発生したトークンをトークンバッファＴＢ１に格納
し、許容数以上であれば前記発生したトークンを廃棄す
る。

【００２６】また、図２に示すように、制御部ＣＯＮ
は、前記読出比率に対応した数の帯域割当用トークンを
格納する帯域割当用トークンバッファＴＢ２を備え、こ
の帯域割当用トークンバッファＴＢ２の先頭にある帯域
割当用トークンの示すコネクションｉに前記送出権が与
えられたときには、その帯域割当用トークンは、帯域割
当用トークンバッファＴＢ２の最後尾に再格納される。

【００２７】前記読出比率は複数のコネクション１〜ｎ
について一律とする場合もあるし、或いは、前記読出比
率は複数のコネクション１〜ｎの最低保証帯域に比例し
て設定される場合もある。

【００２８】また、図６に示すように、本発明第四実施
例では、コネクション１〜ｎ毎にカウンタＣＵが設けら
れ、トークンバッファＴＢ１にトークンが格納される毎
にこのトークンが示すコネクションｉのカウンタＣＵｉ
を“１”加算し、トークンバッファＴＢ１にトークンが
ないときには、制御部ＣＯＮは、カウンタＣＵの値が
“０”であるコネクションｊ（ｊは１〜ｎの整数：ｉ≠
ｊ）に送出権を与える。

【００２９】あるいは、本発明第五実施例では、制御部
ＣＯＮにより送出権が与えられたコネクションｉのカウ
ンタＣＵｉを“１”加算し、トークン発生部Ｇの発生し
たトークンのうちこのカウンタＣＵｊの値が“０”であ
るコネクションｊについてトークンバッファＴＢ１にト
ークンを格納しカウンタＣＵｈ（ｈは１〜ｎの整数：ｉ
≠ｊ≠ｈ）の値が“０”でないコネクションｈについて
は発生したトークンを廃棄するとともにこのカウンタＣ
Ｕｈの値から“１”減算する。

【００３０】

【実施例】（第一実施例）本発明第一実施例を図２〜図
５を参照して説明する。図２は本発明第一実施例のセル
スケジューラの要部構成図である。図３はトークン発生
アルゴリズムを示すフローチャートである。図４は本発
明第一実施例の送出順序決定アルゴリズムを示すフロー
チャートである。図５は本発明第一実施例の送出順序決
定アルゴリズムの具体例を示す図である。

【００３１】図２に示すように、通信中のコネクション
１〜３は三つであり、それぞれの最低帯域は５０Ｍｂｐ
ｓ、２５Ｍｂｐｓ、１０Ｍｂｐｓ、利用可能な帯域は１
００Ｍｂｐｓ、トークンバッファＴＢ１にはトークンが
無いとする。そして、それぞれのコネクション１〜３は
常にセルバッファＣＢ１〜ＣＢ３にセルを有するとす
る。ここで、１００Ｍｂｐｓにおける１セル送出時間を
１単位時間とすると、それぞれのコネクションの１／Ｍ
ＣＲ（ｉ）は２単位時間、４単位時間、１０単位時間と
なる。

【００３２】トークン発生部Ｇは、コネクション設定時
に設定されたＭＣＲ（ｉ）から１／ＭＣＲ（ｉ）の値を
記録し、また、各コネクション１〜３毎の前回セル送出
時刻（Ｌａｓｔ Ｅｍｉｔ Ｔｉｍｅ：以下、ＬＥＴ
（ｉ）と記す）も管理する。

【００３３】いま、ＬＥＴ（ｉ）はすべて“０”とす
る。トークン発生部Ｇは、図３に示すように、現在の時
刻からＬＥＴ（ｉ）を引いたものが、１／ＭＣＲ（ｉ）
以上になれば（Ｓ１）、コネクションｉのトークンを発
生し、ＬＥＴ（ｉ）を現在の時刻に更新する（Ｓ４）。
このとき、トークンバッファＴＢ１にあるコネクション
ｉのトークンがあらかじめ定めた最大許容数以下ならば
（Ｓ２）、発生したトークンをトークンバッファＴＢ１
に入力する（Ｓ３）。ここでは、最大許容数を“１”と
する。制御部ＣＯＮは、各コネクション１〜３毎にあら
かじめ設定した読出比率に比例して、利用可能な帯域を
各コネクション毎に割り当てるが、ここでは読出比率は
それぞれ１、２、１とする。また、読出比率に比例して
利用可能な帯域を割り当てる方法としては、既に数多く
の方法が提案されており、制御部ＣＯＮにおいてはどの
方法を用いてもよい。

【００３４】ここでは、読出比率に比例した数の帯域割
当用トークンが帯域割当用トークンバッファＴＢ２に並
んでおり、帯域割当用トークンバッファＴＢ２の先頭の
帯域割当用トークンの示すコネクションｉであり、セル
バッファＣＢｉにセルを有するコネクションｉを探す。
そのようなコネクションｉがあれば、そのコネクション
ｉのセルを送出する。そして、使用した帯域割当用トー
クンを帯域割当用トークンバッファＴＢ２の最後尾に再
格納するという制御を行う。

【００３５】図４に示すように、制御部ＣＯＮは、トー
クンバッファＴＢ１において、先頭のトークンから最後
尾のトークンに向かって順番に、セルバッファにセルを
有するコネクションの探索をそのトークンが発見される
まで行い（Ｓ１０〜Ｓ１３）、そのようなトークンを発
見すれば、発見したトークンの示すコネクションｉのセ
ルを送出し、トークンバッファＣＢｉから発見したトー
クンを取り除く（Ｓ１７）。そのようなトークンを発見
しなければ、制御部ＣＯＮで、上述したように、送出す
るセルを決定する（Ｓ１４、Ｓ１５）。

【００３６】この手順をさらに具体的に説明すると、図
５（ａ）に示すように、１単位時間目において、トーク
ンバッファＴＢ１にトークンがないので、制御部ＣＯＮ
で送出するセルを決定する。制御部ＣＯＮでは、帯域割
当用トークンバッファＴＢ２の先頭の帯域割当用トーク
ンがコネクション１のものであり、かつ、コネクション
１はセルバッファＣＢ１にセルを有するので、コネクシ
ョン１のセルを送出する。そして、使用したコネクショ
ン１の帯域割当用トークンは最後尾に再格納され、図５
（ｂ）に示すように、先頭から順にコネクション２、
３、２、１の帯域割当用トークンが格納される。

【００３７】図５（ｂ）に示すように、２単位時間目に
おいて、トークンバッファＴＢ１にトークンがないの
で、制御部ＣＯＮで送出するセルを決定する。制御部Ｃ
ＯＮでは、帯域割当用トークンバッファＴＢ２の先頭の
帯域割当用トークンがコネクション２のものであり、か
つコネクション２はセルバッファＣＢ２にセルを有する
ので、コネクション２のセルを送出する。そして、使用
したコネクション２の帯域割当用トークンは最後尾に再
格納し、図５（ｃ）に示すように、先頭から順にコネク
ション３、２、１、２の帯域割当用トークンとなる。

【００３８】ここで、（現在の時刻−ＬＥＴ（１））＝
（２−０）＝２＝１／ＭＣＲ（１）なので、トークン発
生部Ｇは、図５（ｃ）に示すように、コネクション１の
トークンをトークンバッファＴＢ１に入力し、ＬＥＴ
（１）を“２”に更新する。３単位時間目において、ト
ークンバッファＴＢ１にコネクション１のトークンがあ
り、かつコネクション１はセルバッファＣＢ１にセルを
有するので、コネクション１のセルを送出する。そし
て、使用したコネクション１のトークンはトークンバッ
ファＴＢ１から削除する。

【００３９】図５（ｄ）に示すように、４単位時間目に
おいて、トークンバッファＴＢ１にトークンがないの
で、制御部ＣＯＮで送出するセルを決定する。制御部Ｃ
ＯＮでは、帯域割当用トークンバッファＴＢ２の先頭の
帯域割当用トークンがコネクション３のものであり、か
つコネクション３のセルバッファＣＢ３にセルを有する
ので、コネクション３のセルを送出する。そして、使用
したコネクション３の帯域割当用トークンは最後尾に再
格納し、図５（ｅ）に示すように、先頭から順にコネク
ション２、１、２、３のトークンが格納される。

【００４０】ここで、図５（ｅ）に示すように、（現在
の時刻−ＬＥＴ（１））＝（４−２）＝２＝１／ＭＣＲ
（１）なので、トークン発生部Ｇは、コネクション１の
トークンをトークンバッファＴＢ１に入力し、ＬＥＴ
（１）を“４”に更新する。また、（現在の時刻−ＬＥ
Ｔ（２））＝（４−０）＝４＝１／ＭＣＲ（２）なの
で、コネクション２のトークンをトークンバッファＴＢ
１に入力し、ＬＥＴ（２）を“４”に更新する。５単位
時間目において、トークンバッファＴＢ１の先頭にコネ
クション１のトークンがあり、かつコネクション１はセ
ルバッファＣＢ１にセルを有するので、コネクション１
のセルを送出する。そして、使用したコネクション１の
トークンはトークンバッファＴＢ１から削除する。その
結果、図５（ｆ）に示すように、トークンバッファＴＢ
１にはコネクション２のトークンのみが格納される。

【００４１】図５（ｆ）に示すように、６単位時間目に
おいて、トークンバッファＴＢ１の先頭にコネクション
２のトークンがあり、かつコネクション２のセルバッフ
ァＣＢ２にセルを有するので、コネクション２のセルを
送出する。そして、使用したコネクション２のトークン
はトークンバッファＴＢ１から削除する。

【００４２】図示しないが、ここで、（現在の時刻−Ｌ
ＥＴ（１））＝（６−４）＝２＝１／ＭＣＲ（１）なの
で、コネクション１のトークンをトークンバッファＴＢ
１に入力し、ＬＥＴ（１）を“６”に更新する。以下、
同様の制御を行うことにより、順次、送出するセルを決
定していく。

【００４３】（第二実施例）本発明第二実施例と本発明
第一実施例との相違点は、制御部ＣＯＮであらかじめ設
定する読出比率として、一律“１”を設定するところに
ある。よって、具体的な動作は本発明第一実施例で説明
したものから容易に推測できるので省略する。なお、利
用可能な帯域を各コネクション毎に平等に割り当てる方
法としては、本発明第二実施例の方法に限らず、ラウン
ドロビン等の既知の方法を用いてもよい。このような制
御を行うことにより、各コネクションに対し、上述した
公平性の基準１を満足するような帯域割り当てを行うこ
とができる。

【００４４】（第三実施例）本発明第三実施例と本発明
第一実施例との相違点は、制御部ＣＯＮであらかじめ設
定する読出比率として、各コネクションの保証された最
低帯域に比例したものを設定するところにある。よっ
て、具体的な動作は本発明第一実施例で説明したものか
ら容易に推測できるので省略する。利用可能な帯域をあ
らかじめ定めた読出比率に比例して割り当てる方法とし
ては、既に数多くの制御方法が提案されており、本発明
第三実施例においてはどの制御方法を用いてもよい。こ
のような制御を行うことにより、各コネクションに対し
て上述した公平性の基準３を満足するような帯域割り当
てを行うことができる。

【００４５】（第四実施例）本発明第四実施例を図６〜
図９を参照して説明する。図６は本発明第二実施例のセ
ルスケジューラの要部構成図である。図７は本発明第二
実施例のトークン発生部のアルゴリズムを示すフローチ
ャートである。図８は本発明第二実施例の送出順序決定
アルゴリズムを示すフローチャートである。図９は本発
明第二実施例の送出順序決定アルゴリズムの具体例を示
す図である。

【００４６】図６に示すように、通信中のコネクション
１〜３は三つであり、それぞれの最低帯域は５０Ｍｂｐ
ｓ、２５Ｍｂｐｓ、１０Ｍｂｐｓ、利用可能な帯域は１
００Ｍｂｐｓ、トークンバッファＴＢ１には各コネクシ
ョンのトークンが１つずつあるとする。そして、それぞ
れのコネクション１〜３は常にセルバッファＣＢ１〜Ｃ
Ｂ３にセルを有するとする。ここで、１００Ｍｂｐｓに
おける１セル送出時間を１単位時間とすると、それぞれ
のコネクションの１／ＭＣＲ（ｉ）は２単位時間、４単
位時間、１０単位時間となる。

【００４７】トークン発生部Ｇは、コネクション設定時
に設定されたＭＣＲ（ｉ）から１／ＭＣＲ（ｉ）の値を
記録し、また各コネクション毎のＬＥＴ（ｉ）も管理す
る。ここで、ＬＥＴ（ｉ）はすべて“０”とする。図７
に示すように、現在の時刻からＬＥＴ（ｉ）を引いたも
のが、１／ＭＣＲ（ｉ）以上になれば、コネクションｉ
のトークンを発生し、ＬＥＴ（ｉ）を現在の時刻に更新
する（Ｓ２３）。このとき、トークンバッファＴＢ１に
あるコネクションｉのトークンがあらかじめ定めた最大
許容数以下ならば（Ｓ２１）、発生したトークンをトー
クンバッファＴＢ１に入力し、カウンタＣＵｉに“１”
を足す（Ｓ２２）。ここでは、最大許容数を“１”、カ
ウンタＣＵ１〜ＣＵ３の初期値をすべて“０”とする。
制御部ＣＯＮは、各コネクション毎に平等に利用可能な
帯域を割り当てるので、読出比率はそれぞれ１、１、１
とする。

【００４８】また、制御部ＣＯＮにおいて平等に帯域を
割り当てる方法は本発明第四実施例の方法に限らず、ラ
ウンドロビン等の既知の方法を用いてもよい。本発明第
四実施例では、セルバッファＣＢ１〜ＣＢ３にセルを有
するコネクション１〜３を帯域割当用トークンバッファ
ＴＢ２を環状に探索しながら見つける。例えば、コネク
ション数が“５”で、コネクション１、３、５のみセル
バッファにセルを有するとする。最初の探索で、コネク
ション１を見つけたならば、次の探索ではコネクション
２から探索を始める。コネクション２はセルバッファに
セルがないので、コネクション３に探索を移動し、コネ
クション３がセルバッファにセルを有するコネクション
であると見つける。次の探索ではコネクション４から探
索を始める。コネクション４はセルバッファにセルがな
いので、コネクション５に探索を移動し、コネクション
５がセルバッファにセルを有するコネクションであると
見つける。

【００４９】図８に示すように、制御部ＣＯＮは、トー
クンバッファＴＢ１において、先頭のトークンから最後
尾のトークンに向かって順番に、セルバッファにセルを
有するコネクションの探索をそのトークンが発見される
まで行い（Ｓ３０〜Ｓ３３）、そのようなトークンを発
見すれば、発見したトークンの示すコネクションｉのセ
ルを送出し、トークンバッファＣＢｉから発見したトー
クンを取り除く（Ｓ４０）。そのようなトークンを発見
しなければ、制御部ＣＯＮで、ラウンドロビンによって
送出するセルを決定する（Ｓ３４、Ｓ３５）。決定した
コネクションｊのカウンタＣＵｊが“０”であれば、決
定されたコネクションｊのセルを送出する（Ｓ３８）。
しかし、決定されたコネクションｊのカウンタＣＵｊが
“０”でなければ（Ｓ３６）、カウンタＣＵｊから
“１”を引く（Ｓ３７）。

【００５０】図９（ａ）に示すように、１単位時間目に
おいて、トークンバッファＴＢ１の先頭にコネクション
１のトークンがあり、かつコネクション１はセルバッフ
ァＣＢ１にセルを有するので、コネクション１のセルを
送出する。そして、使用したコネクション１のトークン
はトークンバッファＴＢ１から削除する。その結果、図
９（ｂ）に示すように、トークンバッファＴＢ１には先
頭からコネクション２、３のトークンが格納される。

【００５１】図９（ｂ）に示すように、２単位時間目に
おいて、トークンバッファＴＢ１の先頭にコネクション
２のトークンがあり、かつコネクション２はセルバッフ
ァＣＢ２にセルを有するので、コネクション２のセルを
送出する。そして、使用したコネクション２のトークン
はトークンバッファＴＢ１から削除する。

【００５２】ここで、（現在の時刻−ＬＥＴ（１））＝
（２−０）＝２＝１／ＭＣＲ（１）なので、トークン発
生部Ｇは、図９（ｃ）に示すように、コネクション１の
トークンをトークンバッファＴＢ１に入力し、ＬＥＴ
（１）を“２”に更新する。そして、カウンタＣＵ１を
“１”にする。その結果、トークンバッファＴＢ１に
は、先頭からコネクション３、１のトークンが格納され
る。

【００５３】図９（ｃ）に示すように、３単位時間目に
おいて、トークンバッファＴＢ１の先頭にコネクション
３のトークンがあり、かつコネクション３はセルバッフ
ァＣＢ３にセルを有するので、コネクション３のセルを
送出する。そして、使用したコネクション３のトークン
はトークンバッファＴＢ１から削除する。その結果、図
９（ｄ）に示すように、トークンバッファＴＢ１には先
頭にコネクション１のトークンが格納される。

【００５４】図９（ｄ）に示すように、４単位時間目に
おいて、トークンバッファＴＢ１の先頭にコネクション
１のトークンがあり、かつコネクション１はセルバッフ
ァＣＢ１にセルを有するので、コネクション１のセルを
送出する。そして、使用したコネクション１のトークン
はトークンバッファＴＢ１から削除する。

【００５５】ここで、（現在の時刻−ＬＥＴ（１））＝
（４−２）＝２＝１／ＭＣＲ（１）なので、トークン発
生部Ｇは、図９（ｅ）に示すように、コネクション１の
トークンをトークンバッファＴＢ１に入力し、ＬＥＴ
（１）を“４”に更新する。そして、カウンタＣＵ１を
“２”にする。また、（現在の時刻−ＬＥＴ（２））＝
（４−０）＝４＝１／ＭＣＲ（２）なので、コネクショ
ン２のトークンをトークンバッファＴＢ１に入力し、Ｌ
ＥＴ（２）を“４”に更新する。そして、カウンタＣＵ
２を“１”にする。その結果、トークンバッファＴＢに
は先頭からコネクション１、２のトークンが格納され
る。

【００５６】図９（ｅ）に示すように、５単位時間目に
おいて、トークンバッファＴＢ１の先頭にコネクション
１のトークンがあり、かつコネクション１はセルバッフ
ァＣＢ１にセルを有するので、コネクション１のセルを
送出する。そして、使用したコネクション１のトークン
はトークンバッファＴＢ１から削除する。その結果、図
９（ｆ）に示すように、トークンバッファＴＢ１には先
頭にコネクション２のトークンが格納される。

【００５７】図９（ｆ）に示すように、６単位時間目に
おいて、トークンバッファＴＢ１の先頭にコネクション
２のトークンがあり、かつコネクション２はセルバッフ
ァＣＢ２にセルを有するので、コネクション２のセルを
送出する。そして、使用したコネクション１のトークン
はトークンバッファＴＢ１から削除する。

【００５８】ここで、（現在の時刻−ＬＥＴ（１））＝
（６−４）＝２＝１／ＭＣＲ（１）なので、トークン発
生部Ｇは、図９（ｇ）に示すように、コネクション１の
トークンをトークンバッファＴＢ１に入力し、ＬＥＴ
（１）を“６”に更新する。そして、カウンタＣＵ１を
“３”にする。

【００５９】図９（ｇ）に示すように、７単位時間目に
おいて、トークンバッファＴＢ１の先頭にコネクション
１のトークンがあり、かつコネクション１はセルバッフ
ァＣＢ１にセルを有するので、コネクション１のセルを
送出する。そして、使用したコネクション１のトークン
はトークンバッファＴＢ１から削除する。

【００６０】図９（ｈ）に示すように、８単位時間目に
おいて、トークンバッファＴＢ１にトークンがないの
で、制御部ＣＯＮで送出するセルを決定する。制御部Ｃ
ＯＮでは、まず、帯域割当用トークンバッファＴＢ２で
コネクション１から探索を始めるが、コネクション１の
カウンタＣＵ１は“３”なので、それから“１”を引
き、コネクション２に探索を移動する。コネクション２
のカウンタＣＵ２は“１”なので、それから“１”を引
き、コネクション３に探索を移動する。コネクション３
はカウンタＣＵ３の値が“０”であり、セルバッファＣ
Ｂ３にセルを有するので、コネクション３のセルを送出
する。

【００６１】図示しないが、ここで、（現在の時刻−Ｌ
ＥＴ（１））＝（８−６）＝２＝１／ＭＣＲ（１）なの
で、コネクション１のトークンをトークンバッファＴＢ
１に入力し、ＬＥＴ（１）を“８”に更新する。そし
て、カウンタＣＵ１を“３”にする。また、（現在の時
刻−ＬＥＴ（２））＝（８−４）＝４＝１／ＭＣＲ
（２）なので、コネクション２のトークンをトークンバ
ッファＴＢ１に入力し、ＬＥＴ（２）を“８”に更新す
る。そして、カウンタＣＵ２を“１”にする。その結
果、トークンバッファＴＢ１には先頭からコネクション
１、２のトークンが格納される。以下同様の制御を行う
ことにより、順次、送出するセルを決定する。このよう
な制御を行うことにより、各コネクションに対して、上
述した公平性の基準２を満足するような帯域割当てを行
うことができる。

【００６２】（第五実施例）本発明第五実施例を図１０
〜図１２を参照して説明する。図１０は本発明第五実施
例のトークン発生アルゴリズムを示すフローチャートで
ある。図１１は本発明第五実施例の送出順序決定アルゴ
リズムを示すフローチャートである。図１２は本発明第
五実施例の送出順序決定アルゴリズムの具体例を示す図
である。なお、セルスケジューラの構成は図６と共通で
ある。

【００６３】通信中のコネクション１〜３は三つであ
り、それぞれの最低帯域は５０Ｍｂｐｓ、２５Ｍｂｐ
ｓ、１０Ｍｂｐｓ、利用可能な帯域は１００Ｍｂｐｓ、
トークンバッファＴＢ１には各コネクション１〜３のト
ークンが一つずつあるとする。そして、それぞれのコネ
クション１〜３は常にセルバッファＣＢ１〜ＣＢ３にセ
ルを有するとする。ここで、１００Ｍｂｐｓにおける１
セル送出時間を１単位時間とすると、それぞれのコネク
ション１〜３の１／ＭＣＲ（ｉ）は２単位時間、４単位
時間、１０単位時間となる。トークン発生部Ｇは、コネ
クション設定時に設定されたＭＣＲ（ｉ）から１／ＭＣ
Ｒ（ｉ）の値を記録し、また各コネクション毎のＬＥＴ
（ｉ）も管理する。ここでは、ＬＥＴ（ｉ）はすべて
“０”とする。

【００６４】図１０に示すように、トークン発生部Ｇ
は、現在の時刻からＬＥＴ（ｉ）を引いたものが、１／
ＭＣＲ（ｉ）以上になれば（Ｓ５０）、コネクションｉ
のトークンを発生し、ＬＥＴ（ｉ）を現在の時刻に更新
する（Ｓ５４）。このとき、トークンバッファＴＢ１に
あるコネクションｉのトークンがあらかじめ定めた最大
許容数以下ならば（Ｓ５１）、カウンタＣＵｉが“０”
かどうか確認する（Ｓ５２）。“０”ならば、発生した
トークンをトークンバッファＴＢ１に入力し（Ｓ５
３）、“０”でなければ、カウンタＣＵｉから“１”を
引く（Ｓ５５）。ここでは、最大許容数を“１”、カウ
ンタＣＵｉの初期値をすべて“０”とする。制御部ＣＯ
Ｎは、各コネクション毎に平等に利用可能な帯域を割当
てるので、読出比率はそれぞれ１、１、１とする。ま
た、平等に帯域を割当てる方法としては、ラウンドロビ
ンを筆頭に既に数多くの方式が提案されており、制御部
ＣＯＮにおいてはどの方式を用いてもよい。

【００６５】図１１に示すように、制御部ＣＯＮは、ト
ークンバッファＴＢ１において、先頭のトークンから最
後尾のトークンに向かって順番に、セルバッファにセル
を有するコネクションの探索をそのトークンが発見され
るまで行い（Ｓ６０〜Ｓ６３）、そのようなトークンを
発見すれば、発見したトークンの示すコネクションｉの
セルを送出し、トークンバッファＣＢｉから発見したト
ークンを取り除く（Ｓ６８）。そのようなトークンを発
見しなければ、制御部ＣＯＮで、ラウンドロビンによっ
て送出するセルを決定する（Ｓ６４、Ｓ６５）。このと
き、決定されたコネクションｉのセルを送出するととも
に、コネクションｉのカウンタＣＵｉの値に“１”を足
す（Ｓ６６）。

【００６６】図１２（ａ）に示すように、１単位時間目
において、トークンバッファＴＢ１の先頭にコネクショ
ン１のトークンがあり、かつコネクション１はセルバッ
ファＣＢ１にセルを有するので、コネクション１のセル
を送出する。そして、使用したコネクション１のトーク
ンは、トークンバッファＴＢ１から削除する。その結
果、図１２（ｂ）に示すように、トークンバッファＴＢ
１には先頭からコネクション２、３のトークンが格納さ
れる。

【００６７】図１２（ｂ）に示すように、２単位時間目
において、トークンバッファＴＢ１の先頭にコネクショ
ン２のトークンがあり、かつコネクション２はセルバッ
ファＣＢ２にセルを有するので、コネクション２のセル
を送出する。そして、使用したコネクション２のトーク
ンはトークンバッファＴＢ１から削除する。

【００６８】ここで、（現在の時刻−ＬＥＴ（１））＝
（２−０）＝２＝１／ＭＣＲ（１）でかつカウンタＣＵ
１が“０”なので、トークン発生部Ｇは、図１２（ｃ）
に示すように、コネクション１のトークンをトークンバ
ッファＴＢ１に入力し、ＬＥＴ（１）を“２”に更新す
る。その結果、トークンバッファＴＢ１には先頭からコ
ネクション３、１のトークンが格納される。

【００６９】図１２（ｃ）に示すように、３単位時間目
において、トークンバッファＴＢ１の先頭にコネクショ
ン３のトークンがあり、かつコネクション３はセルバッ
ファＣＢ３にセルを有するので、コネクション３のセル
を送出する。そして、使用したコネクション３のトーク
ンはトークンバッファＴＢ１から削除する。その結果、
図１２（ｄ）に示すように、トークンバッファＴＢ１に
は先頭にコネクション１のトークンが格納される。

【００７０】図１２（ｄ）に示すように、４単位時間目
において、トークンバッファＴＢ１の先頭にコネクショ
ン１のトークンがあり、かつコネクション１はセルバッ
ファＣＢ１にセルを有するので、コネクション１のセル
を送出する。そして、使用したコネクション１のトーク
ンはトークンバッファＴＢ１から削除する。

【００７１】ここで、（現在の時刻−ＬＥＴ（１））＝
（４−２）＝２＝１／ＭＣＲ（１）でかつカウンタＣＵ
１が“０”なので、トークン発生部Ｇは、図１２（ｅ）
に示すように、コネクション１のトークンをトークンバ
ッファＴＢ１に入力し、ＬＥＴ（１）を“４”に更新す
る。また、（現在の時刻−ＬＥＴ（２））＝（４−０）
＝４＝１／ＭＣＲ（２）でかつカウンタＣＵ２が“０”
なので、コネクション２のトークンをトークンバッファ
ＴＢ１に入力し、ＬＥＴ（２）を“４”に更新する。そ
の結果、トークンバッファＴＢ１には先頭からコネクシ
ョン１、２のトークンが格納される。

【００７２】図１２（ｅ）に示すように、５単位時間目
において、トークンバッファＴＢ１の先頭にコネクショ
ン１のトークンがあり、かつコネクション１はセルバッ
ファＣＢ１にセルを有するので、コネクション１のセル
を送出する。そして、使用したコネクション１のトーク
ンはトークンバッファＴＢ１から削除する。その結果、
図１２（ｆ）に示すように、トークンバッファＴＢ１に
は先頭からコネクション２のトークンが格納される。

【００７３】図１２（ｆ）に示すように、６単位時間目
において、トークンバッファＴＢ１の先頭にコネクショ
ン２のトークンがあり、かつコネクション２はセルバッ
ファＣＢ２にセルを有するので、コネクション２のセル
を送出する。そして、使用したコネクション２のトーク
ンはトークンバッファＴＢ１から削除する。

【００７４】ここで、（現在の時刻−ＬＥＴ（１））＝
（６−４）＝２＝１／ＭＣＲ（１）でカウンタＣＵ１が
“０”なので、トークン発生部Ｇは、図１２（ｇ）に示
すように、コネクション１のトークンをトークンバッフ
ァＴＢ１に入力し、ＬＥＴ（１）を“６”に更新する。

【００７５】図１２（ｇ）に示すように、７単位時間目
において、トークンバッファＴＢ１の先頭にコネクショ
ン１のトークンがあり、かつコネクション１はセルバッ
ファＣＢ１にセルを有するので、コネクション１のセル
を送出する。そして、図１２（ｈ）に示すように、使用
したコネクション１のトークンはトークンバッファＴＢ
１から削除する。

【００７６】図１２（ｈ）に示すように、８単位時間目
において、トークンバッファＴＢ１にトークンがないの
で、制御部ＣＯＮで送出するセルを決定する。制御部Ｃ
ＯＮでは、ラウンドロビンによりコネクション１のセル
を送出する。そして、カウンタＣＵ１に“１”を足す。

【００７７】ここで、（現在の時刻−ＬＥＴ（１））＝
（８−６）＝２＝１／ＭＣＲ（１）だがカウンタＣＵ１
は“０”でないので、コネクション１のカウンタＣＵ１
から“１”を引き、ＬＥＴ（１）を“８”に更新する。

【００７８】また、図示しないが、（現在の時刻−ＬＥ
Ｔ（２））＝（８−４）＝４＝１／ＭＣＲ（２）でカウ
ンタ２が“０”なので、トークン発生部Ｇは、コネクシ
ョン２のトークンをトークンバッファＴＢ１に入力し、
ＬＥＴ（２）を“８”に更新する。その結果、トークン
用バッファにはコネクション２のトークンがある。以下
同様の制御を行うことにより、順次、送出するセルを決
定する。このような制御を行うことにより、各コネクシ
ョンに対して、上述した公平性の基準２を満足するよう
な帯域割当てを行うことができる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＡＴＭ通信網における最低帯域を保証されたコネクショ
ンに対し、上記の公平性の基準１、２、３を全て満足す
ることができるとともに、同一システム構成により、セ
ルスケジューラを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセルスケジューラの要部構成図。

【図２】本発明第一実施例のセルスケジューラの要部構
成図。

【図３】トークン発生アルゴリズムを示すフローチャー
ト。

【図４】本発明第一実施例の送出順序決定アルゴリズム
を示すフローチャート。

【図５】本発明第一実施例の送出順序決定アルゴリズム
の具体例を示す図。

【図６】本発明第四および第五実施例のセルスケジュー
ラの要部構成図。

【図７】本発明第二実施例のトークン発生部のアルゴリ
ズムを示すフローチャート。

【図８】本発明第二実施例の送出順序決定アルゴリズム
を示すフローチャート。

【図９】本発明第二実施例の送出順序決定アルゴリズム
の具体例を示す図。

【図１０】本発明第五実施例のトークン発生アルゴリズ
ムを示すフローチャート。

【図１１】本発明第五実施例の送出順序決定アルゴリズ
ムを示すフローチャート。

【図１２】本発明第五実施例の送出順序決定アルゴリズ
ムの具体例を示す図。

【図１３】従来のセルスケジューリングを示す図。

【符号の説明】

ＣＢ１〜ＣＢｎ セルバッファ ＣＯＮ 制御部 ＣＵ１〜ＣＵｎ カウンタ Ｄ 送出順序決定部 Ｇ トークン発生部 ＴＢ１ トークンバッファ ＴＢ２ 帯域割当用トークンバッファ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−93256（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−83284（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−336862（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−155326（ＪＰ，Ａ) 電子情報通信学会技術研究報告ＳＳＥ 97−166 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04L 12/28 H04L 12/56 H04J 3/00 - 3/26

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コネクション毎に設けられた複数のセル
   バッファと、このコネクション毎に設定された要求品質
   にしたがって前記セルバッファからのセルの送出順序を
   決定する手段とを備えたセルスケジューラであって、 前記決定する手段は、前記コネクションの送出権を示す
   トークンを発生する手段と、このトークンをその発生順
   序にしたがって格納するトークンバッファと、前記要求
   品質に対応するセルの読出比率にしたがって前記コネク
   ションに前記トークンとは別の送出権を与える読出制御
   手段と、前記トークンバッファにトークンがあるときに
   はそのトークンが示すコネクションに送出権を与え前記
   トークンバッファにトークンがないときには前記読出制
   御手段にしたがって前記コネクションに送出権を与える
   手段とを備え、 前記トークンを発生する手段は、各コネクション毎の最
   低保証帯域に反比例した時間間隔で前記トークンを発生
   する手段と、前記トークンバッファに格納されたトーク
   ンの数があらかじめ設定された許容数未満であれば前記
   発生したトークンを前記トークンバッファに格納し、許
   容数以上であれば前記発生したトークンを廃棄する手段
   とを含む ことを特徴とするセルスケジューラ。
2. 【請求項２】 前記読出制御手段は、前記読出比率に対
   応した数の帯域割当用トークンを格納する帯域割当用ト
   ークンバッファを備え、この帯域割当用トークンバッフ
   ァの先頭にある帯域割当用トークンの示すコネクション
   に前記送出権が与えられたときには、その帯域割当用ト
   ークンは、前記帯域割当用トークンバッファの最後尾に
   再格納される請求項１記載のセルスケジューラ。
3. 【請求項３】 前記読出比率は複数のコネクションにつ
   いて一律とする請求項１または２記載のセルスケジュー
   ラ。
4. 【請求項４】 前記読出比率は複数のコネクションのそ
   れぞれの最低保証帯域に比例して設定される請求項１ま
   たは２記載のセルスケジューラ。
5. 【請求項５】 コネクション毎に設けられた複数のセル
   バッファと、このコネクション毎に設定された要求品質
   にしたがって前記セルバッファからのセルの送出順序を
   決定する手段とを備えたセルスケジューラであって、 前記決定する手段は、前記コネクションの送出権を示す
   トークンを発生する手段と、このトークンをその発生順
   序にしたがって格納するトークンバッファと、前記要求
   品質に対応するセルの読出比率にしたがって前記コネク
   ションに前記トークンとは別の送出権を与える読出制御
   手段と、前記トークンバッファにトークンがあるときに
   はそのトークンが示すコネクションに送出権を与え前記
   トークンバッファにトークンがないときには前記読出制
   御手段にしたがって前記コネクションに送出権を与える
   手段とを備え、 前記コネクション毎にカウンタが設けられ、前記トーク
   ンバッファにトークンが格納される毎にこのトークンが
   示すコネクションの前記カウンタを加算する手段を備
   え、前記トークンバッファにトークンがないときには、
   前記読出制御手段は、前記カウンタの値が“０”である
   コネクションに送出権を与える手段を含むことを特徴と
   するセルスケジューラ。
6. 【請求項６】 コネクション毎に設けられた複数のセル
   バッファと、このコネクション毎に設定された要求品質
   にしたがって前記セルバッファからのセルの送出順序を
   決定する手段とを備えたセルスケジューラであって、 前記決定する手段は、前記コネクションの送出権を示す
   トークンを発生する手段と、このトークンをその発生順
   序にしたがって格納するトークンバッファと、前記要求
   品質に対応するセルの読出比率にしたがって前記コネク
   ションに前記トークンとは別の送出権を与える読出制御
   手段と、前記トークンバッファにトークンがあるときに
   はそのトークンが示すコネクションに送出権を与え前記
   トークンバッファにトークンがないときには前記読出制
   御手段にしたがって前記コネクションに送出権を与える
   手段とを備え、 前記コネクション毎にカウンタが設けられ、前記読出制
   御手段により送出権が与えられたコネクションのカウン
   タを“１”加算する手段と、前記トークンを発生する手
   段の発生したトークンのうちこのカウンタの値が“０”
   であるコネクションについて前記トークンバッファにト
   ークンを格納しこのカウンタの値が“０”でないコネク
   ションについては発生したトークンを廃棄するとともに
   このカウンタの値から“１”減算する手段とを備えたこ
   とを特徴とするセルスケジューラ。
7. 【請求項７】 前記コネクションがサービスクラスに対
   応する請求項１ないし６のいずれかに記載のセルスケジ
   ューラ。