JP3064315B2 - パケット交換網の伝送路帯域管理方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、パケット交換網の伝送路帯域管理方式に
関する。

（従来の技術） 通信情報をパケット形式で伝送するパケット交換網で
は、パケット自体が非同期で送出され、しかも種々のル
ートを通って目的とする端末に到達するため、ある時間
に、ある交換ノードやあるトランク回線にパケットが集
中し、いわゆるトラヒックの輻輳が生じる。そこで、従
来においては、交換ノード内のスイッチや交換ノードか
らパケットを送出するトランク回線の手前などに、ある
程度の容量のバッファを用意し、このバッファによって
輻輳を回避するように構成している。しかし、上記のよ
うなバッファを用意することにより、一時的に集中した
パケットの輻輳を回避することができるものの、このよ
うな構成によるとパケットが目的の端末まで到達する間
にいくつものバッファを通過することになるため、パケ
ットの伝送遅延が生じる。このパケットの伝送遅延は端
末の転送速度が低い場合は問題にならないが、音声端末
のように実時間性の強い端末、あるいは画像端末のよう
な広帯域で情報量変化の激しい端末を収容した場合には
無視できなくなる。そこで、端末からの発呼を規制する
ことによっても、輻輳を回避する方法が実施されてい
る。

第11図は従来の発呼規制方式を適用したパケット交換
ノードのネットワーク制御部の構成図であり、ネットワ
ーク制御部１は呼処理プロトコル解析部２、網管理部３
およびルート決定部４により構成され、端末５は呼処理
プロトコル解析部２に接続されている。この構成では、
端末５からの発呼情報に含まれる宛先情報は、呼処理プ
ロトコル解析部２で解析され、ルート決部４に通知され
る。ルート決定部４は通知された宛先情報によって宛先
の端末につながるルートのトランク回線を決定し、呼処
理プロトコル解析部２を介して隣接の交換ノードに呼を
転送する。このとき、決定したルートのトランク回線に
障害が発生していることを示す情報、あるいは輻輳が生
じていることを示す情報が網管理部３から通知されてい
れば端末５からの呼を拒否する。

従って、この構成では決定したルートのトランク回線
に障害が発生しているときか、実際に輻輳が生じている
ときしか発呼は拒否されないことになり、実際に輻輳が
生じていなければ無条件に発呼を受け付けることにな
り、情報量の多い端末を収容した場合には輻輳状態に陥
る可能性が高くなり、端末が要求する伝送品質で安定し
たパケット交換を保証することが困難になるという問題
がある。

またこれに対して、端末の発呼時に端末の属性を解析
し、そのトラヒック特性を計算して各トラヒック回線の
品質を求め、その値によって呼の受け付け判定を行なう
方法もあるが、この際には、現実に各端末のトラヒック
がモデル化されていることが条件となるが、現状ではモ
デル化が行なわれている呼の種類は少ない。また、たと
えモデル化がされている場合においても、複雑なトラヒ
ック情報の解析処理は、大きな処理時間を必要とするた
め，呼接続遅延を増大させるという問題があった。ま
た、複雑な解析を行った場合には、実際のシステムの使
用状況に合わせた、判定基準の変更が複雑になるという
問題があった。

さらに、バッファレベルでの輻輳対策として、パケッ
トに送出優先をあたえ、その値によってバッファでの優
先制御を行なうことで、一時的な輻輳状態において、で
きるだけそれぞれの種類の端末の品質を保証してやるた
めのものもあるが、トラヒックを解析し、発呼規制を行
なう上述の方法では、このバッファの構造までを意識し
ておらず、発呼規制の判断において、必要以上に規制を
行なうこととなり、伝送帯域が無駄に使用されていると
いう問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 上記のように従来の発呼規制方式では、実際に輻輳が
生じているときしか発呼は拒否されないため、実際に輻
輳が生じていなければ無条件に発呼を受け付けることに
なり、音声端末や画像端末などのように情報量の多い端
末を収容した場合には輻輳状態に陥る可能性が高くな
り、端末が要求する伝送品質で安定したパケット交換を
保証することが困難になるという問題がある。

またトラヒック情報の統計解析によって呼の受け付け
判定を行なう場合には、トラヒックのモデル化がされて
いないことと、解析にかかる処理時間が膨大となり接続
遅延を増大させるという問題がある。また解析が複雑で
あるため、判定基準の変更が複雑になるという問題があ
る。

更に、出回線バッファにおいて優先制御を行なった場
合にも、呼の受け付け判定の際には考慮されていないた
め、そのために伝送帯域が無駄に使用されるという問題
がある。

この発明は、上記のような問題を解決し、音声端末や
画像端末などのように情報量の多い端末を収容した場合
であっても、これらの端末が要求する伝送品質で安定し
たパケット交換の保証と、システムの使用状況にあった
適切な判定基準の変更を、比較的簡易な方法によって実
現することができるパケット交換網の発呼規制方式を提
供することを目的とする。

さらに、この発明は、出回線バッファにおいて優先制
御を行なった場合にも、適切な発呼規制が行われる発呼
規制方式を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は、各交換ノードでの出回線バッファにおい
て、パケットの優先レベルにしたがって廃棄を行なう構
成を持たせ、各パケット交換ノードに収容された端末か
らの発呼に際して、各端末の属性情報から、各優先レベ
ル毎にトランク回線におけるパケット廃棄率を算出し、
そのそれぞれの値がそのレベルの規定廃棄率以下であれ
ば発呼端末の呼を受け付けることから構成される。

また前記パケット廃棄率の厳密な算出に代えて、ある
廃棄率の下で測定あるいは計算された多重特性結果か
ら、各端末ごとに仮の伝送帯域を定義し、その総和がト
ランク回線伝送容量以下である場合に発呼端末の呼を受
け付けることから構成される。なおこの処理は単独で行
なうか、あるいは前記優先レベル毎に行なう構成とす
る。

また上記の仮の伝送帯域を用いた方法では、仮の伝送
帯域を端末からの発呼情報によって転送する手段、ある
いは、交換ノード内であらかじめ保持している手段を有
する構成を持つ。

（作用） この発明のパケット交換ノードは、各端末の属性によ
り多重時の廃棄率を、端末の優先レベル毎に算出し、そ
のそれぞれの値がそのレベルの規定廃棄率以下であれば
発呼端末の呼を受け付ける。

また、前記パケット廃棄率の厳密な算出に代えて、あ
る廃棄率の下で測定あるいは計算された多重特性結果か
ら、各端末ごとに仮の伝送帯域を定義し、その総和がト
ランク回線伝送容量以下であれば、発呼端末の呼を受け
付ける。

また上記判定を、優先レベル毎に行い、各優先レベル
の判定が全てトランク回線伝送容量以下である場合に端
子端末の呼を受け付ける。

（実施例） 第１図はこの発明を適用するパケット交換網の一実施
例を示す図であり、11はパケット交換網内の各交換ノー
ド12が収容する各種メディアの端末であり、例えばデー
タ端末、音声端末、画像端末により構成される。12は、
各端末11を収容するパケット交換ノード、13は、パケッ
ト交換ノード内のネットワーク制御部、14は、各端末11
をそれぞれ該当する交換ノード12に接続する加入者回
線、15は各交換ノード間12を接続するトランク回線、16
は各トランク回線15で転送されるパケット、17はネット
ワーク制御部13に発呼情報を通知する機能がない端末11
と交換ノード12との間に接続される端末インタフェース
である。

このようなパケット交換網において、各端末11は通信
情報を他の端末に転送する必要性が生じた場合、自端末
が収容されている交換ノード12のネットワーク制御部13
に対して発呼情報を転送する。

この場合、ネットワーク制御部13に発呼情報を通知す
る機能がない端末については端末インタフェース17を介
して発呼情報を転送する。

発呼情報を受けたネットワーク制御部13は、その端末
11の通信情報を転送するためのルートを選択し、そのル
ートの中で次ノードに隣接する他の交換ノード12に発呼
情報をパケット形式で転送する。発呼情報が転送されて
きた隣接交換ノード12のネットワーク制御部13は同様に
して次のルートを選択し、最終的に目的とする宛先端末
が収容された交換ノードまで発呼情報をパケット形式で
転送する。

宛先端末が収容された交換ノード12は逆のルートを辿
る形で呼設定完了情報を発呼元の交換ノード12にパケッ
ト形式で返送する。

呼設定完了情報を受け取った発呼元交換ノード12は、
発呼を行なった端末11に呼設定完了情報を通知する。こ
れにより、呼が成立する。呼が成立すると、いずれかの
端末11で切断要求が発生するまで、上記のようにして確
保されたルートが維持され、このルートで端末相互間の
通信情報がパケット16によって交換される。

第２図は各交換ノード12内のネットワーク制御部13の
構成を示す図であり、第11図に示した従来構成に対して
回線リソース管理部21が新たに設けられている。

この構成では、端末11からの発呼情報に含まれる宛先
情報は呼処理プロトコル解析部２で解析され、ルート決
定部４に通知される。ここで、発呼情報には自端末の属
性情報が含まれており、これにより回線リソース管理部
において多重時の廃棄率が算出可能となる。あるいは他
の実施例としては、発呼情報には端末を識別する値のみ
を含ませ、あらかじめそれぞれの端末に固定的に属性情
報を網側で保持している方法がある。あるいは、回線リ
ソース管理部では複雑な統計解析を行なわず、後で説明
される仮の伝送帯域の和のみにより行なう場合には、端
末からこの仮の伝送帯域を発呼情報に含ませるか、ある
いは上記のように網側で情報を保持する方法もある。

ルート決定部４では、単にルートとして適切なトラン
ク回線15を選択するだけでなく、これらの情報に基づき
回線リソース管理部21と共同し、その時点でそのトラン
ク回線15を使用しているとき他の端末の要求する回線品
質を満たすことができるように、新しく発呼を要求して
いる端末11の発呼規制制御を行なう。

回線リソース管理部21では、各トランク回線15ごとに
そのトランク回線をすでに情報転送に用いている端末１
の属性を保持しており、これらの値は該当する端末から
の切断要求が発生するまで保持されている。あるいは先
の仮の伝送帯域を用いる方法の実施例では、ここで保持
される情報は端末毎の仮の伝送帯域になる。

ルート決定部４は端末11からの発呼情報を受けとると
まず、ルートとして適切なトランク回線15を選択し、こ
れをリソース管理部21へ通知する。

回線リソース管理部21では、すでにそのトランク回線
15を使用している端末の属性情報と、新たにその回線を
使用する発呼した呼の属性情報から、その回線の廃棄率
を算出する。この算出は、呼の優先レベルごとに行なわ
れる。ここで以下の式により発呼端末の呼受け付けの判
定を行なう。なお、ここでは数字の小さい廃棄優先レベ
ルほど、廃棄される確立が低いものとする。

ここにおいて、ｎ＝１〜Ｎの各式が成立した場合に呼
の受け付けを行なう。ここで、 dn（ｎ＝１〜ｎ）は、 dn＝ｄ（B1,B2,B3,…,Bn） で表わされる各優先レベル毎の廃棄率、 Dnは、廃棄優先レベルｎの許容廃棄率、 Rn（２〜Ｎ）は、Rn＝Pn/ΣPi（ｉ＝１〜ｎ）（ｎ≧
２）で算出される値で、Pnは、レベルｎのｍ番目の端末
の平均トラヒック量をBnm_avとしたとき で算出される値、 Tnはレベルｎの発呼端末を含む通信端末数、 Bnは、 Bn＝（B_n1（ｔ）,B_n2（ｔ），…B_nTn（ｔ）） で算出される許容廃棄レベルｎの呼のトラヒック・ベク
タ、 B_nm（ｔ）は、許容廃棄レベルｎ、のｍ番目の呼のト
ラヒックを表わす値、 ｄ（Bx（ｔ）,By（ｔ）,Bz（ｔ），…）は、パラメー
タで指定されたトラヒックの多重廃棄率を計算する関数
である。

第１の実施例としては、廃棄優先制御を２レベルに分
けて行なう。具体的な値としては、廃棄優先レベルを10
^-3のレベルと、10^-9以下のレベルの高低２レベルに分類
する。音声は10^-3レベルの呼、データ・画像は10^-9以下
レベルに割り当てる。特に音声を中心とした網において
は、このように音声を分離しただけによっても得られる
効果は大きい。この際の判定式は以下のようになる。こ
こで、10^-3のレベルを低品質、10^-9以下レベルを高品質
としている。

d_H＜D_H d_L＜D_L＊P_L/（P_H＋P_L）＋d_H ここで、 d_H＝ｄ（B_H1,B_H2,B_H3,…,B_Hm） d_L＝ｄ（B_H1,B_H2,…,B_Hm,B_L1,B_L2,…,B_Ln） Ｂ_Ｈ＊；高品質呼のそれぞれのトラヒック Ｂ_Ｌ＊；低品質呼のそれぞれのトラヒック m :高品質呼の数 n :低品質呼の数 ｄ（）：トラヒックの多重廃棄率を計算する関数 P_H :低廃棄レベル呼のそれぞれの総平均流量 P_L :高廃棄レベル呼のそれぞれの総平均流量 D_L :低品質呼の許容廃棄率 D_H :高品質呼の許容廃棄率 である。

判定の方法は、上記，の両式が成立した場合に新
たな呼を受付ける方法で行なう。例えば、新たに高品質
呼の発呼があった場合、その呼を含む回線上のすべての
呼のトラヒック情報から，の両式を計算し、共に成
立すれば、その低品質呼を受付ける。また、低品質呼の
発呼があった場合には、の計算を行ない、成立すれば
その呼を受付ける。ここで低品質呼については、のみ
の計算を行なっているが、これは出回線でのバッファ制
御によって、高品質呼が常に優先的に送出されるため、
仮に許容以上の低品質呼を受付けてしまった場合にも、
高品質呼に対する影響がないからである。

ここでは、多重トラヒックの廃棄率を計算するため、
関数ｄを用いているが、これは、端末からの属性として
端末トラヒックの統計情報を受信し、これによって統計
的計算を行なうものである。また、処理の高速化を計る
ため、統計計算の近似解析として、現状の多重データか
ら得られる多重結果をテーブルとして記憶し、多重トラ
ヒックの組合せをキーとしてそのテーブルをサーチする
方法によって多重廃棄率を得る方法もある。

また、さらに近似的で高速処理を行なうことが可能な
方法としては、先に述べた、端末の仮の伝送帯域を定義
し、それらの和の値と回線伝送帯域の比較によって、受
付け判定処理を行なう方法を用いた場合には、以下のよ
うな条件式によって呼の受け付け判定を行なう。

ここで N;廃棄優先レベルの最大値 ΣVB_nm;廃棄率をDDmとしたときの許容廃棄レベルｎの
端末全ての仮の伝送帯域の和 DDn＝Dn＊min（Rn）＋ΣDDi（DD₀＝０） Dn;廃棄優先ｎの許容廃棄率 Tn;レベルｎの発呼端末を含む通信端末数 Vav_nj;廃棄優先レベルｎのｊ番目の端末の平均帯域 min（Rn）;Rnの規定最小値 B_tr;回線トランク帯域 ここでさらに詳細な実施例として、先に述べた廃棄品
質を２レベルに分類する場合には以下のような判定を行
なうことによって、呼受付け制御が可能である。

ΣVB_1H＜B_tr ΣVB_2H＋ΣＢVB_Ｌ＜B_tr ここで、 VB_1H;高品質呼の受付け判定用に定義された、高品質
呼の仮の伝送帯域（伝送帯域がB_trの回線において、許
容廃棄率が10^-9とした時の高品質呼の伝送帯域） VB_2H;低品質呼の受付け判定用に定義された、高品質
呼の仮の伝送帯域（許容廃棄率を10^-3＊Ｒ＋10^-9とした
時の高品質呼の仮の伝送帯域） VB_L ;低品質呼の受付け判定用に定義された、低品質
呼の仮の伝送帯域（伝送帯域がB_trの回線において、許
容廃棄率を10^-3＊Ｒ＋10^-9とした時の低品質呼の仮の伝
送帯域） B_tr ;回線の伝送帯域 である。

ここでＲの値は（低品質呼の総流量）／（呼の総流
量）であり、全体のトラヒック両に対する低品質呼の占
める割合を示している。これはバッファの優先制御によ
って低品質呼のパケットが常に先に廃棄されることが原
因となり、低品質呼の実際の廃棄率が、総廃棄率よりも
大きくなっているものを、補正するために用いている。
つまり、仮に全体の廃棄率がＸであったとしても、低品
質呼から見れば高品質呼のトラヒックの廃棄までを負っ
ているので、実際の廃棄率はＸ＊Ｒとなっている。

Ｒの値については実際には呼の流量比が変化するた
め、可変となるが、ここではある廃棄率を決定したとき
の端末の仮の伝送帯域をあらかじめ定義しておかなけれ
ばならないので、固定としてしまうことにより処理の簡
易化を図ることができる。ただし、固定化することによ
って、規定以上の廃棄が生じるような危険な判定を行な
ってはならないので、Ｒの最小値を固定値として定義す
る。Ｒの最小値については、計算上ではすべての呼が高
品質呼であり低品質呼が存在しない場合には、０という
ことになるが、実際には品質を満たす完成で高品質呼の
数が限られるのため、必ずその残り帯域に低品質呼が存
在し、０とはならない。

このＲの最小値の具体的な値としては、例えば音声の
多重結果から、廃棄率10^-3と10^-9の多重数の比を計算す
ると0.1という値を与えることができる。

また、ここでは設定する廃棄率に10^-9を加えている
が、10^-3に対してのオーダーが離れているため、現実的
な値として０を設定する。

よって上記の例においては、低品質呼の廃棄率判定に
用いられる仮の伝送帯域は、廃棄率を10^-3＊0.1＝10^-4
としたときに得られるものとなる。

以上のようにして回線リソース管理部21では、端末11
の発呼に対する受付けが決定すると、発呼許可可能を示
す信号をルート決定部４に転送し、これと同時に発呼許
可を行なった端末11の属性（回線リソース管理部の管理
法によって異なるが、前記実施例の場合のそれぞれに対
し、トラヒック属性（統計計算に使用する属性）、端末
識別子、端末の仮の伝送帯域、端末の要求品質）を記憶
する。発呼許可可能を示す信号を得たルート決定部４
は、呼処理プロトコル解析部２に対して発呼許可と情報
転送に用いる出トランク回線識別子を通知する。

呼処理プロトコル解析部２では、通知受領により該当
するトランク回線５の隣接ノードに対して発呼情報を転
送する。この後の処理は従来と同様であり、各交換ノー
ドによって適切なルートが選択され、最終的に、目的の
端末との情報交換が可能となる。なお、網内で発生した
輻輳や障害については、従来と同様で網管理部３からの
情報によって発呼規制を行なうようにしている。

端末11は、目的端末との間での情報の交換を終了する
と、自分が収容されている交換ノード12の呼処理プロト
コル解析部２に対して切断信号を転送する。切断信号を
受け取った呼処理プロトコル解析部２では、ルート決定
部４に対してこの情報を転送するとともに、隣接ノード
に対してこの切断情報を転送する。この情報はその端末
が通信を行なっているルートに沿って最終目的端末まで
転送され、これにより呼が解放される。このとき、関係
する各交換ノード12では、回線リソース管理部21におい
て保持されていた端末属性などの情報を端末識別子に基
づきリセットする。

第３図は、端末の仮の伝送帯域を定義し、その値の和
によって呼の受け付け判定を行なう場合の、仮の伝送帯
域を算出する方法を示したものである。メディアトラヒ
ック情報保持部41は各種類の端末（メディア）のトラヒ
ック情報を管理するテーブル、多重検証部42は、このテ
ーブル内のトラヒック情報からそれらのトラヒックを多
重した時の特性を得る多重検証部である。多重検証部42
では、メディアトラヒック情報保持部41の中のすべての
組み合わせの２組のメディアに関するトラヒック情報か
らそれら組み合わせの多重特性を求める。この方法とし
ては、メディアのトラヒック属性がモデル化されている
のであれば、これによって統計計算を行なうことで値を
求める。またトラヒック情報として、トラヒックの実デ
ータがあれば、これによりシミュレーションを行ない、
多重特性を求める。あるいは多重特性の実データがある
場合には、処理を行なわずにその値を結果として用い
る。多重検証部42で行なわれる処理の特徴は、２つの呼
の組み合わせの多重特性を検証することで、すべてのト
ラヒックのすべての多重組み合わせで多重特性を求めて
いないことである。これにより、多重組み合わせの数が
押さえられ、比較的現実的な処理量によって結果を得る
ことができる。ここでの処理はさらに、環境パラメータ
設定部44からの多重時の環境値をパラメータとしてい
る。例えば、第３図においては、出回線のバッファ長、
出回線の回線容量がパラメータとして提示されている。
多重検証部42で得られる多重結果の一例が第５図に示さ
れる。第５図においては、２種のメディアの多重線を縦
軸、横軸のそれぞれにとり、廃棄率を一定としたときの
それぞれの多重数の関係が示されている。この多重検証
部42で得られる多重結果は全て２呼種多重データ保持部
43に収容される。データが全て揃うと、これらのデータ
は仮の伝送帯域補正部45に転送され、適切な補正処理を
行なった後、各メディアに対して仮の伝送帯域を定義す
る。この結果は、先の環境パラメータ設定部44の環境パ
ラメータ、メディアの種別と対応する仮の伝送帯域テー
ブルとして展開され、前述の呼受け付け判定処理におい
て使用される。ここで得られるテーブルの形式として
は、呼受け付け判定処理においてどの程度詳細な処理を
行なうかによって変化する。

第４図では、第３図の構成に伝送帯域テーブル作成部
47を付け加えたもので、以下のような理由から、さらに
効率の良い呼の受け付け処理を行なうためのテーブルを
作成することができる。仮の伝送帯域補正部45の仮の伝
送帯域の決定処理において、あるメディアを解析に含め
て考えるとそれ以外の全メディアに関して、効率の悪い
伝送帯域を定義しなければならないような結果が得られ
ることがある。このような場合には、そのようなメディ
アに対しては、仮の伝送帯域を定義せず、例えばそのメ
ディアの最大伝送帯域を割り振ってしまい、仮の伝送帯
域の計算には含めないこととするほうが効率的である。
伝送帯域テーブル作成部47では、これらのメディアを仮
の伝送帯域から呼受け付けを行なうためのテーブルから
独立させるために用意されている。

第１表乃至第５表は、仮の伝送帯域の和と、トランク
回線伝送容量を比較することで呼の受け付けを行なう方
法において、使用されるテーブルの形式を示したもので
ある。より複雑な構成を持つテーブルほど、適切な呼受
け付け処理を行なうことができる。

第１表は各端末の種類（メディア種）に対して、全シ
ステム共通の仮の伝送帯域を割り当てた例である。

このテーブルを用いる場合、リソース管理部判定部で
はある回線上に新たな発呼を許容するかどうかを判定す
る際、その回線上の呼のメディア種を調べ、それに対応
する仮の伝送帯域をこのテーブルによって検索する。さ
らに全ての仮の伝送帯域の和を求め、その回線の伝送容
量と比較し、伝送容量の方が大きければ発呼を受け付け
る。

第２表は、メディアに対応して仮の伝送帯域を求める
のではなく、そのネットワークに接続された端末毎に仮
想帯域を定義するものである。

この場合にはテーブルが大きくはなるが、端末毎の使
用状況を反映することができるため、より効率的な呼受
け付け判定を行なうことができる。

第３表は伝送帯域を、環境の違いによって複数持った
例で、回線の容量ごとに仮の伝送帯域を定義したもので
ある。

この場合にも、テーブルは大きくなるものの、環境の
違いを反映することができるため、より効率的な呼受け
付けを行なうことができる。

第４表は先に示したよう廃棄優先制御を出回線バッフ
ァで行なった場合に、そのそれぞれの許容廃棄品質毎に
仮の伝送帯域を用意したものである。

これにより、廃棄品質のそれぞれに対して独立に伝送
帯域の管理を行なうことができ、効率の良い呼受け付け
判定を行なうことができる。

この使用法に関してはさらに第８図の説明において詳
しく述べる。

第５表は第４図の説明において行なった、仮の伝送帯
域を決定する処理において、そのメディアを含めて計算
を行なった場合、効率の悪い仮の伝送帯域を他のメディ
アが定義せざるを得なくなってしまうメディアの使用帯
域を独立に定義するためのテーブルである。

第５図は、第４図において説明を行なった仮の伝送帯
域の補正処理を説明した図である。横軸と縦軸はそれぞ
れ、メディアＡ、メディアＢの多重数を示している。曲
線64は、許容廃棄率を一定とし、ある回線においてこれ
らの２つのメディアを多重した時のそれぞれのメディア
の多重数の関係を示している。VBa、VBbはそれぞれメデ
ィアA,Bの一方のみをこの回線上に多重した時の許容多
重数を示している。よって、直線的な思考をすれば、そ
れぞれのメディアの多重数の関係は点線63のようにな
る。しかしながら、各トラヒックの特性から、必ずしも
この様な直線的な関係を持つわけではなく、曲線64に示
すようにそれぞれのメディアが混合された部分において
は、多重効率が小さくなるところが存在する。よって、
各単一メディアの許容多重数のみを求め、それを仮の伝
送帯域とすることは判定上危険である。このような問題
を解決するため、ここでは曲線に接する点線65を求め、
新たにVBa′、VBb′から、仮の伝送帯域の補正値を得
る。この処理は全ての２呼種の組み合わせにおいて行な
われ、その結果得られる補正された仮の伝送帯域の中か
ら、安全な呼受け付けを保証するため、最大の値をその
メディアの仮の伝送帯域とする。また値Ｗは、２種類の
メディア多重した場合、どれだけうまく混合多重が行な
えるかを示している。つまり例えば、同一のメディアを
多重した場合には、第５図の曲線は曲線63と一致し、効
率の良い多重が行なわれていることを示している。これ
に対して、値Ｗが大きいと、上述の補正を行なった場
合、もう一方のメディアの仮の伝送帯域が必要以上に大
きくなり、全体として効率の割い帯域割り当てを行なう
ことになってしまう。このような場合には、第４図の伝
送帯域テーブル作成部47に示すようにこのメディアを呼
受け付け計算から独立させ、第５表に示すような別のテ
ーブルを用意し、管理する。この管理の詳細な方法につ
いては、第８図の説明において行なう。

第６図は、呼受け付けの判定において、多重廃棄率を
求める関数ｄを用いた判定法をおこなった例を示した図
である。ここでは、出回線バッファにおいて廃棄優先制
御を行なった場合を前提としたものである。ここで前提
としているバッファの廃棄優先処理については第９図の
説明において行なうが、基本的に高品質のと低品質の２
レベルに優先度を分け、バッファがあふれた場合には常
に優先度の低い低品質のパケットが廃棄されるものとす
る。高品質呼多重時廃棄率算出部73は高品質のトラヒッ
クが回線上に収容できるかどうかを判定するための廃棄
率を求めており、入力としては高品質呼のトラヒック情
報H1,H2,H3……を用いる。低品質呼多重時廃棄率算出部
74は低品質のトラヒックが回線上に収容できるかどうか
を判定するための廃棄率を求めており、入力としては高
品質のトラヒック情報H1,H2,H3……と低品質のトラヒッ
クトラヒック情報L1,L2,L3……が用いられる。高品質呼
多重時廃棄率算出部73,低品質呼多重時廃棄率算出部74
で得られた結果は、それぞれ高品質、低品質の許容廃棄
率として規定された値DH,DLと比較される。比較は比較
部77,78によって行なわれ、規定された廃棄率よりも関
数ｄによる結果の廃棄率のほうが小さければ１を送出す
るように構成されている。ANDゲート79ではこの結果のA
NDをとり、呼受け付けの判定結果として値を出す。ここ
では１が送出されると、呼が受付け可能であることを示
す。

第７図は、第６図の廃棄率決定部ｄの実施例を示して
いる。ここでは受付メディア数テーブル81に示す回線上
に多重された各メディアの受け付け数から、それぞれの
メディア毎に作られたメディアＡテーブル82,メディア
Ｂテーブル83, メディアＣテーブル84を、ポインタにより手操る処処理
により結果を得ている。

第８図は、仮の伝送帯域を用いて呼の受け付け処理を
行なった場合の、呼受け付け処理部の構成を示したもの
である。入力91,92は、この呼受け付け処理部に対する
入力であり、それぞれトランク回線を識別するためのト
ランク番号、発呼した端末を識別するための端末番号で
ある。回線帯域テーブル93ではトランク番号により、そ
のトランク回線容量を得る。端末属性テーブル94では、
端末番号により、端末の属性としてあらかじめ登録され
た端末のメディア種を得る。この結果は端末属性テーブ
ル94の内部に、各メディア毎に現在受け付けられている
数に加えられ記憶される。帯域テーブル95,96,97は前述
の仮の伝送帯域の計算とは含めることができない呼の使
用する帯域のテーブルである。それぞれ、高品質呼の高
品質呼の受け付け判定を行なう際に使用される帯域、高
品質呼の低品質呼の受け付け判定に用いられる帯域、低
品質呼の低品質呼の受け付け判定に用いられる帯域、を
示めしている。帯域テーブル99,100,101は仮の伝送帯域
を定義することの出来るメディアの仮の伝送帯域を示し
たものであり、それぞれ高品質呼の高品質呼の受け付け
判定を行なう際に使用される仮の伝送帯域、高品質呼の
低品質呼の受け付け判定に用いられる仮の伝送帯域、低
品質呼の低品質呼の受け付け判定に用いられる仮の伝送
帯域、を示しており、これらの値は、多重される伝送帯
域の大きさ毎に定義されている。

ここでの処理の概要としては、高品質、低品質、のそ
れぞれに対して、仮の伝送帯域を用いる方法により、そ
れぞれの許容廃棄を満たすかどうかを判定し、その双方
の結果がOKであれば受け付け判定を行なうというもので
ある。

まず高品質呼が許容廃棄率を満たすかどうかを判定す
る手順を説明する。

まず端末属性テーブル94の内部テーブルに記憶されて
いる回線上のメディアのうち、仮の伝送帯域を定義でき
いないメディアで、高品質のもの必要帯域総和を求め
る。この処理は帯域合計部103で行なわれる。この結果
は回線帯域テーブル93で得られている回線の容量から差
し引かれ残りの値がテーブル選択部98へ転送される。こ
こで全回線容量から差し引くのは、これらのメディアが
多重効果を期待できないメディアで、独立に扱われてい
るためである。つまり、これらのメディアに対しては、
多重効果を期待せず、例えば最大帯域のような必要とす
る帯域を割り当てているのである。よってこれらのメデ
ィアに割り当てられた帯域は、他の仮の伝送帯域を定義
したメディアでは使用できないので、あらかじめ差し引
いておくのである。ここで差し引いた残りの値が負であ
る場合、回線はこれ以上呼を受け付けることができない
と判断し、ANDゲート113に対して０を送出する。また負
でない場合には、１を送出する。テーブル選択部98では
転送された回線の残り容量の値から該当するテーブルの
検索を行なう。帯域テーブル99は使用できる回線の容量
毎に、それぞれのメディアの仮の伝送帯域が示されてお
り、前掲の第４表のような構成になっている。実際のテ
ーブルの検索は、テーブル選択部98によって指定された
位置において、端末属性テーブル94の内部に記憶されて
いる仮の伝送帯域を定義できるメディア種とその数か
ら、それらが占める帯域を仮の伝送帯域の総和を求める
ことで行なっている。ただし、ここでは高品質呼が受け
付け可能かどうかの判定を行なっているので、該当する
メディアは、高品質呼に限られ、帯域テーブル99で検索
される仮の伝送帯域も高品質呼の受け付け判定用に定義
されたものである。仮の伝送帯域の総和を求める処理
は、帯域合計部105において行なわれるが、結果は減算
部107において計算された回線の残り容量と比較部111で
比較される。比較の結果は、残り帯域のほうが大きかっ
た場合、その許容品質における呼受け付け可能という意
味で１をANDゲート113に送出する。またそうでない場合
には０を送出する。以上の処理によって、高品質呼の受
け付け判定が行なわれるが、低品質呼の受け付け判定も
同様にして行なわれる。

つまり、仮の伝送帯域を定義できない呼の必要帯域検
索は、帯域テーブル96,97が用いられ、総和は帯域合計
部104において行なわれる。この結果は同様に回線の伝
送帯域から差し引かれ、結果は正であればテーブル選択
部102へ、また負であれば、マイナス判定部109からAND
ゲート113に対して０が送出される。テーブル選択部102
では回線の残りの帯域の大きさから、適切な仮の伝送帯
域を示す位置を帯域テーブル100,101において指定し、
そこから検索された仮の伝送帯域の総和は帯域合計部10
6によって求められる。そしてこの結果は比較部112にお
いて低品質における回線の残り帯域と比較され、残り帯
域のほうが大であれば受け付け可能であるという意味で
１が比較部112からANAゲート113に送出される。ここ
で、高品質の場合に対して低品質の処理でテーブルが高
品質呼のものと低品質のものの双方が使用されるのは、
高品質呼が低品質呼のトラヒックに関係なく帯域を管理
できたのに対して、低品質の場合には、バッファにおい
て非優先であるために高品質呼の影響を受けるからであ
る。

以上の処理により、すべての結果はANDゲート113に転
送されるが、すべての信号が１である場合、新たな呼が
受付け可能であるという意味で１を受付判定出力114で
送出する。

第９図は、廃棄優先を行なった場合に使用される出回
線バッファの構造を示したものである。122は出回線バ
ッファで、入力パケット121を出トランク回線127に送出
する直前で蓄える。入力速度と、トランク回線の動作速
度との関係で、バッファ122にはパケットが予想以上に
蓄えられることになるが、この場合にはバッファ長しき
い値検出部123がバッファ長が規定値を越えたことを判
定し、廃棄パケット選択部126に通知する。これに対し
て廃棄パケット選択部126では、入力パケット121を含む
バッファに蓄えられたすべてのパケットの廃棄優先度を
調べ、最も優先度の低いパケットを廃棄する。パケット
の優先度は転送されるパケットの制御情報部に表示され
ており、“H"は高優先（廃棄される頻度が少ない）、
“L"は低優先（廃棄される頻度が大きい）を示してい
る。この実施例においては、パケットの転送ルートを呼
接続段階で固定的に割り当てているので、この時各交換
ノードに記憶される転送情報と共に、この廃棄優先度情
報を記憶させることを行なえば、各パケット毎に廃棄優
先度情報を持たせなくても、上述の廃棄優先制御は実施
可能である。

第10図は、第９図の廃棄制御を行い、仮の伝送帯域の
和の値を用いた呼受け付け判定条件式を説明する図であ
る。縦軸は出回線バッファに入力するトラヒック量、横
軸は時間を示している。これにより出回線バッファに入
力するトラヒック量の時間変動を見ることができる。折
れ線138は入力トラヒックの総量、折れ線135は高品質呼
のトラヒック総量を示しており、よってこれらに挾まれ
ている領域134は低品質呼のトラヒックを示しているこ
とになる。値131は、出回線バッファにおいてバッファ
溢れが生じるしきい値を示している。つまりこの値を越
えているトラヒックについては廃棄が生じていることに
なる。斜線部132は低品質呼の廃棄トラヒック、塗りつ
ぶし部133は高品質呼の廃棄トラヒックを示している。
ここで前述の式に用いた変数を用いれば、折れ線135は
トラヒックＢ_HF＊の総量、領域134はトラヒックＢ_Ｌ＊
の総量を示している。また塗りつぶし部133はd_H、斜線
部132はd_L−d_Hということになる。またP_H、P_Lはそれぞ
れ高品質、低品質呼の平均流量）を示しているから、こ
こでは折れ線135,領域134のそれぞれの示す総流量を時
間で割った値である。ここで、低品質呼の廃棄率を式で
表せば、｛（トラヒック全体の廃棄率）−（高品質呼の
廃棄率）｝／（位品質呼の総流量）であるから、 ｛（d_L−d_H）＊（P_H＋P_L）＊ｔ｝/P_L＊ｔとなる。ここ
でｔはトラヒックが流れた時間となり、この式を低品質
呼の許容廃棄率D_Lを比較する条件式を用いることで、呼
の受け付け制御を行なうことができる。なおこの式は整
理され前述のように、 d_L＜D_L＊P_L/（P_H＋P_L）＋d_H となる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明では、回線帯域の管理を
行なうリソース管理部を設けることによって、幅輳状態
あるいは障害状態の場合のみ発呼拒否を行なうのではな
く、回線の使用状態に合わせて呼の受け付け判定を行な
うようにしたので、音声あるいは画像のような実時間性
の強い情報、あるいは廃棄品質が問題となるデータ系通
信の双方に対して、安定した情報転送状態を提供でき
る。

また、比較的簡易な方法によって呼の受け付け判定処
理を行なうため、処理時間の短縮が図れ、接続遅延を増
大させるという問題点を解決できる。

さらに、同時に処理が比較的簡易な方法であることか
ら、システムの使用状況に合わせて、判定基準の変更を
用意に行なうことができる。

また、出回線バッファにおける優先制御を行なった場
合には、その制御内容が呼の受け付け判定に反映されて
いるため、優先制御の効果を十分得ることができ、回線
伝送帯域の無駄な使用を避けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を適用するパケット通信網の一実施
例、第２図は、この発明を適用したネットワーク制御部
の一実施例を示すブロック図、第３図、第４図は、仮の
伝送帯域を算出する方法を示す図、第５図は、仮の伝送
帯域の補正処理を説明した図、第６図は、多重廃棄率を
求める関数ｄを用いた呼受け付け判定例を示したブロッ
ク図、第７図は、多重廃棄率を求める関数ｄの構成を示
す図、第８図は、仮の伝送帯域を用いた場合の、呼受け
付け判定処理部の構成を示すブロック図、第９図は、廃
棄優先制御を行なう出回線バッファの構成を示すブロッ
ク図、第10図は、仮の伝送帯域を用いた場合の、判定条
件式を説明する図、第11図は、従来のネットワーク制御
部の構成を示すブロック図である。 1,13……ネットワーク制御部、２……呼処理プロトコル
解析部、３……網管理部、４……ルート決定部、5,11…
…端末、12……交換ノード、14……加入者回線、15……
トランク回線、16,……パケット、17……端末インタフ
ェース、41……端末トラヒック情報管理テーブル、42…
…多重検証部、43……２呼種多重データ保持部、44……
環境パラメータ設定部、45……仮の伝送帯域補正部、46
……仮の伝送帯域テーブル作成部、47……伝送帯域テー
ブル作成部（独立な呼）、73……高品質呼多重時廃棄率
算出部、74……低品質呼多重時廃棄率算出部、77……比
較部、78……比較部、79……ANDゲート、81……受け付
けメディア数テーブル、82……メディアＡテーブル、83
……メディアＢテーブル、84……メディアＣテーブル、
91……入力（トランク番号）、92……入力（発呼端末番
号）、93……回線帯域テーブル、94……端末属性テーブ
ル、95……帯域テーブル、96……帯域テーブル、97……
帯域テーブル、98……テーブル選択部、99帯域テーブ
ル、100……帯域テーブル、101……帯域テーブル、102
……テーブル選択部、103……帯域合計部、104……帯域
合計部、105……帯域合計部、106……帯域合計部、107
……減算部、108……減算部、109……マイナス判定部、
110……マイナス判定部、111……比較部、112……比較
部、113……ANDゲート、114……呼受け付け判定結果出
力、121……入力パケット、122……出回線バッファ、12
3……しきい値検出部、124……高優先の表示、125……
低優先の表示、126……廃棄パケット選択部、127……ト
ランク回線

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のパケット交換ノードと、これらのパ
   ケット交換ノードに収容された端末と、前記パケット交
   換ノード間の情報伝送を行なうトランク回線とから構成
   され、パケット交換ノード間およびパケット交換ノード
   と端末相互間の通信情報をパケット形式で伝送し、各パ
   ケット毎あるいは呼単位で許容する廃棄品質毎に優先情
   報が与えられているパケット交換網の伝送路帯域管理処
   理において、 各パケット交換ノードに収容された端末の発呼情報か
   ら、発呼した呼を含む回線上のすべての呼を回線上に多
   重した場合の廃棄率を各呼の廃棄優先レベル毎に求め、 この廃棄率の値が各廃棄レベルの規定値を満たす場合
   は、この発呼した呼を受け付け、この廃棄率の値が各廃
   棄レベルの規定値を満たさない場合は、この発呼した呼
   を拒否する処理を行う ことを特徴とするパケット交換網の伝送路帯域管理方
   式。
2. 【請求項２】各品質毎の廃棄率から発呼受け付けの判定
   を行なうための計算は、以下の式によって行なうことを
   特徴とする請求項１記載のパケット交換網の帯域管理方
   式。 ここで dn＝ｄ（B1,B2,B3,…,Bn） Dn;廃棄優先レベルｎの許容廃棄率 Tn;レベルｎの発呼端末を含む通信端末数 B_mnav;レベルｎのｍ番号の端末の平均トラヒック量Bn＝
   （Bn1（ｔ）,Bn2（ｔ），…BnTn（ｔ）） ；許容廃棄レベルｎの呼のトラヒック・ベクタ B_nm（ｔ）；許容廃棄レベルｎのｍ番目の呼のトラヒッ
   クｄ（Bx（ｔ）,By（ｔ）,Bz（ｔ），…）；パラメータ
   で指定されたトラヒックの多重廃棄率
3. 【請求項３】各品質毎の廃棄率から発呼受け付けの判定
   を行なうための計算は、以下の式によって行なうことを
   特徴とする請求項１記載のパケット交換網の帯域管理方
   式。 ここで、 Ｎ＝廃棄優先レベルの最大値 ΣVB_nm;廃棄率をDDmとしたときの許容廃棄レベルｎの端
   末全ての仮の伝送帯域の和 Dn;廃棄優先レベルｎの許容廃棄率 Tn;レベルｎの発呼端末を含む通信端末数 V_avnj;廃棄優先レベルｎのｊ番目の端末の平均帯域 min（Rn）;Rnの規定最小値 B_tr;回線トランク帯域
4. 【請求項４】複数のパケット交換ノードと、これらのパ
   ケット交換ノードに収容された端末と、前記パケット交
   換ノード間の情報伝送を行なうトランク回線とから構成
   され、パケット交換ノード間およびパケット交換ノード
   と端末相互間の通信情報をパケット形式で伝送し、各パ
   ケット毎あるいは呼単位で許容する廃棄品質毎に、優先
   情報が与えられているパケット交換網の伝送路帯域管理
   処理において、 各パケット交換ノードに収容された端末の発呼情報か
   ら、ある廃棄率の下で測定あるいは計算された多重特性
   結果に基づく仮の伝送帯域を端末の種類に対応して定義
   し、 発呼した呼を含む回線上のすべての呼についの前記仮の
   伝送帯域の総和を求め、 この総和が回線伝送許容量以下である場合は、この発呼
   した呼を受け付け、この総和が回線許容量を越える場合
   は、この発呼した呼を拒否する ことを特徴とするパケット交換網の伝送路帯域管理方
   式。
5. 【請求項５】前記仮の伝送帯域は、特定の種類の端末を
   回線上に多重したときに、この端末の許容する伝送品質
   を満たす最大多重数で回線総帯域を割ることによって決
   定されることを特徴とする請求項４記載のパケット交換
   網の伝送路帯域管理方式。
6. 【請求項６】前記仮の伝送帯域は、特定した種類の端末
   を２種類ずつ組合せて多重し、そのすべての結果の中か
   ら品質が最も悪くなる組み合わせを求め、その組み合わ
   せに基づき決定されることを特徴とする請求項４記載の
   パケット交換網の伝送路帯域管理方式。
7. 【請求項７】前記仮の伝送帯域は、品質を一定としたと
   きの各種類の端末多重数の割合の曲線（２次元グラフの
   縦軸に種類Ａの端末の多重数、横軸に種類Ｂの端末の多
   重数をとる）に接する直線を引き、その直線と各軸が交
   差する点から得られる値を、各種類の端末多重数の最大
   値として、各２種類の組合せの結果に対して伝送帯域の
   計算を行ない、その結果の中の最小値から求めることを
   特徴とする請求項６記載のパケット交換網の伝送路帯域
   管理方式。
8. 【請求項８】ある種類の端末の組合せを考慮した場合、
   他の種類の端末の仮の伝送帯域を著しく低下させる種類
   の端末に関しては、完全に品質が保証される独立した帯
   域を前記仮の伝送帯域として割当てることを特徴とする
   請求項６記載のパケット交換網の伝送路帯域管理方式。
9. 【請求項９】ある種類の端末の帯域割当ては、あらかじ
   めそのような種類の端末情報伝送用に回線帯域を割当て
   ておいて、前記仮の伝送帯域の計算の回線総帯域として
   は、最初からその分を差し引いた値としておくことを特
   徴とする請求項４記載のパケット交換網の伝送路帯域管
   理方式。
10. 【請求項１０】あらかじめ割当てる帯域は、回線の使用
    状態によって変更可能とすることを特徴とする請求項９
    記載のパケット交換網の伝送路帯域管理方式。
11. 【請求項１１】ある種類の端末にはその最大伝送帯域を
    割当てて、回線総帯域からその値を引いた残りの帯域
    で、発呼を受け付けるか否かの帯域計算を行なうことを
    特徴とする請求項４記載のパケット交換網の伝送路帯域
    管理方式。
12. 【請求項１２】前記残りの帯域毎に各種類の端末の仮の
    伝送帯域を複数定義することを特徴とする請求項11記載
    の、パケット交換網の伝送路帯域管理方式。
13. 【請求項１３】前記残りの帯域を段階的に定義し、その
    範囲内で仮の伝送帯域を固定の値とすることを特徴とす
    る請求項11記載のパケット交換網の伝送路帯域管理方
    式。
14. 【請求項１４】前記仮の伝送帯域は、各回線によって複
    数定義することを特徴とする請求項４記載のパケット交
    換網の伝送路帯域管理方式。
15. 【請求項１５】前記仮の伝送帯域は、各回線の伝送容量
    によって複数定義することを特徴とする請求項４記載の
    パケット交換網の伝送路帯域管理方式。
16. 【請求項１６】前記回線伝送許容量は、前記パケット交
    換ノードの出回線側に設けられた回線待ちバッファの溢
    れ率に基づき決定されることを特徴とする請求項４記載
    のパケット交換網の伝送路帯域管理方式。
17. 【請求項１７】前記回線伝送許容量は、前記回線待ちバ
    ッファの待ち時間に基づき決定されることを特徴とする
    請求項16記載のパケット交換網の伝送路帯域管理方式。
18. 【請求項１８】前記回線伝送許容量は、前記回線待ちバ
    ッファの溢れ率と待ち時間に基づき決定されることを特
    徴とする請求項16記載のパケット交換網の伝送路帯域管
    理方式。