JP3087952B2

JP3087952B2 - Ａｔｍ交換機

Info

Publication number: JP3087952B2
Application number: JP21647996A
Authority: JP
Inventors: 英司大木; 直明山中; 公平塩本
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1996-08-16
Filing date: 1996-08-16
Publication date: 2000-09-18
Anticipated expiration: 2016-08-16
Also published as: JPH1065679A

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(Asynchronou
s Transfer Mode:非同期転送モード) 通信に利用する。
本発明は複数の品質クラスのコネクションが混在するＡ
ＴＭ通信網に利用する。

【０００２】

【従来の技術】フレーム内の送出スロット位置を指定す
ることにより、各コネクション毎に確定的に帯域を割り
当てるＳＴＭ(Synchronous Transfer Mode) 交換と異な
り、ＡＴＭ交換では各コネクションは任意の時刻にセル
を送出することができる。ＡＴＭ交換においてはコネク
ション設定時に当該コネクションのトラヒックディスク
リプタを申告させ、セル損失が起きないようにコネクシ
ョン受付けの可否判断を行う。

【０００３】ＡＴＭ交換機内でセル損失が発生する主な
箇所は、セルがＶＰ(Virtual Path)に送出されるＡＴＭ
交換機の出力バッファである。出力バッファにおけるセ
ル読出アルゴリズムを図１３および図１４を参照して説
明する。図１３は出力バッファを示す図である。図１４
は出力バッファにおけるセル読出アルゴリズムを示す図
である。単純なセルの送出方法としては図１３のような
ＦＩＦＯ(First in first out)の出力バッファで、図１
４のアルゴリズムにしたがうものがある。これは、１セ
ル時間毎にセルの読出しタイミングがあり、その読出し
タイミングになったときに（Ｓ１）、バッファにセルが
あれば（Ｓ２）、バッファの先頭のセルを読出す（Ｓ
３）。

【０００４】ピークセル速度、平均セル速度、バースト
性、ピーク継続時間、ソースタイプ（例えば、電話、ビ
デオ）などがトラヒックディスクリプタの候補として考
えられる。ピークセル速度のみを用いたコネクションの
受付可否判定を行う場合は、各コネクションからのセル
送出のバースト性が強い（平均セル速度とピークセル速
度の比が大きい）場合は十分に帯域使用効率が上げられ
ないことが問題となる（以後、このようにピークセル速
度を基に帯域運用を行う方式をピーク割当方式と呼
ぶ）。

【０００５】この問題点の一つの解として斉藤らは文献
“Dynamic call admission controlin ATM networks”.
IEEE J.Select.Areas Commun.,Vol.9(No.7):pp982-989,
Sept.1991. にてセル流量の観測に基づくコネクション
の受付判定を行う方式(CAC:Connection Admission Cont
rol)を提案している。

【０００６】斉藤らの方式はウィンドウサイズ内の到着
セル数を観測しており、複数ウィンドウからなる観測周
期内で得られた到着セル数分布の統計処理を行ってい
る。

【０００７】従来のコネクション判定では、新たにＶＣ
(Virtual Channel) 接続要求が発生した場合には、固定
ウィンドウ長ｒで観測された到着セル数分布とＶＣのセ
ル送出分布とを畳み込んだ分布に基づいて、ＶＣ受け付
け後のセル損失率の上限を、

【０００８】

【数１】により推定する。〔外１〕は、既に受け付けられている
ｎ本のＶＣに対する到着セル数分布、〔外２〕は、新し
い要求ＶＣのセル送出分布、＊は畳み込み積分である。
Ｒⁿ⁺¹、Ａⁿ⁺¹は、固定ウィンドウγでのそれぞれ最
大、平均セル送出数である。ユーザがＡⁿ⁺¹を申告でき
ないときは、Ａⁿ⁺¹＝Ｒⁿ⁺¹とする。固定ウィンドウ長
ｒは、バッファサイズをＫとして、ｒ≦Ｋ＋１である。
セル到着分布〔外３〕は、

【０００９】

【数２】のように、Ｎ個の固定ウィンドウ毎に更新される。〔外
４〕は、Ｎ×ｒの更新期間に観測されたセル到着分布で
ある。αは平滑化係数であり、０≦α≦１である。

【００１０】

【外１】

【００１１】

【外２】

【００１２】

【外３】

【００１３】

【外４】従来の接続要求受付判定装置のブロック構成を図１５に
示す。バッファ１０に到着するセル流をセル流観測装置
３で観測する。観測に用いる固定ウィンドウのサイズｒ
はカウンタＣ１を用いて定められる。カウンタＣ２は、
更新期間において、ウィンドウの数がＮになるまで計数
する。図１６は観測する固定ウィンドウの動作を示すフ
ローチャートである。更新期間が開始すると（Ｓ１
１）、ｉ＝１とし（Ｓ１２）、ｉ番目の固定ウィンドウ
による観測を開始する（Ｓ１３）。計数値Ｃ＝０とし
（Ｓ１４）、セル読出タイミング毎に（Ｓ１５）、計数
値を一つずつ加算する（Ｓ１６）。計数値がウィンドウ
サイズｒになったら（Ｓ１７）、固定ウィンドウを終了
する（Ｓ１８）。ここで、ｉ＝ｉ＋１として（Ｓ１
９）、ｉの値がＮを越えるまで繰り返される（Ｓ２
０）。このフローは更新期間終了まで繰り返される（Ｓ
２１）。

【００１４】図１７は従来の固定ウィンドウのサイズを
示す図である。図１７のように、固定ウィンドウは、ｔ
＝０からスタートしたとき、１セル時間毎にカウンタＣ
１が加算される。カウンタＣ１の値がｒになったとき、
固定ウィンドウは終了する。図１８は更新期間を示す図
である。更新期間は、Ｎ個の固定ウィンドウからなる。
それぞれの固定ウィンドウのサイズはｒである。

【００１５】更新期間が終了したら、セル到着分布を、
セル到着分布履歴保持部２で、式３にしたがって更新す
る。新しいコネクションの接続要求が発生した場合に
は、セル損失率予測部１で、コネクション受付後のセル
損失率を推定する。推定したセル損失率は、コネクショ
ン受付判定部４に転送され、推定値がコネクション受付
判定部４でセル損失率規定値以下ならば、コネクション
を受付け、推定値が規定値より大きければ、コネクショ
ンを受付けない。従来のコネクション受付判定アルゴリ
ズムを図１９に示した。コネクション接続要求が発生す
ると、コネクション受付後のセル損失率推定値の最大値
（ｐ^clr) を計算する（Ｓ３１）。セル損失率推定値の
最大値（ｐ^clr) がセル損失率規定値（ＣＬＲ）以下な
らば（Ｓ３２）、コネクションを受付け（Ｓ３３）、推
定値が規定値より大きければ、コネクションを受付けな
い（Ｓ３４）。

【００１６】このように、従来のコネクション受付判定
は、セル流観測に基づいているので、ユーザが正確にコ
ネクションの送出トラヒックを申告できないときや、多
数のトラヒック特性を有するコネクションが混在する場
合でも有効である。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
接続要求受付判定装置は、単一の品質クラスのコネクシ
ョンしか対象としていない。網資源を効率良く使用しな
がら、複数の品質クラス（例えば、遅延やセル損失率）
を提供する手段として、品質クラス毎にバッファを設け
て、低優先（高遅延）クラスに対して、高優先（低遅
延）クラスのセルを優先的に読出す完全優先制御法があ
る。

【００１８】完全優先制御法では、高優先クラスのバッ
ファに蓄積されているセルがないときのみ、低優先クラ
スのセルは、バッファから読出される。したがって、低
優先クラスのセルの遅延の増加を許容しつつ、高優先ク
ラスのセルの遅延を最小限に抑えることができる。

【００１９】また、遅延の他にセル損失率も重要な品質
の一つであり、低優先クラスのセル損失率をある規定値
以下にする必要が生じる。したがって、低優先クラスの
コネクションに対してもコネクション受付判定を行う必
要がある。しかし、低優先クラスのセルの読出しを行う
イベントが、高優先クラスのバッファの状態に依存して
変動するため、従来の接続要求受付判定装置での固定ウ
ィンドウによるセル流観測に基づくコネクション受付判
定を行うことができない。

【００２０】このため、低優先クラスのコネクションに
対して、セル損失率を保証することができない。したが
って、セル損失率を保証することを要求するコネクショ
ンに対しては、低優先クラスとして扱うことができなか
った。それゆえ、網リソースを有効的に使用することが
できない。

【００２１】本発明は、このような背景に行われたもの
であり、ＱｏＳ(Quality of Services) クラス毎にバッ
ファを設けて、低優先（高遅延）クラスに対して、高優
先（低遅延）クラスのセルを優先的に読出す完全優先制
御法を行う場合に、高優先クラスのコネクションと低優
先クラスのコネクションの両方のセル損失率をそれぞれ
の規定値以下にするように、コネクション受付判定を行
うことができる接続要求受付判定装置を備えたＡＴＭ交
換機を提供することを目的とする。本発明は、網リソー
スを有効に利用することができる接続要求受付判定装置
を備えたＡＴＭ交換機を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の接続要求受付判
定装置は、複数の品質クラス別に用意されたバッファで
完全優先制御を行うとき、高優先クラスと低優先クラス
のセル流を観測し、これらのセル流の観測に基づきコネ
クションの受付を判定することを最も主要な特徴とす
る。

【００２３】また、高優先クラスのセル流を観測するウ
ィンドウは、従来と同じ固定長のウィンドウであるが、
低優先クラスのセル流を観測するウィンドウは等価ウィ
ンドウであり、低優先クラスのセル読出し機会が与えら
れる回数が一定となるようにウィンドウサイズが決定さ
れる。

【００２４】高優先クラスのコネクションの接続要求が
あったときは、それぞれのセル流の観測に基づいて高優
先クラスのセル損失率と低優先クラスのセル損失率を推
定する。それぞれの推定値がセル損失率規定値以下なら
ば、高優先クラスのコネクションを受付け、少なくとも
一つの推定値が規定値より大きければ、高優先クラスの
コネクションを受付けない。

【００２５】低優先クラスのコネクションの接続要求が
あったときは、低優先クラスのセル流の観測に基づいて
低優先クラスのセル損失率を推定する。推定したセル損
失率は、低優先クラスのセル損失率規定値以下ならば、
低優先クラスのコネクションを受付け、推定値が規定値
より大きければ、低優先クラスのコネクションを受付け
ない。

【００２６】従来の接続要求受付判定装置は、一つの品
質クラスのコネクションのみを対象としていたが、本発
明の接続要求受付判定装置は、複数の品質クラスのコネ
クションを対象としている。

【００２７】すなわち、本発明はＡＴＭ交換機であっ
て、交換接続すべきセル流に対し高優先クラスおよび低
優先クラスの各セル流について個別に設けられた二つの
バッファと、高優先クラス用バッファのセルを低優先ク
ラス用バッファのセルに優先して読出す読出制御手段
と、前記二つのバッファに流入する各セルからの交換接
続要求に対する受付可否を判定する接続要求受付判定装
置とを備えたＡＴＭ交換機である。本発明の特徴とする
ところは、前記接続要求受付判定装置は、前記二つのバ
ッファにそれぞれ流入する高優先クラスおよび低優先ク
ラスの双方のセル流について、セル流量を観測する手段
と、その観測の履歴を保持する手段と、その履歴からセ
ル損失率を推定する手段と、その推定結果をパラメタと
して受付判定を行う手段とを含むところにある。

【００２８】前記受付判定を行う手段は、高優先クラス
の接続要求に対しては高優先クラスのセル損失率推定値
および低優先クラスの双方のセル損失率推定値がそれぞ
れ所定水準を維持するように、低優先クラスの接続要求
に対しては低優先クラスのセル損失率推定値が所定水準
を維持するように受付判定を行う手段を含むことが望ま
しい。

【００２９】前記低優先クラスのセル流量を観測する手
段は、高優先クラス用バッファに読出すセルがないとき
に計数値が加算されるカウンタと、そのカウンタの計数
値にしたがって低優先クラスのセル流量を観測する期間
を定める手段とを備えることが望ましい。

【００３０】

【発明の実施の形態】

【００３１】

【実施例】本発明実施例の構成を図１および図２を参照
して説明する。図１は本発明実施例の全体構成図であ
る。図２は本発明実施例の接続要求受付判定装置のブロ
ック構成図である。

【００３２】本発明はＡＴＭ交換機５であって、交換接
続すべきセル流に対し高優先クラスおよび低優先クラス
の各セル流について個別に設けられた二つのバッファと
しての高優先クラス用バッファＢ_Hおよび低優先クラス
用バッファＢ_Lと、高優先クラス用バッファＢ_Hのセル
を低優先クラス用バッファＢ_Lのセルに優先して読出す
読出制御手段としての読出制御部５０と、高優先クラス
用バッファＢ_Hおよび低優先クラス用バッファＢ_Lに流
入する各セルからの交換接続要求に対する受付可否を判
定する接続要求受付判定装置７とを備えたＡＴＭ交換機
５である。

【００３３】ここで、本発明の特徴とするところは、接
続要求受付判定装置７は、高優先クラス用バッファＢ_H
および低優先クラス用バッファＢ_Lにそれぞれ流入する
高優先クラスおよび低優先クラスの双方のセル流につい
て、セル流量を観測する手段としての高優先セル流観測
装置２３および低優先セル流観測装置３３と、その観測
の履歴を保持する手段としての高優先クラスセル到着分
布履歴保持部２２および低優先クラスセル到着分布履歴
保持部３２と、その履歴からセル損失率を推定する手段
としての高優先クラスセル損失率予測部２１および低優
先クラスセル損失率予測部３１と、その推定結果をパラ
メタとして受付判定を行う手段としての高優先クラスコ
ネクション受付判定部２０および低優先クラスコネクシ
ョン受付判定部３０とを含むところにある。

【００３４】高優先クラスコネクション受付判定部２０
は、高優先クラスのセル損失率推定値および低優先クラ
スの双方のセル損失率推定値がそれぞれ所定水準を維持
するように受付判定を行い、低優先クラスコネクション
受付判定部３０は低優先クラスのセル損失率推定値が所
定水準を維持するように受付判定を行う。

【００３５】低優先セル流観測装置３３は、高優先クラ
ス用バッファＢ_Hに読出すセルがないときに計数値が加
算されるカウンタＩ１と、そのカウンタＩ１の計数値に
したがって低優先クラスのセル流量を観測する期間を定
める手段としてのカウンタＩ２とを備えている。

【００３６】ここで、本発明のコネクション受付判定の
概要を説明する。図３は品質クラス別の二つの出力バッ
ファである高優先クラス用バッファＢ_Hおよび低優先ク
ラス用バッファＢ_Lを示す図である。図４は完全優先制
御アルゴリズムの動作を示すフローチャートである。図
４のフローチャートを用いて、図３の構成における完全
優先制御の動作を示す。１セル時間毎にセルの読出タイ
ミングがあり、そのセル読出タイミングになったときに
（Ｓ４１）、高優先クラス用バッファＢ_Hにセルがあっ
たら（Ｓ４２）、高優先クラス用バッファＢ_Hからセル
を読出す（Ｓ４３）。もし、高優先クラス用バッファＢ
_Hにセルがなければ（Ｓ４２）、低優先クラス用バッフ
ァＢ_Lにセルがある場合は（Ｓ４４）、低優先クラス用
バッファＢ_Lからセルを読出す（Ｓ４５）。

【００３７】本発明のコネクション受付判定方法の概念
を図５および図６を参照して説明する。図５は高優先ク
ラスのコネクション受付判定手順を示すフローチャート
であり、図６は低優先クラスのコネクションの受付判定
手順を示すフローチャートである。図５を参照して高優
先クラスのコネクションの接続要求のときを考える。高
優先クラスのセルが受付られると、高優先クラスと低優
先クラスの両方のバッファに影響を与える。したがっ
て、図５のように、高優先クラスのコネクションの受付
後の各クラスのバッファにおけるセル損失率（Ｐ_H(H)
^clrおよびＰ_L(H) ^clr）を推定し（Ｓ５１、Ｓ５
３）、それぞれのセル損失率推定値（Ｐ_H(H)^clrおよ
びＰ_L(H) ^clr）が規定値（ＣＬＲ^HおよびＣＬＲ^L）
以下であれば（Ｓ５２、Ｓ５４）、新しい高優先クラス
のコネクションが受付られる（Ｓ５５）。

【００３８】一方、図６に示す低優先クラスのコネクシ
ョンの接続要求時では、低優先クラスのコネクションが
受付けられたとき、高優先クラスのバッファには影響を
与えず、低優先クラスのバッファのみ影響を与える。図
６のように、低優先クラスのコネクションの受付後の低
優先クラス用バッファＢ_Lにおけるセル損失率（Ｐ_L(L)
^clr）を推定し（Ｓ６１）、その推定値（Ｐ_L(L)
^clr）が規定値（ＣＬＲ^L）以下であれば（Ｓ６２）、
新しい低優先クラスのコネクションが受付けられる（Ｓ
６３）。

【００３９】次に、高優先クラスのセル流と低優先クラ
スのセル流の観測方法について説明する。高優先クラス
と低優先クラスのバッファサイズを、それぞれ、Ｋ_H、
Ｋ_Lとする。図７および図８は、各々のクラスでセル流
観測に用いられるウィンドウを示している。図７は高優
先クラス用バッファにおける固定ウィンドウを示す図で
あり、図８は低優先クラス用バッファにおける等価ウィ
ンドウを示す図である。更新期間は、Ｎ個の観測ウィン
ドウより構成されている。

【００４０】図７は、高優先クラスのウィンドウサイズ
ｗ_H（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｎ）はすべてのｉに対し
てｒ_H（一定）である（ただし、ｒ_H≦Ｋ_H＋１）。こ
の高優先クラスの固定ウィンドウは、従来のコネクショ
ン受付判定に用いられた固定ウィンドウと同じである。

【００４１】一方、図８のように低優先クラスのウィン
ドウサイズｗ_L（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｎ）は、高優
先クラス用バッファの状態により変化する。この低優先
クラスの観測ウィンドウを等価ウィンドウと呼ぶ。図９
は等価ウィンドウの動作を示す図であるが、例えば、ｉ
番目の観測では等価ウィンドウサイズは、図９のように
決定される。図１０は等価ウィンドウの動作アルゴリズ
ムを示すフローチャートである。ｒ_Lは、ある等価ウィ
ンドウによるセル流の観測中に行われる低優先クラス用
バッファからのセル読出回数を表している（ただし、ｒ
_L≦Ｋ_L＋１）。Ｃ_eは低優先クラスのセル読出しのカ
ウンタ、ｔ_eは時刻である。まず、時刻ｔ_e＝０で、Ｃ
_e＝０とし（Ｓ７４）、ｉ番目の等価ウィンドウによる
セル流観測をスタートする（Ｓ７１〜Ｓ７３）。高優先
クラス用バッファにセルがないときのみ、つまり、低優
先クラスのセル読出機会が与えられたときのみ（Ｓ７
５、Ｓ７６）、Ｃ_eは加算される（Ｓ７７）。高優先ク
ラス用バッファにセルがあるときは、低優先クラスのセ
ルは読出されることはないので、Ｃ_eの値は変わらな
い。時刻ｔ＝Ｔ_e（ｉ）で、Ｃ_eがｒ_Lに等しくなると
き（Ｓ７８）、ｉ番目の等価ウィンドウによるセル流観
測を終了する（Ｓ７９）。したがって、ｉ番目の等価ウ
ィンドウサイズｗ（ｉ）は、Ｔ_e（ｉ）となる。この時
点で、ｉ＋１番目の等価ウィンドウがスタートし（Ｓ８
０）、同様のプロセスがＮ個の等価ウィンドウに対して
行われる（Ｓ８１、Ｓ８２）。

【００４２】このように、等価ウィンドウでは、低優先
クラスのバッファにセル読出機会が与えられる回数（ｒ
_L）が一定となるように、ウィンドウサイズが定められ
ている。したがって、等価ウィンドウサイズは、高優先
クラスのバッファの状態に応じて適応的に変化すること
ができる。この等価ウィンドウで観測されたセル到着分
布は、単純ＦＩＦＯにおいて固定ウィンドウ長ｒ_Lで観
測したセル到着分布と等価的な扱いができる。

【００４３】高優先・低優先クラスのバッファに対し
て、それぞれ固定・等価ウィンドウを用いて、セル到着
分布が得られる。観測されたセル到着分布を、それぞれ
〔外５〕、〔外６〕とする。

【００４４】

【外５】

【００４５】

【外６】ここで、高優先クラスのコネクション受付判定について
説明する。まず、高優先クラスのセル損失率について説
明する。高優先クラスのコネクションの接続要求があっ
たとき、高優先クラスのコネクション受付後の高優先ク
ラスのセル損失率Ｐ_H(H) ^clrは以下のように推定でき
る。

【００４６】

【数３】〔外７〕は、新しい高優先クラスの要求コネクションの
セル送出分布、Ｒ_H ⁿ⁺¹、Ａ_H ⁿ⁺¹は、固定ウィンドウ
ｒ_Hでのそれぞれ最大、平均セル送出数である。式
（４）で計算されるセル損失率推定値は、図５の１番目
（Ｓ５２）の条件判定に用いられる。式（４）（５）
は、従来のコネクション受付判定の式（１）（２）と基
本的には同じものである。

【００４７】従来の方法と同様に高優先クラスのセル到
着分布〔外８〕は、

【００４８】

【数４】のように、更新期間毎に更新される。〔外９〕は、Ｎ×
ｒ_Hの更新期間に観測された高優先クラスのセル到着分
布である。αは平滑化係数であり、０≦α≦１である。

【００４９】

【外７】

【００５０】

【外８】

【００５１】

【外９】次に、高優先クラスのコネクション受付判定における低
優先クラスのセル損失率について説明する。低優先クラ
ス用バッファの状態は、高優先クラス用バッファの状態
に影響される。高優先クラスの新しいコネクション受付
後の低優先クラスのセル損失率Ｐ_L(H) ^clrを推定する
ために、高優先クラス用バッファ状態の変化をパラメー
タｂを用いて表す。新しい高優先クラスのコネクション
が受付けられると、等価ウィンドウで観測される低優先
クラスのセル到着数は、等価ウィンドウ長が大きくなる
ので増加する。図１１はパラメータｂの状態を示す図で
あり、横軸に到着セル数をとり、縦軸に低優先クラスセ
ル到着分布ｐ_Lおよび引き延ばされたセル到着分布ｐ_L
^extをとる。パラメータｂは等価ウィンドウで観測した
低優先クラスのセル到着分布〔外６〕を横軸方向（到着
セル数）に図１１のように引き延ばす度合いを示す。引
き延ばされた(extended)低優先クラスのセル到着分布
は、

【００５２】

【数５】で表される。〔ｘ〕は、ｘ以上の最小の整数である。
〔外１０〕もＮ個の等価ウィンドウ毎に更新される。高
優先クラスの新しいコネクション受付後の低優先クラス
のセル損失率Ｐ_L(H) ^clrは、ｐ_L ^ext（ｋ）を用い
て、

【００５３】

【数６】で推定できる。式（８）で計算されるセル損失率推定値
は、図５の２番目（Ｓ５４）の条件判定に用いられる。
ここで、ｒ_lは、既に述べたように、等価ウィンドウサ
イズを決定するパラメータであり、ｒ_L≦Ｋ_L＋１である。式（８）は、等価ウィンドウを用いた場合のセ
ル損失率の上限式を与えている。低優先クラスのセル到
着分布〔外１０〕は、

【００５４】

【数７】のように更新期間毎に更新される。

【００５５】

【外１０】〔外１１〕は、更新期間に観測された低優先クラスのセ
ル到着分布である。αは平滑化係数であり、０≦α≦１である。パラメータｂは、高優先クラスのコネクション
受付前のバッファ負荷ｙ_Hと、コネクション受付後のバ
ッファ負荷の推定値ｙ_H′を用いて、ｂ＝（１−ｙ_H）／（１−ｙ_H′）（１０）で定義される。ｂは、コネクション受付前の平均の等価
ウィンドウサイズに対するコネクション受付後の平均の
等価ウィンドウサイズの割合である。ｙ_H、ｙ_H′は、
それぞれ、

【００５６】

【数８】で与えられる。

【００５７】

【外１１】ここで、低優先クラスのコネクション受付制御について
説明する。低優先クラスのセル損失率について説明す
る。低優先クラス用バッファの状態は、高優先クラス用
バッファの状態に影響を与えないので、図６に示したよ
うに、低優先クラスのコネクション受付後の低優先クラ
スのバッファのセル損失率Ｐ_L(L) ^clrのみ推定すれば
よい。Ｐ_L(L) ^clrは、

【００５８】

【数９】で推定できる。〔外１２〕は、等価ウィンドウで観測し
たと仮定したときの新しい低優先クラスの要求コネクシ
ョンのセル送出分布であり、Ｒ_L ⁿ⁺¹、Ａ_L ⁿ⁺¹は、固
定ウィンドウサイズｒ_Lでのそれぞれ最大、平均セル送
出数である。式（４）（５）と式（１３）（１４）との
特徴的な差異は、セル到着分布を観測するウィンドウと
因子１／（１−ｙ_H）である。

【００５９】

【外１２】高優先クラス用バッファ負荷がｙ_Hのとき、等価ウィン
ドウの平均サイズは、パラメータｒ_Lの１／（１−
ｙ_H）倍となる。したがって、等価ウィンドウを用いて
新しいコネクションのセル流を観測したとき、低優先ク
ラスにおける平均セル送出数は、Ａ_L ⁿ⁺¹／（１−
ｙ_H）であり、最大セル送出数は、Ｒ_L ⁿ⁺¹／（１−ｙ
_H）と近似できる。

【００６０】ここで、図２に戻り、本発明実施例の接続
要求受付判定装置について説明する。高優先クラス用バ
ッファＢ_Hにおいては、高優先クラス用バッファＢ_Hに
到着するセル流を高優先セル観測装置２３で観測する。
観測に用いる固定ウィンドウのサイズｗ_Hはカウンタｈ
１を用いて決められる。カウンタｈ２は、更新期間にお
いて、固定ウィンドウの数がＮになるまで計数する。更
新期間が終了したら、高優先セル到着分布を、高優先ク
ラスセル到着分布履歴保持部２２で、式（６）にしたが
って更新する。

【００６１】低優先クラス用バッファＢ_Lにおいては、
低優先クラス用バッファＢ_Lに到着するセル流を低優先
セル流観測装置３３で観測する。観測に用いる等価ウィ
ンドウのサイズｗ_LはカウンタＩ２を用いて決められ
る。本発明では、等価ウィンドウのサイズを決定するカ
ウンタＩ２が高優先クラス用バッファＢ_Hにセルがない
ときのみ加算するのが特徴である。これは、高優先クラ
スセル監視部４０を介して行われる。カウンタＩ２は、
更新期間において、等価ウィンドウの数がＮになるまで
計数する。更新期間が終了したら、低優先セル到着分布
を、低優先クラスセル到着分布履歴保持部３２で、式
（９）にしたがって更新する。

【００６２】新しい高優先のコネクションの接続要求が
発生したとき、高優先クラスセル損失率予測部２１と低
優先クラスセル損失率予測部３１に通知され、高優先ク
ラスセル損失率予測部２１で、高優先コネクション受付
後のセル損失率、低優先クラスセル損失率予測部３１
で、高優先コネクション受付後のセル損失率を推定す
る。

【００６３】推定したセル損失率は、それぞれ高優先ク
ラスコネクション受付判定部２０、低優先クラスコネク
ション受付判定部３０に転送され、それぞれの推定値が
高優先および低優先コネクション受付判定部２０および
３０でセル損失規定値以下ならば、高優先クラスのコネ
クションを受け付け、少なくとも一つの推定値が規定値
より大きければ、高優先クラスのコネクションを受け付
けない。

【００６４】新しい低優先のコネクションの接続要求が
発生したとき、低優先クラスセル損失予測部３１に通知
され、低優先クラスセル損失率予測部３１で、低優先コ
ネクション受付後のセル損失率を推定する。

【００６５】推定したセル損失率は、低優先クラスコネ
クション受付判定部３０に転送され、低優先コネクショ
ン受付判定部３０でセル損失規定値以下ならば、低優先
クラスのコネクションを受け付け、推定値が規定値より
大きければ、低優先クラスのコネクションを受け付けな
い。

【００６６】本発明実施例の接続要求受付判定装置の性
能をシミュレーションにより評価した。シミュレーショ
ンでは、全てのコネクションのＯＮ−ＯＦＦモデルで、
ＯＮとＯＦＦの期間は指数分布に従うと仮定した。ＯＮ
期間の平均は、４（Ｋｂｙｔｅ）とした。ＶＣのピーク
速度、平均速度は、それぞれ６（Ｍｂ／Ｓ〕、０．６
（Ｍｂ／Ｓ）であり、ＶＰ速度は６０（Ｍｂ／Ｓ）とし
た。平滑化係数は、α＝１０^-2、更新期間における観測
ウィンドウ数は、Ｎ＝３２とした。また、ｒ_H、ｒ
_Lは、それぞれ高優先クラスのバッファ量Ｋ_H＝３２と
した。

【００６７】図１２は本発明の効果を示す図であり、横
軸に低優先クラス用バッファのセル受付可能数をとり、
縦軸にＶＰ使用効率をとる。低優先クラス用バッファの
セル受付可能数を増加させると、本発明の接続要求受付
判定装置を用いたときのＶＰ使用効率は著しく向上する
ことを示している。ＶＰ使用効率は、ρ_H＋ρ_L、つま
り両クラスの負荷の和で表される。

【００６８】図１２の縦軸のＶＰ使用効率は、ＣＬＲ_H
＝１０^-4を保証するように高優先クラスの負荷ρ_Hを最
大値に固定したときの低優先クラスの負荷ρ_Lの変化の
様子を示している。比較のために、ピーク割当て、理想
的な割当て、および従来の受付判定装置によるＶＰ使用
効率を示した。本発明の装置を用いた場合には、例え
ば、低優先クラス用バッファＫ_L＝３２０（ｃｅｌｌ）
のとき、ＶＰ使用効率は０．９１となり、理想的な割当
てによるＶＰ使用効率に近い。また、従来の装置に比べ
約３倍、ピーク割当てに比べ約９倍のゲインが得られる
ことがわかる。

【００６９】このように、本発明実施例装置により、高
優先クラスのトラヒックが使用しないリソースを低優先
クラスが使用することにより、大きなゲインを得ること
ができ、かつ、両クラスのセル損失率を安全側に保証す
ることができる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＱｏＳ(Quality of Services) クラス毎にバッファを設
けて、低優先（高遅延）クラスに対して、高優先（低遅
延）クラスのセルを優先的に読出す完全優先制御法を行
う場合に、高優先クラスのコネクションと低優先クラス
のコネクションの両方のセル損失率をそれぞれの規定値
以下にするように、コネクション受付判定を行うことが
できる。これにより、網リソースを有効に利用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の全体構成図。

【図２】本発明実施例装置のブロック構成図。

【図３】高優先クラス用バッファおよび低優先クラス用
バッファを示す図。

【図４】完全優先制御アルゴリズムの動作を示すフロー
チャート。

【図５】高優先クラスのコネクション受付判定手順を示
すフローチャート。

【図６】低優先クラスのコネクションの受付判定手順を
示すフローチャート。

【図７】高優先クラス用バッファにおける固定ウィンド
ウを示す図。

【図８】低優先クラス用バッファにおける等価ウィンド
ウを示す図。

【図９】等価ウィンドウの動作を示す図。

【図１０】等価ウィンドウの動作アルゴリズムを示すフ
ローチャート。

【図１１】パラメータｂの状態を示す図。

【図１２】本発明の効果を示す図。

【図１３】出力バッファを示す図。

【図１４】出力バッファにおけるセル読出アルゴリズム
を示す図。

【図１５】従来の接続要求受付判定装置のブロック構成
図。

【図１６】観測する固定ウィンドウの動作を示すフロー
チャート。

【図１７】従来の固定ウィンドウのサイズを示す図。

【図１８】更新期間を示す図。

【図１９】従来のコネクション受付判定アルゴリズムを
示す図。

【符号の説明】

１セル損失率予測部２セル到着分布履歴保持部３セル流観測装置４コネクション受付判定部５ＡＴＭ交換機７接続要求受付判定装置１０出力バッファ２０高優先クラスコネクション受付判定部２１高優先クラスセル損失率予測部２２高優先クラスセル到着分布履歴保持部２３高優先セル流観測装置３０低優先クラスコネクション受付判定部３１低優先クラスセル損失率予測部３２低優先クラスセル到着分布履歴保持部３３低優先セル流観測装置４０高優先クラスセル監視部５０読出制御部Ｂ_H 高優先クラス用バッファＢ_L 低優先クラス用バッファＣ１、Ｃ２、ｈ１、ｈ２、Ｉ１、Ｉ２カウンタ

フロントページの続き (56)参考文献特開平７−183888（ＪＰ，Ａ) 特開平８−79255（ＪＰ，Ａ) 電子情報通信学会技術研究報告ＳＳＥ93−160（1994年３月11日) 電子情報通信学会技術研究報告ＳＳＥ96−34（1996年８月19日) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/28 H04L 12/56

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】交換接続すべきセル流に対し高優先クラ
スおよび低優先クラスの各セル流について個別に設けら
れた二つのバッファと、高優先クラス用バッファのセル
を低優先クラス用バッファのセルに優先して読出す読出
制御手段と、前記二つのバッファに流入する各セルから
の交換接続要求に対する受付可否を判定する接続要求受
付判定装置とを備えたＡＴＭ交換機において、前記接続要求受付判定装置は、前記二つのバッファにそ
れぞれ流入する高優先クラスおよび低優先クラスの双方
のセル流について、セル流量を観測する手段と、その観
測の履歴を保持する手段と、その履歴からセル損失率を
推定する手段と、その推定結果をパラメタとして受付判
定を行う手段とを含み、前記受付判定を行う手段は、高優先クラスの接続要求に
対しては高優先クラスのセル損失率推定値および低優先
クラスの双方のセル損失率推定値がそれぞれ所定水準を
維持するように、低優先クラスの接続要求に対しては低
優先クラスのセル損失率推定値が所定水準を維持するよ
うに受付判定を行う手段を含むことを特徴とするＡＴＭ
交換機。
【請求項２】交換接続すべきセル流に対し高優先クラ
スおよび低優先クラスの各セル流について個別に設けら
れた二つのバッファと、高優先クラス用バッファのセル
を低優先クラス用バッファのセルに優先して読出す読出
制御手段と、前記二つのバッファに流入する各セルから
の交換接続要求に対する受付可否を判定する接続要求受
付判定装置とを備えたＡＴＭ交換機において、前記接続要求受付判定装置は、前記二つのバッファにそ
れぞれ流入する高優先クラスおよび低優先クラスの双方
のセル流について、セル流量を観測する手段と、その観
測の履歴を保持する手段と、その履歴からセル損失率を
推定する手段と、その推定結果をパラメタとして受付判
定を行う手段とを含み、前記低優先クラスのセル流量を観測する手段は、高優先
クラス用バッファに読出すセルがないときに計数値が加
算されるカウタと、そのカウンタの計数値にしたがって
低優先クラスのセル流量を観測する期間を定める手段と
を備えたことを特徴とするＡＴＭ交換機。