JP3102393B2 - バックプレッシャー制御方法及びシステム - Google Patents

バックプレッシャー制御方法及びシステム

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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伝送方式に
おけるバックプレッシャー制御方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のバックプレッシャー制御
は、例えば、特開平7−183886号公報に示される
ように、ネットワークの負荷が高くなってくると、バッ
ファ溢れによりセル廃棄が生じ、スループットが低下す
る。このスループットの低下を避けることを目的とし
て、バッファにセルが溜ってきたら、前段のノードに対
してバックプレッシャー制御をかけるものである。
【0003】図4(A)は、送信端末と受信端末間のセ
ルのやり取りの一例を示す図である。
【0004】同図に示すように、送信端末10と受信端
末40との間を複数のノード20,30を介して接続
し、バーストを転送する非同期転送網(ATM)におい
て、ノード20,30は自ノード内のバッファに蓄積さ
れたセル数を監視する。
【0005】図4(B)は、バッファ内のセル蓄積量と
バックプレッシャー制御有無の関係を示す図である。同
図のバッファ60に示すように、閾値61から閾値64
を設定する。
【0006】例えば、各ノード内のバッファ中のセル量
が増加して閾値62を越えた場合、閾値62を越えた該
当ノードでは通過するセル51の輻輳通知ビットを
“1”とすることで受信端末40に輻輳状態であること
を通知し、通知を受けた受信端末40はセル52を送出
することで送信端末10にレート減少指示制御をかけ
る。また、バッファ中のセル量が減少して閾値61未満
となった場合、該当ノードでは通過するセル51の輻輳
通知ビットを“0”とすることで受信端末40に輻輳回
復であることを通知し、通知を受けた受信端末40はセ
ル52によって送信端末10へレート減少指示制御を解
除する。
【0007】さらに、各ノード内のバッファ中のセル量
が増加して閾値64を越えた場合、閾値64を越えた該
当ノードはその前段に接続されたノード又は端末10に
対してセル53によって送信一時中断指示制御をかけ
る。バッファ中のセル量が減少して閾値63未満となっ
た場合、該当ノードはセル53によってその前段に接続
されたノード又は送信端末10に対して送信一時中断指
示制御を解除する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の方式では、バッ
ファにおけるセル溢れを避けるためには、充分大きな容
量を持つバッファを実装する必要がある。しかし、通常
の運用状態では常時バッファの空き領域が大量に存在
し、バッファの有効利用ができない。
【0009】その理由は、セルがバースト的に到着する
ことを想定すると、送信端末に対してレート減少指示制
御または送信一時中断制御をかけるための閾値を、バッ
ファ容量に対して充分余裕を持った値(充分小さな値)
に設定する必要があるためである。上記閾値をバッファ
容量に対して充分余裕を持たないと、バースト的にセル
が到着した場合は、バッファのセル溢れが生じる可能性
が高いためである。
【0010】本発明の目的は、上記従来技術の問題に鑑
み、バッファ容量の削減による装置に小型化・軽量化で
ある。
【0011】本発明の他の目的は、バッファにおけるセ
ル溢れを回避することによる伝送効率の向上である。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明では、バックプレ
ッシャー制御を掛ける条件として、バッファ内のセル蓄
積量およびセル蓄積量微分値を使用する。セル蓄積量、
セル蓄積量微分値およびバックプレッシャー制御を掛け
る条件の関係を設定し、各ノードにおいてバッファ内の
セル蓄積量およびセル蓄積量微分値を監視する。
【0013】設定されたセル蓄積量、セル蓄積量微分値
およびバックプレッシャー制御を掛ける条件の関係にし
たがって、前段のノードまたは送信端末にバックプレッ
シャー制御を掛ける。バックプレッシャー制御を掛けら
れたノードまたは送信端末は、送信レートを減少させ
る、または送信を一時中断させる制御を行うことでノー
ド内バッファのセル溢れを回避する。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。
【0015】図1は、本発明の第一の実施形態における
各ノードの接続およびバックプレッシャー制御に用いる
セルの構成を示す。
【0016】同図に示すように、送信端末100と受信
端末130との間を複数のノード110、120を介し
て接続し、バーストを転送する非同期転送網(ATM)
を構成している。送信端末100はノード110に対し
て、ノード110はノード120に対して、ノード12
0は受信端末130に対して、それぞれバースト的にセ
ルを送出する。また、ノード110は内部にバッファ1
11を、ノード120は内部にバッファ121をそれぞ
れ持っている。ノード110および120は、ノード内
のバッファ111および121に蓄積されたセル数およ
び蓄積セル数の変化量(蓄積セル数の微分値)を監視す
る。本実施形態では、各ノード内のバッファのセル蓄積
量とその微分値を監視し、セル蓄積量とセル蓄積量微分
値からバックプレッシャー制御を掛けるかどうかを判定
する。
【0017】本実施形態の閾値は、従来例のようなセル
蓄積量だけでなく、セル蓄積量とセル蓄積量微分値の関
数として、蓄積セル量に対応する蓄積セル量微分値につ
いて閾値を設けることに特徴がある(図2(A)参
照)。
【0018】閾値を決める条件としては、セル蓄積量が
少ない状態でも、セル蓄積量微分値が大きくバッファに
おけるセル溢れが生じる可能性が高い場合には、バック
プレッシャー制御を掛けることでセル溢れを回避するた
めの閾値が必要である。また、セル蓄積量が多い状態で
は、セル蓄積量微分値によってバッファにおけるセル溢
れが生じる可能性がある場合には、バックプレッシャー
制御を掛けるための閾値が必要である。閾値としては、
レート減少指示のための閾値151及び送信一時中断の
ための閾値152の2段階である。
【0019】各ノードは蓄積セル量に対応する蓄積セル
量微分値の閾値151を越えた場合には、通過するセル
に輻輳情報を書き込み、輻輳情報を書込んだセルを受信
側へ送出する。受信端末130は、前述の受信セルの輻
輳情報により、送信端末100へレート減少指示制御信
号を送信する。レート減少指示制御信号を受信した送信
端末100は、送信セル間隔をあけることにより送信セ
ルレートを下げる。
【0020】また、各ノードは蓄積セル量に対応する蓄
積セル量微分値の閾値152を越えた場合には、該当ノ
ードの前段に接続されたノードまたは送信端末に向けて
送信一時中断制御信号を送信する。送信端末100およ
びノード110は、前述の送信一時中断制御信号を受信
すると、次段のノードへの送信を一時中断する。
【0021】実施形態における動作について図面を参照
して具体的に説明する。
【0022】図1の動作について図2(A)および図2
(B)を参照して説明する。ここでは、一例として、非
同期転送網(ATM)の通信形態で送信速度:155.
52Mbps、バッファ111および121の容量は2
0セル、バックプレッシャー制御閾値設定は図2(A)
に従うものとして、説明する。
【0023】図2(A)は、バッファのセル蓄積量およ
びセル蓄積量微分値と、バックプレッシャー制御条件の
関係の一例を示す。横軸はノード110およびノード1
20内部のバッファ111およびバッファ121におけ
るセル蓄積量を示す。縦軸はバッファ内部のセル蓄積量
微分値を示す。セル蓄積量微分値が0とはセル蓄積量が
不変であることを示し、セル蓄積量微分値が正数の場合
はセル蓄積量が増加していることを示し、セル蓄積量微
分値が負数の場合はセル蓄積量が減少していることを示
す。
【0024】閾値151および152は、図2(A)に
示す領域1、2、3を決定する値である。単位時間後の
バッファ内蓄積量がそれぞれの領域(状態)において、
最大値が以下の値になるように設定した。 領域1(通常状態) 最大値=14となるように設定 領域2(レート減少指示状態) 最大値=18となるように設定 領域3(送信一時中断指示状態) 送信中断のため、セル蓄積量は減少する ただし、どの領域においても、セル蓄積量微分値が+5
を越えることは例外として考えており、この異常事態で
はバッファオーバフローが発生することを容認してい
る。なお、最大値はバッファ容量=20から適当と思わ
れる値である。
【0025】閾値151を用いることで、単位時間後の
セル蓄積量が14以下となるため、単位時間後のセル蓄
積量微分値+6を越えない限り、バッファオーバフロー
は発生しない。セル蓄積量微分値+6を越えることは通
常ないと考えているため、バッファオーバフローが発生
する可能性は低いと考えられる。
【0026】閾値152を用いることで、単位時間後の
セル蓄積量が18以下となるため、単位時間後のセル蓄
積量微分値+2を越えない限り、バッファオーバフロー
は発生しない。単位時間前の状態で閾値151を越えて
いる場合は、既にレート減少指示が発生しているため、
単位時間後にセル蓄積量微分値は+2を下回っていると
考えられ、バッファオーバフローが発生する可能性は低
いと考えられる。
【0027】ノード110および120は、ノード内の
バッファに蓄積されたセル数および蓄積セル数微分値を
監視し、閾値151を越えた場合に通過するセルに輻輳
情報を書き込み、閾値152を越えた場合に該当ノード
の前段に接続されたノードまたは送信端末に送信中断制
御信号を送信する。
【0028】図2(B)は、バッファ内セル蓄積量の時
間変化の一例を示す。グラフ中、カッコ内に示された数
字はセル蓄積量微分値を示す。時間3においてセル蓄積
量=13セル蓄積量微分値=+1より、図2(A)を参
照すると領域1(通常状態)に相当し、バックプレッシ
ャー制御は掛ける必要がない。時間4においてセル蓄積
量=14、セル蓄積量微分値=+1より、図2(A)を
参照すると領域2(レート減少指示状態)に相当し、送
信端末100にレート減少指示制御を掛ける。時間5に
おいてセル蓄積量=19、セル蓄積量微分値=+5よ
り、図2(A)を参照すると領域3(送信一時中断指示
状態)に相当し、送信端末100に送信一時中断指示制
御を掛ける。
【0029】
【発明の効果】従来の方式では、バッファ内のセルの増
加速度が大きい場合を想定して、バッファ容量と比較し
て充分小さな値をバックプレッシャー制御の閾値に設定
する必要があるため、通常は図3(A)の斜線部で示す
ように、バックプレッシャー制御の閾値以上のバッファ
領域はほとんど使用されないため、バッファの使用効率
が悪かった。
【0030】本発明の方式では、バッファ内のセル蓄積
量に応じたセル蓄積量微分値にバックプレッシャー制御
の閾値を設定することで、バッファ内のセル蓄積量が増
加してもセル蓄積量微分値が小さければ、バックプレッ
シャー制御を掛けないためにバッファの使用効率が高く
なる。
【0031】以上より、実装するバッファ容量を同一と
した場合のバッファの通常使用効率は、従来の方式より
も本発明の方式の方が高くなる。
【0032】また、従来の方式では、バッファ内のセル
の増加速度が最大の場合を想定して、バックプレッシャ
ー制御の閾値を設定するとバッファ使用効率が極めて悪
くなるために、ある程度以上のセル増加速度に達した場
合はセル溢れを許容することとなる。
【0033】本発明の方式では、バッファ内のセル蓄積
量が少なくてもセル蓄積量微分値が大きければバックプ
レッシャー制御を掛けることにより、セルがバースト的
に到着してもセル溢れを防ぐことが可能となる。
【0034】さらに、従来の方式では、バッファ内のセ
ルの増加速度が大きい場合を想定して、バックプレッシ
ャー制御の閾値を設定するために、閾値と比較して、充
分大きな容量のバッファを実装する必要があった。
【0035】本発明の方式では、バッファ内のセル蓄積
量が小さい場合は従来の方式と同じでよく、セル蓄積量
微分値が大きい場合のみバックプレッシャー制御を掛け
る。また、バッファ内のセル蓄積量が大きい場合でも、
セル蓄積量微分値が小さい場合はバックプレッシャー制
御を掛けないことにより、バックプレッシャー制御を掛
ける閾値と比較して実装するバッファ容量を小さく抑え
ることが可能となる。
【0036】すなわち、バッファの通常使用量を同一と
した場合は、本発明の方式の方が実装すべきバッファ容
量が小さくてよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の構成を示す図
【図2】(A)実施形態におけるバックプレッシャー制
御を掛ける閾値の設定の一例を示す図、(B)セル蓄積
量およびセル蓄積量微分値の変化の一例を示す図
【図3】(A)実装すべきバッファ容量を同一と仮定し
た場合に、従来の方式と本発明の方式のバッファ使用効
率の比較を示す図、(B)バックプレッシャー制御を掛
ける閾値を同一とした場合の、従来の方式と本発明の方
式の実装すべきバッファ量の比較を示す図
【図4】(A)従来の方式の構成を示す図、(B)従来
の方式におけるバックプレッシャー制御を掛ける閾値の
設定を示す図
【符号の説明】
100 送信端末 110 ノード1 111 バッファ 120 ノード2 121 バッファ 130 受信端末 141〜3 セル 10 送信端末 20 ノード1 21 バッファ 30 ノード2 31 バッファ 40 受信端末 51〜3 セル

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信端末と受信端末と複数のノードを介
    して接続し、バーストを転送する非同期転送網におい
    て、 各ノードは、ノード内のバッファの蓄積セル量および蓄
    積セル量微分値を監視し、蓄積セル量に対応する蓄積セ
    ル量微分値の第1閾値を越えた場合に、通過するセルに
    輻輳情報を書き込んで送出し、、 受信端末は該輻輳情報を書き込まれたセルを受信する
    と、送信端末に向けて送信レート減少指示制御信号を送
    信することを特徴とするバックプレッシャー制御方法。
  2. 【請求項2】 送信端末と受信端末と複数のノードを介
    して接続し、バーストを転送する非同期転送網におい
    て、 各ノードは、ノード内のバッファの蓄積セル量および蓄
    積セル量微分値を監視し、蓄積セル量に対応する蓄積セ
    ル量微分値の第2閾値を越えた場合に、前段のノードま
    たは送信端末に送信中断指示制御信号を送信することを
    特徴とするバックプレッシャー制御方法。
  3. 【請求項3】 送信端末と受信端末と複数のノードを介
    して接続し、バーストを転送する非同期転送網におい
    て、 各ノードは、ノード内のバッファの蓄積セル量および蓄
    積セル量微分値を監視し、蓄積セル量に対応する蓄積セ
    ル量微分値の第1閾値を越えた場合に、通過するセルに
    輻輳情報を書き込み、 該輻輳情報を書き込まれたセルを受信する受信端末は、
    送信端末に送信レート減少指示セルを送信することを特
    徴とするバックプレッシャー制御システム。
  4. 【請求項4】 送信端末と受信端末と複数のノードを介
    して接続し、バーストを転送する非同期転送網におい
    て、 各ノードは、ノード内のバッファの蓄積セル量および蓄
    積セル量微分値を監視し、蓄積セル量に対応する蓄積セ
    ル量微分値の第2閾値を越えた場合に、前段のノードま
    たは送信端末に送信中断指示制御セルを送信することを
    特徴とするバックプレッシャー制御システム。
  5. 【請求項5】 送信端末と受信端末と複数のノードを介
    して接続し、バーストを転送する非同期転送網におい
    て、 各ノードは、ノード内のバッファの蓄積セル量および蓄
    積セル量微分値を監視し、蓄積セル量に対応する蓄積セ
    ル量微分値の第1閾値を越えた場合に通過するセルに輻
    輳情報を書き込み送出し、 受信端末は該輻輳情報を書き込まれたセルを受信する
    と、送信端末に向けて送信レート減少指示制御信号を送
    信し、 また、各ノードは、ノード内のバッファの蓄積セル量お
    よび蓄積セル量微分値を監視し、蓄積セル量に対応する
    蓄積セル量微分値の第2閾値を越えた場合に、前段のノ
    ードまたは送信端末に送信中断指示制御信号を送信する
    ことを特徴とするバックプレッシャー制御方法。
  6. 【請求項6】 送信端末と受信端末と複数のノードを介
    して接続し、バーストを転送する非同期転送網におい
    て、 各ノードは、ノード内のバッファの蓄積セル量および蓄
    積セル量微分値を監視し、蓄積セル量に対応する蓄積セ
    ル量微分値の第1閾値を越えた場合に、通過するセルに
    輻輳情報を書き込み、 該輻輳情報を書き込まれたセルを受信する受信端末は、
    送信端末に送信レート減少指示セルを送信し、 また、各ノードは、ノード内のバッファの蓄積セル量お
    よび蓄積セル量微分値を監視し、蓄積セル量に対応する
    蓄積セル量微分値の第2閾値を越えた場合に、前段のノ
    ードまたは送信端末に送信中断指示制御セルを送信する
    ことを特徴とするバックプレッシャー制御システム。
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