JP3154526B2 - 集線装置におけるバッファのアクセス制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は集線装置におけるバッフ
ァのアクセス制御方式又はポーリング方式に係り、特に
複数の入力リンクから送られてくるセルやパケットを、
単一の出力リンクに送出するために、セルやパケット送
出時の衝突を回避するためのバッファを各入力リンク毎
に設けた集線装置におけるバッファのアクセス制御方式
に関する。

【０００２】パケット交換方式やＡＴＭ（Asynchronous
Transfer Mode：非同期転送モード）方式では、パケッ
トやセルと呼ばれる、伝送情報及び識別情報の対よりな
る固定長の情報単位が複数の入力リンクを別々に介して
集線装置の各入力リンク毎に設けられたＦＩＦＯ（先入
れ先出し）バッファに入力される。

【０００３】これは、複数の入力リンクが単一の出力リ
ンクを共用する場合、その出力リンクが空きになるまで
受け取った情報単位（セル又はパケット）を待たせてお
くことで、情報単位の出力リンク送出時の衝突を回避す
るためである。かかる集線装置ではバッファのアクセス
がトラヒック制御の観点から重要とされる。

【０００４】

【従来の技術】図４は従来の集線装置におけるバッファ
のアクセス制御方式の一例の構成図を示す。複数の入力
リンク１₁ 〜１_n は夫々バッファ２₁ 〜２_n を介してセ
レクタ４に接続されている。バッファ２₁ 〜２_n は夫々
ＦＩＦＯより構成されており、また読み出し部３₁ 〜３
_n により別々に読み出される構成とされている。

【０００５】入力リンク１₁ 〜１_n から送られてくる例
えばＡＴＭ方式におけるセルは、バッファ２₁ 〜２_n に
別々に格納される。読み出し部３₁ 〜３_n はトークンが
到来すると、対応するバッファ２₁ 〜２_n に格納される
セルを所定の数だけ読み出してトークンを次のバッファ
へおくる。従って、バッファ２₁ 〜２_n は順次巡回的に
読み出し制御される。読み出されたセルはセレクタ４を
介して単一の出力リンク５へ送出される。

【０００６】しかし、この従来方式では各バッファの読
出頻度が他のバッファの待ちセル数に依存し、読み出し
間隔を保障することができない。また、トークンによる
順番がきて駆動される読み出し部により読み出し制御さ
れるバッファが、セルの無い空きバッファの場合は無駄
な処理時間が生じてしまう。

【０００７】そこで、本出願人は先に特願平３−１０８
０６１号にて図５に示す如きアクセス制御方式を提案し
た。同図中、図４と同一構成部分には同一符号を付して
ある。図５において、６は中央処理装置（ＣＰＵ）で、
各リンクの加入者（端末）から、加入者が利用する通信
に要する所要帯域、又はセルの到着間隔の平均や分散等
のパラメータが入力される。このとき、１つの入力リン
クには１つの加入者だけでなく、複数の加入者のセルが
多重化されている場合もあり、ＣＰＵ６はこれらのトラ
ヒックパラメータから処理したデータをメモリ７に格納
する。

【０００８】メモリ７はアクセスパターンを決定するた
めのプログラムやデータを格納する。８はランダム・ア
クセス・メモリ（ＲＡＭ）で、アクセスパターンが格納
される。９はデコーダで、アクセスパターンから取り出
されたバッファアドレスを解読する。ＣＰＵ６は呼の要
求及び開放に応じて各入力リンクに接続されたバッファ
２₁ 〜２_n のセルを読み出す速度（所要帯域）を算出
し、その算出した所要帯域を用いてバッファ読み出しア
クセスパターンを決定する。

【０００９】上記の読み出しアクセスパターンの決定
は、バッファ２₁ 〜２_n の各々のアクセス頻度の割合を
所要帯域の割合と等しくすると共に、各バッファ２₁ 〜
２_n の読み出しアクセス間隔をほぼ一定にするようアク
セス頻度と順序を含むアクセスパターンとしてなされ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の本出
願人の提案方式（特願平３−１０８０６１号）によれ
ば、例えば１５０Mb/sの出力リンク５に、夫々８０Mb/s
と４０Mb/sで読み出しを行なう必要がある２つのバッフ
ァ２₁ ，２₂ を考えると、２：１という割合でこれらの
バッファ２₁ 及び２₂ がアクセスされるので、１００Mb
/sと５０Mb/sでそれらのバッファがアクセスされること
になる。

【００１１】従って、この集線装置からの出力を受信す
る側で、８０Mb/sと４０Mb/s以下でセルが到着しなけれ
ばならない場合に、上記の提案方式ではこのセル到着条
件を満足できない。つまり、帯域規制機能という意味で
のトラヒックシェーピングが実行されない。

【００１２】また、あるバッファに新たに呼が加わる場
合、そのバッファの所要読み出しアクセスパターンを変
更しなければならないため、ＣＰＵ６の負荷が極めて大
きくなってしまう。

【００１３】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
各バッファのアクセス回数とアクセス間隔を制御するこ
とにより、上記の課題を解決した集線装置におけるバッ
ファのアクセス制御方式を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理構成
図を示す。図１に示すように、本発明は複数の入力リン
ク１１_１〜１１_ｎを介して非同期に入力される固定長の
情報をセレクタ１３を介して単一の出力リンク１４に送
出するために、該情報単位送出時の衝突を回避するため
のバッファ１２_１〜１２_ｎを各入力リンク１１_１〜１１
_ｎ毎に設けた集線装置において、アクセス回数決定手段
１５とアクセス間隔制御手段１６とを有するものであ
る。

【００１５】アクセス回数決定手段１５は、一定期間に
おける前記複数のバッファ１２_１〜１２_ｎ夫々のアクセ
ス回数を、そのバッファに該一定期間内に到着する前記
情報単位の数に対応させる。

【００１６】アクセス間隔制御手段１６は、前記複数の
バッファのうち読み出しアクセスパターンが既に決定し
ている第１のバッファのＹ個の到着情報単位の列の中
に、第２のバッファに到着するＸ個（ただし、Ｘ≦Ｙ）
の情報単位を割り当てるために、前記出力リンク上のＸ
＋Ｙ個の情報単位の割り当てパターンを、ＹをＸで除算
したときの商をＺ，余りをＲとすると、Ｚ＋１個の情報
単位を前記第１のバッファ用に選択して次の１つの情報
単位を前記第２のバッファ用に選択する第１の小区間パ
ターンと、Ｚ個の情報単位を前記第１のバッファ用に選
択して次の１つの情報単位を前記第２のバッファ用に選
択する第２の小区間パターンを用いて構成する。

【００１７】

【作用】本発明では、アクセス回数決定手段１５によ
り、一定期間内における各バッファ１２₁ 〜１２_n のア
クセス回数を、一定期間内の到着情報単位数に一致さ
せ、かつ、アクセス間隔制御手段１６により各バッファ
の読み出しアクセス間隔をできる限り均一化するよう
に、バッファ１２₁ 〜１２_n を夫々読み出しアクセスす
る。これにより、バッファ１２₁ 〜１２_n の夫々から読
み出された情報単位はセレクタ１３で選択され、出力リ
ンク１４へ時系列的に合成されて出力される。

【００１８】ここで、例えばバッファの数ｎを“３”と
し、バッファ１２₁，１２₂ 及び１２₃ のアドレス（バ
ッファ番号）を夫々ｉ，ｊ及びｋとし、前記一定期間内
でバッファ１２₁ 〜１２₃に到着する総和の情報単位数
の最大値Ｎｔが“２０”であり、またこの一定期間内に
バッファ１２₁ ，１２₂ 及び１２₃ の各々に到着する情
報単位の数は平均１２個、４個及び３個であるものとす
る。

【００１９】この場合、アクセス回数決定手段１５はバ
ッファ１２₁ に対しては１２回、バッファ１２₂ に対し
ては４回、バッファ１２₃ に対しては３回の各アクセス
回数を決定する。またアクセス間隔制御手段１６は上記
のアドレスｉ，ｊ及びｋを、（ｉ，ｉ，ｉ，ｊ，ｉ，
ｋ，ｉ，ｉ，ｊ，ｉ，ｉ，ｋ，ｉ，ｊ，ｉ，ｉ，ｉ，
ｊ，ｋ，−）という順序でアクセスする。すなわち、こ
のパターンはバッファ１２ ₁ のアドレスｉが１２回、バ
ッファ１２₂ のアドレスｊが４回、バッファ１２₃のア
ドレスｋが３回、夫々互いにアクセス間隔が比較的均一
になるように組合わされている。

【００２０】従って、本発明ではバッファ１２₁ 〜１２
₃ が平均情報単位到着数に応じてアクセスされるため、
バッファ１２₁ 〜１２₃ の品質が保証される。また、出
力リンク１４で運ばれる情報単位を受信する次段のバッ
ファ（図示せず）における入力情報単位数が一定値以下
に制約され、それを越えることがない。

【００２１】更に、本発明では短期間に情報単位が集中
的（バースト的）に到着するバッファ（上記の場合、１
２₁ ）に対しても、一定に近い周期で平滑化されて情報
単位が読み出され、また、周期的に到着する情報単位を
その周期性を崩すことなく読み出すことができる。

【００２２】ところで、アクセス間隔制御手段１６は読
み出しアクセスパターンが既に決定している第１のバッ
ファのＹ個の到着情報単位の列の中に、第２のバッファ
に到着するＸ個（ただし、Ｘ≦Ｙ）の情報単位を、でき
る限り周期的に割り当てることにより、出力リンク１４
上のＸ＋Ｙ個の情報単位の割り当てパターンを決定する
ために、ＹをＸで除算したときの商をＺ，余りをＲ（た
だし、０≦Ｒ＜Ｘ）とすると、Ｚ＋１個の情報単位を前
記第１のバッファ用に選択して次の１つの情報単位を前
記第２のバッファ用に選択する第１の小区間パターン
と、Ｚ個の情報単位を前記第１のバッファ用に選択して
次の１つの情報単位を前記第２のバッファ用に選択する
第２の小区間パターンとを定義し、前記余りＲが０のと
きは該第２の小区間パターンをＸ回繰り返し、Ｘ＋Ｙ個
の情報単位の割当てパターンの決定を終了し、前記余り
Ｒが０でないときは前記余りＲ及びＸ−Ｒのうち大なる
方の値を小なる方の値で除算して得た商Ｑと余りＶに基
づいて前記第１及び第２の小区間パターンを周期的に配
置するようにしている。

【００２３】ここで、上記の第１の小区間パターンと第
２の小区間パターンは、Ｙ個の情報単位の中にＸ個の情
報単位をできる限り周期的に割り当てるためのパターン
である。つまり、上記第１の小区間パターンをＲ回、上
記第２の小区間パターンをＸ−Ｒ回並べることにより、
Ｘ個の情報単位の列の中に、Ｙ個の情報単位をできる限
り均等に分割したＸ＋Ｙ個の情報単位列ができる。

【００２４】更に、上記の計Ｘ回現われる第１，第２の
小区間パターンの並べ方を周期的に決めるために、前記
余りＲが０でないとき、まず余りＲ及びＸ−Ｒのうち大
なる方を小なる方の値で除算して商Ｑと余りＶ（ただ
し、０≦Ｖ＜min （Ｒ，Ｘ−Ｒ））を得る。例えば、Ｒ
≧Ｘ−ＲのときはＱ＋１回前記第１の小区間パターンを
繰り返した後に、１回前記第２の小区間パターンを続け
るパターンをＶ回繰り返し、Ｑ回第１の小区間パターン
を繰り返した後に、１回の第２の小区間パターンを続け
るパターンをＸ−Ｒ−Ｖ回繰り返すことにより、Ｘ回の
第１及び第２の小区間パターンの並べ方のうち、Ｘ−Ｒ
個の第２の小区間パターンの中に、Ｒ個の第１の小区間
パターンが周期的に現われるパターンを作ることができ
る。

【００２５】また、アクセス間隔制御手段１６は、バッ
ファ１２₁ 〜１２_n のいずれかの読み出し頻度に変化が
生じる毎に、変化後の各バッファへ前記一定期間内で到
着する前記情報単位と出力リンク上に残る空き情報単位
とを数の大きい順にＮ１，Ｎ２，Ｎ３，…とし、前記Ｙ
及びＸのうちＹ＝Ｎ１，Ｘ＝Ｎ２として（Ｎ１＋Ｎ２）
個の情報単位のパターンを決定した後、Ｙ＝（Ｎ１＋Ｎ
２），Ｘ＝Ｎ３として（Ｎ１＋Ｎ２＋Ｎ３）個の情報単
位のパターンを決定していくことを繰り返し、前記出力
リンク１４上に前記複数のバッファ１２₁ 〜１２_n から
の情報単位又は空き情報単位を割り当てる。

【００２６】このように、あるバッファへの新たな呼の
接続／切断要求により、そのバッファの読み出し頻度に
変化が生じる度に、読み出しアクセスパターンを決定す
ることで、各バッファのアクセス間隔のゆらぎ幅（すな
わち、（あるバッファのアクセス間隔の最大値）−（当
該バッファのアクセス間隔の最小値）＋１で表わされる
値）の上限を低く抑えることができる。

【００２７】更にアクセス間隔制御手段１６はバッファ
１２₁ 〜１２_n のうちあるバッファの読み出し頻度の増
加が必要になったときは、前記一定期間内の未割り当て
情報単位の中から、前記読み出し頻度の増加分の到着情
報単位数と同数の情報単位をできる限り周期的に選択し
てその未割り当て情報単位をそのバッファ専用に割り当
て、前記あるバッファの読み出し頻度の減少が必要にな
ったときは、そのバッファに割り当ててある前記出力リ
ンク１４上の前記一定期間内の情報単位の中から、前記
読み出し頻度の減少分の情報単位数と同数の情報単位を
できる限り周期的に選択してそれらを未割り当て情報単
位とする。

【００２８】このように、ある一定期間内における各バ
ッファのアクセス回数を、各バッファのその期間内にお
ける平均到着情報単位数に一致させることにより、その
バッファの到着情報単位数分の情報単位に関する変化分
だけを考慮して、そのバッファに割り当てる出力リンク
１４上の情報単位を選択し直せばよく、他のバッファに
割り当てた情報単位へ何ら影響を及ぼさない。

【００２９】

【実施例】図２は本発明の一実施例のハード構成図を示
す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。本実施例は、ＡＴＭ方式に適用し
た例で、入力リンク１１₁ 〜１１_n を介して５バイトの
ヘッダフィールドと４８バイトの情報フィールドからな
る固定長のセルがバッファ１２₁ 〜１２_n に夫々入力さ
れる。このバッファ１２₁ 〜１２_n はＦＩＦＯから構成
されている。

【００３０】また、２０はプロセッサで、制御情報受信
回路２１とシステムパラメータレジスタ２２とスケジュ
ーリング回路２３を有している。

【００３１】制御情報受信回路２１は入力リンク１１₁
〜１１_nを介して入力されるセル中のヘッダフィールド
の制御信号が入力され、一定期間内の各バッファ１２₁
〜１２_n への平均到着セル数の増加分Ｎｃⁱ や減少分Ｎ
ｄⁱ などを検出する。システムパラメータレジスタ２２
はこのＡＴＭ集線装置のバッファ１２₁ 〜１２_n に入力
される一定期間内の総セル数の最大値Ｎｔ，当該一定期
間内の未到着セル数Ｎｕ，出力リンク１４上の一定期間
内のセル数Ｎａなどが予め格納されている。

【００３２】また、３１はカウンタで、セルに同期した
クロック、すなわち１セル伝送周期と同じ周期をもつク
ロックを計数し、その計数出力を比較器３２に入力する
一方、シーケンシャルリードクロックとしてランダム・
アクセス・メモリ（ＲＡＭ）３３にも供給する。

【００３３】比較器３２はプロセッサ２０からの変更ア
ドレスとカウンタ３１の計数値とを比較して書き込みク
ロックを発生し、ＲＡＭ３３へ出力する。ＲＡＭ３３は
アクセス制御メモリで、プロセッサ２０からのバッファ
番号（アドレス）を書き込み、またセルの伝送周期でバ
ッファ番号（アドレス）を読み出す。このＲＡＭ３３は
一定期間内に出力リンク１４で運ぶことができる最大セ
ル数Ｎｔ分のアドレスを持ち、各アドレスの領域にはそ
のアドレスが示すアクセスタイミングでアクセスされる
バッファのアドレス（バッファ番号）が書き込まれてい
る。

【００３４】このＲＡＭ３３の記憶バッファ番号がシー
ケンシャルに読み出され、これが１セル期間ラッチ３４
でラッチされ、ＡＮＤゲート３５₁ 〜３５_n のうち各バ
ッファの読み出しの可否を制御する信号で指定されたバ
ッファに対応するＡＮＤゲートにのみゲートを開とする
信号を供給する。これにより、読み出されるべきバッフ
ァにはセルの１ビット周期（すなわち、カウンタ３１に
入力されるクロックの１／424 倍の周期）のクロックが
上記ゲート開状態のＡＮＤゲートを介して印加され、記
憶セルを読み出す。

【００３５】読み出されたセルはセレクタ１３を通して
出力リンク１４へ送出される。またもしも指定されたバ
ッファにセルが蓄積されていない時には、出力リンク１
４上のその読み出しタイミングのセルは未割当セル、す
なわち空きセルとなる。

【００３６】あるバッファに加わる呼に変化があった場
合は、このＲＡＭ３３の内容を書き換える。具体的に
は、例えば、そのバッファの読出し頻度の増加が必要に
なった場合、一定期間内の数Ｎｕの未割当セルに対応す
るアドレスの中から、そのバッファにその期間内に新た
に加わる到着セル数Ｎｃと同数のメモリの領域（アドレ
ス）をできる限り周期的に選択して、そこにそのバッフ
ァの番号を書き込み、逆に、あるバッファのある呼が解
放されそのバッファの読み出し頻度を減少できる場合、
そのバッファ番号が書かれているＮａ個のアドレスの中
から、減少する平均セル数Ｎｄと同数のアドレスをでき
る限り周期的に選択してそこからバッファ番号を消去す
る。

【００３７】上記のプロセッサ２０，カウンタ３１，比
較器３２及びＲＡＭ３３が前記したアクセス回数決定手
段１５とアクセス間隔制御手段１６を構成している。そ
して、スケジューリング回路２３のアルゴリズムによ
り、一定期間内におけるバッファ１２₁ 〜１２_n のアク
セス回数を、各バッファのその一定期間内における平均
到着セル数に一致させ、かつ、各バッファの読み出しア
クセス間隔をできる限り均一化しているため、各バッフ
ァの入力セルの総数が出力リンク１４の一定期間のセル
数Ｎｔ以下になるように受付制御が行なわれているとす
ると、全バッファ１２₁ 〜１２_n の品質を保証できる。

【００３８】また、出力リンク１４で運ばれるセルを受
信する次段のバッファ（図示せず）の入力セル数が一定
値以下に制約されるため、トラヒックシェーピングされ
たと等価になる。更に、各バッファ１２₁ 〜１２_n は周
期性を崩すことなく読み出されるため、この出力セルを
受信する次段のバッファのセル転送品質が向上する。

【００３９】次に、スケジューリング回路２３によるア
ルゴリズムについて、更に詳細に図３のフローチャート
と共に説明する。いま、バッファ１２₁ 〜１２_n のう
ち、ある２つのバッファを考え、そのうちの一つのバッ
ファ（第１のバッファ）用にＹ個のセルのパターンが既
に決定しており、そのＹ個のセルの列の中に、別のもう
一つのバッファ（第２のバッファ）用のＸ個（ただし、
Ｙ≧Ｘ）のセルを時系列的に合成する（埋め込む）もの
とすると、図３に示す如くまずＹをＸで除算し、商Ｚと
余りＲ（ただし、０≦Ｒ＜Ｘ）を得る（ステップ１０
１）。

【００４０】続いて、Ｚ＋１個のセルを第１のバッファ
用に選択して次の１つのセルを第２のバッファ用に選択
する第１の小区間パターンを定義する（ステップ１０
２）。また、Ｚ個のセルを第１のバッファ用に選択して
次の１つのセルを第２のバッファ用に選択する第２の小
区間パターンを定義する（ステップ１０３）。

【００４１】続いて、余りＲが０か否か判定し（ステッ
プ１０４）、Ｒ＝０のときはＸ回第２の小区間パターン
を繰り返し（ステップ１０５）、Ｘ＋Ｙ個のセルの割り
当てパターンの決定を終了する（ステップ１１４）。

【００４２】一方、Ｒ≠０のときは余りＲとＸ−Ｒとの
うち大なる方（これをmax （Ｒ，Ｘ−Ｒ）と記すものと
する）を、ＲとＸ−Ｒのうち小なる方（これをmin
（Ｘ，Ｘ−Ｒ）と記すものとする）の値で除算し、商Ｑ
と余りＶ（ただし、０≦Ｖ＜min（Ｒ，Ｘ−Ｒ））を得
る（ステップ１０６）。

【００４３】続いて、Ｒ≧Ｘ−Ｒの不等式が成立するか
否か判定し（ステップ１０７）、成立するときはステッ
プ１０８〜１１０の処理を行ない、不成立のときはステ
ップ１１１〜１１３の処理を行なう。すなわち、Ｒ≧Ｘ
−Ｒのときはまず第１の小区間パターンをＱ＋１回繰り
返した後、１回第２の小区間パターンを続ける（ステッ
プ１０８）。

【００４４】次に第１の小区間パターンをＱ回繰り返し
た後、１回第２の小区間パターンを続け（ステップ１０
９）、最後にＶ回ステップ１０８のパターンを繰り返し
た後、Ｘ−Ｒ−Ｖ回、ステップ１０９のパターンを続け
て（ステップ１１０）、Ｘ＋Ｙ個のセルの割り当てパタ
ーンの決定を終了する（ステップ１１４）。

【００４５】一方、Ｒ＜Ｘ−Ｒのときはまず第２の小区
間パターンをＱ＋１回繰り返した後、１回第１の小区間
パターンを続ける（ステップ１１１）。

【００４６】次に第２の小区間パターンをＱ回繰り返し
た後、１回第１の小区間パターンを続け（ステップ１１
２）、最後にＶ回ステップ１１１のパターンを繰り返し
た後、Ｒ−Ｖ回、ステップ１１２のパターンを続けて
（ステップ１１３）、Ｘ＋Ｙ個のセルの割り当てパター
ンの決定を終了する（ステップ１１４）。

【００４７】次に、上記のスケジューリング回路２３に
よるアルゴリズムを適用した、いくつかの具体例につい
て説明する。 （例１） Ｙ＝１９，Ｘ＝１１の場合 ステップ１０１：Ｚ＝１，Ｒ＝８ １０２：２（Ｚ＋１）個のセルにＹを選択して次の１つ
のセルをＸに選択して第１の小区間パターン（ｙ，ｙ，
ｘ）を得る。

【００４８】１０３：１（Ｚ）個のセルにＹを選択して
次の１つのセルをＸに選択して第２の小区間パターン
（ｙ，ｘ）を得る。

【００４９】１０６：Ｑ＝２，Ｖ＝２ １０７：Ｒ≧Ｘ−Ｒ １０８：３（Ｑ＋１）回（ｙ，ｙ，ｘ）を繰り返し、そ
れに１回（ｙ，ｘ）を続けることにより、（ｙ，ｙ，
ｘ，ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｘ）を得る。

【００５０】１０９：２（Ｑ）回（ｙ，ｙ，ｘ）を繰り
返し、それに１回（ｙ，ｘ）を続けることにより、
（ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｘ）を得る。

【００５１】１１０：２（Ｖ）回ステップ１０８のパタ
ーンを繰り返し、それに続けて１（Ｘ−Ｒ−Ｖ）回ステ
ップ１０９のパターンをつなげることにより次のパター
ンを得る。

【００５２】（ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｘ，
ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，
ｘ，ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｘ） （例２）Ｙ＝１６，Ｘ＝１１の場合 ステップ１０１：Ｚ＝１，Ｒ＝５ １０２：（ｙ，ｙ，ｘ） １０３：（ｙ，ｘ） １０６：Ｑ＝１，Ｖ＝１ １０７：Ｒ＜Ｘ−Ｒ １１１：（ｙ，ｘ，ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｘ） １１２：（ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｘ） １１３：１回ステップ１１１のパターンを繰り返し、４
回ステップ１１２のパターンを繰り返して次のパターン
を得ることもある。

【００５３】（ｙ，ｘ，ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｘ，
ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，
ｘ，ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｘ） （例３）Ｙ＝１０，Ｘ＝４の場合 ステップ１０１：Ｚ＝２，Ｒ＝２ １０２：（ｙ，ｙ，ｙ，ｘ） １０３：（ｙ，ｙ，ｘ） １０６：Ｑ＝１，Ｖ＝０ １０７：Ｒ＝Ｘ−Ｒ １０８：（ｙ，ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，
ｘ） １０９：（ｙ，ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｘ） １１０：０回ステップ１０８のパターンを繰り返し、そ
れに２回ステップ１０９のパターンを続けて次のパター
ンを得る。

【００５４】（ｙ，ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，
ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｘ） 前記した本出願人の提案方式によれば、上記の第１の小
区間パターンと第２の小区間パターンを決定することは
開示しているが、それらの並べ方までは開示していな
い。このため、第１の小区間パターンと第２の小区間パ
ターンの並べ方が一意に定まらない。これに対して、本
実施例によれば、上記の２種の小区間パターンをより周
期的に並べる並べ方も示しているため、上記提案方式に
比し、チェック機能が容易になり、また次段のバッファ
における接続品質も良好である。

【００５５】例えば、前記例３の場合、提案方式では第
１の小区間パターン（ｙ，ｙ，ｙ，ｘ）と第２の小区間
パターン（ｙ，ｙ，ｘ）とを得ることはできるが、最終
パターンとしては一意に決まらず、例えば前者を２回繰
り返した後、後者を２回繰り返したパターン（ｙ，ｙ，
ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｘ，ｙ，ｙ，ｘ）を
得る。

【００５６】この場合、上記パターンを定義する場合
は、計１４のセルによって定義する必要があるが、本実
施例の例３では、計７のセルによって一意に定義できる
パターンが２回繰り返されているだけであり、このパタ
ーンが正しく実行されているかをチェックする機能は容
易になる。このパターンのセルを受ける、次段でのバッ
ファにおける接続品質にも、僅かではあるが、差が生じ
ることが予想される。つまり、ｙが空きセルだと想定す
ると、ｘの最小到着間隔は、いずれの場合も２である
が、上記提案方式ではその最小到着間隔が２回連続する
が、本実施例の例３では最小到着間隔が２回連続するこ
とはない。

【００５７】ところで、本実施例ではプロセッサ２０
は、あるバッファへの新たな呼の接続／切断要求によ
り、そのバッファの読み出し頻度に変化が生じる度に読
み出しアクセスパターンを決定し直す。いま、変化後の
一定期間内に各バッファへ加わる到着セル数Ｎａのすべ
てと、残る空きセル数Ｎｕ＝Ｎｔ−ΣＮａとを大きい順
にＮ１，Ｎ２，Ｎ３，…と並べ、セル数の大きい順に上
記図３に示したアルゴリズムを繰り返し使用して、出力
リンク１４上Ｎｔ個の全セルにセルの到着する全バッフ
ァの番号か空きを割り当てる。

【００５８】例えば、バッファ１２₁ ，１２₂ 及び１２
₃ に一定期間内にセルが平均１２個、４個及び３個到着
するものとし、またバッファ１２₁ ，１２₂ 及び１２₃
のアドレス（バッファ番号）を夫々ｉ，ｊ及びｋとする
と、セル数の大きい順、つまりｉ，ｊ，ｋの順に図３の
アルゴリズムが適用される。

【００５９】まず、Ｙ＝１２，Ｘ＝４として図３のアル
ゴリズムを適用すると、次のパターンが得られる。

【００６０】（ｉ，ｉ，ｉ，ｊ，ｉ，ｉ，ｉ，ｊ，ｉ，
ｉ，ｉ，ｊ，ｉ，ｉ，ｉ，ｊ） 次に上記パターンにバッファ１２₃ のセルを埋め込む。
このときは、Ｙ＝１２＋４＝１６，Ｘ＝３として、図３
のアルゴリズムを再び使用する。上記パターンを（１６
個のｙ）と書き直して、これに３つのｋを埋め込むと、
次のパターンが得られる。

【００６１】（ｙ，ｙ，ｙ，ｙ，ｙ，ｋ，ｙ，ｙ，ｙ，
ｙ，ｙ，ｋ，ｙ，ｙ，ｙ，ｙ，ｙ，ｙ，ｋ） そして、上記のパターンの１６個のｙを、ｉとｊで置き
換えると、次のパターンが得られる。

【００６２】（ｉ，ｉ，ｉ，ｊ，ｉ，ｋ，ｉ，ｉ，ｊ，
ｉ，ｉ，ｋ，ｉ，ｊ，ｉ，ｉ，ｉ，ｊ，ｋ） このように大きい順にパターンを作成すると、ｉ，ｊ，
ｋともに、その間隔のゆらぎの上限が小さく抑えられ
る。つまり、一回のパターンの重ねあわせによって、高
々幅１のゆらぎが生じる。あるバッファ１２₁ のパター
ンが埋め込まれた後から、他のＮ個のバッファのパター
ンが埋め込まれたとすると、バッファ１２ ₁ 用のセルの
間隔のゆらぎは高々Ｎ＋１となる。

【００６３】もしも、大きい順にパターンを作らない
と、上記の性質は成り立たない。例えば、上記の例を、
バッファ１２₂ ，１２₃ ，１２₁ の順にパターンを作成
すると、Ｙ＝４，Ｘ＝３として、図３のアルゴリズムを
適用すると、 （ｊ，ｋ，ｊ，ｋ，ｊ，ｊ，ｋ） 次にバッファ１２₁ のセルに上記パターンを埋め込む。
このときは、Ｙ＝１２，Ｘ＝４＋３＝７として、図３の
アルゴリズムを再び使用する。上記パターンを（７個の
ｘ）と書き直して（１２個のｉ）に埋め込むと、 （ｉ，ｉ，ｘ，ｉ，ｉ，ｘ，ｉ，ｉ，ｘ，ｉ，ｘ，ｉ，
ｉ，ｘ，ｉ，ｉ，ｘ，ｉ，ｘ） そして、上記のパターンの７個のｘを、前記したように
ｊとｋで置き換えると次のパターンが得られる。

【００６４】（ｉ，ｉ，ｊ，ｉ，ｉ，ｋ，ｉ，ｉ，ｊ，
ｉ，ｋ，ｉ，ｉ，ｊ，ｉ，ｉ，ｊ，ｉ，ｋ） このように、上記のパターンは例えば、ｋの間隔は４か
５か７であり、ゆらぎ幅は４であり、前記実施例の２よ
り大きくなってしまう。

【００６５】次に複数のバッファ１２₁ 〜１２_n に出力
リンク１４上のセルを割り当てる規則、つまり、各バッ
ファの読み出しアクセスのタイミングを決定する規則を
以下に述べる。

【００６６】 あるバッファ１２ｉを使用する呼に
（新たな発呼／ある呼の終了など）変化があった場合、
その平均セル数の変化分を決める。つまり、ある定めら
れた期間内の、あるバッファに到着する平均セル数に換
算し、その増加分Ｎｃⁱ 又は減少分Ｎｄⁱ を決める。こ
こでは、この一定期間に出力リンク１４上でＮｔ個のセ
ルが運ばれるものとする。

【００６７】例えば、期間（Ｎｂ＋Ｎｓ）にＮｂのセル
が連続的に到着するバーストデータ呼がこのバッファに
新たに加わる場合、増加分Ｎｃⁱ はＮｔ×Ｎｂ／（Ｎｂ
＋Ｎｓ）であり、期間（Ｎｂ＋Ｎｓ）にＮｂのセルが連
続的に到着していたバーストデータ呼が終了した場合
は、減少分Ｎｂⁱ はＮｔ×Ｎｂ／（Ｎｂ＋Ｎｓ）であ
る。

【００６８】(a): バッファ１２ｉに新たに呼が加わ
り、その平均セル数の増加分がＮｃ ⁱ で、その時点で出
力リンク１４上のセル数Ｎｔのうち、Ｎｕ個のセルが未
割当の時、Ｎｃⁱ がＮｕ−Ｎｃⁱ 以上のときは、図３の
アルゴリズムに従って、Ｎｕの中からＮｃⁱ 個のセル
（読み出しタイミングに対応）を周期的に運び、そのア
クセス制御メモリ（ＲＡＭ３３）のそのアドレスのデー
タをそのバッファ番号ｉに書く。

【００６９】反対にＮｃⁱ がＮｕ−Ｎｃⁱ 以下のとき
も、図３のアルゴリズムに従って、Ｎｕの中からＮｃⁱ
個のセル（読み出しタイミングに対応）を周期的に運
び、そのＲＡＭ３３のそのアドレスのデータをそのバッ
ファ番号ｉに書く。

【００７０】(b): その平均セル数の増加分がＮｃⁱ
で、ある時点で出力リンク１４上の一定期間内の全セル
Ｎｔのうち、Ｎａ個のセルを割当てられていたバッファ
１２ｉのある呼が終了し、Ｎｄⁱ がＮａ−Ｎｄⁱ 以上の
ときは、図３のアルゴリズムに従って、Ｎａの中からＮ
ｄⁱ 個のセル（読み出しタイミングに対応）を周期的に
運び、ＲＡＭ３３のそのアドレスのデータ（バッファ番
号ｉと記入されている）を消去する。

【００７１】反対に、Ｎｄⁱ がＮａ−Ｎｄⁱ 以下のとき
も、図３のアルゴリズムに従って、Ｎａの中からＮｄⁱ
個のセル（読み出しタイミングに対応）を周期的に運
び、ＲＡＭ３３のそのアドレスのデータ（バッファ番号
ｉと記入されている）を消去する。

【００７２】これにより、各バッファのアクセス頻度を
各バッファの平均セル到着率と同じ割合にした場合や、
前記したようにセル数の大きい順に図３のアルゴリズム
を用いる場合では一つのバッファの平均セル到着率の変
化により、全部のバッファの平均セル到着率を考慮して
読み出しパターンを決定しなおす必要があったが、上記
のようにある一定期間内における各バッファのアクセス
回数を、各バッファのその期間内における平均到着セル
数に一致させるようにしたため、そのバッファの到着セ
ル数分のセルに関する変化分だけを考慮して、そのバッ
ファに割当てる出力リンク１４上のセルを選択し直せば
よく簡単であり、他のバッファに割当てたセルへ何ら影
響を及ぼすこともない。

【００７３】なお、本発明はＡＴＭ網の集線装置だけで
なく、ＡＴＭ交換機や宅内網にも応用可能である。ＡＴ
Ｍ交換機の通話路の一部として使用する時のように、一
つの入力リンクを複数の呼が多重化して使用することも
あれば、いくつかの端末からのＡＴＭセルを集線多重し
て一つの加入者線を共用する時のように、一つの入力リ
ンクが一つの呼だけで専有されることもあり、いずれの
場合にも本発明は適用できる。また、固定長の情報単位
をスイッチングして出力する他の装置、例えばパケット
交換方式にも適用できる。

【００７４】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、全バッファの品質を保証できると共に、次段のバッ
ファにおける入力セル数が一定値以下に制約されるた
め、トラヒックシェーピングされたことと等価にでき、
また、バースト的にセルが到着するバッファに対して
も、一定に近い周期で平滑化してセルを読み出せるた
め、次段でのバッファのセル転送品質を向上することが
できる。

【００７５】また、請求項２記載の発明によれば、Ｘ個
のセルでＹ個のセルをできる限り均等に分割する２種の
小区間パターンを、周期的に配置することができ、ま
た、小区間パターンの繰り返しであるからパターンが正
しく実行されているかをチェックするのが容易で、また
次段のバッファにおける接続品質も向上することができ
る。

【００７６】更に、請求項３記載の発明によれば、セル
の間隔のゆらぎ幅が小さくでき、また、請求項４記載の
発明によれば、あるバッファの読み出し頻度が変化した
場合は、各バッファのアクセス回数を一定期間内におけ
る平均到着情報単位数に一致させているため、そのバッ
ファの到着情報単位数分の情報単位に関する変化分だけ
を考慮して、そのバッファに割り当てる出力リンク上の
セルを選択し直せばよく、全バッファの読み出しアクセ
スパターンの変更を不要にでき、呼処理プロセッサの負
荷を大きくさせることはない等の特長を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の一実施例の構成図である。

【図３】本発明の一実施例の動作説明用フローチャート
である。

【図４】従来方式の一例の構成図である。

【図５】本出願人が先に提案したアクセス制御方式の一
例の構成図である。

【符号の説明】

１１₁ 〜１１_n 入力リンク １２₁ 〜１２_n バッファ １３ セレクタ １４ 出力リンク １５ アクセス回数決定手段 １６ アクセス間隔制御手段 ２０ プロセッサ ２１ 制御情報受信回路 ２２ システムパラメータレジスタ ２３ スケジューリング回路 ３３ ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江崎 裕 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 武智 竜一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−102637（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−260845（ＪＰ，Ａ) 電子情報通信学会技術研究報告ＣＳ89 −96 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/28 H04L 12/56 H04J 3/22

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の入力リンクを介して非同期に入力
   される固定長の情報を単一の出力リンクに送出する、各
   入力リンク毎にバッファを設けた集線装置におけるバッ
   ファのアクセス制御方式において、 一定期間における前記複数のバッファ夫々のアクセス回
   数を、そのバッファに該一定期間内に到着する前記情報
   単位の数に対応させるアクセス回数決定手段と、前記複数のバッファのうち読み出しアクセスパターンが
   既に決定している第１のバッファのＹ個の到着情報単位
   の列の中に、第２のバッファに到着するＸ個（ただし、
   Ｘ≦Ｙ）の情報単位を割り当てるために、前記出力リン
   ク上のＸ＋Ｙ個の情報単位の割り当てパターンを、Ｙを
   Ｘで除算したときの商をＺ，余りをＲとすると、Ｚ＋１
   個の情報単位を前記第１のバッファ用に選択して次の１
   つの情報単位を前記第２のバッファ用に選択する第１の
   小区間パターンと、Ｚ個の情報単位を前記第１のバッフ
   ァ用に選択して次の１つの情報単位を前記第２のバッフ
   ァ用に選択する第２の小区間パターンを用いて構成する
   アクセス間隔制御手段とを有することを特徴とする集線
   装置におけるバッファのアクセス制御方式。
2. 【請求項２】 複数の入力リンクを介して入力される固
   定長の情報を単一の出力リンクに送出する、各入力リン
   ク毎にバッファを設けた集線装置におけるバッファのア
   クセス制御方式において、 一定期間における前記複数のバッファ夫々のアクセス回
   数を、そのバッファに該一定期間内に到着する前記情報
   単位の数に一致させるアクセス回数決定手段と、 前記一定期間内における前記複数のバッファに対する読
   み出しアクセス間隔をできる限り均一化するように、各
   バッファを読み出しアクセスするアクセス間隔制御手段
   とを備え、 前記アクセス間隔制御手段は、前記複数のバッファのう
   ち読み出しアクセスパターンが既に決定している第１の
   バッファのＹ個の到着情報単位の列の中に、第２のバッ
   ファに到着するＸ個（ただし、Ｘ≦Ｙ）の情報単位を、
   できる限り周期的に割り当てるように、前記出力リンク
   上のＸ＋Ｙ個の情報単位の割り当てパターンを決定する
   ために、 ＹをＸで除算したときの商をＺ，余りをＲ（ただし、０
   ≦Ｒ＜Ｘ）とすると、Ｚ＋１個の情報単位を前記第１の
   バッファ用に選択して次の１つの情報単位を前記第２の
   バッファ用に選択する第１の小区間パターンと、Ｚ個の
   情報単位を前記第１のバッファ用に選択して次の１つの
   情報単位を前記第２のバッファ用に選択する第２の小区
   間パターンとを定義し、 前記余りＲが０のときは該第２の小区間パターンをＸ回
   繰り返し、Ｘ＋Ｙ個の情報単位の割当てパターンの決定
   を終了し、前記余りＲが０でないときは前記余りＲ及び
   Ｘ−Ｒのうち大なる方の値を小なる方の値で除算して得
   た商Ｑと余りＶに基づいて前記第１及び第２の小区間パ
   ターンを周期的に配置するようにしたことを特徴とする
   集線装置におけるバッファのアクセス制御方式。
3. 【請求項３】 前記アクセス間隔制御手段は、前記複数
   のバッファのいずれかの読み出し頻度に変化が生じる毎
   に、変化後の各バッファへ前記一定期間内で到着する前
   記情報単位と出力リンク上に残る空き情報単位とを数の
   大きい順にＮ１，Ｎ２，Ｎ３，…とし、前記Ｙ及びＸの
   うちＹ＝Ｎ１，Ｘ＝Ｎ２として（Ｎ１＋Ｎ２）個の情報
   単位のパターンを決定した後、Ｙ＝（Ｎ１＋Ｎ２），Ｘ
   ＝Ｎ３として（Ｎ１＋Ｎ２＋Ｎ３）個の情報単位のパタ
   ーンを決定していくことを繰り返し、前記出力リンク上
   に前記複数のバッファからの情報単位又は空き情報単位
   を割り当てることを特徴とする請求項２記載の集線装置
   におけるバッファのアクセス制御方式。
4. 【請求項４】 前記アクセス間隔制御手段は、前記複数
   のバッファのうちあるバッファの読み出し頻度の増加が
   必要になったときは、前記一定期間内の未割り当て情報
   単位の中から、前記読み出し頻度の増加分の到着情報単
   位数と同数の情報単位をできる限り周期的に選択してそ
   の未割り当て情報単位をそのバッファ専用に割り当て、
   前記あるバッファの読み出し頻度の減少が必要になった
   ときは、そのバッファに割り当ててある前記出力リンク
   上の前記一定期間内の情報単位の中から、前記読み出し
   頻度の減少分の情報単位数と同数の情報単位をできる限
   り周期的に選択してそれらを未割り当て情報単位とする
   ことを特徴とする請求項１記載の集線装置におけるバッ
   ファのアクセス制御方式。