JP3160833B2

JP3160833B2 - 呼受け付け制御方法及び呼受け付け制御装置

Info

Publication number: JP3160833B2
Application number: JP20719394A
Authority: JP
Inventors: 公平塩本; 愼一郎茶木
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1994-08-31
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 2001-04-25
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: JPH0879255A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、呼受け付け制御方法及
び呼受け付け制御装置に係り、非同期転送網の確定的な
リンクに対して複数の呼種を多重する際に、新たな呼を
受け付けるか否かを判定し、判定した結果に基づき新た
な呼の受け付けを制御する呼受け付け制御方法及び呼受
け付け制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】非同期転送を行なうＡＴＭ（Ａｓｙｎｃ
ｈｒｏｎｏｕｓＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｄｅ）には、Ｖ
Ｃ（ＶｉｒｔｕａｌＣｈａｎｎｅｌ）の情報転送がバ
ースト的に行なわれることを利用して確定的な容量を有
するＶＰ（ＶｉｒｔｕａｌＰａｔｈ）に、ＶＣピーク速
度の合計がＶＰ容量以上になるように多数のＶＣを収容
する統計多重効果があり、その効果は一般に、ＶＣのバ
ースト性を利用せずに帯域割当を行なった場合に得られ
るＶＣ収容数（ＶＰ容量をＶＣピーク速度で割った数）
と、ＶＣバースト性を利用することにより収容すること
が可能となるＶＣ収容数の比で表される。このＡＴＭの
統計多重とＱｏＳ（ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃ
ｅ）はトレードオフの関係にあり、ＶＣピーク速度の合
計をＶＰ容量よりも大きくすればするほどＶＰ容量を無
駄なく使用することが可能となるが、到着セル数の増加
に伴いＶＰ容量を越えてセル損率が高くなりＱｏＳが低
下する。また、ＶＣピーク速度の合計をＶＰ容量よりも
小さくすればするほど、到着セル数が増加した場合であ
ってもＶＰ容量を越えにくくなるためＱｏＳは向上する
が、ＶＰ容量の使用が非効率的になる。しかし、呼のピ
ーク速度と平均的なトラヒックが事前に判明している場
合には、ＱｏＳ目標値を満足する効率の良い帯域運用を
行なうことが可能である。

【０００３】また、事前に平均的なトラヒックを予測し
て統計多重をすることは難しいといった上記従来技術の
課題を改善する技術として、比較的予測のしやすい呼源
のピーク速度に基づいて帯域運用を行なうピーク割当方
式もある。

【０００４】また、ピーク割当方式の呼源のバースト性
が強い（平均速度とピーク速度の比が小さい）場合には
十分な帯域使用効率を上げられないという課題を改善す
る技術として、セル流量を観測してセル数の度数分布を
作成し、作成された度数分布に基づき所定の評価式によ
りセルの損失確率を求めて規定値と比較し、その結果に
基づいてＶＣの受け付け判定を行なう方式が提案されて
いる（斎藤、他，“Dynamic call admission control i
n ATM networks”,IEEE J.Select. Areas Commun.,Vol.
9(No.7),pp.982-989,Sept.1991）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術の統計多重により効率的な帯域運用を行なうた
めには、呼のピーク速度と平均的なトラヒックを事前に
知る必要があるが、平均的なトラヒックを事前に予測す
ることは非常に難しいという問題点がある。

【０００６】また、上記従来の技術のピーク割当方式
は、各呼源のバースト性が強い場合には十分な帯域運用
効率を上げられないという問題点がある。

【０００７】更に、上記ピーク割当方式を改善する技術
では、呼の受け付け判定をするためには、一定数のセル
を受け付けることが可能なウィンドウ内に到着するセル
数分布を観測し、観測した結果をリアルタイムで統計処
理する必要があるため、セル数分布を記憶するメモリや
リアルタイムに統計処理を行なうためのプロセッサ等の
ハードウェア資源が必要となり、ハードウェアコストが
上昇するといった問題点がある。

【０００８】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、呼のピーク速度や平均的なトラヒックを事前に知る
ことなく呼の受け付け制御を行なうことが可能な呼受け
付け制御方法及び呼受け付け制御装置を提供することを
目的とする。

【０００９】また、各呼源のバースト性が強い場合であ
っても帯域運用効率を上げることが可能な呼受け付け制
御方法及び呼受け付け制御装置を提供することを目的と
する。

【００１０】また、簡単なアルゴリズムと少ないハード
ウェア資源でセル流量及びセル損率を算出して、一定の
ＱｏＳ目標値を満足することが可能な呼受け付け制御方
法及び呼受け付け制御装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理説
明図を示す。

【００１２】本発明の呼受け付け制御方法は、非同期転
送網の確定的な容量のリンクに対して複数の呼を受け付
ける際に、即ち呼の受け付けをする際に新たな呼の受け
付け制御を行う呼受け付け制御方法において、非同期転
送網内の交換機に到着するセル数とバッファから取り出
されるセル数の差及び、該差の継続時間とに基づき該リ
ンクの負荷状態を判定するステップ（ステップ１）と、
判定された負荷状態での到着セル数及び判定された負荷
状態の継続時間に基づいて、該判定された負荷状態での
セル到着率の高周波成分を除去したセル到着率を算出す
るステップと、負荷状態でのセル到着率及び負荷状態の
平均継続時間に基づいてセル損率を算出し、算出したセ
ル損率に基づいて新たな呼受け付けを行うか否かを判定
するステップと、判定した結果に基づいて新たな呼の受
け付けの許可及び拒否を制御するステップ（ステップ
２）よりなる。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】また、新たな呼のピーク速度が予め判明す
る場合に、判定された負荷状態でのセル到着率を新たな
呼のピーク速度に基づき修正するステップを更に有す
る。

【００１７】また、新たな呼のピーク速度が予め判明す
る場合に、判定された負荷状態のうち軽負荷状態におけ
るセル到着率及び継続時間を新たな呼のピーク速度に基
づき修正するステップを更に有する。

【００１８】図２は、本発明の原理構成図を示す。

【００１９】本発明の呼受け付け制御装置１００は、非
同期転送網５００の確定的な容量のリンクに対して複数
の呼を多重する際、即ち呼を受け付ける際に新たな呼の
受け付け制御を行なう装置において以下の手段を有す
る。

【００２０】非同期転送網５００とセルの入出力を行う
入出力手段１１０と、入出力手段１１０を介して到着す
るセルを一時的に蓄積するバッファ手段１２０と、到着
するセル数とバッファ手段１２０から取り出されるセル
数の差及び該差の継続時間とに基づきリンクの負荷状態
を判定する負荷状態判定手段１３０と、負荷状態判定手
段１３０で判定された負荷状態での到着セル数及び判定
された負荷状態の継続時間に基づいて、該判定された負
荷状態でのセル到着率の高周波成分を除去したセル到着
率を算出するセル到着算出手段と、負荷状態でのセル到
着率及び負荷状態の平均継続時間に基づいてセル損率を
算出するセル損率算出手段と、算出したセル損率に基づ
いて新たな呼受け付けを行うか否かを判定する呼受け付
け判定手段と、呼受け付け判定手段の判定結果に基づい
て新たな呼の受け付けの許可及び新たな呼の受け付けの
拒否を制御する呼受け付け制御手段１４０とを有する。

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】また、新たな呼のピーク速度が予め判明す
る場合に、セル到着率を新たな呼のピーク速度に基づき
修正する第１のセル到着率修正手段を有する。

【００２５】また、新たな呼のピーク速度が予め判明す
る場合に、セル到着率及び継続時間を、新たな呼のピー
ク速度に基づき修正する第２のセル到着率修正手段を更
に有する。

【００２６】また、高周波成分除去手段は低域通過フィ
ルタを用いる。

【００２７】

【作用】本発明の呼受け付け制御方法及び呼受け付け制
御装置は、セル流を軽負荷状態と重負荷状態の２つの状
態のＭＭＰＰ（ＭａｒｋｏｖＭｏｄｕｌａｔｅｄＰ
ｏｉｓｓｏｎＰｒｏｃｅｓｓ）にモデル化すること
で、記憶すべき観測情報を軽負荷状態と重負荷状態の２
つの状態でのセル到着率と平均継続時間の逆数とのパラ
メータに限定することが可能になるとともに、簡単な四
則演算で導出することが可能となる。

【００２８】また、各状態でのセル到着率から高周波成
分を除去することによって、過去に到着したセルの影響
を徐々に抑えた安定したセル到着率にすることが可能に
なるとともに、安定した到着率に基づく精度の高い呼の
受け付け制御を行なうことが可能となる。

【００２９】また、予め新たな呼のピーク速度が判明し
ている場合には、判明しているピーク速度に基づいて当
該新たな呼を受け付けた後のセル損率を推定してＭＭＰ
Ｐのパラメータの値を修正することにより、効率的な呼
の受け付け制御を行なうことが可能となる。

【００３０】

【実施例】以下、図面と共に本発明の実施例を詳細に説
明する。

【００３１】図３は、本発明の第１の実施例の構成図を
示す。同図に示す呼受け付け制御装置１００は、入出力
部１１０、バッファ１２０、負荷状態判定部１３０、呼
受け付け判定・制御部１４０とから構成される。

【００３２】入出力部１１０は、非同期転送網５００の
確定的な容量のリンク（ＶＰ）に対して複数の呼（Ｖ
Ｃ）を受け付けることが可能な入出力部であり、非同期
転送網５００及びバッファ１２０との間でセルの授受を
行なうとともに、呼受け付け判定・制御部１４０の指示
に基づいて非同期転送網５００からの新たな呼の受け付
けを拒否する。

【００３３】バッファ１２０は、入出力部１１０を介し
て非同期転送網５００から入力されるセルを一時的に蓄
積する。

【００３４】負荷状態判定部１３０は、セルカウント部
１３１及び判定部１３２とから構成される。

【００３５】セルカウント部１３１は、非同期転送網５
００から入出力部１１０へ入力される（到着する）セル
の数と、バッファ１２０から取り出されて入出力部１１
０から非同期転送網５００へ出力されるセルの数をカウ
ントするとともに、到着セルの数とバッファ１２０から
取り出されるセルの数との間の差が継続する時間をカウ
ントする。

【００３６】判定部１３２は、セルカウント部１３１の
判定結果に基づいて、入出力部１１０のリンクの負荷状
態が軽負荷状態であるか重負荷状態であるかを判定す
る。以下に、各負荷状態の定義を図を用いて説明する。
図４は、本発明の実施例における重負荷状態と軽負荷状
態の定義を示す図である。同図に示すように、各呼源か
ら送出されるセルの送出帯域がＶＰ容量を超過した状態
を重負荷状態、各呼源から送出されるセルの送出帯域が
ＶＰ容量を下回った状態を軽負荷状態として定義する。

【００３７】呼受け付け判定・制御部１４０は、セル到
着率算出部１４１、セル損率算出部１４２、呼受け付け
判定部１４３及び、呼受け付け制御部１４４とから構成
される。

【００３８】セル到着率算出部１４１は、判定部１３２
の判定した負荷状態でのセル到着率λ及び当該負荷状態
の平均継続時間の逆数σを計算してセル損率算出部１４
２へ出力する。

【００３９】以下に、重負荷状態の場合のセル到着率λ
_high及び当該負荷状態の平均継続時間の逆数σ_highの計
算式を示す。

【００４０】λ_high＝Ｘ_high／Ｔ_high σ_high＝Ｎ_high／Ｔ_high Ｘ_high：重負荷状態でのセルの到着数の観測値Ｔ_high：重負荷状態の継続時間の総和の観測値Ｎ_high：重負荷状態への状態遷移回数の観測値以下に、軽負荷状態の場合のセル到着率λ_low及び当該
負荷状態の平均継続時間の逆数σ_lowの計算式を示す。

【００４１】λ_low＝Ｘ_low／Ｔ_low σ_low＝Ｎ_low／Ｔ_low Ｘ_low：軽負荷状態でのセルの到着数の観測値Ｔ_low：軽負荷状態の継続時間の総和の観測値Ｎ_low：軽負荷状態への状態遷移回数の観測値セル損率算出部１４２は、セル到着率算出部１４１の算
出したセル到着率λ及びσに基づいて、ＭＭＰＰ／Ｄ／１／Ｋの待ち行列モデルを解析してセル損率（ＣＬＲ）を算出
する。

【００４２】呼受け付け判定部１４３は、セル損率算出
部１４２の算出したセル損率（ＣＬＲ）と、予め設定し
たセル損率のＱｏＳ目標値とが、セル損率のＱｏＳ目標値 ≧ セル損率ＣＬＲの関係を満たしている場合には新たな呼を受け付けると
の判定をし、上記の関係を満たしていない場合には新た
な呼は受け付けないとの判定をする。

【００４３】呼受け付け判定・制御部１４４は、呼受け
付け判定部１４３の判定結果が新たな呼は受け付けない
との判定である場合には、入出力部１１０に新たな呼の
受け付け拒否を指示する。

【００４４】以下に、上記本発明の第１の実施例の動作
を図を用いて説明する。図４は、本発明の第１の実施例
の動作を示すフローチャートである。

【００４５】（ステップ１０）セルカウント部１３１
は、非同期転送網５００から入出力部１１０に入力され
る（到着する）セル及びバッファ１２０から取り出され
て処理されるセルの流量を監視し、判定部１３２がセル
カウント部１３１の監視結果に基づき入出力部１１０の
リンクの負荷状態を判定する。また、セル到着率算出部
１４１は、判定部１３２の判定した負荷状態でのセル到
着率を算出する。本ステップ１０の詳細な処理について
は後述する。

【００４６】（ステップ１１）セル損率算出部１４２
は、上記ステップ１０によって推定されたＭＭＰＰのパ
ラメータに基づいて、トラヒック理論によるＭＭＰＰ／
Ｄ／１／Ｋの待ち行列モデルを解析してセル損率（ＣＬ
Ｒ）を算出する。

【００４７】（ステップ１２）呼受け付け判定部１４
３は、上記ステップ１１でセル損率算出部１４２により
算出されたセル損率（ＣＬＲ）と、セル損率のＱｏＳの
目標値とを比較し、比較の結果に基づいて新たな呼の受
け付けを行なうか否かの判定を行なう。また、呼受け付
け制御部１４４は、呼受け付け判定部１４３の判定結果
に基づいて新たな呼の受け付けを許可するか、新たな呼
の受け付けを拒否するかを入出力部１１０に指示して呼
の受け付け制御を行なう。本ステップ１２の詳細につい
ては後述する。

【００４８】以下に、上記ステップ１０の詳細な動作を
図を用いて説明する。図６は、本発明の第１の実施例の
ステップ１０の動作を示すフローチャートである。な
お、以下の説明に際して、非同期転送網５００から入出
力部１１０へ入力されるセル数と、バッファ１２０から
取り出されるセル数との差をカウントするために仮想キ
ューを利用する。また、仮想キューによりカウントされ
たセル数をキュー長として表現する。即ち、仮想キュー
のキュー長が１である場合に、更に１セルが到着して仮
想キューのキュー長をインクリメントする場合には、仮
想キューのキュー長は２となる。

【００４９】（ステップ１００）セルカウント部１３
１は入出力部１１０を監視して、セルが到着したか否か
を判断し、セルが到着していない場合にはステップ１０
２へ移行する。

【００５０】（ステップ１０１）セルカウント部１３
１は、上記ステップ１０１でセルが到着した場合には、
到着した１セルに対して仮想キューのキュー長をインク
リメントする。

【００５１】（ステップ１０２）セルカウント部１３
１は、バッファ１２０からセルが取り出されたか否かを
判断し、取り出されていなければステップ１０４へ移行
する。

【００５２】（ステップ１０３）セルカウント部１３
１は、上記ステップ１０２でバッファ１２０からセルが
取り出された場合には、バッファ１２０から取り出され
る１セルに対して仮想キューのキュー長をディクリメン
トする。

【００５３】（ステップ１０４）判定部１３２は、仮
想キューのキュー長が連続して１以上となっている時間
が予め設定された閾値ｗ（以後、ウィンドウ長ｗと記
す）を越えたか否かを判断し、ウィンドウ長ｗを越えて
いない場合にはステップ１０６へ移行する。

【００５４】（ステップ１０５）判定部１３２は、上
記ステップ１０４で仮想キューのキュー長が連続して１
以上となっている時間が、予め設定されたウィンドウ長
ｗを越えた場合には重負荷状態であると判定し、続いて
セル到着率算出部１４１が重負荷状態でのセルの到着率
λ_highならびに重負荷状態での平均継続時間の逆数σ
_high、軽負荷状態から重負荷状態への遷移回数Ｎ_high等
を算出してステップ１０８へ移行する。

【００５５】（ステップ１０６）判定部１３２は、仮
想キューのキュー長が０で、かつ仮想キューのキュー長
が１以上となってから０に戻るまでの時間が予め設定さ
れたウィンドウ長ｗを越えていないか否かを判断し、仮
想キューのキュー長が０で、かつ仮想キューのキュー長
が１以上となってから０に戻るまでの時間が予め設定さ
れたウィンドウ長ｗを越えていない場合以外はステップ
１０８へ移行する。

【００５６】（ステップ１０７）判定部１３２は、軽
負荷状態であると判定して軽負荷状態への遷移回数Ｎを
算出するとともに、判断結果と観測データ（セルの到着
数Ｘ、軽負荷状態の継続時間Ｔ、軽負荷状態への状態遷
移回数Ｎ等）とをセル到着率算出部１４１へ出力し、セ
ル到着率算出部１４１がＭＭＰＰのパラメータである軽
負荷状態でのセルの到着率λ_lowならびに軽負荷状態で
の平均継続時間の逆数σ_lowを算出する。

【００５７】（ステップ１０８）入出力部１１０は、
新たな呼が発生しているか否かを判断し、新たな呼が発
生していなければ上記ステップ１００へ移行し、新たな
呼が発生していれば処理を終了して上記ステップ１１へ
移行する。

【００５８】図７は、本発明の第１の実施例のステップ
１２の動作を示すフローチャートを示す。

【００５９】（ステップ１２０）呼受け付け判定部１
４３は、上記ステップ１１で、ＭＭＰＰ／Ｄ／１／Ｋの
待ち行列モデルを解析して得たセル損率ＣＬＲと、予め
設定しているセル損率のＱｏＳ目標値とを比較し、セル損率のＱｏＳ目標値 ≧ セル損率ＣＬＲの関係が成立する場合には新たな呼を受け付けると判定
し、成立しない場合には新たな呼は受け付けないと判定
してステップ１２２へ移行する。

【００６０】（ステップ１２１）呼受け付け制御部１
４４は、上記ステップ１２０で、セル損率のＱｏＳ目標値 ≧ セル損率ＣＬＲの関係が成立した場合には、新たな呼を受け付けること
が可能であるので当該新たな呼の受け付けを許可するよ
う入出力部１１０へ指示して処理を終了する。

【００６１】（ステップ１２２）呼受け付け制御部１
４４は、上記ステップ１２０で、セル損率のＱｏＳ目標値 ≧ セル損率ＣＬＲの関係が成立しなかった場合には、新たな呼の受け付け
をすることはできないため新たな呼の受け付けを拒否す
るよう入出力部１１０へ指示して処理を終了する。

【００６２】以下に、上記本発明の第１の実施例の具体
例を説明する。以下の具体例においては、セルの到着状
況や仮想キューのキュー長等は図８に示した状況になる
ものとして説明する。同図においては、仮想キューのキ
ュー長が連続して１以上となっている時間がｗ（＝６）
セル時間以上であることを重負荷状態の判定基準として
いる。なお開始時の仮想キューのキュー長は０とし、時
刻０から時刻１８の間に新たな呼が発生しない場合の例
を示す。

【００６３】セルカウント部１３１は、時刻０から観測
を開始すると時刻２に１セル到着したので（ステップ１
００、ＹＥＳ）、仮想キューのキュー長をインクリメン
トするが（ステップ１０１）、時刻２の瞬間ではまだバ
ッファ１２０からセルは取り出されていないのでディク
リメントは行なわない（ステップ１０２、ＮＯ）。

【００６４】判定部１３２は、時刻２において仮想キュ
ーのキュー長が連続して１以上になっている時間が０で
あり予め設定されたウィンドウ長ｗ（＝６）を越えてな
く（ステップ１０４、ＮＯ）、また仮想キューのキュー
長が１以上となってから０に戻っていないため現時点で
の負荷状態の判定は行なわない（ステップ１０６、Ｎ
Ｏ）。また、新たな呼は発生していないのでステップ１
００へ移行する（ステップ１０８、ＮＯ）。

【００６５】セルカウント部１３１は、時刻３に２セル
到着したので（ステップ１００、ＹＥＳ）、仮想キュー
のキュー長を２インクリメントして３にする（ステップ
１０１）。また、セルカウント部１３１は、時刻３まで
にバッファ１２０から１セル取り出されているので（ス
テップ１０２、ＹＥＳ）、仮想キューのキュー長をディ
クリメントして２にする（ステップ１０３）。

【００６６】判定部１３２は、仮想キューのキュー長が
連続して１以上となっている時間が１であり予め設定さ
れたウィンドウ長ｗ（＝６）を越えてなく（ステップ１
０４、ＮＯ）、また、仮想キューのキュー長は１以上と
なってから０に戻っていないため現時点での負荷状態の
判定は行なわない（ステップ１０６、ＮＯ）。また、新
たな呼は発生していないのでステップ１００へ移行する
（ステップ１０８、ＮＯ）。

【００６７】セルカウント部１３１は、時刻４に１セル
到着したので（ステップ１００、ＹＥＳ）、仮想キュー
のキュー長をインクリメントして３にする（ステップ１
０１）。また、時刻４までにバッファ１２０から１セル
取り出されているため（ステップ１０２、ＹＥＳ）、仮
想キューのキュー長をディクリメントして２にする（ス
テップ１０３）。

【００６８】判定部１３２は、仮想キューのキュー長が
連続して１以上となっている時間が２であり予め設定さ
れたウィンドウ長ｗ（＝６）を越えてなく（ステップ１
０４、ＮＯ）、また、仮想キューのキュー長は１以上と
なってから０に戻っていないため現時点での負荷状態の
判定は行なわない（ステップ１０６、ＮＯ）。また、新
たな呼は発生していないのでステップ１００へ移行する
（ステップ１０８、ＮＯ）。

【００６９】セルカウント部１３１は、時刻５にはセル
は到着してなく（ステップ１００、ＮＯ）、時刻５まで
にバッファ１２０から１セル取り出されているため（ス
テップ１０２、ＹＥＳ）、仮想キューのキュー長をディ
クリメントして１にする（ステップ１０３）。

【００７０】判定部１３２は、仮想キューのキュー長が
連続して１以上となっている時間が３であり予め設定さ
れたウィンドウ長ｗ（＝６）を越えてなく（ステップ１
０４、ＮＯ）、また、仮想キューのキュー長は１以上と
なってから０に戻っていないため現時点での負荷状態の
判定は行なわない（ステップ１０６、ＮＯ）。また、新
たな呼は発生していないのでステップ１００へ移行する
（ステップ１０８、ＮＯ）。

【００７１】セルカウント部１３１は、時刻６にはセル
は到着してなく（ステップ１００、ＮＯ）、時刻６まで
にバッファ１２０から１セル取り出されているため（ス
テップ１０２、ＹＥＳ）、仮想キューのキュー長をディ
クリメントして０にする（ステップ１０３）。判定部１
３２は、仮想キューのキュー長が連続して１以上となっ
ている時間が４であり予め設定されたウィンドウ長ｗ
（＝６）を越えてなく（ステップ１０４、ＮＯ）、ま
た、仮想キューのキュー長は１以上となってから０に戻
るまでの時間が４であり予め設定されたウィンドウ長ｗ
（＝６）を越えていない（ステップ１０６、ＹＥＳ）の
で、時刻０から時刻６までを軽負荷状態であると判断し
て軽負荷状態への遷移回数Ｎを算出するとともに、判断
結果と観測データ（セルの到着数Ｘ_low＝４、軽負荷状
態の継続時間Ｔ_low＝８、軽負荷状態への状態遷移回数
Ｎ_low＝１）とをセル到着率算出部１４１へ出力して、
ＭＭＰＰのパラメータである軽負荷状態でのセルの到着
率λ_lowならびに軽負荷状態での平均継続時間の逆数σ
_lowを算出する（ステップ１０７）。また、新たな呼は
発生していないのでステップ１００へ移行する（ステッ
プ１０８、ＮＯ）。

【００７２】以後、上記ステップ１００からステップ１
０８を繰り返し実行することにより、入出力部１１０の
確定的な容量のリンクの負荷状態が軽負荷状態であるの
か重負荷状態であるのかを判定するとともに、ＭＭＰＰ
のパラメータ（λ、σ）を算出することができる。

【００７３】図８の例では、次に時刻９に２セルが到着
して再び仮想キューのキュー長が１以上となる。仮想キ
ューのキュー長が再び０になるのは時刻１８であり、こ
の場合仮想キューのキュー長が連続して１以上である時
間がウィンドウ長ｗ（＝６）を越えるため、時刻９から
時刻１８までの期間は重負荷状態であるとみなされる。

【００７４】本実施例では重負荷状態の終了時刻を、仮
想キューのキュー長が単調減少を始める時刻と、重負荷
状態の開始からｗ時間後の時刻のうちの何れか遅い時刻
とする。同図の例では、仮想キューのキュー長が０とな
る時刻は時刻１８であるが、仮想キューのキュー長が単
調減少を始める時刻は時刻１６であり、また、重負荷状
態の開始時刻である時刻９からｗ（＝６）セル時間後は
１５であるため、遅い方の時刻を選択して重負荷状態の
終了時刻は時刻１６であるものとする。

【００７５】以下に、予め設定しているセル損率のＱｏ
Ｓ目標値を、１．０×１０^-6 とし、また、ＭＭＰＰ／Ｄ／１／Ｋの待ち行列モデルの
解析により得られるセル損率（ＣＬＲ）を、１．２×１０^-6 であるものとして呼の受け付け判定及び呼の受け付け制
御の動作を説明する。

【００７６】上記ステップ１００からステップ１０８を
繰り返し実行している最中に、入出力部１１０に新たな
呼があった場合（ステップ１０８、ＹＥＳ）には、セル
損率算出部１４２は上記ステップ１０７で算出されたＭ
ＭＰＰのパラメータに基づいて、トラヒック理論による
ＭＭＰＰ／Ｄ／１／Ｋの待ち行列モデルを解析してセル
損率（ＣＬＲ）ＣＬＲ＝１．２×１０^-6 を算出する（ステップ１１）。

【００７７】呼受け付け判定部１４３は、上記ステップ
１１でＭＭＰＰ／Ｄ／１／Ｋの待ち行列モデルを解析し
て得られたセル損率（ＣＬＲ）と、予め設定しているセ
ル損率のＱｏＳ目標値とを比較すると、セル損率のＱｏＳ目標値 ≧ セル損率ＣＬＲの関係が成立しないので（１．０×１０^-6 ≦ １．２
×１０^-6）、新たな呼は受け付けないとの判定をし（ス
テップ１２０、ＮＯ）、入出力部１１０に対して新たな
呼の受け付け拒否するよう指示して呼の受け付け制御を
行なう（ステップ１２２）。

【００７８】上記実施例によれば、以下のような効果を
得ることが可能となる。以下に、異なるトラヒック特性
を有する複数の呼種を多重する場合（複数の呼を受け付
ける場合）を評価した数値例を用いて上記第１の実施例
により得られる帯域使用効率を説明する。以後、呼種ｉ
について以下の記号を使用して説明を行なう。

【００７９】Ｎ_i：多重するＶＣの数（受け付けた呼の数）Ｂ_i：ＶＣから送出される平均バースト長Ｒ_i：ＶＣがバーストを送出する特の送出速度でＶＣの
ピーク速度ｐ_i：ＶＣピーク速度に対する平均速度の比一般にＢ_iをＶＣ設定時に予測することは困難である。
また、ｐ_iはＶＣがバーストを送出している時間の割合
に等しい。また、一般にｐ_iをＶＣ設定時に予測するこ
とは困難である。

【００８０】図９は、本発明の第１の実施例の帯域使用
効率を示す図である。帯域使用効率とはセル損率のＱｏ
Ｓ目標値を満足することができると見なせる呼の最大接
続数から算出されるものである。図９の理想的方式は、
各呼の平均セル速度と平均バースト長を既知として事前
にセル損率を評価することにより得られる最大接続数に
相当する。実際には、各呼の平均セル速度と平均バース
ト長を接続前に推定することは困難であり、本発明はそ
のような各呼の平均セル速度と平均バースト長を接続前
に推定することが困難な場合において呼の受け付け制御
を可能にするものである。

【００８１】図９の提案方式と記したグラフは、本発明
の第１の実施例の呼受け付け制御装置１００により得ら
れるセル損率に基づき得られる最大接続数に相当する。
同図では、セル損率のＱｏＳ目標理を１０^-6とし、ＶＰ
帯域を１５０Ｍｂ／ｓ、バッファ長を２０セルとしてい
る。なお、ｐ_i＝０．１としている今回の評価モデルで
は、ピーク割り当ての帯域管理方式は０．１までしか帯
域効率を上げることができないが、理想的方式ではピー
ク割り当て方式の約３倍から５倍以上の帯域使用効率を
得ていることが判る。また、本発明の上記第１の実施例
の装置１００である提案方式では、ウィンドウ長ｗが大
きい程高い帯域使用効率を得ることができることが判
る。例えば、単元環境である図９の（１）のＮ₁：Ｎ₂
＝１０：０の場合では、ｗが呼種１（高速度）のピーク
速度の逆数の２５セルを過ぎるあたりから急速に帯域使
用効率が向上し、ほぼ理想的方式に近い効率を得てい
る。

【００８２】また、図９の（１）、（２）、（３）の各
グラフの変化の様子より複数呼種の混在比と最適なウィ
ンドウ長ｗとの関係については、以下のことが判る。帯
域使用効率が向上し始めるｗの臨界値は、呼種２（低速
度）の混在比率が大きくなるほど大きくなり、呼種２の
ピーク速度の逆数（１００セル）に近付いてゆく。即
ち、複数呼種が混在していても各呼種のピーク速度が
１．５Ｍｂ／ｓ以上である場合（ＶＰ帯域は１５０Ｍｂ
／ｓ）には、ウィンドウ長ｗを１００セル（１．５Ｍｂ
／ｓの逆数）とすれば、本発明の呼受け付け制御装置１
００の第１の実施例を示している提案方式により理想的
な帯域使用効率を得ることが可能となる。

【００８３】また、ピーク速度が１．５Ｍｂ／ｓより更
に低い場合には、ウィンドウ長ｗを１００セル以上に大
きくする必要があると推定されるが、一方、ＶＰ帯域が
一定であれば低速呼のトラヒック変動が全体のＱｏＳに
与える影響は小さくなる傾向にあり、全体のＱｏＳに影
響を与えない低速の呼源は除外して観測ウィンドウ長ｗ
を決定すればよい。

【００８４】以下に、本発明の第２の実施例を説明す
る。図１０は、本発明の第２の実施例の構成図である。
同図に示す呼受け付け制御装置１００は、図３に示した
第１の実施例の構成において、セル到着率算出部１４１
とセル損率算出部１４２の間に高周波成分除去部１４５
を設けた構成となる。

【００８５】高周波成分除去部１４５は、セル到着率算
出部１４１によって算出されたセル到着率λ及び平均継
続時間の逆数σが入力されると、セル到着率λ及び平均
継続時間の逆数σから高周波成分を除去し、高周波成分
を除去したセル到着率λ及び平均継続時間の逆数σをセ
ル損率算出部１４２へと出力する。

【００８６】また、第２の実施例の動作を示すフローチ
ャートは、図５、６、７と基本的に同様であるが、図６
のステップ１０５のセル到着率λ_high及び平均継続時間
の逆数σ_highの各計算式を、＜重負荷状態の場合＞ λ_high（ｔ＋１）＝αａ（ｔ＋１）＋（１−α）λ_high
（ｔ） σ_high（ｔ＋１）^-1＝β（ｔ−τ_h）＋（１−β）σ
_high（τ_h）^-1 ＜軽負荷状態の場合＞ λ_high（ｔ＋１）＝λ_high（ｔ） σ_high（ｔ＋１）^-1＝σ_high（τ_h）^-1 ａ（ｔ＋１）は、時刻ｔ＋１における到着セル数を示す τ_hは直近の重負荷状態から軽負荷状態への遷移時刻を
示すに置き換えたものである。

【００８７】また、図６のステップ１０７のセル到着率
λ_low及び平均継続時間の逆数σ_lo _wの各計算式を、＜重負荷状態の場合＞ λ_low（ｔ＋１）＝λ_low（ｔ） σ_low（ｔ＋１）^-1＝σ_low（τ_l）^-1 ＜軽負荷状態の場合＞ λ_low（ｔ＋１）＝αａ（ｔ）＋（１−α）λ
_low（ｔ） σ_low（ｔ＋１）^-1＝β（ｔ−τ_l）＋（１−β）σ
_low（τ_l）^-1 但し、τ_lは直近の軽負荷状態から重負荷状態への遷移
時刻を示す但し、ａ（ｔ＋１）は、時刻ｔ＋１における到着セル数
を示すに置き換えたものである。

【００８８】第１の実施例では、観測を開始した時刻以
降の全てのデータを同一の重み付けで扱っていたため、
観測時間が経過するにつれてトラヒックの変動への追従
が悪くなる。このため第２の実施例では、第１の実施例
の観測時間が経過するにつれてトラヒックの変動への追
従が悪くなる点を、上記計算式で示す高周波成分除去部
１４５を設けることにより改善するものである（高周波
成分除去部１４５は、１次の低域通過フィルタを用いる
ことにより実現する）。

【００８９】上記計算式中の係数αは、現時点の観測ａ
（ｔ＋１）の重みを示しており、この値を大きくすれば
する程ミクロなトラヒック変動に対しても追従すること
が可能となる。逆にαの値を小さくするとトラヒックの
ミクロな変動は除去されることになる。即ちこの係数α
は、高周波成分除去部１４５が除去する高周波成分領域
を制御するものである。多重される呼の数（呼の受け付
け数）が一定数であれば、ＭＭＰＰの各パラメータは一
定なので、呼の数の変動のタイムスケール以内で変動す
る周波数成分を除去するように係数αを決定すればよ
い。

【００９０】また、上記計算式中の係数βについてもα
と同様、呼の数の変動のタイムスケール以内で変動する
周波数成分を除去するように決定すればよい。

【００９１】次に、本発明の第３の実施例を説明する。
図１１は、本発明の第３の実施例の構成図である。同図
に示す呼受け付け制御装置１００は、図３に示した第１
の実施例の構成のセル到着率算出部１４１とセル損率算
出部１４２との間に、第１のセル到着率修正部１４６を
設けた構成となる。第３の実施例は、ＶＣピーク速度が
既知の場合にはピーク速度に基づいて２状態のＭＭＰＰ
の重負荷状態及び軽負荷状態の各状態でのセル到着率を
補正することにより、ＶＣを受け付けた後（呼を受け付
けた後）のセル損率を推定するものである。

【００９２】第１のセル到着率修正部１４６は、ＶＣ
（呼）のピーク速度が事前に判明している場合に、セル
到着率算出部１４１から入力されるセル到着率λと平均
継続時間の逆数σのうちセル到着率λを当該ＶＣピーク
速度に基づいて修正し、修正したセル到着率λとセル到
着率算出部１４１から入力される平均継続時間の逆数σ
とをセル損率算出部１４２へ出力するとともに、呼受け
付け制御部１４４により当該呼を受け付けた場合には、
当該呼を受け付ける前にセル到着率算出部１４１で算出
したＭＭＰＰパラメータを、第１のセル到着率修正部１
４６で修正した値に置き換える。

【００９３】また、第３の実施例の動作を示すフローチ
ャートは、図５、６、７と基本的に同様であるが、図５
に示したステップ１０とステップ１１との間で以下の処
理を行なう。以下に計算式で使用する記号の説明をす
る。ＶＣ受け付け前のＭＭＰＰのパラメータは、重負荷状態でのセルの到着率 λ_high 軽負荷状態でのセルの到着率 λ_low 重負荷状態の平均継続時間の逆数 σ_high 軽負荷状態の平均継続時間の逆数 σ_low とし、ピーク速度ＲのＶＣ受け付け後のＭＭＰＰのパラ
メータは、重負荷状態でのセルの到着率 λ_high ⁺ 軽負荷状態でのセルの到着率 λ_loW ⁺ 重負荷状態の平均継続時間の逆数 σ_high ⁺ 軽負荷状態の平均継続時間の逆数 σ_low ⁺ とする。またＶＰ帯域をＣとする。

【００９４】ステップ１０とステップ１１の間では以下
の計算、 λ_high ⁺＝λ_high＋Ｒ／Ｃ λ_loW ⁺＝λ_loW＋Ｒ／Ｃ σ_high ⁺＝σ_high σ_low ⁺＝σ_low を行い、計算結果をセル損率算出部１４２へ出力する。

【００９５】また、図７のステップ１２１で新たな呼
（ＶＣ）の受け付けを許可した場合には、ステップ１２
１に続いて、ステップ１０５又はステップ１０７で算出
したＭＭＰＰのパラメータの値を、上記ステップ１０と
ステップ１１の間で算出した値に置き換える処理を行な
う。

【００９６】次に、本発明の第４の実施例を説明する。
図１２は、本発明の第４の実施例の構成図である。同図
に示す呼受け付け制御装置１００は、図３に示した第１
の実施例の構成のセル到着率算出部１４１とセル損率算
出部１４２との間に、第２のセル到着率修正部１４７を
設けた構成となる。

【００９７】第２のセル到着率修正部１４７は、ＶＣ
（呼）のピーク速度が事前に判明している場合に、セル
到着率算出部１４１から入力される軽負荷状態でのセル
到着率λと平均継続時間の逆数σとを当該ＶＣピーク速
度に基づいて修正し、修正したセル到着率λと平均継続
時間の逆数σとをセル損率算出部１４２へ出力するとと
もに、呼受け付け制御部１４４により当該呼を受け付け
た場合には、当該呼を受け付ける前にセル到着率算出部
１４１で算出したＭＭＰＰパラメータを、第２のセル到
着率修正部１４７で修正した値に置き換える。

【００９８】また、第４の実施例の動作を示すフローチ
ャートは、図５、６、７と基本的に同様であるが、図５
に示したステップ１０とステップ１１との間で以下の計
算処理を行なう。

【００９９】ρ⁺＝ρ＋Ｒ／Ｃ λ_high ⁺＝λ_high λ_loW ⁺＝λ_loW＋Ｒ／Ｃ σ_high ⁺＝σ_high σ_low ⁺＝（（ρ⁺−λ_loW ⁺）σ_high ⁺）／（λ_high
⁺−ρ⁺）上記のρは、新たな呼（ＶＣ）の受け付け前の平均セル
到着率を示すものであり、次式で算出される。

【０１００】ρ＝（λ_highσ_high＋λ_loWσ_low）／
（σ_low＋σ_high）なお、上記実施例では確定的な容量を有するＶＰに対し
てバースト的な情報転送を行なうＶＣを複数多重する場
合を例に説明したが、確定的な容量を有する伝送路に対
してバースト的な情報転送を行なうＶＰを複数多重する
場合にも本発明を適用することが可能であり、本実施例
で説明した確定的な容量を有するＶＰに対してバースト
的な情報転送を行なうＶＣを複数多重する場合に限定さ
れるものではない。

【０１０１】また、上記実施例では、重負荷状態の判定
を仮想キューのキュー長が連続して１以上となっている
時間が予め定めたウィンドウ長ｗを越えた場合とし、ま
た、軽負荷状態の判定を仮想キューのキュー長が１以上
となってから０に戻るまでの時間が予め定められたウィ
ンドウ長ｗを越えていない場合として説明を行なった。
そのため、仮想キューのキュー長が１以上となっていて
も０に戻っていない場合等に軽負荷状態と判定されず、
０に戻ったタイミングで過去に遡及して軽負荷状態であ
ったと判定されるケースもある。しかしながら、軽負荷
状態の判定については、重負荷状態と判定されない状態
を全て軽負荷状態として判定することも可能であり、上
記実施例で説明した軽負荷状態と重負荷状態の判定のタ
イミングに限定されるものではない。

【０１０２】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、セル流
を軽負荷状態と重負荷状態の２つの状態のＭＭＰＰにモ
デル化することによって、記憶すべき観測情報を２つの
状態でのセルの到着率と、各状態の平均継続時間のパラ
メータに限定することが可能になるとともに、簡単な四
則演算によって新たな呼の受け付けを行なうか否かを判
定して制御することが可能となる。

【０１０３】また、上記効果により、高価で複雑な観測
機器や演算装置を使用することなく、少ないハードウェ
ア資源と簡単な観測アルゴリズムによって呼の受け付け
制御を行なうことが可能になるとともに、一定のＱｏＳ
目標値を満足しつつ通信網の帯域使用効率も向上させる
ことが可能となる。

【０１０４】更に、上記効果によりピーク割当方式と比
較しても高効率な帯域管理を行なうことが可能となると
ともに、接続前に予め各呼の平均セル速度や平均バース
ト長等を推定することなく新たな呼の受け付け制御が可
能となる。

【０１０５】また、ＭＭＰＰの各状態でのセル到着率か
ら高周波成分を除去することにより、トラヒックのミク
ロな変動にも追従して新たな呼の受け付け制御を行なう
ことが可能になるとともに、トラヒックのミクロな変動
を除去して新たな呼の受け付け制御を行なうことも可能
になる。

【０１０６】また、予め新たな呼のピーク速度が判明し
ている場合には、当該ピーク速度に基づいてＭＭＰＰの
パラメータ値を修正することにより、精度の高い呼の受
け付け制御を行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の原理構成図である。

【図３】本発明の第１の実施例の構成図である。

【図４】本発明の実施例における重負荷状態と軽負荷状
態の定義を示す図である。

【図５】本発明の第１の実施例の動作を示すフローチャ
ートである。

【図６】本発明の第１の実施例のステップ１０の動作を
示すフローチャートである。

【図７】本発明の第１の実施例のステップ１２の動作を
示すフローチャートである。

【図８】本発明の第１の実施例の具体例を説明する図で
ある。

【図９】本発明の第１の実施例の帯域使用効率を示す図
である。

【図１０】本発明の第２の実施例の構成図である。

【図１１】本発明の第３の実施例の構成図である。

【図１２】本発明の第４の実施例の構成図である。

【符号の説明】

１００呼受け付け制御装置１１０入出力手段、入出力部１２０バッファ手段、バッファ１３０負荷状態判定手段、負荷状態判定部１３１セルカウント部１３２判定部１４０呼受け付け判定・制御手段、呼受け付け判定・
制御部１４１セル到着率算出部１４２セル損率算出部１４３呼受け付け判定部１４４呼受け付け制御部１４５高周波成分除去部１４６第１のセル到着率修正部１４７第２のセル到着率修正部５００非同期転送網

フロントページの続き (56)参考文献特開平４−26251（ＪＰ，Ａ) 特開平６−216929（ＪＰ，Ａ) 特開平６−169496（ＪＰ，Ａ) 電子情報通信学会技術研究報告ＳＳＥ 93−160 (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】非同期転送網の確定的な容量のリンクに
対して複数の呼を受け付ける際に新たな呼の受け付け制
御を行う呼受け付け制御方法において、前記非同期転送網内の交換機に到着するセル数とバッフ
ァから取り出されるセル数の差及び、該差の継続時間と
に基づき該リンクの負荷状態を判定するステップと、前記判定された負荷状態での到着セル数及び前記判定さ
れた負荷状態の継続時間に基づいて、該判定された負荷
状態でのセル到着率の高周波成分を除去したセル到着率
を算出するステップと、前記負荷状態での前記セル到着率及び前記負荷状態の平
均継続時間に基づいてセル損率を算出し、算出した前記セル損率に基づいて新たな呼受け付けを行
うか否かを判定するステップと、判定した結果に基づいて前記新たな呼の受け付けの許可
及び拒否を制御するステップよりなることを特徴とする
呼受け付け制御方法。
【請求項２】前記新たな呼のピーク速度が予め判明す
る場合に、前記判定された負荷状態での前記セル到着率を、前記新
たな呼のピーク速度に基づき修正するステップを更に有
する請求項１記載の呼受け付け制御方法。
【請求項３】前記新たな呼のピーク速度が予め判明す
る場合に、前記判定された負荷状態のうち前記軽負荷状態における
前記セル到着率及び前記継続時間を、前記新たな呼のピ
ーク速度に基づき修正するステップを更に有する請求項
１記載の呼受け付け制御方法。
【請求項４】非同期転送網の確定的な容量のリンクに
対して複数の呼を受け付ける際に新たな呼の受け付け制
御を行う呼受け付け制御装置において、前記非同期転送網とセルの入出力を行う入出力手段と、前記入出力手段を介して到着するセルを一時的に蓄積す
るバッファ手段と、到着するセル数と該バッファ手段から取り出されるセル
数の差及び該差の継続時間とに基づき前記リンクの負荷
状態を判定する負荷状態判定手段と、前記判定された負荷状態での到着セル数及び前記判定さ
れた負荷状態の継続時間に基づいて、該判定された負荷
状態でのセル到着率の高周波成分を除去したセル到着率
を算出するセル到着算出手段と、前記負荷状態での前記セル到着率及び前記負荷状態の平
均継続時間に基づいてセル損率を算出するセル損率算出
手段と、算出した前記セル損率に基づいて新たな呼受け付けを行
うか否かを判定する呼受け付け判定手段と、前記呼受け付け判定手段の判定結果に基づいて前記新た
な呼の受け付けの許可及び前記新たな呼の受け付けの拒
否を制御する呼受け付け制御手段とを有することを特徴
とする呼受け付け制御装置。
【請求項５】前記新たな呼のピーク速度が予め判明す
る場合に、前記セル到着率を前記新たな呼のピーク速度
に基づき修正する第１のセル到着率修正手段を有する請
求項４記載の呼受け付け制御装置。
【請求項６】前記新たな呼のピーク速度が予め判明す
る場合に、前記セル到着率及び前記継続時間を、前記新
たな呼のピーク速度に基づき修正する第２のセル到着率
修正手段を更に有する請求項４記載の呼受け付け制御装
置。