JP3165852B2 - トラヒック観測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＡＴＭ(Ａsynchronous
Ｔransfer Ｍode 非同期転送モード)交換におけるトラ
ヒック観測装置に関し、特にセルを送出中の状態にある
コネクション数の監視を行うに好適なトラヒック観測装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＡＴＭにおいてセル輻輳が発生したとき
には、輻輳コネクションのセル送出レートを規制する必
要がある。ＡＴＭ網における ＡＢＲ(Ａvailable Ｂit
Ｒate)サービスにおいては、送信端末は一定数のユーザ
セル毎にＲＭ(Ｒesouse Ｍanagement)セルを挿入して、
端末−端末間，端末−網間でフロー制御を行っている。
ＲＭセルには、端末の現時点のセル送出レートや輻輳の
有無，輻輳時のセル送出レートの規制値，その他の情報
が搭載されている。コネクションの送信側から送出され
たＲＭセルは、網を転送され、受信側に到着する。受信
側はＲＭセルを逆方向に折り返し、ＲＭセルは網内を転
送される。ＲＭセルは、網内あるいは受信側端末の輻輳
状態に応じて、往復のルート途上で網内あるいは受信側
端末により、その内容が変更される。送信側は、折り返
されたＲＭセルを受信し、その内容に基づき、コネクシ
ョンのセル送出レートを変更する。

【０００３】上述のＡＢＲサービスにおいては、フェア
シェアという概念があり、輻輳時の帯域の配分をアクテ
ィブなコネクション間で平等に分けるという考え方があ
る。つまり、輻輳発生時には、すべてのコネクションに
割り当てられた帯域をセル送出中のアクティブなコネク
ション数で割ったものをフェアシェアとして、コネクシ
ョンの送信側のセル送出レートを制御する。上述の、従
来のフェアシェア計算方法は、ＲＭセルに搭載されてい
る現在のセル送出レートに基づいていた。例えば、ＡＣ
ＲをＲＭセルに搭載されているセル送出レートとし、Ｍ
ＡＣＲをノードが計算したフェアシェアとするとき、網
が輻輳しており、かつ、ＡＣＲ＜ＭＡＣＲのときは、フ
ェアシェアが大きすぎるので、下の式(１)に従い、フェ
アシェアを下げる。 ＭＡＣＲ←ＭＡＣＲ＋(ＡＣＲ−ＭＡＣＲ)＊ＡＶ ・・・・(１) ここで、ＡＶはフェアシェアの収束速度を制御する変数
である。

【０００４】また、網が輻輳しておらず、かつ、ＡＣＲ
≧ＭＡＣＲのときは、フェアシェアが小さすぎるので、
上記式(１)に従い、フェアシェアを上げる。すなわち、
上記式(１)は、ＡＶの率に基づいて、ＭＡＣＲをＡＣＲ
に近づけるものである。なお、フェアシェアのより詳細
な決定方法に関しては、例えば、北米を中心にＡＴＭ関
連装置の開発を議論しているＡＴＭフォーラムの寄書を
挙げることができる。Ｒaj Ｈain,Ｓhiv Ｋalyanarama
n,Ｒam Ｖiswanathan and Ｒohit Ｇoyal”Ａ Ｓample
Ｓwitch Ａlgorithm”,ＡＴＭ Ｆorum/95-0178Ａndrew
Ｗ Ｂarnhart,”Ｅxample Ｓwitch Ａlgorithm for Ｓe
ction５.４ of ＴＭ Ｓpec”,ＡＴＭ Ｆorum/95-0195

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、ＲＭセルに搭載されされているセル送出レート
が正しくないときに、適正な輻輳制御ができないことが
問題となる。例えば、ＲＭセルに搭載された現時点のセ
ル送出レートが実際の値よりも高い場合には、輻輳時に
ノードが計算するフェアシェアは高めの値となり、輻輳
制御の効果が出ない。これは、ユーザがＲＭセルに搭載
する現時点のセル送出レートからフェアシェアを直接計
算するために発生する問題である。本発明は上記事情に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、従来
の技術における上述の如き問題を解消し、ＲＭセルに搭
載されたセル送出レートが実際の値とかけ離れていて
も、適正なフェアシェアを算出することを可能にするた
めのトラヒック観測装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のトラヒック観測装置は、コネクション毎に
セル到着状況を観測することにより、そのコネクション
のセル送出間隔が予め定められたウィンドウサイズより
小さいか（アクティブ）否か（非アクティブ）と判定
し、この結果得られたアクティブコネクション数と全ア
クティブコネクションに割り当て得る帯域とを基に、す
なわち、全アクティブコネクションに割り当て得る帯域
をアクティブコネクション数で割って、適切なフェアシ
ェアを計算する。

【０００７】

【作用】本発明に係るトラヒック観測装置においては、
コネクションテーブル上の処理対象となるコネクション
を選択するスケジュラが、１セル転送時間を周期として
動作する。すなわち、スケジュラは、１セル転送時間
を、(１)セル到着処理と、(２)コネクションテーブル更
新処理に割り当てる。なお、(２)コネクションテーブル
更新処理は、１セル転送時間内に複数コネクション分の
処理を行う。 (１)セル到着処理においては、スケジュラは、到着セル
のＶＰＩ／ＶＣＩを基にコネクションを識別し、コネク
ションテーブルの該当アドレスを選択する。セル到着時
刻監視部は、該当アドレスのタイムスタンプフィールド
にタイマの示す値を設定する。 アクティブ判定手段は、そのコネクションのタイムスタ
ンプとタイマの値から当該コネクションのセル送出間隔
を計算し、その結果をウィンドウサイズと比較して、ウ
ィンドウサイズより小さければアクティブと判定する。

【０００８】なお、今、到着したセルのＶＰＩ／ＶＣＩ
に関しては、現時点のタイマの値がコネクションテーブ
ルのタイムスタンプフィールドに登録されているので、
セル送出間隔は０と計算され、ウィンドウサイズの値に
よらず、当該コネクションは必ずアクティブと判定され
る。なお、アクティブと判定したコネクションについて
は、対応するコネクションテーブル位置に、アクティブ
状態を示すフラグをセットする。また、(２)コネクショ
ンテーブル更新処理においては、スケジュラは、コネク
ションテーブルのコネクションを、順次、選択する。選
択されたコネクションのフラグがセットされていれば、
アクティブ判定手段により、そのコネクションのタイム
スタンプとタイマの値から当該コネクションのセル送出
間隔を計算し、その結果をウィンドウサイズと比較し
て、ウィンドウサイズより小さければアクティブと判定
する。逆の場合は、非アクティブと判定する。非アクテ
ィブと判定した場合には、上述のフラグをリセットす
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係るトラ
ヒック観測装置の構成図である。図において、１１は現
時刻を刻むタイマ、１２はコネクション毎にアクティブ
か否かを示すフラグとウィンドウサイズとタイムスタン
プの３つのフィールドから構成されるコネクションテー
ブル、１３はセル到着処理とコネクションテーブル更新
処理のスケジューリングと、該コネクションテーブル１
２上の処理対象となるコネクションを選択するスケジュ
ラ、１４は該スケジュラ１３によって指定されたコネク
ションのウィンドウサイズとタイムスタンプとタイマ１
１の値から当該コネクションがアクティブか否かを判定
するアクティブ判定部を示している。また、１５はセル
到着処理時にスケジュラが識別したコネクションに対応
するコネクションテーブルの該当アドレスのタイムスタ
ンプフィールドにタイマの示す値を設定するセル到着時
刻監視部を示している。

【００１０】スケジュラ１３は、処理をスケジューリン
グする機能と、コネクションテーブル更新処理時の処理
対象となるコネクションを選択する機能を有する。図２
に、スケジュラ１３の動作タイムチャートを示す。図２
に示す如く、スケジュラ１３では、前述の如く、１セル
転送時間を、(１)セル到着処理と、(２)コネクションテ
ーブル更新処理に分け、(２)コネクションテーブル更新
処理では、複数コネクション分の処理を行う。上述の如
く構成された本実施例に係るトラヒック観測装置の動作
は、以下の通りである。 (１)セル到着処理の時間では、到着セルのＶＰＩ／ＶＣ
Ｉでコネクションを指定する。また、(２)コネクション
テーブル更新処理の時間では、コネクションテーブルの
小さいアドレスから大きいアドレスの順に、コネクショ
ンを選択する。１セル転送時間の前半で(１)セル到着処
理が完了したら、残りの時間を(２)コネクションテーブ
ル更新処理に割り当てる。(２)コネクションテーブル更
新処理では、残り時間で処理し得るコネクション数分を
処理する。

【００１１】例えば、１５０Ｍb/sの伝送路の場合、仮
に (１)セル到着処理に１００nsec要し、(２)コネクシ
ョンテーブル更新処理のうち１コネクション当たりの処
理が３００nsec要するものとすると、１セル転送時間は
２.７μsecなので、(１)セル到着処理と８コネクション
分の(２)コネクションテーブル更新処理を周期としてス
ケジュールすればよい。すなわち、１セル転送時間(２.
７μsec)の最初の１００nsecで(１)セル到着処理を行
い、残りの時間で８コネクション分の(２)コネクション
テーブル更新処理を行う。このようにスケジュールする
ことによって、例えば、８０００コネクション分のテー
ブル更新処理を、２.７msecで 完了することができると
いう実用上の効果が得られる。例えば、一つ前の１セル
転送時間において、ＶＰＩ／ＶＣＩが１００番のコネク
ションについて(２)コネクションテーブル更新処理が完
了したものとして、次の１セル転送時間において、ＶＰ
Ｉ／ＶＣＩが２００番のコネクションのセルが到着した
とすれば、その１セル転送時間内で処理がスケジューリ
ングされるコネクションのＶＰＩ／ＶＣＩは、順に２０
０，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５となる。

【００１２】なお、セルの到着がない場合は、(１)セル
到着処理を(２)コネクションテーブル更新処理に割り当
てて、もう１コネクション分のコネクションテーブル更
新処理を実施することが可能である。以下、上述の各処
理の詳細について、図８に示す動作フロー図を用いて、
説明する。まず、本実施例に係るトラヒック観測装置に
おける(１)セル到着処理では、セルが到着すると(ステ
ップ２１，２２)、スケジュラ１３がコネクションテー
ブル位置を、到着セルのＶＰＩ／ＶＣＩ位置に移動する
(ステップ２３)。次いで、セル到着時刻監視部１５が、
スケジュラ１３の指示に従い、現時点のタイマ１１の値
を、スケジュラ１３が選択したコネクションのタイムス
タンプフィールドに設定する(ステップ２４)。

【００１３】次に、アクティブ判定部１４が、タイムス
タンプとタイマの値からセル送出間隔を計算し、その値
をウィンドウサイズと比較して、当該コネクションがア
クティブか否かを判定する(ステップ２５)。そして、当
該コネクションがアクティブと判定した場合には、コネ
クションテーブルのフラグに１をセットし、非アクティ
ブと判定した場合には、０をセットする(ステップ２
６，２７)。上記処理終了後、スケジュラ１３は、コネ
クションテーブル位置を、セル到着前の位置に移動して
(ステップ２８)、ステップ２１に戻る。また、本実施例
に係るトラヒック観測装置における(２)コネクションテ
ーブル更新処理では、上述の(１)セル到着処理とはスケ
ジュラ１３が選択するコネクションが異なる(ステップ
２９)だけで、上と同様の処理を行う。

【００１４】すなわち、スケジュラ１３は、コネクショ
ンテーブル位置を、順次、移動させて、それに対応する
コネクションのアクティブ・非アクティブを判定する。
非アクティブと判定した場合には、上述のフラグをリセ
ットする。上記実施例によれば、コネクション毎にセル
到着状況を観測することにより、そのコネクションがア
クティブか否かを判定することが可能であり、この結果
得られたアクティブコネクション数と全アクティブコネ
クションに割り当て得る帯域とを基に、適切なフェアシ
ェアを計算することができるので、適切な輻輳制御が可
能になる。なお、(１)セル到着処理のうち、今、到着し
たセルについてのアクティブ判定部の判定処理は省略す
ることが可能である。

【００１５】上述のコネクションテーブルにセットされ
たフラグの数の計数は、ソフトウェアによって読み取っ
てもよいし、また、上記実施例に示した各手段に加え
て、加算器１６を備え（図３参照）、この加算器１６に
よりコネクションテーブルのフラグ数を計算するように
してもよい。次に、本発明の第３の実施例として、第１
の実施例に示した各手段に加えて、アクティブ判定部１
４の判定結果と当該コネクションのフラグを基に、当該
コネクションの状態遷移を検出する状態遷移検出部１９
と、アクティブコネクション数を保持するアクティブ数
レジスタと、上述の状態遷移検出部１９の結果を基にア
クティブ数レジスタの＋１または−１または変化なしの
いずれかを選択するセレクタを備えた場合（図４参照）
を説明する。

【００１６】この場合には、スケジュラ１３が選択して
いるコネクションについて、アクティブ判定部１４が判
定した結果をコネクションテーブル１２のフラグフィー
ルドに登録する前に、状態遷移検出部１９が、当該コネ
クションがアクティブか否かをコネクションテーブル１
２のフラグフィールドから読み取って、当該コネクショ
ンの状態が変化したか否かを判定する。以下、図９に示
した動作フロー図に基づいて説明する。なお、図９中、
図８と同じステップ番号を付したステップ２１〜２９
は、同じ動作を示している。ステップ３１では、状態遷
移検出部１９が、上述の如く、当該コネクションの状態
をコネクションテーブル１２のフラグフィールドから読
み取って、当該コネクションの状態が変化したか否かを
判定する。

【００１７】そして、この結果が、０から０または１か
ら１つまり変化なしの場合は、セレクタ１７の出力とし
てＮＯＲを、０から１のときは＋を、また、１から０の
ときは−を、それぞれ選択する。ステップ３２では、選
択されたセレクタの値に従って、アクティブ数レジスタ
１８の値を、それぞれ、±０，＋１，−１する。上記処
理終了後、スケジュラ１３は、コネクションテーブル位
置を、セル到着前の位置に移動して(ステップ２８)、ス
テップ２１に戻る。本実施例によれば、アクティブなコ
ネクション数が、アクティブ数レジスタ１８に常にセッ
トされていることになるので、これを読み取ることで、
適切なフェアシェアを計算することができるので、適切
な輻輳制御が可能になる。

【００１８】図５は、本発明の第４の実施例に係るトラ
ヒック観測装置の構成図である。図において、記号１
１,１３〜１５は、図１〜図４に示したと同じ構成要素
を示しており、１２ａはコネクション毎にアクティブか
否かを示すフラグとタイムスタンプの３つのフィールド
から構成されるコネクションテーブルを示している。つ
まり、図１〜図４に示したコネクションテーブル１２と
は、ウィンドウサイズが省略されている点が異なってい
るものである。すなわち、本実施例に係るトラヒック観
測装置においては、コネクション毎にウィンドウサイズ
を定義する代りに、これらを一つの値(固定値)とするこ
とが可能な場合に有効な例を示しているものである。

【００１９】これにより、略同一の機能を得るためのメ
モリ容量を削減することが可能となるという効果が得ら
れる。図６に示した第５の実施例は、図５に示した第４
の実施例の構成に、第２の実施例（図３参照）に示した
加算器１６を付加したものである。また、図７に示した
第６の実施例は、図５に示した第４の実施例の構成に、
第３の実施例（図４参照）に示した、アクティブ判定部
１４の判定結果と当該コネクションのフラグを基に、当
該コネクションの状態遷移を検出する状態遷移検出部１
９と、アクティブコネクション数を保持するアクティブ
数レジスタと、上述の状態遷移検出部１９の結果を基に
アクティブ数レジスタの＋１または−１または変化なし
のいずれかを選択するセレクタを備えたものである。

【００２０】上記、第５，第６の実施例に示した構成
は、それぞれ、第２，第３の実施例に示した構成に係る
トラヒック観測装置と同様の機能に加えて、メモリ容量
を削減することが可能となるという効果が得られるもの
である。なお、上記各実施例は本発明の一例を示したも
のであり、本発明はこれに限定されるべきものではない
ことは言うまでもないことである。例えば、これらの構
成はすべてをハードウェアとして構成してもよく、ま
た、その一部をソフトウェアにより行う構成とすること
も可能であるという如くである。

【００２１】

【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明によ
れば、ＲＭセルに搭載されたセル送出レートが実際の値
とかけ離れていても、適正なフェアシェアを算出するこ
とを可能にするためのトラヒック観測装置を実現できる
という顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るトラヒック観測装
置の構成図である。

【図２】実施例に係るスケジュラ１３の動作タイムチャ
ートである。

【図３】本発明の第２の実施例に係るトラヒック観測装
置の構成図である。

【図４】本発明の第３の実施例に係るトラヒック観測装
置の構成図である。

【図５】本発明の第４の実施例に係るトラヒック観測装
置の構成図である。

【図６】本発明の第５の実施例に係るトラヒック観測装
置の構成図である。

【図７】本発明の第６の実施例に係るトラヒック観測装
置の構成図である。

【図８】第１の実施例に係るトラヒック観測装置の動作
フロー図である。

【図９】第３の実施例に係るトラヒック観測装置の動作
フロー図である。

【符号の説明】

１１ タイマ １２ コネクションテーブル １３ スケジュラ １４ アクティブ判定部 １５ セル到着時刻監視部 １６ 加算器 １７ セレクタ １８ アクティブ数レジスタ １９ 状態遷移検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−281644（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−329733（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−205035（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−266240（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/28 H04L 12/56

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＡＲＢサービスを利用したＡＴＭ交換シ
   ステムにおけるコネクションの送信側のセル送出レート
   制御に用いるフェアシェアの算出を行なうトラヒック観
   測装置であって、 セル到着処理時間単位内でのコネクション毎のセル到着
   状況の観測結果に基づき、当該コネクションのセル送出
   間隔が予め定められたウィンドウサイズより小さいか
   （アクティブ）否か（非アクティブ）を判定するアクテ
   ィブ判定手段と、 該アクティブ判定手段でアクティブとして判定したコネ
   クション（アクティブコネクション）の総数を計数する
   加算手段とを有し、 全てのアクティブコネクションに割り当て得る帯域を前
   記加算手段で計数したアクティブコネクションの総数で
   割った値を前記フェアシェアとして算出することを特徴
   とするトラヒック観測装置。
2. 【請求項２】 ＡＲＢサービスを利用したＡＴＭ交換シ
   ステムにおけるコネクションの送信側のセル送出レート
   制御に用いるフェアシェアの算出を行なうトラヒック観
   測装置であって、 現時刻を刻むタイマと、 コネクション毎にアクティブか否かを示すフラグとウィ
   ンドウサイズとタイムスタンプの３つのフィールドから
   構成されるコネクションテーブルと、 前記コネクションテーブル上の処理対象となるコネクシ
   ョンを選択するスケジュラと、 セル到着時に前記タイマの示す時刻を、前記スケジュラ
   で選択されたコネクションに対応する前記コネクション
   テーブル上のタイムスタンプフィールドに設定するセル
   到着時刻監視手段と、 前記スケジュラが選択したコネクションに対応する前記
   コネクションテーブル上のタイムスタンプと前記タイマ
   の値から当該コネクションのセル送出間隔を計算し、該
   計算結果が前記コネクションテーブル上のウィンドウサ
   イズより小さければ前記コネクションをアクティブと判
   定し該判定結果を前記コネクションテーブル上のフラグ
   に設定するアクティブ判定手段と、 前記コネクションテーブル上のアクティブ設定されたフ
   ラグの総数を計数する加算手段とを有し、前記アクティブ判定手段で アクティブと判定した全ての
   コネクションに割り当て得る帯域を、前記加算手段で計
   数した前記アクティブ設定されたフラグの総数で割った
   値を前記フェアシェアとして算出することを特徴とする
   トラヒック観測装置。
3. 【請求項３】 請求項１、もしくは、請求項２のいずれ
   かに記載のトラヒック観測装置であって、 前記加算手段に代えて、 前記アクティブ判定手段の判定結果と前記コネクション
   テーブルにおけるフラグに基づき当該コネクションの状
   態が変化したか否かを判定する状態遷移検出手段と、 該状態遷移検出手段の判定結果が変化無しであれば０
   を、フラグ無しからフラグ有りの変化であれば＋１を、
   フラグ有りからフラグ無しの変化であれば−１を出力す
   る選択手段と、 該選択手段からの出力を加算して保持するアクティブ数
   レジスタとを有することを特徴とするトラヒック観測装
   置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載のトラヒック観測装置で
   あって、 前記ウィンドウサイズを固定とし、前記コネクションテ
   ーブルを、コネクション毎にアクティブか否かを示すフ
   ラグとタイムスタンプの２つのフィールドから構成する
   ことを特徴とするトラヒック観測装置。