JP3199290B2

JP3199290B2 - パケット網およびパケット網の輻輳回避方法

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Publication number: JP3199290B2
Application number: JP9974693A
Authority: JP
Inventors: 信之戸倉; 秀雄龍野; 義夫梶山
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1993-04-26
Publication date: 2001-08-13
Anticipated expiration: 2016-08-13
Also published as: JPH06318955A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、速度可変性を有するパ
ケット網に関する。本発明は可変長パケットまたはＡＴ
Ｍ（ Asynchrous Transfer Mode ）などの固定長のパケ
ット（セル）の転送を可変速度で行うことができるパケ
ット網およびパケット網での輻輳（混雑）を回避する方
法ならびにそのための装置構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から伝送路での通信速度、例えばbi
t/sec で表される通信速度は一定基準速度のものとなっ
ていた。また、交換設備も同様に一定基準速度のものと
なっていた。

【０００３】ところで、可変長パケットまたはＡＴＭの
ような固定長パケット（セル）を送信ノードから受信ノ
ードまで、中継ノードを介して、そのセルの宛先アドレ
ス、もしくは回線番号あるいは経路識別番号に基づいて
網内を転送するパケット網もしくはＡＴＭ網において
は、利用者の都合によるタイミングで送信が可能である
ようになっている。このパケット網もしくはＡＴＭ網で
は利用者の都合により契約により時間当たりの転送情報
量が変化できるようになっている。

【０００４】このような伝送網でのトラヒックの輻輳と
その対策としては以下のような方法がとられる。

【０００５】まず、網でのデータ転送が呼受け付け制御
により行われるシステムでは、トラヒックの輻輳が生じ
た場合は、新たな通信要求のある各端末ノードからの送
信が不可の状態となる。この場合、時間をおいての再度
通信要求を行い、輻輳がなくなっていれば要求が受け入
れられ通信が可能となる。この場合は輻輳が生じたとし
ても輻輳発生以前から通信していた端末は通信は可能で
あるが、呼受け付け制御が複雑である。

【０００６】次にパケット網においては、輻輳が生じて
も各端末ノードからは、そのパケットの送出は可能であ
るが、輻輳によって溢れたパケットは廃棄処分となる。
このため、送信ノードに廃棄通知が行われ、さらに再送
がされるという状態となり、実質的に通信ができない状
態となる。

【０００７】このため、パケット網においては、輻輳対
策としてトラヒックの輻輳が検出されると、送信ノード
に対して発信規制を行って、その送信を停止する方法が
ある。この方法による輻輳回避の原理を図１に示す。こ
の方法は、受信ノード（または中継ノード）からの輻輳
通知によって送信ノードからのセルの送信を停止する方
法である。

【０００８】しかし、この方法は、端末ノードのバッフ
ァ量が小容量である場合、パケットの廃棄が生じる問題
がある。また、具備したバッファが小容量である場合に
は送信停止時間が長くなる問題がある。また、網の効率
的運用を行うためには大容量のバッファが必要となり、
網全体としての効率が悪化し、システム全体の費用を押
し上げる原因となる。また十分に余裕のある網を構成す
ることにより輻輳を起こさないような方法が考えられ
る。しかし、十分な余裕のある網を構成することは、通
常使用されない装置、例えば中継ノードや端末ノードに
十分な大きさのバッファを設けることになり、効率が悪
くなる。

【０００９】さらに、パケット網での輻輳制御方法とし
て、パケット転送中の短い時間を切り取って、そのパケ
ット転送量を監視して、輻輳が生じているか否かを判断
してパケット転送を制御する方法がある（これをウイン
ドウフロー制御という）。この技術は特開平３−１７４
８４８号公報に記載されている。この方法による輻輳回
避の原理を図２に示す。この方法では、送信ノードにお
いて、往復遅延時間を測定し、往復遅延時間が減少して
いる場合は、網が高負荷状態ではないことが予測される
ことから、送信側の送信許可量を増加させ、往復遅延時
間が増加している場合は、網が高負荷状態であることが
予測されることから、送信側の送信許可量を減少させる
ことにより、パケットの発信を停止させる方法である。

【００１０】しかし、このウインドウフロー制御では、
各ノードに具備したバッファが小容量である場合にはパ
ケットの廃棄が生ずる問題がある。また遅延時間による
網状態の予測が実際の状態と一致しない場合がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この輻輳検出に係る従
来の問題点を挙げると、従来の輻輳の検出は現時点での
伝送路の状況を判断しているため、いわば輻輳状態にな
って輻輳を検出しており、現時点でのパケット通信速度
に基づいて未来の時点におけるパケット通信の輻輳を予
測して輻輳を防止するものではなかった。

【００１２】また、従来の輻輳検出のためのパケット転
送速度の検出は、多数の信号発生源からのパケットを多
重する場合においては、パケット通信速度を予測するた
めに分布関数モデルに基づいてパケット通信速度を予測
しており、信号発生源のパラメータが時間経過に対して
変化する場合には対応できなかった。このため、未来の
所定時間後のパケット転送速度を予測して輻輳が発生す
ることを検出するものではなかった。

【００１３】本発明の目的は、パケット網の輻輳回避
に、パケット通信速度の増加の程度を表す値として加速
度または加速比率という概念を持ち込み、この概念に基
づいてパケット網のパケット通信を制御することにより
パケット廃棄が生じないパケット網を提供することにあ
る。

【００１４】また本発明の目的は、バッファが小容量の
ものでも高スループットが達成できるパケット網を提供
することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の観点は、
パケット通信速度の増加の程度を表す値に基づいて輻輳
回避を行うパケット網に係るものであり、送信ノードと
受信ノードとの間で中継ノードを介してパケットの送受
が行われるパケット網で、前記送信ノードに許容される
パケット通信速度に上限が設けられたパケット網におい
て、前記送信ノードのパケット通信速度の増加の程度を
表す値に上限が設定されたことを特徴とする。

【００１６】このパケット通信速度の増加の程度を表す
値としては、パケット通信速度の時間変化率である加速
度、あるいは、パケット通信速度の時間変化比率である
加速比率を用いることができる。

【００１７】また、このパケット網の送信ノードのパケ
ット通信速度には下限もしくは開始速度（初速度）を設
けることもできる。

【００１８】パケット網の中継ノードまたは受信ノード
は、通過しているパケットのパケット通信速度または到
来しているパケットのパケット通信速度と、前記パケッ
ト通信速度の増加の程度を表す値の上限値に基づいてｔ
秒後のパケット通信速度を予測する手段を備えることが
できる。

【００１９】この中継ノードまたは受信ノードは、予測
されたパケット通信速度に基づいて輻輳が生じることを
予測する手段を備えることができる。

【００２０】また中継ノードまたは受信ノードは、輻輳
が予測される場合に送信ノードに輻輳を通知する手段を
備えることができる。

【００２１】本発明の第二の観点は、パケット通知速度
の予測と輻輳予測に係るものであり、伝送路を転送され
るパケットの宛先アドレスもしくは回線番号あるいは経
路識別番号ごとにパケット通信速度の増加の程度を表す
値に上限が規定されているパケット網に設けられ、現在
の到来しているパケット通信速度を検出する手段と、こ
の検出したパケット通信速度と、前記規定されたパケッ
ト通信速度の増加の程度を表す値の上限値とに基づいて
ｔ時間後の最大パケット通信速度を予測する手段とを備
えたことを特徴とする。

【００２２】この最大パケット通信速度を予測する速度
予測手段は、規定されたパケットの加速度の上限をα_i
（ｉ＝１〜ｍ）とし、現在のパケットの合計速度をＶ_Σ
とすると、ｔ時間後の最大パケット通信速度Ｖ(t) を

【００２３】

【数４】で演算して求める手段を備えることができる。

【００２４】また、速度予測手段は、規定されたパケッ
トの加速比率の上限をexp(β) とし、伝送路をｎグルー
プに分け、各グループごとに、当該グループ内の最大加
速比率係数β_i、最大加速比率ｅ^βｉ（ｉ＝１〜ｎ）と
各グループ毎の現在のパケット通信速度のＶ_G1〜Ｖ_Gnか
ら、ｔ時間後の最大パケット通信速度Ｖ(t) を

【００２５】

【数５】但しＶＩ_j: 各送信ノードの開始速度（初速度），Ｓ：
全送信ノード（なお、送信ノードのパケット通信速度に下限を設ける
場合は第２項はない）で演算して求める手段を備えるこ
とができる。

【００２６】本発明の第三の観点は、混雑予知信号に基
づく送信ノードでのパケット送出制御に係るものであ
り、受信ノードと中継ノードを介してパケットの送受を
行い、その送出するパケットの許容パケット通信速度に
上限が設けられたパケット網の送信ノードにおいて、上
記パケット上限通信速度の範囲内の、所定値以下のパケ
ット通信速度の増加の程度を表す値の通信速度でパケッ
トを送信する手段と、中継ノードまたは受信ノードから
輻輳が生ずる旨の混雑予知信号を受信するとパケット通
信速度を低減する手段とを備えたことを特徴とする。

【００２７】輻輳が予測される場合の混雑予知信号の到
来に代え、中継ノードまたは受信ノードからのパケット
通信速度の増加要求の到来がないことよりパケット通信
速度を低減する手段を備えることができる。

【００２８】混雑予知信号を受信すると、その時点にお
けるパケット通信速度に対応するパケット転送間隔のｋ
（ｋ＞１）倍の転送間隔でパケットを送信する手段を備
えることができる。また、混雑予知信号を受信すると、
その時点におけるパケット通信速度より一定の比率また
は一定の指数比率でパケット通信速度を減少させた速度
でパケットを送信する手段を備えることができる。

【００２９】受信した混雑予知信号に基づいて、パケッ
ト通信速度を低減するパケット送信制御回路を備えるこ
とができる。

【００３０】このパケット送信制御回路は、パケット送
信間隔が指数関数的に短くなる時間経過をアドレスとし
て有するパケット送信間隔時間テーブルを備え、このテ
ーブルを用いてパケット送出を行うことができる。ま
た、パケット送信制御回路は、規定されたパケット通信
速度に上昇すると、この規定されたパケット通信速度に
対応する時間経過アドレスまで戻り、そこから再びテー
ブルのパケット送出間隔時間を用いてパケットの送出を
行うことができる。また、パケット送信制御回路は、網
からの混雑予知信号を受信すると、前記テーブルの時間
経過のアドレスから一定数または一定比率減少したアド
レスへ戻ってパケット送出を行うことができる。

【００３１】本発明の第四の観点は、パケット網におけ
る輻輳回避方法に係るものであり、送信ノードと受信ノ
ードとの間で中継ノードを介してパケットの送受が行わ
れ、前記送信ノードに許容されるパケット通信速度に上
限が設けられたパケット網における輻輳回避方法におい
て、前記送信ノードは、許容パケット通信速度の範囲内
でかつパケット通信速度の増加の程度を表す値の上限の
範囲内でパケットを送出し、前記中継ノードまたは受信
ノードは、通過しているパケットのパケット通信速度ま
たは到来しているパケットのパケット通信速度と、前記
パケット通信速度の増加の程度を表す値の上限値に基づ
いてｔ時間後のパケット通信速度を予測し、輻輳が予測
される場合には輻輳が予知される旨を前記送信ノードに
通知し、前記送信ノードはこの輻輳が予知される旨の通
知を受信すると、その時点におけるパケット通信速度を
低減することを特徴とする。

【００３２】このパケット通信速度の増加の程度を表す
値は加速度であることができ、また加速比率であること
ができる。

【００３３】送信ノードは、輻輳が予知される旨の通知
を受信すると、パケット通信速度を一定値減少させるこ
とができる。またパケット通信速度を一定比率または一
定指数比率減少させることができる。

【００３４】さらに輻輳が予知される旨の通知は、パケ
ット通信速度の増加要求信号を送信ノードに伝送しない
ことにより行うことができる。

【００３５】なお、送信ノードのパケット通信速度には
下限または初速度を設けることができる。

【００３６】

【作用】本発明でのパケット網の送信ノードからのパケ
ットの送出には、最大許容パケット通信速度ならびに零
以上の最小パケット通信速度が定められており、これと
は別に最大パケット通信速度に達するまでパケット通信
速度を増加させる程度を表す値として、速度増加率すな
わち加速度、あるいは速度増加比率すなわち加速比率の
上限が設けられている。各送信ノードは、この加速度ま
たは加速比率の範囲内で、パケット通信速度を最大許容
パケット通信速度まで増大させることができる。

【００３７】将来の輻輳発生の検出は、例えば加速度の
上限値がαである場合、現在のパケット通信速度をＶと
すると、ｔ時間後のパケット通信速度をＶ(t) ＝Ｖ＋α
・ｔの式で求めることができ、この予測したパケット通
信速度により、輻輳が予知されるか否かが判断できる。
この予測に基づいて、中継ノードまたは受信ノードは、
輻輳が予知される場合には混雑予知信号を送信ノードへ
送信する。

【００３８】そして、送信ノードは、パケット網の中継
ノードあるいは受信ノードから、輻輳が予知される旨の
混雑予知信号を受信すると、パケット通信速度を低減す
る。なおこの混雑予知信号に代えて、速度増加要求信号
表示を消去することにより、輻輳予知を送信ノードに通
知して、送信ノードのパケット通信速度を低減すること
もできる。

【００３９】パケット送出制御は、この混雑予知信号の
到来あるいは速度増加要求信号が到来しないことで、送
信ノードにおいて、伝送路へ送出するパケットのパケッ
ト通信速度を制御する。このパケット送出制御では、パ
ケット通信速度を指数関数的に増加することができるよ
うに、パケット送出間隔が指数関数的に減少するように
設定したパケット送出間隔時間テーブルを設け、このテ
ーブルにアクセスすることで指数関数的に増大するパケ
ット通信速度を得ることができる。そして、最高速度に
達した場合にはその速度を維持するようにテーブルのア
クセスを制御し、また混雑予知を受けたときには、一定
比率あるいは一定数のアドレス値を減少したアドレスの
テーブルまで戻ることにより、送信ノードのパケット通
信速度を低減するように制御する。

【００４０】

【実施例】以下図面に基づいて、本発明の実施態様を説
明する。

【００４１】図３は、本発明が適用される網形態の一例
を示すものであり、伝送路１によって相互に接続された
中継ノード装置２と、この中継ノード装置２のそれぞれ
に収容されるパケット端末装置３により構成されてい
る。

【００４２】このパケット網を一つの中継ノード装置２
に着目して簡略化して表すと図４のように中継ノード装
置２を介して送信パケット端末装置と受信パケット端末
装置とが接続された形態に簡略化できる。このように一
つの中継ノード装置２に網を簡略化しても輻輳回避動作
のその一般性は失われない。すなわちＬＡＮのメディア
アクセス制御（たとえば、イーサーネット，トークンパ
ッシング，ＦＤＤＩ，ＤＱＤＢ）のようなトポロジー制
限がない。

【００４３】（実施例１）パケット転送速度の加速度を
用いてパケット転送の制御を行う例を以下に示す。

【００４４】図４に表された構成に基づいた送信側のパ
ケット端末装置（以下送信パケット端末装置３として説
明する）３、中継ノード装置２とから構成される輻輳回
避法の構成を図５に示す。なお、受信側端末装置の構成
は送信側と対称となるので省略する。

【００４５】中継ノード装置２は、バッファメモリ２１
および混雑予測回路２５を有する。また、送信パケット
端末装置３は、パケット組立回路３１、バッファメモリ
３２、パケット分解回路３４を有し、さらにバッファメ
モリ３２からのパケット送出を制御するパケット流制御
回路３５と、中継ノード装置２から送出された混雑予知
信号を受信し、それをパケット流制御回路３５に通知す
る混雑予知信号受信回路３９とを備えている。

【００４６】送信するデータは、パケット組立回路３１
でパケット化され、バッファメモリ３２に送られる。バ
ッファメモリ３２内のパケットは、パケット流制御回路
３５の制御によって所定の低速パケット転送速度（初速
度）に対応するパケット転送間隔で、パケット伝送路１
１への送出が開始される。パケット流制御回路３５は、
時間経過につれて最大パケット転送速度に達するまで、
単位時間当たりのパケット転送増加量、すなわちパケッ
ト転送速度の加速度を規定された所定値以下に保ちなが
らパケット転送間隔を短縮させていく。また、混雑予知
信号受信回路３９が混雑予知信号を受信した場合には、
その時点におけるパケット転送速度に対応するパケット
転送間隔のｋ（ｋ＞１）倍の転送間隔になるようにパケ
ット転送速度を減少させ、再び加速度を規定値以下に保
ちながらパケット転送速度を増加させる。

【００４７】ここで、パケット転送速度の算出方法の一
例を示す。零以上の最小パケット転送速度（初速度）を
ｖ_min(bit/sec) 、最大パケット転送速度をｖ_max(bit
/sec) 、加速度をα(bit/sec²) 、固定パケット長をＬ
(bit) 、最小パケット転送速度に対応するオフセット時
間をｔ₀、オフセット時間を含む最小パケット転送速度
から最大パケット転送速度までのパケット転送速度増加
時間をＴ(sec) 、パケット転送速度増加時間内における
オフセット時間を含む現在の経過時間をｔ_now(sec) と
すると、現時点におけるパケット転送間隔ｐ_now(sec)
と、パケット転送速度ｖ_now(bit/sec) は、 α＝ｖ_max／Ｔ …(1) ｐ_now＝Ｌ／（αｔ_now）（ｖ_min・Ｔ／ｖ_max≦ｔ_now≦Ｔ） …(2) ｐ_now＝Ｌ／ｖ_max （ｔ_now＞Ｔ） …(3) ｖ_now＝Ｌ／ｐ_now …(4) となる。このｖ_min，ｖ_max，ｖ_now，α，Ｔ，
ｔ_now，ｔ₀の関係を図６に示す、横軸はパケット転送
速度増加時間内における経過時間であり、縦軸はパケッ
ト転送速度である。

【００４８】混雑予知信号受信時には、ｔ／ｋ（ｋ＞
１）を新たに現在の経過時間ｔ（ｔがｔ₀以下の場合は
ｔ₀に切り上げ）として、(1) 〜（４）式によりパケッ
ト転送間隔ｐを求める。ただし、この場合においてもｔ
の最大値はＴである。これは現在のパケット転送速度を
１／ｋにするものである。特開平３−１７４８４８号公
報にその方法が示されている。

【００４９】パケット網の各中継ノード装置２では、パ
ケット伝送路の混雑状況について、混雑予測回路２５が
監視しており、これにより輻輳が予測された場合には混
雑予知信号として逆方向のパケット伝送路１１を介し
て、このパケット伝送路を使用する送信パケット端末装
置に送出される。なお、単位時間におけるパケット数
は、後述するスライディングウインドウ単位時間におけ
るパケット数としてもよい。また、一次または高次のリ
カーシブフィルタ（ recursive filter ) で実現できる
平均値検出法において実施してもよい。

【００５０】閾値Ｖ_thは、送信パケット端末装置３と中
継ノード装置２との間の最大往復遅延時間以上の時間２
Ｄと、送信パケット端末装置３における加速度α、パケ
ット伝送路１１を使用するパケット端末装置数ｎとを乗
じた積（２Ｄ×α×ｎ）に、そのパケット伝送路１１の
現在のパケット転送速度Ｖ_nowを加えた値が許容パケッ
ト転送速度Ｖ_maxと等しくなる２Ｄ×α×ｎ＋Ｖ_now＝Ｖ_max となる場合、Ｖ_th≦Ｖ_nowとなるように設定する。

【００５１】ここで、送信パケット端末装置３から出力
される単位時間当たりのパケット流量と、中継ノード装
置２へ入力される単位時間当たりのパケット流量との関
係を図７に示す。ここで、送信パケット端末装置３と中
継ノード装置２との間の伝送遅延時間をＤとする。中継
ノード装置２は時刻ｂで混雑を予測し、混雑予知信号を
送信パケット端末装置３へ送出する。送信パケット端末
装置３は、そのＤ時間後の時刻ｃで混雑予知信号を受信
し、パケット転送速度を１／ｋ（ｋ＞１）に減速する。
中継ノード装置２では、混雑予知信号を送出してから２
Ｄ時間後の時刻ｄにパケット転送速度が低下する。した
がって、時刻ｂから時刻ｄまでの間でバッファ溢れが生
じないように、伝送遅延時間Ｄおよびパケット端末装置
数ｎを考慮し、送信パケット端末装置３における上限加
速度α、閾値、混雑予知信号の送出最小周期を選択する
必要がある。

【００５２】混雑予知信号により現在のパケット転送間
隔をｋ倍する方法は、パケットを送出するすべてのパケ
ット端末装置に対して公平に伝送路１１を使用すること
を許容するものである。なお、混雑予知信号により現在
のパケット転送速度を一定値減少させる方法は、そのパ
ケット端末装置に対して伝送路１１を優先的に使用する
ことを許容するものである。

【００５３】ここで、ｋ＝1.25とした場合の中継ノード
装置１０における輻輳回避のシミュレーション結果を図
８に示す。なお、シミュレーションパラメータは以下の
通りである。

【００５４】固定パケット長Ｌ：53バイトパケット伝送路速度（パケット転送速度）：150 Ｍbit/sec 混雑中継ノード装置を使用するパケット端末装置数ｎ：100 送信パケット端末装置の最小パケット転送速度Ａ（初速度）：300 Ｋbit/sec 送信パケット端末装置の最大パケット転送速度ｖ_max： 15 Ｍbit/sec 送信パケット端末装置のパケット転送速度増加時間Ｔ：250 ｍsec 送信パケット端末装置のパケット転送増加率（加速度：α）：58.8Ｍbit/sec² 往復遅延時間２Ｄ：２ｍsec 閾値（単位時間１ｍsec のスライディングウインドウにおける平均パケット転送速度）Ｖ_th ：150 ×0.85Ｍbit/sec 混雑予知信号の送出最小周期：4.5 ｍsec 図中ｇは、100 パケット時間（0.282msec)ごとに観測し
た中継ノード装置２のバッファメモリ２１への入力パケ
ット量をパーセント表示したものであり、ｆはバッファ
メモリ２１の最大Ｑ長をパケット数表示したものであ
り、ｅは混雑予知信号の発生時刻を表示したものであ
る。バッファ容量が４０パケット分程度あれば、パケッ
ト廃棄を回避できるとともに、スループットが0.9 程度
確保できることがわかる。

【００５５】（実施例２）次にパケット転送速度の加速
比率を用いてパケット転送の制御を行う構成を図５およ
び図９を参照して説明する。

【００５６】ここで、中継ノード装置２の混雑予測回路
２５は、送信パケット端末装置３と中継ノード装置２と
の間の最大往復遅延時間以上の時間２Ｄと、加速比率係
数β（加速比率ｅ^β）と、パケット伝送路の現在のパケ
ット転送速度Ｖ_nowとを乗じた値（２Ｄ×β×Ｖ_now）
に、前記Ｖ_nowを加えた値もしくはＶ_now×exp(β・２
Ｄ）が許容パケット転送速度Ｖ_maxを越す場合に、輻輳
予知として検知する。

【００５７】混雑予知信号受信回路３９が混雑予知信号
を受信した場合、その時点におけるパケット転送速度ｖ
_nowを最小パケット転送速度Ａで除算した値（ｖ_now／
Ａ）を定数ｙ（ｙ＜１）乗し、さらに最小パケット転送
速度Ａを乗じた値（Ａ×(Ｖ_now／Ａ）^y）に対応する
パケット転送間隔に設定して、パケット転送速度を減少
させる。

【００５８】ここで、パケット転送速度の算出方法の一
例を示す。最小パケット転送速度（初速度）をＡ(bit/s
ec) 、最大パケット転送速度をｖ_max(bit/sec) 、加速
比率係数をβ(1/sec) 、最小パケット転送速度から最大
パケット転送速度までのパケット転送速度増加時間をＴ
（sec)、固定パケット長をＬ(bit) 、パケット転送レー
ト増加時間内における現在の時間経過時間をｔ_now(se
c) とすると、現時点におけるパケット転送間隔ｐ
_now(sec) と、パケット転送速度ｖ_now(bit/sec)は、ｖ_now＝Ａ×exp(β×ｔ_now） …(5) ｐ_now＝Ｌ／ｖ_now …(6) β＝（１／Ｔ）log(ｖ_max／Ａ） …(7) となる。

【００５９】また、現時点ｔ_nowからδｔ(sec) 時間後
のパケット転送速度Ｖ_up(bit/sec)は、ｖ_up＝Ａ×exp(β×（ｔ_now＋δｔ））＝ｖ_now・exp(β・δ_t) ≒ｖ_now（１＋β・δ_t) ・・・・（β・δｔ≪１）＝ｖ_now＋ｖ_now×β×δｔ …(8) となる。したがって、現時点における加速度は、ｖ_now×β×δｔ／δｔ＝ｖ_now×β（ bit/sec²) となり、現時点におけるパケット転送速度に比例する。

【００６０】混雑予知信号を受信すると、ｙ×ｔ_now(ｙ
＜１）を新たに現在の経過時間ｔ_nowとして、（５）式
により減少したパケット転送速度ｖ_down(bit/sec) を求
めるか、ｖ_down＝Ａ×exp(β×ｙ×ｔ_now) ＝Ａ×(exp(β×ｔ_now))^y ＝Ａ×（Ｖ_now／Ａ )^y …(9) を求めればよい。これは一定指数比率低減法に相当し、
単に（ｖ_now)^yとして速度低減してもよい。

【００６１】閾値Ｖ_thは、送信パケット端末装置３と中
継ノード装置２との間の最大往復遅延時間以上の時間２
Ｄと加速比率係数β（加速比率ｅ^β）と、パケット伝送
路の現在のパケット転送速度Ｖ_nowを乗じた値にＶ_now
を加えた値（Ｖ_now＋Ｖ_now・β・２Ｄ）またはＶ_now・
exp(β・２Ｄ）が許容パケット転送速度Ｖ_maxに等しい
とした場合に、すなわちＶ_now＝Ｖ_max／（１＋β・２Ｄ） …(10) とした場合に、Ｖ_th≦Ｖ_nowとなるように設定する。

【００６２】ここで、送信パケット端末装置３から出力
されるパケット流量と、中継ノード装置２へ入力される
パケット流量との時間関係を図９に示す。送信パケット
端末装置３と中継ノード装置２との間の伝送遅延時間を
Ｄとする。なお、この伝送遅延時間Ｄには中継ノード装
置２における遅延ゆらぎも含まれているものとする。中
継ノード装置２は閾値に相当するパケット転送速度の時
刻ｂで混雑を予知し、混雑予知信号を送信パケット端末
装置３に送出する。送信パケット端末装置３は、そのＤ
時間後の時刻ｃで混雑予知信号を送出してからＤ時間後
にパケット転送速度を下げ、中継ノード装置２では混雑
予知信号を送出してから２Ｄ時間後の時刻ｄにパケット
転送速度が下がる。したがって、時刻ｂから時刻ｄまで
の間にバッファ溢れが生じないように、伝送遅延時間Ｄ
および混雑予測時間を考慮し、送信パケット端末装置３
におけるパケット転送加速比率を決定するための係数
β、および混雑予知信号受信時のパケット転送速度を減
少させるための係数ｙ（ｙ＜１）、閾値Ｖ_th、混雑予知
信号の送出最小周期を選択する必要がある。

【００６３】このパラメータの設定方法について説明す
る。

【００６４】いま、Ｎ個の送信パケット端末装置が注目
するパケット伝送路を使用中であり、パケット端末装置
ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の現時点でのパケット転送速度をｖ
_now,iとすると、注目するパケット伝送路で観測される
パケット転送速度Ｖ_nowは、

【００６５】

【数６】となる。また、現時点よりＴp 時間後に着目するパケッ
ト伝送路で予測されるパケット転送速度Ｖ_upは、

【００６６】

【数７】となる。

【００６７】このように、Ｖ_upは注目するパケット伝送
路を使用中の送信パケット端末装置数を知ることなく予
測することができる。ただしパケット転送を開始した直
後の送信パケット端末装置が送出するパケット量は、中
継ノード装置で予測できないが、そのパケット量は少な
いので無視することができる。また、無視できない場合
には、それに対して一定のパケット転送速度をオフセッ
ト値として確保し、閾値Ｖ_thを設定すればよい。したが
って、Ｔ_p＝２Ｄとし、Ｖ_up＝Ｖ_maxとすれば、(10)、
(12)式より閾値Ｖ_thを使用中端末数に無関係に決定する
ことができる。

【００６８】この実施例の場合、送信パケット端末装置
が中継ノード装置より混雑予知信号を受信すると、その
時点におけるパケット転送速度が大きい程、大きくパケ
ット転送速度を下げる。このため、中継ノード装置にお
いて、ある時間以上パケット伝送路の混雑が続けば、使
用中の送信端末装置のパケット転送速度はすべてほぼ等
しくなる。したがって、使用中の送信パケット端末装置
に対して公平性を確保することができる。なお、混雑予
知信号受信時に一定比率パケット転送速度を減少すれ
ば、そのパケット送信端末に対して網使用の優先権を与
えることができる。これは、式（５）において、現在の
経過時間ｔ_nowから一定時間ｔを減じた時を新たな経過
時間としてパケット転送速度を求めても同じことにな
る。

【００６９】ここで、減速係数ｙ＝0.87とした場合の中
継ノード装置２および送信パケット端末装置３における
混雑回避のシミュレーション結果を図１０、図１１に示
す。なお、シミュレーションパラメータは以下の通りで
ある。ただし、各送信パケット端末装置３と混雑中継ノ
ード装置２との往復遅延時間は２ｍsec から３ｍsecの
間に一様に分布しているものとする。

【００７０】固定パケット長Ｌ：53バイトパケット伝送路速度（パケット転送速度）：150 Ｍbit/sec 混雑中継ノード装置を同時使用可能な送信パケット端末装置数ｎ：100 送信パケット端末装置の最小パケット転送速度Ａ（初速度）：300 Ｋbit/sec 送信パケット端末装置の最大パケット転送速度ｖ_max： 15 Ｍbit/sec 送信パケット端末装置のパケット転送速度増加時間Ｔ：100 ｍsec 送信パケット端末装置の加速比率係数β ：39.12(1/sec) 送信パケット端末装置の加速比率exp(β) ：9.76×10¹⁶ 往復遅延時間２Ｄ：２ｍsec 〜３ｍsec 閾値（単位時間１ｍsec のスライディングウインドウにおける平均パケット転送速度）Ｖ_th ：150 ×0.85Ｍbit/sec 混雑予知信号の送出最小周期：4.5 ｍsec 図１０は、多数の送信パケット端末装置３が、一斉にパ
ケット転送を開始した場合において、混雑中継ノード装
置２のパケット転送速度およびバッファメモリの最大Ｑ
長の時間推移を1000パケット（2.82ｍsec)ごとに観測し
た結果である。図中ｆはパケット転送中の送信パケット
端末装置数、ｇは観測時間間隔内におけるバッファメモ
リの最大Ｑ長であり、ｅは混雑中継ノード装置のバッフ
ァ入力におけるパケット転送速度をパケット転送速度15
0 Ｍbit/sec を基準にパーセント表示したものであり、
ｈは混雑予知信号の発生時刻を示したものである。本シ
ミュレーションにより、多数の送信パケット端末装置３
が一斉にパケット転送を開始した場合でも、少ないバッ
ファ量でバッファ溢れがなく安定に混雑回避が行われて
いることがわかる。

【００７１】図１１は、100 の送信パケット端末装置３
が混雑中継ノード２のパケット伝送路を使用中である場
合において、混雑回避の様子を100 パケット（0.282 ｍ
sec)ごとに観測した結果である。図中ｋは観測時間にお
けるスライディングウインドウ出力の最大値をパーセン
ト表示したものであり、ｅ、ｈ、ｇは図１０と同様であ
る。本シミュレーションにより、スライディングウイン
ドウ出力が閾値を越えた時点で混雑予知信号が発生し、
混雑回避が行われていることがわかる。

【００７２】（実施例３）次にパケット網が可変速度端
末装置および固定速度端末装置を収容するパケット多重
統合網の混雑回避法について説明する。

【００７３】図１２は、パケット多重統合網内の一つの
中継ノード装置２０、一つの可変速度端末装置３０およ
び一つの固定速度端末装置４０を示す。ここで、中継ノ
ード装置２０は、パケット多重統合網内で伝送路１１を
介してメッシュ状に相互接続される。可変速度端末装置
３０および固定速度端末装置４０は、それぞれ対応する
中継ノード装置２０に伝送路１１を介して接続され、そ
の間に設定される１：１，１：Ｎ，Ｎ：１，Ｎ：Ｍのパ
スは、中継ノード装置２０を介して双方向接続される。
ただし１：１接続以外のパスは、中継ノード装置２０で
分岐・合流接続が行われる。

【００７４】図１２において、可変速度端末装置３０
は、パケット送信を行うパケット組立回路３１およびバ
ッファメモリ３２と、パケット受信を行うバッファメモ
リ３３およびパケット分解回路３４と、パケット流制御
回路３５と、バッファ量検出回路３６と、速度増加要求
表示送信回路３７と、速度増加要求表示受信回路３８と
により構成される。

【００７５】固定速度端末装置４０は、パケット送信を
行うパケット組立回路４１およびバッファメモリ４２
と、パケット受信を行うバッファメモリ４３およびパケ
ット分解回路４４と、パケット流制御回路４５とにより
構成される。

【００７６】中継ノード装置２０は、双方向でパケット
の中継を行うバッファメモリ２１，２２および経路選択
回路２３，２４と、混雑予測回路２５，２６と、速度増
加要求表示消去回路２７，２８とにより構成される。

【００７７】次に図１２に示す実施例での動作を説明す
る。（１）可変速度端末装置３０と対向装置との間にパスが
設定されているときの通信動作可変速度端末装置３０の動作可変速度端末装置３０に入力された情報は、パケット組
立回路３１でパケット化されてバッファメモリ３２に蓄
積される。パケット流制御回路３５はバッファメモリ３
２を制御し、所定のパケット転送速度でパケットを伝送
路１１に送出する。

【００７８】一方、伝送路１１から到着したパケットは
バッファメモリ３３に蓄積され、パケット分解回路３４
で元の情報に復元して出力される。このとき、バッファ
量検出回路３６はバッファメモリ３３のバッファ量を検
出し、溢れるおそれがない所定値以下であれば速度増加
要求表示送信回路３７を動作させる。

【００７９】速度増加要求表示送信回路３７は、バッフ
ァメモリ３３のバッファ量が所定値以下であれば、所定
の時間間隔以下で速度増加要求表示を含むパケットを繰
り返し伝送路１１に送出する。この速度増加要求表示を
含むパケットとしては、速度増加要求表示をもつ新たな
パケットを発生させるか、あるいはバッファメモリ３２
から送出されるパケットの一部に速度増加要求表示領域
を設け、そこに速度増加要求表示をしたパケットが用い
られる。なお、後者の場合でも、所定の時間間隔を経過
しても送出パケットがなければ、速度増加要求表示をも
つ新たなパケットを発生させる。

【００８０】このように、可変速度端末装置３０は、通
常は所定の時間間隔以下で速度増加要求表示を含むパケ
ットを送出する。一方、バッファメモリ３３が溢れる状
態になってくれば、バッファ量検出回路３６が速度増加
要求表示送信回路３７の動作を停止し、この速度増加要
求表示を含むパケットの送出を停止することによって送
信側の可変速度端末装置３０にその旨を通知する。

【００８１】速度増加要求表示受信回路３８は、到着パ
ケットを監視し、所定の時間間隔以下で速度増加要求表
示を含むパケットが受信されていれば、パケット流制御
回路３５が行うパケット転送速度制御を維持する。ま
た、速度増加要求表示を含むパケットが所定の時間間隔
を越えても受信されなければ、輻輳の可能性があると認
識し、パケット流制御回路３５に対してその時点のパケ
ット転送速度を低減させる制御を行う。

【００８２】中継ノード装置２０の動作中継ノード装置２０では、各端末装置からのパケットが
伝送路１１を通ってバッファメモリ２１，２２に入力
し、蓄積される。混雑予測回路２５は、バッファメモリ
２１に入力される合計パケット転送速度あるいはパケッ
ト量、もしくはバッファメモリ２１の出力パケット量を
検知し、輻輳が予測される場合には速度増加要求表示消
去回路２８を起動する。また、同様に混雑予測回路２６
は速度増加要求表示消去回路２７を起動する。速度増加
要求表示消去回路２７，２８は、混雑予測回路２５，２
６の起動制御によって対応するパスや伝送路の逆方向の
速度増加要求表示を含むパケットを消去する。この消去
法としては、速度増加要求表示のみをもつ新たなパケッ
トに対してはそれを消去し、パケットの一部に速度増加
要求表示がされたパケットに対してはその表示のみを消
去する。

【００８３】中継ノード装置２０における輻輳の予測で
は、安全側の予測として最遠の可変速度端末装置３０と
中継ノード装置２０間の往復遅延時間２ｄ後を予測する
必要があるが、これについては後述する。なお、この往
復遅延時間２ｄには、混雑予測回路２５の検知からパケ
ット流制御回路３５によってパケット転送速度が低減さ
れるまでの制御遅れ時間と、経由する中継ノード装置の
バッファメモリその他での遅延時間が含まれる。

【００８４】バッファメモリ２１，２２から出力され、
速度増加要求表示消去回路２７，２８を通過したパケッ
トは、それぞれ経路選択回路２３，２４で出力パスが選
ばれて伝送路１１に送出される。

【００８５】このように、可変速度端末装置３０間にあ
る中継ノード装置２０で輻輳が予測された場合には、輻
輳に関係するパス・伝送路の速度増加要求表示を消去す
ることにより、送信側の可変速度端末装置３０にその旨
を通知することができる。すなわち、送信側の可変速度
端末装置３０では、速度増加要求表示を含むパケットが
所定の時間間隔を越えても受信されなくなるので輻輳の
可能性があることが認識でき、その時点のパケット転送
速度を低減させることによって中継ノード装置２０での
輻輳を回避することができる。

【００８６】（２）固定速度端末装置４０と対向装置と
の間にパスが設定されているときの通信動作固定速度端末装置４０間のパスは、そのパスの伝送路に
対して固定速度サービスに割り当てた比率Ｆ以下の場合
に設定可能とし、パケット多重統合網内にその容量を確
保する。これをすべての固定速度端末装置４０間のパス
設定割り当て基準とする。したがって、新たな固定速度
端末装置４０間のパス設定で、その設定パスのいずれか
の伝送路に固定速度サービスを割り当てた比率Ｆ以上の
箇所があれば、その比率Ｆ以下となるパスを新たに探す
か、パス設定不可とする。このような制限により、パケ
ット多重統合網内での固定速度情報が占有する上限を比
率Ｆ以下にすることができる。そして、すくなくとも
（１−Ｆ）を可変速度情報の通信に割り当てることがで
きる。

【００８７】固定速度端末装置４０の動作固定速度端末装置４０に入力された情報は、パケット組
立回路４１でパケット化されてバッファメモリ４２に蓄
積される。パケット流制御回路４５はバッファメモリ４
２を制御し、所定のパケット転送速度でパケットを伝送
路１１に送出する。なお、最大パケット転送速度は、パ
ス設定時に確保したパケット転送速度である。

【００８８】一方、伝送路１１から到着したパケットは
バッファメモリ４３に蓄積され、パケット分解回路４４
で元の情報に復元して出力される。

【００８９】中継ノード装置２０の動作中継ノード装置２０の動作は、可変速度端末装置３０に
対するものと同様であるが、混雑予測回路２５，２６お
よび速度増加要求表示消去回路２７，２８の動作は固定
速度端末装置４０には無関係である。

【００９０】このように、固定速度端末装置４０には、
可変速度端末装置３０に備えられていたバッファ量検出
回路３６，速度増加要求表示送信回路３７および速度増
加要求表示受信回路３８がなく、パケット流制御回路４
５によってのみ送信制御が行われる。これは、固定速度
端末装置４０が網内の輻輳予測通知に対して影響されな
いことを示す。すなわち、固定速度端末装置４０間の通
信では、網内の状態とは関係なくパケット流制御回路４
５のみによってパケット転送速度が制御される。パケッ
ト廃棄なしに輻輳回避ができるためには、中継ノード装
置２０においてパケット転送速度の最大値を正確に予測
する必要がある。このパケット転送速度の最大値を正確
に予測するには、パケット転送速度の加速度または加速
比率の上限により求めればよい。加速度を用いた場合に
は、端末装置数に依存した最大パケット転送速度増加分
が予測でき、後者の加速比率を用いた場合には、端末装
置数に依存しない最大パケット転送速度増加分が予測で
きる。

【００９１】しかし、本実施例では、固定速度端末装置
４０がパス設定を行うときに確保した速度以下で、さら
に固定速度端末装置４０におけるパケット転送速度の増
加が予想される。したがって、網内で輻輳が予測された
場合には、可変速度端末装置３０は固定速度端末装置４
０におけるパケット転送速度の増加分も含めて、パケッ
ト転送速度の低減を図らなければパケット廃棄が生ずる
ので、このパケット転送速度の低減量を明確にする必要
がある。

【００９２】次に図１３〜図１６に示すグラフを参照し
て、輻輳回避に必要なパケット転送速度の低減量につい
て説明する。

【００９３】図１３は、中継ノード装置２０でパケット
転送速度の予測に用いる固定速度サービスＣＢＲと可変
速度サービスＶＢＲの各速度関係を示す図である。

【００９４】図において、横軸Ｘは固定速度サービスの
割合（ＣＢＲ／（ＣＢＲ＋ＶＢＲ))を示し、縦軸Ｓはス
ループットであり、Ｗは各伝送路１１のパケット廃棄が
ない許容最大使用率である。なお、固定速度情報が占有
する上限をＦ以下にする固定速度サービスでは、０≦Ｘ
≦Ｆ＜１となる。

【００９５】輻輳予測時に固定速度端末装置がパケット
転送速度を低減しない条件で、Ｘ＝Ｆで許容最大使用率
Ｗが増加しない条件を求める。すなわち、固定速度サー
ビスＣＢＲの速度Ｂ_cがＷＸ、可変速度サービスＶＢＲ
の速度Ｂ_VがＷ（１−Ｘ）となる時点（ｔ＝０）を予測
し、それ以上の速度にならない条件を以下のようにして
求める。

【００９６】図１４、図１５は、固定速度サービスＣＢ
Ｒおよび可変速度サービスＶＢＲの各速度の時間変化
（加速比率一定）を示す図である。図において、横軸ｔ
は時間であり、縦軸Ｓはスループットである。２ｄ時間
（最遠の可変速度端末装置３０と中継ノード装置２０間
の往復遅延時間）経過による加速比率は、それぞれ exp
（２ｄ・Ｒc)、exp(２ｄ・Ｒv)である。Ｒc はＣＢＲ端
末の加速比率係数、ＲvはＶＢＲ端末の加速比率係数で
ある。

【００９７】ここで、２ｄ時間経過後の固定速度サービ
スＣＢＲの速度の増加分δＳc は、 δＳc ＝ＷＸ（１− exp(-２ｄ・Ｒc)) であり、２ｄ時間経過後の可変速度サービスＶＢＲの速
度の増加分δＳv は、 δＳv ＝ＷＸ（１−Ｘ)(１− exp(-２ｄ・Ｒv)) である。また、ｔ＝０の合計速度が許容最大使用率Ｗと
なるので、ｔ＝−２ｄ時点でパケット転送速度の低減が
できる可変速度端末装置へその旨を通知する。この可変
速度端末装置では、最大ｄ時間遅れで速度増加要求表示
を含むパケットが到着しないので、パケット転送速度を
Ｋ倍（０＜Ｋ＜１）して速度低減を行い、再びexp(２ｄ
・Ｒv)の加速比率で送出し、ｔ＝０でＷ（１−Ｘ）Ｋと
する。この経緯を図１６に示す。

【００９８】この図１６に示すように、パケット転送速
度の低減分δＳk は、 δＳk ＝ＷＸ（１−Ｘ)(１−Ｋ）となり、２ｄ時間後の固定速度サービスＣＢＲおよび可
変速度サービスＶＢＲの各速度上昇分δＳc ，δＳv を
吸収する。すなわち、 δＳk ≧δＳc ＋δＳv とすればよい。

【００９９】以上により、パケット転送速度の低減率Ｋ
が０＜Ｋ≦ exp(-２ｄ・Ｒv)−（１− exp(-２ｄ・Ｒc))
Ｘ／（１−Ｘ）を満たせば、ｔ＝０の合計速度が許容最大使用率Ｗとな
ることはない。なお、固定速度サービスＣＢＲおよび可
変速度サービスＶＢＲの各速度の加速比率が小さい場合
（１≫２ｄ・Ｒv ＞０，１≫２ｄ・Ｒc ＞０）は、近似
的に０＜Ｋ≦１−２ｄ・Ｒv −２ｄ・Ｒc ・Ｘ／（１−Ｘ）となり、固定速度サービスＣＢＲの加速比率が可変速度
サービスＶＢＲに対してＸ（１−Ｘ）倍に拡大されるこ
とがわかる。よって、固定速度サービスＣＢＲの加速比
率を小さくすることにより、伝送路のパケット廃棄がな
い許容最大使用率の低下を少なくすることができる。

【０１００】さらに、中継ノード装置２０におけるｔ＝
−２ｄ時点で、２ｄ時間後の速度は（現在の速度）×
（ＣＢＲとＶＢＲの大きい方の速度増加比率）で最大速
度の予測が可能である。

【０１０１】また、以上の説明は速度増加比率（加速比
率）が一定の場合を示したが、速度増加率（加速度）が
一定（ＣＢＲ端末ではＲc,ＶＢＲ端末ではＲv ）として
も同様に説明することができる。例えばＮc 個の固定速
度端末装置の２ｄ時間での速度増加分を２ｄ・Ｒc ・Ｎ
c 、Ｎv 個の可変速度端末装置の２ｄ時間での速度増加
分を２ｄ・Ｒv ・Ｎv 、可変速度端末装置の輻輳時のパ
ケット転送速度の低減分をＬとする。この場合には、Ｌ≧２ｄ・Ｒc ・Ｎｃ／Ｎv ＋２ｄ・Ｒv を満たせば、パケット転送速度の増加を抑えることがで
きる。また中継ノード装置２０におけるｔ＝−２ｄ時点
で、２ｄ時間後の速度は（現在の速度）＋（ＣＢＲとＶ
ＢＲの大きい方の速度増加率)・２ｄ・(Ｎc＋Ｎv)で最
大速度の予測が可能である。

【０１０２】ところで、以上に示した実施例では、固定
速度サービスと可変速度サービスの両サービスを提供す
るパケット多重統合網の混雑回避法を説明したが、可変
速度サービスのみでもパケット廃棄のないサービスが可
能である。さらに、上述の実施例で説明した混雑予知信
号を端末装置に通知して混雑を回避する方法とは異な
り、この実施例では網内で速度増加要求表示を含むパケ
ットを廃棄するかその表示を消去しているので、網内の
通信情報量を増加させないで混雑回避を実現することが
できる。

【０１０３】また、本実施例では、固定速度端末装置と
可変速度端末装置が別装置としていたが、１つの装置で
切り替えて使用するものであってもよい。例えば、ある
パケット転送速度までは固定速度端末であり、それ以上
は可変速度端末装置になる場合でも本実施例の適用は可
能である。すなわち、あるパケット転送速度以下では、
速度増加要求表示を含むパケットに対する動作を無視
し、所定値以下の速度増加率（加速度）あるいは速度増
加比率（加速比率）を有するパケット転送速度でパケッ
トを送信し、それ以上の速度では可変速度端末として動
作させればよい。

【０１０４】また、本実施例では、速度増加要求表示を
含むパケットに対応する可変速度端末装置の速度低減動
作は、各可変速度端末装置のパケット転送速度が公平と
ならない例であったが、上述の実施例に示す方法により
各可変速度端末装置の網使用を公平にすることが可能で
ある。また、パケット長は固定でも可変でもよい。ただ
し、中継ノード装置２０での混雑予測を正確に行うため
には固定長パケットがよいが、可変長パケットでも最大
パケット長（パケット長分布がわかっている場合ではあ
る危険率でのパケット長）を用いて混雑予測が可能であ
る。

【０１０５】（パケット転送速度予測の実施例）次に中
継ノード装置あるいは受信パケット端末装置の混雑予測
回路２５による輻輳予知について説明する。上述の実施
例で説明したように、本発明では、混雑予測回路２５に
おいて、あらかじめ定められたパケット転送速度の加速
度または加速比率の上限値に基づいて将来のパケット転
送速度を予測し、そのパケット転送速度が許容速度を越
えると予測された場合には、混雑予知信号を出力し、あ
るいは速度増加要求表示を消去する。

【０１０６】図１７は、混雑予測回路でのパケット速度
予測器を含む実施例の構成を示すものである。

【０１０７】本発明のパケット速度予測器５３は、送信
パケット端末装置に当たる複数の信号源５０から送信さ
れるパケットを多重化回路５１で多重された後のパケッ
ト転送速度を測定する速度測定器５４と上限加速度αと
現在のパケット転送速度とからｔ時間後のパケット転送
速度を予測する速度予測計算回路５５とを備える。

【０１０８】このパケット速度予測器５３でのパケット
転送速度予測を説明する。まず、測定対象となる信号源
５０の各信号源は、それぞれ宛先アドレスあるいは回線
番号あるいは経路識別番号ごとにパケットの速度時間変
化率（加速度αi ）の上限が規定されている。信号源か
らの信号は多重化回路５１で多重化されて多重化信号出
力となる。この多重化信号出力は速度測定器５４に入力
される。速度測定器５４では、現在のパケット流の時間
Ｔ（sec)当たりの全てのパケットの総ビット数Ｐ（bit)
から、現在のパケット転送速度ＶＶ＝Ｐ／Ｔ（bit/sec) を測定できる。あるいはその他のパケット転送速度の測
定方法として、パケット間隔を測定してもよい。測定さ
れたパケット転送速度は速度予測計算回路５５へ入力さ
れる。また、各信号源５０の速度時間変化率の入力αi
と、予測時間ｔが速度予測計算回路５５へ入力される。
この速度予測計算回路５５はこの３つの入力に基づいて
ｔ時間後のパケット予測を行い速度予測出力として出力
する。

【０１０９】この速度予測計算回路５５での予測計算を
説明する。各信号源５０のｔ時間後の速度上昇がα・ｔ
以下に制限されているため、現在のパケット転送速度か
らα・ｔを越えることはない。このため、信号源５０の
加速度制限値をα₁〜α_mとしたとき、最大の上昇分は

【０１１０】

【数８】である。この値と現在のパケット転送速度Ｖ_Σとを加え
るとｔ時間後の最大速度予測値Ｖ(t) が

【０１１１】

【数９】でパケット転送速度予測計算ができる。このｔ時間後の
最大速度予測値Ｖ(t) と閾値である最大許容速度Ｖ_max
とを比較することによりｔ時間後の輻輳を予測すること
ができる。

【０１１２】このように、本発明では、各信号源５０の
最大加速度を制限したことで最大予測速度を越えないこ
とを保証することができる。これは、従来の確率的な予
測ではなく、決定論的に決めることができるため、輻輳
を確実に回避することができる。

【０１１３】なお、この方法による最大速度予測は、信
号源５０の数ｍが小さいと問題は少ないが、ｍの数が増
加すると、小さな加速度でも時間当たりの速度増加が大
きくなる。これは、輻輳制御に遅れ、特に信号源への制
御信号伝播時間、上述の実施例の遅延時間ｄが大きくな
ると、予測する時間が増加し、現在の速度Ｖ_nowが零で
も予測時間ｔ後には装置処理速度信号もしくは伝送路速
度の最大速度になるおそれがある。これはこの方法によ
る速度予測が信号源数に依存していることに起因してい
る。

【０１１４】次に信号源数に依存しない速度予測方法に
ついて図１８を参照して説明する。図１８は速度時間変
化比率（加速比率：ｅ^β）を用いるパケット転送速度予
測の構成を示す。

【０１１５】複数の信号源５０からの信号が多重化され
た多重化信号出力は、速度予測器５３に入力される。速
度予測器５３は、グループ別速度測定器５６と速度予測
計算回路５５を備える。グループ別速度測定器５６の測
定した現在のグループ別速度と入力される速度時間変化
比率（加速比率：ｅ^β）、予測時間ｔ入力とから速度予
測計算回路５５はｔ時間後の速度予測を行う。

【０１１６】グループ別速度測定器５６は、入力を宛先
アドレスもしくは回線番号または経路識別番号で識別し
てｎグループに分け、各パケット流グループ（Ｇ₁〜Ｇ
_n）ごとに、現在のパケット転送速度Ｖ_G1〜Ｖ_Gnを測定
する。そのグループごとの現在のパケット転送速度を速
度予測計算回路５５に出力する。この各パケット転送速
度測定は図１７の速度測定と同じである。

【０１１７】速度予測計算回路５５は、各信号源５０の
速度時間変化比率（加速比率：ｅ^β）と予測時間ｔか
ら、ｔ時間後の速度予測計算を行う。各信号源の速度の
下限が零でなくｔ時間後の速度上昇比率が単位時間当た
りexp(β) 以下に制限されている場合には、現在の速度
のexp(βt)倍を越えることはないので最大速度上昇の上
限が決まる。このため、信号源５０をｎグループ分けし
た各パケット流グループＧ₁〜Ｇ_nごとに、このグルー
プ内の最大の加速比率係数β_i（ｉ＝１〜ｎ）と各グル
ープごとの現在のパケット転送速度Ｖ_G1〜Ｖ_Gnから、パ
ケット流のｔ時間後のパケット最大速度Ｖ(t) 予測値
は、

【０１１８】

【数１０】によって求めることができる。

【０１１９】この予測誤差を小さくするには、各パケッ
ト流をｎグループにグループ化する場合、加速比率exp
(β) の大小のレベルに分けてすることが望ましい。こ
れは、グループ内では一番大きな加速比率係数βに統一
することで、その上昇比率を越えないように保証できる
からである。

【０１２０】この図１８に示すパケット転送速度予測方
法は、図１７に示す方法と異なり、予測式に信号源数が
ないことにより、多数の信号源を含む多重化信号の予測
に適している。さらに、あるβ_iをβ_i＝０とすること
で、一定速度の信号を含む場合でも速度予測が可能であ
り、可変速度信号源と固定速度信号源とが混在したパケ
ット多重統合網での速度予測にも適用できる。

【０１２１】この図１８のパケット転送速度予測は、各
信号源５０が常時信号を発生している場合に成り立つ
（信号源の下限が零でない場合）。しかし、信号発生を
停止（下限が零の場合）可能である信号源ｊ（ｊ＝１〜
ｓ：信号源の総数をｓとする）が予測時間ｔ内のＴ₀で
信号発生を開始する場合には、各初期値の速度をＶＩ_j
とすると、上限速度をＶＩ_j・exp(β_j( ｔ−Ｔ₀））とした速度増加となる。この信号発生開始時点が各信号
源でランダムであるとすると、予測が不可能であるた
め、初速度ＶＩ_iが非常に小さい値である場合は、速度
予測計算から無視すればよい。もし、無視できない場合
は、全ての初速度の合計を速度予測計算に加えたもの
が、最大速度予測の上限値Ｖ(t) となり、次の式で表さ
れる。

【０１２２】

【数１１】このように、本発明実施例でのパケット転送速度の予測
は、ｔ時間後の最大パケット転送速度を予測できるた
め、将来の輻輳を事前に正確に予測可能であり、輻輳を
事前に回避することができる。

【０１２３】（パケット送出制御の実施例）次に、送信
パケット端末装置３のパケット送出制御について説明す
る。図１９はパケット端末装置のパケット送出制御回路
の構成を示すブロック図であり、図５あるいは図１２の
構成では送信パケット端末装置のパケット流制御回路３
５にあたる。なお、ここでのパケットは固定長パケット
であるセルといわれるものである。

【０１２４】図１９において、セルバッファ６１は、入
力セルａを一時蓄積し、セル送出有無信号ｂが示す「セ
ル送出有」に応じて蓄積したセルを出力セルｃとして送
出する。セルバッファ６１は、蓄積したセルが所定数に
達したときにセル蓄積信号ｄを出力し、送出すべきセル
が無くなったときにエンプティー信号ｅを出力する。ア
ドレス発生回路６２は、出力するアドレス値をセル周期
で１ずつ増加させる回路であり、セル蓄積信号ｄが与え
られると、初期値１から順次増加する読み出しアドレス
ｆをセル送出間隔時間テーブル６４に与える。

【０１２５】セル送出間隔時間テーブル６４には、各ア
ドレス対応にセル送出有無を示すビット情報が書き込ま
れており、読み出しアドレスｆに対応するビット情報を
セル送出有無信号ｂとして出力する。なお、セル送出有
を示すビット情報の間隔はセル送出間隔に対応してお
り、それが指数関数的に短くなるようにセル送出有無を
示す各ビット情報が配列される。その構成例を図２０に
示す。１〜Ｎは、１セル時間ごとの経過時間に対応する
アドレスであり、各アドレスごとに、その経過時間にセ
ル送出を行うことを示すビット情報「１」と、その経過
時間にセル送出を行わないことを示すビット情報「０」
が書き込まれる。したがって、セル送出有無信号ｂは
「１」または「０」の値をとり、各アドレスに対応する
経過時間にセル送出をするか否かを指定する。ここに示
すように、「１」の間隔（セル送出間隔）が指数関数的
に短くなっていくが、その間隔の算出方法については後
述する。

【０１２６】セル速度判定器６３は、読み出しアドレス
ｆとセル送出間隔（セル速度）が対応していることを利
用し、規定アドレスｇと比較することによりセル速度が
規定値を越えたか否かを判定する。さらに、セル速度が
規定値を越えたことが判定されたときに、判定信号ｈを
アドレス発生回路６２に与える。また、アドレス発生回
路６２には、網から輻輳が予測される旨の混雑予知信号
ｉが入力される。

【０１２７】以上の構成に基づいて、セル送出制御動作
について説明する。

【０１２８】セルバッファ６１にセルが蓄積され、セル
蓄積信号ｄがアドレス発生回路６２に与えられると、ア
ドレス発生回路６２は読み出しアドレスｆをインクリメ
ントしながら出力し、セル送出間隔時間テーブル６４は
その読み出しアドレスｆに応じたセル送出有無信号ｂを
セルバッファ６１に順次与える。これにより、セルバッ
ファ６１からは、セル送出間隔時間テーブル６４に記憶
されたセル送出有を示すビット情報の間隔で出力セルｃ
が送出され、指数関数的に短くなるセル送出間隔が実現
される。

【０１２９】また、セル送出間隔に対応するセル速度が
規定されたピーク速度を越えると、セル速度判定器６３
は判定信号ｈをアドレス発生回路６２に送出する。アド
レス発生回路６２はこの判定信号ｈが入力されるごと
に、読み出しアドレスｆを規定されたセル速度に対応す
るアドレス値まで戻し、改めてアドレス値を１ずつ増加
させる処理を繰り返す。これにより一定のセル速度（Ｃ
ＢＲ： Constant bitrate )を維持することができる。
なお、図２０に示すセル送出間隔時間テーブル６４にお
いて、例えばアドレスＮがピーク速度に対応するアドレ
スであるとした場合に、戻りアドレスをＮ−５とする
と、そのビット情報が「１」であるためにピーク速度が
上昇する。したがって、この場合には、読み出しアドレ
スｆを戻したときにセル速度の平均速度とピーク速度の
差が少なくなるアドレスとして、例えばＮ−４を戻りア
ドレスとした方がよい。

【０１３０】また、アドレス発生回路６２に網から混雑
予知信号ｉが入力されると、その時点におけるアドレス
値から所定数あるいは所定比率だけ減少させたアドレス
値まで戻し、改めてアドレス値を１ずつ増加させる。こ
れにより、セル速度を速やかに低下させることができ、
輻輳を防止することができる。なお、混雑予知信号ｉが
入力されたときに所定比率だけ減少させたアドレス値に
戻る場合は、前記実施例で示したセル速度を一定指数比
率低減する方法で、網を使用する全パケット端末装置の
公平使用を保証することができる。また、所定数だけ減
少させたアドレス値に戻る場合は、前記実施例で示した
セル速度を一定比率低減する方法で、最初からセルを送
出しているパケット端末装置に優先権が与えられる。

【０１３１】セル送出有りを示すセル送出有無信号ｂが
セルバッファ６１に与えられた時、セルバッファ内セル
が「０」である場合には、一つ前のセル送出時点からセ
ルバッファに新たなセルがストアされるまでの時間を測
定し、その時間幅に等しいセル速度までアドレス発生回
路６２のアドレス値を戻す。もしくは、アドレス発生回
路６２のアドレス値を初期値に戻す。

【０１３２】次に、セル送出間隔時間テーブル６４の作
成方法について説明する。

【０１３３】例えば伝送速度Ｖ(bit/sec) の伝送路に対
して、セル送出開始からの経過時間ｔ(sec) 定数（初速
度）Ａ、加速比率係数β(1/sec) としたときに、セル速
度が指数関数Ａ・exp(β・ｔ）(bit/sec) に従って増加
するものとする。現在のセル送出間隔をＰ_i（整数）、
そのセル送出開始時における経過時間ｔ_i、セル送出間
隔誤差をＥ_i( ｜Ｅ_i｜＜１）、１セル時間をＴ₀とす
ると、次のセル送出間隔Ｐ_i+1（整数）は、Ｖ／（Ａ・exp(β・（ｔ_i＋Ｐｉ・Ｔ₀）））＋Ｅ_i の少数点以下を切り捨て、または切り上げ、または四捨
五入することにより与えられる。またその時のパケット
送出間隔誤差Ｅ_i+1は、Ｖ／（Ａ・exp(β・（ｔ_i＋Ｐｉ・Ｔ₀）））＋Ｅ_i)
−Ｐ_i+1 によって与えられる。

【０１３４】このようにして次々にセル送出間隔を求め
ることにより、セル送出間隔時間テーブル６４を作成す
ることができる。なお、セル送出間隔の算出に当たっ
て、その前のセル送出間隔誤差を加味して誤差補正を行
うことにより、特に高速セル速度領域において、平均セ
ル速度を時間経過とともに指数関数的に滑らかに上昇さ
せることができる。

【０１３５】図２１に、セル送出制御回路の別の実施例
の構成を示す。図において、アドレス発生回路６５およ
びセル送出間隔時間テーブル６６を除く構成は、図１９
の実施例と同様である。セル送出間隔時間テーブル６６
は、アドレス発生回路６５から読み出しアドレスｆが与
えられたときに、その読み出しアドレスｆに対応するセ
ル送出有無信号ｂをセルバッファ６１に送出するととも
に、戻りアドレスｊ、ｋをアドレス発生回路６５に送出
する。戻りアドレスｊは規定されたセル速度に対応する
戻りアドレスであり、戻りアドレスｋは乗算形または減
算形の戻りアドレスである。

【０１３６】セル送出間隔時間テーブル６６の構成例を
図２２に示す。１〜Ｎは、１セル時間ごとの経過時間に
対応するアドレスであり、各アドレスごとに、その経過
時間にセル送出を行うことを示すビット情報「１」と、
その経過時間にセル送出を行わないことを示すビット情
報「０」が書き込まれる。さらにセル送出間隔時間テー
ブル６６には、各アドレスに対応して、乗算形または減
算形の戻りアドレスｋ₁〜ｋ_Nと、規定されたセル速度
に対応する戻りアドレスｊ₁〜ｊ_Nが書き込まれる。こ
のセル送出間隔時間テーブル６６の作成方法は、上述し
たセル送出間隔時間テーブル６４の場合と同様である。
ただし、乗算形の戻りアドレスｋ₁〜ｋ_Nは、アドレス
値に所定値Ｋ（Ｋ＜１）を乗算した値の小数点以下を切
り捨て、または切り上げ、または四捨五入して求める。

【０１３７】アドレス発生回路６５は、上述したよう
に、網を公平使用する場合には、現時点のアドレスより
所定比率だけ減少させた戻りアドレス（乗算形の戻りア
ドレス）ｋを格納し、その時点で混雑予知信号ｉを入力
された場合に、読み出しアドレスｆをその戻りアドレス
ｋまで戻してアドレスインクリメントを再開する。ま
た、網を優先使用する場合には、現時点のアドレスより
所定数だけ減少させた戻りアドレス（減算形の戻りアド
レス）ｋを格納し、その時点で混雑予知信号ｉが入力さ
れた場合に、読み出しアドレスｆをその戻りアドレスｋ
まで戻してアドレスインクリメントを再開する。

【０１３８】また、アドレス発生回路６５は、規定され
たセル速度に対応する戻りアドレスｊを格納し、セル速
度が規定値を越えたときにセル速度判定器６３から出力
される判定信号ｈに応じて、読み出しアドレスｆをその
戻りアドレスｊまで戻してアドレスインクリメントを再
開する。なお、この戻りアドレスｊは、同様にセル速度
の平均速度とピーク速度の差が少なくなるアドレスに設
定する。

【０１３９】このように、セル送出間隔時間テーブル６
６に各戻りアドレスを書き込んでおくことにより、アド
レス発生回路６５は必要な演算をすることなく、与えら
れた戻りアドレスをそのまま用いることができる。した
がって、セル送出間隔時間テーブル６６のメモリ量は増
加するが、アドレス発生回路６５における乗算器および
減算器が不要となるので、高速動作が可能となる。

【０１４０】なお、以上示した実施例では、混雑予知信
号ｉが入力されたときに、読み出しアドレスｆを所定数
あるいは所定比率だけ減少させたアドレスまで直接戻す
構成を示したが、その時点における読み出しアドレスｆ
をセル時間ごとに１つずつ減少させ、所定数あるいは所
定比率だけ減少させたアドレスまでデクリメントさせる
ようにしてセル速度を減少させてもよい。この場合に、
目的とするアドレスまで減少させた後はアドレスインク
リメントを再開する。

【０１４１】また、以上示した実施例において、混雑予
知信号ｉが入力されたときに、読み出しアドレスｆを所
定比率だけ減少させたアドレスまで戻す構成を採った場
合には、戻りアドレスがセル送出間隔に応じてあらゆる
値を取りうる、すなわち戻る時間位置がランダムになる
ので、複数のパケット端末装置から送出されるセルが混
雑中継ノード装置に同時に到着する確率を小さくするこ
とができる。

【０１４２】なお、図１９、図２０の実施例は速度の増
加の程度が加速比率exp(β) の場合であるが、加速度α
の場合も同様にセル間隔時間テーブルを用いてセル送出
制御回路を構成できる。

【０１４３】

【発明の効果】本発明のパケット網では、将来に輻輳が
発生することを検出するために、パケット転送速度の増
加を表す値として加速度または加速比率という概念によ
り、所定時間後の将来のパケット転送速度を現在のパケ
ット転送速度に基づいて決定論的にかつ正確に予測して
網内での輻輳を予測することができ、その予測に基づい
て効果的なパケット送出制御を行うことが可能である。
このため、（１）パケット網でのパケット廃棄がない、
（２）高スループットの網運用ができる、（３）ノード
のバッファメモリ容量を小さくできる、（４）網トポロ
ジーの制限がない、（５）可変速度と固定速度通信の統
合網ができる、（６）ＣＢＲ送信ノードの規定速度以上
はＶＢＲ送信ノードとして動作できる、（７）１：１、
Ｎ：Ｍ通信にも適用できる、（８）混雑予知信号通知に
より新たなパケットを網内で発生することがない方法が
可能である効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の送信ノードでの送信停止による輻輳回避
原理を説明する図面。

【図２】従来のウインドウフロー制御による輻輳回避原
理を説明する図面。

【図３】本発明が適用されるパケット網の形態を示す
図。

【図４】このパケット網を中継ノード装置と端末装置と
に簡略化して表した図。

【図５】本発明の輻輳回避法を用いる可変速度パケット
端末装置、固定速度パケット端末装置および中継ノード
装置の構成を示すブロック図。

【図６】パケット転送速度の算出方法を説明する図。

【図７】送信パケット端末装置から出力されるパケット
流量(1) と中継ノード装置へ入力されるパケット流量
(2) との時間関係を説明する図。

【図８】ｋ＝1.25とした場合の中継ノード装置における
混雑回避のシミュレーション結果を示す図。

【図９】実施例２の送信パケット端末装置から出力され
るパケット流量(1) と中継ノード装置へ入力されるパケ
ット流量(2) との時間関係を示す図。

【図１０】中継ノード装置における混雑回避のシミュレ
ーション結果を示す図。

【図１１】中継ノード装置における混雑回避のシミュレ
ーション結果を示す図。

【図１２】実施例３の混雑回避法に用いる可変速度端末
装置、固定速度端末装置および中継ノード装置の構成を
示す図。

【図１３】固定速度サービスＣＢＲと可変速度サービス
ＶＢＲの各速度関係を示す図。

【図１４】固定速度サービスＣＢＲの速度の時間変化
（加速比率一定）を示す図。

【図１５】可変速度サービスＶＢＲの速度の時間変化
（加速比率一定）を示す図。

【図１６】合計速度が使用率の上限となると予測した場
合の可変速度サービスＶＢＲの速度低減の様子を示す
図。

【図１７】パケット速度予測器の構成を示すブロック
図。

【図１８】パケット速度予測器の他の構成を示すブロッ
ク図。

【図１９】パケット送出制御回路の構成を示すブロック
図。

【図２０】パケット送出時間間隔テーブルの内容を示す
図。

【図２１】パケット送出制御回路の他の構成を示すブロ
ック図。

【図２２】パケット送出時間間隔テーブルの内容を示す
図。

【符号の説明】

１伝送路２、１０、２０中継ノード装置３パケット端末装置１１パケット伝送路２１、２２バッファメモリ２３、２４経路選択回路２５、２６混雑予測回路２７、２８速度増加要求表示消去回路３０可変速度端末装置３１パケット組立回路３２、３３バッファメモリ３４パケット分解回路３５パケット流制御回路３６バッファ量検出回路３７速度増加要求表示送信回路３８速度増加要求表示受信回路３９混雑予知信号受信回路４０固定速度端末装置４１パケット組立回路４２、４３バッファメモリ４４パケット分解回路４５パケット流制御回路５０信号源５１多重化回路５３パケット速度予測器５４速度測定器５５速度予測計算回路５６グループ別速度測定器６１セルバッファ６２アドレス発生回路６３セル速度判定器６４セル送出間隔時間テーブル６５アドレス発生回路６６セル送出間隔時間テーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号特願平5−46922 (32)優先日平成５年３月８日(1993．3．8) (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (56)参考文献特開平２−179054（ＪＰ，Ａ) 特開平３−97333（ＪＰ，Ａ) ＣＣＩＴＴＲｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎＱ．922，ＡＰＰＥＮＤＩＸＩＷｉｌｌｉａｍＣ．Ｂｅｒｇｍａｎ，”ＮａｒｒｏｗｂａｎｄＦｒａｍｅＲｅｌａｙＣｏｎｇｅｓｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ”，ＴｅｎｔｈＡｎｎｕａｌＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＰｈｏｅｎｉｘＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＣｏｍｐｕｔｅｒｓａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ, 1991，ＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，ｐｐ．552−557 「輻輳回避可変速度網の提案」，信学技報ＳＳＥ93−72 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/56 H04L 12/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】送信ノードと受信ノードとの間で中継ノ
ードを介してパケットの送受が行われるパケット網であ
り、前記送信ノードに許容されるパケット通信速度に上限が
設けられたパケット網において、前記送信ノードのパケット通信速度の時間変化比率（以
下加速比率という）に上限が設定されたことを特徴とす
るパケット網。
【請求項２】パケット網の送信ノードのパケット通信
速度には下限または初速度が設けられた請求項１記載の
パケット網。
【請求項３】パケット網内の中継ノードまたは受信ノ
ードは、通過しているパケットのパケット通信速度また
は到来しているパケットのパケット通信速度と、前記パ
ケット通信速度の加速比率の上限値に基づいてｔ時間後
のパケット通信速度を予測する手段を備える請求項１ま
たは２記載のパケット網。
【請求項４】中継ノードまたは受信ノードは、予測さ
れたパケット通信速度に基づいて輻輳が生じることを予
測する手段を備える請求項３記載のパケット網。
【請求項５】中継ノードまたは受信ノードは、輻輳が
生ずることが予測される場合に送信ノードに輻輳予測を
通知する手段を備える請求項４記載のパケット網。
【請求項６】伝送路を転送されるパケットの宛先アド
レスもしくは回線番号あるいは経路識別番号ごとにパケ
ット通信速度の加速度に上限が規定されているパケット
網に設けられ、現在の到来しているパケット通信速度を検出する手段
と、この検出したパケット通信速度と、前記規定されたパケ
ット通信速度の加速度の上限値とに基づいてｔ時間後の
最大パケット通信速度を予測する手段とを備え、規定されたパケットの加速度の上限をα _i (i＝1 〜m)と
し、現在のパケットの合計速度をＶΣとするとき、ｔ時間後の最大パケット通信速度Ｖ(t) を【数１】で演算して求める手段を備えたことを特徴とするパケッ
ト網の混雑予測回路。
【請求項７】伝送路を転送されるパケットの宛先ア
ドレスもしくは回線番号あるいは経路識別番号ごとにパ
ケット通信速度の加速比率に上限が規定されているパケ
ット網に設けられ、現在の到来しているパケット通信速度を検出する手段
と、この検出したパケット通信速度と、前記規定されたパケ
ット通信速度の加速比率の上限値とに基づいてｔ時間後
の最大パケット通信速度を予測する手段とを備え、規定されたパケットの加速比率の上限をexp(β) とし、
かつパケット速度の下限があり、伝送路をｎグループに
分け、各グループごとに、当該グループ内の最大加速比
率exp(β _i ) (i＝1 〜n)と各グループ毎の現在のパケッ
ト通信速度のＶ _G1 〜Ｖ _Gn から、ｔ時間後の最大パケット
通信速度Ｖ(t) を【数２】で演算して求める手段を備えたことを特徴とするパケッ
ト網の混雑予測回路。
【請求項８】伝送路を転送されるパケットの宛先ア
ドレスもしくは回線番あるいは経路識別番号ごとにパケ
ット通信速度の加速比率に上限が規定されているパケッ
ト網に設けられ、現在の到来しているパケット通信速度を検出する手段
と、この検出したパケット通信速度と、前記規定されたパケ
ット通信速度の加速比率の上限値とに基づいてｔ時間後
の最大パケット通信速度を予測する手段とを備え、規定されたパケットの加速比率の上限をexp(β) とし、
かつパケット速度の初速度をＶＩ _j （ｊ＝１〜ｓ）と
し、伝送路をｎグループに分け、各グループごとに、当
該グループ内の最大加速比率exp(β _i ) (i＝1 〜n)と各
グループ毎の現在のパケット通信速度のＶ _G1 〜Ｖ _Gn と全
てのパケット速度の初速度の合計とから、ｔ時間後の最
大パケット通信速度Ｖ(t) を【数３】で演算して求める手段を備えたことを特徴とするパケッ
ト網の混雑予測回路。
【請求項９】中継ノードを介して受信ノードとパケッ
トの送受を行い、その送出するパケットの許容パケット
通信速度に上限が設けられたパケット網の送信ノードに
おいて、上記パケット上限通信速度の範囲内の、所定値以下の加
速比率の通信速度でパケットを送出する手段と、中継ノードまたは受信ノードから輻輳が生ずる旨の混雑
予知信号を受信するとパケット通信速度を低減する手段
とを備えた送信ノード。
【請求項１０】中継ノードを介して受信ノードとパケ
ットの送受を行い、その送出するパケットの許容パケッ
ト通信速度に上限が設けられたパケット網の送信ノード
において、所定値以下の加速比率の通信速度でパケットを送出する
手段と、規定値以下の通信速度では、中継ノードまたは受信ノー
ドから輻輳が予測される旨の混雑予知信号を受信しても
パケット通信速度を低減せず、前記規定値以上の通信速
度では中継ノードまたは受信ノードから輻輳が予測され
る旨の混雑予知信号を受信するとパケット通信速度を低
減する手段とを備えた送信ノード。
【請求項１１】輻輳が予測される場合の混雑予知信号
の到来に代え、受信速度の上昇を受け入れられる場合に
その旨を示すパケット速度増加要求表示した受信ノード
より送信ノードに送られるパケットが、送信ノードに到
達しないことによりパケット通信速度を低減する手段を
備える請求項９または１０記載の送信ノード。
【請求項１２】混雑予知信号を受信すると、その時点
におけるパケット通信速度に対応するパケット転送間隔
のｋ（ｋ＞１）倍の転送間隔で、またはその時点におけ
るパケット通信速度より一定比率または一定指数比率で
パケット通信速度を減少させた速度でパケットを送信す
る手段を備える請求項９または１０もしくは１１記載の
送信ノード。
【請求項１３】受信した混雑予知信号に基づいて、パ
ケット通信速度を低減するパケット送信制御回路を備え
る請求項９ないし１２のいずれか記載の送信ノード。
【請求項１４】パケット送出間隔が指数関数的に短く
なる時間経過をセル周期毎のアドレスとして有するパケ
ット送出間隔時間テーブルを備え、このテーブルを用い
てパケット送出を行うパケット送信制御回路を備える請
求項９ないし１３のいずれか記載の送信ノード。
【請求項１５】規定されたパケット通信速度に上昇す
ると、この規定されたパケット通信速度に対応する時間
経過アドレスまで戻り、そこから再びテーブルのパケッ
ト送出間隔時間を用いてパケットの送出を行うパケット
送信制御回路を備える請求項１４記載の送信ノード。
【請求項１６】網からの混雑予知信号を受信すると、
前記テーブルの時間経過のアドレスから一定数または一
定比率減少したアドレスへ戻ってパケット送出を行うパ
ケット送信制御回路を備える請求項１４または１５記載
の送信ノード。
【請求項１７】送信ノードと受信ノードとの間で中継
ノードを介してパケットの送受が行われ、前記送信ノードに許容されるパケット通信速度に上限が
設けられたパケット網における輻輳回避方法において、前記送信ノードは、許容パケット通信速度の範囲内でか
つパケット通信速度の加速比率の上限の範囲内でパケッ
トを送出し、前記中継ノードまたは受信ノードは、通過しているパケ
ットのパケット通信速度または到来しているパケットの
パケット通信速度と、前記パケット通信速度の加速比率
の上限値に基づいてｔ時間後のパケット通信速度を予測
し、輻輳が予測される場合には輻輳が予知される旨を前
記送信ノードに通知し、前記送信ノードはこの輻輳が予知される旨の通知を受信
すると、その時点におけるパケット通信速度を低減する
ことを特徴とするパケット網の輻輳回避方法。
【請求項１８】送信ノードと受信ノードとの間で中継
ノードを介してパケットの送受が行われ、全ての送信ノードのパケット通信速度に上限が設けら
れ、送信ノードは輻輳が予知される旨の通知の受信で、
パケット通信速度を低減する送信ノードと、パケット通
信速度が低減しない送信ノードと、規定速度以上で送信
中はパケット通信速度を低減するが規定速度以下で送信
中はパケット通信速度を低減しない送信ノードとを含む
統合網であって、輻輳が予知される旨の通信受信時にパケット通信速度を
低減する送信ノードの速度低減量は、速度低減しない送
信ノードをも含む速度上昇予測分を含めて低減する統合
パケット網の輻輳回避方法。
【請求項１９】輻輳が予測される旨の通知を受信する
と、パケット通信速度を一定値減少させる請求項１７ま
たは１８記載のパケット網の輻輳回避方法。
【請求項２０】輻輳が予測される旨の通知を受信する
と、パケット通信速度を一定比率減少させる請求項１７
または１８記載のパケット網の輻輳回避方法。
【請求項２１】輻輳が生ずる旨の通知を受信すると、
パケット通信速度を一定指数比率減少させる請求項１７
または１８記載のパケット網の輻輳回避方法。
【請求項２２】輻輳が生ずる旨の通知は、パケット通
信速度の増加要求信号もしくは増加要求表示を送信ノー
ドに伝送しないことにより行う請求項１７ないし２１の
いずれか記載のパケット網の輻輳回避方法。
【請求項２３】送信ノードのパケット通信速度には下
限または初速度が設けられた請求項１７、１９ないし２
２のいずれか記載のパケット網の輻輳回避方法。