JP3364871B2 - Er計算方法及びer付与装置 - Google Patents

Er計算方法及びer付与装置

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JP3364871B2
JP3364871B2 JP22394896A JP22394896A JP3364871B2 JP 3364871 B2 JP3364871 B2 JP 3364871B2 JP 22394896 A JP22394896 A JP 22394896A JP 22394896 A JP22394896 A JP 22394896A JP 3364871 B2 JP3364871 B2 JP 3364871B2
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敬 山下
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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、ABRサービスを
行うATM装置において、各ABRコネクションに対し
てERを計算する方法及び該計算したERをRMセルに
付与する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ABR(Available Bit Rate)サービス
とは、データ通信向けのATM(非同期転送モード)サ
ービスクラスであり、コンピュータ間のデータのやりと
りをATM網上で効率的に行うことを目的としている。
【0003】ABRサービスの特徴としては、 ・送信端末でのセル送出レートを網がフィードバック制
御する、 ・フィードバック制御はRM(Resource Management )
セルを用いて行う、 ・フィードバック制御の方法には、大きく分けて2種類
あり、簡易なBinary(Explicit Forward Congestion In
dication / Relative Rate making )モードと、ER
(Explicit Rate )モードとがある、といったことがあ
げられる。
【0004】各送信端末は網から返されるRMセルに書
かれた情報に従って、各時点におけるACR(Availabl
e Cell Rate :送信端末が許容するセル送出レート)を
決定するが、送信端末は全ての時点において該ACR以
下のレートでセル送出を行わなければならない。
【0005】各コネクションには、コネクション設定時
にPCR(Peak Cell Rate:最大送信可能レート)と、
ICR(Initial Cell Rate :初期送信レート)とが定
められる。前述したACRは、常にPCR以下でなけれ
ばならず、また、コネクション設定直後や、しばらくセ
ルを送出していなかった(アイドル状態)後はICRに
等しくなければならない。
【0006】RMセルには、CI(輻輳通知)ビットや
NI(No Increase )ビット等とともに、ER(網が許
容するセル送出レート)が乗せられる。送信端末は、R
Mセルを、情報転送のためのセルに、通常、数10個当
たり1個の割合で混ぜて送信しなければならない。受信
端末に到着したRMセルは、再び送信端末に送り返され
るが、その間、受信端末や交換機等の途中のATM装置
において、RMセル上のCIビットやNIビット、ER
等が書き換えられる。
【0007】送信端末は送り返されたRMセルのCIビ
ットがセットされていれば、ACRをACR=ACR
(1−RDF)と減少させ、CIビットもNIビットも
セットされていなければ、ACRをACR=ACR+I
CR×RIFと増加させる。
【0008】送信端末はこの計算後の新たなACRをR
Mセル上のERと比較し、両者のうちの小さい方を最終
的に新たなACRとする。なお、RDF(レート減少
率)やRIF(レート増加率)はコネクション設定時に
網とユーザとの間で予め決められる。
【0009】前述したBinaryモードのATM装置ではE
Rを書き換えることはなく、この場合、RMセル上のE
RはPCR等に固定され、実質的な意味を持たない。
【0010】一方、ERモードのATM装置では、各送
信端末毎の各時点における最適なACRを動的に決定
し、それをERとしてRMセルに書き込んで各送信端末
に通知しなければならない。なお、RDF=0かつRI
F=1と設定すれば、ACRを直接、ERに等しくする
ことができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、各送信端末
は必ずしも与えられたACRでセルを送信するわけでは
なく、ACRより小さい値でセル送出を行う端末も多く
存在するため、出力リンク帯域が有効に利用されない可
能性がある。
【0012】既存のER計算方法の中には、各コネクシ
ョンのERの和が出力リンク帯域を越えることを許容
し、出力リンク帯域を有効利用しようとするものもある
が、この場合、出力リンクに入力されるセル流量が出力
リンク帯域より実際に大きくなる可能性が高くなるた
め、セル損失が発生する可能性が高くなるという問題が
あった。
【0013】また、この問題を解決しようとする既存の
ER計算方法として、常に出力リンクへの入力セル流量
を監視し、入力セル流量が多ければERを少し小さく
し、入力セル流量が少なければERを少し大きくすると
いうように、ERの調整を行うものもある。
【0014】しかしながら、この調整を行うにはER計
算方法が複雑化し、ER計算のためのハードウェアコス
トが増大するという問題がある。例えば、既存のER計
算方法では、 ・全コネクションのACRの平均(MACR)を時々刻
々、動的に計算する、 ・出力リンクが輻輳していない場合は、以下のように新
しいERを計算する、 ・出力リンクへの現在の入力セル流量が目標値を下回っ
ている場合は、ERの増加率を、現在の入力セル流量を
もとに計算する、 ・出力リンクへの現在の入力セル流量が目標値を上回っ
ている場合は、ERの減少率を、現在の入力セル流量を
もとに計算する、 ・現在のERに、前記増加率あるいは減少率をかけ、新
しいERの候補値とする、 ・新しいERの候補値が現在のERより大きい場合、予
め定められた1より大きい定数(ERU)をMACRに
かけたものと、ERの候補値との小さい方を新しいER
とする、 ・新しいERの候補値が現在のERより小さい場合、予
め定められた1より小さい定数(ERD)をMACRに
かけたものと、ERの候補値との大きい方を新しいER
とする、 ・出力リンクが輻輳している場合は、MACRにERD
をかけた値を新しいERとする、といったことを行う必
要がある。
【0015】本発明の目的は、セル損失が少なくかつ出
力リンク帯域を有効に利用できるERをハードウェアコ
ストをかけることなく計算可能なER計算方法及びER
付与装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のER計算方法では、予め各コネクション毎
の最大送信可能レートPCRを出力リンク速度より小さ
な値に設定し、出力リンクが非輻輳状態にある場合は、
各コネクションのPCRをそのコネクションのERと
し、輻輳状態にある場合は、出力リンク内のABR用帯
域Aをアクティブコネクション数Nで割った値A/Nを
一律、全てのコネクションに対するERとする。
【0017】ここで、PCRを出力リンク速度より小さ
な値に設定するのは輻輳状態が頻発しないようにするた
めであるが、具体的にはリンク速度の数分の1、例えば
出力リンク速度が150Mbps ならば25Mbps といっ
た値に抑える。
【0018】本発明のER計算方法によれば、出力リン
クが輻輳していない状態ではERをPCRに固定し、輻
輳している状態でも、全コネクションに対して一律に、
ABR帯域をアクティブコネクション数で等分するだけ
という簡単な計算方法であるため、従来の計算方法と比
ベて、ER計算のためのハードウェアコストを低減でき
る。
【0019】本発明方法により計算されたERが送信端
末に与えられる場合、PCRを出力リンク速度より小さ
く抑えているため、輻輳が発生する確率が小さく、出力
リンクが輻輳していない場合は各送信端末がPCRでセ
ルを送出できるので、出力リンク帯域が有効利用され
る。また、出力リンクが輻輳している場合に各コネクシ
ョンのERの和が出力リンク帯域を上回らないようにE
Rが定められるため、輻輳が素早く解消され、セル損失
が発生する可能性を低くすることができる。
【0020】PCRを出力リンク速度より小さくするこ
とにより、輻輳の発生が抑えられることを表1を用いて
示す。
【0021】表1は、PCRの増減による輻輳状態の発
生確率の変化を示している。ここでの輻輳状態とは、A
TM装置内のコネクション多重部に1ミリ秒の間に到着
するセル数が、1ミリ秒の間に出力リンクが運べるセル
数を上回ることとしている。表1の数値は、150Mbp
s の出力リンクに、平均1MByteの大きさのデータを平
均1Mbps の割合で発生する送信端末をつなげたコネク
ションが40多重された場合を、計算機シミュレーショ
ンした場合の数値例である。ここで、ICR=5Mbps
、RIF=1/64、RDF=0としている。表1よ
り、PCRが小さいほど輻輳の発生確率が小さいことが
わかる。
【0022】
【表1】 また、本発明のER付与装置では、アクティブコネクシ
ョン数観測手段によりアクティブ(セル送出を行ってい
る)なコネクションの数を観測し、輻輳監視手段により
出力リンクが輻輳状態にあるか否かを監視する。また、
出力リンクが輻輳状態にあれば、ER計算手段により、
前述したER計算方法に基づいてERを決定する。さら
に、RMセル情報読み出し書き込み手段により、前記計
算されたERもしくはPCR格納メモリに格納された各
コネクションのPCRを、各ABRコネクションのRM
セルに書き込むことにより、セル損失が少なくかつ出力
リンク帯域を有効に利用できるERが付与可能となる。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を詳細
に説明する。
【0024】図1は本発明の実施の形態の一例を示すも
ので、ここでは本発明のER計算方法を用いたER付与
装置を有するATM装置の例を示す。即ち、図中、1は
ATM装置であり、ER付与装置2、MUX部3及びD
EMUX部4を備え、複数のABRコネクションがMU
X部3によって出力リンク5に多重されている。ここ
で、MUX部3には出力リンクから一時的にあふれたセ
ルを保持するセルバッファがあり、受信端末から送信端
末へ送り返されるRMセルは入力リンク6からATM装
置1に到着するものとする。
【0025】ER付与装置2は、アクティブコネクショ
ン数観測手段21、輻輳監視手段22、ER計算手段2
3、PCR格納メモリ24及びRMセル情報読み出し書
き込み手段25を備えている。
【0026】アクティブコネクション数観測手段21
は、予め決められた観測時間(例えば、1ミリ秒)の間
に出力リンク5宛にMUX部3にセルが到着したコネク
ションの数を検出し、その数をアクティブコネクション
数Nとし、その値を次の観測時間が終了するまで保持す
る。
【0027】輻輳監視手段22は、MUX部3のセルバ
ッファ内の出力リンク5宛のセル数Qを常時監視し、Q
が閾値Q1を越えている場合、出力リンク5は輻輳状態
にあると判断する。また、Qが閾値Q2以下になった
場、合出力リンク5が輻輳状態から非輻輳状態に変化し
たと判断する。但し、Q2はQ1を上回らないものとす
る。
【0028】ER計算手段23は、アクティブコネクシ
ョン数観測手段21での観測時間の終了毎に、出力リン
クが輻輳状態であるか非輻輳状態であるかの情報を輻輳
監視手段22から取り出す。出力リンクが輻輳状態にあ
る場合は、アクティブコネクション数観測手段21から
アクティブコネクション数Nを取り出し、出力リンク内
のABR帯域AをNで割った値A/Nを計算し、それを
新しいER値として、次の観測時間の終了時まで保持す
る。
【0029】PCR格納メモリ24は、各コネクション
のPCRを保持する。
【0030】RMセル情報読み出し書き込み手段25
は、受信端末から送信端末へ送り返されるRMセルが入
力リンク6からATM装置1に到着した場合、輻輳状態
であるか否かの情報を輻輳監視手段22から取り出し、
出力リンク5が輻輳状態にある場合はER計算手段23
からERを取り出し、出力リンクが非輻輳状態にある場
合はPCR格納メモリ24から該当コネクションのPC
Rを取り出してERとし、これらのER(ER_hereと
する)が、RMセルのERフィールドに既に書き込まれ
ているER(ER_written とする)より小さい場合の
み、ER_hereを該RMセルのERフィールドに上書き
する。
【0031】前記装置によれば、アクティブコネクショ
ン数観測手段21、輻輳監視手段22及びER計算手段
23により、前述したER計算方法に従うERを計算で
き、さらに、PCR格納メモリ24及びRMセル情報読
み出し書き込み手段25により、ERを決定し、各AB
RコネクションのRMセルに書き込むことができる。
【0032】また、前述した装置において、輻輳監視手
段22を以下のように変更することもできる。
【0033】即ち、輻輳監視手段22は、アクティブコ
ネクション数観測手段21における各アクティブコネク
ション数観測時間の間に出力リンク5宛にMUX部3に
到着するセル数を計測し、観測時間の終了時に計測した
到着セル数をもとに出力リンクが輻輳状態にあるか否か
を判断し、判断結果を次の観測時間の終了まで保持す
る。前回の判断時に非輻輳状態にあると判断した場合、
到着セル数が閾値T1を上回っていれば、出力リンクが
輻輳状態に変化したと判断し、T1以下であれば非輻輳
状態が継続していると判断する。また、前回の判断時に
輻輳状態にあると判断した場合、到着セル数が閾値T2
以下であれば、出力リンクが非輻輳状態に変化したと判
断し、T2を上回っていれば輻輳状態が継続していると
判断する。但し、T2はT1を上回らないものとする。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のER計算
方法によれば、出力リンクが輻輳していない場合はER
をPCRで固定し、輻輳している場合でも、ABR帯域
をアクティブコネクション数で割った値をERとして、
全コネクションに対して一律に与えるという簡単な方法
であるため、従来の計算方法と比べてER計算のための
ハードウェアコストを低減できる。
【0035】本発明のER計算方法によれば、出力リン
クが輻輳していない場合、各送信端末はPCRでセルを
送出できるので、出力リンク帯域を有効利用できる。ま
た、出力リンクが輻輳している場合、各コネクションの
ERの和が出力リンク帯域を上回らないように定められ
るため、輻輳が素早く解消され、セル損失が発生する可
能性を低くすることができる。
【0036】本発明のER付与装置によれば、アクティ
ブコネクション数観測手段、輻輳監視手段及びER計算
手段により、前述したER計算方法に従うERを計算で
き、さらに、PCR格納メモリ及びRMセル情報読み出
し書き込み手段により、ERを決定し、各ABRコネク
ションのRMセルに書き込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したシステムの実施の形態の一例
を示すブロック図
【符号の説明】
1…ATM装置、2…ER付与装置、3…MUX部、4
…DEMUX部、5…出力リンク、6…入力リンク、2
1…アクティブコネクション数観測手段、22…輻輳監
視手段、23…ER計算手段、24…PCR格納メモ
リ、25…RMセル情報読み出し書き込み手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−162865(JP,A) 特開 平10−32588(JP,A) 山下 敬・上松 仁・坪井利憲,ER モードスイッチによるABRサービスの WAN環境における実現性,信学技報, 日本,電子情報通信学会,1995年11月27 日,CS95−130,pp.13−18 山下 敬・上松 仁・坪井 利憲,E Rモードスイッチを用いたABRサービ スの広域網における性能について,1996 年電子情報通信学会総合大会,日本,電 子情報通信学会,1996年3月11日,B− 767,p.199 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 12/56 200

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のABRコネクションを一つの物理
    的あるいは論理的な出力リンクに多重化するATM装置
    における、網が許容するセル送出レートERの計算方法
    において、 予め各コネクション毎の最大送信可能レートPCRを
    ERをPCRと同一とした場合のPCRと輻輳発生確率
    との関係をシミュレーションした結果をもとに決定した
    出力リンクにおけるPCRの上限値以下でかつ出力リン
    ク内のABR用帯域Aを出力リンクに多重化されている
    全コネクション数で割った値以上に設定し、 出力リンクが非輻輳状態にある場合は、各コネクション
    のPCRをそのコネクションのERとし、 出力リンクが輻輳状態にある場合は、出力リンク内のA
    BR用帯域Aをアクティブコネクション数Nで割った値
    A/Nを一律、全てのコネクションに対するERとする
    ことを特徴とするER計算方法。
  2. 【請求項2】 複数のABRコネクションを一つの物理
    的あるいは論理的な出力リンクに多重化するATM装置
    における、網が許容するセル送出レートERの付与装置
    において、 動的あるいは固定的に定められた長さの観測時間毎にア
    クティブコネクション数を算出し、記録するアクティブ
    コネクション数観測手段と、 出力リンクが輻輳状態にあるか否かを監視する輻輳監視
    手段と、 アクティブコネクション数観測手段での観測時間の終了
    毎に、輻輳監視手段から出力リンクが輻輳状態であるか
    否かの情報を取り出し、輻輳状態にある場合はアクティ
    ブコネクション数観測手段からアクティブコネクション
    数を取り出し、出力リンク内のABR用帯域Aをアクテ
    ィブコネクション数Nで割った値A/Nを計算し、これ
    を新しいERとして保持するER計算手段と、ERをPCRと同一とした場合のPCRと輻輳発生確率
    との関係をシミュレーションした結果をもとに決定した
    出力リンクにおけるPCRの上限値以下でかつ出力リン
    ク内のABR用帯域Aを出力リンクに多重化されている
    全コネクション 数で割った値以上に設定した 各コネクシ
    ョンの最大送信可能レートPCRを保持するPCR格納
    メモリと、 受信端末から送信端末へ送り返されるRMセルが入力リ
    ンクからATM装置に到着した際、輻輳監視手段から輻
    輳状態であるか否かの情報を取り出し、輻輳状態にある
    場合はER計算手段からERを取り出し、非輻輳状態に
    ある場合はPCR格納メモリから該当コネクションのP
    CRを取り出してERとし、これらのERが、RMセル
    のERフィールドに既に書き込まれているERより小さ
    い場合のみ、該RMセルのERフィールドに上書きする
    RMセル情報読み出し書き込み手段とを備えたことを特
    徴とするER付与装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
山下 敬・上松 仁・坪井 利憲,ERモードスイッチを用いたABRサービスの広域網における性能について,1996年電子情報通信学会総合大会,日本,電子情報通信学会,1996年3月11日,B−767,p.199
山下 敬・上松 仁・坪井利憲,ERモードスイッチによるABRサービスのWAN環境における実現性,信学技報,日本,電子情報通信学会,1995年11月27日,CS95−130,pp.13−18

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