JP3497556B2 - 非同期転送モード通信装置 - Google Patents

非同期転送モード通信装置

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JP3497556B2 JP09356994A JP9356994A JP3497556B2 JP 3497556 B2 JP3497556 B2 JP 3497556B2 JP 09356994 A JP09356994 A JP 09356994A JP 9356994 A JP9356994 A JP 9356994A JP 3497556 B2 JP3497556 B2 JP 3497556B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非同期転送モード（ＡＴ
Ｍ）通信装置に関する。
【０００２】より詳細には本発明はピークデータトラヒ
ック期間中のＡＴＭスイッチ動作を可能にする装置、お
よび多重化されたＡＴＭセルの流れをそれぞれ異なるポ
ートに個別に振り分ける場合の帯域幅リソースの効果的
な割当て問題を解決した装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】前記の問題はすでに英国特許出願第９２
１２４４７．８号明細書において取り挙げられ、考察さ
れている。
【０００４】ＡＴＭデータトラヒックは主にバーストデ
ータトラヒックである。本来、バーストトラヒックはあ
る期間には広い帯域幅を必要とし、残りの期間はほとん
ど、または全く帯域幅を必要としない。利用可能な帯域
幅を有効に活用するために、ピーク時の帯域幅でなく各
データソースの所要平均帯域幅を利用する帯域幅を割当
てる必要がある。それ故に、平均の帯域幅割当てを用い
ると有利であるが、全ピーク帯域幅は利用できる帯域幅
より広くなることになる。そうなるとＡＴＭスイッチの
動作において、多数のデータソースが同時にバーストし
た場合に、ＡＴＭスイッチ／マルチプレクサ内部にピー
ク過負荷状態が発生し問題となる。このピーク過負荷状
態を制御または制限しなければ、１つまたは複数のスイ
ッチ／マルチプレクサ内部データバッファにおいてデー
タのオーバーフローが生じ、その結果データは失われる
ことになる。
【０００５】特定の出力ポート宛のデータは多数の異な
る入力ポートからスイッチに入る。スイッチを通過する
瞬時全データ転送速度は出力ポートが保持できる能力を
超えるのでバッファが必要になる。しかし、バッファを
設けたとしてもバッファのオーバーフローによりデータ
が失われることがある。単純にピーク容量を増大するこ
とにより実用上差し支えのないレベルにまで、この確率
を下げることは、多くの期間においてスイッチの低利用
という結果を招き到底許容できない。ダイナミック帯域
幅割当てプロトコルは、指定された出力ポートに帯域幅
に対する要求を送出することにより帯域幅を割当て、そ
れから帯域幅が返信アクノリッジメッセージによって指
示されるように割当てられた場合にのみデータを送信す
るという方法を提供している。
【０００６】ＡＴＭ装置において、帯域幅を拡張するた
めの要求メッセージは、入力ポートサーバにより初期処
理のための出力ポート帯域幅割当てメカニズムへ送信さ
れる。スイッチが過負荷されている場合、ある程度帯域
幅をゆるめる働きをなす帯域幅クリアダウンメッセージ
が到来したときのみ、帯域幅を出力ポートで利用でき
る。したがって、帯域幅要求メッセージはクリアダウン
を受信するまで常に拒絶される。このような状況では、
クリアダウンの後で受信される最初の要求は直前のクリ
アダウンの帯域幅を割当てられることになる。このこと
は帯域幅クリアダウンメッセージが到来するまで拒絶さ
れてきた要求メッセージに対し全く不公平である。出力
ポートにより拒絶された要求は適当なバックオフ遅延時
間をおいて再送される。このことは許容できない遅延を
もたらすことになり、帯域幅が生じるとき、バックオフ
遅延時間中にはいることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ピー
クデータトラヒック期間中にデータが失われることのな
いＡＴＭスイッチ動作を実現することである。
【０００８】本発明の別の課題は、上述の問題点を実質
的に取り除いた装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によると、ＡＴＭ
通信装置は複数の入力ポートと複数の出力ポートが配設
されたＡＴＭスイッチを有し、その各入力ポートは入力
ポートサーバからデータの供給を受け、その各出力ポー
トは出力ポートサーバにデータを供給するように構成さ
れており、入力ポートサーバはそれぞれ複数のバッファ
記憶装置を有し、１つのバッファ記憶装置は各出力ポー
ト毎に対応しており、前記出力ポートのデータがスイッ
チを介して出力ポートへ伝送され、入力ポートサーバ内
の各バッファ記憶装置はデータを伝送する前に出力ポー
トサーバと通信して問い合わせるように構成されてお
り、それによって出力ポートサーバのデータ処理容量を
利用可能かを決定しピークデータトラヒック期間中のＡ
ＴＭスイッチ動作を可能にする。
【００１０】問い合わせは共働するバッファ記憶装置に
関して入力ポートサーバからの帯域幅要求信号と、利用
可能な容量がある場合に出力ポートサーバから返信され
るアクノリッジ信号とから構成され、前記要求信号はス
イッチを介してバッファ記憶装置が出力ポートサーバと
通信する出力ポートサーバヘ供給され、前記アクノリッ
ジ信号に応答してデータはバッファ記憶装置からスイッ
チを介して出力ポートへ伝送される。
【００１１】各入力ポートサーバ内に各出力ポートサー
バに対するバッファ記憶装置を有している便宜性と、出
力ポートサーバの容量を利用できないのであればスイッ
チを介しての通信が絶対に実施されないようにすること
により、過負荷の出力ポートサーバを介するデータデー
タ損失を回避し、データを喪失することなくピークデー
タトラヒック期間中のＡＴＭ動作を可能にする。
【００１２】ＡＴＭデータトラヒックはフレーム構成で
伝送され、各フレームは複数のセルを有し、フレームマ
ーカの最後は各フレームの最後のセルで伝送される。
【００１３】本発明の１つの熟考された実施例による
と、要求信号は各フレームの最初のセル、すなわちフレ
ームマーカの最後を含むセルに後続するセルで送信され
る。
【００１４】この場合、要求セルは平均のフレーム長、
すなわちフレームの平均データ容量に基づく帯域幅割当
てを要求するように構成される。
【００１５】本発明の別の実施例によると、要求信号は
バッファ記憶装置に順次記憶されたデータに依存して送
信される。
【００１６】本発明の前記実施例によると、各バッファ
記憶装置は複数のデータしきい値を有し、到達したしき
い値に応じて要求信号が決定され、送出される。したが
って、帯域幅の要求を送信されるデータの量に応じて調
整することができる。
【００１７】本発明の別の実施例によると、ＡＴＭ通信
装置は利用可能な帯域幅容量がない期間に受信された帯
域幅要求のための待ち行列装置を有し、その待ち行列装
置は容量が利用可能になった場合に所定の順序で要求を
送出する。
【００１８】要求の送出の順序は着信順になされる。
【００１９】
【実施例】次に本発明の種々の実施例を添付図面を参照
して説明する。
【００２０】図１は入力ポートサーバと出力ポートサー
バを有するスイッチのブロック図である。図１を参照す
ると、ＡＴＭ通信装置はサーバ２、３、および４からそ
れぞれ入力線５、６、および７を介してデータが供給さ
れるスイッチ１を有している。入力ポートサーバ２、
３、および４は複数の出力ポートサーバにデータを供給
するように構成されている。出力ポートサーバのうちの
１つだけが参照番号８を付けて図示されている。実際に
は多数の入力ポートサーバが配設され、さらに多数の出
力ポートサーバが配設され、スイッチ１を介して入力ポ
ートサーバと通信するように構成されている。本発明の
装置において各入力ポートサーバは複数のバッファ記憶
装置Ａ、Ｂ．．．Ｚを具備しており、その１つのバッフ
ァ記憶装置は出力ポートサーバ８のような各出力ポート
サーバに対応して設けられている。したがって、入力ポ
ートサーバ２、３、および４の入力ポートバッファＡの
信号はスイッチ１を介して出力ポート８に供給されるこ
とが明らかである。同様に入力ポートサーバ２、３、お
よび４のバッファＢの信号は、図示されていないが対応
する出力ポートサーバへの線路９へ供給される。したが
って、この構成ではサーバ２、３、および４のそれぞれ
が出力ポートサーバ８へのアクセスを要求すると過負荷
状態が発生し、データが失われることが分かる。
【００２１】上述のデータ損失を回避するために、デー
タが送信される前に要求信号が送信され、この要求信号
が適切にアクノリッジされなければならないように構成
される。したがって、１つの例をとって、データが入力
サーバ２内のバッファ記憶装置Ａから出力ポートサーバ
８に伝送されるものとすると、入力ポートサーバ２から
出力ポートサーバ８に要求信号が送信され、利用可能な
データの容量があれば出力ポートサーバ８から入力ポー
トサーバ２に、両者間でデータが伝送できることを示す
アクノリッジ信号が送信される。
【００２２】図１に略示されているように、出力ポート
の全帯域幅を利用できるようにするために、不都合に遅
延することなく伝送されなければならない重要なデータ
のための等時性記憶装置の部分１１と、制御データのた
めの制御データ記憶装置の部分１２と、バーストデータ
のための記憶装置の部分１３とが設けられており、矢印
１０で示されている。したがって、出力ポートサーバ８
において、記憶装置の部分の適当な１つ１１、１２、ま
たは１３に空きがあると、スイッチ１を経てポジティブ
アクノリッジ信号が返信され、その結果データ伝送が行
われる。
【００２３】帯域幅要求を処理するメカニズムは図２に
示されている。線路１４上の帯域幅要求信号を受信する
と、コンパレータ１５で帯域幅割当テーブル１６に記憶
された利用可能な帯域幅と比較される。十分な帯域幅が
利用できる場合は、信号が線路１７を介して送出され、
帯域幅割当器１９から線路１８上にポジティブアクノリ
ッジ信号が送信される。さらに、帯域幅割当器１９は帯
域幅割当テーブル１６を更新するために線路２０を介し
てフィードバック信号を送出する。線路１４の要求信号
の要求を満足する帯域幅が利用できない場合は、線路２
１を介して要求を拒絶する信号が送出され、線路１８を
介してネガティブアクノリッジ信号が送出される。
【００２４】要求する帯域幅は予想される平均のフレー
ム長に依存して決められる。通常各フレームは多数のセ
ルを有しており、各セルはその中に所定のデータ量を含
む。１つのフレーム構成において、各フレームの最後部
のセルはフレームマーカの最後を含んでおり、フレーム
マーカの最後に続く次の連続するセルを送信して、平均
のフレームの帯域幅に対応するようにする。
【００２５】本発明の別の実施例において、図３に示す
ように、入力ポート２４と接続された入力ポートサーバ
のバッファ２２と２３のような各バッファは３つのしき
い値Ｔ１、Ｔ２、およびＴ３を有している。装置の動作
中に各しきい値に達すると帯域幅要求信号が送出される
が、要求された帯域幅は送信すべきデータの量により決
められ、したがって、帯域幅が不必要に占有されること
はない。
【００２６】上述の実施例において、ダイナミック帯域
幅割当プロトコルは入力ポートサーバとスイッチの所望
の出力ポートに接続された別のサーバとの間で運用され
る。実際に、出力ポートに接続されたサーバは、その出
力のために確保されている現在の帯域幅に関するデータ
を有するテーブルを保持している。入力ポートサーバが
バーストの送信を要求する場合、最初にスイッチネット
ワークを介して出力ポートサーバに予約信号を送出す
る。予約セルは要求された帯域幅情報を含んでいる。出
力ポートサーバが要求された帯域幅を受け入れることが
できる場合、ポジティブアクノリッジセルが、要求した
入力ポートサーバヘ返送される。この時点でバーストデ
ータを入力ポートから出力ポートへ送信することができ
る。バースト送信が終わると直ちに、明瞭なクリアダウ
ン信号により帯域幅の割当ての解除（ｄｅ−ａｌｌｏｃ
ａｔｉｏｎ）がなされる。事実上、上述の装置はダイナ
ミック予約プロトコルを有し、このダイナミック予約プ
ロトコルはマルチプレクシングポイントをただ一つ含ん
でいる。１００分の１秒台の遅延まで許容するデータサ
ービスと結合して用いられて、再送よりむしろブロッキ
ングが生じた場合、要求信号は待ち行列を作り、データ
は０．９以上という非常に大きなバーストブロッキング
確率（ＢＢＰ）でブロッキングされ、これにより、バー
ストハイピークビットレートデータサービスの性能が一
層向上する。
【００２７】次に図４を参照すると、考察中のＡＴＭ装
置の一部にＡＴＭスイッチングネットワーク２５が含ま
れ、ＡＴＭスイッチングネットワークは入力ポート２６
と出力ポート２７との通信に用いられる。ただ１つの入
力ポートとただ１つの出力ポートしか示されていない
が、もちろん複数の入力ポートと複数の出力ポートを配
設することができる。データは記憶装置２８、２９、お
よび３０に供給されるように構成された多くの異なるソ
ースから入力ポート２６に供給され、各ソースに対して
１つの記憶装置が設けられている。図には３つの記憶装
置２８、２９、および３０しか示されていないが、もっ
と多くのソースが１つの別個の記憶装置を介してポート
２６と接続されるように配設される。記憶装置２８、２
９、および３０へ供給されるデータは、明らかにデータ
と共に制御信号を含むＡＴＭセルの形で伝送される。ス
イッチングネットワーク２５を介する入力ポート２６と
出力ポート２７との間の通信リンクには最大利用可能な
帯域幅が存在するから、記憶装置２８、２９、および３
０のような非常に多くの記憶装置がアクセスを要求する
と、利用できる帯域幅を超過する状況が発生するのは明
らかである。したがって、入力ポートリソース割当器３
１が設けられている。記憶装置２８、２９、および３０
に接続されたソースにより現在利用可能な帯域幅の使用
状況をチェックし、矢印３２で図示されるように記憶装
置から受信した帯域幅要求信号を評価する。受け取った
要求信号は利用可能な帯域幅に応じて修正される。した
がって、所定の帯域幅に対する記憶装置２８からの要求
信号は入力リソース割当器３１で修正され、修正された
要求信号は線路３３を介してフォワード方向に入力ポー
ト２６ヘ供給され、スイッチングネットワーク２５を介
して、線路３４で図示される経路で更に伝送される。ス
イッチを介する経路は帯域幅要求信号とデータで占有さ
れる。帯域幅要求信号は線路３４を介して待ち行列記憶
装置３５に供給されるのに対して、データは待ち行列記
憶装置をバイパスし、装置を通って出力ポート２７から
線路３６へ出力される。出力ポート２７の利用可能な帯
域幅は、線路３８を介して出力ポートで現在使用してい
る帯域幅を監視し、線路３９を介してアクノリッジ信号
を送出する出力ポートリソース割当器３７により評価さ
れ、アクノリッジ信号は線路３９を介し、スイッチング
ネットワーク２５と線路４０を経て要求を出したソース
に返信される。このように、本実施例において、記憶装
置２８が線路３２を介して要求を出すと、入力ポートリ
ソース割当器がこの要求信号を修正し、要求信号は線路
３４を介してスイッチングネットワークを通過し、記憶
装置３５で待ち行列を作る。要求信号は最終的に出力ポ
ートリソース割当器３７に達して処理され、出力ポート
リソース割当器は線路３９と４０を介して適切なアクノ
リッジ信号を送出し、アクノリッジ信号は利用可能な帯
域幅に基づいて、決められた速度で記憶装置からデータ
を送出させる。
【００２８】
【発明の効果】前述のように、帯域幅要求信号が待ち行
列を作る構成により、遅延する可能性の低い、より効果
的な装置が提供できることが分かる。
【００２９】本発明の範囲を逸脱することなく、前述の
構成を種々変形することができる。たとえば、適切なバ
ッファスレッショルディング方法および装置であればど
のようなものでも用いることができる。さらに、本実施
例において、適切な記憶装置を具備した数多くの入力ソ
ースを設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】入力ポートサーバと出力ポートサーバを有する
スイッチのブロック図である。
【図２】帯域幅割当メカニズムを示すブロック図であ
る。
【図３】複数のしきい値を有するバッファ記憶装置の略
図である。
【図４】本発明の別の実施例によるＡＴＭ通信方式を略
示したブロック図である。
【符号の説明】
Ａ〜Ｚ バッファ記憶装置 ２〜４ 入力ポートサーバ ８ 出力ポートサーバ １５ コンパレータ １６ 帯域幅割当テーブル １９ 帯域幅割当器 ２４ 入力ポート ３１ 入力ポートリソース割当器 ３５ 待ち行列記憶装置 ３７ 出力ポートリソース割当器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドリュー ティモシー ヘイター イギリス国 サウザンプトン ビターン パーク コブデン ガーデンス ３ (72)発明者 サイモン ポール デイヴィス イギリス国 ハンプシャー ロムジー ウェスターリング 17 (72)発明者 ヴォルフガング フィッシャー ドイツ連邦共和国 ゲルメリング エリ カシュトラーセ 18デー (72)発明者 トーマス ワースター ドイツ連邦共和国 ミュンヘン ベルグ ラート シュトラーセ 24 (56)参考文献 特開 平４−100451（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−156743（ＪＰ，Ａ) 国際公開93／03566（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04L 12/28 H04Q 3/00

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の入力ポートと複数の出力ポートを
    有するＡＴＭスイッチを有し、その各入力ポートは入力
    ポートサ−バからデータの供給を受け、その各出力ポー
    トは出力ポートサーバにデータを供給するように構成さ
    れており、入力ポートサーバはそれぞれ複数のバッファ
    記憶装置を有し、１つのバッファ記憶装置は各出力ポー
    ト毎に対応しており、前記出力ポートのデータはスイッ
    チを介して前記出力ポートへ伝送され、入力ポートサー
    バ内の各バッファ記憶装置はデ−タを送信する前に出力
    ポートサーバと通信して問い合わせるように構成されて
    おり、それによって出力ポートサーバのデータ処理容量
    を利用可能か否かを決定し、ピ−クデータトラヒック期
    間中のＡＴＭスイッチ動作を可能にすることを特徴とす
    るＡＴＭ通信装置。
  2. 【請求項２】 問い合わせは共働するバッファ記憶装置
    に関して入力ポートサーバからの帯域幅要求信号と、利
    用可能な容量がある場合に出力ポートサーバからのアク
    ノリッジ信号とから構成され、前記要求信号はスイッチ
    を介してバッファ記憶装置が出力ポートサーバと通信す
    る出力ポートサーバヘ供給され、前記アクノリッジ信号
    に応答してデータはバッファ記憶装置からスイッチを介
    して出力ポートへ伝送される請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 ＡＴＭデータトラヒックはフレーム構成
    で伝送され、各フレームは複数のセルを有し、フレーム
    マーカの最後は各フレームの最後のセルで伝送され、要
    求信号は各フレームの最初のセル、すなわちフレームマ
    ーカの最後を含むセルに後続するセルで送信される請求
    項１または２記載の装置。
  4. 【請求項４】 要求セルは平均のフレーム長、すなわち
    フレームの平均データ容量に基づく帯域幅割当てを要求
    するように構成されている請求項３記載の装置。
  5. 【請求項５】 要求信号はバッファ記憶装置に順次記憶
    されたデータに依存して送信される請求項１または２記
    載の装置。
  6. 【請求項６】 各バッファ記憶装置は複数のデータしき
    い値を有し、しきい値に達すると要求信号が送出される
    請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】 利用可能な帯域幅容量がない期間に受信
    された帯域幅要求のための待ち行列装置を有し、該待ち
    行列装置は容量が利用可能になった場合に所定の順序で
    要求を送出するように構成される請求項１から６までの
    いずれか１項記載の装置。
  8. 【請求項８】 送出の順序は着信順になされる請求項７
    記載の装置。
  9. 【請求項９】 優先送出装置は待ち行列をなす各要求に
    属するデータのキャラクターに依存して決められる待ち
    行列をなす要求のために設けられている請求項７記載の
    装置。
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