JP3553185B2 - Ａｔｍキューイングおよびスケジューリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＡＴＭスイッチにおけるＡＴＭセルをキューイング及びスケジューリングするための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＡＴＭネットワーク及びスイッチは、バースト的なトラフィックを含む混合のトラフィックをサポートしている。その特性上、バースト的なトラフィックは一部の時間には高いビットレートを要求し、そして残りの時間に関しては僅かなビットレートを要求するか、あるいは何のビットレートも要求しない。ネットワークにおいて用いられるビットレートを効果的に利用するためすべての接続の総合ピークビットレートが、ネットワークリンクのビットレートよりも大きくなるように、そのピークビットよりも低いビットレートを接続するよう割り当てることが必要である。
【０００３】
この状態をサポートするために、ＡＴＭマルチプレクサは、セルがマルチプレクサに到達し、そしてそれを通って伝送されないときにセルをバッファするためにスイッチの入力において大きなバッファを必要とし、そしてまた、トラフィックが形成されるようスイッチの出力においてもバッファが存在し、これによってスイッチからの伝送の前にトラフィックのプロフィールが変更される。大きなバッファを持つこのようなスイッチは大バッファスイッチと呼ばれる。
【０００４】
ＡＴＭネットワークにおいては、統計的なゲインが要求されるようなサービスカテゴリの品質において仮想チャンネル接続を意図した接続をセットアップすることを望むユーザーは、少なくとも３つのトラフィックパラメータにおいてネットワークと交渉しなければならない。これらのバラメートは、ピークセルレート、維持できるセルレート及び最大バーストサイズ、の幾つかの要素を含んでいる。出力バッファはこのため、セルを蓄積する必要があり、そのようにしてそれらが維持できるセルレートにおいて、しかしそれらのピークセルレートを超えることなく、伝送されることになる。この処理は、複数のＡＴＭ仮想チャンネル接続に関して完了されなければならない。
【０００５】
ドイツ特許出願第９３１２０８２８．４号においては、出側シェーピングアルゴリズムが議論されている。
【０００６】
出側ネットワークリンクに関する許容された接続用に維持できるセルレートの和が、ネットワークリンク上の統計的に多重化されたサービスに関して利用できるビットレートによって取り扱うことができるのであれば、前に述べた出願において開示された出側スケジューラ／シェーパーは、制限されたバッファサイズを持つ統計的ゲインの高いレベルを提供することができる簡単なりソース割り当て処理を用いてリンク上の各接続に関するセルレートに等しい最小サービスレートを保証することができる。
【０００７】
図１を参照すると、どのようにしてＡＴＭセル２が入力線上で装置に入るかを示しており、この線は、この出側待ち行列に関して予定された多重化されたすべてのセルを持つ装置の一部から来るものである。セルの仮想パス識別子／仮想チャンネル識別子ＶＰＩ／ＶＣＩは、その仮想チャンネル接続に関する最小サービスレートとして維持できるセルレートを保つために最大の許された遅延Ｄｍａｘを得るために用いられる。値Ｄｍａｘは次に、リーキィバケットマネージャ６からセルバッファマネージャ４に供給される。セルバッファマネージャ４はカレンダメカニズムを通して伝送に関してセルをスケジュールする。しかし、出力線は、ネットワーク出側リンク上に伝送される前に、他のセルと互いに多重化されたセルをカレンダから転送する。
【０００８】
用いられるカレンダメカニズムが図２に示されており、ここでは以下の省略が用いられている。ＦＬＴはフリーリストテイルであり、ＦＬＨはフリーリストヘッドであり、ＣＥＴはカレンダエントリテイルであり、ＣＥＨはカレンダエントリヘッドであり、ＯＬＴは出力リストテイルであり、そしてＯＬＨは出力リストヘットである。セルバッファマネージャの構成コンポーネントは、セルメモリー、カレンダおよび一連のポインタである。セルがセルバッファマネージャに到達したとき、フリーセルロケーションがフリーセルリストのヘッドから取り出され、そしてセルはそのロケーションにコピーされる。次にこのセルは、時間Ｔ＋Ｄｍａｘ（モジュロＮ_ＣＡ）においてカレンダ上にスケジュールされ、ここで時間Ｔは現在時間であり、そしてＮ_ＣＡはカレンダのサイズである。もし別のセルが同じ時間スロットに関してスケジュールされれば、そのカレンダの時間スロット内の待ち行列の前に、これが加えられる。
【０００９】
２つの出力ポインタが存在しており、１つはリアルタイムポインタＴであり、そして他はリアルタイムポインタの前に移動することができるリードポインタＲＰである。ＲＰおよびＴポインタが同じ時間スロットをポイントしているときには、時間スロットに接続されているセルの完了リンクリストは出力待ち行列に転送されている。もしＲＰポインタがＴポインタの前に移動していれば、これがセルを中に含んでいる時間スロットを発見したときに、セルはそのときに出力待ち行列１に移動され、こうして出力バッファには１つのセルよりも多くは決して存在しないようにされる。この理由は、セルがポインタＴによって表される出力カレンダから伝送されなければならないときに、ＲＰポインタがその時間の前に移動するためである。セルが出力カレンダに到着し、これが時間Ｔにいて直ちにスケジュールされるよう要求するならば、このセルは直接的に出力待ち行列に転送されなければならず、そして遅延なく出力待ち行列から伝送される。この理由によって、ポインタＲＰが実際の時間ポインタＴの前にあるときには、出力待ち行列 はその中に決して１セルよりも多くを持つことはない。しかし、この状態においては、ポインタＲＰは、ポインタＴの前のセルスロットへのその位置にとどまっている。
【００１０】
セルがカレンダに到着し、そしてポインタＴ及びＲＰの間にスケジュールされるよう要求したならば、このセルはスケジュールされるが、しかしまたポインタＲＰはこの新しくスケジュールされたセルの時間スロット位置に戻される。これを処理した後、ポインタＲＰは空でない時間スロットに関して再びカレンダを調べる。この理由は、もしセル到着レートが伝送レートよりも大きければ、多くのでるがカレンダに到着し、そしてポインタＲＰおよびＴの間でスケジュールを要求しているかもしれないからである。単純にそれらを出力ポートに転送することは、即座の出発を持つセルよりも前に伝送された、より後の出発時間を持つセルを取り残すことになる。ポインタＲＰは、常に、ポインタＴに最も近い時間スロット、その中にセルを含む、にポイントされている。
【００１１】
ポインタＲＰがポインタＴの前にあるような状態においては、ポートの負荷が増加するならば、各時間スロットに結びつけられたリンクされたリストは長さにおいて増加し、そして実際上実際の時間ポインタＴはリードポインタＲＰを「キャッチアップ」する。
【００１２】
こうしてリードポインタが現在時間Ｔの前に来ることは可能であるが、決して後ろにはならない。このアルゴリズムはこうして、与えられた仮想チャンネル接続に関する維持できるセルレートを保証するが、しかしピークセルレートには何の制約もない。
【００１３】
【発明の目的】
こうして、本発明の目的はピークセルレートを制限するための装置を提供することである。
【００１４】
【発明の構成】
本発明によれば、ＡＴＭセルが受け取られる入力線およびＡＴＭセルが伝送される出力線とに接続されたバッファ装置と、カレンダが維持できるセルレートを制御する上でバッファ装置に加えられる、そして伝送のために特定のセルをスケジュールするのに用いられる最大遅延値を表す第１信号、そこからチャンネル識別子およびパス識別子が発生される、を各セルごとに受け取るための制御装置と、を含むＡＴＭスイッチの出力側に接続された、ＡＴＭセルをキューイングおよびスケジューリングする装置において、
前記制御装置が、バッファ装置に加えられる最小遅延値を表す第２信号を発生し、そして前記第１信号と同時に伝送のために特定のセルをスケジュールするのに用いることを特徴とする装置が提供される。
【００１５】
この最小遅延値は、ピークセルレートを制御するためにさらに別のカレンダを制御するのに利用される。
【００１６】
【実施例】
本発明の実施例は、添付図面である図３から図７を参照しながら詳細に説明される。
【００１７】
図３を参照すると、入側にはラインカード８が示されており、その出力はＡＴＭマルチプレクサ１２の入力に接続されている。マルチプレクサ１２の出力は統計的な多重化ユニット１６の入力に接続されており、その出力はＡＴＭ交換ネットワーク２０に供給される。交換ネットワーク２０の出力は、さらに別の統計的な多重化ユニット１８の入力に接続されており、その出力はＡＴＭマルチプレクサ１４の入力に接続されている。ＡＴＭマルチプレクサ１４の出力は、交換ネットワークの出側である多数のラインカード１０の入力に接続されている。Ｍで示される種々のコンポーネント間のリンクは、多重化された内部リンクを表している。各統計的な多重化ユニットは、フローコントロール制御器２２を持っている。例えばラインカード８、マルチプレクサ１２および統計的な多重化ユニット１６の組み合わせは、周辺スイッチ群を含んでいる。実際にはＡＴＭ交換ネットワークに接続された多数の周辺スイッチ群が存在する。各統計的な多重化ユニット１６の内部には、ＡＴＭ交換ネットワークに取り付けられた周辺スイッチ群の各々に関して１つの入力待ち行列が存在する。セルはどのような周辺スイッチ群の間でも独立的に送ることができる。そこにはセルレートを制御する制限要素が存在し、そしてそれらはＡＴＭ交換ネットワークから周辺スイッチ群への出力リンクビットレート、および周辺スイッチ群からＡＴＭ交換ネットワークへの出力リンクビットレートである。
【００１８】
フローコントロール処理は、内部的にスイッチへの、そして周辺スイッチ群間の、両方のすべての接続に関して明確にそれらのビットレートの制限を管理しそして、ＡＴＭ交換ネットワークを通るビットレートをピーク確保に制限するよう動作する。
【００１９】
本発明は、一般的には統計的な多重化ユニット１８内に設けられるものであり、そして以下にそれを説明する。
【００２０】
図４を参照すると、ピークセルレートを配慮するために、図１と同様の参照番号が付けられており、セルが伝送されることのできる最も早い時間に相当する、Ｄｍａｘ（最大相互出発時間）のそれと類似の値がリーキィバケットマネージャによって発生されなければならないことを示している。この値Ｄｍｉｎはセルが伝送されることができる前の最小遅延値または「セルスロットの数」として定義される。
【００２１】
このメカニズムに関する動作の全体的な原理は、セルが、そのピークセルレートから計算された時間間隔とその維持できるセルレートから計算された時間間隔との間にだけ送ることができるということである。低負荷条件の下では、セルはピークセルレートに近い状態で送られるが、一方高い負荷の条件ではこれは維持できるセルレートに依存する。以下に説明される方法は、同一のセルに関して２つのスケジューリングメカニズムを利用するものである。それらのメカニズムの１つは、最小時間、ピークセルレートに関してセルをスケジュールするものであり、他方は、最大時間、維持できるセルレートに関してセルをスケジュールするものである。ピークセルレートカレンダは、ピークセルレート基準が合致される前にはセルは送られないということを確実とするよう、リアルタイムで読まれる。しかし、維持できるセルレートカレンダは、最大時間、維持できるセルレートの前に読まれることはあっても、その後に読まれることはなく、こうして、サービスレートの許容＞＝維持できるセルレート、となる。（ピークセルレートおよび維持できるセルレートカレンダからの）両方のスケジュールされた事象が処理されたときに、実際のセルが送られることができる。
【００２２】
リーキィバケットマネージャ６からの２つの値（ＤｍａｘおよびＤｍｉｎ）が、２つの分離されたカレンダに従ってスケジュールするために、新しいセルバッファマネージャ４によって用いられる。維持できるセルレートカレンダと呼ばれる第１カレンダは、前に指摘したドイツ特許出願において説明されているものと全く同じである。第２のカレンダは、ピークセルレートカレンダと呼ばれる。図５を参照すると、維持できるセルレートカレンダとピークセルレートカレンダとの間の比較が示されている。
【００２３】
値Ｔ＋Ｄｍｉｎは、カレンダ上にセルをスケジュールするのに用いられ、そして実際の時間読み出汁ポインタＲＴＲＰは、読み出しポインタの代わりに用いられる。ポインタＲＴＲＰは各時間スロットで増加するので、そのためその時間の前を行くことはない。ポインタＲＴＲＰはまた、図２に示された維持できるセルレートカレンダにおいて用いられるリアルタイムポインタＴに等しい。
【００２４】
図５および図６においては、以下の省略が用いられる。ＦＬＴはフリーリストテイルであり、ＦＬＨはフリーリストヘッドであり、ＣＥＴはカレンダエントリテイルであり、ＣＥＨはカレンダエントリヘッドであり、ＲＰはリードポインタであり、Ｔはリアルタイムポインタであり、ＰＯＬＴはピーク出力リストテイルであり、ＰＯＬＨはピーク出力リストヘッドであり、ＳＯＬＴは維持できる出力リストテイルであり、ＳＯＬＨは維持できる出力リストヘッドであり、そしてＮＣＡはカレンダのサイズである。
【００２５】
各セルはメモリ上に１度だけ蓄積されることが必要であるが、２つのポインタ、維持できるセルレートポインタ、およびピークセルレートポインタ、を必要とする。この働きが論理的にどのように行われるかが、図５及び図６に描かれている。図５においては、セルａ，ｂ，ｄおよびｅが、維持できるセルレートカレンダおよびピークセルレートカレンダの両方の上にスケジュールされるものとして示されている。セルｂおよびａは、ピークセルレートカレンダ上の時間スロット待ち行列を形成する。それらのセルに関するピークセルレートカレンダは、互いにリンクし、そしてそれらの最小出発時間遅延を表すピークセルレートカレンダ時間スロットに取り付けられる。しかしながら、セルｂ、ｄおよびｅは、維持できるセルレートカレンダ上に時間スロット待ち行列を形成する。それらのセルに関する維持できるセルレートカレンダは、互いにリンクされ、そしてそれらの最大出発時間遅延を表す、維持できるセルレートカレンダ時間スロットに取り付けられる。共通セルメモリを持つこれら２つのカレンダの間の相互作用は、図６に示されている。図６を参照すると、セルｂは分離されたポインタを通して両方のカレンダ上にリンクされるように示されている。この説明においては、ポインタおよびセルは互いに他に対して隣接しているが、しかしこれは論理的な表現であって、セルはメモリー内に蓄積され、そしてポインタがそれを識別するがしかし、ポインタはこれが識別するセルとはメモリーの異なるエリア内に存在している。
【００２６】
ポインタＴおよびＲＴＲＰは、異なるカレンダ上のセルスロットをポイントするが、しかしこれは同じ時間を表し、ピークセルレートカレンダ時間スロットは常に維持できるセルレートカレンダスロットよりも前に処理される。ピークセルレート時間スロットの処理は既知のヌル値、たとえばゼロ、に変換されているそれらのピークセルレートポインタ値を持つようこれに取り付けられているすべてのセルを必要とする。維持できるセルレートカレンダから、ゼロにセットされたそれらのピークセルレートポインタ値を持つ処理されたすべてのセルが、出力待ち行列に転送される。維持できるセルレートカレンダによってそれらが処理されたとき、ゼロにセットされたそれらのピークセルレートポインタを持たない維持できるセルレートカレンダに取り付けられたセルは、維持できるセルレートカレンダ上に残される。こうして、ピークセルレートカレンダ時間スロットは、カレンダ上に残されるのが最も少ないセルとなるよう、前に説明されたように、常に最初に処理されねばならない。
【００２７】
それらのピークセルレートポインタがゼロにセットされていない維持できるセルレートカレンダ上に残されたセルは、それらのピークセルレートポインタがいつゼロにセットされるかをモニターされ、維持できるセルレートリードポインタＲＰはそれらに戻り、そしてそれらを出力待ち行列に転送する。この新しいポイントから次に前進調査が再び開始される。
【００２８】
前に説明されたように本発明は、「ルート」に拡張される。ルートはサービスの分離された品質を持つ、しかし同じピークセルレートを持つ仮想チャンネル接続のグループに関して定義される。それらの維持できるセルレートをもとに許容された接続は、ピークセルレートおよび、いくつかのクロス接続を通して次の大きなバッファされたスイッチへのパスを潜在的に、その両方を、規定するためにルートを使用する。カレンダスケジューリングアルゴリズムはこうして、それらの仮想チャンネル接続に結びついたそれらの維持できるセルレート値に、そしてそれらのルートに結びついたそれらのセルレート値に従って、セルをスケジュールすることが可能である。
【００２９】
図７は、ルートを取り扱うために必要となる付加物とともに概略的にカレンダを示した図である。
【００３０】
これは全く明快に、表を参照するようモニター変更だけによってルートを取り扱い、その結果、ルートに関するピークセルレートは幾つかの仮想チャンネル接続ＶＣＣ間に分割され、そしてそのためピークセルレートカレンダによって連結的にスケジュールされることになる。
【００３１】
こうして、幾つかのＡＴＭスイッチから構成されるネットワークにおいては、たとえば維持できるセルレート、ピークセルレートおよび最大バーストサイズのような、トラフィック特性を規定することによってバースト的なデータ接続がセットアップされることは明らかである。ＡＴＭスイッチを通過しているときには、トラフィック特性は合意されたパラメータの外側にあるよう変更され、そしてそのため削除されることを免れない。説明されたように、本発明はＡＴＭセルのＶＣＣ接続上にトラフィックシェーピングを実行するものであり、そのためそれらに割り当てられたパラメータ、すなわち維持できるセルレート、ピークセルレートおよび最大バーストサイズ、内でスイッチから出力される。
【００３２】
当業技術者にとっては、特許請求の範囲に指定されるような本発明の範囲から離れることなく種々の変更が可能であることを容易に理解できるであろう。
【００３３】
【発明の効果】
こうして、ピークセルレートを制限するための装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】どのようにしてＡＴＭセル２が入力線上で装置に入るかを示す図。
【図２】用いられるカレンダメカニズムを示す図。
【図３】ＡＴＭスイッチの標準的なレイアウトを示す図。
【図４】拡張された出側キューイングおよびスケジューリング装置のブロック図。
【図５】ピークセルレートおよび維持できるセルレートカレンダを示す図。
【図６】ピークセルレートと維持できるセルレートカレンダとの間の相互作用を示す図。
【図７】「ルート」操作のために拡張されたピークセルレートおよび維持できるセルレートカレンダを示す図。
【符号の説明】
２ ＡＴＭセル
４ セルバッファマネージャ
６ リーキィバケットマネージャ
８，１０ ラインカード
１２，１４ マルチプレクサ
１６，１８ 多重化ユニット
２０ 交換ネットワーク
２２ フローコントロール制御器

Claims (6)

1. ＡＴＭセルがこの上で受け取られる入力線およびＡＴＭセルがこの上で伝送される出力線とに接続されたバッファ装置と、
   各セルに関するチャンネル識別子およびパス識別子とを受け取り、それらから、バッファ装置に加えられる、そして維持できるセルレートを制御するカレンダに従って伝送のために特定のセルをスケジュールするために用いられる、最大遅延値を表す第１信号を発生する制御装置と、を含むＡＴＭスイッチの出力側に接続された、ＡＴＭセルをキューイングおよびスケジューリングするための装置において、
   前記制御装置が、前記第１信号と同時に、バッファ装置に加えられる、そして伝送のために特定のセルをスケジュールするために用いられる、最小遅延値を表す第２信号を発生することを特徴とする、ＡＴＭセルをキューイングおよびスケジューリングするための装置。
2. 最小遅延値が、ピークセルレートを制御するために別のカレンダを制御するような、請求項第１項記載の装置。
3. 値Ｔ＋Ｄｍｉｎが、第２カレンダ上でセルをスケジュールするのに用いられ、ここにおいてＴ＝実際の時間であり、そしてＤｍｉｎが最小遅延値であるような、請求項第２項記載の装置。
4. 第２カレンダが、各セルに関して、各時間スロットごとに増加される、リアルタイムリードポインタを用いるような、請求項第３項記載の装置。
5. 各セルが前記バッファ装置内に一度だけ蓄積され、そしてピークセルレートカレンダにおけるその時間スロットを識別するための第１ポインタと、そして維持できるセルレートカレンダにおけるその時間スロットを識別するための第２ポインタとを持つような、請求項第４項記載の装置。
6. ルートを規定するチャンネル接続のグループが、ルートに関するピークセルレートを分割し、そしてルートとして前記ピークセルレートカレンダ上でスケジュールされ、しかし維持できるセルレートカレンダ上で個別にスケジュールされるような、請求項第５項記載の装置。

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