JP3607017B2 - セル交換機におけるフィードバック制御装置及びセルスケジューリング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＢＲサービスにおける、フィードバック制御に基づく網輻輳の回避技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＡＴＭ ＦｏｒｕｍやＩＴＵ−Ｔにおいて、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）方式によるデータ交換技術をＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）やＷＡＮ（ワイドエリアネットワーク）等の高速データ通信網へ適用するためのサービス方式として、ＡＢＲ（Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ） サービスと呼ばれるサービスが提案されている。このＡＢＲサービスでは、網輻輳情報が交換機から送信端末にフィードバックされることにより、網輻輳を回避することが可能である。より具体的には、ＡＢＲサービスは、交換機が網リソースの使用状況を監視しながら送信端末の送信レートをピークセルレートＰＣＲと最小セルレートＭＣＲの間でダイナミックに変更させることにより、網の効率的運用を図りかつ網の輻輳を回避しセル損失を回避することを可能とする網サービスである。以下に、ＡＢＲサービスについて説明する。
＜ＡＢＲサービス＞
ＡＢＲサービスを利用した通信においては、網リソースの情報を端末に通知するために、リソース管理セル（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｅｌｌ：ＲＭセル）が使用される。送信端末は、一定個数のユーザデータセルを送出する毎に、ＲＭセルを送出する。そのＲＭセルは、ＡＴＭ網を経て受信端末に達し、そこで折り返されて再び送信端末に戻ってくる。
【０００３】
一方、ＡＴＭ網内のＡＴＭ交換機は、交換機を通過するＲＭセルに対して、交換機内のリソース情報（帯域情報、輻輳情報）を書き込むことにより、網側の情報を送信端末に通知する。帯域情報や輻輳情報等が書き込まれたＲＭセルを受信した送信端末は、それらの情報に従って自身の許可セルレートＡＣＲ（Ａｌｌｏｗｅｄ Ｃｅｌｌ Ｒａｔｅ）を再計算し、ＡＣＲ以下のレートで通信を行う。
【０００４】
また、送信端末は、通信開始時において、最大送信レートであるピークセルレートＰＣＲ（Ｐｅａｋ Ｃｅｌｌ Ｒａｔｅ） 、及び最低要求レートである最小セルレートＭＣＲ（Ｍｉｎｕｍｕｍ Ｃｅｌｌ Ｒａｔｅ）を網に申告し、交渉する。送信端末は、交渉の結果決定したＰＣＲを超えたレートで、ＡＴＭセル（以下、単にセルという）を送出することはできない。また、ＡＴＭ網は、送信端末に対して、交渉の結果決定したＭＣＲ以上のレートを保証する。従って、送信端末における許可セルレートＡＣＲは、ＭＣＲ以上ＰＣＲ以下の範囲で変動する（ＭＣＲ≦ＡＣＲ≦ＰＣＲ）。
【０００５】
これらの動作によって、ＡＴＭ網側は、輻輳の回避及び輻輳からの回復を図ることが可能となり、端末側にとっては、網のリソースが空いている場合には高い送信レートでセルを送信できる。
＜ＡＢＲ端末の動作＞
ＡＢＲサービスを利用して通信する送信端末（ＡＢＲ送信端末）及び受信端末（ＡＢＲ受信端末）の動作は、ＡＴＭ Ｆｏｒｕｍで標準化の対象となっている。以下に、その主な動作について、簡単に説明する。
ＡＢＲ送信端末
図１０のフォワード方向フローとして示されるように、送信端末は、各時点における許可セルレートＡＣＲ以下のレートで、セルを送出する。その際、送信端末は、一定個数（Ｎｒｍ−１）個のユーザデータセルを送出する毎に、ＲＭセルを１個送出する。送信端末がＲＭセルを受信した場合に、ＲＭセル中の輻輳表示ビットであるＣＩ（Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ） ビットが０（非輻輳）に設定されていたならば、送信端末はＡＣＲの値を一定値だけ増加させる。また、ＣＩビットが１（輻輳）に設定されていたなら、送信端末はＡＣＲの値を一定値だけ減少させる。更に、送信端末は、上記動作と同時に、ＲＭセル中に書き込まれている明示的指示レートＥＲ（Ｅｘｐｌｉｃｉｔ Ｒａｔｅ）と先に再計算したＡＣＲとの大小を比較し、小さい方の値を新たなＡＣＲとする。この時、ＡＣＲの値は、ＭＣＲ≦ＡＣＲ≦ＰＣＲの範囲内でなければならない。
ＡＢＲ受信端末
図１０のバックワード方向フローとして示されるように、受信端末は、送信側から転送されてきたユーザデータセルを終端すると共に、受信したＲＭセルを折り返して送信端末に向けて送信する。この場合に、受信端末は、ＲＭセルの受信の直前に受信したユーザデータセル中に輻輳を表すＥＦＣＩ（Ｅｘｐｌｉｃｉｔ Ｆｏｒｗａｒｄ Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ：明示的前方輻輳表示）ビットが１に設定されているならば、折り返すＲＭセル中の輻輳表示ビットＣＩを１に設定し、そのＲＭセルを送出する。
＜ＡＴＭ交換機の動作＞
ＡＢＲサービスを実現するＡＴＭ網側つまりＡＴＭ交換機の動作は、おおよそ大別して２種類あり、それぞれＥＦＣＩモード及びＥＲモードと呼ばれる。
ＥＦＣＩモード
ＡＴＭ交換機は、輻輳時に、そのＡＴＭ交換機を通過するユーザデータセル中のＥＦＣＩビットを設定し、そのセルを通過させる。
ＥＲモード
ＡＴＭ交換機は、内部のリソースや輻輳状況に応じて、送信端末側に送信を許すレートである明示的指示レートＥＲを計算し、その値を、ＡＴＭ交換機を通過する順方向（フォワード方向、送信側→受信側）或いは逆方向（バックワード方向、受信側→送信側）のＲＭセル中に書き込む。その際に、ＡＴＭ交換機は、ＲＭセル中のＥＲ値と交換機が計算したＥＲ値とを比較して得られる小さい方の値を、ＲＭセルに書き込む。
【０００６】
更に、送信端末から送出されているＲＭセルとは別に、ＡＴＭ交換機又は受信端末がＲＭセルを生成して送信端末側に送り出すことも可能である。この際、ＡＴＭ交換機又は受信端末は、ＲＭセル中のＣＩビットを設定し、或いは、自分自身が計算したＥＲ値をＲＭセルに書き込む。
【０００７】
ＡＢＲサービスを実現するＡＴＭ交換機の動作として、上述のモード分類とは別に、ＡＢＲ ＶＳ／ＶＤ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｓｏｕｒｃｅ／Ｖｉｒｔｕａｌ Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ：仮想送信／仮想受信）と呼ばれる機能が規定されている。このＶＳ／ＶＤ機能が実現される場合、図１１に示されるように、ＡＴＭ交換機の上流側（送信端末側）に、その上流側から転送されてきたＲＭセルを折り返すＶＤ機能が実装され、ＡＴＭ交換機の下流側（受信端末側）に、その下流側に向かってＲＭセルを中継する又は新たに送出するＶＳ機能が実装される。
【０００８】
このように、ＶＳ／ＶＤ機能においては、あるＡＢＲコネクションに対し、ＡＴＭ交換機が、ＲＭセルの生成、折返し、及び終端を内部的に行うことにより、ＡＢＲコネクションの制御ループが、送信端末−ＡＴＭ交換機−受信端末−ＡＴＭ交換機−送信端末という単一のループではなく、図１１に示されるように、複数のループに分割（セグメント化）される。
【０００９】
この場合に、ＡＴＭ交換機内に実現されるＶＤ機能が受信端末の機能を仮想的に模擬し、同じくＡＴＭ交換機内に実現されるＶＳ機能が送信端末の機能を仮想的に模擬する。
【００１０】
このように、ＡＢＲサービスにおける制御ループが複数に分割され、各制御ループにおいて並列にフィードバック制御が実行されることによって、フィードバックの応答性能を向上させることが可能となる。その結果、ＡＴＭ網側では、輻輳の回避及び輻輳からの回復をより迅速に図ることが可能となり、端末側では、網のリソースが空いている場合により速く高い通信レートでのセルの通信が可能となる。
【００１１】
上述のＶＳ／ＶＤ機能の具体的な機能として、以下の諸機能が実現される必要がある。
（１） ＡＴＭ Ｆｏｒｕｍ ＴＭ（トラヒックマネージメント）４．０に規定されているＡＢＲ ｓｏｕｒｃｅ／ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ （送信側／受信側）動作（必須機能）。
【００１２】
ａ）ＲＭセルの生成及び終端（ＶＳに実装されるべき機能）。
ｂ）受信されたバックワードＲＭセルに設定されている情報に基づく許可セルレートＡＣＲの算出（ＶＳに実装されるべき機能）。
【００１３】
ｃ）ＡＣＲでのユーザデータセルの送出（ＶＳに実装されるべき機能）。
ｄ）ＲＭセルの折返し＋アウトレートＲＭセルのスケジューリング（ＶＤに実装されるべき機能）。なお、アウトレートＲＭセルとは、折り返された側の回線の空き帯域がＡＢＲ制御により０にされている場合に、ＣＬＰ＝１（後述する図７参照）が設定されて送出されるＲＭセルをいう。このアウトレートＲＭセルは、ＣＬＰ＝０が設定されているＲＭセルよりも、網内で廃棄される確率が高くなる。
【００１４】
ｅ）ＥＦＣＩビットが１に設定されているユーザデータセルが受信された場合に、折り返すＲＭセル中の輻輳表示ビットＣＩを１に設定する機能（ＶＤに実装されるべき機能）。
【００１５】
ｆ）ＢＥＣＮ ＲＭセル（逆方向明示的輻輳表示ＲＭセル）の生成（ＶＤに実装されるべき機能）。
（２） ＭＣＲ（最小セルレート）値の受渡し（必須機能）。
【００１６】
ａ）ＶＳで受信された下流側（受信端末側）からのＲＭセル内のＭＣＲ（最小セルレート）値を、上流側（送信端末側）のＶＤへ受け渡す機能。
ｂ）ＶＤで受信された上流側からのＲＭセル内のＭＣＲ値を、下流側のＶＳへ受け渡す機能。
【００１７】
（３） 同一交換機内のＶＳ−ＶＤ間の制御機能（ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ） 。
ａ）ＶＳで終端されたＲＭセル内のＥＲ値を、そのＶＳが収容されている交換機と同じ交換機内の上流側のＶＤへ受け渡す機能。
【００１８】
ｂ）サポートするセグメントに対するＡＢＲパラメータの設定。
ｃ）スイッチ内の、輻輳が発生したポイントでのＥＲの計算機能
以上の動作がＡＴＭ Ｆｏｒｕｍで標準化の対象となっているが、具体的な制御方式や実装方法に関しては標準化の対象外である。例えば、ＡＴＭ交換機内での輻輳状態の検出方法、或いは、明示的指示レートＥＲの計算アルゴリズムは、標準化の対象外である。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
特に、上述したＶＳ／ＶＤの具体的機能のうち、（３） 同一交換機内のＶＳ−ＶＤ間の制御機能については、有効な従来技術はなかった。
【００２０】
本発明の課題は、同一交換機内のＶＳ−ＶＤ間の有効な制御機能とそれに関連するダイナミックシェーピング機能を実現することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様は、固定長のセルをそれに付加されたルーティング情報に従って自律的にスイッチングさせるセル交換機（ＡＴＭ交換機）において、そのセル交換機における輻輳状態をリソース管理セル（ＲＭセル）を用いて通信の上流側装置にフィードバックさせることにより、その上流側装置に対してセルの送信レートを可変させるフィードバック制御装置を前提とする。
【００２２】
まず、リンク側仮想受信手段（ＶＤ−Ｌ１０５）は、コネクション毎に、上流側装置が接続される入力リンク（入力リンク１０３）上を転送されてきたフォワードリソース管理セル（Ｆ−ＲＭセル）を終端して折り返し、それを、上流側装置に返送されるバックワードリソース管理セル（Ｂ−ＲＭセル）として、上流側装置が接続される出力リンク（出力リンク１０４）に送出することにより、上流側装置との間で上りフィードバック制御ループ（上り制御ループ１１１）を形成する。
【００２３】
リンク側仮想送信手段（ＶＳ−Ｌ１０６）は、コネクション毎に、フォワードリソース管理セルを新たに生成して通信の下流側装置が接続される出力リンクに送出し、下流側装置で折り返されその下流側装置が接続される入力リンク上を転送されてきたバックワードリソース管理セルを終端し、その終端したバックワードリソース管理セルに設定されている情報に基づくレートで下流側装置が接続される出力リンクにユーザデータセルを送出することによって、下流側装置との間で下りフィードバック制御ループ（下り制御ループ１１２）を形成する。
【００２４】
このリンク側仮想送信手段は例えば、出力ハイウエイ上を転送されてきたユーザデータセルをコネクション毎に一時保持する第２のバッファ手段（共通バッファ部２２５）と、コネクション毎に、終端したバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに対応するセル読出し間隔で、第２のバッファ手段に一時保持されているユーザデータセルを読み出して出力リンクに送出する第２のダイナミックシェーパ手段とを含む。
【００２５】
内部側仮想送信手段（ＶＳ−Ｉ１０７）は、リンク側仮想受信手段に接続され、コネクション毎に、フォワードリソース管理セルを新たに生成してセル交換機内のスイッチ装置が接続される入力ハイウエイ（入力ハイウエイ１０９）に送出し、スイッチ装置（スイッチ部１１４）が接続される出力ハイウエイ（出力ハイウエイ１１０）上を転送されてきたバックワードリソース管理セルを終端し、その終端したバックワードリソース管理セルに設定されている情報に基づくレートでスイッチ装置が接続される入力ハイウエイにユーザデータセルを送出し、その終端したバックワードリソース管理セルに設定されている情報に基づくレートを新たに生成するフォワードリソース管理セルに設定し、その終端したバックワードリソース管理セルに設定されている情報をリンク側仮想受信手段を介して上りフィードバック制御ループにフィードバックさせる。
【００２６】
この内部側仮想送信手段は例えば、入力リンク上を転送されてきたユーザデータセルをコネクション毎に一時保持する第１のバッファ手段（共通バッファ部２０６）と、コネクション毎に、終端したバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに対応するセル読出し間隔で、第１のバッファ手段に一時保持されているユーザデータセルを読み出して入力ハイウエイに送出する第１のダイナミックシェーパ手段（ダイナミックシェーパ部２１３）とを含む。
【００２７】
また、上記内部側仮想送信手段は、例えば、第１のバッファ手段がユーザデータセルを一時保持するコネクション毎に、ユーザデータセルに付加されている品質クラス情報に基づいてその各コネクションの品質クラスを管理する品質クラス管理手段（品質クラスフィルタ部２０８、品質クラスキュー２０９）と、第１のバッファ手段が満杯になっている状態で新たなユーザデータセルが入力した場合に、品質クラス管理手段を参照することにより、その新たに入力したユーザデータセルに設定されている品質クラス情報に対応する品質クラスよりも低い品質クラスに対応するコネクションのユーザデータセルが一時保持されている第１のバッファ手段上の記憶領域を奪い取って、その奪い取った記憶領域に新たに入力したユーザデータセルを一時保持する記憶領域奪取制御手段（アドレス奪取制御部２１０）とを更に含むように構成することができる。
【００２８】
次に、内部側仮想受信手段（ＶＤ−Ｉ１０８）は、リンク側仮想送信手段に接続され、コネクション毎に、スイッチ装置が接続される出力ハイウエイ上を転送されてきたフォワードリソース管理セルを終端して折り返し、それを、内部側仮想送信手段に向かうバックワードリソース管理セルとして、スイッチ装置が接続される入力ハイウエイに送出することにより、セル交換機内の内部側仮想送信手段との間でスイッチ内フィードバック制御ループ（スイッチ内制御ループ１１３）を形成し、リンク側仮想送信手段が終端したバックワードリソース管理セルに設定されている情報をそのスイッチ内フィードバック制御ループにフィードバックさせる。
上述の本発明の第１の態様の構成において、コネクション毎に、内部側仮想送信手段が終端したバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに基づいて、リンク側仮想受信手段が折り返して上流側装置が接続される出力リンクに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更する第２の明示的指示レート変更手段（ＥＲ比較／変更部２０３）を更に含むように構成することができる。
【００２９】
また、上述の本発明の第１の態様の構成において、内部側仮想送信手段が第１のバッファ手段を含む場合に、コネクション毎に、第１のバッファ手段に一時保持されているユーザデータセルの量を監視する第１のキュー長監視手段（キュー長監視部２１１）と、コネクション毎に、第１のキュー長監視手段による監視結果に基づいて、リンク側仮想受信手段が折り返して上流側装置が接続される出力リンクに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更する第１の明示的指示レート変更手段（ＥＲ変更部２０２）とを更に含むように構成することができる。
【００３０】
また、上述の本発明の第１の態様の構成において、コネクション毎に、リンク側仮想送信手段が終端したバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに基づいて、内部側仮想受信手段が折り返して入力ハイウエイに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更する第４の明示的指示レート変更手段（ＥＲ比較／変更部２２０）を更に含むように構成することができる。
【００３１】
更に上述の本発明の第１の態様の構成において、リンク側仮想送信手段が第２のバッファ手段を含む場合に、コネクション毎に、第２のバッファ手段に一時保持されているユーザデータセルの量を監視する第２のキュー長監視手段（キュー長監視部２２７）と、コネクション毎に、第２のキュー長監視手段による監視結果に基づいて、内部側仮想受信手段が折り返して入力ハイウエイに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更する第３の明示的指示レート変更手段（ＥＲ変更部２２１）とを更に含むように構成することができる。
【００３２】
ここまで説明した本発明の第１の態様の構成により、上流側装置とリンク側仮想受信手段との間で、各コネクションのための閉じた上りフィードバック制御ループが形成され、また、下流側装置とリンク側仮想送信手段との間で、各コネクションのための閉じた下りフィードバック制御ループが形成されると共に、セル交換機内のスイッチ装置を介して内部側仮想送信手段と内部側仮想受信手段との間で、各コネクションのための閉じたスイッチ内フィードバック制御ループが形成される。このスイッチ内フィードバック制御ループによって、セル交換機内のトラヒック状況がバックワードリソース管理セルの明示的指示レートに反映されて内部側仮想送信手段にフィードバックされ、内部側仮想送信手段ではそのフィードバックされた明示的指示レートに基づいてトラヒック制御が行われる。この結果、セル交換機内で各コネクションのための専用制御線及び専用プロセッサを配備する必要なく、ユーザデータセルが転送されるハイウエイを用いることにより、同一交換機内のリンク側仮想送信手段とリンク側仮想受信手段の間の制御機能を、実現することが可能となる。
【００３３】
また、本発明の第１の態様の構成では、内部側仮想送信手段又はリンク側仮想送信手段において、コネクション毎に、スイッチ内フィードバック制御ループ又は下りフィードバック制御ループ上のバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに対応するセル読出し間隔で、第１又は第２のバッファ手段に一時保持されているセルが読み出されて入力ハイウエイ又は出力リンクに送出されることによって、送信端末におけるトラヒック規制を待つことなく迅速に、セル交換機内のスイッチ装置又は上流側装置に向けて送出されるセルのトラヒックを制御することができる。これにより、可変ビットレートサービス等におけるフォードバック制御の応答性能を向上させることが可能となる。
【００３４】
また、本発明の第１の態様の構成では、第２の明示的指示レート変更手段が、内部側仮想送信手段で終端されたバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに基づいて、その上流側のリンク側仮想受信手段が折り返して出力リンクに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更することによって、内部側仮想送信手段で終端されたバックワードリソース管理セル内の明示的指示レートを、その上流側の上りフィードバック制御ループへ受け渡すことが可能となる。
【００３５】
更に、本発明の第１の態様の構成では、内部側仮想送信手段が第１のバッファ手段を含む場合に、第１の明示的指示レート変更手段が、第１のキュー長監視手段による第１のバッファ手段の監視結果に基づいて、その上流側のリンク側仮想受信手段が折り返して出力リンクに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更することによって、内部側仮想送信手段でのトラヒック処理状況も、正確にその上流側の上りフィードバック制御ループにフィードバックさせることが可能となる。
【００３６】
同様に、本発明の第１の態様の構成では、第４の明示的指示レート変更手段が、リンク側仮想送信手段で終端されたバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに基づいて、その上流側の内部側仮想受信手段が折り返して入力ハイウエイに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更することによって、リンク側仮想送信手段で終端されたバックワードリソース管理セル内の明示的指示レートを、その上流側のスイッチ内フィードバック制御ループへ受け渡すことが可能となる。
【００３７】
更に、本発明の第１の態様の構成では、リンク側仮想送信手段が第２のバッファ手段を含む場合に、第３の明示的指示レート変更手段が、第２のキュー長監視手段による第２のバッファ手段の監視結果に基づいて、その上流側の内部側仮想受信手段が折り返して出力リンクに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更することによって、リンク側仮想送信手段でのトラヒック処理状況も、正確にその上流側のスイッチ内フィードバック制御ループにフィードバックさせることが可能となる。
【００３８】
加えて、本発明の第１の態様の構成では、第１のバッファ手段が満杯になっている状態で新たなユーザデータセルが入力した場合に、それに設定されている品質クラス情報に対応する品質クラスよりも低い品質クラスに対応するコネクションのユーザデータセルが一時保持されている第１のバッファ手段上の記憶領域を奪い取って、その奪い取った記憶領域に新たに入力したユーザデータセルが一時保持されることにより、より詳細な品質クラス毎のセル転送制御を行うことが可能となる。
【００３９】
ここで、前述した第１又は第２のバッファ手段は、入力する可能性のあるコネクションの総数よりも少ない数の各コネクションのユーザデータセルを一時保持し、その第１又は第２のバッファ手段がユーザデータセルを一時保持するコネクションを管理するコネクション管理手段（ＶＣキャッシングメモリ６０１、タイマ部６０２）を更に含むように構成することができる。
【００４０】
この場合に、コネクション管理手段は、例えば、第１のバッファ手段がユーザデータセルを一時保持するコネクションの数が予め許容された所定数に達した状態で新たなコネクションのユーザデータセルが入力した場合に、所定の規則に従って既に管理している複数のコネクションのうちの１つを管理対象から削除し、新たなコネクションを新たな管理対象として追加する。このコネクション管理手段は、例えば、第１のバッファ手段がユーザデータセルを一時保持するコネクションの数が予め許容された所定数に達した状態で新たなコネクションのユーザデータセルが入力した場合に、既に管理している複数のコネクションのうち最も最近に管理を開始したコネクションを管理対象から削除する。又は、コネクション管理手段は、例えば、第１のバッファ手段がユーザデータセルを一時保持するコネクションの数が予め許容された所定数に達した状態で新たなコネクションのユーザデータセルが入力した場合に、既に管理している複数のコネクションのうち最も古く管理を開始したコネクションから順に、そのコネクションを管理対象から削除する。或いは、コネクション管理手段は、例えば、第１のバッファ手段がユーザデータセルを一時保持するコネクションの数が予め許容された所定数に達した状態で新たなコネクションであってかつ最小セルレートが０である可変ビットレートサービスのコネクションのユーザデータセルが入力した場合に、既に管理している複数のコネクションのうち最小セルレートが０である可変ビットレートサービスのコネクションのうちの１つを、管理対象から削除する。
【００４１】
また、コネクション管理手段は、既に管理している複数のコネクションのうち、第１のバッファ手段に所定時間内に新たなユーザデータセルが到着していないコネクションを、管理対象から削除するように構成することができる。
【００４２】
このようなコネクション管理手段を含む本発明の第１の態様の構成により、予め発生し得る全てのコネクションに対応するユーザデータセルの記憶機構を第１のバッファ手段内に用意する必要がなくなり、第１のバッファ手段の構成規模を縮小することができる。また、それに接続する第１のダイナミックシェーパ手段の構成規模も縮小することができる。
【００４３】
ここまでの本発明の第１の態様の構成において、コネクションは、可変ビットレートサービスのコネクションであり、そのコネクションの設定時に決定される初期セルレートＩＣＲは、網の空き帯域ＢＷに応じて、０以上１未満の係数を用いて、次式によって呼毎に動的に決定されるように構成することができる。
【００４４】
ＩＣＲ＝ＢＷ×α
次に、本発明の第２の態様は、固定長のセルをそれに付加されたルーティング情報に従って自律的にスイッチングさせるセル交換機内の任意のポイントにおいて、そこを通過するセルのレートを制御するためのセルスケジューリング装置を前提とする。
【００４５】
まず、バッファ手段（共通バッファ部２０６、２２５）は、入力されたセルをコネクション毎に一時保持する。
そして、スケジューリング管理手段（スケジューリング管理テーブル７０１）は、バッファ手段から１つのコネクションに対応するセルが読み出されたタイミングで、そのコネクションに対応する所定のセル読出し間隔に基づいて、そのコネクションに対応するセルが次にバッファ手段から読み出されるタイミングをスケジューリングし、セル読出しタイミングのそれぞれにおいて、バッファ手段からセルが読み出されるコネクションを所定の規則に従って決定する。
【００４６】
より具体的には、本発明の第２の態様は、以下の構成を有する。
まず、バッファ手段は、上述のものと同様である。
次に、読出し可能タイミング管理手段（読み出し可能時刻管理テーブル７０２）は、バッファ手段から１つのコネクションに対応するセルが読み出されたタイミングで、バッファ手段にそのコネクションに対応するセルがその読み出されたセル以外に存在していない場合に、そのコネクションに対応する所定のセル読出し間隔に基づいて、そのコネクションに対応するセルが次にバッファ手段から読み出されるタイミングを算出し、それをそのコネクションに対応させて一時保持する。
【００４７】
そして、スケジューリング管理手段（スケジューリング管理テーブル７０１）は、バッファ手段からコネクションに対応するセルが読み出されたタイミングで、バッファ手段にそのコネクションに対応するセルがその読み出されたセル以外に存在している場合に、そのコネクションに対応する所定のセル読出し間隔に基づいて、そのコネクションに対応するセルが次にバッファ手段から読み出されるタイミングをスケジューリングし、ユーザデータセルが記憶されていなかったコネクションに対応するユーザデータセルが新たにバッファ手段に一時保持された時点で、読出し可能タイミング管理手段が一時保持しているそのコネクションに対応するタイミングに基づいて、そのコネクションに対応するセルが次にバッファ手段から読み出されるタイミングをスケジューリングし、セル読出しタイミング毎に、バッファ手段からセルが読み出されるコネクションを所定の規則に従って決定する。
【００４８】
上述の本発明の第２の態様の構成において、スケジューリング管理手段は、セル読出しタイミング毎に、バッファ手段からセルが読み出されるコネクションを、そのスケジューリング管理手段に登録されているコネクション順に決定するように構成することができる。
【００４９】
又は、スケジューリング管理手段は、セル読出しタイミング毎に、バッファ手段からセルが読み出されるコネクションを、各コネクションのうちの１つを指示するための順次巡回させられるポインタによって決定するように構成することができる。
【００５０】
又は、スケジューリング管理手段は、セル読出しタイミング毎に、バッファ手段からセルが読み出されるコネクションを、各コネクションに設定されている所定の優先順位（例えば品質クラス）に従って決定するように構成することができる。
【００５１】
更に、スケジューリング管理手段は、セル読出しタイミング毎に、バッファ手段からセルが読み出されるコネクションが複数存在する場合に、その各コネクションに対応するセルを、その各コネクションが属するサービスに割り当てられている帯域内の空きセルタイミングと、そのサービス以外のサービスに割り当てられている帯域内の空きセルタイミングを利用して、バッファ手段から読み出すように構成することができる。
【００５２】
以上説明した本発明の第２の態様の構成によって、バッファ手段へのセルの書込み時ではなくバッファ手段からのセルの読出し時にダイナミックシェーピング処理が実行されることにより、バッファ手段にセルが滞留している場合に次セル読出しタイミングを決定するという制御を行うだけで、容易にダイナミックシェーピング処理を実現することが可能となる。
【００５３】
本発明の第３の態様は、本発明の第２の態様と同様に、固定長のセルをそれに付加されたルーティング情報に従って自律的にスイッチングさせるセル交換機内の任意のポイントにおいて、そこを通過するセルのレートを制御するためのセルスケジューリング装置を前提とする。
【００５４】
まず、バッファ手段（共通バッファ部２０６、２２５）は、入力されたセルをコネクション毎に一時保持する。
そして、スケジューリング管理手段（スケジューリング管理テーブル８０１、チェーンテーブル８０２）は、バッファ手段から１つのコネクションに対応するセルが読み出されたタイミングで、そのコネクションに対応する所定のセル読出し間隔に基づいて、そのコネクションに対応するセルが次にバッファ手段から読み出されるタイミングをスケジューリングし、そのスケジューリングされたタイミングに対応するセル読出しタイミングに対応させて、そのコネクションの識別情報をリストデータとして記憶し、セル読出しタイミング毎に、バッファ手段からセルが読み出されるコネクションをそのセル読出しタイミングに対応して記憶しているリストデータに基づいて決定する。
【００５５】
以上説明した本発明の第３の態様の構成によって、スケジューリング管理手段に対して要求される構成規模を、大幅に縮小することが可能となる。
本発明の第４の態様は、上述の本発明の第２又は第３の態様において、バッファ手段とスケジューリング管理手段、又はバッファ手段とスケジューリング管理手段と読出し可能タイミング管理手段が、ユーザデータセルに付加されている品質クラス情報に基づいて決定される品質クラス毎に設けられ、その品質クラス毎にスケジューリング管理手段によってバッファ手段から読み出されるセルを、その各品質クラスの優先順位に従って選択して出力する品質スケジューラ手段を更に含むように構成される。
【００５６】
以上説明した本発明の第４の態様の構成によって、品質クラスに応じたコネクションの精密なダイナミックシェーピング処理が可能となる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜本発明の実施の形態の基本構成／動作＞
図１は、本発明の実施の形態の全体構成図である。
【００５８】
図１において、端末１０１は、加入者宅内に配置され、加入者回線処理部１０２及びスイッチ部１１４はＡＴＭ交換機内に配置される。なお、特には図示しないが、加入者回線処理部１０２とスイッチ部１１４の間には、複数の加入者回線処理部１０２をまとめるための多重集線装置（マルチプレクサ）及び多重分離装置（デマルチプレクサ）を配置することができる。また、特には図示しないが、複数のＡＴＭ交換機同士を接続する局間リンクを終端するための局間回線処理部をＡＴＭ交換機内に配置することができる。
【００５９】
端末１０１は、ＡＢＲサービスのもとでのユーザデータセルの送受信機能と、ＡＢＲサービスの制御機能、特にＲＭセルの送受信機能を実現する。
加入者回線処理部１０２は、端末１０１が接続される低速な回線（入力リンク１０３及び出力リンク１０４）を終端し、本発明に特に関連するＡＢＲサービスにおけるＶＳ／ＶＤ機能のほか、端末１０１から流入するセルの流量の監視制御（ＵＰＣ：Ｕｓａｇｅ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ ）や課金処理等を実現する。
【００６０】
スイッチ部１１４は、複数の高速な入力ハイウエイ１０９上のＡＴＭセルを複数の高速な出力ハイウエイ１１０に乗せ換えるための自己ルーティングモジュール（ＳＲＭ）が多段に接続されて構成される。
【００６１】
加入者回線処理部１０２は、ＶＤ−Ｌ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ−Ｌｉｎｋ：リンク側仮想受信部）１０５、ＶＳ−Ｌ（Ｖｒｉｔｕａｌ Ｓｏｕｒｃｅ−Ｌｉｎｋ ：リンク側仮想送信部）１０６、ＶＳ−Ｉ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｓｏｕｒｃｅ−Ｉｎｔｅｒｎａｌ ：内部側仮想送信部）１０７と、ＶＤ−Ｉ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ−Ｉｎｔｅｒｎａｌ：内部側仮想受信部）１０８という、４つのＡＢＲ制御機能部を実装している。
【００６２】
ＶＤ−Ｌ１０５は、端末１０１に接続されそこから送信されたセルが転送される入力リンク１０３を、収容する。
まず、ＶＤ−Ｌ１０５は、それが収容する入力リンク１０３に接続される端末１０１が１つのＡＢＲコネクション（仮想チャネルＶＣによって決定されるＶＣコネクション）における送信端末（以下これを送信端末１０１（Ａ）と呼ぶ）である場合に、そこから入力リンク１０３に送出された上記ＡＢＲコネクションのためのフォワードＲＭセル（以下これをＦ−ＲＭセルと呼ぶ）を終端して折り返し、それを、送信端末１０１（Ａ）に返送される上記ＡＢＲコネクションのためのバックワードＲＭセル（以下これをＢ−ＲＭセルと呼ぶ）として、送信端末１０１（Ａ）に接続される出力リンク１０４に送出する。
【００６３】
このようにして、送信端末１０１（Ａ）と加入者回線処理部１０２との間で、各ＡＢＲコネクションのための閉じた上り制御ループ１１１が形成される。
なお、ＶＤ−Ｌ１０５は、端末１０１から入力リンク１０３に送出された各種サービスのユーザデータセルは、ＶＳ−Ｉ１０７に転送する。
【００６４】
ここまで説明したＶＤ−Ｌ１０５の機能は、図１１に示される従来技術が実現するＶＤ機能と同様の機能である。
次に、ＶＳ−Ｌ１０６は、端末１０１に接続されそこで受信されるべきセルが転送されてくる出力リンク１０４を収容する。
【００６５】
まず、ＶＳ−Ｌ１０６は、それが収容する出力リンク１０４に接続される端末１０１が或るＡＢＲコネクションにおける受信端末（以下これを受信端末１０１（Ｂ）と呼ぶ）である場合に、受信端末１０１（Ｂ）に向けて出力リンク１０４に、上記ＡＢＲコネクションのためのＦ−ＲＭセルを送出する。この場合のＦ−ＲＭセルの発生間隔、及びＦ−ＲＭセルに設定される各種ＡＢＲパラメータは、ＡＴＭ交換機全体の動作を制御する特には図示しない呼処理プロセッサが実行するソフトウエア制御によって設定される。
【００６６】
また、ＶＳ−Ｌ１０６は、受信端末１０１（Ｂ）で折り返され入力リンク１０３上を転送されてきた上記ＡＢＲコネクションのためのＢ−ＲＭセルを、終端する。
【００６７】
更に、ＶＳ−Ｌ１０６は、ＡＢＲコネクション毎に、そのＡＢＲコネクションに対応するＢ−ＲＭセルに設定されている情報に基づいて許可セルレートＡＣＲを算出し、そのレートで、スイッチ部１１４からＶＤ−Ｉ１０８を介して転送されてきた上記ＡＢＲコネクションに対応するユーザデータセルを、端末１０１に向けて出力リンク１０４に送出する。
【００６８】
上述したようにして、受信端末１０１（Ｂ）と加入者回線処理部１０２との間で各ＡＢＲコネクションのための閉じた下り制御ループ１１２が形成されると共に、各ＡＢＲコネクションに対応するユーザデータセルの送出レートが制御される。
【００６９】
ここまで説明したＶＳ−Ｌ１０６の機能は、図１１に示される従来技術が実現するＶＳ機能と同様の機能である。
続いて、本発明の実施の形態における加入者回線処理部１０２は、ＡＢＲコネクション毎に新たなＦ−ＲＭセルを生成しそれをスイッチ部１１４に向かう入力ハイウエイ１０９に送出する新たなＶＳ機能部（以下これをＶＳ−Ｉ１０７と呼ぶ）と、図１１に示される従来のＶＳ機能の手前でスイッチ部１１４から出力ハイウエイ１１０に出力される上記新たなＦ−ＲＭセルをＡＢＲコネクション毎に終端して折り返し、それをＶＳ−Ｉ１０７に返送されるＢ−ＲＭセルとして、スイッチ部１１４に向かう入力ハイウエイ１０９に送出する新たなＶＤ機能（以下これをＶＤ−Ｉ１０８と呼ぶ）とを実装する。そして、ＡＴＭ交換機内で、スイッチ部１１４を介してＶＳ−Ｉ１０７とＶＤ−Ｉ１０８との間で、各ＡＢＲコネクションのための閉じた制御ループ（以下これをスイッチ内制御ループ１１３と呼ぶ）が形成される。これが、本発明に関連する大きな特徴である。
【００７０】
上述の制御ループを実現するためにまず、各ＡＢＲコネクションの発呼時に、ＡＴＭ交換機全体の動作を制御する特には図示しない呼処理プロセッサは、ソフトウエア制御によって、上記ＡＢＲコネクションのための、Ｆ−ＲＭセルの発生間隔、ピークセルレートＰＣＲ、最小セルレートＭＣＲ、初期セルレートＩＣＲ等を決定する。
【００７１】
ここで、初期セルレートＩＣＲは、網の空き帯域ＢＷに応じて、次式によって呼毎に動的に決定することができる。
ＩＣＲ＝ＢＷ×α
なお、αは、０以上１未満の係数である。
【００７２】
次に、ＶＳ−Ｉ１０７は、各ＡＢＲコネクションのための新たなＦ−ＲＭセルを生成し、それをスイッチ部１１４に向かう入力ハイウエイ１０９に送出する。このとき、各ＡＢＲコネクションのＦ−ＲＭセルは、そのＡＢＲコネクションの発呼時に決定された前記発生間隔で発生させられ、そのＦ−ＲＭセルには、そのＡＢＲコネクションの発呼時に決定された前記初期セルレートＩＣＲが現在セルレートＣＣＲとして設定され、また、そのＡＢＲコネクションの発呼時に決定された前記最小セルレートＭＣＲが設定される（後述する図４の説明を参照）。
【００７３】
また、ＶＳ−Ｌ１０６は、ＡＢＲコネクション毎に、下流側の加入者回線処理部１０２（又は後述する局間回線処理部）内のＶＤ−Ｉ１０８で折り返され出力ハイウエイ１１０上を転送されてきたＢ−ＲＭセルを、終端する。
【００７４】
そして、ＶＳ−Ｉ１０７は、ＡＢＲコネクション毎に、上記Ｂ−ＲＭセルに設定されている明示的指示レートＥＲ等に基づいて、次に送出する上記ＡＢＲコネクションに対応するＦ−ＲＭセルの現在セルレートＣＣＲを変更する。
【００７５】
更に、ＶＳ−Ｉ１０７は、ＡＢＲコネクション毎に、上記明示的指示レートＥＲに基づいて、ＶＤ−Ｌ１０５から転送されてきたユーザデータセルに対し、その送出レートを制御するためのダイナミックシェーピング処理を実行しながら、そのユーザデータセルを入力ハイウエイ１０９に送出する。
【００７６】
次に、ＶＤ−Ｉ１０８は、ＡＢＲコネクション毎に、そのＶＤ−Ｉ１０８を実装する加入者回線処理部１０２が終端する出力ハイウエイ１１０にスイッチ部１１４から出力されたＦ−ＲＭセルを終端して折り返し、それを、ＶＳ−Ｉ１０７に返送されるＢ−ＲＭセルとして、上記ＶＤ−Ｉ１０８を実装する加入者回線処理部１０２が終端する入力ハイウエイ１０９に送出する。
【００７７】
なお、端末１０１から入力リンク１０３に送出された各種サービスのユーザデータセルは、ＶＤ−Ｉ１０８による制御を受けずに、ＶＳ−Ｌ１０６に転送される。
【００７８】
このようにして、ＡＴＭ交換機内で、スイッチ部１１４を介してＶＳ−Ｉ１０７とＶＤ−Ｉ１０８との間で、各ＡＢＲコネクションのための閉じたスイッチ内制御ループ１１３が形成される。この結果、ＡＴＭ交換機内で各ＡＢＲコネクションのための専用制御線及び専用プロセッサを配備する必要なく、ユーザデータセルが転送されるハイウエイ（入力ハイウエイ１０９、出力ハイウエイ１１０）を用いることにより、「従来の技術」の項で前述したＶＳ／ＶＤの具体的機能のうちの「（３） 同一交換機内のＶＳ−ＶＤ間の制御機能」を、実現することが可能となる。
【００７９】
なお、図１に示される２つの加入者回線処理部１０２の一方又は両方は、他のＡＴＭ交換機と接続する局間リンクを終端するための局間回線処理部にそのまま置き換えることができ、その局間回線処理部に、上記ＶＤ−Ｌ１０５、ＶＳ−Ｌ１０６、ＶＳ−Ｉ１０７、及びＶＤ−Ｉ１０８を実装することができる。この場合に、上流側（送信端末に近い側）のＶＤ−Ｌ１０５は、前段の更に上流側のＡＴＭ交換機に配備される局間回線処理部が実装するＶＳ−Ｌ１０６との間で、各ＡＢＲコネクションのための閉じた上り制御ループ１１１を形成することができる。また、下流側（受信端末に近い側）のＶＳ−Ｌ１０６は、次段の更に下流側のＡＴＭ交換機に配備される局間回線処理部が実装するＶＤ−Ｌ１０５との間で、各ＡＢＲコネクションのための閉じた下り制御ループ１１２を形成することができる。
＜加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）の詳細構成／動作＞
図２は、図１の加入者回線処理部１０２（又は前述した局間回線処理部）の詳細な構成図である。
ＵＰＣ２０１
加入者回線ＵＮＩ（Ｕｓｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）又は局間回線ＮＮＩ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ）である入力リンク１０３から入力したセルは、使用量パラメータ制御部（ＵＰＣ：Ｕｓａｇｅ Ｐｒａｍｅｔｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌ ）２０１において、使用量パラメータ制御を受ける。このＵＰＣ２０１には、ＡＢＲサービスにおけるセルのほか、ＣＢＲ、ｒｔ−ＶＢＲ、ｎｒｔ−ＶＢＲ、ＵＢＲ等の、ＡＴＭ Ｆｏｒｕｍ ＴＭ （トラヒックマネージメント）４．０ に規定されている各種サービス品質クラスを有するサービスにおけるセルが入力される。
【００８０】
ＣＢＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ ：固定ビットレート）サービスは、リアルタイム音声等の、常に一定のビットレートを保証するサービスである。
ＶＢＲ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ ：可変ビットレート）サービスは、ピークセルレートＰＣＲ、持続セルレートＳＣＲ（Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｃｅｌｌ Ｒａｔｅ ）、及び最大バーストサイズＭＢＳの３つのパラメータで規定され、ＭＰＥＧ２等の、ビットレートが常に可変しバースト性の強い情報の通信に適用される。そして、ＵＰＣ２０１は、各通信が上記各パラメータによって規定される条件を満たしているかを監視される。また、ＵＰＣ２０１は、これらのパラメータに基づいてセルを送出するアルゴリズムであるＧＣＲＡ（ジェネリックセルレートアルゴリズム）に従って、セルの送出を制御する。ＶＢＲサービスは、本発明に関連するＡＢＲサービスとは異なり、１つのコネクションのレートが他のコネクションのトラヒック状態によって影響を受けることがない。
【００８１】
ＶＢＲサービスのうち、ＭＰＥＧ２等のリアルタイム性を保証する必要のある情報の通信に適用されるものはｒｔ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ ）−ＶＢＲと呼ばれ、リアルタイム性を保証する必要のない情報の通信に適用されるものはｎｒｔ（ Ｎｏｎ Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ）−ＶＢＲと呼ばれる。
【００８２】
ＵＢＲ（Ｕｎｓｐｅｃｉｆｉｅｄ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）サービスは、ビットレートに対して、何の制限も課さず、かつ何の保証もしない。端末は、任意のレートでセルを送出してよいかわりに、網内で保証なしに廃棄される可能性も高い。ＵＢＲサービスは、ピークセルレートを規定できないデータ通信等に適用される。そして、端末間のセルの到達は、このサービスを利用するＴＣＰ／ＩＰ等の高位レイヤプロトコルによって補償される。
【００８３】
図２のＵＰＣ２０１から出力されるセルのうち、ＣＢＲ、ｒｔ−ＶＢＲ、及びｎｒｔ−ＶＢＲの各サービスのセルは、ＶＤ−Ｌ１０５及びＶＳ−Ｉ１０７による制御を受けずに、そのままスイッチ部１１４（図１）に向かう入力ハイウエイ１０９に送出される。
【００８４】
また、ＵＰＣ２０１から出力されるＵＢＲサービスのセルは、ＶＤ−Ｌ１０５による制御を受けずに、ＶＳ−Ｉ１０７に入力される。大型のＡＴＭ交換機等においては、ＵＢＲサービスのセルは、バッファ溢れを起こし易いため、ＶＳ−Ｉ１０７による後述するセルバッファリングのための制御を受けることにより、その影響を低減させることができる。
【００８５】
なお、必要に応じて、ＣＢＲ、ｒｔ−ＶＢＲ、及びｎｒｔ−ＶＢＲの各サービスのセルをＶＳ−Ｉ１０７に入力させてもよい。
ＶＤ−Ｌ１０５
ＵＰＣ２０１から出力されるＡＢＲサービスのためのユーザデータセルは、ＶＤ−Ｌ１０５を通過して、ＶＳ−Ｉ１０７に転送される。ＶＤ−Ｌ１０５が上記ユーザデータセルに対して何等かの制御を実行するか否かは、ＡＴＭ Ｆｏｒｕｍの勧告に従うものとして、本実施の形態では特には特定しない。なお、ＶＤ−Ｌ１０５に設定される特には図示しないＡＢＲサービスのための各種パラメータは、ＡＴＭ交換機全体の動作を制御する特には図示しない呼処理プロセッサによるソフトウエア制御によって設定される。
【００８６】
ＵＰＣ２０１から出力されるＦ−ＲＭセルは、ＶＤ−Ｌ１０５で終端されて折り返される。そして、ＡＢＲコネクション毎に、ＥＲ変更部２０２及びＥＲ比較／変更部２０３によって、ＶＳ−Ｉ１０７内の共通バッファ部２０６でのユーザデータセルのキュー長及びスイッチ内制御ループ１１３（図１）によってフィードバックされている明示的指示レートＥＲに基づいて、折り返されたＦ−ＲＭセルに設定されている明示的指示レートＥＲの値が変更された後、そのＦ−ＲＭセルがＢ−ＲＭセルとして、挿入部２０４によって、加入者回線ＵＮＩ又は局間回線ＮＮＩである出力リンク１０４に送出される。この挿入部２０４は、出力リンク１０４上の空きセルのタイミングで、Ｂ−ＲＭセルを送出する。
【００８７】
このようにして、送信端末１０１（Ａ）と加入者回線処理部１０２との間、又は上流である前段のＡＴＭ交換機に配備される局間回線処理部と現段のＡＴＭ交換機に配備される局間回線処理部との間で、各ＡＢＲコネクションのための閉じた上り制御ループ１１１が形成される。
【００８８】
この場合に、下流側のＶＳ−Ｉ１０７で終端されたＢ−ＲＭセルからＥＲ取出部２１６によって取り出されＥＲ保持部２１７に保持された明示的指示レートＥＲが、そのＶＳ−Ｉ１０７が実装されている加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）内のＶＤ−Ｌ１０５で折り返されるＲＭセルに、ＥＲ比較／変更部２０３によってフィードバックされることが、本発明に関連する特徴である。この機能によって、「従来の技術」の項で前述したＶＳ／ＶＤの具体的機能のうちの「（３） 同一交換機内のＶＳ−ＶＤ間の制御機能」の「ａ）ＶＳで終端されたＲＭセル内のＥＲ値を、そのＶＳが収容されている交換機と同じ交換機内の上流側のＶＤへ受け渡す機能」が実現される。特にこの機能は、上流側のＶＳ−Ｉ１０７と下流側のＶＤ−Ｉ１０８によってＡＴＭ交換機内に実現されるスイッチ内制御ループ１１３が実現されることによって初めて実現されるものである。
【００８９】
また、ＶＳ−Ｉ１０７内の共通バッファ部２０６でのユーザデータセルのキュー長も、そのＶＳ−Ｉ１０７が実装されている加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）内のＶＤ−Ｌ１０５で折り返されるＲＭセルに、ＥＲ変更部２０２によってフィードバックされる。これにより、加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）でのトラヒック処理状況も、正確にその上流側の上り制御ループ１１１にフィードバックさせることが可能となる。これも、本発明に関連する特徴である。
【００９０】
なお、ＥＲ変更部２０２、ＥＲ比較／変更部２０３、及び挿入部２０４は、機能的には、ＶＤ−Ｌ１０５内に設けられる部分であるが、本発明に関連する特徴を明確にするために、ＶＤ−Ｌ１０５とは別に図示してある。
セルフォーマット
図３は、セルの一般的なデータフォーマットを示す図であり、図３（ａ） は入力リンク１０３がＵＮＩである場合のフォーマット、図３（ｂ） は入力リンク１０３がＮＮＩである場合のフォーマットである。
【００９１】
図３に示されるように、セルはヘッダ部とペイロードとから構成される。通信データ（ユーザデータ又は各種制御データ）は、ペイロードである情報フィールドに格納される。
【００９２】
ヘッダ部において、一般的フロー制御フィールドＧＦＣは、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等におけるセルの競合制御のために使用される。
仮想パス識別子ＶＰＩはセルの仮想パスＶＰを識別するためのアドレス情報、仮想チャネル識別子ＶＣＩはセルの仮想チャネルＶＣを識別するためのアドレス情報である。ＡＢＲサービスにおいては、このＶＣによってＡＢＲコネクションが識別される。
【００９３】
セル損失優先度フィールドＣＬＰは、セル転送の優先度を制御するために使用され、ＣＬＰ＝１の場合の方がＣＬＰ＝０の場合より、網内でセルが廃棄される可能性が高くなる。
【００９４】
ヘッダ誤り制御フィールドＨＥＣは、ヘッダ部のデータ誤りを検出／訂正するためのエラーチェックコードである。
ペイロードタイプフィールドＰＴは、本発明に特に関連し、セルの種類を示す情報とＥＦＣＩビットが格納される。このペイロードタイプフィールドＰＴの長さは３ビットであって、ユーザデータセルにおいては、このペイロードタイプフィールドＰＴの第４ビット（左端のビット）に０がセットされている。また、ユーザデータセルにおいて、ペイロードタイプフィールドＰＴの第５ビット（中央のビット）はＥＦＣＩビットとして機能する。このＥＦＣＩビットは、その値が０のときはそのユーザデータセルの経路上で輻輳が発生していないことを示し、その値が１のときはそのユーザデータセルの経路上で輻輳が発生していることを示す。スイッチ部１１４内では、輻輳が発生しているポイントを通過するユーザデータセル内の上述のＥＦＣＩビットに、輻輳の発生を示す値１が設定される。ＲＭセルにおいては、ペイロードタイプフィールドＰＴには３ビットデータ“１１０”が設定される。
【００９５】
なお、スイッチ部１１４内においては、各セルの先頭には自己ルーティング用のタグ等が格納される数オクテット分のオーバーヘッドが付加され、また、ＶＰＩ及びＶＣＩの値も変換されるが、ペイロードタイプフィールドＰＴの３ビットデータはそのまま伝送される。
【００９６】
図４は、ＲＭセルのデータフォーマットを示す図である。
まず、ＲＭセルにおいては、ヘッダ部（Ｈｅａｄｅｒ）のペイロードタイプフィールドＰＴ（図３参照）には、３ビットデータ“１１０”が設定される。また、そのＲＭセルが、ＡＢＲサービスのＲＭセルである場合には、そのヘッダ部にはＶＣＩ＝６が設定される。
【００９７】
次に、ペイロード部において、まず、６オクテット目のＲＭプロトコルＩＤとして、ＡＢＲサービスに対応する値１が設定される。
次に、ＲＭセルの７オクテット目は、メッセージタイプフィールド（Ｍｅｓｓａｇｅ Ｔｙｐｅ Ｆｉｅｌｄ）と呼ばれ、それぞれ下記のビット情報が設定される。
【００９８】
・ＤＩＲ：方向表示ビット。フォワード方向＝０、バックワード方向＝１。
・ＢＮ：ＢＥＣＮ ＲＭセル表示ビット。スイッチ部１１４又は受信端末１０１（Ｂ）がＢ−ＲＭセルを生成する場合に、ＢＮ＝１に設定される。
【００９９】
これによりこのＢ−ＲＭセルと、送信端末１０１（Ａ）が生成し受信端末１０１（Ｂ）で折り返されたＢ−ＲＭセルとが区別される。
・ＣＩ：輻輳表示ビット。ＣＩ＝１（輻輳）、ＣＩ＝０（非輻輳）。ＣＩ＝１の場合に送信端末１０１（Ａ）の許可セルレートＡＣＲの減少が要求される。
【０１００】
・ＮＩ：Ｎｏ Ｉｎｃｒｅａｓｅ ビット。送信端末１０１（Ａ）の許可セルレートＡＣＲを増加させないために設定される。ＣＩビットとは異なり、ＮＩビットは、許可セルレートＡＣＲの減少を要求するものではない。通常、送信端末１０１（Ａ）は、ＮＩ＝０を設定したＦ−ＲＭセルを送出する。
【０１０１】
・ＲＡ：要求（Ｒｅｑｕｅｓｔ）／応答（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ）ビット。ＡＴＭ Ｆｏｒｕｍで規定されるＡＢＲサービスでは使用されない。
次に、ＲＭセルの８及び９オクテット目には明示的指示レートＥＲが、１０及び１１オクテット目には現在セルレートＣＣＲが、１２及び１３オクテット目には最小セルレートＭＣＲが、それぞれ設定される。これらのフィールドが、本発明に特に関連する。
【０１０２】
ＲＭセルの１４〜１７オクテット目のＱＬ及び１８〜２１オクテット目のＳＮは、ＡＴＭ Ｆｏｒｕｍで規定されるＡＢＲサービスでは使用されない。
ＲＭセルの５２オクテット目の第１及び第２ビットと５３オクテット目のＣＲＣ−１０は、誤り検出／訂正用の巡回冗長符号である。
【０１０３】
ＲＭセルの７オクテット目の第１〜第３ビット、２２〜５１オクテット目、及び５３オクテット目の第３〜第８ビットは、予約フィールドである。
図５は、上記ＲＭセルに設定される明示的指示レートＥＲ、現在セルレートＣＣＲ、又は最小セルレートＭＣＲのレート表示フォーマットを示す図である。
【０１０４】
レートは、５ビットの指数部（ｅｘｐｏｎｅｎｔ）ｅと、９ビットの仮数（ｍａｎｔｉｓｓａ）ｍと、１ビットのｎｚビットとによるバイナリ浮動小数によって表示される。この場合、レートは、次式によって計算することができる。
Ｒ＝｛２ｅ （１＋ｍ／５１２）｝×ｎｚ ［セル／秒］
ｎｚ＝０ならばレート＝０であり、ｎｚ＝１ならばレートは指数ｅと仮数ｍとによって決定される。また、０≦ｅ≦３１、０≦ｍ≦５１１となる。
ＶＳ−Ｌ１０６
次に、図２に示されるＶＳ−Ｌ１０６内のダイナミックシェーパ部２２８内のＲＭセル発生部２２９は、各ＡＢＲコネクションに対応する仮想チャネル識別子ＶＣＩ（図３参照）毎に、挿入部２３０を介して出力リンク１０４に、各ＡＢＲコネクションのためのＦ−ＲＭセルを送出する。挿入部２３０は、出力リンク１０４上の空きセルのタイミングでＦ−ＲＭセルを送出する。この場合のＦ−ＲＭセルの発生間隔、及びＦ−ＲＭセルに設定される各種ＡＢＲパラメータは、ＡＴＭ交換機全体の動作を制御する特には図示しない呼処理プロセッサが実行するソフトウエア制御によって設定される。
【０１０５】
また、ＶＳ−Ｌ１０６内のＥＲ取出部２３１は、ＡＢＲコネクション毎に、上流側の受信端末１０１（Ｂ）又は上流側のＡＴＭ交換機内のＶＤ−Ｌ１０５で折り返され入力リンク１０３上を転送されてきたＢ−ＲＭセルを終端して取り出し、それを、各ＡＢＲコネクションに対応するＶＣＩ毎に、ＥＲ保持部２３２に保持する。
【０１０６】
更に、ＶＳ−Ｌ１０６は、各ＡＢＲコネクションに対応するＶＣＩ毎に、そのＡＢＲコネクションに対応するＢ−ＲＭセルに設定されている情報に基づいて許可セルレートＡＣＲを算出し、そのレートで、スイッチ部１１４から出力ハイウエイ１１０上を転送されてきた上記ＡＢＲコネクションに対応するユーザデータセルを、端末１０１に向けて出力リンク１０４に送出する。この機能は、ＶＣフィルタ部２２４、ＶＣキュー２２６を含む共通バッファ部２２５、及びダイナミックシェーパ部２２８によって実現されるが、これらの動作は、次に説明するＶＳ−Ｉ１０７内のＶＣフィルタ部２０５、ＶＣキュー２０７を含む共通バッファ部２０６、ダイナミックシェーパ部２１３、ＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４、及びＩＣＲ／ＭＣＲ保持部２１８の動作と同様であるため、その説明は省略する。なお、ＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４及びＩＣＲ／ＭＣＲ保持部２１８に相当する機能は、ダイナミックシェーパ部２２８に包含されている。
【０１０７】
このようにして、受信端末１０１（Ｂ）と加入者回線処理部１０２との間、又は下流である次段のＡＴＭ交換機に配備される局間回線処理部と現段のＡＴＭ交換機に配備される局間回線処理部との間で、各ＡＢＲコネクションのための閉じた下り制御ループ１１２が形成されると共に、各ＡＢＲコネクションに対応するユーザデータセルの送出レートが制御される。
ＶＳ−Ｉ１０７
次に、図２に示されるＶＳ−Ｉ１０７において、ＶＣ（仮想チャネル）フィルタ部２０５は、ＶＤ−Ｌ１０５から入力するＡＢＲサービスのユーザデータセル又はＵＰＣ２０１から入力するＵＢＲサービスのユーザデータセルを、共通バッファ部２０６内の特には図示しないセルバッファメモリの空きアドレス領域に書き込み、そのアドレスを、上記ユーザデータセルのヘッダ部に付加されている仮想チャネル識別子ＶＣＩ（図３参照）に対応する共通バッファ部２０６内のＶＣ（仮想チャネル）キュー２０７の末尾に書き込む。ＶＣキュー２０７は、例えばファーストインファーストアウト（ＦＩＦＯ）形式のアドレスバッファである。この結果、ユーザデータセルは、共通バッファ部２０６にＶＣＩによって特定されるコネクション別に分類されてバッファリングされることになる。
【０１０８】
上述の構成では、予め発生し得る全てのＶＣＩに対応するＶＣキュー２０７が共通バッファ部２０６内に用意されている。
これに対して、図６に示されるような構成も考えられる。
【０１０９】
即ち図６では、共通バッファ部２０６には、予め発生し得る全てのＶＣＩの数よりも少ない数のＶＣキュー２０７が用意される。
そして、今までＶＣキュー２０７が割り当てられていなかったコネクションのＶＣＩが付加されたユーザデータセルが到着した場合には、ＶＣフィルタ部２０５は、共通バッファ部２０６から１つの空きＶＣキュー２０７を獲得して、上記ＶＣＩとそのＶＣキュー２０７の組を、ＶＣキャッシングメモリ６０１の末尾に登録する。
【０１１０】
共通バッファ部２０６において空きＶＣキュー２０７がなくなった状態で新たに、今までＶＣキュー２０７が割り当てられていなかったコネクションのＶＣＩが付加されたユーザデータセルが到着した場合には、ＶＣフィルタ部２０５は、最も最近にＶＣキャッシングメモリ６０１に登録されたＶＣＩとＶＣキュー２０７の組において、そのＶＣＩを新たに到着したＶＣＩに書き換える。
【０１１１】
また、上記の場合に、ＶＣフィルタ部２０５は、最も古くＶＣキャッシングメモリ６０１に登録されているＶＣＩとＶＣキュー２０７の組から順に、そのＶＣＩを新たに到着したＶＣＩに書き換える。
【０１１２】
或いは、共通バッファ部２０６において空きＶＣキュー２０７がなくなった状態で新たに、今までＶＣキュー２０７が割り当てられていなかったコネクションであってかつ最小セルレートＭＣＲ＝０のコネクションのＶＣＩが付加されたユーザデータセルが到着した場合には、ＶＣフィルタ部２０５は、ＶＣキャッシングメモリ６０１に登録されているＶＣＩとＶＣキュー２０７の組において、最小セルレートＭＣＲ＝０であるコネクションの組のＶＣＩを、新たに到着したＶＣＩに書き換える。
【０１１３】
ここで、タイマ部６０２は、ＶＣキャッシングメモリ６０１に登録されているＶＣＩとＶＣキュー２０７の組毎に、ＶＤ−Ｌ１０５からＶＳ−Ｉ１０７にそのＶＣＩに対応するユーザデータセルが一定時間内に新たに到着したか否かを監視している。そして、タイマ部６０２は、そのＶＣＩに対応するユーザデータセルが一定時間内に新たに到着しなかった場合には、そのＶＣＩとＶＣキュー２０７の組を、ＶＣキャッシングメモリ６０１から削除する。
【０１１４】
以上の構成により、予め発生し得る全てのＶＣＩに対応するＶＣキュー２０７を共通バッファ部２０６内に用意する必要がなくなり、共通バッファ部２０６の構成規模を縮小することができる。また、共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７の数は、後述するダイナミックシェーパ部２１３が処理するコネクションの数に対応しているため、ダイナミックシェーパ部２１３の構成規模も縮小することができる。
【０１１５】
次に、品質クラスフィルタ部２０８は、ＶＤ−Ｌ１０５から入力するＡＢＲサービスのユーザデータセル又はＵＰＣ２０１から入力するＵＢＲサービスのユーザデータセルに付加されているＶＣＩと品質クラス情報を識別することにより、各品質クラスに属するＶＣＩを各品質クラスに対応する品質クラスキュー２０９の末尾に書き込む。品質クラスキュー２０９は、共通バッファ部２０６内、又は他の記憶部内に設けられ、例えばラストインファーストアウト（ＬＩＦＯ）形式のバッファである。
【０１１６】
現在、ＣＢＲ、ｒｔ−ＶＢＲ、ｎｒｔ−ＶＢＲ、ＡＢＲ、ＵＢＲといったサービス品質クラスほかに、ＡＢＲサービスを更に複数の品質クラスに分割したいという要請がある。そこで、ユーザデータセル内の特には図示しない特定のフィールド又は特には図示しないタグ領域を用いて、この品質クラスが指定され、この品質クラスに応じて、例えば網内でのセル廃棄の優先度が決定される。
【０１１７】
アドレス奪取制御部２１０は、共通バッファ部２０６内のセルバッファメモリが満杯になっているときにＶＤ−Ｌ１０５から新たなユーザデータセルが入力した場合に、そのユーザデータセルに設定されている品質クラスよりも低い品質クラスのうち最低の品質クラスに対応する品質クラスキュー２０９から、それに対応する品質クラスに属するコネクションのＶＣＩを１つ取り出し、そのＶＣＩに対応する共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７に保持されている例えば最も古いアドレスを奪い取る。即ち、アドレス奪取制御部２１０は、そのアドレスに対応するセルバッファメモリのアドレスに、上記入力したユーザデータセルを上書きし、そのアドレスが元々保持されていたＶＣキュー２０７からそのアドレスを削除し、上記入力したユーザデータセルに付加されているＶＣＩに対応するＶＣキュー２０７の末尾に、上記アドレスを新たに書き込む。
【０１１８】
このようにして、共通バッファ部２０６内のセルバッファメモリが満杯になったときには、品質クラスの高いセルの転送が優先され、それよりも品質クラスの低いセルが廃棄されることになる。
【０１１９】
キュー長監視部２１１は、予め設定されているキュー長を超えた共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７について、そのＶＣキュー２０７に対応するＶＣＩをＥＲ変更部２０２に通知する。ＥＲ変更部２０２は、ＶＤ−Ｌ１０５で折り返されるＲＭセルのうち、キュー長監視部２１１から通知されたＶＣＩと同じＶＣＩが付加されているＲＭセルに設定されている明示的指示レートＥＲ（図４参照）を、所定の割合で（又は所定のアルゴリズムに従って）減少させる。これにより、加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）でのトラヒック処理状況が、正確にその上流側の上り制御ループ１１１にフィードバックされる。
【０１２０】
次に、ＲＭセル発生部２１２は、各ＡＢＲコネクションのための新たなＦ−ＲＭセルを各ＡＢＲコネクションに対応するＶＣＩ毎に生成し、それを後述するダイナミックシェーパ部２１３を介してＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４に転送する。このときのＲＭセルの発生間隔は、各ＡＢＲコネクションの発呼時に特には図示しない呼処理プロセッサによるソフトウエア制御によって決定された発生間隔が使用される。
【０１２１】
ＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４は、ＡＢＲコネクション毎に、ＲＭセル発生部２１２からダイナミックシェーパ部２１３を介して転送されてきたＦ−ＲＭセルに、現在セルレートＣＣＲ及び最小セルレートＭＣＲを書き込み（図４参照）、そのＦ−ＲＭセルを、挿入部２１５を介して入力ハイウエイ１０９に送出する。挿入部２１５は、入力ハイウエイ１０９上の空きセルのタイミングで、Ｆ−ＲＭセルを送出する。
【０１２２】
ここで、ＩＣＲ／ＭＣＲ保持部２１８には、各ＡＢＲコネクションに対応するＶＣＩ毎に、各ＡＢＲコネクションの発呼時に特には図示しない呼処理プロセッサによるソフトウエア制御によって決定された初期セルレートＩＣＲ及び最小セルレートＭＣＲが、保持される。また、各ＡＢＲコネクションの通信の開始時には、ＥＲ保持部２１７に、ＩＣＲ／ＭＣＲ保持部２１８に保持された初期セルレートＩＣＲが、明示的指示レートＥＲとして保持される。
【０１２３】
ＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４は、ＥＲ保持部２１７に保持されている明示的指示レートＥＲと、ＩＣＲ／ＭＣＲ保持部２１８に保持されている最小セルレートＭＣＲとを、Ｆ−ＲＭセルに書き込む。
【０１２４】
ＥＲ取出部２１６は、ＡＢＲコネクション毎に、下流側の加入者回線処理部１０２（又は後述する局間回線処理部）内のＶＤ−Ｉ１０８で折り返され出力ハイウエイ１１０上を転送されてきたＢ−ＲＭセルを終端して取り出し、それを、各ＡＢＲコネクションに対応するＶＣＩ毎に、ＥＲ保持部２１７に保持する。
【０１２５】
そして、前述したＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４は、各ＡＢＲコネクションに対応するＶＣＩ毎に、Ｂ−ＲＭセルから取り出されＥＲ保持部２１７に保持されている明示的指示レートＥＲに基づいて、次に送出する各ＡＢＲコネクションに対応するＦ−ＲＭセルの現在セルレートＣＣＲを変更することになる。
【０１２６】
また、ダイナミックシェーパ部２１３は、図７又は図８を用いて後述するようにして、各ＡＢＲコネクションに対応するＶＣＩ毎に、ＥＲ保持部２１７に保持されている明示的指示レートＥＲに対応するタイミングで共通バッファ部２０６内のセルバッファメモリからユーザデータセルを読み出すダイナミックシェーピング処理を実行しながら、そのユーザデータセルを、ＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４及び挿入部２１５を介して、入力ハイウエイ１０９に送出する。
【０１２７】
スイッチ部１１４内では、特には図示しないが、複数の輻輳監視ポイントで輻輳状態が監視され、輻輳状態を発生させたＡＢＲコネクションに対応するＲＭセルの明示的指示レートＥＲが変更させられる。そして、このＲＭセルは、下流側の加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）内のＶＤ−Ｉ１０８によって折り返され、そのＲＭセルを生成した加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）内のＶＳ−Ｉ１０７にＢ−ＲＭセルとして戻ってくる。このようにして、スイッチ部１１４内のトラヒック状況がＢ−ＲＭセルの明示的指示レートＥＲに反映されてＶＳ−Ｉ１０７にフィードバックされ、ＶＳ−Ｉ１０７では、そのフィードバックされた明示的指示レートＥＲに基づいてダイナミックシェーパ部２１３によるダイナミックシェーピング処理と、ＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４による次のＦ−ＲＭセルへの現在セルレートＣＣＲの設定を行うことができる。この機能は、上流側のＶＳ−Ｉ１０７と下流側のＶＤ−Ｉ１０８によってＡＴＭ交換機内に実現されるスイッチ内制御ループ１１３が実現されることによって初めて実現されるものである。
【０１２８】
ここで、タイマ部２１９は、各ＡＢＲコネクションに対応するＶＣＩ毎に、ＶＤ−Ｌ１０５からＶＳ−Ｉ１０７にそのＶＣＩに対応するユーザデータセルが一定時間内に新たに到着したか否かを監視している。そして、タイマ部２１９は、そのＶＣＩに対応するユーザデータセルが一定時間内に新たに到着しなかった場合には、ＥＲ保持部２１７に保持されている上記ＶＣＩに対応する明示的指示レートＥＲを、ＩＣＲ／ＭＣＲ保持部２１８に保持されている上記ＶＣＩに対応する初期セルレートＩＣＲに下げる。これにより、ＡＢＲサービスのための帯域を有効に利用することができる。
ＶＤ−Ｉ１０８
図２のＶＤ−Ｉ１０８は、前述のように、ＡＢＲコネクション毎に、そのＶＤ−Ｉ１０８を実装する加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）が終端する出力ハイウエイ１１０にスイッチ部１１４から出力されたＦ−ＲＭセルを終端して折り返し、それを、ＶＳ−Ｉ１０７に返送されるＢ−ＲＭセルとして、上記ＶＤ−Ｉ１０８を実装する加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）が終端する入力ハイウエイ１０９に送出する。
【０１２９】
この場合に、ＶＤ−Ｉ１０８において、ＥＲ比較／変更部２２０は、ＡＢＲコネクション毎に、出力ハイウエイ１１０上を転送されてきたＦ−ＲＭセルを終端し、そのＦ−ＲＭセルに設定されている明示的指示レートＥＲ（図４参照）と、ＶＳ−Ｌ１０６内のＥＲ保持部２３２に保持されている明示的指示レートＥＲとを比較し、小さい方の明示的指示レートＥＲを上記Ｆ−ＲＭセルに新たに設定する。
【０１３０】
なお、ＶＤ−Ｉ１０８は、加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）毎にではなく、複数の加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）をまとめるためのマルチプレクサ／デマルチプレクサ内に設けることもできる。この場合、図２に示されるように、ＶＤ−Ｉ１０８内にＥＲ計算部２２３が設けられる。このＥＲ計算部２２３は、出力ハイウエイ１１０上のアクティブなＡＢＲコネクション（仮想チャネル識別子ＶＣＩ）の数を計測し、その出力ハイウエイ１１０の伝送レートを上記アクティブなＡＢＲコネクションの数で除算することにより、その除算結果として、各コネクションに公平に割り当てられた伝送レートである明示的指示レートＥＲを計算する。そして、ＥＲ比較／変更部２２０は、ＡＢＲコネクション毎の新たな明示的指示レートＥＲを決定する場合に、ＥＲ計算部２２３で計算された明示的指示レートＥＲを考慮して決定するように構成することができる。
【０１３１】
続いて、ＥＲ比較／変更部２２０から出力されたＦ−ＲＭセルは、ＥＲ変更部２２１に入力する。このＥＲ変更部２２１は、ＶＳ−Ｌ１０６内のキュー長監視部２２７から通知されたＶＣＩと同じＶＣＩが付加されているＦ−ＲＭセルに設定されている明示的指示レートＥＲを、所定の割合で（又は所定のアルゴリズムに従って）減少させる。ＶＳ−Ｌ１０６内のキュー長監視部２２７は、ＶＳ−Ｉ１０７内のキュー長監視部２１１と同様の機能を有し、予め設定されているキュー長を超えた共通バッファ部２２５内のＶＣキュー２２６について、そのＶＣキュー２２６に対応するＶＣＩをＥＲ変更部２２１に通知するものである。
【０１３２】
ＥＲ変更部２２１から出力された各ＡＢＲコネクション毎のＦ−ＲＭセルは、Ｂ−ＲＭセルとして、挿入部２２２によって、入力ハイウエイ１０９に送出される。この挿入部２２は、入力リンク１０３上の空きセルのタイミングで、Ｂ−ＲＭセルを送出する。
【０１３３】
上述のように、下流側のＶＳ−Ｌ１０６で終端されたＢ−ＲＭセルからＥＲ取出部２３１によって取り出されＥＲ保持部２３２に保持された明示的指示レートＥＲが、そのＶＳ−Ｌ１０６が実装されている加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）内のＶＤ−Ｉ１０８で折り返されるＲＭセルに、ＥＲ比較／変更部２２０によってフィードバックされることが、本発明に関連する特徴である。この機能によって、「従来の技術」の項で前述したＶＳ／ＶＤの具体的機能のうちの「（３） 同一交換機内のＶＳ−ＶＤ間の制御機能」の「ａ）ＶＳで終端されたＲＭセル内のＥＲ値を、そのＶＳが収容されている交換機と同じ交換機内の上流側のＶＤへ受け渡す機能」が実現される。特にこの機能は、上流側のＶＳ−Ｉ１０７と下流側のＶＤ−Ｉ１０８によってＡＴＭ交換機内に実現されるスイッチ内制御ループ１１３が実現されることによって初めて実現されるものである。
【０１３４】
また、ＶＳ−Ｌ１０６内の共通バッファ部２２５でのユーザデータセルのキュー長も、そのＶＳ−Ｌ１０６が実装されている加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）内のＶＤ−Ｉ１０８で折り返されるＲＭセルに、ＥＲ変更部２２１によってフィードバックされる。これにより、加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）でのトラヒック処理状況も、正確にその上流側のスイッチ内制御ループ１１３及び上り制御ループ１１１にフィードバックさせることが可能となる。これも、本発明に関連する特徴である。
ダイナミックシェーパ部２１３
図７は、図２のダイナミックシェーパ部２１３の構成図（その１）である。このダイナミックシェーパ部２１３は、スケジューリング管理テーブル７０１と読み出し可能時刻管理テーブル７０２という２つのテーブルを有する。
【０１３５】
まず、ダイナミックシェーパ部２１３では、“１，２，・・・，ｎ−１，ｎ，１，２，・・・”というように、１〜ｎの範囲で巡回するセル読出しタイミングによって、各ＡＢＲコネクションに対応するＶＣＩ毎の共通バッファ部２０６からのユーザデータセルの読出しが制御される。ここで、ｎは、ＶＳ−Ｉ１０７が同時に処理可能なＡＢＲコネクション（仮想チャネルＶＣ）の数であり、その値は例えば８１９２である。
【０１３６】
この制御に対応し、スケジューリング管理テーブル７０１は、コネクション１〜コネクションｎのコネクション毎（図７の縦方向の各位置毎）に、上記１〜ｎのセル読出しタイミングに関連付けられた１〜ｎのアドレス（以下これをセル時間アドレスと呼ぶ）からなる記憶領域（図７の横１行分の領域）を有する。
今、１つのコネクションに着目した場合、スケジューリング管理テーブル７０１のそのコネクション（ＶＣＩ）に対応する記憶領域のうち、そのコネクションに対応するＶＣＩを有するユーザデータセルが共通バッファ部２０６から読み出されるべきセル読出しタイミングに対応するセル時間アドレスに、フラグ（例えば値“１”）が記憶される。図７では、このフラグは、白丸によって示されている。
【０１３７】
そして、あるセル読出しタイミングにおいて、そのセル読出しタイミングに対応するセル時間アドレスにフラグが記憶されているコネクションについて、そのコネクションのＶＣＩに対応する共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７から１つのアドレスが読み出され、そのアドレスに対応する共通バッファ部２０６内のセルバッファメモリ内のアドレスからユーザデータセルが読み出され、そのユーザデータセルが、図２のＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４及び挿入部２１５を介して、入力ハイウエイ１０９に送出される。
【０１３８】
ここで、１つのコネクションについて共通バッファ部２０６からのユーザデータセルの読出しが行われた場合に、そのコネクションのＶＣＩに対応する共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７に、次に読み出されるべきユーザデータセルのアドレスが記憶されている場合には、そのコネクションに対応するスケジューリング管理テーブル７０１上の記憶領域において、次に読出しが行われるべきセル時間アドレス（次セル時間アドレス）へのフラグの設定が行われる。この場合、次セル時間アドレスは、現在のセル読出しタイミングに対応するセル時間アドレス（現セル時間アドレス）の値に、図２のＥＲ保持部２１７に保持されている上記コネクションに対応する明示的指示レートＥＲに比例したセル読出し間隔値を加算して得られるアドレス値として算出される。なお、次セル時間アドレスがセル時間アドレスｎを超える場合には、（次セル時間アドレス−ｎ）として得られる、セル時間アドレス１の側に折り返されたアドレスに、フラグが記憶される。
【０１３９】
例えば、図７のＡとして示されるように、セル読出しタイミング“１７”において、コネクション１に対応するスケジューリング管理テーブル７０１の記憶領域のセル時間アドレス“１７”にフラグが記憶されているため、コネクション１に対応するユーザデータセルの読出しが実行される。そして、コネクション１のＶＣＩに対応する共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７に、次に読み出されるべきユーザデータセルのアドレスが記憶されている場合には、そのコネクション１に対応するスケジューリング管理テーブル７０１上の記憶領域において、現セル時間アドレス“１７”に、コネクション１に対応する明示的指示レートＥＲに比例したセル読出し間隔値“１３”を加算して得られる次セル時間アドレス“３０”に、フラグが記憶される。
【０１４０】
一方、１つのコネクションについて共通バッファ部２０６からのユーザデータセルの読出しが行われた場合に、そのコネクションのＶＣＩに対応する共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７に、次に読み出されるべきユーザデータセルのアドレスが記憶されていない場合には、そのコネクションに対応するスケジューリング管理テーブル７０１上の記憶領域において、次に読出しが行われるべきセル時間アドレス（次セル時間アドレス）へのフラグの設定は行われず、その次セル時間アドレスが、読み出し可能時刻管理テーブル７０２上の上記コネクションに対応する１つの記憶領域に記憶される。なお、次セル時間アドレスの算出方法については前述した。
【０１４１】
そして、上記コネクションに対応するＶＣＩが付加されているユーザデータセルが新たに共通バッファ部２０６に到着した場合、即ち、空であった上記コネクションのＶＣＩに対応するＶＣキュー２０７に１つのアドレスが書き込まれた場合には、そのコネクションに対応する読み出し可能時刻管理テーブル７０２の記憶領域が参照され、その記憶領域に記憶されている次セル時間アドレスが読み出される。そして、その次セル時間アドレスに対応するセル読出しタイミングが現在のセル読出しタイミングよりも後のタイミングであれば、上記コネクションに対応するスケジューリング管理テーブル７０１上の記憶領域において、上記読み出し可能時刻管理テーブル７０２から読み出された次セル時間アドレスに対応するアドレスに、フラグが記憶される。一方、上記次セル時間アドレスに対応するセル読出しタイミングが現在のセル読出しタイミングよりも前のタイミングであれば、上記コネクションに対応するスケジューリング管理テーブル７０１上の記憶領域において、現在のセル読出しタイミングに対応するセル時間アドレスの次のセル時間アドレスに、フラグが記憶される。即ち、この場合には、新たな共通バッファ部２０６に到着したユーザデータセルは、即座にそこから読み出されることになる。
【０１４２】
例えば、図７のＢとして示されるように、セル読出しタイミング“１８”において、コネクションｋに対応するスケジューリング管理テーブル７０１の記憶領域のセル時間アドレス“１８”にフラグが記憶されているため、コネクションｋに対応するユーザデータセルの読出しが実行される。そして、コネクションｋのＶＣＩに対応する共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７に、次に読み出されるべきユーザデータセルのアドレスが記憶されていない場合は、そのコネクションｋに対応するスケジューリング管理テーブル７０１上の記憶領域において、現セル時間アドレス“１８”に、コネクションｋに対応する明示的指示レートＥＲに比例したセル読出し間隔値“１２”を加算して得られる次セル時間アドレス“３０”には、フラグは記憶されず（図７では黒丸で示されている）、その次セル時間アドレス“３０”が、読み出し可能時刻管理テーブル７０２上のコネクションｋに対応する記憶領域に記憶される。
【０１４３】
更に、図７のＣとして示されるように、コネクションｋに対応するＶＣＩが付加されているユーザデータセルが新たに共通バッファ部２０６に到着した場合には、コネクションｋに対応する読み出し可能時刻管理テーブル７０２の記憶領域が参照され、その記憶領域に記憶されている次セル時間アドレス“３０”が読み出される。そして、次セル時間アドレス“３０”に対応するセル読出しタイミングが現在のセル読出しタイミングよりも後のタイミングであれば、コネクションｋに対応するスケジューリング管理テーブル７０１上の記憶領域において、上記次セル時間アドレス“３０”に対応するアドレスに、フラグが記憶される（図７では黒丸で示されている）。
【０１４４】
ここで、１つのセル読出しタイミングにおいて、それに対応するセル時間アドレスにフラグが記憶されているコネクションが複数存在する場合には、所定のコネクション決定アルゴリズムに従って１つのコネクションに対応するユーザデータセルのみの読出しが実行され、他のコネクションに対応する記憶領域の上記セル時間アドレスに記憶されているフラグは、そのセル時間アドレスの次のセル時間アドレスに記憶し直される。
【０１４５】
上記コネクション決定アルゴリズムとしては、以下に示される方式が考えられる。
（１） スケジューリング管理テーブル７０１上に登録されているコネクションの順にコネクションが決定される方式。
【０１４６】
（２） スケジューリング管理テーブル７０１上に登録されている複数のコネクションのうちの１つを指示するためのポインタが用意され、そのポインタが上記複数のコネクションの間で巡回させられながら、そのポインタによってコネクションが決定される方式。
【０１４７】
（３） スケジューリング管理テーブル７０１上に登録されている複数のコネクションのうちの１つが、各コネクションに設定されている何らかの優先順位（例えば品質クラス）に従って決定される方式。
【０１４８】
或いは、１つのセル読出しタイミングにおいて、それに対応するセル時間アドレスにフラグが記憶されているコネクションが複数存在する場合には、それらのコネクションに対応するユーザデータセルを、ＡＢＲサービスに割り当てられている帯域内の空きセルタイミングのほかに、ＣＢＲ、ｒｔ−ＶＢＲ、ｎｒｔ−ＶＢＲ、ＵＢＲ等の各サービスに割り当てられている帯域内の空きセルタイミングを利用して、入力ハイウエイ１０９に送出する方式も実現可能である。
【０１４９】
以上説明したダイナミックシェーパ部２１３の構成において、あるセル読出しタイミングにおいて、そのセル読出しタイミングに対応するセル時間アドレスにフラグが記憶されているコネクションについて、図２のＲＭセル発生部２１２がそのコネクションに対応するＦ−ＲＭセルを発生すべきタイミングである場合には、共通バッファ部２０６からの上記コネクションに対応するユーザデータセルの読出しは行われずに、ＲＭセル発生部２１２からの上記コネクションに対応するＦ−ＲＭセルの送出が行われる。なお、ＲＭセル発生部２１２におけるＦ−ＲＭセルの発生間隔は、｛（１つのＦ−ＲＭセルが送出されてからその次のＦ−ＲＭセルが送出するまでに送出されるユーザデータセルの個数）＋１｝（＝Ｎｒｍ）として与えられる。
【０１５０】
ＶＳ−Ｉ１０７内の以上説明したダイナミックシェーパ部２１３の動作によって、ＡＢＲコネクション毎に、Ｂ−ＲＭセルに設定された明示的指示レートＥＲの値としてフィードバックされたスイッチ部１１４内のトラヒック状況に基づいて、送信端末１０１（Ａ）（図１）におけるトラヒック規制を待つことなく迅速に、スイッチ部１１４に向けて入力ハイウエイ１０９に送出されるユーザデータセル（及びＦ−ＲＭセル）のトラヒックを制御することができる。これにより、ＡＢＲサービスにおけるフォードバック制御の応答性能を向上させることが可能となる。
【０１５１】
また、共通バッファ部２０６へのユーザデータセルの書込み時ではなく共通バッファ部２０６からのユーザデータセルの読出し時にダイナミックシェーピング処理が実行されることにより、共通バッファ部２０６内の各ＶＣキュー２０７にユーザデータセルが滞留している場合に次セル時間アドレスを決定するという制御を行うだけで、容易にダイナミックシェーピング処理を実現することが可能となる。なお、共通バッファ部２０６へのユーザデータセルの書込み時にダイナミックシェーピング処理が実行される方式だと、ＶＣキュー２０７の末尾のアドレスに対応するユーザデータセルのセル時間アドレスを識別した上で、新たに書き込まれるユーザデータセルのセル時間アドレスを計算しなければならず、処理が複雑になるため、本実施の形態のように、共通バッファ部２０６からのユーザデータセルの読出し時にダイナミックシェーピング処理が実行される方式の方が優れている。
【０１５２】
図７に示されるダイナミックシェーパ部２１３の構成では、スケジューリング管理テーブル７０１は、｛（セル時間アドレス数ｎ）×（共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７の数に対応するコネクション数ｎ）｝の記憶容量を必要とする。
【０１５３】
これに対して、図８に示されるような構成も考えられる。
図８では、新たなスケジューリング管理テーブル８０１は、コネクション毎にｎセル時間アドレス分の記憶領域を実装するのではなく、ｎセル時間アドレス分の、開始ポインタと終了ポインタの組を記憶する。
【０１５４】
また、予め発生し得る全てのコネクションに対応するＶＣＩをアドレスとして有し、各アドレスには次に処理されるＶＣＩアドレスが格納されたリストデータであるチェーンテーブル８０２が新たに設けられる。
【０１５５】
そして、スケジューリング管理テーブル８０１内の１つのセル時間アドレスに記憶されている開始ポインタは、そのセル時間アドレスに対応するセル読出しタイミングにおいて共通バッファ部２０６からユーザデータセルが読み出されるべきコネクションのＶＣＩに対応するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスを指示している。
【０１５６】
更に、チェーンテーブル８０２上の上記開始ポインタによって指示されるＶＣＩアドレスには、上記開始ポインタが記憶されるセル時間アドレスに対応するセル読出しタイミングにおいて共通バッファ部２０６からユーザデータセルが読み出されるべき他のコネクションのＶＣＩに対応するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスが格納されている。
【０１５７】
このようにして、１つのセル時間アドレスに対応するセル読出しタイミングにおいて共通バッファ部２０６からユーザデータセルが読み出されるべき１つ以上のコネクションのＶＣＩが、チェーンテーブル８０２上のチェーン構造によって結び付けられている。
【０１５８】
そして、スケジューリング管理テーブル８０１内の１つのセル時間アドレスに記憶されている終了ポインタは、そのセル時間アドレスに対応するセル読出しタイミングにおいて共通バッファ部２０６からユーザデータセルが読み出されるべき複数のコネクションのうちの最後のコネクションのＶＣＩに対応するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスを指示している。
【０１５９】
今、あるセル読出しタイミングにおいて、そのセル読出しタイミングに対応するスケジューリング管理テーブル８０１のセル時間アドレスに記憶されている開始ポインタによって１つのＶＣＩを決定することができる。そして、そのＶＣＩに対応する共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７から１つのアドレスが読み出され、そのアドレスに対応する共通バッファ部２０６内のセルバッファメモリ内のアドレスからユーザデータセルが読み出され、そのユーザデータセルが、図２のＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４及び挿入部２１５を介して、入力ハイウエイ１０９に送出される。
【０１６０】
その後、スケジューリング管理テーブル８０１の上記セル時間アドレスに記憶されている開始ポインタが指示するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスに更に他のＶＣＩ値が記憶されていない場合、即ち、上記セル読出しタイミングにおいてユーザデータセルの読出しが実行されるべきコネクションが１つしか存在しない場合には、スケジューリング管理テーブル８０１の上記セル時間アドレスに記憶されている開始ポインタと終了ポインタの内容がクリアされる。なお、上記開始ポインタが指示するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスに更に他のＶＣＩ値が記憶されている場合については、後述する。
【０１６１】
ここで、１つのコネクションについて共通バッファ部２０６からのユーザデータセルの読出しが行われた場合に、そのコネクションのＶＣＩに対応する共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７に、次に読み出されるべきユーザデータセルのアドレスが記憶されている場合には、そのコネクションにつき、前述した次セル時間アドレスが計算される。そして、その次セル時間アドレスに対応するスケジューリング管理テーブル８０１内のセル時間アドレスに記憶されている終了ポインタが読み出され、その終了ポインタがクリアされていない場合には、その終了ポインタが指示するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスに上記コネクションに対応するＶＣＩ値が記憶されると共に、そのＶＣＩ値が上記終了ポインタの値として設定し直される。
【０１６２】
また、上記終了ポインタ（及びそれに対応する開始ポインタ）がクリアされている場合、即ち、そのセル時間アドレスに対応するセル読出しタイミングにおいてユーザデータセルの読出しが実行されるべきコネクションが無い場合には、上記終了ポインタ及びそれに対応する開始ポインタに、上記コネクションに対応するＶＣＩ値が記憶される。
【０１６３】
一方、１つのコネクションについて共通バッファ部２０６からのユーザデータセルの読出しが行われた場合に、そのコネクションのＶＣＩに対応する共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７に、次に読み出されるべきユーザデータセルのアドレスが記憶されていない場合には、そのコネクションにつき、前述した次セル時間アドレスが計算された後、上記チェーンテーブル８０２の書換えは行われずに、図７の場合と同様に、上述の次セル時間アドレスが、読み出し可能時刻管理テーブル７０２上の上記コネクションに対応する１つの記憶領域に記憶される。
【０１６４】
そして、上記コネクションに対応するＶＣＩが付加されているユーザデータセルが新たに共通バッファ部２０６に到着した場合、即ち、空であった上記コネクションのＶＣＩに対応するＶＣキュー２０７に１つのアドレスが書き込まれた場合には、そのコネクションに対応する読み出し可能時刻管理テーブル７０２の記憶領域が参照され、その記憶領域に記憶されている次セル時間アドレスが読み出される。そして、その次セル時間アドレスに対応するスケジューリング管理テーブル８０１内のセル時間アドレスに記憶されている終了ポインタが読み出され、その終了ポインタがクリアされていない場合には、その終了ポインタが指示するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスに上記コネクションに対応するＶＣＩ値が記憶されると共に、そのＶＣＩ値が上記終了ポインタの値として設定し直され、その終了ポインタがクリアされている場合には、その終了ポインタ及びそれに対応する開始ポインタに、上記コネクションに対応するＶＣＩ値が記憶される。
【０１６５】
ここで、前述したように、１つのセル読出しタイミングにおいて、それに対応するスケジューリング管理テーブル８０１のセル時間アドレスに記憶されている開始ポインタによって１つのＶＣＩが決定され、そのＶＣＩに対応するユーザデータセルが共通バッファ部２０６から読み出された場合に、その開始ポインタが指示するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスに、更に他のＶＣＩ値が記憶されていた場合、即ち、上記セル読出しタイミングにおいてユーザデータセルの読出しが実行されるべきコネクションが複数存在する場合には、次のような制御が実行される。
【０１６６】
即ちこの場合には、その開始ポインタが記憶されているスケジューリング管理テーブル８０１のセル時間アドレス（以下これを現セル時間アドレスと呼ぶ）の次のセル時間アドレスの開始ポインタの値が退避させられた後、その開始ポインタに、現セル時間アドレスの開始ポインタが指示するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスに記憶されているＶＣＩ値が新たに設定し直される。また、現セル時間アドレスの終了ポインタが指示するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスに、上記退避させられていた開始ポインタ値が新たに設定される。そして、現セル時間アドレスの開始ポインタと終了ポインタの値がクリアされる。
【０１６７】
以上説明した図８に示されるダイナミックシェーパ部２１３の構成によって、それに対して要求される構成規模を、図７の構成に比較して、大幅に縮小することが可能となる。
【０１６８】
以上説明した実施の形態においては、加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）内のＶＳ−Ｉ１０７の構成は、全ての品質クラスに対する、ダイナミックシェーピング処理を含む制御が、全ての品質クラスに共通のハードウエア構成によって実現されている。これに対して、図９に示されるように、ダイナミックシェーピング処理によるスケジューリングを行う構成が、品質クラス別に設けられ、各品質クラス別のスケジューリングにより出力されるユーザデータセルが、更に品質スケジューラによって品質クラスに応じて選択されて出力されるように構成されてもよい。このような構成により、品質クラスに応じたＡＢＲコネクションの精密なトラヒック制御が可能となる。
【０１６９】
【発明の効果】
本発明の第１の態様の構成によれば、セル交換機内のスイッチ装置を介して内部側仮想送信手段と内部側仮想受信手段との間に形成されるスイッチ内フィードバック制御ループによって、セル交換機内で各コネクションのための専用制御線及び専用プロセッサを配備する必要なく、同一交換機内のリンク側仮想送信手段とリンク側仮想受信手段の間の制御機能を、実現することが可能となる。
【０１７０】
また、本発明の第１の態様の構成によれば、内部側仮想送信手段又はリンク側仮想送信手段において、コネクション毎に、スイッチ内フィードバック制御ループ又は下りフィードバック制御ループ上のバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに対応するセル読出し間隔で、第１又は第２のバッファ手段に一時保持されているセルが読み出されて入力ハイウエイ又は出力リンクに送出されることによって、送信端末におけるトラヒック規制を待つことなく迅速に、セル交換機内のスイッチ装置又は上流側装置に向けて送出されるセルのトラヒックを制御することができる。これにより、可変ビットレートサービス等におけるフォードバック制御の応答性能を向上させることが可能となる。
【０１７１】
また、本発明の第１の態様の構成によれば、第２の明示的指示レート変更手段が、内部側仮想送信手段で終端されたバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに基づいて、その上流側のリンク側仮想受信手段が折り返して出力リンクに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更することによって、内部側仮想送信手段で終端されたバックワードリソース管理セル内の明示的指示レートを、その上流側の上りフィードバック制御ループへ受け渡すことが可能となる。
【０１７２】
更に、本発明の第１の態様の構成によれば、内部側仮想送信手段が第１のバッファ手段を含む場合に、第１の明示的指示レート変更手段が、第１のキュー長監視手段による第１のバッファ手段の監視結果に基づいて、その上流側のリンク側仮想受信手段が折り返して出力リンクに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更することによって、内部側仮想送信手段でのトラヒック処理状況も、正確にその上流側の上りフィードバック制御ループにフィードバックさせることが可能となる。
【０１７３】
同様に、本発明の第１の態様の構成によれば、第４の明示的指示レート変更手段が、リンク側仮想送信手段で終端されたバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに基づいて、その上流側の内部側仮想受信手段が折り返して入力ハイウエイに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更することによって、リンク側仮想送信手段で終端されたバックワードリソース管理セル内の明示的指示レートを、その上流側のスイッチ内フィードバック制御ループへ受け渡すことが可能となる。
【０１７４】
更に、本発明の第１の態様の構成によれば、リンク側仮想送信手段が第２のバッファ手段を含む場合に、第３の明示的指示レート変更手段が、第２のキュー長監視手段による第２のバッファ手段の監視結果に基づいて、その上流側の内部側仮想受信手段が折り返して出力リンクに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更することによって、リンク側仮想送信手段でのトラヒック処理状況も、正確にその上流側のスイッチ内フィードバック制御ループにフィードバックさせることが可能となる。
【０１７５】
加えて、本発明の第１の態様の構成によれば、第１のバッファ手段が満杯になっている状態で新たなユーザデータセルが入力した場合に、それに設定されている品質クラス情報に対応する品質クラスよりも低い品質クラスに対応するコネクションのユーザデータセルが一時保持されている第１のバッファ手段上の記憶領域を奪い取って、その奪い取った記憶領域に新たに入力したユーザデータセルが一時保持されることにより、より詳細な品質クラス毎のセル転送制御を行うことが可能となる。
【０１７６】
更に、コネクション管理手段を含む本発明の第１の態様の構成によれば、予め発生し得る全てのコネクションに対応するユーザデータセルの記憶機構を第１のバッファ手段内に用意する必要がなくなり、第１のバッファ手段の構成規模を縮小することができる。また、それに接続する第１のダイナミックシェーパ手段の構成規模も縮小することができる。
【０１７７】
次に、本発明の第２の態様の構成によれば、バッファ手段へのセルの書込み時ではなくバッファ手段からのセルの読出し時にダイナミックシェーピング処理が実行されることにより、バッファ手段にセルが滞留している場合に次セル読出しタイミングを決定するという制御を行うだけで、容易にダイナミックシェーピング処理を実現することが可能となる。
【０１７８】
また、本発明の第３の態様の構成によれば、スケジューリング管理手段に対して要求される構成規模を、大幅に縮小することが可能となる。
更に、本発明の第４の態様の構成によれば、品質クラスに応じたコネクションの精密なダイナミックシェーピング処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成図である。
【図２】加入者回線処理部１０２の構成図である。
【図３】セルのデータフォーマットを示す図である。
【図４】ＲＭセルのデータフォーマットを示す図である。
【図５】レート表示フォーマットを示す図である。
【図６】ＶＣキャッシングメモリ６０１によるＶＣフィルタ部２０５の制御機能の構成図である。
【図７】ダイナミックシェーパ部２１３の構成図（その１）である。
【図８】ダイナミックシェーパ部２１３の構成図（その２）である。
【図９】品質クラス毎にスケジューリングを行う機能構成を示す図である。
【図１０】ＡＢＲフロー制御の概念図である。
【図１１】ＶＳ／ＶＤ方式の基本概念図である。
【符号の説明】
１０１ 端末
１０２ 加入者回線処理部
１０３ 入力リンク
１０４ 出力リンク
１０５ ＶＤ−Ｌ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ−Ｌｉｎｋ：リンク側仮想受信部）
１０６ ＶＳ−Ｌ（Ｖｒｉｔｕａｌ Ｓｏｕｒｃｅ−Ｌｉｎｋ ：リンク側仮想送信部）
１０７ ＶＳ−Ｉ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｓｏｕｒｃｅ−Ｉｎｔｅｒｎａｌ ：内部側仮想送信部）
１０８ ＶＤ−Ｉ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ−Ｉｎｔｅｒｎａｌ：内部側仮想受信部）
１０９ 入力ハイウエイ
１１０ 出力ハイウエイ
１１１ 上り制御ループ
１１２ 下り制御ループ
１１３ スイッチ内制御ループ
１１４ スイッチ部
２０１ 使用量パラメータ制御部（ＵＰＣ：Ｕｓａｇｅ Ｐｒａｍｅｔｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌ ）
２０２、２２１ ＥＲ変更部
２０３、２２０ ＥＲ比較／変更部
２０４、２１５、２２２、２３０ 挿入部
２０５、２２４ ＶＣフィルタ部
２０６、２２５ 共通バッファ部
２０７、２２６ ＶＣキュー２０７
２０８ 品質クラスフィルタ部
２０９ 品質クラスキュー
２１０ アドレス奪取制御部
２１１、２２７ キュー長監視部
２１２、２２９ ＲＭセル発生部
２１３、２２８ ダイナミックシェーパ部
２１４ ＣＣＲ／ＭＣＲ書込部
２１６、２３１ ＥＲ取出部
２１７、２３２ ＥＲ保持部
２１８ ＩＣＲ／ＭＣＲ保持部
２１９、６０２ タイマ部
２２３ ＥＲ計算部
６０１ ＶＣキャッシングメモリ
７０１、８０１ スケジューリング管理テーブル
７０２ 読み出し可能時刻管理テーブル
８０２ チェーンテーブル
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＢＲサービスにおける、フィードバック制御に基づく網輻輳の回避技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＡＴＭ ＦｏｒｕｍやＩＴＵ−Ｔにおいて、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）方式によるデータ交換技術をＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）やＷＡＮ（ワイドエリアネットワーク）等の高速データ通信網へ適用するためのサービス方式として、ＡＢＲ（Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ） サービスと呼ばれるサービスが提案されている。このＡＢＲサービスでは、網輻輳情報が交換機から送信端末にフィードバックされることにより、網輻輳を回避することが可能である。より具体的には、ＡＢＲサービスは、交換機が網リソースの使用状況を監視しながら送信端末の送信レートをピークセルレートＰＣＲと最小セルレートＭＣＲの間でダイナミックに変更させることにより、網の効率的運用を図りかつ網の輻輳を回避しセル損失を回避することを可能とする網サービスである。以下に、ＡＢＲサービスについて説明する。
＜ＡＢＲサービス＞
ＡＢＲサービスを利用した通信においては、網リソースの情報を端末に通知するために、リソース管理セル（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｅｌｌ：ＲＭセル）が使用される。送信端末は、一定個数のユーザデータセルを送出する毎に、ＲＭセルを送出する。そのＲＭセルは、ＡＴＭ網を経て受信端末に達し、そこで折り返されて再び送信端末に戻ってくる。
【０００３】
一方、ＡＴＭ網内のＡＴＭ交換機は、交換機を通過するＲＭセルに対して、交換機内のリソース情報（帯域情報、輻輳情報）を書き込むことにより、網側の情報を送信端末に通知する。帯域情報や輻輳情報等が書き込まれたＲＭセルを受信した送信端末は、それらの情報に従って自身の許可セルレートＡＣＲ（Ａｌｌｏｗｅｄ Ｃｅｌｌ Ｒａｔｅ）を再計算し、ＡＣＲ以下のレートで通信を行う。
【０００４】
また、送信端末は、通信開始時において、最大送信レートであるピークセルレートＰＣＲ（Ｐｅａｋ Ｃｅｌｌ Ｒａｔｅ） 、及び最低要求レートである最小セルレートＭＣＲ（Ｍｉｎｕｍｕｍ Ｃｅｌｌ Ｒａｔｅ）を網に申告し、交渉する。送信端末は、交渉の結果決定したＰＣＲを超えたレートで、ＡＴＭセル（以下、単にセルという）を送出することはできない。また、ＡＴＭ網は、送信端末に対して、交渉の結果決定したＭＣＲ以上のレートを保証する。従って、送信端末における許可セルレートＡＣＲは、ＭＣＲ以上ＰＣＲ以下の範囲で変動する（ＭＣＲ≦ＡＣＲ≦ＰＣＲ）。
【０００５】
これらの動作によって、ＡＴＭ網側は、輻輳の回避及び輻輳からの回復を図ることが可能となり、端末側にとっては、網のリソースが空いている場合には高い送信レートでセルを送信できる。
＜ＡＢＲ端末の動作＞
ＡＢＲサービスを利用して通信する送信端末（ＡＢＲ送信端末）及び受信端末（ＡＢＲ受信端末）の動作は、ＡＴＭ Ｆｏｒｕｍで標準化の対象となっている。以下に、その主な動作について、簡単に説明する。
ＡＢＲ送信端末
図１０のフォワード方向フローとして示されるように、送信端末は、各時点における許可セルレートＡＣＲ以下のレートで、セルを送出する。その際、送信端末は、一定個数（Ｎｒｍ−１）個のユーザデータセルを送出する毎に、ＲＭセルを１個送出する。送信端末がＲＭセルを受信した場合に、ＲＭセル中の輻輳表示ビットであるＣＩ（Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ） ビットが０（非輻輳）に設定されていたならば、送信端末はＡＣＲの値を一定値だけ増加させる。また、ＣＩビットが１（輻輳）に設定されていたなら、送信端末はＡＣＲの値を一定値だけ減少させる。更に、送信端末は、上記動作と同時に、ＲＭセル中に書き込まれている明示的指示レートＥＲ（Ｅｘｐｌｉｃｉｔ Ｒａｔｅ）と先に再計算したＡＣＲとの大小を比較し、小さい方の値を新たなＡＣＲとする。この時、ＡＣＲの値は、ＭＣＲ≦ＡＣＲ≦ＰＣＲの範囲内でなければならない。
ＡＢＲ受信端末
図１０のバックワード方向フローとして示されるように、受信端末は、送信側から転送されてきたユーザデータセルを終端すると共に、受信したＲＭセルを折り返して送信端末に向けて送信する。この場合に、受信端末は、ＲＭセルの受信の直前に受信したユーザデータセル中に輻輳を表すＥＦＣＩ（Ｅｘｐｌｉｃｉｔ Ｆｏｒｗａｒｄ Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ：明示的前方輻輳表示）ビットが１に設定されているならば、折り返すＲＭセル中の輻輳表示ビットＣＩを１に設定し、そのＲＭセルを送出する。
＜ＡＴＭ交換機の動作＞
ＡＢＲサービスを実現するＡＴＭ網側つまりＡＴＭ交換機の動作は、おおよそ大別して２種類あり、それぞれＥＦＣＩモード及びＥＲモードと呼ばれる。
ＥＦＣＩモード
ＡＴＭ交換機は、輻輳時に、そのＡＴＭ交換機を通過するユーザデータセル中のＥＦＣＩビットを設定し、そのセルを通過させる。
ＥＲモード
ＡＴＭ交換機は、内部のリソースや輻輳状況に応じて、送信端末側に送信を許すレートである明示的指示レートＥＲを計算し、その値を、ＡＴＭ交換機を通過する順方向（フォワード方向、送信側→受信側）或いは逆方向（バックワード方向、受信側→送信側）のＲＭセル中に書き込む。その際に、ＡＴＭ交換機は、ＲＭセル中のＥＲ値と交換機が計算したＥＲ値とを比較して得られる小さい方の値を、ＲＭセルに書き込む。
【０００６】
更に、送信端末から送出されているＲＭセルとは別に、ＡＴＭ交換機又は受信端末がＲＭセルを生成して送信端末側に送り出すことも可能である。この際、ＡＴＭ交換機又は受信端末は、ＲＭセル中のＣＩビットを設定し、或いは、自分自身が計算したＥＲ値をＲＭセルに書き込む。
【０００７】
ＡＢＲサービスを実現するＡＴＭ交換機の動作として、上述のモード分類とは別に、ＡＢＲ ＶＳ／ＶＤ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｓｏｕｒｃｅ／Ｖｉｒｔｕａｌ Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ：仮想送信／仮想受信）と呼ばれる機能が規定されている。このＶＳ／ＶＤ機能が実現される場合、図１１に示されるように、ＡＴＭ交換機の上流側（送信端末側）に、その上流側から転送されてきたＲＭセルを折り返すＶＤ機能が実装され、ＡＴＭ交換機の下流側（受信端末側）に、その下流側に向かってＲＭセルを中継する又は新たに送出するＶＳ機能が実装される。
【０００８】
このように、ＶＳ／ＶＤ機能においては、あるＡＢＲコネクションに対し、ＡＴＭ交換機が、ＲＭセルの生成、折返し、及び終端を内部的に行うことにより、ＡＢＲコネクションの制御ループが、送信端末−ＡＴＭ交換機−受信端末−ＡＴＭ交換機−送信端末という単一のループではなく、図１１に示されるように、複数のループに分割（セグメント化）される。
【０００９】
この場合に、ＡＴＭ交換機内に実現されるＶＤ機能が受信端末の機能を仮想的に模擬し、同じくＡＴＭ交換機内に実現されるＶＳ機能が送信端末の機能を仮想的に模擬する。
【００１０】
このように、ＡＢＲサービスにおける制御ループが複数に分割され、各制御ループにおいて並列にフィードバック制御が実行されることによって、フィードバックの応答性能を向上させることが可能となる。その結果、ＡＴＭ網側では、輻輳の回避及び輻輳からの回復をより迅速に図ることが可能となり、端末側では、網のリソースが空いている場合により速く高い通信レートでのセルの通信が可能となる。
【００１１】
上述のＶＳ／ＶＤ機能の具体的な機能として、以下の諸機能が実現される必要がある。
（１） ＡＴＭ Ｆｏｒｕｍ ＴＭ（トラヒックマネージメント）４．０に規定されているＡＢＲ ｓｏｕｒｃｅ／ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ （送信側／受信側）動作（必須機能）。
【００１２】
ａ）ＲＭセルの生成及び終端（ＶＳに実装されるべき機能）。
ｂ）受信されたバックワードＲＭセルに設定されている情報に基づく許可セルレートＡＣＲの算出（ＶＳに実装されるべき機能）。
【００１３】
ｃ）ＡＣＲでのユーザデータセルの送出（ＶＳに実装されるべき機能）。
ｄ）ＲＭセルの折返し＋アウトレートＲＭセルのスケジューリング（ＶＤに実装されるべき機能）。なお、アウトレートＲＭセルとは、折り返された側の回線の空き帯域がＡＢＲ制御により０にされている場合に、ＣＬＰ＝１（後述する図７参照）が設定されて送出されるＲＭセルをいう。このアウトレートＲＭセルは、ＣＬＰ＝０が設定されているＲＭセルよりも、網内で廃棄される確率が高くなる。
【００１４】
ｅ）ＥＦＣＩビットが１に設定されているユーザデータセルが受信された場合に、折り返すＲＭセル中の輻輳表示ビットＣＩを１に設定する機能（ＶＤに実装されるべき機能）。
【００１５】
ｆ）ＢＥＣＮ ＲＭセル（逆方向明示的輻輳表示ＲＭセル）の生成（ＶＤに実装されるべき機能）。
（２） ＭＣＲ（最小セルレート）値の受渡し（必須機能）。
【００１６】
ａ）ＶＳで受信された下流側（受信端末側）からのＲＭセル内のＭＣＲ（最小セルレート）値を、上流側（送信端末側）のＶＤへ受け渡す機能。
ｂ）ＶＤで受信された上流側からのＲＭセル内のＭＣＲ値を、下流側のＶＳへ受け渡す機能。
【００１７】
（３） 同一交換機内のＶＳ−ＶＤ間の制御機能（ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ） 。
ａ）ＶＳで終端されたＲＭセル内のＥＲ値を、そのＶＳが収容されている交換機と同じ交換機内の上流側のＶＤへ受け渡す機能。
【００１８】
ｂ）サポートするセグメントに対するＡＢＲパラメータの設定。
ｃ）スイッチ内の、輻輳が発生したポイントでのＥＲの計算機能
以上の動作がＡＴＭ Ｆｏｒｕｍで標準化の対象となっているが、具体的な制御方式や実装方法に関しては標準化の対象外である。例えば、ＡＴＭ交換機内での輻輳状態の検出方法、或いは、明示的指示レートＥＲの計算アルゴリズムは、標準化の対象外である。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
特に、上述したＶＳ／ＶＤの具体的機能のうち、（３） 同一交換機内のＶＳ−ＶＤ間の制御機能については、有効な従来技術はなかった。
【００２０】
本発明の課題は、同一交換機内のＶＳ−ＶＤ間の有効な制御機能とそれに関連するダイナミックシェーピング機能を実現することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様は、固定長のセルをそれに付加されたルーティング情報に従って自律的にスイッチングさせるセル交換機（ＡＴＭ交換機）において、そのセル交換機における輻輳状態をリソース管理セル（ＲＭセル）を用いて通信の上流側装置にフィードバックさせることにより、その上流側装置に対してセルの送信レートを可変させるフィードバック制御装置を前提とする。
【００２２】
まず、リンク側仮想受信手段（ＶＤ−Ｌ１０５）は、コネクション毎に、上流側装置が接続される入力リンク（入力リンク１０３）上を転送されてきたフォワードリソース管理セル（Ｆ−ＲＭセル）を終端して折り返し、それを、上流側装置に返送されるバックワードリソース管理セル（Ｂ−ＲＭセル）として、上流側装置が接続される出力リンク（出力リンク１０４）に送出することにより、上流側装置との間で上りフィードバック制御ループ（上り制御ループ１１１）を形成する。
【００２３】
リンク側仮想送信手段（ＶＳ−Ｌ１０６）は、コネクション毎に、フォワードリソース管理セルを新たに生成して通信の下流側装置が接続される出力リンクに送出し、下流側装置で折り返されその下流側装置が接続される入力リンク上を転送されてきたバックワードリソース管理セルを終端し、その終端したバックワードリソース管理セルに設定されている情報に基づくレートで下流側装置が接続される出力リンクにユーザデータセルを送出することによって、下流側装置との間で下りフィードバック制御ループ（下り制御ループ１１２）を形成する。
【００２４】
このリンク側仮想送信手段は例えば、出力ハイウエイ上を転送されてきたユーザデータセルをコネクション毎に一時保持する第２のバッファ手段（共通バッファ部２２５）と、コネクション毎に、終端したバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに対応するセル読出し間隔で、第２のバッファ手段に一時保持されているユーザデータセルを読み出して出力リンクに送出する第２のダイナミックシェーパ手段とを含む。
【００２５】
内部側仮想送信手段（ＶＳ−Ｉ１０７）は、リンク側仮想受信手段に接続され、コネクション毎に、フォワードリソース管理セルを新たに生成してセル交換機内のスイッチ装置が接続される入力ハイウエイ（入力ハイウエイ１０９）に送出し、スイッチ装置（スイッチ部１１４）が接続される出力ハイウエイ（出力ハイウエイ１１０）上を転送されてきたバックワードリソース管理セルを終端し、その終端したバックワードリソース管理セルに設定されている情報に基づくレートでスイッチ装置が接続される入力ハイウエイにユーザデータセルを送出し、その終端したバックワードリソース管理セルに設定されている情報に基づくレートを新たに生成するフォワードリソース管理セルに設定し、その終端したバックワードリソース管理セルに設定されている情報をリンク側仮想受信手段を介して上りフィードバック制御ループにフィードバックさせる。
【００２６】
この内部側仮想送信手段は例えば、入力リンク上を転送されてきたユーザデータセルをコネクション毎に一時保持する第１のバッファ手段（共通バッファ部２０６）と、コネクション毎に、終端したバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに対応するセル読出し間隔で、第１のバッファ手段に一時保持されているユーザデータセルを読み出して入力ハイウエイに送出する第１のダイナミックシェーパ手段（ダイナミックシェーパ部２１３）とを含む。
【００２７】
また、上記内部側仮想送信手段は、例えば、第１のバッファ手段がユーザデータセルを一時保持するコネクション毎に、ユーザデータセルに付加されている品質クラス情報に基づいてその各コネクションの品質クラスを管理する品質クラス管理手段（品質クラスフィルタ部２０８、品質クラスキュー２０９）と、第１のバッファ手段が満杯になっている状態で新たなユーザデータセルが入力した場合に、品質クラス管理手段を参照することにより、その新たに入力したユーザデータセルに設定されている品質クラス情報に対応する品質クラスよりも低い品質クラスに対応するコネクションのユーザデータセルが一時保持されている第１のバッファ手段上の記憶領域を奪い取って、その奪い取った記憶領域に新たに入力したユーザデータセルを一時保持する記憶領域奪取制御手段（アドレス奪取制御部２１０）とを更に含むように構成することができる。
【００２８】
次に、内部側仮想受信手段（ＶＤ−Ｉ１０８）は、リンク側仮想送信手段に接続され、コネクション毎に、スイッチ装置が接続される出力ハイウエイ上を転送されてきたフォワードリソース管理セルを終端して折り返し、それを、内部側仮想送信手段に向かうバックワードリソース管理セルとして、スイッチ装置が接続される入力ハイウエイに送出することにより、セル交換機内の内部側仮想送信手段との間でスイッチ内フィードバック制御ループ（スイッチ内制御ループ１１３）を形成し、リンク側仮想送信手段が終端したバックワードリソース管理セルに設定されている情報をそのスイッチ内フィードバック制御ループにフィードバックさせる。
上述の本発明の第１の態様の構成において、コネクション毎に、内部側仮想送信手段が終端したバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに基づいて、リンク側仮想受信手段が折り返して上流側装置が接続される出力リンクに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更する第２の明示的指示レート変更手段（ＥＲ比較／変更部２０３）を更に含むように構成することができる。
【００２９】
また、上述の本発明の第１の態様の構成において、内部側仮想送信手段が第１のバッファ手段を含む場合に、コネクション毎に、第１のバッファ手段に一時保持されているユーザデータセルの量を監視する第１のキュー長監視手段（キュー長監視部２１１）と、コネクション毎に、第１のキュー長監視手段による監視結果に基づいて、リンク側仮想受信手段が折り返して上流側装置が接続される出力リンクに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更する第１の明示的指示レート変更手段（ＥＲ変更部２０２）とを更に含むように構成することができる。
【００３０】
また、上述の本発明の第１の態様の構成において、コネクション毎に、リンク側仮想送信手段が終端したバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに基づいて、内部側仮想受信手段が折り返して入力ハイウエイに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更する第４の明示的指示レート変更手段（ＥＲ比較／変更部２２０）を更に含むように構成することができる。
【００３１】
更に上述の本発明の第１の態様の構成において、リンク側仮想送信手段が第２のバッファ手段を含む場合に、コネクション毎に、第２のバッファ手段に一時保持されているユーザデータセルの量を監視する第２のキュー長監視手段（キュー長監視部２２７）と、コネクション毎に、第２のキュー長監視手段による監視結果に基づいて、内部側仮想受信手段が折り返して入力ハイウエイに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更する第３の明示的指示レート変更手段（ＥＲ変更部２２１）とを更に含むように構成することができる。
【００３２】
ここまで説明した本発明の第１の態様の構成により、上流側装置とリンク側仮想受信手段との間で、各コネクションのための閉じた上りフィードバック制御ループが形成され、また、下流側装置とリンク側仮想送信手段との間で、各コネクションのための閉じた下りフィードバック制御ループが形成されると共に、セル交換機内のスイッチ装置を介して内部側仮想送信手段と内部側仮想受信手段との間で、各コネクションのための閉じたスイッチ内フィードバック制御ループが形成される。このスイッチ内フィードバック制御ループによって、セル交換機内のトラヒック状況がバックワードリソース管理セルの明示的指示レートに反映されて内部側仮想送信手段にフィードバックされ、内部側仮想送信手段ではそのフィードバックされた明示的指示レートに基づいてトラヒック制御が行われる。この結果、セル交換機内で各コネクションのための専用制御線及び専用プロセッサを配備する必要なく、ユーザデータセルが転送されるハイウエイを用いることにより、同一交換機内のリンク側仮想送信手段とリンク側仮想受信手段の間の制御機能を、実現することが可能となる。
【００３３】
また、本発明の第１の態様の構成では、内部側仮想送信手段又はリンク側仮想送信手段において、コネクション毎に、スイッチ内フィードバック制御ループ又は下りフィードバック制御ループ上のバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに対応するセル読出し間隔で、第１又は第２のバッファ手段に一時保持されているセルが読み出されて入力ハイウエイ又は出力リンクに送出されることによって、送信端末におけるトラヒック規制を待つことなく迅速に、セル交換機内のスイッチ装置又は上流側装置に向けて送出されるセルのトラヒックを制御することができる。これにより、可変ビットレートサービス等におけるフォードバック制御の応答性能を向上させることが可能となる。
【００３４】
また、本発明の第１の態様の構成では、第２の明示的指示レート変更手段が、内部側仮想送信手段で終端されたバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに基づいて、その上流側のリンク側仮想受信手段が折り返して出力リンクに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更することによって、内部側仮想送信手段で終端されたバックワードリソース管理セル内の明示的指示レートを、その上流側の上りフィードバック制御ループへ受け渡すことが可能となる。
【００３５】
更に、本発明の第１の態様の構成では、内部側仮想送信手段が第１のバッファ手段を含む場合に、第１の明示的指示レート変更手段が、第１のキュー長監視手段による第１のバッファ手段の監視結果に基づいて、その上流側のリンク側仮想受信手段が折り返して出力リンクに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更することによって、内部側仮想送信手段でのトラヒック処理状況も、正確にその上流側の上りフィードバック制御ループにフィードバックさせることが可能となる。
【００３６】
同様に、本発明の第１の態様の構成では、第４の明示的指示レート変更手段が、リンク側仮想送信手段で終端されたバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに基づいて、その上流側の内部側仮想受信手段が折り返して入力ハイウエイに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更することによって、リンク側仮想送信手段で終端されたバックワードリソース管理セル内の明示的指示レートを、その上流側のスイッチ内フィードバック制御ループへ受け渡すことが可能となる。
【００３７】
更に、本発明の第１の態様の構成では、リンク側仮想送信手段が第２のバッファ手段を含む場合に、第３の明示的指示レート変更手段が、第２のキュー長監視手段による第２のバッファ手段の監視結果に基づいて、その上流側の内部側仮想受信手段が折り返して出力リンクに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更することによって、リンク側仮想送信手段でのトラヒック処理状況も、正確にその上流側のスイッチ内フィードバック制御ループにフィードバックさせることが可能となる。
【００３８】
加えて、本発明の第１の態様の構成では、第１のバッファ手段が満杯になっている状態で新たなユーザデータセルが入力した場合に、それに設定されている品質クラス情報に対応する品質クラスよりも低い品質クラスに対応するコネクションのユーザデータセルが一時保持されている第１のバッファ手段上の記憶領域を奪い取って、その奪い取った記憶領域に新たに入力したユーザデータセルが一時保持されることにより、より詳細な品質クラス毎のセル転送制御を行うことが可能となる。
【００３９】
ここで、前述した第１又は第２のバッファ手段は、入力する可能性のあるコネクションの総数よりも少ない数の各コネクションのユーザデータセルを一時保持し、その第１又は第２のバッファ手段がユーザデータセルを一時保持するコネクションを管理するコネクション管理手段（ＶＣキャッシングメモリ６０１、タイマ部６０２）を更に含むように構成することができる。
【００４０】
この場合に、コネクション管理手段は、例えば、第１のバッファ手段がユーザデータセルを一時保持するコネクションの数が予め許容された所定数に達した状態で新たなコネクションのユーザデータセルが入力した場合に、所定の規則に従って既に管理している複数のコネクションのうちの１つを管理対象から削除し、新たなコネクションを新たな管理対象として追加する。このコネクション管理手段は、例えば、第１のバッファ手段がユーザデータセルを一時保持するコネクションの数が予め許容された所定数に達した状態で新たなコネクションのユーザデータセルが入力した場合に、既に管理している複数のコネクションのうち最も最近に管理を開始したコネクションを管理対象から削除する。又は、コネクション管理手段は、例えば、第１のバッファ手段がユーザデータセルを一時保持するコネクションの数が予め許容された所定数に達した状態で新たなコネクションのユーザデータセルが入力した場合に、既に管理している複数のコネクションのうち最も古く管理を開始したコネクションから順に、そのコネクションを管理対象から削除する。或いは、コネクション管理手段は、例えば、第１のバッファ手段がユーザデータセルを一時保持するコネクションの数が予め許容された所定数に達した状態で新たなコネクションであってかつ最小セルレートが０である可変ビットレートサービスのコネクションのユーザデータセルが入力した場合に、既に管理している複数のコネクションのうち最小セルレートが０である可変ビットレートサービスのコネクションのうちの１つを、管理対象から削除する。
【００４１】
また、コネクション管理手段は、既に管理している複数のコネクションのうち、第１のバッファ手段に所定時間内に新たなユーザデータセルが到着していないコネクションを、管理対象から削除するように構成することができる。
【００４２】
このようなコネクション管理手段を含む本発明の第１の態様の構成により、予め発生し得る全てのコネクションに対応するユーザデータセルの記憶機構を第１のバッファ手段内に用意する必要がなくなり、第１のバッファ手段の構成規模を縮小することができる。また、それに接続する第１のダイナミックシェーパ手段の構成規模も縮小することができる。
【００４３】
ここまでの本発明の第１の態様の構成において、コネクションは、可変ビットレートサービスのコネクションであり、そのコネクションの設定時に決定される初期セルレートＩＣＲは、網の空き帯域ＢＷに応じて、０以上１未満の係数を用いて、次式によって呼毎に動的に決定されるように構成することができる。
【００４４】
ＩＣＲ＝ＢＷ×α
次に、本発明の第２の態様は、固定長のセルをそれに付加されたルーティング情報に従って自律的にスイッチングさせるセル交換機内の任意のポイントにおいて、そこを通過するセルのレートを制御するためのセルスケジューリング装置を前提とする。
【００４５】
まず、バッファ手段（共通バッファ部２０６、２２５）は、入力されたセルをコネクション毎に一時保持する。
そして、スケジューリング管理手段（スケジューリング管理テーブル７０１）は、バッファ手段から１つのコネクションに対応するセルが読み出されたタイミングで、そのコネクションに対応する所定のセル読出し間隔に基づいて、そのコネクションに対応するセルが次にバッファ手段から読み出されるタイミングをスケジューリングし、セル読出しタイミングのそれぞれにおいて、バッファ手段からセルが読み出されるコネクションを所定の規則に従って決定する。
【００４６】
より具体的には、本発明の第２の態様は、以下の構成を有する。
まず、バッファ手段は、上述のものと同様である。
次に、読出し可能タイミング管理手段（読み出し可能時刻管理テーブル７０２）は、バッファ手段から１つのコネクションに対応するセルが読み出されたタイミングで、バッファ手段にそのコネクションに対応するセルがその読み出されたセル以外に存在していない場合に、そのコネクションに対応する所定のセル読出し間隔に基づいて、そのコネクションに対応するセルが次にバッファ手段から読み出されるタイミングを算出し、それをそのコネクションに対応させて一時保持する。
【００４７】
そして、スケジューリング管理手段（スケジューリング管理テーブル７０１）は、バッファ手段からコネクションに対応するセルが読み出されたタイミングで、バッファ手段にそのコネクションに対応するセルがその読み出されたセル以外に存在している場合に、そのコネクションに対応する所定のセル読出し間隔に基づいて、そのコネクションに対応するセルが次にバッファ手段から読み出されるタイミングをスケジューリングし、ユーザデータセルが記憶されていなかったコネクションに対応するユーザデータセルが新たにバッファ手段に一時保持された時点で、読出し可能タイミング管理手段が一時保持しているそのコネクションに対応するタイミングに基づいて、そのコネクションに対応するセルが次にバッファ手段から読み出されるタイミングをスケジューリングし、セル読出しタイミング毎に、バッファ手段からセルが読み出されるコネクションを所定の規則に従って決定する。
【００４８】
上述の本発明の第２の態様の構成において、スケジューリング管理手段は、セル読出しタイミング毎に、バッファ手段からセルが読み出されるコネクションを、そのスケジューリング管理手段に登録されているコネクション順に決定するように構成することができる。
【００４９】
又は、スケジューリング管理手段は、セル読出しタイミング毎に、バッファ手段からセルが読み出されるコネクションを、各コネクションのうちの１つを指示するための順次巡回させられるポインタによって決定するように構成することができる。
【００５０】
又は、スケジューリング管理手段は、セル読出しタイミング毎に、バッファ手段からセルが読み出されるコネクションを、各コネクションに設定されている所定の優先順位（例えば品質クラス）に従って決定するように構成することができる。
【００５１】
更に、スケジューリング管理手段は、セル読出しタイミング毎に、バッファ手段からセルが読み出されるコネクションが複数存在する場合に、その各コネクションに対応するセルを、その各コネクションが属するサービスに割り当てられている帯域内の空きセルタイミングと、そのサービス以外のサービスに割り当てられている帯域内の空きセルタイミングを利用して、バッファ手段から読み出すように構成することができる。
【００５２】
以上説明した本発明の第２の態様の構成によって、バッファ手段へのセルの書込み時ではなくバッファ手段からのセルの読出し時にダイナミックシェーピング処理が実行されることにより、バッファ手段にセルが滞留している場合に次セル読出しタイミングを決定するという制御を行うだけで、容易にダイナミックシェーピング処理を実現することが可能となる。
【００５３】
本発明の第３の態様は、本発明の第２の態様と同様に、固定長のセルをそれに付加されたルーティング情報に従って自律的にスイッチングさせるセル交換機内の任意のポイントにおいて、そこを通過するセルのレートを制御するためのセルスケジューリング装置を前提とする。
【００５４】
まず、バッファ手段（共通バッファ部２０６、２２５）は、入力されたセルをコネクション毎に一時保持する。
そして、スケジューリング管理手段（スケジューリング管理テーブル８０１、チェーンテーブル８０２）は、バッファ手段から１つのコネクションに対応するセルが読み出されたタイミングで、そのコネクションに対応する所定のセル読出し間隔に基づいて、そのコネクションに対応するセルが次にバッファ手段から読み出されるタイミングをスケジューリングし、そのスケジューリングされたタイミングに対応するセル読出しタイミングに対応させて、そのコネクションの識別情報をリストデータとして記憶し、セル読出しタイミング毎に、バッファ手段からセルが読み出されるコネクションをそのセル読出しタイミングに対応して記憶しているリストデータに基づいて決定する。
【００５５】
以上説明した本発明の第３の態様の構成によって、スケジューリング管理手段に対して要求される構成規模を、大幅に縮小することが可能となる。
本発明の第４の態様は、上述の本発明の第２又は第３の態様において、バッファ手段とスケジューリング管理手段、又はバッファ手段とスケジューリング管理手段と読出し可能タイミング管理手段が、ユーザデータセルに付加されている品質クラス情報に基づいて決定される品質クラス毎に設けられ、その品質クラス毎にスケジューリング管理手段によってバッファ手段から読み出されるセルを、その各品質クラスの優先順位に従って選択して出力する品質スケジューラ手段を更に含むように構成される。
【００５６】
以上説明した本発明の第４の態様の構成によって、品質クラスに応じたコネクションの精密なダイナミックシェーピング処理が可能となる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜本発明の実施の形態の基本構成／動作＞
図１は、本発明の実施の形態の全体構成図である。
【００５８】
図１において、端末１０１は、加入者宅内に配置され、加入者回線処理部１０２及びスイッチ部１１４はＡＴＭ交換機内に配置される。なお、特には図示しないが、加入者回線処理部１０２とスイッチ部１１４の間には、複数の加入者回線処理部１０２をまとめるための多重集線装置（マルチプレクサ）及び多重分離装置（デマルチプレクサ）を配置することができる。また、特には図示しないが、複数のＡＴＭ交換機同士を接続する局間リンクを終端するための局間回線処理部をＡＴＭ交換機内に配置することができる。
【００５９】
端末１０１は、ＡＢＲサービスのもとでのユーザデータセルの送受信機能と、ＡＢＲサービスの制御機能、特にＲＭセルの送受信機能を実現する。
加入者回線処理部１０２は、端末１０１が接続される低速な回線（入力リンク１０３及び出力リンク１０４）を終端し、本発明に特に関連するＡＢＲサービスにおけるＶＳ／ＶＤ機能のほか、端末１０１から流入するセルの流量の監視制御（ＵＰＣ：Ｕｓａｇｅ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ ）や課金処理等を実現する。
【００６０】
スイッチ部１１４は、複数の高速な入力ハイウエイ１０９上のＡＴＭセルを複数の高速な出力ハイウエイ１１０に乗せ換えるための自己ルーティングモジュール（ＳＲＭ）が多段に接続されて構成される。
【００６１】
加入者回線処理部１０２は、ＶＤ−Ｌ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ−Ｌｉｎｋ：リンク側仮想受信部）１０５、ＶＳ−Ｌ（Ｖｒｉｔｕａｌ Ｓｏｕｒｃｅ−Ｌｉｎｋ ：リンク側仮想送信部）１０６、ＶＳ−Ｉ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｓｏｕｒｃｅ−Ｉｎｔｅｒｎａｌ ：内部側仮想送信部）１０７と、ＶＤ−Ｉ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ−Ｉｎｔｅｒｎａｌ：内部側仮想受信部）１０８という、４つのＡＢＲ制御機能部を実装している。
【００６２】
ＶＤ−Ｌ１０５は、端末１０１に接続されそこから送信されたセルが転送される入力リンク１０３を、収容する。
まず、ＶＤ−Ｌ１０５は、それが収容する入力リンク１０３に接続される端末１０１が１つのＡＢＲコネクション（仮想チャネルＶＣによって決定されるＶＣコネクション）における送信端末（以下これを送信端末１０１（Ａ）と呼ぶ）である場合に、そこから入力リンク１０３に送出された上記ＡＢＲコネクションのためのフォワードＲＭセル（以下これをＦ−ＲＭセルと呼ぶ）を終端して折り返し、それを、送信端末１０１（Ａ）に返送される上記ＡＢＲコネクションのためのバックワードＲＭセル（以下これをＢ−ＲＭセルと呼ぶ）として、送信端末１０１（Ａ）に接続される出力リンク１０４に送出する。
【００６３】
このようにして、送信端末１０１（Ａ）と加入者回線処理部１０２との間で、各ＡＢＲコネクションのための閉じた上り制御ループ１１１が形成される。
なお、ＶＤ−Ｌ１０５は、端末１０１から入力リンク１０３に送出された各種サービスのユーザデータセルは、ＶＳ−Ｉ１０７に転送する。
【００６４】
ここまで説明したＶＤ−Ｌ１０５の機能は、図１１に示される従来技術が実現するＶＤ機能と同様の機能である。
次に、ＶＳ−Ｌ１０６は、端末１０１に接続されそこで受信されるべきセルが転送されてくる出力リンク１０４を収容する。
【００６５】
まず、ＶＳ−Ｌ１０６は、それが収容する出力リンク１０４に接続される端末１０１が或るＡＢＲコネクションにおける受信端末（以下これを受信端末１０１（Ｂ）と呼ぶ）である場合に、受信端末１０１（Ｂ）に向けて出力リンク１０４に、上記ＡＢＲコネクションのためのＦ−ＲＭセルを送出する。この場合のＦ−ＲＭセルの発生間隔、及びＦ−ＲＭセルに設定される各種ＡＢＲパラメータは、ＡＴＭ交換機全体の動作を制御する特には図示しない呼処理プロセッサが実行するソフトウエア制御によって設定される。
【００６６】
また、ＶＳ−Ｌ１０６は、受信端末１０１（Ｂ）で折り返され入力リンク１０３上を転送されてきた上記ＡＢＲコネクションのためのＢ−ＲＭセルを、終端する。
【００６７】
更に、ＶＳ−Ｌ１０６は、ＡＢＲコネクション毎に、そのＡＢＲコネクションに対応するＢ−ＲＭセルに設定されている情報に基づいて許可セルレートＡＣＲを算出し、そのレートで、スイッチ部１１４からＶＤ−Ｉ１０８を介して転送されてきた上記ＡＢＲコネクションに対応するユーザデータセルを、端末１０１に向けて出力リンク１０４に送出する。
【００６８】
上述したようにして、受信端末１０１（Ｂ）と加入者回線処理部１０２との間で各ＡＢＲコネクションのための閉じた下り制御ループ１１２が形成されると共に、各ＡＢＲコネクションに対応するユーザデータセルの送出レートが制御される。
【００６９】
ここまで説明したＶＳ−Ｌ１０６の機能は、図１１に示される従来技術が実現するＶＳ機能と同様の機能である。
続いて、本発明の実施の形態における加入者回線処理部１０２は、ＡＢＲコネクション毎に新たなＦ−ＲＭセルを生成しそれをスイッチ部１１４に向かう入力ハイウエイ１０９に送出する新たなＶＳ機能部（以下これをＶＳ−Ｉ１０７と呼ぶ）と、図１１に示される従来のＶＳ機能の手前でスイッチ部１１４から出力ハイウエイ１１０に出力される上記新たなＦ−ＲＭセルをＡＢＲコネクション毎に終端して折り返し、それをＶＳ−Ｉ１０７に返送されるＢ−ＲＭセルとして、スイッチ部１１４に向かう入力ハイウエイ１０９に送出する新たなＶＤ機能（以下これをＶＤ−Ｉ１０８と呼ぶ）とを実装する。そして、ＡＴＭ交換機内で、スイッチ部１１４を介してＶＳ−Ｉ１０７とＶＤ−Ｉ１０８との間で、各ＡＢＲコネクションのための閉じた制御ループ（以下これをスイッチ内制御ループ１１３と呼ぶ）が形成される。これが、本発明に関連する大きな特徴である。
【００７０】
上述の制御ループを実現するためにまず、各ＡＢＲコネクションの発呼時に、ＡＴＭ交換機全体の動作を制御する特には図示しない呼処理プロセッサは、ソフトウエア制御によって、上記ＡＢＲコネクションのための、Ｆ−ＲＭセルの発生間隔、ピークセルレートＰＣＲ、最小セルレートＭＣＲ、初期セルレートＩＣＲ等を決定する。
【００７１】
ここで、初期セルレートＩＣＲは、網の空き帯域ＢＷに応じて、次式によって呼毎に動的に決定することができる。
ＩＣＲ＝ＢＷ×α
なお、αは、０以上１未満の係数である。
【００７２】
次に、ＶＳ−Ｉ１０７は、各ＡＢＲコネクションのための新たなＦ−ＲＭセルを生成し、それをスイッチ部１１４に向かう入力ハイウエイ１０９に送出する。このとき、各ＡＢＲコネクションのＦ−ＲＭセルは、そのＡＢＲコネクションの発呼時に決定された前記発生間隔で発生させられ、そのＦ−ＲＭセルには、そのＡＢＲコネクションの発呼時に決定された前記初期セルレートＩＣＲが現在セルレートＣＣＲとして設定され、また、そのＡＢＲコネクションの発呼時に決定された前記最小セルレートＭＣＲが設定される（後述する図４の説明を参照）。
【００７３】
また、ＶＳ−Ｌ１０６は、ＡＢＲコネクション毎に、下流側の加入者回線処理部１０２（又は後述する局間回線処理部）内のＶＤ−Ｉ１０８で折り返され出力ハイウエイ１１０上を転送されてきたＢ−ＲＭセルを、終端する。
【００７４】
そして、ＶＳ−Ｉ１０７は、ＡＢＲコネクション毎に、上記Ｂ−ＲＭセルに設定されている明示的指示レートＥＲ等に基づいて、次に送出する上記ＡＢＲコネクションに対応するＦ−ＲＭセルの現在セルレートＣＣＲを変更する。
【００７５】
更に、ＶＳ−Ｉ１０７は、ＡＢＲコネクション毎に、上記明示的指示レートＥＲに基づいて、ＶＤ−Ｌ１０５から転送されてきたユーザデータセルに対し、その送出レートを制御するためのダイナミックシェーピング処理を実行しながら、そのユーザデータセルを入力ハイウエイ１０９に送出する。
【００７６】
次に、ＶＤ−Ｉ１０８は、ＡＢＲコネクション毎に、そのＶＤ−Ｉ１０８を実装する加入者回線処理部１０２が終端する出力ハイウエイ１１０にスイッチ部１１４から出力されたＦ−ＲＭセルを終端して折り返し、それを、ＶＳ−Ｉ１０７に返送されるＢ−ＲＭセルとして、上記ＶＤ−Ｉ１０８を実装する加入者回線処理部１０２が終端する入力ハイウエイ１０９に送出する。
【００７７】
なお、端末１０１から入力リンク１０３に送出された各種サービスのユーザデータセルは、ＶＤ−Ｉ１０８による制御を受けずに、ＶＳ−Ｌ１０６に転送される。
【００７８】
このようにして、ＡＴＭ交換機内で、スイッチ部１１４を介してＶＳ−Ｉ１０７とＶＤ−Ｉ１０８との間で、各ＡＢＲコネクションのための閉じたスイッチ内制御ループ１１３が形成される。この結果、ＡＴＭ交換機内で各ＡＢＲコネクションのための専用制御線及び専用プロセッサを配備する必要なく、ユーザデータセルが転送されるハイウエイ（入力ハイウエイ１０９、出力ハイウエイ１１０）を用いることにより、「従来の技術」の項で前述したＶＳ／ＶＤの具体的機能のうちの「（３） 同一交換機内のＶＳ−ＶＤ間の制御機能」を、実現することが可能となる。
【００７９】
なお、図１に示される２つの加入者回線処理部１０２の一方又は両方は、他のＡＴＭ交換機と接続する局間リンクを終端するための局間回線処理部にそのまま置き換えることができ、その局間回線処理部に、上記ＶＤ−Ｌ１０５、ＶＳ−Ｌ１０６、ＶＳ−Ｉ１０７、及びＶＤ−Ｉ１０８を実装することができる。この場合に、上流側（送信端末に近い側）のＶＤ−Ｌ１０５は、前段の更に上流側のＡＴＭ交換機に配備される局間回線処理部が実装するＶＳ−Ｌ１０６との間で、各ＡＢＲコネクションのための閉じた上り制御ループ１１１を形成することができる。また、下流側（受信端末に近い側）のＶＳ−Ｌ１０６は、次段の更に下流側のＡＴＭ交換機に配備される局間回線処理部が実装するＶＤ−Ｌ１０５との間で、各ＡＢＲコネクションのための閉じた下り制御ループ１１２を形成することができる。
＜加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）の詳細構成／動作＞
図２は、図１の加入者回線処理部１０２（又は前述した局間回線処理部）の詳細な構成図である。
ＵＰＣ２０１
加入者回線ＵＮＩ（Ｕｓｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）又は局間回線ＮＮＩ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ）である入力リンク１０３から入力したセルは、使用量パラメータ制御部（ＵＰＣ：Ｕｓａｇｅ Ｐｒａｍｅｔｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌ ）２０１において、使用量パラメータ制御を受ける。このＵＰＣ２０１には、ＡＢＲサービスにおけるセルのほか、ＣＢＲ、ｒｔ−ＶＢＲ、ｎｒｔ−ＶＢＲ、ＵＢＲ等の、ＡＴＭ Ｆｏｒｕｍ ＴＭ （トラヒックマネージメント）４．０ に規定されている各種サービス品質クラスを有するサービスにおけるセルが入力される。
【００８０】
ＣＢＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ ：固定ビットレート）サービスは、リアルタイム音声等の、常に一定のビットレートを保証するサービスである。
ＶＢＲ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ ：可変ビットレート）サービスは、ピークセルレートＰＣＲ、持続セルレートＳＣＲ（Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｃｅｌｌ Ｒａｔｅ ）、及び最大バーストサイズＭＢＳの３つのパラメータで規定され、ＭＰＥＧ２等の、ビットレートが常に可変しバースト性の強い情報の通信に適用される。そして、ＵＰＣ２０１は、各通信が上記各パラメータによって規定される条件を満たしているかを監視される。また、ＵＰＣ２０１は、これらのパラメータに基づいてセルを送出するアルゴリズムであるＧＣＲＡ（ジェネリックセルレートアルゴリズム）に従って、セルの送出を制御する。ＶＢＲサービスは、本発明に関連するＡＢＲサービスとは異なり、１つのコネクションのレートが他のコネクションのトラヒック状態によって影響を受けることがない。
【００８１】
ＶＢＲサービスのうち、ＭＰＥＧ２等のリアルタイム性を保証する必要のある情報の通信に適用されるものはｒｔ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ ）−ＶＢＲと呼ばれ、リアルタイム性を保証する必要のない情報の通信に適用されるものはｎｒｔ（ Ｎｏｎ Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ）−ＶＢＲと呼ばれる。
【００８２】
ＵＢＲ（Ｕｎｓｐｅｃｉｆｉｅｄ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）サービスは、ビットレートに対して、何の制限も課さず、かつ何の保証もしない。端末は、任意のレートでセルを送出してよいかわりに、網内で保証なしに廃棄される可能性も高い。ＵＢＲサービスは、ピークセルレートを規定できないデータ通信等に適用される。そして、端末間のセルの到達は、このサービスを利用するＴＣＰ／ＩＰ等の高位レイヤプロトコルによって補償される。
【００８３】
図２のＵＰＣ２０１から出力されるセルのうち、ＣＢＲ、ｒｔ−ＶＢＲ、及びｎｒｔ−ＶＢＲの各サービスのセルは、ＶＤ−Ｌ１０５及びＶＳ−Ｉ１０７による制御を受けずに、そのままスイッチ部１１４（図１）に向かう入力ハイウエイ１０９に送出される。
【００８４】
また、ＵＰＣ２０１から出力されるＵＢＲサービスのセルは、ＶＤ−Ｌ１０５による制御を受けずに、ＶＳ−Ｉ１０７に入力される。大型のＡＴＭ交換機等においては、ＵＢＲサービスのセルは、バッファ溢れを起こし易いため、ＶＳ−Ｉ１０７による後述するセルバッファリングのための制御を受けることにより、その影響を低減させることができる。
【００８５】
なお、必要に応じて、ＣＢＲ、ｒｔ−ＶＢＲ、及びｎｒｔ−ＶＢＲの各サービスのセルをＶＳ−Ｉ１０７に入力させてもよい。
ＶＤ−Ｌ１０５
ＵＰＣ２０１から出力されるＡＢＲサービスのためのユーザデータセルは、ＶＤ−Ｌ１０５を通過して、ＶＳ−Ｉ１０７に転送される。ＶＤ−Ｌ１０５が上記ユーザデータセルに対して何等かの制御を実行するか否かは、ＡＴＭ Ｆｏｒｕｍの勧告に従うものとして、本実施の形態では特には特定しない。なお、ＶＤ−Ｌ１０５に設定される特には図示しないＡＢＲサービスのための各種パラメータは、ＡＴＭ交換機全体の動作を制御する特には図示しない呼処理プロセッサによるソフトウエア制御によって設定される。
【００８６】
ＵＰＣ２０１から出力されるＦ−ＲＭセルは、ＶＤ−Ｌ１０５で終端されて折り返される。そして、ＡＢＲコネクション毎に、ＥＲ変更部２０２及びＥＲ比較／変更部２０３によって、ＶＳ−Ｉ１０７内の共通バッファ部２０６でのユーザデータセルのキュー長及びスイッチ内制御ループ１１３（図１）によってフィードバックされている明示的指示レートＥＲに基づいて、折り返されたＦ−ＲＭセルに設定されている明示的指示レートＥＲの値が変更された後、そのＦ−ＲＭセルがＢ−ＲＭセルとして、挿入部２０４によって、加入者回線ＵＮＩ又は局間回線ＮＮＩである出力リンク１０４に送出される。この挿入部２０４は、出力リンク１０４上の空きセルのタイミングで、Ｂ−ＲＭセルを送出する。
【００８７】
このようにして、送信端末１０１（Ａ）と加入者回線処理部１０２との間、又は上流である前段のＡＴＭ交換機に配備される局間回線処理部と現段のＡＴＭ交換機に配備される局間回線処理部との間で、各ＡＢＲコネクションのための閉じた上り制御ループ１１１が形成される。
【００８８】
この場合に、下流側のＶＳ−Ｉ１０７で終端されたＢ−ＲＭセルからＥＲ取出部２１６によって取り出されＥＲ保持部２１７に保持された明示的指示レートＥＲが、そのＶＳ−Ｉ１０７が実装されている加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）内のＶＤ−Ｌ１０５で折り返されるＲＭセルに、ＥＲ比較／変更部２０３によってフィードバックされることが、本発明に関連する特徴である。この機能によって、「従来の技術」の項で前述したＶＳ／ＶＤの具体的機能のうちの「（３） 同一交換機内のＶＳ−ＶＤ間の制御機能」の「ａ）ＶＳで終端されたＲＭセル内のＥＲ値を、そのＶＳが収容されている交換機と同じ交換機内の上流側のＶＤへ受け渡す機能」が実現される。特にこの機能は、上流側のＶＳ−Ｉ１０７と下流側のＶＤ−Ｉ１０８によってＡＴＭ交換機内に実現されるスイッチ内制御ループ１１３が実現されることによって初めて実現されるものである。
【００８９】
また、ＶＳ−Ｉ１０７内の共通バッファ部２０６でのユーザデータセルのキュー長も、そのＶＳ−Ｉ１０７が実装されている加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）内のＶＤ−Ｌ１０５で折り返されるＲＭセルに、ＥＲ変更部２０２によってフィードバックされる。これにより、加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）でのトラヒック処理状況も、正確にその上流側の上り制御ループ１１１にフィードバックさせることが可能となる。これも、本発明に関連する特徴である。
【００９０】
なお、ＥＲ変更部２０２、ＥＲ比較／変更部２０３、及び挿入部２０４は、機能的には、ＶＤ−Ｌ１０５内に設けられる部分であるが、本発明に関連する特徴を明確にするために、ＶＤ−Ｌ１０５とは別に図示してある。
セルフォーマット
図３は、セルの一般的なデータフォーマットを示す図であり、図３（ａ） は入力リンク１０３がＵＮＩである場合のフォーマット、図３（ｂ） は入力リンク１０３がＮＮＩである場合のフォーマットである。
【００９１】
図３に示されるように、セルはヘッダ部とペイロードとから構成される。通信データ（ユーザデータ又は各種制御データ）は、ペイロードである情報フィールドに格納される。
【００９２】
ヘッダ部において、一般的フロー制御フィールドＧＦＣは、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等におけるセルの競合制御のために使用される。
仮想パス識別子ＶＰＩはセルの仮想パスＶＰを識別するためのアドレス情報、仮想チャネル識別子ＶＣＩはセルの仮想チャネルＶＣを識別するためのアドレス情報である。ＡＢＲサービスにおいては、このＶＣによってＡＢＲコネクションが識別される。
【００９３】
セル損失優先度フィールドＣＬＰは、セル転送の優先度を制御するために使用され、ＣＬＰ＝１の場合の方がＣＬＰ＝０の場合より、網内でセルが廃棄される可能性が高くなる。
【００９４】
ヘッダ誤り制御フィールドＨＥＣは、ヘッダ部のデータ誤りを検出／訂正するためのエラーチェックコードである。
ペイロードタイプフィールドＰＴは、本発明に特に関連し、セルの種類を示す情報とＥＦＣＩビットが格納される。このペイロードタイプフィールドＰＴの長さは３ビットであって、ユーザデータセルにおいては、このペイロードタイプフィールドＰＴの第４ビット（左端のビット）に０がセットされている。また、ユーザデータセルにおいて、ペイロードタイプフィールドＰＴの第５ビット（中央のビット）はＥＦＣＩビットとして機能する。このＥＦＣＩビットは、その値が０のときはそのユーザデータセルの経路上で輻輳が発生していないことを示し、その値が１のときはそのユーザデータセルの経路上で輻輳が発生していることを示す。スイッチ部１１４内では、輻輳が発生しているポイントを通過するユーザデータセル内の上述のＥＦＣＩビットに、輻輳の発生を示す値１が設定される。ＲＭセルにおいては、ペイロードタイプフィールドＰＴには３ビットデータ“１１０”が設定される。
【００９５】
なお、スイッチ部１１４内においては、各セルの先頭には自己ルーティング用のタグ等が格納される数オクテット分のオーバーヘッドが付加され、また、ＶＰＩ及びＶＣＩの値も変換されるが、ペイロードタイプフィールドＰＴの３ビットデータはそのまま伝送される。
【００９６】
図４は、ＲＭセルのデータフォーマットを示す図である。
まず、ＲＭセルにおいては、ヘッダ部（Ｈｅａｄｅｒ）のペイロードタイプフィールドＰＴ（図３参照）には、３ビットデータ“１１０”が設定される。また、そのＲＭセルが、ＡＢＲサービスのＲＭセルである場合には、そのヘッダ部にはＶＣＩ＝６が設定される。
【００９７】
次に、ペイロード部において、まず、６オクテット目のＲＭプロトコルＩＤとして、ＡＢＲサービスに対応する値１が設定される。
次に、ＲＭセルの７オクテット目は、メッセージタイプフィールド（Ｍｅｓｓａｇｅ Ｔｙｐｅ Ｆｉｅｌｄ）と呼ばれ、それぞれ下記のビット情報が設定される。
【００９８】
・ＤＩＲ：方向表示ビット。フォワード方向＝０、バックワード方向＝１。
・ＢＮ：ＢＥＣＮ ＲＭセル表示ビット。スイッチ部１１４又は受信端末１０１（Ｂ）がＢ−ＲＭセルを生成する場合に、ＢＮ＝１に設定される。
【００９９】
これによりこのＢ−ＲＭセルと、送信端末１０１（Ａ）が生成し受信端末１０１（Ｂ）で折り返されたＢ−ＲＭセルとが区別される。
・ＣＩ：輻輳表示ビット。ＣＩ＝１（輻輳）、ＣＩ＝０（非輻輳）。ＣＩ＝１の場合に送信端末１０１（Ａ）の許可セルレートＡＣＲの減少が要求される。
【０１００】
・ＮＩ：Ｎｏ Ｉｎｃｒｅａｓｅ ビット。送信端末１０１（Ａ）の許可セルレートＡＣＲを増加させないために設定される。ＣＩビットとは異なり、ＮＩビットは、許可セルレートＡＣＲの減少を要求するものではない。通常、送信端末１０１（Ａ）は、ＮＩ＝０を設定したＦ−ＲＭセルを送出する。
【０１０１】
・ＲＡ：要求（Ｒｅｑｕｅｓｔ）／応答（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ）ビット。ＡＴＭ Ｆｏｒｕｍで規定されるＡＢＲサービスでは使用されない。
次に、ＲＭセルの８及び９オクテット目には明示的指示レートＥＲが、１０及び１１オクテット目には現在セルレートＣＣＲが、１２及び１３オクテット目には最小セルレートＭＣＲが、それぞれ設定される。これらのフィールドが、本発明に特に関連する。
【０１０２】
ＲＭセルの１４〜１７オクテット目のＱＬ及び１８〜２１オクテット目のＳＮは、ＡＴＭ Ｆｏｒｕｍで規定されるＡＢＲサービスでは使用されない。
ＲＭセルの５２オクテット目の第１及び第２ビットと５３オクテット目のＣＲＣ−１０は、誤り検出／訂正用の巡回冗長符号である。
【０１０３】
ＲＭセルの７オクテット目の第１〜第３ビット、２２〜５１オクテット目、及び５３オクテット目の第３〜第８ビットは、予約フィールドである。
図５は、上記ＲＭセルに設定される明示的指示レートＥＲ、現在セルレートＣＣＲ、又は最小セルレートＭＣＲのレート表示フォーマットを示す図である。
【０１０４】
レートは、５ビットの指数部（ｅｘｐｏｎｅｎｔ）ｅと、９ビットの仮数（ｍａｎｔｉｓｓａ）ｍと、１ビットのｎｚビットとによるバイナリ浮動小数によって表示される。この場合、レートは、次式によって計算することができる。
Ｒ＝｛２ｅ （１＋ｍ／５１２）｝×ｎｚ ［セル／秒］
ｎｚ＝０ならばレート＝０であり、ｎｚ＝１ならばレートは指数ｅと仮数ｍとによって決定される。また、０≦ｅ≦３１、０≦ｍ≦５１１となる。
ＶＳ−Ｌ１０６
次に、図２に示されるＶＳ−Ｌ１０６内のダイナミックシェーパ部２２８内のＲＭセル発生部２２９は、各ＡＢＲコネクションに対応する仮想チャネル識別子ＶＣＩ（図３参照）毎に、挿入部２３０を介して出力リンク１０４に、各ＡＢＲコネクションのためのＦ−ＲＭセルを送出する。挿入部２３０は、出力リンク１０４上の空きセルのタイミングでＦ−ＲＭセルを送出する。この場合のＦ−ＲＭセルの発生間隔、及びＦ−ＲＭセルに設定される各種ＡＢＲパラメータは、ＡＴＭ交換機全体の動作を制御する特には図示しない呼処理プロセッサが実行するソフトウエア制御によって設定される。
【０１０５】
また、ＶＳ−Ｌ１０６内のＥＲ取出部２３１は、ＡＢＲコネクション毎に、上流側の受信端末１０１（Ｂ）又は上流側のＡＴＭ交換機内のＶＤ−Ｌ１０５で折り返され入力リンク１０３上を転送されてきたＢ−ＲＭセルを終端して取り出し、それを、各ＡＢＲコネクションに対応するＶＣＩ毎に、ＥＲ保持部２３２に保持する。
【０１０６】
更に、ＶＳ−Ｌ１０６は、各ＡＢＲコネクションに対応するＶＣＩ毎に、そのＡＢＲコネクションに対応するＢ−ＲＭセルに設定されている情報に基づいて許可セルレートＡＣＲを算出し、そのレートで、スイッチ部１１４から出力ハイウエイ１１０上を転送されてきた上記ＡＢＲコネクションに対応するユーザデータセルを、端末１０１に向けて出力リンク１０４に送出する。この機能は、ＶＣフィルタ部２２４、ＶＣキュー２２６を含む共通バッファ部２２５、及びダイナミックシェーパ部２２８によって実現されるが、これらの動作は、次に説明するＶＳ−Ｉ１０７内のＶＣフィルタ部２０５、ＶＣキュー２０７を含む共通バッファ部２０６、ダイナミックシェーパ部２１３、ＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４、及びＩＣＲ／ＭＣＲ保持部２１８の動作と同様であるため、その説明は省略する。なお、ＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４及びＩＣＲ／ＭＣＲ保持部２１８に相当する機能は、ダイナミックシェーパ部２２８に包含されている。
【０１０７】
このようにして、受信端末１０１（Ｂ）と加入者回線処理部１０２との間、又は下流である次段のＡＴＭ交換機に配備される局間回線処理部と現段のＡＴＭ交換機に配備される局間回線処理部との間で、各ＡＢＲコネクションのための閉じた下り制御ループ１１２が形成されると共に、各ＡＢＲコネクションに対応するユーザデータセルの送出レートが制御される。
ＶＳ−Ｉ１０７
次に、図２に示されるＶＳ−Ｉ１０７において、ＶＣ（仮想チャネル）フィルタ部２０５は、ＶＤ−Ｌ１０５から入力するＡＢＲサービスのユーザデータセル又はＵＰＣ２０１から入力するＵＢＲサービスのユーザデータセルを、共通バッファ部２０６内の特には図示しないセルバッファメモリの空きアドレス領域に書き込み、そのアドレスを、上記ユーザデータセルのヘッダ部に付加されている仮想チャネル識別子ＶＣＩ（図３参照）に対応する共通バッファ部２０６内のＶＣ（仮想チャネル）キュー２０７の末尾に書き込む。ＶＣキュー２０７は、例えばファーストインファーストアウト（ＦＩＦＯ）形式のアドレスバッファである。この結果、ユーザデータセルは、共通バッファ部２０６にＶＣＩによって特定されるコネクション別に分類されてバッファリングされることになる。
【０１０８】
上述の構成では、予め発生し得る全てのＶＣＩに対応するＶＣキュー２０７が共通バッファ部２０６内に用意されている。
これに対して、図６に示されるような構成も考えられる。
【０１０９】
即ち図６では、共通バッファ部２０６には、予め発生し得る全てのＶＣＩの数よりも少ない数のＶＣキュー２０７が用意される。
そして、今までＶＣキュー２０７が割り当てられていなかったコネクションのＶＣＩが付加されたユーザデータセルが到着した場合には、ＶＣフィルタ部２０５は、共通バッファ部２０６から１つの空きＶＣキュー２０７を獲得して、上記ＶＣＩとそのＶＣキュー２０７の組を、ＶＣキャッシングメモリ６０１の末尾に登録する。
【０１１０】
共通バッファ部２０６において空きＶＣキュー２０７がなくなった状態で新たに、今までＶＣキュー２０７が割り当てられていなかったコネクションのＶＣＩが付加されたユーザデータセルが到着した場合には、ＶＣフィルタ部２０５は、最も最近にＶＣキャッシングメモリ６０１に登録されたＶＣＩとＶＣキュー２０７の組において、そのＶＣＩを新たに到着したＶＣＩに書き換える。
【０１１１】
また、上記の場合に、ＶＣフィルタ部２０５は、最も古くＶＣキャッシングメモリ６０１に登録されているＶＣＩとＶＣキュー２０７の組から順に、そのＶＣＩを新たに到着したＶＣＩに書き換える。
【０１１２】
或いは、共通バッファ部２０６において空きＶＣキュー２０７がなくなった状態で新たに、今までＶＣキュー２０７が割り当てられていなかったコネクションであってかつ最小セルレートＭＣＲ＝０のコネクションのＶＣＩが付加されたユーザデータセルが到着した場合には、ＶＣフィルタ部２０５は、ＶＣキャッシングメモリ６０１に登録されているＶＣＩとＶＣキュー２０７の組において、最小セルレートＭＣＲ＝０であるコネクションの組のＶＣＩを、新たに到着したＶＣＩに書き換える。
【０１１３】
ここで、タイマ部６０２は、ＶＣキャッシングメモリ６０１に登録されているＶＣＩとＶＣキュー２０７の組毎に、ＶＤ−Ｌ１０５からＶＳ−Ｉ１０７にそのＶＣＩに対応するユーザデータセルが一定時間内に新たに到着したか否かを監視している。そして、タイマ部６０２は、そのＶＣＩに対応するユーザデータセルが一定時間内に新たに到着しなかった場合には、そのＶＣＩとＶＣキュー２０７の組を、ＶＣキャッシングメモリ６０１から削除する。
【０１１４】
以上の構成により、予め発生し得る全てのＶＣＩに対応するＶＣキュー２０７を共通バッファ部２０６内に用意する必要がなくなり、共通バッファ部２０６の構成規模を縮小することができる。また、共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７の数は、後述するダイナミックシェーパ部２１３が処理するコネクションの数に対応しているため、ダイナミックシェーパ部２１３の構成規模も縮小することができる。
【０１１５】
次に、品質クラスフィルタ部２０８は、ＶＤ−Ｌ１０５から入力するＡＢＲサービスのユーザデータセル又はＵＰＣ２０１から入力するＵＢＲサービスのユーザデータセルに付加されているＶＣＩと品質クラス情報を識別することにより、各品質クラスに属するＶＣＩを各品質クラスに対応する品質クラスキュー２０９の末尾に書き込む。品質クラスキュー２０９は、共通バッファ部２０６内、又は他の記憶部内に設けられ、例えばラストインファーストアウト（ＬＩＦＯ）形式のバッファである。
【０１１６】
現在、ＣＢＲ、ｒｔ−ＶＢＲ、ｎｒｔ−ＶＢＲ、ＡＢＲ、ＵＢＲといったサービス品質クラスほかに、ＡＢＲサービスを更に複数の品質クラスに分割したいという要請がある。そこで、ユーザデータセル内の特には図示しない特定のフィールド又は特には図示しないタグ領域を用いて、この品質クラスが指定され、この品質クラスに応じて、例えば網内でのセル廃棄の優先度が決定される。
【０１１７】
アドレス奪取制御部２１０は、共通バッファ部２０６内のセルバッファメモリが満杯になっているときにＶＤ−Ｌ１０５から新たなユーザデータセルが入力した場合に、そのユーザデータセルに設定されている品質クラスよりも低い品質クラスのうち最低の品質クラスに対応する品質クラスキュー２０９から、それに対応する品質クラスに属するコネクションのＶＣＩを１つ取り出し、そのＶＣＩに対応する共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７に保持されている例えば最も古いアドレスを奪い取る。即ち、アドレス奪取制御部２１０は、そのアドレスに対応するセルバッファメモリのアドレスに、上記入力したユーザデータセルを上書きし、そのアドレスが元々保持されていたＶＣキュー２０７からそのアドレスを削除し、上記入力したユーザデータセルに付加されているＶＣＩに対応するＶＣキュー２０７の末尾に、上記アドレスを新たに書き込む。
【０１１８】
このようにして、共通バッファ部２０６内のセルバッファメモリが満杯になったときには、品質クラスの高いセルの転送が優先され、それよりも品質クラスの低いセルが廃棄されることになる。
【０１１９】
キュー長監視部２１１は、予め設定されているキュー長を超えた共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７について、そのＶＣキュー２０７に対応するＶＣＩをＥＲ変更部２０２に通知する。ＥＲ変更部２０２は、ＶＤ−Ｌ１０５で折り返されるＲＭセルのうち、キュー長監視部２１１から通知されたＶＣＩと同じＶＣＩが付加されているＲＭセルに設定されている明示的指示レートＥＲ（図４参照）を、所定の割合で（又は所定のアルゴリズムに従って）減少させる。これにより、加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）でのトラヒック処理状況が、正確にその上流側の上り制御ループ１１１にフィードバックされる。
【０１２０】
次に、ＲＭセル発生部２１２は、各ＡＢＲコネクションのための新たなＦ−ＲＭセルを各ＡＢＲコネクションに対応するＶＣＩ毎に生成し、それを後述するダイナミックシェーパ部２１３を介してＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４に転送する。このときのＲＭセルの発生間隔は、各ＡＢＲコネクションの発呼時に特には図示しない呼処理プロセッサによるソフトウエア制御によって決定された発生間隔が使用される。
【０１２１】
ＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４は、ＡＢＲコネクション毎に、ＲＭセル発生部２１２からダイナミックシェーパ部２１３を介して転送されてきたＦ−ＲＭセルに、現在セルレートＣＣＲ及び最小セルレートＭＣＲを書き込み（図４参照）、そのＦ−ＲＭセルを、挿入部２１５を介して入力ハイウエイ１０９に送出する。挿入部２１５は、入力ハイウエイ１０９上の空きセルのタイミングで、Ｆ−ＲＭセルを送出する。
【０１２２】
ここで、ＩＣＲ／ＭＣＲ保持部２１８には、各ＡＢＲコネクションに対応するＶＣＩ毎に、各ＡＢＲコネクションの発呼時に特には図示しない呼処理プロセッサによるソフトウエア制御によって決定された初期セルレートＩＣＲ及び最小セルレートＭＣＲが、保持される。また、各ＡＢＲコネクションの通信の開始時には、ＥＲ保持部２１７に、ＩＣＲ／ＭＣＲ保持部２１８に保持された初期セルレートＩＣＲが、明示的指示レートＥＲとして保持される。
【０１２３】
ＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４は、ＥＲ保持部２１７に保持されている明示的指示レートＥＲと、ＩＣＲ／ＭＣＲ保持部２１８に保持されている最小セルレートＭＣＲとを、Ｆ−ＲＭセルに書き込む。
【０１２４】
ＥＲ取出部２１６は、ＡＢＲコネクション毎に、下流側の加入者回線処理部１０２（又は後述する局間回線処理部）内のＶＤ−Ｉ１０８で折り返され出力ハイウエイ１１０上を転送されてきたＢ−ＲＭセルを終端して取り出し、それを、各ＡＢＲコネクションに対応するＶＣＩ毎に、ＥＲ保持部２１７に保持する。
【０１２５】
そして、前述したＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４は、各ＡＢＲコネクションに対応するＶＣＩ毎に、Ｂ−ＲＭセルから取り出されＥＲ保持部２１７に保持されている明示的指示レートＥＲに基づいて、次に送出する各ＡＢＲコネクションに対応するＦ−ＲＭセルの現在セルレートＣＣＲを変更することになる。
【０１２６】
また、ダイナミックシェーパ部２１３は、図７又は図８を用いて後述するようにして、各ＡＢＲコネクションに対応するＶＣＩ毎に、ＥＲ保持部２１７に保持されている明示的指示レートＥＲに対応するタイミングで共通バッファ部２０６内のセルバッファメモリからユーザデータセルを読み出すダイナミックシェーピング処理を実行しながら、そのユーザデータセルを、ＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４及び挿入部２１５を介して、入力ハイウエイ１０９に送出する。
【０１２７】
スイッチ部１１４内では、特には図示しないが、複数の輻輳監視ポイントで輻輳状態が監視され、輻輳状態を発生させたＡＢＲコネクションに対応するＲＭセルの明示的指示レートＥＲが変更させられる。そして、このＲＭセルは、下流側の加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）内のＶＤ−Ｉ１０８によって折り返され、そのＲＭセルを生成した加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）内のＶＳ−Ｉ１０７にＢ−ＲＭセルとして戻ってくる。このようにして、スイッチ部１１４内のトラヒック状況がＢ−ＲＭセルの明示的指示レートＥＲに反映されてＶＳ−Ｉ１０７にフィードバックされ、ＶＳ−Ｉ１０７では、そのフィードバックされた明示的指示レートＥＲに基づいてダイナミックシェーパ部２１３によるダイナミックシェーピング処理と、ＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４による次のＦ−ＲＭセルへの現在セルレートＣＣＲの設定を行うことができる。この機能は、上流側のＶＳ−Ｉ１０７と下流側のＶＤ−Ｉ１０８によってＡＴＭ交換機内に実現されるスイッチ内制御ループ１１３が実現されることによって初めて実現されるものである。
【０１２８】
ここで、タイマ部２１９は、各ＡＢＲコネクションに対応するＶＣＩ毎に、ＶＤ−Ｌ１０５からＶＳ−Ｉ１０７にそのＶＣＩに対応するユーザデータセルが一定時間内に新たに到着したか否かを監視している。そして、タイマ部２１９は、そのＶＣＩに対応するユーザデータセルが一定時間内に新たに到着しなかった場合には、ＥＲ保持部２１７に保持されている上記ＶＣＩに対応する明示的指示レートＥＲを、ＩＣＲ／ＭＣＲ保持部２１８に保持されている上記ＶＣＩに対応する初期セルレートＩＣＲに下げる。これにより、ＡＢＲサービスのための帯域を有効に利用することができる。
ＶＤ−Ｉ１０８
図２のＶＤ−Ｉ１０８は、前述のように、ＡＢＲコネクション毎に、そのＶＤ−Ｉ１０８を実装する加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）が終端する出力ハイウエイ１１０にスイッチ部１１４から出力されたＦ−ＲＭセルを終端して折り返し、それを、ＶＳ−Ｉ１０７に返送されるＢ−ＲＭセルとして、上記ＶＤ−Ｉ１０８を実装する加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）が終端する入力ハイウエイ１０９に送出する。
【０１２９】
この場合に、ＶＤ−Ｉ１０８において、ＥＲ比較／変更部２２０は、ＡＢＲコネクション毎に、出力ハイウエイ１１０上を転送されてきたＦ−ＲＭセルを終端し、そのＦ−ＲＭセルに設定されている明示的指示レートＥＲ（図４参照）と、ＶＳ−Ｌ１０６内のＥＲ保持部２３２に保持されている明示的指示レートＥＲとを比較し、小さい方の明示的指示レートＥＲを上記Ｆ−ＲＭセルに新たに設定する。
【０１３０】
なお、ＶＤ−Ｉ１０８は、加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）毎にではなく、複数の加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）をまとめるためのマルチプレクサ／デマルチプレクサ内に設けることもできる。この場合、図２に示されるように、ＶＤ−Ｉ１０８内にＥＲ計算部２２３が設けられる。このＥＲ計算部２２３は、出力ハイウエイ１１０上のアクティブなＡＢＲコネクション（仮想チャネル識別子ＶＣＩ）の数を計測し、その出力ハイウエイ１１０の伝送レートを上記アクティブなＡＢＲコネクションの数で除算することにより、その除算結果として、各コネクションに公平に割り当てられた伝送レートである明示的指示レートＥＲを計算する。そして、ＥＲ比較／変更部２２０は、ＡＢＲコネクション毎の新たな明示的指示レートＥＲを決定する場合に、ＥＲ計算部２２３で計算された明示的指示レートＥＲを考慮して決定するように構成することができる。
【０１３１】
続いて、ＥＲ比較／変更部２２０から出力されたＦ−ＲＭセルは、ＥＲ変更部２２１に入力する。このＥＲ変更部２２１は、ＶＳ−Ｌ１０６内のキュー長監視部２２７から通知されたＶＣＩと同じＶＣＩが付加されているＦ−ＲＭセルに設定されている明示的指示レートＥＲを、所定の割合で（又は所定のアルゴリズムに従って）減少させる。ＶＳ−Ｌ１０６内のキュー長監視部２２７は、ＶＳ−Ｉ１０７内のキュー長監視部２１１と同様の機能を有し、予め設定されているキュー長を超えた共通バッファ部２２５内のＶＣキュー２２６について、そのＶＣキュー２２６に対応するＶＣＩをＥＲ変更部２２１に通知するものである。
【０１３２】
ＥＲ変更部２２１から出力された各ＡＢＲコネクション毎のＦ−ＲＭセルは、Ｂ−ＲＭセルとして、挿入部２２２によって、入力ハイウエイ１０９に送出される。この挿入部２２は、入力リンク１０３上の空きセルのタイミングで、Ｂ−ＲＭセルを送出する。
【０１３３】
上述のように、下流側のＶＳ−Ｌ１０６で終端されたＢ−ＲＭセルからＥＲ取出部２３１によって取り出されＥＲ保持部２３２に保持された明示的指示レートＥＲが、そのＶＳ−Ｌ１０６が実装されている加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）内のＶＤ−Ｉ１０８で折り返されるＲＭセルに、ＥＲ比較／変更部２２０によってフィードバックされることが、本発明に関連する特徴である。この機能によって、「従来の技術」の項で前述したＶＳ／ＶＤの具体的機能のうちの「（３） 同一交換機内のＶＳ−ＶＤ間の制御機能」の「ａ）ＶＳで終端されたＲＭセル内のＥＲ値を、そのＶＳが収容されている交換機と同じ交換機内の上流側のＶＤへ受け渡す機能」が実現される。特にこの機能は、上流側のＶＳ−Ｉ１０７と下流側のＶＤ−Ｉ１０８によってＡＴＭ交換機内に実現されるスイッチ内制御ループ１１３が実現されることによって初めて実現されるものである。
【０１３４】
また、ＶＳ−Ｌ１０６内の共通バッファ部２２５でのユーザデータセルのキュー長も、そのＶＳ−Ｌ１０６が実装されている加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）内のＶＤ−Ｉ１０８で折り返されるＲＭセルに、ＥＲ変更部２２１によってフィードバックされる。これにより、加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）でのトラヒック処理状況も、正確にその上流側のスイッチ内制御ループ１１３及び上り制御ループ１１１にフィードバックさせることが可能となる。これも、本発明に関連する特徴である。
ダイナミックシェーパ部２１３
図７は、図２のダイナミックシェーパ部２１３の構成図（その１）である。このダイナミックシェーパ部２１３は、スケジューリング管理テーブル７０１と読み出し可能時刻管理テーブル７０２という２つのテーブルを有する。
【０１３５】
まず、ダイナミックシェーパ部２１３では、“１，２，・・・，ｎ−１，ｎ，１，２，・・・”というように、１〜ｎの範囲で巡回するセル読出しタイミングによって、各ＡＢＲコネクションに対応するＶＣＩ毎の共通バッファ部２０６からのユーザデータセルの読出しが制御される。ここで、ｎは、ＶＳ−Ｉ１０７が同時に処理可能なＡＢＲコネクション（仮想チャネルＶＣ）の数であり、その値は例えば８１９２である。
【０１３６】
この制御に対応し、スケジューリング管理テーブル７０１は、コネクション１〜コネクションｎのコネクション毎（図７の縦方向の各位置毎）に、上記１〜ｎのセル読出しタイミングに関連付けられた１〜ｎのアドレス（以下これをセル時間アドレスと呼ぶ）からなる記憶領域（図７の横１行分の領域）を有する。
今、１つのコネクションに着目した場合、スケジューリング管理テーブル７０１のそのコネクション（ＶＣＩ）に対応する記憶領域のうち、そのコネクションに対応するＶＣＩを有するユーザデータセルが共通バッファ部２０６から読み出されるべきセル読出しタイミングに対応するセル時間アドレスに、フラグ（例えば値“１”）が記憶される。図７では、このフラグは、白丸によって示されている。
【０１３７】
そして、あるセル読出しタイミングにおいて、そのセル読出しタイミングに対応するセル時間アドレスにフラグが記憶されているコネクションについて、そのコネクションのＶＣＩに対応する共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７から１つのアドレスが読み出され、そのアドレスに対応する共通バッファ部２０６内のセルバッファメモリ内のアドレスからユーザデータセルが読み出され、そのユーザデータセルが、図２のＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４及び挿入部２１５を介して、入力ハイウエイ１０９に送出される。
【０１３８】
ここで、１つのコネクションについて共通バッファ部２０６からのユーザデータセルの読出しが行われた場合に、そのコネクションのＶＣＩに対応する共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７に、次に読み出されるべきユーザデータセルのアドレスが記憶されている場合には、そのコネクションに対応するスケジューリング管理テーブル７０１上の記憶領域において、次に読出しが行われるべきセル時間アドレス（次セル時間アドレス）へのフラグの設定が行われる。この場合、次セル時間アドレスは、現在のセル読出しタイミングに対応するセル時間アドレス（現セル時間アドレス）の値に、図２のＥＲ保持部２１７に保持されている上記コネクションに対応する明示的指示レートＥＲに比例したセル読出し間隔値を加算して得られるアドレス値として算出される。なお、次セル時間アドレスがセル時間アドレスｎを超える場合には、（次セル時間アドレス−ｎ）として得られる、セル時間アドレス１の側に折り返されたアドレスに、フラグが記憶される。
【０１３９】
例えば、図７のＡとして示されるように、セル読出しタイミング“１７”において、コネクション１に対応するスケジューリング管理テーブル７０１の記憶領域のセル時間アドレス“１７”にフラグが記憶されているため、コネクション１に対応するユーザデータセルの読出しが実行される。そして、コネクション１のＶＣＩに対応する共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７に、次に読み出されるべきユーザデータセルのアドレスが記憶されている場合には、そのコネクション１に対応するスケジューリング管理テーブル７０１上の記憶領域において、現セル時間アドレス“１７”に、コネクション１に対応する明示的指示レートＥＲに比例したセル読出し間隔値“１３”を加算して得られる次セル時間アドレス“３０”に、フラグが記憶される。
【０１４０】
一方、１つのコネクションについて共通バッファ部２０６からのユーザデータセルの読出しが行われた場合に、そのコネクションのＶＣＩに対応する共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７に、次に読み出されるべきユーザデータセルのアドレスが記憶されていない場合には、そのコネクションに対応するスケジューリング管理テーブル７０１上の記憶領域において、次に読出しが行われるべきセル時間アドレス（次セル時間アドレス）へのフラグの設定は行われず、その次セル時間アドレスが、読み出し可能時刻管理テーブル７０２上の上記コネクションに対応する１つの記憶領域に記憶される。なお、次セル時間アドレスの算出方法については前述した。
【０１４１】
そして、上記コネクションに対応するＶＣＩが付加されているユーザデータセルが新たに共通バッファ部２０６に到着した場合、即ち、空であった上記コネクションのＶＣＩに対応するＶＣキュー２０７に１つのアドレスが書き込まれた場合には、そのコネクションに対応する読み出し可能時刻管理テーブル７０２の記憶領域が参照され、その記憶領域に記憶されている次セル時間アドレスが読み出される。そして、その次セル時間アドレスに対応するセル読出しタイミングが現在のセル読出しタイミングよりも後のタイミングであれば、上記コネクションに対応するスケジューリング管理テーブル７０１上の記憶領域において、上記読み出し可能時刻管理テーブル７０２から読み出された次セル時間アドレスに対応するアドレスに、フラグが記憶される。一方、上記次セル時間アドレスに対応するセル読出しタイミングが現在のセル読出しタイミングよりも前のタイミングであれば、上記コネクションに対応するスケジューリング管理テーブル７０１上の記憶領域において、現在のセル読出しタイミングに対応するセル時間アドレスの次のセル時間アドレスに、フラグが記憶される。即ち、この場合には、新たな共通バッファ部２０６に到着したユーザデータセルは、即座にそこから読み出されることになる。
【０１４２】
例えば、図７のＢとして示されるように、セル読出しタイミング“１８”において、コネクションｋに対応するスケジューリング管理テーブル７０１の記憶領域のセル時間アドレス“１８”にフラグが記憶されているため、コネクションｋに対応するユーザデータセルの読出しが実行される。そして、コネクションｋのＶＣＩに対応する共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７に、次に読み出されるべきユーザデータセルのアドレスが記憶されていない場合は、そのコネクションｋに対応するスケジューリング管理テーブル７０１上の記憶領域において、現セル時間アドレス“１８”に、コネクションｋに対応する明示的指示レートＥＲに比例したセル読出し間隔値“１２”を加算して得られる次セル時間アドレス“３０”には、フラグは記憶されず（図７では黒丸で示されている）、その次セル時間アドレス“３０”が、読み出し可能時刻管理テーブル７０２上のコネクションｋに対応する記憶領域に記憶される。
【０１４３】
更に、図７のＣとして示されるように、コネクションｋに対応するＶＣＩが付加されているユーザデータセルが新たに共通バッファ部２０６に到着した場合には、コネクションｋに対応する読み出し可能時刻管理テーブル７０２の記憶領域が参照され、その記憶領域に記憶されている次セル時間アドレス“３０”が読み出される。そして、次セル時間アドレス“３０”に対応するセル読出しタイミングが現在のセル読出しタイミングよりも後のタイミングであれば、コネクションｋに対応するスケジューリング管理テーブル７０１上の記憶領域において、上記次セル時間アドレス“３０”に対応するアドレスに、フラグが記憶される（図７では黒丸で示されている）。
【０１４４】
ここで、１つのセル読出しタイミングにおいて、それに対応するセル時間アドレスにフラグが記憶されているコネクションが複数存在する場合には、所定のコネクション決定アルゴリズムに従って１つのコネクションに対応するユーザデータセルのみの読出しが実行され、他のコネクションに対応する記憶領域の上記セル時間アドレスに記憶されているフラグは、そのセル時間アドレスの次のセル時間アドレスに記憶し直される。
【０１４５】
上記コネクション決定アルゴリズムとしては、以下に示される方式が考えられる。
（１） スケジューリング管理テーブル７０１上に登録されているコネクションの順にコネクションが決定される方式。
【０１４６】
（２） スケジューリング管理テーブル７０１上に登録されている複数のコネクションのうちの１つを指示するためのポインタが用意され、そのポインタが上記複数のコネクションの間で巡回させられながら、そのポインタによってコネクションが決定される方式。
【０１４７】
（３） スケジューリング管理テーブル７０１上に登録されている複数のコネクションのうちの１つが、各コネクションに設定されている何らかの優先順位（例えば品質クラス）に従って決定される方式。
【０１４８】
或いは、１つのセル読出しタイミングにおいて、それに対応するセル時間アドレスにフラグが記憶されているコネクションが複数存在する場合には、それらのコネクションに対応するユーザデータセルを、ＡＢＲサービスに割り当てられている帯域内の空きセルタイミングのほかに、ＣＢＲ、ｒｔ−ＶＢＲ、ｎｒｔ−ＶＢＲ、ＵＢＲ等の各サービスに割り当てられている帯域内の空きセルタイミングを利用して、入力ハイウエイ１０９に送出する方式も実現可能である。
【０１４９】
以上説明したダイナミックシェーパ部２１３の構成において、あるセル読出しタイミングにおいて、そのセル読出しタイミングに対応するセル時間アドレスにフラグが記憶されているコネクションについて、図２のＲＭセル発生部２１２がそのコネクションに対応するＦ−ＲＭセルを発生すべきタイミングである場合には、共通バッファ部２０６からの上記コネクションに対応するユーザデータセルの読出しは行われずに、ＲＭセル発生部２１２からの上記コネクションに対応するＦ−ＲＭセルの送出が行われる。なお、ＲＭセル発生部２１２におけるＦ−ＲＭセルの発生間隔は、｛（１つのＦ−ＲＭセルが送出されてからその次のＦ−ＲＭセルが送出するまでに送出されるユーザデータセルの個数）＋１｝（＝Ｎｒｍ）として与えられる。
【０１５０】
ＶＳ−Ｉ１０７内の以上説明したダイナミックシェーパ部２１３の動作によって、ＡＢＲコネクション毎に、Ｂ−ＲＭセルに設定された明示的指示レートＥＲの値としてフィードバックされたスイッチ部１１４内のトラヒック状況に基づいて、送信端末１０１（Ａ）（図１）におけるトラヒック規制を待つことなく迅速に、スイッチ部１１４に向けて入力ハイウエイ１０９に送出されるユーザデータセル（及びＦ−ＲＭセル）のトラヒックを制御することができる。これにより、ＡＢＲサービスにおけるフォードバック制御の応答性能を向上させることが可能となる。
【０１５１】
また、共通バッファ部２０６へのユーザデータセルの書込み時ではなく共通バッファ部２０６からのユーザデータセルの読出し時にダイナミックシェーピング処理が実行されることにより、共通バッファ部２０６内の各ＶＣキュー２０７にユーザデータセルが滞留している場合に次セル時間アドレスを決定するという制御を行うだけで、容易にダイナミックシェーピング処理を実現することが可能となる。なお、共通バッファ部２０６へのユーザデータセルの書込み時にダイナミックシェーピング処理が実行される方式だと、ＶＣキュー２０７の末尾のアドレスに対応するユーザデータセルのセル時間アドレスを識別した上で、新たに書き込まれるユーザデータセルのセル時間アドレスを計算しなければならず、処理が複雑になるため、本実施の形態のように、共通バッファ部２０６からのユーザデータセルの読出し時にダイナミックシェーピング処理が実行される方式の方が優れている。
【０１５２】
図７に示されるダイナミックシェーパ部２１３の構成では、スケジューリング管理テーブル７０１は、｛（セル時間アドレス数ｎ）×（共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７の数に対応するコネクション数ｎ）｝の記憶容量を必要とする。
【０１５３】
これに対して、図８に示されるような構成も考えられる。
図８では、新たなスケジューリング管理テーブル８０１は、コネクション毎にｎセル時間アドレス分の記憶領域を実装するのではなく、ｎセル時間アドレス分の、開始ポインタと終了ポインタの組を記憶する。
【０１５４】
また、予め発生し得る全てのコネクションに対応するＶＣＩをアドレスとして有し、各アドレスには次に処理されるＶＣＩアドレスが格納されたリストデータであるチェーンテーブル８０２が新たに設けられる。
【０１５５】
そして、スケジューリング管理テーブル８０１内の１つのセル時間アドレスに記憶されている開始ポインタは、そのセル時間アドレスに対応するセル読出しタイミングにおいて共通バッファ部２０６からユーザデータセルが読み出されるべきコネクションのＶＣＩに対応するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスを指示している。
【０１５６】
更に、チェーンテーブル８０２上の上記開始ポインタによって指示されるＶＣＩアドレスには、上記開始ポインタが記憶されるセル時間アドレスに対応するセル読出しタイミングにおいて共通バッファ部２０６からユーザデータセルが読み出されるべき他のコネクションのＶＣＩに対応するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスが格納されている。
【０１５７】
このようにして、１つのセル時間アドレスに対応するセル読出しタイミングにおいて共通バッファ部２０６からユーザデータセルが読み出されるべき１つ以上のコネクションのＶＣＩが、チェーンテーブル８０２上のチェーン構造によって結び付けられている。
【０１５８】
そして、スケジューリング管理テーブル８０１内の１つのセル時間アドレスに記憶されている終了ポインタは、そのセル時間アドレスに対応するセル読出しタイミングにおいて共通バッファ部２０６からユーザデータセルが読み出されるべき複数のコネクションのうちの最後のコネクションのＶＣＩに対応するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスを指示している。
【０１５９】
今、あるセル読出しタイミングにおいて、そのセル読出しタイミングに対応するスケジューリング管理テーブル８０１のセル時間アドレスに記憶されている開始ポインタによって１つのＶＣＩを決定することができる。そして、そのＶＣＩに対応する共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７から１つのアドレスが読み出され、そのアドレスに対応する共通バッファ部２０６内のセルバッファメモリ内のアドレスからユーザデータセルが読み出され、そのユーザデータセルが、図２のＣＣＲ／ＭＣＲ書込部２１４及び挿入部２１５を介して、入力ハイウエイ１０９に送出される。
【０１６０】
その後、スケジューリング管理テーブル８０１の上記セル時間アドレスに記憶されている開始ポインタが指示するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスに更に他のＶＣＩ値が記憶されていない場合、即ち、上記セル読出しタイミングにおいてユーザデータセルの読出しが実行されるべきコネクションが１つしか存在しない場合には、スケジューリング管理テーブル８０１の上記セル時間アドレスに記憶されている開始ポインタと終了ポインタの内容がクリアされる。なお、上記開始ポインタが指示するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスに更に他のＶＣＩ値が記憶されている場合については、後述する。
【０１６１】
ここで、１つのコネクションについて共通バッファ部２０６からのユーザデータセルの読出しが行われた場合に、そのコネクションのＶＣＩに対応する共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７に、次に読み出されるべきユーザデータセルのアドレスが記憶されている場合には、そのコネクションにつき、前述した次セル時間アドレスが計算される。そして、その次セル時間アドレスに対応するスケジューリング管理テーブル８０１内のセル時間アドレスに記憶されている終了ポインタが読み出され、その終了ポインタがクリアされていない場合には、その終了ポインタが指示するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスに上記コネクションに対応するＶＣＩ値が記憶されると共に、そのＶＣＩ値が上記終了ポインタの値として設定し直される。
【０１６２】
また、上記終了ポインタ（及びそれに対応する開始ポインタ）がクリアされている場合、即ち、そのセル時間アドレスに対応するセル読出しタイミングにおいてユーザデータセルの読出しが実行されるべきコネクションが無い場合には、上記終了ポインタ及びそれに対応する開始ポインタに、上記コネクションに対応するＶＣＩ値が記憶される。
【０１６３】
一方、１つのコネクションについて共通バッファ部２０６からのユーザデータセルの読出しが行われた場合に、そのコネクションのＶＣＩに対応する共通バッファ部２０６内のＶＣキュー２０７に、次に読み出されるべきユーザデータセルのアドレスが記憶されていない場合には、そのコネクションにつき、前述した次セル時間アドレスが計算された後、上記チェーンテーブル８０２の書換えは行われずに、図７の場合と同様に、上述の次セル時間アドレスが、読み出し可能時刻管理テーブル７０２上の上記コネクションに対応する１つの記憶領域に記憶される。
【０１６４】
そして、上記コネクションに対応するＶＣＩが付加されているユーザデータセルが新たに共通バッファ部２０６に到着した場合、即ち、空であった上記コネクションのＶＣＩに対応するＶＣキュー２０７に１つのアドレスが書き込まれた場合には、そのコネクションに対応する読み出し可能時刻管理テーブル７０２の記憶領域が参照され、その記憶領域に記憶されている次セル時間アドレスが読み出される。そして、その次セル時間アドレスに対応するスケジューリング管理テーブル８０１内のセル時間アドレスに記憶されている終了ポインタが読み出され、その終了ポインタがクリアされていない場合には、その終了ポインタが指示するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスに上記コネクションに対応するＶＣＩ値が記憶されると共に、そのＶＣＩ値が上記終了ポインタの値として設定し直され、その終了ポインタがクリアされている場合には、その終了ポインタ及びそれに対応する開始ポインタに、上記コネクションに対応するＶＣＩ値が記憶される。
【０１６５】
ここで、前述したように、１つのセル読出しタイミングにおいて、それに対応するスケジューリング管理テーブル８０１のセル時間アドレスに記憶されている開始ポインタによって１つのＶＣＩが決定され、そのＶＣＩに対応するユーザデータセルが共通バッファ部２０６から読み出された場合に、その開始ポインタが指示するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスに、更に他のＶＣＩ値が記憶されていた場合、即ち、上記セル読出しタイミングにおいてユーザデータセルの読出しが実行されるべきコネクションが複数存在する場合には、次のような制御が実行される。
【０１６６】
即ちこの場合には、その開始ポインタが記憶されているスケジューリング管理テーブル８０１のセル時間アドレス（以下これを現セル時間アドレスと呼ぶ）の次のセル時間アドレスの開始ポインタの値が退避させられた後、その開始ポインタに、現セル時間アドレスの開始ポインタが指示するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスに記憶されているＶＣＩ値が新たに設定し直される。また、現セル時間アドレスの終了ポインタが指示するチェーンテーブル８０２上のＶＣＩアドレスに、上記退避させられていた開始ポインタ値が新たに設定される。そして、現セル時間アドレスの開始ポインタと終了ポインタの値がクリアされる。
【０１６７】
以上説明した図８に示されるダイナミックシェーパ部２１３の構成によって、それに対して要求される構成規模を、図７の構成に比較して、大幅に縮小することが可能となる。
【０１６８】
以上説明した実施の形態においては、加入者回線処理部１０２（又は局間回線処理部）内のＶＳ−Ｉ１０７の構成は、全ての品質クラスに対する、ダイナミックシェーピング処理を含む制御が、全ての品質クラスに共通のハードウエア構成によって実現されている。これに対して、図９に示されるように、ダイナミックシェーピング処理によるスケジューリングを行う構成が、品質クラス別に設けられ、各品質クラス別のスケジューリングにより出力されるユーザデータセルが、更に品質スケジューラによって品質クラスに応じて選択されて出力されるように構成されてもよい。このような構成により、品質クラスに応じたＡＢＲコネクションの精密なトラヒック制御が可能となる。
【０１６９】
【発明の効果】
本発明の第１の態様の構成によれば、セル交換機内のスイッチ装置を介して内部側仮想送信手段と内部側仮想受信手段との間に形成されるスイッチ内フィードバック制御ループによって、セル交換機内で各コネクションのための専用制御線及び専用プロセッサを配備する必要なく、同一交換機内のリンク側仮想送信手段とリンク側仮想受信手段の間の制御機能を、実現することが可能となる。
【０１７０】
また、本発明の第１の態様の構成によれば、内部側仮想送信手段又はリンク側仮想送信手段において、コネクション毎に、スイッチ内フィードバック制御ループ又は下りフィードバック制御ループ上のバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに対応するセル読出し間隔で、第１又は第２のバッファ手段に一時保持されているセルが読み出されて入力ハイウエイ又は出力リンクに送出されることによって、送信端末におけるトラヒック規制を待つことなく迅速に、セル交換機内のスイッチ装置又は上流側装置に向けて送出されるセルのトラヒックを制御することができる。これにより、可変ビットレートサービス等におけるフォードバック制御の応答性能を向上させることが可能となる。
【０１７１】
また、本発明の第１の態様の構成によれば、第２の明示的指示レート変更手段が、内部側仮想送信手段で終端されたバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに基づいて、その上流側のリンク側仮想受信手段が折り返して出力リンクに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更することによって、内部側仮想送信手段で終端されたバックワードリソース管理セル内の明示的指示レートを、その上流側の上りフィードバック制御ループへ受け渡すことが可能となる。
【０１７２】
更に、本発明の第１の態様の構成によれば、内部側仮想送信手段が第１のバッファ手段を含む場合に、第１の明示的指示レート変更手段が、第１のキュー長監視手段による第１のバッファ手段の監視結果に基づいて、その上流側のリンク側仮想受信手段が折り返して出力リンクに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更することによって、内部側仮想送信手段でのトラヒック処理状況も、正確にその上流側の上りフィードバック制御ループにフィードバックさせることが可能となる。
【０１７３】
同様に、本発明の第１の態様の構成によれば、第４の明示的指示レート変更手段が、リンク側仮想送信手段で終端されたバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートに基づいて、その上流側の内部側仮想受信手段が折り返して入力ハイウエイに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更することによって、リンク側仮想送信手段で終端されたバックワードリソース管理セル内の明示的指示レートを、その上流側のスイッチ内フィードバック制御ループへ受け渡すことが可能となる。
【０１７４】
更に、本発明の第１の態様の構成によれば、リンク側仮想送信手段が第２のバッファ手段を含む場合に、第３の明示的指示レート変更手段が、第２のキュー長監視手段による第２のバッファ手段の監視結果に基づいて、その上流側の内部側仮想受信手段が折り返して出力リンクに送出するバックワードリソース管理セルに設定されている明示的指示レートを変更することによって、リンク側仮想送信手段でのトラヒック処理状況も、正確にその上流側のスイッチ内フィードバック制御ループにフィードバックさせることが可能となる。
【０１７５】
加えて、本発明の第１の態様の構成によれば、第１のバッファ手段が満杯になっている状態で新たなユーザデータセルが入力した場合に、それに設定されている品質クラス情報に対応する品質クラスよりも低い品質クラスに対応するコネクションのユーザデータセルが一時保持されている第１のバッファ手段上の記憶領域を奪い取って、その奪い取った記憶領域に新たに入力したユーザデータセルが一時保持されることにより、より詳細な品質クラス毎のセル転送制御を行うことが可能となる。
【０１７６】
更に、コネクション管理手段を含む本発明の第１の態様の構成によれば、予め発生し得る全てのコネクションに対応するユーザデータセルの記憶機構を第１のバッファ手段内に用意する必要がなくなり、第１のバッファ手段の構成規模を縮小することができる。また、それに接続する第１のダイナミックシェーパ手段の構成規模も縮小することができる。
【０１７７】
次に、本発明の第２の態様の構成によれば、バッファ手段へのセルの書込み時ではなくバッファ手段からのセルの読出し時にダイナミックシェーピング処理が実行されることにより、バッファ手段にセルが滞留している場合に次セル読出しタイミングを決定するという制御を行うだけで、容易にダイナミックシェーピング処理を実現することが可能となる。
【０１７８】
また、本発明の第３の態様の構成によれば、スケジューリング管理手段に対して要求される構成規模を、大幅に縮小することが可能となる。
更に、本発明の第４の態様の構成によれば、品質クラスに応じたコネクションの精密なダイナミックシェーピング処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成図である。
【図２】加入者回線処理部１０２の構成図である。
【図３】セルのデータフォーマットを示す図である。
【図４】ＲＭセルのデータフォーマットを示す図である。
【図５】レート表示フォーマットを示す図である。
【図６】ＶＣキャッシングメモリ６０１によるＶＣフィルタ部２０５の制御機能の構成図である。
【図７】ダイナミックシェーパ部２１３の構成図（その１）である。
【図８】ダイナミックシェーパ部２１３の構成図（その２）である。
【図９】品質クラス毎にスケジューリングを行う機能構成を示す図である。
【図１０】ＡＢＲフロー制御の概念図である。
【図１１】ＶＳ／ＶＤ方式の基本概念図である。
【符号の説明】
１０１ 端末
１０２ 加入者回線処理部
１０３ 入力リンク
１０４ 出力リンク
１０５ ＶＤ−Ｌ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ−Ｌｉｎｋ：リンク側仮想受信部）
１０６ ＶＳ−Ｌ（Ｖｒｉｔｕａｌ Ｓｏｕｒｃｅ−Ｌｉｎｋ ：リンク側仮想送信部）
１０７ ＶＳ−Ｉ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｓｏｕｒｃｅ−Ｉｎｔｅｒｎａｌ ：内部側仮想送信部）
１０８ ＶＤ−Ｉ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ−Ｉｎｔｅｒｎａｌ：内部側仮想受信部）
１０９ 入力ハイウエイ
１１０ 出力ハイウエイ
１１１ 上り制御ループ
１１２ 下り制御ループ
１１３ スイッチ内制御ループ
１１４ スイッチ部
２０１ 使用量パラメータ制御部（ＵＰＣ：Ｕｓａｇｅ Ｐｒａｍｅｔｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌ ）
２０２、２２１ ＥＲ変更部
２０３、２２０ ＥＲ比較／変更部
２０４、２１５、２２２、２３０ 挿入部
２０５、２２４ ＶＣフィルタ部
２０６、２２５ 共通バッファ部
２０７、２２６ ＶＣキュー２０７
２０８ 品質クラスフィルタ部
２０９ 品質クラスキュー
２１０ アドレス奪取制御部
２１１、２２７ キュー長監視部
２１２、２２９ ＲＭセル発生部
２１３、２２８ ダイナミックシェーパ部
２１４ ＣＣＲ／ＭＣＲ書込部
２１６、２３１ ＥＲ取出部
２１７、２３２ ＥＲ保持部
２１８ ＩＣＲ／ＭＣＲ保持部
２１９、６０２ タイマ部
２２３ ＥＲ計算部
６０１ ＶＣキャッシングメモリ
７０１、８０１ スケジューリング管理テーブル
７０２ 読み出し可能時刻管理テーブル
８０２ チェーンテーブル
Claims (7)
- 固定長のセルをそれに付加されたルーティング情報に従って自律的にスイッチングさせるセル交換機内の任意のポイントにおいて、そこを通過するセルのレートを制御するためのセルスケジューリング装置であって、
入力されたセルをコネクション毎に一時保持するバッファ手段と、
前記バッファ手段から１つのコネクションに対応するセルが読み出されたタイミングで、前記バッファ手段に該コネクションに対応するセルが該読み出されたセル以外に存在していない場合に、該コネクションに対応する所定のセル読出し間隔に基づいて、該コネクションに対応するセルが次に前記バッファ手段から読み出されるタイミングを算出し、それを該コネクションに対応させて一時保持する読出し可能タイミング管理手段と、
前記バッファ手段から前記コネクションに対応するセルが読み出されたタイミングで、前記バッファ手段に該コネクションに対応するセルが該読み出されたセル以外に存在している場合に、該コネクションに対応する所定のセル読出し間隔に基づいて、該コネクションに対応するセルが次に前記バッファ手段から読み出されるタイミングをスケジューリングし、前記ユーザデータセルが記憶されていなかったコネクションに対応するユーザデータセルが新たに前記バッファ手段に一時保持された時点で、前記読出し可能タイミング管理手段が一時保持している該コネクションに対応するタイミングに基づいて、該コネクションに対応するセルが次に前記バッファ手段から読み出されるタイミングをスケジューリングし、セル読出しタイミング毎に、前記バッファ手段から前記セルが読み出されるコネクションを所定の規則に従って決定するスケジューリング管理手段と、
を含むことを特徴とするセルスケジューリング装置。 - 前記スケジューリング管理手段は、前記セル読出しタイミング毎に、前記バッファ手段から前記セルが読み出されるコネクションを、該スケジューリング管理手段に登録されているコネクション順に決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のセルスケジューリング装置。 - 前記スケジューリング管理手段は、前記セル読出しタイミング毎に、前記バッファ手段から前記セルが読み出されるコネクションを、前記各コネクションのうちの１つを指示するための順次巡回させられるポインタによって決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のセルスケジューリング装置。 - 前記スケジューリング管理手段は、前記セル読出しタイミング毎に、前記バッファ手段から前記セルが読み出されるコネクションを、前記各コネクションに設定されている所定の優先順位に従って決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のセルスケジューリング装置。 - 前記スケジューリング管理手段は、前記セル読出しタイミング毎に、前記バッファ手段から前記セルが読み出されるコネクションが複数存在する場合に、該各コネクションに対応するセルを、該各コネクションが属するサービスに割り当てられている帯域内の空きセルタイミングと、該サービス以外のサービスに割り当てられている帯域内の空きセルタイミングを利用して、前記バッファ手段から読み出す、
ことを特徴とする請求項１に記載のセルスケジューリング装置。 - 前記バッファ手段と前記スケジューリング管理手段と前記読出し可能タイミング管理手段は、前記ユーザデータセルに付加されている品質クラス情報に基づいて決定される品質クラス毎に設けられ、
該品質クラス毎に前記スケジューリング管理手段によって前記バッファ手段から読み出されるセルを、該各品質クラスの優先順位に従って選択して出力する品質スケジューラ手段を更に含む、
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のセルスケジューリング装置。 - 前記コネクションは、可変ビットレートサービスのコネクションであり、該コネクションの設定時に決定される初期セルレートＩＣＲは、網の空き帯域ＢＷに応じて、０以上１未満の係数を用いて、次式によって呼毎に動的に決定される、
ＩＣＲ＝ＢＷ×α
ことを特徴とする請求項１に記載のセルスケジューリング装置。
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