JP3656295B2 - Ａｔｍセル廃棄率低減方式 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＴＭ交換機において、輻輳が生じた場合のセルの廃棄率を低減させるＡＴＭセル廃棄率低減方式に関する。
【０００２】
ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode、非同期転送モード）通信は画像通信、高速データ通信、音声信号の通信等のマルチメディアの通信を提供可能とする高速通信技術である。
【０００３】
このＡＴＭ通信においては、通信される情報を４８バイトの固定長のデータに分割し、その先頭に５バイトの宛先情報（ヘッダと称する）を付加したセルと呼ばれる固定長のデータとして転送する。そして、ＡＴＭ交換機内では、それぞれのセルのヘッダの情報から、そのセルの送出先を判定して、指定の回線、あるいは端末に送出することにより通信を行なっている。
【０００４】
このような、セルのスイッチングはＡＴＭ交換機のスイッチ部で行ない、スイッチングされたセルを一旦バッファに蓄積した後、指定の速度で送出している。かかるＡＴＭ交換機内でセルの廃棄率を低減させることのできるＡＴＭセル廃棄率低減方式が要求されている。
【０００５】
【従来の技術】
図１３は従来例を説明するブロック図を示す。図中の１００はＡＴＭ交換機のスイッチ部１００とバッファＢ１〜Ｂｍを示し、スイッチ部１００は入力ポートＰｉ１〜Ｐｉｍ、出力ポートＰｏ１〜Ｐｏｍを備え、入力したセルのヘッダを参照して指定の出力ポートＰｏｉに出力する。また、バッファＢ１〜Ｂｍは出力ポートＰｏ１〜Ｐｏｍから出力されるセルを一時的に蓄積した後、指定の回線へ送出するものである。
【０００６】
このように、バッファＢ１〜Ｂｍにセルを一旦蓄積した後、平均的に出力することで、ピーク時でも、パスの伝送容量を超えないようにしているが、バッファの容量を超えてセルが入力された場合にはセルの廃棄を行なう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来例において、セルの廃棄を無くするには、バッファＢ１〜Ｂｍの容量を増大することが必要である。しかし、バースト性の高い通信において、ピーク時のセル流量に対応するためバッファの容量を増大すると、通常の通信の場合には、バッファの使用しない空き領域が大きくなり、ハードウェア資源の使用効率が悪くなる。
【０００８】
本発明は、共通バッファを備えたＡＴＭ交換機において、共通バッファへのセルの転送、共通バッファからのセルの転送を制御することにより、セルの廃棄率を低減させることのできるＡＴＭセル廃棄率低減方式を実現しようとする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理を説明するブロック図である。図はＡＴＭ通信のセルが入力される入力ポートＰｉ１〜Ｐｉｍと、スイッチングされたセルを出力する出力ポートＰｏ１〜Ｐｏｍを備え、該入力ポートＰｉ１〜Ｐｉｍから入力したセルのスイッチングを行なうスイッチ部１００と、該出力ポートＰｏ１〜Ｐｏｍ対応に設けられたバッファＢ１〜Ｂｍと、バッファメモリＢ１〜Ｂｍが輻輳したときにセルを一時蓄積する共通バッファ（図中バッファと示す）Ｂｎを備えたＡＴＭ交換機を示す。
【００１０】
本発明では、バッファＢ１〜Ｂｍの輻輳状態が発生することを予測する輻輳予測検出部１１０と、輻輳予測検出部１１０で輻輳状態の発生予測が解消されたことを検出したとき、輻輳状態が解消されたバッファＢｉ（バッファＢ１〜Ｂｍの中の１つをバッファＢｉと称する）を出力宛先とする共通バッファＢｎ内のセルを送出するセル送出制御部１２０と、セル送出制御部１２０から送出されたセルをスイッチ部１００に入力する共通バッファ用入力ポートＰｉｎとスイッチ部１００からの出力を共通バッファＢｎに入力する共通バッファ用出力ポートＰｏｎを設け、
輻輳予測検出部１１０でバッファＢ１〜Ｂｍの輻輳状態の発生を予測したときは、該バッファＢｉを出力宛先とするセルを共通バッファＢｎに転送する。そして、バッファＢｉの輻輳状態の発生予測が解消されたときは、共通バッファＢｎに蓄積された、該バッファＢｉを出力宛先とするセルを共通バッファ用入力ポートＰｉｎからスイッチ部１００に入力し、スイッチ部１００はセルのヘッダの指定にしたがってスイッチングを行なう。
【００１１】
このように、共通バッファＢｎに蓄積したセルをバッファＢｉに送出するとき、スイッチ部１００に設けた共通バッファ用入力ポートＰｉｎからセルを入力し、スイッチ部１００のセルフルーティング機能でセルの転送制御を行なうことにより、特別なセルの転送制御を行なうことなく指定のバッファＢｉに転送することができる。
【００１２】
かかる作用により、ハードウェア量を削減することができ、バッファの使用効率も高めることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の実施の形態（１）を説明するブロック図である。（Ａ）は原理図で説明した輻輳予測検出部１００を輻輳予測情報処理部１１１で構成した図であり、（Ｂ）は輻輳予測閾値設定部１１２によるバッファＢｉの輻輳予測閾値Ｂｉｘを設定を示す。
【００１４】
図２においては、輻輳予測を行なうために、バッファＢｉごとに輻輳を起こすと予測する輻輳予測閾値Ｂｉｘを設定している。ここでＢｉＦはバッファＢｉの最大容量を示す。
【００１５】
実施の形態（１）では、輻輳予測情報処理部１１１は、それぞれのバッファＢｉのセル蓄積量が輻輳予測閾値Ｂｉｘ超えたか否かを判定し、その結果、バッファＢｉのセル蓄積量が輻輳予測閾値Ｂｉｘ超えた場合には、バッファＢｉを宛先とするセルを共通バッファＢｎに転送する。
【００１６】
すなわち、輻輳が発生すると廃棄されるセルが生ずるので、本発明においては、それぞれのバッファＢｉのセル蓄積量を輻輳予測閾値Ｂｉｘと比較することにより、間もなく、輻輳状態が発生すると予測されるバッファＢｉに対して、輻輳が生ずる前に、そのバッファＢｉを宛先とするセルを共通バッファＢｎに転送することにより輻輳によるセルの廃棄を防止する。
【００１７】
また、輻輳予測閾値設定部１１２はバッファＢｉの輻輳予測閾値Ｂｉｘを設定するものであり、加入者の要求や、使用するメディアの特性にしたがって設定を行なう。
【００１８】
さらに、セル送出制御部１２０は、バッファＢｉを宛先とするセルを共通バッファＢｎに蓄積し、バッファＢｉのセル蓄積量が輻輳予測閾値Ｂｉｘより小さくなったとき、バッファＢｉを宛先とするセルを共通バッファＢｎから読み出し、スイッチ部１００の共通バッファ用入力ポートＰｉｎに入力するものであり、スイッチ部１００は、セルのヘッダを参照して、そのセルをバッファＢｉに転送する。
【００１９】
図３は本発明の実施の形態（２）を説明するブロック図である。図は図２で説明した輻輳予測情報処理部１１１がセル蓄積量が輻輳予測閾値Ｂｉｘを超えたバッファＢｉを検出したとき、セルに輻輳表示を行なうタグを付加するタグ付加部１３０を設けたものである。
【００２０】
タグ情報はバッファＢ１〜Ｂｎの個数に対応するビット数をもつ情報であり、輻輳予測閾値を超えたバッファＢｉに対応するビットｂｉに、例えば、フラグ「１」を設定する。
【００２１】
また、スイッチ部１００の中には、タグ付加部１３０でセルに付加したタグの内容を参照するタグ判定部１３１を設けており、入力されたセルのタグ情報を参照し、タグ情報内に輻輳発生予測を示すフラグがたっているバッファＢｉを宛先とするセルは、共通バッファＢｎに転送する。
【００２２】
このように、輻輳発生が予測されるバッファＢｉを宛先とするセルを、簡単な処理で共通バッファＢｎに転送することができる。
図４は本発明の実施の形態（３）を説明するブロック図である。図２、図３で説明したように、バッファＢｉのセル蓄積量が輻輳予測閾値Ｂｉｘを超えた場合は、バッファＢｉのを宛先とするセルは共通バッファＢｎに転送される。
【００２３】
そして、輻輳予測情報処理部１１１はそれぞれのバッファのセル蓄積量を監視しており、セル蓄積量が輻輳予測閾値Ｂｉｘより、小さくなった場合、共通バッファＢｎの中の、バッファＢｉを宛先とするセルをセル送出制御部１２０を介して、スイッチ部１００の共通バッファ用入力ポートＰｉｎに入力する。
【００２４】
このとき、共通バッファＢｎの出力側に設けてあるタグクリア部１３２により、タグ情報を輻輳予測閾値を超えていないことを示す「０」に書き換える。このような処理により、共通バッファ用入力ポートＰｉｎにフィードバックされたセルがタグ判定部１００の制御によって、再度、共通バッファＢｎに戻ってくることを防止することかてきる。
【００２５】
また、図４においては、タグクリア制御部（図中クリア制御部と示す）１３３を設けている。これは、共通バッファＢｎに蓄積された全てのセルの転送が終了する前に、タグ情報を「０」に書き換えると、スイッチ部１００に新たに入力したセルと、共通バッファＢｎに蓄積されていたセルとが混在してバッファＢｉに送出されるので、セルの時系列が混乱する。
【００２６】
このような、セルの時系列の混乱を防止するために、バッファＢｉのセル蓄積量が輻輳予測閾値より小さくなっても、すぐにはタグ情報は書き換えず、新たに入力されたバッファＢｉを宛先とするセルも一旦共通バッファＢｎに転送し、共通バッファＢｎから、バッファＢｉを宛先とするセルをすべて転送された後に、タグ情報を書き換えるためのものである。
【００２７】
図５は本発明のタグ情報を説明する図である。
（Ａ）はタグ情報の構成を示し、バッファＢ１〜Ｂｎの個数に対応したビット数の情報である。図の１〜ｎはバッファの番号を示し、例えば、「１」がたっているバッファＢ２のセル蓄積量が輻輳予測閾値を超えていることを示す。
【００２８】
（Ｂ）はタグ付加部１３０の前後のセルの構成を説明する図である。タグ付加部１３０を通過する前のセルは、データ部Ｄとヘッダ部Ｈから構成されている。タグ付加部１３０を通過する後のセルは、データ部Ｄとヘッダ部Ｈの前にタグ情報Ｔを付加した構成としている。
【００２９】
（Ｃ）はタグクリア部１３２の動作を説明する図であり、バッファＢｉのセル蓄積量が輻輳予測閾値を下回ったので、共通バッファＢｎからバッファＢｉを宛先とするセルを読み出し転送する。図は、輻輳予測閾値を超えたバッファＢ２のセル蓄積量が輻輳予測閾値を下回ったので、フラグを「０」にセットした状態を示す。
【００３０】
図６は本発明の実施の形態（３）のフローチャートを示す。以下、フローチャートのステップ（図中Ｓと示す）にしたがって、動作を説明する。
Ｓ１；輻輳予測情報処理部１１１はバッファＢ１〜Ｂｍのセル蓄積量の監視を行ない、輻輳予測閾値を超えていたバッファＢｉのセル蓄積量が輻輳予測閾値より小さくなったことを検出する。
【００３１】
Ｓ２；輻輳予測情報処理部１１１から該情報を共通バッファＢｎに送出する。
Ｓ３；共通バッファＢｎから、バッファＢｉを宛先とするセルを共通バッファ用入力ポートＰｉｎに転送する。
【００３２】
Ｓ４；共通バッファＢｎからバッファＢｉを宛先とするセルが全て転送されたか否かを判定する。全てのセルの転送が終了していない場合はＳ３に戻り、セルの転送を継続する。
【００３３】
Ｓ５；全てのセルの転送が終了したとき、輻輳予測情報処理部１１１からそのバッファＢｉのセル蓄積量が輻輳予測閾値より減少したことを示すフラグに書き換える指示をタグ付加部１３０に送出する。
【００３４】
図７は本発明の実施の形態（４）を説明するブロック図である。図７は共通バッファＢｎの輻輳を防止するものであり、バッファＢ１〜Ｂｎの現在のセル蓄積量とバッファフル容量からバッファＢ１〜Ｂｎの余裕度を監視するバッファ余裕度制御部１３４を設けた構成としている。
【００３５】
バッファ余裕度制御部１３４がそれぞれのバッファＢ１〜Ｂｎのセル蓄積量を監視し、共通バッファＢｎのセル蓄積量が輻輳予測閾値を超えた場合、セル蓄積量が輻輳予測閾値を超えたバッファＢ１〜Ｂｍの中で余裕度の一番高いバッファＢｉを検出する。そして、共通バッファＢｎ内のセルで、余裕度の一番高いバッファＢｉを宛先とするセルを該バッファＢｉ転送することで共通バッファＢｎの輻輳を防止する。
【００３６】
また、スイッチ部１００に入力したセルの宛先が、バッファＢ１〜Ｂｍのセルの蓄積量が輻輳予測閾値を超えたバッファＢｉ〜Ｂｋのうち、最大キュー長を持つバッファＢｊの場合、セルの宛先が最大キュー長のバッファＢｊであるので、セル廃棄を生じやすい。
【００３７】
そこで、セル蓄積量が輻輳予測閾値を超えたバッファＢｉ〜Ｂｋのうち、最大キュー長のバッファＢｊを検出する最大キュー長検出部（図示省略）を設け、最大キュー長検出部で検出したバッファＢｊを宛先とするセルは共通バッファＢｎに転送することで、バッファＢｊ宛のセルの廃棄を起こしにくくする。
【００３８】
図８は本発明の共通バッファのセル廃棄を説明する図である。図は共通バッファＢｎ中の最大キュー長のセルを廃棄する最大キュー長セル廃棄処理部１４０を設けたものである。
【００３９】
共通バッファＢｎが輻輳状態となった場合、新たに共通バッファＢｎに入力されるセルが廃棄される。しかし、あるバッファＢｉのセル蓄積量は輻輳予測閾値を僅かに超えた状態であり、輻輳予測が間もなく解除されることが予測される場合は、そのバッファＢｉを宛先とするセルは廃棄せずに共通バッファＢｎに蓄積し、他の輻輳予測が解除されそうにないバッファＢｊを宛先とするセルを廃棄した方が、全体としての廃棄率を低減させることになる。
【００４０】
図８において、共通バッファＢｎは輻輳状態となっており、セルＣ１〜Ｃ６が蓄積されている。ここで、最大キュー長をもつセルはバッファＢ３を宛先とするセルである。
【００４１】
この状態で、バッファＢｍのセル蓄積量が輻輳予測閾値を超えたので、バッファＢｍを宛先とするセルＣ７が共通バッファＢｎに新たに入力される。そこで、最大キュー長セル廃棄処理部１４０は、最大キュー長をもつバッファＢ３を検出し、共通バッファＢｎに蓄積されているバッファＢ３を宛先とするセルの中で、一番古いセル、ここではセルＣ１を廃棄し、新たに入力されたバッファＢｍを宛先とするセルＣ７を共通バッファＢｎに書き込む。
【００４２】
このような処理により、全体としてのセル廃棄率を低減させることが可能となる。
また、共通バッファＢｎが輻輳状態となったとき、最大キュー長のセルの発端末を識別し、帯域制限を行なわせる最大キュー長端末帯域制限処理部（図示省略）を設けることにより、発端末からのセル送出量を制限し、セル廃棄を低減させる。
【００４３】
図９は本発明の実施の形態（５）を説明するブロック図である。図の１００はセルコピー部１５１を備えたスイッチ部であり、１つのセルが２つ以上の宛先をもつ場合、セルコピー部１５１でセルをコピーして、２つ以上のバッファＢｉ〜Ｂｋに送出するものである。
【００４４】
ここで、１つのセルが２つ以上の宛先をもつ場合、輻輳予測情報処理部１１１は、それぞれの宛先のバッファＢｉ〜Ｂｋのセル蓄積量が輻輳予測閾値を超えているか否かを判定して、タグにフラグをセットする。
【００４５】
このような、２つ以上の宛先をもつセルがスイッチ部１００に入力された場合、複数セル転送処理部１５０で、１つのセルの複数の宛先の輻輳発生予測を示すフラグを監視し、フラグの指定に対応したセルの転送処理を実行する。
【００４６】
図１０は本発明の実施の形態（５）の動作を説明する図である。バッファＢ１、Ｂ２を出力宛先とするセルＣが入力し、バッファＢ２に対しては、輻輳予測閾値を超えたことを示すフラグがセットされている。そこで、複数セル転送処理部１５０は、輻輳予測閾値を超えないバッファＢ１へは、コピーされたセルＣ′をそのまま転送し、一方のコピーされたセルＣ″は輻輳予測閾値を超えたバッファＢ２へは転送せず、共通バッファＢｎへ転送する。
【００４７】
このとき、共通バッファＢｎに転送するセルＣ″の宛先には、バッファＢ１へのセル転送が終了したことを表示する。ここでは、バッファＢ１に対応するフラグをクリアしている。このような処理により、共通バッファＢｎに蓄積したセルＣ″をフィードバックしたとき、バッファＢ１へのセル再送を防止する。
【００４８】
図１１は本発明の実施の形態（６）を説明するブロック図を示す。
図は共通バッファＢｎに蓄積されたセルが２つ以上の宛先をもつセルのコピーを行なうセルコピー部Ｂｎｃを共通バッファＢｎに設けたものである。
【００４９】
セルコピー部Ｂｎｃは、共通バッファＢｎに蓄積されたセルが、２つ以上の宛先をもつ場合、セルコピー部Ｂｎｃでセルをコピーして送出するものである。
図１２は本発明の実施の形態（６）の動作を説明する図である。Ｃは、バッファＢ２、Ｂｍを出力宛先とするセルであり、タグ情報としては、バッファＢ２、バッファＢｍともに輻輳予測閾値を超えたことを示すフラグ「１」がセットされている。
【００５０】
ここで、バッファＢ２の輻輳予測が解除され、バッファＢｍのセル蓄積量は輻輳予測閾値を超えたままの場合、セルコピー部Ｂｎｃはセルコピーを行ない、スイッチ部１００の共通バッファ用入力ポートＰｉｎに転送する。
【００５１】
このとき、共通バッファ用入力ポートＰｉｎに転送するセルＣ″の出力宛先はバッファＢ２のみにフラグをセットすることにより、他のバッファＢ１、Ｂ３〜Ｂｍに転送されることを防止する。また、共通バッファＢｎに残されたセルＣ′の宛先はバッファＢ２に対するフラグをクリアすることで、同じセルＣ１が再度バッファＢ２に出力されることを防止する。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、セルを一時的に蓄積する共通バッファを備えたＡＴＭ交換機において、それぞれのバッファが輻輳を起こすことを予測する輻輳予測閾値を設け、セル蓄積量が輻輳予測閾値を超えたバッファを宛先とするセルを共通バッファへ転送することにより、輻輳が発生する可能性があるバッファを宛先とするセルの廃棄率を低減することができる。
【００５３】
さらに、共通バッファで輻輳が発生した場合は、共通バッファに蓄積されたセルの内、キュー長の一番長いバッファを宛先とするセルから廃棄することにより、全体としてのセルの廃棄率を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の原理を説明するブロック図
【図２】 本発明の実施の形態（１）を説明するブロック図
【図３】 本発明の実施の形態（２）を説明するブロック図
【図４】 本発明の実施の形態（３）を説明するブロック図
【図５】 本発明のタグ情報を説明する図
【図６】 本発明の実施の形態（３）のフローチャート
【図７】 本発明の実施の形態（４）を説明するブロック図
【図８】 本発明の共通バッファのセル廃棄を説明する図
【図９】 本発明の実施の形態（５）を説明するブロック図
【図１０】 本発明の実施の形態（５）の動作を説明する図
【図１１】 本発明の実施の形態（６）を説明するブロック図
【図１２】 本発明の実施の形態（６）の動作を説明する図
【図１３】 従来例を説明するブロック図
【符号の説明】
１００ スイッチ部
１１０ 輻輳予測検出部
１１１ 輻輳予測情報処理部
１１２ 輻輳予測閾値設定部
１２０ セル送出制御部
１３０ タグ付加部
１３１ タグ判定部
１３２ タグクリア部
１３３ タグクリア制御部
１３４ バッファ余裕度制御部
１４０ 最大キュー長セル廃棄処理部
１５０ 複数セル転送処理部
１５１、Ｂｎｃ セルコピー部
Ｂ１〜Ｂｍ バッファ
Ｂｎ 共通バッファ
Ｐｉ１〜Ｐｉｍ 入力ポート
Ｐｏ１〜Ｐｏｍ 出力ポート
Ｐｉｎ 共通バッファ用入力ポート
Ｐｏｎ 共通バッファ用出力ポート
Ｃ１〜Ｃ７、Ｃ、Ｃ′、Ｃ″ セル
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＴＭ交換機において、輻輳が生じた場合のセルの廃棄率を低減させるＡＴＭセル廃棄率低減方式に関する。
【０００２】
ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode、非同期転送モード）通信は画像通信、高速データ通信、音声信号の通信等のマルチメディアの通信を提供可能とする高速通信技術である。
【０００３】
このＡＴＭ通信においては、通信される情報を４８バイトの固定長のデータに分割し、その先頭に５バイトの宛先情報（ヘッダと称する）を付加したセルと呼ばれる固定長のデータとして転送する。そして、ＡＴＭ交換機内では、それぞれのセルのヘッダの情報から、そのセルの送出先を判定して、指定の回線、あるいは端末に送出することにより通信を行なっている。
【０００４】
このような、セルのスイッチングはＡＴＭ交換機のスイッチ部で行ない、スイッチングされたセルを一旦バッファに蓄積した後、指定の速度で送出している。かかるＡＴＭ交換機内でセルの廃棄率を低減させることのできるＡＴＭセル廃棄率低減方式が要求されている。
【０００５】
【従来の技術】
図１３は従来例を説明するブロック図を示す。図中の１００はＡＴＭ交換機のスイッチ部１００とバッファＢ１〜Ｂｍを示し、スイッチ部１００は入力ポートＰｉ１〜Ｐｉｍ、出力ポートＰｏ１〜Ｐｏｍを備え、入力したセルのヘッダを参照して指定の出力ポートＰｏｉに出力する。また、バッファＢ１〜Ｂｍは出力ポートＰｏ１〜Ｐｏｍから出力されるセルを一時的に蓄積した後、指定の回線へ送出するものである。
【０００６】
このように、バッファＢ１〜Ｂｍにセルを一旦蓄積した後、平均的に出力することで、ピーク時でも、パスの伝送容量を超えないようにしているが、バッファの容量を超えてセルが入力された場合にはセルの廃棄を行なう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来例において、セルの廃棄を無くするには、バッファＢ１〜Ｂｍの容量を増大することが必要である。しかし、バースト性の高い通信において、ピーク時のセル流量に対応するためバッファの容量を増大すると、通常の通信の場合には、バッファの使用しない空き領域が大きくなり、ハードウェア資源の使用効率が悪くなる。
【０００８】
本発明は、共通バッファを備えたＡＴＭ交換機において、共通バッファへのセルの転送、共通バッファからのセルの転送を制御することにより、セルの廃棄率を低減させることのできるＡＴＭセル廃棄率低減方式を実現しようとする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理を説明するブロック図である。図はＡＴＭ通信のセルが入力される入力ポートＰｉ１〜Ｐｉｍと、スイッチングされたセルを出力する出力ポートＰｏ１〜Ｐｏｍを備え、該入力ポートＰｉ１〜Ｐｉｍから入力したセルのスイッチングを行なうスイッチ部１００と、該出力ポートＰｏ１〜Ｐｏｍ対応に設けられたバッファＢ１〜Ｂｍと、バッファメモリＢ１〜Ｂｍが輻輳したときにセルを一時蓄積する共通バッファ（図中バッファと示す）Ｂｎを備えたＡＴＭ交換機を示す。
【００１０】
本発明では、バッファＢ１〜Ｂｍの輻輳状態が発生することを予測する輻輳予測検出部１１０と、輻輳予測検出部１１０で輻輳状態の発生予測が解消されたことを検出したとき、輻輳状態が解消されたバッファＢｉ（バッファＢ１〜Ｂｍの中の１つをバッファＢｉと称する）を出力宛先とする共通バッファＢｎ内のセルを送出するセル送出制御部１２０と、セル送出制御部１２０から送出されたセルをスイッチ部１００に入力する共通バッファ用入力ポートＰｉｎとスイッチ部１００からの出力を共通バッファＢｎに入力する共通バッファ用出力ポートＰｏｎを設け、
輻輳予測検出部１１０でバッファＢ１〜Ｂｍの輻輳状態の発生を予測したときは、該バッファＢｉを出力宛先とするセルを共通バッファＢｎに転送する。そして、バッファＢｉの輻輳状態の発生予測が解消されたときは、共通バッファＢｎに蓄積された、該バッファＢｉを出力宛先とするセルを共通バッファ用入力ポートＰｉｎからスイッチ部１００に入力し、スイッチ部１００はセルのヘッダの指定にしたがってスイッチングを行なう。
【００１１】
このように、共通バッファＢｎに蓄積したセルをバッファＢｉに送出するとき、スイッチ部１００に設けた共通バッファ用入力ポートＰｉｎからセルを入力し、スイッチ部１００のセルフルーティング機能でセルの転送制御を行なうことにより、特別なセルの転送制御を行なうことなく指定のバッファＢｉに転送することができる。
【００１２】
かかる作用により、ハードウェア量を削減することができ、バッファの使用効率も高めることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の実施の形態（１）を説明するブロック図である。（Ａ）は原理図で説明した輻輳予測検出部１００を輻輳予測情報処理部１１１で構成した図であり、（Ｂ）は輻輳予測閾値設定部１１２によるバッファＢｉの輻輳予測閾値Ｂｉｘを設定を示す。
【００１４】
図２においては、輻輳予測を行なうために、バッファＢｉごとに輻輳を起こすと予測する輻輳予測閾値Ｂｉｘを設定している。ここでＢｉＦはバッファＢｉの最大容量を示す。
【００１５】
実施の形態（１）では、輻輳予測情報処理部１１１は、それぞれのバッファＢｉのセル蓄積量が輻輳予測閾値Ｂｉｘ超えたか否かを判定し、その結果、バッファＢｉのセル蓄積量が輻輳予測閾値Ｂｉｘ超えた場合には、バッファＢｉを宛先とするセルを共通バッファＢｎに転送する。
【００１６】
すなわち、輻輳が発生すると廃棄されるセルが生ずるので、本発明においては、それぞれのバッファＢｉのセル蓄積量を輻輳予測閾値Ｂｉｘと比較することにより、間もなく、輻輳状態が発生すると予測されるバッファＢｉに対して、輻輳が生ずる前に、そのバッファＢｉを宛先とするセルを共通バッファＢｎに転送することにより輻輳によるセルの廃棄を防止する。
【００１７】
また、輻輳予測閾値設定部１１２はバッファＢｉの輻輳予測閾値Ｂｉｘを設定するものであり、加入者の要求や、使用するメディアの特性にしたがって設定を行なう。
【００１８】
さらに、セル送出制御部１２０は、バッファＢｉを宛先とするセルを共通バッファＢｎに蓄積し、バッファＢｉのセル蓄積量が輻輳予測閾値Ｂｉｘより小さくなったとき、バッファＢｉを宛先とするセルを共通バッファＢｎから読み出し、スイッチ部１００の共通バッファ用入力ポートＰｉｎに入力するものであり、スイッチ部１００は、セルのヘッダを参照して、そのセルをバッファＢｉに転送する。
【００１９】
図３は本発明の実施の形態（２）を説明するブロック図である。図は図２で説明した輻輳予測情報処理部１１１がセル蓄積量が輻輳予測閾値Ｂｉｘを超えたバッファＢｉを検出したとき、セルに輻輳表示を行なうタグを付加するタグ付加部１３０を設けたものである。
【００２０】
タグ情報はバッファＢ１〜Ｂｎの個数に対応するビット数をもつ情報であり、輻輳予測閾値を超えたバッファＢｉに対応するビットｂｉに、例えば、フラグ「１」を設定する。
【００２１】
また、スイッチ部１００の中には、タグ付加部１３０でセルに付加したタグの内容を参照するタグ判定部１３１を設けており、入力されたセルのタグ情報を参照し、タグ情報内に輻輳発生予測を示すフラグがたっているバッファＢｉを宛先とするセルは、共通バッファＢｎに転送する。
【００２２】
このように、輻輳発生が予測されるバッファＢｉを宛先とするセルを、簡単な処理で共通バッファＢｎに転送することができる。
図４は本発明の実施の形態（３）を説明するブロック図である。図２、図３で説明したように、バッファＢｉのセル蓄積量が輻輳予測閾値Ｂｉｘを超えた場合は、バッファＢｉのを宛先とするセルは共通バッファＢｎに転送される。
【００２３】
そして、輻輳予測情報処理部１１１はそれぞれのバッファのセル蓄積量を監視しており、セル蓄積量が輻輳予測閾値Ｂｉｘより、小さくなった場合、共通バッファＢｎの中の、バッファＢｉを宛先とするセルをセル送出制御部１２０を介して、スイッチ部１００の共通バッファ用入力ポートＰｉｎに入力する。
【００２４】
このとき、共通バッファＢｎの出力側に設けてあるタグクリア部１３２により、タグ情報を輻輳予測閾値を超えていないことを示す「０」に書き換える。このような処理により、共通バッファ用入力ポートＰｉｎにフィードバックされたセルがタグ判定部１００の制御によって、再度、共通バッファＢｎに戻ってくることを防止することかてきる。
【００２５】
また、図４においては、タグクリア制御部（図中クリア制御部と示す）１３３を設けている。これは、共通バッファＢｎに蓄積された全てのセルの転送が終了する前に、タグ情報を「０」に書き換えると、スイッチ部１００に新たに入力したセルと、共通バッファＢｎに蓄積されていたセルとが混在してバッファＢｉに送出されるので、セルの時系列が混乱する。
【００２６】
このような、セルの時系列の混乱を防止するために、バッファＢｉのセル蓄積量が輻輳予測閾値より小さくなっても、すぐにはタグ情報は書き換えず、新たに入力されたバッファＢｉを宛先とするセルも一旦共通バッファＢｎに転送し、共通バッファＢｎから、バッファＢｉを宛先とするセルをすべて転送された後に、タグ情報を書き換えるためのものである。
【００２７】
図５は本発明のタグ情報を説明する図である。
（Ａ）はタグ情報の構成を示し、バッファＢ１〜Ｂｎの個数に対応したビット数の情報である。図の１〜ｎはバッファの番号を示し、例えば、「１」がたっているバッファＢ２のセル蓄積量が輻輳予測閾値を超えていることを示す。
【００２８】
（Ｂ）はタグ付加部１３０の前後のセルの構成を説明する図である。タグ付加部１３０を通過する前のセルは、データ部Ｄとヘッダ部Ｈから構成されている。タグ付加部１３０を通過する後のセルは、データ部Ｄとヘッダ部Ｈの前にタグ情報Ｔを付加した構成としている。
【００２９】
（Ｃ）はタグクリア部１３２の動作を説明する図であり、バッファＢｉのセル蓄積量が輻輳予測閾値を下回ったので、共通バッファＢｎからバッファＢｉを宛先とするセルを読み出し転送する。図は、輻輳予測閾値を超えたバッファＢ２のセル蓄積量が輻輳予測閾値を下回ったので、フラグを「０」にセットした状態を示す。
【００３０】
図６は本発明の実施の形態（３）のフローチャートを示す。以下、フローチャートのステップ（図中Ｓと示す）にしたがって、動作を説明する。
Ｓ１；輻輳予測情報処理部１１１はバッファＢ１〜Ｂｍのセル蓄積量の監視を行ない、輻輳予測閾値を超えていたバッファＢｉのセル蓄積量が輻輳予測閾値より小さくなったことを検出する。
【００３１】
Ｓ２；輻輳予測情報処理部１１１から該情報を共通バッファＢｎに送出する。
Ｓ３；共通バッファＢｎから、バッファＢｉを宛先とするセルを共通バッファ用入力ポートＰｉｎに転送する。
【００３２】
Ｓ４；共通バッファＢｎからバッファＢｉを宛先とするセルが全て転送されたか否かを判定する。全てのセルの転送が終了していない場合はＳ３に戻り、セルの転送を継続する。
【００３３】
Ｓ５；全てのセルの転送が終了したとき、輻輳予測情報処理部１１１からそのバッファＢｉのセル蓄積量が輻輳予測閾値より減少したことを示すフラグに書き換える指示をタグ付加部１３０に送出する。
【００３４】
図７は本発明の実施の形態（４）を説明するブロック図である。図７は共通バッファＢｎの輻輳を防止するものであり、バッファＢ１〜Ｂｎの現在のセル蓄積量とバッファフル容量からバッファＢ１〜Ｂｎの余裕度を監視するバッファ余裕度制御部１３４を設けた構成としている。
【００３５】
バッファ余裕度制御部１３４がそれぞれのバッファＢ１〜Ｂｎのセル蓄積量を監視し、共通バッファＢｎのセル蓄積量が輻輳予測閾値を超えた場合、セル蓄積量が輻輳予測閾値を超えたバッファＢ１〜Ｂｍの中で余裕度の一番高いバッファＢｉを検出する。そして、共通バッファＢｎ内のセルで、余裕度の一番高いバッファＢｉを宛先とするセルを該バッファＢｉ転送することで共通バッファＢｎの輻輳を防止する。
【００３６】
また、スイッチ部１００に入力したセルの宛先が、バッファＢ１〜Ｂｍのセルの蓄積量が輻輳予測閾値を超えたバッファＢｉ〜Ｂｋのうち、最大キュー長を持つバッファＢｊの場合、セルの宛先が最大キュー長のバッファＢｊであるので、セル廃棄を生じやすい。
【００３７】
そこで、セル蓄積量が輻輳予測閾値を超えたバッファＢｉ〜Ｂｋのうち、最大キュー長のバッファＢｊを検出する最大キュー長検出部（図示省略）を設け、最大キュー長検出部で検出したバッファＢｊを宛先とするセルは共通バッファＢｎに転送することで、バッファＢｊ宛のセルの廃棄を起こしにくくする。
【００３８】
図８は本発明の共通バッファのセル廃棄を説明する図である。図は共通バッファＢｎ中の最大キュー長のセルを廃棄する最大キュー長セル廃棄処理部１４０を設けたものである。
【００３９】
共通バッファＢｎが輻輳状態となった場合、新たに共通バッファＢｎに入力されるセルが廃棄される。しかし、あるバッファＢｉのセル蓄積量は輻輳予測閾値を僅かに超えた状態であり、輻輳予測が間もなく解除されることが予測される場合は、そのバッファＢｉを宛先とするセルは廃棄せずに共通バッファＢｎに蓄積し、他の輻輳予測が解除されそうにないバッファＢｊを宛先とするセルを廃棄した方が、全体としての廃棄率を低減させることになる。
【００４０】
図８において、共通バッファＢｎは輻輳状態となっており、セルＣ１〜Ｃ６が蓄積されている。ここで、最大キュー長をもつセルはバッファＢ３を宛先とするセルである。
【００４１】
この状態で、バッファＢｍのセル蓄積量が輻輳予測閾値を超えたので、バッファＢｍを宛先とするセルＣ７が共通バッファＢｎに新たに入力される。そこで、最大キュー長セル廃棄処理部１４０は、最大キュー長をもつバッファＢ３を検出し、共通バッファＢｎに蓄積されているバッファＢ３を宛先とするセルの中で、一番古いセル、ここではセルＣ１を廃棄し、新たに入力されたバッファＢｍを宛先とするセルＣ７を共通バッファＢｎに書き込む。
【００４２】
このような処理により、全体としてのセル廃棄率を低減させることが可能となる。
また、共通バッファＢｎが輻輳状態となったとき、最大キュー長のセルの発端末を識別し、帯域制限を行なわせる最大キュー長端末帯域制限処理部（図示省略）を設けることにより、発端末からのセル送出量を制限し、セル廃棄を低減させる。
【００４３】
図９は本発明の実施の形態（５）を説明するブロック図である。図の１００はセルコピー部１５１を備えたスイッチ部であり、１つのセルが２つ以上の宛先をもつ場合、セルコピー部１５１でセルをコピーして、２つ以上のバッファＢｉ〜Ｂｋに送出するものである。
【００４４】
ここで、１つのセルが２つ以上の宛先をもつ場合、輻輳予測情報処理部１１１は、それぞれの宛先のバッファＢｉ〜Ｂｋのセル蓄積量が輻輳予測閾値を超えているか否かを判定して、タグにフラグをセットする。
【００４５】
このような、２つ以上の宛先をもつセルがスイッチ部１００に入力された場合、複数セル転送処理部１５０で、１つのセルの複数の宛先の輻輳発生予測を示すフラグを監視し、フラグの指定に対応したセルの転送処理を実行する。
【００４６】
図１０は本発明の実施の形態（５）の動作を説明する図である。バッファＢ１、Ｂ２を出力宛先とするセルＣが入力し、バッファＢ２に対しては、輻輳予測閾値を超えたことを示すフラグがセットされている。そこで、複数セル転送処理部１５０は、輻輳予測閾値を超えないバッファＢ１へは、コピーされたセルＣ′をそのまま転送し、一方のコピーされたセルＣ″は輻輳予測閾値を超えたバッファＢ２へは転送せず、共通バッファＢｎへ転送する。
【００４７】
このとき、共通バッファＢｎに転送するセルＣ″の宛先には、バッファＢ１へのセル転送が終了したことを表示する。ここでは、バッファＢ１に対応するフラグをクリアしている。このような処理により、共通バッファＢｎに蓄積したセルＣ″をフィードバックしたとき、バッファＢ１へのセル再送を防止する。
【００４８】
図１１は本発明の実施の形態（６）を説明するブロック図を示す。
図は共通バッファＢｎに蓄積されたセルが２つ以上の宛先をもつセルのコピーを行なうセルコピー部Ｂｎｃを共通バッファＢｎに設けたものである。
【００４９】
セルコピー部Ｂｎｃは、共通バッファＢｎに蓄積されたセルが、２つ以上の宛先をもつ場合、セルコピー部Ｂｎｃでセルをコピーして送出するものである。
図１２は本発明の実施の形態（６）の動作を説明する図である。Ｃは、バッファＢ２、Ｂｍを出力宛先とするセルであり、タグ情報としては、バッファＢ２、バッファＢｍともに輻輳予測閾値を超えたことを示すフラグ「１」がセットされている。
【００５０】
ここで、バッファＢ２の輻輳予測が解除され、バッファＢｍのセル蓄積量は輻輳予測閾値を超えたままの場合、セルコピー部Ｂｎｃはセルコピーを行ない、スイッチ部１００の共通バッファ用入力ポートＰｉｎに転送する。
【００５１】
このとき、共通バッファ用入力ポートＰｉｎに転送するセルＣ″の出力宛先はバッファＢ２のみにフラグをセットすることにより、他のバッファＢ１、Ｂ３〜Ｂｍに転送されることを防止する。また、共通バッファＢｎに残されたセルＣ′の宛先はバッファＢ２に対するフラグをクリアすることで、同じセルＣ１が再度バッファＢ２に出力されることを防止する。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、セルを一時的に蓄積する共通バッファを備えたＡＴＭ交換機において、それぞれのバッファが輻輳を起こすことを予測する輻輳予測閾値を設け、セル蓄積量が輻輳予測閾値を超えたバッファを宛先とするセルを共通バッファへ転送することにより、輻輳が発生する可能性があるバッファを宛先とするセルの廃棄率を低減することができる。
【００５３】
さらに、共通バッファで輻輳が発生した場合は、共通バッファに蓄積されたセルの内、キュー長の一番長いバッファを宛先とするセルから廃棄することにより、全体としてのセルの廃棄率を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の原理を説明するブロック図
【図２】 本発明の実施の形態（１）を説明するブロック図
【図３】 本発明の実施の形態（２）を説明するブロック図
【図４】 本発明の実施の形態（３）を説明するブロック図
【図５】 本発明のタグ情報を説明する図
【図６】 本発明の実施の形態（３）のフローチャート
【図７】 本発明の実施の形態（４）を説明するブロック図
【図８】 本発明の共通バッファのセル廃棄を説明する図
【図９】 本発明の実施の形態（５）を説明するブロック図
【図１０】 本発明の実施の形態（５）の動作を説明する図
【図１１】 本発明の実施の形態（６）を説明するブロック図
【図１２】 本発明の実施の形態（６）の動作を説明する図
【図１３】 従来例を説明するブロック図
【符号の説明】
１００ スイッチ部
１１０ 輻輳予測検出部
１１１ 輻輳予測情報処理部
１１２ 輻輳予測閾値設定部
１２０ セル送出制御部
１３０ タグ付加部
１３１ タグ判定部
１３２ タグクリア部
１３３ タグクリア制御部
１３４ バッファ余裕度制御部
１４０ 最大キュー長セル廃棄処理部
１５０ 複数セル転送処理部
１５１、Ｂｎｃ セルコピー部
Ｂ１〜Ｂｍ バッファ
Ｂｎ 共通バッファ
Ｐｉ１〜Ｐｉｍ 入力ポート
Ｐｏ１〜Ｐｏｍ 出力ポート
Ｐｉｎ 共通バッファ用入力ポート
Ｐｏｎ 共通バッファ用出力ポート
Ｃ１〜Ｃ７、Ｃ、Ｃ′、Ｃ″ セル
Claims (6)
- ＡＴＭ通信のセルが入力される入力ポートと、該入力ポートから入力したセルのスイッチングを行なうスイッチ部と、スイッチングされたセルを出力する出力ポートと、該出力ポート対応に設けられたバッファと、該バッファが輻輳したときにセルを一時蓄積する共通バッファを備えたＡＴＭ交換機であって、
該バッファのセル蓄積量を監視し該バッファごとに設定された輻輳予測閾値を超えたとき、該バッファの輻輳が発生すると予測し、該輻輳予測閾値を超えたバッファを宛先とするセルを該共通バッファに転送する輻輳予測検出部と、該輻輳検出部で輻輳状態の発生予測が解消されたことを検出したとき、該輻輳状態の発生予測が解消されたバッファを宛先とする該共通バッファ内のセルを送出するセル送出制御部と、該セル送出制御部から送出されたセルを入力する共通バッファ用入力ポートを設け、
該輻輳予測検出部でバッファの輻輳状態の発生を予測し、輻輳状態の発生が予測検出されたときは、該バッファを出力宛先とするセルを前記共通バッファに転送し、該バッファの輻輳状態の発生予測が解消されたときは、該共通バッファに蓄積された、該バッファを出力宛先とするセルを該共通バッファ用入力ポートから該スイッチ部に入力し、セルのヘッダの指定にしたがってスイッチングを行なうことを実施するＡＴＭセル廃棄率低減方式において、
前記輻輳予測閾値を超えたバッファの、現時点での記憶容量上限までの余裕度を監視するバッファ余裕度制御部を設け、
前記共通バッファのセル蓄積量が前記輻輳予測閾値を超えたとき、前記共通バッファにセルを蓄積しているバッファの中で、該余裕度の一番高いバッファに、前記共通バッファに蓄積しているセルを転送することを特徴とするＡＴＭセル廃棄率低減方式。 - ＡＴＭ通信のセルが入力される入力ポートと、該入力ポートから入力したセルのスイッチングを行なうスイッチ部と、スイッチングされたセルを出力する出力ポートと、該出力ポート対応に設けられたバッファと、該バッファが輻輳したときにセルを一時蓄積する共通バッファを備えたＡＴＭ交換機であって、
該バッファのセル蓄積量を監視し該バッファごとに設定された輻輳予測閾値を超えたとき、該バッファの輻輳が発生すると予測し、該輻輳予測閾値を超えたバッファを宛先とするセルを該共通バッファに転送する輻輳予測検出部と、該輻輳検出部で輻輳状態の発生予測が解消されたことを検出したとき、該輻輳状態の発生予測が解消されたバッファを宛先とする該共通バッファ内のセルを送出するセル送出制御部と、該セル送出制御部から送出されたセルを入力する共通バッファ用入力ポートを設け、
該輻輳予測検出部でバッファの輻輳状態の発生を予測し、輻輳状態の発生が予測検出されたときは、該バッファを出力宛先とするセルを前記共通バッファに転送し、該バッファの輻輳状態の発生予測が解消されたときは、該共通バッファに蓄積された、該バッファを出力宛先とするセルを該共通バッファ用入力ポートから該スイッチ部に入力し、セルのヘッダの指定にしたがってスイッチングを行なうことを実施するＡＴＭセル廃棄率低減方式において、
前記バッファごとに設定された輻輳予測閾値を超えた該バッファの中で最大キュー長のバッファを検出する最大キュー長検出部を設け、
該最大キュー長検出部で前記輻輳予測閾値を超えたバッファの中で最大キュー長のバッファを検出し、該バッファを宛先とするセルが入力されたとき、前記セルを前記共通バッファに転送することを特徴とするＡＴＭセル廃棄率低減方式。 - ＡＴＭ通信のセルが入力される入力ポートと、該入力ポートから入力したセルのスイッチングを行なうスイッチ部と、スイッチングされたセルを出力する出力ポートと、該出力ポート対応に設けられたバッファと、該バッファが輻輳したときにセルを一時蓄積する共通バッファを備えたＡＴＭ交換機であって、
該バッファのセル蓄積量を監視し該バッファごとに設定された輻輳予測閾値を超えたとき、該バッファの輻輳が発生すると予測し、該輻輳予測閾値を超えたバッファを宛先とするセルを該共通バッファに転送する輻輳予測検出部と、該輻輳検出部で輻輳状態の発生予 測が解消されたことを検出したとき、該輻輳状態の発生予測が解消されたバッファを宛先とする該共通バッファ内のセルを送出するセル送出制御部と、該セル送出制御部から送出されたセルを入力する共通バッファ用入力ポートを設け、
該輻輳予測検出部でバッファの輻輳状態の発生を予測し、輻輳状態の発生が予測検出されたときは、該バッファを出力宛先とするセルを前記共通バッファに転送し、該バッファの輻輳状態の発生予測が解消されたときは、該共通バッファに蓄積された、該バッファを出力宛先とするセルを該共通バッファ用入力ポートから該スイッチ部に入力し、セルのヘッダの指定にしたがってスイッチングを行なうことを実施するＡＴＭセル廃棄率低減方式において、
前記共通バッファが輻輳状態の場合に、あらたに該共通バッファにセルが入力されたとき、それぞれの出力バッファ毎に蓄積セルのキュー長を検出し、最大となるキュー長を有するバッファを宛先とするセルの中で、古いセルから廃棄する最大キュー長セル廃棄処理部を設けたことを特徴とするＡＴＭセル廃棄率低減方式。 - 請求項３において、
前記共通バッファが輻輳状態の場合に、それぞれの出力バッファ毎に蓄積セルのキュー長を検出し、最大となるキュー長を有する出力バッファを宛先とするセルを送出している端末に帯域制限を行なわせる信号を送出する最大キュー長端末帯域制限処理部を設けたことを特徴とするＡＴＭセル廃棄率低減方式。 - ＡＴＭ通信のセルが入力される入力ポートと、該入力ポートから入力したセルのスイッチングと、セルが複数の宛先をもつとき該セルのコピーを行なうスイッチ部と、スイッチングされたセルを出力する出力ポートと、該出力ポート対応に設けられたバッファメモリと、前記バッファメモリが輻輳したときにセルを一時蓄積する共通バッファを備えたＡＴＭ交換機において、
該セルの複数の宛先のバッファの輻輳状態を表示するタグのフラグを参照してコピーした複数のセルの転送制御を行なう複数セル転送処理部を設け、
輻輳状態を示すフラグがたっていないバッファには、該セルを送出し、輻輳状態を示すフラグがたっているバッファを宛先とするセルは、フラグがたっていないバッファに、セルを転送したことを示す情報を宛先に表示して、該共通バッファに転送することを特徴とするＡＴＭセル廃棄率低減方式。 - 請求項５において、
複数の宛先をもつセルをコピーするセルコピー部を前記共通バッファに設け、
該共通バッファに蓄積されている複数の宛先をもつセルの一方のバッファの輻輳が解除されたとき、該セルを該セルコピー部でコピーし、前記バッファに送出し、送出するセルの出力バッファ番号はクリアし、該共通バッファ内に残されるセルの出力バッファ番号から、転送した出力バッファ番号をクリアすることを特徴とするＡＴＭセル廃棄率低減方式。
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