JPH01221042A - パケット交換機の輻輳制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の′目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は輻輳制御の改善を図ることができるパケット交
換機の輻輳制御方法に関するものである。

（従来の技術） パケット通信網は第４図に示すように、例えば現数のパ
ケット交換機１ａ−Ｉｎ相互を回線２により接続し、パ
ケット交換機１ａ−Ｉｎには構内交換機（ＰＢＸ　）　
３ａ　〜３ｎ及びディジタル端末４ａ−１〜４ａ−ｎ。

〜４ｎ−ｎを接続し、また、電話機５ａ−１〜５ｎ−ｎ
は構内交換機３ａ〜３ｎに接続されて構成されている。

パケット交換機１ａ〜ｉｎにはそれぞれ回線制御部１１
Ａ　。

１１Ｂ　、スイッチ部１２、低速回線アダプタ１３ａ〜
１３ｎがある。回線制御部！１Ａ　、　ＩＩＢは前者が
送信用、後者が受信用であり、送信用は第６図に示す如
く、パケット入力端子２１からの入力パケットを受信す
る受信部２２及びこの入力パケットを順に一時保持する
待ち行列部２３、およびこの待ち行列部２３に保持され
た入力パケットを待ち行列部に取出し、この取出したパ
ケットを回線２に送り出す送信部２４よりなる。また、
受信用回線制御部１１Ｂは回線２からの入力パケットを
受信する受信部及びこの人力パケットを順に一時保持す
る待ち行列部、およびこの待ち行列部に保持された入力
パケットを待ち行列部に取出し、この取出したパケット
をスイッチ部１２に送り出す送信部２４よりなる。スイ
ッチ部１２はノードと回線制御部１１Ａ　、　ＩＩＢと
の間でパケットの授受を行うものであり、スイッチ部１
２はノード側からのパケットを自局接続端末の送信順番
となる期間に、あるいは伝送の空き時間に送信用回線制
御部１１Ａに送出し、また、受信用回線制御部１１Ｂよ
り送り出された受信パケットについて自局のノードを指
定するものがあるか否かを照合して自局のノードに該当
するものがあれば、その対応するものに受信パケットを
与え、該当のないものは送信用回線制御部１１Ａに送出
すると言った制御を行う。また、低速回線アダプタ１３
ａ〜１３ｎはそれぞれデータ端末４ａ−１〜４ｎ−ｎの
一つまたは溝内交換機３ａ〜３ｎの一つを接続するもの
で、ノードに相当するものであり、それぞれ特定のアド
レスを持っていてスイッチ部１２を介して受取ったパケ
ットよりデータ部を取出し、自己に接続されたデータ端
末または構内交換機にこのデータを出力し、また、自己
に接続されたデータ端末または構内交換機より送り先を
含めたデータを受けるとこれを所定のデータフォーマッ
トに整えてパケット入力端子２１よりスイッチ部１２に
送り出すものである。

パケット交換機１ａ〜Ｉｎはそれぞれ送信用回線制御部
１１Ａ　、受信用回線制御部１１Ｂを利用して四線２に
より互いにループ状に接続し、回線２より送られて来た
パケットを受信して順に一つずつ取出しては自局に関係
があるか否かを調べ、自局に関係のあるパケットはその
パケットの宛先アドレスから宛先対応の低速回線アダプ
タ１３に与え、ここでデータ部を抽出して目的端末へと
送り出す。

また、自局に関係のないものは自局の送信用回線制御部
１１Ａに送り、また、低速回線アダプタ１３を介して送
り出された自局端末側からの送信バケツ、トをスイッチ
部１２が自局接続端末の送信順番とな名期間に、あるい
は伝送の空き時間に送信用回線制御部１１Ａに送り出し
、送信用回線制御部１１Ａではこのようにしてスイッチ
部１２から送られて来るパケットを受取って待ち行列部
２３に一時保持し、送信部２４はこの待ち行列部２８よ
り順にパケットを取出して回線２に送り出す。

ところで、パケット交換機１ａ＝ｉｎにはディジタル端
末の他、電話機も゛接続されており、パケット交換網で
取扱われるデータはディジタル端末用のデータの他、符
号化された音声信号もある。これらがパケットの形で相
手方に伝送され、通信が行われる。

従来この種のパケット交換機では伝送すべきデータに宛
先アドレスを付加したフォーマットのパケットを授受し
、宛先アドレスから目的ノードの目的端末にデータを届
ける。一方、低速回線アダプタからの入力パケットが増
加すると回線インターフェイス部である回線制御部１１
Ａにパケットの待ち行列ができることになるが、待ち行
列部２３の８計は限られているから待ち行列が溢れたと
きは後から入力されたパケットは捨てられることになっ
ていた。この場合、捨てられたパケットが音声データで
あれば、欠落しても再生された音声に途切れが生じるだ
けで大勢に影響はないが、ディジタル端末のデータであ
るとデータの欠落は致命的となる。

そこでこの不具合を解決すべく、パケットの優先度を示
す優先度データＰＲＯを付加した第５図のようなフォー
マットのパケットとし、待ち行列が輻幀したときは優先
順に従って並び替えを行う。

例えば、第６図に示すようにパケットＰＫＩ　　（ＰＲ
Ｏ−１）、パケットＰＫ２　　（ＰＲＯ−２）、パケッ
トＰＫ３　　（ＰＲＯ−３）　、パケットＰＫ４　　（
ＰＲＯ−４）の順に並び替えられて待ち行列されたパケ
ットを、バケッ）　ＰＫ５　　（ＰＲＯ−１）の到来に
より、互いの優先度を比較してこのパケットＰＫ５より
優先度の低いパケットＰＫ４　　（ＰＲＯ−４）　　（
但し、優先度は大きい数程低くなるものとする）を廃棄
し、このパケットＰＫ５を受入れるとともに、第７図に
示すように優先度に従ってパケットＰＫＩ　　（ＰＲＯ
−１）　。

パケットＰに５（ＰＲＯ−１）、パケットＰＫ２　　（
ＰＲＯ−２）、パケットＰＫ３　　（ＰＲＯ−３）と言
った具合に並び変えて、待ち行列内での追越しを行うこ
とにより、通信の優先度を制御し、優先度の低いものを
廃棄させるとともに、優先度の高いものは廃棄されない
ようにして通信の優先度を制御していた。

（発明が解決しようとする課題） パケット交換機はそれぞれ送信用回線制御部・。

受信用回線制御部を持ち、これ利用して回線により互い
に例えばループ状に接続し、各パケット交換機は回線よ
り送られて来たパケットを受信して順に一つずつ取出し
ては自局に関係があるか否かを調べ、自局に関係のある
パケットはそのパケットの宛先アドレスから宛先対応の
低速回線アダプタに与え、ここでデータ部を抽出して目
的端末へと送出し、また、スイッチ部は自局に関係のな
いものは自局の送信用回線制御部に送り、また、低速回
線アダプタを介して送り出された自局端末側からの送信
パケットを自局接続端末の送信順番となる期間に、ある
いは伝送の空き時間に送信用回線制御部に送出し、送信
用回線制御部ではこのようにしてスイッチ部から送られ
て来るパケットを受取って待ち行列部に一時保持し、送
信部２４はこの待ち行列部より順にパケットを取出して
回線に送出すると言ったことを行って目的の端末間のデ
ータ授受を行う装置である。

そして、パケット交換機ではディジタル端末の他、電話
機等の音声端末も扱うので、パケット交換網で取扱われ
るデータはディジタル端末用のデータの他、符号化され
た音声データもある。これらがパケットの形で相手方に
伝送され、通信が行われる。

そして、従来この種のパケット交換機ではデータに宛先
アドレスを付加したパケットを順に授受し、宛先アドレ
スから目的ノ゛−ドの目的端末にデータを届ける。しか
し、パケットは一つずつ順に伝送するので、低速回線ア
ダプタからの入力パケットが増加すると回線制御部にパ
ケットの待ち行列ができることになるが、待ち行列部の
容量は限られているから満杯になったときは後から入力
されたパケットは捨てられる。この場合、捨てられたパ
ケットが音声データであれば、欠落しても再生された音
声に途切れが生じるだけで大勢に影響はないが、ディジ
タル端末のデータであるとデータの欠落は致命的となる
。

そのため、これを回避すべ〈従来はパケットの優先度を
示す優先度データＰＲＯを付加した第５図のようなフォ
ーマットのパケットとし、待ち行列が輻輳したときは優
先順に並び替えを行う。例えば、第６図に示すようにパ
ケットＰＫＩ　　（ＰＲＯ−１）、パケットＰＫ２　　
（ＰＲＯ−２）　、パケットＰＫ３（ＰＩ７０−３　）
　、パケットＰＫ４　　（ＰＲＯ−４）の順に・１ｐ、
び替えられて待ち行列されたパケットを、パケットＰＫ
５　　（ＰＲＯ−１）の到来により、互いの優先度を比
較してこのパケットＰＫ５より優先度の低いパケットＰ
Ｋ４　　（ＰＲＯ−４）　　（但し、優先度は大きい数
程低くなるものとする）を廃棄し、このパケットＰＫ５
を受入れるとともに、第７図に示すように優先度に従っ
てパケットＰＫＩ　　（ＰＲＯ−１）　、パケットＰＫ
５　　（ＰＲＯ−１）　、パケットＰＫ２　　（ＰＲＯ
−２）、パケットＰＫ３　　（ＰＲＯ−３）と言った具
合に４νび替え、待ち行列内での追越しを行うことによ
り、通信の優先度を制御し、優先度の低いものを廃棄す
るとともに、優先度の高いものは廃棄しないようにして
いた。そして、この場合、優先度は輻輳時の廃棄に対す
る許容度を以て付すことになるので、音声信号のように
即時性は高いがデータ廃棄を許容できるものと、データ
信号のように即時性は少ないがデータ廃棄は許容できな
いようなものとでは、後者の方が当然高い優先度が付さ
れることになる。そのため、輻輳時では音声信号のパケ
ットがデータ信号のパケットの後になるように並び替え
されてしまい、常に待ち行列の後の方に回されてしまう
他、データ信号のパケットが到来した場合、待ち行列に
溢れが生じると、待ち行列の後尾にある音声信号のパケ
ットが優先的に廃棄されることになる。そのため、音声
信号は即時性、すなわち、リアルタイム性が重要である
にもかかわらず、伝送が遅くなる。そして、伝送が遅゛
くなると再生された音声に不自然さが残り、また、優先
的に廃棄されることとあいまって通話品位を著しく損う
ことになる。

このように、優先度によってのみ、パケットの追越しと
パケットの廃棄を行うと、音声信号のように即時性は高
いがデータ廃棄を許容できるものと、データ信号のよう
に即時性は少ないがデータ廃棄は許容できないような特
性を持った通信が混在した場合において、網轢輻が発生
した時、回線制御部で廃棄され、或いは後回しにされる
等集中的にしわよせを受けるパケットは優先度の低い音
声（３号パケットとなり、データと音声を伝送できると
言う本来の通信特性を満足させることができない。従っ
て、これでは種々のメディアを統合したパケット通信に
特に大きな障害を残す。

そこでこの発明の目的とするところは、輻輳時に廃棄や
追越しにより音声信号のパケット遅延を最小限にとどめ
、音声通話の品位を改善することができるとともにデー
タ信号のパケット廃棄を最小限にすることができるよう
にしたパケット交換機の輻輳制御方法を提供することに
ある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は次のようにする。す
なわち、通信網を介して互いに接続され、それぞれ自局
の管理下にある端末と他局の管理下にある端末とのデー
タ授受をパケットにより行い自局からの送出パケットは
順に待ち行列に加えて順に回線に送り出すパケット交換
機において、前記パケットにはそのパケットのデータ種
別に応じて複数レベルにレベル分けされた即時性及び廃
棄性の両優先度情報を付加し、前記待ち行列におけるパ
ケットは即時性の優先度情報により回線送出順を決定し
、前記待ち行列が溢れた時は待ち行列中のパケットを含
め廃棄性の優先度情報の低いものを廃棄するように制御
する。

（作　用） すなわち、パケットにより自局の管理下にある端末と他
局の管理下にある端末とのデータ授受を行うとともに自
局からの送出パケットは順に待ち行列に加え、順に回線
に送り出すパケット交換機において、前記パケットはそ
のパケットのデータ種別に応じて複数レベルにレベル分
けされる即時性及び廃棄性の優先度情報を付加したデー
タフォーマットで運用する。そして、待ち行列が溢れな
い状態の時には前記待ち行列におけるパケットは即時性
の優先度に従った序列で回線送出順を決定し、この序列
に従って送出すようにし、これによって即時性の高いパ
ケットを優先的に送出するようにする。次に前記待ち行
列において溢れが生じる時は、廃棄性の優先度に従い、
廃棄性の優先度の低いパケットを優先的に廃棄すると共
に回線送出順は即時性優先度の高いものを優先させるよ
うにする。そのため、優先度の重み付けを重要度に従っ
て選択し付加すれば、輻輳時でも即時性の高いパケット
が優先的に送出され、音声信号でも遅れなく通話できる
ようになり、音声品位を維持でき、また、待ち行列が溢
れた時には廃棄や追越しにより音声信号パケットへの影
響を最小限にとどめ、音声信号に対する阻害を最小限に
抑えるとともに、音声信号において最も重要な即時性を
維持することができるようになり、これによって、通話
品位を著しく損うと言ったことを防止できるようになる
。また、輻輳時に廃棄されるのは廃棄性優先度の低いも
のであるため、データ信号のパケットの廃棄は最小限に
抑制できる。

従って、この発明によれば、輻輳時に廃棄や追越しによ
り音声信号のパケット遅延を最小限にとどめ、音声通話
の品位を改善することができるとともに、データ信号の
パケット廃棄を最小限にすることができるようになる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。本発明は種々の通信特性を持つパケット通信を一元
的に処理するための方式であり、音声信号のような即時
性はあるが廃棄してもあまり影響のない通信では即時性
優先度は高くし、廃棄性優先度は低くする。また、デー
タ信号のように即時性は少ないが廃棄してはならないパ
ケットヌは即時性は低くし、廃棄性優先度は高くする。

そして、このことにより輻輳時での待ち行列では音声デ
ータのパケットは行列の前に並ぶが、行列が−杯になる
と廃棄され易くなり、データ通信のパケットは行列の後
に並ぶが廃棄されにくくなる特性を実現する。

第１図は本発明の一実施例を示すパケットのデータフォ
ーマットである。本方法ではパケットは宛先アドレスＡ
Ｄと即時性優先度（すなわちリアルタイムであることを
必要する度合）を示す即時性優先度データＰ１廃棄性優
先度（廃棄しては都合の悪い度合）を示す廃棄性優先度
データＤ、そして、データ部ＤＡＴＡよりなる。即時性
優先度データＰはリアルタイムであることを必要する度
合が高い程高くし、廃棄性優先度データＤは廃棄しては
ならない度合が低い程低くする。ここでは、例えば、「
１」が最も高く、数字が大きくなる程、低くなるものと
する。従って、音声信号のような即時性はあるが廃棄し
てもあまり影響のない通信では即時性優先度を高＜　Ｌ
　（ｒｌＪ　）　、廃棄性優先度は低くする（例えば、
［４］等）。また、データ信号のように即時性は少ない
が廃棄してはならないパケットでは即時性を低くシ（例
えば、「２」とか「３」等）、廃棄性優先度は高くする
（「１」等）。そして、これら優先度を用いて配列を定
め、それによる序列に従って優先度を決める。このこと
により輻輳時において、待ち行列では音声データのパケ
ットは行列の前に並ぶが、行列が一杯になると廃棄され
易くなり、データ通信のパケットは行列の後に並ぶが廃
棄されにくくなる特性を実現する。

具体的な制御例を第２図及び′Ｔ５３図を参照して説明
する。第２図及び第３図は送信用回線制御部１１Ａを示
しており、パケット入力端子２１からの人力パケットを
受信する受信部２２及びこの入力パケットを順に一時保
持する待ち行列部２３、およびこの待ち行列部２３に保
持された入力パケットを待ち行列部に取出し、この取出
したパケットを回線２に送り出す送信部２４よりなる。

また、受信部２２には各入力パケットの上記２種の優先
度情報を利用して、輻輳時には即時性の優先度を主とし
、廃棄性の優先度を従とした配列による序列に従い、待
ち行列部２３内のパケットの待ち行列を並び替えるよう
に制御し、また、待ち行列が溢れるときは、廃棄性の優
先度を主とし、即時性の優先度を従とした配列による序
列に従い、待ち行列部２３内のパケットの待ち行列を並
び替えるように制御する機能を持たせる。

今、待ち行列部２３は４パケツト分の容量しがないとし
、輻輪状態となって受信部２２が輻輳状態時における上
記序列による並び替えを行った結果、待ち行列部２３に
は４パケツトが第２図のような状態になったとする。こ
の状態では即時性優先度Ｐを主とする配列に基づく序列
であるから、音声信号パケットが待ち行列の前の方に来
る。従って、音声信号パケットは優先して回線２に送り
出されるので、伝送遅れも生ぜず、通話は支障なく行え
る。

また、第２図のような状況下において、新しく即時性優
先度Ｐ　−１、廃棄性優先度ひ−２のパケットＰＫ５が
到着したとする。受信部２２ではこれと現在の待ち行列
にあるパケットＰＫＩ−ＰＫ４について、それぞれの持
つ優先度情報から、廃棄性優先度りを主とし、即時性優
先度Ｐを従とする配列に塙づく序列に従い、廃棄性優先
度の最も低いパケットＰＫＩ　　（Ｐ−１，０−４）を
廃棄し、到来したパケットＰＫ５を受入れてから次に即
時性優先度を主とし、廃棄性優先度を従とする配列に基
づく序列に従い並べ替えて第３図のような待ち行列とす
る。この結果、即時性優先度ｐ　−ｉ　、廃棄性優先ｔ
ｘｏ−２のパケットＰＫ５が即時性優先度で最も高いの
で待ち行列の先頭に来る。

このように、パケット通、信の特性を即時性と廃棄性そ
れぞれのランク付をして優先度データとして付加し、輻
輳時にその優先度に従って待ち行列を処理することによ
って音声信号等の即時性のあるパケットは待たされるこ
となく、早く相手に届けられ、データ通信等のようなデ
ータの欠落が許されないパケットは捨てられにくいよう
に処理することができる。

このように本方法は、通信網を介して互いに一接続され
、それぞれ自局の管理下にある端末と他局の管理下にあ
る端末とのデータ授受をバヶッ【・により行うとともに
受信パケットは自局端末に対するものか否かを判別して
無関係のもの及び自局端末からの送出パケットは順に受
取って待ち行列に加え、順に回線に送り出すパケット交
換機において、前記パケットはそのパケットのデータ種
別に応じて罠数レベルにレベル分けされる即時性及び廃
棄性の優先度情報を付加したデータフォーマットとして
運用し、通常時には前記待ち行列におけるパケットは即
時性の優先度情報に従って優先度の高い順に並び変え、
これによって即時性の高いパケットを優先的に送出し、
また、前記待ち行列において輻輪状態となった時は待ち
行列中のパケットは廃棄性の優先度に従った序列を定め
、この序列の低いものを廃棄すると共に受入れたパケッ
トを含めて即時性優先度を主とする前記序列に従い順に
並び替えるようにする。そのため、２種の優先度の重み
付けをそれぞれの重要度に従って選択し付加すれば、輻
輳状態となっても待ち行列が溢れない時には即時性の高
いパケットが優先的に送出され、音声信号等では遅れな
く通話できるようになって音声品位を維持でき、また、
待ち行列が溢れた時には廃棄や追越しによる音声信号パ
ケット遅延を最小限にとどめ、音声信号において最も重
要な即時性が阻害されて、通話品位を著しく損うと言っ
たことを防止できるようになる。

尚、輻輳状態時において待ち行列にあぶれが生じるとき
は、先の実施例では待ち行列中のパケットを廃棄性の優
先度に従った序列とし、この序列の低いものを廃棄し、
入力される新たなパケ歩トを受取って、即時性優先度、
を主とし、廃棄性優先度を従とする配列に基づく序列に
従って待ち行列を並び替えするようにしたが、入力され
るパケットを含めて即時性優先度を序列を比較し、入力
されるパケットの序列が待ち行列のパケットより高い場
合に最も低いものと入替え、即時性優先度を主とし、廃
棄性優先度を従とする配列に基づく序列に従って待ち行
列を並び替えするようにしても差支えない。また、パケ
ットの即時性優先度、パケットの廃棄性優先度は通信を
始める前の呼び設定時に決定し、呼び毎に設定してもま
たパケット毎に設定するようにしても差支えない。

このように、本発明は種々の通信特性を持つパケット通
信を一元的に処理するための方式であり、音声信号のよ
うな即時性はあるが廃棄してもあまり影響のない通信で
は即時性優先度を高くし、廃棄性優先度も高くし、また
、データ信号のように即時性は少ないが廃棄してはなら
ないパケットでは即時性を低くし、廃棄性優先度も低く
し、そして、このことにより待ち行列では音声データの
パケットは行列の前に並ぶが、行列が一杯になると廃棄
され易くなり、データ通信のパケットは行列の後に・１
しぶが廃棄されにくくなる特性を実現することができる
。従って、この発明によれば、輻輳時に廃棄や追越しに
より音声信号のパケットへの影響を最小限にとどめ、音
声通話の品位を改善することができるようになる。また
、データ信号のパケット廃棄を最小限することができる
。

〔発明の効果〕

以上、詳述したようにこの発明によれば、種々のメディ
アを統合したパケット通信において、輻輳時に廃棄や追
越しにより音声信号のパケット遅延を最小限にとどめ、
音声通話の品位を改善し、データ信号のパケット廃棄を
最小限することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いるパケットのフォーマットを示す
図、第２図及び第３図は本発明の一実施例を説明するた
めの図、第４図はパケット交換網を説明するための図、
第５図は従来におけるパケットのフォーマットを示す図
、第６図及び第７図は従来の輻輳制御を説明するための
図である。 １ａ−１ｎ・・・パケット交換機、２・・・回線、ＩＩ
Ａ・・・回線制御部、２２・・・受信部、２３・・・待
ち行列部、２４・・・送信部、ＰＫＩ−ＰＫ５・・・パ
ケット、Ｐ・・・即時性優先度情報、Ｄ・・・廃棄性優
先度情報。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 通信網を介して互いに接続され、それぞれ自局の管理下
   にある端末と他局の管理下にある端末とのデータ授受を
   パケットにより行い自局からの送出パケットは順に待ち
   行列に加えて順に回線に送り出すパケット交換機におい
   て、前記パケットにはそのパケットのデータ種別に応じ
   て複数レベルにレベル分けされた即時性及び廃棄性の両
   優先度情報を付加し、前記待ち行列におけるパケットは
   即時性の優先度情報により回線送出順を決定し、前記待
   ち行列が溢れた時は待ち行列中のパケットを含め廃棄性
   の優先度情報の低いものを廃棄することを特徴とするパ
   ケット交換機の輻輳制御方法。