JPH04245742A - パケットデータトラヒックの伝送方法及び装置 - Google Patents

パケットデータトラヒックの伝送方法及び装置

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JPH04245742A
JPH04245742A JP3226326A JP22632691A JPH04245742A JP H04245742 A JPH04245742 A JP H04245742A JP 3226326 A JP3226326 A JP 3226326A JP 22632691 A JP22632691 A JP 22632691A JP H04245742 A JPH04245742 A JP H04245742A
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  • Signal Processing (AREA)
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固定ビットレート及び
可変ビットレートのパケットトラヒックをデ−タ交換装
置を介して交換する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電気通信ネットワークは、その構成の仕
方によって、末端端末間の回路接続を設定するようにも
、パケット交換接続のような接続を設定するようにもで
きる。このパケット交換接続においては、信号を可変ビ
ットレートで伝送することも、固定ビットレートで伝送
することもできる。多くの場合、異なる端末ごとに異な
るサービスが要求されるので、これら両方の種類の信号
を同一の設備で伝送できると有利である。
【0003】広帯域信号を取り扱うことのできる、特別
形のパケット交換ネットワークが、最近利用できるよう
になった。その一例は、CCITT(国際電信電話諮問
委員会)18研究委員会の「ISDNの広帯域分野につ
いての勧告」に述べられている広帯域のISDN(以下
、BISDN)である。ここに、ISDNは、総合サー
ビスディジタル網の略称である。
【0004】BISDNは、その基本的なデ−タ移送プ
ロトコルとして、非同期的伝達モード(以下、ATM)
と称する、第1層プロトコルを用いる。このモードにお
いて、一連のセルがデ−タ伝送媒体上を伝送される。い
くつかのセルが組み立てられてフレームとなる。セルは
各々、48バイトの情報を搬送し、又、伝送経路用の見
出し情報として5バイトを使う。これらのセルは、広帯
域ISDN内での信号伝送用に基本的原子ユニットを形
成する。
【0005】BISDNネットワークが取り扱うトラヒ
ックの大きな部分を占めるのは、固定ビットレートのデ
−タ伝送を特徴とする固定ビットレート(以下、CBR
)トラヒックである。CBRを用いる端末の例は、NT
SC(国家テレビシステム委員会)又はHDTV(高品
位テレビ)ビデオ信号源である。このような信号源は、
デ−タを固定ビットレートで生成する。伝送ネットワー
クがCBRデ−タを伝送可能なようにするには、そのネ
ットワークがデ−タを固定ビットレートで伝達できなけ
ればならない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このようなCBRトラ
ヒックを交換し、伝送する際に、問題が生じる。トラヒ
ック源は、そのシステム内で、相互に又は標準クロック
と同期されていない。したがって、CBRからのセルの
到着時間は不規則である。交換システムには複数のデ−
タ源からセルを受信するためにバッファ機能を設けるこ
とはできるが、バッファ量は限られており、受信側端末
がデ−タを定常的に受信するためには、出力側に一定の
ビットレートでセルを配送することが重要である。
【0007】セル同士の競合やセルの到着の不規則性か
ら待ち行列への入列に遅れを生じるため、セルの間隔の
変動が増大し、このセル間隔の変動は、セルがネットワ
ーク内を移動するにつれて更に拡大される傾向にある。 セルは、端末において64キロビット/secから14
0メガビット/secまでの広い範囲にわたる異なるビ
ットレートで生成され、ネットワークにおいて処理され
る。上記の問題は、一般的なBISDNネットワークに
おいてはCBRトラヒックのほかに可変ビットレート(
以下、VBR)トラヒックをも伝送することが有り得る
ことで、更に増大する。
【0008】隣接する二つのセル間に過度の遅れ、すな
わちジッタ(不規則変動)、が生じる可能性を最低に抑
えるようなシステム構成で、満足できるものは、従来技
術では存在しない。したがって、CBR仮想接続回路が
必須となる。ジッタは、目的とするCBR端末において
任意の大きさの遅れを追加設定することによって、ゼロ
まで減少させることができる。これを現実的に達成する
ために必要とされるバッファ量は、用途次第で極めて大
きくなり、バッファの管理も複雑となる。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、従来技
術による上記の問題点を解決することにある。すなわち
、本発明によれば、CBRトラヒックを、優先順位のレ
ベルによっていくつかのグループに分類する。そしてま
ず、最高優先順位レベルのトラヒックをすべて伝送し、
次いで、その次の優先順位レベルのトラヒックをすべて
伝送し、以下同様に、優先順位レベル順にトラヒックの
伝送を行う。
【0010】この方法によれば、最高優先順位レベルで
生じる最大遅れを、次の優先順位レベルで生じる遅れよ
りも小さい値に抑えることができるという利点がある。 以下の優先順位レベルについても同様である。この解決
方法によって、CBR端末におけるバッファ動作の問題
も軽減される。
【0011】本発明の一実施例によれば、最高優先順位
レベルのトラヒックは、高ビットレートのCBR仮想チ
ャンネルに割り当てられる。これによって、高ビットレ
ートの端末に必要なバッファの大きさを抑えることがで
きる。別の実施例によれば、優先順位レベルは、異なる
レベルの仮想CBRチャンネルビットレートに割り当て
られる。この方法によれば、高ビットレートのCBR仮
想チャンネルに対する遅れを低く押させることができる
という利点がある。
【0012】不規則変動のきわめて大きい、高優先順位
トラヒックがインタフェースを独占したために、優先順
位はより低いが変動は小さいトラヒックが、その、滑ら
かなトラヒック特性を失う結果になる場合が起こり得る
。しかし、本発明の一態様によれば、より低い優先順位
を有する次のセルは、その在列する待ち行列内でのその
セルの、最上位(最古参)セルとしての在列(滞在)時
間に基づいて、優先順位調整を得られる。これによって
システムの性能が改善され、高いビットレートのチャン
ネルが物理的チャンネルを独占することによって他の、
より低い優先順位のトラヒックを妨害する結果となるよ
うな事態が防止される。
【0013】解析結果によれば、140メガビット/s
ecから15メガビット/secまでの範囲のビットレ
ートの最高優先順位レベルと、15メガビット/sec
から1.5 メガビット/secまでの範囲のビットレ
ートの中間優先順位レベルと、1.5 メガビット/s
ecよりも低いビットレートの最低優先順位レベルとの
三つの優先レベルを用いると効率がよい。
【0014】これらの値により、150メガビットの物
理的チャンネルを用いるネットワークについて行った解
析結果によれば、最高優先順位を有する仮想CBRチャ
ンネルについては55μsecを超える遅れはほとんど
発生せず、中間優先順位及び最低優先順位の仮想CBR
チャンネルについても、それぞれ110μsec及び4
40μsecを超える遅れはほとんど発生しなかった。
【0015】詳しくは、仮想チャンネルのセルが経由す
る交換節点の数をNとした場合に、このような遅れの発
生確率は、約N×10−15 である。より高い帯域幅
の物理的チャンネルについては、確率はむしろより低く
なり、遅れは減少する。
【0016】
【実施例】図1は、広帯域ISDN(BISDN)ネッ
トワーク100の節点のブロック図である。図1におい
て、節点100は、それぞれプロセッサ104を有する
複数の入力ポート102からなる。入力ポートは入力デ
ータを処理してセルを生成し、これらのセルはATM交
換構造部110を経て複数の出力ポート120の一つに
伝送される。出力ポート120は各々、コントローラ1
24及びメモリ130からなるプロセッサ122を有す
る。
【0017】メモリ130は、プログラム132及び四
つの待ち行列、すなわち待ち行列1:134、待ち行列
2:136、待ち行列3:138、及び待ち行列4:1
39についての記憶に用いられる。これらの待ち行列の
内、三つの待ち行列はCBRトラヒック用で、一つはV
BR用である。これら四つの待ち行列は、プログラム1
32によって制御されて作動するコントローラ124の
制御のもとにデータ伝送を行うため、本発明に基づき優
先順位及び到着時順にセルを待ち行列に入れて待たせる
のに用いられる。コントローラ124は、中央処理ユニ
ットで、詳しくは、制御処理ユニット、プログラム可能
ロジックアレー、又は他の制御装置である。
【0018】図2は、コール設定中、仮想チャンネルに
優先順位を割り当てるプロセスの流れ図である。ここに
示す実施例システムの端末のピークビットレートは、1
40メガビット/sec(MB/s)である。流れ図中
のステップ201において、仮想チャンネル設定の要請
が受領される。次に、ステップ203において、仮想チ
ャンネルのビットレートはxで、形式はCBR(固定ビ
ットレート)又はVBR(可変ビットレート)のいずれ
かである。
【0019】ビットレート及び形式によって優先順位を
選択する。もしxが140MB/sより小さく且つ15
MB/sより大きく、形式がCBRの場合は、ステップ
205(優先順位1)を選ぶ。もしxが15MB/sよ
り大きくなく且つ1.5MB/s より大きく、形式が
CBRの場合は、ステップ207(優先順位2)を選ぶ
。 もしxが1.5MB/s よりも大きくなく、形式がC
BRの場合は、ステップ209(優先順位3)を選ぶ。 もし仮想チャンネルの形式がVBRの場合は、ステップ
211(優先順位4)を選ぶ。
【0020】次に、ステップ213において、上記の選
択の結果の優先順位を仮想チャンネルに割り当てる。本
実施例についても解析を行ったが、Bは15MB/s、
Cは1.5 MB/sであり、15MB/sチャンネル
及び1.5 MB/sチャンネルはそれぞれ、優先順位
1及び優先順位2のチャンネルとして扱われる。尚、本
実施例においては、すべてのVBRトラヒックに対して
一つの優先順位を用いたが、二つ以上の優先順位レベル
を用いて、高速VBRトラヒックにより高い優先順位を
割り当てるようにしてもよい。
【0021】図3は、入力ポート受信プロセスに関係す
る部分の流れ図を示す。ステップ301において、セル
を受信する。ステップ303において、このセルの仮想
回路がセルのデータに基づいて識別される。次に、ステ
ップ305において、この仮想回路に対する優先順位が
識別され、ステップ307において、セルと優先順位表
示子とが、交換構造部を経て適正な出力ポートに伝送さ
れる。
【0023】図4は、出力ポート受信プロセスの流れ図
を示す。ステップ401において、セルと優先順位表示
子とが出力ポートに受信される。次に、ステップ403
において、受信されたセルは、その優先順位に対する待
ち行列に記憶される。
【0024】図5は、各待ち行列の最初のセルの在列時
間点数を、所定のセル時間(在列時間)ごとに1回増加
させるためのプロセスの流れ図である。ステップ501
において、2.83 μsec(155.56 MB/
sのBISDNインタフェースにおけるセル時間)ごと
に、CBR待ち行列の中の最初の入列セルのすべて、す
なわち待ち行列134、136及び138の中の最初の
セルについて、その時間点数δtが1単位だけ増加され
る。 このプロセスによって、低い方の優先順位のCBR待ち
行列のセルでも、十分長く待った、すなわち待ち行列在
列時間が長期にわたった場合には伝送可能となるのであ
る。
【0025】図6は、出力ポート伝送プロセスの流れ図
である。ステップ601において、対象出力ポートに対
するすべての待ち行列(134、136、138及び1
39)を点検する。次に、条件付き分岐(ステップ60
3)において、これらの待ち行列にセルが在列するかど
うかを点検する。もし在列しなければプロセスは終了す
る(ステップ605)。
【0026】もし在列すれば、ステップ607において
、在列セルのある待ち行列の各々から最初のセルを抽出
する。そして、抽出したセルの優先順位を、ステップ6
09において、式「P1 =P0 −A・δt」により
調整し、次いで、各待ち行列の最長時間在列セルのP1
 を調査する。そして、ステップ611において、最高
優先順位の待ち行列から選択されたセルが伝送される。
【0027】ここに、P1 はそのセルの優先順位の値
、P0 はその待ち行列の優先順位の値、Aは解析結果
に基づく係数で、優先順位が1及び4の待ち行列に対し
て0、優先順位が2の待ち行列に対して0.1、優先順
位が3の待ち行列に対して 0.01である。又、δt
は、1セル時間(2.83 μsec)当り1単位の時
間点数とした場合のそのセルの在列セル時間に対する時
間点数である。例えば、そのセルが、優先順位2の待ち
行列の中の最初のセルとして10セル時間在列したとす
ると、そのセルの優先順位は、A・δt=1レベル増加
する(すなわち、優先順位の番号は1だけ減る(若くな
る))。
【0028】このプロセスでは、VBRセルの優先順位
は変更されない。図6のプロセスの実施結果としては、
概して、セルの在列する待ち行列の内最高優先順位の待
ち行列のセルが伝送される。しかし、最高優先順位以外
の待ち行列の、最初のセル(その待ち行列の中で最長時
間在列しているセル)がその待ち行列に長時間在列して
いる場合には、そのセルが伝送される。このプロセスに
よって、優先順位の低い待ち行列からのトラヒックの不
規則変動(ジッタ)特性を保つことが可能となる。
【0029】以上、図2から図6までの流れ図によって
プロセスを実施した結果、高いビットレートの固定ビッ
トレート(CBR)仮想チャンネルのセルの優先順位は
、より低いビットレートのCBRチャンネルのセルの優
先順位よりも高く、その、より低いビットレートのCB
Rチャンネルのセルの優先順位は、可変ビットレート(
VBR)チャンネルの優先順位よりも高い。更に、もし
CBRチャンネルのセルが十分に長い時間、ある待ち行
列に在列して待ち続けていた場合には、そのセルの伝送
についての優先順位は格上げされる。もし優先順位がそ
れぞれ、1、2及び3のチャンネルが、それぞれ、55
、110及び440μsecのバッファ時間を有し、1
50メガビットのチャンネルがいずれも容量の95%を
超えて負荷されることがない場合に、或るチャンネルに
供給されるバッファの能力を超える遅れが生じる確率は
極めて低い(N個の節点の接続回路に対して約N×10
−15 )。
【0030】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。
【0031】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、C
BR(固定ビットレート)トラヒックを、優先順位のレ
ベルによっていくつかのグループに分類して、まず、最
高優先順位レベルのトラヒックをすべて伝送し、次いで
、その次の優先順位レベルのトラヒックをすべて伝送し
、以下同様に、優先順位レベル順にトラヒックの伝送を
行うようにしている。したがって、最高優先順位レベル
で生じる最大遅れを、次の優先順位レベルで生じる遅れ
よりも小さい値に抑えることができる。それ以下の優先
順位レベルについても同様である。これによって、従来
技術では対応に難点のあった、ネットワーク節点への到
着が不規則なセル、したがってデータを、定常的な流れ
に変えて伝送することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】広帯域ISDNネットワークの節点を示すブロ
ック図である。
【図2】本発明に基づき広帯域ISDN節点を経てデー
タを交換する際の作動を示す流れ図である。
【図3】本発明に基づき広帯域ISDN節点を経てデー
タを交換する際の作動を示す流れ図である。
【図4】本発明に基づき広帯域ISDN節点を経てデー
タを交換する際の作動を示す流れ図である。
【図5】本発明に基づき広帯域ISDN節点を経てデー
タを交換する際の作動を示す流れ図である。
【図6】本発明に基づき広帯域ISDN節点を経てデー
タを交換する際の作動を示す流れ図である。
【符号の説明】
100  BISDNの節点 102  入力ポート 104  プロセッサ(入力) 110  ATM交換構造部 120  出力ポート 122  プロセッサ(出力) 124  コントローラ 130  メモリ 132  プログラム 134  待ち行列1 136  待ち行列2 138  待ち行列3 139  待ち行列4

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  異なるビットレートを有する複数のデ
    −タ源からのパケットデータトラヒックの伝送方法であ
    って、異なるビットレートバンドを有するデ−タ源から
    のデータを、異なる待ち行列に入力する過程と、より高
    いビットレート用の待ち行列からのデータを、より低い
    ビットレート用の待ち行列からのデータよりも高い優先
    順位で伝送する過程とからなることを特徴とするパケッ
    トデータトラヒックの伝送方法。
  2. 【請求項2】  前記複数のデ−タ源の内のいくつかの
    データ源が固定ビットレートのデ−タを生成するととも
    に、前記複数のデ−タ源の内の他のデータ源が可変ビッ
    トレートのデ−タを生成し、固定ビットレートのデ−タ
    用と可変ビットレートのデ−タ用とにそれぞれ別の待ち
    行列を用い、前記伝送が、固定ビットレートのデ−タ源
    用の待ち行列からのデータを、可変ビットレートのデ−
    タ源用の待ち行列からのデータよりも高い優先順位で伝
    送することからなることを特徴とする請求項1の方法。
  3. 【請求項3】  前記伝送過程が、伝送すべき入列済み
    デ−タを有する待ち行列の内で最高優先順位の待ち行列
    からデ−タを伝送することからなることを特徴とする請
    求項1の方法。
  4. 【請求項4】  ある待ち行列における在列デ−タの中
    で最も以前にその待ち行列に入列したデ−タが、その待
    ち行列に対して予め指定された時間長さよりも長くその
    待ち行列内に在列している場合に、そのデ−タの優先順
    位を増加させることを特徴とする請求項3の方法。
  5. 【請求項5】  前記ある待ち行列における在列デ−タ
    の中で最も以前にその待ち行列に入列したデ−タが在列
    している時間長さを、前記デ−タがその待ち行列におけ
    る在列デ−タの中で最も以前のデ−タとなった時点から
    測ることを特徴とする請求項4の方法。
  6. 【請求項6】  異なるビットレートを有する複数のデ
    −タ源からのパケットデータトラヒックの伝送装置であ
    って、各々、異なるビットレートバンドを有するように
    した、デ−タ記憶用の複数の待ち行列と、前記デ−タ源
    の各々から前記複数の待ち行列の内の一つの待ち行列へ
    のデ−タの記憶を制御するための第1のプログラムに制
    御されて作動する処理手段であって、あるビットレート
    バンドを有するデ−タを記憶するための前記一つの待ち
    行列が前記各デ−タ源のビットレートを含むようにした
    処理手段とからなり、前記処理手段が更に、前記待ち行
    列中に記憶されたデ−タの伝送を制御するための第2の
    プログラムに制御されて作動し、第1のビットレートバ
    ンドのビットレートが第2のビットレートバンドのビッ
    トレートよりも高い場合に、前記第1のビットレートバ
    ンドの記憶用待ち行列からのデ−タの伝送に対し、前記
    第2のビットレートバンドの記憶用待ち行列からのデ−
    タの伝送によりも高い優先順位を与えるようにしたこと
    を特徴とするパケットデータトラヒックの伝送装置。
  7. 【請求項7】  前記複数の待ち行列が、固定ビットレ
    ートのデ−タを生成するデ−タ源からのデ−タの記憶用
    の複数の待ち行列からなり、前記処理手段が更に、前記
    第2のプログラムに制御されて作動し、固定ビットレー
    トのデ−タを生成するデ−タ源からのデ−タを記憶する
    ための前記待ち行列に記憶されたデ−タを、可変ビット
    レートのデ−タを生成するデ−タ源からのデ−タを記憶
    するための待ち行列からのデータよりも高い優先順位で
    伝送するように制御することを特徴とする請求項6の装
    置。
  8. 【請求項8】  ある待ち行列における在列デ−タの内
    で最も以前にその待ち行列に入列したデ−タが、その待
    ち行列に対して予め指定された時間長さよりも長くその
    待ち行列中に在列している場合に、そのデ−タの優先順
    位を増加させることを特徴とする請求項6の装置。
  9. 【請求項9】  前記ある待ち行列における在列デ−タ
    の中で最も以前にその待ち行列に入列したデ−タが在列
    している時間長さを、前記デ−タがその待ち行列におけ
    る在列デ−タの中で最も以前のデ−タとなった時点から
    測ることを特徴とする請求項8の装置。
  10. 【請求項10】  異なる複数のビットレートバンドに
    分割される異なるビットレートを有する複数の固定ビッ
    トレートデ−タ源と、別の複数の可変ビットレートデ−
    タ源とからのパケットデータトラヒックの伝送方法であ
    って、前記固定ビットレートのデ−タ源からのデ−タを
    、複数の第1の待ち行列であってその各々が前記異なる
    ビットレートバンドの内の一つのビットレートバンド用
    であるようにした複数の第1の待ち行列に入力する過程
    と、可変ビットレートのデ−タ源からのデ−タを一つの
    第2の待ち行列に入力する過程と、より高い固定ビット
    レートバンド用の第1の待ち行列からのデータを、より
    低い固定ビットレートバンド用の第1の待ち行列からの
    データよりも高い優先順位で伝送する過程とからなり、
    前記第2の待ち行列が前記第1の待ち行列のどの待ち行
    列よりも低い優先順位を有し、ある待ち行列における在
    列デ−タの内で最も以前にその待ち行列に入列したデ−
    タが、その待ち行列に対して予め指定された時間長さよ
    りも長くその待ち行列内に在列している場合に、そのデ
    −タの優先順位を増加させ、前記伝送過程が、伝送すべ
    き入列済みデ−タを有する待ち行列の内で最高優先順位
    の待ち行列からデ−タを伝送することからなることを特
    徴とするパケットデータトラヒックの伝送方法。
  11. 【請求項11】  前記第1の待ち行列が、約15メガ
    ビット/secを超えるビットレートのデ−タを生成す
    る固定ビットレートのデ−タ源からのデ−タを記憶する
    一つの待ち行列と、約 1.5メガビット/sec以下
    のビットレートのデ−タを生成する固定ビットレートの
    デ−タ源からのデ−タを記憶する一つの待ち行列と、約
     1.5から15メガビット/secの中間のビットレ
    ートのデ−タを生成する固定ビットレートのデ−タ源か
    らのデ−タを記憶する一つの待ち行列との三つの待ち行
    列からなることを特徴とする請求項10の方法。
  12. 【請求項12】  前記デ−タが、非同期的伝達モード
    フレームのセルであることを特徴とする請求項11の方
    法。
  13. 【請求項13】  前記第1の待ち行列のビットレート
    バンドの内の最高ビットレートの約1セル間隔の間、前
    記第1の待ち行列の内の一つの待ち行列内で最も以前に
    入列したセルであった場合に、前記第1の待ち行列の内
    の一つの待ち行列内で最も以前に入列したセルが、その
    優先順位を1段階増加されることを特徴とする請求項1
    2の方法。
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