JPH05191455A - パケット交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の優先順位のあるパケットにより通信を
行なっているパケット交換網において、様々な優先クラ
スが要求している品質に適した通信を実現する。 【構成】 負荷上昇時には遅延が大きくても構わないパ
ケットをパケット交換網全体を通した優先クラス毎のル
ーチングの実施により迂回させ負荷分散し、過負荷時な
どには廃棄率が大きくても構わないパケットをパケット
交換網全体を通した優先クラス毎のルーチングの実行時
に廃棄し負荷の減少を行うため、優先クラス毎に中継ル
ートや廃棄指示が示されるルーチングテーブルを有す回
線収容部１と、回線収容部１からの遅延情報と他局から
受信した他局の交換装置状態情報により前記ルーチング
テーブルを優先クラス毎に更新する管理部１１とを持つ
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はパケット交換に係わ
り、複数の優先クラス毎にパケットの中継処理を行なっ
ているパケット交換網における、パケット交換装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のパケット交換装置によると、多段
階の優先転送制御は自装置内の遅延や蓄積パケット数を
解析することにより実行していた。図５は、例えば特開
平２−８７７４７号公報に示されたような従来のパケッ
トの優先制御方式の原理的構成である。図において、１
４は受信バッファであり、１５は受信スイッチであり、
１６ａは管理パケット蓄積解析部であり、１６ｂは一般
パケット蓄積解析部であり、１６ｃは音声，画像パケッ
ト蓄積解析部であり、１７は送信スイッチであり、１８
は制御部であり、１９ａ，１９ｂ，１９ｃは情報送信線
であり、２０は送信スイッチ制御線を示している。

【０００３】次に動作について説明する。パケット交換
装置が受信した全パケットはまず受信バッファ１４に蓄
積され、中継パケットの場合そのパケットの優先クラス
に適した蓄積解析部１６ａ，１６ｂ，１６ｃに送られ
る。優先クラス別の蓄積解析部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ
では蓄積パケット数および受信パケットの蓄積されてか
らの時間をそれぞれの情報送信線１９ａ，１９ｂ，１９
ｃで制御部１８に報告しており、制御部１８はこれらの
情報を元にどのパケットを送信するかを選定し送信スイ
ッチ制御線２０で送信スイッチ１７に指示する。指示を
受けた送信スイッチ１７は該当パケットの送信の実施を
行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記したようにパケッ
トの優先処理では、自交換機の状態により優先パケット
の処理を決定しており、またルーチングは別のルーチン
で実行していたので、送信パケットの経由局の状態など
は考慮されず、経由局が過負荷状態にある場合において
は送信した優先パケットが大きな遅延を受けたり、廃棄
されたりするような場合があり、従来の方法では、パケ
ット網内全体での遅延や廃棄率を考え合わせると、通信
中のパケットに適した品質管理が適確にできていないと
いう問題点があった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、パケットを優先順位によりクラ
ス毎に分類し、どの中継局が過負荷状態に陥った時でも
優先クラスに適した通信品質を保つため、パケット網全
体を通して優先クラス毎に迂回や廃棄を行うことができ
るパケット交換装置を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係わるパケッ
ト交換装置では、パケット中継時において通信品質とし
て遅延と廃棄率を全く別々に相互関係なく任意に設定し
た優先クラス毎に回線収容部の回線送受信部がパケット
の分類処理を行うと同時に、回線収容部の遅延監視処理
部は分類処理後に滞留しているパケットを蓄積した優先
クラス毎の受信バッファを監視し優先クラス毎の推定遅
延を算出する。管理部は該回線収容部の遅延監視部から
の推定遅延情報と他局から受信した他局の推定交換遅延
を含む交換装置状態情報により優先クラス毎に中継ルー
トや廃棄指示が示される回線収容部のルーチングテーブ
ルを更新し、パケット網全体を通した優先クラス毎の迂
回や、パケットの廃棄が必要な時には優先クラス毎に廃
棄パケットを決定し、ルーチングテーブルに廃棄指示を
書き込む。回線送受信部は該ルーチングテーブルにより
パケット受信時にパケットの廃棄を実施する。

【０００７】

【作用】この発明におけるパケット交換装置は、パケッ
トの属する優先クラス毎に、転送時の遅延を算出し、パ
ケット交換網全体を通してルーチングを優先クラス毎に
行うことにより、迂回パケットや廃棄パケットの決定が
行われ、パケット網全体を通して優先クラスに適する通
信品質を保証した中継処理を実行することができる。

【０００８】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１は本発明の一実施例を示す回線収
容部１であり、構成要素として遅延監視部２，ルーチン
グテーブル３，回線送受信部４，受信バッファ５，送信
バッファ６，スケジューラ７，交換処理部８を持つ。受
信バッファ５は例として内部で優先クラス毎に、管理パ
ケット用受信バッファ５ａと一般パケット用受信バッフ
ァ５ｂと音声，画像パケット用受信バッファ５ｃに分
け、３種の優先クラスの処理を可能にさせている。この
３種の優先クラスは、それぞれ要求する通信品質が異な
る代表的なものである。まず、それぞれの要求通信品質
を述べる。管理パケット用受信バッファ５ａに蓄積され
るパケットの要求通信品質は交換時の遅延に厳しく、パ
ケットの紛失にも厳しい。一般パケット用受信バッファ
５ｂに蓄積されるパケットの要求通信品質は交換時の遅
延には厳しくないが、パケットの紛失には厳しい。音
声，画像パケット用受信バッファ５ｃに蓄積されるパケ
ットの要求品質は交換時の遅延には厳しいが、遅延が大
きくなってしまった場合にはパケットの廃棄が可能であ
る。図２は本発明の一実施例を示すパケット交換装置で
あり、図１に示す回線収容部１ａ，１ｂ，１ｃを３つ使
用し、３回線を収容するパケット交換装置を構成してい
る。管理部１１は各回線収容部１ａ，１ｂ，１ｃの遅延
監視部２からの遅延情報と他のパケット交換装置の管理
部から受け取った交換装置状態の情報を基にルーチング
の決定をおこなう。前記優先クラスは加入者がサービス
を受けたい通信品質を加入時に選択することにより決定
する。図３は図２のパケット交換装置により構成されて
いるパケット交換網である。図４は図１のルーチングテ
ーブル３の内容を示している。ルーチングテーブル３に
はそれぞれの宛先に対して、優先クラス毎の中継ルート
が示してある。

【０００９】次に動作について説明する。図３に示すパ
ケット交換装置１２ａにおける回線収容部１ａでのパケ
ットの優先クラス分類処理を述べる。回線収容部１ａが
受信したパケットは回線送受信部４で優先クラスを判定
され、該当する優先クラスのバッファに分類、蓄積され
る。この時遅延監視制御部２は常に全優先クラスのバッ
ファを監視しており、バッファの蓄積度から計算した優
先クラス毎の推定遅延情報を図２に示す管理部１１に周
期的に通知している。管理部１１は各回線収容部１ａ，
１ｂ，１ｃからの遅延情報と他のパケット交換装置１２
ｂ，１２ｃの管理部１１から受けとった他局の推定交換
遅延を含む交換装置状態情報により、パケット交換網全
体を通して優先クラスに見合ったパケットの通信品質を
保持するため、各回線収容部のルーチングテーブル３を
優先クラス毎に書き替えていく。そして管理部１１は前
記の遅延情報を使用し交換網全体でのパケットの流れを
制御する。ルーチングテーブル３は図４に示すように、
同一の宛先について優先クラス毎別々に中継ルートが決
定されている。このように優先クラス毎にルーチングを
行ない、優先クラスを考慮した迂回を実施することによ
り、優先クラス毎に許容される遅延内での通信ができ、
パケット交換網全体を通して優先クラスに適したパケッ
トの通信品質を保つことができる。

【００１０】次にパケット交換装置１２ａの回線収容部
１ａの回線９ａから受信するパケットがバースト的に増
加した場合の動作を説明する。回線９ａからの受信パケ
ットにより管理パケット用受信バッファ５ａ，一般パケ
ット用受信バッファ５ｂ，音声，画像パケット用受信バ
ッファ５ｃ共にパケットが蓄積され、バッファを監視し
ている遅延監視制御部２がそれぞれの優先クラス毎の推
定遅延を計算し、各推定遅延が大きくなったことを管理
部１１に通知する。この時、スケジューラ７は網の性格
に適したアルゴリズムに従い遅延が小さくあるべきであ
る優先クラスのパケット程多く交換処理部８に引き渡し
ている。この３種の優先クラスでは第一段階として管理
パケットと音声，画像パケットが小さな遅延で処理され
るよう優先的に引き渡される。その後さらに受信パケッ
トが増え、そのため管理パケットの遅延がさらに増加し
要求されている通信品質が保てなくなったと管理部１１
が判断した場合は、管理部１１はルーチングテーブル３
の該当する音声，画像パケットのルートを示すエリアに
廃棄指示を書き込む。回線送受信部４はルーチングテー
ブル３の廃棄指示に基づき、該当音声，画像パケットの
受信時には該当音声，画像パケットを一時廃棄し処理パ
ケットの総量を減らすことにより管理パケットの遅延を
要求通信品質内にする。また管理パケットの品質が保て
ている場合であっても、回線９ａ受信の音声，画像パケ
ットが大幅に増加し音声，画像パケットの遅延が要求通
信品質よりも大きくなった場合は、要求通信品質以上の
音声，画像パケットは廃棄可能なので、品質が保てる量
まで回線送受信部４はこれを前記と同様な過程を経て廃
棄し要求通信品質を確保する。交換処理が進み、パケッ
トの廃棄を行なわなくとも十分通信品質が保てると、遅
延監視制御部２の遅延情報により管理部１１が判断した
ならば、管理部１１はルーチングテーブル３の該当パケ
ットの廃棄指示をその時点での優先クラスに適したルー
トに書き替える。回線送受信部４はルーチングテーブル
３の廃棄指示が正常ルートに書き替わったことによりパ
ケットの廃棄を中止し通常受信処理に戻る。スケジュー
ラ７の交換処理部８への引き渡し方は、例えば、管理パ
ケットを３パケット渡す時に画像，音声パケットは２パ
ケット渡し、一般パケットは１パケットしか渡さないと
いうアルゴリズムに従い実行される。このように網の性
質に最適なアルゴリズムを設定しておく必要がある。一
般パケットは遅延にはさほど厳しくないが、パケットの
紛失には厳しいという特徴を持っている。一般パケット
用受信バッファ５ｂは優先的に処理されることはない
が、音声，画像パケット用受信バッファ５ｃに比べて大
きなバッファを持ち蓄積できる容量は大きくして、過負
荷時にバッファ不足による廃棄が起きにくくする。また
管理部１１が一般パケットのルートを示すエリアに廃棄
指示を書き込むことは、音声，画像パケットと比べると
遅延がかなり大きくなった時である。よって一般パケッ
トは遅延は大きくとも廃棄率が少ないパケット通信が行
なえる。管理パケットにおいては、管理パケット受信用
バッファも大きく、優先的にも処理されるので、遅延が
小さく廃棄されることも少なく高品質なパケット通信が
できる。

【００１１】パケット交換装置１２ａの回線収容部１ｂ
の中継回線１３ａに送信するパケットがバースト的に増
加した場合の回線収容部１ａの動作について説明する。
送信パケットの集中により送信バッファ６に蓄積される
パケットが増加すると、バッファを監視している遅延監
視制御部２が推定遅延を計算し管理部１１に通知する。
管理部１１は前記の遅延監視制御部２からの推定遅延情
報と他局の管理部１１から受けとった他局の推定交換遅
延を含む交換装置状態情報によりルーチングテーブルを
書き替える。ここで他局の負荷が軽い場合、つまり中継
回線１３ａの負荷が集中しており、かつ中継回線１３
ｂ，１３ｃの負荷が軽い場合での回線収容部１ａのルー
チングテーブル３の書き替え方を示す。まずパケット交
換装置１２ａ発パケット交換装置１２ｂ着というルート
のパケットの遅延が増加し、パケット交換装置１２ａ発
パケット交換装置１２ｃ経由パケット交換装置１２ｂ着
というルートのパケットの遅延に近づいて来たとする。
この時点で、遅延に厳しくない一般パケットの内、パケ
ット交換装置１２ａ発パケット交換装置１２ｂ宛のパケ
ットで中継回線１３ａを使用しているものの一部を、中
継回線１３ｂを使用してパケット交換装置１２ｃ経由パ
ケット交換装置１２ｂ宛のルートに迂回させて、あるル
ートの遅延が異常に増加するのを防ぐ。無負荷時におい
て最短ルートでは遅延が最小になるはずである。このル
ートは管理パケットなどの優先的に処理されるべきパケ
ットが常に使用するので最小の遅延を保てるよう前記の
ような制御を行なう。一般パケットを全て迂回させても
まだ遅延が十分減らせなかった場合においては、音声，
画像パケットを必要なだけ迂回させて管理パケットの通
信品質を保つ。このように負荷を段階的に分散すること
によって、各優先クラスが要求している通信品質を極力
維持する。

【００１２】他のパケット交換装置、例えばパケット交
換装置１２ｂにおいて中継回線１３ａからの受信パケッ
トによる過負荷が発生した場合について述べる。パケッ
ト交換装置１２ｂの管理部１１からパケット交換装置１
２ａの管理部１１に、中継回線１３ａからの受信パケッ
トによる過負荷が発生しているという他局の推定交換遅
延情報を含む交換装置状態情報が送られ、この情報によ
りパケット交換装置１２ａの管理部１１は回線収容部１
ｂのルーチングテーブル３を書き替え、中継回線１３ａ
を使用していた一般パケットの一部を中継回線１３ｂに
迂回させ、パケット交換装置１２ｂにおける中継回線１
３ａからの受信パケットの負荷を減じる。しかし迂回さ
せる中継回線１３ｂからの受信パケットであったなら
ば、このパケットを廃棄する。ただし受信パケットが管
理パケットであったならば、この管理パケットは迂回さ
せず、また廃棄の対象にもならず、通常の中継処理であ
る中継回線１３ａを使用し送信する。管理パケットは通
常最短ルートである第一ルートで通信しており障害以外
では迂回を行なわないので、通常パケット交換装置１２
ａはパケット交換装置１２ａ宛の管理パケットしか中継
回線１３ｂからは受信しない。中継回線１３ｂを使用し
てパケット交換装置１２ｂ宛の管理パケットを受信する
ということは、パケット交換装置１２ｃ発パケット交換
装置１２ｂ宛の第一ルートが障害であることを意味す
る。よって迂回パケットであっても管理パケットは廃棄
しない。この場合、パケット交換装置１２ａにおける中
継回線１３ｂ収容の回線収容部１のルーチングテーブル
３では、管理パケット用以外のパケット交換装置１２ｂ
宛のルートを示すエリアにはパケット廃棄処理指示が書
き込まれている。このように優先クラスが低いものにつ
いては他局発のパケットで自局は中継をするパケットよ
りも、自局発のパケットを優先する。

【００１３】実施例２．なお前記実施例では３局構成の
パケット交換網において説明を行ったが、さらに優先ク
ラスを多数持たせたり、局数を増加させたパケット網に
おいても同様に本発明を実施することができる。

【００１４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、通信
品質として遅延と廃棄率を全く別々に相互関係なく任意
に設定した優先クラスを持つことができ、パケット交換
網全体を通したルーチングを優先クラス毎に行うことに
より最短ルートが他のルートよりも最小遅延になるよう
に負荷分散するようなパケットの迂回と廃棄を実施し、
パケット交換網全体を通して優先クラス毎に要求する様
々な品質を極力保持した通信ができ、また過負荷時など
の場合においても優先度の高いパケットの品質を保証し
た通信ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるパケット交換装置の
１回線を収容する回線収容部を示す図である。

【図２】この発明の一実施例によるパケット交換装置の
パケット中継方式で構築されたパケット交換装置を示す
図である。

【図３】この発明の一実施例によるパケット交換装置で
構築されたパケット交換網を示す図である。

【図４】この発明の一実施例によるパケット交換装置の
実施時に使用するルーチングテーブル図である。

【図５】従来のパケットの優先制御方式の特徴的な図で
ある。

【符号の説明】

１ 回線収容部 ２ 遅延監視制御部 ３ ルーチングテーブル ４ 回線送受信部 ５ 受信バッファ ６ 送信バッファ ７ スケジューラ ８ 交換処理部 ９ 加入者収容線 １０ バス １１ 管理部 １２ パケット交換装置 １３ 中継線 １４ 受信バッファ １５ 受信スイッチ １６ 蓄積解析部 １７ 送信スイッチ １８ 制御部 １９ 情報送信線 ２０ 送信スイッチ制御線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パケット交換網全体を通したルーチング
   を優先クラス毎に行うことにより、複数の優先順位のあ
   るパケットにより通信を行なっているパケット交換網に
   おいて、パケット中継時には通信品質として遅延と廃棄
   率を全く別々に相互関係なく任意に設定した優先クラス
   毎のバッファに回線からの受信パケットの分類処理を行
   うと同時に、分類処理後に滞留しているパケット数を監
   視し優先クラス毎の推定遅延を算出し、負荷上昇時には
   遅延が大きくても構わないパケットをパケット交換網全
   体を通した優先クラス毎のルーチングの実施により迂回
   させ負荷分散し、過負荷時などには廃棄率が大きくても
   構わないパケットをパケット交換網全体を通した優先ク
   ラス毎のルーチングの実行時に廃棄し負荷の減少を行う
   ため、優先クラス毎に中継ルートや廃棄指示が示される
   ルーチングテーブルを有す回線収容部と、回線収容部か
   らの遅延情報と他局から受信した他局の交換装置状態情
   報により前記ルーチングテーブルを優先クラス毎に更新
   する管理部とを持つことを特徴としたパケット交換装
   置。