JPH0630019A - 共通バッファメモリの負荷管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バーストセル流などの影響を受けることなく
統計的な共通バッファメモリの負荷状態を監視し、さら
にその監視結果を用いてＡＴＭスイッチ内での輻輳制御
を可能とする共通バッファメモリの負荷管理装置を提供
する。 【構成】 共通バッファ型ＡＴＭスイッチ３０における
共通バッファメモリ３２内に蓄積されているセルの数を
計数するセル数計数部３４と、この計数部３４の計数結
果を受けて所定の監視周期内での共通バッファメモリ３
２内の最大蓄積セル数を記憶する最大蓄積セル数記憶部
３５と、この記憶部３５からの最大蓄積セル数情報に基
づいて共通バッファメモリ３２の負荷制御を行う通話路
監視制御部４１と、記憶部３５に記憶されている最大蓄
積セル数と所定の閾値とを比較する比較部３６と、この
比較部３６の比較結果を受けて最大蓄積セル数が閾値を
越えたとき輻輳制御を行う輻輳制御部４２を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、広帯域ＩＳＤＮ（Ｂ−
ＩＳＤＮ）に用いられるＡＴＭ（非同期転送モード）交
換機内の共通バッファ型ＡＴＭスイッチに係り、特にＡ
ＴＭスイッチの各単位スイッチ毎のバッファメモリ負荷
状態を監視し、さらに必要に応じてその監視結果を基に
各通話路にかかる負荷の制御を行う共通バッファメモリ
の負荷管理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、音声、データおよび画像といった
各種メディアからの通信情報を一元化して扱うことので
きる広帯域ＩＳＤＮ（Ｂ−ＩＳＤＮ：Broad-Band Integ
ratedServices Digital Network）が注目され、従来の
通信ワークシステムに代わって今後、発展・普及するこ
とが予想されている。Ｂ−ＩＳＤＮにおいては、ＡＴＭ
（Asynchronous Transfer Mode：非同期転送モード）方
式の通信システムが用いられる方向で現在研究が進めら
れている。

【０００３】ＡＴＭ通信システムにおいては、バースト
性トラヒックのセル流等の影響で、ＡＴＭ交換機内にあ
る特定の出力ハイウェイを宛先としたセルが大量に入力
されることがある。これによりＡＴＭ交換機内で輻輳状
態を生じてしまい、その結果としてセル廃棄を生じると
いう問題がある。このような問題に対して、ＡＴＭ交換
機の構成要素であるＡＴＭスイッチを共通バッファ方式
のスイッチ構成とすることが考えられている。

【０００４】すなわち、一般的なＡＴＭスイッチの構成
は各出力ハイウェイ毎にセル蓄積のためのバッファメモ
リを持たせている。これに代えてＡＴＭスイッチの各単
位スイッチ内で複数の入出力ハイウェイに対して１つの
大きなバッファメモリ（共通バッファメモリという）を
共用し、特定の出力ハイウェイにかかる負荷を単位スイ
ッチ全体で緩和させる方式が共通バッファ方式であり、
これにより上記の問題をある程度解決することができ
る。

【０００５】一方、ＡＴＭ通信システムにおいては、ユ
ーザとネットワークとの間で予め通信品質の取り決めを
行い、ネットワーク側はその取り決められた品質を保証
して受信側に届けることが要求されている。このために
は、常にネットワーク中を転送されているセル流の状態
の統計的な情報を収集し、ネットワーク管理側が正確に
ネットワーク内の通話路負荷状況を把握している必要が
ある。

【０００６】この通話路負荷状況を知る手段として現
在、各ＡＴＭ交換機における単位スイッチ内のバッファ
メモリの負荷状態を監視して、交換機の負荷状況を知る
方法が考えられている。このような監視と、その結果に
基づく制御を行う監視制御部では、全単位スイッチでの
負荷状態を解析して輻輳状態か否かの判断をし、輻輳制
御を行うかどうかを決定するという多数の処理を行うた
めに、一回の監視制御を行うのに必要な時間がセル周期
に比べてかなり長くなってしまう。このため従来では、
監視制御処理に必要な時間間隔（以下、監視周期とい
う）毎のバッファメモリ内負荷状態を監視し、それをバ
ッファメモリ負荷情報としていた。

【０００７】しかし、このような方法ではバーストセル
流の影響で、監視周期より短い時間内に急激にバッファ
メモリにかかる負荷が増加しても、その瞬間に監視タイ
ミングが一致しなければ、こうした急激な負荷状態変化
を検出することができない。その一例を図４に示す。図
４において、実線４０１は共通バッファメモリの負荷状
態の変化を示し、破線４０２は監視タイミングを示して
いる。

【０００８】これから明らかなように、監視タイミング
ｔ１と監視タイミングｔ２の間のように急激に負荷状態
が変化した場合には、その変化を捕らえることはできな
い。従って、スイッチに過負荷がかかっていても通話路
監視制御部ではそれを知ることができず、負荷は低いと
判断してしまうことがあるため、正確な通話路管理が行
えないことになる。このような場合には当然、ユーザと
ネットワークとの間で取り決められた伝送品質をユーザ
に提供できないことになり、問題となる。

【０００９】通話路の監視周期を十分短くすれば、上記
の問題をある程度避けることができるが、監視制御部は
通常ＡＴＭネットワークのセンタに設置されたホストコ
ンピュータなどの管理下にあり、また前述のように監視
制御処理自体にある時間がかかることから、監視周期を
容易に短くできない状況にあり、できたとしても自ずか
ら限界がある。

【００１０】

【発明を解決しようとする課題】上述したように、従来
の共通バッファ型ＡＴＭスイッチにおける共通バッファ
メモリの負荷状態を所定周期の監視タイミング毎に監視
する方式では、バーストセル流などに起因するバースト
的な負荷状態の変化を検出できない場合があり、セル廃
棄を起こす可能性があるという問題があった。

【００１１】本発明は、通話路制御を行うために必要な
正確な通話路情報として、バーストセル流などの影響を
受けることの無い統計的な共通バッファメモリの負荷状
態を監視し、さらにその監視結果を用いてＡＴＭスイッ
チ内での輻輳制御をも可能とする共通バッファメモリの
負荷管理装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は複数の入出力伝送路に対し共通に設けられ
た共通バッファメモリを用いてセルスイッチングを行う
共通バッファ型ＡＴＭスイッチにおける共通バッファメ
モリの負荷管理装置において、共通バッファメモリ内に
蓄積されているセルの数を計数するセル数計数手段と、
このセル数計数手段の計数結果を受けて、所定の監視周
期内での共通バッファメモリ内の最大蓄積セル数を記憶
する最大蓄積セル数記憶手段と、この最大蓄積セル数記
憶手段から読み出された最大蓄積セル数の情報に基づい
て共通バッファメモリの負荷制御を行う負荷制御手段と
を備えたことを特徴とする。

【００１３】さらに、本発明は上記の構成に加えて、最
大蓄積セル数記憶手段に記憶されている最大蓄積セル数
と前記共通バッファメモリの輻輳状態を示す所定の閾値
とを比較する比較手段と、この比較手段の比較結果を受
けて最大蓄積セル数が閾値を越えたとき輻輳制御を行う
輻輳制御手段とを備えたことを特徴とする。輻輳制御手
段においては、例えば比較手段の比較結果からＡＴＭス
イッチ内のどの単位スイッチの共通バッファメモリに輻
輳状態が生じているかを判断し、ＡＴＭスイッチの入力
制御部に輻輳制御信号を送信することによって、輻輳状
態にある共通バッファメモリを輻輳状態から解放する制
御を行う。

【００１４】

【作用】このように本発明による共通バッファメモリの
負荷管理装置では、所定の監視周期内での共通バッファ
メモリ内の最大蓄積セル数を監視することにより、ネッ
トワーク管理側において正確な統計的通話路負荷状況を
把握して、共通バッファメモリの負荷管理を行うことが
できる。

【００１５】さらに、本発明では上記のバッファメモリ
内最大蓄積セル数の監視結果によるバッファメモリ内負
荷情報を基に、通話路監視制御部でスイッチ内負荷を判
断して輻輳制御を行うことによって、バーストセル流の
入力などによる急激なバッファメモリの負荷状態の変化
にも対応ができる輻輳制御が可能となる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。図１に、本発明の一実施例による共通バッフ
ァメモリの負荷管理装置の基本構成を示す。

【００１７】図１において、入力ハイウェイ１１〜１ｎ
上を伝送されてきたセルは、入力制御部１０を経て単位
スイッチ３０に入力される。単位スイッチ３０に入力さ
れたセルは、ヘッダ識別部３１によってその宛先、すな
わち該セルの出力されるべき出力ハイウェイ２１〜２ｎ
が識別されると共に、共通バッファメモリ３２に蓄積さ
れる。共通バッファメモリ３２に蓄積されたセルは、出
力制御部３３を経て、ヘッダ識別部３１で識別された出
力ハイウェイ２１〜２ｎに出力される。

【００１８】単位スイッチ３０には、セル数計数部３
４、最大蓄積セル数記憶部３５および比較部３６がさら
に設けられている。セル数計数部３４は、共通バッファ
メモリ３２から出力されるバッファメモリ入出力セル数
情報１０１を入力として、共通バッファメモリ３２内に
蓄積されているセルの数を計数し、バッファメモリ内セ
ル数情報１０２を出力する。

【００１９】最大蓄積セル数記憶部３５は、セル数計数
部３４からのバッファメモリ内セル数情報１０２を随時
読み込んで、バッファメモリ３２内の最大蓄積セル数を
記憶する。すなわち、最大蓄積セル数記憶部３５はセル
数計数部３４から随時送られてくるバッファメモリ内セ
ル数情報１０２を受けて、この情報１０２で示される現
在のバッファ内セル数と現在記憶している最大蓄積セル
数を比較して、前者の方が大きければ記憶値を更新し、
後者の方が大きければこれをそのまま記憶し続けること
により、常にバッファメモリ内セル数の最大値を記憶す
る。そして、最大蓄積セル数記憶部３５は、出力として
セル周期毎に更新されるセル周期最大蓄積セル数情報１
０３と、通話路監視制御部４１から供給される監視周期
タイミング信号１０７で与えられるタイミング毎の監視
周期内最大蓄積セル数情報１０５を発生する。

【００２０】比較部３６は、最大蓄積セル数記憶部３５
からのセル周期最大蓄積セル数情報１０３と閾値１０４
とを比較する。この比較部３６の比較結果１０６は、輻
輳制御部４２に供給される。輻輳制御部４２は、この比
較部３６の比較結果１０６に従って後述するように輻輳
制御を行う。

【００２１】一方、通話路監視制御部４１はネットワー
ク管理部４３の制御下で前記の監視タイミング信号１０
７を最大蓄積セル数記憶部３５へ送ると共に、最大蓄積
セル数記憶部３５からの監視周期内最大蓄積セル数情報
１０５に基づいて、通話路負荷情報１０８をネットワー
ク管理部４３へ送信する。

【００２２】次に、本実施例の基本的な動作を説明す
る。通話路監視制御部４１から監視周期タイミング信号
１０７が発生されると、最大蓄積セル数記憶部３５から
監視周期内最大蓄積セル数情報１０５が通話路監視制御
部４１に転送される。これと同時に、それまで最大蓄積
セル数記憶部３５が記憶していた最大蓄積セル数はクリ
アされ、次に監視周期タイミング信号１０７が到来する
までの間、先と同様にセル数計数部３４から送られてく
るバッファメモリ内セル数情報１０２を受けて新たにバ
ッファメモリ内最大蓄積セル数を記憶していく。

【００２３】このようにして、通話路監視制御部４１に
よる監視周期内での共通バッファメモリ３２内の最大蓄
積セル数情報１０５を監視周期タイミング毎に通話路監
視制御部４１に転送することが可能となる。この通話路
監視制御部４１で監視される最大蓄積セル数情報１０５
は、監視周期タイミング信号１０７で定まる監視周期内
での共通バッファメモリ３２内の最大蓄積セル数であ
り、入力ハイウェイ１１〜１ｎに入力されるバーストセ
ル流の影響で共通バッファメモリ３２にかかる負荷が急
激に変化した場合でも、その負荷変化を統計的に正しく
反映する。従って、この最大蓄積セル数情報１０５に基
づき、通話路監視制御部４１は輻輳制御部４２やネット
ワーク管理部４３を通じて、共通バッファメモリの負荷
管理制御を的確に行うことができる。

【００２４】次に、本実施例における共通バッファメモ
リ負荷管理装置を利用したスイッチ内輻輳制御について
説明する。比較部３６は、最大蓄積セル数記憶部３５に
記憶されている最大蓄積セル数のセル周期毎の値を示す
セル周期最大蓄積セル数情報１０３と、予め外部から設
定された共通バッファメモリ３２内のセル数に対する閾
値１０４とをセル周期で比較し、閾値１０４よりも最大
蓄積セル数情報１０３が大きくなった場合に比較結果の
出力を反転させる。

【００２５】ここで、比較部３６に与える閾値は一つの
値に限られるものではない。例えば比較部３６にいくつ
かの閾値を与えることによって、共通バッファメモリ３
２内の輻輳状態を段階的に輻輳制御部４２に通知し、階
層的な輻輳制御を行うことも可能である。

【００２６】比較部３６の比較結果１０６は、輻輳制御
部４２に送られる。輻輳制御部４２では比較結果１０６
が反転すると、共通バッファメモリ３２の内部が輻輳状
態であると判断して、ネットワーク管理部４３に対して
通話路輻輳情報１１０を送信し、さらに入力制御部１０
に対してどの単位スイッチが輻輳状態であるかを示す輻
輳制御信号１１１を送信する。入力制御部１０において
は、この輻輳制御信号１１１を受けると最適なルーティ
ング経路を設定し直すようなルーティング制御を行うこ
とによって輻輳制御を実現する。

【００２７】さらに、輻輳制御部４２は入力制御部１０
に輻輳制御信号１１１を送信すると同時に、通話路監視
制御部４１に割り込みリセット信号１０９を供給する。
通話路監視制御部４１は、割り込みリセット信号１０９
によってリセットがかけられると、その時点で実行中で
あった処理を中止すると共に、監視周期タイミング信号
１０７を最大蓄積セル数記憶部３５に送信して、その時
点の監視周期内最大蓄積セル数情報１０５を読み込み、
それをネットワーク管理部４３へ通話路負荷情報１０８
に含ませて通告すると同時に、新たなルーティング経路
が設定された状態での共通バッファメモリ３２の負荷状
態の監視を始めることとなる。

【００２８】上記実施例においては、最大蓄積セル数記
憶部３５で監視周期内最大蓄積セル数を記憶すると説明
したが、これに限られるものではない。具体的には、例
えばセル計数部３４では共通バッファメモリ３２への入
力セル数のみを計測し、最大蓄積セル数記憶部３５では
セル周期毎の入力セル数を単に累積するという動作を行
うことにすれば、ネットワーク管理部４３に通告する情
報を、ある監視周期内におけるバッファメモリ内最大蓄
積セル数ではなく、ある監視周期内に共通バッファメモ
リ３２に入力されたトータルのセル数という通話路統計
情報に置き換えることも可能である。

【００２９】次に、図１に示す単位スイッチ３０を複数
接続して構成されたＡＴＭスイッチ通話路のバッファメ
モリ負荷管理装置を図２に示す。入力ハイウェイ１１〜
１ｎ上を伝送されてきたセルは、入力制御部（ヘッダ変
換・タグ付加部）１０においてスイッチ内ルーティング
経路を示すタグが付加された後、単位スイッチ３０ａ〜
３０ｆ内に入力されてスイッチングされる。各単位スイ
ッチ３０ａ〜３０ｆでは、図１を用いて説明したような
バッファメモリ負荷管理方式によって各々の共通バッフ
ァメモリのバッファメモリ内蓄積セル数を監視し、個別
に監視周期内最大蓄積セル数情報１０５を通話路監視制
御部４１へ送る。通話路監視制御部４１においては、こ
れらの監視周期内最大蓄積セル数情報１０５を受け取っ
て単位スイッチ３０ａ〜３０ｆの負荷状態を判断し、そ
の結果として得られる通話路負荷情報１０８をネットワ
ーク管理部４３へ送信することによって、通話路の正確
な統計情報を提供する。

【００３０】次に、図２に示す構成において、ある単位
スイッチが輻輳状態になった場合の輻輳制御方法を図３
を用いて説明する。図３では、単位スイッチ３０ｂが輻
輳状態となっているものと仮定する。この単位スイッチ
３０ｂが輻輳状態になっていることを示す情報として、
単位スイッチ３０ｂ内における図１の比較部３６から輻
輳情報１０６が出力され、輻輳制御部４２に送られる。

【００３１】輻輳制御部４２は、単位スイッチ３０ｂか
らの輻輳情報１０６を受け取ると、単位スイッチ３０ｂ
へのセルの入力を抑制するために、入力制御部（ヘッダ
変換・タグ付加部）１０に対して輻輳制御信号１１１を
送信する。入力制御部１０では、輻輳制御信号１１１に
基づいて、単位スイッチ３０ｂを通らないような通話路
（Ｂ３，Ｂ４，Ｃ２，Ｃ４）をより多く選択するように
タグを付加する。これによって、単位スイッチ３０ｂに
かかる負荷を軽減し、単位スイッチ３０ｂを輻輳状態か
ら解放することができる。このような動作によって、本
発明のバッファメモリ負荷管理方式による通話路全体の
輻輳制御を実現することができる。

【００３２】なお、この場合のルーティング制御方法
は、ここで述べた方法だけではなく、入力ハイウェイ１
１〜１ｎの全てを入力禁止とする方法や、輻輳状態を発
生させている原因となっている出力ハイウェイ２１〜２
ｎをヘッダ識別部で判断して識別結果を輻輳制御部４２
に送信し、入力制御部１０でその輻輳状態を発生させる
原因となっている出力ハイウェイにルーティングさせる
ようなルーティング経路にだけ輻輳制御を施す方法など
も考えられる。その他、本発明は種々変形して実施する
ことができる。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による共通バ
ッファメモリの負荷管理装置を用いれば、従来の方式で
は見逃してしまっていたようなバーストセル流の入力な
どに起因する急激なバッファメモリ内負荷状態の変化も
検出・監視することが可能となり、ＡＴＭ交換機内の統
計的な通話路負荷状況を正確に把握できる。

【００３４】また、本発明によればバッファメモリの負
荷状態を示す通話路負荷情報を用いることで、ＡＴＭ交
換機内で生じるバースト性セル流による輻輳状態を正確
に監視することができ、より効果的な輻輳制御が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る共通バッファメモリの負荷管理装
置の一実施例を示すブロック図

【図２】本発明に係る共通バッファメモリの負荷管理装
置を用いたＡＴＭスイッチ通話路の全体構成を示すブロ
ック図

【図３】本発明に係る共通バッファメモリの負荷管理装
置による輻輳制御方法の一例を説明するための図

【図４】従来の共通バッファメモリの負荷管理方式にお
けるバッファメモリ負荷状態の変化と監視タイミングの
関係を示す図

【符号の説明】

１１〜１ｎ…入力ハイウェイ １０…入力制御
部 ２１〜２２…出力ハイウェイ ３０…単位スイ
ッチ ３１…ヘッダ識別部 ３２…共通バッ
ファメモリ ３３…出力制御部 ３４…セル数計
数部 ３５…最大蓄積セル数記憶部 ３６…比較部 ４１…通話路監視制御部 ４２…輻輳制御
部 ４３…ネットワーク管理部 １０１…入出力セ
ル数情報 １０２…バッファメモリ内セル数情報 １０３…セル周
期最大蓄積セル数情報 １０４…閾値 １０５…監視周
期内最大蓄積セル数情報 １０６…輻輳検知情報 １０７…監視周
期タイミング信号 １０８…通話路負荷情報 １０９…割り込
みリセット信号 １１０…通話路輻輳情報 １１１…輻輳制
御信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の入出力伝送路に対し共通に設けられ
   た共通バッファメモリを用いてセルスイッチングを行う
   共通バッファ型ＡＴＭスイッチにおける共通バッファメ
   モリの負荷管理装置において、 前記共通バッファメモリ内に蓄積されているセルの数を
   計数するセル数計数手段と、 このセル数計数手段の計数結果を受けて、所定の監視周
   期内での前記共通バッファメモリ内の最大蓄積セル数を
   記憶する最大蓄積セル数記憶手段と、 この最大蓄積セル数記憶手段から読み出された最大蓄積
   セル数の情報に基づいて前記共通バッファメモリの負荷
   制御を行う負荷制御手段とを具備することを特徴とする
   共通バッファメモリの負荷管理装置。
2. 【請求項２】複数の入出力伝送路に対し共通に設けられ
   た共通バッファメモリを用いてセルスイッチングを行う
   共通バッファ型ＡＴＭスイッチにおける共通バッファメ
   モリの負荷管理装置において、 前記共通バッファメモリ内に蓄積されているセルの数を
   計数するセル数計数手段と、 このセル数計数手段の計数結果を受けて、所定の監視周
   期内での前記共通バッファメモリ内の最大蓄積セル数を
   記憶する最大蓄積セル数記憶手段と、 この最大蓄積セル数記憶手段から読み出された最大蓄積
   セル数の情報に基づいて前記共通バッファメモリの負荷
   制御を行う負荷制御手段と、 前記最大蓄積セル数記憶手段に記憶されている最大蓄積
   セル数と前記共通バッファメモリの輻輳状態を示す所定
   の閾値とを比較する比較手段と、 この比較手段の比較結果を受けて前記最大蓄積セル数が
   前記閾値を越えたとき輻輳制御を行う輻輳制御手段とを
   具備することを特徴とする共通バッファメモリの負荷管
   理装置。