JPH07123101A

JPH07123101A - Ａｔｍ多重化装置

Info

Publication number: JPH07123101A
Application number: JP28611493A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ishida; 寛史石田; Masanori Nozaki; 正典野崎; Satohiko Matsunaga; 聡彦松永
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1995-05-12
Anticipated expiration: 2015-08-14
Also published as: JP3075551B2

Abstract

(57)【要約】【目的】多重化によるセルの遅延の発生を抑制する。【構成】複数の入力回線１、２、３から同時に３個の
セル１１、２１、３１が到着した場合、それらの３個の
セルから１つずつセルを選んでいき、多重化させる。ま
ず、１番目のセルを選ぶときは、優先制御機能部１２０
で各入力回線１、２、３についてピーク間隔＋１セル単
位時間以内に次のセルが到着する確率を求める。そし
て、その確率が最も大きい入力回線３のセル３１を１番
目に多重する。次に、１番目に多重した入力回線３を除
く各入力回線１、２から２番目のセル１１を選ぶ。そし
て、１番目及び２番目に多重した入力回線１、３を除い
た残りの入力回線２のセル２１を最後に多重する。この
ようにして、次のセルが到着する確率の高い順にセル３
１、１１、２１を多重する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｂ−ＩＳＤＮにおける
ＡＴＭ多重化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｂ−ＩＳＤＮとは、広帯域サービス総合
ディジタル網（Broad band Integrated Services Digit
al Network）の略称である。ＡＴＭとは、Ｂ−ＩＳＤＮ
において定義されたもので、パケット通信と同様に通信
情報を短い長さのビット列（セル）に分割し、個々のビ
ット列の先頭であるヘッダにその宛先を示すアドレス情
報などをつけて転送する通信モード（Asynchronous Tra
nsfer Mode）である。最初に、ＡＴＭネットワークの通
信方式について述べる。

【０００３】図２は、ＡＴＭネットワークの一部を示
す。ＡＴＭネットワークでは、通信を行ないたいユーザ
２１、２２は、最初に自身のセル転送ピーク速度及びセ
ル転送平均速度をネットワークノード２３に申告する。
セル転送ピーク速度は、セルが転送される速度、即ち単
位時間当りに転送されるセルの数の最高値であり、セル
転送平均速度は、単位時間当りに転送されるセルの数の
平均値である。ネットワークノードは、それらの申告値
に基づいてユーザのトラフィック量を計算する。このよ
うなトラフィック量は、例えば、単純にセル転送ピーク
速度をトラフィック量としてもよいし、セル転送平均速
度を考慮して修正を加えてもよい。そして、ネットワー
クノードは、この速度がこのトラフィック量を受け付け
ても、自身の許容トラヒック量を超えないならば、その
ユーザを受け付ける。その後、ネットワークノードは、
ユーザが申告値に違反してセルを転送していないかどう
かを常に監視しており、申告値に違反してセルが転送さ
れた場合にはそのセルを廃棄する等の対処を行なう。こ
のような監視機能をＵＰＣ（Usage Parameter Control
）機能という。

【０００４】このようなＡＴＭネットワークでは、１つ
の物理通信回線を介して複数のユーザからのセルを転送
するため、多重化装置が設けられている。図３は、従来
のＡＴＭ多重化装置の構成を示すブロック図である。図
示の装置は、多重化機能部３０１と、スペーシング機能
部３０２とから成る。多重化機能部３０１には、各入力
回線１、２、３からセルが送られる。ここで、図示のよ
うに、セル１１、２１、３１が同時に到着したとする。
この場合、もし、多重化機能部がセル１１、セル２１、
セル３１の順番に多重化すると、セル１１とセル２１が
先に送出される時間の分、セル３１の送出時刻が遅れて
しまう。これを多重化順序による揺らぎ（ＣＤＶ：Cell
Delay Variation）という。

【０００５】この揺らぎのため、多重化前にはセル３１
とセル３２の間隔はＴａであったのが、多重化後にはＴ
ｂに減少する。この際、間隔Ｔａが申告されたピークセ
ル間隔（セル転送ピーク速度の逆数）に近い値である
と、多重化後の間隔Ｔｂがピークセル間隔Ｔｐ以下にな
ることがある。このような多重化されたセルがネットワ
ークノード２３に転送された場合、ＵＰＣ機能部２４は
間隔Ｔｂがピークセル間隔Ｔｐより短くなったのはユー
ザが申告違反を侵したためであると判断してしまう。つ
まり、ユーザが申告値通りにセルを送出しているのにも
かかわらず、間隔Ｔａが揺らぎにより間隔Ｔｂとなり、
間隔Ｔｂがピークセル間隔Ｔｐより短くなった結果、セ
ル３２は申告違反のセルとみなされて廃棄等の処分を受
けてしまう。このため、次のようなスペーシング機能部
３０２が設けられている。

【０００６】スペーシング機能部３０２は、常にセルの
間隔を監視しており、セルの間隔が申告値のピーク間隔
以下であった場合、その間隔をピーク間隔にまで広げ
る。この機能によって、ネットワークノード２３のＵＰ
Ｃ機能部２４により申告違反と判断されることはなくな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術には、次のような課題があった。即ち、図
４に示すように、ＡＴＭ多重化装置のスペーシング機能
部３０２によりセル３１とセル３２の間隔がピーク間隔
Ｔｐにまで広げられた場合には、本来セル３２が送出さ
れるべき位置より時間Ｔｄ（＝Ｔｐ−Ｔｂ）だけ遅延す
ることになる。つまり、スペーシング機能部３０２の付
加によりセルの遅延が増大したことになる。このような
セルの遅延の増大は、ネットワークの品質劣化であり、
大きな問題となる。本発明は、以上の点に着目してなさ
れたもので、多重化によるセルの遅延の発生を抑制でき
るようにしたＡＴＭ多重化装置を提供することを目的と
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のＡＴＭ多重化装
置は、複数の入力回線から入力されるセルを多重化して
出力する多重化機能部と、当該多重化機能部に前記複数
の入力回線から同時に複数のセルが入力された時は、各
入力回線についてその時から各所定時間内に次のセルが
入力される確率を求め、その確率が最大である入力回線
のセルを優先して多重化させる優先制御機能部とを備え
たことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】本発明のＡＴＭ多重化装置においては、複数の
入力回線から同時にＮ個のセルが到着した場合、それら
のＮ個のセルから１つずつセルを選んでいき、多重化さ
せる。まず、１番目のセルを選ぶときは、優先制御機能
部で各入力回線についてピーク間隔＋１セル単位時間以
内に次のセルが到着する確率を求める。そして、その確
率が最も大きい入力回線のセルを１番目に多重する。次
に、１番目に多重した入力回線を除く各入力回線から２
番目のセルを選ぶときは、優先制御機能部で各入力回線
についてピーク間隔＋２セル単位時間以内に次のセルが
到着する確率を求める。そして、その確率が最も大きい
入力回線のセルを２番目に多重する。以後、１からＮ−
１番目に多重した入力回線を除く各入力回線についてピ
ーク間隔＋Ｎセル単位時間以内に次のセルが到着する確
率を求め、その確率が最大である入力回線のセルをＮ番
目に多重する。そして、すべての同時到着セルを多重化
するまで、この手順を続ける。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１は、本発明のＡＴＭ多重化装置の一実
施例のブロック図である。図示の装置は、多重化機能部
１００と、優先制御機能部１２０とから成る。多重化機
能部１００は、複数の入力回線１、２、３から入力され
るセルを多重化して出力する。この多重化機能部１００
は、優先制御機能部１２０により制御される。

【００１１】優先制御機能部１２０は、多重化機能部１
００に複数の入力回線１、２、３から同時に複数のセル
１１、２１、３１が入力された時は、各入力回線１、
２、３についてその時から各所定時間内に次のセルが入
力される確率を求める。この確率の求め方の詳細につい
ては、後述する。そして、その確率が最大である入力回
線のセルを優先して多重化させる。例えば、図１に示す
ように、多重化機能部１００にセル１１、２１、３１が
同時に入力される時は、セル３２が１００％の確率で所
定時間Ｔａ後に入力されるとすると、セル３１が１番目
に多重化される。このため、セル３１には揺らぎは生じ
ない。そして、セル１１及びセル２１が次に多重化され
る。従って、図１の多重化機能部１００の出力側に示す
ように、多重化後もセル３１の出力後所定時間Ｔａ後に
セル３２が出力され、図３と比較してわかるように多重
化後もセル３１とセル３２の間隔はＴａに維持される。
このため、スペーシング機能部１３０を通過してもスペ
ーシング機能は働かず、セル３２が遅延されることはな
い。

【００１２】図５は、入力回線１からＮまでを出力回線
に多重する優先制御付多重化装置の詳細な構成を示す。
入力回線１は、入力バッファ１０１に接続されており、
入力バッファ１０１は、時分割バス１１０に接続されて
いる。また、入力回線２〜Ｎも、同様に入力バッファ１
０２〜１０Ｎに接続されており、入力バッファ１０２〜
１０Ｎは、時分割バス１１０に接続されている。そし
て、時分割バス１１０は、出力バッファ１１１に接続さ
れており、出力バッファ１１１はスペーシング機能部１
１２に接続されている。このスペーシング機能部１１２
は、出力回線に接続されている。各入力バッファ１０１
〜１０Ｎは、信号線１２１と信号線１２２とによって優
先制御機能部１２０に接続されている。

【００１３】入力回線１から入ってきたセルは、入力バ
ッファ１０１に格納される。入力バッファ１０１は、セ
ルが格納されたことを信号線１２１を用いて優先制御機
能部１２０に通知する。優先制御機能部１２０は、同時
に到着したセルの多重化の順序を制御する。これによ
り、申告されたピーク間隔を超える揺らぎの発生を抑え
るようにする。優先制御機能部１２０から送出許可が信
号線１２２を通じて、例えば入力バッファ１０１に出力
されると、入力バッファ１０１はセルを時分割バス１１
０に送出する。すると、セルは、時分割バスから出力バ
ッファ１１１に送出され、スペーシング機能部１１２を
通って出力回線に送出される。他の入力回線２〜Ｎから
の入力セルも同様の手順を経て出力回線に送出される。

【００１４】ここで、ｍ本の入力回線から同時にセルが
到着したと仮定する。このｍ本の入力回線を、Ｋ１、Ｋ
２〜Ｋｍとし、各々の回線における同時到着セルをＣ１
１、Ｃ２１〜Ｃｍ１とする。ただし、１＜ｍ≦Ｎであ
る。ｍ本の入力回線からセルが同時に到着したことは、
信号線１２１を通して優先制御機能部１２０に伝えられ
る。優先制御機能部１２０は、各入力回線Ｋ１、Ｋ２〜
Ｋｍにおいて次到着セル（同時到着セルの次に到着して
くるセル）がピーク間隔＋多重化順序による揺らぎ時間
以内に到着する確率を求める。そして、その確率が大き
いものから先に同時到着セルを多重化する。これによ
り、申告ピーク間隔を超える揺らぎの発生を確率的に低
く抑えることができる。

【００１５】次に、図６、図７、図８を参照して優先制
御方法を具体的に説明する。まず、１番目に多重すべき
セルをＣ１１、Ｃ２１〜Ｃｍ１の中から確定する必要が
ある。そのため、２番目に多重すると都合が悪くなる場
合を考える。図６（ａ）に示すように、入力回線Ｋｉに
おいて、同時到着セルＣｉ１（１≦ｉ≦ｍ）の次到着セ
ルＣｉ２がピーク間隔Ｔｐｉで到着する場合、セルＣｉ
１が２番目以降に多重されると、都合が悪くなる。つま
り、同時到着セルＣｉ１のうち多重化により２番目以降
に多重されるセルには、１セル単位時間Ｔｃ以上の揺ら
ぎが発生するため、図６（ｂ）に示すように、多重化後
のセルＣｉ１とセルＣｉ２との間隔がピーク間隔Ｔｐｉ
より短くなってしまう。この結果、スペーシング機能部
１３０によりセルＣｉ２が遅延させられてしまう。

【００１６】次に、図７を参照して多重化しても都合が
悪くない場合について説明する。図７（ａ）に示すよう
に、次のセルＣｉ２がピーク間隔Ｔｐｉ＋１セル単位時
間Ｔｃ後に到着する場合、セルＣｉ２が２番目に多重さ
れると、図７（ｂ）に示すように、多重化後のセル間隔
はちょうどピーク間隔Ｔｐｉと等しくなる。

【００１７】以上のことから、１番目に多重すべきセル
を決定するためには、各入力回線Ｋｉについてピーク間
隔Ｔｐｉ＋１セル単位時間Ｔｃを基準とした判断を行な
う。即ち、次到着セルＣｉ２がピーク間隔Ｔｐｉ＋１セ
ル単位時間Ｔｃ以内に到着する確率Ｐｉを各入力回線Ｋ
ｉについて求める。そして、その確率が最大の同時到着
セルを１番目に多重する。次到着セルの到着確率Ｐｉを
求めるための確率分布関数として、図８に示すように、
ユーザにより申告されたピーク間隔Ｔｐｉ及び平均間隔
Ｔｖｉの指数分布を仮定する。この指数分布関数は、次
式により表わされる。Ｐ｛Ｔ≦ｔ｝＝１− exp{-(t-Tpi)/Tvi} 尚、指数分布を用いたのは一例であり、他の分布関数を
用いてもかまわない。

【００１８】２番目に多重するセルは、図６及び図７か
ら類推できるように、次到着セルがピーク間隔Ｔｐｉ＋
２セル単位時間（２×Ｔｃ）以内に到着する確率が最大
のセルとなる。同様に、３番目に多重するセルは、次到
着セルがピーク間隔Ｔｐｉ＋３セル単位時間（３×Ｔ
ｃ）以内に到着する確率が最大のセルとなる。以下、同
様にして次到着セルの到着確率Ｐｉが最大のものを選ん
で多重していく。これにより、多重化の順序が適切に決
定され、多重化による揺らぎによってピーク間隔を越え
て多重されるセルが発生する確率を低く抑えることがで
きる。この結果、スペーシング機能部１３０によりセル
間隔が広げられることがほとんど起こらなくなり、セル
の遅延が発生することが極めて少なくなる。

【００１９】図９に、本発明の装置による優先制御手順
を示す。まず、ステップＳ１でｍ本の入力回線から同時
にセルが到着したとき、ステップＳ２以下の処理を行な
う。ステップＳ２では、ｊを初期設定し、ステップＳ以
下でｊについてｍ−１回の処理を行なう。即ち、ステッ
プＳ４では、ｍ本の入力回線全てについて次到着セルの
到着する分布確率Ｐｉ｛Ｔ≦Ｔｐ＋ｊ×Ｔｃ｝を求め
る。そして、ステップＳ５でＰｉが最大のものを選択す
る。この結果、ステップＳ６で入力回線ｉの同時到着セ
ルを多重して送出する。次に、ステップＳ７ではｊを１
つ先へ進める。

【００２０】尚、上述した実施例においては、優先制御
機能部１２０とともに、スペーシング機能部１３０も備
えた場合について説明したが、本発明はこれに限定され
ることなく、スペーシング機能部１３０を備えないもの
でもよい。即ち、優先制御機能部１２０の制御によりス
ペーシング機能部１３０はほとんど機能することがない
ようになるので、セルが多少廃棄されても差し支えない
ような場合には、スペーシング機能部１３０を省略する
ことができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＡＴＭ多
重化装置によれば、同時到着セルの多重化順序を次到着
セルの到着する確率の大きい順に多重するようにしたの
で、多重化による揺らぎによって多重化後にセル間隔が
ピーク間隔を越える確率を極めて低く抑えることができ
る。従って、セルの遅延を防止でき、ネットワークの品
質の劣化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＡＴＭ多重化装置の一実施例のブロッ
ク図である。

【図２】ＡＴＭネットワークの一部の説明図である。

【図３】従来のＡＴＭ多重化装置の一例の説明図であ
る。

【図４】従来の装置の課題の説明図である。

【図５】図１の装置の詳細な構成を示すブロック図であ
る。

【図６】セル間隔が多重化後にピーク間隔を越える場合
の多重化状態の説明図である。

【図７】セル間隔が多重化後にピーク間隔を越えない場
合の多重化状態の説明図である。

【図８】確率分布関数の一例を示すグラフである。

【図９】本発明の装置による優先制御手順を説明するフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１、２、３入力回線１１、２１、３１、３２セル１００多重化機能部１２０優先制御機能部１３０スペーシング機能部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の入力回線から入力されるセルを多
重化して出力する多重化機能部と、当該多重化機能部に前記複数の入力回線から同時に複数
のセルが入力された時は、各入力回線についてその時か
ら各所定時間内に次のセルが入力される確率を求め、そ
の確率が最大である入力回線のセルを優先して多重化さ
せる優先制御機能部とを備えたことを特徴とするＡＴＭ
多重化装置。