JPH0730646A - 通信網における予約型通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のノードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを回線で接続し
てなる通信網において、輻輳の発生を起こすことなく通
信資源の有効利用を図ることができる予約型通信方式を
提供することである。 【構成】 各ノードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが伝送を希望する情
報についての総情報量Ｘ及び伝達期限Ｙを含む予約情報
Ｓ３を予め募集し、各ノードからの該総情報量Ｘ、伝達
期限Ｙ及び予め資源管理メモリＳ２に格納された通信網
全体の通信資源情報に基づき、通信資源と利用時間を各
ノードに割り当てるスケジュール手段Ｓ１を設け、スケ
ジュール手段Ｓ１により割り当てられた通信資源及び利
用時間からなるスケジュールＳ４に従って該当するノー
ドＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが通信を行う。スケジュール手段Ｓ１
は、例えば、 Σ（情報量×最短ホップ数）／Σ（情報量×使用ホップ
数） で定義される収容効率が最大となるようにスケジュール
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通信網における予約型
通信方式に関する。近年、通信技術の発達や利用者ニー
ズの多様化等に伴い、即時型通信方式を採用した各種の
通信網が開発されているが、将来のマルチメディア化等
の動向を見込んだ新たな通信方式の提供が要望されてい
る。

【０００２】

【従来の技術】現在の通信網は利用者が通信を希望した
時に通信を実現する即時型通信方式（非予約型通信方
式）を基本として成立している。

【０００３】従って、即時型通信方式を採用した通信網
においては、ある時点より未来の通信要求を正確に予測
することは原理的に不可能なので、通信品質を維持する
ため、統計等により最大負荷を予想してこれに対応し得
る交換機の能力や回線の容量等の通信資源を確保したも
のとなっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の即時型
通信方式を採用した通信網においては、負荷（通信要求
の頻度や転送すべき総情報量）が少ない場合には、通信
資源が過剰なものとなり、網の有効利用が図られていな
いという問題がある。

【０００５】また、負荷が予想以上に急激に上昇した場
合には、これに対応しきれずに輻輳を起こし、通信情報
の欠落等の通信品質の劣化を招くことがあるという問題
がある。

【０００６】そして、将来的に広帯域通信網が普及し、
マルチメディア化された通信が一般化してきた場合、通
信の負荷変動はさらに激しくなり、輻輳を起こさずに通
信資源を有効に利用することはさらに難しくなるものと
考えられる。

【０００７】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、通信網において、
輻輳の発生を起こすことなく通信資源の有効利用を図る
ことができる新たな通信方式としての予約型通信方式を
提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】（１）第１方式 例えば、図１（ａ）に示す複数のノード（交換機）Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄを回線で接続してなる通信網において、前記
各ノードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが伝送を希望する情報について
の総情報量（要求情報量）及び伝達期限（送付期限）を
含む予約情報（例えば、各ノードにおいて、図１（ｂ）
に示すような通信要求が発生しているものとする）を予
め募集し、各ノードからの総情報量Ｘ、伝達期限Ｙ及び
予め資源管理メモリＳ２に格納された通信資源情報に基
づき、通信資源の利用効率が最も高くなるように、通信
資源と利用時間を各ノードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに割り当てる
スケジュール手段Ｓ１を設ける。

【０００９】そして、該スケジュール手段Ｓ１により割
り当てられた通信資源及び利用時間からなるスケジュー
ル（例えば、図２参照）Ｓ４に従って該当するノード
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが通信する。なお、図２において、
（ａ）はノードＡ−Ｂ間、（ｂ）はノードＢ−Ｃ間、
（ｃ）はノードＢ−Ｄ間の通信スケジュールＳ４を示
し、横軸が時間、縦軸が使用帯域であり、同図における
各部の面積が総情報量を表している。 （２）第２方式 上記第１方式において、前記スケジュール手段Ｓ１は、 Σ（情報量×最短ホップ数）／Σ（情報量×使用ホップ
数） で定義される収容効率が最大となるように、通信資源と
利用時間の割り当てを行うようにする。なお、「ホップ
数」とは情報転送する際に通過するノードの数をいう。 （３）第３方式 上記第１方式において、前記各ノードから募集する予約
情報に情報伝達の優先度をも含め、前記スケジュール手
段Ｓ１は、該優先度の高いものから順に通信資源及び利
用時間を割り当てるようにする。 （４）第４方式 上記第１方式において、前記スケジュール手段を前記各
ノードにそれぞれ設け、該スケジュール手段によるスケ
ジュールを他の全てのノードに伝送し、各スケジュール
に不一致がある場合には、多数決により全体のスケジュ
ールとする。 （５）第５方式 上記第１方式において、前記ノードが収容する端末にて
利用者がサービス要求を入力したときに、データベース
を参照して該サービスに対応する総情報量及び伝達期限
を含む通信要求を該ノードに送るようにする。 （６）第６方式 上記第１方式において、前記通信網の通信資源の一部を
非予約型通信に変更可能に割り当て、同一通信網内で予
約型通信と非予約型通信を実現するようにする。 （７）第７方式 上記第６方式において、予約型通信に割り当てられた通
信資源の一部に障害が発生した場合には、前記非予約型
通信に割り当てられた通信資源の一部を該予約型通信に
使用するようにする。 （８）第８方式 上記第１方式において、前記通信網を、前記スケジュー
ル手段Ｓ１に管轄されるノードからなる予約型通信網
と、該スケージュール手段Ｓ１に管轄されないノードか
らなる非予約型通信網とから構成する。

【００１０】そして、予約型通信網から非予約型通信網
に収容された端末に情報を伝送する場合に、前記スケジ
ュール手段Ｓ１は、該非予約通信網の通信資源情報をも
基礎として前記スケジュールを求める。

【００１１】該予約型通信網と非予約型通信網との関門
（連絡）ノードは、該スケジュール手段Ｓ１によるスケ
ジュールに従って、該関門ノードと該端末に至る間に存
する中継ノードに対してルーチングテーブルの設定を要
求する。

【００１２】

【作用】将来的なマルチメディア通信の内容を考えた場
合、テレビ電話等の即時性が要求されるサービスの割合
はそれほど高くはなく、むしろ通信網を経由したニュー
スの配信、メールの送付、ファイル転送、テレビ放送等
のサービスの占める割合が高くなるものと予測される。

【００１３】これらの情報については電話のような即時
性は要求されず、せいぜい期限が設定される程度であ
る。なぜなら、通信網と人間の間のインタフェースがよ
り高機能化した場合、今日我々が新聞や雑誌を決まった
時間に講読したり、ニュースやテレビ映画等を決まった
時間に視聴しているのと同じように、受け取る情報のス
ケジューリングが容易になると考えられるからである。

【００１４】この場合、利用者（ユーザ）の網に対する
要求は通信速度ではなく、伝達期限と総情報量である。
本発明はこの点に着目し、上記第１方式として示したよ
うに、スケジュール手段を設け、一定時間に渡って利用
者からの予約情報を全ネットワーク内の端末からノード
を介して募集し、その一定時間内で全ネットワークの通
信資源を最も有効に利用できるように通信負荷をスケジ
ューリングしている。

【００１５】これにより、網を理論的な限界にまで有効
利用することや、負荷の上昇による輻輳の発生を抑制す
ることが可能になる。なお、スケジュール手段によるス
ケジューリングは、上記第２又は第３方式のみならず、
例えば、単に予約情報の受付順に通信資源と利用時間を
割り当てる等、他のものを採用することができる。

【００１６】また、上記第４方式を採用することによ
り、各ノードのスケジュール手段による結果の不一致を
防止することができ、スケジューリングの信頼性を向上
することができる。

【００１７】さらに、上記第５方式を採用することによ
り、例えば、利用者が所定の時間に始まるテレビ映画を
視聴したい場合に、これに対応するサービス要求をする
と、サービスを実現するために必要な総情報量（上映時
間に比例）及び伝達期限（上映予定時刻）は該サービス
について固有であるから、これを予めデータベースに記
憶させておき、該サービスに対応する予約情報が自動的
に求められて、該当するノードに通信要求とともに送ら
れる。

【００１８】従って、各端末において利用者が予約情報
を直接的に指定する必要はなく、利便性が向上する。ま
た、将来的に予約型通信が多くなるとはいえ、電話等の
即時型通信も勿論必要であることから、上記第６方式を
採用することにより、物理的に同一の通信網を予約型通
信網と即時性を有する非予約型通信網とに論理的に分割
して使用することができ、柔軟性が高い。

【００１９】この第６方式において、通信資源の一部に
障害が発生した場合には、予約型通信と非予約型通信と
の間でそれぞれに割り当てられた通信資源を融通し合う
ようにすれば、非常時に備えることができる。

【００２０】最後に、上記第８方式を採用することによ
り、非予約型通信網に収容された端末と予約型通信網に
収容された端末との間で相互乗入的に情報の送受信を行
うことが可能になるとともに、非予約型通信網内での通
信経路についてもスケジュール手段Ｓ１の管理するとこ
ろとなり、非予型約通信網についての通信資源の有効利
用化に寄与し得る。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図３は本発明実施例の通信網（ネットワークとも
いう）を示す。同図（ａ）は物理的なネットワークを示
し、該物理ネットワークを論理的に分割して、同図
（ｂ）に示すような予約情報の募集を行う非予約型通信
網と、同図（ｃ）に示すような本発明の予約型通信方式
による通信内容の伝達を行う完全予約型通信網とを構成
している。 （１）第１実施例 図４は第１実施例を説明するための図であり、図３の通
信網の詳細を示す図である。

【００２２】この通信網は交換機１〜５及び他の交換機
から構成され、各交換機には端末（１−１，５−１）が
収容されている。交換機１〜５は、交換手段１１、ルー
ティングテーブル１２、変換手段１３を備えている。変
換手段１３は、全ネットワークの通信要求を記憶する通
信要求メモリ１４、全ネットワークの予約可能な通信資
源を記憶する通信資源メモリ（本発明の資源管理メモリ
Ｓ２に相当する）１５、及び最適負荷配置プログラムを
実行する最適化手段（本発明のスケジュール手段Ｓ１に
相当する）１６から構成されている。

【００２３】なお、同図中，＊１はサービス要求（例え
ば、明日９時から映画を見たい）、＊２は通信要求（例
えば、１ＧＢの情報を９時までに発端末１−１から着端
末５−１へセッション番号Ｎ番で伝送）、＊３は資源予
約要求（交換機１から交換機４、交換機４から交換機５
のリンクを５時から９時までセッション番号Ｎ番が０．
２５ＧＢ／ｈｏｕｒ使用）、＊４はルーティング情報
（Ｎ番のセッションは出方路ａへ）をそれぞれ示してい
る。

【００２４】まず、各端末にはネットワーク上で提供さ
れているサービス（メールの送付、映画の送受信、ファ
イルの送受信等）と、それに対する付加情報（総情報
量、送信端末、受信端末）を管理するデータベースが設
けられており、ユーザがあるサービスを希望した場合、
このデータベースを参照して通信網に対する総情報量、
伝達期限を求める。

【００２５】そして、これらに発端末ＩＤ、着端末ＩＤ
及びセッション番号を付加してなる通信要求を非予約型
通信網を通じて全交換機にフラッディングアルゴリズム
を用いてブロードキャストし、該当交換機に通知する。

【００２６】自交換機又は他交換機からの通信要求が通
知された交換機は、図５に示されるような処理を行う。
即ち、自交換機又は他交換機からの通信要求が通知され
ると（ＳＴ１）、この通信要求（サービス要求）を受け
付け（ＳＴ２）、網への要求に変換し（ＳＴ３）、通信
要求を通信要求メモリ１４に蓄積する（ＳＴ４）。

【００２７】一定時間（最適化時間）が経過した否かを
判断し（ＳＴ５）、経過していない場合にはＳＴ２に戻
り、経過している場合には、交換機はメモリ内容に基づ
き最適負荷配置プログラムを実行し、スケジュール（資
源予約情報）を作成する（ＳＴ６）。

【００２８】その後、自交換機に接続されているリンク
（回線）についてのスケジュールのみを取り出し、要求
に対して全ネットワークで固有に決められた番号をイン
デックスとして、ルーティングテーブルを作成する（Ｓ
Ｔ７）。

【００２９】また、交換機は自らが収容している端末の
要求をスケジュールから抜き出し、該当する端末に送出
時間と送出速度を通知する（ＳＴ８）。この動作が終了
すると、各交換機は通常のパケット交換と同様にして、
パケットのヘッダに記録されている番号をインデックス
としてルーティングテーブルから出方路を判断して切り
換える。

【００３０】端末を収容している交換機は自己が収容し
ている端末に対して情報の送出を要求する。あるいは、
予め送出時間と送出速度を取り決めておき、端末はそれ
に従って通信網に対して情報を送出する。

【００３１】障害発生時には、端末に送出中止命令を出
し、再びスケジューリングの要求を出すか、非予約型通
信網の回線に切り換えて継続して送出するようにもでき
る。また、端末間通信は切断せず、交換機に本発明によ
る通信網と既存の非予約型通信網の間の通信機能を設け
ることにより障害箇所を迂回して通信を行うようにする
こともできる。また、双方の通信を乗り入れすることに
より、ユーザの要求や網の障害発生時等に柔軟に対処す
ることが可能となる。 （２）第２実施例 上記第１実施例においては、パケットのルーティングを
行う際にセッションに固有の番号を与えて、これをパケ
ットのルーティングヘッダに記載し、交換機でこのヘッ
ダをインデックスとしてルーティングする方法を採用し
ているが、逆に、図６に示すように、端末に送出時間と
送出速度を通知する際に通過する全ての交換機の出方路
番号をも通知し、それをパケットのヘッダに記載するよ
うにすれば、交換時にルーティングテーブルの参照は不
要となり交換機の負担を軽くすることができる。 （３）第３実施例 上記第１実施例において、各交換機１〜５が備える変換
手段１３を適宜に休止することにより、当該完全予約型
通信網として割り当てられている部分を一時的にあるい
は全面的に非予約型通信網とすることができる。 （４）第４実施例 上記第１実施例においては、各交換機１〜５にて変換手
段１３がそれぞれ独自に作成したスケジュールをそのま
ま使用するようにしているが、該スケジュールを全出方
路に対して出力し、これを受け取った交換機は自ら保持
しているスケジュールと比較して、Σ（情報量×最短ホ
ップ数）／Σ（情報量×使用ホップ数）で定義される収
容効率が高いと判定される方を採用してそれを全出方路
に出力する。収容効率が同じと判定される場合には予め
各交換機に与えられた番号が小さい方のスケジュールを
優先する。こうして全ネットワークでスケジュールが統
一される。 （５）第５実施例 ネットワークを流れるパケットのルーティングヘッダの
サイズを乗り入れを行う非予約型通信網におけるサイズ
と等しくする。おのおのの網でヘッダの番号の割り当て
を変え、双方の網において重複したヘッダ番号が割り当
てられないようにする。乗り入れの方向で実現手段は２
通りに別れる。

【００３２】完全予約型通信網から非予約型通信網へ
乗り入れる場合（図７参照） 完全予約型通信網の資源管理メモリ上に非予約型通信網
の資源情報も収容しておく。最適化の実行時にはこの情
報を基に完全予約型通信網から非予約型通信網に乗り入
れされる通信についても考慮した上で最適化を実行す
る。

【００３３】収容が可能と判断された場合は、完全予約
型通信網内においては通常の動作を行い、非予約型通信
網との関門（連絡）交換機において、自分の保持するス
ケジュールから宛て先端末までの経路を判定して、該当
中継交換機に対してルーティングテーブルの設定を要求
する。

【００３４】非予約型通信網から完全予約型通信網へ
乗り入れる場合（図８参照） 通信要求は通常のパケット交換方式で転送され、関門
（連絡）交換機に達するとそこから先は完全予約型通信
網の通常の設定方法に従う。非予約型通信網内の通信経
路は関門交換機が最適化を行った経路上の中継交換機に
ルーティングテーブルの設定を要求する方式にしてもよ
いし、通常の固定ルーティングとしても良い。

【００３５】

【発明の効果】本発明による予約型通信方式によれば、
通信網における負荷の最適化を図ることが可能となり、
輻輳の発生を防止するとともに、通信資源の有効利用を
図ることができるという効果を奏する。

【００３６】また、論理的に通信資源を分割することに
よる従来型の非予約型通信網と完全予約型通信網の共
存、部分的又は全面的な非予約型通信網への変更、情報
の相互乗り入れが可能であり、通信網の自由度を高くす
ることができるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明するための図であり、
（ａ）は構成の一例を、（ｂ）は予約情報の一例を示し
ている。

【図２】本発明の原理を説明するための図であり、スケ
ジュール手段によるスケジュールの一例を示している。

【図３】本発明実施例の通信網を説明するための図であ
る。

【図４】本発明第１実施例を説明するための図である。

【図５】本発明第１実施例の予約の方式を示すフローチ
ャートである。

【図６】本発明第２実施例を説明するための図であり、
パケットのヘッダにルーティング情報を記載してルーテ
ィングを行う方式を示している。

【図７】本発明第５実施例を説明するための図であり、
完全予約型通信網から非予約型通信網へ乗り入れる場合
を示している。

【図８】本発明第５実施例を説明するための図であり、
非予約型通信網から完全予約型通信網へ乗り入れる場合
を示している。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ ノード Ｓ１ スケジュール手段 Ｓ２ 資源管理メモリ Ｓ３ 予約情報 Ｓ４ スケジュール Ｘ 総情報量 Ｙ 伝達期限

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のノード(A,B,C,D) を回線で接続し
   てなる通信網において、 前記各ノード(A,B,C,D) が伝送を希望する情報について
   の総情報量(X) 及び伝達期限(Y) を含む予約情報(S3)を
   予め募集し、各ノードからの該総情報量(X) 、伝達期限
   (Y) 及び予め資源管理メモリ(S2)に格納された該通信網
   全体の通信資源情報に基づき、通信資源と利用時間を各
   ノードに割り当てるスケジュール手段(S1)を設け、 該スケジュール手段(S1)により割り当てられた通信資源
   及び利用時間からなるスケジュール(S4)に従って該当す
   るノード(A,B,C,D) が通信するようにしたことを特徴と
   する予約型通信方式。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の予約型通信方式におい
   て、 前記スケジュール手段(S1)は、 Σ（情報量×最短ホップ数）／Σ（情報量×使用ホップ
   数） で定義される収容効率が最大となるように、通信資源と
   利用時間の割り当てを行うことを特徴とする予約型通信
   方式。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の予約型通信方式におい
   て、 前記予約情報(S3)は情報伝達の優先度を含み、前記スケ
   ジュール手段(S1)は、該優先度の高いものから順に通信
   資源及び利用時間を割り当てることを特徴とする予約型
   通信方式。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の予約型通信方式におい
   て、 前記スケジュール手段(S1)を前記各ノード(A,B,C,D) に
   それぞれ設け、該スケジュール手段(S1)によるスケジュ
   ール(S4)を他の全てのノード(A,B,C,D) に伝送し、 各スケジュール(S4)に不一致がある場合には、多数決に
   より通信網全体のスケジュールとすることを特徴とする
   予約型通信方式。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の予約型通信方式におい
   て、 前記ノード(A,B,C,D) が収容する端末にて利用者がサー
   ビス要求を入力したときに、データベースを参照して該
   サービスに対応する総情報量及び伝達期限を含む通信要
   求を、該ノード(A,B,C,D) に送るようにしたことを特徴
   とする予約型通信方式。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の予約型通信方式におい
   て、 前記通信網の通信資源の一部を非予約型通信に変更可能
   に割り当て、同一通信網内で予約型通信と非予約型通信
   を実現するようにしたことを特徴とする予約型通信方
   式。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の予約型通信方式におい
   て、 予約型通信に割り当てられた通信資源の一部に障害が発
   生した場合には、前記非予約型通信に割り当てられた通
   信資源の一部を該予約型通信に使用することを特徴とす
   る予約型通信方式。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の予約型通信方式におい
   て、 前記通信網を、前記スケジュール手段(S1)に管轄される
   ノードからなる予約型通信網と、該スケージュール手段
   (S1)に管轄されないノードからなる非予約型通信網とか
   ら構成し、 予約型通信網から非予約型通信網に収容された端末に情
   報を伝送する場合に、前記スケジュール手段(S1)は、該
   非予約通信網の通信資源情報をも基礎として前記スケジ
   ュールを求め、 該予約型通信網と非予約型通信網との関門ノードが該ス
   ケジュール手段(S1)によるスケジュールに従って、該関
   門ノードと該端末に至る間に存する中継ノードに対して
   ルーチングテーブルの設定を要求するようにしたことを
   特徴とする予約型通信方式。