JPH09506749A - 通信網を制御するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は通信網（１）における網のノード（２と３）による呼の受付けを所要のサービスの品質を有しながら制御する方法を提供する。この方法の構成にはその呼を受付けるときはそのノードが過負荷になる確率の関数の最小の値（インフィマム）を決定する段階と、その最小の値からその呼が受付けられたときの、呼の実効帯域幅をそのノードに対して決定する段階と、対応するサービスの品質を決定する段階とが含まれる。対応するサービスの品質は網の満足すべき動作に必要とされるサービスの品質と比較される。品質が維持されるか、それより良いものであれば、その呼はそのノードで受け付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】 通信網を制御するための方法及び装置 この発明は通信網、とくに、しかしそれに限定されるわけではないが、非同期 伝送モード（ＡＴＭ）網を制御するための方法及び装置に関する。 ＡＴＭ網は呼の統計的な多重化を可能にするように制御して、同期伝送モード （ＳＴＭ）方法が使われた場合よりも多い呼を搬送できるようにしている。 通信網内の各ノード又は資源はある搬送能力（容量）をもつ。この能力はある 種の呼をある数だけそのノードが搬送できる能力である。呼は多数の接続で成り 立ち、各接続は論理的なエンドからエンドへのリンク（端間リンク）である。あ るノードが過負荷になるのを回避するために、そのノードによる呼の受け付け（ アクセプタンス）を制御する必要があり、これがコネクション・アクセプタンス ・コントロール（ＣＡＣ：接続受付制御）方法によって達成される。 ある通信網からの収益発生は網上に許容される呼の数と密接に関連している。 そこで、ＣＡＣアルゴリズムは網に許される品質（クオリティ・オブ・サービス ：ＱｏＳ）を維持し、使用できる網資源を考慮するように求める。さらに重要な こととして、ＣＡＣアルゴリズムが呼受付け判断をする速度があるが、これは主 体となる顧客が提供されたサービスを受け入れる際に衝撃を与えるからである。 網のＱｏＳもしくは網のノードは各種のパラメータもしくはパラメータの組に 依存する。これらのパラメータは網伝搬時にデータの特定のセルの損失の確率で 、セル損失確率と呼ばれるもの（セルは４８バイト／オクテットの制御情報と５ バイト／オクテットの制御情報であるデータのパケットを含む時分割多重機構で ある）；網を通って進行するときにセルが体験する遅延の尺度であるセル遅延； 異なるセルのセル遅延時間内の差の尺度であるセル遅延変量を含んでいる。 現在のＣＡＣ方法は、コンボリューション（畳み込み積分）と呼ばれる過程を 利用する。コンボリューション応用方法は正確であるが、かなりの計算力を必要 とし、しかもその上に長時間をとって網上での呼の設定に遅延を生じ、ある種の 呼やサービスでは受入れ難い。この問題は呼の混合が一層多様になると、より一 層重大なこととなる。例えば、広帯域の集積サービスディジタル網（ＢＩＳＤＮ ） は音声データ、ディジタルＴＶデータ、ディジタル高解像度ＴＶデータ、テレビ 会議用データ、及びマルチメディアデータを搬送する呼を載せることができる。 データは異なる特性を持ち、例えば、一定のビットレート又は可変ビットレート であってよく、必要とされる帯域もまた異なっていてもよく、例えば、音声呼は ６４kbpsを必要とするが、ビデオ呼は１４０Mbpsを必要とすることになる。網内 の各ノードは、同じ帯域幅要件（例えば全部音声）で同一の接続をある数だけも つか、あるいはこの方が良くある場合となろうが、異なる帯域幅要件（例えば音 声とビデオの両方）で異なる形式の呼をある数だけもつかのいずれかとなる。 呼の内部のセルの流れのレートは統計的に変動している。セルの流れの統計的 な変動は正規、ガウス、オンオフ、又はベルヌイといった分布によってしばしば モデル化される。特定の分布のモーメント生成用関数は統計的変動の項でその分 布の性質を要約する方法となっている。 この発明の第１の特徴によると、ある通信網内のあるノードに対して呼の受付 を制御する方法が提供される。ノードは呼搬送用能力Ｃを有し、網は必要とされ るサービス品質を備えるものとする。この発明の方法は次の構成をとる： もし呼を受付けるときはそのノードが過負荷となる確率の関数、ｆ（ｔ）を決 定する； 関数ｆ（ｔ）のinfimum（インフィマム：とり得る値の最低値をいう）を与え る値θを決定する； もしその呼がそのノードで受付けられたときは、実効帯域幅をθ値から決定す る； 実効帯域幅と能力Ｃとから、呼を受付ける場合のサービスの品質を決定する； 決定したサービス品質と必要とされるサービス品質とを比較して、決定したサ ービス品質が必要とされるサービス品質より劣らないときはそのノードで呼を受 付ける。 値θから決定した実効帯域幅を利用することにより、サービスの品質が以前の コンボリューション方法よりも一層早く判断できる。好ましくは、使用したサー ビスの品質パラメータはセル損失確率であり、これが値θを用いて実効帯域幅か ら決定されるようにする。この値が必要とされる網のセル損失確率と比較され、 必要とされるセル損失確率が超過していなければ、そのノードで呼を受付ける。 ノードの能力Ｃはノードの動作の際にもしくは初期の動作前段階で決定され、 ノード内もしくはそのノードを制御する網管理システム内に記憶される。同様に 、実効帯域幅は網の動作の際に“オンライン”生成したθ値（単数又は複数）、 又は記憶されたθ値（単数又は複数）から計算される。θ値（単数又は複数）は ルックアップテーブル又は他のデータ構造内に記憶されて、必要時に抽出される 。これはさらに高速の制御が必要なときに好ましい。 この方法は網内の各ノードにより、もしくは網内のノードのすべてを制御する 素子マネージャによって実行される。 好ましくは、呼に対して必要とされるサービスの品質は呼によって宣言された パラメータから決定される。宣言されたパラメータは、呼が一定ビットレートか 可変ビットレートのいずれかあるいは他のパラメータであっても、必要とされる 手段又はピークビットレートであってよい。また、顧客のサービス契約により決 めたものでもよい。 この発明の第２の特徴によると、網のノードに対する呼の受付けを制御するた めの装置が提供されている。ノードには通信網における呼搬送能力Ｃを有し、網 は必要とされるサービス品質を備えるものとし、この装置は次の目的を持つ手段 で構成される： もし呼が受付けられたときに、ノードが過負荷となる確率の関数ｆ（ｔ）のin fimum（インフィマム：とり得る値の最低のもの）を与える値θを決定する； もし呼がそのノード上で受付けられたときに値θから実効帯域幅を決定する； 呼が受付けられるときは、そのノードのサービスの品質を実効帯域幅と能力Ｃ とから決定する； 決定されたサービスの品質を必要とされるサービスの品質と比較して、決定さ れたサービスの品質が必要とされるサービスの品質よりも劣ることがなければそ のノードで呼を受付ける。 この発明の特定の実施例に限定したものとして、付帯の図面を参照して記述し ていく。 図１はこの発明の実施例により動作する通信網を示す； 図２は図１に示す網を例示する図である； 図３は素子マネージャの役割を取り入れた網のノードを形成する模式的な構成 図である； 図４と５とは図３に示すノードのデータ構造の模式的形態を示す； 図６は網の動作の図である； 図７は２つの呼のクラスの混合したものに対しアクセプタンス（受付け）バウ ンダリィ（境界）を示す説明図である； 図８はこの発明の実施例で使われるデータ構造の図である； 図９は別な通信網を示す； 図１０は別なデータ構造の模式的形態を示す； 図１に示すように、通信網１は複数の網ノード２と関係する網素子３とで成る 。各素子３は網内でノードからノードへデータを伝送するスイッチング素子と同 じものと考えてよい。したがって、この素子は図２で明瞭に示したようにノード 間の伝送経路を形成している。 呼が網を通って巡る経路を作る方法は当業者に知られており、Eurescom P106 VP Handling Functional Model、Dynamic Alternate Routing 又は Adaptive Al ternative Routing によって支配されている。呼設定はＩＴＵ規格Ｑ２９３１の ような既知のシグナリングプロトコルによって達成される。 各ノードはそれが関係する素子３を制御する。すなわち、通信網１はローカル な制御（中央制御と対比される）を有し、中央制御には中央素子マネージャがあ る。ノード２はデータ記憶部４と計算機５とでなる。各素子３と各計算機５とデ ータ記憶部４とはいずれも既知のものであり、ここでは詳述しない。 各素子は自分自身の呼の受付けを制御する。各素子はしたがって素子マネージ ャを備えていると考えることができ、図３に示すような構成のデータ記憶部４を 有している。このデータ記憶部は多数のデータ記憶領域４ａないし４ｇで構成さ れる。 記憶領域４ａは呼をクラス分けする（分類する）ための情報を記憶し、呼クラ スデータ記憶と呼ばれる。呼クラスデータ記憶はルックアップテーブル（一覧表 ）の形で構成されるメモリ構造で成る。ルックアップテーブルは図４に示され、 ４ つのデータフィールド、４ａ₁，４ａ₂，４ａ₃，及び４ａ₄で成る。データフィー ルド４ａ₁はサービスクラス番号を含む。データフィールド４ａ₂は文字（キャラ クタ）のストリング（系）としてサービスを記述したものを含んでいる。データ フィールド４ａ₃はメガビット／秒すなわちMbpsで表わしたピークレートレンジ を含み、そこには網への接続を試みた呼が入るようにしている。フィールド４ａ₄ はビットレート形式に関する情報を含み、それはＣＢＲ（一定ビットレート） 又はＶＢＲ（可変ビットレート）であってよい。 例えば、サービスクラス３．１をとると、それはビデオ会議サービスであり、 宣言されたピークビットレートレンジ（２，１０］Mbpsを有し、ビットレート形 式は一定ビットレートである。（これは宣言されたピークビットレートＸが２＜ Ｘ≦１０Mbpsであることを意味する）。 データ記憶４ｂはエンティティ・プロフィル・データベースと呼ばれ、その理 由はサービスクラス数のテーブルと適当なサービスの品質値とを含んでいること により、この場合はサービスの品質はセル損失確率であってそのクラスで受容で きるものとしている。図５はそのテーブルを示し、サービスクラス数がデータフ ィールド４ｂ₁内に含まれていて、サービスの品質（ＱｏＳ）値がデータフィー ルド４ｂ₁内に含まれていることが分かる。したがって、クラス２．１の呼はセ ル損失確率が１×１０^-7を有するサービス品質又はそれ以上の品質を要求してい ることが分かる エンティティ・プロフィルは可能性のある呼が比較されて、あるクラスに指定 されるようにする。ｎ個のサービスクラスが網内にあり、網はベクトルＳ＝（Ｓ₁ ，・・・，Ｓ_n）により定義されていて、Ｓ内の各要素は呼のクラスを記述する 要素（タップル）であって、言うなれば、ベクトルＳの各要素は図４と図５とに 示したテーブルの内容（エントリィ）の組合わせである。 記憶領域４ｃは網内を通って進行している呼についての情報のマトリックスを 含み、したがって進行中の呼のデータ記憶と呼ばれる。もっと詳しくは、これが 各網素子に対する進行中の呼の数を記憶し、また網内のすべての素子に対してあ る網素子を使っている各呼のクラスに対する進行中の呼の数を記憶する。記憶さ れているマトリックスは“ＣインＰ”（Ｃ ｉｎ Ｐ）と呼ばれ、Ｃ ｉｎ Ｐ ただしｎクラスに対してであり、またｉ∈（１，・・・，ｍ）である。 整数マトリックスＣインＰは実質的にはｍ×（ｎ＋１）マトリックスであり、 その要素｛ｎｃ_ik｝は次のように定義される： 記憶領域４ｄはスイッチルーティング（経路決定）テーブルを含み、そこには 網内の隣接するノード及び素子についての情報、例えばその呼搬送能力などが記 憶されている。 記憶領域４ｅはＱｏＳ関係のマトリックスを含む。これらは現時点でそのノー ドを使用している各呼の形式（ａ_jkと呼ぶ）の実効帯域幅である。これは大きさ がｍ×（ｎ＋２）の実際のマトリックスで、網内のｍ個の素子とｎ個のサービス クラスに対して各サービスクラス内の現在の係数ａ_jkを記憶する。（ｎ＋１）番 目の列は実際の値ｃ_iθ_{t}／ln１０を、（ｎ＋２）番目の列はその素子に対する 目標セル損失確率を記憶する。目標ＱｏＳは素子上のクラスの混合を考慮して、 そのクラスに対する最低の要求セル損失確率を見つけることにより見出だされる 。 ＱｏＳ関係マトリックスは次のとおりである： データ記憶領域４ｆはデータ値θのテーブルとして構成され、データ値θは実 効帯域幅を生成するのに使用される。θの値は網内の素子と典型的なノードを使 用することになる呼のクラスの複数の混合に対するものである。値θは関数ｆ（ ｔ）に対するinfimum を与える値であり、すなわちｆ（θ）はinfimum である。 関数ｆ（ｔ）はChernoffバウンド(bound)を用いて呼の各クラスに対する実効帯 域幅を計算するものであってよい。実効帯域幅はモーメント生成関数から求めら れる。定理によると、 ここでＣはリンクの容量であり；Ｓｎはすべての呼の重畳（スーパーポジショ ン）すなわちリンク上の負荷であり；ｎは呼の数であり；Ｍ（ｔ）はモーメント 生成用関数であって、例えばこの関数はオン・オフトラヒックに対してＭ(t)＝m exp（θｐ）＋１−ｍであって、ｍは平均、ｐはピークを示す。 この表現は、リンク容量Ｃを超えたリンク負荷（Ｓｎ）の確率の自然対数が大 カッコ［］内の表現のinfimum（又は最大の低位バウンド）（θについて）で与 えられることを示している。θはこの定理を満足するｔの値である。 これらの値は網が構成されたときに前もって計算され、表形式で記憶され、適 切なθ値が実効帯域幅を生成するのに使用できるようにされ、その都度θ値を生 成する必要がないようにしている。 最後のデータ記憶４ｇは短い期間（ターム）のメモリでｍ×（ｎ＋２）の大き さで、接続ルートに対するＱｏＳ関係を含むものを記憶する。マトリックスは新 しい呼が到着したときに、後に述べる仕方で創り出される。 計算機５はこの発明による方法を実行するようにプログラムされている。計算 機５は素子マネージャ機能を提供するので、図中５ａを記した素子マネージャと 考えることができる。素子マネージャ５ａはデータ記憶領域４ａないし４ｇへの アクセスを有し、呼情報を処理して網１上の素子（その関連素子も含む）とノー ドによる呼の受付け（アクセプタンス）を制御する。データ記憶領域４ａないし ４ｆとその関係するスイッチング素子とは既知形式のデータバスによって素子マ ネージャ５ａに接続されている。 網内の各ノードにより、ある素子に対してある呼が受付けられるか拒否される かの方法は図６の流れ図に例示してある。 第１の段階はブロック６でデータ記憶領域を初期化する。これにより、前に述 べた記憶領域４ａないし４gが構成され、初期値が入力され、その中にはθ値の 計算とデータ記憶領域４ｆへ記憶された表へのそれらの入力とが含まれている。 θ値はオフラインで計算され、初期化で素子マネージャ５ａによってロードさ れる。例えば、ピークビットレートが２Mbits／秒で平均が０．２Mbits／秒の呼 が１４０Mbits／秒リンク上で多重化されようとすると、Chernoffの理論（Chern offバウンドとも大きな偏位バウンドとも呼ばれている）から次の関係が得られ る。 ここでＣはリンクの容量であり、簡単のためにピーク呼ビットレートの項で表 現することとし、すなわち１４０／２＝７０である。 Ｓｎはすべての呼の重畳すなわちリンク上の負荷である。 ｎは呼の数である。 Ｍ（ｔ）はモーメント生成用関数で、オン・オフトラヒックではＭ（ｔ）＝me xp(tp)＋１−ｍとなり、ｐはピークビットレートで、ここでは容量がピーク呼レ ートで正規化されているから１となり、ｍは平均呼レートであって、ピークが１ に正規化されているので０．２／２＝０．１となる。したがって、Ｍ（ｔ）＝0. 1 exp(t)＋１−0.1 である。 式（２）は容量（Ｃ）を超えたリンクの負荷（Ｓｎ）の確率の自然対数がθに ついてのinfimum（すなわち大カッコ内の表現の最大最低バウンド）によって与 えられることを表現している。 シータ（θ）はｔについての表式（２）を微分することによりオフラインで計 算され、式（３）を得る。 最小を得るためにこの微係数をゼロと置いてｔについて解くと、ｔの値がθで ある。 上述の条件でこれを簡略化して式（５）を得る。 したがって、上述の条件でｔ＝θの適切な値が生成され、素子マネージャ５ａ によって使用されるために記憶される。 同様にして、呼の形式が異性混合（ヘテロジニアス・ミックス）しているもの に対するθ値がいろいろな数と呼の混合に対して得られ、離散的な値の範囲を与 えるものとなり、それから適当なθ値がその動作中に網上の負荷に対して選べる ようにしている。 網内のノードはアイドルブロック７によって表現されているように呼を待つこ とになる。 次に、呼到着ブロック８で表わされているように呼がノードに到着し、宣言さ れた特性が素子マネージャ５ａによって呼クラス記憶領域４ａ内に記憶されてい る特性と比較されて、適当な呼のクラスが決定される。こうして呼があるクラス に指定される（ブロック９）。例えば、呼が宣言したピークビットレートが(0,0 .064]Mbpsであり、可変ビットレートＶＢＲ形式のものであってよい。（表現方 法である（ｘ，ｙ］の意味は、ある値がｘよりは大きいが、ｙよりは小さいか又 は等しいことを指し、この場合は０より大きく、０．０６４に等しいかそれより も小さいことを指す）。サービスクラス１．２はこの宣言されたピーク及びビッ トレート形式に相当している。この値は素子マネージャ５ａに戻され、そこでこ のサービスクラスがエンティティプロフィル記憶領域に入力され、図５から分か るようにサービスの品質値ＱｏＳ１×１０^-9が戻される。こうして選ばれた素子 がセル損失確率１×１０^-9以下を提供する。 次の段階は呼を搬送するために適当な素子を選ぶことである（ブロック１０） 。スイッチルート表４ｄは適切な素子を選ぶために照会される。素子が能力に応 じて選ばれて、網を通って必要とされる論理方向に特定クラスの呼を搬送できる ようにする。 素子マネージャ５ａはこのクラスの呼がすでに選ばれた素子を用いているかど うかを進行中の記憶領域４ｃを参照することにより判断する（ブロック１１）。 例えば、呼がクラスｋであり、選ばれた素子がｅ₁であるような状態を考える。 この素子上に進行中のこのクラスの呼があると、記憶部４ｃ内に記憶されている 進行中の呼のマトリックスのｎｃ_ik値はゼロよりも大きい。もしこれであれば、 網マネージャ５ａはサービスの品質関係を検査する（ブロック１２）（後に述べ る）か、そうでなければ情報を用いてサービスの品質関係を再計算する（ブロッ ク１３）（後に述べる）。 ｎｃ_ikがゼロよりも大きい場合には、素子マネージャ５ａは記憶領域４ｅ内に 記憶されているサービスの品質関係を検査して、素子ｅ_i上にｋ形式の呼を加え ることがサービスの品質に加える効果を判断する。これがブロック１４で示され ている。サービスの品質がまだ受容できるものであれば、すなわち、維持される のであれば、呼はその素子に対して受付けられる。 受付けられる新しい呼に対して、 ここでＣ_i ＝資源ｉの容量、 θ_i ＝素子上の呼の混合に対する実効帯域幅を計算するために使われる 必要とされるθ値、 ａ_ij＝Chernoffバウンドからこのθ値を用いて計算された実効帯域幅で ある。 これは線形関係に帰する。２つの呼の形式に対して、素子１に対するＱｏＳ関 係が新しい呼を受付けることになることは例えば、 0.1 ｎｃ₁₁＋0.01ｎｃ₁₂−0.5 ≦１０^-2 の形をとる。 この計算を実行するために、素子マネージャ５ａは記憶領域４ｆとして初期化 して創られたものの中にあるθ値のテーブルを参照してあるθを得る（ブロック ６）。これは選ばれるクラスのトラヒック混合によると適切な値である。各θは 特定の呼の混合に対する受付け境界（タンジェント）を与える。これは多重化ポ テンシャルの“温度”のようなものと考えることができる。θの小さな値は呼混 合に与えられる多重化利得に対するポテンシャルが高いことを意味している。逆 に、θの大きな値は呼のこの混合での多重化利得のポテンシャルは低いことを意 味する。 例えば、一定のビットレートの音声データと可変ビットレートのビデオデータ との混合を図７に示したグラフで考えてみる。受付け境界（アクセプタンス・バ ウンダリィ）が破線１０で描かれており、θ値のテーブル内に記憶されているθ 値はθ₁，θ₂及びθ₃である。 グラフ上のｘに対してθ₃は実効帯域幅を計算するのに使用されるθ値である 。 同様に点ｙに対してはθ₂が使用に適した値であり、点ｚに対してはθ₁が適し た値である。 もし、ＱｏＳが素子に求められている値を下回ると、その素子に対して呼が拒 否される（ブロック１５）。別な素子が見つけられなければならない（ブロック １６）か、呼が網１では受付けられずにアイドルへ戻る（ブロック７）。 ｎｃ_ikの値がゼロであると、素子マネージャ５ａは素子ｉに対してサービスの 品質関係を再計算する（ブロック１３）。これには記憶領域４ｆに記憶されてい るθ値のデータベーステーブルから、新しいトラヒック混合に適したθ値が抽出 される。呼が受付けられるか否かを判断する前に、適切なθ値を選択するために それが受付けられるものと仮定する。もし接続がその素子にとって新しいクラス に属するとすると、ＱｏＳ関係でノードの短期間のメモリ内に記憶されているも のが、ＱｏＳデータ記憶内に記憶されている関係に重ね書き（オーバーライト） する。 θ値は次に関係１に挿入される。素子ｉに対する新しいＱｏＳが目標セル損失 確率に等しいかもしくは小さいときは、新しい呼が受付けられ、そうでなければ 拒否される。もし呼が受付けられると、新しいＱｏＳ関係は短期間メモリ記憶４ ｅに書き込まれる（ブロック１７）。 網１を通るルート内の次の素子が接続され、プロセスが接続用の最終の素子に 至るまで繰返される（ブロック１８）。呼はそこで網全体で受付けられる（ブロ ック１９）。 端・端間（エンド・トゥ・エンド）接続内のすべての素子が接続を受付けたと きは、進行中の呼データ記憶領域が受付けた接続のクラスに１を加えることによ って更新がされる。呼が終了したとき、すなわちクリアダウン（ブロック２０） のときは、進行中の呼データ記憶領域は再び更新される（ブロック２１）。 さらにこの発明の実施例が動作する方法を説明すると、多数の網の例が記述さ れることになり、その各々は前に記述したように網ノードと素子とで成り、同じ 方法で構成されて動作されることになる。 ５ノード、６素子網の第１の例を図９に示し、リンク又は素子の全部の使用で きる容量は１４０Mbpsである。理想的には、網に入る呼はその平均ビットレート とともにそのピークビットレートを宣言する。もしピークビットレートだけが与 えられると、その呼は平均がピークであるＣＢＲと仮定される。 オン／オフ又はバースト形式である呼トラヒックに対しては、モーメント生成 関数は次のとおりである。 Ｍ(ｔ)＝ｍ₁exp(θｐ₁)＋１−Ｍ₁ ここで ｐ₁はクラス１の呼に対するピークビットレート要求である。 ｍ₁はクラス１の呼に対する平均ビットレート要求である（ピーク／平均とし て表わされる）。 θはinfimum θ又は“温度”である。 ベクトルＳ＝（Ｓ₁，Ｓ₂）によって定義される網内に２つのサービスクラスが あり、Ｓ内の各素子が次のサービスクラス定義により規定されている。 サービスクラスＳ₁、宣言されたピークレンジ（0,0.064]Mbpsはサービスの品 質（ＱｏＳ）１×１０^-2を要求し、一定ビットレート（ＣＢＲ）を持つ電話サー ビスである；また サービスクラスＳ₂、ビデオサービス（ＨＱ）で宣言されたピークレンジが(0. 064,2]であり、可変ビットレート（ＶＢＲ）であって、ＱｏＳが１×１０^-7であ る。このデータは前に述べたように呼クラス記憶領域４ａに保持されている。 リンクを共用している異なるクラスの呼とは低い方のセル損失確率１×１０^-7 が維持されなければならない。 データベースに対する一般的な大きさ決定用(dimensioning)アルゴリズム、すな Ｃ_iであることを示している。（この数はθに対して１でない値を記憶するだけ に縮めることができる。θの値の組はＡ＝｛θ_(1),θ_{(1 2),}θ₍₂₎｝で定義され る。この例では、この組はＡ＝｛１，0.8333，0.4143｝である。第１の入力は任 意なものとなるように選ばれる値である。その理由はこの場合にはサービスクラ スＳ₁の呼だけが一定ビットレートＣＢＲの網上にあるからである。ピークレー ト割当てが用いられて、統計的な多重化は不可能である。θに対するすべての値 は記憶領域４ｆ内に記憶される。 ある時間で特定の点を仮定し、網が負荷として素子ｅ₂とｅ₅とが６００の６４ kbpsＣＢＲ音声呼と２３の２MbpsＶＢＲ高品質ビデオ呼とを搬送しているとする 。他の素子ｅ₁，ｅ₄，ｅ₃又はｅ₆にはいずれも他のトラヒックがないとする。 進行中の呼（Ｃ ｉｎ Ｐ）は前に述べたように記憶領域４ｃ内に記憶され、 マトリックスは次のようになる。 このマトリックスの各要素は素子のｅ₁（１は１〜６）上にあるクラスＳ₁（及 び／又はＳ₂）の呼の数を表わす。上記の条件では、 Ｓ₁は６００×６４kbpsＣＢＲであり、 Ｓ₂は２３×２MbpsＶＢＲであるから次のようになる。 ＱｏＳの関係はピーク及び平均のビットレートで２つのサービスクラスのもの と、データ記憶領域から選ばれたθ_{1,2}とを用いて計算される。両方の呼のク ラスが素子２と５を用いているからである。 Ｑｏｓ₂，ＱｏＳ₅＜0.0232ｎ₂₁＋0.1552ｎ₂₂−50.67. 結果のマトリックスは 仮に、ピークビットレート２Mbpsと平均ビットレート２００kbpsとを必要とす るビデオ呼形式の新しい呼が図１０に示したように網のノード１と５との間の接 続を求めたとする。ノード１の素子マネージャ５ａによって選ばれる第１の素子 がｅ₂であるとすると、この素子はすでにこのクラスの呼を搬送しているから、 ＱｏＳ₂がまずチェックされる（ブロック１２）。 Ｑｏｓ₂≦0.0232×600 −0.1552×(23+1)−50.667 ６００の６４kbpsＣＢＲ音声呼がすでに素子によって搬送され、また２３と追 加の１の２Mbpsビデオ呼があるからである。そこで、 Ｑｏｓ₂≦−３３（＝セル損失確率１０^-33） となる。 こうしてＱｏＳは維持される（ブロック１４）。セル損失確率１×１０^-33は 要求されているサービスの品質である１×１０^-7よりも小さいからである。次に 選ばれる素子はｅ₅であり（ブロック１０）、前述の段階が繰返される。ｅ₅は接 続に対して最新の素子であるから、端・端間接続が存在し（ブロック１８）、呼 が受付けられる（ブロック１９）。 網を経由したルート形式を要求する次の呼が素子ｅ₁とｅ₄との上で搬送される と仮定する。新しい呼は新しいクラスのもので、１０００×６４kbps呼がすでに ルートｅ₁，ｅ₄上にある。前と同じ条件、すなわち、どの呼もクリアダウンされ ていないとすると（ブロック２０）、負荷は： ６００×６４kbpsＣＢＲ音声呼が素子ｅ₂とｅ₅上に、 ２４×２MbpsＶＢＲ高品質ビデオ呼がｅ₂とｅ₅上に、 １０００×６４kbps音声呼が素子ｅ₁とｅ₄上にあることになる。 この場合、進行中の呼のマトリックスは、 であり、結果のＱｏＳ関係マトリックスは この場合、θ_{1}及びθ_{1,2}の両方の値が使われている。θ_{1}はＣＢＲレー ト呼だけに関係し、ピーク割当てを要求し、ＱｏＳ関係は、リンクで受付けるこ とができる接続の最大数についての拘束条件すなわち容量／ピークビットレート にすぎなくなる。 仮に、新しい呼がまた形式Ｓ₂のビデオ呼であるとする。ノード１によって選 ばれる第１の素子がｅ₁であるときは、この形式の呼はすでに素子ｅ₁を用いては いないから、ＱｏＳ₁に対する関係は再計算される（ブロック８，９，１０，１ １及び１３）。 ＱｏＳ≦0.0232×1000＋0.1552−50.667 ＱｏＳ≦-27 すなわち、セル損失確率は１×１０^-27に等しいかそれより小さ く、要求されたサービスの品質よりも良く、呼は素子ｅ₁で受付けた呼よりも良 い。次の素子で選ばれるのはｅ₄であり、これは同じトラヒック負荷を有するか ら、同じ条件が支配し、呼は素子ｅ₄で受付けられ、素子ｅ₄に対する関係は短期 間メモリ記憶４ｇ内で更新される。端・端間ルートが存在し、呼は網に対して受 付けられる（ブロック１９）。進行中の呼マトリックスは更新され（ブロック２ １）、ＱｏＳ関係マトリックスは短期間メモリ記憶４ｇから更新される。 仮に網上の負荷が次のように増えたとする。 ６００×６４kbpsＣＢＲ音声呼が素子ｅ₂とｅ₅上に、 ２４×２MbpsＶＢＲビデオ呼がｅ₂とｅ₅上に、 １０００×６４kbps音声呼が素子ｅ₁とｅ₄上に、 １×２MbpsＶＢＲビデオ呼がｅ₁とｅ₄上に、 １０００×６４kbps音声呼が素子ｅ₃とｅ₆上に、 １３２×２MbpsＶＢＲ高品質ビデオ呼がｅ₃とｅ₆上にある。 この負荷の下で進行中の呼マトリックスと、ＱｏＳ関係マトリックスとはそれ ぞれ次のようになる。 すべての素子ｅ₁ないしｅ₆がＱｏＳ関係（実効帯域幅）が同じであるクラスの 呼を搬送していることに留意されたい。 この負荷の下で、クラスＳ₂のビデオ呼がノード１からノード６まで網を通っ て進む必要があるとする。ノード１の素子マネージャ５ａは素子ｅ₃を経由する ルート形成を考える。 新しい呼は素子ｅ₃をすでに使用するクラスのものであるから、素子ｅ₃に対す るＱｏＳ関係、ＱｏＳ₃がチェックされ（ブロック１１）、 ＱｏＳ₃≦0.0232×1000＋0.1552×(132＋1)−50.667 ＱｏＳ₃≦-6.9 ビデオ呼は保証されているセル損失確率１×１０^-7を必要とするから、呼は素 子ｅ₃に対して拒否される（ブロック１５）。代わりの素子が選ばれ（ブロック １６及びブロック１０）、そして過程が繰返される。 この発明の別な実施例ではθ値のテーブルを免除し、それに変ってオンライン 方法でθ値を計算するための情報を含むデータメモリを備えるようにもできる。 この方法は、上述の実施例で使われたよりも大きな数の呼クラスによって使え るように改良できる。また、網上に識別されていない呼が現れたとしても、デー タ記憶に対して新しいクラスを定義した上で加えることができる。あるいは、デ ータベースを手動で更新してもよい。 サービスのクラスを増加することによって、トラヒックの各クラスが一層正確 に定義され、トラヒック特性がより良く取り扱われるようになる。この結果、大 きな統計的利得がもたらされるが、無論、データ記憶上の要求が増すことになる 。 θ値のテーブルから、あるいは１つのモーメント生成関数から求めた各種のθ 値からθ値を選ぶとき、１日のうちの時刻を基準として一番適切なθ値を選ぶこ とが可能である。履歴データベースから１日のうちの特定の時刻にクラスのある 種の混合をトラヒックがもつことが分かる。網が利用されると、履歴データベー スが作り上げられ、選ばれたθ値と、その結果の多重化方法の効率と、この性能 データを取り込んだθ値が多重化利得を最適にするように定期的に更新されたか どうかとを網が監視する。これは手操作で行うことができるが、定期的にこれを 自動的に行うように網が構成されることを意図している。多数のθ値を使用する 代わりに、ある実施例では単一の値が使用されるようにする。 θのテーブル４ｆは図１０に示したようなθテーブルの組として用意すること ができる。テーブル４ｆ₁は１日のうちの時間がｔ₁、例えば午前８時から午前１ ２時までに使用される。テーブル４ｆ₂は１日のうちの時間がｔ₂、例えば午前１ ２時から午後６時までに使用される。テーブル４ｆ₃は1日のうちの時間がｔ₃、 例えば午後６時から午後８時までに使用される。 適当なテーブルを選ぶために、素子マネージャ５ａは時計を含む。１日のうち の時間は素子マネージャ５ａによって決められ、時計が参照され、次いでテーブ ル４ｆ₁，４ｆ₂又は４ｆ₃の適当な１つが１日の時間に対して選ばれる。 この発明の実施例では、呼のしきい値を基準としてθ値が選ばれる。これには 各サービスクラスに対してリンク上で進行している呼の数を監視する必要がある 。しきい値は図８に示したしきい値表内に記憶される。しきい値に到達すると、 次のθ値が選ばれる。 図７に示したように呼の形式の各種の可能な組合わせを考える。素子マネージ ャ５ａはビデオＶＢＲ形式の呼の数が２７０ないし３４５呼の間であると判断す るときは、θ値としてθ₃を選ぶことができる（図８参照）。同様に、６４kbps ＣＢＲ呼の数が１８９０ないし２１５６の範囲であれば、θ₁が使われる。その 他の場合はθ₂が使われる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年１月２２日 【補正内容】 請求の範囲 １．通信網内にあって、所定のサービスの品質を提供することが求められかつ 帯域幅搬送容量Ｃを有するノードに対する呼の受付けをする方法であって、 該ノードによって受付けられた異なる数の呼に対してそのノードが提供するこ とになるサービスの品質についての表式を計算し、その表式がChernoffの定理に 対応し、かつ（ａ）呼の数、（ｂ）ノードの帯域幅搬送容量Ｃ）及び（ｃ）量ｔ の関数であり、異なる数の呼の各々に対して適切なものであるｔのθ値は、該表 式の値を最小とするものであり、かつθの値は該異なる数のサブセットを形成す る呼の数の選定に適したものであり、 要求された呼が受付けられ、また上記の計算されたθ値が呼のこの数に対して 最適なものであるときは、そのノードによって搬送されることになる呼の数を該 表式に代入し、 該表式の結果の値をそのノードから求められるサービスの品質と比較し、 該結果の値が所定のサービスの品質よりも小さくないときは要求された呼を受 付けることを特徴とした方法。 ２．該呼の数の各々は複数の呼クラス内の相対的な呼の数の内容によって成り 立っている請求項１に記載の方法。 ３．前記表式は［ｎ（ｌｎ（Ｍ（ｔ））−ｔＣ］であり、ここでＭ（ｔ）はモ ーメント生成関数であり、ｎは呼の数である請求項１記載の方法。 ４．各サービスの品質は呼損失確率である請求項１ないし３のいずれか１つに 記載の方法。 ５．計算されたθ値はメモリ構造のテーブルに記憶される請求項１ないし４の いずれか１つに記載の方法。 ６．この呼の数に最適である前記計算されたθ値は、この呼の数を少なくとも １つのしきい値と比較することをもとにして選定される請求項１ないし５のいず れか１つに記載の方法。 ７．通信網内にあって、所定のサービスの品質を提供することが求められかつ 帯域幅搬送容量Ｃを有するノードに対する呼の受付けを制御する装置であって、 該ノードによって受付けられた異なる数の呼に対してそのノードが提供すること になるサービスの品質についての表式を計算するための手段を備え、該表式はCh ernoffの定理に対応し、かつ（ａ）呼の数、（ｂ）ノードの帯域幅搬送容量Ｃ、 及び（ｃ）量ｔの関数であり、呼の異なる数の各々に対して適切なものであるｔ のθ値は、該表式の値を最小とするものであり、該異なる数のサブセットを形成 する呼の数の選定に適したものであることとし、 要求された呼が受付けられ、また上記の計算されたθ値がこの呼数に対して最 適なものであるときは、そのノードによって搬送されることになる呼の数を該表 式に代入するための手段と、 該表式の結果の値をそのノードから求められるサービスの品質と比較するため の手段と、 該結果の値が所定のサービスの品質よりも小さくないときは要求された呼を受 付けるための手段とを備えた装置。 ８．該呼の数の各々は複数の呼クラス内の相対的な呼の数の内容によって成り 立っている請求項６に記載の装置。 ９．前記表式は［ｎ（ｌｎ（Ｍ（ｔ））−ｔＣ］であり、ここでＭ（ｔ）はモ ーメント生成関数であり、ｎは呼の数である請求項７に記載の装置。 １０．各サービスの品質は呼損失確率である請求項７ないし９のいずれか１つ に記載の装置。 １１．計算されたθ値を記憶するメモリ構造のテーブルを含む請求項７ないし １０のいずれか１つに記載の装置。 １２．この呼数に最適である前記計算されたθ値を、この呼数を少なくとも１ つのしきい値と比較することをもとにして選定する手段を含む請求項７ないし１ １のいずれか１つに記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アトキンソン、アンドリュー・デイビッド イギリス国、アイピー12・１エーゼット、 サフォーク、ウッドブリッジ、ディーベ ン・ロード 42、バーチ・キルン・コテー ジ (72)発明者 グリフィス、トマス・ロウドリ イギリス国、アイピー４・２アールエル、 サフォーク、イプスウイッチ、アレキサン ドラ・ロード 28デー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．通信網内のノードに対する呼の受付けを制御する方法であって、該ノード は呼搬送容量Ｃを有し、かつ該網は所要のサービスの品質を有するものであり、 呼が受付けられたときはそのノードが過負荷となる確率の関数ｆ（ｔ）を決定 する段階と； 関数ｆ（ｔ）のインフィマムを与えるθ値を決定する段階と； 呼がそのノードに受付けられたときはθ値から実効帯域幅を決定する段階と； 呼が受付けられたならば実効帯域幅と容量Ｃとからサービスの品質を決定する 段階と； 決定されたサービスの品質を所要のサービスの品質と比較して、決定されたサ ービスの品質が所要のサービスの品質よりも小さくないときはそのノードに対す る呼を受付ける段階とから成る呼の受付けを制御する方法。 ２．θ値はChernoff定理を用いて決定される請求項１記載の方法。 ３．関数ｆ（ｔ）はｎ［ｌｎ（Ｍ（ｔ））−ｔＣ］であり、ここでＭ（ｔ）は モーメント生成関数であり、ｎは呼がそのノードで受け付けられた場合のノード 上の呼の数である請求項１記載の方法。 ４．サービスの品質パラメータはセル損失確率である請求項１ないし３のいず れか１つに記載の方法。 ５．複数のθ値が網によって搬送された異なる予期される呼の形式のクラスに 対して計算され、各クラスは呼の形式の混合に応答するものである請求項１ない し４のいずれか１つの記載の方法。 ６．単数又は複数のθ値はメモリ構造のテーブルに記憶される請求項１ないし ５のいずれか１つに記載の方法。 ７．θ値は関係するクラスとともにメモリ構造内に記憶される請求項６記載の 方法。 ８．網もしくは網のノードに入ってくる呼は、前記θ値と前記関係するクラス とを記憶している前記メモリ構造を参照して得られた１つのクラスとそのθに分 類される請求項７記載の方法。 ９．θ値は網もしくはノードによって搬送されるある特定の呼の形式の数をも とにして選ばれる請求項１ないし８のいずれか１つに記載の方法。 １０．呼が受付けられたときにノードによって搬送される特定の呼の形式の呼 の数が決定されて、少なくとも１つの呼の数のしきい値と比較されて適切なθ値 を選定するようにする請求項９記載の方法。 １１．呼の数のしきい値のメモリ構造と、対応する適切なθ値とが用意される 請求項１ないし１０記載の方法。 １２．少なくとも１つのθ値が時間を参照して選定される請求項１ないし１１ 記載の方法。 １３．少なくとも１つのθ値を選定するために１日のうちの時間の参照が行わ れる請求項１１記載の方法。 １４．通信網の性能が監視されて、少なくとも１つ又は幾つかのθ値がその性 能を向上するために修正される請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の方法 。 １５．通信網内のノードに対する呼の受付けを制御する装置であって、該ノー ドは呼搬送容量Ｃを有し、かつ該網は所要のサービスの品質を有するものであり 、 呼が受付けられたときにそのノードが過負荷となる確率の関数ｆ（ｔ）のイン フィマムを与えるθ値を決定する段階と； 呼がそのノードに受付けられたときはθ値から実効帯域幅を決定する段階と； 呼が受付けられたならば実効帯域幅と容量Ｃとからそのノードに対するサービ スの品質を決定する段階と； 決定されたサービスの品質を所要のサービスの品質と比較して、決定されたサ ービスの品質が所要のサービスの品質よりも小さくないときはそのノードに対す る呼を受付ける段階とから成る呼の受付けを制御する装置。 １６．Chernoff定理を用いてθ値を決定する手段を備える請求項１５記載の装 置。 １７．呼が受付けられたときにそのノードが過負荷となる確率の関数ｆ（ｔ） を決定する手段を備える請求項１５又は１６記載の装置。 １８．関数ｆ（ｔ）はｎ［ｌｎ（Ｍ（ｔ））−ｔＣ］であり、ここでＭ（ｔ） はモーメント生成関数であり、ｎは呼がそのノードで受け付けられた場合のノー ド上の呼の数である請求項１６又は１７に記載の装置。 １９．サービスの品質パラメータを決定するための手段がセル損失確率を決定 する請求項１ないし１８のいずれか１つに記載の装置。 ２０．θ値を継続的な使用のために記憶するためのメモリを備えた請求項１な いし１９のいずれか１つに記載の装置。 ２１．さらに、θ値を決定するための手段が、異なる予期される呼の形式のク ラスに対するθ値が網によって搬送されることを決定し、各クラスは呼の形式の 混合に対応するものである請求項１６に記載の装置。 ２２．さらに、θ値のテーブル及び応答する呼のクラスとしてθ値を記憶する ためのメモリ手段を備えた請求項２１に記載の装置。 ２３．網に入ってくる呼を分類する手段と、θ値と関係するクラスとを記憶し ている前記メモリ手段からそのクラスに適切なθ値を得るための手段とを含む請 求項２２に記載の装置。 ２４．サービスの品質を決定するのに使用される単数又は複数のθ値がある特 定の呼の形式の数をもとにして得られる請求項１ないし２３のいずれか１つに記 載の装置。 ２５．１日のうちの時間を決定するための手段と、該１日のうちの時間に適切 なθ値を選定するための手段とを含む請求項１ないし２４のいずれか１つに記載 の装置。 ２６．通信網の性能を監視する手段と、単数又は複数のθ値を修正して該θ値 を該通信網の性能を向上させるように初期値から修正値へと修正する手段とを含 む請求項１ないし２５のいずれか１つに記載の装置。 ２７．修正された値を記憶するためにメモリが用意される請求項２６に記載の 装置。