JPH09512144A - 通信ネットワークの制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 通信ネットワーク（１）は、伝送パス（６、７、８）により相互にリンクされた多数のネットワークノード（２、３、４、５）を具備している。入ってくる通話をクラス分けし、データベース（１４）から適切な平均対ピークビットレートの分布を選択することにより、ネットワーク管理装置（９）が、伝送パス上の通話の受け入れを制御する。そして、この選択された分布は、負荷を反映する後分布を決定するために、監視された伝送パス負荷とともに使用される。通話を受け入れるか拒絶するかの決定は、例えば有効帯域幅を考慮して、通話受け入れアルゴリズムにより、後分布に基づいてなされる。

Description

【発明の詳細な説明】 通信ネットワークの制御方法および装置 本発明は、通信ネットワークの制御方法および装置に関する。 通信ネットワーク中のサービス品質を維持するためには、ネットワーク上に許 容される通話数を制限することが必要である。ネットワーク上で許容されるべき 最適通話数は、中継線の速度や、バッファサイズのような他のハードウェア制約 に依存しているネットワークの特性により決定される。通話タイプとそれぞれの 相対数との結合関係も重要な考慮事項である。 ネットワークのユーザがネットワーク上に出したい通話の平均ビットレートを 知っている場合、サービス品質が最低値を下回ることなくその通話がネットワー クにより伝えられるか否かを決定するために、畳み込みまたは大きな偏差近似（ Large Deviation Approximation）技術を使用する方法を使用することができる 。しかしながら、実際には、通話の平均ビットレートがどのようになるのかをユ ーザが知る見込みがない。これは特に、ネットワークが広帯域サービスを伝える 場合にそうである。ネットワークのトラフィック負荷を監視し、ダイナミックな 方法で制御方法を改良することが提案されてきた。このタイプの方法は、ダイナ ミックな接続アドミッション制御（ＣＡＣ）と呼ばれてきた。 広帯域サービスを提供する通信ネットワーク上で伝えられるデータタイプが不 確実な場合、通信分野では、非同期転送モード技術（ＡＴＭ）を使用するネット ワーク上で統計的多重化技術を使用できないと一般的に考えられている。 本発明は、ネットワークと接続しようとするリソースがその平均ビットレート を知る見込みがない一方、そのピークビットレートに関する情報は確実にあると いう、発明者の認識から生じたものである。 本発明にしたがうと、ノード間の伝送パスによる第１のネットワークから第２ のネットワークノードへの通話の受け入れを制御する通信ネットワーク制御方法 において、特定の通話クラスに対する活動度分布のデータベースを提供し、通話 をクラス分けし、前記データベースから前記通話に適切な分布を選択し、そのク ラスの通話による伝送パス上の現在の負荷を決定し、選択された分布と現在の負 荷から後活動度分布を得て、前記後活動度分布に基づいて、その通話を拒絶する か受け入れることを特徴とする通信ネットワーク制御方法が提供される。 特定の通話クラスに対する活動度分布のデータベースを提供し、これとそのク ラスの通話による現在の負荷の尺度とから、後活動度分布を生成することにより 、活動度のさらによい推定値を得ることができる。 活動度分布は、分散分布やビットレート分布のさまざまな形態である。活動度 分布は、特定の通話クラスにより達する、ある通話負荷の確度すなわち確率とし て考えることができる。活動度分布は、平均対ピークビットレートの分布である ことが好ましい。 その後、後分布は、通話がネットワーク上に受け入れられるか否かを決定する ために、通話受け入れ制御アルゴリズムにより使用される。これを行う好ましい 方法は、後分布から、伝送パス上の現在の負荷の有効帯域幅を決定することであ る。通話が受け入れられた場合、有効帯域幅からサービスの品質が決定され、要 求されたサービス品質と比較される。サービスの品質が維持された場合は、その 伝送パスに対して通話が受け入れられ、そうでない場合は通話が拒絶される。 後分布は、選択された分布と現在の負荷とのベイズの解析により生成されるこ とが好ましい。 通話により宣言されたパラメータにしたがって、通話がクラス分けされること が好ましい。好ましい実施例では、パラメータは通話のピークビットレートであ る。使用される可能性がある他のパラメータは、例えばビデオであるその特定の 通話タイプや、特定のタイプの装置の使用によって多くある。 あるネットワークでは、ある通話クラスは、総通話パス帯域幅の中の帯域幅に 割り当てられる。しかしながら、他のネットワークでは、集合的な帯域幅割り当 ては何らなされない。ネットワークの前者の形態では、通話クラスに対する後分 布をそのクラスに対する割り当て帯域幅と比較し、これを、通話が受け入れられ るか否かの基礎として使用することができる。後者のタイプのネットワークでは 、すべての通話クラスによる伝送パス上の負荷が周期的に監視され、監視された 負荷の尺度が記憶されることが好ましい。そして、要求されたサービス品質が確 実 に維持されるように、例えば、記憶されている負荷の有効帯域幅と後分布とを決 定し、これを伝送パスの容量と比較することにより、記憶されている監視された 負荷と後分布とに基づいて通話が受け入れられる。 伝送パス上で特定のクラスの通話を許容するための要求が受信された時に、例 えば各通話クラスに対する後分布を生成することに対して、伝送パス上の負荷を 周期的に監視する利点は、通話を受け入れるか拒絶するかどうかの決定に到達す る速度である。 本発明の第２の観点にしたがうと、ノード間の伝送パスによる第１のネットワ ークから第２のネットワークノードへの通話の受け入れを制御する装置において 、使用において、特定の通話クラスに対する活動度分布のデータベースを保持す るメモリと、通話をクラス分けする手段と、前記データベースからそのクラスに 適切な分布を選択する手段と、そのクラスの通話による伝送パス上の現在の負荷 を決定する手段と、選択された分布と現在の負荷から後活動度分布を生成する手 段と、前記後活動度分布に基づいて、その通話を拒絶するか受け入れる手段とを 具備することを特徴とする装置が提供される。 本発明の特定の実施例は、図面を参照して、例によってのみ説明される。 図１は、本発明にしたがった方法により制御される通信ネットワークを示して いる。 図２は、説明図である。 図３は、図１に示されている通信ネットワークで使用されるテーブルデータ構 造である。 図４は、図１に示されているネットワークを制御するために使用される方法の フローチャートである。 図５は、説明図である。 図１を参照すると、通信ネットワーク１は、伝送パス６，７および８により相 互リンクされている複数のノード２，３，４および５を具備している。ノードお よび伝送パスの正確な特性はネットワークに依存しており、これらは例えば、マ ルチプレクサやスイッチや光ファイバである。ネットワークの動作はネットワー ク管理装置９により管理される。ネットワーク管理装置９は、それ自身が、サン コーポレーションにより販売されているサンマイクロコンピュータのような既知 のタイプのコンピュータ端末を含んでいる（または、多数のノードに対して分散 された）ノードであり、既知のタイプの制御データパス１０，１１，１２および １３により、ノード２，３，４および５を監視し、これらと通信し、これらを制 御する。ネットワーク管理装置９は、特定の宣言されたピークビットレートを有 する通話タイプの平均対ピークビットレートの分布についてのデータを含んでい る履歴データベース１４と測定された負荷のデータ記憶装置９ａとを備えている 。電話５ａは、伝送パス５ｃを介してノード５により取扱われる。 ２つの典型的な平均対ピークビットレートの分布が図２に示されている。特定 の平均対ピークビットレートを有している通話の確度の意味において、分布は、 通話の活動度の尺度として考えることができる。分布３１は、分布３２のものよ りも高い活動度を有している通話クラスまたはタイプに対する分布であることが 分かる。これは、その最も可能性がある平均対ピークビットレート、すなわち、 分布３１のピークは、分布３２のものよりも１により近いからである。 実際、図３に示されているようなデータ構造を有するテーブル４１の形態で、 非常に多くの前分布がデータベース１４上に保持される。テーブル４１は、２つ のフィールド、すなわち、ピークと呼ばれる第１のデータフィールド４２と分布 と呼ばれる第２のデータフィールド４３から構成される。 ピークフィールド４２は、ネットワーク上に通話をのせるための要求がなされ た時にノードにより宣言される、可能性があるピークビットレート値の範囲を含 んでいる。 分布フィールド４３は、ピークフィールド４２に記憶されている各ピークビッ トレートの範囲に適切な分布曲線のパラメータ付きバージョンを含んでいる。 ネットワーク管理装置９は、以下に説明する方法でネットワーク１を制御する ように動作する。 以下の条件の下でネットワーク１が動作するものとしてネットワーク１を考察 する。ノード４は、ノード３およびノード２と通信している。通話トラフィック は、一定のビットレートおよび可変ビットレートの音声およびビデオデータのよ うな通話タイプを混合したものである。ネットワーク管理装置９は、図４に示さ れているフローチャート中のボックス２１により表されているように、通話クラ スによる伝送パス上の負荷を周期的に測定する。ボックス２２により表されてい るように、決定された負荷は、データ記憶装置９ａ中に記憶される。ボックス２ ３により表されているように、ネットワーク管理装置９は、通話接続要求のため にネットワークを監視する。ボックス２４により表されているように、通話接続 要求が時間遅延の後に受信されなかった場合、ボックス２１により表されている ように、負荷が再度測定される。 現在、他のノードにデータを転送していないノード５は、そのようにしようと し、ノード４への接続を許容するようにネットワーク管理装置９に要求する。こ れは、図４に示されているフローチャートのボックス２５により表されている。 接続を要求している時、ノード５が含まれている装置のタイプにより決定される そのピークビットレートをノード５が宣言し、したがってそのノードに対して´ 既知´となる。 宣言されたピークは、履歴データベース１４に記憶されている値の範囲と比較 され、これは、ボックス２６により表されているように、事実上通話をクラス分 けし、ボックス２７により表されているように、履歴平均対ピークビットレート の適切な分布が選択される。 ネットワーク管理装置９は、ボックス２８により表されているように、ネット ワーク負荷を測定するが、この場合、受け入れを望んでいる通話クラスに対する 負荷である。特に、ネットワーク管理装置９は、送信および受信ノード間の伝送 パス、この場合のパス６上の負荷を監視する。 ボックス２９により表されているように、測定された負荷と選択された分布は 、後分布を生成するために、ネットワーク管理装置９により使用される。後分布 を生成するための好ましい方法は、ベイズの解析によるものであり、前に説明し たように、これは、確率に対する平均対ピークビットレートの分布であるが、特 定のクラスに対する現在の通話負荷の予測された動きを反映している。 ネットワーク管理装置９は、ボックス３０により表されているように、通話受 け入れアルゴリズムにおいて後分布を使用し、ボックス３１により表されている ように、通話が受け入れられるべきであるか、あるいは、ボックス３２により表 されているように、通話が拒絶されるべきであるかを決定する。 伝送パス上の通話が受け入れられるか否かを決定する好ましい方法は、以下に 説明するように、現在の通話負荷の有効帯域幅を決定することによるものである 。 伝送パス６は容量Ｃを有し、Ｉの異なるクラスに分離された多数の通話をサポ ートする。各クラス中の通話は同じ特性を共有する。ｊ番目のクラス中の通話の 有効帯域幅がａｊであり、そのような通話がｎｊある場合、サービス品質は、 の場合のみ維持される。 したがって、ネットワーク管理装置９が、後分布から、伝送パス６上の負荷の 平均ビットレートの推定値を導き出す場合、以下の方法で有効帯域幅を計算する ために、推定された平均ビットレートが、その通話クラスに対するピークビット レートとともに使用される。 ベイズの解析では通話のピークビットレートは１に正規化され、前分布π（ｐ ）は、平均ビットレート対ピークビットレートの比として定義される、通話の活 動度（ｐ）の基礎となるものを表している。 リンクにより現在伝えられている（このタイプの）ｎ通話により生成される負 荷がＳ_nにより表され、測定期間をｓとする。 Ｐ（Ｓ_n＝ｓ｜ｐ）が、最後の測定期間中ｓにおける負荷Ｓ_nの確率であり、個 々の通話の活動度上の条件をｐとする。 活動度に対する後分布π（ｐ｜Ｓ_n＝ｓ）は、以下のように与えられる。 セル損失確率Ｌは次のように定義される。 Ｌ ＝ 損失セルの予測数／送信セルの予測数 容量Ｃのリソースによりサポートされているｎ通話からのセル損失確率に対す ここで、Ｓ_n（０）は、後分布を得るために使用される監視された負荷を表し ており、Ｓ_n（ｔ）は、時間ｔにおけるこのタイプのすべての通話からの負荷を 表しており、Ｘ（ｔ）は、時間tにおける個々の通話により生成される負荷を表 している。 これは以下のように表すことができる。 したがって、最大許容セル損失がＬ_maxの場合、多重化することができるこの タイプの最大数ｎ_maxは、次式にしたがわなければならない。 これは、有効な近似を使用して評価することができる。 ｎ_maxＰ＜Ｃに対して、 ｎ_maxＰ≧Ｃに対して、 次式を用いて、ｎ_maxからその通話に対する有効帯域幅αが得られる。 この有効帯域幅は、ネットワーク管理装置９によりデータベース９ａから検索 された記憶されているネットワーク負荷の有効帯域幅に加算される。そして総有 効帯域幅は伝送パス６の容量と比較され、要求されたサービス品質が維持されれ ば、その通話は伝送パス６上において許容される。 要求されたサービス品質が維持されなければ、代わりの伝送パスが選択され、 前のように考慮される。 他の実施例において、伝送パス上の負荷は、特定の負荷に対する特定の通話ク ラスおよび通話数に対する、有効帯域幅のテーブルを記憶しているデータベース を提供することにより決定することができる。そしてネットワーク管理装置は、 問題となっている伝送パス上のさまざまなクラスの通話数を入力することにより 、有効帯域幅を得る。 テーブル構造として負荷の値を提供すると、値はオンラインで生成されてない から、要求される処理時間が減少する。これにより、値がオンラインで生成され る場合に必要なものよりも大きなメモリ容量が必要となる。 要するに、図５に示されているように、特定の通話クラスの接続数に対する素 子の負荷のグラフ上の曲線により表すことができる許容境界が利用される。曲線 Ａは、ネットワークに対して接続を確立しようとしている装置の平均ビットレー トについての正確な前情報が知られている場合を表している。曲線Ｂは、情報が ばく然としか知られていない場合を表している。正確な前情報が知られている場 合には、８０通話だけがノードに受け入れられることが分かる。より少ない情報 しか知られていない場合には、素子の負荷が増加すると（１に向かうと）、わず かな数（４０）の通話しか受け入れられない。測定負荷が減少すると、通話はよ り少ないトラックしか発生しないことから、アルゴリズムはより多くの通話が受 け入れられるようにする。 曲線Ｂは、関数として、または、ルックアップテーブル中の１組のパラメータ 付きの値として保持することができる。したがって、現在の素子負荷の値をこの テーブルに入力し、接続の許容数をこのテーブルから出力することができる。こ の接続数が限度を越えていなければ、ネットワーク上にさらなる通話を受け入れ ることができる。 例えば、現在の素子負荷がＹの場合、６０の接続がその素子上に許容される。 実施例の中には、履歴データベース中に保持される前分布が、監視されている 負荷に基づいて、ネットワーク監視装置により更新されるものもある。 特定の伝送パスに対して通話が拒絶された場合、ネットワーク管理装置は、当 業者によく知られている方法で、その通話に対する代わりのルートを見つけるこ とができる。そして、選択された履歴分布および新しい伝送パスの負荷から後分 布を発生させることにより、同じ方法で新しいルートがテストされる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グリフィス、 トーマス・ロードリ 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 ドラー・ロード 280 (72)発明者 ギブンズ、 リチャード・ジョン イギリス国、シービー４・１エックスゼッ ト、ケンブリッジ、ウォーターレーン、ウ ォーターハウス 23、リンドウォード・リ サーチ・リミテッド内 (72)発明者 ケリー、 フランシス・パトリック イギリス国、シービー１・２エイチエヌ、 ケンブリッジ、リンドウォード・ロード 23、リンドウォード・リサーチ・リミテッ ド内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ノード間の伝送パスによる第１のネットワークから第２のネットワークノー ドへの通話の受け入れを制御する通信ネットワーク制御方法において、 特定の通話クラスに対する活動度分布のデータベースを提供し、 通話をクラス分けし、 前記データベースから前記通話に適切な分布を選択し、 そのクラスの通話による伝送パス上の現在の負荷を決定し、 選択された分布と現在の負荷から後活動度分布を生成し、 前記後活動度分布に基づいて、その通話を拒絶するか受け入れることを特徴と する通信ネットワーク制御方法。 ２．前記活動度分布は、平均対ピークビットレートの分布であることを特徴とす る請求項１記載の通信ネットワーク制御方法。 ３．前記後活動度分布は、ベイズの解析により、前記選択された分布と現在の分 布とから生成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の通信ネット ワーク制御方法。 ４．前記通話は、その通話に対する宣言されたピークビットレートを参照してク ラス分けされることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の 通信ネットワーク制御方法。 ５．通話の有効帯域幅が前記後活動度分布から決定され、 前記伝送パスに対して前記通話を受け入れるか拒絶するかを決定するために、 前記有効帯域幅は、前記伝送パスの帯域幅と比較されることを特徴とする請求項 １ないし請求項４のいずれか１項記載の通信ネットワーク制御方法。 ６．前記伝送パス上に前記通話が受け入れられた場合、前記有効帯域幅は予測さ れたサービス品質を決定するために使用され、前記予測されたサービス品質は要 求されたサービス品質と比較され、前記予測されたサービス品質が前記要求され たサービス品質より悪い場合、前記通話は拒絶されることを特徴とする請求項５ 記載の通信ネットワーク制御方法。 ７．すべての通話クラスに対する伝送パス上の負荷が監視され、監視された負荷 の尺度が記憶され、記憶された監視負荷と前記後活動度分布とに基づいて前記通 話が受け入れられることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項記 載の通信ネットワーク制御方法。 ８．ノード間の伝送パスによる第１のネットワークから第２のネットワークノー ドへの通話の受け入れを制御する装置において、 使用において、特定の通話クラスに対する活動度分布のデータベースを保持す るメモリと、 通話をクラス分けする手段と、 前記データベースからそのクラスに適切な分布を選択する手段と、 そのクラスの通話による伝送パス上の現在の負荷を決定する手段と、 選択された分布と現在の負荷から後活動度分布を生成する手段と、 前記後活動度分布に基づいて、その通話を拒絶するか受け入れる手段とを具備 することを特徴とする装置。 ９．前記活動度分布は、平均対ピークビットレートの分布であることを特徴とす る請求項８記載の装置。 １０．前記後活動度分布を生成する手段は、ベイズの解析を実行する手段を含む ことを特徴とする請求項８または請求項９記載の装置。 １１．前記通話をクラス分けする手段は、ピークビットレートおよび対応する活 動度分布のルックアップテーブルを含むことを特徴とする請求項８ないし請求項 １０のいずれか１項記載の装置。 １２．前記通話を受け入れるか拒絶するかを決定するために、前記後活動度分布 から有効帯域幅を決定し、前記有効帯域幅と前記伝送パスの帯域幅とを比較する 、通話を受け入れまたは拒絶する手段により、前記通話が受け入れまたは拒絶さ れることを特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれか１項記載の装置。 １３．使用において要求されたサービス品質を記憶する手段と、 前記通話が受け入れられた場合、サービスの品質を予測する手段と、 前記予測されたサービス品質と前記要求されたサービス品質とを比較する手段 とを具備し、 前記予測されたサービス品質が前記要求されたサービス品質より悪い場合、前 記通話は拒絶されることを特徴とする請求項８ないし請求項１２のいずれか１項 記載の装置。