JPH0993256A - 通信サービスの品質制御方式 - Google Patents

通信サービスの品質制御方式

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JPH0993256A
JPH0993256A JP24786595A JP24786595A JPH0993256A JP H0993256 A JPH0993256 A JP H0993256A JP 24786595 A JP24786595 A JP 24786595A JP 24786595 A JP24786595 A JP 24786595A JP H0993256 A JPH0993256 A JP H0993256A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 交換機および伝送路の使用効率を高めつつユ
ーザが要求するサービス品質を満足させる制御を提供す
る。 【解決手段】 品質クラス１に対してセルバッファ２１
−１からのセル読み出し間隔を規定する閾値Ｔ1 を設定
する。品質クラス１のカウンタ値Ｃ1 は、１タイムスロ
ット毎に１ずつカウントアップされる。カウンタ値Ｃ1
が閾値Ｔ1 以上になったとき（タイムスロット４）に、
セルバッファ２１−１にセルが格納されていれば、その
セル（セル５１）を読み出すとともに、カウンタ値Ｃ1
を閾値Ｔ1だけカウントダウンする。カウンタ値Ｃ1 が
閾値Ｔ1 以上になったとき（タイムスロット２０）に、
セルバッファ２１−１にセルが格納されていなければ、
カウンタ値Ｃ1 そのまま保持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ATM 網における品
質制御方式に係わり、特に、サービス毎に品質を制御す
る方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、音声通信、データ通信、ビデオ通
信といった通信サービスを提供する場合、それぞれ独立
した網（たとえば、電話網、パケット通信網、CATV網な
ど）を設けていた。ところが、サービス毎に網を設ける
方式では、網資源を有効に利用することが難しく、コス
ト的に望ましくない。このため、これらの様々なサービ
スを統合化した次世代の通信ネットワークとして広帯域
ISDNが研究・開発されている。そして、広帯域ISDNの中
核技術としてATM が実用段階に入りつつある。
【０００３】ATM は、セルと呼ばれる５３バイトの固定
長パケットを用いて情報を転送する通信方式である。AT
M セルは、通信路を指定するVPI/VCI を含む５バイトの
ヘッダと、転送すべき情報を格納する４８バイト情報フ
ィールドとから構成される。そして、ATM では、セルの
再送等の機能を交換機で省くことによって高速通信を実
現している。また、ATM は、転送するセル数を制御する
ことによって可変速度通信を行うことができる。
【０００４】ところで、上述のような各サービスは、網
に対してそれぞれ異なったサービス品質を要求する。た
とえば、音声通信では、セルの一部が損失しても音質の
低下は僅かであるが、セルの転送が遅延すると音声が聞
きづらくなるので、セル損失に関する品質要求は比較的
緩いが、転送遅延に関する品質要求は厳しい。一方、デ
ータ通信では、セルの転送が遅延してもさほど問題にな
らないが、セル損失が発生すると正しいデータが得られ
なくなるので、転送遅延に関する品質要求は緩いが、セ
ル損失に関する品質要求は厳しい。このように、ATM 網
は、様々な要求品質のサービスを収容することになる。
【０００５】図１８は、ATM 網における従来の品質管理
方式を説明する図である。この方式は、セル廃棄制御方
式と呼ばれている。すなわち、ATM 交換機内にセルバッ
ファを設け、そのセルバッファに対してキュー長（セル
蓄積量）を指定する閾値を設定する。ATM 交換機に入力
するセルは、いったんこのセルバッファに書き込まれた
後に所定のタイミングで読み出されるが、多数の加入者
線などからATM 交換機に入力するセルが増加すると、セ
ルバッファ内のセル蓄積量は増加し、キュー長は伸び
る。そして、このキュー長が閾値を越えると、低い優先
度が設定されているセルは、もうそれ以上セルバッファ
には収容されずに廃棄され、高い優先度が設定されてい
るセルのみをせるバッファに収容させる。セルの優先度
は、ヘッダに設けられたCLP (Cell Loss Priority)ビッ
ト、もしくは交換機内で使用されるタグ情報で判別す
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
式では、サービスが多様化するにつれて各サービスが要
求する品質を保証することが難しくなる。すなわち、閾
値を大きく設定すれば、セル廃棄に関する保証は容易に
なるが、遅延が大きくなっていしまう。一方、遅延を小
さくするために閾値を小さくすると、セル廃棄に関する
要求を保証できなくなってしまう。
【０００７】上記問題を解決するために、サービス毎に
セルバッファを設ける方式が提案されている。この方式
では、あるサービスのトラヒックが増加してそのサービ
スに対して設けられているセルバッファにおいてセル廃
棄が発生したとしても、他のサービスの品質に影響を及
ぼさない。しかしながら、各セルバッファに格納されて
いるセルをどのような順序で読み出すかについては、現
在検討中である。
【０００８】読出し制御方式の一案としては、各セルバ
ッファに対して予め読出し帯域を設定しておき、その帯
域に従って時分割にセルを読み出す方式が考えられてい
る。しかしながら、帯域を固定的に設定してしまうと、
転送すべきセルが格納されていないセルバッファに対し
ても「読出し時間（読出しタイムスロット）」を割り当
ててしまうので、その期間は、他のセルバッファにおい
てセルが格納されていたとしても、そのセルは読み出さ
れることはなく、セル転送の効率が低下してしまう。
【０００９】このように、ATM は、様々な要求品質を持
ったサービスを統合的に扱うため、その品質管理が難し
い。本発明は、交換機および伝送路の使用効率を高めつ
つユーザのサービス品質を満足させる制御を提供するこ
とを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】図１を参照しながら、本
発明の原理を説明する。本発明は、ルーティング情報を
含むヘッダ部と転送情報を格納する情報部とから構成さ
れる固定長パケットをそのルーティング情報に従って自
律的に交換するネットワーク（たとえば、ATM 網）を対
象とする。そして、そのネットワークで提供される通信
サービスを複数の品質クラスに分類してそれら品質クラ
スの品質を制御する方式を前提とする。
【００１１】複数のバッファ１−１〜１−ｎは、品質ク
ラス毎に設けられ、それぞれ対応する品質クラスの固定
長パケットを格納する。共通バッファ構成とする場合に
は、固定長パケットを共通バッファに格納し、各固定長
パケットの共通バッファへの書込みアドレスを、それら
固定長パケットの品質クラスに応じて、品質クラス毎に
設けた複数のバッファ１−１〜１−ｎに格納する。
【００１２】複数のカウンタ２−１〜２ーｎは、複数の
バッファ１−１〜１−ｎの各々に対して設けられ、それ
ぞれ所定の閾値が設定される。制御手段３は、１つの固
定長パケットを処理するための単位時間（タイムスロッ
ト）毎に複数のカウンタ２−１〜２ーｎの各カウンタ値
をインクリメントするとともに、カウンタ値が閾値以上
であるカウンタに対応するバッファから固定長パケット
を読み出してそのカウンタのカウンタ値をその閾値だけ
カウントダウンする。また、制御手段３は、カウンタ値
が閾値以上であるカウンタに対応するバッファに固定長
パケットが格納されていない場合には、そのカウンタの
カウンタ値をインクリメントしないように制御する。
【００１３】上記制御によれば、閾値は、各品質クラス
毎の読出し間隔を規定する。また、各カウンタに対して
設定する閾値をＴi （ｉ＝１，２，３，．．．）、各品
質クラスが要求する品質を保証できる帯域をＲＢi 、出
線の物理帯域をＰＢとした場合、Ｔi ＝ＰＢ／ＲＢi と
なるように閾値を設定すれば、各品質クラスにおいて閾
値によって規定されるセル読出し間隔（セル読出しレー
ト）によって品質が保証される。
【００１４】各品質クラスに対して競合優先度情報を設
定しておく。そして、２つ以上の品質クラスにおいてセ
ルを読み出せる状態になった場合（２つ以上のバッファ
において固定長パケットが格納されておりかつそれら２
つ以上のバッファに対応するカウンタのカウンタ値がそ
れぞれその閾値以上である場合）には、御手段３は、上
記２つ以上のバッファのうち最も高い競合優先度が設定
されている品質クラスのバッファから固定長パケットを
読み出す。このことにより、品質クラス間の優先制御を
行うことができる。
【００１５】空きタイムスロットを優先的に使用できる
権利を所定の品質クラスに対して与えておく。そして、
固定長パケットを読み出す状態にあるバッファがなかっ
た場合（カウンタ値が閾値以上である品質クラスがない
場合、またはカウンタ値が閾値以上である品質クラスの
バッファに固定長パケットが格納されていない場合）に
は、制御手段３は、上記権利が与えられている品質クラ
スのバッファから固定長パケットを読み出す。このこと
により、帯域を効率よく利用できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。本発明は、固定長パケッ
トをその固定長パケットに設定されている制御情報に従
って自律的にルーティングさせるネットワークを対象と
する。以下では、ATM 網を採り上げて説明するが、ATM
の他に、たとえば、SMDS通信などにも適用できる。。
【００１７】図２は、ATM 網の構成図である。多数の加
入者線から入力されるセルまたは他の交換機から転送さ
れてくるセルは、多重化装置１１によって多重されてAT
M スイッチ１２に入力される。図２に示す例では、それ
ぞれ１５０Mbpsの帯域を持った１６本の加入者線を集線
して、２．４Gbpsの速度でATM スイッチ１２にセルを入
力する構成である。ATM スイッチ１２は、各セルに設定
されているルーティング情報に従ってそのセルを所定の
出線に出力する。
【００１８】加入者Ａから加入者Ｂへセルを転送すると
きには、加入者Ａは、加入者Ｂへのルートを指定するVP
I/VCI をそのセルのヘッダに設定してATM スイッチ１２
へ転送する。このとき、VCI 変換テーブル１３が参照さ
れ、入力セルに設定されているVPI/VCI に従って、タグ
情報および出力用VPI/VCI が取り出される。そして、入
力セルは、タグ情報が付与されるとともに入力セルに設
定されていたVPI/VCIが出力用VPI/VCI に書き換えら
れ、ATM スイッチ１２に入力される。ATM スイッチ１２
は、タグ情報に従ってそのセルを交換し、加入者Ｂへ接
続される出線にそのセルを出力する。
【００１９】本発明の品質制御用バッファ６０または７
０は、ATM スイッチ１２の入力側（多重集線部）または
ATM スイッチ１２の出力側（多重分離部）に設けられ
る。また、本発明の品質制御用バッファを用いてATM ス
イッチ１２自体を構成することもできる。
【００２０】上記ATM 網は、音声通信、画像通信、デー
タ通信等の様々なサービスを提供する。各サービスは、
セル廃棄率や転送遅延等に関するサービス品質を要求す
る。本発明の品質制御用バッファは、このような様々な
サービスの品質を保証するように制御を行う。
【００２１】図３は、品質制御用バッファの概念を説明
する図である。セルバッファ２１−１，２１−
２，．．．，２１−ｎは、品質クラスごとに設けられ
る。品質クラスは、各サービスが交換機に要求する品質
（QOS : Quality of Service）によって分類される。た
とえば、ATM フォーラムにおいては、各サービスが申告
する転送レートおよび転送遅延に関するパラメータ等に
従って、それらのサービスを５つのカテゴリに分類して
いる。即ち、CBR (Continuous Bit Rate) 、rt-VBR (re
altime Variable Bit Rate) 、nrt-VBR (non real time
Variable Bit Rate)、ABR (Available Bit Rate)、UBR
(Unspecified Bit Rate)に分類している。セルバッフ
ァ２１−１，２１−２，．．．，２１−ｎは、例えば、
これらの５つのカテゴリに対応してそれぞれ設けられ
る。
【００２２】なお、品質クラスは、上述の分類に限定さ
れるものではなく、用途に応じて任意に設定することが
できる。すなわち、たとえば、セル損失率（廃棄率）の
許容値に従って品質クラスを設定してもよい。
【００２３】品質クラスフィルタ２２−１，２２−
２，．．．，２２−ｎは、それぞれセルバッファ２１−
１，２１−２，．．．，２１−ｎに対して設けられる。
各品質クラスフィルタ２２−１，２２−２，．．．，２
２−ｎは、それぞれ特定の品質クラスのセルのみを通過
させる。たとえば、品質クラスフィルタ２２−１は、品
質クラス１が設定されているセルのみを取り込んで、そ
のセルをセルバッファ２１−１へ書き込む。
【００２４】読出しスケジューラ２３は、後述詳しく説
明する手順に従って、セルバッファ２１−１，２１−
２，．．．，２１−ｎに格納されているセルを読み出し
て出線に出力する。
【００２５】次に、各セルに対して品質クラスを設定す
る方法を説明する。ATM では、呼を確立する際に、シグ
ナリングによって、サービスの種類、セル転送レート、
転送先情報などを申告する。交換機は、CAC (Call Admi
ssion Control)により、この申告値を受け入れることが
できるかどうかを判断する。受け入れることができる場
合には、未使用のVPI/VCI を確保し、呼を設定しようと
する加入者にその確保したVPI/VCI を通知する。このと
き、VCI 変換テーブル１３において、上記VPI/VCI に対
応づけて、出力VPI/VCI およびタグ情報を設定する。上
記VPI/VCI を受け取った加入者は、各セルにそのVPI/VC
I を設定してそれらのセルを交換機へ転送する。
【００２６】図４(a) は、回線上でのセルのフォーマッ
トである。回線上でのセルは、５バイトのヘッダと４８
バイトの情報フィールド（ペイロード）とから構成され
る。ヘッダは、VPI/VCI 、ペイロードの種別を識別する
PTI 、セル損失の優先度を示すCLP 、およびヘッダ部の
誤り検出とセル同期に用いられるHEC によって構成され
る。
【００２７】図５は、VCI 変換テーブル１３を模式的に
示した図である。VCI 変換テーブル１３には、入力セル
のVPI/VCI に対応づけて、出力VPI/VCI およびタグ情報
が設定されている。
【００２８】図４(a) に示すセルが交換機に入力すると
き、VCI 変換テーブル１３がアクセスされる。すなわ
ち、入力セルのヘッダに設定されているVPI/VCI を用い
てVCI変換テーブル１３が検索され、そのVPI/VCI に対
応する出力VPI/VCI 及びタグ情報が取り出される。そし
て、入力セルに設定されていたVPI/VCI が出力VPI/VCI
に書き換えられるとともにタグ情報が付与される。VPI/
VCI が書き換えられタグ情報が付与されたセルは、交換
機（ATM スイッチ１２）に入力される。
【００２９】図４(b) は、交換機内でのセルのフォーマ
ットの一実施形態である。交換機内でのセルは、その先
頭に２バイトのタグ情報が付加されており、そのタグ情
報に続いてヘッダおよび情報フィールド（ペイロード）
が格納される。タグ情報は、VCI 変換テーブル１３から
読み出したものである。
【００３０】属性表示タグは、当該セルが、ポイント対
ポイント通信であるのかポイント対マルチポイント通信
であるのかを表示するビット等からなる。スイッチタグ
は、ATM スイッチ１２内でセルが通過するルート（パ
ス）を指定する。品質制御タグは、品質クラスを指定す
る。品質クラスの分類として、たとえば、ATM フォーラ
ムで提案されている５つのカテゴリを用いれば、品質制
御タグは、３ビットの情報とすればよい。回線タグは、
出力回線を指定する。
【００３１】このように、セルが交換機に入力されると
きに付与されるタグ情報には、品質クラスを指定する品
質制御タグ（品質クラス番号）が設定されている。した
がって、入力セルのタグ情報を検出すれば、そのセルの
品質クラスを認識できる。図３において、品質クラスフ
ィルタ２２−１，２２−２，．．．，２２−ｎは、入力
セルのタグ情報を検出し、そのセルを通過させるか否か
を判断する。このことにより、各セルを、そのセルの品
質クラスに対応するセルバッファ２１−１，２１−
２，．．．，２１−ｎに書き込むことができる。
【００３２】図６は、品質制御用バッファのブロック図
である。なお、図６においては、図３に示す品質クラス
フィルタ２２−１，２２−２，．．．，２２−ｎの後段
の構成を示している。
【００３３】品質制御用バッファは、品質クラス毎に設
けられる個別部とすべての品質クラスに共通に設けられ
る共通部とからなる。各品質クラスの個別部の構成は、
互いに同じであるので、ここでは、品質クラス１につい
て説明する。
【００３４】品質クラスフィルタ２２−１を通過したセ
ルは、セルバッファ２１−１に書き込まれる。バッファ
長計測カウンタ３１−１は、セルバッファ２１−１のバ
ッファ長（セルバッファ２１−１に格納されているセル
数）を計測する。バッファ長計測カウンタ３１−１は、
セルバッファ２１−１にセルが書き込まれたときにカウ
ンタ値をインクリメントし、読出し３５−１がセルバッ
ファ２１−１からセルを読み出したときにそのカウンタ
値をデクリメントする。
【００３５】閾値設定部３２−１は、ソフトウェアによ
り品質クラス１の閾値を設定する。閾値の決定方法につ
いては後述する。セルカウンタ３３−１は、時間経過、
および品質クラス１のセルの入出力に従って計数動作す
るカウンタである。セルカウンタ３３−１の動作につい
ては後述詳しく説明する。比較器３４−１は、セルカウ
ンタ３３−１のカウンタ値と閾値設定部３２−１に設定
されている閾値とを比較し、その比較結果を読出し部３
５−１に通知する。読出し部３５−１は、時間経過およ
び各種制御信号に従ってセルバッファ２１−１からセル
を読み出す。
【００３６】共通部としては、オーバライド指定部４
１、オーバライド制御部４２および競合制御部４３を設
ける。オーバライド指定部４１は、オーバライド指定を
するか否かを品質クラス毎に設定する。複数の品質クラ
スに対してオーバライド指定をする場合には、その優先
順位も設定する。
【００３７】図７は、オーバライド指定部４１の設定例
である。同図に示す例では、品質クラスを５つに分類し
ており、品質クラス３〜５に対してオーバライド指定を
設定している。また、品質クラス５に対して最も高いオ
ーバライド優先権を与えている。
【００３８】オーバライド制御部４２は、セルバッファ
２１−１，２１−２，．．．，２１−ｎのバッファ長お
よびオーバライド指定部４１に設定されている情報に従
って所定の品質クラスの読出し部に対して読出し制御信
号を転送する。
【００３９】競合制御部４３は、競合優先情報を格納し
ている。競合優先情報は、複数の品質クラスにおいてセ
ルを読み出すことができる状態になったときに、どのセ
ルバッファからセルを読み出すかを指定する情報であ
る。この情報は、ソフトウェアが予め設定しておく。そ
して、競合制御部４３は、各品質クラスのバッファ長計
測カウンタ３１−１，３１−２，．．．，３１−ｎのカ
ウンタ値および比較器３４−１，３４−２，．．．，３
４−ｎの比較結果を受け取り、複数の品質クラスにおい
てセルを読み出すことができる状態になったことを認識
すると、競合優先情報に従って所定の品質クラスの読出
し部に読出し制御信号を転送する。
【００４０】なお、図６においては、読出し部３５−
１，３５−２，．．．，３５−ｎを品質クラス毎に独立
に示しているが、すべての品質クラスに対して共通に設
けるようにしてもよい。
【００４１】図８は、品質制御用バッファの基本動作を
説明する図である。ここでは、１つの品質クラス（品質
クラス１とする）について説明する。品質クラス１に対
する閾値Ｔ1 は、３．２５に設定されている。閾値Ｔ1
は、下記(1) 式を用いて決定する。 閾値Ｔ1 ＝ 帯域ＰＢ／帯域ＲＢ1 ・・・(1) 式 帯域ＰＢは、出線の物理帯域である。ここで説明する品
質制御用バッファを図２に示すATM スイッチ１２の入力
側（多重集線部）に設ける品質制御用バッファ６０とす
ると、出線の物理帯域は、２．４Gbpsである。帯域ＲＢ
1 は、品質クラス１が要求する品質を保証するために必
要な帯域である。各品質クラスが要求する品質（セル廃
棄率など）は、予め設定してある。また、各呼を確立す
るときに申告される転送レートは、CAC が管理してい
る。したがって、これらの情報を参照することにより、
各品質クラスが要求する品質を保証するために必要な帯
域を知ることができる。この例では、帯域ＲＢ1 ＝０．
７３８５Gbpsである。よって、閾値Ｔ1 ＝２．４／０．
７３８５＝３．２５が得られる。
【００４２】セルカウンタ３３−１のカウンタ値Ｃ1
は、基本的に、下記の規則(a) 〜(c)に従って変化す
る。ただし、後述する競合制御およびオーバライド制御
においては、下記規則が適用されない場合もある。 (a) １タイムスロット毎にインクリメント（１カウント
アップ） (b) あるタイムスロットにおいてセルバッファ２２−１
からセルを読み出したときには、インクリメントするこ
となく、閾値Ｔ1 （３．２５）だけカウントダウンする (c) カウンタ値Ｃ1 が閾値Ｔ1 以上であれば、上記(a)
のインクリメントを行わない 次に、セル読出しアルゴリズムを具体的に説明する。図
８では、セル５１〜５６がセルバッファ２２−１に書き
込まれたときのカウンタ値Ｃ1 および読出し動作を示し
ている。なお、ここでは、タイムスロット０においてカ
ウンタ値Ｃ1 が０であるとする。１タイムスロット時間
は、出線の物理帯域を２．４Gbpsとすると、たとえば、
約１８０nsecである。
【００４３】セルバッファ２２−１からセルを読み出す
ための条件としては、以下の２つが設定されている。た
だし、条件(a) は、後述するオーバライド制御において
無視される場合もある。 (a) カウンタ値Ｃ1 が閾値Ｔ1 以上である (b) セルバッファ２２−１にセルが格納されている 上記条件(a) を満たすとき、品質クラス１に対してセル
読み出す権利が与えられる。また、上記(a) および(b)
を満たすとき、品質クラス１が「セルを読み出すことが
できる状態」になる。換言すれば、上記条件(a) または
(b) の少なくとも一方が満たされない場合、品質クラス
１は「セルを読み出すことができきない状態」となる。
なお、複数の品質クラスが同時に「セルを読み出すこと
ができる状態」となった場合は、後述する競合制御にお
いて説明する。
【００４４】カウンタ値Ｃ1 は、１タイムスロット時間
が経過するごとに１ずつカウントアップされ、タイムス
ロット４において閾値Ｔ1 よりも大きな値となる。これ
により、読出し部３５−１は、タイムスロット４におい
て、セルバッファ２２−１からセルを読み出す権利が与
えられる。このとき、セルバッファ２２−１にはセル５
１が格納されているので、読出し部３５−１は、セル５
１を読み出して出線に出力する。同時に、カウンタ値Ｃ
1 が閾値Ｔ1 だけカウントダウンされる。すなわち、タ
イムスロット４において、カウンタ値Ｃ1 は０．７５
（４−３．２５＝０．７５）となる。
【００４５】以降、同様の動作を繰り返す。すなわち、
タイムスロット毎にカウンタ値Ｃ1を１ずつカウントア
ップし、カウンタ値Ｃ1 が閾値Ｔ1 以上となったときに
セルバッファ２２−１にセルが格納されていれば、その
セルを読み出して出線に出力するとともに、カウンタ値
Ｃ1 を閾値Ｔ1 だけカウントダウンする。
【００４６】カウンタ値Ｃ1 が閾値Ｔ1 以上となったと
き（タイムスロット４、７、１０、１３）に、セルバッ
ファ２２−１に常にセルが格納されているとすると、セ
ルを読み出す間隔は閾値Ｔ1 に一致する。図８に示す例
では、タイムスロット０〜タイムスロット１３の期間に
４個のセルを読み出している。したがって、セルを読み
出す間隔の平均値は、１３／４＝３．２５となり、閾値
Ｔ1 と一致する。
【００４７】タイムスロット１７においてセル５５を読
み出した後、カウンタ値Ｃ1 はカウントアップされてい
く。そして、タイムスロット２０において、カウンタ値
Ｃ1は閾値Ｔ1 以上となり、読出し部３５−１は、セル
バッファ２２−１からセルを読み出す権利が与えられ
る。しかし、このとき、セルバッファ２２−１にはセル
が格納されていないので、セルを読み出すことができな
い。このように、カウンタ値Ｃ1 が閾値Ｔ1 以上である
ときに、セルバッファ２２−１にセルが格納されていな
い場合には、カウンタ値Ｃ1 はインクリメントされずに
そのままの値が保持される。
【００４８】この後、カウンタ値Ｃ1 は、セルバッファ
２２−１にセルが書き込まれるまでその値が保持される
が、保持される値は閾値Ｔ1 以上であるので、読出し部
３５−１は、常にセルバッファ２２−１からセルを読み
出す権利が与えられた状態となっている。したがって、
セルバッファ２２−１にセル５６が書き込まれると、セ
ル５６は即座に読み出される。
【００４９】カウンタ値Ｃ1 が閾値Ｔ1 以上であり、か
つ、セルバッファ２２−１にセルが格納されていない場
合に、カウンタ値Ｃ1 をインクリメントしない理由は以
下の通りである。すなわち、もし、カウンタ値Ｃ1 が閾
値Ｔ1 以上であり、かつ、セルバッファ２２−１にセル
が格納されていない場合にカウンタ値Ｃ1 をタイムスロ
ット毎にインクリメントすると、セル入力がなければ、
カウンタ値Ｃ1 は大きな値となってしまう。一例とし
て、カウンタ値Ｃ1 が４０にまでカウントアップされた
状態を想定する。
【００５０】この状態において、多量のセルがバースト
的に入力されてセルバッファ２２−１に書き込まれる
と、カウンタ値Ｃ1 は閾値Ｔ1 以上であるので、セルバ
ッファ２２−１からセルが１つ読み出されるとともに、
カウンタ値Ｃ1 が閾値Ｔ1 だけカウントダウンされる。
このことにより、カウンタ値Ｃ1 は３６．７５（４０−
３．２５＝３６．７５）となる。次タイムスロットにお
いても、カウンタ値Ｃ1は閾値Ｔ1 以上であるので、セ
ルバッファ２２−１からセルが１つ読み出され、カウン
タ値Ｃ1 は閾値Ｔ1 だけカウントダウンされて、３３．
５（３６．７５−３．２５＝３３．５）になる。以降、
カウンタ値Ｃ1 が閾値Ｔ1 よりも小さくなるまで連続し
てセルバッファ２２−１からセルが読み出される。この
例では、１２タイムスロット連続してセルバッファ２２
−１からセルが読み出されることになる。
【００５１】このように、ある品質クラスにおいて連続
してセルが読み出されると、その品質クラスのセル転送
に使用される帯域が、その品質クラスの要求する品質を
保証するために必要な帯域を越えてしまう。この場合、
この品質制御用バッファから出力されるセルを受信する
装置（たとえば、ATM スイッチ）においてセル廃棄が発
生する可能性が高くなる。
【００５２】カウンタ値Ｃ1 が閾値Ｔ1 以上であり、か
つ、セルバッファ２２−１にセルが格納されていない場
合に、カウンタ値Ｃ1 をインクリメントしない理由は、
上述のようなセル廃棄を回避するためである。
【００５３】本実施形態の品質制御用バッファは、上述
のようなカウンタ値の制御により、各品質クラスのセル
転送レートを閾値によって規定している。このため、上
述のようなセル廃棄を防ぐことができる。ただし、後述
する競合が発生した場合は、カウンタ値の制御方法が異
なる。
【００５４】次に、競合制御について説明する。本実施
形態の品質制御用バッファは、複数の品質クラスのそれ
ぞれに対してセルバッファを設け、所定の条件に従っ
て、それらセルバッファからセルを読み出す構成であ
る。しかしながら、１タイムスロットにおいて読み出す
ことができるセルは、１つのみであるので、２つ以上の
品質クラスにおいてセルバッファからセルを読み出せる
状態となると、品質クラス間で競合が発生する。
【００５５】図９は、競合制御を説明する図である。図
９では、２つの品質クラスの間の競合を説明する。品質
クラス１および品質クラス２は、それぞれ閾値として、
Ｔ1＝３．２５およびＴ2 ＝３．０が設定されている。
また、各品質クラスに対しては、予め競合優先情報が設
定されている。ここでは、品質クラス１に対して高い競
合優先権が与えられており、品質クラス１と品質クラス
２との間で競合が発生した場合、品質クラス１のセルを
読み出すものとする。なお、品質クラス１および品質ク
ラス２に対してそれぞれ設けられるセルカウンタのカウ
ンタ値をそれぞれＣ1 およびＣ2 とする。
【００５６】競合が発生していないときには、品質クラ
ス１および品質クラス２において、それぞれ図８を参照
しながら説明した動作でセルを読み出して出線に出力す
る。すなわち、１タイムスロット毎に各カウンタ値Ｃ1
およびＣ2 を１ずつカウントアップ（インクリメント）
し、カウンタ値Ｃ1 が閾値Ｔ1 以上となったときにセル
バッファ２２−１にセルが格納されていればそのセルを
読み出し、カウンタ値Ｃ2 が閾値Ｔ2 以上となったとき
にセルバッファ２２−２にセルが格納されていればその
セルを読み出す。
【００５７】品質クラス１と品質クラス２との間で競合
が発生した場合は、高い競合優先権が与えられている品
質クラス１のセルを読み出す。たとえば、タイムスロッ
ト１７では、カウンタ値Ｃ1 およびＣ2 がそれぞれ閾値
Ｔ1 およびＴ2 以上となっており、かつ、セルバッファ
２２−１および２２−２にそれぞれセルが格納されてい
る。すなわち、品質クラス１および品質クラス２が共に
「セルを読み出すことができる状態」になっており、競
合が発生している。この場合、セルバッファ２２−１に
格納されているセルを読み出す。
【００５８】タイムスロット１７において、セルバッフ
ァ２２−１に格納されているセルを読み出すと、カウン
タ値Ｃ1 は閾値Ｔ1 だけカウントダウンされる。一方、
品質クラス２においては、セルは読み出されず、カウン
タ値Ｃ2 は１だけカウントアップされる。
【００５９】競合が発生していないときには、図７を参
照しながら説明したように、ある品質クラスのカウンタ
値が閾値以上であれば、そのカウンタ値は時間経過によ
ってカウントアップされることはない。ところが、競合
が発生し、その競合によってセルを読み出すことができ
なかった品質クラスにおいては、そのセルを読み出すこ
とができなかったタイムスロットにおいて、カウンタ値
を１カウントアップする。
【００６０】このように、競合によってセルを読み出す
ことができなかった品質クラスにおいて、そのタイムス
ロットでカウンタ値をカウントアップすれば、セルを読
み出す間隔の平均値を閾値に従うように制御できる。た
とえば、品質クラス２では、タイムスロット１７におい
てカウンタ値Ｃ2 を３から４へカウントアップしてい
る。タイムスロット１８では、セルバッファ２２−２か
らセルが読み出され、カウンタ値Ｃ2 は閾値Ｔ2 だけカ
ウントダウンされて１になる。この後、カウンタ値Ｃ2
はタイムスロット毎に１ずつカウントアップされ、タイ
ムスロット２０において３になる。ここで、閾値Ｔ2 は
３であるので、カウンタ値Ｃ2 が閾値Ｔ2以上（「以
上」は、「一致」を含む）となるので、セルバッファ２
２−２に格納されているセルが読み出される。この結
果、品質クラス２においては、タイムスロット１４〜２
０において、２つのセルを読み出したことになる。この
期間のセルの読出し間隔を平均化すれば、３タイムスロ
ット毎に１つのセルを読み出すことになり、閾値Ｔ2 に
一致する。
【００６１】上記読出し動作を競合がなかった場合の動
作と比較する。競合がなかったとすると、品質クラス２
では、タイムスロット１７においてセルバッファ２２−
２からセルが読み出され、カウンタ値Ｃ2 が０にカウン
トダウン（点線で示す）される。この後、カウンタ値Ｃ
2 はタイムスロット毎に１ずつカウントアップされ、タ
イムスロット２０において３になる。そして、タイムス
ロット２０においてセルバッファ２２−２から次のセル
が読み出される。このように、競合がない場合において
も、タイムスロット１４〜２０に２つのセルを読み出す
ことになり、競合が発生した場合と同じになる。
【００６２】このように、競合によって品質クラス２セ
ルを読み出すことができなかった場合には、品質クラス
１のセルが読み出されないタイムスロットまで品質クラ
ス２の読出し処理が待たされるが、平均化すれば、品質
クラス２の読出し速度の上限は、閾値Ｔ2 によって規定
される値となる。
【００６３】次に、オーバライド制御について説明す
る。上述の説明では、ある品質クラスのセルカウンタの
カウンタ値がその品質クラスに対して設定されている閾
値以上となった場合に、その品質クラスに対してセルを
読み出す権利が与えられる方式を示した。しかしなが
ら、この方式では、いくつかの品質クラスにおいてセル
バッファにセルが格納されていても、それらの品質クラ
スのカウンタ値が閾値よりも小さければ、それらのセル
は読み出されない。
【００６４】オーバライド制御は、セルを読み出すこと
ができる状態にある品質クラスがないときに、指定され
た品質クラスにおいて、セルカウンタのカウンタ値とは
無関係にセルを読み出せるようにした方式である。すな
わち、ある指定された品質クラスにおいて、セルカウン
タのカウンタ値が閾値よりも小さいにもかかわらずセル
バッファからセルを読み出せるようにした方式を「オー
バライド読出し」と呼ぶ。
【００６５】図１０は、オーバライド制御を説明する図
である。図１０において、品質クラス１および２につい
ては図９と同じ動作をしており、ここでは、セル出力の
みを示している。品質クラス３に対する閾値は、Ｔ3 ＝
５．０が設定されている。また、品質クラス３に対して
設けられるセルカウンタのカウンタ値をＣ3 とする。さ
らに、品質クラス１に対して最も高い競合優先権が与え
られており、品質クラス３の競合優先権が最も低く設定
されている。
【００６６】品質クラス３に対しては、「オーバライド
読出し」が設定されている。この設定は、図６に示すオ
ーバライド指定部４１に記憶される。品質クラス３に対
して「オーバライド読出し」が設定されると、品質クラ
ス１および２においてセル読出しが行われないタイムス
ロット（空きタイムスロット）では、カウンタ値Ｃ3が
閾値Ｔ3 よりも小さくても品質クラス３のセルを読み出
すことができる。
【００６７】以下、図１０を参照しながらオーバライド
制御について具体的に説明する。タイムスロット１およ
び６では、カウンタ値Ｃ3 が閾値Ｔ3 以上となり、図８
を参照しながら説明した方式と同様に、品質クラス３の
セルが読み出される。また、タイムスロット４および７
では、品質クラス１のセルが読み出され、タイムスロッ
ト２、５、および８では、品質クラス２のセルが読み出
される。
【００６８】ところが、タイムスロット３および９にお
いて、品質クラス１および２では、上述した条件(a) ま
たは(b) を満たしていないため、セルは読み出されな
い。また、このとき、品質クラス３のカウンタ値Ｃ3 は
Ｔ3 よりも小さい。このため、オーバライド読み出しを
行わないとすると、タイムスロット３および９は空きタ
イムスロットとなる。オーバライド読出しは、このよう
な空きタイムスロットを利用する。すなわち、タイムス
ロット３または９において、品質クラス３のセルバッフ
ァにセルが格納されていれば、そのセルが読み出されて
空きタイムスロットに出力される。
【００６９】タイムスロット３では、品質クラス３のオ
ーバライド読出しを行うことができるが、セルバッファ
にセルが格納されていないので、セルは出力されない。
タイムスロット９では、品質クラス３のセルバッファに
セルが格納されているので、そのセルが読み出されて出
力される。
【００７０】図８または図９を参照しながら説明した通
常のセル読出し処理（オーバライド読出し以外のセル読
出し）を行う場合は、上述したように、セルカウンタの
カウンタ値を閾値だけカウントダウンする。ところが、
オーバライド読出しを行ったときには、カウンタ値を閾
値だけカウントダウンする処理は行わず、(1) カウンタ
値を１だけカウントアップする、(2) カウンタ値をその
まま保持する、(3) カウンタ値を０にする、のいずれか
１つを行う。図１０では、カウンタ値を１だけカウント
アップする方式を示している。
【００７１】オーバライド読み出しを指定するサービス
としては、たとえば、コンピュータ間のデータ通信など
が有効である。このようなデータ通信は、転送遅延に関
する品質の要求は厳しくないので、競合優先権を低く設
定するとともにオーバライドライド読出しを指定する。
このような設定とすれば、上記データ通信において転送
されるセルは、競合優先権を高く設定したサービス（た
とえば、音声通信や動画通信）のセル読出しが無いとき
に限って、閾値で規定する読出し間隔よりも短い間隔で
読み出すことができる。したがって、空き帯域を利用し
てデータを効率よく送ることができる。
【００７２】図１０に示す例では、１つの品質クラスに
対してオーバライド読み出しを指定しているが、複数の
品質クラスに対して指定することもできる。この場合、
オーバライド読出しを指定した複数の品質クラスに対し
て、オーバライド優先権を設定する。図７に示す例で
は、５つの品質クラスを有する品質クラス制御用バッフ
ァにおいて品質クラス３〜５に対してオーバライド指定
を設定しており、品質クラス５、４、３という順番に高
いオーバライド優先権を与えている。
【００７３】このような設定がされている場合、オーバ
ライド読出しを行うときには、品質クラス５のセルを読
み出す。品質クラス５にセルが格納されていなければ、
品質クラス４のセルを読み出す。品質クラス５および４
にセルが格納されていなければ、品質クラス３のセルを
読み出す。
【００７４】図１１は、品質制御用バッファにおける遅
延に関するシミュレーション結果である。このシミュレ
ーションでは、品質クラス数を２とし、出線の物理帯域
を１４９．７６Mbps（３５３２０７セル／秒）としてい
る。また、各品質クラスのセルバッファにおいてオーバ
ーフローが発生しないものとしている。品質クラス１お
よび２の伝送路使用率は、ともに９０パーセントであ
る。また、品質クラス１および２の読出し速度は、それ
ぞれ１０Mbps、１３９．７６Mbpsである。これらの読出
し速度は、上記(1) 式の帯域ＲＢに相当する。
【００７５】方式１は、単一のセルバッファに品質クラ
ス１および２のセルを格納する方式である。方式２は、
品質クラス１用のセルバッファおよび品質クラス２用の
セルバッファに対して固定的に読出し帯域を割り当てる
方式である。方式３−１は、品質クラス１に対して高い
競合優先権を与えるとともに、品質クラス１をオーバラ
イド指定する方式である。方式３−２は、品質クラス１
に対して高い競合優先権を与えるとともに、品質クラス
２をオーバライド指定する方式である。
【００７６】図１１に示すように、オーバライド制御を
導入することにより、全体の遅延を小さくすることがで
き、効率的に品質制御を行うことができる。図１２は、
セル読出し処理の動作フローチャートである。このフロ
ーチャートは、１タイムスロット内での動作を示す。こ
こでは、品質クラス１に対して最も高い競合優先権を与
えており、以下、順番に品質クラス２，３，．．．に対
して競合優先権に関する優先度を下げていく。
【００７７】ステップＳ１では、品質クラスとして「ｉ
＝１」を指定する。ステップＳ２では、品質クラスｉの
カウンタ値Ｃi が閾値Ｔi 以上か否かを調べる。カウン
タ値Ｃi が閾値Ｔi よりも小さければ、ステップＳ３に
おいてカウンタ値Ｃi をインクリメントしてステップＳ
５へ進む。また、カウンタ値Ｃi が閾値Ｔi 以上であれ
ば、ステップＳ４において品質クラスｉにセルが格納さ
れていないと判断されると、ステップＳ５へ進む。
【００７８】ステップＳ５では、すべての品質クラスに
対して上記Ｓ２〜Ｓ４の処理を実行したか否かを調べ、
上記処理を実行していない品質クラスがあれば、ステッ
プＳ６において「ｉ＝ｉ＋１」としてステップＳ２へ戻
り、すべての品質クラスに対して上記処理を実行してい
れば、ステップＳ２１へ進む。
【００７９】ステップＳ４において、品質クラスｉにセ
ルが格納されていたと判断された場合には、ステップＳ
１１において、そのセルを読み出すとともに、ステップ
Ｓ１２において、カウンタＣi を閾値Ｔi だけカウント
ダウンする。
【００８０】ステップＳ１３では、品質クラスｉよりも
競合優先権が高い品質クラスついては、カウンタ値Ｃj
が閾値Ｔj よりも小さい場合のみ、カウンタ値Ｃj をイ
ンクリメントする。一方、品質クラスｉよりも競合優先
権が低い品質クラスについては、カウンタ値Ｃj が閾値
Ｔj よりも小さい場合にカウンタ値Ｃj をインクリメン
トするとともに、セルバッファにセルが格納されている
場合には、カウンタ値Ｃj が閾値Ｔj 以上であってもカ
ウンタ値Ｃj をインクリメントする。
【００８１】ステップＳ２１では、オーバライド読出し
が指定されている品質クラスがあるか否かを調べる。オ
ーバライド読出しが指定されている品質クラスがなけれ
ば、このタイムスロットの処理を終了する。この場合、
このタイムスロットではセルは読み出されない。オーバ
ライド読出しが指定されている品質クラスがあれば、オ
ーバライドモードに移り、ステップＳ２２において、最
も高いオーバライド優先権が与えられている品質クラス
ｎを検出する。
【００８２】ステップＳ２３では、品質クラスｎにセル
が格納されているか否かを判断し、格納されていれば、
ステップＳ２４でそのセルを読み出してこのタイムスロ
ットの処理を終了する。
【００８３】品質クラスｎにセルが格納されていない場
合には、ステップＳ２５において、オーバライド読出し
が指定されているすべての品質クラスに対して上記ステ
ップＳ２３以降の処理を行ったか否かを調べる。すべて
の品質クラスに対して上記処理が実行されていれば、こ
のタイムスロットの処理を終了する。一方、上記処理が
実行されていないオーバライド読出しが指定された品質
クラスがあれば、ステップＳ２６において、オーバライ
ド読出しが指定されている他の品質クラスを検出してス
テップＳ２３へ戻る。
【００８４】図１３は、品質制御用バッファをATM スイ
ッチの入力側（多重集線部）に設けた構成を示す図であ
る。図２に示す品質制御用バッファ６０に対応する。多
重部６１は、ｎ本の入線から入力されるセルを多重化
し、フィルタ６２−１〜６２−ｎへ転送する。フィルタ
６２−１〜６２−ｎは、各入力セルのタグ情報を参照
し、それぞれ品質クラス１〜ｎのセルを通過させる。セ
ルバッファ６３−１〜６３−ｎは、それぞれフィルタ６
２−１〜６２−ｎを通過したセルを格納する。読出し部
６４は、図１２を用いて説明した方式により、セルバッ
ファ６３−１〜６３−ｎからセルを読み出して出線に出
力する。なお、読出し部６４は、図６に示すバッファ長
計測カウンタ３１、閾値設定部３２、セルカウンタ３
３、比較器３４、読出し部３５、オーバライド指定部４
１、オーバライド制御部４２、競合制御部４３を含む。
【００８５】読出し部６４は、出線の物理帯域（図１３
では、Ｖと記しているが、例えば、２．４Gbps）に対し
て各品質クラスの読出し帯域を割り当てる。品質クラス
毎の読出し帯域は、各品質クラスが要求する遅延やセル
廃棄率などの品質を保証する帯域とする。
【００８６】ところで、呼を確立するときは、使用帯域
およびサービス種別が申告される。このサービス種別に
よって品質クラスが決まるので、その呼に対する遅延や
セル廃棄率などの品質が認識される。そして、申告され
た使用帯域を用いて、その呼が要求するサービスの品質
を保証できる帯域を計算する。ここで、すべての呼に関
する情報はCAC によって管理されているので、各品質ク
ラスが要求する品質を保証する帯域を算出することがで
きる。
【００８７】たとえば、品質制御用バッファの出線の物
理帯域を２．４Gbps、品質クラス数を３とする。ここ
で、品質クラス１〜３の読出し帯域を、それぞれ０．９
Gbps、０．３Gbps、０．９Gbpsとすると、品質クラス１
〜３の閾値Ｔ1 〜Ｔ3 は、それぞれ２．６７、８．０、
２．６７となる。このようにして閾値が設定されると、
品質クラス１〜３の読出し間隔の平均値は、それぞれ
２．６７タイムスロット、８．０タイムスロット、２．
６７タイムスロットに制限される。
【００８８】図１４は、品質制御用バッファを用いてAT
M スイッチを構成した例を示す図である。同図に示すAT
M スイッチは、ｎ×ｎスイッチであり、図１４に示す品
質制御用バッファ６０をｎ個設けることによって構成す
ることができる。
【００８９】図１５は、品質制御用バッファをATM スイ
ッチの出力側（多重分離部）に設けた構成を示す図であ
る。同図においては、ATM スイッチ１２の出力をｍ本の
出線に分離する構成を示している。品質制御用バッファ
７０−１〜７０−ｍは、基本的には、図１３に示した多
重集線部の品質制御用バッファ６０と同じである。
【００９０】出線１用フィルタ７１は、ATM スイッチ１
２から出力されたセルのうち、そのタグ情報によって出
線１が指定されているセルのみを通過させる。セルバッ
ファ７２−１〜７２−ｎは、それぞれ品質クラス１〜ｎ
のセルを格納する。ここで、図１３に示したフィルタ６
２−１〜６２ーｎを省略している。読出し部７３は、図
１２を用いて説明した方式により、セルバッファ７２−
１〜７２−ｎからセルを読み出して出線に出力する。
【００９１】図１６は、セル間隔のゆらぎを吸収する品
質制御用バッファの動作を説明する図である。セル入力
タイミングは、図８に示した例と同じである。この方式
では、各品質クラスに対して閾値を２つ設定する。図１
６に示す例では、閾値Ｔ11＝３．２５および閾値Ｔ12＝
４．２５を設定している。
【００９２】タイムスロット毎にカウンタ値Ｃ1 が１ず
つカウントアップされる。カウンタ値Ｃ1 が閾値Ｔ11以
上になったときにセルバッファ２２−１にセルが格納さ
れていれば、そのセルを読み出すとともに、カウンタ値
Ｃ1 を閾値Ｔ11だけカウントダウンする。この動作は、
図８に示したものと同じである。
【００９３】カウンタ値Ｃ1 が閾値Ｔ11以上になったタ
イムスロットにおいて、セルバッファ２２−１にセルが
格納されていなければ、カウンタ値Ｃ1 と閾値Ｔ12とを
比較する。たとえば、タイムスロット２０に示すよう
に、カウンタ値Ｃ1 が閾値Ｔ12よりも小さければ、カウ
ンタ値Ｃ1 を１だけカウントアップする。一方、タイム
スロット２１に示すように、カウンタ値Ｃ1 が閾値Ｔ12
以上であれば、カウンタ値Ｃ1 をそのまま保持する。こ
の後、タイムスロット２２において、セル５６がセルバ
ッファ２２−１に格納された状態になると、そのセル５
６を読み出すとともに、カウンタ値Ｃ1 を閾値Ｔ11だけ
カウントダウンする。
【００９４】図８と図１６とを比較する。図８において
は、セル５６を読み出した後、３タイムスロット後にカ
ウンタ値Ｃ1 が閾値Ｔ1 以上となるのに対し、図１６で
は、セル５６を読み出してから２タイムスロット後にカ
ウンタ値Ｃ1 が閾値Ｔ11以上となる。すなわち、図１６
に示す方式では、図８に示す方式と比べて、１タイムス
ロットだけ早くセルを読み出すことができる状態にな
る。したがって、図１６に示す方式では、品質制御用バ
ッファに入力されるセルの間隔にゆらぎが生じた場合、
図８に示す方式と比べて、そのゆらぎを１タイムスロッ
トだけ多く吸収できる。
【００９５】図１７は、共通バッファを用いた品質制御
用バッファの構成図である。上述した構成においては、
品質クラス毎にセルバッファを設け、入力セルをその品
質クラスに応じて所定のセルバッファに格納していた。
これに対して、図１７に示す共通バッファ構成では、入
力セルをすべて共通バッファに格納し、その共通バッフ
ァへの書込みアドレスを品質クラス毎に管理する。
【００９６】共通バッファ８１は、入線から入力される
セルを格納し、その格納アドレスをアドレスバッファ部
８３へ通知する。品質クラス検出部８２は、入力セルの
品質クラスを検出し、その結果をアドレスバッファ部８
３へ通知する。
【００９７】アドレスバッファ部８３は、品質クラス毎
に設けられたアドレスバッファ８４−１〜８４−ｎを有
する。そして、共通バッファ８１に書き込まれたセルの
書込みアドレスを、そのセルの品質クラスに従って所定
のアドレスバッファ８４−１〜８４−ｎに格納する。た
とえば、品質クラス１のセルが入力されると、そのセル
の共通バッファ８１への書込みアドレスがアドレスバッ
ファ８４−１に格納される。
【００９８】読み出し制御部８５は、図１２に示す方式
に従って、アドレスバッファ８４−１〜８４−ｎから書
込みアドレスを取り出し、その書込みアドレスを用いて
共通バッファ８１からセルを読み出す。
【００９９】上述のような共通バッファ構成とすれば、
セルを格納するためのメモリ容量を小さくすることがで
きる。
【０１００】
【発明の効果】様々な通信サービスを統合的に扱うネッ
トワークにおいて、各通信サービスが要求する品質を保
証するための制御方式を提供することにより、ユーザに
快適な通信サービスを提供する。また、各品質クラスの
品質を保証しながら、特定の品質クラスのセルを空きタ
イムスロットを利用して転送できるようにしたので、交
換機および伝送路の使用効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】ATM 網の構成図である。
【図３】品質制御用バッファの概念を説明する図であ
る。
【図４】(a) は、回線上でのセルのフォーマットであ
り、(b) は、交換機内でのセルのフォーマットである。
【図５】VCI 変換テーブルを模式的に示した図である。
【図６】品質制御用バッファのブロック図である。
【図７】オーバライド指定部の設定例である。
【図８】品質制御用バッファの基本動作を説明する図で
ある。
【図９】競合制御を説明する図である。
【図１０】オーバライド制御を説明する図である。
【図１１】品質制御用バッファにおける遅延に関するシ
ミュレーション結果である。
【図１２】セル読出し処理の動作フローチャートであ
る。
【図１３】品質制御用バッファをATM スイッチの入力側
（多重集線部）に設けた構成を示す図である。
【図１４】品質制御用バッファを用いてATM スイッチを
構成した例を示す図である。
【図１５】品質制御用バッファをATM スイッチの出力側
（多重分離部）に設けた構成を示す図である。
【図１６】入力セル間隔のゆらぎを吸収する品質制御用
バッファの動作を説明する図である。
【図１７】共通バッファを用いた品質制御用バッファの
構成図である。
【図１８】ATM 網における従来の品質管理方式を説明す
る図である。
【符号の説明】
１２ ATM スイッチ １３ VCI 変換テーブル ２１−１〜２１−ｎ セルバッファ ２２−１〜２２−ｎ 品質クラスフィルタ ２３ 読出しスケジューラ ３１−１〜３１−ｎ バッファ長計測カウンタ ３２−１〜３２−ｎ 閾値設定部 ３３−１〜３３−ｎ セルカウンタ ３４−１〜３４−ｎ 比較器 ３５−１〜３５−ｎ 読出し部 ４１ オーバライド指定部 ４２ オーバライド制御部 ４３ 競合制御部 ６０、７０ 品質制御用バッファ ８１ 共通バッファ ８２ 品質クラス検出部 ８３ アドレスバッファ部 ８４−１〜８４ーｎ アドレスバッファ ８５ 読出し制御部

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ルーティング情報を含むヘッダ部と転送
    情報を格納する情報部とから構成される固定長パケット
    をそのルーティング情報に従って自律的に交換するネッ
    トワークにおいて、そのネットワークで提供される通信
    サービスを複数の品質クラスに分類しそれら品質クラス
    の品質を制御する品質制御方式において、 品質クラス毎に設けられ、固定長パケットを格納する複
    数のバッファと、 上記複数のバッファの各々に対して設けられ、それぞれ
    所定の閾値が設定されている複数のカウンタと、 １つの固定長パケットを処理するための単位時間ごとに
    上記複数のカウンタの各カウンタ値をインクリメントす
    るとともに、カウンタ値が閾値以上であるカウンタに対
    応するバッファから固定長パケットを読み出してそのカ
    ウンタのカウンタ値をその閾値だけカウントダウンする
    制御手段と、 を有することを特徴とする品質制御方式。
  2. 【請求項２】 上記制御手段は、カウンタ値が閾値以上
    であるカウンタに対応するバッファに固定長パケットが
    格納されていない場合には、そのカウンタのカウンタ値
    をインクリメントしないことを特徴とする請求項１に記
    載の品質制御方式。
  3. 【請求項３】 上記各カウンタに対して設定する閾値を
    Ｔi （ｉ＝１，２，３，．．．）、各品質クラスが要求
    する品質を保証できる帯域をＲＢi 、出線の物理帯域を
    ＰＢとした場合、各閾値を下記(1) 式で設定することを
    特徴とする請求項１に記載の品質制御方式。 Ｔi ＝ＰＢ／ＲＢi ・・・(1) 式
  4. 【請求項４】 上記複数の品質クラスの各々に対して競
    合優先度情報を設定しておき、２つ以上のバッファにお
    いて固定長パケットが格納されておりかつそれら２つ以
    上のバッファに対応するカウンタのカウンタ値がそれぞ
    れその閾値以上である場合には、上記制御手段は、上記
    ２つ以上のバッファのうち最も高い競合優先度が設定さ
    れている品質クラスのバッファから固定長パケットを読
    み出すことを特徴とする請求項１に記載の品質制御方
    式。
  5. 【請求項５】 上記制御手段は、上記最も高い競合優先
    度が設定されている品質クラス以外の品質クラスに対応
    する各カウンタのカウンタ値をそれぞれインクリメント
    することを特徴とする請求項４に記載の品質制御方式。
  6. 【請求項６】 空きタイムスロットを優先的に使用でき
    る権利を所定の品質クラスに対して与えておき、 固定長パケットを読み出す状態にある品質クラスがなか
    ったときには、上記制御手段は、上記権利が与えられて
    いる品質クラスのバッファから固定長パケットを読み出
    すことを特徴とする請求項１または４に記載の品質制御
    方式。
  7. 【請求項７】 空きタイムスロットを優先的に使用でき
    る権利を予め複数の品質クラスに対して与え、それらの
    権利に優先順位を設定しておき、 固定長パケットを読み出す状態にある品質クラスがなか
    ったときには、上記制御手段は、上記権利が与えられて
    いる複数の品質クラスに対応するバッファでありかつ固
    定長パケットを格納しているバッファの中で上記権利の
    優先順位が最も高い品質クラスに対応するバッファから
    固定長パケットを読み出すことを特徴とする請求項１ま
    たは４に記載の品質制御方式。
  8. 【請求項８】 空きタイムスロットを優先的に使用でき
    る権利を所定の品質クラスに対して与えておき、 カウンタ値が閾値以上であるカウンタに対応するバッフ
    ァに固定長パケットが格納されていなければ、上記制御
    手段は、上記権利が与えられている品質クラスのバッフ
    ァから固定長パケットを読み出すことを特徴とする請求
    項１または４に記載の品質制御方式。
  9. 【請求項９】 上記制御手段は、上記権利が与えられて
    いる品質クラスのバッファから固定長パケットを読み出
    す処理に際して、その品質クラスのカウンタ値が閾値以
    下であった場合、そのカウンタ値をカウントダウンしな
    いことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載
    の品質制御方式。
  10. 【請求項１０】 上記制御手段は、上記権利が与えられ
    ている品質クラスのバッファから固定長パケットを読み
    出す処理に際して、その品質クラスのカウンタ値が閾値
    以下であった場合、そのカウンタ値を０にすることを特
    徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の品質制御
    方式。
  11. 【請求項１１】 上記権利を品質クラス毎に設定できる
    ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の
    品質制御方式。
  12. 【請求項１２】 品質クラス毎に、上記競合優先情報お
    よび上記空きタイムスロットを優先的に使用できる権利
    とを独立して設定できることを特徴とする請求項６〜８
    のいずれか１つに記載の品質制御方式。
  13. 【請求項１３】 ルーティング情報を含むヘッダ部と転
    送情報を格納する情報部とから構成される固定長パケッ
    トをそのルーティング情報に従って自律的に交換するネ
    ットワークにおいて、そのネットワークで提供される通
    信サービスを複数の品質クラスに分類しそれら品質クラ
    スの品質を制御する品質制御方式において、 品質クラス毎に設けられ、固定長パケットを格納する複
    数のバッファと、 上記複数のバッファの各々に対して設けられ、それぞれ
    第１の閾値およびその第１の閾値よりも大きな第２の閾
    値が設定されている複数のカウンタと、 １つの固定長パケットを処理するための単位時間ごとに
    上記複数のカウンタの各カウンタ値をインクリメント
    し、カウンタ値が第１の閾値以上であるカウンタに対応
    するバッファに固定長パケットが格納されている場合に
    は、その固定長パケットを読み出すとともにそのカウン
    タのカウンタ値を第１の閾値だけカウントダウンし、カ
    ウンタ値が第２の閾値以上であるカウンタに対応するバ
    ッファに固定長パケットが格納されていない場合には、
    そのカウンタのカウンタ値をインクリメントしないよう
    に制御する制御手段と、 を有することを特徴とする品質制御方式。
  14. 【請求項１４】 ルーティング情報を含むヘッダ部と転
    送情報を格納する情報部とから構成される固定長パケッ
    トをそのルーティング情報に従って自律的に交換するネ
    ットワークにおいて、そのネットワークで提供される通
    信サービスを複数の品質クラスに分類しそれら品質クラ
    スの品質を制御する品質制御方式において、 固定長パケットを格納する共通バッファと、 品質クラス毎に設けられ、固定長パケットを上記共通バ
    ッファへ書き込んだときの書込みアドレスを固定長パケ
    ットの品質クラスに応じて格納する複数のアドレスバッ
    ファと、 上記複数のアドレスバッファの各々に対して設けられ、
    それぞれ所定の閾値が設定されている複数のカウンタ
    と、 １つの固定長パケットを処理するための単位時間ごとに
    上記複数のカウンタの各カウンタ値をインクリメントす
    るとともに、カウンタ値が閾値以上であるカウンタに対
    応するアドレスバッファから書込みアドレスを取り出し
    てその書込みアドレスを用いて上記共通バッファから固
    定長パケットを読み出し、そのカウンタのカウンタ値を
    その閾値だけカウントダウンする制御手段と、 を有することを特徴とする品質制御方式。
  15. 【請求項１５】 上記制御手段は、カウンタ値が閾値以
    上であるカウンタに対応するアドレスバッファに書込み
    アドレスが格納されていない場合には、そのカウンタの
    カウンタ値をインクリメントしないことを特徴とする請
    求項１４に記載の品質制御方式。
  16. 【請求項１６】 上記各カウンタに対して設定する閾値
    をＴi （ｉ＝１，２，３，．．．）、各品質クラスが要
    求する品質を保証できる帯域をＲＢi 、出線の物理帯域
    をＰＢとした場合、各閾値を下記(2) 式で設定すること
    を特徴とする請求項１４に記載の品質制御方式。 Ｔi ＝ＰＢ／ＲＢi ・・・(2) 式
  17. 【請求項１７】 上記複数の品質クラスの各々に対して
    競合優先度情報を設定しておき、２つ以上のアドレスバ
    ッファにおいて書込みアドレスが格納されておりかつそ
    れら２つ以上のアドレスバッファに対応するカウンタの
    カウンタ値がそれぞれその閾値以上である場合には、上
    記制御手段は、上記２つ以上のアドレスバッファのうち
    最も高い競合優先度が設定されている品質クラスのアド
    レスバッファから書込みアドレスを取り出すことを特徴
    とする請求項１４に記載の品質制御方式。
  18. 【請求項１８】 上記制御手段は、上記最も高い競合優
    先度が設定されている品質クラス以外の品質クラスに対
    応する各カウンタのカウンタ値をそれぞれインクリメン
    トすることを特徴とする請求項１７に記載の品質制御方
    式。
  19. 【請求項１９】 空きタイムスロットを優先的に使用で
    きる権利を所定の品質クラスに対して与えておき、 書込みアドレスを取り出すことができる状態にある品質
    クラスがなかったときには、上記制御手段は、上記権利
    が与えられている品質クラスのアドレスバッファから書
    込みアドレスを取り出すことを特徴とする請求項１４ま
    たは１７に記載の品質制御方式。
  20. 【請求項２０】 空きタイムスロットを優先的に使用で
    きる権利を予め複数の品質クラスに対して与え、それら
    の権利に優先順位を設定しておき、 書込みアドレスを取り出すことができる状態にある品質
    クラスがなかったときには、上記制御手段は、上記権利
    が与えられている複数の品質クラスに対応するアドレス
    バッファでありかつ書込みアドレスを格納しているアド
    レスバッファの中で上記権利の優先順位が最も高い品質
    クラスに対応するアドレスバッファから書込みアドレス
    を取り出すことを特徴とする請求項１４または１７に記
    載の品質制御方式。
  21. 【請求項２１】 空きタイムスロットを優先的に使用で
    きる権利を所定の品質クラスに対して与えておき、 カウンタ値が閾値以上であるカウンタに対応するアドレ
    スバッファに書込みアドレスが格納されていなければ、
    上記制御手段は、上記権利が与えられている品質クラス
    のアドレスバッファから書込みアドレス取り出すことを
    特徴とする請求項１４または１７に記載の品質制御方
    式。
  22. 【請求項２２】 上記制御手段は、上記権利が与えられ
    ている品質クラスのアドレスバッファから書込みアドレ
    スを取り出す処理に際して、その品質クラスのカウンタ
    値が閾値以下であった場合、そのカウンタ値をカウント
    ダウンしないことを特徴とする請求項１９〜２１のいず
    れか１つに記載の品質制御方式。
  23. 【請求項２３】 上記制御手段は、上記権利が与えられ
    ている品質クラスのアドレスバッファから書込みアドレ
    スを取り出す処理に際して、その品質クラスのカウンタ
    値が閾値以下であった場合、そのカウンタ値を０にする
    ことを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか１つに記
    載の品質制御方式。
  24. 【請求項２４】 上記権利を品質クラス毎に設定できる
    ことを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか１つに記
    載の品質制御方式。
  25. 【請求項２５】 品質クラス毎に、上記競合優先情報お
    よび上記空きタイムスロットを優先的に使用できる権利
    とを独立して設定できることを特徴とする請求項１９〜
    ２１のいずれか１つに記載の品質制御方式。
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