JPH10285619A

JPH10285619A - 呼制御スケジューリング方法

Info

Publication number: JPH10285619A
Application number: JP10040657A
Authority: JP
Inventors: Kabekode Venkata Bhat; ヴェンカタブハトカベコーデ
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1998-02-23
Publication date: 1998-10-23
Anticipated expiration: 2018-02-23
Also published as: JP3545931B2; EP0863680B1; EP0863680A3; US6061442A; CA2228979A1; DE69800322T2; DE69800322D1; EP0863680A2; CA2228979C

Abstract

(57)【要約】【課題】相異なるパフォーマンス特性のアプリケーシ
ョンプロセッサ（ＡＰ）を有する分散システムで、ＡＰ
利用度等化法よりも混雑時間中に多くの呼を処理する。【解決手段】呼要求が存在するかどうかを判定し、呼
要求が存在する場合、ＡＰが呼要求に割り当てられてい
るかどうかを判定し、割り当てられている場合、呼を終
端し、データテーブルエントリを更新する。割り当てら
れていない場合、計算された応答時間データを用いて、
最小応答時間Ｔ（ｊ）を有するＡＰを求める。次に、Ｔ
（ｊ）がτ（最高速のＡＰの応答時間）より大きいかど
うかを判定し、Ｔ（ｊ）がτより大きい場合、呼要求を
捨て、Ｔ（ｊ）がτ以下の場合、期待される利用度Ｕ
（ｊ）を更新し、呼要求を呼処理するためにｊ番目のＡ
Ｐに割り当てる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信交換システム
において通信を制御する装置および方法に関し、特に、
異なる呼プロセッサを有する通信交換システムの分散処
理制御の装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にネットワークはアプリケーション
プロセッサ（ＡＰ）を有するが、それらのプロセッサが
すべて同じ性能特性を有するわけではなく、しかも、独
立のアプリケーションを処理する各プロセッサが、１つ
の限定された最大時間限界内に応答することを要求され
る。このようなシステムで重大な関心のある１つの問題
は、次の呼要求サービスを処理するのにどのＡＰを割り
当てなければならないかを決定する問題である。このよ
うな状況は、ネットワーク所有者が、ディジタル処理お
よび呼処理（ＣＰ）に対する増大し続ける顧客の需要を
満たすために新たな高性能のＡＰを追加することによっ
て費用効率よくシステムを拡張しながら既存のシステム
における投資を保護するという、コンピュータおよび通
信の領域で生じる。増大し続ける顧客のＣＰ需要を費用
効率よく満たすためには、高速なハードウェア、新しい
ソフトウェア、新しいミドルウェアおよび最新の標準を
特徴とする安価なＡＰが、進歩し続けるテクノロジーに
よってこれまで提供されてきている。例えば、ＣＰは、
図１および図２にそれぞれ示したシステム１００および
システム２００のような次世代の呼制御システムにおけ
る中心的機能である。図１のシステム１００では、ＡＰ
１０２₁〜１０２_nは高速なトークンリング１０４によっ
て相互接続される。図２のシステム２００では、ＡＰ２
０２₁〜２０２_mはＡＴＭ２０４₁〜２０４_kによって接続
される。さらに、ＡＰ１０２₁〜１０２_nあるいは２０２
₁〜２０２_mはそれぞれ、複製されたデータベースを有
し、任意の呼を処理するように機能的に装備されてい
る。ＡＰは、指定された期間内にＣＰ要求に応答して、
次の問題を回避しなければならない。すなわち、呼が、
顧客によって期待されるように設定あるいは破棄されな
いことにより顧客の不満を引き起こす問題、および、混
雑時間中の呼が確立されないことによりサービスプロバ
イダの収入が損失する問題である。

【０００３】また、分散コールセンタアプリケーション
における自動呼分配においても、次の呼が、（複製され
た、あるいは、ネットワーク接続された）データベース
を共有する複数の呼プロセッサのうちの１つに割り当て
られる必要がある場合に問題が生じることがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この問題を解決するた
めの従来の試みは発見法に基づいている。例えば、米国
特許第４，８２７，４９９号（発明者：Warty et al.）
による方法では、各プロセッサに配分される新たな負荷
の割合は、まず、ＡＰが過負荷になったときに変更され
る初期化パラメータによって決定される。過負荷プロセ
ッサ数の割合があるしきい値を超過したときにシステム
過負荷であると認識される。その場合、拒絶される新た
な呼の割合は、システムがもはや過負荷でなくなるまで
徐々に増大し、そうでない場合には同様に減少する。米
国特許第４，９７４，２５６号（発明者：Cyr et al.）
は、システム過負荷に対する応答時間はこの方法におけ
る最適値より短いことを示し、改良を提案している。こ
の方法では、各ＡＰの平均利用度を周期的に測定するこ
とによって、次の期間の各ＡＰに配分される新たな呼の
割合は、その期間中のすべてのＡＰの占有度を等しくす
るように発見的に調節される。スケジューラは、占有度
が平均値を超えるＡＰの割合を減少させ、占有度が平均
値を下回るＡＰの割合を増加させる。スケジューラは、
ある期間におけるすべてのＡＰの平均利用度またはシス
テム全体の呼損数を用いてシステム過負荷を認識し、す
べてのＡＰが次の期間中に一定の割合の呼を捨てる（す
なわちキャンセルする）ように指示して、認識された過
負荷を取り除く。選択されたパラメータ値に依存して、
この方法は、悲観的（最適なシステムスループットより
少なくしかサポートしない）であるか、あるいは、混雑
時間中に回避可能な呼損を引き起こす。しかし、以上の
方法は、実時間ベースで各呼要求に対処しておらず、ま
た、さまざまなＡＰの応答時間パフォーマンス能力に対
処しておらず、既存の呼の中断を防ぐ予測可能な能力は
制限されている。すなわち、遅いＡＰが過負荷になる
と、次の期間にシステムのすべてのＡＰからある割合の
呼を廃棄することを引き起こすことがある。混雑時間中
には、このような方法では呼が損失する。

【０００５】従って、異なるＡＰを有するシステムの各
ＡＰを最大限に利用する方法が必要とされている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、相異な
るパフォーマンス特性のＡＰを有するシステムに対し
て、ＡＰ利用度等化法よりも混雑時間中に多くの呼を処
理することを可能にする。顧客の投資を保護するため
に、実際にさまざまなＡＰに対処しなければならない。
プロセッサ占有度等化に注目する既存の方法では、高速
なプロセッサほど十分に利用されず、システム容量がむ
だになる。それは、最低速度のＡＰのハンディキャップ
により高速のＡＰが十分に利用されず、高速のＡＰの負
荷を捨てることが強制される可能性があるためである。

【０００７】本発明の１つの特徴によれば、複数のアプ
リケーション呼プロセッサを有する分散システムで呼制
御スケジューリングを行う方法において、呼要求が存在
するかどうかを判定する呼要求判定ステップと、呼要求
が存在しない場合、短い遅延の後にこの呼要求判定ステ
ップを繰り返し、呼要求が存在する場合、続けて以下の
ステップを実行するステップと、前記複数のアプリケー
ションプロセッサのうちの１つのアプリケーションプロ
セッサが呼要求に割り当てられているかどうかを判定す
るステップと、１つのアプリケーションプロセッサが呼
要求に割り当てられている場合、呼を終端し、データテ
ーブルエントリを更新し、前記呼要求判定ステップに復
帰し、１つのアプリケーションプロセッサが呼要求に割
り当てられていない場合、続けて以下のステップを実行
する。次のステップは、Ｓ（ｉ）およびＵ（ｉ）のデー
タとともに、計算された応答時間データＴ（ｉ）を用い
て、前記複数のアプリケーションプロセッサのうちか
ら、判定された呼要求を実行するための最小応答時間Ｔ
（ｊ）を有する１つのアプリケーションプロセッサを求
めるステップである。次のステップは、アプリケーショ
ンプロセッサの最小応答時間Ｔ（ｊ）がτより大きいか
どうかを判定し、Ｔ（ｊ）がτより大きい場合、前記呼
要求を捨てて前記呼要求判定ステップに復帰し、Ｔ
（ｊ）がτ以下の場合、続けて以下のステップを実行す
るステップである。次のステップは、期待される利用度
Ｕ（ｊ）を更新し、前記呼要求を呼処理するためにｊ番
目のアプリケーションプロセッサに割り当て、更新され
た期待利用度とともに前記呼要求判定ステップに復帰す
るステップである。

【０００８】

【発明の実施の形態】図３に、複数のＡＰ３０２₁〜３
０２_nを有するリングシステム３００をブロック図形式
で示す。図３のシステム３００は、ＣＰの方法ＱＲ（Ｑ
Ｒ法、ＱＲアルゴリズム）が異なることを除いては図１
のシステム１００と本質的に同じである。ＱＲは急速応
答(quick response)の略であり、急速応答に注目する理
由は以下で明らかとなろう。実行時にＣＰに対して方法
ＱＲを提供するプログラムは、管理アプリケーションプ
ロセッサ（ＡＡＰ）３０８に接続されたメモリ３１０に
格納される。

【０００９】ＡＡＰ３０８は、システム３００のＣＰに
対して方法ＱＲを提供するプログラムを実行する。代替
実施例は、実行時に、ＣＰのための複数のメモリ３１１
₁〜３１１_nに格納された方法ＱＲを提供するプログラム
を有する。メモリ３１１₁〜３１１_nはそれぞれ、対応す
るアプリケーションプロセッサＡＰ₁〜ＡＰ_nに接続され
る。この代替実施例は、アプリケーションプロセッサＡ
Ｐ₁〜ＡＰ_n間の分散処理を用いて方法ＱＲを提供する。
メモリ３１１₁〜３１１_nは、システム３００の代替実施
例であることを表すために、破線で囲まれたブロックと
して図示されている。これらの実施例はいずれも、シス
テム３００に、図１のリングシステム１００で用いられ
たＣＰに対する等利用度法を超える、ＣＰに対する方法
ＱＲの利点を提供する。

【００１０】同様に、図４に、システム４００のＣＰに
対して使用される複数のＡＰ４０２₁〜４０２_mを有する
ＡＴＭ接続されたシステムをブロック図形式で示す。図
４のシステム４００は、ＣＰに対して方法ＱＲを使用す
ることを除いては図２のシステム２００と本質的に同じ
である。実行時にＣＰに対して方法ＱＲを提供するプロ
グラムは、ＣＰのための複数のメモリ４１１₁〜４１１_m
に格納される。メモリ４１１₁〜４１１_mはそれぞれ、対
応するアプリケーションプロセッサＡＰ₁〜ＡＰ_mに接続
される。この実施例は、アプリケーションプロセッサＡ
Ｐ₁〜ＡＰ_m間の分散処理を用いて方法ＱＲをシステム４
００に対して提供する。この実施例は、システム４００
に、図２のＡＴＭシステム２００で用いられたＣＰに対
する等利用度法を超える、ＣＰに対する方法ＱＲの利点
を提供する。

【００１１】方法ＱＲ自体は、システム３００あるいは
４００への各呼処理要求に対する急速応答を使用するこ
とによって優れた効果を奏する。方法ＱＲの動作の説明
として、｛Ｐ_i｜ｉ＝１，２，３，...，ｑ｝が、分散処
理システムを構成するｑ個のＡＰの集合である場合を考
える。ただし、Ｐ_iはｉ番目のＡＰを表す。Ｐ_iは、特定
のＣＰ要求Ｒに対して全処理サービス時間Ｓ_i（秒）を
有する。パラメータｑは、システム３００ではｎに等し
く、システム４００ではｍに等しい。Ｐ_iの利用度（あ
るいは占有度）は、それが１秒間に処理する同時ＣＰ制
御タスクの数に正比例する。要求Ｒに関して、顧客の好
みを含む外的条件によって課される応答時間カットオフ
Ｔ_r（秒）がある。Ｐ_iがＴ_q以内に要求の処理を完了す
ることができない場合、呼接続は失敗すると仮定され
る。呼の平均長をｐ秒とする。一般に、通常動作の下で
は、特定のＡＰに割り当てられる呼制御は、呼のｐ秒間
の全体にわたってそのＡＰによって処理される。ＡＰが
失敗した場合、システムはその責任を別のＡＰに割り当
てる。方法ＱＲの目的は、到着した呼処理要求を、（実
現可能な場合に）最小の遅延でタスクを完了する見込み
の最も高いＡＰに割り当てることである。

【００１２】Ｕ_iは、毎秒Ｃ_i個の呼を処理するＰ_iの現
在の利用度を表すとする。注意すべき点であるが、ＡＰ
Ｐ_iは蓄積プログラムコンピュータであり、その応答
時間（レイテンシ）Ｌ_i（秒）が次のようなＭ／Ｍ／１
待ち行列モデルでモデル化される。Ｌ_i＝Ｓ_i／（１−Ｕ_i）ただし、Ｕ_i＝Ｃ_iＳ_i である。

【００１３】ＡＰの応答時間は短いほど良く、これはこ
の方法では所与量である。注意すべき点であるが、ある
ＡＰでの呼に対するサービス時間は、そのＡＰのパフォ
ーマンス能力の良い指標である。ＡＰの応答時間は、そ
のジョブに関するＡＰの実際のパフォーマンスの正しい
指標である。上記のレイテンシ表式で与えられるよう
に、応答時間は、サービス時間および利用度の両方に依
存する。他のことが同じままである場合、注意すべき点
であるが、（同じプロセッサ利用度を仮定すれば）ＡＰ
のクロックレートが速いほど、１つの要求に対するサー
ビス時間は短くなり、呼要求に対する応答時間も短くな
る。この方法で所与量でないのは以下のものである。

【００１４】他の条件が同じままである場合、Ｓ_l／（１−Ｕ_l）＞Ｓ_f／（１−Ｕ_f）すなわちＳ_l／Ｓ_f＞（１−Ｕ_l）／（１−Ｕ_f）である場合、高速のプロセッサを有する利用度Ｕ_fのＡ
Ｐは、低速のプロセッサを有する利用度Ｕ_l（Ｕ_l＜
Ｕ_f）のＡＰよりも良好な応答時間を有する。

【００１５】ここで、（高速プロセッサのクロックレー
トが低速プロセッサのクロックレートの１０倍であるた
めに）Ｓ_l／Ｓ_fが１０であるとすると、高速ＡＰが９０
％利用されるのに対して低速プロセッサが１０％しか利
用されなくても、高速ＡＰは低速ＡＰよりも良好な要求
応答時間を与える。

【００１６】換言すれば、このことは、すべてのＡＰの
利用度を等しくしようとする従来の呼分配方法は、低速
のＡＰによって処理される呼要求に対して低速の応答を
する可能性があるということを意味する。最悪の場合、
混雑時間中に低速ＡＰにおいて許容できない遅延および
呼損を引き起こす可能性がある。方法ＱＲでは、新たな
呼要求はシステム３００または４００の他のＡＰよりも
急速に応答するパフォーマンス能力を有するＡＰ（ある
いは、同等に動作可能な複数のＡＰがあればその同等の
ＡＰのうちの１つ）に割り当てられ、高速プロセッサを
有するその割り当てられたＡＰが過度に利用されても制
限時間内にタスクを完了する。従来の方法に比べて方法
ＱＲの利点には次のようなものがある。

【００１７】１．低負荷および中程度の負荷（非混雑時
間）の間、従来の方法に比べておそらく高速に応答す
る。

【００１８】２．混雑時間中、方法ＱＲは、利用度等化
法に基づく方法よりも多くの呼を処理する。本発明によ
る方法のためにさらにサポート可能となる追加の呼数は
システムパラメータに依存する。

【００１９】本発明の一実施例による方法ＱＲは、シス
テム３００内の各ＡＰ３０２₁〜３０２_n上で関連するパ
フォーマンス情報を有するデータ構造体を管理するＡＡ
Ｐ３０８上で実行される。各ＡＰに関する情報には、そ
のＡＰの現在の利用度および代表的なＣＰ要求を処理す
るためのサービス時間（秒）が含まれる。ＡＰの現在の
利用度は、すべてのＡＰから周期的にモニタされて収集
されるか、あるいは、パフォーマンスモデルに基づいて
予測される。特定のＡＰ_iに対するＣＰ要求のサービス
時間は、メッセージを処理し、データベースにアクセス
し、呼設定、破棄などの機能のようなその他のタスクを
実行するために使用されるすべての時間の総和を含む定
数である。特定のＡＰ_iに対する平均ＣＰサービス時間
は、軽負荷のＡＰに対する１回の実験室測定によってあ
らかじめ決定され、システムの起動時に初期化される。
これらおよびＣＰパフォーマンスモデルから、ＡＡＰ３
０８は、あたかも要求を処理してＣＰ要求に対する最短
の応答時間の見込みのあるＡＰを識別するかのように、
ＡＰ３０２₁〜３０２_nのそれぞれの応答時間を予測す
る。選択されたＡＰの応答時間が許容されるしきい値τ
（秒）を超える場合、呼は捨てられる（すなわちキャン
セルされる）。システム３００の残りのＡＰのいずれも
さらに良好に実行することはできないからである。そう
でない場合、呼は選択されたＡＰに割り当てられ、その
予測される利用度が更新される。また、ＡＡＰ３０８
は、システム３００全体によって処理される、順序対
（call_id，call_idによって定義される呼を処理するよ
うに割り当たられたＡＰ）によって与えられる現在のす
べての割当てのリストＬｓｔを管理する。ＡＡＰ３０８
はこのリストを用いて、要求が新たなcall_idからのも
のであるかそれとも既存の呼からのものであるかを調べ
る。

【００２０】システム３００およびシステム４００の別
の実施例は、ＡＡＰ３０８の呼処理管理および割当て機
能がシステム３００の別の実施例ではＡＰ３０２₁〜３
０２_nの間に分散されシステム４００の場合にはＡＰ４
０２₁〜４０２_mの間に分散されて含まれることを除いて
は、ＡＡＰ３０８を有するシステム３００の実施例と同
様に動作する。

【００２１】以下で、方法ＱＲ５００の形式的記述をす
る。（方法ＱＲは図５の流れ図にも図示される。）ここ
で、ｉ、ｊ、ｋ、およびＮはすべて整数であり、Ｔ
（ｉ）、Ｕ（ｉ）、Ｓ（ｉ）はそれぞれ、ＡＡＰによっ
て管理されるＮベクトルの第ｉ成分である。

【００２２】 Method QR Procedure Wait() // ＡＡＰプロセスは次のＣＰ要求を待機する Do while (true) If 要求がある then do begin If それはk番目のＡＰに割り当てられた呼に対する要求である then do task(k) // 呼の所有者に送る Else do Schedule() End End End Procedure Schedule() j=1; For i = 1, 2, .., N do begin // 要求タイプごとに最短応答時間のＡＰを決定する T(i) = S(i)/(1-U(i)-S(i)/p) // T(j)が{T(i)|i=1,2,..,N}の最小値となるjを求める If T(i) < T(j) then do j = i; End If T(j) > τ then do begin 話中音を送出; // 許容できない遅延なので呼を捨てる Wait() End Else do begin U(j) = U(j) + S(j)/p; // j番目のＡＰの利用度を更新割当てのリストに(call_id, j)の対を含めるＣＰに対してj番目のＡＰに要求を送る; End End Procedure task(k) If 呼が確立または失敗 then do U(k) = U(k) - S(k)/p; // 呼確立に対して利用度を縮小 Lstから(call_id, k)エントリを除去; End End

【００２３】方法ＱＲ５００は正しく効率的に動作す
る。方法ＱＲ５００は、ベクトルＵにおいて各プロセッ
サの利用度を更新し追跡し、ベクトルＳにおいてすべて
のプロセッサのサービス時間を更新し追跡する。注意す
べき点であるが、呼の確立によってｋ番目のＡＰの利用
度Ｕ（ｋ）の期待される減少はＳ（ｋ）／ｐである。た
だしｐは秒単位の平均呼長である。同様に、新たな呼要
求によってｊ番目のＡＰの利用度Ｕ（ｊ）の期待される
増大はＳ（ｊ）／ｐである。ただしｐは秒単位の平均呼
長である。新たな呼要求が到着すると（あるいは呼が確
立すると）、毎秒の呼数はちょうど１／ｐだけ増大（あ
るいは減少）する。こうして、方法ＱＲは、呼単位で動
的に、レイテンシＬ_iおよび利用度Ｕ_iに対する前記の表
式で与えられるモデルを正しく実装する。

【００２４】これらの情報が利用可能になると、応答時
間の予測に必要なのは、サービス時間の分割のみであ
り、これは起動時に（１−利用度）によって初期化され
る既知定数である。必要なのは、次元Ｎの２つのベクト
ルのみであり、一方は利用度のベクトルであり、他方は
サービス時間のベクトルである。リストＬｓｔは、毎秒
の呼数のオーダである必要がある。呼が新しいかどうか
の検査は、リストＬｓｔのスキャンを必要とし、これは
一定時間で行うことが可能である。本発明の計算量はＯ
（Ｎ）であり、ＡＰの数に関して線形であり、従って効
率的である。

【００２５】方法ＱＲの利点をさらに説明するため、以
下の記法および定義を考える。システム内のプロセッサ
の集合は、各クラスが同じプロセッサ速度およびパフォ
ーマンス特性を有するように分割されていると仮定す
る。さらに、これらのクラスは１からｋまで順序づけら
れ、第１クラスのプロセッサは最低速で、第ｋクラスの
プロセッサは最高速であり、すべての０＜ｉ＜ｋに対し
て、クラスｉ＋１のプロセッサはクラスｉのプロセッサ
より速いと仮定する。使用される主な記号は表１の通り
である。

【００２６】

【表１】

【００２７】利用度等化法および方法ＱＲの両方におけ
るＡＰの目的は呼処理を提供することをである。解析の
ため、すべての呼はほぼ同じ呼制御手順を有すると仮定
する。これに基づいて、呼分配ツリーを用いてモデルお
よび方法ＱＲを修正してさらに結果を改善することが可
能である。ＡＰが他の処理機能も行う場合、そのＡＰの
パフォーマンスはそれらの機能を処理するために低下す
る可能性がある。ＡＰが与えられた制限時間内に処理を
完了することができない場合に、ＣＰスケジューリング
法は失敗したという。注意すべき点であるが、呼制御を
行うプロセッサが（あらかじめ定められた）適当な時間
内に正しい情報あるいは信号で応答することに失敗した
場合、それによって処理されている呼は時間内に設定さ
れたり破棄されたりしないこともあり、あるいは考慮さ
れずに破棄されることもある。これに関して、以下の結
論を出すことができる。

【００２８】１．利用度等化法は、すべてのプロセッサ
のすべての利用度がＶであり最低速プロセッサの応答時
間がＴを超えるときに失敗する。

【００２９】２．方法ＱＲは、任意のプロセッサの応答
時間がτを超える（そして高速なプロセッサの利用度が
常に低速のプロセッサの利用度より大きい）ときに失敗
する。

【００３０】ＡＰの呼容量は、そのＡＰが呼を破棄せず
に同時に処理することができる毎秒の最大呼数によって
与えられる。従って、その呼容量より少ない毎秒の呼数
を処理しているＡＰは、許容されるカットオフ以内にそ
の応答時間が収まることを保証することができる。

【００３１】［利用度等化法における１秒あたり処理さ
れる呼数］利用度等化法では、プロセッサ利用度はＶに
等しく、次式が成り立つときに、最低速のＡＰにおいて
最大呼数Ｃ₁を処理する。

【数１】ただし、Ｕ＝Ｃ₁・ｔ・ｓ_k／ｓ₁であり、ｔは最高速プ
ロセッサで呼を処理するためのサービス時間である。従
って、

【数２】である。この方法ではすべてのＡＰの利用度はＵである
ため、１≦ｉ≦ｋに対して次式が成り立つことが示され
る。

【数３】従って、いずれかの呼の失敗の前に従来法によって処理
される総呼数は次式で与えられる。

【数４】

【００３２】［方法ＱＲにより１秒あたり処理される呼
数］クラスｋのＡＰによって処理される呼数は次式によ
って決定される。 τ＝ｔ／（１−Ｃ′_k・ｔ）ただし、Ｃ′_k＝（１／ｔ）−（１／τ）である。

【００３３】クラスｉのＡＰによって処理される呼数は
次式で与えられる。

【数５】従って、呼失敗が起こる前に方法ＱＲによって処理され
る総呼数は次式で与えられる。

【数６】同じシステムが方法ＱＲを用いて失敗なしにさらに処理
することができる１秒あたりの追加の呼数は次式で与え
られる。

【数７】注意すべき点であるが、Ｔ₁＝τである。その理由は、
この遅延では、最低速ＡＰはＡＰ利用度等化法において
可能な最大の許容可能な遅延を有するためである。しか
し、同じ利用度に対して、利用度等化法では、１≦ｉ≦
ｋに対して、次のようになる。Ｔ_i＝Ｔ₁・ｓ₁／ｓ_i＝τ・ｓ₁／ｓ_i 従って、

【数８】となる。明らかに、Ｃ_xは、複数のクラスのＡＰがある
場合には常に正の数となる。

【００３４】次に、上記の表式に関して以下の例を考え
る。

【００３５】［例１］それぞれ８ＭＩＰＳの４個のＡＰ
と、３２ＭＩＰＳのもう１つのＡＰがある場合を考え
る。プロセッサ利用率は８０％（これは妥当な数であ
る）、カットオフ時間は０．８５秒で、８ＭＩＰＳのＡ
Ｐあたり１７ＫＢＨＣＡ（混雑時の１０００回の呼試行
(thousands of busy hour call attempts)）を仮定す
る。この場合、Ｃ_xは３／０．８５＝３．５３呼／秒す
なわち１２．７１ＫＢＨＣＡとなる。この数は、全容量
（４×１７＋４×１７）＝８５ＫＢＨＣＡに対する割合
としては約１５％である。

【００３６】［例２］それぞれ８ＭＩＰＳの２個のＡＰ
と、１６ＭＩＰＳのもう１つのＡＰがある場合を考え
る。プロセッサ利用率は８０％、カットオフ時間は約１
秒で、８ＭＩＰＳのＡＰあたり１７ＫＢＨＣＡを仮定す
る。この場合、Ｃ_xは１×１／１＝１呼／秒すなわち
３．６ＫＢＨＣＡとなる。割合としてはこれは約３６０
／６８＝５．３％となる。注意すべき点であるが、この
場合、高速のＣＰＵは低速のものと同じ世代に属してい
るにもかかわらず、方法ＱＲの有用性を示している。

【００３７】［例３］８ＭＩＰＳの１個のＡＰと、３２
ＭＩＰＳのもう１つのＡＰがある場合を考える。プロセ
ッサ利用率は８０％、カットオフ時間は１秒で、８ＭＩ
ＰＳのＡＰあたり１７ＫＢＨＣＡの場合、Ｃ_xは３／１
＝３呼／秒すなわち１０．８ＫＢＨＣＡとなる。割合と
してはこれは約１０８０／８５＝１３％となる。

【００３８】［例４］８ＭＩＰＳの１個のＡＰと、８０
ＭＩＰＳのもう１つのＡＰがある場合を考える。プロセ
ッサ利用率は８０％、カットオフ時間は１秒で、８ＭＩ
ＰＳのＡＰあたり１７ＫＢＨＣＡの場合、Ｃ_xは９／１
＝９呼／秒すなわち３２．４ＫＢＨＣＡとなる。割合と
してはこれは約３２４０／１８７＝１７％となる。

【００３９】観察されるように、利用度等化法によって
達成可能なものを超えて方法ＱＲが処理することができ
る呼の割合は、応答時間カットオフに依存する。応答時
間カットオフが小さいほど、方法ＱＲがさまざまなパフ
ォーマンスのＡＰ３０２を有するシステム３００によっ
て処理することができる追加の呼の割合は大きくなる。
このように処理される追加の呼は、低速プロセッサより
もずっと高い利用度で許容可能な応答をすることができ
る高速プロセッサに由来する。

【００４０】図６に、一方は８ＭＩＰＳで他方は８０Ｍ
ＩＰＳの２個のＡＰからなるシステム上での２つの方法
の比較を示す。ここで、ｘ軸は秒単位の遅延カットオフ
であり、ｙ軸は２つの方法によって処理される呼数を表
す。図から分かるように、本発明の方法は、要求される
遅延が小さい（これは顧客が望むところである）場合特
に、利用度等化法に比べて優れた効果を奏する。

【００４１】まとめると、方法ＱＲは、相異なるパフォ
ーマンス特性のＡＰを有するシステムに対して、ＡＰ利
用度等化法よりも混雑時間中に多くの呼を処理すること
を可能にする。さらに、さまざまなＡＰを有するシステ
ムは、従来の設備投資を保護するために、現代のネット
ワークが実際に対処しなければならないものである。プ
ロセッサ占有度等化に注目する従来の方法では、高速な
プロセッサほど十分に利用されず、システム容量がむだ
になる。それは、最低速度のＡＰのハンディキャップに
より高速のＡＰが十分に利用されず、高速のＡＰの負荷
を捨てることが強制される可能性があるためである。

【００４２】方法ＱＲの実装は直接的である。すべての
ＡＰの利用度を計算する代わりに、新たな呼が到着した
ときに、ＡＰの期待される応答時間を計算する必要があ
る。方法ＱＲでは、高速ＡＰがまとまった呼を分け合う
ため、軽負荷および中程度の負荷ではＣＰに対する応答
が多少速くなる。方法ＱＲは実時間で各呼要求に注目
し、呼の確立に成功する見込みのある場合にはその呼要
求を処理するための最高速応答のＡＰを探索し、最高速
応答ＡＰが必要な応答時間内にその呼要求に応答するこ
とができない場合にはその呼要求を拒絶する。後者の場
合、システム３００あるいは４００は真に過負荷状態に
あり、呼の拒絶は不可避である。

【００４３】

【発明の効果】このように、本発明によれば、複数の異
なるアプリケーションプロセッサのうちの１つを呼要求
の処理に割り当てる新たな装置および方法が実現され
る。当業者には明らかなように、本発明のさまざまな変
更あるいは変形が可能である。例えば、統計的に計算さ
れた利用度の代わりに、ＡＰからの実際の測定値によっ
てＣＰＵ利用度ベクトルを周期的に更新することが可能
である。このような変形例では、応答時間の更新を各Ａ
Ｐで独立かつ周期的に行い、更新された応答時間をＡＡ
Ｐと共有することが必要となる。このような更新値は、
モデルを定期的に検査し更新するために使用可能である
とともに、呼割当てにも使用可能である。しかし、この
アプローチは、ＡＡＰおよびＡＰにおける通信および処
理の追加のオーバヘッドを引き起こす。ＯＣ−３ＡＴ
Ｍ相互接続や高速トークンリングのようなブロードキャ
スト能力を有する高速相互接続を有するＡＰでは、これ
は達成可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】複数の異種のＡＰを含むトークンリングを有す
る従来のシステムのブロック図である。

【図２】ＡＴＭネットワークによって接続された複数の
呼処理ＡＰを有する従来のシステムのブロック図であ
る。

【図３】複数の異種のＡＰを含むトークンリングを有す
る本発明によるシステムのブロック図である。

【図４】ＡＴＭネットワークによって接続された複数の
呼処理ＡＰを有する従来のシステムのブロック図であ
る。

【図５】呼制御スケジューリングのＱＲ法の流れ図であ
る。

【図６】簡単なシステムに対する利用度等化法とＱＲ法
の比較の棒グラフの図である。

【符号の説明】

１００システム１０２アプリケーションプロセッサ（ＡＰ）１０４トークンリング２００システム２０２アプリケーションプロセッサ（ＡＰ）２０４ＡＴＭ３００リングシステム３０２アプリケーションプロセッサ（ＡＰ）３０８管理アプリケーションプロセッサ（ＡＡＰ）３１０メモリ３１１メモリ４００システム４０２アプリケーションプロセッサ（ＡＰ）４１１メモリ５００方法ＱＲ

フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 ＭｏｕｎｔａｉｎＡｖｅｎｕｅ, ＭｕｒｒａｙＨｉｌｌ，ＮｅｗＪｅｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ.

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異なる複数のアプリケーションプロセッ
サを有する分散システムで呼制御スケジューリングを行
う方法において、ａ．呼要求が存在するかどうかを判定し、呼要求が存在
しない場合、短い遅延の後にステップａを繰り返し、呼
要求が存在する場合、ステップｂに進むステップと、ｂ．前記複数のアプリケーションプロセッサのうちの１
つのアプリケーションプロセッサが呼要求に割り当てら
れているかどうかを判定し、１つのアプリケーションプ
ロセッサが呼要求に割り当てられている場合、ステップ
ｃに進み、１つのアプリケーションプロセッサが呼要求
に割り当てられていない場合、ステップｄに進むステッ
プと、ｃ．呼を終端し、データテーブルエントリを更新し、ス
テップａに復帰するステップと、ｄ．Ｓ（ｉ）およびＵ（ｉ）のデータとともに、計算さ
れた応答時間データＴ（ｉ）を用いて、前記複数のアプ
リケーションプロセッサのうちから、呼要求を実行する
ための最小応答時間Ｔ（ｊ）を有する１つのアプリケー
ションプロセッサを求めるステップと、ｅ．Ｔ（ｊ）がτより大きいかどうかを判定し、Ｔ
（ｊ）がτより大きい場合、ステップｆに進み、Ｔ
（ｊ）がτ以下の場合、ステップｇに進むステップと、ｆ．前記呼要求を捨ててステップａに復帰するステップ
と、ｇ．期待される利用度Ｕ（ｊ）を更新し、前記呼要求を
呼処理するためにｊ番目のアプリケーションプロセッサ
に割り当てるステップと、ｈ．ステップａに復帰するステップとからなることを特
徴とする呼制御スケジューリング方法。
【請求項２】前記テーブルエントリの更新は、Ｕ
（ｊ）＝Ｕ（ｊ）−Ｓ（ｊ）／ｐとエントリを更新する
ことからなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記計算された応答時間Ｔ（ｉ）は以下
の擬似言語プログラムによって計算されることを特徴と
する請求項１または２に記載の方法。 j=1 For i=1 to N do begin T(i) = S(i)/(1-U(i)-S(i)/p); If T(i)<T(j) then do j=i; End.
【請求項４】利用度Ｕ（ｊ）の更新は式Ｕ（ｊ）＝Ｕ
（ｊ）＋Ｓ（ｊ）／ｐによることを特徴とする請求項
１、２または３に記載の方法。
【請求項５】異なる複数のアプリケーションプロセッ
サを有する分散システムで呼制御スケジューリングを行
う装置において、呼要求が存在するかどうかを判定する手段と、前記複数のアプリケーションプロセッサのうちの１つの
アプリケーションプロセッサが呼要求に割り当てられて
いるかどうかを判定し、１つのアプリケーションプロセ
ッサが呼要求に割り当てられていない場合、Ｓ（ｉ）お
よびＵ（ｉ）のデータとともに、計算された応答時間デ
ータＴ（ｉ）を用いて、前記複数のアプリケーションプ
ロセッサのうちから、呼要求を実行するための最小応答
時間Ｔ（ｊ）を有する１つのアプリケーションプロセッ
サを求める手段と、Ｔ（ｊ）がτより大きいかどうかを判定し、Ｔ（ｊ）が
τより大きい場合、前記呼要求を捨て、Ｔ（ｊ）がτ以
下の場合、期待される利用度Ｕ（ｊ）を更新し、前記呼
要求を呼処理するためにｊ番目のアプリケーションプロ
セッサに割り当てる手段とからなることを特徴とする呼
制御スケジューリング装置。
【請求項６】前記複数のアプリケーションプロセッサ
のうちから、最も速い時間で呼要求に応答することが可
能な１つのアプリケーションプロセッサを割り当てる方
法を含むプログラムを実行する管理アプリケーションプ
ロセッサによってすべての手段が提供されることを特徴
とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】前記管理アプリケーションプロセッサ
は、各アプリケーションプロセッサの一部によって提供
されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】異なる複数のアプリケーションプロセッ
サを有する分散システムで呼制御スケジューリングを行
う方法において、ａ．呼要求が存在するかどうかを判定し、呼要求が存在
しない場合、短い遅延の後にステップａを繰り返し、呼
要求が存在する場合、ステップｂに進むステップと、ｂ．前記複数のアプリケーションプロセッサのうちの１
つのアプリケーションプロセッサが呼要求に割り当てら
れているかどうかを判定し、１つのアプリケーションプ
ロセッサが呼要求に割り当てられている場合、ステップ
ｃに進み、１つのアプリケーションプロセッサが呼要求
に割り当てられていない場合、ステップｄに進むステッ
プと、ｃ．呼を終端し、データテーブルエントリを更新し、ス
テップａに復帰するステップと、ｄ．Ｓ（ｉ）およびＵ（ｉ）のデータとともに、計算さ
れた応答時間データＴ（ｉ）を用いて、前記複数のアプ
リケーションプロセッサのうちから、呼要求を実行する
ための最小応答時間Ｔ（ｊ）を有する１つのアプリケー
ションプロセッサを求めるステップと、ｅ．Ｔ（ｊ）がτより大きいかどうかを判定し、Ｔ
（ｊ）がτより大きい場合、ステップｆに進み、Ｔ
（ｊ）がτ以下の場合、ステップｇに進むステップと、ｆ．前記呼要求を捨ててステップａに復帰するステップ
と、ｇ．期待される利用度Ｕ（ｊ）を更新し、前記呼要求を
呼処理するためにｊ番目のアプリケーションプロセッサ
に割り当てるステップとからなることを特徴とする呼制
御スケジューリング方法。
【請求項９】前記テーブルエントリの更新は、Ｕ
（ｊ）＝Ｕ（ｊ）−Ｓ（ｊ）／ｐとエントリを更新する
ことからなることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】前記計算された応答時間Ｔ（ｉ）は以
下の擬似言語プログラムによって計算されることを特徴
とする請求項８または９に記載の方法。 j=1 For i=1 to N do begin T(i) = S(i)/(1-U(i)-S(i)/p); If T(i)<T(j) then do j=i; End.
【請求項１１】利用度Ｕ（ｊ）の更新は式Ｕ（ｊ）＝
Ｕ（ｊ）＋Ｓ（ｊ）／ｐによることを特徴とする請求項
８、９または１０に記載の方法。