JPH11187025A - コネクション受付判定装置 - Google Patents

コネクション受付判定装置

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JPH11187025A
JPH11187025A JP34803597A JP34803597A JPH11187025A JP H11187025 A JPH11187025 A JP H11187025A JP 34803597 A JP34803597 A JP 34803597A JP 34803597 A JP34803597 A JP 34803597A JP H11187025 A JPH11187025 A JP H11187025A
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英司 大木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 新たなコネクション接続要求が発生してから
セル損失率を推定していたのでは高速なコネクション接
続の受付可否判定を行うことができない。 【解決手段】 仮想的なコネクション接続要求を発生さ
せ、あらかじめ受付可否判定のためのパラメータとして
の残余帯域下限値を設定しておく。実際の受付可否判定
時にはこの残余帯域下限値を参照して判定を行う。仮想
的なコネクション接続要求は周期的に発生させる。

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(Asynchronou
s Transfer Mode)に利用する。本発明はセルの交換にお
けるコネクション受付判定を行う技術に関する。
【0002】
【従来の技術】フレーム内の送出スロット位置を指定す
ることにより、各コネクション毎に確定的に帯域を割当
てるSTM(Synchronous Transfer Mode) 交換と異な
り、ATM交換では各コネクションは任意の時刻にセル
を送出することができる。ATM交換においてはコネク
ション設定時に当該コネクションのトラヒックディスク
リプタを申告させ、セル損失が起きないようにコネクシ
ョン受付けの可否判定を行う。
【0003】ATM交換機内でセル損失が発生する主な
箇所は、セルがVP(Virtual Path)へ送出されるATM
交換機の出力バッファである。単純なセルの送出方法と
して、FIFO(First in first out)の出力バッファで
のアルゴリズムにしたがう。1セル時間毎にセルの読出
しタイミングがあり、その読出しタイミングになったと
きに、バッファにセルがあれば、バッファの先頭のセル
を読み出す。
【0004】ピーク速度、平均速度、バースト性、ピー
ク継続時間、ソースタイプ(例えば、電話、ビデオ)等
がトラヒックディスクリプタの候補として考えられる。
【0005】ピーク速度のみを用いたコネクションの受
付可否判定を行う場合は各コネクションからのセル送出
のバースト性が強い(平均速度とピーク速度の比が大き
い)場合は十分に帯域使用効率が上げられないことが問
題となる(以降、このようにピークセル速度を基に帯域
運用を行う方式をピーク割当方式と呼ぶ)。
【0006】この問題点の一つの解として斎藤は文献
〔H.Saito,"Call Admission Controlin an ATM Network
Using Upper Bound of Cell Loss Probability,"IEEE
TransCommun,vol.40,no.9,pp.1512-1521,Sep.1992.〕に
て、ユーザが申告するコネクションのピーク速度、平均
速度を基に、コネクション受付後のセル損失率を推定
し、コネクションの受付判定を行う方式を提案してい
る。
【0007】以降、本明細書で用いるパラメータは以下
のとおりである。
【0008】 コネクションiの平均速度:Ai 切断されたコネクションの平均速度:Adis バーチャルパスi(VPi)の帯域:Ci セル損失率規定値:CLR セル損失率推定値:CLRest セル損失率:P 切断されたコネクションのピーク速度:Pdis コネクションiのピーク速度:Pi 新しい接続要求のコネクションiのピーク速度:Ri 残余帯域上限値:Rmax 残余帯域下限値:Rmin 接続中のコネクションのパラメータの集合:S=
{P1 ,A1 ,…,Pi ,Ai ,…} 斎藤の方式は、ユーザにより申告される各コネクション
iにおけるピーク速度Ri (γセル時間内の最大送出セ
ル数)と、平均速度Ai (γセル時間内の平均送出セル
数)から、セル損失率Pは、次式で推定される。
【0009】
【数1】 コネクションi(i=1,…,n)は、既にVPに収容
されているコネクションとし、コネクションn+1を新
しく接続を要求されたコネクションとした。*は畳込み
積分である。固定ウィンドウ長γは、バッファサイズを
Kとして、r≦K+1である。
【0010】従来のコネクション受付判定装置を図6に
示す。従来のコネクション受付判定装置は、コネクショ
ン接続受信要求部1、接続中コネクションパラメータ部
3、セル損失率推定部4、コネクション受付判定部17
から構成されている。接続中コネクションパラメータ部
3は、ユーザにより申告された各コネクション毎のピー
ク速度と平均速度を記憶するメモリを有している。
【0011】図7に従来のコネクション受付判定アルゴ
リズムを示す。新しいコネクションの接続要求が生じる
と(S11)、新しいコネクションのピーク速度
n+1 、平均速度An+1 と、既にVPに収容されている
接続中のコネクションのパラメータ(ピーク速度、平均
速度)を基に、式2を用いてセル損失率Pを推定する
(S2)。CLRをセル損失率規定値とすると(S
3)、P<CLRであれば、コネクションを受け付ける
(S7)。そうでなければ、コネクションを受け付けな
い(S8)。また、コネクションを受け付けたり(S
7)、コネクションが切断されたとき(S9)、接続中
のコネクションパラメータは更新される(S10)。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】このように従来のコネ
クション受付判定装置は、コネクション接続要求があっ
たときにセル損失率Pを推定し、コネクション受付判定
を行っている。しかしながら、収容されているコネクシ
ョン数が大きい場合、例えば、式2を用いると、畳込み
積分を行う必要があるため、計算時間が大きくなり、コ
ネクション受付判定に時間を要する。したがって、短時
間でコネクション受付判定を行うことが困難となる。
【0013】従来のコネクション判定を行うATM交換
機の概念を図8に示す。コネクション接続要求がAT
M交換機20のコネクション受付判定装置15に到来す
ると、新たなコネクション接続を受付け許可した場合
のセル損失率の推定を行い、その結果にしたがってコネ
クション受付判定を行う。その判定結果をコネクショ
ン受付通知としてコネクション接続要求の送信元に送信
する。
【0014】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、短時間でコネクション受付判定を行うことが
できるコネクション受付判定装置を提供することを目的
とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、実際のコネク
ション接続要求の前にあらかじめ受付可能な帯域を設定
しておき、実際のコネクションの接続要求が発生したと
き、実際のコネクション接続要求パラメータとあらかじ
め設定しておいた受付可能帯域とを比較することによ
り、コネクション受付判定を行うことを最も主要な特徴
とする。また、このとき、残余帯域の上限値と下限値と
を設定しておき、安全側である下限値を閾値として選択
し、この下限値よりもコネクション接続要求の帯域が小
さい場合にコネクションを受付けることを特徴とする。
【0016】すなわち、本発明はコネクション受付判定
装置であって、新たなコネクション接続に伴い要求され
る空き帯域の有無を判定する手段を備えたコネクション
受付判定装置である。本発明の特徴とするところは、現
実の接続要求がないときに仮想的な接続要求を発生させ
る手段を備え、前記空き帯域の有無を判定する手段は、
前記仮想的な接続要求に対しセル損失率を推定する手段
と、そのセル損失率がγセル時間にわたり規定値を満足
する残余帯域の下限値を演算する手段と、現実の接続要
求が発生したときその要求帯域がこの下限値以下である
ときに受付を許容する判定手段とを備えたところにあ
る。前記仮想的な接続要求を発生させる手段は、周期的
に仮想的な接続要求を発生させる手段を含むことがよ
い。
【0017】前記下限値を演算する手段は、前記γセル
時間にわたる残余帯域の上限値を前記下限値とともに演
算する手段と、この上限値および前記下限値の平均値に
おけるセル損失率が前記規定値を満足するときには前記
平均値を前記下限値として更新する手段とを備えること
が望ましい。また、前記更新する手段は、前記上限値お
よび下限値の平均値におけるセル損失率が前記規定値を
満足しないときには前記平均値を前記上限値として更新
する手段と、この更新された上限値および下限値にした
がってさらに更新手順を繰り返す手段とを含むことが望
ましい。
【0018】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図1を参照し
て説明する。図1は本発明実施例のコネクション受付判
定装置のブロック構成図である。
【0019】本発明は、コネクション受付判定装置10
であって、新たなコネクション接続に伴い要求される空
き帯域の有無を判定する手段であるコネクション受付判
定部7を備えたコネクション受付判定装置10である。
【0020】ここで、本発明の特徴とするところは、現
実の接続要求がないときに仮想的な接続要求を発生させ
る手段である仮想コネクション接続要求部2を備え、コ
ネクション受付判定部7は、前記仮想的な接続要求に対
しセル損失率を推定する手段であるセル損失率推定部4
と、そのセル損失率がγセル時間にわたり規定値を満足
する残余帯域の下限値を演算する手段である残余帯域下
限値演算部30と、現実の接続要求が発生したときその
要求帯域がこの下限値以下であるときに受付を許容する
判定手段であるコネクション受付判定部7とを備えたと
ころにある。仮想コネクション接続要求部2は、周期的
に仮想的な接続要求を発生させる。
【0021】残余帯域下限値演算部30は、前記γセル
時間にわたる残余帯域の上限値を前記下限値とともに演
算し、この上限値および下限値の平均値におけるセル損
失率が前記規定値を満足するときには前記平均値を前記
下限値として更新する。また、残余帯域下限値演算部3
0は、前記上限値および下限値の平均値におけるセル損
失率が前記規定値を満足しないときには前記平均値を前
記上限値として更新し、この更新された上限値および下
限値にしたがってさらに更新手順を繰り返す。
【0022】
【実施例】本発明実施例を説明する。図1に示すよう
に、本発明実施例のコネクション受付判定装置10は、
仮想コネクション接続要求部2、接続中コネクションパ
ラメータ部3、セル損失率推定部4、残余帯域下限値演
算部30、仮想コネクション受付判定部5、受付可能コ
ネクションパラメータ部6、コネクション接続要求受信
部1、コネクション受付判定部7を備えている。
【0023】図2は単一クラスモデルのバーチャルパス
(VP)とその帯域の概念を示す図である。本発明実施
例では、実際のコネクションの接続要求が発生する前
に、現在の残余帯域を推定するために、図2に示すよう
に、二つのパラメータとして残余帯域上限値Rmax およ
び残余帯域下限値Rmin を絶えず更新する。新しいコネ
クションの接続要求が発生した際に、最新の残余帯域下
限値Rmin と、新しい接続要求のコネクションのピーク
速度Ri とを比較して、瞬時に受付判定を行う。
【0024】本発明実施例の動作は、大きく次の三つの
フェーズによって分類できる。図3は本発明実施例のコ
ネクション受付判定装置10の動作を示すフローチャー
トである。図3に示すように、第一のフェーズはコネク
ションの接続要求や切断がないとき(S1、S4、S
6)、第二のフェーズはコネクションの接続要求がある
とき(S1、S4、S5)、第三のフェーズはコネクシ
ョンが切断されたとき(S1、S2、S3)である。そ
れぞれのフェーズにおけるコネクション受付判定動作に
ついて説明する。ただし、初期設定として、 Rmax =C,Rmin =c(0<c<C) としておく。ここで、Cおよびcは図2に示すバーチャ
ルパスの帯域であり、CCは全帯域である。
【0025】コネクションの接続要求や切断がない第一
のフェーズでは、残余帯域の推定誤差を小さくするため
に、次のコネクションの接続要求の発生の前に、残余帯
域上限値Rmax と残余帯域下限値Rmin の差D D=Rmax −Rmin (4) が小さくなるようにする。このとき残余帯域下限値R
min は、セル損失率を保証する残余帯域である。差Dを
小さくするために、一般に広く知られている二分探索法
[A.V.Aho,J.E.Hopcroft,and J.D.Ullman, アルゴリズム
の設計と解析I,サイエンス社,1993] を用いる。
【0026】 m=(Rmax +Rmin )/2 (5) CLRest =f(C,S,m) (6) とする。このとき、式(6)は、新しいコネクション受
付後のセル損失率を推定する関数であり、ユーザが申告
するトラヒック記述子であるピーク速度Ri および平均
速度Ai をもとに計算される。なお、セル損失率の推定
に関しては、既知の技術であるとして詳細な説明を省略
する。このセル損失率の推定には、例えば、従来例で説
明した斎藤の技術〔H.Saito,"Call Admission Control
in an ATM Network Using Upper Bound of Cell Loss P
robability,"IEEE Trans Commun,vol.40,no.9,pp.1512-
1521,Sep.1992.〕その他を用いることができる。
【0027】ここで、セル損失率推定値CLRest とセ
ル損失率規定値CLRとを比較して、 CLRest <CLR (7) 式(19)が成立すれば、 Rmin =m (8) とし、 CLRest ≧CLR ならば、 Rmax =m (9) とする。新しく更新された残余帯域上限値Rmax および
残余帯域下限値Rmin を用いて、再び、式(5)に戻
る。このように式(5)から式(9)の動作を、コネク
ションの接続要求があるか、または、接続中のコネクシ
ョンが切断されるまで繰り返す。この一連の動作は、図
1に示す、セル損失率推定部4、残余帯域下限値演算部
30、仮想コネクション受付判定部5、仮想コネクショ
ン接続要求部2により行われる。上記の繰り返し計算を
行い、どの程度Dが小さくなるかは、第一のフェーズの
継続時間と式(6)の計算時間の比に依存している。
【0028】この第一のフェーズでは、実際にコネクシ
ョンの接続要求がなくても、仮想コネクション接続要求
部2は、仮想的にコネクションの接続要求を発生させ、
仮想的なコネクション受付判定を行い、現状の残余帯域
を事前に推定している。この、残余帯域は受付可能コネ
クションパラメータ部6に記録される。また、この記録
は残余帯域上限値Rmax および残余帯域下限値Rmin
更新にしたがって時々刻々書き換えられる。
【0029】コネクションの接続要求がある第二のフェ
ーズでは、コネクション接続要求受信部1を介して新し
いコネクションの接続要求が到来すると、第一のフェー
ズで更新され、受付可能コネクションパラメータ部6に
記録されている現状の残余帯域の下限値Rmin と、新し
いコネクションのピーク速度Ri とを用い、コネクショ
ン受付判定部7が実際のコネクション受付判定を行う。
このとき、 Ri <Rmin (10) ならば、新しいコネクションを受け付け、 Rmin =max(Rmin −Ri ,0) (11) とする。式(11)では、新しいコネクションを受け付
けたので、残余帯域を安全とするために、そのピーク速
度分だけ現在の残余帯域下限値Rmin から差し引いてい
る。当該コネクションの実際のトラヒック特性がCBR
でなければ、第一のフェーズにおいて、残余帯域下限値
min の値は増加することになる。このパラメータは、
接続中コネクションパラメータ部3に記録される。も
し、式(10)が成立しなければ、新しいコネクション
の接続要求を拒否する。
【0030】コネクションが切断された第三のフェーズ
では、コネクションが切断されると、実際の残余帯域が
増加する。この情報は接続中コネクションパラメータ部
3からセル損失率推定部4に与えられる。切断されたコ
ネクションの平均速度Adisが与えられている場合に、
残余帯域の増加分ΔRは、 Adis ≦ΔR≦Pdis の範囲にある。したがって、残余帯域上限値Rmax およ
び残余帯域下限値Rmin を Rmax ←Rmax +Adis (12) Rmin ←Rmin +Adis (13) のように更新する。これは、安全側の近似である。第一
のフェーズにおいて、トラヒック特性に応じて残余帯域
下限値Rmin の値は増加することになる。以上の三つの
フェーズにしたがってコネクション受付判定が動作す
る。
【0031】以下に、本発明実施例のアルゴリズムを示
す。 begin Set Rmax ←C Set Rmin ←c(0<c<C) while( ) while(no connection arrival and no disconnection) m←(Rmax +Rmin )/2 if(f(C,S,m)<CLR)then Rmin ←m else Rmax ←m end of if end of while if(connection arrival) if(Ri ≦Rmin )then new connection accepted Rmin ←max(Rmin −Ri ,0), update S else new connection rejected end of if end of if if(cennection disconnected) Rmax ←Rmax +Adis min ←Rmin +Adis update S end of if end of while end 図4に本発明実施例のコネクション受付判定装置10を
用いたATM交換機20の概念を示す。コネクション
接続要求がATM交換機20のコネクション受付判定装
置10に到来すると、コネクション受付判定を行う
が、コネクション受付判定装置10ではすでに仮想コネ
クション接続要求にしたがって残余帯域下限値の演算が
行われ、仮想コネクション受付判定が行われている。こ
のとき、コネクション受付判定のためのパラメータが設
定されており、コネクション受付判定はこのパラメータ
を参照することにより速やかに行われる。その判定結
果がコネクション接続要求の送信元に送信される。
【0032】図5は接続要求発生間隔と受付可否判定平
均所要時間との関係を示す図であり、横軸に接続要求発
生間隔をとり、縦軸に受付可否判定平均所要時間をと
る。図5に示すように、従来例では、新しいコネクショ
ンの接続要求発生間隔が短いと未だ前回のコネクション
受付可否判定が終了しない内に次のコネクション接続要
求が到着するため、受付可否判定に要する時間が長くか
かったり、あるいは、混乱するが、本発明を用いること
により新しいコネクションの接続要求発生間隔が短い場
合にも瞬時に受付可否判定を行うことができる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
仮想的なコネクションの接続要求をあらかじめ発生させ
ておき、仮想的なコネクションの受付後の残余帯域下限
値を演算し、受付可能なコネクションの帯域を実際のコ
ネクション接続要求の前にあらかじめ設定しておくの
で、実際の接続要求の際には、実際のコネクションの要
求帯域が受付可能なコネクションの帯域の範囲内にある
かを判定するばよく、短時間にコネクション受付判定を
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例のコネクション受付判定装置のブ
ロック構成図。
【図2】単一クラスモデルのバーチャルパス(VP)と
その帯域の概念を示す図。
【図3】本発明実施例のコネクション受付判定装置の動
作を示すフローチャート。
【図4】本発明実施例のコネクション受付判定装置を用
いたATM交換機の概念を示す図。
【図5】接続要求発生間隔と受付可否判定平均所要時間
との関係を示す図。
【図6】従来のコネクション受付判定装置を示す図。
【図7】従来のコネクション受付判定アルゴリズムを示
す図。
【図8】従来のコネクション判定を行うATM交換機の
概念を示す図。
【符号の説明】
1 コネクション接続要求受信部 2 仮想コネクション接続要求部 3 接続中コネクションパラメータ部 4 セル損失率推定部 5 仮想コネクション受付判定部 6 受付可能コネクションパラメータ部 7、17 コネクション受付判定部 10、15 コネクション受付判定装置 20 ATM交換機 30 残余帯域下限値演算部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 新たなコネクション接続に伴い要求され
    る空き帯域の有無を判定する手段を備えたコネクション
    受付判定装置において、 現実の接続要求がないときに仮想的な接続要求を発生さ
    せる手段を備え、 前記空き帯域の有無を判定する手段は、前記仮想的な接
    続要求に対しセル損失率を推定する手段と、そのセル損
    失率がγセル時間にわたり規定値を満足する残余帯域の
    下限値を演算する手段と、現実の接続要求が発生したと
    きその要求帯域がこの下限値以下であるときに受付を許
    容する判定手段とを備えたことを特徴とするコネクショ
    ン受付判定装置。
  2. 【請求項2】 前記仮想的な接続要求を発生させる手段
    は、周期的に仮想的な接続要求を発生させる手段を含む
    請求項1記載のコネクション受付判定装置。
  3. 【請求項3】 前記下限値を演算する手段は、前記γセ
    ル時間にわたる残余帯域の上限値を前記下限値とともに
    演算する手段と、この上限値および前記下限値の平均値
    におけるセル損失率が前記規定値を満足するときには前
    記平均値を前記下限値として更新する手段とを備えた請
    求項1記載のコネクション受付判定装置。
  4. 【請求項4】 前記更新する手段は、前記上限値および
    下限値の平均値におけるセル損失率が前記規定値を満足
    しないときには前記平均値を前記上限値として更新する
    手段と、この更新された上限値および下限値にしたがっ
    てさらに更新手順を繰り返す手段とを含む請求項3記載
    のコネクション受付判定装置。
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