JPH11298530A - Packet exchange system and its congestion control method - Google Patents

Packet exchange system and its congestion control method

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JPH11298530A
JPH11298530A JP11597998A JP11597998A JPH11298530A JP H11298530 A JPH11298530 A JP H11298530A JP 11597998 A JP11597998 A JP 11597998A JP 11597998 A JP11597998 A JP 11597998A JP H11298530 A JPH11298530 A JP H11298530A
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JP
Japan
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congestion
packet
information
communication system
packet transmission
Prior art date
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JP11597998A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Sagara
和彦 相良
Takaaki Toyama
貴章 外山
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To conduct congestion control in an excellent way even when exchanges and multiplexers are distributed in a large network scale or the throughput of exchanges is increased. SOLUTION: Congestion information detected in each communication module in a local system network 200 is distributed for an autonomous period and collected by a radio communication system via a radio antenna 280. The radio communication system 300 acts like a kind of database and predicts congestion based on the congestion information of a packet exchange 250 obtained by a server 240 of a relay system network 210. When the radio communication system 300 predicts congestion, the predicted congestion information is sent to a congestion detection section 270 of the local system network 200 via the radio antenna 280 again. Each communication module controls a packet transmission rate of a multiplexer circuit 260 based on the predicted congestion information to control congestion in the packet exchange 250.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はデジタル交換網にお
けるパケット交換システムに係り、特に大規模ネットワ
ークの輻輳制御に好適なパケット交換システムおよびそ
の輻輳制御方式にに関する。
The present invention relates to a packet switching system in a digital switching network, and more particularly to a packet switching system suitable for congestion control in a large-scale network and a congestion control method therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】通信ネットワークでは大量のトラヒック
が発生すると、ネットワークを構成するノードにおいて
通信の流れが悪くなるという、いわゆる輻輳が生ずる。
パケット交換網においては、例えばノードの一つである
パケット交換機で輻輳が生ずる。その対策の一つとして
パケット交換機においてパケットの廃棄が行われる。し
かしパケットの廃棄はデータの送信品質の低下を招く。
そこでデータの送信品質を保証するため、トラヒックを
監視し交換機でのパケット廃棄が予測される場合には、
バックプレッシャ信号をパケット送信側に送り、送信側
のパケット転送速度を低下させる輻輳制御方式が用いら
れている。例えば特開平6−197128号では、パケ
ットの出力側から転送されてくる出力バッファの空き状
態を表わすテーブルに基づいて、出力すべきパケットを
決めている。
2. Description of the Related Art When a large amount of traffic is generated in a communication network, a so-called congestion occurs in which communication flows in nodes constituting the network deteriorate.
In a packet switching network, for example, congestion occurs in a packet switch which is one of the nodes. As one of the measures, a packet exchange discards a packet. However, discarding a packet causes a decrease in data transmission quality.
Therefore, in order to guarantee the data transmission quality, if traffic is monitored and packet discard at the switch is predicted,
A congestion control method is used in which a back pressure signal is transmitted to a packet transmitting side to reduce the packet transfer speed on the transmitting side. For example, in JP-A-6-197128, a packet to be output is determined based on a table indicating an empty state of an output buffer transferred from a packet output side.

【0003】特に非同期転送モード(ATM:Asyn
chronous Transfer Mode)網に
おいては、音声、データなどの複数のメデイアが多重化
されており、各々の転送品質(セル廃棄率や遅延時間)
を保証するために、実時間の輻輳制御が重要である。こ
の制御を実現するために、従来では、フィードバック制
御方式が用いられている。輻輳はパケット交換機または
分離回路のバッファ(輻輳検出点)で検出する。即ち、
バッファでのキュー長がしきい値をこえる場合に輻輳と
判定し、共通信号線またはインチャネルセルを用いて、
前段のパケット送信側に通知する。この結果、パケット
送信側の制御部ではパケット送信速度を低下させ、これ
によりバッファ部でのパケット廃棄を防止できる。ま
た、別の方法として、パケット交換機の前段に設けられ
た回線インタフェース部で呼受け付け制御(CAC:C
all Admission Control)を行う
方法がある。この方法では、回線インタフェース部にお
いて新規セルの受け付け判定を行い、予防的に輻輳を制
御する。一方、パケット交換機のスイッチ回路入力部で
は、使用者パラメータ制御(UPC:Usage Pa
rameter Control)を行い、受け付け中
の呼に対して申告違反を判定することにより輻輳を制御
する。
In particular, the asynchronous transfer mode (ATM: Asyn)
A plurality of media, such as voice and data, are multiplexed in a chronic transfer mode (network) network, and each transfer quality (cell loss rate and delay time).
Real-time congestion control is important to guarantee Conventionally, a feedback control method has been used to realize this control. Congestion is detected by a packet switch or a buffer (congestion detection point) of a separation circuit. That is,
When the queue length in the buffer exceeds the threshold value, it is determined to be congested, and using a common signal line or an in-channel cell,
Notify the preceding packet transmitting side. As a result, the control unit on the packet transmission side lowers the packet transmission speed, thereby preventing packet discarding in the buffer unit. As another method, call admission control (CAC: C
all Admission Control). In this method, the line interface unit determines whether to accept a new cell and proactively controls congestion. On the other hand, in the switch circuit input section of the packet switch, user parameter control (UPC: Usage Pa
control is performed, and congestion is controlled by determining a reporting violation for the call being accepted.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では、パケット交換機とその前段に設けられる装置
の物理的な距離が長くなると、パケット交換機のバッフ
ァから前段装置へのバックプレッシャ信号の転送に時間
がかかり、パケットの送信速度を制御してもパケットの
廃棄を防止することが難しくなる。また、パケットの廃
棄を防止するには、パケット交換機の処理能力(スルー
プット)に比例してバッファ容量を増やせば良いが、テ
ラビット/秒級の交換機に対応するバッファ容量を実現
するのは現実的ではない。バッファ容量が大きくなりす
ぎ、現在の半導体技術を用いても実装不可能と考えられ
るからである。
However, in the prior art, when the physical distance between the packet switch and the device provided in the preceding stage becomes longer, it takes time to transfer the back pressure signal from the buffer of the packet switch to the preceding device. It is difficult to prevent packet discard even if the packet transmission speed is controlled. To prevent packet discarding, the buffer capacity should be increased in proportion to the processing capacity (throughput) of the packet switch. However, it is not practical to realize a buffer capacity corresponding to a terabit / second class switch. Absent. This is because the buffer capacity becomes too large, and it is considered that mounting is impossible even with the current semiconductor technology.

【0005】また、クロスポイント・スイッチを用いて
交換機の高速化を実現する方式が知られているが、この
方式は1セル時間内にアービトレーションによる転送制
御を行わなければならず、大容量化に伴いスループット
が向上しないという問題がある。また、従来の技術では
輻輳通知にインチャネルセルを用いており、輻輳情報が
増えるとデータ転送速度が低下するという問題がある。
さらに、輻輳検出にはFIFO(First In F
irst OUT)型半導体メモリを用いているため、
書き込み、読み出し時間がバックプレッシャ信号の周期
を律速するといる問題もある。また、上述のUPCでは
リーキバケットアルゴリズムを用いてトラヒックを監視
するが、多重化後のセル流を観測するものであるため、
VPI(Virtual Path Identifi
er,仮想パス識別子)/VCI(Virtual C
hannel Identifier,仮想チャネル識
別子)毎の輻輳制御を行うことができないという問題が
ある。
There is also known a method for realizing a high-speed switching system by using a crosspoint switch. However, this method requires arbitration-based transfer control within one cell time, which results in an increase in capacity. Accordingly, there is a problem that the throughput is not improved. Further, in the related art, an in-channel cell is used for congestion notification, and there is a problem that the data transfer speed is reduced when the congestion information increases.
Furthermore, FIFO (First In F) is used for congestion detection.
(i.e., first out) semiconductor memory,
There is also a problem that the writing and reading times determine the period of the back pressure signal. Also, in the above UPC, traffic is monitored using a leaky bucket algorithm. However, since the cell flow after multiplexing is observed,
VPI (Virtual Path Identifier)
er, virtual path identifier) / VCI (Virtual C
There is a problem that congestion control cannot be performed for each channel identifier (virtual channel identifier).

【0006】従って本発明の目的は、輻輳制御を良好に
行い得るパケット交換システムおよびその輻輳制御方式
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a packet switching system and a congestion control method capable of performing good congestion control.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的は、相互に情報
を授受してパケットの送信レートを調整するよう構成さ
れた複数の第1のノードと、この複数の第1のノードか
ら送信されるパケットを交換処理するよう構成された第
2のノードとを備えることにより、達成される。ここで
第1のノードは、例えば地域系ネットワークにおける通
信モジュールあるいは通信多重プロセッサ回路を含むも
のであり、第2のノードは例えばパケット交換機を含む
ものである。第1のノードにおける通信モジュールは、
複数の入力パケットを多重化する多重化回路と、輻輳を
検出することにより多重化回路から出力されるパケット
の送信レートを調整する輻輳検出部とから構成すること
ができる。またパケットとしては、非同期転送モードセ
ル(ATMセル)を用いることができる。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a plurality of first nodes configured to exchange information with each other to adjust a transmission rate of a packet, and to transmit the information from the plurality of first nodes. This is achieved by providing a second node configured to exchange packets. Here, the first node includes, for example, a communication module or a communication multiprocessor circuit in a regional network, and the second node includes, for example, a packet switch. The communication module in the first node comprises:
A multiplexing circuit that multiplexes a plurality of input packets and a congestion detecting unit that adjusts the transmission rate of packets output from the multiplexing circuit by detecting congestion can be provided. As a packet, an asynchronous transfer mode cell (ATM cell) can be used.

【0008】本発明に係るパケット交換システムは、具
体的には、パケットを送信する複数のパケット送信側装
置と各パケット送信側装置から送信されてきたパケット
の交換処理を行うパケット交換機とを備え、各パケット
送信側装置においてそれぞれ輻輳検出を行い、輻輳検出
の結果に基づいてパケットの送信レートを調整するよう
構成される。また、パケット交換機の輻輳情報を基に輻
輳予測を行う輻輳予測装置を備え、輻輳予測装置からの
情報を用いて輻輳検出を行うことができる。
[0008] Specifically, the packet switching system according to the present invention includes a plurality of packet transmitting apparatuses for transmitting packets, and a packet switch for exchanging packets transmitted from each packet transmitting apparatus. Each packet transmitting side device is configured to perform congestion detection and adjust a packet transmission rate based on a result of the congestion detection. Also, a congestion prediction device that performs congestion prediction based on the congestion information of the packet switch is provided, and congestion detection can be performed using information from the congestion prediction device.

【0009】本発明では、ネットワークを構成する複数
のノードにおいて、各ノードが他のノードと相互に輻輳
情報を交換してパケットの送信レートを調整するよう構
成される。各ノードにおいては、複数の入力回線から入
力される非同期転送モードセルを多重化するセル多重化
回路と、セル多重化回路の出力セル数を計測して輻輳を
予測しセル多重化回路のセル送信レートを調整する制御
部とが備えられる。輻輳の予測は、セル多重化回路の出
力セル数の計測値を用いてピークトネス関数又は分散指
数を算出することにより行うことができる。
According to the present invention, in a plurality of nodes constituting a network, each node exchanges congestion information with another node to adjust a packet transmission rate. At each node, a cell multiplexing circuit that multiplexes asynchronous transfer mode cells input from a plurality of input lines, and measures the number of output cells of the cell multiplexing circuit to predict congestion and transmit a cell to the cell multiplexing circuit. And a control unit for adjusting the rate. The congestion can be predicted by calculating the peak tone function or the dispersion index using the measured value of the number of output cells of the cell multiplexing circuit.

【0010】また、本発明に係るパケット交換システム
の輻輳制御方式は、パケット交換機にパケットを送信す
る複数のパケット送信側装置がそれぞれ自律的に輻輳検
出を行い、輻輳検出の結果に基づいてパケット送信側装
置のパケット送信レートを調整するようにしたものであ
る。この場合、パケット交換機の輻輳情報に基づいて輻
輳予測を行う無線通信システムを設け、無線通信システ
ムからの情報に基づいて輻輳検出を行うようにする。あ
るいは、パケット交換機の輻輳情報に基づいて輻輳予測
を行うインターネットを含む有線通信システムを設け、
有線通信システムからの情報に基づいて輻輳検出を行う
ようにする。
Further, in the congestion control method for a packet switching system according to the present invention, a plurality of packet transmission side devices for transmitting packets to a packet switch autonomously detect congestion, and transmit packets based on a result of the congestion detection. The packet transmission rate of the side device is adjusted. In this case, a wireless communication system that performs congestion prediction based on the congestion information of the packet switch is provided, and congestion detection is performed based on information from the wireless communication system. Alternatively, a wired communication system including the Internet that performs congestion prediction based on the congestion information of the packet switch is provided,
Congestion detection is performed based on information from a wired communication system.

【0011】ここで無線通信システムは、パケット交換
機の情報を収めたデータベースと、パケット送信側装置
の情報を収めたデータベースとを有し、上記両データベ
ースの情報を用いてパケット送信側装置のパケット送信
レートを制御する信号を出力する。パケットとして非同
期転送モードセルを用いる場合、仮想パス識別子/仮想
チャネル識別子毎に輻輳制御を行うようにする。
Here, the radio communication system has a database containing information on the packet switch and a database containing information on the packet transmitting side device, and uses the information of both databases to transmit the packet from the packet transmitting side device. Outputs a signal to control the rate. When an asynchronous transfer mode cell is used as a packet, congestion control is performed for each virtual path identifier / virtual channel identifier.

【0012】このように本発明では、輻輳検出点を交換
機前段の装置に配置し、交換機からのバックプレッシャ
信号を用いることなく、交換機前段の装置自身で輻輳を
検出し送信速度を制御する。即ち、交換機前段の装置を
自律分散システムと見なし、無線または有線を用いて輻
輳情報を交換し、ピークトネス関数等の分散指数を用い
て輻輳判定を行う。また、輻輳検出部にアドレスフィル
タを配置してVPI/VCI毎の情報を得られるように
し、カウンタを用いて計算速度が書き込み、読み出し速
度に依存しないようにしている。
As described above, according to the present invention, the congestion detection point is arranged in the device at the front stage of the exchange, and the device at the front stage of the exchange itself detects congestion and controls the transmission speed without using a back pressure signal from the exchange. That is, the apparatus at the front stage of the exchange is regarded as an autonomous decentralized system, congestion information is exchanged by wireless or wired, and congestion determination is performed by using a dispersion index such as a peak tone function. Further, an address filter is arranged in the congestion detection unit so that information for each VPI / VCI can be obtained, and the calculation speed using a counter is made independent of the writing speed and the reading speed.

【0013】これにより、ネットワーク規模が大きく交
換機や多重化装置が分散している場合、また、交換機の
スループットが増加した場合にも有効なパケット交換シ
ステムおよび輻輳制御方式を得ることができる。
[0013] This makes it possible to obtain an effective packet switching system and a congestion control method even when the network scale is large and exchanges and multiplexers are dispersed, and when the throughput of the exchanges increases.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1は、本発明に係るパケット交
換システムの一実施例を示す図である。図のように、本
パケット交換システムは、アクセス系ネットワーク19
0、地域系ネットワーク200、中継系ネットワーク2
10から構成されている。アクセス系ネットワーク19
0は、複数のフレーム変換機220〜22nから構成さ
れる。フレーム変換機220は、上位のIP(Inte
rnet Protocol)フレームなどを下位のA
TMセルなどに変換する装置であり、データパケット3
10〜31nの入出力を行うよう構成される。地域系ネ
ットワーク200は、アクセス系ネットワーク190に
接続されており、複数の通信モジュール230〜23n
から構成される。各通信モジュール230〜23nは、
それぞれ多重化回路260と輻輳検出部270を有す
る。ここで輻輳検出部270は、無線アンテナ280に
接続される。中継系ネットワーク210は、地域系ネッ
トワーク200に接続されており、パケット交換機25
0とサーバ240から構成される。図のように、サーバ
240は無線アンテナ290に接続され、パケット交換
機250は出力回線255を介して図示しない別のパケ
ット交換機等に接続される。ここで、中継系ネットワー
ク210と地域系ネットワーク200の物理的距離は、
例えば100キロメートル以上である。
FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a packet switching system according to the present invention. As shown in the figure, the present packet switching system includes an access network 19
0, regional network 200, relay network 2
10. Access network 19
0 is composed of a plurality of frame converters 220 to 22n. The frame converter 220 transmits the upper IP (Intele
rnet Protocol) frame etc.
It is a device that converts data into TM cells and the like.
It is configured to perform input / output of 10 to 31n. The local network 200 is connected to the access network 190 and includes a plurality of communication modules 230 to 23n.
Consists of Each of the communication modules 230 to 23n
Each has a multiplexing circuit 260 and a congestion detection unit 270. Here, the congestion detection unit 270 is connected to the wireless antenna 280. The transit network 210 is connected to the regional network 200, and is connected to the packet switch 25.
0 and the server 240. As shown, the server 240 is connected to the wireless antenna 290, and the packet switch 250 is connected to another packet switch (not shown) via the output line 255. Here, the physical distance between the relay network 210 and the local network 200 is
For example, it is 100 km or more.

【0015】本実施例における輻輳制御は、次のように
して行われる。まず、地域系ネットワーク200におい
て各通信モジュールで検出された輻輳情報は、自律的周
期で配送され、無線アンテナ280を介して無線通信シ
ステム(例えば、衛星)300に集められる。無線通信
システム300は一種のデータベースであり、中継系ネ
ットワーク210のサーバ240から得られたパケット
交換機250の輻輳情報を基に輻輳予測を行う。無線通
信システム300が輻輳を予測した場合には、再度無線
アンテナ280を介して、この輻輳情報を地域系ネット
ワーク200の輻輳検出部270へ送る。各通信モジュ
ール230〜23nでは、この輻輳情報に基づいて多重
化回路260のパケット送信レートの制御を行い、これ
によりパケット交換機250における輻輳を制御する。
尚、本実施例では、通信モジュールにおける輻輳検出部
270からの信号は1つの無線アンテナ280に接続さ
れているが、輻輳検出部毎にそれぞれ異なる無線アンテ
ナに接続してもよい。
The congestion control in this embodiment is performed as follows. First, the congestion information detected by each communication module in the regional network 200 is delivered at an autonomous cycle, and collected in a wireless communication system (for example, a satellite) 300 via a wireless antenna 280. The wireless communication system 300 is a type of database, and performs congestion prediction based on congestion information of the packet switch 250 obtained from the server 240 of the relay network 210. When the wireless communication system 300 predicts congestion, the wireless communication system 300 sends the congestion information to the congestion detecting unit 270 of the regional network 200 via the wireless antenna 280 again. Each of the communication modules 230 to 23n controls the packet transmission rate of the multiplexing circuit 260 based on the congestion information, thereby controlling congestion in the packet switch 250.
In the present embodiment, the signal from the congestion detecting unit 270 in the communication module is connected to one wireless antenna 280, but may be connected to a different wireless antenna for each congestion detecting unit.

【0016】図2は、輻輳予測を有線で行う場合の実施
例である。図のように、通信モジュール320は複数の
多重回路360〜36nから構成される。各多重回路3
60〜36nの入力側にはそれぞれ対応する入力回線3
40〜34nが接続され、出力側にはスイッチ回路33
0が接続されている。スイッチ回路330の出力側には
複数の出力回線350〜35nが接続される。
FIG. 2 shows an embodiment in which the congestion is predicted by wire. As shown, the communication module 320 includes a plurality of multiplex circuits 360 to 36n. Each multiplexing circuit 3
Input lines 3 corresponding to the input sides of 60 to 36n, respectively.
40 to 34n are connected, and a switch circuit 33 is provided on the output side.
0 is connected. The output side of the switch circuit 330 is connected to a plurality of output lines 350 to 35n.

【0017】本実施例の輻輳制御は、次のようにして行
われる。図のように、多重回路360〜36nにはイン
ターネット等の有線ネットワーク370が接続されてお
り、この有線ネットワーク370にはデータ管理サーバ
375が配置されている。データ管理サーバ375は、
有線ネットワーク370から得られた輻輳情報に基づい
て輻輳予測を行う。通信モジュール320では、この輻
輳情報に基づいて多重化回路360のパケット送信レー
トの制御を行い、これによりパケット交換機(スイッチ
回路330)における輻輳を制御する。
The congestion control of this embodiment is performed as follows. As shown in the figure, a wired network 370 such as the Internet is connected to the multiplex circuits 360 to 36n, and a data management server 375 is arranged in the wired network 370. The data management server 375
Congestion prediction is performed based on the congestion information obtained from the wired network 370. The communication module 320 controls the packet transmission rate of the multiplexing circuit 360 based on the congestion information, thereby controlling the congestion in the packet switch (switch circuit 330).

【0018】図3は、図1のパケット交換システムおけ
る通信モジュール230に代えて通信多重プロセッサ回
路380を用いる場合の構成図である。本回路は図1の
パケット交換機250に接続されるもので、複数の入力
回線390〜39nを収容し、多重化したパケットを1
つの出力回線420に送出する。図のように、本回路
は、複数のFIFOメモリ400〜40n、各FIFO
メモリと接続させたセル多重回路410、出力回線42
0に接続されたアドレスフィルタ430、カウンタ回路
440、メモリ450、演算回路460、バースト判定
回路470、制御回路480から構成される。
FIG. 3 is a block diagram showing a case where a communication multiprocessor circuit 380 is used instead of the communication module 230 in the packet switching system of FIG. This circuit is connected to the packet switch 250 of FIG. 1, and accommodates a plurality of input lines 390-39n and multiplexes packets into one.
To two output lines 420. As shown in the figure, the circuit includes a plurality of FIFO memories 400 to 40n,
Cell multiplexing circuit 410 connected to memory, output line 42
It comprises an address filter 430, a counter circuit 440, a memory 450, an arithmetic circuit 460, a burst determination circuit 470, and a control circuit 480 connected to 0.

【0019】本実施例における輻輳制御は、次のように
して行われる。いま、入力されたパケットがATMセル
の場合を考えると、本実施例では、アドレスフィルタ4
30においてATMセルをVPI/VCI毎に分離す
る。カウンタ回路440は、VPI/VCI毎にセル数
を計測する。カウンタの周期は、メモリの書き込み、読
み出し速度以上とし、例えば1ミリ秒とする。メモリ4
50は、チャネル1〜nについて、上記の周期毎に計測
されたセル数を記憶する。例えば、図4に示すバースト
判定計算テーブルのように、周期1〜Mにおけるチャネ
ル(VPI/VCI)毎の到着セル数がメモリ450に
記録される。本図ではM回計測した例を示している。こ
の到着セル数に基づいて、演算回路460において、各
チャネル毎の到着セル数の平均と分散を計算する。その
計算結果は、例えば図4に示すようになる。バースト判
定回路470は、次の(数1)に示すピークトネス関数
z[F]、あるいは(数2)に示す分散指数I(Ind
ex of Dispersion)を用いてバースト
性を判定する。
The congestion control in this embodiment is performed as follows. Now, considering the case where the input packet is an ATM cell, in this embodiment, the address filter 4 is used.
At 30, the ATM cells are separated for each VPI / VCI. The counter circuit 440 measures the number of cells for each VPI / VCI. The period of the counter is equal to or higher than the writing and reading speed of the memory, for example, 1 millisecond. Memory 4
Reference numeral 50 stores the number of cells measured for each of the above-described cycles for channels 1 to n. For example, as in the burst determination calculation table shown in FIG. 4, the number of arriving cells for each channel (VPI / VCI) in the periods 1 to M is recorded in the memory 450. This figure shows an example of measuring M times. Based on the number of arriving cells, the arithmetic circuit 460 calculates the average and variance of the number of arriving cells for each channel. The calculation result is, for example, as shown in FIG. The burst determination circuit 470 calculates the peak tone function z [F] shown in the following (Equation 1) or the dispersion index I (Ind
The burstiness is determined using ex of Dispersion.

【0020】[0020]

【数1】 (Equation 1)

【0021】[0021]

【数2】 (Equation 2)

【0022】ここで、Var[ ]は分散、E[ ]は
平均、Stは時間が正の時のビジーなサーバー数、Nt
は時間(0,t)に到着したセル数である。(数1)に
示すピークトネス関数z[F]あるいは(数2)に示す
分散指数Iについては、例えば“Peakness M
easures for Traffice Char
acterization in High−Spee
d Networks”,IEEE INFOCOM’
97(April 7−11,1997)に記載されて
いる。
Where Var [] is the variance, E [] is the average, St is the number of busy servers when the time is positive, and Nt
Is the number of cells arriving at time (0, t). For the peak tone function z [F] shown in (Equation 1) or the dispersion index I shown in (Equation 2), for example, “Peakness M”
easys for Traffic Char
activation in High-Spee
d Networks ”, IEEE INFOCOM '
97 (April 7-11, 1997).

【0023】本例では分散指数Iを用い、例えば分散指
数が1以上のチャネルに関しては輻輳が発生するものと
予測する。図4ではチャネル1(VPI/VCI=10
0/1)において分散指数が1.13であり、輻輳が発
生するものと予測される。この結果は制御回路480に
通知される。制御回路480は、この通知に基づいてセ
ルの送信レートの制御を行う。これにより図1のパケッ
ト交換機250における輻輳が回避される。
In this example, the dispersion index I is used, and for example, it is predicted that congestion will occur in a channel having a dispersion index of 1 or more. In FIG. 4, channel 1 (VPI / VCI = 10
At 0/1), the dispersion index is 1.13, and it is predicted that congestion will occur. This result is notified to the control circuit 480. The control circuit 480 controls the cell transmission rate based on this notification. This avoids congestion in the packet switch 250 of FIG.

【0024】図5は、本発明に係るパケット交換システ
ムの他の実施例を示す図である。本実施例では、図のよ
うに、複数の通信多重プロセッサ回路500〜50nが
パケット交換機に接続されている。本例ではパケット交
換機として、入力ポートn、出力ポートnの共有メモリ
型のATM交換機510を示した。尚、このATM交換
機は出力バッファ型などのバッファ構成を持つATM交
換機でもよい。このATM交換機510にはアドレス解
決やIPパケットフォワードエンジン等の機能を有する
ルートサーバ670が接続される。このサーバ670は
無線アンテナ550に接続される。一方、同図における
通信多重プロセッサ回路500〜50nは、複数の入力
回線390〜39nを収容し、多重化したパケットをそ
れぞれ1つの出力回線520〜52nに送出するよう構
成され、複数のFIFOメモリ400〜40n、各FI
FOメモリと接続させたセル多重回路410、出力回線
に接続されたアドレスフィルタ430、カウンタ回路4
40、メモリ450、制御回路480を有する。本プロ
セッサ回路の構成は、基本的には図3の通信多重プロセ
ッサ回路380と同様であるが、各プロセッサ回路にお
けるメモリ450の出力がそれぞれ無線アンテナ490
に接続されている点で異なる。
FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the packet switching system according to the present invention. In this embodiment, as shown, a plurality of communication multiprocessor circuits 500 to 50n are connected to a packet switch. In this example, a shared memory type ATM switch 510 having an input port n and an output port n is shown as a packet switch. The ATM exchange may be an ATM exchange having a buffer configuration such as an output buffer type. The ATM exchange 510 is connected to a route server 670 having functions such as address resolution and an IP packet forward engine. This server 670 is connected to the wireless antenna 550. On the other hand, the communication multiplex processor circuits 500 to 50n shown in the figure are configured to accommodate a plurality of input lines 390 to 39n and to transmit multiplexed packets to one output line 520 to 52n, respectively. ~ 40n, each FI
Cell multiplexing circuit 410 connected to FO memory, address filter 430 connected to output line, counter circuit 4
40, a memory 450, and a control circuit 480. The configuration of this processor circuit is basically the same as that of the communication multiplex processor circuit 380 in FIG.
In that it is connected to

【0025】本実施例における輻輳制御は、次のように
して行われる。例えば今、ATM交換機510における
複数の入力ポート520〜52nの出力が1つの出力ポ
ート530に集中している場合を考える。まず、各通信
多重プロセッサ回路のメモリ450の出力はそれぞれ無
線アンテナ490を介して、無線通信システム300に
送られる。一方、ATM交換機510の輻輳情報はルー
トサーバ670から無線アンテナ550を介して、同様
に無線通信システム300に送られる。無線通信システ
ム300は、これらの情報を基にバースト性を判定し輻
輳予測を行う。この無線通信システム300の構成等に
ついては後述する。無線通信システム300が輻輳を予
測した場合には、この輻輳情報を無線アンテナ490を
介して各通信多重プロセッサ回路の制御回路480に送
る。各制御回路480は、この輻輳情報に基づいてセル
多重回路410を制御する。これにより、特定VPI/
VCI毎の輻輳が制御される。このように本実施例で
は、各通信多重プロセッサ間で自律的に輻輳情報を交換
することにより、特定出力ポートでのセル廃棄を防止す
ることができる。
The congestion control in this embodiment is performed as follows. For example, consider a case where outputs of a plurality of input ports 520 to 52n in the ATM switch 510 are concentrated on one output port 530. First, the output of the memory 450 of each communication multiplex processor circuit is sent to the wireless communication system 300 via the wireless antenna 490, respectively. On the other hand, the congestion information of the ATM switch 510 is similarly sent from the route server 670 to the wireless communication system 300 via the wireless antenna 550. The wireless communication system 300 determines burstiness based on these pieces of information and performs congestion prediction. The configuration and the like of the wireless communication system 300 will be described later. When the radio communication system 300 predicts congestion, the congestion information is sent to the control circuit 480 of each communication multiprocessor circuit via the radio antenna 490. Each control circuit 480 controls the cell multiplexing circuit 410 based on the congestion information. Thereby, the specific VPI /
Congestion for each VCI is controlled. As described above, in the present embodiment, by discarding the congestion information autonomously between the communication multiplex processors, it is possible to prevent cell discard at the specific output port.

【0026】図6は、無線通信システム300の一例を
示す機能ブロック図である。本システムは、入力部58
0、出力部590、データーベース600,610、演
算回路620、630、コンパレータ640、バースト
判定回路650、および無線アンテナ560、561か
ら構成される。データベース600は各通信モジュール
あるいは通信多重プロセッサ回路からの輻輳情報、ま
た、データベース610はパケット交換機(ATM交換
機)の管理情報を有している。これらの情報を基に演算
回路620、630で所定の演算を行い、その結果に基
づいてコンパレータ640で各VPI/VCI毎に輻輳
情報を比較し、バースト判定回路650でバースト性を
判定する。バーストと判定されたVPI/VCIに関し
ては無線アンテナ561より信号を送信する。この信号
に従って、図5の制御回路480がセルの送信レートを
制御し、輻輳を回避する。
FIG. 6 is a functional block diagram showing an example of the wireless communication system 300. The system includes an input unit 58
0, an output unit 590, databases 600 and 610, arithmetic circuits 620 and 630, a comparator 640, a burst determination circuit 650, and wireless antennas 560 and 561. The database 600 has congestion information from each communication module or communication multiprocessor circuit, and the database 610 has management information of a packet switch (ATM switch). Based on the information, the arithmetic circuits 620 and 630 perform a predetermined operation, and based on the result, the comparator 640 compares the congestion information for each VPI / VCI, and the burst determination circuit 650 determines the burstiness. A signal is transmitted from the wireless antenna 561 for the VPI / VCI determined to be a burst. In accordance with this signal, the control circuit 480 of FIG. 5 controls the cell transmission rate to avoid congestion.

【0027】図7は、本発明の効果を説明するための図
である。同図に示すように、従来方式では、交換機での
パケット廃棄率を規定値以下にするには、スイッチ容量
に比例して交換機のバッファサイズを増加する必要があ
った。これに対して本発明では、交換機からのバックプ
レッシャ信号の遅延時間を無視できるので、必要バッフ
ァサイズは従来方式に比べて約半分以下でよい。このた
め、交換機の処理能力が向上した場合でも、小規模交換
機と同様のバッファ・アーキテクチャでトラヒックの輻
輳制御を実現することができる。また、本発明を用いる
ことにより、パケット交換機からのバックプレッシャ信
号を用いずに輻輳制御ができるので、パケット交換機と
通信モジュールが地理的に離れていても、有効な品質制
御が可能となる。
FIG. 7 is a diagram for explaining the effect of the present invention. As shown in the figure, in the conventional method, in order to reduce the packet loss rate in the exchange to a specified value or less, it was necessary to increase the buffer size of the exchange in proportion to the switch capacity. On the other hand, in the present invention, since the delay time of the back pressure signal from the exchange can be neglected, the required buffer size may be about half or less as compared with the conventional system. For this reason, even when the processing capacity of the exchange is improved, traffic congestion control can be realized with the same buffer architecture as that of the small-scale exchange. Also, by using the present invention, congestion control can be performed without using a back pressure signal from the packet switch, so that effective quality control can be performed even if the packet switch and the communication module are geographically separated.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明によれば、輻輳制御を良好に行い
得るパケット交換システムおよびその輻輳制御方式を得
ることができる。
According to the present invention, it is possible to obtain a packet switching system and a congestion control method capable of performing good congestion control.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るパケット交換システムの一実施例
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a packet switching system according to the present invention.

【図2】本発明の輻輳制御方式の実施例を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a congestion control method according to the present invention.

【図3】通信多重プロセッサ回路の構成例を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a communication multiplex processor circuit.

【図4】バースト判定計算テーブルを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a burst determination calculation table.

【図5】本発明に係るパケット交換システムの他の実施
例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the packet switching system according to the present invention.

【図6】無線通信システムの構成を示す機能ブロック図
である。
FIG. 6 is a functional block diagram illustrating a configuration of a wireless communication system.

【図7】本発明の効果を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the effect of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

190 アクセス系ネットワーク 200 地域系ネットワーク 210 中継系ネットワーク 220〜22n フレーム変換機 230〜23n 通信モジュール 240 サーバ 260 多重化回路 270 輻輳検出部 280, 290 無線アンテナ 300 無線通信システム 310〜31n データパケット 190 Access Network 200 Regional Network 210 Relay Network 220-22n Frame Converter 230-23n Communication Module 240 Server 260 Multiplexer 270 Congestion Detector 280,290 Wireless Antenna 300 Wireless Communication System 310-31n Data Packet

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 相互に情報を授受してパケットの送信レ
ートを調整するよう構成された複数の第1のノードと、
上記複数の第1のノードから送信されるパケットを交換
処理するよう構成された第2のノードとを備えたことを
特徴とするパケット交換システム。
A plurality of first nodes configured to exchange information with each other to adjust a packet transmission rate;
And a second node configured to exchange packets transmitted from the plurality of first nodes.
【請求項2】 上記第1のノードは、複数の入力パケッ
トを多重化する多重化回路と、輻輳を検出することによ
り上記多重化回路からのパケットの送信レートを調整す
る輻輳検出部とを有することを特徴とする請求項1記載
のパケット交換システム。
2. The first node includes a multiplexing circuit that multiplexes a plurality of input packets, and a congestion detecting unit that adjusts a transmission rate of packets from the multiplexing circuit by detecting congestion. The packet switching system according to claim 1, wherein:
【請求項3】 上記パケットとして非同期転送モードセ
ルを用いることを特徴とする請求項1又は2記載のパケ
ット交換システム。
3. The packet switching system according to claim 1, wherein an asynchronous transfer mode cell is used as the packet.
【請求項4】 パケットを送信する複数のパケット送信
側装置と上記各パケット送信側装置から送信されてきた
パケットの交換処理を行うパケット交換機とを備え、上
記各パケット送信側装置においてそれぞれ輻輳検出を行
い、上記輻輳検出の結果に基づいてパケットの送信レー
トを調整するよう構成されたことを特徴とするパケット
交換システム。
4. A packet transmission apparatus comprising: a plurality of packet transmission apparatuses for transmitting packets; and a packet switch for exchanging a packet transmitted from each of the packet transmission apparatuses. Each of the packet transmission apparatuses performs congestion detection. And a packet switching system configured to adjust a packet transmission rate based on a result of the congestion detection.
【請求項5】 上記パケット交換機の輻輳情報を基に輻
輳予測を行う輻輳予測装置を備え、上記輻輳予測装置か
らの情報を用いて輻輳検出を行うことを特徴とする請求
項4記載のパケット交換システム。
5. The packet exchange according to claim 4, further comprising a congestion prediction device for performing congestion prediction based on the congestion information of the packet switch, and performing congestion detection using information from the congestion prediction device. system.
【請求項6】 他のノードと相互に輻輳情報を交換して
パケットの送信レートを調整するよう構成されたことを
特徴とするノード。
6. A node configured to exchange congestion information with another node to adjust a packet transmission rate.
【請求項7】 複数の入力回線から入力される非同期転
送モードセルを多重化するセル多重化回路と、上記セル
多重化回路の出力セル数を計測して輻輳を予測し上記セ
ル多重化回路のセル送信レートを調整する制御部とを備
えたことを特徴とするノード。
7. A cell multiplexing circuit for multiplexing asynchronous transfer mode cells input from a plurality of input lines, and measuring the number of output cells of the cell multiplexing circuit to predict congestion and to estimate the congestion. A control unit for adjusting a cell transmission rate.
【請求項8】 上記制御部は、上記セル多重化回路の出
力セル数の計測値を用いてピークトネス関数又は分散指
数を算出して輻輳を予測するよう構成したことを特徴と
する請求項7記載のノード。
8. The system according to claim 7, wherein the control unit is configured to calculate a peak tones function or a dispersion index by using a measured value of the number of output cells of the cell multiplexing circuit, and to predict congestion. Nodes.
【請求項9】 パケット交換機にパケットを送信する複
数のパケット送信側装置がそれぞれ自律的に輻輳検出を
行い、上記輻輳検出の結果に基づいて上記パケット送信
側装置のパケット送信レートを調整するようにしたこと
を特徴とするパケット交換システムの輻輳制御方式。
9. A plurality of packet transmitting apparatuses that transmit packets to a packet switch autonomously detect congestion, and adjust a packet transmission rate of the packet transmitting apparatus based on a result of the congestion detection. A congestion control method for a packet switching system.
【請求項10】 上記パケット交換機の輻輳情報に基づ
いて輻輳予測を行う無線通信システムを備え、上記無線
通信システムからの情報に基づいて輻輳検出を行うこと
を特徴とする請求項9記載のパケット交換システムの輻
輳制御方式。
10. The packet exchange according to claim 9, further comprising a radio communication system for performing congestion prediction based on congestion information of said packet switch, and performing congestion detection based on information from said radio communication system. System congestion control method.
【請求項11】 上記パケット交換機の輻輳情報に基づ
いて輻輳予測を行うインターネットを含む有線通信シス
テムを備え、上記有線通信システムからの情報に基づい
て輻輳検出を行うことを特徴とする請求項9記載のパケ
ット交換システム。
11. The communication system according to claim 9, further comprising a wired communication system including the Internet for performing congestion prediction based on congestion information of the packet switch, and detecting congestion based on information from the wired communication system. Packet switching system.
【請求項12】 パケット交換機の情報を収めたデータ
ベースと、パケット送信側装置の情報を収めたデータベ
ースとを有し、上記両データベースの情報を用いて上記
パケット送信側装置のパケット送信レートを制御する信
号を出力するよう構成されたことを特徴とする無線通信
システム。
12. A packet transmission system comprising a database containing information on a packet switch and a database containing information on a packet transmission side device, and controlling a packet transmission rate of the packet transmission side device using the information of both databases. A wireless communication system configured to output a signal.
【請求項13】 上記パケットとして非同期転送モード
セルを用い、仮想パス識別子/仮想チャネル識別子毎に
輻輳制御を行うよう制御信号を出力することを特徴とす
る請求項12記載の無線通信システム。
13. The wireless communication system according to claim 12, wherein an asynchronous transfer mode cell is used as the packet, and a control signal is output to perform congestion control for each virtual path identifier / virtual channel identifier.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100434318B1 (en) * 2001-09-08 2004-06-04 (주) 엘지텔레콤 Method for transmitting file in mobile communication system
US7468945B2 (en) 2001-10-18 2008-12-23 Nec Corporation Congestion control for communication

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