JP3227133B2 - Ａｔｍ交換機 - Google Patents

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交換機に係わ
り、特に帯域保証型／帯域非保証型のコネクション呼が
混在する場合において所望のサービス品質を保持できる
ＡＴＭ交換機に関する。

【０００２】

【従来の技術】音声通信、データ通信だけでなく動画像
も含めたマルチメディア通信のニーズが高まりつつあ
り、そのような広帯域（Broadband)の通信の実現手段と
して、非同期転送モード(Asynchronous Transfer Mode
: ＡＴＭ）を基本とするＢ−ＩＳＤＮ（Broadband-Ｉ
ＳＤＮ）の交換技術が合意され、実用化されつつある。
ＡＴＭ方式は音声、動画像などの連続情報やデータなど
のバースト情報に依存することなく、また、各々の通信
速度に依存することなく、すべての情報をセルとよばれ
る固定情報に変換して高速転送する。すなわち、ＡＴＭ
方式では物理回線上に多重に論理リンクを張ることによ
り回線を複数の呼に割り当てる。そして、各呼に応じた
端末からの動画像データや音声データ等を固定長の情報
単位（セルという）に分解し、順次回線に送り出して多
重化を実現する。

【０００３】セルは図１９に示すように、５３バイトの
固定長ブロックで構成され、その内５バイトがヘッダ部
ＨＤ、４８バイトがインフォメーションフィールド（情
報部）ＤＴである。ヘッダ部ＨＤには、データがブロッ
クに分解された後でも宛先が判るように呼識別用の仮想
チャンネル番号（Virtual Channel Identifier：ＶＣ
Ｉ）が含まれ、そのほか方路を特定する仮想パスの識別
子（Virtual Path Identifier：ＶＰＩ）や、リンク間
のフロー制御に用いられるジェネリックフローコントロ
ールＧＦＣ（Generic Flow Control）や、ペイロードＰ
Ｔ（Payload Type)やヘッダのエラー訂正用符号ＨＥＣ
（Header Error Control)等が含まれている。

【０００４】(a) ＡＴＭ網 図２０はＡＴＭ方式を説明するためのＡＴＭ網の概略構
成図であり、１ａ，１ｂはＡＴＭ端末装置、３はＡＴＭ
網である。ＡＴＭ網３は、データセルを伝送する情報網
３ａと制御信号を伝送する信号網３ｂを備え、情報網３
ａにおける各ＡＴＭ交換機３c-1〜３c-nの呼処理プロセ
ッサ（ＣＰＵ）３d-1〜３d-nは信号網３ｂと接続されて
いる。発信端末１ａが着信端末１ｂを呼び出すための発
呼操作を行うと、発信端末内のセル組立部はSET UPメッ
セージ(発信番号、着信番号、端末の種別、平均セル速
度、最大セル速度等を含むデータ)をセル単位に分割
し、各分割データに信号用ＶＣＩ（端末毎に予め定まっ
ている）を付して信号セルを生成し、該信号セルをＡＴ
Ｍ網３に送り出す。

【０００５】ＡＴＭ交換機（発信側交換機）３c-1の信
号装置は信号セルを受信すれば、該信号セルに含まれる
情報を組立ててＣＰＵ3d-1に通知する。ＣＰＵは受信メ
ッセージに基づいて発信者サービス分析処理、課金処
理、着信者数字翻訳処理等の呼処理を行なうと共に方路
（ＶＰＩ）及び呼識別情報（ＶＣＩ）を決定し、つい
で、信号網３ｂを介してＮＯ．７プロトコルに従って次
の中継交換機3c-2に発信番号、着信番号、ＶＰＩ、ＶＣ
Ｉ、その他のデータを含む接続情報を送出する。中継交
換機3c-2は発信側交換機3c-1と同様な処理を行ない、以
後同様な処理が行われ、最終的に発信側交換機３c-1か
ら着信端末が接続されたＡＴＭ交換機（着信側交換機）
３c-nまでのパス及び中継ＡＴＭ交換機３c-2,３c-3,・・・
が決定される。着信側交換機３c-nは発信番号、着信番
号、上位ＡＴＭ交換機３ｃ-3のＶＣＩを含む接続情報を
受信すれば、着信端末に所定ＶＣＩを割り当てると共
に、着信端末１ｂが通話可能であるか調べる。通話可能
であれば、信号網３ｂは通話可能な旨を発信側交換機３
c-1に通知し、発信側交換機は発信端末１ａに所定のＶ
ＣＩを割り当てる。

【０００６】パス上の各ＡＴＭ交換機３c-1〜３c-nはパ
ス毎に、上位ＡＴＭ交換機のＶＣＩに対応させて、(1)
該ＶＣＩを有するセルの出線（出力リンク）を特定する
ルーチング情報や該ＶＣＩの品質を保持するための情報
を含むタグと、(2) 出力するセルに付加する新たなＶＣ
Ｉ、ＶＰＩを内蔵のルーチングテーブルに登録する。

【０００７】以上により、発信端末１ａと着信端末１ｂ
間にパスが形成されると、両端末は発呼セル、応答セル
を互いに送受しあって通信手順を確認する。しかる後、
発信端末１ａは送信すべきデータを所定バイト長に分解
すると共に、前記割り当てられたＶＣＩを含むヘッダを
付けてセルを生成し、該セルをＡＴＭ網３に送り出す。
各ＡＴＭ交換機３c-1〜３c-nは上位交換機から所定の入
線を介してセルが入力されると、自分のルーチングテー
ブルを参照して入力されたセルのＶＰＩ／ＶＣＩを付け
変えると共にタグ（ルーチング情報）に基づいて所定の
出線に送り出す。この結果、発信端末１ａから出力され
たセルは呼制御で決定したパスを介して着信側交換機３
c-nに到達する。着信側交換機３c-nはルーチングテーブ
ルを参照して入力されたセルに付加されているＶＣＩを
着信端末に割り当てたＶＣＩに付け変えた後、着信端末
１ｂが接続されている回線に送出する。以後、発信端末
１ａはセルを順次着信端末１ｂに送り、着信端末は受信
したセルに含まれる情報部ＤＴを組立て、元のデータを
復元する。

【０００８】以上は、１つの呼に対する場合であるが、
端末−ＡＴＭ交換機間及び隣接ＡＴＭ交換機間の各回線
の両端で互いに持ち合うＶＣＩ値を変えることにより、
１つの回線に多数の呼に応じた論理リンクを張ることが
でき、これにより高速多重通信が実現される。ＡＴＭ方
式によれば、動画像、データ、音声等異なる伝送速度を
もつ情報源の情報を多重化することができるため１本の
伝送路を有効に使え、しかも、パケット交換でソフト的
に行っているような再送制御や複雑な通信手順が不要と
なり、１５０Ｍｂｐｓ乃至６００Ｍｂｓの超高速のデー
タ伝送が可能となる。又、ＡＴＭ交換機にはバッファリ
ングの機能があり、このバッファリング機能によりＡＴ
Ｍ交換機や着信端末に多数の呼が発生した場合でも発信
端末を待たせることなく呼を受け付けて着信端末に送る
ことができる。例えば、着信端末１ｂに対し同時に多数
の端末から呼が発生し、これにより着信側交換機3c-nと
着信端末１ｂ間の回線に空きがなくなると、着信端末に
送れないセルが発生する。かかる場合、着信側交換機3c
-nは送れないセルをバッファリングし、回線に空きがで
きた時に送ることにより発信端末を待たせることなく呼
を受け付けて着信端末に送ることができる。

【０００９】(b) 自己ルーチングＡＴＭ交換機 図２１は自己ルーチングＡＴＭ交換機の構成図であり、
基本スイッチングユニットＳＷＵと制御情報付加ユニッ
トＣＩＡＵと、呼処理用のＣＰＵ（呼制御部）を有して
いる。尚、このＡＴＭ交換機は、入線・出線間に１段の
自己ルーチングスイッチモジュールＳＲＭ１が存在する
構成になっているが、複数の自己ルーチングスイッチモ
ジュ−ルが複数段接続された構成であっても構わない。
モジュールＳＲＭ１の入力端は制御情報付加回路ＣＩＡ
Ｕを介して入線（入力リンク）＃１〜＃３接続され、出
力端は出線（出力リンク）＃１〜＃３と接続されてい
る。制御情報付加ユニットＣＩＡＵは、各入線＃１〜＃
３に対応してルーチング情報等を付加する付加回路ＡＣ
１〜ＡＣ３を備え、各付加回路ＡＣ１〜ＡＣ３は対応す
る入線から入力されたセルにタグ（ルーチングヘッダ）
を付加すると共に、該セルに含まれるＶＣＩを付け替え
て基本スイッチングユニットＳＷＵに送り出す。

【００１０】呼制御部ＣＰＵは発呼時、呼制御を行って
セルのＶＣＩ、ＶＰＩを決定すると共に、着信端末の所
在地に応じてタグ（ルーチングヘッダＲＨ）を決定し、
これら制御情報をセルが入力される付加回路のルーチン
グテーブル（図示せず）に書き込む。呼制御が終わっ
て、セルが上位ＡＴＭ交換機を介して所定の入線に入力
されると、該入線に接続された付加回路ＡＣ１〜ＡＣ３
は、ルーチングテーブルより入力セルに付加されている
ＶＣＩに応じた制御情報（タグとＶＣＩ）を読み出す。
そして、セルに該タグ（ルーチングヘッダＲＨ）を付加
すると共に、該セルのＶＣＩを読み出したＶＣＩで付け
替えて基本スイッチングユニットＳＷＵに送り出す。基
本スイッチングユニットＳＷＵの自己ルーチングスイッ
チモジュールＳＲＭ１はタグ（ルーチングヘッダＲＨ）
を用いてセルを所定の出線より送出する。

【００１１】図２２は自己ルーチングスイッチモジュー
ル（ＳＲＭ１）の具体例を示す回路図である。Ｉ₁〜Ｉ₃
は制御情報検出回路、Ｄ₁〜Ｄ₃は伝送情報遅延回路、Ｄ
Ｍ₁〜ＤＭ₃はデマルチプレクサ、ＤＥＣ₁〜ＤＥＣ₃は制
御情報デコード回路であり、以上によりセル振分け部Ｃ
ＥＬＤが構成される。ＦＭ₁₁〜ＦＭ₃₃はバッファメモリ
で例えばＦＩＦＯ(First-In First-Out)メモリ、ＳＥＬ
₁〜ＳＥＬ₃はセレクタ、ＡＯＭ₁〜ＡＯＭ₃は到着順序管
理ＦＩＦＯである。各到着順序管理ＦＩＦＯ（ＡＯＭ₁
〜ＡＯＭ₃）はそれぞれ制御情報デコード回路ＤＥＣ₁〜
ＤＥＣ₃の出力端に接続され、対応する３つのバッファ
メモリＦＭ₁₁〜ＦＭ₁₃，ＦＭ₂₁〜ＦＭ₂₃，ＦＭ₃₁〜ＦＭ
₃₃にセルが到着する順序を記憶し、対応するセレクタＳ
ＥＬ₁〜ＳＥＬ₃を制御してセル到着順に３つのバッファ
メモリからセルを読み出して出線＃１〜＃３に送出す
る。

【００１２】検出回路Ｉi(i=１〜３）は入力されたセル
に含まれる制御情報を抽出してデコード回路ＤＥＣi(i=
１〜３）に送る。デコード回路ＤＥＣiは入力されたタ
グ（ルーチングヘッダＲＨ）が出力端＃ｊ（ｊ＝１〜
３）を示すものであれば、切換信号Ｓiによりデマルチ
プレクサＤＭiを操作してＦＩＦＯメモリＦＭjiに伝送
情報を送る。例えば、入力端＃１より入力した情報に含
まれるルーチングヘッダＲＨが出力端＃２を示すもので
あれば、デコード回路ＤＥＣ₁はデマルチプレクサＤＭ₁
を操作して入力端＃１からの情報をＦＭ₂₁に入力する。
到着順序管理ＦＩＦＯ（ＡＯＭｉ）は制御情報デコード
回路ＤＥＣ₁〜ＤＥＣ₃の出力端に接続され、対応する３
つのバッファメモリＦＭi₁〜ＦＭi₃にセルが到着する順
序を記憶する。例えば、セルがバッファメモリＦＭ₁₁→
ＦＭ₁₂→ＦＭ₁₃→ＦＭ₁₂→・・・の順序で到着すれば、
到着順序管理ＦＩＦＯ（ＡＯＭ₁）には１→２→３→２
→・・・のようにセル到着順にバッファメモリ識別符号
が記憶される。しかる後、到着順序管理ＦＩＦＯ（ＡＯ
Ｍｉ）は対応するセレクタＳＥＬiを制御してセル到着
順に３つのバッファメモリＦＭi₁〜ＦＭi₃からセルを読
み出して出線＃iに送出する。

【００１３】このように、ＦＩＦＯメモリＦＭijに複数
セル分の容量を持たせておくことにより、バッファ機能
が得られ、一時的に伝送データが増大するような場合に
も十分に対応できる。また、セル到着順にバッファメモ
リＦＭi₁〜ＦＭi₃からセルを読み出すため各バッファメ
モリＦＭi₁〜ＦＭi₃に均等数のセルが滞留し、バッファ
メモリよりオーバフローしてセルが廃棄される事態がな
くなる。ところで、ＡＴＭ方式では情報速度やバースト
性（瞬時に大量の情報が発生する状態）が異なる種々の
トラヒックを統合的に扱うため、特にバースト性が強い
トラヒックが混在した場合、適切に呼の受付け制御をし
ないとユーザが要求したサービス品質（セル廃棄率、遅
延時間）を提供できなくなる問題がある。このため、Ａ
ＴＭ交換機は、帯域保証型コネクション呼の場合には、
ユーザ(ＡＴＭ端末)から申告された平均セル速度、最大
セル速度、伝送路の物理帯域等に基づいて所定の伝送路
に必要帯域の空きがあるかを判別し、存在すれば呼を受
付け、存在しなければ拒絶するようにしている。

【００１４】平均セル速度と最大セル速度が異なる可変
速度トラヒック特性の呼が発生した場合、呼の最大セル
速度を必要帯域とみなして呼を受付けるか否かを制御す
る方法は制御が簡単であるが、伝送路への割り付け可能
な呼数が少なくなり伝送路の使用効率を低下する。一
方、必要帯域を平均セル速度とみなして呼を受付けるか
否かを制御する方法は、伝送路に多くの呼を割り当てる
ことができ、伝送路の使用率を向上することができる。
しかし、平均セル速度割付けを行うと、各呼のピークが
重なった場合等において伝送路の帯域を超過してセル廃
棄が発生し、所要のセル廃棄率を満足できなくなり、受
信側において音飛び、画像抜け、データの消失を生じ
る。このため、平均セル速度割付けと最大セル速度割付
けを併用して所定のセル損失率を維持しつつ伝送路の使
用効率を高める呼受付け制御が行われている。

【００１５】図２３はＡＴＭ交換機における呼受付け制
御の説明図であり、Ｖｔは伝送路の物理帯域、Ｖph
tは最大セル速度で割り当てた呼の全最大セル速度の総
和、Ｖavtは平均セル速度で割り当てた呼の全平均セ
ル速度の総和、Ｖptsは通信中の全呼の最大セル速度
の総和である。また、Ｖpは新たに発生した呼（受付
け要求呼）の最大セル速度、Ｖavは受付け要求呼の平
均セル速度である。伝送路に割り当てる呼数が多くなる
と、統計多重効果により伝送速度のピーク、ボトムが重
なり合って平滑化し、見掛けより多くの呼を収容するこ
とができる。呼接続制御（ＣＡＣ：Connection Admissi
on Control）ではかかる統計多重効果を利用して平均セ
ル速度割付けと最大セル速度割付けを行う。

【００１６】(c) 統計多重方式 ＡＴＭ交換機では、図２４に示すように複数（Ｎ本）の
入力リンクから到着するＡＴＭセルを所定の出力リンク
より集線多重して送出する。かかる集線多重方式として
は、 スキップポーリング制御型個別バッファ方式、
ＦＩＦＯ読み出し制御型個別バッファ方式、 ＬＮ
Ｑ優先読み出し制御型個別バッファ方式、 出力バッ
ファ方式がある。スキップポーリング制御型個別バッフ
ァ方式は、順番にバッファ(図２２のバッファＦＭ１１
〜ＦＭ３３）をスキャンしてＡＴＭセルを送出し、空の
バッファは飛ばす方式である。ＦＩＦＯ読み出し制御型
個別バッファ方式は図２２で説明したように、全入力リ
ンクからのＡＴＭセルの到着順序を一括管理しておき、
早いセルから順に送出する方式である。ＬＮＱ優先読み
出し制御型個別バッファ方式は、最もセルが蓄積されて
いるバッファから最優先してＡＴＭセルを読み出して送
出する方式である。尚、ＬＮＱはLargest Numbers of c
ells in the Queueの略である。また、以上の個別バッ
ファ構成の場合には、１セル読み出し時間中に全バッフ
ァのスキャンあるいは、蓄積セル数の比較が実行できる
ことを前提としている。

【００１７】出力バッファ方式は、ＡＴＭ交換機内部で
一度速度をＮＶまで上げて多重化してから単一のＦＩＦ
Ｏで速度変換（ＮＶ→Ｖ）にする方式である。図２５は
かかる出力バッファ方式の説明図であり、ＭＰＸは多重
化装置、ＤＢＦ１〜ＤＢＦ_Nは出バッファである。多重
化部ＭＰＸは出線＃１〜＃Ｎ行きの速度Ｖのセルを多重
化してＮＶの速度で各出線対応に設けた出バッファＤＢ
Ｆ₁〜ＤＢＦ_Nに格納し、各出バッファより速度Ｖで読み
出して対応する出線＃１〜＃Ｎに出力する。

【００１８】上記各統計多重方式を比較すると以下のよ
うになる。 (1) ランダムトラヒック入力の場合の合計の所要バッフ
ァ長を比較すると、いい順（少ない順）に、、、
となる。 (2) の出力バッファ方式は、Ｎ倍の高速メモリを要す
ることを考慮して メモリコスト＝√（Ｎ・バッファ長） として比較すると、コストが低い順に、、、と
なる。 (3) バースト入力の場合、バッファ長をいくら大きくし
てもセル廃棄率が減少しない膝(Knee Point)が存在し、
その影響でセル廃棄率は差がなくなる。図２６はlog[セ
ル損失率]−バッファ長の特性図であり、ｎは多重数、
Ｖoutは伝送路の速度である。この図より明らかなよう
に多重数ｎが多くなるほど膝は下方に移動し、セル損失
率は向上する。これは、統計多重効果により、多重数が
大きくなるほど各呼のセル速度の凸凹が重なって平滑化
するからである。 (4) バースト入力の場合の膝(Knee Point)を低下させる
キー要因は、ピークセルレートに対する出力リンクの速
度をできるだけ高くして多重度を大きくする点にある。

【００１９】将来の呼源自体のピクセルレートの向上を
見込み、膝(Knee Point)を低下させることを考慮する
と、それらを多重化する網のリソースの高速化が必要に
なる。従って、高速なメモリ動作が要求されるの出力
バッファ構成は、速度の余裕が無くなるため、採用すべ
きでない。のＬＮＱ優先読み出し制御型個別バッファ
方式は、セル廃棄率の特性自体は他の個別バッファ方式
と比較して優れるが、 ・そのメカニズム自体のインプリ（実装）が難しく、し
かも、 ・キュー長が短いバッファは、優先権を失い続ける可能
性があり、セルの遅延時間が大きくなりうるため、しき
い値を使用した制御が必須である、 などの短所を考慮すると、採用すべきでない。以上か
ら、バッファにキューイングしたＡＴＭセルを出力リン
クに送出する方式としては、ＦＩＦＯ読み出し制御型個
別バッファ方式が最も現実的である。ところで、上記の
ような統計多重を行なうと、出力リンクの使用効率が向
上するが、一方、あるコネクションが連続的に出力リン
クの帯域を占有してしまう可能性があり、帯域をコネク
ション毎にあるいは入力リンク毎に確定的に割り当てる
ことができない問題がある。

【００２０】(d) トラヒックシェーピング 統計多重に対して、コネクション毎あるいは入力リンク
毎に帯域を確定的に割り当てる方法としてトラヒックシ
ェーピングがある。図２７はトラヒックシェーピングの
構成図である。トラヒックシェーピングでは、１つの出
力リンクの使用帯域（例えば１５０Mb/s)を入力リンク
毎に予め設定しておき、該使用帯域に収まるように各入
力リンクからのＡＴＭセルを出力リンクに送出する。出
力リンクの使用帯域を入力リンク毎に管理することによ
り、特定のコネクションにより、出力リンクの大半が占
有され、他のコネクションのセルが送出できなくなるこ
とを防止できる。図において、ＣＥＬＤはセルを振り分
けるセル振り分け部（図２２のＣＥＬＤを参照）、ＦＭ
１１〜ＦＭ１ｎは入力リンクに対応して設けられたＦＩ
ＦＯバッファ、ＳＥＬはセレクタ、ＳＣＤは予め設定さ
れているスケジュールに従って各バッファからＡＴＭセ
ルを読み出して出力リンク＃１に送り出すスケジューラ
である。スケジューラＳＣＤ内蔵のスケジューリングテ
ーブルには、例えば１周期を１２８個のセルスロット
（タイムスロット）に区分し、各セルスロットＳ₁〜Ｓ
₁₂₈の各々にどのバッファ（入力リンク）からのセルを
送出するかが予め設定されている。この結果、スケジュ
ーラは１周期１２８個のセルスロット毎に所定のバッフ
ァからセルを読み出して出力リンクに送出し、この動作
をサイクリックに行なう。これにより、各入力リンクに
使用帯域Ｖ１，Ｖ２，・・・Ｖn(Ｖ１＋Ｖ２＋・・・＋
Ｖn≦Ｖ）が割り当てられる。ここで、一周期間にある
バッファから送出するセル数が複数の場合には、このセ
ル間隔がなるべく均一化するのが望ましい。

【００２１】以上のように、トラヒックシェーピングを
行なうと、各入力リンクに割り当てられる帯域が確定的
となる。しかし、統計多重の場合と反対により多くのセ
ルが到着しているバッファがあり、しかも、出力リンク
が空いている場合でも、該バッファをアクセスする時刻
になるまでは、該バッファからセルを読み出して送出で
きない問題がある。つまり、トラヒックシェーピング方
式では、出力の使用効率があまり高くならない問題があ
る。

【００２２】(e) 輻輳 ＡＴＭ網では確率的に起こるＡＴＭ交換機のバッファへ
のセル同時到着のためにセル廃棄（短期の輻輳）、すな
わち、転送情報の損失が起こる。高速データ通信網、例
えばフレームリレー網間をＡＴＭ網が中継する場合、Ａ
ＴＭ網でのセル廃棄により高速データ通信網の情報転送
単位であるフレームに不完全なもの（エラーフレーム）
が生じ、それは端末の上位プロトコル間の再送制御によ
り補完される。この時、高速データ通信網−ＡＴＭ網の
接続形態及び端末の上位プロトコルの再送制御方式によ
っては、再送されるフレーム数の増加によりＡＴＭ網へ
の負荷が増大し、ＡＴＭ網での輻輳状態が助長され、悪
化、長期化（長期の輻輳）する恐れがある。

【００２３】図２８は短期輻輳と長期輻輳の説明図であ
り、横軸に時間を、縦軸にバッファにキューイングされ
たセルの長さ（キュー長）を取っており、ＣＴＨは輻輳
検出しきい値である。短期輻輳ＳＣＪは、瞬間的にバッ
ファキュー長が伸びたものであり自律的に収まる。一
方、長期輻輳ＬＣＪは、バッファキュー長が伸びきった
まま持続する。輻輳検出しきい値ＣＴＨがバッファサイ
ズと等しい場合には、点線以上の対応するセルは、すべ
てセル損失となる。

【００２４】図２９及び図３０は再送制御説明図であ
り、図２９は情報フレームの廃棄がない場合、図３０は
情報フレームの廃棄がある場合であり、データ通信の再
送手順として最も一般的なＧｏ−Ｂａｃｋ−Ｎ手順（Ｈ
ＤＬＣ手順）を例にとっている。Ｇｏ−Ｂａｃｋ−Ｎ手
順では、フレームにシーケンス番号を付加してフレーム
のフロー制御や再送制御を行なう。又、フレームにはフ
レームの到達確認（正常通信の確認）を行なうために、
着信フレームのシーケンス番号を記録するフィールドも
設けられている。すなわち、着側は逆方向（着側→発
側）に送信されるフレームに、連続して正常受信したフ
レームの内の最新フレームのシーケンス番号を記録し
て、発側とのフレーム到達確認を行なう（図２９のＡＣ
Ｋ（2）,ＡＣＫ(4)を参照）。フレーム損失は、着信フ
レームシーケンス番号の不連続性から検出する（図３０
参照）。発側に対する損失フレームシーケンス番号の通
知(ＲＥＪ(2)参照)も一般には、上記のフレーム到達確
認と同様に逆方向フレームを用いて行なう。

【００２５】さて、Ｇｏ−Ｂａｃｋ−Ｎ手順では、図３
０に示すように損失フレームシーケンス番号の通知ＲＥ
Ｊ(2)を受けた発側は、損失フレームシーケンス番号
（＝２）以降の全フレームの再送を行なう。これは、着
側で再送フレームが到着したフレーム以降のフレームを
すべて無効と見做して廃棄してしまうからである。従っ
て、1フレームの損失であっても一般に再送フレーム数
は複数であり、複数回線が再送手順を行なった場合、負
荷の増大により輻輳状態の悪化を招き、長期輻輳状態に
陥る可能性がある。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】統計多重方式によれ
ば、出力リンクの使用効率を向上できるが、一方、ある
コネクションが連続的に出力リンクの帯域を占有してし
まう可能性があり、帯域をコネクション毎にあるいは入
力リンク毎に確定的に割り当てることができない問題が
ある。これに対して、トラヒックシェーピングを行なう
と、各入力リンクに割り当てられる帯域を確定的とする
ことができるが、出力リンクの帯域の使用効率があまり
高くならない問題がある。以上から、統計多重方式及び
トラヒックシェーピング方式にはそれぞれ長所、短所が
ある。そこで、両方の方式を併用して両者の長所を生か
したＡＴＭ交換機が要望されている。ところで、呼に
は、要求された帯域を保証する必要がある帯域保証型コ
ネクション呼と帯域を保証する必要がなく、帯域保証型
コネクション呼の情報を送出していない時にのみ送出す
れば良い帯域非保証型コネクション呼がある。これらが
混在する場合、帯域保証型コネクション呼には確定的に
要求帯域を割り当て、帯域非保証型コネクション呼には
出力リンクの残りの帯域を効率良く使用させることが望
ましい。

【００２７】以上から、本発明の第１の目的は統計多重
方式及びトラヒックシェーピング方式を併用して両者の
長所を活用したＡＴＭ交換機を提供することである。本
発明の第２の目的は、帯域保証型コネクション呼と帯域
非保証型コネクション呼が混在する場合、帯域保証型コ
ネクション呼のセルはトラヒックシェーピング方式によ
り出力リンクに送出し、帯域非保証型コネクション呼の
セルは統計多重方式、例えばＦＩＦＯ読み出し制御型個
別バッファ方式により出力リンクに送出するＡＴＭ交換
機を提供することである。本発明の第３の目的は、帯域
保証型コネクションに呼毎に要求帯域を確定的に割り当
てることができるＡＴＭ交換機を提供することである。
本発明の第４の目的は、帯域非保証型コネクション呼に
割り当てる帯域を規制できるＡＴＭ交換機を提供するこ
とである。

【００２８】本発明の第５の目的は、帯域保証型コネク
ション呼の各品質クラスに該クラスの品質を満足するに
必要な帯域を確定的に割り当てることができるＡＴＭ交
換機を提供することである。本発明の第６の目的は、帯
域非保証型コネクション呼のＡＴＭセルが頻繁に到着し
ても帯域保証型コネクション呼について所要の帯域を確
保できるＡＴＭ交換機を提供することである。本発明の
第７の目的は、各品質クラスで規定するセル損失に応じ
た帯域以上の帯域をそれぞれのクラスに割り当てないよ
うにして、所定の品質クラス番号のセルが多く到着して
も、確実に全品質クラスの品質を保持できるように帯域
を確保できるＡＴＭ交換機を提供することである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、(1) ＡＴＭセルが多重された速度ＮＶの１本の入力
リンクから到着する各ＡＴＭセルを蓄積する共通バッフ
ァ、(2) 品質条件を特定する品質クラス番号に対応して
設けられる共に、該品質クラス番号を有するＡＴＭセル
が記憶される前記共通バッファにおけるアドレスをキュ
ーイングするアドレス管理バッファ、(3) ＡＴＭセルに
付加されている帯域保証型／帯域非保証型コネクション
呼の別を示す情報を参照して帯域非保証型コネクション
呼のＡＴＭセルを判別する手段、(4) 帯域非保証型コネ
クション呼のＡＴＭセルに付加されている品質クラス番
号を到着順に記憶する到着順序管理メモリ、(5) 帯域保
証型コネクション呼については、周期的に繰り返される
Ｍ個のタイムスロットのうち該呼の品質保証クラス番号
の品質を保証する数のタイムスロットを割り当て、該割
り当てたタイムスロットに該品質クラス番号を記入し、
いずれの品質クラス番号にも割り当てていないタイムス
ロットは空きとするスケジューリングテーブル、(6) ス
ケジューリングテーブルよりタイムスロット毎に該タイ
ムスロットに応じた品質クラス番号を読み出し、品質ク
ラス番号が書き込んであれば該品質クラス番号に応じた
アドレス管理バッファよりアドレスを読み出し、書き込
んでない場合には到着順序管理メモリの先頭から取り出
した品質クラス番号が指示するアドレス管理バッファよ
りアドレスを読み出す共通バッファアドレス管理機構、
(7) 前記アドレスが指示する共通バッファよりＡＴＭセ
ルを読み出して出力する読み出し制御部、を備えたＡＴ
Ｍ交換機により達成される。

【００３０】又、上記課題は本発明によれば、(8) 新規
の帯域保証型コネクション呼を受け付ける際、該呼の品
質クラス番号と同じクラス番号を有する全呼の品質条件
を満足するために共通バッファで確保すべきキュー長Ｑ
iを求め、共通バッファ長Ｂから全クラスのキュー長Ｑi
（ｉ＝１，２，・・・）を差し引いた値を閾値として設
定する手段、(9) 前記到着順序管理メモリにキューイン
グされる品質クラス番号数が閾値に等しくなった時に
は、以後、帯域非保証型コネクション呼のＡＴＭセルを
共通バッファに書き込むのを禁止し、かつ、到着順序管
理メモリに品質クラス番号をキューイングするのを禁止
する手段,、備えたＡＴＭ交換機により達成される。

【００３１】又、上記課題は本発明によれば、(10) 各
品質クラス番号毎に、該品質クラス番号を有する全呼の
品質条件を満足するために共通バッファで確保すべきキ
ュー長Ｑiを求める手段、(11) 各品質クラス番号毎に、
該品質クラス番号を有する帯域保証型コネクション呼の
ＡＴＭセルが共通バッファに格納されている数を監視
し、該格納数が前記キュー長に等しい場合には、次に到
着する前記帯域保証型コネクション呼のＡＴＭセルを廃
棄する手段、を有するＡＴＭ交換機により達成される。

【００３２】

【発明の実施の形態】(A) 本発明の概略 図１は本発明の概略説明図である。図中、１１₁〜１１n
はバッファであり、出力リンク＃ｊに送出する入力リン
ク＃１〜＃ｎからのＡＴＭセルを記憶するもの、２１は
帯域保証型コネクション呼のＡＴＭセルを、所定のスケ
ジューリングに従って各入力リンクのバッファから読み
出して出力リンクに送出するスケジューラ、３１はいず
れの帯域保証型コネクション呼にも割り当てていない時
刻において帯域非保証型コネクション呼のＡＴＭセルを
送出する帯域非保証型セル送出手段である。

【００３３】スケジューラ２１は帯域保証型コネクショ
ン呼に、周期的に繰り返されるＭ個のタイムスロットの
うち該呼の要求帯域に相当する数のタイムスロットを割
り当て、該割り当てたタイムスロットにおいて該呼のＡ
ＴＭセルを対応するバッファから読み出して出力リンク
に送出するようにスケジューリングする。又、帯域非保
証型セル送出手段３１は、いずれの帯域保証型コネクシ
ョン呼にも割り当てていないタイムスロットにおいて帯
域非保証型コネクション呼のＡＴＭセルを対応するバッ
ファから読み出して出力リンクに送出するように制御す
る。このようにすれば、統計多重方式及びトラヒックシ
ェーピング方式を併用して両者の長所を活用したＡＴＭ
セルの交換ができる。すなわち、所定のサービス品質が
要求される帯域保証型コネクション呼には確定的な必要
帯域を割り当ててＡＴＭセルを出力リンクに送出でき、
又、帯域非保証型コネクション呼には出力リンクの使用
効率を向上するようにしてＡＴＭセルを該出力リンクに
送出できる。

【００３４】又、スケジューラ２１は、各帯域保証型コ
ネクション呼毎にそれぞれの要求帯域に相当する数のタ
イムスロットを割り当て、該割り当てたタイムスロット
に該呼を収容する入力リンク番号を記入し、割り当てた
タイムスロットにおいて該入力リンクに対応するバッフ
ァから読み出してセルを読み出して出力リンクに送出す
るようにスケジューリングする。このようにすれば、コ
ネクション毎に、あるいは入力リンク毎に確定的な必要
帯域を割り当ててＡＴＭセルを送出することができ、所
定のサービス品質を保持することができる。

【００３５】更に、ＡＴＭセルが多重された速度ＮＶの
１本の入力リンクから到着する各ＡＴＭセルを蓄積する
共通バッファと、品質条件を特定する各品質クラス番号
に対応してアドレス管理バッファを設け、ＡＴＭセルを
記憶する共通バッファのアドレスを該セルの品質クラス
番号に応じたアドレス管理バッファにキューイングす
る。又、スケジューラは、帯域保証型コネクション呼に
ついては、該呼の品質保証クラスを満足するために必要
な帯域に相当する数のタイムスロットを割り当て、該割
り当てたタイムスロットにその品質クラス番号を記入す
る。かかる状況でスケジューラは、各タイムスロットに
おいて該タイムスロットにおける品質クラス番号が指示
するアドレス管理バッファよりアドレスを読み出し、該
アドレスが指示する共通バッファからＡＴＭセルを読み
出して出力リンクに送出するようにスケジューリングす
る。このようにすれば、品質クラス毎に確定的な必要帯
域を割り当ててＡＴＭセルを送出することができ、所定
のサービス品質を保持することができる。

【００３６】又、スケジューラ２１は、いずれの帯域保
証型コネクション呼にも割り当てていないタイムスロッ
トを、帯域非保証型コネクション呼のＡＴＭセルの送
出が可能なタイムスロットと、送出が不可能なタイム
スロットに分け、帯域非保証型セル送出手段３１はＡＴ
Ｍセル送出可能タイムスロットにおいてのみ帯域非保証
型コネクション呼のＡＴＭセルを送出する。この場合、
帯域非保証型セル送出手段３１は帯域非保証型コネクシ
ョン呼のＡＴＭセルを到着順に送出する。このようにす
れば、帯域非保証型コネクション呼に割り当てる帯域が
所定帯域を越えないように規制することができ、出力リ
ンクの使用効率を向上できる。又、帯域非保証型コネク
ション呼のセルをＦＩＦＯ読み出し制御型個別バッファ
方式により効率的に出力リンクに送出することができ
る。

【００３７】更に、新規の帯域保証型コネクション呼を
受け付ける際、該呼の品質クラス番号と同じクラス番号
を有する全呼の品質条件を満足するために確保すべき共
通バッファのキュー長Ｑiを求め、共通バッファ長Ｂか
ら全クラスのキュー長Ｑi（ｉ＝１，２，・・・）を差
し引いた値を閾値とし、共通バッファに格納される帯域
非保証型コネクション呼のセル数が閾値に等しくなった
時には、以後、帯域非保証型コネクション呼のＡＴＭセ
ルを共通バッファに書き込むのを禁止する。このように
すれば、帯域非保証型コネクション呼のＡＴＭセルが頻
繁に到着しても所要の帯域を確保することができる。
又、各品質クラス番号毎に、該品質クラスの品質条件を
満足するために共通バッファで確保すべきキュー長Ｑi
を求め、各品質クラス番号毎に、該品質クラス番号を有
する帯域保証型コネクション呼のＡＴＭセルが共通バッ
ファに滞留している数を監視し、滞留数が前記キュー長
に等しい場合には、次に到着する前記帯域保証型コネク
ション呼のＡＴＭセルを廃棄する。このようにすれば、
所定の品質クラス番号のセルが多く到着しても、確実に
全品質クラスの品質を保持できるように帯域を確保する
ことができる。

【００３８】(B) サービス品質制御 (a) 第１実施例 (a-1) 構成 図２は、帯域保証型コネクション呼と帯域非保証型コネ
クション呼が混在する場合におけるサービス品質制御の
第１の実施例構成図である。ここで、帯域保証型コネク
ション呼とは、要求された帯域を保証する必要がある呼
であり、帯域非保証型コネクション呼とは、帯域を保証
する必要がなく、帯域保証型コネクション呼の情報を送
出していない時にのみ送出すれば良いが呼である。図２
の第１実施例では、帯域保証型コネクション呼について
は、コネクション毎にあるいは入力リンク毎にトラヒッ
クシェーピングによりＡＴＭセルを出力リンクに送出す
る。又、帯域非保証型コネクション呼については、統計
多重方式（ＦＩＦＯ読み出し制御型個別バッファ方式）
により出力リンクに送出する。

【００３９】図中，５₁〜５_Nは入力リンク＃１〜＃Ｎ毎
に、到着したＡＴＭセルにタグを付加すると共にＶＣＩ
／ＶＰＩを付け変える制御情報付加回路（タグ付加部）
である。タグは例えば、図３に示すように、ルーチング
情報ＲＨと、帯域保証型／帯域非保証型コネクション呼
の別を示す情報ＢＴＣと、品質クラス（セル損失率、遅
延時間等）を特定する番号ＱＣＬ等を備えている。１０
は各出力リンク＃１〜＃Ｎに対応して設けられるＡＴＭ
スイッチである。図において、ＡＴＭスイッチは出力リ
ンク＃１用のものだけを示しているが、他も同一の構成
を備えている。１１は各入力リンク＃１〜＃Ｎに対応し
て設けられると共に、出力リンク＃１に送出されるＡＴ
ＭセルをキューイングするＦＩＦＯバッファ部、２１は
帯域保証型コネクション呼についてトラヒックシェーピ
ング方式に基づいてＡＴＭセルを送出するスケジュー
ラ、３１は帯域非保証型コネクション呼について統計多
重方式（ＦＩＦＯ読み出し制御型個別バッファ方式）に
基づいてＡＴＭセルを送出する帯域非保証型セル送出
部、４１はルーチング情報ＲＨに基づいて各入力リンク
＃１〜＃Ｎより到着したＡＴＭセルのうち出力リンク＃
１に送出するセルを選択して後段のＦＩＦＯバッファ部
１１及び帯域非保証型セル送出部３１に入力するフィル
タ部であり、各入力リンク＃１〜＃Ｎに対応してそれぞ
れフィルタ４１₁〜４１_Nを有している。

【００４０】ＦＩＦＯバッファ部１１において、１１₁
〜１１_Nは各入力リンク＃１〜＃Ｎより到着したＡＴＭ
セルのうち出力リンク＃１に送出するセルを入力順に記
憶すると共に入力順に出力するＦＩＦＯバッファであ
る。尚、各バッファには帯域保証型／帯域非保証型に関
係なく両方の呼が到着順に記憶される。帯域非保証型セ
ル送出部３１において、３１ａは帯域非保証型セル選択
部であり、各フィルタ４１₁〜４１_Nから出力されるＡＴ
Ｍセルのうち帯域非保証型セルを識別して、該セルが到
着した入力リンク番号を出力するもの、３１ｂは帯域非
保証型コネクション呼のＡＴＭセルが到着した入力リン
ク番号（ＡＴＭセルを格納するＦＩＦＯバッファを特定
するデータでもよい）を到着順に記憶する到着順序管理
ＦＩＦＯと、３１ｃは帯域保証型コネクション呼のセル
が送出されていない時に帯域非保証型コネクション呼の
セルを送出させるセル送出イネーブル部である。セル送
出イネーブル部３１ｃは後述するスケジューリングテー
ブルにおいて「空き」が指定されたタイムスロットを検
出し、該タイムスロットにおいて到着順序管理ＦＩＦＯ
３１ｂの先頭から「入力リンク番号」を読み出して出力
する。

【００４１】実際には、各入力リンク＃１〜＃Ｎより同
一タイミングで帯域非保証型セルが入力する場合を考慮
して、到着順序管理ＦＩＦＯ３１ｂは図４(a)に示すよ
うに各入力リンク＃１〜＃Ｎに対応させて記憶部31b-1
〜31b-Nを有しており、読み出し順序は図４(b)に示すよ
うにトークン位置によって決定するようにしている。す
なわち、原則的には到着順に読みだすが、同時到着のセ
ルを読みだす場合には、トークンの位置によって読み出
し位置が決まる。図４(b)の例では第３番目において入
力リンク＃１と＃３よりセルが同時到着しているが、ト
ークン位置は→→→→→・・・のように回
り、このため入力リンク番号＃１が＃３より先に出力さ
れ、同様に点線矢印の順序で入力リンク番号が出力され
る。

【００４２】スケジューラ２１において、２１ａはスケ
ジューリングテーブルであり、帯域保証型コネクション
呼については、周期的に繰り返されるＭ個のタイムスロ
ットのうち該呼の必要帯域に相当する数のタイムスロッ
トを割り当て、該割り当てたタイムスロットに呼を収容
する入力リンク番号を記入し、いずれの帯域保証型コネ
クション呼にも割り当てていないタイムスロットは「空
き」とするものである。この場合、同一の入力リンク番
号のタイムスロットは１周期内の一箇所に集中せず均等
に分散させる。

【００４３】図５はスケジューリングテーブル２１ａの
内容説明図であり、１周期Ｍ個のタイムスロットＴ₁〜
Ｔ_Mのそれぞれに「入力リンク番号」あるいは「空き」
が記入されている。２１ｂはセレクタであり、スケジュ
ーリングテーブル２１ａから「入力リンク番号」が読み
出された場合には該入力リンク番号を選択・出力し、
「空き」が読み出された場合には到着順序管理ＦＩＦＯ
３１ｂの先頭から読み出された「入力リンク番号」を選
択・出力する。２１ｃはセレクタ２１から出力された入
力リンク番号が指示するＦＩＦＯバッファ１１₁〜１１_N
からＡＴＭセルを読み出して出力リンク＃１に送出する
セレクタである。

【００４４】図５の例では、タイムスロットＴ₁，Ｔ₆，
・・・のタイミングで入力リンク＃１のＦＩＦＯバッフ
ァ１１₁からＡＴＭセルが読み出されて出力リンク＃１
に送出され、タイムスロットＴ₂，Ｔ₇，・・・のタイミ
ングで入力リンク＃２のＦＩＦＯバッファ１１₂からＡ
ＴＭセルが読み出されて出力リンク＃１に送出され、タ
イムスロットＴ₃,・・・のタイミングで入力リンク＃３の
ＦＩＦＯバッファ１１₃からＡＴＭセルが読み出されて
出力リンク＃１に送出され、以下、同様に各バッファか
らＡＴＭセルが読み出されて出力リンク＃１に送出され
る。又、「空き」のタイムスロットＴ₄，Ｔ₈，・・・の
場合には、帯域非保証型セル送出部３１により指定され
た所定のＦＩＦＯバッファからＡＴＭセルが読み出され
て出力リンクに送出される。

【００４５】(a-2) 全体の動作 帯域保証型コネクション呼の受付依頼時、図示しない呼
処理部はコネクション受付制御により該呼の要求帯域を
満足する空き帯域が存在するか調べ、存在する場合には
該コネクション呼を受け付ける。そして、周期的に繰り
返されるＭ個のタイムスロットのうち該呼の要求帯域
（品質を保証するに必要な帯域）に相当する数のタイム
スロットを割り当て、該割り当てたタイムスロットに該
呼を収容する入力リンク番号を記入する。以上のように
して呼を受け付け、残ったタイムスロットが「空き」と
なる。各入力リンク＃１〜＃Ｎから到着したＡＴＭセル
にはタグ付加部５₁〜５_Nでタグが付加されて各出力リン
ク＃１〜＃Ｎに応じたＡＴＭスイッチに入力される。各
フィルタ４１₁〜４１_Nは出力リンク＃１に送出すべきＡ
ＴＭセルを選択して順次対応するＦＩＦＯバッファ１１
₁〜１１_Nに入力し、ＦＩＦＯバッファ１１₁〜１１_Nは到
着したＡＴＭセルをキューイングする。又、各フィルタ
４１₁〜４１_Nから出力されたＡＴＭセルが帯域非保証型
セルの場合には、到着した入力リンクの番号が到着順序
管理ＦＩＦＯ３１ｂに格納される。

【００４６】スケジューラ２１は所定速度でスケジュー
リングテーブル２１ａのタイムスロットの内容を順次読
み出す。そして、入力リンク番号が読み出されると、該
入力リンク番号が指示するＦＩＦＯバッファからＡＴＭ
セルを読み出して出力リンクに送出する。これにより、
コネクション毎あるいは入力リンク毎に確定的に要求帯
域を保持したセル送出ができる。一方、「空き」が読み
出されると帯域保証型セル送出部３１は到着順序管理Ｆ
ＩＦＯ３１ｂから先頭の「入力リンク番号」を出力し、
セレクタ２１ｃは該入力リンク番号が指示するＦＩＦＯ
バッファからＡＴＭセルを読み出して出力リンクに送出
する。これにより、帯域非保証型コネクション呼につい
ては、帯域保証型セルが送出されていない時、到着順に
出力される。

【００４７】実際には、スケジューリングテーブル２１
ａから読み出された入力リンク番号が指示するＦＩＦＯ
バッファから読み出されるＡＴＭセルが帯域保証型セル
でなく帯域非保証型セルの場合がある。又、逆に、到着
順序管理ＦＩＦＯ３１ｂから読み出された入力リンク番
号が指示するＦＩＦＯバッファから読み出されたＡＴＭ
セルが帯域非保証型セルでなく帯域保証型セルの場合も
ある。しかし、トータル的に、帯域保証型コネクション
呼については、コネクション毎あるいは入力リンク毎に
確定的に要求帯域を保持したセル送出ができ、又、帯域
非保証型コネクション呼については到着順にセルを送出
することができる。

【００４８】(a-3) 変形例 以上では、全空きのタイムスロットに応じた帯域を帯域
非保証型コネクション呼に割り当てたが、帯域非保証型
コネクション呼に割り当てる帯域が所定帯域を越えない
ように規制したい場合がある。かかる場合には、いずれ
の帯域保証型コネクション呼にも割り当てていない空き
タイムスロットを図６に示すように、帯域非保証型コ
ネクション呼のＡＴＭセルの送出が可能なタイムスロッ
トＳＯＫと、送出が不可能なタイムスロットＳＮＯに
分ける。そして、送出可能タイムスロット数を調整する
ことにより帯域非保証型コネクション呼に割り当てる帯
域を規制する。このように、スケジューリングテーブル
２１ａが構成されている場合には、帯域非保証型セル送
出手段３１のセル送出イネーブル部３１ｃは、送出可能
タイムスロットＳＯＫにおいてのみ到着順序管理ＦＩＦ
Ｏより入力リンク番号を出力し、送出不可能タイムスロ
ットＳＮＯにおいては到着順序管理ＦＩＦＯより入力リ
ンク番号を出力しないように制御する。

【００４９】(b) 第２実施例 (b-1) 構成 図７、図８は、帯域保証型コネクション呼と帯域非保証
型コネクション呼が混在する場合におけるサービス品質
制御の第２の実施例構成図である。この第２実施例で
は、帯域保証型コネクション呼については、品質クラス
番号毎にトラヒックシェーピングによりＡＴＭセルを出
力リンクに送出し、帯域非保証型コネクション呼につい
ては、統計多重方式（ＦＩＦＯ読み出し制御型個別バッ
ファ方式）により出力リンクに送出する。品質クラス番
号とは、品質要求条件（セル損失率や遅延時間）を複数
（ｎ種）のクラスに分けたときの各クラスを特定する番
号である。

【００５０】図７において、５₁〜５_Nは入力リンク＃１
〜＃Ｎ毎に、到着した速度ＶのＡＴＭセルにタグを付加
すると共にＶＣＩ／ＶＰＩを付け変える制御情報付加回
路（タグ付加部）である。タグは図３に示すように、ル
ーチング情報ＲＨと、帯域保証型／帯域非保証型コネク
ション呼の別を示す情報ＢＴＣと、品質クラス（セル損
失率、遅延時間等）を特定する番号ＱＣＬ等を備えてい
る。６１は入力リンク＃１〜＃Ｎより到着する速度Ｖの
全ＡＴＭセルを多重化し速度ＮＶにして出力するマルチ
クレクサ（多重化部）、６２は１本の入力リンクから到
着する速度ＮＶのＡＴＭセルを記憶する共通バッファ、
６３は共通バッファ読み／書き制御部であり、入力され
る書き込みアドレスや読み出しアドレスに基づいて共通
バッファの読み／書きを制御すると共に、適宜、書き込
み禁止制御を行なうもの、６４は共通バッファから読み
出された速度Ｎ′Ｖの（Ｎ′≦Ｎ）のＡＴＭセルをルー
チング情報（タグ）に基づいて各出力リンク＃１〜＃Ｎ
に分離して送出するデマルチクレクサ（分離部）であ
る。７０はサービス品質制御部であり、帯域保証型コネ
クション呼について品質クラス番号毎に確定的に要求帯
域を割り当て、帯域非保証型コネクション呼については
統計多重により帯域を割り当てるものである。

【００５１】(b-2) サービス品質制御部 図８において、７１ａはタグ情報に基づいて速度ＮＶの
入力セルが帯域保証型セルか、帯域非保証型セルである
かを識別する帯域非保証型セル識別部、７１ｂは品質ク
ラス識別部であり、タグ情報に基づいて入力セルの品質
クラス番号を識別し、後述する品質クラス毎のアドレス
管理ＦＩＦＯに書き込みイネーブル信号を出力するも
の、７１ｃは品質クラス番号に対応して設けられる共
に、該品質クラス番号を有するＡＴＭセルが記憶される
共通バッファ６２におけるアドレスをキューイングする
アドレス管理バッファ部である。アドレス管理バッファ
部７１ｃにはｎ種類の各品質クラス毎にアドレス管理バ
ッファ71c-1〜71c-nが設けられている。

【００５２】７１ｄは帯域非保証型セルの品質クラス番
号を識別する第２の品質クラス識別部、７１ｅは品質ク
ラス識別部７１ｄから出力された品質クラス番号を到着
順に記憶する到着順序管理ＦＩＦＯメモリ、７１ｆは品
質クラス番号を到着順序管理ＦＩＦＯメモリ７１ｅに書
き込む書き込み制御部、７１ｇは品質クラス毎に該クラ
スの品質条件を満足するために共通バッファ６２に確保
しなければならないＡＴＭセルのキュー長Ｑiを演算す
る帯域保証キュー長算出部、７１ｈは各品質クラスの帯
域保証キュー長Ｑ₁〜Ｑnを用いて帯域非保証型コネクシ
ョン呼に割り当てる帯域に応じたキュー長（閾値ＴＨ）
を演算する閾値演算部、７１ｉは帯域非保証型セル廃棄
制御部である。

【００５３】帯域保証キュー長算出部７１ｇは、新規の
帯域保証型コネクション呼の受け付けが可能な場合、該
呼の品質クラス番号＃ｉと同じクラス番号を有する全呼
の品質条件を満足するために確保すべき共通バッファ６
２のキュー長Ｑiを求める。すなわち、品質クラス＃ｉ
に既に割り当てておいた帯域保証型コネクション呼の確
定的な帯域Ｒoと、コネクション受付制御(Connection A
dmission Control:ＣＡＣ）で新規に受け付けた品質ク
ラス＃ｉの帯域保証型コネクション呼の帯域をＲnとす
ると、合計帯域(Ｒo＋Ｒn)から該品質クラス＃ｉで規定
する品質条件を満足するための共通バッファ６２で確保
すべきキュー長Ｑｉを求める。

【００５４】閾値演算部７１ｈは共通バッファ６２のバ
ッファ長をＢとすれば、次式ＴＨ＝Ｂ−ΣＱi (i=1,2,
・・・n)により、閾値ＴＨを演算する。帯域非保証型セル
廃棄制御部７１ｉは帯域非保証型コネクション呼の実際
のキュー長Ｑと閾値ＴＨを比較し、Ｑ＞ＴＨの場合に到
着した帯域非保証型セルを廃棄する。すなわち、帯域非
保証型セル廃棄制御部７１ｉはＱ＞ＴＨの場合には、
書き込み禁止指令ＷＩＨを出力し、共通バッファ６２へ
到着した帯域非保証型セルを書き込まず、又、アドレ
ス管理バッファ７１ｃにアドレスを書き込まず、更に
は、到着順序管理ＦＩＦＯメモリ７１ｅに品質クラス
番号を書き込まない。

【００５５】第２実施例では全入力リンクからのＡＴＭ
セルを集線多重しているため、入力リンク間の干渉が生
じる。このため、帯域非保証型セルが共通バッファ６２
に必要以上に記憶されて各品質クラスで規定する品質条
件を満足しなくなる場合が生じる。そこで、閾値演算部
７１ｇは上式により各品質クラスで規定する品質条件を
満足する閾値ＴＨを求め、帯域非保証型セル廃棄制御部
７１ｉは該閾値以上の帯域非保証型セルが到着した場合
には廃棄する。

【００５６】７１ｊはスケジューリングテーブルであ
り、帯域保証型コネクション呼については、周期的に繰
り返されるＭ個のタイムスロットのうち該呼の品質クラ
スを満足するための帯域（要求帯域）に相当する数のタ
イムスロットを割り当て、該割り当てたタイムスロット
に該品質クラス番号を記入し、いずれの品質クラス番号
にも割り当てていないタイムスロットは「空き」とする
ものである。この場合、同一の品質クラス番号のタイム
スロットは１周期内の一箇所に集中せず均等に分散させ
る。７１ｋは第１のセレクタであり、スケジューリング
テーブル７１ｊから「品質クラス番号」が読み出された
場合には該品質クラス番号を選択・出力し、「空き」が
読み出された場合には到着順序管理ＦＩＦＯ７１ｅの先
頭から読み出された「品質クラス番号」を選択・出力す
る。

【００５７】７１ｍは第２のセレクタであり、セレクタ
７１ｋから出力された品質クラス番号が指示するアドレ
ス管理ＦＩＦＯ71c-1〜71c-nからアドレスを読み出し、
該読み出しアドレスＡｒを読み/書き制御部６３等に入
力する。読み／書き制御部６３は該読み出しアドレスが
指示する共通バッファ６２からＡＴＭセルを読み出して
次段のデマルチクレクサ６４（図７）に入力する。７１
ｎは共通バッファ６２の空きアドレスを管理する空きア
ドレス管理部（空きアドレス管理ＦＩＦＯメモリ）であ
り、初期時空きアドレスとして共通バッファ６２の全ア
ドレスが所定の順序で記憶されている。この空きアドレ
ス管理ＦＩＦＯ７１ｎから該順序で書き込みアドレスＡ
ｗが読み出され、この書き込みアドレスＡｗが指示する
共通バッファ６２に到着したＡＴＭセルが書き込まれ、
かつ、該書き込みアドレスＡｗが該ＡＴＭセルの品質ク
ラスタ番号に応じたアドレス管理バッフ７１ｃに記憶さ
れる。又、セレクタ７１ｍにより各アドレス管理ＦＩＦ
Ｏ７１ｃから読み出されたアドレス（読み出しアドレ
ス）Ａｒは空きアドレス管理ＦＩＦＯ７１ｎに入力さ
れ、空きアドレスとして格納される。第１、第２セレク
タ７１ｋ，７１ｍ及び空きアドレス管理ＦＩＦＯメモリ
７１ｎにより共通バッファアドレス管理機構が構成され
る。

【００５８】(b-3) 全体の動作 各入力リンク＃１〜＃Ｎから到着したＡＴＭセルにはタ
グ付加部５₁〜５_N（図７）でタグが付加されてマルチク
レクサ６１に入力される。マルチクレクサ６１はタグが
付加された各入力リンクより到着した全ＡＴＭセルを多
重化し速度ＮＶにして出力する。共通バッファ６２は、
到着したＡＴＭセルを空きアドレス７１ｎ（図８）から
出力される書き込みアドレスＡｗが指示する位置に書き
込む。又、該書き込みアドレスＡｗは、到着したＡＴＭ
セルの品質クラスタ番号に応じたアドレス管理ＦＩＦＯ
71c-1〜71c-nに書き込まれる。以上の動作を繰り返すこ
とにより、帯域保証型／帯域非保証型セルに関係なく各
セルが共通バッファ６２に格納されてゆき、同時に、各
品質クラスタ番号に応じたアドレス管理ＦＩＦＯ71c-1
〜71c-nにアドレスが格納されてゆく。又、到着順序管
理ＦＩＦＯ７１ｅには帯域非保証型セルの品質クラスタ
番号が到着順に格納される。

【００５９】以上と並行して、帯域保証型コネクション
呼の受付依頼が発生すると、図示しない呼処理部はコネ
クション受付制御（ＣＡＣ）により該呼の品質クラス番
号に応じた帯域を満足する空き帯域が存在するか調べ、
存在する場合には該コネクション呼を受け付ける。そし
て、周期的に繰り返されるＭ個のタイムスロットのうち
該呼の品質クラスを満足するための帯域（要求帯域）に
相当する数のタイムスロットを割り当て、該割り当てた
タイムスロットに該品質クラス番号を記入する。以上の
ようにして呼を受け付け、残ったタイムスロットが「空
き」となる。スケジューリングテーブル７１ｊの各タイ
ムスロットの内容は所定速度で順次読み出される。そし
て、スケジューリングテーブル７１ｊより品質クラス番
号が読み出されると、セレクタ７１ｋ，７１ｍは該品質
クラス番号が指示するアドレス管理ＦＩＦＯ71c-1〜71c
-nからアドレスを読み出して読み/書き制御部６３と空
きアドレス管理ＦＩＦＯ７１ｎに入力する。

【００６０】読み／書き制御部６３は該読み出しアドレ
スが指示する共通バッファ６２からＡＴＭセルを読み出
して次段のデマルチプレクサ６４に入力する。又、空き
アドレス管理ＦＩＦＯ７１ｎはアドレス管理ＦＩＦＯ７
１ｃから読み出されたアドレス（読み出しアドレス）Ａ
ｒを空きアドレスとして格納する。一方、スケジューリ
ングテーブル７１ｊから「空き」が読み出されると、セ
レクタ７１ｋは到着順序管理ＦＩＦＯ７１ｅから先頭の
「品質クラス番号」を出力し、セレクタ７１ｍは該品質
クラス番号が指示するアドレス管理ＦＩＦＯ71c-1〜71c
-nからアドレスＡｒを読み出して読み/書き制御部６３
と空きアドレス管理ＦＩＦＯ７１ｎに入力する。読み／
書き制御部６３は該読み出しアドレスＡｒが指示する共
通バッファ６２からＡＴＭセルを読み出して次段のデマ
ルチプレクサ６４に入力する。又、空きアドレス管理Ｆ
ＩＦＯ７１ｎはアドレス管理ＦＩＦＯ７１ｃから読み出
されたアドレスＡｒを空きアドレスとして格納する。

【００６１】以後上記、共通バッファへ６２の書き込み
制御と読み出し制御が繰り返され、帯域保証型コネクシ
ョン呼については、品質クラス毎に確定的に要求帯域を
保持したセル送出ができる。又、帯域非保証型セルにつ
いては、帯域保証型セルが送出されていない時、到着順
に出力できる。尚、スケジューリングテーブル７１ｊか
ら品質クラス番号が読み出され、該品質クラス番号が指
示するアドレス管理ＦＩＦＯ71c-1〜71c-nから共通バッ
ファ６２のアドレスが読み出される。この場合、共通バ
ッファ６２のアドレスには帯域保証型セルが記憶されて
いるべきであるが、帯域非保証型セルが記憶されている
ことがある。又、逆に、到着順序管理ＦＩＦＯ７１ｅか
ら品質クラス番号が読み出され、該品質クラス番号が指
示するアドレス管理ＦＩＦＯから共通バッファ６２のア
ドレスが読み出される。この場合は、共通バッファ６２
のアドレスには帯域非保証型セルが記憶されているべき
であるが、帯域保証型セルが記憶されていることがあ
る。しかし、このようになっていても、何ら問題はな
く、トータル的に、帯域保証型コネクション呼について
は、品質クラス番号毎に確定的に要求帯域を保持したセ
ル送出ができ、又、帯域非保証型コネクション呼につい
ては到着順にセルを送出することができる。

【００６２】(b-4) 帯域非保証型セルの廃棄による品質
保証 全入力リンクからのＡＴＭセルを集線多重すると、帯域
非保証型セルが共通バッファ６２に必要以上に記憶され
て各品質クラスで規定する品質条件を満足しなくなる場
合が生じる。そこで、帯域保証キュー長算出部７１ｇは
新規の帯域保証型コネクション呼の受け付け時に帯域保
証キュー長Ｑiを計算する。すなわち、該呼の品質クラ
ス番号を＃ｉとすれば、該品質クラス番号＃ｉの全呼に
ついてその品質条件を満足するために確保すべき共通バ
ッファ６２のキュー長Ｑiを求める。ついで、閾値演算
部７１ｇは共通バッファ６２のセル単位のバッファ長を
Ｂとすれば、次式ＴＨ＝Ｂ−ΣＱi (i=1,2,・・・n)によ
り閾値ＴＨを演算する。帯域非保証型セル廃棄制御部７
１ｉは帯域非保証型コネクション呼のＡＴＭセルの実際
のキュー長(到着順序管理ＦＩＦＯ７１ｅにおけるキュ
ー長）Ｑと閾値ＴＨを比較し、Ｑ＞ＴＨの場合には書き
込み禁止指令ＷＩＨを出力して到着した帯域非保証型セ
ルを廃棄する。以上により、帯域非保証型セルが共通バ
ッファ６２に必要以上に記憶されることがなくなり、各
品質クラスで規定する品質条件を満足できるようにな
る。

【００６３】(b-5) 変形例 第１変形例 以上では、全空きのタイムスロットに応じた帯域を帯域
非保証型コネクション呼に割り当てたが、帯域非保証型
コネクション呼に割り当てる帯域が所定帯域を越えない
ように規制したい場合がある。かかる場合には、いずれ
の帯域保証型コネクション呼にも割り当てていないタイ
ムスロットを、帯域非保証型コネクション呼のＡＴＭ
セルの送出が可能なタイムスロットと、送出が不可能
なタイムスロットに分ける。そして、送出可能タイムス
ロット数を調整することにより帯域非保証型コネクショ
ン呼に割り当てる帯域を規制するようにできる。

【００６４】第２変形例 図８のサービス制御部では、帯域保証型コネクション呼
のうち所定の品質クラス番号のセルが多く到着すると、
他の品質クラス番号の品質が保持できなくなる可能性が
ある。図９は全品質クラス番号で確実に所定の品質を保
持できるようにしたサービス品質制御部の別の構成図で
あり、図８と同一部分には同一符号を付している。71s-
1〜71s-nは各品質クラス番号に対応させて設けた品質保
証部であり、この品質保証部が設けられている点で図８
と異なる。

【００６５】図１０は品質保証部の構成図であり、８１
は帯域保証キュー長算出部７１ｇで算出された自分の品
質クラス＃ｉにおける帯域保証キュー長Ｑiを記憶する
記憶部、８２は品質クラス番号＃ｉを有する帯域保証型
セルが共通バッファ６２に滞留している数(キュー長)Ｐ
iを監視するキュー長監視部、８３は滞留数Ｐiとキュー
長Ｑiの大小を比較する比較部、８４はアドレス出力制
御部である。アドレス出力制御部８４は、Ｐi＜Ｑiの場
合には、当該品質クラス番号を有する帯域保証型ＡＴＭ
セルが共通バッファ６２に記憶されるのを許容し、従っ
て、該ＡＴＭセル書き込みアドレスをアドレス管理ＦＩ
ＦＯに入力して記憶させる。しかし、Ｐi＝Ｑiの場合に
は、アドレス出力制御部８４は、次に到着する当該品質
クラス番号＃ｉのＡＴＭセルが共通バッファ６２に記憶
されるのを阻止し、従って、アドレスがアドレス管理Ｆ
ＩＦＯに入力するのを阻止する。以上のように構成すれ
ば、所定の品質クラス番号のセルが多く到着しても、確
実に全品質クラス番号の品質を保持することができる。

【００６６】(C) 輻輳制御 (a) 第１実施例 (a-1) 構成 図１１は輻輳制御の第１実施例構成図である。１１１は
到着したＡＴＭセルを格納し、該格納されたセルを対応
する出力リンクに送出するセルキューイング用のＦＩＦ
Ｏメモリ（ＦＩＦＯバッファ）であり、図２２のＦＩＦ
Ｏメモリに相当するものである。１２１は正常状態にお
いて、セルの同時到着による短期的な輻輳とは異なる長
期的な輻輳状態の発生を監視すると共に、輻輳回避制御
状態において、輻輳状態から正常状態に回復したかを監
視する輻輳／正常状態監視部である。１３１は長期的な
輻輳状態になった時、輻輳回避制御を行ない、輻輳状態
から正常状態に回復した時、輻輳回避制御を終了する輻
輳回避制御部である。

【００６７】輻輳／正常状態監視部１２１は、長期的輻
輳発生とみなす閾値Ｘ_ONと長期的輻輳状態から正常状態
に回復したとみなす閾値Ｘ_OFF（Ｘ_ON＞Ｘ_OFF）を用い、
ある規定観測時間Ｔ₀₁毎のキュー長Ｙの観測値が連続し
て規定回数Ｎ₀₁（Ｎ₀₁≧１）だけ閾値Ｘ_ONを越えている
ことをもって長期的輻輳発生と判定し、又、輻輳回避制
御状態において、ある規定観測時間Ｔ₀₂毎のキュー長Ｙ
の観測値が連続して規定回数Ｎ₀₂（Ｎ₀₂≧１）だけ閾値
Ｘ_OFFを下回っていることをもって正常状態へ回復した
と判定するものである。本実施例において、輻輳回避制
御部１３１は、具体的には輻輳通知ビット設定部で構成
される。輻輳通知ビット設定部１３１は、長期輻輳状態
時にはＡＴＭセル（図１２参照）の輻輳状態通知用ビッ
トＥＦＣＩ(Explicit Foward Congestion Indicator)を
セットしてＡＴＭセルを送出し、正常状態時には輻輳状
態通知用ビットＥＦＣＩのセットを解除し（輻輳通知用
ビットＥＦＣＩを透過的にして）ＡＴＭセルを送出す
る。この輻輳状態通知ビットを受信した発端末は情報送
出レートを下げることにより、セル損失をなくすと共に
長期輻輳状態から正常状態に速やかに回復させる。

【００６８】輻輳／正常状態監視部１２１において、１
２１ａはＦＩＦＯバッファ１１１に滞留するセル数（キ
ュー長）Ｙを所定周期で観測するキュー長観測部、１２
１ｂは観測値と閾値の比較部であり、長期的輻輳発生と
みなす閾値Ｘ_ONと長期的輻輳状態から正常状態に回復し
たとみなす閾値Ｘ_OFF（Ｘ_ON＞Ｘ_OFF）と実際のキュー長
Ｙが入力され、正常状態時には規定観測時間Ｔ₀₁毎にキ
ュー長の観測値Ｙと閾値Ｘ_ONを比較し、長期輻輳状態時
には規定観測時間Ｔ₀₂毎にキュー長の観測値Ｙと閾値Ｘ
_OFFを比較するものである。１２１ｃは連続してＹ≧Ｘ
_ONとなった回数Ｎを計数すると共に、連続してＹ≦Ｘ
_OFFとなった回数Ｍを計数するカウンタ部である。１２
１ｄはカウント数Ｎと規定回数Ｎ₀₁（Ｎ₀₁≧１）を比較
し、Ｎ≧Ｎ ₀₁の場合、換言すれば、連続して規定回数Ｎ
₀₁だけ閾値Ｘ_ONを越えている場合には、長期的輻輳発生
と判定する輻輳状態判定部である。１２１ｅはカウント
数Ｍと規定回数Ｎ₀₂（Ｎ₀₂≧１）を比較し、Ｍ≧Ｎ₀₂の
場合、換言すれば、連続して規定回数Ｎ₀₂だけ閾値Ｘ
_OFFを下回っている場合には、正常状態に回復したと判
定する正常状態判定部である。

【００６９】尚、輻輳／正常状態監視部１２１は、輻輳
回避制御の開始後、規定時間Ｔ_CTRLの間は輻輳回避制御
終了のための制御を行なわないようにする。具体的に
は、規定時間Ｔ_CTRLが経過するまで比較部１２１ｂはキ
ュー長の観測値Ｙと閾値Ｘ_OFFを比較しない。このよう
にすることにより、輻輳回避制御の開始およびその終了

【００７０】が頻繁に繰り返される振動現象を避けるこ
とができる。 (a-2) 全体の動作 図１３は輻輳制御の処理の流れ図である。尚、初めは正
常状態であるとする。輻輳／正常状態監視部１２１は、
バッファ１１１のキュー長Ｙを規定観測時間Ｔ₀₁毎に観
測し（ステップ２０１）、ついで、Ｙ≧Ｘ_ONであるかチ
ェックし（ステップ２０２）、Ｙ＜Ｘ_ONであれば比較回
数Ｎを０にリセットすると共にキュー長観測を続行し
（ステップ２０３、２０４）、以後、ステップ２０１に
戻る。一方、ステップ２０２において、Ｙ≧Ｘ_ONであれ
ば回数Ｎ（初期値は０）をカウントアップする（Ｎ＋１
→Ｎ、ステップ２０５）。ついで、Ｎ＝Ｎ₀₁になったか
調べ（ステップ２０６）、Ｎ＜Ｎ₀₁であれば、ステップ
２０１に戻り以降の処理を繰り返す。

【００７１】しかし、Ｎ＝Ｎ₀₁の場合には長期輻輳発生
とみなし、回数Ｎを０にクリアし（ステップ２０７）、
その旨を輻輳通知ビット設定部１３１に通知する。これ
により、輻輳通知ビット設定部１３１は輻輳状態になっ
たことを記憶し、以後、正常状態に戻るまで、ＡＴＭセ
ルの輻輳状態通知ビットＥＦＣＩをオンする(ステップ
２０８）。以後、現時刻Ｔ_NOWに規定時間Ｔ_CTRLを加算
して、長期的輻輳状態から正常状態に回復したかを監視
する処理の開始時刻Ｔobを演算し、Ｔ_NOW＝Ｔobとなる
まで待つ(ステップ２０９、２１０）。Ｔ_NOW≧Ｔobとな
れば、バッファ１１１のキュー長Ｙを規定観測時間Ｔ₀₂
毎に観測し（ステップ２１１）、ついで、Ｙ≦Ｘ_{OF F}で
あるかチェックし（ステップ２１２）、Ｙ＞Ｘ_OFFであ
れば比較回数Ｍを０にリセットすると共にキュー長観測
を続行し（ステップ２１３、２１４）、以後、ステップ
２１１に戻る。

【００７２】一方、ステップ２１２において、Ｙ≦Ｘ
_OFFであれば回数Ｍ（初期値は０）をカウントアップす
る（Ｍ＋１→Ｍ、ステップ２１５）。ついで、Ｍ＝Ｎ₀₂
になったか調べ（ステップ２１６）、Ｍ＜Ｎ₀₂であれ
ば、ステップ２１１に戻り以降の処理を繰り返す。しか
し、Ｍ＝Ｎ₀₂の場合には長期輻輳状態より正常状態に戻
ったものとみなし、回数Ｍを０にクリアし（ステップ２
１７）、その旨を輻輳通知ビット設定部１３１に通知す
る。これにより、輻輳通知ビット設定部１３１は正常状
態になったことを記憶し、以後、ＡＴＭセルの輻輳状態
通知ビットＥＦＣＩをオフする(ステップ２１８）。

【００７３】(b) 第２実施例 図１４は輻輳制御の第２実施例構成図であり、図１１の
第１実施例と同一部分には同一符号を付している。１２
１ｆは規定時間Ｔ₀₁、Ｔ₀₂の間の最大キュー長を監視
し、該最大キュー長を保持する最大キュー長記録部であ
る。第１実施例では規定時間Ｔ₀₁、Ｔ₀₂におけるキュー
長Ｙと閾値Ｘ_ON、Ｘ_OFFを比較しているが、第２実施例
では規定時間Ｔ₀₁、Ｔ₀₂の間の最大キュー長を保持して
おき、該最大キュー長Ｙmaxと閾値Ｘ_ON、Ｘ_OFFを規定時
間Ｔ₀₁、Ｔ₀₂毎に比較する。すなわち、長期的輻輳発生
とみなす閾値Ｘ_ONと長期的輻輳状態から正常状態に回復
したとみなす閾値Ｘ_OFF（Ｘ_ON＞Ｘ_OFF）を予め設定して
おく。輻輳／正常状態監視手段１２１のキュー長観測部
１２１ａは、ある規定観測時間Ｔ₀₁の間のキュー長を観
測し、最大キュー長記録部１２１ｆはその間の最大キュ
ー長Ｙmaxを保持する。そして、比較部１２１ｂ、カウ
ンタ部１２１ｃ及び輻輳状態判定部１２１ｄは規定観測
時間Ｔ₀₁毎に最大キュー長記録部１２１ｆから読み出し
た最大キュー長が連続して規定回数Ｎ₀₁（Ｎ₀₁≧１）だ
け閾値Ｘ_ONを越えていることをもって長期的輻輳発生と
判定する。

【００７４】又、輻輳回避制御状態において、キュー長
観測部１２１ａは規定観測時間Ｔ₀₂の間のキュー長を観
測し、最大キュー長記録部１２１ｆはその間の最大キュ
ー長Ｙmaxを保持する。そして、比較部１２１ｂ、カウ
ンタ部１２１ｃ及び正常状態判定部１２１ｅは規定観測
時間Ｔ₀₂毎に最大キュー長記録部１２１ｆから読み出し
た最大キュー長が連続して規定回数Ｎ₀₂（Ｎ₀₂≧１）だ
け閾値Ｘ_OFFを下回っていることをもって正常状態へ回
復したと判定する。以上のように、第１、第２実施例に
よれば、短期的な輻輳と区別して長期的な輻輳を確実
に、しかも簡単な構成で検出することができる。又、輻
輳回避制御により、正常状態に速やかに回復させること
ができる。更に、輻輳回避制御の開始後、規定時間Ｔ
_CTRLの間は輻輳回避制御終了のための制御を行なわない
ようにすることにより、輻輳回避制御の開始およびその
終了が頻繁に繰り返される振動現象を避けることができ
る。又、従来のバッファに閾値を設けた方式の問題点で
あった流入情報の形態を考慮した閾値決定の難しさが、
規定時間毎に観測されるキュー長又は最大キュー長と閾
値との規定回数の比較により、すなわち、キュー長の変
化を観測することにより流入形態を考慮に入れることが
できて解消することができる。

【００７５】(c) 輻輳状態通知と輻輳回避制御 長期輻輳は、ＡＴＭ網がデータ通信網例えばフレームリ
レー網などの中継網として利用される場合に発生する。
図１５はかかるネットワークの構成図であり、３０１は
発端末、３０２は着端末、３０３、３０４はフレームリ
レー網（ＦＲ網）、３０５は中継網としてのＡＴＭ網、
３０６、３０７は異種網間のインタフェースを司るイン
ターネットワークユニットＩＷＵである。かかるネット
ワークにおいて、ＡＴＭ網３０５においてセル損失が発
生するとフレームリレー網３０３，３０４においてフレ
ームを組み立てれなくなり、該フレームが廃棄されてフ
レーム損失が発生する。かかるフレーム損失が生じると
図３０で説明したように再送制御が行なわれ、複数回線
が同時に再送制御を行なうと負荷の増大により輻輳状態
の悪化を招き、長期輻輳状態に陥る。そこで、上記ネッ
トワークにおいて、長期輻輳状態が検出された場合に
は、発端末３０１に該輻輳発生を通知してフレーム送出
レートを下げて速やかに輻輳状態を正常に戻す必要があ
る。

【００７６】図１６はＦＲフレームの構成図であり、Ｓ
Ｆは開始フラグ部、ＡＦはアドレスフィールド部（フレ
ームヘッダ部）、ＵＤはユーザデータ部、ＥＣは誤り検
出部、ＥＦは終了フラグ部である。アドレスフィールド
ＡＦは例えば２バイトで構成されており、送信先を示す
データリンク接続識別子ＤＬＣＩ、コマンド／レスポン
ス表示ビットＣ／Ｒ、アドレスフィールド拡張ビットＥ
Ａ、前方向（網から相手先）への輻輳通知ビットＦＥＣ
Ｎ、後方向（網から発信元）への輻輳通知ビットＢＥＣ
Ｎ、廃棄可能フレーム表示ビットＤＥを有している。

【００７７】図１７及び図１８は輻輳状態発生通知、正
常状態復帰通知手順説明図である。発端末３０１はフレ
ームをフレームリレー網３０３に送出し、フレームリレ
ー網は該フレームをインターネットワークユニット３０
６に送る。インターネットワークユニット３０６はフレ
ームを分解しＡＴＭセルに組み立て、ＡＴＭセルとして
ＡＴＭ網３０５に送出する。ＡＴＭ網のＡＴＭスイッチ
３０８は前述の方法で長期輻輳状態になったか判別し、
正常状態の場合にはＡＴＭセルの輻輳通知ビットＥＦＣ
Ｉを透過的に伝送し、長期輻輳状態の場合には輻輳通知
ビットＥＦＣＩをオン（＝”１”）にして伝送する。

【００７８】インターネットワークユニット３０７はＡ
ＴＭセルを受信すると、該ＡＴＭセルを分解してフレー
ムを構成すると共に、セル中の輻輳通知ビットＥＦＣＩ
のオン・オフを調べ、ＥＦＣＩがオフ（正常状態）の場
合にはフレーム中のＦＥＣＮビットを０にし、ＥＦＣＩ
がオン（長期輻輳状態）の場合にはフレーム中のＦＥＣ
Ｎビットを１にして輻輳通知を行なう。着端末３０２は
ＦＥＣＮビットが”１”であるかチェックし、”１”の
場合にはＢＥＣＮ＝１にしたフレームを逆方向に発端末
３０１に送る。発端末はＢＥＣＮ＝１のフレームを受信
したことにより、ＡＴＭ網に長期輻輳が発生したことを
認識し、フレーム送出レートを下げる。かかる制御が各
通信毎にに行なわれることにより、ＡＴＭ網における長
期輻輳状態が改善されてゆき速やかに正常状態に戻る。

【００７９】ＡＴＭ網が正常状態になれば、ＡＴＭセル
の輻輳通知ビットＥＦＣＩがオフ（＝”０”）になり、
又、フレームのＦＥＣＮビットが０になるから、着端末
３０２はＢＥＣＮ＝０にしたフレームを逆方向に発端末
３０１に送る。発端末は３０１はＢＥＣＮ＝０のフレー
ムを受信したことにより、ＡＴＭ網が正常に戻ったこと
を識別し、フレーム送出レートを元の速度に段階的に戻
す。以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は
請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が
可能であり、本発明はこれらを排除するものではない。

【００８０】

【発明の効果】以上、本発明では、スケジューラは帯域
保証型コネクション呼に、周期的に繰り返されるＮ個の
タイムスロットのうち該呼の要求帯域に相当する数のタ
イムスロットを割り当て、該割り当てたタイムスロット
において該呼のＡＴＭセルを対応するバッファから読み
出して出力リンクに送出するようにスケジューリングす
る。又、帯域非保証型セル送出手段は、いずれの帯域保
証型コネクション呼にも割り当てていないタイムスロッ
トにおいて帯域非保証型コネクション呼のＡＴＭセルを
対応するバッファから読み出して出力リンクに送出する
ように制御する。従って、本発明によれば、統計多重方
式及びトラヒックシェーピング方式を併用して両者の長
所を活用したＡＴＭセルの交換ができる。すなわち、所
定のサービス品質が要求される帯域保証型コネクション
呼には確定的な必要帯域を割り当ててＡＴＭセルを出力
リンクに送出でき、又、帯域非保証型コネクション呼に
は出力リンクの使用効率を向上するようにしてＡＴＭセ
ルを該出力リンクに送出できる。特に、本発明では、
(1) 品質クラス番号に対応して設けられたアドレス管理
バッファに、帯域保証型コネクション呼であるか、帯域
非保証型コネクション呼であるかに関係無く該品質クラ
ス番号を有するＡＴＭセルが記憶される共通バッファの
アドレスをキューイングし、(2) 帯域非保証型コネクシ
ョン呼のＡＴＭセルに付加されている品質クラス番号を
到着順に到着順序管理メモリに記憶し、(3)スケジュー
リングテーブルのタイムスロットに品質クラス番号が書
き込んでなければ、到着順序管理メモリの先頭から取り
出した品質クラス番号に対応するアドレス管理バッファ
よりアドレスを読み出し、該アドレスが指示する共通バ
ッファよりＡＴＭセルを読み出して出力する。すなわ
ち、本発明によれば、アドレス管理バッファを帯域保証
型コネクション呼と帯域非保証型コネクション呼とで共
用することができ、ハードウェア量を削減できる。又、
本発明によれば、ハードウェア量を削減したシンプルな
構成で、所定のサービス品質が要求される帯域保証型コ
ネクション呼には確定的な必要帯域を割り当ててＡＴＭ
セルを出力リンクに送出でき、又、帯域非保証型コネク
ション呼には出力リンクの使用効率を向上す るようにし
てＡＴＭセルを該出力リンクに送出できる。

【００８１】又、本発明によれば、スケジューラは、各
帯域保証型コネクション呼毎にそれぞれの要求帯域に相
当する数のタイムスロットを割り当て、該割り当てたタ
イムスロットに該呼を収容する入力リンク番号を記入
し、割り当てたタイムスロットにおいて該入力リンクに
対応するバッファから読み出してセルを読み出して出力
リンクに送出するようにスケジューリングするから、コ
ネクション毎に、あるいは入力リンク毎に確定的な必要
帯域を割り当ててＡＴＭセルを送出することができ、所
定のサービス品質を保持することができる。

【００８２】更に、本発明において、ＡＴＭセルが多重
された速度ＮＶの１本の入力リンクから到着する各ＡＴ
Ｍセルを蓄積する共通バッファと、品質条件を特定する
各品質クラス番号に対応してアドレス管理バッファを設
け、ＡＴＭセルを記憶する共通バッファのアドレスを該
セルの品質クラス番号に応じたアドレス管理バッファに
キューイングする。又、スケジューラは、帯域保証型コ
ネクション呼にその品質保証クラス番号に対応する数の
タイムスロットを割り当て、該割り当てたタイムスロッ
トにその品質クラス番号を記入する。かかる状況でスケ
ジューラは、各タイムスロットにおいて該タイムスロッ
トにおける品質クラス番号が指示するアドレス管理バッ
ファよりアドレスを読み出し、該アドレスが指示する共
通バッファからＡＴＭセルを読み出して出力リンクに送
出するようにスケジューリングする。以上のように構成
したから、本発明によれば、品質クラス毎に確定的な必
要帯域を割り当ててＡＴＭセルを送出することができ、
所定のサービス品質を保持することができる。

【００８３】又、本発明によれば、いずれの帯域保証型
コネクション呼にも割り当てていないタイムスロット
を、帯域非保証型コネクション呼のＡＴＭセルの送出
が可能なタイムスロットと、送出が不可能なタイムス
ロットに分け、ＡＴＭセル送出可能タイムスロットにお
いてのみ帯域非保証型コネクション呼のＡＴＭセルを送
出するようにしたから、帯域非保証型コネクション呼に
割り当てる帯域が所定帯域を越えないように規制するこ
とができる。又、帯域非保証型コネクション呼のセルを
ＦＩＦＯ読み出し制御型個別バッファ方式により到着順
に効率的に出力リンクに送出することができる。

【００８４】更に、本発明によれば、各品質クラス番号
に応じた品質条件を満足するために確保すべき共通バッ
ファのキュー長Ｑiを求め、共通バッファ長Ｂから全ク
ラスのキュー長Ｑi（ｉ＝１，２，・・・）を差し引い
た値を閾値とし、共通バッファに格納される帯域非保証
型コネクション呼のセル数が閾値に等しくなった時に
は、以後、帯域非保証型コネクション呼のＡＴＭセルを
共通バッファに書き込むのを禁止するように構成したか
ら、帯域非保証型コネクション呼のＡＴＭセルが頻繁に
到着しても各品質クラスの品質を維持するに必要な帯域
を確保することができる。

【００８５】又、本発明によれば、各品質クラス番号毎
に、該品質クラスの品質条件を満足するために共通バッ
ファで確保すべきキュー長Ｑiを求め、各品質クラス番
号毎に、該品質クラス番号を有する帯域保証型コネクシ
ョン呼のＡＴＭセルが共通バッファに滞留している数を
監視し、滞留数が前記キュー長に等しい場合には、次に
到着する前記帯域保証型コネクション呼のＡＴＭセルを
廃棄するように構成したから、所定の品質クラス番号の
セルが多く到着しても、確実に全品質クラスの品質を保
持できるように帯域を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概略説明図である。

【図２】本発明のサービス品質制御を実現する第１実施
例の構成図である。

【図３】タグ説明図である。

【図４】到着順序ＦＩＦＯへの書き込み、読み出し説明
図である。

【図５】スケジューリングテーブルの説明図である。

【図６】スケジューリングテーブルの別の説明図であ
る。

【図７】本発明のサービス品質制御を実現する第２実施
例の全体構成図である。

【図８】サービス品質制御部の構成図である。

【図９】サービス品質制御部の別の構成図である。

【図１０】品質保証部の構成図である。

【図１１】本発明の輻輳制御の第１実施例構成図であ
る。

【図１２】輻輳状態通知ビットの説明図である。

【図１３】輻輳処理の流れ図である。

【図１４】本発明の輻輳制御の第２実施例構成図であ
る。

【図１５】本発明を適用できるネットワーク構成図であ
る。

【図１６】ＦＲ網のフレーム構成図である。

【図１７】輻輳状態発生通知手順説明図である。

【図１８】正常状態復元通知手順説明図である。

【図１９】ＡＴＭセルの構成図である。

【図２０】ＡＴＭ網の概略説明図である。

【図２１】自己ルーチングＡＴＭ交換機の構成図であ
る。

【図２２】自己ルーチングスイッチモジュールの構成図
である。

【図２３】呼受付制御の説明図である。

【図２４】各種統計多重方式の比較説明図である。

【図２５】集線多重してスイッチングする場合の説明図
である。

【図２６】セル損失率−バッファ長特性図である。

【図２７】トラヒックシェーピングの説明図である。

【図２８】短期輻輳と長期輻輳の説明図である。

【図２９】再送制御の説明図（正常時）である。

【図３０】再送制御の説明図（セル損失発生時）であ
る。

【符号の説明】

１１₁〜１１n バッファ ２１ スケジューラ ３１ 帯域非保証型セル送出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑野 隆司 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１ 番１号 富士通株式会社内 (72)発明者 加久間 哲 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１ 番１号 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−56063（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−267847（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−276943（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−56067（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−172745（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−48553（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/56

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力リンクから到着するＡＴＭセルを所
   定の出力リンクに送出するＡＴＭ交換機において、 要求された帯域を保証する必要がある帯域保証型コネク
   ション呼と帯域を保証する必要がなく、帯域保証型コネ
   クション呼の情報を送出していない時に送出すれば良い
   帯域非保証型コネクション呼が混在する場合、 ＡＴＭセルが多重された速度ＮＶの１本の入力リンクか
   ら到着する各ＡＴＭセルを蓄積する共通バッファと、 品質条件を特定する品質クラス番号に対応して設けられ
   る共に、該品質クラス番号を有するＡＴＭセルが記憶さ
   れる前記共通バッファにおけるアドレスをキューイング
   するアドレス管理バッファと、 ＡＴＭセルに付加されている帯域保証型／帯域非保証型
   コネクション呼の別を示す情報を参照して帯域非保証型
   コネクション呼のＡＴＭセルを判別する手段と、 帯域非保証型コネクション呼のＡＴＭセルに付加されて
   いる品質クラス番号を到着順に記憶する到着順序管理メ
   モリと、 帯域保証型コネクション呼については、周期的に繰り返
   されるＭ個のタイムスロットのうち該呼の品質保証クラ
   ス番号の品質を保証する数のタイムスロットを割り当
   て、該割り当てたタイムスロットに該品質クラス番号を
   記入し、いずれの品質クラス番号にも割り当てていない
   タイムスロットは空きとするスケジューリングテーブル
   と、 スケジューリングテーブルよりタイムスロット毎に該タ
   イムスロットに応じた品質クラス番号を読み出し、品質
   クラス番号が書き込んであれば該品質クラス番号に応じ
   たアドレス管理バッファよりアドレスを読み出し、書き
   込んでない場合には到着順序管理メモリの先頭から取り
   出した品質クラス番号が指示するアドレス管理バッファ
   よりアドレスを読み出す共通バッファアドレス管理機構
   と、 前記アドレスが指示する共通バッファよりＡＴＭセルを
   読み出して出力する読み出し制御部を備えたことを特徴
   とするＡＴＭ交換機。
2. 【請求項２】 新規の帯域保証型コネクション呼を受け
   付ける際、該呼の品質クラス番号と同じクラス番号を有
   する全呼の品質条件を満足するために共通バッファで確
   保すべきキュー長Ｑiを求め、共通バッファ長Ｂから全
   クラスのキュー長Ｑi（ｉ＝１，２，・・・）を差し引
   いた値を閾値として設定する手段、 前記到着順序管理メモリにキューイングされる品質クラ
   ス番号数が閾値に等しくなった時には、以後、帯域非保
   証型コネクション呼のＡＴＭセルを共通バッファに書き
   込むのを禁止し、かつ、到着順序管理メモリに品質クラ
   ス番号をキューイングするのを禁止する手段を備えたこ
   とを特徴とする請求項１記載のＡＴＭ交換機。
3. 【請求項３】 各品質クラス番号毎に、該品質クラス番
   号を有する全呼の品質条件を満足するために共通バッフ
   ァで確保すべきキュー長Ｑiを求める手段、 各品質クラス番号毎に、該品質クラス番号を有する帯域
   保証型コネクション呼のＡＴＭセルが共通バッファに格
   納されている数を監視し、該格納数が前記キュー長に等
   しい場合には、次に到着する前記帯域保証型コネクショ
   ン呼のＡＴＭセルを廃棄する手段を有する請求項１又は
   請求項２記載のＡＴＭ交換機。