JPH0823332A - リング型ａｔｍノードのアクセス制御装置 - Google Patents

リング型ａｔｍノードのアクセス制御装置

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JPH0823332A
JPH0823332A JP15381094A JP15381094A JPH0823332A JP H0823332 A JPH0823332 A JP H0823332A JP 15381094 A JP15381094 A JP 15381094A JP 15381094 A JP15381094 A JP 15381094A JP H0823332 A JPH0823332 A JP H0823332A
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node
communication
cells
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JP15381094A
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Ken Murakami
謙 村上
Toshihiro Shikama
敏弘 鹿間
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 各通信ノードで独立したウィンドウ制御を行
い、通信網の状況により変動するセル遅延時間の最大値
をある値以内とし、ノード内でのセル廃棄を回避するＡ
ＴＭノードのアクセス制御装置を得る。 【構成】 リングでのウィンドウサイズをＷセルとし、
上記Ｗセル内の自ノードの送信割当セル数をｎa とする
とき、少なくとも２（Ｗ−ｎa ）時間までは送信セルを
格納する送信バッファと、現時刻から前のＷウィンドウ
サイズ内の自ノードからの送信セル数をカウントする送
信セル数カウンタと、この送信セル数カウンタが自ノー
ドに割当られた上記送信割当セル数以内であれば上記送
信バッファ内の送信セルを伝送路に送出する送信制御手
段とを各ノードに備えた。また送信バッファとして、自
ノードの送信割当セル数をｎa とするとき、少なくとも
２ｎa 個の送信バッファを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マルチメディア通信を
行うＡＴＭ通信方式を実現する通信ノードに関するもの
であって、特に通信網の状況により変動するセルの遅延
時間を抑え、またセル廃棄を回避するためのバッファを
備えた通信ノードのアクセス制御装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一つあるいは複数の伝送路を介して複数
の通信ノードを相互接続し、これら通信ノードに収容さ
れた複数の端末間でパケット通信を行う通信網における
アクセス制御方式として、固定長のスロット（セル）で
パケット通信を行うスロッテッドリング方式が知られて
いる。その一例として、高速ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒ
ｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を実現するＡＴＭＲ（ＡＴＭ
Ｒｉｎｇ）がある。
【０００３】ＡＴＲＭプロトコルでは、特願昭６３−５
０３１０号に記載があるように特殊なセルヘッダ情報を
採用している。全通信ノード間で共通で周期的な通信区
間（ウィンドウサイズ）を設け、各通信ノードは、通信
区間における送信セル数制限値を示すウィンドウサイズ
レジスタを備え、通信ノードは、送信すべきセルがある
場合、前記通信区間ごとに、最大でウィンドウサイズレ
ジスタに示されたセル数分、セルを転送するというもの
である。このようにＡＴＭＲプロトコルでは、周期的な
通信区間を設け、更に、通信区間内に送信するセル数を
通信ノードごとに制限することで、許容遅延時間が短い
音声・画像通信を可能としている。以下ではＡＴＲＭプ
ロトコルの通信手順を、図１７をもとに説明する。
【０００４】基本的には周期的な通信区間をウィンドウ
といい、この設定ウィンドウサイズ時間内に各ノードが
送信セルを送出し、全ノードが送出を終えると、いずれ
かのノードがリセットセルを設定して伝送路に送出し、
各ノードはこれを見てリセットの準備をし、リセットセ
ルがリングを周回して戻ってくると、各ノードは準備が
完了しているとみなして次のウィンドウ期間に入る。図
１７はシステム構成図であり、図において１は各通信ノ
ード、２は伝送路、３は通信ノードに接続される端末で
ある。図１８はこのシステムで用いられる特別のセルフ
ォーマットでそのヘッダ部３０ａが標準仕様と異なる。
図１９は各通信ノードの詳細構成図であり、図において
１１は受信した通信セルの宛先アドレスを識別する宛先
アドレス識別部、１０はヘッダ３０ａのビジーアドレス
を検出及び書き換えるビジーアドレス識別・設定部、１
２はノードから転送または送出するセルの送出制御をす
るセル転送制御部である。１６は受信セルバッファであ
り、２０は他の通信ノードが全て送信停止状態であるこ
とを記憶するリセットフラグ記憶部で、ウィンドウ期間
の最初でリセットされる。１３ａはウィンドウ制御部、
１４は送信セルを伝送路に送出制御する送信制御部、１
５は送信バッファ、１７は送信セル数カウンタ、１８は
ウィンドウサイズ中に自ノードに割当られた送信セルの
送信割当数を設定するウィンドウサイズレジスタ、１９
は比較器である。
【０００５】この動作を更に詳細に述べれば、以下のよ
うになる。リング状伝送路に接続された全ての通信ノー
ド１は、通信区間における送信セル数制限値を示すウィ
ンドウサイズレジスタ１８と、該通信区間における送信
セル数をカウントする送信セル数カウンタ１７を備えて
いる。通信ノード１は、収容した端末３から通信セルが
送信されると、該通信セルを内部の送信バッファ１５に
格納し、ＦＩＦＯ形式で伝送路２に送出する。伝送路２
に送出された通信セルは、該通信セルの送信先端末が収
容されている通信ノードで受信された後、送信先端末に
転送される。この通信セルは図１８に示すように、該通
信セルの送信先通信ノードのアドレスを設定するアドレ
ス領域と、ＡＴＭ通信を行う通信ノードが自通信ノード
のビジーアドレスを設定するビジーアドレス領域とを有
するセルヘッダ３０ａと、ユーザ情報を設定するユーザ
情報領域から構成される。前記セルヘッダ内のビジーア
ドレス領域に設定されているビジーアドレスの値によ
り、以下に示すような通信ノード間のＡＴＭ通信制御を
行う。なお、この通信セルは通信ノード間で規定された
タイミング（セルスロット）で送信される。
【０００６】自ノードが送信停止状態で、通信セルのビ
ジーアドレス領域にリセット情報が設定された通信セル
を受信した場合に、リセットフラグ２０および送信セル
数カウンタ１７をリセットして、次のウィンドウ期間に
入りウィンドウ制御を開始する。通信ノードが有する送
信セル数カウンタの値がウィンドウサイズレジスタに設
定されている送信セル数制限値未満で、かつ該通信ノー
ドの送信バッファにセルが存在している状況において
は、ビジーアドレス識別・設定部１０で受信した通信セ
ルのビジーアドレス領域に、他の通信ノードのビジーア
ドレスが記載されている場合、後段の隣接通信ノードへ
送信する通信セルのビジーアドレス領域に、自通信ノー
ドのビジーアドレスを設定し、後段の隣接通信ノードへ
通信セルを送信する。また、ウィンドウサイズ内の自ノ
ードの送信割当セル数の送信が終り、従って通信ノード
が有する送信セル数カウンタの値がウィンドウサイズレ
ジスタに設定されている送信セル数制限値以上になる
か、または該通信ノードの送信バッファにセルが存在し
ていない状況において、受信した通信セルのビジーアド
レス領域に他の通信ノードのビジーアドレスが記載され
ている場合、後段の隣接通信ノードへ送信する通信セル
のビジーアドレス領域は、受信セルのビジーアドレス領
域に設定されていた値を設定し、後段の隣接通信ノード
へ送信する。
【０００７】前記通信セルの送受信では、通信ノードで
受信した通信セルのアドレス領域に記載されているアド
レスが、該通信ノードのアドレスと一致していない場合
は、該通信セルのアドレス領域およびユーザ情報領域は
変更されずに、受信された通信セルは後段の隣接通信ノ
ードへ送信される。通信ノードで受信した通信セルのア
ドレス領域に記載されているアドレスが、該通信ノード
のアドレスと一致している場合、即ち自ノード宛の通信
セルの場合、あるいは受信した通信セルが実際の通信に
利用されていない未使用のセルであり、かつ通信ノード
の送信セル数カウンタの値がウィンドウサイズレジスタ
の値未満で、かつ通信ノードの送信バッファにセルが存
在している状況では、受信したセルの代わりに該通信ノ
ードの送信バッファの先頭に存在する通信セルを後段の
隣接通信ノードへ送信する。また、通信ノードで受信し
た通信セルのアドレス領域に記載されているアドレス
が、該通信ノードのアドレスと一致している場合、ある
いは受信した通信セルが実際の通信に利用されていない
未使用のセルであり、かつ通信ノードの送信セル数カウ
ンタの値がウィンドウサイズレジスタの値以上か、ある
いは通信ノードの送信バッファにセルが存在していない
状況では、受信したセルの代わりに未使用セルを後段の
隣接通信ノードへ送信する。
【０００８】更に、通信ノードが有する送信セル数カウ
ンタの値がウィンドウサイズレジスタに設定されている
送信セル数制限値以上か、または該通信ノードの送信バ
ッファにセルが存在していない状況において、受信した
通信セルのビジーアドレス領域に自通信ノードと同値の
ビジーアドレスが設定されている場合、即ちリセットの
トリガとして通信システム内の全ての通信ノードが有す
る送信セル数カウンタを初期化するためのリセット情報
を、後段の隣接通信ノードへ送信する送信セルのビジー
アドレス領域に設定して、該通信セルを後段の隣接通信
ノードへ送信するとともに、該リセット情報を設定した
通信セルを送信したことを、該通信ノードが記憶してお
く。そして前記リセット情報を送信した通信ノードで
は、受信した通信セルのビジーアドレス領域に、他の通
信ノードのビジーアドレスが記載されている場合、後段
の隣接通信ノードへ送信する通信セルのビジーアドレス
領域に自通信ノードのビジーアドレスを設定して後段の
隣接通信ノードへ送信し、また受信した通信セルのビジ
ーアドレス領域にリセット情報が記載されている場合、
該通信ノードはリセット情報を送信したという記憶を消
去し、後段の隣接通信ノードへ送信する通信セルのビジ
ーアドレス領域に自通信ノードのビジーアドレスを設定
し、後段の隣接通信ノードへ送信する。こうしてリセッ
ト情報を設定した通信セルが一周すると、次にウィンド
ウ期間に入り送信が始まる。
【０００９】上記のような通信方式において、端末から
の通信セルを通信ノード内の送信バッファに格納してか
ら、実際に伝送路を介して宛先の端末に到着するまでに
要する時間は、伝送路を転送するのに要する時間や、通
信ノード内部の処理に要する時間といった固定的な遅延
時間と、伝送路への送信アクセスに要する時間や、通信
ノードでの待ち合わせといった、通信網の状況によって
変動する遅延時間とに分けられる。通信網の状況により
変動する遅延時間には、通信網に接続された各通信ノー
ドのウィンドウサイズと全通信ノード間で共通に設定さ
れた通信区間が密接に関係する。
【００１０】リング状の伝送路により複数の通信ノード
が相互接続された通信網において、ある通信ノードから
送信された通信セルが伝送路を介して再び送信元の通信
ノードへ到着するまでの遅延時間を保証する方法が、特
開平４−３２９０４５に記述されている。ここでの遅延
時間の保証方法は、上記ＡＴＭＲプロトコルで使用する
通信セルにより、通信網内の全通信ノードが通信区間を
認識し、最大遅延時間を前記通信区間の２倍に抑えるた
めに、各通信区間におけるウィンドウサイズを決定する
方法である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、まず
全ノードが共通のウィンドウ期間を定め、この間に各送
信割当セルを送出するように制御しているので、各ノー
ドにはウィンドウの共通リセットを確認するリセットフ
ラグ設定回路が必要であるという課題があった。また更
に、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｉ．３６１で規定されている標準の
セルフォーマットとは別の独自のセルフォーマットのビ
ジーアドレスを規定し、セルヘッダの内容を各通信ノー
ドで参照することで、通信の最中に全通信ノードで共通
のウィンドウを知るため、特別のビジーアドレス設定／
識別回路がいるという課題もあった。また、通信セルを
遅延時間に関して複数クラスに分類し、少なくとも優先
クラスの遅延を保証する考えがなく、優先セルが遅延し
たりセル廃棄が発生することもあるという課題があっ
た。
【００１２】この発明は上記の課題を解消するためにな
されたもので、各ノードにリセット認識回路を必要とせ
ず、また特別のビジーアドレス設定・識別回路を必要と
しないで標準セルフォーマットで通信区間であるウィン
ドウ期間で割り当てセルの送信を行うリング型ＡＴＭノ
ードのアクセス制御装置を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明に係るリング型
ＡＴＭノードのアクセス制御装置は、リングでのウィン
ドウサイズをＷセルとし、上記Ｗセル内の自ノードの送
信割当セル数をｎa とするとき、少なくとも２（Ｗ−ｎ
a ）時間までは送信セルを格納する送信バッファと、現
時刻から前のＷウィンドウサイズ内の自ノードからの送
信セル数をカウントする送信セル数カウンタと、この送
信セル数カウンタが自ノードに割当られた上記送信割当
セル数以内であれば上記送信バッファ内の送信セルを伝
送路に送出する送信制御手段とを各ノードに備えた。
【００１４】また送信バッファとして、自ノードの送信
割当セル数をｎa とするとき、少なくとも２ｎa 個の送
信バッファを設けた。
【００１５】またこの発明に係るリング型ＡＴＭノード
のアクセス制御装置は、リングでのノード数をＮ、ウィ
ンドウサイズをＷセル、上記Ｗセル内の自ノードの送信
割当セル数をｎa とするとき、少なくとも（Ｎ＋３）Ｗ
−（Ｎ＋３）ｎa セル時間までは送信セルを格納する送
信バッファと、このＷセル時間をカウントしＷセル時間
経過毎にウィンドウをリセットして新しいウィンドウサ
イズを設定するウィンドウ制御回路と、設定されたウィ
ンドウサイズ内の自ノードからの送信セル数をカウント
する送信セル数カウンタと、この送信セル数カウンタが
自ノードに割当られた送信割当セル数以内であれば送信
バッファ内の送信セルを伝送路に送出する送信制御手段
とを各ノードに備えた。
【００１６】また送信バッファとして、自ノードの送信
割当セル数をｎa とするとき、少なくとも（Ｎ＋２）ｎ
a 個の送信バッファを設けた。
【００１７】また、自ノードの送信セルを２種類以上の
優先度に分類して対応する送信バッファを設け、自ノー
ドからの送信時には優先度の高い送信バッファの送信セ
ルから送出するようにした。
【００１８】また更に、優先度の高い送信バッファ数を
少なくとも２ｎa 個または（Ｎ＋２）ｎa 個で表される
最小個数設けた。
【００１９】
【作用】この発明によるリング型ＡＴＭノードのアクセ
ス制御装置は、システムで定まるウィンドウサイズ内の
自ノードで待機中の送信セル数が自ノードへの送信割当
セル数内かをカウントし、空きセルまたは自ノード宛の
セルがあり、送信割当セル数内の送信セルがあれば、伝
送路に送出をする。また、待機中の送信セルが送信割当
セル数以上になると、次のウィンドウサイズ期間まで自
ノードからの送信を控える。その間、少なくとも２（Ｗ
−ｎa ）時間は送信セルは送信バッファ内に保持され
る。
【００２０】また、ノードでの送信バッファには送信セ
ルが２ｎa 個までは保持されて、次のウィンドウサイズ
期間には必ず伝送路に送出される。
【００２１】この発明によるリング型ＡＴＭノードのア
クセス制御装置は、システムで定まる定期的に更新され
るウィンドウサイズ内の自ノードで待機中の送信セル数
が自ノードへの送信割当セル数内かをカウントし、空き
セルまたは自ノード宛のセルがあり、送信割当セル数内
の送信セルがあれば、伝送路に送信セルを送出する。ま
た、待機中の送信セルが送信割当セル数以上になると、
次のウィンドウサイズ期間まで自ノードからの送信を控
える。その間、少なくとも（Ｎ＋３）Ｗ−（Ｎ＋３）ｎ
a セル時間は送信セルは送信バッファ内に保持される。
【００２２】また、ノードでの送信バッファには送信セ
ルが（Ｎ＋２）ｎa 個までは保持されて、次のウィンド
ウサイズ期間には必ず伝送路に送出される。
【００２３】また、ノードでの送信バッファは、２種類
以上に区分されている優先度の高い送信バッファの送信
セルが伝送路に送出される。
【００２４】また、ノードでの優先度の高い送信バッフ
ァの送信セルは、廃棄される前に伝送路に送出される。
【００２５】
【実施例】
実施例１．実施例１では、本発明の基本思想である各ノ
ード毎に他ノードとは協調しないでウィンドウサイズを
定め、そのウィンドウ制御はいわゆるスライディングウ
ィンドウ制御で行う場合を説明する。伝送路により相互
接続された複数の通信ノードにおいて、伝送路から受信
するセルを優先的に送信する中継優先転送方式によるセ
ル転送を行う場合、通信ノード内の送信バッファにセル
が格納されてから送信元の通信ノードへ到着するまでの
通信網の状況により変動する遅延時間の最大値と、通信
ノードから送信するセルが通信ノード内部で廃棄されな
いために必要な通信ノード内のバッファ数について説明
する。ウィンドウ制御は、１セル時間ごとに逐次ウィン
ドウを更新していくスライディングウィンドウ制御であ
る。
【００２６】図１は本実施例の通信ノードのアクセス制
御装置の詳細構成図であり、図において１３は各ノード
毎にウィンドウ期間の制御を行うウィンドウ制御部であ
る。その他の構成要素は図１６の従来例と同等のもので
ある。図で明らかなように、ビジーアドレス識別・設定
部と、リセットフラグ記憶部が不要である。すなわちセ
ルヘッダは図２に示すような標準構成であってよい。ま
た図３はスライディングウィンドウ制御の動作を説明す
る図である。図３（ａ）は現時間とウィンドウ期間とセ
ル送信の関係を、（ｂ）はウィンドウ制御部１３におい
て記憶しているセル送信履歴の例を示した図である。本
構成のノードの動作は以下のようになる。システムが立
ち上がると、各ノード１はシステムで定められたウィン
ドウサイズをウィンドウサイズレジスタ１８に、送信割
当セル数を送信セル数カウンタ１７に設定する。そして
ウィンドウ制御部１３は自分で各セルスロット毎に送信
セル数カウンタ１７を調べ、比較回路１９で送信割当セ
ル数と比較し、設定値以下なら送信制御部１４は自ノー
ドの送信セルを送信バッファ１４から伝送路２に送出制
御する。
【００２７】中継優先転送方式における通信網の状況に
よって変動する遅延としては、通信ノード１から送信さ
れるセルが通信ノード内送信バッファ１５に格納されて
から実際に送信されるまでのアクセス遅延がある。通信
ノード１において発生する送信セルが通信ノード内送信
バッファ１５から伝送路２に実際に送信できるのは、未
使用のセルスロットまたは自通信ノード宛てセルを受信
した場合である。未使用のセルスロットには直接送信セ
ルを挿入すればよく、また自通信ノード宛てセルは通信
ノード１内部に取り込み、同時に送信セルを挿入するこ
とになる。従って、中継優先転送方式において、通信ノ
ード内１の送信バッファ１５に格納されてから送信元の
通信ノードへ到着するまでの通信網の状況により変動す
る遅延時間の最大値を求めるには、通信ノードにおける
最大アクセス遅延時間を求めればよい。中継優先転送方
式において、伝送路から通信ノードに到着するセルのパ
ターンが、未使用セルスロット以外か該通信ノード宛て
セル以外のセルスロットが最大数連続するパターンの場
合が、アクセス遅延が最大となる場合である。
【００２８】図４、図５を用いてアクセス遅延の最大を
説明する。ある通信ノードａにおいて送信セルが挿入さ
れたセルスロットを開始位置とするウィンドウ（ウィン
ドウサイズ＝Ｗセル時間）を考える。このウィンドウに
おいて通信ノードａ以外の通信ノードから発生し得る送
信セル数は最大（Σｎi −ｎa ）個である。ここでΣｎ
i は、ウィンドウＷ内に伝送路を介して相互接続された
全ての通信ノードから実際に伝送路に送信できるセル数
の合計である。またｎa は通信ノードａがウィンドウＷ
内に送信できるセル数である。全ての通信ノードからウ
ィンドウＷ内に送信できるセル数の合計Σｎi は最大Ｗ
である。従って通信ノードａに到着する伝送路からのセ
ルパターンとして、ウィンドウＷ内で未使用セルスロッ
ト以外か通信ノードａ宛てセル以外のセルスロットは、
最大（Ｗ−ｎa ）セルスロット連続して現れることにな
る。これらはウィンドウ間で連続することもあるので、
通信ノードａにおいて送信セルが挿入されたセルスロッ
トを２つのウィンドウ分の区間２Ｗで考えて、未使用セ
ルスロット以外か通信ノードａ宛てセル以外のセルスロ
ットが、この間では最大２（Ｗ−ｎa ）セルスロット連
続して現れることもある。このような到着パターンが発
生する場合、この区間２Ｗは、未使用セルスロット以外
か自通信ノード宛てセル以外のセルスロットが２（Ｗ−
ｎa ）セルスロット連続する前後には、必ずｎa 個の未
使用セルスロットか通信ノードａ宛てセルスロットが存
在する。
【００２９】通信ノードａにおいてこの区間２Ｗ内に送
信できるセル数は２ｎa セルである。この場合の最大ア
クセス遅延は、利用できないセルスロットが連続して現
れる２（Ｗ−ｎa ）セルスロットの先頭位置で通信ノー
ドａからの送信セルが発生して、この送信セルが送信バ
ッファに入ってから伝送路に送信されるまでの時間とな
る。図５において、発生する２ｎa 個の送信セルの内、
最初のｎa 個の送信セルは、未使用セルスロット以外か
通信ノードａ宛てセル以外のセルスロットが２（Ｗ−ｎ
a ）セルスロット連続する後のｎa 個の未使用セルスロ
ットか通信ノードａ宛てセルスロットで送信され、残り
ｎa 個の送信セルは、次の区間２Ｗの最初に存在するｎ
a 個の未使用セルスロットか通信ノードａ宛てセルスロ
ットで送信される。従って、通信ノードａから送信され
る送信セルの最大アクセス遅延時間は２（Ｗ−ｎa ）セ
ル時間であることがわかる。
【００３０】伝送路を介して相互接続された全ての通信
ノードにおいて、通信ノードから送信されるセルに対し
てスライディングウィンドウ制御を行いつつ、伝送路か
ら到着する固定長セルを優先的に送信する中継優先転送
方式によりセル転送を行う場合、ある通信ノードｉにお
いて送信されるセルが通信ノードｉ内の送信バッファに
格納されてから、送信元の通信ノードｉに到着するまで
の最大アクセス遅延時間は、 ２（Ｗ−ｎi ）＜２Ｗ となり、ウィンドウサイズＷセル時間の２倍で保証され
ることになる。
【００３１】次に、ある通信ノードにおいて、該通信ノ
ードから送信されるセルが該通信ノード内部で廃棄され
ないために最低必要な通信ノード内バッファ数を考え
る。図６は、送信セルの送信バッファへの滞留を説明す
る図である。図４で説明の通り、通信ノード内で送信バ
ッファに送信セルが最大数格納されるのは、未使用セル
スロット以外か自通信ノード宛てセル以外のセルスロッ
トが最大数連続して現れる場合である。通信ノードｉで
は未使用セルスロット以外か自通信ノード宛てセル以外
のセルスロットは、最大２（Ｗ−ｎi ）セルスロット連
続して現れる。この間に通信ノードｉから送信される送
信セルが送信バッファに格納されることになり、２（Ｗ
−ｎi ）セルスロットの間に通信ノードｉから発生する
送信セルの最大数は２ｎi セルである。従って通信ノー
ドｉにおいて送信するセルが、通信ノードｉ内で廃棄さ
れないために最低必要なバッファ数は２ｎi 個である。
【００３２】なお、参考として通信ノード数＝４、各通
信ノードにおいてＷセル時間に送信可能なセル数＝２、
ウィンドウサイズ＝８セル時間とした場合の、伝送路か
らの到着パターンの最悪ケースと、その場合の必要バッ
ファ数の例を図７に示す。つまり必要バッファ数は２ｎ
a の４個である。
【００３３】実施例２．上記実施例１では、通信に応じ
た通信セルの使い分けは考慮せず、全ての通信で同一の
セルを使用した場合を示した。この場合、遅延時間に対
する要求が厳しくない通信と遅延時間に対する要求が厳
しい通信が同様に扱われることになる。そこで、遅延時
間に対する要求が厳しい通信には遅延時間に関する優先
セルを、また遅延時間に対する要求が厳しくない通信に
は非優先セルを適用し、通信網内の全ての通信ノードで
は、それぞれ異なったバッファを用意し、優先セルを格
納するバッファに優先セルが格納されていれば、必ずそ
のバッファの先頭から優先セルを取り出して送信する。
このようにすれば、遅延時間に対する要求が厳しい通信
が、遅延時間に対する要求が厳しくない通信の影響を受
けて、無駄な遅延を被ることを防ぐことができる。更に
複数のプライオリティを定め、複数区分バッファとして
もよい。
【００３４】なお、優先セルの最大アクセス遅延時間
と、通信ノードに最低限必要な優先セル用バッファ数
は、通信網内の各通信ノードで上記処理を行えば、実施
例１と同様であることは明らかである。
【００３５】実施例３．本実施例では、いわゆるジャン
ピングウィンドウ制御でウィンドウ制御を行う場合を説
明する。複数の通信ノードによるリング型ＡＴＭシステ
ムで、中継優先セル転送方式において、送信セルのバッ
ファ格納から通信ノードへ到着するまでの最大遅延時間
と、送信セルが通信ノード内で廃棄されないために必要
なバッファ数について説明する。図８は、Ｗセル時間ご
とにウィンドウを更新していくジャンピングウィンドウ
制御の説明図である。ここでＷは、ウィンドウサイズを
セル時間で正規化した値である。なお、通信ノード１の
詳細構成は図１に示すものと同じで、ウィンドウ制御１
３が図８に示すＷセルスロット時間経過毎に次のＷセル
スロット時間を監視し、制御する動作をする。
【００３６】以上の動作に基づき、アクセス遅延を考え
る。通信ノード１内の送信バッファ１５から伝送路２に
実際に送信できるのは、未使用のセルスロットまたは自
通信ノード宛てセルを受信した場合である。未使用セル
を使用するか、自通信ノード宛てセルに取り込み後、送
信セルを挿入する。従って、通信ノード１内の送信セル
が送信バッファ１５に格納されてから送信元の通信ノー
ドへ到着するまでの遅延時間の最大値を求めるには、通
信ノードにおける最大アクセス遅延時間を求めればよい
ことは実施例１と同様である。これは伝送路２から通信
ノード１に到着するセルのパターンが、未使用セルスロ
ット以外か該通信ノード宛てセル以外のセルスロットが
最大数連続する場合がアクセス遅延が最大となる。
【００３７】ジャンピングウィンドウ制御では、該ウィ
ンドウ内の任意のセルスロットで送信セルが発生し得
る。従って図９に示すように、連続する２つのウィンド
ウで送信できるセルが連続して発生する場合がある。あ
る通信ノードａへの伝送路からのセル到着を考えると、
全ての通信ノードにおいて、同一セルスロットで図９に
示すようなセル発生が起きた場合、未使用セルスロット
以外か通信ノードａ宛てセル以外のセルスロットが連続
的に発生する。条件として説明を簡単にするため、全て
の通信ノードにおいてウィンドウ内で送信可能なセル数
ｎi を同一とすると、ウィンドウサイズＷは次式の通り
となる。 Ｗ≧Σｎi ＝Ｎｎi ここでＮは通信網内の全通信ノード数、Ｗはウィンドウ
サイズをセルスロット数に換算した値を示す。上記条件
式から、想定される通信ノードａへの伝送路からのセル
の到着パターンの最悪条件を、図１０をもとに説明す
る。なお、ウィンドウサイズＷは、全ての通信ノードか
らウィンドウ内に送信可能なセル数の合計値とする。つ
まり、 Ｗ＝ｎa ＋ｎb ＋ｎc ＋・・・＋ｎx である。ただしｎa ＝ｎb ＝・・・＝ｎx ＝ｎi であ
る。従って Ｗ＝Ｎｎi ・・・（１） となる。
【００３８】通信ノードａに到着する伝送路からのセル
パターンのウィンドウ区間丸１（等を以降丸１等と述
べる）が、送信セルにより利用される条件を考える。ウ
ィンドウ区間丸１に含まれ得る送信セルは、 ｎa ＋２（ｎb ＋ｎc ＋・・＋ｎx ）＝Ｗ＋（ｎb ＋ｎ
c ＋・・・＋ｎx ）＞Ｗ となり、このウィンドウ区間丸１内の全てのセルスロッ
トは送信セルに利用されることは明らかである。次にこ
のウィンドウ区間丸１と後続のウィンドウ区間とを合わ
せた区間丸２が、送信セルにより利用される条件を考え
る。区間丸２に含まれ得る送信セルは、 ｎa ＋３（ｎb ＋ｎc ＋・・＋ｎx ）＝Ｗ＋２（ｎb ＋
ｎc ＋・・・＋ｎx ）＝３Ｗ−２ｎa となり、この区間丸２内のすべてのセルスロットが送信
セルに利用される条件は、 ３Ｗ−２ｎa ≧２Ｗ で、これより、 Ｗ≧２ｎa となる。この条件式は式（１）より、通信ノード数Ｎが
２以上の場合に満足される条件であるが、前提として、
通信網内の通信ノード数は複数個想定しているため、こ
の区間丸２内のすべてのセルスロットは通信セルにより
利用されることになる。
【００３９】同様にして、ウィンドウ区間丸１を先頭と
する連続するＮ個のウィンドウ区間丸３が、送信セルに
より利用される条件を考える。区間丸３含まれ得る送信
セルは、 ｎa ＋（Ｎ＋１）（ｎb ＋ｎc ＋・・＋ｎx ） ＝Ｗ＋Ｎ（ｎb ＋ｎc ＋・・＋ｎx ） である。条件式（１）より上記式は、 （Ｎ＋１）Ｗ−Ｎｎa となり、この区間丸３内のすべてのセルスロットが送信
セルに利用される条件は、 （Ｎ＋１）Ｗ−Ｎｎa ≧ＮＷ で、これより、 Ｗ≧Ｎｎa となる。条件式（１）よりこの式の等号が成立するた
め、この区間丸３内のすべてのセルスロットは通信セル
により利用されることになる。この場合、未使用セルス
ロット以外か通信ノードａ宛てセル以外のセルスロット
が連続する区間の長さは、区間丸４に続くウィンドウ丸
５で通信ノードａ以外の通信ノードから送信されるセル
と合わせて、（Ｎ＋２）Ｗ−（Ｎ＋２）ｎa セルスロッ
トとなる。
【００４０】なお、ウィンドウ区間丸１を先頭とする連
続する（Ｎ＋１）個のウィンドウ区間丸４が、送信セル
により利用される条件は、 Ｗ≧（Ｎ＋１）ｎa であり、これは条件式（１）より満足されないことは明
らかである。
【００４１】以上のことから図１１に示すように、前記
未使用セルスロット以外か通信ノードａ宛てセル以外の
セルスロットは、最大（Ｎ＋２）Ｗ−（Ｎ＋２）ｎa セ
ルスロット連続することになる。
【００４２】上記パターンで伝送路からのセルを通信ノ
ードａで受信した場合の、送信セルのアクセス遅延時間
を考える。最悪の場合は、前記未使用セルスロット以外
か通信ノードａ宛てセル以外のセルスロットが連続受信
される（Ｎ＋２）Ｗ−（Ｎ＋２）ｎa セルスロットの最
初のセルスロットで、図９に示した送信パターンで通信
ノードａからの送信セルが発生し、以降のウィンドウに
おいても最大数の送信セルが発生する場合である。未使
用セルスロット以外か通信ノードａ宛てセル以外のセル
スロットが連続受信される（Ｎ＋２）Ｗ−（Ｎ＋２）ｎ
a セルスロットの間に通信ノードａから送信される送信
セルが送信バッファに格納されることになる。（Ｎ＋
２）Ｗ−（Ｎ＋２）ｎa セルスロットの間に通信ノード
ａから発生する送信セルの最大数を考える。通信ノード
ａからの送信セルが（Ｎ＋１）ｎa 個発生するための最
低必要な時間は、図１３より、（Ｎ−１）Ｗ＋２ｎa セ
ル時間である。 （Ｎ＋２）Ｗ−（Ｎ＋２）ｎa −｛（Ｎ−１）Ｗ＋２ｎ
a ｝＝３Ｗ−（Ｎ＋４）ｎa となり、未使用セルスロット以外か通信ノードａ宛てセ
ル以外のセルスロットが連続受信される（Ｎ＋２）Ｗ−
（Ｎ＋２）ｎa セルスロットの間に通信ノードａから送
信される送信セルが（Ｎ＋１）ｎa 個以上発生するため
には、 Ｎ≧２ であればよく、これはつまり、通信ノード数が２以上の
場合となる。前提として、通信網内の通信ノード数は複
数個想定しているため、この条件は満足され、未使用セ
ルスロットおよび通信ノードａ宛てセル以外のセルスロ
ットが連続受信される（Ｎ＋２）Ｗ−（Ｎ＋２）ｎa セ
ルスロットの間に通信ノードａから送信される送信セル
は（Ｎ＋１）ｎa 個以上発生することがわかる。
【００４３】次に、通信ノードａからの送信セルが（Ｎ
＋２）ｎa 個発生するための最低必要な時間は、図１２
より、ＮＷ＋２ｎa セル時間である。 （Ｎ＋２）Ｗ−（Ｎ＋２）ｎa −（ＮＷ＋２ｎa ）＝２
Ｗ−（Ｎ＋４）ｎa となり、未使用セルスロット以外か通信ノードａ宛てセ
ル以外のセルスロットが連続受信される（Ｎ＋２）Ｗ−
（Ｎ＋２）ｎa セルスロットの間に通信ノードａから送
信される送信セルが（Ｎ＋２）ｎa 個以上発生するため
には、 Ｎ≧４ の条件を満足する場合、つまり、通信ノード数が４以上
の場合となる。
【００４４】同様に、通信ノードａからの送信セルが
（Ｎ＋３）ｎa 個発生するための最低必要な時間は、図
１４より、（Ｎ＋１）Ｗ＋２ｎa セル時間である。 （Ｎ＋２）Ｗ−（Ｎ＋２）ｎa −｛（Ｎ＋１）Ｗ＋２ｎ
a ｝＝Ｗ−（Ｎ＋４）ｎa ＝−４ｎａ となり、未使用セルスロット以外か通信ノードａ宛てセ
ル以外のセルスロットが連続受信される（Ｎ＋２）Ｗ−
（Ｎ＋２）ｎａ セルスロットの間に通信ノードａから
送信される送信セルが（Ｎ＋３）ｎa 個以上発生するこ
とはない。
【００４５】以上のことから結論として、最大は未使用
セルスロット以外か通信ノードａ宛てセル以外のセルス
ロットが連続受信される（Ｎ＋２）Ｗ−（Ｎ＋２）ｎa
セルスロットの間に通信ノードａから送信される送信セ
ルが（Ｎ＋２）ｎa 個発生する場合で、それらの送信セ
ルのアクセス遅延時間は以下のようになる。
【００４６】図１５はこのアクセル遅延を説明する図で
ある。図１１に示す到着パターンでは、最初のＮウィン
ドウに通信ノードａからの送信セルを挿入することはで
きない。次のウィンドウには最低ｎa 個の未使用セルス
ロットか通信ノードａ宛てセルスロットが存在するた
め、最初に発生するｎa個の送信セルはここに挿入され
ることになる。つまりこの送信セルのアクセス遅延時間
は（Ｎ＋２）Ｗ−（Ｎ＋２）ｎa セル時間である。２番
目に発生するｎa個の送信セルは、１番目に発生するｎ
a 個の送信セルを挿入したセルスロットから更に１ウィ
ンドウ（Ｗセル時間）遅れることになる。つまり、この
送信セルのアクセス遅延時間は（Ｎ＋３）Ｗ−（Ｎ＋
３）ｎa セル時間である。以降に発生する送信セルも同
様に、（Ｎ＋３）Ｗ−（Ｎ＋３）ｎa セル時間のアクセ
ス遅延時間となる。
【００４７】全通信ノードにおいて、共通かつ同一のサ
イズのウィンドウ内で送信可能なセル数が同数という条
件の元で、通信ノードから送信されるセルに対してジャ
ンピングウィンドウ制御を行いつつ、到着するセルを優
先的に送信する中継優先転送方式をとる場合、送信セル
が通信ノードｉ内の送信バッファに格納されてから、送
信元の通信ノードｉに到着するまでの最大アクセス遅延
時間は、ウィンドウサイズＷおよび通信網内の通信ノー
ド数Ｎに依存し、（Ｎ＋３）Ｗ−（Ｎ＋３）ｎi セル時
間で保証されることになる。
【００４８】次に、ある通信ノードにおいて、該通信ノ
ードから送信されるセルが該通信ノード内部で廃棄され
ないために最低必要な通信ノード内バッファ数を考え
る。図１１を用いて説明したように、通信ノード内で送
信バッファに送信セルが最大数格納されるのは、未使用
セルスロット以外か自通信ノード宛てセル以外のセルス
ロットが最大数連続して現れる場合である。こうしたセ
ルスロットは、最大（Ｎ＋２）Ｗ−（Ｎ＋２）ｎi セル
スロット連続して現れる。この間に発生し得る通信ノー
ドｉからの送信セル数が送信バッファに格納され、上述
のように（Ｎ＋２）ｎi セル発生し得る。従って通信ノ
ードｉにおいて送信するセルが、通信ノードｉ内で廃棄
されないために最低必要なバッファ数は、通信網内の通
信ノード数および通信ノードｉからウィンドウ内に送信
可能なセル数に依存し、（Ｎ＋２）ｎi 個である。
【００４９】なお、参考として通信ノード数＝４、各通
信ノードにおいてＷセル時間に送信可能なセル数＝２、
ウィンドウサイズ＝８セル時間とした場合の、伝送路か
らの到着パターンの最悪ケースと、その場合の必要バッ
ファ数の例を図１６に示す。
【００５０】実施例４．上記実施例３では、通信に応じ
た通信セルの使い分けは考慮せず、全ての通信で同一の
セルを使用した場合を示した。この場合、遅延時間に対
する要求が厳しくない通信と遅延時間に対する要求が厳
しい通信が同様に扱われることになる。そこで、遅延時
間に対する要求が厳しい通信には遅延時間に関する優先
セルを、また遅延時間に対する要求が厳しくない通信に
は非優先セルを適用し、通信網内の全ての通信ノードで
は、それぞれ異なったバッファを用意し、優先セルを格
納するバッファに優先セルが格納されていれば、必ずそ
のバッファの先頭から優先セルを取り出して送信する。
このようにすれば、遅延時間に対する要求が厳しい通信
が、遅延時間に対する要求が厳しくない通信の影響を受
けて、無駄な遅延を被ることを防ぐことができる。この
優先度は複数に区分してもよい。
【００５１】なお、優先セルの最大アクセス遅延時間
と、通信ノードに最低限必要な優先セル用バッファ数
は、通信網内の各通信ノードで上記処理を行えば、実施
例３と同様であることは明らかである。
【００５２】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、各
ノード毎にある値以上の容量の送信バッファと送信セル
数カウンタとノード毎にウィンドウを監視・送信制御す
る送信制御手段を設けたので、システムで定まるある遅
延以下の遅延で送信セルを伝送路に送出できる効果があ
る。
【００５３】また、ノード毎にある設定数以上の送信バ
ッファを備えたので、通信ノード内での送信セル廃棄を
防げる効果がある。
【００５４】また、ジャンピング・ウィンドウ制御に対
してもノード毎にある値以上の容量の送信バッファと送
信セル数カウンタとノード毎にウィンドウを監視・送信
制御する送信制御手段を設けたので、システムで定まる
ある遅延以下の遅延で送信セルを伝送路に送出できる効
果がある。
【００５５】また、ジャンピング・ウィンドウ制御に対
しても、ノード毎にある設定数以上の送信バッファを備
えたので、通信ノード内での送信セル廃棄を防げる効果
がある。
【００５６】また、ノード毎に２種類以上の優先度の送
信バッファを設けたので、優先度の高い送信セルの送信
を優先し、かつ優先度の高い送信セルの廃棄を防ぐ効果
がある。
【００５７】また、ノード毎にある設定数以上の優先セ
ル用の送信バッファを設けたので、優先度の高い送信セ
ルの廃棄を防ぐ効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のノードのアクセス制御装置の詳細構
成図である。
【図２】 ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｉ．３６１に規定されている
ユーザ・網インタフェース（ＵＮＩ）におけるセルのフ
ォーマットを示す図である。
【図３】 スライディングウィンドウ制御の説明図であ
る。
【図４】 本発明のスライディングウィンドウ制御方式
における通信ノードへのセルの到着パターンの最悪ケー
スを示す図である。
【図５】 図４の最悪ケースで伝送路からセルを受信し
た場合の通信ノードにおける送信セル挿入の説明図であ
る。
【図６】 図４の最悪ケースで伝送路からセルを受信し
た場合の通信ノードにおける送信セル待ち合わせの説明
図である。
【図７】 具体数値例による伝送路上のセルとノードで
の送信セル待合せを示した図である。
【図８】 ジャンピングウィンドウ制御の説明図であ
る。
【図９】 ジャンピングウィンドウ制御における送信セ
ル発生の最悪ケースを示す図である。
【図１０】 ジャンピングウィンドウ制御方式における
通信ノードへのセルの到着パターンの最悪ケースを説明
する図である。
【図１１】 図１０における通信ノードへのセルの到着
パターンの最悪ケースを示す図である。
【図１２】 ジャンピングウィンドウ制御においてセル
発生に必要な時間を説明する図である。
【図１３】 ジャンピングウィンドウ制御においてセル
発生に必要な時間を説明する図である。
【図１４】 ジャンピングウィンドウ制御においてセル
発生に必要な時間を説明する図である。
【図１５】 図１１の最悪ケースで伝送路からセルを受
信した場合の通信ノードにおける送信セル挿入の説明図
である。
【図１６】 具体数値例による伝送路上のセルとノード
での送信セルの待ち合わせを示した図である。
【図１７】 従来のＡＴＭＲの通信手順を示す図であ
る。
【図１８】 従来のＡＴＭＲに用いるセルのフォーマッ
トを示す図である。
【図１９】 従来の通信ノードのアクセス制御装置の詳
細構成図である。
【符号の説明】
１ 通信ノードのアクセス制御装置、１３ ウィンドウ
制御部、１４ 送信制御部、１５ 送信バッファ、１７
送信セル数カウンタ、１８ ウィンドウサイズレジス
タ、１９ 比較回路。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リングでのウィンドウサイズをＷセルと
    し、上記Ｗセル内の自ノードの送信割当セル数をｎa と
    するとき、少なくとも２（Ｗ−ｎa ）時間までは送信セ
    ルを格納する送信バッファと、 現時刻から前Ｗウィンドウサイズ内の自ノードからの送
    信セル数をカウントする送信セル数カウンタと、 上記送信セル数カウンタが自ノードに割当られた上記送
    信割当セル数以内であれば上記送信バッファ内の送信セ
    ルを伝送路に送出する送信制御手段とを各ノードに備え
    たリング型ＡＴＭノードのアクセス制御装置。
  2. 【請求項２】 また自ノードの送信割当セル数をｎa と
    するとき、送信バッファ数を少なくとも２ｎa 個設けた
    ことを特徴とする請求項１記載のリング型ＡＴＭノード
    のアクセス制御装置。
  3. 【請求項３】 リングでのノード数をＮ、ウィンドウサ
    イズをＷセル、上記Ｗセル内の自ノードの送信割当セル
    数をｎa とするとき、少なくとも（Ｎ＋３）Ｗ−（Ｎ＋
    ３）ｎa セル時間までは送信セルを格納する送信バッフ
    ァと、 上記Ｗセル時間をカウントし、上記Ｗセル時間経過毎に
    ウィンドウをリセットして新しいウィンドウサイズを設
    定するウィンドウ制御回路と、 上記設定されたウィンドウサイズ内の自ノードからの送
    信セル数をカウントする送信セル数カウンタと、 上記送信セル数カウンタが自ノードに割当られた上記送
    信割当セル数以内であれば上記送信バッファ内の送信セ
    ルを伝送路に送出する送信制御手段とを各ノードに備え
    たリング型ＡＴＭノードのアクセス制御装置。
  4. 【請求項４】 また自ノードの送信割当セル数をｎa と
    するとき、送信バッファ数を少なくとも（Ｎ＋２）ｎa
    個設けたことを特徴とする請求項３記載のリング型ＡＴ
    Ｍノードのアクセス制御装置。
  5. 【請求項５】 また自ノードの送信セルを２種類以上の
    優先度に分類して対応する送信バッファを設け、自ノー
    ドからの送信時には優先度の高い送信バッファの送信セ
    ルから送出するようにしたことを特徴とする請求項１ま
    たは請求項３記載のリング型ＡＴＭノードのアクセス制
    御装置。
  6. 【請求項６】 また更に、優先度の高い送信バッファ数
    を少なくとも２ｎa個または（Ｎ＋２）ｎa 個で表され
    る最小個数設けたことを特徴とする請求項５記載のリン
    グ型ＡＴＭノードのアクセス制御装置。
JP15381094A 1994-07-05 1994-07-05 リング型ａｔｍノードのアクセス制御装置 Pending JPH0823332A (ja)

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TW84112879A TW295759B (ja) 1994-07-05 1995-12-04
US08/570,322 US5742586A (en) 1994-07-05 1995-12-11 Access control device for ring-type ATM node
DE19549317A DE19549317C2 (de) 1994-07-05 1995-12-29 Zugriffssteuervorrichtung für einen ringförmigen ATM-Knoten

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