JPH09307561A - トラヒック流量制御を行うａｔｍ交換機および重輻輳／軽輻輳判定装置 - Google Patents

トラヒック流量制御を行うａｔｍ交換機および重輻輳／軽輻輳判定装置

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JPH09307561A
JPH09307561A JP12149696A JP12149696A JPH09307561A JP H09307561 A JPH09307561 A JP H09307561A JP 12149696 A JP12149696 A JP 12149696A JP 12149696 A JP12149696 A JP 12149696A JP H09307561 A JPH09307561 A JP H09307561A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 輻輳の深刻さに応じて適応的に流量制御を行
う適応トラヒックの流量制御機能を備えるＴＭ交換機を
提供する。 【解決手段】 交換機のバッファ内のセル待行列長と第
１および第２の閾値と比較する第１閾値比較回路１５１
−１および第２閾値比較回路１５１−２と、待行列長が
第１閾値を超えると計数を始め第２閾値を下回ると０ク
リアされるタイマカウンタ１５５と、該カウント値と許
容時間１５７を比較する許容時間比較回路１５６と、該
比較回路の出力をカウントする輻輳カウンタ１５８を設
け、標準トラヒックの多重数，平均セル速度，ピークセ
ル速度，バースト長の平均余命，誤警報確率から許容時
間１５９を設定し、許容時間内に待行列が第２閾値以下
に回復しないとき輻輳と判断しトラヒックの流量を制御
するとともに、この状態が続くと許容時間からの経過時
間に応じて流量規制を強化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＡＴＭ(Asysncron
ous Transfer Mode)交換機に係わり、特にフィードバッ
ク方式によるトラヒックの流量制御を行うＡＴＭ交換機
に係わる。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術によるＡＴＭ交換機では、例
えば、文献(F. Bonomi and K. W. Fendick、 "The Rate
-Based Flow Control Framework for the Available Bi
t RateATM Service"、 IEEE Network pp 25-39、 March
/April 1995))等に記載されているように、バッファ内
のセルの待行列長がある一定の閾値を超えたときに、も
しくは超えることが予測されるときに、逐一フィードバ
ックをかける方式となっていた。また、上記フィードバ
ック方式の変形例として、文献「渡辺直聡、宗宮利夫、
加藤正文、伯田晃：電子情報通信学会技術報告：交換シ
ステム研究会：SSE93-30(1993-7)」に示される、一定の
時間間隔内における最大待ち行列長がある閾値を複数回
連続して超えたときに、フィードバックをかける方式が
提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術によるＡＴ
Ｍ交換機では、図２に示すように、ＡＴＭ交換機内に設
けたバッファ内のセルの待行列長がある一定の閾値を超
えたとき、もしくは超えることが予測されるときに、逐
一フィードバックをかけ入り量を制御する閾値トリガ方
式の輻輳制御方式となっていた。すなわち、従来の制御
方式では、バッファキュー内に存在するセルの待行列長
がある閾値を超えると、自然に待ち行列が解消されるよ
うな場合でも、フィードバックをかけて輻輳制御を起動
していた。ところで、交換機のバッファ内で生じるセル
の待行列長の統計的な振舞いは、セルの待行列長を確率
変数とするマルコフ過程と見なすことができる。すなわ
ち、図３に示すように、マルコフ過程の理論によると、
定常分布が存在するマルコフ過程では、時刻ｔ＝０で確
率変数のある値が観測されたとき、ドリフト係数を１と
すると、ある一定の時間、例えばｔ＝１／１２８を経過
した時点では待行列長は曲線Ｂに示すような確率で分布
する。同様に、ｔ＝１／２を経過した以後の確率分布は
曲線Ｅに示すように殆ど定常分布（曲線Ｆ：ｔ＝∞）と
一致することが知られている。以下、本明細書では、マ
ルコフ過程において確率分布が殆ど定常分布と一致する
までに必要な時間を時定数と記述する。
【０００４】セルの待行列長が閾値を超えることは、確
率変数のある値が観測されたことに相当する。また、時
定数までに待行列長が閾値以下に回復しないことは、定
常分布において閾値を超える待行列長が生じたことに相
当する。これは、閾値を通常の負荷での定常分布におい
て稀にしか生じない待行列長とすると、待行列が閾値を
超えてから時間が時定数経過すると、通常の負荷である
限り、殆どの場合閾値以下に回復することを意味する。
例えば、閾値を定常分布において１／１０4の割合で発
生する待行列長とすると、９９．９９％の割合で閾値以
下に回復する。これが原因で、閾値トリガ方式を採用し
た従来の技術による輻輳判定方式では、検出した輻輳が
自律的に解消する軽輻輳であるかフィードバック制御が
必要である重輻輳かを判定することができない。ＡＴＭ
交換機では、通常の負荷において、偶々バーストが衝突
したことによって生じる軽輻輳が圧倒的に多く、輻輳は
自律的に解消する場合が多い。
【０００５】したがって、上記従来の技術による機械的
にフィードバックをかける方式では、自律的に解消する
軽輻輳に対しても逐一フィードバック制御を行うので、
トラヒック規制によるオーバヘッドが大となり、出回線
利用率が低下するという問題がある。
【０００６】また、ランダムトラヒックを統計多重する
場合に有効である、文献「渡辺直聡、宗宮利夫、加藤正
文、伯田晃：電子情報通信学会技術報告：交換システム
研究会：SSE93-30(1993-7)」に記載されている一定期間
ごとの最大待行列長を観測し、最大待行列長が閾値を１
回または複数回連続したときにフィードバックを行う制
御方式を、バーストトラヒックを統計多重を行うＡＴＭ
交換機に適用すると、図１（Ａ）に示すように、各観測
期間において自律的に解消する軽輻輳によって待行列長
が散発的に閾値を上回るのか、それとも、図１（Ｂ）に
示すように待行列長が閾値を観測期間にまたがって継続
的に上回る重輻輳であるのかを判定することができな
い。セルの待行列長が、軽輻輳によって散発的に閾値を
上回る場合にはフィードバック制御は不要であり、重輻
輳によって閾値を継続的に上回る場合にのみフィードバ
ック制御することが必要である。したがって、この制御
方式でも、自律的に解消する軽輻輳に対してもフィード
バック制御を行うこととなるので、トラヒック規制によ
るオーバヘッドが大となり、出回線利用率が低下する問
題は解決できない。
【０００７】一方、セルの待行列長の輻輳の深刻さに応
じてトラヒック量を適応的に制御するトラヒック適応制
御を行うＡＢＲ（Abailable Bit Rate）サービスの標準
化が、ＩＴＵ等の国際標準機関で検討されている。この
サービスを実現するためには、輻輳の深刻さに応じて接
続された端末に対してフィードバック制御を行い、トラ
ヒック量を適応的に制御するトラヒック適応制御を行う
ＡＴＭ交換機が必要となる。トラヒック量を適応的に制
御するトラヒック適応制御を行うためには、輻輳の深刻
さを判定し、輻輳の深刻さに応じてフィードバック量を
決定する機能が不可欠である。特に、ＡＴＭ交換機にと
って致命的なのは、図１（Ｂ）に示すように待行列長が
閾値を超えることが持続することである。待行列長が閾
値を瞬間的に超えても、十分に短い期間の内に待行列長
が閾値以下の値に回復するならば、フィードバック制御
を行なわなくても、セル損失率を許容セル損失率以下と
することができる。したがって、ＡＢＲサービスを実現
するためには、最低限、発生した待行列の輻輳が、自律
的に解消する軽輻輳であるのか、フィードバック制御が
必要な重輻輳であるのかを判定する必要がある。
【０００８】本発明の目的は、ＡＴＭ交換機におけるバ
ッファキュー内に発生したセルの待行列長の輻輳が、自
律的に解消する軽輻輳であるのか、フィードバック制御
が必要な重輻輳であるのかを判定し、さらに、輻輳の深
刻さに応じてトラヒック量を適応的に制御するトラヒッ
ク適応制御を行うＡＴＭ交換機を実現することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】まず、通常の負荷での輻
輳が自律的に解消する許容時間を決めるための原理を説
明する。なお、具体的な近似方法については、実施例に
おいてより詳細に説明する。既述のように、交換機のバ
ッファ内で生じるセルの待行列長の統計的な振舞いは、
セルの待行列長を確率変数とするマルコフ過程と見なす
ことができる。マルコフ過程の理論によると、定常分布
が存在するマルコフ過程では、確率変数のある値が観測
されたとき、時定数以後の確率分布が殆ど定常分布と一
致することが知られている。ある値をとる第１の閾値と
この第１の閾値の値と等しいかこれよりも小さな値の第
２の閾値を設定すると、セルの待行列長が第１の閾値を
超えることは、確率変数のある値が観測されたことに相
当する。また、時定数までに待行列長が第２の閾値以下
に回復しないことは、定常分布において第２の閾値を超
える待行列長が生じたことに相当する。これは、第２の
閾値を通常の負荷での定常分布において稀にしか生じな
い待行列長とすると、待行列が第１の閾値を超えてから
時定数経過すると、通常の負荷である限り、殆どの場合
第２の閾値以下に回復することを意味する。すなわち、
次定数までに待行列長が第２の閾値以下に回復しない確
率は、定常分布における第２の閾値を超える確率と一致
する。したがって、輻輳が自律的に解消する許容時間
は、ＡＴＭ交換機内に生じるセルの行列長に対して、あ
る確率変数の値が観測された任意の時間後に観測される
待行列長の確率分布を求める過渡解析を行い、時定数を
求めることによって決定することができる。
【００１０】以上の原理に基づくと、発生した待行列の
輻輳が、自律的に解消する軽輻輳であるのか、フィード
バック制御が必要な重輻輳であるのかは、待行列長が第
１の閾値を超えてから、通常の負荷での輻輳が自律的に
解消する許容時間以内に待行列長が、第１の閾値よりも
小さいか等しい第２の閾値以下の値へ戻るかどうかを調
べることによって判定することができる。
【００１１】また、輻輳が深刻になればなるほど、待行
列長が第２の閾値以下の値へ戻る時間が遅くなるので、
輻輳の深刻さは、輻輳が自律的に解消する許容時間を経
過した時間の長さによって判定することができる。
【００１２】したがって、ＡＴＭ交換機内のバッファキ
ュー内の第１の閾値と第１の閾値よりも小さいか等しい
第２の閾値と、待行列が第１の閾値を超えると起動さ
れ、第２の閾値以下に回復すると０クリアされるタイマ
を設けることによって、本発明の目的を達成することが
できる。また、タイムアウトの有無から、自律的に解消
する軽輻輳であるか、フィードバック制御が必要である
重輻輳かを判定し、タイムアウトが発生した時間からの
経過時間の長さによって輻輳の深刻さを判定することが
可能となる。
【００１３】以上述べた手段に基づき、本発明は、ＡＴ
Ｍ交換機に以下の機能を設ける。 （１）図４および図１１に示されるようなＡＴＭ交換機
内のバッファキュー内の第１の閾値（ＯＮ閾値）１と、
該第１の閾値と等しいかそれよりも小さい第２の閾値
（ＯＦＦ閾値）２。 （２）図４および図１１に示されるようなバッファキュ
ー内のセルの待行列が第１の閾値を超えると起動され、
第２の閾値以下に回復すると０クリアされるタイマ２２
５。 （３）図１６に示されるような前記タイマにタイムアウ
ト時間を設定する閾値設定処理。
【００１４】図１６に示されるように閾値設定処理１１
００は、標準的な負荷において交換機がセル損失率を許
容セル損失率以下に抑制することが可能なトラヒックの
ピークセル速度と、平均セル速度と、平均バースト長
と、バースト長の平方変動係数、および、交換機の許容
セル損失率と、バッファ長と、出回線速度と、第１の閾
値と、第２の閾値から許容時間を決定し、タイマにタイ
ムアウト時間を設定する。
【００１５】バッファ内のセルの待行列が第１の閾値１
を超えると、タイマ２２５を起動し、待行列が第２の閾
値以下に回復すると、タイマ２２５を０クリアする。許
容時間内に待行列が第２の閾値以下に回復せず、タイム
アウトが生じる場合には、輻輳と判断し、接続された端
末に対するフィードバック制御もしくはＵＰＣ制御によ
って流量規制を行う。引き続き、待行列長が第２の閾値
以下に回復しない場合には、深刻な重複層と判断し、図
１７および図２２に示すように許容時間からの経過時間
に応じて流量規制を強化する。これら一連の処理によ
り、輻輳の深刻さに応じて適応的に流量制御を行うＡＴ
Ｍ交換機を実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［原理］まず、本発明のもととなった待行列長の分布関
数の時間遷移を解析するための近似理論について説明す
る。本実施形態では、文献「鳩野他：バースト長が任意
分布に従う場合に適用可能なセル廃棄率近似評価方法：
情報処理学会論分誌36巻第10号平成7年10月」に記載さ
れている線形部分空間と直交射影のアプローチによる近
似式を多呼種に拡張した上で、グリーン関数重畳法によ
り、時間遷移を記述可能な待行列長の分布関数の近似へ
と拡張した。
【００１７】グリーン関数重畳法は、源点（通常デイラ
ックのδ関数で表わす）に対応する偏微分方程式の解で
あるグリーン関数の線形結合で偏微分方程式の一般解を
近似する方法である。この方法は、これまでにも偏微分
方程式の近似方法として様々な工学の分野で用いられて
おり、高電圧工学では代用電荷法、電磁波工学では等価
波源法、機械工学では体積力法と呼ばれている。待行列
の解析の場合、これまでは、一番簡単なＭ／Ｍ／１の場
合でさえも、時間微分の項を含んだ偏微分方程式を解く
ことができず、時間遷移を記述可能な待行列長の分布関
数を求めるために有効な近似方法が存在しなかった。
【００１８】本発明は、このグリーン関数重畳法を初め
てバーストトラヒックによる待行列の問題に適用し、待
行列長の分布の時間変化を近似可能することによって実
現できたものである。上記文献によれば、バースト長が
指数分布以外の一般分布に従い、バースト間隔が指数分
布に従う場合のバーストトラヒックによる待行列長の定
常分布関数Ｐ（ｘ）は、下記（数１）式と指数分布の線
形一次結合で近似することができる。
【００１９】
【数１】 ここで、ＰSはバッファ内にバーストレベルの待行列が
存在する確率を、ｘは待行列長を、ρは出回線利用率を
表わす。ｖL，ｖS，ε，ηは最終的に個々のコネクショ
ンごとの平均セル速度と、ピークセル速度と、バースト
長の平均と、バースト長の分散（バースト長の平方変動
係数）、および、出回線速度と、コネクション数で表わ
すことができる。このことは、後により詳細に説明す
る。また、β、は、ｖL、ｖS、ε、ηを係数とするバー
ストレベルの待行列長の変動を近似する下記（数２）で
示される連立常微分方程式の固有値であり、下記（数
３）式で表される。
【００２０】
【数２】 ここで、ｙL（ｘ）は、待行列長が伸びているときの密
度関数であり、ｙS（ｘ）は、待行列長が縮んでいると
きの密度関数である。β0は、セルレベルの待行列長の
変動を近似する下記（数４）式で示される連立常微分方
程式の固有値であり、下記（数５）式で示される。
【００２１】
【数３】
【００２２】上記文献の近似方法をＦｏｋｋｅｒ−Ｐｌ
ａｎｃｋ理論に遡り、時間遷移を記述可能な待行列長の
分布関数の近似方法へと拡張すると、連立常微分方程式
（数２）式は、下記（数６）式で示される時間微分の項
を含んだ連立偏微分方程式となる。
【００２３】
【数４】 したがって、上記連立偏微分方程式である（数６）式の
グリーン関数を、（数１）式の線形一次結合と同じ重み
で重畳すると、定常分布が（数１）式と一致する時間遷
移を記述可能な待行列長の分布関数の近似を得ることが
できる。これが、バーストトラヒックによる待行列の問
題におけるグリーン関数重畳法の基本的な考え方であ
る。
【００２４】上記連立偏微分方程式（数６）式は、解析
的に解くことができない。ところが、セル廃棄率が問題
となるは、通常１／１０4以下である。そこで、本発明
では、確率流が近似的に保存される、すなわち確率流が
時間と共に変化しないと仮定し、下記（数７）式と置
く。すると、上記連立偏微分方程式（数６）式は、下記
（数８）式となり、待行列長と時間の交差微分項がなく
なる。
【００２５】
【数５】 すると、上記文献によると、待行列長の確率密度関数
は、下記（数９）式であるので、連立偏微分方程式は、
下記（数１０）式に示されるように、ドリフトをもつ後
ろ向きの拡散方程式へと縮退することができる。この縮
退された編微分方程式を、本明細書では、以降、等価拡
散方程式と記述する。
【００２６】
【数６】 文献「小倉久直：続物理工学のための確率過程論；コロ
ナ社」によると、この縮退された等価拡散方程式は、原
点で反射壁、無限遠点で自然境界とした境界条件とドリ
フトをもつブラウン運動を表わし、容易に解くことがで
きる。原点で反射壁、無限遠点で自然境界とした境界条
件とドリフトをもつブラウン運動のグリーン関数は、下
記（数１１）式となる。
【００２７】
【数７】 ここで、ｙは待行列長の密度関数であり、ｚはｔ時間後
の待行列長を表わし、Ｇ（ａ、ｂ）は下記（数１２）式
で示されるガウス分布を表わす。
【００２８】
【数８】 （数１１）式の第１項は、下記（数１３）式となり、物
理的には、時間と共に確率分布の重心が無限遠点へ移動
し、分散も時間とともに増大することを示している。ま
た、（数１１）式の第２項は、下記（数１４）となり、
物理的には、時間と共に確率分布の重心が原点へ移動
し、分散も時間とともに増大することを示している。さ
らに、（数１１）式の第３項は、物理的には、原点へ移
動してきた壁方向へのドリフトの反射との釣合いを表わ
す。
【００２９】
【数９】 （数１１）式〜（数１４）式において、γは下記（数１
５）式で表される等価拡散方程式のドリフト係数を表わ
し、σ2は下記（数１６）式で表される等価拡散方程式
の拡散係数を表す。
【００３０】
【数１０】 そこで、本明細書では、待行列長の分布の時間変化をグ
リーン関数をセルレベルの待行列長の定常分布が一致す
るように重畳して、下記（数１７）式で近似した。
【００３１】
【数１１】 ところで、このグリーン関数（数１１）式は、時間ｔが
ドリフト係数（数１５）式の値を超えるとなると、壁方
向へのドリフトの反射との釣合いを表わす第３項のみが
残り、下記（数１８）式で示される図３（Ｆ）に示した
指数分布に漸近する。
【００３２】
【数１２】 これは、物理的には、壁方向へのドリフトが反射と釣り
合って定常分布を形成することを意味する。したがっ
て、時間ｔが（数１５）式のドリフト係数の値を超える
（数１７）式は、定常分布である（数１）式と殆ど一致
する。よって、待行列が閾値を超えてから時間ｔが（数
１５）式のドリフト係数の値を経過すると、通常の負荷
である限り、殆どの場合閾値以下に回復することを意味
する。そこで、重輻輳は、待行列が閾値を超えてから
（数１５）式のドリフト係数の値に対応する時間以内に
閾値以下に回復するかどうかを観測することによって検
出することができる。
【００３３】（数１１）式のグリーン関数に対応するバ
ーストレベルの待行列長の変動を近似する連立微分方程
式（数２）式の係数ｖL、ＶS、ε、ηは、最終的に個々
のコネクションｉごとの平均セル速度＜ｖi＞、ピーク
セル速度ｖi、バースト長の平均μiー１、バースト長の
平方変動係数Ｃ2 iで表わすことができ、それぞれ下記
（数１９）式、（数２０）式、（数２１）式、（数２
２）式となる。
【００３４】
【数１３】 ここで、Ｖは出回線速度を表わす。また、μは実効平均
バースト長であり、下記（数２３）式で表される。
【００３５】
【数１４】 上式中のＣ2 iは、バースト長の平方変動係数を表わす。
なお、（数１９）式〜（数２３）式において、添え字の
ないΣ記号は、コネクションに関する総和を表わす。さ
らに、バッファ内にバーストレベルの待行列が存在する
確率ＰSは、下記（数２４）式で示される。なお、（数
２４）式において、ｓは出回線が同時にサポート可能な
バースト数であり、下記（数２５）式で表される。ここ
で、［ｕ］はガウス記号であり、ｕを超えない最大の整
数を表わす。ａは呼量を表わし、下記（数２６）式で表
される。
【００３６】
【数１５】 （数２５）式、（数２６）式において、ｖは実効ピーク
セル速度を表わし、下記（数２７）式となる。
【００３７】
【数１６】 となる。（数２６）式、（数２７）式においても、添え
字のないΣ記号は、コネクションに関する総和を表わ
す。
【００３８】セルレベルの待行列長の変動を近似する連
立微分方程式（数４）式の係数も同様に、下記（数２
８）式、（数２９）式、（数３０）式、（数３１）式、
（数３２）式と表すことができる。
【００３９】
【数１７】 （数２９）式、（数３１）式において、ｋは全コネクシ
ョン数を表わす。（数２８）式〜（数３２）式において
も、添え字のないΣ記号は、コネクションに関する総和
を表わす。
【００４０】以上の検討により、個々のコネクションの
許容トラヒックの平均セル速度、ピークセル速度、バー
スト長の平均、バースト長の分散から、個々のコネクシ
ョンごとのトラヒックのトラヒックの平均セル速度の総
和、ピークセル速度の総和、および、実効平均バースト
長、実効ピークセル速度を求めることによって、セルレ
ベルの待行列長が第１の閾値を超えてから、第１の閾値
よりも小さいか等しい第２の閾値以下の値へ戻るセルレ
ベルの待行列長が、第１の閾値を超えてから、第１の閾
値よりも小さいか等しい第２の閾値以下の値へ戻る時間
と確率を近似的に算出することができる。
【００４１】
【実施例】
（実施例１）引き続き本発明の第１の実施例を図５〜図
１７を用いて説明する。図５は本発明が適用されるＡＴ
Ｍネットワークの構成概要を示し、図６はＡＴＭネット
ワークにおける広域ＡＢＲサービスの概要を示し、図７
は、ＡＴＭネットワーク内で用いられるセルのフォーマ
ットを示し、図８は本発明をＡＴＭ交換機に適用した形
態を示す。図９は本発明をＡＢＲに適用したＡＴＭ交換
機の構成を示し、図１０は本発明のＡＴＭ交換機のＣＰ
の構成を示し、図１１は本発明を特徴付ける重輻輳検出
回路の構成を、図１２はネットワーク接続装置の構成
を、図１３はＡＴＭネットワーク接続装置のＣＬＡＤ回
路の構成を、図１４はバースト長を制御するためのバー
スト分割制御回路の構成を、図１５はセル速度を制御す
るためのパケット読出遅延回路の構成を示した図であ
る。さらに、図１６は本発明を適用したＡＴＭ交換機に
おける閾値設定処理のＰＡＤ図であり、図１７は本発明
を適用したＡＴＭ交換機における適応設定処理のＰＡＤ
図である。
【００４２】この実施例が適用されるＡＴＭネットワー
クは、複数の端末装置２０１が収容される統計多重を行
うＡＴＭ交換機１００が複数個伝送路７を介して接続さ
れてＡＴＭネットワーク６を構成している。この実施例
は、このネットワークにネットワーク接続装置２００を
設けて各装置を連携して、ＡＴＭ交換機に流入するトラ
ヒックのバースト長、平均セル速度、ピークセル速度を
輻輳の深刻さに応じて適応的に変化させる制御を行うＡ
ＴＭ交換機を実現したものである。さらに、この実施例
は、図６に示す輻輳が生じたときに端末装置に対してフ
ィードバック制御を行うことによって流入するトラヒッ
クを規制するＡＢＲサービスをサポートする交換機に対
して適用した例である。
【００４３】ＡＴＭネットワークにおける広域ＡＢＲサ
ービスは、発側端末装置２０１−Ｓから着側端末装置２
０１−ＲをＡＴＭネットワーク６を介して接続したシス
テムに適用される。ＡＴＭネットワーク６内のＡＴＭ交
換機１００は、スイッチ回路１１０を介して流入したセ
ルをバッファキュー１３０に一時蓄積する。セル異常損
出率検出／解消機能がバッファキュー１３０内のセル待
行列長を監視し、その結果に基づいて輻輳検出／輻輳解
消検出機能が重輻輳の発生または解消を検出し、ＡＴＭ
ネットワーク内のＵＰＣもしくは発側端末装置２０１−
Ｓのトラヒック規制機能を制御する。さらに、着側端末
装置２０１−Ｒにおいても輻輳検出／輻輳解消検出機能
が重輻輳の発生または解消を検出し、ＡＴＭネットワー
ク内のＵＰＣもしくは発側端末装置のトラヒック規制機
能を制御する。
【００４４】図７に示すようにＲＭセル１０は、ＭＳＧ
ＩＤと、ＶＣＩと、発アドレスと着アドレスと、トラヒ
ック記述子と、トレーラから構成される。トラヒック記
述子バースト長と、平均セル速度と、ピークセル速度を
示すビットから構成されている。さらに、ユーザセル１
５は、ＭＳＧＩＤと、ＶＣＩと、輻輳ビットと、ユーザ
データと、トレーラから構成される。
【００４５】図８に示すように、本実施例にかかる適応
制御をＡＴＭネットワークに適用する場合、ＡＴＭ交換
機１００とパケット端末装置２０１との間にＡＴＭネッ
トワーク接続装置（ＡＴＭ−ＴＡ）２００を介在させ
る。ＡＴＭ交換機１００で重輻輳の発生を検出すると、
図７に示されるＲＭセル１０をネットワーク接続装置値
２００へ送信し、パケット端末装置２０１に対してフィ
ードバック制御を行う。本実施例は、ＲＭセル１０を受
信したネットワーク接続装置２００では、セルの送出を
間欠的に行う後述するバースト分割制御回路でバースト
長を変化させ、セルの送出を遅延させる後述するパケッ
ト読出遅延回路において平均セル速度を変化させる。さ
らに、後述するＣＬＡＤ（Cell Assemble Deassemble）
回路においてピークセル速度を変化させる。これら一連
の動作によって、ＡＴＭ交換機に流入するトラヒックの
バースト長、平均セル速度、ピークセル速度を輻輳の深
刻さに応じて適応的に変化させる制御を行うＡＴＭ交換
機を実現する。
【００４６】［ＡＴＭ交換機１００の構成］図９に示さ
れるＡＴＭ交換機１００は、通常、スイッチ回路（Ｓ
Ｗ）１１０と、複数のバッファキュー１３０−１〜１３
０−ｎと、制御プロセッサ（ＣＰ：Control Processo
r）回路１４０と、複数の入回線インタフェース回路１
２０−１〜１２０−ｎと、複数の出回線インタフェース
回路１６０−１〜１６０−ｎから構成される。本実施例
では、それらに加えて、各バッファキュー１３０内のセ
ルレベルの待行列長を観測する行列長カウンタ１３１−
１１３１−ｎと、バッファキュー内のセルの待行列が自
律的に解消する軽輻輳であるのかフィードバック制御が
必要な重輻輳であるのかを判定する複数の重輻輳検出回
路１５０−１〜１５０−ｎと、ネットワーク接続装置２
００にトラヒック規制を依頼するためのＲＭセル送信回
路１７０を設ける。
【００４７】スイッチ回路１１０は、流入してきたセル
をＶＣＩ(Virtual Channel Identifier)に応じて出回線
ごとに設けられるバッファ１３０へ振り分ける交換処理
を行う。また、スイッチ回路１１０は、ＦＥＣＮ(Forwa
rd Explicite Congestion Notification)信号がＯＮと
なったときには、図７に示す各ユーザセルのヘッダ中の
輻輳ビットを１と書き換える機能を有する。バッファキ
ュー１３０は、統計多重を行い、交換処理によって生じ
たセルの衝突を緩衝し、ネットワーク６へ送出する機能
を有する。以下、ＡＴＭ交換機１００のより詳細な構成
を説明する。
【００４８】（１）制御プロセッサ（ＣＰ）回路１４０
（図１０） 図１０に示すように、ＣＰ回路１４０は、ＣＰＵ（Ｃｅ
ｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１４１
と、セルインタフェース回路１４２と、スイッチインタ
フェース回路１４３と、外部インタフェース回路１４４
と、閾値設定処理ソフトウエアメモリ１４６と、適応制
御処理ソフトウエアメモリ１４７と、ＲＭセル送信イン
タフェース回路１４８からなり、それら各回路は、バス
制御回路１４５によって制御されるバスで結合されてい
る。
【００４９】（２）重輻輳検出回路１５０（図１１） 重輻輳検出回路１５０は、バッファ１３０内に輻輳が生
じたときに、自律的に解消する軽輻輳であるのか、フィ
ードバック制御が必要な重輻輳であるのかを判定する図
１に示す機能を担う。図１１に示すように、本実施例で
は、重輻輳検出回路１５０を、第１閾値比較回路１５１
−１と、第１閾値メモリ１５２−１と、第２閾値比較回
路１５１−２と、第２閾値メモリ１５２−２と、タイマ
１５３と、アンド回路１５４と、タイマカウンタ１５５
と、許容時間比較回路１５６と、許容時間メモリ１５７
と、輻輳カウンタ１５８と、許容時間タイマ１５９から
構成する。
【００５０】［ネットワーク接続装置２００の構成］図
１２に、パケット端末装置２０１からパケットをセル化
して、ＡＴＭネットワーク６へ送出するネットワーク接
続装置２００の構成例を示す。ネットワーク接続装置２
００は、通常、パケット読出遅延回路２１０と、バース
ト分割制御回路２２０と、ＲＭセル受信回路２４０と、
セル（メッセージ）分配回路２５０と、ＦＥＣＮセル受
信回路２６０と、ＣＬＡＤ回路２７０と、端末インタフ
ェース回路２８０と、ＡＴＭ入力回線と、ＡＴＭ出力回
線から構成される。このうち、ＣＬＡＤ回路２７０は、
パケット受信回路２７１と、パケット送信回路２７５を
有している。端末インタフェース回路２８０は、パケッ
ト入力時には、パケット端末装置２０１から出力された
パケットをＣＬＡＤ回路２７０へ送り、パケット出力時
には、ＣＬＡＤ回路２７０からのパケットをパケット端
末装置２０１へ送り出す働きをする。
【００５１】セル分配回路２５０は、ノードから送られ
てきたパケットからＲＭセル１０とユーザセル１１との
区分を行い、ＲＭセルをＲＭセル受信回路２４０へ、輻
輳ビットがＯＮとなっているユーザセルをＦＥＣＮセル
受信回路２６０へ分配する。
【００５２】図１３に示すようにＣＬＡＤ回路２７０
は、トレーラ除去回路２７２とヘッダ除去回路２７３と
パケット組立回路２７４からなるパケット受信回路２７
１と、パケット読出／分割回路２７６とヘッダ付加回路
２７７とトレーラ付加回路２７８からなるパケット送信
回路２７５を有している。ＣＬＡＤ回路２７０は、パケ
ット入力時には、パケット読出／分割回路２７６でパケ
ットを読み出してセルに分割する。次いで、ネットワー
ク接続装置２００のバースト分割制御回路２２０からの
データに基づいてヘッダ付加回路２７７でヘッダを付加
した後、トレーラ付加回路２７８でトレーラを付加して
パケットを一定のデータごとに切り出し、セルとしてＡ
ＴＭ交換機１００およびネットワーク接続装置２００の
バースト分割制御回路２２０へ送り出す。また、セル受
信時には、ＡＴＭネットワーク６から送られてきたセル
からトレーラ除去回路２７２でトレーラを除去し、次い
で、ヘッダ除去回路２７３でヘッダを除去しパケット組
立バッファ２７４に送り込む。パケット組立バッファ２
７４では所定のセルからパケットを組み立てる組み立て
られたパケットは、ネットワーク接続装置２００の端末
インタフェース回路２８０を介して、パケット端末装置
２０１へ送り出される。
【００５３】（１）バースト分割制御回路２２０の構成
（図１４） 図１４に示すように、バースト分割制御回路２２０は、
ＡＴＭネットワーク６に対するセルの送出を間欠的に行
い、バースト長を制御する機能を担う。バースト分割制
御回路２２０は、バースト長比較回路２２２と、セルカ
ウンタ２２３と、遅延回路２２４と、規制フラグメモリ
２２５と、バースト長規制値メモリ２２６と、バースト
長規制値レジスタ２２７と、ＲＭフラグメモリ２２８と
から構成する。
【００５４】（２）パケット読出遅延回路２１０の構成
（図１５） 図１５に示すように、パケット読出遅延回路２１０は、
パケット端末装置２０１からのパケットの読み出しを遅
延することによって平均セル速度を制御する機能を担
う。パケット読出遅延回路２１０は、遅延回路２１１
と、ビジー信号発生回路２１２と、規制フラグメモリ２
２５から構成する。
【００５５】［ＡＴＭ交換機１００の動作］ （１）動作概略 ＡＴＭ交換機１００の動作を説明する。ＡＴＭ交換機１
００の立ち上げ時に、図１６に示される閾値設定処理を
行い重輻輳検出回路１５０の第１閾値メモリ１５２−１
と第２閾値メモリ１５２−２にそれぞれ第１閾値の値と
第２閾値の値を格納する。さらに、バッファ内で生じる
セルレベルの待行列長が第１の閾値を超えてから、第１
の閾値を超えてから第２の閾値の値へ戻るまでの許容時
間を決定し、許容時間メモリ１５７に格納する。
【００５６】ＡＴＭ交換機１００にセルが流入し始める
と、スイッチ回路１１０が交換処理を行い、セルをＶＣ
Ｉに応じて出回線ごとに設けられているバッファ１３０
へ格納する。バッファ１３０にセルが流入すると、行列
カウンタ１３１は、セルが一個格納されるごとに＋カウ
ントアップし、セルが一個読み出されるごとに−カウン
トダウンして、バッファキュー１３０内のセルの待行列
長を監視する。
【００５７】重輻輳検出回路１５０には、行列長カウン
タ１３１の値が変わるごとにそのカウント値が入力され
る。重輻輳検出回路１５０は、カウント値が入力される
と入力されたカウント値が第１の閾値を超えていないか
どうかを第１閾値メモリに格納された第１閾値と比較し
て調べる。重輻輳検出回路１５０は、行列長カウンタ１
３１のカウント値が第１閾値を超えている場合には、タ
イマカウンタ１５５でタイマ１５３からのタイミングパ
ルスの累積を開始する。行列長カウンタ１３１のカウン
ト値が第１閾値を超えていない場合には、タイミングパ
ルスの累積を行わない。
【００５８】引き続き、重輻輳検出回路１５０は、第２
閾値比較回路１５１−２で行列長カウンタ１３１からの
カウント値が第２閾値メモリに格納された第２閾値以下
になっていないかどうかを調べる。行列長カウンタ１３
１からのカウント値が第２の閾値以下になっている場合
には、タイマカウンタ１５５の累積値を０クリアする。
行列カウンタ１３１からのカウント値が第２の閾値以下
に復帰せず、タイマカウントの累積値がオーバーフロー
すると、重輻輳が発生したと判断し、トラヒック規制を
起動する。
【００５９】行列カウンタ１３１からのカウント値が第
２の閾値以下に復帰しないときには、タイマカウンタ１
５５の累積値が許容時間メモリ１５７に格納された許容
時間に達したか否かを許容時間比較回路１５６で比較
し、タイマカウンタ１５５の累積値が許容時間メモリ１
５７に格納された許容時間に達すると、重輻輳が発生し
たと判断し、スイッチ回路１１０に対しトラヒック規制
を起動する。さらに、許容時間比較回路１５６からオー
バーフローするタイミングパルスを許容時間タイマ１５
９からのパルスによって減算される輻輳カウンタ１５８
へ入力して該カウンタのカウント値を歩進させる。トラ
ヒック規制が起動されると、スイッチ回路１１０は、各
セルのヘッダ中の輻輳ビットを１と書き換える。さらに
図１７に示される適応制御処理を起動し、規制値を決定
し、この規制値をＲＭセルに書き込む。規制値が書き込
まれたＲＭセルはネットワーク接続装置２００に送信さ
れ、ここからパケット端末装置２０１に対してトラヒッ
ク規制を依頼する。
【００６０】（２）閾値設定処理（図１６） ＡＴＭ交換機１００を立ち上げると図１６に示す閾値設
定処理が起動され、閾値設定割込みが実行され、適応制
御処理１１００が起動される（Ｓ１）。
【００６１】適応制御処理１１００が起動されると、Ｃ
Ｐ回路１４０は、予め定まっている個々のコネクション
の許容トラヒックの平均セル速度、ピークセル速度、バ
ースト長の平均、バスート長の分散を読み込み、個々の
コネクションごとのトラヒックの平均セル速度の総和、
ピークセル速度の総和を求める。さらに、個々のコネク
ションごとの平均セル速度、ピークセル速度、バース長
の平均、バースト長の分散から（数２３）式を用いて、
実行平均バースト長を算出する。各平均バースト長を算
出したのち、（数１９）式〜（数２２）式および（数２
８）式〜（数３２）式を用いて、グリーン関数（数１
１）式に対応する連立微分方程式数（数２）式および
（数４）式の係数を算出する。連立微分方程式（数２）
式および（数４）式の係数を算出した後、誤警報確率と
待行列長との関係を評価するために、（数２５）式〜
（数２７）式を用いてバーストレベルの待行列が存在す
る確率ＰＳ、および（数３）式、（数５）式を用いて指
数分布のパラメータβ，β0を算出する（Ｓ２）。
【００６２】β，β0，ＰSを算出した後、誤警報確率と
待行列長との関係を評価し、誤警報確率が許容誤警報確
率以下となる待行列長の値を二分法により探索する。次
いで、０を待行列長の下限値Ｖ1と設定する（Ｓ３）。
さらに、バッファ長を待行列長の値の上限値Ｖ2と設定
する（Ｓ４）。待行列長の値の探索値をＶとし、初期探
索値を下限値である０とする（Ｓ５）。
【００６３】（数１）式により、平衡分布において、待
行列長の値の探索値をオーバーフローする確率Ｖを算出
する（Ｓ７）。待行列長の値の上限値Ｖ2と下限値Ｖ1の
平均値（（Ｖ2＋Ｖ1）／２）を新たな行列長の値の探索
値Ｖを得る（Ｓ８）。許容誤警報確率と一つ前の待行列
長の値の探索値Ｖを用いてオーバーフローする確率との
差を算出する（Ｓ９）。その差が正である場合には、待
行列長の値の上限値を新たな行列長の値の探索値とする
（Ｓ１０）。その差が負である場合には、待行列長の値
の下限値を新たな行列長の値の探索値とする（Ｓ１
１）。これら一連の動作を誤警報確率が許容誤警報確率
と許容誤差の範囲で一致するまで反復する（Ｓ６）。
【００６４】待行列長の値が確定したら、外部インタフ
ェース回路１４４を介して重輻輳検出回路１５０の第２
の閾値メモリ１５２−２に待行列長の値を第２閾値とし
て格納する（Ｓ１２）。
【００６５】第１閾値は、第２閾値の値よりも大きいか
等しい値（例えば１割増の値）に設定する（Ｓ１３）。
第１閾値の値が確定したら、外部インタフェース回路１
４４を介して重輻輳検出回路１５０の第１閾値メモリ１
５２−１に第１閾値の値を格納する（Ｓ１４）。
【００６６】第１閾値の値を格納したら、（数１３）式
を用いて、平均セル速度の総和、ピクセル速度の総和、
実行平均バースト長から等価拡散方程式（数８）式のド
リフト係数を算出し、許容時間の値とする（Ｓ１５）。
許容時間の値が確定したら、外部インタフェース回路１
４４を介して重輻輳検出回路１５０の許容時間メモリ１
５７に許容時間の値を格納する（Ｓ１６）。これら一連
の処理を終えると、閾値設定処理割込待ちへと戻る（Ｓ
１７）。
【００６７】（３）重輻輳検出回路１５０の動作 行列長カウンタ１３１のカウント値が変わるごとに該カ
ウント値が入力される重輻輳検出回路１５０では、カウ
ント値が入力されると、第１閾値比較回路１５１−１が
カウント値と第１閾値メモリ１５２に格納されている値
とを比較する。カウント値が格納されている値を上回る
場合には、一定周期でトリガを発生しているタイマ１５
３からトリガが発生するごとにタイマカウンタ１５５の
値を＋１カウントアップする。タイマカウンタ１５５の
カウント値が変わるごとに、許容時間比較回路１５６
は、カウント値と許容時間メモリ１５７に格納されてい
る許容時間値と比較する。カウント値が格納されている
値を上回る場合には、輻輳カウンタ１５８の値を＋カウ
ントアップし、輻輳の深刻さのレベルを上げる。輻輳の
深刻さのレベルを上げ終えると、タイマカウントの累積
値を０クリアする。また、それと同時に第２閾値比較回
路１５１−２のカウント値と第２閾値メモリ１５２−２
に格納されている値と比較する。カウント値が格納され
ている値を下回る場合には、タイマカウントの累積値を
０クリアする。カウントの累積値を０クリアを終える
と、輻輳カウンタ１５８の値を−１カウントダウンし、
輻輳の深刻さのレベルを下げる。輻輳カウンタ１５８の
カウント値が変わるごとにＣＰ回路１４０に割込みをか
け、適応制御処理を起動し、トラヒック規制を変更す
る。
【００６８】（４）適応制御処理（図１７） 重輻輳検出回路１５０が外部インタフェース回路１４４
を介してＣＰ回路１４０に割込みをかけると、図１７に
示される適応制御処理起動が起動される（Ｓ２１）。適
応制御処理が起動されると、ＣＰ回路１４０は、外部イ
ンタフェース回路１４４を介して重輻輳検出回路１５０
の輻輳カウンタ１５８の値を読み込み、その値をＮに代
入する（Ｓ２２）。Ｎが確定すると、バースト長の規制
値を予め設定されている許容バースト長の１／Ｎとする
（Ｓ２３）。
【００６９】次に、バースト長の規制値を予め設定され
ている最小バースト長の値と比較する（Ｓ２４）。バー
スト長の規制値が最小バースト長の値を上回る場合に
は、平均セル速度の規制値を予め設定されている許容平
均セル速度とし（Ｓ２５）、ピークセル速度の規制値を
予め設定されている許容ピークセル速度とする（Ｓ２
６）。全ての規制値が確定すると、規制値をＲＭセルに
書き込み、ＲＭ送信インタフェース回路１４８を介して
ＲＭセル送信を依頼する（Ｓ２７）。ＲＭセル送信を依
頼すると、適応制御割込待ちへと戻る（Ｓ２８）。
【００７０】バースト長の規制値が最小バースト長の値
を下回る場合には、バースト長の規制値を予め設定され
ている最小バースト長に設定する（Ｓ２９）。バースト
長の規制値を予め設定されている最小バースト長を短く
することで対応できた分（バースト長の規制値／設定さ
れている最小バースト長）をＮから差引き、Ｍとする
（Ｓ３０）。Ｍが確定すると、平均セル速度の規制値を
予め設定されている許容平均セル速度の１／Ｍとする
（Ｓ３１）。
【００７１】次いで、平均セル速度の規制値を予め設定
されている最小平均セル速度の値と比較する（Ｓ３
２）。平均セル速度の規制値が最小平均セル速度の値を
上回る場合には、ピークセル速度の規制値を予め設定さ
れている許容ピークセル速度とする（Ｓ３３）。全ての
規制値が確定すると、該規制値をＲＭセルに書き込み、
ＲＭ送信インタフェース回路１４８を介してＲＭセル送
信を依頼する（Ｓ３４）。ＲＭセル送信を依頼すると、
適応制御割込待ちへと戻る（Ｓ３５）。
【００７２】平均セル速度の規制値が最小平均セル速度
値を下回る場合には、平均セル速度の規制値を予め設定
されている平均セル速度の値とする（Ｓ３６）。次に、
Ｍから平均セル速度を小さくすることで対応できた分
（許容平均セル速度の許容値／最小平均セル速度）をＭ
から差引き、Ｌとする（Ｓ３７）。Ｌが確定すると、ピ
ークセル速度の規制値を予め設定されている許容ピーク
セル速度の１／Ｌとする（Ｓ３８）。全ての規制値が確
定すると、該規制値をＲＭセルに書き込み、ＲＭ送信イ
ンタフェース回路１４８を介してＲＭセル送信を依頼す
る（Ｓ４０）。ＲＭセル送信を依頼すると、適応制御割
込待ちへと戻る（Ｓ４０）。
【００７３】［ネットワーク接続装置２００の動作］ （１）動作概要 ネットワーク接続装置２００がＲＭセル１０を受信する
と、ＲＭセル１０はセル分配回路２５０を介してＲＭセ
ル受信回路２４０に入力される。ＲＭセル１０が入力さ
れたＲＭセル受信回路２４０は、アドレス情報をもとに
ＲＭセルが自宛のＲＭセルか折り返しのＲＭセルである
かを判定する。判定の結果、折り返しのＲＭセルである
場合には、ＲＭセルをネットワーク６へ折り返す。判定
の結果、自宛のＲＭセルである場合には、ＲＭセル１０
に書かれているバースト長の値を読み込み、バースト分
割制御回路２２０のバースト長規制値レジスタ２２７に
書き込む。次に、ＲＭセル１０に書かれている平均セル
速度の値を読み込み、その平均セル速度の値とバースト
長の値の値に対応するバースト間隔を算出し、バースト
分割制御回路２２０の遅延回路２２４に書き込む。
【００７４】規制値の更新が終了すると、規制フラグメ
モリ２２５をＯＮとし、バースト分割制御回路２２０を
起動する。このとき、ＲＭフラグメモリ２２８をＯＮと
し、ＲＭセルによるトラヒック規制中であることを示
す。また、前記バースト間隔をパケット読出遅延回路２
１０の遅延レジスタ２１５に書き込み、規制フラグメモ
リ２１３をＯＮとしパケット読出遅延回路２１０を起動
する。
【００７５】さらに、ＲＭセル１０に書かれているピー
クセル速度の値を読み込み、その値をＣＬＡＤ回路２７
０へ渡す。
【００７６】ネットワーク接続装置２００が輻輳ビット
がＯＮとなっているＦＥＣＮセル１１を受信すると、該
ＦＥＣＮセル１１は、セル分配回路２５０を介してＦＥ
ＣＮセル受信回路２６０に入力される。ＦＥＣＮセル１
１が入力されたＦＥＣＮセル受信回路２６０は、ＦＥＣ
Ｎセル１１に書き込まれたアドレス情報をもとにＦＥＣ
Ｎセルが自宛のＦＥＣＮセルか折り返しＦＥＣＮセルで
あるかを判定する。折り返しＦＥＣＮセルである場合に
は、該ＦＥＣＮセルをネットワーク６へ折り返す。自宛
のＦＥＣＮセルである場合には、バースト分割制御回路
２２０の規制フラグメモリ２２５をＯＮとしバースト分
割制御回路２２０を起動し、また、パケット読出遅延回
路２１０の規制フラグメモリ２１３をＯＮとしパケット
読出遅延回路２１０を起動する。
【００７７】（２）バースト分割制御回路２２０の動作 規制フラグメモリ２２５がＯＦＦのときには、ＣＬＡＤ
回路２７０からのセル送出完了信号をそのまま次セル切
出許可信号としてＣＬＡＤ回路２７０に帰還する。規制
フラグメモリ２２５がＯＮとなると、ＣＬＡＤ回路２７
０からのセル送出完了信号がＯＮとなるごとに、セルカ
ウンタ２２３が＋１カウントアップされる。セルカウン
タ２２３の値が更新されると、セルカウンタ２２３のカ
ウント値がバースト長比較回路２２２に入力される。セ
ルカウンタ２２３のカウント値が入力されると、バース
ト長比較回路２２２は、ＲＭフラグメモリ２２８がＯＮ
となっているときには、入力されたカウント値をバース
ト長規制値レジスタ２２７の規制値と比較する。ＲＭフ
ラグメモリ２２８がＯＦＦとなっているときには、入力
された規制値をバースト長規制値メモリ２２６の規制値
と比較する。セルカウンタ２２３の値が比較した値を上
回るときには、バースト長規制信号をＯＮからＯＦＦへ
と変化させる。上回らないときには、バースト長規制信
号をＯＦＦのままにしておく。
【００７８】バースト長規制信号がＯＦＦのときには、
ＣＬＡＤ回路２７０からのセル送出完了信号をそのまま
次セル切出許可信号としてＣＬＡＤ回路２７０に帰還す
る。バースト長規制信号がＯＮのときには、ＣＬＡＤ回
路２７０からのセル送出完了信号を遅延回路２２４を経
由し、セルカウンタ２２３の値を０クリアした後に、次
セル切出許可信号としてＣＬＡＤ回路２７０に帰還する
ように切り替わる。すると、セル送出信号がＯＦＦから
ＯＮへと変化しても、遅延時間の分だけＣＬＡＤ回路２
７０からのセル送出が停止するので、ＡＴＭネットワー
ク６におけるバースト長が短くなる。
【００７９】（３）パケット読出遅延回路２１０の動作 パケット読出遅延回路２１０は、規制フラグメモリ２１
３がＯＦＦのときに、ＣＬＡＤ回路２７０からのパケッ
ト書込許可信号が入力されると端末インタフェース回路
２８０に入力していたビジー信号を停止する。一方、規
制フラグメモリ２１３がＯＮのときには、ＣＬＡＤ回路
２７０からのパケット書込許可信号が遅延回路２１１を
経由し、端末インタフェース回路２８０に入力していた
ビジー信号を所定時間遅延して停止する。すると、パケ
ット書込許可信号がＯＦＦからへＯＮへと変化しても、
遅延時間の分だけビジー信号が送出される分だけ、パケ
ット端末２０１からのパケット到着間隔が大きくなり、
平均セル速度が減少する。
【００８０】［実施例１の効果］以上述べたように、本
実施例ではバッファに輻輳が生じたときに、この輻輳が
自律的に解消する軽輻輳であるのか端末装置に対してフ
ィードバック制御を行ってＡＴＭ交換機にとって負担の
小さいトラヒックへと変更する必要がある重輻輳である
のかを判定し、重輻輳の場合にのみトラヒック規制を行
うことができる。したがって、本実施例によれば、自律
的に解消する軽輻輳の場合には端末装置に対しフィード
バック制御を行わないので、過重なフィードバックによ
る無駄が少なく、回線利用率を高めることができる。
【００８１】また、本実施例では、バッファに輻輳が生
じたときに、輻輳の深刻さに応じて適応的にフィードバ
ック制御を行うことができるので、ＡＴＭ交換機にとっ
て負担の大きいトラヒックから順にフィードバック制御
を行うことができる。したがって、本実施例によれば、
ＡＴＭ交換機にとって負担の大きいトラヒックに対して
大きなフィードバック制御を行う公平なフィードバック
制御を行うことが可能となる。
【００８２】さらに、本実施例では、フィードバック制
御に対する許容応答時間は、バースト間隔のオーダーと
なる。したがって、本実施例によれば、許容応答時間に
対する要求が緩やかであるので、伝送遅延時間が必然的
に大きくなる広域網でＡＢＲサービスを運用することが
可能となる。
【００８３】それに加え、許容応答時間に対する要求が
緩やかである本実施例によれば、フィードバック制御の
応答時間に対する性能があまり要求されないので、ネッ
トワーク接続装置においてトラヒック制御回路の実装が
容易である。
【００８４】そして、許容応答時間に対する要求が緩や
かである本実施例によれば、ＡＴＭ交換機においてもフ
ィードバック制御を行うためのＲＭセルの送信回路実装
が容易である。特に、ＲＭセルは、従来、発信側にセル
戻すＢＥＣＮ（Back Explicite Congestion Notificati
on)方式のみで用いられていたが、本実施例によれば、
ＡＴＭ交換機においてＶＣＩテーブルの逆引きを行う必
要のない着信側にセル送出するＦＥＣＮ方式に対しても
用いることができる。
【００８５】［実施例２］本発明にかかる第２の実施例
を説明する。第１の実施例では、本発明を輻輳が生じた
ときに端末に対してフィードバック制御を行うことによ
って流入するトラヒックを規制するＡＢＲサービスをサ
ポートする交換機に対して適用したのに対して、第２の
実施例では、端末装置に対してフィードバック制御を行
う代りに、交換機の入り側でＵＰＣ （Usage Paramete
r Control）制御により負担の大きいトラヒックのセル
を廃棄することによって流入するトラヒックを規制する
交換機に対して適用する。
【００８６】この実施例は、統計多重を行うＡＴＭ交換
機３００において、入回線インタフェース３２０内のＵ
ＰＣ（Usage Parameter Control）回路４００が、ＡＴ
Ｍ交換機に流入するトラヒックのバースト長および平均
セル速度ならびにピークセル速度の許容値を輻輳の深刻
さに応じて適応的に変化させる。交換機３００に重輻輳
が生じたときに、ＵＰＣ回路４００では、最大バースト
長監視回路４３０によりバースト長の規制値を変化さ
せ、ＵＰＣ回路４００内に設けたバースト到着判定回路
５００により平均セル速度の規制値を変化させる。さら
には、間欠リーキーバケット回路４２０によりピークセ
ル速度規制値を変化させる。これら一連の動作によっ
て、ＡＴＭ交換機に流入するトラヒックのバースト長、
および均セル速度ならびにピークセル速度の規制値を輻
輳の深刻さに応じて適応的に変化させる制御を行うＡＴ
Ｍ交換機を実現した。
【００８７】［ＡＴＭ交換機３００の構成］本実施例の
ＡＴＭ交換機３００の構成を図１８に示す。統計多重を
行うＡＴＭ交換機３００は、スイッチ回路１１０と、複
数のバッファキュー１３０−１〜１３０−ｎと、バッフ
ァ１３０内のセルの待行列長を観測する複数の行列長カ
ウンタ１３１−１〜１３１−ｎと、生じた輻輳が自律的
に解消する軽輻輳であるのかフィードバック制御が必要
な重輻輳であるのかを判定する複数の重輻輳検出回路１
５０−１〜１５０−ｎと、複数の出回線インタフェー回
路１６０−１〜１６０−ｎと、複数の入回線インタフェ
ース回路３２０−１〜３２０−ｎと、制御プロセッサ
(ＣＰ:Control Processor）３４０とから構成される。
【００８８】各入回線インタフェース３２０は、それぞ
れ、光／電気変換（Ｏ／Ｅ）回路１２１と、複数のＵＰ
Ｃ（Usage Parameter Control）回路４００−１〜４０
０−ｎを有している。スイッチ回路１１０は、セルをＶ
ＣＩ（Virtual Channel Identifier）に応じて出回線ご
とに設けられているバッファ１３０へ振り分ける交換処
理を行う。また、ＦＥＣＮ（Forward Explicite Conges
tion Notification）信号がＯＮとなったときには、各
セルのヘッダ中の輻輳ビットを１と書き換える機能を有
する。バッファ１３０は、統計多重を行い、交換処理に
よって生じたセルの衝突を緩衝し、ネットワーク６へ送
出する。
【００８９】（１）ＣＰ回路３４０（図１９） ＣＰ回路３４０は、図１９に示すように、ＣＰＵ（Cent
ral Processing Unit）１４１と、セルインターフェー
ス回路１４２と、スイッチインターフェース回路１４３
と、外部インターフェース回路１４４と、閾値設定処理
ソフトウエアメモリ１４６と、ＵＰＣ適応処理ソフトウ
エアメモリ３４７と，ＵＰＣインタフェース回路３４８
から構成され、それら各回路は、バスインターフェース
制御回路１４５によって制御されるバスで結合されてい
る。
【００９０】（２）重輻輳検出回路１５０（図１１） 重輻輳検出回路１５０は、実施例１と同じ図１１に示さ
れる構成であり、説明を省略する。
【００９１】［ＵＰＣ回路４００の構成］（図２０） 本実施例では、図２０に示すように、ＵＰＣ回路４００
をバースト到着判定回路５００と、平均セル速度用閾値
メモリ４１１と、比較回路４１２と、間欠リーキーバケ
ット回路４２０と、最大バースト長監視回路４３０から
構成する。間欠リーキーバケット回路４２０は、アップ
ダウンカウンタ４２１と、ピークセル速度用閾値メモリ
４２２と、比較回路４２３と、間欠タイマ４２４から構
成される。この間欠リーキーバケット回路４２０は、バ
ーストが開始してから終了するまでの期間における平均
セル速度を観測することによってピークセル速度が規程
値を上回ったことを検出する。最大バースト長監視回路
４３０は、バースト長カウンタ４３１と、バースト長用
閾値メモリ４３２と、比較回路４３３から構成される。
この最大バースト長監視回路４３０は、バーストが開始
してから終了するまでの期間におけるセル到着数を累積
し、累積値とバースト長の規制値を比較することによっ
てバースト長が規制値を上回ったことを検出する。バー
スト到着判定回路５００は、バースト内のセル間隔が一
定でないバーストに対してバーストが開始したときにそ
れと同期して、バースト信号をＯＮとし、バーストが終
了したときにそれと同期して、バースト信号をＯＦＦと
する。
【００９２】（１）バースト到着判定回路５００の構成
（図２１） 図２１に示すバースト到着判定回路５００は、バースト
内のセル間隔が一定でないバーストに対してバーストが
開始したときにそれと同期して、バースト信号をＯＮと
し、バーストが終了したときにそれと同期して、バース
ト信号をＯＦＦとする機能を担う。本実施例では、バー
スト到着判定回路５００は、リーキーバケット回路５１
０と、リーキーバケットのカウンタ値（バケツの深さ）
の増加率をモニタするリーキーバケットモニタ回路５２
０とを有している。リーキーバケット回路５１０は、ア
ップダウンカウンタ５１１と、減算タイマ５１２とを有
している。リーキーバケットモニタ回路５２０は、観測
タイマ５２１と、遅延回路５２２と、比較回路５２３
と、切替カウンタ５２４と、バーストフラグ５２５を有
している。比較回路５２３は、リーキーバケット回路５
１０のアップダウンカウンタ５１１の値（バケツの深
さ）を平均セル速度用閾値メモリ４１１の内容と比較す
ることによって平均セル速度が規制値を上回ったことを
検出する。
【００９３】（２）間欠リーキーバケット回路４２０の
構成（図２０） ピークセル速度が規制値を上回ったことを検出すること
を担う間欠リーキーバケット回路４２０は、既述のよう
に、アップダウンカウンタ４２１と、間欠タイマ４２４
と、ピークセル速度用閾値メモリ４２２と、比較回路４
２３とを有している。この間欠リーキバケット回路４２
０は、カウントダウンが常に行われているのではなく、
バーストが開始してから終了するまでの期間のみにカウ
ントダウンを行うこと特色を有する。
【００９４】（３）最大バースト長監視回路４３０の構
成（図２０） バースト長監視回路４３０は、既述のように、バースト
長カウンタ４３１と、バースト長用閾値メモリ４３２
と、比較回路４３３とを有している。このバースト長監
視回路４２０は、バーストが開始してから終了するまで
の期間のみにおいて、カウンタ４３１のカウントアップ
を行い、バーストが終了すると、カウント値を０クリア
する点に特色を有する。
【００９５】［ＡＴＭ交換機３００の動作］ （１）動作概略 本実施例のＡＴＭ交換機３００の立ち上げ時に、図１６
に示した閾値設定処理を行い、図１１に示した重輻輳検
出回路１５０の第１閾値メモリ１５２−１と第２閾値メ
モリ１５２−２に第１閾値の値と第２閾値の値を格納す
る。さらに、バッファ内で生じるセルの待ち行列長が第
１の閾値を超えてから、第１の閾値を超えてから第２の
閾値の値へ戻るまでの許容時間を決定し、許容時間メモ
リ１５７に格納する。
【００９６】図１８に示すＡＴＭ交換機３００にセル１
１が流入し始めると、スイッチ回路１１０が交換処理を
行い、セルをＶＣＩに応じて出回線ごとに設けられてい
るバッファ１３０へ格納する。バッファ１３０にセル１
１が流入すると、行列長カウンタ１３１は、セルが一個
格納されるごとに＋１カウントアップする。また、セル
が一個読み出されるごとにー１カウントダウンする。
【００９７】重輻輳検出回路１５０には、行列長カウン
タ１３１の値がカウント値が変わるごとに入力される。
図１１に示す重輻輳検出回路１５０では、カウント値が
入力されると、第１閾値比較回路１５１−１が、入力さ
れたカウント値が第１閾値メモリ１５２−１に格納され
た第１の閾値を超えていないかどうかを調べる。カウン
ト値が第１の閾値を超えて入る場合には、アンド回路１
５４を介してタイマ１５３の出力がタイマカウンタ１５
５に入力され、タイマの出力の累積を開始する。閾値を
超えていない場合には、何も行わない。引き続き、重輻
輳検出回路１５０では、第２閾値比較回路１５１−２
が、入力されたカウント値が第２閾値メモリ１５２−２
に格納された第２の閾値以下になっていないかどうかを
調べる。カウント値が第２の閾値以下になっている場合
には、タイマカウンタ１５５の累積値を０クリアする。
【００９８】行列長カウンタ１３１のカウント値が第２
の閾値以下に復帰せず、タイマカウンタ１５５がタイマ
カウントの累積を継続し、許容時間比較回路１５６に入
力されるタイマカウント値が許容時間メモリ１５７に格
納された許容時事間を超えると、重輻輳が発生したと判
断し、ＵＰＣ回路４００を起動する。さらに、ＵＰＣ回
路４００が起動されると、スイッチ回路１１０は、各セ
ルのヘッダ中の輻輳ビットを１と書き換える。
【００９９】（２）閾値設定処理（図１６） 本実施例の閾値設定処理は、図１６に示した記述の実施
例１と同様であるので説明を省略する。
【０１００】（３）重輻輳検出回路１５０の動作 本実施例の重輻輳検出回路１５０の動作は、記述の実施
例１と同様であるので説明を省略する。
【０１０１】（４）ＵＰＣ適応制御処理（図２２） 本実施例のＵＰＣ適応制御処理を図２２を用いて説明す
る。重輻輳検出回路１５０が外部インターフェース回路
１４４を介してＣＰ回路３４０に割込みをかけると、Ｕ
ＰＣ適応制御処理起動が起動される（Ｓ５１）。ＵＰＣ
適応制御処理起動が起動されると、ＣＰ回路３４０は、
外部インターフェース回路１４４を介して重輻輳検出回
路１５０の輻輳カウンタ１５８の値を読み込み、その値
をＮに代入する（Ｓ５２）。Ｎが確定すると、バースト
長の規制値を予め設定されている許容バースト長の１／
Ｎとする（Ｓ５３）。次に、バースト長の規制値を予め
設定されている最小バースト長の値と比較する（Ｓ５
４）。バースト長の規制値が最小バースト長の値を上回
る場合には、バースト長の規制値をバースト長用閾値メ
モリ４３２に書き込む（Ｓ５５）。バースト長用閾値メ
モリ４３２の内容をバースト長の規制値に書き替える
と、ＵＰＣ適応制御割込待ちへと戻る（Ｓ５６）。
【０１０２】ステップＳ５４で、バースト長の規制値が
最小バースト長の値を下回る場合には、バースト長の規
制値を予め設定されている最小バースト長の値とする
（Ｓ５７）。次に、輻輳カウンタ１５９の値Ｎからバー
スト長を短くすることで対応できた分（許容バースト長
記聖地／最小バースト値）を差引き、Ｍとする（Ｓ５
８）。Ｍが確定すると、平均セル速度の規制値を予め設
定されている許容平均セル速度の１／Ｍとする（Ｓ５
９）。
【０１０３】ステップＳ５９で得られた平均セル速度の
規制値を予め設定されている最小平均セル速度の値と比
較する（Ｓ６０）。平均セル速度の規制値が最小平均セ
ル速度の値を上回る場合には、バースト長の規制値であ
る最小バースト長の値をバースト長用閾値メモリ４３２
に書き込みその内容を更新する（Ｓ６１）。平均セル速
度の規制値をリーキーバケット回路５１０の減算タイマ
５１２に書き込み減算タイマの周期を更新する（Ｓ６
２）。規制値を書き込むと、ＵＰＣ適応制御割込待ちへ
と戻る（Ｓ６３）。
【０１０４】ステップＳ６０で、平均セル速度の規制値
が最小平均セル速度値を下回る場合には、平均セル速度
の規制値を予め設定されている平均セル速度の値とする
（Ｓ６４）。次に、Ｍから平均セル速度を小さくするこ
とで対応できた分（許容平均セル速度規制値／最小平均
セル速度）を差引き、Ｌとする（Ｓ６５）。Ｌが確定す
ると、ピークセル速度の規制値を予め設定されている許
容ピークセル速度の１／Ｌとする（Ｓ６６）。バースト
長の規制値である最小バースト長の値をバースト長用閾
値メモリ４３２に書き込み最小バースト長の値を更新す
る（Ｓ６７）。平均セル速度の規制値をリーキーバケッ
ト回路５１０の減算タイマ５１２に書き込み減算タイマ
の周期を更新する（Ｓ６８）。ピーク平均セル速度の規
制値を間欠リーキーバケット回路４２０の間欠タイマ４
２４に書き込み間欠タイマ周期を更新する（Ｓ６９）。
規制値を書き込むと、ＵＰＣ適応制御割込待ちへと戻る
（Ｓ７０）。
【０１０５】［ＵＰＣ回路４００の動作］ （１）バースト到着判定回路（図２１）の動作 リーキーバケット回路５１０は、セルが到着するごとに
アップダウンカウンタ５１１をカウントアップする。そ
れと同時に減算タイマ５１２は、アップダウンカウンタ
５１１の値が０となるまで一定の割合でカウントダウン
する。リーキーバケットモニタ回路５２０では、一定周
期でリーキーバケット回路５１０から現在のカウンタ値
（バケツの深さ）を読み出し、前に読み出したカウンタ
値（バケツの深さ）との差を求める。このとき、観測タ
イマ５２１が一定周期で読出要求信号を出力する。読出
要求信号を出力すると、アップダウンカウンタ５１１か
ら現在のカウンタ値（バケツの深さ）が出力される。カ
ウンタ値（バケツの深さ）が出力されると、比較回路５
２３は、遅延回路５２２に保存されている前に読み出し
たカウンタ値（バケツの深さ）との差を求める。
【０１０６】現在のカウンタ値（バケツの深さ）と前に
読み出したカウンタ値（バケツの深さ）との差が正に変
わると、リーキーバケットモニタ回路５２０は、バース
トが到着したと判断し、バースト信号をＯＮとする。こ
のとき、比較回路５２３は、バーストフラグ５２５を０
から１に書き換える。バーストフラグ５２５が０から１
に書き換わると、バースト信号がＯＦＦからＯＮに変化
する。それと同時に、切替カウンタ５２４を０クリアす
る。
【０１０７】現在のカウンタ値（バケツの深さ）と前に
読み出したカウンタ値（バケツの深さ）との差が、複数
回連続して０または負の場合には、リーキーバケットモ
ニタ回路５２０は、バーストが終了したと判断し、バー
スト信号をＯＦＦとする。このとき、比較回路５２３
は、差が０のときには切替カウンタ５２４をカウントア
ップする。切替カウンタ５２４がオーバーフローすると
バーストフラグ５２５が０から１に書き換わる。バース
トフラグ５２５を書き換えると、切替カウンタ５２４を
０クリアする。
【０１０８】以上、リーキーバケット回路５１０とリー
キーバケットモニタ回路５２０の一連の動作により、バ
ースト内のセル間隔が一定でないバーストに対してバー
ストが開始したときにそれと同期して、バースト信号を
ＯＮとし、バーストが終了したときにそれと同期して、
バースト信号をＯＦＦとする動作を行うことができる。
それと同時に、アップダウンカウンタ５１１の値が変化
すると、比較回路５２３は、カウンタ値（バケツの深
さ）を平均セル速度用閾値メモリ４１１と比較する。カ
ウンタ値（バケツの深さ）が平均セル速度用閾値メモリ
４１１の値を上回るとこには、ＵＰＣ回路４００が平均
セル速度が規制値を上回ったと判断し、廃棄信号をＯＮ
とする。
【０１０９】（２）間欠リーキーバケット回路（図２
０）の動作 間欠リーキーバケット回路４２０では、セルが到着する
ごとにアップダウンカウンタ４２１をカウントアップす
る。間欠タイマ４２４は、バースト信号がＯＮのときに
カウンタ値（バケツの深さ）が０となるまでカウントダ
ウンを行う。バースト信号がＯＦＦのときには、何も行
わない。したがって、このときには、カウンタ値（バケ
ツの深さ）は、一定に保たれる。それと同時に、アップ
ダウンカウンタ４２１の値が変化すると、比較回路４２
３は、カウンタ値（バケツの深さ）をピークセル速度用
閾値メモリ４２２と比較する。カウンタ値（バケツの深
さ）がピークセル速度用閾値メモリ４２２の値を上回る
ときには、間欠リーキーバケット回路４２０がピークセ
ル速度が規制値を上回ったと判断し、廃棄信号をＯＮと
する。
【０１１０】（３）バースト長監視回路（図２０）の動
作 バースト長監視回路４３０は、セルが到着するごとにバ
ースト長カウンタ４３１をカウントアップする。バース
ト信号がＯＮからＯＦＦに変化するとバースト長カウン
タ４３１のカウント値を０クリアする。バースト長カウ
ンタ４３１の値が変化すると、比較回路４３２は、カウ
ンタ値をバースト長用閾値メモリ４３２と比較する。カ
ウンタ値がバースト長用閾値メモリ４３２の値を上回る
ときには、バースト長監視回路４３０がバースト長が規
制値を上回ったと判断し、廃棄信号をＯＮとする。
【０１１１】［実施形態２の効果］以上述べたように、
本実施例によれば、バッファに輻輳が生じたときに、自
律的に解消する軽輻輳であるかトラヒック規制が必要で
ある重輻輳かを判定し、自律的に解消する軽輻輳のとき
にはセルの廃棄を行わないので、ＵＰＣ制御による過剰
なセル廃棄による再送オーバーヘッドを防止でき、エン
ドツーエンドのスループットを高めることができる。
【０１１２】また、本実施例によれば、バッファに輻輳
が生じたときに、輻輳の深刻さに応じて適応的にＵＰＣ
制御を行うことができるので、ＡＴＭ交換機にとって負
担の大きいトラヒックから順にセル廃棄を行う。したが
って、ＡＴＭ交換機にとって負担の小さなトラヒックに
対してセル廃棄を行なわない公平なＵＰＣ制御を行うこ
とが可能となる。
【０１１３】さらに、本実施例によれば、ＵＰＣ制御の
パラメータを変更するための許容時間は、バースト間隔
のオーダーとなる。したがって、ＵＰＣ制御のパラメー
タを変更するための許容時間に対する要求が緩やかであ
るので、変更処理の実装が容易である。
【０１１４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、バ
ッファに輻輳が生じたときに、自律的に解消する軽輻輳
であるのかトラヒック規制が必要な重輻輳であるのかを
判定し、重輻輳の場合にのみトラヒック規制を行うの
で、過剰なトラヒック規制による無駄なオーバーヘッド
が少なく、回線利用率を高めることができる。
【０１１５】また、本発明によれば、バッファに輻輳が
生じたときに、輻輳の深刻さに応じて適応的にトラヒッ
ク規制を行うことができるので、ＡＴＭ交換機にとって
負担の大きいトラヒックから順に規制がかかる。したが
って、ＡＴＭ交換機にとって負担の大きいトラヒックに
対して大きな規制を行う公平なトラヒック規制を行うこ
とが可能となる。
【０１１６】さらに、本発明によれば、トラヒック規制
処理の処理時間は、バースト間隔のオーダーとなる。し
たがって、トラヒック規制処理の応答時間に対する要求
が緩やかであるので、伝送遅延時間が必然的に大きくな
る広域網でＡＢＲサービスを運用可能となる。また、ト
ラヒック規制処理に対する応答時間に対する要求が緩や
かであるので、トラヒック規制処理の実装が容易であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】軽輻輳と重輻輳の相違を説明する図。
【図２】閾値トリガ方式の概要を示す図。
【図３】待行列長の分布の時間遷移を示す図。
【図４】タイムアウト方式の概要を示す図。
【図５】本発明が適用されるＡＴＭネットワークを示す
概念図。
【図６】ＡＴＭネットワークにおけるＡＢＲサービスの
概要を示す概念図。
【図７】ＡＴＭネットワークにおけるセルのフォーマッ
トを示す図。
【図８】ＡＴＭネットワークの適応形態を示す図。
【図９】本発明をＡＢＲサービスに適用したＡＴＭ交換
機の構成を示す図。
【図１０】本発明をＡＢＲサービスに適用したＡＴＭ交
換機のＣＰの構成を示す図。
【図１１】本発明の重輻輳検出回路の構成を示す図。
【図１２】ＡＴＭネットワークでのネットワーク接続装
置の構成を示す図。
【図１３】ＡＴＭネットワーク接続装置のＣＬＡＤ回路
の構成を示す図。
【図１４】バースト長を制御するためのバースト分割制
御回路の構成を示す図。
【図１５】平均セル速度を制御するためのパケット読出
遅延回路の構成を示す図。
【図１６】本発明が適用されるＡＴＭ交換機における閾
値設定処理を示すＰＡＤ図。
【図１７】本発明が適用されるＡＴＭ交換機における適
応設定処理を示すＰＡＤ図。
【図１８】本発明をＵＰＣに適用したＡＴＭ交換機の構
成を示す図。
【図１９】本発明をＵＰＣに適用したＡＴＭ交換機のＣ
Ｐの構成を示す図。
【図２０】ＵＰＣ回路の構成を示す図。
【図２１】バースト到着判定回路を示す図。
【図２２】本発明をＵＰＣに適用したＡＴＭ交換機にお
ける適応設定処理を示すＰＡＤ図。
【符号の説明】
６ ＡＴＭネットワーク １００，３００ ＡＴＭ交換機 １２０，３２０ 入回線インタフェース １３０ バッファキュー １３１ 行列長カウンタ １４０，３４０ 制御プロセッサＣＰ １５０ 重輻輳判定回路 １６０ 出回線インタフェース １７０ ＲＭセル送信回路 ２００ ネットワーク接続装置 ２０１ パケット端末装置 ２１０ パケット読出遅延回路 ２２０ バースト分割制御回路 ２７０ ＣＬＡＤ回路 ４００ ＵＰＣ回路 ５００ バースト到着判定回路

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バッファ内で生じるセルの待行列長を観
    測するＡＴＭ交換機において、バッファ内で生じるセル
    の待行列長が第１の閾値を超えてから、第１の閾値を超
    えてから第２の閾値の値へ復帰するまでの許容時間を決
    定する許容時間決定手段と、セルの待行列長が第１の閾
    値を超えてから許容時間までに第１の閾値よりも小さい
    か等しい第２の閾値以下の値へ復帰する復帰確率を推定
    する復帰確率推定手段と、セルの待行列長が第１の閾値
    を超えてから許容時間までに第２の閾値以下の値へ復帰
    しているかどうかを判定する復帰判定手段と、セルの待
    行列長が第２の閾値以下の値へ復帰していないときにの
    み端末に対して許容時間を超えた時間に応じて適応的に
    フィードバックをかける適応トラヒック制御手段からな
    り、輻輳の深刻さに応じて適応的にトラヒック流量制御
    を行うことを特徴とするＡＴＭ交換機。
  2. 【請求項２】 バッファ内で生じるセルの待行列長を観
    測するＡＴＭ交換機において、バッファ内で生じるセル
    の待行列長が第１の閾値を超えてから、第１の閾値を超
    えてから第２の閾値の値へ復帰するまでの許容時間を決
    定する許容時間決定手段と、セルの待行列長が第１の閾
    値を超えてから、許容時間までに、第１の閾値よりも小
    さいか等しい第２の閾値以下の値へ復帰する復帰確率を
    推定する復帰確率推定手段と、セルの待行列長が第１の
    閾値を超えてから許容時間までに第２の閾値以下の値へ
    復帰しているかどうかを判定する復帰判定手段と、セル
    の待行列長が第２の閾値以下の値へ復帰していないとき
    にのみフィードバック制御が必要である重輻輳の発生を
    警告する重輻輳発生警告手段からなり、重輻輳の誤警報
    確率を許容値以下に抑制すること特徴とするＡＴＭ交換
    機。
  3. 【請求項３】 バッファ内で生じるセルの待行列長を観
    測するＡＴＭ交換機において、バッファ内で生じるセル
    の待行列長が第１の閾値を超えてから、第１の閾値を超
    えてから第２の閾値の値へ復帰するまでの許容時間を決
    定する許容時間決定手段と、セルの待行列長が第１の閾
    値を超えてから許容時間までに第１の閾値よりも小さい
    か等しい第２の閾値以下の値へ復帰する復帰確率を推定
    する復帰確率推定手段と、セルの待行列長が第１の閾値
    を超えてから許容時間までに第２の閾値以下の値へ復帰
    しているかどうかを判定する復帰判定手段と、セルの待
    行列長が第２の閾値以下の値へ復帰していないときに端
    末装置に対して許容時間を超えた時間に応じて適応的に
    バースト長を変更するウインドベースのトラヒック流量
    制御を行うバースト長変更手段からなり、輻輳の深刻さ
    に応じて適応的にトラヒック流量制御を行うことを特徴
    とするＡＴＭ交換機。
  4. 【請求項４】 バッファ内で生じるセルの待行列長を観
    測するＡＴＭ交換機において、バッファ内で生じるセル
    の待行列長が第１の閾値を超えてから、第１の閾値を超
    えてから第２の閾値の値へ復帰するまでの許容時間を決
    定する許容時間決定手段と、セルの待行列長が第１の閾
    値を超えてから許容時間までに第１の閾値よりも小さい
    か等しい第２の閾値以下の値へ復帰する復帰確率を推定
    する復帰確率推定手段と、セルの待行列長が第１の閾値
    を超えてから許容時間までに第２の閾値以下の値へ復帰
    しているかどうかを判定する復帰判定手段と、セルの待
    行列長が第２の閾値以下の値へ復帰していないときに端
    末装置に対して許容時間を超えた時間に応じて適応的に
    平均セル速度を変更するレートベースのトラヒック流量
    制御を行う平均セル速度変更手段からなり、輻輳の深刻
    さに応じて適応的にトラヒック流量制御を行うことを特
    徴とするＡＴＭ交換機。
  5. 【請求項５】 バッファ内で生じるセルの待行列長を観
    測するＡＴＭ交換機において、バッファ内で生じるセル
    の待行列長が第１の閾値を超えてから、第１の閾値を超
    えてから第２の閾値の値へ復帰するまでの許容時間を決
    定する許容時間決定手段と、セルの待行列長が第１の閾
    値を超えてから許容時間までに第１の閾値よりも小さい
    か等しい第２の閾値以下の値へ復帰する復帰確率を推定
    する復帰確率推定手段と、セルの待行列長が第１の閾値
    を超えてから許容時間までに第２の閾値以下の値へ復帰
    しているかどうかを判定する復帰判定手段と、セルの待
    行列長が第２の閾値以下の値へ復帰していないときに端
    末装置に対して許容時間を超えた時間に応じて適応的に
    ピークセル速度を変更するレートベースのトラヒック流
    量制御を行うピークセル速度変更手段からなり、輻輳の
    深刻さに応じて適応的にトラヒック流量制御を行うこと
    を特徴とするＡＴＭ交換機。
  6. 【請求項６】 バッファ内で生じるセルの待行列長を観
    測するＡＴＭ交換機において、バッファ内で生じるセル
    の待行列長が第１の閾値を超えてから、第１の閾値を超
    えてから第２の閾値の値へ復帰するまでの許容時間を決
    定する許容時間決定手段と、セルの待行列長が第１の閾
    値を超えてから許容時間までに第１の閾値よりも小さい
    か等しい第２の閾値以下の値へ復帰する復帰確率を推定
    する復帰確率推定手段と、セルの待行列長が第１の閾値
    を超えてから許容時間までに第２の閾値以下の値へ復帰
    しているかどうかを判定する復帰判定手段と、セルの待
    行列長が第２の閾値以下の値へ復帰していないときに端
    末装置に対して許容時間を超えた時間に応じて適応的に
    バースト長を変更するウインドベースのトラヒック流量
    制御を行うバースト長変更手段と、バースト長が最小バ
    ースト長に達したときに、端末装置に対して許容時間を
    超えた時間に応じて適応的に平均セル速度を変更するレ
    ートベースのトラヒック流量制御を行う平均セル速度変
    更手段と、平均セル速度が最小平均セル速度に達したと
    きに、端末装置に対して許容時間を超えた時間に応じて
    適応的にピークセル速度を変更するレートベースのトラ
    ヒック流量制御を行うピークセル速度変更手段からな
    り、輻輳の深刻さに応じて適応的にトラヒック流量制御
    を行うことを特徴とするＡＴＭ交換機。
  7. 【請求項７】 バッファ内で生じるセルの待行列長を観
    測するＡＴＭ交換機において、バッファ内で生じるセル
    の待行列長が第１の閾値を超えてから、第１の閾値を超
    えてから第２の閾値の値へ復帰するまでの許容時間を決
    定する許容時間決定手段と、セルの待行列長が第１の閾
    値を超えてから許容時間までに第１の閾値よりも小さい
    か等しい第２の閾値以下の値へ復帰する復帰確率を推定
    する復帰確率推定手段と、セルの待行列長が第１の閾値
    を超えてから許容時間までに第２の閾値以下の値へ復帰
    しているかどうかを判定する復帰判定手段と、セルの待
    行列長が第２の閾値以下の値へ復帰していないときに許
    容時間を超えた時間に応じて適応的に交換機に流入する
    トラヒックのバースト長を変更するＵＰＣ制御を行うバ
    ースト長変更ＵＰＣ制御手段からなり、輻輳の深刻さに
    応じて適応的にＵＰＣ制御を行うことを特徴とするＡＴ
    Ｍ交換機。
  8. 【請求項８】 バッファ内で生じるセルの待行列長を観
    測するＡＴＭ交換機において、バッファ内で生じるセル
    の待行列長が第１の閾値を超えてから、第１の閾値を超
    えてから第２の閾値の値へ復帰するまでの許容時間を決
    定する許容時間決定手段と、セルの待行列長が第１の閾
    値を超えてから許容時間までに第１の閾値よりも小さい
    か等しい第２の閾値以下の値へ復帰する復帰確率を推定
    する復帰確率推定手段と、セルの待行列長が第１の閾値
    を超えてから許容時間までに第２の閾値以下の値へ復帰
    しているかどうかを判定する復帰判定手段と、セルの待
    行列長が第２の閾値以下の値へ復帰していないときに許
    容時間を超えた時間に応じて適応的に交換機に流入する
    トラヒックの平均セル速度を変更するＵＰＣ制御を行う
    セル速度変更ＵＰＣ制御からなり、輻輳の深刻さに応じ
    て適応的にＵＰＣ制御を行うことを特徴とするＡＴＭ交
    換機。
  9. 【請求項９】 バッファ内で生じるセルの待行列長を観
    測するＡＴＭ交換機において、バッファ内で生じるセル
    の待行列長が第１の閾値を超えてから、第１の閾値を超
    えてから第２の閾値の値へ復帰するまでの許容時間を決
    定する許容時間決定手段と、セルの待行列長が第１の閾
    値を超えてから許容時間までに第１の閾値よりも小さい
    か等しい第２の閾値以下の値へ復帰する復帰確率を推定
    する復帰確率推定手段と、セルの待行列長が第１の閾値
    を超えてから許容時間までに第２の閾値以下の値へ復帰
    しているかどうかを判定する復帰判定手段と、セルの待
    行列長が第２の閾値以下の値へ復帰していないときに許
    容時間を超えた時間に応じて適応的に交換機に流入する
    トラヒックの平均ピーク速度を変更するＵＰＣ制御を行
    う平均ピーク速度変更ＵＰＣ制御手段からなり、輻輳の
    深刻さに応じて適応的にＵＰＣ制御を行うことを特徴と
    するＡＴＭ交換機。
  10. 【請求項１０】 バッファ内で生じるセルの待行列長を
    観測するＡＴＭ交換機において、バッファ内で生じるセ
    ルの待行列長が第１の閾値を超えてから、第１の閾値を
    超えてから第２の閾値の値へ復帰するまでの許容時間を
    決定する許容時間決定手段と、セルの待行列長が第１の
    閾値を超えてから許容時間までに第１の閾値よりも小さ
    いか等しい第２の閾値以下の値へ復帰する復帰確率を推
    定する復帰確率推定手段と、セルの待行列長が第１の閾
    値を超えてから許容時間までに第２の閾値以下の値へ復
    帰しているかどうかを判定する復帰判定手段と、セルの
    待行列長が第２の閾値以下の値へ復帰していないときに
    許容時間を超えた時間に応じて適応的に交換機に流入す
    るトラヒックのバースト長を変更するＵＰＣ制御を行う
    バースト長変更ＵＰＣ制御手段と、バースト長が最小バ
    ースト長に達したときに、許容時間を超えた時間に応じ
    て適応的に交換機に流入するトラヒックの平均セル速度
    を変更するＵＰＣ制御を行う平均セル速度変更ＵＰＣ制
    御手段と、平均セル速度が最小平均セル速度に達したと
    きに、許容時間を超えた時間に応じて適応的に交換機に
    流入するトラヒックのピークセル速度を変更するＵＰＣ
    制御を行うピークセル速度変更ＵＰＣ制御手段からな
    り、輻輳の深刻さに応じて適応的にＵＰＣ制御を行うこ
    とを特徴とするＡＴＭ交換機。
  11. 【請求項１１】 バッファ内で生じるセルの待行列長が
    第１の閾値を超えてから、第１の閾値を超えてから第２
    の閾値の値へ復帰するまでの許容時間を決定する許容時
    間決定手段と、許容時間までに第１の閾値よりも小さい
    か等しい第２の閾値以下の値へ復帰する確率を推定する
    復帰確率推定手段と、セルの待行列長が第１の閾値を超
    えてから許容時間までに第２の閾値以下の値へ復帰して
    いるかどうかを判定する復帰判定手段からなり、セルの
    待行列長が第２の閾値以下の値へ復帰しているときに、
    自律的に解消する軽輻輳と判断し、復帰していないとき
    にフィードバック制御が必要である重輻輳と判断するこ
    とを特徴とする重輻輳／軽輻輳判定装置。
  12. 【請求項１２】 統計多重を行うＡＴＭ交換機におい
    て、個々のコネクションごとの平均セル速度およびピー
    クセル速度およびバースト長の平均ならびにバースト長
    の分散から、個々のコネクションごとのトラヒックのト
    ラヒックの平均セル速度の総和を算出する第１のステッ
    プと、個々のコネクションごとの平均セル速度およびピ
    ークセル速度およびバースト長の平均ならびにバースト
    長の分散から、個々のコネクションごとのトラヒックの
    ピークセル速度の総和を算出する第２のステップと、個
    々のコネクションごとのトラヒックの （バースト長の平均余命）{１−（平均セル速度）／
    （ピークセル速度）} なる量を出回線全体にわたって平均した量である実効平
    均バースト長を算出する第３のステップとを有し、算出
    された平均セル速度の総和およびピークセル速度の総和
    ならびに実効平均バースト長から、交換機のバッファ内
    で生じるセルの待行列長が第１の閾値を超えてから、第
    １の閾値よりも小さいか等しい第２の閾値以下の値へ復
    帰する確率を近似評価する手段を設けたことを特徴とす
    る統計多重を行うＡＴＭ交換機。
  13. 【請求項１３】 統計多重を行うＡＴＭ交換機におい
    て、個々のコネクションごとの平均セル速度、ピークセ
    ル速度、バースト長の平均、バースト長の分散から、個
    々のコネクションごとのトラヒックのトラヒックの平均
    セル速度の総和を算出する第１のステップと、個々のコ
    ネクションごとの平均セル速度、ピークセル速度、バー
    スト長の平均、バースト長の分散から、個々のコネクシ
    ョンごとのトラヒックのピークセル速度の総和を算出す
    る第２のステップと、個々のコネクションごとのトラヒ
    ックの （バースト長の平均余命）{１−（平均セル速度）／
    （ピークセル速度）} なる量を出回線全体にわたって平均した量である実効平
    均バースト長を算出する第３のステップとを有し、算出
    された平均セル速度の総和およびピークセル速度の総和
    ならびに実効平均バースト長から、交換機のバッファ内
    で生じるセルの待行列長が第１の閾値を超えてから、第
    １の閾値よりも小さいか等しい第２の閾値以下の値へ復
    帰する許容時間を近似評価する手段を設けたことを特徴
    とする統計多重を行うＡＴＭ交換機。
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