JPH02288638A

JPH02288638A - 適応制御型パケット多重化方式

Info

Publication number: JPH02288638A
Application number: JP1110350A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Kajiyama; 義夫梶山; Nobuyuki Tokura; 戸倉　信之
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1990-11-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、複数の入力ポートに到着するパケットを一つ
の出力ポートに多重化するパケット多重化方式に関する
。

特に、入力ポートの選択制御を改良した適応制御型パケ
ット多重化方式に関する。

〔従来の技術〕

従来のパケット多重化方式としては、順次入力ボートを
選択する制限式ポーリング方式と、各入力ポートの最大
パケット蓄積量を制限したバッファ量監視方式がある。

第９図は、制限式ポーリング方式によるパケット多重化
方式を示すブロック構成図である。

図において、Ｎ個の入力ポート２１．．２１□、・・・
、２１Ｎに到着する各パケットは、対応する入カバッフ
ァ２３．．２３□、・・・　２３Ｎに蓄積される。制限
式ポーリング装置３１は、各入力ポート２１．〜２１Ｎ
を順次選択する制御信号を出力する。スイッチ２７は、
この制御信号に応じて各入力バッファ２３．〜２３．の
パケットを順次出力ボート３５へ出力する。

なお、各人力バッファ２３から出カポ−１３５に一度に
送出するパケット数には、制限が設けられる。また、選
択された入力バッファ２３にパケットがなければ、次の
入力バッファ２３が選択される。

第１０図は、バッファ量監視制御によるパケット多重化
方式を示すブロック構成図である。

図において、Ｎ個の入力ポート２１．．２１□、・・・
、２１Ｎに到着する各パケットは、対応する入力バッフ
ァ２３．．２３□、・・・　２３．に蓄積される。各人
力バッファ２３１〜２３Ｎのパケット蓄積量は、パケッ
トの入力に応じてカウントアツプし、パケットの出力に
応じてカウントダウンするカウンタ２５．．２５□、・
・・、２５．により計数される。バッファ量監視装置２
９は各カウンタ２５、〜２５．のカウント値を監視して
おり、そのカウント値が最大の入力ポートを選択する制
御信号を出力する。スイッチ２７は、この制御信号に対
応する入力ポートのパケットをその入カバソファから出
力ポート３５へ出力する。

なお、バッファ量監視装置２９に最大パケット蓄積量を
設定し、常に各人力バッファ２３．〜２３Ｎの蓄積量が
それ以下となるように選択制御が行なわれたり、特定の
人力ボートに優先順位を設け、優先順位の高い入力ポー
トの選択を比較的多くする制御が行なわれることがある
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、制限式ポーリング方式では、入力バッファに
蓄積されているパケット数に無関係にポーリングが行な
われている。したがって一部の入力ポートにパケットが
集中して到着した場合には、入力が出力を上回ることが
あり、パケット廃棄を起こす確率が高くなっていた。

また、バッファ量監視方式では、パケットの蓄積量が少
ない入力ポートや優先順位が低い入力ポートは選択され
にくく、その人力バッファのパケットは蓄積されてから
送出されるまでの最大待ち時間が長（なっていた。

本発明は、制限式ポーリング方式とバッファ量監視方式
の両方式の不都合を補うために、各方式を周期的に切り
替える適応制御型パケット多重化方式を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の適応制御型パケット多重化方式の原
理を示すブロック構成図である。

図において、複数の入力ポートにそれぞれ接続され、入
力されるパケットを蓄積する複数の入力バッファと、所
定の制御信号が入力され、その制御信号に応じて選択し
た入力ポートのパケットを出力ポートに出力してパケッ
ト多重化を行なうスイッチとを備えたパケット多重化方
式において、複数の入力バッファのパケットの蓄積量を
監視し、各蓄積量に応じて所定の入力ポートを選択する
制御信号を出力するバッファ量監視手段と、複数の人力
ポートを順次選択する制御信号を出力する制限式ポーリ
ング手段と、バッファ量監視手段および制限式ポーリン
グ手段から出力される各制ｊ１信号を所定の周期で切り
替えてスイッチに送出する切替手段とを備えて構成され
る。

〔作　用〕

本発明適応制御型パケット多重化方式では、バッファ量
監視手段と制限式ポーリング手段を備え、バッファ量監
視手段が出力する制御信号あるいは制限式ポーリンク手
段が出力する制御信号を切替手段が所定の周期で切り替
えてスイッチに出力することができるので、各方式で問
題となっていたパケットの廃棄率の低減および最大待ち
時間の短縮を相補的に実現することが可能となる。

〔実施例〕

第２図は、本発明適応制御型パケット多重化方式の実施
例を示すブロック構成図である。

図において、Ｎ個の人カポ−１−２１，，２１□、・・
・、２１．には、到着するパケットをそれぞれ蓄積する
入力バッファ２３．．２３□、・・・　２３Ｎが接続さ
れる。各人力バッファ２３．〜２３．４は、スイッチ（
ＮＸＩ）２７を介して出力ポート３５に接続される。ま
た、各入力バンファ２３．〜２３８にはその蓄積パケッ
ト数をカウントするカウンタ２５、．２５□、・・・　
２５Ｎが接続される。バッファ量監視装置２９は、各カ
ウンタ２５．〜２５８のカウント値を取り込み、カウン
ト値に応じた所定の制御信号を、切替装置３２の切替部
３３に送出する。制限式ポーリング装置３１は、所定の
制御信号を切替装置３２の切替部３３および切替制御部
３４に送出する。切替部３３は、切替制御部３４から入
力される切替信号に応じて何れか一方を選択しスイッチ
２７に送出する。

ここで、第１図と実施例との対応関係を示す。

入力バッファは入力バッファ２３．〜２３８に相当し、
スイッチはスイッチ２７に相当し、バッファ量監視手段
はカウンタ２５１〜２５Ｎおよびバッファ量監視装置２
９に相当し、制限式ポーリング手段は制限式ポーリング
装置３１に相当し、切替手段は切替装置３２（切替部３
３および切替制御部３４）に相当する。

以下、図面に基づいて本発明実施例の動作を説明する。

各入力ポート２１にパケットが到着すると、対応する入
力バッファ２３にパケットを蓄積するとともに、対応す
るカウンタ２５のカウンタ値を１つ上げる。一方、バッ
ファ量監視装置２９では、各カウンタ２５のカウント値
を取り込むことにより、各人力バッファ２３の蓄積量を
常時監視している。

ここで、バッファ量監視方式と制限式ポーリング方式の
切り替えタイミングは、以下の何れか一方の方法で行な
うものとする。なお、この切り替えタイミングは、切替
制御部３４において制御される。

（１）バッファ量監視方式から制限式ポーリング方式へ
の切り替え、制限式ポーリング方式からバッファ量監視
方式への切り替えは、共に予め定められた一定の時間で
行なう。

（２）バッファ量監視方式から制限式ポーリング方式へ
の切り替えは予め定められた一定の時間で行ない、制限
式ポーリング方式からバッファ量監視方式への切り替え
はポーリング周期（Ｎ個の入力ポートを一巡する周期）
の整数倍の周期で行なう。

なお、（２）の場合には切替制御部３４はポーリング周
期をカウントしており、所定のカウント値に達したとき
に切替信号を送出するものとする。

スイッチ２７の動作をバッファ量監視方式で制御する場
合には、バッファ量監視装置２９から出力される制御信
号が切替部３３を介してスイッチ２７に入力される。す
なわち、パケットを送出する入力ボートの選択は、各カ
ウンタ２５のカウント値が最大のものが選択される。選
択された入力ポートの入カバソファは、蓄積されている
パケットをスイッチ２７を介して出力ポート３５に送出
し、また対応するカウンタはそのカウント値を１つ下げ
る。

切替制御部３４は予め定められた一定の時間が経過した
後に、切替部３３の切り替えを行ない、スイッチ２７の
動作を制限式ポーリング方式による制御に切り替える。

したがって、入カポ−）２１は入力バッファ２３に蓄積
されているパケット数に無関係に順次選択される。

なお、制限式ポーリング方式による動作中であっても、
バッファ量監視装置２９は常時人力バッファ２３の蓄積
量（カウント値）を監視している。

このように、バッファ量監視方式と制限式ポーリング方
式を切り替える動作を所定の周期で繰り返すことにより
、バッファ量監視方式では蓄積量の多い入力ポートのパ
ケットを救済し、制限式ポーリング方式では待ち時間の
長い入力ポートのパケットを救済することができる。

以下、本発明の適応制御型パケット多重化方式（以下、
「適応制御方式」と称す。）と従来の各制御方式につい
て、入力パケットが各入力ボートにポアソン到着する場
合と、ポアソン近似できない実画像データパケットの場
合に分けて、入力バッファの容量とパケット廃棄率の関
係およびパケットが人力されてから出力されるまでの待
ち時間とその待ち時間を越える確率の関係をコンピュー
タシミュレーションした結果を示す。

第３図は、入力バッファの容量とパケット廃棄率の関係
を示す図である。

図において、横軸は人力バッファ容量を示し、縦軸はパ
ケット廃棄率を対数で示す。また、実線は制限式ポーリ
ング方式、−点鎖線は本発明適応制御方式を示す。シミ
ュレーションの条件は、入力ポート数が８、入力バッフ
ァ容量は２〜１０（単位は１パケツト長）、制御切り替
え周期は８（単位は１パケット送出時間）、多重化後の
スループットは９０．３　（％〕、発生時間１００００
０　（単位は１パケット送出時間）、入力ポート毎の負
荷は均一とする。

第３図に示すように、入力バッファの容量を８としたと
きには、制限式ポーリング方式のパケット廃棄率は４．
７６Ｘ１０−’、適応制御方式のパケット廃棄率は１．
Ｉ　Ｘ　１０−’となり、適応制御方式のパケット廃棄
率に１桁以上の低減が認められる。

すなわち、同じパケット廃棄率であれば、適応制御方式
のほうが制限式ポーリング方式より入力バッファの容量
を低減することができる。

第４図は、パケットの待ち時間とその待ち時間を越える
確率を示す図である。

図において、横軸は待ち時間を示し、縦軸はその待ち時
間を越える確率を対数で示す。また、実線は制限式ポー
リング方式、点線はバッファ量監視方式、−点鎖線は本
発明適応制御方式を示す。

シミュレーション条件は、入力バッファの容量はパケッ
ト廃棄が起こらないように十分にとり、他の条件は第３
図に示したシミュレーションの条件と同様である。

第４図に示すように、バッファ量監視方式を用いて多重
化を行なった場合の最大待ち時間が最も長く８９であっ
た。また、適応制御方式を用いて多重化を行なった場合
の最大待ち時間が最も短く５８であった。

すなわち、バッファ量監視方式に制限式ポーリング方式
を組み合わせる適応制御方式は、バッファ量監視方式よ
り最大待ち時間を短縮することができると共に、結果と
して、制限式ポーリング方式よりも最大待ち時間をさら
に短縮することができる。

第５図は、人力バッファの容量とパケット廃棄率との関
係を示す図である。

図において、横軸は入力バッファ容量を示し、縦軸はパ
ケット廃棄率を対数で示す。また、実線は制限式ポーリ
ング方式、−点鎖線は本発明適応制御方式を示す。シミ
ュレーション条件は、入力ポート数は３１、入力バッフ
ァ容量は２〜３（単位は１パケツト長）、制御切り替え
周期は８（単位は１パケット送出時間）、多重化後のス
ルーブツトは９１．８　Ｃ％〕、発生時間１０００００
０　Ｃ単位は１パケット送出時間）、入力ポート毎の負
荷は均一とする。

第５図に示すように、入力バッファの容量を３としたと
きには、制限式ポーリング方式のパケット廃棄率は４．
４　Ｘ　１０−’、適応制御方式のパケット廃棄率は１
．ＯＸ　１０−’となり、適応制御方式のパケット廃棄
率に低減が認められる。

すなわち、同じパケット廃棄率であれば、制限式ポーリ
ング方式より適応制御方式のほうが人力バッファの容量
を低減することができる。

第６図は、パケットの待ち時間とその待ち時間を越える
確率を示す図である。

シミュレーション条件は、人力バッファ容量はパケット
廃棄を起こさない程度十分にとってあり、他の条件は第
５図に示したシミュレーションの条件と同様である。

第６図に示すように、バッファ量監視方式を用いて多重
化を行なった場合の最大待ち時間が最も長く８４であっ
た。また、適応制御方式および制限式ポーリング方式を
使用して多重化を行なった場合の最大待ち時間はそれぞ
れ５８と５９となり、はとんど同じであったが、その待
ち時間を越える確率はそれぞれ１．０Ｘ１０−ｂと７．
ＯＸ　１０−’となり、適応制御方式の確率が１桁程度
低くなっている。

すなわち、バッファ量監視方式に制限式ポーリング方式
を組み合わせる適応制御方式は、バッファ量監視方式よ
り最大待ち時間を短縮することができ、また、制限式ポ
ーリング方式よりも有効といえる。

第７図は、入力バッファの容量とパケット廃棄率との関
係を示す図である。

図において、横軸は入力バッファ容量を示し、縦軸はパ
ケット廃棄率を対数で示す。また、実線は制限式ポーリ
ング方式、−点鎖線は本発明適応制御方式を示す。シミ
ュレーション条件は、入力ボート数は１０、入カバソフ
ァ容量は２〜４（単位は１パケツト長）、制御切り替え
周期は８（単位は１パケット送出時間）、多重化後のス
ループットは８８．０　Ｃ％〕、発生時間１０００００
０　（単位は１パケット送出時間）、各入力ポートの負
荷は均一とする。

第７図に示すように、入力バッファの容量を３としたと
きには、制限式ポーリング方式のパケット廃棄率は８．
３Ｘ１０−’、適応制御方式の廃棄率は４．７Ｘ１０−
’となり、適応制御方式によるパケット廃棄率に低減が
認められる。また、入力バッファの容量が４のときには
、制限式ポーリング方式のパケット廃棄率は６．０Ｘ１
０−’に対して、適応制御方式のパケット廃棄率はＯで
あった。

すなわち、パケット廃棄率が同じであれば、制限式ポー
リング方式より適応制御方式の方が入力バッファの容量
を低減することができる。

第８図は、パケットの待ち時間とその待ち時間を越える
確率を示す図である。

図において、横軸は待ち時間を示し、縦軸はその待ち時
間を越える確率を対数で示す。また、実線は制限式ポー
リング方式、点線はバッファ量監視方式、−点鎖線は適
応制御方式を示す。シミュレーション条件は、入力バッ
ファ容量をパケット廃棄を起こさない程度十分にとり、
他の条件は第７図に示したシミュレーションの条件と同
様である。

第８図に示すように、バッファ量監視方式を用いて多重
化を行なった場合の最大待ち時間が最も長く４５であっ
た。また、適応制御方式と制限式ポーリング方式を使用
して多重化を行なった場合の最大待ち時間はそれぞれ３
７と３３であった。

制限式ポーリング方式の最大待ち時間が最も短いが、待
ち時間３３を越える確率は適応制御方式が１、ＯＸｌ０
−’に対して、制限式ポーリング方式が３゜ＯＸｌ０−
”と高（なっている。

すなわち、バッファ量監視方式に制限式ポーリング方式
を組み合わせる適応制御方式は、バッファ量監視方式よ
り最大待ち時間を短縮することができる。

〔発明の効果〕

本発明適応制御型パケット多重化方式では、パケット廃
棄率を低減するバッファ量監視方式と最大待ち時間を短
縮する制限式ポーリング方式を所定の周期で切り替える
ので、パケット廃棄率の低減および最大待ち時間の短縮
が可能となる。

また、各入力ポートのパケット到着量に偏りがある場合
やパケット到着量に偏りがない場合の多重制御において
、パケット廃棄率に関しては制限式ポーリング方式より
低く、最大待ち時間に関しても制限式ポーリング方式や
バッファ量監視方式よりも有効な制御であるといえる。

すなわち、本発明方式を用いることにより入カバソファ
容量を低減させ、最大待ち時間を抑えることができ、パ
ケット多重化の効率向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック構成図、第２図は本発明
の適応制御型バケ７）多重化方式の実施例ブロック構成
図、第３図は入力ポートへのパケットの到着がポアソン分布
の場合の入力バッファの容量とパケット廃棄率の関係図
、第４図は入力ポートへのパケットの到着がポアソン分布
の場合の待ち時間とその待ち時間を越える確率の関係図
、第５図は動きの少ない実画像データが入力ポートへ到着
する場合の入力バッファの容量とパケット廃棄率の関係
図、第６図は動きの少ない実画像データが入力ポートへ到着
する場合の待ち時間とその待ち時間を越える確率の関係
図、第７図は動きの多い実画像データが入力ポートへ到着す
る場合の入力バッファの容量とパケット廃棄率の関係図
、第８図は動きの多い実画像データが入力ポートへ到着す
る場合の待ち時間とその待ち時間を越える確率の関係図
、第９図は制限式ポーリング方式を用いたパケット多重化
方式のブロック構成図、第１０図はバッファ量監視方式を用いたパケット多重化
方式のブロック構成図である。図において、２１は入力ポート、２３は入力バッファ、２５はカウンタ、２７はスイッチ、２９はバッファ量監視装置、３１は制限式ポーリング装置、３２は切替装置、３３は切替部、３４は切替制御部、３５は出力ボートである。第２図入力ポート第１図第図第図人ノノハーノファ容− 第図？左第図待ち時間第図弔図二４４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の入力ポートにそれぞれ接続され、入力され
るパケットを蓄積する複数の入力バッファと、所定の制
御信号が入力され、その制御信号に応じて選択した入力
ポートのパケットを出力ポートに出力してパケット多重
化を行なうスイッチとを備えたパケット多重化方式にお
いて、前記複数の入力バッファのパケットの蓄積量を監視し、
各蓄積量に応じて所定の入力ポートを選択する制御信号
を出力するバッファ量監視手段と、前記複数の入力ポー
トを順次選択する制御信号を出力する制限式ポーリング
手段と、前記バッファ量監視手段および前記制限式ポーリング手
段から出力される各制御信号を所定の周期で切り替えて
前記スイッチに送出する切替手段を備えたことを特徴と
する適応制御型パケット多重化方式。