JPH0358646A - パケット通信網における帯域割当て方式 - Google Patents

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、音声、データ、画像等を一括統合交換する為
の高速パケット交換網に関し、特に通信品質を確実に保
証しつつ、伝送路に対して効率良く呼の収容を行なう方
式に関するものである。

（従来の技術） このような多重化方式に対応した高速パヶノト交換網に
おいては、パケットの発生が統計的性質をもつ。したが
って、呼の仮想回線を設定する場合、要求されるパケッ
トの遅延、廃棄といった伝送品質を保ちつつ、伝送路の
有効利用を計るため、網内でその呼に対してある帯域を
割当て、呼量を管理する必要がある。その場合、プロト
コルを簡略化するため実際のトラヒソク量を測定ｌ一つ
つ、フロー制御を行なう方式よりは、呼設定時に人力負
荷（帯域）を予想して帯域割当てにより呼設定を許可／
拒否する方式が望ましい。

このような帯域割当て方式について電子情報通信学会技
術報告ＳＥ８７−１３８、４３〜４８ページ記載の、渡
辺他著「高速パケット交換における統計多重制御法の検
討ｊによるものが知られている。この文献では、仮想回
線を設定する場合、平均帯域、最大帯域、バースト長（
どの程度パケソＩ・が連続して発生ずるかを示す値）と
いった様々なパラメータを考慮した平均帯域以上、最大
帯域以下の「仮想帯域」によって伝送路の帯域割当てを
おこなっている。

（発明が解決しようとする課題） 従来技術によれば、各呼の帯域割当てを平均帯域以上、
最大帯域以下の「仮想帯域」によっておこなっているが
、帯域割当ての面から考えると、高速パケット網で扱う
呼は以下の３つに分類される。

Ｏクラス１．．．平均帯域と最大帯域が等しい固定帯域
呼 Ｏクラス２．．．最大帯域が大きい（例えばリンク容量
の１０分の１以上）為、品質を保 証する為には、最大帯域で割当 てせざるを得ないバースト呼 Ｏクラス３．．．最大帯域が小さい為、最大帯域より小
さい仮想帯域で帯域割当 てしても品質保証が可能なバー スト呼 クラス１並びにクラス２の呼は、回線交換（固定帯域割
当て）と同じ多重度しか得られない。ただし、最大帯域
つまり確定的な帯域で伝送路容量の割当てを行なう為、
他の呼に対して品質劣化を及ぼず事はない。一方、クラ
ス３の呼に対しては回線交換より大きい多重数が期待で
きる。これを統計多重効果と呼ぶ。ただしクラス３の呼
は統計多重効果が期待できる半面、帯域に確率的変動が
あり、仮想帯域以」−の負荷が加わる可能性がある。つ
まりクラス３の呼を許容すると、割当てた帯域以上の１
・ラヒックが網内に流入し、他の呼に対して遅延、バッ
ファ溢れ等の品質劣化を及ぼず可能性がある。

一般に、動画や高速の静止画転送の様な呼はクラス１，
２に属ずるが、これらはデータ通信のようなクラス３の
呼に比べ要求品質が厳しい。しかしながらここで問題に
なるのは、クラス１，　２．　３の呼の網内パケット転
送処理を一律に取扱うと、クラス１，２の呼が、確定的
な帯域で帯域確保したにもかかわらず、確率的に帯域割
当てされるクラス３の呼によって品質劣化が起きる可能
性があることである。これが第一の従来技術の問題点で
ある。

次に問題となるのは、クラス３の仮想帯域の算出法であ
る。バースト呼の仮想帯域は、要求品質を満足する条件
下での多重効率によって定まるが、一般にこれはリンク
容量に列する各呼の帯域の大きさに大きく依存する。第
３図は端末の最大帯域（リンク速度で正規化）に対する
仮想帯域Ｒｖの例である（本図の仮想帯域の導出法は電
子情報通信学会技術報告ＩＮ８８−１１７、村瀬他著［
ＡＴＭ網に於けるバーストトラヒックの収容法］にその
一例が記載されている）。第３図には最大帯域と平均帯
域を併記している。仮想帯域は最大帯域以下と平均帯域
以上の値で定義される。本図から最大帯域が大きい呼ほ
ど仮想帯域は大きく設定する必要があることがわかる。

ここで注意すべきなのは、この仮想帯域がリンク容量で
正規化された最大帯域に依存していることである。ここ
でリンク容量とは、クラス３のバースト呼が多重化され
るリンクの容量を意味する。

例えば第４図に示すように同一伝送路内でクラス１，２
の呼が多重されている場合には、それらの使用帯域を伝
送路の帯域から差引いた残余容量を意味する。実際には
、クラス１，２の呼の使用帯域は時々刻々と変化してい
る為、残余帯域が刻々と変化し、各バースト呼の仮想帯
域はその度に定義しなおさなければならない。従って、
仮想帯域を用いた帯域割当てを行なう従来技術において
は、クラス３の呼に幻ずる仮想帯域の計算量が著しく増
加することになる。これが従来技術の第２の問題点であ
る。

本発明は、クラス３の呼へのイ１？域割当てを変化させ
ても、クラス１，２の呼への品質に影響を与えることが
なく、かつクラス３の呼に刻する帯域割当ての計算量も
少ない帯域割当て方式を提供することを目自りとする。

（課題を解決するための手段） 第１の本発明によれば、パケット通信網において、優先
度を２種類設け、第１の優先度を要求する呼に対しては
、情報発生源のパク゛ット送出速度の最大値に等しい帯
域により通過する伝送路に対して帯域割当てを行ない、
第２の優先度を要求する呼に対しては、情報発生源のパ
ケット退出速度の平均値以上、最大値以下の仮想帯域に
より通過する伝送路に対して帯域割当てを行ない、網内
において第１の優先度をもつパケットは第２の優先度を
もつパケノトより優先的に伝送されることを特徴とする
パケット通信網における帯域割当て方式が得られる。

また第２の本発明によれば、パケット通信網において、
おのおのの呼を情報発生源のパケット退出速度の最大値
に等しい帯域により、通過する伝送路に対して帯域割当
てを行なう第一の呼種と情報発生源のパケット送出速度
の平均値以上、最大値以下の仮想帯域により通過する伝
送路に対して帯域割当てを行なう第２の呼種とに分類し
各伝送路の総容量を第一の呼種に割当てる容量と、第二
の呼種に割当てる容量とにあらかじめ論理的に分離して
運用する帯域割当て方式が得られる。

また第２の本発明において、前記第一の呼種と前記第２
の呼種の長期的な負荷変動に応じ、前記第一の呼種と前
記第２の呼種にたいし論理的に分離した伝送路容量の再
割当てを行なうことも可能である。

（作用） 第１の発明では、最大帯域で伝送路の帯域割当てをする
クラス１．２の呼に対して、高優先権を与え、確率的に
定まる仮想帯域で帯域割当てをするクラス３の呼に低優
先権を与えて網内転送制御を行なうことにより、クラス
間の相互影響は排除している。この優先権の導入により
、高優先のクラスの呼は、低優先のクラスの呼の帯域変
動に影響されなくなる。高優先権のクラス１，２の呼は
最大帯域で帯域割当てされるので、確定的な伝送品質を
保証する事ができる。これに対し、クラス３は仮想的な
帯域割当てによって多重する事により統計多重効果が得
られるが、確率的な品質劣化はクラス３の呼の間でのみ
発生するようにすることができる。

第２の発明では、あらかじめ仮想的にクラス１，２とク
ラス３にたいずるリンク容量は仮想的に分離して害り当
てられている。そのため、クラス３にとっての仮想リン
ク容量は、クラス１，２の呼の負荷状況に影響されず常
に一定である。クラス３の呼にとっての仮想帯域は、あ
らかじめ割当てられた仮想リンク量で帯域を正規化して
計算すれば良く、一度仮想帯域を決めれば、再計算する
必要はなくなる。

また第２の発明では、長期的な負荷状況に応じて、両ク
ラスに月ずる仮想リンク容量の再割当てを行なえば、さ
らに効率的に多重化が行なえる。再割当ての際、仮想帯
域を再計算する必要が有るが、長期的な負荷変動に応じ
た再割当ては頻繁には起きないので、計算量の増加は小
さい。

（実施例） 次に図を参照して本発明のパケット通信網における帯域
割当て方式について説明する。

第１図は請求項第１の発明の実施例を示す模式図である
。第１図によれば、本発明の実施例は、クラス１，　２
．　３を収容するパケットバッファ１２０，　１２１と
制御線がバケツトバツファ１２０，　１２１のパケット
書込読み出しを制御する優先度制御装置１３０と、伝送
路１００と、伝送路１００の帝域管理をずる帯域割当て
装置１１０により構成される。

ここでクラス１は固定帯域Ｒ１の呼である。クラス２は
バースト呼では有るが、最大帯域が大きいバースト呼で
、要求品質を満たず為には最大帝域Ｒ２で帯域確保を行
なわなければならない呼である。これらの呼の例どして
は、パケット伝送網にたいして高い伝送品質（例えばパ
ケット廃棄確率が１０−９以下）を要求するもので、動
画情報や大容量の静止画転送などが考えられる。

クラス３は最大帯域が小さく統計多重効果が期待できる
ため、伝送路１００に対して仮想帯域Ｒ３で帯域確保を
行なう呼である。その例としては、伝送路速度に比べて
比較的低速な速度のバースト通信である、ＬＡＮ間通信
や端末−ホスト間の会話形通信などが挙げられる。

ここで帯域割当て装置１１０はこれら各クラスの呼にた
いして、伝送路１００の容量割当てを行なうものである
。特にクラス３に対しては、その呼の平均帯域と最大帯
域から仮想帯域を決定する。＄３図に各呼の最大帯域と
、リンク容量と仮想帯域の関係を示したが、帯域割当て
装置１１０はこのような関係式（工１） を用いて仮想帯域を得る。あらたな呼設定要求にたいし
ては、各呼の最大帯域あるいは仮想帯域の和を計算し（
例えばＲｌ　＋　Ｒ２　＋　Ｒ３）、これが伝送路１０
０の容量Ｃより小さいときに限り呼設定を許す。

ここでクラス］，２の呼は割当てられた帯域以」二にパ
ケットが入力されることはないが、クラス３の呼は確率
的に帯域が変動し、割当てられた仮想帯域以上にパケッ
トが網入力される事がある。その為に他の呼に対１，、
品質劣化を及ぼす可能性がある。その為の列策として、
本発明ではクラス１，２を高優先クラス、クラス３を低
優先クラスと定義して網内伝送を行なう。バッファ１２
０は高優先クラス専用、バッファ１２１は低優先専用で
、優先制御装置１３０がバッファの書込読み出し制御を
行なう。高優先バッファにパケットが有るときには、低
優先パケットは送出されない。このようにすると、クラ
ス３の呼の確率的帯域変動によりクラス１，２に品質劣
化を及ぼずことはなくなる。

つぎに第２の発明の実施例を第２図を用いて説明する。

（１２） 伝送路容量Ｃはクラス１，２用の仮想リンク容量Ｃ１と
クラス３用の仮想リンク容量Ｃ３に論理的に分離される
。この０１と０２の割当ては長期的な両ｌ・ラヒックの
割合を統計的に予想して決められる。ここでクラス１，
２の呼の帯域をＲｌ，　Ｒ２とずるとＣ１≧Ｒ１＋Ｒ２
となるように、クラス３の呼の仮想帯域の総和をΣＲ３
とずれば、Ｃ２≧ΣＲ３となるように帯域割当てが行な
われる。この帯域割当ては第１図の帯域割当てで装置１
１０によって実行される。

これにより、伝送路容ＪｔＣからクラス１，２の呼の使
用容量を差引いた、クラス３にとっての残余容量は常に
０２以上確保される事になる。従って、前述した仮想帯
域の計算は、Ｃ２をリンク容量として正規化した各呼の
最大帯域と平均帯域から第３図の関係を用いて計算すれ
ば良い。この時Ｃ２はクラス１，２の呼の使用容量に依
存しないので、仮想帯域は一度計算すれば再計算する必
要はない。またＣ１と０２の割当ては長期的なトラヒッ
ク予測に基づいて行なうと述べたがこれを、長期的なト
ラヒック変動（時間、日、人為的事象による物）によっ
て再割当てを行なっても良い。これは第２図の０１と０
２の仮想境界（論理的な境界）を動的に移動させる事で
ある。これにより、伝送路を有効に使用する事ができる
。

この時Ｃ２が変わる事によりクラス３の仮想帯域を再計
算する必要が有るが、Ｃｌ，　Ｃ２の再割当ては頻繁に
起きる物ではないので、計算量はさほど増えない。

なお第１の発明と第２の発明は独立に実施する事ができ
、併用する事もできる。また本実施例においては、一段
の伝送リンクにおける適用例を示したが、バケソト呼が
通過する多重化装置、交換機のすべての伝送路での帯域
割当てに適用できる。

また第１の発明の実施例において、優先権別にバッファ
を設ける構或を示したが、本バツファ構戒例に限らず、
他のバッファ構或法による優先制御にたいしても本発明
は適用できる。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば、伝送品質と優先度を
関係付けて仮想回線の帯域割当てを行なうことにより、
確実な品質保証が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の実施例を示す図、第２図は第２の
発明の実施例によるリンク容量の仮想的な分割をした場
合の帯域割当て状況の例を示す図、第３図は、従来技術
による、仮想：｛１７域の決定法の一例を示す図、第４
図は従来技術による帯域割当て状況の例を示す図である
。 図におで、 １００・・・伝送路、１１０・・・帯域割当装置、１２
０，　１．２１・・・バッファ、１３０・・・優先制御
装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）パケット通信網において、優先度を２種類設け、
   第１の優先度を要求する呼に対しては、情報発生源のパ
   ケット送出速度の最大値に等しい帯域により通過する伝
   送路に対して帯域割当てを行ない、第２の優先度を要求
   する呼に対しては、情報発生源のパケット送出速度の平
   均値以上、最大値以下の仮想帯域により通過する伝送路
   に対して帯域割当てを行ない、網内において第１の優先
   度をもつパケットは第２の優先度をもつパケットより優
   先的に伝送されることを特徴とするパケット通信網にお
   ける帯域割当て方式。
2. （２）パケット通信網において、各々の呼を情報発生源
   のパケット送出速度の最大値に等しい帯域により、通過
   する伝送路に対して帯域割当てを行なう第一の呼種と情
   報発生源のパケット送出速度の平均値以上、最大値以下
   の仮想帯域により通過する伝送路に対して帯域割当てを
   行なう第２の呼種とに分類し各伝送路の総容量を第一の
   呼種に割当てる容量と、第二の呼種に割当てる容量とに
   あらかじめ論理的に分離して運用する帯域割当て方式。
3. （３）前記請求項第２項のパケット通信網の帯域割当て
   方式において、前記第一の呼種と前記第２の呼種の長期
   的な負荷変動に応じ、前記第一の呼種と前記第２の呼種
   にたいし論理的に分離した伝送路容量の再割当てを行な
   う事を特徴とするパケット通信網における帯域割当て方
   式。