JPH04336832A

JPH04336832A - 集線方式

Info

Publication number: JPH04336832A
Application number: JP3108061A
Authority: JP
Inventors: Masabumi Kato; 正文加藤; Shunji Abe; 俊二阿部; Toshio Somiya; 利夫宗宮; Edamasu Kamoi; 鴨井　條益; Yuji Kato; 祐司加藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-05-14
Filing date: 1991-05-14
Publication date: 1992-11-25
Anticipated expiration: 2015-10-30
Also published as: JP3105289B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒ
ｏｎｏｕｓ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｍｏｄｅ）　網におけ
るＡＴＭ集線方式に関し，特に複数の入力リンクから送
られてくるセルを単一の出力リンクに送出するためのＦ
ＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ　Ｉｎ　Ｆｉｒｓｔ　Ｏｕｔ）　バ
ッファを各入力リンク毎に設けたＡＴＭ集線装置におけ
るバッファのアクセス制御によるＡＴＭ集線方式に関す
る。

【０００２】近年，ＡＴＭ網の研究が盛んに進められ実
用化が待たれている。ＡＴＭ網では，１つのリンクを複
数の呼（加入者や，リンクから入力するＡＴＭセル）が
共用して多重化して使用するが，各入力リンクのバッフ
ァに格納された全てのＡＴＭセルを出力リンクに送出す
ることが要求されており，セル廃棄（ロス）の発生を防
ぎながらできるだけ効率的な集線方式の実現が望まれて
いる。

【０００３】

【従来の技術】図１１は従来例の説明図である。この図
１１に示す構成はラウンドロビンと称される例であり，
入力リンク１〜入力リンクｎの各入力リンクから到来す
るＡＴＭセルはそれぞれＦＩＦＯで構成するバッファ１
〜バッファｎに格納される。これらの各バッファには読
出し部１〜読出し部ｎが設けられ，これらの各読出し部
を順次接続するトークンリングが設けられ，各読出し部
はトークンが到来すると，対応するバッファに格納され
たＡＴＭセルを全て読出す。

【０００４】読出されたＡＴＭセルはセレクタを介して
単一の出力リンクに送出される。１つの読出し部におい
て読出し動作が終了すると，トークンリングの次段に接
続する読出し部に対しトークンを送出して同様の読出し
動作が実行される。こうして，読出し部１，読出し部２
・・・とラウンドロビンの方法によるバッファの読出し
制御が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の方式によ
れば，バッファに格納されたセルの量が大きい場合には
，そのバッファで読出し時間が長くなり，他のバッファ
の蓄積セル量が過大になる可能性が生じ，その場合には
セル廃棄という事態が発生するという問題があった。また，空きバッファがあった場合にも，トークンにより
順番が来ると読出し部が駆動されて無駄な処理時間が生
じるという問題があった。

【０００６】本発明は複数リンクのＡＴＭセルをバッフ
ァを介して単一の出力リンクに集線して出力する場合に
入力セル量に対応した頻度で読出しをすることができる
集線方式を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の基本構成
図である。図１において，１は要求帯域算出部，２はパ
ターン決定部，３は保持出力部，４−１〜４−ｎは複数
個の入力リンク，５−１〜５ｎは各入力リンクに対応し
て設けられたＦＩＦＯで構成するバッファ，６はセレク
タ，７は出力リンクを表す。

【０００８】本発明は各入力リンクに対応する呼の要求
帯域に基づいて帯域を計算し，各入力リンクの帯域に対
応して最も頻度が多くなるようにアクセスパターンを決
定してそのアクセスパターンを用いてバッファの読出し
を行うものである。

【０００９】

【作用】要求帯域算出部１は，各入力リンク４−１〜４
−ｎの利用者（加入者）から使用要求（または申告）し
た帯域を計算する。次にパターン決定部２は，各バッフ
ァ５−１〜５ｎにアクセスする頻度の割合が，計算され
た各入力リンク４−１〜４−ｎの帯域の割合と等しく，
且つ各バッファの読出しアクセス間隔ができる限り一定
になるように，アクセス頻度と順序とからなるアクセス
パターンを決定する。決定したアクセスパターンを保持
出力部３に入力する。保持出力部３はアクセスパターン
保持すると共にパターンに従って各バッファ５−１〜５
−ｎの何れかに出力を発生してアクセスし，該当バッフ
ァにおける読出し動作を実行させる。各バッファから読
出されたＡＴＭセルはセレクタ６を介して出力リンク７
へ出力される。

【００１０】上記のパターン決定部２における，アクセ
スパターンの決定は次の第１〜第３の決定手段により構
成される。第１の決定手段２０は，アクセスパターンの
順序を決定する手段であり，最初に要求帯域の最も大き
な２つのバッファを選択して，第２の決定手段２１に渡
してアクセスパターンを決定させる。この後，そのパタ
ーンを基に次に大きい要求のバッファを選び，それをア
クセスするタイミングを既に決定されたアクセスパター
ンに埋め込んでゆくというようにアクセスタイミング決
定の順番を決定する。

【００１１】第２の決定手段２１は，２つのバッファ間
のアクセスパターンを決定する。すなわち，２つのバッ
ファをｉ，ｊとすると，それらの要求帯域を整数Ａ，Ｂ
（Ａ＞Ｂ）で近似し，Ａ／Ｂの商Ｍと剰余Ｎが得られる
と，その場合のアクセスパターンは次のように決定する
。

【００１２】■Ｍ＋１回バッファｉをアクセスした後に
，１回バッファｊをアクセスし，■Ｍ回バッファｉをア
クセスした後に１回バッファｊをアクセス，■バッファ
ｊのＢ回のアクセスのうち，Ｎ回を■に従い，（Ｂ−Ｎ
）回は■に従う。

【００１３】第３の決定手段２２は，前記第２の決定手
段２１を繰り返し使用するための手段であり，既にアク
セスパターンを決定したバッファの要求帯域の総和をＡ
，上記の第１の決定手段２０に従った順における次にパ
ターンを合成するバッファの要求帯域をＢとしていき，
第２の決定手段２１を繰り返し使用し，要求帯域が大き
い順に次々にアクセスパターンを埋め込む。

【００１４】このようにアクセスパターンが決定される
と，各バッファのアクセス頻度の割合を要求帯域の割合
と等しくし，かつ何れのバッファもそのアクセス間隔が
できる限り一定にすることができる。このアクセスパタ
ーン決定部２におけるアクセス決定の作用を具体例によ
り説明する。全部で４つの入力リンクが一つの出力リン
クを共用しており，その内帯域を要求をしている入力リ
ンクが３つあり，それぞれバッファｉ，ｊ，ｋに接続さ
れているものとする。各バッファｉ，ｊ，ｋに接続する
入力リンクの要求帯域が７，３，１５という整数の割合
に近似するものとする。

【００１５】第１の決定手段２０によりバッファｋ（帯
域の割合１５）とｉ（帯域の割合７）のアクセスパター
ンを決める。次に第２の決定手段２１により，Ａ＝１５
，Ｂ＝７だから，Ａ／Ｂ＝２，あまり１，従ってＭ＝２
，Ｎ＝１となり，これらの２つのバッファｋ，ｉのアク
セスパターンは次のようになる。

【００１６】（ｋｋｉｋｋｉｋｋｉｋｋｉｋｋｉｋｋｉｋｋｉ・・・
）次に第３の決定手段２２により，既に決定したバッファ
ｋ，ｉの帯域の総和１５＋７＝２２をＡと，次のバッフ
ァｊの帯域５をＢとする。この新たなＡとＢを用いて第
２の決定手段２１によりアクセスパターンを決定して，
ｊを埋め込むと，３つのバッファのアクセスパターンは
次のようになり，以下これを繰り返す。

【００１７】（ｋｋｉｋｋｉｋｊｋｉｋｋｉｋｋｊｉｋｋｉｋｋｋｉ
ｊ）

【００１８】

【実施例】図２は実施例のハードウェア構成図である。図２において，４〜７は，図１の同一符号と同様に，４
は複数の入力リンク，５は各入力リンクに対応して設け
られたバッファ，６はセレクタ，７は単一の出力リンク
を表す。１０は各入力リンクの加入者（端末）から入力
されるトラヒックパラメータ，１１は中央処理装置（Ｃ
ＰＵで表示），１２はアクセスパターンを決定するため
のプログラムや，データを格納するメモリ，１３はアク
セスパターンが格納されるＲＡＭ，１４はアクセスパタ
ーンから取り出されたバッファアドレスを解読するデコ
ーダである。

【００１９】ＣＰＵ１１は各リンクの加入者（端末）か
ら，加入者が利用する通信に要する所要帯域，またはセ
ルの到着間隔の平均や分散等のパラメータ１０が入力さ
れる。この時，１つの入力リンクには１つの加入者だけ
でなく複数の加入者のＡＴＭセルが多重化されている場
合もあり，ＣＰＵ１１はこれらのトラヒックパラメータ
から受け取ってメモリ１２に格納する。なお，ＡＴＭの
呼を要求する場合だけでなく，今まで通信を行っていた
呼が通信を開放（停止）する場合にも同様にＣＰＵ１１
に通知される。

【００２０】ＣＰＵ１１は，呼の要求及び開放に応じて
各入力リンクに接続するバッファ５のＡＴＭセルを読出
す速度（所要帯域）を算出する。算出された所要帯域を
用いてバッファ読出しアクセスパターンの決定を行う。このアクセスパターン決定の処理を以下に説明する。

【００２１】ここで，ＣＰＵ１１において各リンクの所
要帯域のデータについて，所要帯域が０より大きいバッ
ファがＬ個あるとき，所要帯域が大きい順に番号を１か
らＬまで付与する。すなわち，バッファ＃ｉの所要帯域
をＣｉ　’とすると，Ｃ１　’≧Ｃ２　’≧Ｃ３　’・
・・≧ＣＬ　’＞０となる。

【００２２】これらのＣ１　’，Ｃ２　’，Ｃ３　’，
・・・ＣＬ　’を整数比に変換し，各整数比を表したも
のを，Ｃ１　，Ｃ２　，Ｃ３　，・・・ＣＬ　とする。例えば，Ｃ１　＝〔Ｃ１　’／ＣＬ　’〕，Ｃ２　＝〔
Ｃ２　’／ＣＬ　’〕，・・Ｃｉ　＝〔Ｃｉ　’／ＣＬ
　’〕，・・ＣＬ−１　＝〔ＣＬ−１　／ＣＬ　’〕，
ＣＬ　＝１となる。この時，当然，Ｃ１　≧Ｃ２　≧・
・・≧ＣＬ　＝１＞０：Ｃｉ　（ｉ＝１，２・・Ｌは整
数）である。

【００２３】以下の説明で，バッファの読出しパターン
を次の例のようにバッファの番号を要素とする行ベクト
ル的に表すものとする。Ｐ＝（１，１，１，２，１，３・・・，２）各要素≦Ｌ
，要素の数＝ΣＣｉ　（Σはｉを１からＬまで変化）この例のＰは，バッファを＃１，＃１，＃１，＃２，＃
１，＃３・・・＃２の順にアクセスし，これを繰り返す
ことを意味する。

【００２４】Ｐを決定する場合，所要帯域の大きいバッ
ファから順にＰを作成するが，その途中で，バッファ＃
１，＃２，・・・＃ｋ（但しｋ＜Ｌ）までのアクセスパ
ターンＰｋ　が決められてゆく。すなわち，Ｐｋ　＝（
１，１，１，２，１，・・・，２）各要素≦ｋ，各要素
の数＝ΣＣｋ　（ｋ　は１からｋまで変化）以上のような記号を使用して，アクセスパターンを決定
する処理が実行され，以下，処理の順に図面を参照しな
がら説明する。

【００２５】図３はバッファの番号付けの処理フローで
ある。所要帯域の大きい順に１からＬ−１までバッファ
に番号が付けられている時，新たに，ある１つのバッフ
ァに新たな呼設定要求（ＣＡＬＬ　ＳＥＴＵＰ）　が発
生してその呼を発生した加入者からの申告（または予め
登録済のデータ）により所要帯域Ｃ’が決まると，その
バッファの番号付けが行われる。

【００２６】図３のスタート時点で，既に決まっている
バッファの所要帯域をＣ１　’≧Ｃ２　’≧Ｃ３　’・
・・≧ＣＬ−１　’とする。最初にｉとしてＬ−１を設
定し（図３の１），新たな呼の所要帯域Ｃ’がＣｉ　よ
り大きいか判断し（同２），大きいとバッファ＃ｉは＃
ｉ＋１と番号変更し（同３），ｉを−１して結果が０か
判断する（同４，５）。０でなければステップ２に戻っ
て，次のＣｉ　’について判断を行う。

【００２７】また，ステップ２において，Ｃ’がＣｉ　
より大きくないと判断されると，そのバッファを＃ｉ＋
１と番号付けし，この新たな呼の所要帯域Ｃ’をＣｉ＋
１　’として番号付け（同６）てこの処理を終了する。さらに，ステップ５において，ｉ＝０の場合には，その
新たな呼が入力するバッファを＃１と番号付け，新たな
呼の所要帯域Ｃ’をＣ１　とする（同７）。

【００２８】この図３のフローを実行すると，新たな帯
域要求を起こしたバッファに，その帯域の大きさの順に
等しい番号が与えられ，その帯域よりも小さい所要帯域
をもつ各バッファの番号がそれぞれ１つ上がる。次にア
クセスパターン決定の処理フローを図４を用いて説明す
る。

【００２９】この場合，メモリ１２（図２参照）に上記
図３の処理により各バッファの所要帯域が順番に格納さ
れているものとする。最初に変数ｉを保持するレジスタ
（メモリ内に設定するレジスタの１つ）に“１”を設定
する（図４の１）。次にその番号ｉの所要帯域の整数比
Ｃｉ　＝〔Ｃｉ　’／ＣＬ　’〕を求め（同２），ｉが
Ｌに達したか判断し（同３），達してないとステップ２
〜４を繰り返し，達すると　　Ｐ’＝（１１・・１）と
Ｃ１　個（最大の所要帯域の整数比を持つバッファ＃１
だけの読出しパターン）を設定する（同５）。

【００３０】続いて，Ｌ＝１か判別し（同６），イエス
なら所要帯域を持つバッファが１つあるだけであるから
Ｐ＝Ｐ’で決定する（同７）。ノーの場合，変数ｋを保
持するレジスタ（メモリ内に設定するレジスタの他の１
つに設定）に“２”を設定し（同８），ΣＣｉ　／Ｃｋ
　（ｉは１〜ｋ−１）を実行して商をＭ，余りをＮとし
て得る（同９）。次にメモリ内の他の変数ｎを保持する
レジスタに１を設定し（同１０），Ｐｋ−１　のｎ（ｍ
＋１）番目の要素の次にｋを挿入する（同１１）。この
後，ｎ＝Ｎか判断し（同１２），一致しないとｎを＋１
し（同１３），ステップ１１に戻って処理を繰り返す。

【００３１】ｎ＝Ｎになると，他の変数ｌ（小文字エル
）を保持するレジスタに“１”を設定する（同１４）。次にＰｋ−１　の（Ｍ＋１）Ｎ＋Ｍｌ番目（ｌは小文字
エル）の要素の次にｋを挿入する（同１５）。次いで，
ｌ＝Ｃｋ　−Ｎかを判断し（同１６），一致しないと，
ｌ（小文字エル）にｌ＋１を設定して（同１７），ステ
ップ１５に戻り処理を繰り返す。ｌ＝Ｃｋ−Ｎが成立す
ると，Ｐｋ−１　のΣＣｉ　個の要素にＣｋ　個の要素
を加えてできた新しいベクトルがＰｋ　となり，求める
読出しアクセスパターンが得られる（同１８）。

【００３２】このように各バッファの読出しアクセス間
隔をできるかぎり一定にすることによりＡＴＭ網におい
て低い廃棄率で出力リンクの使用率（呼量）を向上させ
ることができる。図５はバッファのセル読出し間隔を均
一化する効果を表す。すなわち，図５の縦軸は，接続品
質基準（ＱＯＳ）としてセルの廃棄率を規定した場合に
必要なバッファ長（単位はセル長）を表し，横軸は出力
リンクの使用率（運ばれる呼量：単位はアーラン）を表
す。図中の記号は待ち行列理論で使用されているケンド
ール記号であり，Ｘ／Ｙ／Ｚ（Ｕ）のＸは到着分布，Ｙ
はサービス時間の分布，Ｚがサーバの数，Ｕが許容され
る待ちの個数（待ち行列長）を意味する。図の例では，
ＸまたはＹとして使用する「Ｍ」は指数分布（サービス
等の間隔に揺らぎがある），Ｙに使用する「Ｄ」は一定
分布（サービス等の間隔が固定）を表す。

【００３３】図５によれば，本発明によりアクセス間隔
が一定の場合，Ｍ／Ｄ／１（Ｓ）で示す特性を備え，セ
ル廃棄率がほぼ１０−１０　とほぼ１０−６を達成する
のに，従来のようにアクセス間隔がランダムの場合（図
５のＭ／Ｍ／１（Ｓ）に該当）に比べて，本発明によれ
ば必要とするバッファ長が約５０％で済むことが分かる
。

【００３４】次に，バッファの要求セル読出し速度Ｃ’
を求める処理フローを図６に示す。このフローは，各バ
ッファ毎の要求セル読出し速度を求めるために実行され
，呼の接続要求，変更要求があった時に実時間で処理す
るか，予めオフ・ラインで処理される。

【００３５】最初に，バッファのバッファ長Ｓを設定し
，そのバッファで満足すべき要求接続品質条件（これを
ＱＯＳといい，例えばセル廃棄率）を設定する（図６の
１）。次に，新たな接続要求呼または切断要求呼のトラ
ヒックパラメータを入力する（同２）。これに応じて，
新たな接続要求呼を含め，または切断要求呼を除き，当
該バッファを共用する全呼のトラヒックをパラメータＴ
（τ，σ２　）で表現する（同３）。この場合，τはセ
ル到着時間間隔の平均，σ２　はその分散を表す。なお
，この場合のτ，σ２　は，後述する図８のセル到着過
程近似の処理フローを用いて求める。

【００３６】次に，要求セル読出し速度Ｃ’が設定され
るレジスタにＣ’の初期値を選択する（同４）。ここで
は，予め用意した複数の値から適宜選択する。次に処理
の制御を行うためのフラグＰＹ，ＰＮを格納するレジス
タに対して，各フラグを“０”に設定する（同５）。こ
の後，Ｔ，Ｃ’，Ｓを用いて，そのバッファにおける接
続品質Ｑを計算する（同６）。計算された接続品質Ｑが
上記要求接続品質条件ＱＯＳ（ステップ１）を満足して
いるか判断する（同７）。

【００３７】この時，満足している場合，フラグＰＮが
“１”であるか判別し（同８），１であればこの時のＣ
’を求める要求セル読出し速度として設定し処理を終了
する（同９）。フラグＰＮが“１”でない場合，Ｃ’−
ΔＣをレジスタに設定し，フラグＰＹを“１”にして（
同１０，１１），ステップ６に戻り，処理を繰り返す。ここで，ΔＣは読出し速度の最小の管理単位である。

【００３８】ステップ７において，接続品質Ｑが要求接
続品質条件ＱＯＳを満足していない場合，ＰＹ＝１か判
断し（同１２），イエスの場合Ｃ’＋ΔＣを要求セル読
出し速度のレジスタに設定して終了する（同１３）。ノ
ーの場合，Ｃ’＋ΔＣを同じくレジスタに設定すると共
にフラグＰＮを“１”に設定して（同１４，１５），■
の経路によりステップ６に戻り，再び処理が繰り返され
る。

【００３９】次に各バッファに加わるトラヒックを特徴
づける際に利用者が申請したトラヒックパラメータを基
にそのバッファに加わる全ＡＴＭセルの到着間隔の平均
と分散を用いる場合を説明する。図７はセル到着の平均
と分散の影響を表す特性図である。図７の縦軸は，１０
０セル分を蓄えることができるバッファのセル廃棄率，
横軸は平均トラヒック量（単位はアーラン）を表し，図
中の記号は上記図５と同様に待ち行列理論で使用されて
いるケンドール記号であり，Ｘ／Ｙ／ＺのＸは到着分布
，Ｙはサービス時間の分布，Ｚがサーバ（出力リンクを
含む）の数である。

【００４０】Ｇ１／Ｍ／１（到着分布が再生過程に従う
一般分布，サービス時間が指数分布でリンクが１の場合
）における平均到着時間の分散をＣｖ　で表した場合に
，到着分布として各種別の分布に対応してどのような分
散値（分散の二乗Ｃｖ　２　）が発生するかを表す。図
７には，到着分布が二次元超指数分布（Ｈ２　／Ｍ／１
）の場合のＣｖ　２　＝２の例，到着分布が指数分布（
Ｍ／Ｍ／１）の場合のＣｖ　２＝１の例，到着分布が二
次元アーラン分布（Ｅ２　／Ｍ／１）の場合のＣｖ　２
　＝０．５の例，及び到着分布が一定分布の場合はＣｖ
　２　＝０となる例が示されている。

【００４１】これにより，到着するセルの分散率に応じ
てセルの廃棄率及び伝送されるトラヒック量が大きな影
響を受けることが分かる。このため利用者から申請した
トラヒックパラメータとしてセルの到着率の平均以外に
，分散を求める方法を説明する。

【００４２】以下にトラヒックパラメータを基にそのバ
ッファに加わる全ＡＴＭセルの到着時間の平均と分散を
求める方法を説明する。あるバッファに，呼１〜呼Ｎま
でのＮ個が加わるとする。呼＃ｉのセルの到着間隔の平
均をτｉ　，分散をσｉ　２　とし，呼＃ｉのある一定
期間に到着するセル数の平均をｍｉ　，分散をｖｉ　と
する。

【００４３】また，このバッファに加わるＮ個の全体に
おけるセルの到着間隔の平均τ，分散σ２　，平方分散
係数Ｃｖ　２　＝（σ２　／τ２　）とし，ある一定期
間に到着するセル数の平均をｍ，分散をｖとする。前記
図６のステップ３では，あるバッファを共用するＮ個の
呼全体のセルの到着過程を特徴づけており，ここではそ
の例として，各呼のトラヒックパラメータから各呼のτ
ｉ　，σｉ　２　（ｉ＝１，２，・・・Ｎ）が得られる
ので，これを前提にして，この値からＮ呼の呼全体での
セルの到着間隔の平均τと分散σ２　をＴ（τ，σ２　
）の要素として求める。

【００４４】すなわち，図８は各呼のトラヒックパラメ
ータによる複数呼のセル到着過程の近似の処理フローで
あり，図６のステップ３において採用することができる
例である。最初に，τｉ　，σｉ　２　を入力する（図
８の１）。次に，ｍｉ　＝１／τｉ　，ｖｉ　＝σｉ　
２　／τｉ　３　を求める（同２）。さらに，ｍ＝Σｍ
ｉ　，ｖ＝Σｖｉ　（但しｉ＝１，２，・・・Ｎ）を求
め（同３），これらの値を用いて次の各値が得られる（
同４）。

【００４５】 τ＝１／ｍ，σ２　＝ｖ／ｍ３　，Ｃｖ　２　＝ｖ／ｍ
上記図８の方式では，呼ｉのセルの到着間隔の平均τｉ
　，分散σｉ　２　が，各呼のトラヒックパラメータか
ら求められていることを前提としたが，ここで，トラヒ
ックパラメータを以下のＰ１　，Ｐ２　，Ｐ３　を使用
する例を挙げ，これを用いてτｉ　，σｉ　２　を求め
る方法を説明する。

【００４６】Ｐ１　：ユーザ端末の伝送速度（ユーザ端末の最大帯域
）Ｐ２　：平均パケット長Ｐ３　：パケットの平均到着間隔これらと同等のパラメータを使用した場合にも以下の方
法を適用できる。例えば，上記のＰ３　の代わりに，Ｐ
３　’：ユーザ端末の平均使用帯域Ｐ１　，Ｐ２　としてトラヒックパラメータを使用した
場合は，Ｐ３　’＝Ｐ１　−（Ｐ２　／Ｐ３　）という
関係を用いてＰ３　’を変換すればＰ３　が求まる。

【００４７】上記の３つのパラメータＰ１　，Ｐ２　，
Ｐ３　はＩＰＰ近似における以下のパラメータβ１　，
β２　，β３　に変換できる。 β１　：ランダムスイッチ・オンの時の平均セル到着率
（β１　−１は平均セル到着間隔） β２　：ランダムスイッチがオンになる割合（β２　−
１がランダムスイッチがオンとなる平均時間）β３　：
ランダムスイッチがオフになる割合（β３　−１がラン
ダムスイッチがオフとなる平均時間）ここで，β１　−
１＝セル長（５３バイト）／Ｐ１　β２　−１＝Ｐ２　
／Ｐ１　 β３　−１＝Ｐ３　−（Ｐ２　／Ｐ１　）ＩＰＰ近似し
たセルの到着過程は，２次元の超指数分布（Ｈ２　）と
なり，セル到着間隔の平均τと，分散σ２　は，次のよ
うに求めることができる。

【００４８】τ＝（β２　＋β３　）／β１　β２　σ
２　＝τ２　＋（２β２　／β１　β３　２　）また，
平方分散係数Ｃｖ　２　は次のようにして得られる。Ｃｖ　２　＝σ２　／τ２　次に上記図６の処理フローのステップ４〜１５では，あ
るバッファに加わるトラヒックＴ，そのバッファの長さ
Ｓ，そのバッファの要求接続品質条件ＱＯＳから，その
バッファのセル読出速度Ｃ’を求める処理を行っている
。これに対し，上記図８のようにしてＴ（複数呼の平均
と分散）を求めた場合の，セル読出し速度Ｃ’を如何に
求めるかを図９，図１０に示す。

【００４９】図６の処理（ステップ４〜１５）では，Ｑ
ＯＳを満たす最小のセル読出速度Ｃ’を，仮定により設
定した読出速度Ｃ’を変えて，その度にそのバッファに
おける接続品質Ｑのチェックを行いながら求めている。これに対し，図９，図１０の場合，Ｑは平方分散係数Ｃ
ｖ　２　が小さくなればなるほど良くなることを考慮す
ると，ＱＯＳに対して許容できるＣｖ　’２　よりも，
ＴのＣｖ　２　が小さくなるかをＣ’を変化させる度に
チェックすることにより，上記図６の処理と全く等価な
操作となっている。

【００５０】図９，図１０はセル到着率の平均と分散を
用いたセル読出速度決定の処理フロー（１）と（２）で
ある。なお，この処理フローには，呼の接続要求が発生
した場合だけについて示し，呼の切断の場合は含まれな
い。この処理フローを概説すると，最初に，図６のステ
ップ５と同様にＰＹを“０”に設定し（図９の１），空
き帯域＝出力リンク速度−そのバッファを除く他のバッ
ファの読出速度Ｃｉ　’とし，Ｃ’としてその空き帯域
を設定する（同２）。

【００５１】次に，図８の処理フローにより得られるτ
，Ｃｖ　２　（ユーザ申告のトラヒックパラメータから
得た平方変動係数）を入力する（同３）。　　次に，定
数ｈを格納する特定のレジスタに，（５３ｏｃｔｅｔｓ
）／Ｃ’を設定し，同じく定数ρを格納する特定レジス
タに，ｈ／τを設定する（同４）。次いで，ＱＯＳ入力
を行う（同５）。この場合例えば，待ち時間がＴを越え
る確率ＰがＱＯＳとして入力される。続いて，ステップ
６に示すＰに関する関係式によりωを求める（同６）。このωは・・・・を意味する数値である。次にＣｖ　２
　＞１であるかが判断される（同７）。

【００５２】この後，図１０に移行し，判断結果が，イ
エスの場合図１０のステップ８，ノーの場合図１０のス
テップ９における計算が行われる。ステップ８及びステ
ップ９の何れかにおいて，対応する式ρの関係式を満た
すＣｖ　２　を求めて，それをＣｖ　’２　（ＱＯＳを
満たしうる平方変動係数）とする。次にステップ１０に
おいて，Ｃｖ　２　とステップ８または９において求め
たＣｖ　’２　の比較が行われる（図１０の１０）。

【００５３】この結果，Ｃｖ　２　の方が大きい場合，
ステップ１１に移行して，ＰＹ＝１か判断する。もし，
ＰＹ＝１でなければ，ステップ１４の処理が実行される
。すなわち，最後に加わろうとした呼は受付を拒否され
る。ステップ１１でイエスと判断されると，Ｃ’＋ΔＣをレ
ジスタＣ’に設定し（同１２），Ｃ’がそのバッファに
必要最小の読出しアクセス速度であるものとして得られ
る（同１３）。

【００５４】ステップ１０において，Ｃｖ　’２　とＣ
ｖ　２　が一致した場合は，その時のＣ’をレジスタＣ
’に設定して（同１５），上記と同様にステップ１３に
移行する。また，Ｃｖ　’２　＞Ｃｖ　２　の場合は，
ＰＹに“１”を設定し（同１６），Ｃ’−ΔＣをレジス
タＣ’に設定して（同１７），上記の図９のステップ２
に戻り処理を繰り返す。

【００５５】本発明は，複数の入力リンク単一の出力リ
ンクを共用し，その出力リンクが空きになるまで受け取
ったＡＴＭセルを待たせておくバッファメモリを入力リ
ンク毎に設ける構成において実施することができる。従
って，このような構成を備える，ＡＴＭ網の集線装置だ
けでなく，ＡＴＭ交換機のスイッチング機構や，宅内網
にも応用可能である。すなわち，ＡＴＭ交換機の通話路
の一部として使用する時のように，一つの入力リンクを
複数の呼が多重化して使用することもあれば，いくつか
の端末からのＡＴＭセルを集線多重して一つの加入者線
を共用する時のように，一つの入力リンクが一つの呼だ
けで専有されることもあり，いずれの場合にも本発明を
実施できる。また，一つの入力リンクにも複数の呼が多
重化されて来るが，その入力リンク全体のセル到着率の
平均と分散を想定することにより対処できる。

【００５６】また，情報を運ぶ単位が５バイトのヘッダ
フィールドと４８バイトの情報フィールドから構成され
るＡＴＭセルだけでなくても，固定長であれば本発明を
有効に利用できる。

【００５７】

【発明の効果】本発明により各バッファの読出しアクセ
ス間隔をできるかぎり一定にすれば図５に示すような特
性により所定のセル廃棄率を得るために必要なバッファ
長を少なくすることができる。

【００５８】また，この発明によるアクセスパターンを
決定することにより帯域要求のある入力リンクの数をＸ
とすると，各バッファのアクセス間隔の揺らぎの範囲は
高々Ｘであり，アクセス回数は所要帯域の割合に一致さ
せることができる。これによりトラヒックの平滑化を実
現し，ＡＴＭ網におけるセル廃棄率等の接続品質を向上
することができる。

【００５９】更に，本発明により以下のような効果を奏
することができる。周期的に到着するセルの周期を維持
したまま出力できる。バースト的に到着するセルに対し
ても，周期的に出力できる。各入力リンクの所要帯域に
応じて出力リンクの帯域を等価的に分割していることに
なる。

【００６０】所要帯域を入力リンク毎に独立に計算する
ことにより，各バッファ独自の接続品質を保証できる。すなわち，高い品質を要求する呼と低い品質を許容でき
る呼を別のバッファに収容し，高い品質を要求するバッ
ファのアクセス頻度を高くすることにより柔軟なバッフ
ァ読出制御が可能となる。

【００６１】所要帯域の計算にセル到着間隔（またはセ
ル到着率）の平均だけでなく分散を考慮することにより
，所要帯域の推定が正確になり，これを考慮した読出セ
ルができる。すなわち，たとえ平均が同じでも，分散が
異なると所要帯域が異なり，分散が大きいほどバッファ
の読出頻度を高くしなければ同じ品質を満たせない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成図である。

【図２】実施例のハードウェア構成図である。

【図３】バッファの番号付けの処理フローである。

【図４】アクセスパターン決定の処理フローである。

【図５】バッファのセル読出し間隔を均一化する効果を
表す図である。

【図６】バッファの要求セル読出し速度を求める処理フ
ローである。

【図７】セル到着の平均と分散の影響を表す特性図であ
る。

【図８】各呼のトラヒックパラメータによる複数呼のセ
ル到着過程近似の処理フローである。

【図９】セル到着率の平均と分散を用いたセル読出速度
決定の処理フロー（１）である。

【図１０】セル到着率の平均と分散を用いたセル読出速
度決定の処理フロー（２）である。

【図１１】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　要求帯域算出部２　　　　　　
　　　　パターン決定部３　　　　　　　　　　保持出
力部４−１〜４−ｎ　　　　複数個の入力リンク５−１〜５
−ｎ　　　　各入力リンクに対応して設けられたＦＩＦ
Ｏで構成するバッファ６　　　　　　　　　　セレクタ７　　　　　　　　　　出力リンク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　複数の入力リンクのＡＴＭセルを，単
一の出力リンクに送出するＡＴＭ集線方式において，入
力リンクに対応して設けられた各バッファについて，入
力するＡＴＭセルの所要帯域（読出速度）を算出する算
出部と，複数の各バッファのアクセス頻度の割合を所要
帯域の割合と等しくすると共に各バッファの読出しアク
セス間隔をほぼ一定になるようアクセス頻度と順序を含
むアクセスパターンを決定する決定部とを備え，該決定
されたアクセスパターンにより各バッファから出力リン
クへの読出しを行うことを特徴とするＡＴＭ集線方式。
【請求項２】　　請求項１において，前記アクセスパタ
ーン決定部は，バッファの中から所要帯域の大きい順に
アクセスパターン決定の順序を選択する第１の決定手段
と，選択された２つのバッファの所要帯域を整数（Ａ，
Ｂとし，Ａ＞Ｂ）　に近似し，両者の除算（Ａ／Ｂ）　
の商（Ｍ）　と剰余（Ｎ）　を求め，　該所要帯域の整
数と，　商及び剰余を用いて２つのバッファ間のアクセ
スパターンを決定する第２の決定手段と，既にアクセス
パターンが決定したバッファの所要帯域の総和と次の順
番のバッファの所要帯域を上記第２の決定手段における
２つのバッファの所要帯域とする第３の決定手段とを備
えることを特徴とするＡＴＭ集線方式。
【請求項３】　　請求項２において，前記アクセスパタ
ーン決定部の第２の決定手段は，２つのバッファ（ｉ，
ｊ）の所要帯域を近似する整数をＡ，Ｂ（Ａ＞Ｂ）　，
除算（Ａ／Ｂ）の商Ｍ，剰余Ｎを用い，（１）　バッフ
ァｉをＭ＋１回アクセスして，バッファｊを１回アクセ
スする，（２）　バッファｉ　をＭ回アクセスした後に
１回バッファｊをアクセスする，（３）　バッファｊ　
をＢ回アクセスする内のＮ回は（１）　により，　Ｂ−
Ｎ回は（２）　によりアクセスする，ようにアクセスパ
ターンを決定することを特徴とするＡＴＭ集線方式。
【請求項４】　　請求項１乃至３において，前記各入力
リンクのバッファの所要帯域は，各バッファ毎に利用者
が要求したトラヒックパラメータを基に該バッファに加
わる全体のトラヒックを統計的なパラメータとして取得
し，このパラメータと各バッファで保証する品質に基づ
いて各バッファの所要帯域を算出することを特徴とする
ＡＴＭ集線方式。
【請求項５】　　請求項４において，各バッファに加わ
る全体のトラヒックを統計的なパラメータとして取得す
る場合に，利用者が申請したトラヒックパラメータを基
に，該バッファに加わる全ＡＴＭセルの到着間隔の平均
と分散を求めることを特徴とするＡＴＭ集線方式。