JPH0492535A - トラフィック監視制御装置 - 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、円滑なパケットの伝送を実現するためのトラ
フィック制御を行なうトラフィック監視制御装置に関す
る。

（従来の技術） ディジタル化された通信網の一つとしてｌ５ＤＮ（広帯
域統合通信網）を挙げることができる。

このｌ５ＤＮの一形態として非同期転送モード（ＡＴＭ
）通信網の標準化が現在進められている。

このＡＴＭ通信網は、画像、音声、データ、制御管理信
号等の多種多様な情報を、−様にセルと呼ばれる固定長
パケットに収容し、情報を高速、かつ情報量の時間的変
動に柔軟に対応して伝送を行なうことが可能である。

第２図に、通信網の概念図を示す。

図には、情報を送信する側のＡ−Ｃ端末装置１〜３と、
情報を受信する側のＡ′〜Ｃ′端末装置５〜７、そして
それぞれを相互接続する通信網（ＡＴＭ通信網）１０が
示されている。

通信網１０には、トラフィック監視制御装置１１、多重
化装置１２、伝送経路１３、分割制御装置１４、そして
経路設定制御装置１５が設けられている。

Ａ−Ｃ端末装置１〜３は、例えば動画像情報をパケット
化して送信する通信装置である。Ａ′〜Ｃ′端末装置５
〜７は、例えば受信したパケットから動画像情報の再生
を行なう通信装置である。

トラフィック監視制御装置１１は、多重化装置１２や伝
送経路１３の処理能力に応じて、Ａ−Ｃ端末装置１〜３
が送信するパケットの遅延化や廃棄等の処理を行なうも
のである。多重化装置１２は、トラフィック監視制御装
置１１の出力するパケットの多重化を行なうものである
。伝送経路１３は、パケットの伝送を行なう信号線や交
換機等から構成されるものである。なお図中Ａ点〜Ｄ点
は、交換機が設置された個所を示す。分割制御装置１４
は、伝送経路１３から受信した多重化されたパケットを
、所定の相手先、即ちＡ′〜Ｃ′に振り分ける制御を行
なうものである。

経路設定制御装置１５は、トラフィック監視制御装置１
１によるパケットの送り先の情報に基づいて、パケット
を伝送するための伝送経路１３上の特定の経路の決定を
行なうものである。

さて、例えばＡ−Ｃ端末装置１〜３がパケットを送信す
ると、これらのパケットはトラフィック監視制御装置１
１に入力することになる。トラフィック監視制御装置１
１は、各パケットに含まれる送信先のデータを解析し、
経路設定制御装置１５に通知する。経路設定制御装置１
５は、通知された内容に基づいて伝送経路１３における
所定の経路の設定、例えば多重化装置１２と分割制御装
置１４を直接結ぶ伝送経路が混んでいた場合、Ａ点及び
Ｂ点の交換機を介した伝送経路を設定する。

一方、トラフィック監視制御装置１１は、伝送経路の設
定が完了すると多重化装置１２及び伝送経路１３の処理
能力に余裕が有る限り受信したパケットを多重化装置１
２に出力する。多重化装置１２は、受入れたパケットの
多重化を行ない予め設定された伝送経路１３に送出する
。伝送経路１３を伝送されたパケットは、分割制御装置
１４に受信されることになる。分割制御装置１４では、
多重化された各パケットに含まれる相手先情報に基づい
て、Ａ′〜Ｃ′端末装置５〜７にパケットを振り分ける
ことになる。

さて、単位時間に発生する情報量Ｃとットレート）が高
速で、かつその時間的変動が大きいといつ特徴を持つ情
報の一つである動画像情報の伝送にはＡＴＭ通信網が適
している。

一般に、動画像情報は、直前のフレームとの差のみを伝
送する形態が採られているため、被写体あるいはカメラ
の動きが大きい場合、瞬時的にビットレートが高速にな
る傾向がある。一方、動きの少ない部分では、ビットレ
ートを押えることができる。即ち、ビットレートの最大
値と、平均値の差が大きいことになる。

このため、最大ビットレート分の容量を確保した通信網
においては、平均すると通信網の伝送交換能力を効率的
に引出しているとはいい難い。これに対し、ＡＴＭ通信
網では、動画像情報を多重化することにより、個々の情
報の時間的変動を吸収するため（統計多重効果）、伝送
交換能力の効率的利用が可能となる。

（発明が解決しようとする課題） ＡＴＭ通信網では、パケット化処理あるいは交換機や多
重化装置に情報（パケット）が集中する場合にパケット
廃棄が生じるといった問題がある。

特に画像情報では、個々の信号のビットレートが時間的
に大きく変動することから、これらを多重化する場合に
情報量の多い部分が重なり合い、多重信号の情報量が多
重化装置の処理能力を越える場合がある。この場合パケ
ット廃棄はランダムでなく、一定期間中に連続的に発生
し、信号再生時に著しい品質劣化が伴うことになる。

このような品質劣化を回避するため、従来、文献「村瀬
勉、鈴木洋、竹内崇夫；　“ＡＴＭ網におけるバースト
トラヒックの収容法”日本電気株式会社　Ｃ＆Ｃシステ
ム研究所、情報ネットワーク研究会、　ｌＮ８Ｂ−１１
７Ｊに提案されているように、セル廃棄率とバースト廃
棄率を評価し、この廃棄率を許容値以下に押えるといっ
たトラフィック（トラヒック）監視制御方法が提案され
ている。

ここで、セル廃棄率は、バーストトラフィックを多重化
したときに、廃棄される確立を示し、バースト廃棄率は
、複数のバーストの同時到着が生じた時、それらの伝送
路レートで正規化した最大レートの和が伝送路容量を越
えたときに廃棄されるバーストの割合を示すものである
。

両者共にセル廃棄率を評価するかバースト廃棄率を評価
するかという相違はあるが、共に平均的な廃棄率を評価
するといった点では同様である。

しかし、以上の方法では、局所的な廃棄が十分反映され
た評価が難しいといった問題がある。

例えば、従来の廃棄率は長時間に渡った平均的な値であ
り、この廃棄率が小さい値をとる場合でも、廃棄の生じ
ている局所的な部分では、廃棄が連続的に発生している
可能性が高い。特に動画像信号などの情報量の時間的変
動が大きい呼を多重する場合に、この傾向が顕著となる
。また、画像信号の場合、１枚の絵（１フレーム）の中
に、どの程度の廃棄があるか、またその状態が何フレー
ム続くか、さらに許容限界を越える廃棄の発生頻度が、
廃棄特性を知る上で一つのポイントとなる。このため、
ある廃棄率を越える頻度と、越えた場合の平均連続数の
評価の必要性が生じていた。

本発明は以上の点に着目してなされたもので、高品質を
維持でき、さらに円滑なトラフィックを実現することの
できるトラフィック管理制御方法を提供することを目的
とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明のトラフィック監視制御装置は、予め設定された
単位時間内に入力するパケットの総数を入力パケット数
とし、前記単位時間内に予め設定されたパケット廃棄に
至る前の設定遅延時間を経過した前記パケットの総数を
遅延パケット数とし、前記単位時間内の前記パケットに
対する前記遅延パケットの割合を示す遅延率を算出する
遅延率算出部と、前記遅延率が予め設定された設定遅延
率を越えた連続する前記単位時間の数が、予め設定され
た設定単位時間数を越えた場合、前記パケットの入力を
規制する遅延特性通知部とを備えたものである。

また、予め設定された単位時間内に入力するパケットの
総数を入力パケット数とし、前記単位時間内に予め設定
されたパケット廃棄に至る前の設定遅延時間を経過した
前記パケットの総数を遅延パケット数とし、前記単位時
間内の前記パケットに対する前記遅延パケットの割合を
示す遅延率を算出する遅延率算出部と、前記遅延率が予
め設定された設定遅延率を越えた連続する前記単位時間
の数が、予め設定された設定単位時間数を越えた場合、
前記パケットの入力を規制する遅延特性通知部と、直前
に使用した前記パケットの伝送経路の伝送状況の履歴を
保存する統計情報管理部とを備えたものである。

（作用） 以上の装置は、単位時間毎のパケット遅延率を算出する
。そして、この算出した遅延率が別途設定した内容を越
えた単位時間については、さらにこの単位時間に、別途
設定した内容を越える連続性が認められた場合、入力パ
ケットの量を減少させる対策を講じる。これにより、連
続的に入力パケットが集中した場合のみを抽出し対策を
講じることができる。また、パケット伝送に使用した経
路のパケット伝送状況を記憶しておき、新たな経路設定
の際に参照し、伝送状況が悪い内容であった場合には、
その経路を選択せず他の経路を選択するようにする。こ
れにより、伝送状況の悪い経路を頻繁に設定してしまう
といった事態を回避することができる。

（実施例） 第１図に、本発明のトラフィック監視制御装置に係るブ
ロック図を示す。

図に示したトラフィック監視制御装置２０は、プロセッ
サ２１、パケット遅延検出部２２、クロック発生部２３
、メモリ２４、パケットメモリ２５から構成されている
。

プロセッサ２１は、トラフィック監視制御装置２０を構
成する各部の動作制御及び入力するパケットの遅延処理
等を行なうもので、遅延率算出部３１、単位時間管理部
３２、遅延特性通知部３３、統計情報管理部３４が設け
られている。

遅延率算出部３１は、パケットメモリ２５に入力したパ
ケットの中の、廃棄に至る直前の遅延パケットの占める
割合、即ち遅延率を算出し、この遅延率が予め設定され
た設定遅延率（例えば１％）を越えるか否かを判断する
ものである。なお、この判断結果は、次の判断結果が出
される際まで保存される。単位時間管理部３２は、遅延
率算出部３１が遅延率の算出を実行する周期、即ち予め
設定した単位時間の繰返し周期で、例えば画像の１フレ
一ム表示に必要な時間（１／３０秒）を管理するもので
ある。なお、単位時間を決定する単位時間情報は、メモ
リ２４のパラメータ記憶部３８に予め設定されている。

遅延特性通知部３３は、トラフィック監視制御装置２０
における遅延率が悪化していることをパケットを入力す
る各端末装置等に通知するものである。統計情報管理部
３４は、経路設定制御装置１５が設定した経路の運用状
況を示す各種情報の管理を行なうものである。

パケット遅延検出部２２は、入力するパケットの遅延を
検出するものである。

このパケット遅延検出部２２には、入力パケットカウン
タ３５と遅延パケットカウンタ３６が設けられている。

入力バケットカウンタ３５は、単位時間管理部３２の管
理する単位時間中にパケットメモリ２５に入力するパケ
ットの数を計数するものである。

遅延バケットカウンタ３６は、単位時間中にパケットメ
モリ２５から遅延されるパケットの数を計数するもので
ある。

クロック発生部２３は、プロセッサ２１の動作タイミン
グを司る基準クロックを発生するものである６メモリ２
４は、プロセッサ２１の動作に必要なプログラムやデー
タ等を格納するＲＡＭ等からなるもので、単位時間数カ
ウント部３７と、パラメータ記憶部３８が設けられてい
る。

単位時間数カウント部３７は、遅延率算出部３１により
算出された遅延率が予め設定された基準値を越える単位
時間の数をカウントする領域である。パラメータ記憶部
３８は、統計情報管理部３４に管理される統計情報（パ
ラメータ）を記憶する領域である。

パケットメモリ２５は、端末装置や交換機等から入力す
る入力パケットを一時記憶するＲＡＭ等からなるもので
ある。なお、記憶したパケットは、多重化装置１２や伝
送経路１３が処理可能な状態の場合、逐次出力パケット
として出力される。

以上の構成のトラフィック監視制御装置２０において、
まず初め、入力バケットカウンタ３５、遅延バケットカ
ウンタ３６、単位時間数カウント部３７、パラメータ記
憶部３８が初期化される。

さて、パケットメモリ２５に、端末装置（交換機）から
送出された入力パケットが記憶されると、パケット遅延
検出部２２において、パケットヘッダの内容を検査後、
多重化装置１２に向けて送信される。パケットは、ヘッ
ダ部と情報フィールド部から構成されており、ヘッダ部
にはパケットの通過経路の情報、情報フィールド部の情
報の種類と識別番号等の、情報フィールド部の情報を送
信先に正確に伝送するために必要な情報が格納されてい
る。

パケット遅延検出部２２は、入力パケットが入力する度
に入力バケットカウンタ３５のインクリメントを実行し
、さらにヘッダ部に含まれるシーケンスナンバの欠番に
より破棄パケットが発生したことを認識し、遅延パケッ
トカウンタ３６のインクリメンな行なう。シーケンスナ
ンバは、同一の呼のパケットに通し番号として付与され
る番号で、このシーケンスナンバの欠番は、パケット遅
延を意味する。

一方、クロック発生部２３は、所定のタイミング（１／
３０秒毎）でクロックを発生する。

このクロックは、単位時間管理部３２に入力し、単位時
間管理部３２では遅延率算出部３１の起動をかける。

以後の処理について、第３図を参照しながら説明を行な
う。

第３図は、本発明に係るフローチャートである。

起動をかけられた遅延率算出部３１は、パケット遅延検
出部２２の入力パケットカウンタ３５と遅延バケットカ
ウンタ３６から、入力パケット数と・遅延パケット数を
読出す（ステップＳｌ）。

これらのパケット数から単位時間内のパケット遅延率（
遅延パケット数／入力パケット数ｘ１００（％））を計
算する（ステップＳ２）。その後、遅延率算出部３１は
、入力バケットカウンタ３５及び遅延バケットカウンタ
３６のリセット（０クリア）を行なう（ステップＳ３）
。このように、入力バケットカウンタ３５及び遅延バケ
ットカウンタ３６は、読出しが行なわれるたびに、リセ
ットが行なわれるため、常にその内容は単位時間中の入
力パケット数及び遅延パケット数が格納されることにな
る。

さて、遅延率算出部３１では、遅延率が、予めパラメー
タ記憶部３８に設定された設定遅延率（設定比率）を越
えるか否かを判断することになる（ステップＳ４）。越
えるとの判断結果が出された場合、その旨を単位時間管
理部３２に通知する。単位時間管理部３２では、単位時
間数カウント部３７のインクリメントを行ない（ステッ
プＳ５）、さらに、単位時間数カウント部の内容が、予
めパラメータ記憶部３８に設定された設定単位時間数を
越えるか否かの判断を行なう（ステップＳ６）。この結
果越えないものと判断された場合、処理を終了し、新た
な単位時間の到来を待つ。また、越えるものと判断され
た場合、単位時間管理部３２は、遅延特性通知部３３を
起動する。遅延特性通知部３３は、パケット遅延率が悪
化して高負荷状態に陥っている旨の報告を示す制御信号
を、パケットを伝送元の端末装置（交換機）に対し送り
（ステップＳ７）、処理を終了することになる。

さて、ステップＳ４において、越えないものと判断され
た場合、遅延率算出部３１は、直前の単位時間における
パケット遅延率が設定遅延率を越えたか否かを判断する
（ステップＳ８）。この判断結果は、統計情報管理部３
４に通知される。

統計情報管理部３４では、この判断結果に基づいて、パ
ラメータ記憶部３８に格納された平均発生頻度と平均単
位時間数を更新しくステップＳ９．５１０）、処理を終
了することになる。

ここで、平均発生頻度とは、遅延率が設定遅延率を越え
てから、次に遅延率が設定遅延率以下になるまでを１つ
の連続遅延ブロックとすると、全単位時間数を、連続遅
延ブロックの数＋１で除した値である。また、平均単位
時間数とは、１つの連続遅延ブロックを構成する単位時
間数の平均を示したものである。

ステップＳ９では、平均発生頻度の値を更新し、処理を
終了することになる。また、ステップＳＩＯでは、平均
単位時間数を更新し、処理を終了することになる。

以上のように、統計情報管理部３４は、経路設定制御装
置１５が、経路設定のために統計情報（パラメータ）を
要求する時は、パラメータ記憶部３８に格納された平均
発生頻度と平均単位時間数を読出し、報告する。経路設
定制御装置１５は、この報告結果の内容がトラフィック
の混雑を示すものであった場合、前回とは異なる経路を
新たな経路として設定することができる。

以上の説明は、遅延率に対する要求（実際に遅延を実行
する遅延時間の上限等）が同等の場合であるが、要求の
違いにより呼をクラス分けし、各クラス毎に単位時間、
設定遅延率、設定単位時間数を個別に設定することによ
り、各クラス毎にトラフィックを制御することが可能と
なる。

この場合、各クラス毎に各種情報を用意すれば良い。

第４図に、本発明の詳細な説明図を示す。

図は、プロセッサ２１が参照する各種情報を格納したパ
ラメータ記憶部３８の内容の変形例を示したもので、各
クラス（例えば動画像、静止画像、音声、データ等）を
示すクラス項目５１、単位時間情報項目５２、設定遅延
時間項目５３、設定遅延比率項目５４、設定単位時間数
項目５５、平均発生頻度項目５６、平均単位時間数項目
５７が設けられている。

なお、先に第３図において説明したようにクラスが一つ
しか無い場合には、クラス項目５１は１項目となる。

以上のように、入力するパケットのクラス毎に、別々に
遅延率算出等の制御を行なうことにより、より細かい制
御を実現することができる。なお、パケット遅延検出部
２２の入力パケットカウンタ３５、遅延パケットカウン
タ３６も各クラス毎にカウントされることになる。

本発明のトラフィック監視制御装置は、以上の実施例に
限定されない。

実施例では、ＡＴＭ通信網を例に説明したが、パケット
により情報を伝送する通信網、例えば構内パケット網、
あるいはデータ通信網にも適用することができる。また
、入力パケット数、遅延率、遅延時間などを評価する従
来のトラフィック監視制御装置との併用も可能である。

（発明の効果） 以上の構成の本発明のトラフィック監視制御装置は、パ
ケットの遅延率が悪化した状態が、予め設定した期間継
続した場合に、入力パケットを減少させる対策を講じる
ため、局所的に入力パケットが集中する状態が継続され
るのを防ぐことができる。このため、集中的に情報の欠
落が生じるといった事態を回避でき、安定した品質の情
報を伝送することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトラフィック監視制御装置に係るブロ
ック図、第２図は従来の通信網の概念図、第３図は本発
明に係るフローチャート、第４図は本発明の詳細な説明
図である。 ２１・・・プロセッサ、２２・・・パケット遅延検出部
、２３・・・クロック発生部、２４・・・メモリ、２５
・・・パケットメモリ、３１・・・遅延率算出部、３２
・・・単位時間管理部、３３・・・遅延特性通知部、３
４・・・統計情報管理部、 ３５・・・入力バケットカウンタ、 ３６・・・遅延バケットカウンタ、 ３７・・・単位時間数カウント部、 ３８・・・パラメータ記憶部。 特許出願人　沖電気工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、予め設定された単位時間内に入力するパケットの総
   数を入力パケット数とし、前記単位時間内に予め設定さ
   れたパケット廃棄に至る前の設定遅延時間を経過した前
   記パケットの総数を遅延パケット数とし、前記単位時間
   内の前記パケットに対する前記遅延パケットの割合を示
   す遅延率を算出する遅延率算出部と、 前記遅延率が予め設定された設定遅延率を越えた連続す
   る前記単位時間の数が、予め設定された設定単位時間数
   を越えた場合、前記パケットの入力を規制する遅延特性
   通知部とを備えたことを特徴とするトラフィック監視制
   御装置。 ２、予め設定された単位時間内に入力するパケットの総
   数を入力パケット数とし、前記単位時間内に予め設定さ
   れたパケット廃棄に至る前の設定遅延時間を経過した前
   記パケットの総数を遅延パケット数とし、前記単位時間
   内の前記パケットに対する前記遅延パケットの割合を示
   す遅延率を算出する遅延率算出部と、 前記遅延率が予め設定された設定遅延率を越えた連続す
   る前記単位時間の数が、予め設定された設定単位時間数
   を越えた場合、前記パケットの入力を規制する遅延特性
   通知部と、 直前に使用した前記パケットの伝送経路の伝送状況の履
   歴を保存する統計情報管理部とを備えたことを特徴とす
   るトラフィック監視制御装置。