JPH09102787A - ネットワーク接続制御装置及びその方法 - Google Patents

ネットワーク接続制御装置及びその方法

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JPH09102787A
JPH09102787A JP14317696A JP14317696A JPH09102787A JP H09102787 A JPH09102787 A JP H09102787A JP 14317696 A JP14317696 A JP 14317696A JP 14317696 A JP14317696 A JP 14317696A JP H09102787 A JPH09102787 A JP H09102787A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ATMネットワーク用接続制御装置に関し、特
にネットワークに輻輳状態が発生した際に、帯域の公正
割当ての達成を補助すると共に、ATMネットワーク内の
中間ノードにおける処理を要せず輻輳状態を効果的に検
知するABR接続を制御するATMネットワーク用接続制御装
置を提供する。 【解決手段】 各ABR接続のATMセルがネットワークを通
過する際に経験するエンドーツウーエンドの遅延を決定
する輻輳検知手段（３２、３３）と、決定されたエンド
ーツウーエンドの遅延に基づいて何時ABR接続の一つに
輻輳状態が生じたかを判定し、その判定に基づいて前記
ABR接続に対し前記合意された最小伝送レートよりは高
く、且つそれに依存する最大伝送レートをその前記ABR
接続に与えるように動作するレート制御手段（３０）と
を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は非同期転送モード
（ATM: Asynchronous Transfer Mode ）ネットワークに
於ける利用可能ビットレート（ABR: Available Bit Rat
e ）トラフィックの管理に関する。
【０００２】
【従来の技術】ATMネットワークに於いては、次のよう
なABR（可変伝送レート呼）タイプの接続が予想され
る。即ち、その接続の設定に際して、その接続に関する
最小伝送レートについてネットワークオペレータとの折
衝(negotiation) が行われるが、その後のネットワーク
使用時に、もしネットワーク容量に余裕が生じた際に
は、その接続は折衝最小伝送レートを越えることが許さ
れると言う接続である。従って、その種のABR接続はそ
の設定時に折衝された最小伝送レートに限定されること
なく、ネットワークに未使用容量がある場合には折衝最
小伝送レートより高いレートでの伝送が許される。
【０００３】また輻輳状態発生時には、次のことが予想
される。即ち、折衝最小伝送レートを超えているABR接
続には、先ずその伝送レートを下げるように要請するフ
ィードバックメッセージが送られる。もし、ABR接続が
その伝送レートを下げなければ、ネットワークは折衝最
小伝送レートを越えた部分のトラフィックの廃棄を開始
する。その接続が要請に応じて伝送レートを下げて輻輳
状態が緩和されると、その接続は再びその伝送レートを
上げることが許される。従って、ABR接続は少なくとも
それぞれの折衝最小伝送レートが保証されると共に、更
にはネットワークの余剰容量に応じ、そしてネットワー
クからのフローコントロールに従って、その折衝最小伝
送レートを超えた伝送をすることが許される接続方式で
ある。
【０００４】こうしたABRサービスは、以下の点から見
ても望ましいと考えられる。即ち、多くの接続にとって
は、ネットワークが許容できる以上の高いレートで伝送
を続けることによって発生する輻輳状態の間に、それら
のATMセルが廃棄されるよりは、むしろネットワークの
瞬間利用可能な容量に対して伝送レートを動的に調整す
るのが好ましいことである。言い換えれば、ABRサービ
スはセル損失が少ないことを重視し、ある程度の遅延
（即ち、輻輳状態の間に伝送レートを下げる必要から生
ずる不可避的遅延）を許容する接続にとって好適である
と言える。ABRサービスは、事前に接続に可成なコスト
支出を伴う容量予約方式をとらず、むしろネットワーク
に余剰容量が在れば接続でそれを使用することが出来る
ようにするサービスである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ATMネットワークに複
数のABR接続が要求される場合、これらABR接続のそれぞ
れに関係するソースは、ネットワークの利用可能な帯域
に関して事実上競合する状況が発生する。そのような状
況下にあっては、利用可能な帯域を公正な仕方で割り当
てるシステムを提供することが望まれる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の第１観点によれ
ば、ATMネットワークによって形成されるABR接続の各々
が合意された最小伝送レートを有すると共に、ネットワ
ークに余剰容量がある場合には、その合意最小伝送レー
トを超えて伝送することを許されているABR接続を制御
するATMネットワーク用接続制御装置が設けられ、この
装置は各ABR接続のATMセルがネットワークを通過する際
に与えられるエンドーツウーエンドの遅延を決定する輻
輳検知手段と、決定されたエンドーツウーエンドの遅延
に基づいて何時ABR接続の一つに輻輳状態が生じたかを
判定し、その判定に基づいて前記ABR接続に対する前記
合意最小伝送レートよりは高く、それに依存する最大伝
送レートをその前記ABR接続に与えるように動作するレ
ート制御手段とを含む。
【０００７】この装置は輻輳状態の発生を知ったとき、
ABR接続に対し合意最小伝送レートを考慮し、ABR接続に
公正な仕方で利用可能な帯域を分配することが出来る。
輻輳状態検知にエンドーツウーエンドの遅延を利用する
から、ネットワーク内の各ノードはその前記ノードに於
いて輻輳状態を検知する手段を設ける必要がなくなる。
言い換えれ、輻輳状態検知手段の全ての部分をネットワ
ークの端部に位置させることが可能になる。最小伝送レ
ートは維持可能なセルレートとして特定することもでき
る。与えられる最大伝送レートは、前記接続に対する前
記合意最小伝送レートに比例するのが好ましく、さらに
他のABR接続の合意最小伝送レートにも依存するのが好
ましい。
【０００８】本発明の好適実施例では、レート制御手段
はアクセスリンクによってネットワークの他の部分に連
結さたネットワークの入口ノードに配置され、輻輳ABR
接続に与えられる最大伝送レートはアクセスリンクの利
用可能な容量に依存する。その利用可能なアクセスリン
クの容量は、アクセスリンクの全容量からABR接続の合
意最小伝送レートの総和を減算して決める。この場合、
レート制御手段はアクセスリンク以外のネットワーク部
分に於ける利用可能な帯域について如何なる情報をも要
求しない。公正な帯域割当はアクセルリンクに関して考
慮されるだけであり、このことが装置を簡素化する。
【０００９】輻輳ABR接続VCjに与えられる最大伝送レー
トMAXRＶＣｊを例えば MAXRＶＣｊ = SCRＶＣｊ + [SCRＶＣｊ/(SCRＶＣ１ + S
CRＶＣ２ +...+ SCRＶＣｎ)]AB に等しくする。ここでVC1〜VCnは異なるABR接続を示
し、VCjは輻輳が検知されたABR接続、SCRＶＣｘはABR接
続VCxの合意された最小伝送レート、そしてABは前記ア
クセスリンクの利用可能な帯域、である
【００１０】前記装置は新たなABR接続設定の要求があ
ると、この新たな接続に対する最大伝送レートを定め、
既存のABR接続全ての最大伝送レートをそれぞれ再計算
する帯域割当手段含んでいるのが好ましい。帯域割当手
段は、装置の動作時に例えば一定間隔で前記アクセスリ
ンクの全容量からABR接続の実際の伝送レートの総和を
減算にして、前記アクセスリンクの瞬時利用可能帯域を
決定すると共に、決定された瞬時利用可能帯域を基にし
て各ABR接続の最大伝送レートを計算する。例えば、各A
BR接続の最大伝送レートMAXRＶＣｊを、 MAXRＶＣｊ = SCRＶＣｊ + [SCRＶＣｊ/(SCRＶＣ１ + S
CRＶＣ２ +...+ SCRＶＣｎ)]IAB に等しくする。ここでVC1〜VCnは異なるABR接続を示
し、VCjは輻輳が検知されたABR接続、SCRＶＣｘはABR接
続VCxの合意された最小伝送レート、そしてIABは決定さ
れた瞬時利用可能な帯域、である。こうして、輻輳状態
が生じた時、アクセスリンクの実際に利用可能な帯域を
ABR接続の間で公正に分配することが出来る。
【００１１】レート制御手段は前記ABR接続に輻輳が検
知されると、直ちにその接続に前記最大伝送レートを与
えるように動作するのが好ましい。最大伝送レートが与
えられたとき、輻輳ABR接続のデータソースが最大伝送
レートを超えるようであれば、前記レート制御手段は前
記データソースに対し、それに与えられた最大伝送レー
トまで伝送レートを下げるよう要求するフィードバック
メッセージを送る。輻輳ABR接続に関して輻輳状態が依
然として継続している場合に、前記レート制御手段はそ
の伝送レートが前記接続に対し合意された最小伝送レー
トに下がるまで、各ABR接続の伝送レートに関し更に漸
進的（所定のレート制御アルゴリズムに従って）制限を
加える。レート制御手段は、１つのABR接続に対し決定
されたエンドーツウーエンドの遅延が所定の閾値を越え
ているとき、その接続に輻輳状態が生じていると判定す
る。
【００１２】この場合、例えば前記輻輳検知手段はネッ
トワークの入口ノード及び出口ノードにそれぞれ設けら
れた第１及び第２回路を具備し、この第１及び第２回路
の１つの回路はネットワークを介して他の１つの回路に
対しタイミングセルを送信するように動作し、前記他の
１つの回路は前記タイミングセルの受信時刻を決定する
ように動作し、輻輳検知手段は前記タイミングセルが前
記１つの回路から前記他の回路まで移動するのに要した
時間によって前記エンドーツウーエンドの遅延を計算す
る。前記１つの回路から前記他の回路に移動するタイミ
ングセルは、前記１つの回路による前記セルの送信時刻
を示すタイミング情報を搬送し、前記他の回路は前記タ
イミングセルの送信時刻と、そのタイミングセルの受信
時刻との差を計算して相対遅延値を決定する相対遅延計
算手段を含んでいる。こうしてエンドーツウーエンドの
遅延を容易に測定することが出来る。
【００１３】しかし、通常入口ノードのクロック（タイ
ミングセルの送信時刻設定に使用）は出口ノードのクロ
ック（タイミングセルの受信時刻設定に使用）に同期し
てはいないから、この測定値は相対的なもの値になる。
それ故、本発明の好適実施例ではエンドーツウーエンド
の遅延の絶対測定値を得るために、前記他の回路は前記
１つの回路からのタイミングセルの受信に続いて、ネッ
トワークを介して対応するタイミングセルを前記１つの
回路に返信するように動作し、前記１つの回路はこの対
応タイミングセルの受信時刻を決定し、前記輻輳検知手
段は、タイミングセルが前記一つの回路から前記他の回
路に移動するのに要した時間と、前記対応するタイミン
グセルが前記他の回路から前記１つの回路に移動するの
に要した時間の平均時間に基づいて前記エンドーツウー
エンドの遅延を計算する。この場合、前記他の回路から
前記１つの回路に向かって送信される前記対応タイミン
グセルは、前記他の回路による前記セルの送信時刻と前
記相対遅延値とを示すタイミング情報を搬送し、前記１
つの回路は前記対応タイミングセルの送信時刻と、前記
１つの回路による受信時刻との差を計算し、この差から
前記相対遅延値を差し引いて往復遅延値を決定する往復
遅延計算手段を含んでいる。この構成によって、入口ノ
ードと出口ノードのクロックに同期性が無いことによる
影響はなくなる。
【００１４】本発明の第２の観点によれば、ATMネット
ワークに於けるABR接続の各々が、合意された最小伝送
レートを有すると共に、ネットワークに余剰容量がある
時には、その合意最小伝送レートを超えて伝送すること
を許されているABR接続を制御する方法であって、各ABR
接続のATMセルがネットワークを通過する際に与えられ
るエンドーツウーエンドの遅延を決定するステップと、
決定されたエンドーツウーエンドの遅延に基づいて何時
ABR接続の１つに輻輳状態が生じたかを判定するステッ
プと、そうした輻輳状態が検知されたとき、前記ABR接
続に対する前記合意最小伝送レートよりは高く、且つそ
れに依存する最大伝送レートをその前記ABR接続に与え
るステップとを具備するATMネットワークに於けるABR接
続を制御する方法が提供される。
【００１５】本発明の第３の観点によれば、ATMネット
ワークに於けるバーチャルチャンネルのATMセルがネッ
トワークの通過によって与えられるエンドーツウーエン
ドの遅延を決定するエンドーツウーエンドの遅延決定手
段と、このエンドーツウーエンドの遅延決定手段に接続
され、決定されたエンドーツウーエンドの遅延に基づい
て前記バーチャルチャンネルの輻輳状態を判定する輻輳
判定手段とを含むATMネットワーク用輻輳検地装置が提
供される。
【００１６】本発明の第４の観点によれば、ネットワー
クに於けるバーチャルチャンネルのATMセルがネットワ
ークを通過する際に与えられるエンドーツウーエンドの
遅延を決定するステップと、決定されたエンドーツウー
エンドの遅延を用いて何時輻輳が前記バーチャルチャン
ネルに生じたかを判定するステップとを含むATMネット
ワークに於ける輻輳検知方法が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、ATMスイッチ２を含みネ
ットワークの入口ノードINに接続制御装置３を有する公
衆ATMネットワーク１を示している。ATMスイッチ２及び
接続制御装置３は、共にATMネットワーク１内のアクセ
スリンク４を介して接続される。複数のデータソース５
１、５２、．．．５ｎ、例えばパーソナルコンピュータ又
はその同等物は、入口ノードINに於いて接続制御装置３
に接続される。接続制御装置３はレート制御回路３０及
び帯域割当ユニット３１を含んでいる。
【００１８】次に、図１の接続制御装置３の動作を図２
から図４までを参照して以下に説明する。図２はデータ
ソース５の１つから新たなABR接続が欲しい旨の要求が
あったときに、接続制御装置３が行う動作を示してい
る。図２のステップＳ１に於いて、接続制御装置３は接
続要求を受信するまで待機している。データソースはそ
の接続要求を行う際 、最小限の使用可能な帯域又は維
持可能なセルレート(SCR: Sustainable Cell Rate) を
特定してくることが予期される。この維持可能なセルレ
ートとは、仮にネットワークに輻輳状態が生じても、ネ
ットワークが保証する前記接続の保持し得る最小限の伝
送レートを言う。この維持可能なセルレートは、最初の
接続が行われる際に、前記データソース側とネットワー
クオペレータとの間で折衝される（図２のステップＳ
２）。
【００１９】ステップＳ３に於いて、接続制御装置３の
帯域割当ユニット３１は、アクセスリンク容量(LC: Lin
k Capacity) から現在使用中の別のABR接続(VC1、...VC
n)の維持可能セルレート(SCRＶＣ１,...SCRＶＣｎ)の総
和を引いて、アクセスリンク４の利用可能な帯域(AB: A
vailable Bandwidth) を決定する。即ち： AB = LC - (SCRＶＣ１+SCRＶＣ２+ .... +SCRＶＣｎ) ...（１）
【００２０】次に、ステップＳ４に於いて、接続制御装
置３の帯域割当ユニット３１は、式（１）によって決め
られた利用可能帯域(AB)の“公正な配分”を決めるため
に、前記ABR接続に対し合意された最小伝送レート(SCR
ＶＣＪ)を用いて、ネットワークに輻輳状態が生じたと
き各ABR接続VCjに許容される最大限の伝送レートMAXRＶ
Ｃｊを決める。即ち、 MAXRＶＣｊ = SCRＶＣＪ+[SCRＶＣｊ/(SCRＶＣ１+SCRＶＣ２+ .... +SCRＶ Ｃｎ)]AB ...（２） こうして、新ABR接続が構成されると、現在働いている
全てのABRチャンネルの最大伝送レートは、輻輳状態が
生じたときにも、各接続がアクセスリンクの利用可能な
帯域（AB）を公正な持分で分配してもらえるように調整
される。
【００２１】上述の実施例に於いて、ABR接続の維持可
能セルレートは、輻輳時に前記接続が持つことの出来る
最大公正伝送レート（又は帯域）MAXRの閾値を比例的に
計算するのに使用されることが分かる。このことによっ
て、輻輳状態が生じた際、全てのABR接続に対する公正
な帯域割当がそれらの伝送レートとは無関係に行われる
ことが保証される。更に、接続制御装置３はアクセスリ
ンク４に関する公正な帯域配分を考慮するだけであるか
ら、ATMネットワークの他の部分にある利用可能な帯域
に関する情報を一切必要としない。
【００２２】次に、接続制御装置３のレート制御回路３
０の動作を図３を参照して説明する。レート制御回路３
０の機能は、アクセスリンク４を用いてABR接続に関す
る制御を行うことである。この制御を実施するに当たっ
て、レート制御回路３０は各ABR接続VCjについて以下の
パラメータを維持する。 SCRＶＣｊ:合意された接続の維持可能セルレート（最小
伝送レート）。 PCRＶＣｊ:接続に対するピークセルレート（最大伝送レ
ート）。このピークセルレートは接続確立時に、その接
続によって選択的に特定されるか、或いは例えば、他の
ABR接続がアクセスリンク４を使用していない時には、
前記接続がその伝送レートを増加し、アクセスリンクの
全リンク容量を使用することがでるように、単にアクセ
スリンク４のリンク容量LCに等しく取っても良い。 MAXRＶＣｊ:輻輳が生じた際の接続に対する最大公正伝
送レート。
【００２３】上記のパラメータをもとに、レート制御回
路３０は各接続に対するレート制御パラメータRCPＶＣ
ｊを決定する。図３にその概要を示す。図３に於いて、
レート制御回路３０は、ステップＳ１０でABR接続VCjの
１つに輻輳状態が生じているかどうかを判定する。もし
その接続に輻輳状態がなければ、処理はステップＳ１２
に進み、所定のレート制御アルゴリズムに従って、ABR
接続VCjに対するレート制御パラメータRCPＶＣｊを増加
させる。このようなアルゴリズムの詳細については、こ
の明細書で後述する。しかし、RCPの値はピークセルレ
ート（前記接続に対するPCRＶＣｊ)を越えることは許さ
れない。ここで処理はステップＳ１０に戻る。従って、
輻輳状態が生じていないと判った時、ABR接続VCjには所
定のレート制御アルゴリズムに従って、増加されたRCP
値が割当られることが分かる。
【００２４】もし、ステップＳ１０に於いて、ATMネッ
トワーク中に輻輳状態が生じていると判断されると、ス
テップＳ２１に於いてレート制御パラメータRCPＶＣｊ
が、接続VCjに対し決定された最大公正伝送レートMAXR
ＶＣｊより大きいか否かが判断される。もし、レート制
御パラメータが最大公正伝送レートを越えていれば、ス
テップＳ２２に於いて前記接続に対するレート制御パラ
メータを直ちに決定された最大公正伝送レートに下げる
か、上述の所定のレート制御アルゴリズムに従って前記
ABR接続に対するレート制御パラメータRCPＶＣｊを減少
させる。しかし、レート制御パラメータは前記接続に対
し合意された維持可能セルレートSCRＶＣｊ以下になる
ことは許されない。こうして、処理はステップＳ１０に
戻される。
【００２５】それ故、もしABR接続に輻輳状態が生じて
いることが判った場合には、その接続はそのデータソー
スに対して送られる適当なフィードバックメッセージに
よって、伝送レートを決められた最大公正伝送レートま
で下げることを求められるから、その接続のレート制御
パラメータRCPは、直ちにその接続に対し決定された最
大公正伝送レートに限定される。そうした伝送レートの
低減によっても輻輳状態が緩和されない場合には、ABR
接続に対するレート制御パラメータは更に漸進的に下げ
られ（維持可能なセルレートに向かって）、そして更に
フィードバックメッセージがデータソースに対し送られ
る。前記データソースはこのフィードバックメッセージ
に対しその伝送レートを低減することによって応答しな
ければならない。しかし、もしそのデータソースがその
伝送レートを下げなければ、レート制御回路は合意され
た最小伝送レート(SCR)を超過しているトラフィック
（セル）の破棄を開始する。
【００２６】本発明の好適実施例では、帯域割当ユニッ
ト３１もまた、アクセスリンク４に関する瞬間活動に依
存して一定間隔で各ABR接続に対する最大公正伝送レー
トの再計算を行うことが出来る。ABRトラフィックの
“バースティ(bursty)”な性質から見てこの再計算は有
利な筈である。この点、もし特別な瞬間に於ける接続利
用が考えられる場合、アクセスリンクにあるABR接続の
多くはデータ伝送を行わなくなる。このことはその前、
新たにABR接続を設定した時、潜在的には、維持可能な
セルレート(SCR)の“静的な値”を使用して計算された
ものより多くの利用可能な帯域が在ることを意味してい
る。静的な値に基づくのではなく、種々のABR接続の実
際の瞬時活動に基づいて一定間隔で瞬時的に利用可能な
帯域(IAB)を決定すれば、その瞬時的利用可能な帯域(IA
B)を公正に分配して割り当てることが出来る。
【００２７】こうした接続の瞬時活動トラックを維持す
るために、レート制御回路３０は各接続に対し、もう１
つのパラメータ、即ち前記接続の現在のセル伝送レート
を表す実セルレート(ACR)を保持している。図４に示す
ように、帯域割当ユニット３１は、アクセスリンク容量
（LC）及びABR接続のそれぞれの実伝送レート（実セル
レートACR）の総和： IAB = LC-(ACRＶＣ１+ACRＶＣ２+...+ACRＶＣｎ) ．．．（３） を基にして、瞬時的に利用可能な帯域(IAB)を計算する
ステップＳ３６に進む前に、ステップＳ５で所定の時間
間隔が終了するまで待機する。
【００２８】次いで、ステップＳ７に於いて、前記接続
に対するSCRの値SCRＶＣｊに、決定された瞬時利用可能
帯域の公正持分を加えることによって、各ABR接続VCjに
対する最大公正伝送レートMAXRＶＣｊが決定される。そ
して、再び異なるABR接続のSCR値に基づいて公正持分が
計算される。 MAXRＶＣｊ=SCRＶＣＪ+[SCRＶＣｊ/(SCRＶＣ１+SCRＶＣ２+ .... +SCRＶＣ ｎ)]IAB ...（４） 図４の手続きを採用することによって、帯域の公正な持
分は常にアクセスリンク４に関する現活動に関連を待ち
ながら計算されることが保証される。
【００２９】レート制御回路３０がそのABR接続に関し
て適正な制御を実施するためには、このレート制御回路
３０はATMネットワーク１に於いて何時輻輳状態が生じ
たかを検知する何らかの術を持っている必要がある。そ
うした輻輳状態を検知するために以前考えられた１つの
方法を図５に示す。この図には、ATMネットワークの入
口INと出口ENの間に設けられた１つのABR接続のパスが
示されている。前記ABR接続を介して伝送されるATMセル
は、入口INを通り種々の中間ノードCN1及びCN2を介して
出口ENに至るルートに沿って通過する。例えば、各接続
ノードCNにはATMスイッチがある。
【００３０】ネットワークの各ノードIN、EN、CNにはバ
ッファがあり、これらバッファの何れかが一定の充足レ
ベルに達した時に、輻輳状態が検知される。こうしてノ
ードが輻輳状態を検知すると、そこを通るセルに所定の
方法でマークが付けられ、もし受信側装置（出口ノード
に接続されている）が“輻輳経験有”とマークされたセ
ルを受信すると、その時この情報はリソース管理セルを
用いてソース側装置（入口側に接続されているデータソ
ース）に対し信号の形で送り返されるので、それに従っ
てソース側装置はその伝送レートを調整することが出来
る。
【００３１】以上の手法によって、輻輳状態をデータソ
ース側に信号で送り返すことは出来るが、この手法には
次のような不利な点がある。即ち、ネットワーク内の各
ノードは輻輳状態がそのノードで検知された際に、セル
にマーキングが出来なければならない。従って、こうし
た中間ノードに於ける処理は各ノードに於ける設備コス
トの増加につながる。
【００３２】上述の不利な点を克服するために意図した
本発明による別の手法を図６に示す。図６に於いて、AT
Mネットワーク５０は第１及び第２エンドユーザーの間
にABR接続を設けるために使用される。第１エンドユー
ザーはデータソースとして働き、ATMネットワーク５０
の入口ノード５４に接続されたパーソナルコンピュータ
５２を有し、第２エンドユーザーはデータ受信機として
働き、ネットワーク５０の出口ノード５８に接続された
パーソナルコンピュータ５６を有している。
【００３３】図６に示されているように、ATMネットワ
ーク５０は入口ノード５４に於いて、レート制御回路３
０と帯域割当ユニット３１を含む接続制御装置３’を有
している。この場合、接続制御装置３’は第１及び第２
輻輳検知回路３２、３３をも含み、第１輻輳検地回路３
２は入口ノード５４に配置され、第２輻輳検地回路３３
は出口ノード５８に配置される。輻輳検地回路３２、３
３の詳細をそれぞれ図７及び８に示す。
【００３４】図７に示すように、入口ノードに配置した
輻輳検知回路３２は、ローカルクロック回路１００、タ
イミングセル発生回路１０２、タイムスタンピング回路
１０４、タイミングセル抽出回路１０６、タイムスタン
プ読み取り回路１０８、往復遅延計算回路１１０、平均
化回路１１２、及び片道遅延計算回路１１４を含んでい
る。
【００３５】図８に示すように、出口ノード５８に配置
した輻輳検知回路３３は、タイミングセル発生回路１２
０、タイムスタンピング回路１２２、タイミングセル抽
出回路１２４、タイムスタンプ読み取り回路１２６、相
対遅延計算回路１２８、平均化回路１１２、及びローカ
ルクロック回路１３０を含んでいる。
【００３６】第１及び第２ユーザー間でABR接続が使用
されている時、入口ノード輻輳検知回路３２に於けるタ
イミングセル発生回路１０２は、入口ノードに於けるロ
ーカルクロック回路１００によって決められた一定時間
間隔でタイミングセル（TMセル）を発生する。これらTM
セルはネットワーク出口ノード５８に向かうバーチャル
チャンネルのセルの流れに挿入される。そうしたセルの
各々が流れに挿入される時刻T1は、図９の上半分に示す
ように、タイムスタンピング回路１０４によってセル自
身にスタンプされる。
【００３７】入口ノード５４で発生したTMセルは、正規
のデータセルと同様の仕方で、ATMネットワーク５０を
介して移動する。TMセルはＩＴＵ推奨1.371に定義され
ているリソース管理セル（RMセル）に基づいている。RM
セルはATMセルであって、ATMセルヘッダーに於けるVCI
値（バーチャルチャンネル識別子）及びPTI値（ペイロ
ード型識別子）によって、その他のATMセルタイプから
は独特に識別することが出来る。図１０はRMセルフォー
マットに対するプロトコルを示している。機能特定フィ
ールドはベンダーの特定インプレメンテイション（実
現）に対し利用可能である。
【００３８】出口ノード輻輳検知回路３３のTMセル抽出
回路１２４はセルの流れを受信し、そこから流れに運ば
れてくるTMセルを抽出する。各TMセルが出口ノードによ
って受信されると、その受信時刻T2（ローカルクロック
回路１３０によって測定）は、相対遅延計算回路１２８
に供給される。抽出されたTMセルの各々は、タイムスタ
ンプ読み取り回路１２６に送られ、各セルによって運ば
れてきたタイムスタンプT1が読み取られる。また、タイ
ムスタンプT1は相対遅延計算回路１２８にも供給され
る。
【００３９】相対遅延計算回路１２８は受信TMセルのタ
イムスタンプT1と前記TMセル受信時刻T2との差を計算す
る。この差(T2-T1)は、前記TMセルがネットワークの入
口ノードからネットワークの出口ノードまで移動する間
に経験した相対遅延(RD)である。しかし、この場合、２
つのノードに設けたローカルクロック回路１００及び１
３０は同期してはいないから、上記の遅延は絶対遅延で
はない。
【００４０】入口ノードから受信した各TMセルに対する
相対遅延の計算に続いて、出口ノードのタイミングセル
発生回路１２０は、入口ノードに戻る逆方向に向かうセ
ルの流れに挿入するための対応TMセルを発生する。図７
の下側半分に示すように、このセルには、タイムスタン
ピング回路１２２によって相対遅延計算回路１２８によ
って計算された相対遅延RD(T2-T1)がスタンプされるだ
けではなく、発生されたTMセルが上記逆方向のセルの流
れに挿入された時刻T3がスタンプされる。
【００４１】入口ノードの輻輳検知回路３２では、TMセ
ル抽出回路１０６が受信したセルの流れからタイミング
セルを抽出し、タイムスタンプ読み取り回路１０８が各
TMセルから相対遅延RDと時刻スタンプT3の両者を読み取
る。この情報は往復遅延計算回路１１０に送られる。入
口ノード５４に於ける各TMセルの受信時刻T4は、タイミ
ングセルが入口ノードから出口ノードに移動するに要し
た時間と、出口ノードの輻輳検知回路３３によって発生
された対応TMセルが出口ノードから入口ノードに移動す
るに要した時間との合計時間を示す往復遅延時間(RTD)
を計算する往復遅延計算回路１１０に供給される。従っ
て、 RTD = (T4-T1) - (T3-T2)
【００４２】往復遅延時間RTDの測定は所定の制御期間
(CP)内で数回行われ、そのRTD測定値をRTD平均化回路１
１２によって平均し、平均往復遅延の値ARTDを求める。
最後に、ARTD値は片道遅延計算回路１１４によって２分
し、平均片道遅延の値(AOWD)を求める。即ち AOWD = ARTD/2 一般に、上記所定の制御期間(CP)はARTDより小さく選択
する。また、この制御期間選択には、同時達成を許され
ない幾つかの条件、所謂トレードオフが含まれる。即
ち、遅延評価のためにより長い制御期間を用いれば、反
応時間は遅くなり、他方、より長い制御期間によって、
より良好な遅延評価が得られる。
【００４３】上述の仕方でタイミングセルを処理するこ
とによって、ネットワークに於ける輻輳レベルが、純粋
に経験している遅延を基に評価できることが分かる。従
って、輻輳検知機構の全ての機能はネットワークの端部
（入口と出口）に保持されるので、図５に示されている
種類の中間ノードに於ける処理要件（マークセルの追
加）を回避することが出来る。勿論、実際には、多くの
ABR接続が各入口（出口）ノードを通過しており、そし
てこれら各ABR接続に何時輻輳状態が発生したかを検知
出来ることが必要である。このため、入口ノードの輻輳
検知回路３２は、前記入口ノードに於いてネットワーク
に入る全ての異なるABR接続に対しタイミングセルを連
続的に発生することによって、それら接続の各々の輻輳
レベルが監視できるようにしている。実際、異なるABR
接続は、入口ノードとそれに関連する出口ノード間の距
離、及び中間ネットワーク中の区間(hop)数に依存して
大きく異なる往復遅延時間を与えられるから、戻されて
きて受信されるタイミングセルは、出口ノードの輻輳検
知回路によって送られたタイミングセルと同じ順序とは
ならない。
【００４４】こうした理由から、入口ノードに於けるレ
ート制御回路は割り込み駆動方法によって、新たなTMセ
ルの各々が受信されるのを待って、この受信したTMセル
がどのABR接続に属するかを、このTMセルヘッダー部の
接続識別子によって判断する動作を行うのが好ましい。
こうして識別されたABR接続に対するRCPパラメータは、
後で図１１を参照して述べるように調整することが出来
る。
【００４５】以下、入口ノード５４のレート制御回路３
０の動作を図１１を参照して説明する。レート制御回路
３０には、前にも述べたように、各ABR接続に関して前
記接続に対する現在の伝送レートを示すレート制御パラ
メータ(RCP)が保持されている。この実施例では、この
レート制御パラメータはAOWD値（ネットワーク中で前記
接続が経験した輻輳測定を示す）、及び前述の前記接続
に関するパラメータSCR、PCR、及びMAXRに基づきレート
制御回路３０によって動的に調整される。
【００４６】レート制御回路３０は、各ABR接続のAOWD
値に対し目標範囲（σ１、σ２）を定め、AOWD値をこの
目標範囲内に保つように各ABR接続のRCP値を調節する。
従って、σ１＜AOWD＜σ２の時、RCPを変化させない。A
OWD≦σ１の時、各RCPを所定の増加係数αだけ増加する
ことが出来る。AOWD≧σ２の時、各RCPを所定の減少係
数βだけ減少することが出来る。
【００４７】目標範囲を限定する上限及び下限閾値σ１
及びσ２は接続を通して起こる最小遅延（即ち、何処に
もキューイングが生じていない時、接続を通して起こる
遅延）によって計算することが出来る。従って、 σ１ ＝ 最小遅延 ＋ ラインサービス時間 ｘ ｓ１ σ２ ＝ 最小遅延 ＋ ラインサービス時間 ｘ ｓ２ ここで、ラインサービス時間とはATMセルを接続に送り
出すのに要する時間を示し、ｓ１及びｓ２は一定の値で
あって、前記特別ATMネットワークに対する特定の値で
ある。これらの一定値ｓ１、ｓ２は、ネットワークに於
けるバッファのオーバーフローに起因するセル損失を避
けるように選択する必要がある。それ故、これらの値は
中間ネットワークノード内の最小バッファサイズに依存
する。
【００４８】上限及び下限閾値α１、α２、及びAOWDの
値を決めるための上述の制御期間CPを設定するには、ネ
ットワークに於ける上述の最小遅延を知っていることが
必要である。しかし、通常、接続が設定される以前に
は、この最小遅延は知られていないから、近似値として
前記接続に対するネットワークを通る最適パスの距離を
最小遅延を求めるのに利用する。増加及び減少係数α、
βは、所定のレート制御アルゴリズムに従って決定され
る。これら係数は線形又は非線形に選択することが可能
で、目標ネットワーク構成に応じて適当に調整すること
が出来る。こうして、利用し得る帯域の可能な最良利用
ができるように、レート制御アルゴリズムを最適化する
ことが出来る。
【００４９】図１１に於いて、レート制御回路３０はス
テップＳ３０でTMセルの受信を待つ。この状態は割り込
みによる信号で知らされる。TMセルが受信されると、そ
のTMセルが属している接続VCjは、参照テーブルにアク
セスするためにTMセルが持っているヘッダ情報を使用し
て識別される。次いで、計算された遅延値AOWD（入口ノ
ードの輻輳検知回路３２からレート制御回路３０に供
給）が下限閾値α１より小さいか否かが判定される。も
し、小さければ、識別されたABR接続VCjには現在輻輳状
態が生じていないと結論されるから、ABR接続VCjに対す
るレート制御パラメータRCPは所定の増加係数αだけ増
加することが出来る。この接続VCjに対するRCP値を増加
する前に、増加したRCPの値が前記接続に対するピーク
セルレート（最大伝送レート）PCRを越えるか否かが、
ステップＳ３２に於いて判定される。前に述べたよう
に、このPCRの値は接続とネットワークオペレータとの
間で接続設定時に合意された値であるか、又はアクセス
リンク容量に等しい値である。
【００５０】もし、増加したRCPの値がPCRの値を越えて
いれば、その時はステップＳ３３に於いて、新たなRCP
の値は単にその合意されたPCRの値に設定される。ステ
ップＳ３１に於いて、もし計算された遅延値AOWDが下限
閾値σ１より大きければ、このAOWD値をステップＳ４０
に於いて上限閾値σ２と比較する。AOWD値がσ２より小
さければ、AOWD値は目標範囲内にあり、接続のRCP値に
対する変更は不要である。ここで処理はステップＳ３０
に戻り、次のTMセルの受信に待機する。
【００５１】他方、もしAOWDの値が上限閾値σ２より大
きいか、又は等しければ、ネットワーク中に輻輳状態が
生じていると判断される。その場合は、ステップＳ４２
に於いて、識別された接続VCjに対する現在のRCP値が、
帯域割当ユニット３１によって前記接続に対し決められ
た最大公正伝送レートMAXRを越えているか否かが判定さ
れる。もし、現在のRCP値が、この決められた最大公正
伝送レートMAXRを越えていれば、新たなRCP値はステッ
プＳ４３に於いて単にこの決められた最大公正伝送レー
トMAXRにセットされる。
【００５２】その他の場合には、RCP値は所定の減少係
数βだけ減少すべきだと判定される。ステップＳ４４に
於いて、減少されたRCP値が前記接続に関し合意された
最小伝送レート（維持可能セルレートSCR）より小さい
か否かが判定される。もし小さければ、新たなRCP値は
ステップＳ４５に於いて、単にその最小伝送レートSCR
に設定される。そうでなければ、RCP値はステップＳ４
６に於いて、所定の減少係数βだけ減少される。新たな
接続が設定されたときか（図２）、瞬時利用可能な帯域
に関するチェック後（図４）の何れかで、ネットワーク
が使用されている間に、異なるABR接続に対する最大伝
送レートMAXRは変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である接続制御装置をその入口
ノードに有するATMネットワーク部分を示す概略図であ
る。
【図２】図１の接続制御装置の動作を説明するためのフ
ローチャート（１）である。
【図３】図１の接続制御装置の動作を説明するためのフ
ローチャート（２）である。
【図４】図１の接続制御装置の動作を説明するためのフ
ローチャート（３）である。
【図５】ATMネットワークに適用可能なフロー制御技術
を説明するための概略図である。
【図６】本発明の好適実施例による接続制御装置を有す
るATMネットワーク部分を示す概略図である。
【図７】図６に示す装置部分（１）を示すブロック図で
ある。
【図８】図６に示す装置部分（２）を示すブロック図で
ある。
【図９】図６に示す装置部分の動作を説明するための概
略図である。
【図１０】ATMネットワークに於けるリソース管理セル
のフォーマットを示す概略図である。
【図１１】図６に示す装置の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。
【符号の説明】
１，５０…公衆ATM ネットワーク ２…ATM スイッチ ３…接続制御装置 ５1 〜５n …データソース ５４…入口ノード ５２，５６…パーソナルコンピュータ ５８…出口ノード
フロントページの続き (72)発明者 アナ フェーランディズ ロカ イギリス国，ダブリュ13 ０ディーゼッ ト，ロンドン，ウエスト イーリング，サ ザーランド ロード，サザーランド ハウ ス ４

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 宛先情報を含むヘッダと送信データを含
    むペイロードとからなる固定長セルにより通信を行なう
    ネットワークによって許可された最小伝送レートを有す
    ると共に、ネットワークに余剰容量がある時には、その
    最小伝送レートを超えて伝送することが許容された可変
    伝送レート呼の接続を制御するネットワーク接続制御装
    置であって、 セルがネットワークを通過する際に与えられるエンドー
    ツウーエンドの遅延を決定する輻輳検知手段と、 決定されたエンドーツウーエンドの遅延に基づいて前記
    可変伝送レート呼について輻輳状態が生じたかを判定
    し、その判定に基づいて前記可変伝送レート呼に対して
    許容可能な最大伝送レートをその前記可変伝送レート呼
    に与えるように動作するレート制御手段とを具備する接
    続制御装置。
  2. 【請求項２】 前記接続に与えられる最大伝送レート
    は、前記可変伝送レート呼に対し許可された最小伝送レ
    ートに比例する請求項１に記載の接続制御装置。
  3. 【請求項３】 前記接続に与えられる最大伝送レート
    は、他の可変伝送レート呼の接続された最小伝送レート
    に依存する請求項２に記載の接続制御装置。
  4. 【請求項４】 前記レート制御手段は、アクセスリンク
    によってネットワークの他の部分に連結されているネッ
    トワークの入口ノードに設けられ、与えられる最大伝送
    レートはアクセスリンクの利用可能な容量に依存する上
    記請求項の何れかに記載の接続制御装置。
  5. 【請求項５】 前記アクセスリンクの利用可能容量はア
    クセスリンクの全容量から可変伝送レート呼の接続に対
    して許可された最小伝送レートの総和を減算して決定さ
    れる請求項４に記載の接続制御装置。
  6. 【請求項６】 新たな可変伝送レート呼の接続設定要求
    がなされた時、この新たな接続に対する最大伝送レート
    を定め、既存の可変伝送レート呼の接続全ての最大伝送
    レートをそれぞれ再計算する帯域割当手段を更に含む上
    記請求項の何れか１つに記載の接続制御装置。
  7. 【請求項７】 前記輻輳検知手段はネットワークの入口
    ノード及び出口ノードにそれぞれ設けられた第１及び第
    ２回路を具備し、この第１及び第２回路の１つの回路は
    ネットワークを介して他の１つの回路に対しタイミング
    セルを送信するように動作し、前記他の１つの回路は前
    記タイミングセルの受信時刻を決定するように動作し、
    輻輳検知手段は前記タイミングセルが前記１つの回路か
    ら前記他の回路まで移動するのに要した時間によって前
    記エンドーツウーエンドの遅延を計算する請求項１に記
    載の接続制御装置。
  8. 【請求項８】 前記１つの回路から前記他の回路に移動
    するタイミングセルは、前記１つの回路による前記セル
    の送信時刻を示すタイミング情報を搬送し、前記他の回
    路は前記タイミングセルの送信時刻と、そのタイミング
    セルの受信時刻との差を計算して相対遅延値を決定する
    相対遅延計算手段を含む請求項７に記載の接続制御装
    置。
  9. 【請求項９】 前記他の回路は、前記１つの回路からの
    タイミングセルの受信に続いて、ネットワークを介して
    対応するタイミングセルを前記１つの回路に返信するよ
    うに動作し、前記１つの回路はこの対応タイミングセル
    の受信時刻を決定し、 前記輻輳検知手段は、前記タイミングセルが一つの回路
    から他のカイロに移動するのに要した時間と、前記対応
    するタイミングセルが前記他の回路から前記１つの回路
    に移動するのに要した時間の平均時間に基づいて前記エ
    ンドーツウーエンドの遅延を計算する請求項８に記載の
    接続制御装置。
  10. 【請求項１０】 前記他の回路から前記１つの回路に向
    かって送信される前記対応タイミングセルは、前記他の
    回路による前記セルの送信時刻と前記相対遅延値とを示
    すタイミング情報を搬送し、前記１つの回路は前記対応
    タイミングセルの送信時刻と、前記１つの回路による受
    信時刻との差を計算し、この差から前記相対遅延値を差
    し引いて往復遅延値を決定する往復遅延計算手段を含む
    請求項９に記載の接続制御装置。
  11. 【請求項１１】 宛先情報を含むヘッダと送信データを
    含むペイロードとからなる固定長セルにより通信を行な
    うネットワークによって許可された最小伝送レートを有
    すると共に、ネットワークに余剰容量がある時には、そ
    の最小伝送レートを超えて伝送することが許容された可
    変伝送レート呼の接続を制御するネットワーク接続制御
    方法であって、 セルがネットワークを通過する際に与えられるエンドー
    ツウーエンドの遅延を決定するステップと、 決定されたエンドーツウーエンドの遅延に基づいて前記
    可変伝送レート呼について輻輳状態が生じたかを判定す
    るステップと、そしてその判定に基づいて前記可変伝送
    レート呼に対して許容可能な最大伝送レートをその前記
    可変伝送レート呼に与えるステップとを具備する接続制
    御方法。
  12. 【請求項１２】 ATMネットワーク用輻輳検地装置であ
    って、 ATMネットワークに於けるバーチャルチャンネルのATMセ
    ルがネットワークの通過によって与えられるエンドーツ
    ウーエンドの遅延を決定するエンドーツウーエンドの遅
    延決定手段と、 このエンドーツウーエンドの遅延決定手段に接続され、
    決定されたエンドーツウーエンドの遅延に基づいて前記
    バーチャルチャンネルの輻輳を判定する輻輳判定手段と
    を具備するATMネットワーク用輻輳検地装置。
  13. 【請求項１３】 ATMネットワークに於ける輻輳状態を
    検知する方法であって、 ネットワークに於けるバーチャルチャンネルのATMセル
    がネットワークを通過する際に与えられるエンドーツウ
    ーエンドの遅延を決定するステップと、 決定されたエンドーツウーエンドの遅延を用いて何時輻
    輳状態が前記バーチャルチャンネルに生じたかを判定す
    るステップとを具備するATMネットワークに於ける輻輳
    検知方法。
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