JP2001127762A

JP2001127762A - 通信制御方法および装置

Info

Publication number: JP2001127762A
Application number: JP30237199A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Aoyama; 恭弘青山; Yuji Hashimoto; 裕司橋本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-10-25
Filing date: 1999-10-25
Publication date: 2001-05-11
Also published as: EP1096735A2; DE60028903T2; EP1096735B1; US6771599B1; EP1096735A3; DE60028903D1

Abstract

(57)【要約】【課題】最低帯域保証と最大帯域制限を行い、しかも
余剰帯域を契約帯域量に応じて振り分けることができる
通信制御方法および装置を提供する。【解決手段】固定長のパケット（ＡＴＭセル）を、コ
ネクション情報にしたがってバッファ３０の対応パーテ
ィションに一旦格納する。ＡＴＭインターフェイス１０
では、送出パケット数が下限スループット未満で対応パ
ーティションに送出すべきパケットがあるコネクション
を最優先で検索し、次に、中間スループット未満のコネ
クションを検索し、次に、上限スループット未満のコネ
クションを検索する。上記検索でヒットしたしたコネク
ションに対応するパーティションからパケットを送出し
て１回の検索を終了し、再び上記のように送出パケット
数が下限スループット未満のコネクションから検索を開
始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＡＴＭ網等の通信
システムにおける通信制御方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＡＴＭ（非同期転送モード）網では、セ
ルと称される固定長（５３バイト）のパケットを、複数
のコネクション（バーチャルチャンネル）に沿って伝送
しているが、近年、各コネクション毎に最低帯域を保証
し、最大帯域を制限するサービスの実現が求められてい
る。

【０００３】上記要求に答えるものとして、特開平１１
−２３９１５１号公報に開示された通信制御装置があ
る。この装置を、本願発明との比較のためおよび理解を
容易にするために、一部用語を変えて、以下に詳しく説
明する。この装置は、バッファとコネクション検索テー
ブルを備えている。バッファは、入力されたセルに含ま
れるコネクション識別情報にしたがって、このセルを対
応パーティション（記憶部）に格納するものである。

【０００４】上記コネクション検索テーブルは、連想メ
モリ（コンテント・アドレッサブル・メモリ, 略してＣ
ＡＭ）で構築される。このコネクション検索テーブル
では、コネクション毎に、保証すべき最低帯域に対応す
る下限スループットＭＣＲを記憶するとともに、最大帯
域を制限するために、最大帯域に対応する上限スループ
ットＰＣＲから上記ＭＣＲを差し引いた値（ＰＣＲ−Ｍ
ＣＲ）を記憶し、さらに、バッファにセルが蓄積されて
いるか否かをパーティション毎にすなわちコネクション
毎に表すバッファフラグを記憶している。

【０００５】上記コネクション検索テーブルには、第
１，第２の残りセル数も記憶されている。第１残りセル
数は、上記下限スループットＭＣＲを初期値とし、セル
送出の度に１だけ減算される。第２残りセル数は、上記
（ＰＣＲ−ＭＣＲ）を初期値とし、第１残りセル数がゼ
ロになった後でセルが送出される度に１だけ減算され
る。第１残りセル数は、最低帯域を保証するために残り
どれだけのセル数を送出すべきかを表すものである。ま
た、第２残りセル数は、最大帯域に制限するために、残
りどれだけのセル数の送出が許されるかを表すものであ
る。

【０００６】上記コネクション検索テーブルを、ＣＡＭ
の検索機構によりラウンドロビン制御方式に基づいて検
索する。まず、第１残りセル数＞１、バッファフラグ＝
１の内容で検索し、ヒットしたコネクションに対応する
パーティションからセルを送出する。全コネクションを
一巡しても上記内容でヒットしない場合には、第２残り
セル数＞１、バッファフラグ＝１の内容で再び検索を行
い、ヒットしたコネクションに対応するパーティション
からセルを送出する。この内容でもヒットしない場合に
は、空きセルを送出する。

【０００７】上記のような検索により、全てのコネクシ
ョンで下限スループットに達するまでは、送出すべきセ
ルが蓄積されていれば、下限スループットを超えるセル
送出を行わず、これにより全てのコネクションで最低帯
域を保証することができる。また、送出セル数が上限ス
ループットに達したコネクションでは、バッファからの
セル送出を行わないので、最大帯域を制限することがで
きる。なお、上記公報では、他の実施形態として、コネ
クション検索テーブルに、第１，第２残りセル数の代わ
りにフラグを記憶し、検索を効率良く行うようにして装
置も開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記公報の装置では、
コネクション（ユーザー）毎に最低帯域保証と最大帯域
制限を行うことができるものの、各コネクションの下限
スループットを超える余剰帯域に関して、ユーザーの契
約帯域量に応じた配分を行うことができなかった。すな
わち、最大帯域の制限を受けるまでの余剰帯域を全コネ
クションで均等に使用することになり、余剰帯域をユー
ザーの契約帯域量に応じて振り分けることができなかっ
た。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様は、
固定長のパケットを、このパケットに含まれるコネクシ
ョン情報にしたがって対応する記億部に一旦格納し、こ
れら記憶部から次々とパケットを送出する通信制御方法
において、保証されるべき最低帯域に対応する下限スル
ープットと、制限されるべき最大帯域に対応する上限ス
ループットと、これら上限スループットと下限スループ
ットの間の少なくとも１つの中間スルートップを設定
し、送出されたパケット数をコネクション毎に計数する
とともに、送出すべきパケットが上記記憶部に有るか否
かをコネクション毎に監視し、上記送出パケット数が下
限スループット未満で、しかも対応記憶部に送出すべき
パケットがあるコネクションを最優先で検索し、この条
件でヒットしない場合には、送出パケット数が中間スル
ープット未満で、しかも対応記憶部に送出すべきパケッ
トがあるコネクションを検索し、この条件でヒットしな
い場合には、送出パケット数が上限スループット未満
で、しかも対応記憶部に送出すべきパケットがあるコネ
クションを検索し、上記のいずれかの段階でヒットした
時には、ヒットしたコネクションに対応する記憶部から
パケットを送出して１回の検索を終了し、全ての段階で
ヒットしなかった時には記憶部からのパケット送出なし
に１回の検索を終了して、再び上記のように送出パケッ
ト数が下限スループット未満のコネクションから検索を
開始し、上記検索を繰り返し行い、この間、上限スルー
プットに達したコネクションのパケット送出を停止する
ことを特徴とする。

【００１０】本発明の第２の態様は、第１態様の通信制
御方法において、上記コネクションの検索は予め決めら
れた順序で行い、ヒットしたコネクションの次のコネク
ションから次回の検索を開始することを特徴とする。本
発明の第３の態様は、第１，２態様の通信制御方法にお
いて、所定時間の制御サイクルを設定し、この制御サイ
クルで上記検索を複数回実行し、この制御サイクルにお
いてコネクション毎に送出されるパケット数を計数し、
制御サイクルが新たに開始する度に、上記送出パケット
数の計数値をクリアして再度計数を開始することを特徴
とする。

【００１１】本発明の第４の態様は、第１〜３態様の通
信制御方法において、上記中間スループットが複数設定
され、上記検索において、上記送出パケット数が下限ス
ループット未満で、しかも対応記憶部に送出すべきパケ
ットがあるコネクションを最優先で検索し、この条件で
ヒットしない場合には、中間スループットを基準にして
低い方から順に段階的に検索し、最も高い中間スループ
ットを基準にしてもヒットしない場合には、最後の段階
として、送出パケット数が上限スループット未満で、し
かも対応記憶部に送出すべきパケットがあるコネクショ
ンを検索することを特徴とする。

【００１２】本発明の第５態様は、第１〜４態様の通信
制御方法において、上記中間スループットは、上限スル
ープットと下限スループットの間を等分割するように設
定することを特徴とする。

【００１３】本発明の第６態様は、第１〜５態様の通信
制御方法において、一部のコネクションについて、下限
スループットをゼロに設定することを特徴とする。本発
明の第７態様は、第１〜６態様の通信制御方法におい
て、一部のコネクションについて、下限スループットと
中間スループットと上限スループットとを等しく設定す
ることを特徴とする。

【００１４】本発明の第８態様は、通信制御装置におい
て、（イ）固定長のパケットをコネクション毎に格納す
る複数の記憶部と、（ロ）入力されたパケットに含まれ
るコネクション識別情報を認識して、認識したコネクシ
ョンに対応する記憶部にパケットを格納する格納制御部
と、（ハ）上記パケットを送出する度に、対応コネクシ
ョンの送出パケット数を計数する送出パケット数計数部
と、（ニ）所定時間の制御サイクルにおける上記送出パ
ケット数の計数値を、コネクション毎に記憶するととも
に、上記記憶部に蓄積されたパケット数を記憶部毎すな
わちコネクション毎に記憶する制御パラメータ用メモリ
と、（ホ）上記パケットを記憶部に格納する度に、上記
制御パラメータ用メモリの蓄積パケット数を１だけ加算
して蓄積パケット数を更新する蓄積パケット数加算部
と、（ヘ）上記パケットを記憶部から送出する度に、上
記制御パラメータ用メモリの蓄積パケット数から１を減
算して蓄積パケット数を更新する蓄積パケット数減算部
と、（ト）保証されるべき最低帯域に対応する下限スル
ープットと、制限されるべき最大帯域に対応する上限ス
ループットと、これら上限スループットと下限スループ
ットとの間に設定された少なくとも１つの中間スループ
ットとをコネクション毎に記憶する設定パラメータ用メ
モリと、（チ）上記設定パラメータ用メモリに記憶され
たコネクション毎のスループット情報と、上記制御パラ
メータ用メモリに記憶されたコネクション毎の送出パケ
ット数に基づいて、全てのコネクションをクラス分け
し、下限スループット未満が最も高い送出優先度のクラ
スとし、上限スループットと下限スループットとの間を
中間スループットにより複数に分けられたクラスでは、
送出パケット数が少ないクラスほど送出優先度の高いク
ラスとし、さらに送出パケット数が上限スループットと
等しいコネクションを送出禁止のクラスとするクラス指
定部と、（リ）上記制御パラメータ用メモリに記憶され
た蓄積パケット数に基づき、記憶部にパケットが蓄積さ
れているか否かのパケット蓄積状況を認識する蓄積状況
認識部と、（ヌ）上記指定クラスと、上記認識されたパ
ケット蓄積状況を表すフラグをコネクション毎に記憶す
る検索テーブルと、（ル）上記制御サイクルにおいて、
複数回の検索を実行し、１回の検索では、上記検索テー
ブルを送出優先度の高いクラスから順に行い、各クラス
ではコネクションを決められた順序で検索し、検索中の
クラスに属しかつパケット蓄積状況フラグが蓄積有りを
示すコネクションをヒットし、全てのコネクションを一
巡してもヒットしなかった時にこのクラスより送出優先
度の低いクラスについて同様の検索を行い、送出優先度
の最も低いクラスについて行ってもヒットしなかった時
には、検索失敗の結果を出力し、いずれかのクラスでヒ
ットした時には次回の検索を、ヒットしたコネクション
の次のコネクションから開始する検索手段と、（ヲ）上
記検索手段でヒットしたコネクションに対応する記憶部
からパケットを送出し、検索失敗の結果を受けた時には
記憶部からのパケット送出を停止する送出制御部と、を
備えていることを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態につ
いて、図面を参照して説明する。この第１実施形態は、
光ファイバー網で構築されたＡＴＭ網（通信システム）
においてユーザーに最も近い局側端末装置（通信制御装
置）に本発明を適用したものである。この装置は、ＯＬ
Ｔ（オプチカル・ライン・ターミナル）と称されるもの
であり、下り方向（すなわちＡＴＭ網からユーザーに向
かう方向）と上り方向（ユーザーからＡＴＭ網に向かう
方向）での通信制御を行うが、以下では、下り方向の通
信制御、特に帯域制御を中心として、その構成および作
用について詳述する。

【００１６】図１に示すように、上記装置１は、中心的
な構成であるＡＴＭインターフェイス１０と、ＡＴＭ網
からの光信号からなるＡＴＭセル（以下単にセルと称
す）を電気信号に変換して上記ＡＴＭインターフェイス
１０に送る光電変換回路２０と、上記セルをＡＴＭイン
ターフェイス１０の指令に基づいて格納したり送り出す
バッファ３０と、帯域制御に必要なパラメータをコネク
ション毎に記憶する制御パラメータ用メモリ４０と、上
記ＡＴＭインターフェイス１０からのセルを光信号に変
換してユーザー側のアクセスネットワーク２へ送出する
複数（本実施形態では８つ）のＯＳＵ５０（オプチカル
・サービス・ユニット）と、局からの指令によりＡＴＭ
インターフェイス１０の内部メモリ（後述する参照テー
ブル１４）に設定パラメータを書き込むＣＰＵ６０とを
備えている。

【００１７】各アクセルネットワーク２は、例えばＰＤ
Ｓ（パッシブダブルスター）方式で構成され、上記ＯＳ
Ｕ５０に接続された共通光ファイバ３と、この共通光フ
ァイバ３からスターカプラー４を介して複数（本実施形
態では３２本）に分岐された分岐光ファイバー５と、こ
の分岐光ファイバー５の末端に接続されたＯＮＵ６（オ
プチカル・ネットワーク・ユニット）とを備えている。
このＯＮＵ６で光信号のセルは、電気信号に変換され、
パソコン７等に送られる。なお、上記ＯＳＵ５０，ＯＮ
Ｕ６は、上記光電変換機能のみならず多重分離機能を有
している。

【００１８】上記セルは、固定長（５３バイト）のパケ
ットであり、先頭の５バイトの中にバーチャルパス識別
子ＶＰＩ，バーチャルチャンネル識別子ＶＣＩからなる
コネクション識別情報（コネクション番号情報）を含ん
でいる。なお、本実施形態では、バーチャルチャンネル
ＶＣは、上記分岐光ケーブル５（ＯＮＵ６）に１対１で
対応している。上記メモリ４０に記憶されるべき制御パ
ラメータには、上記バッファ３０に蓄積されているセル
数ＣＡおよび送出セル数ＣＣＲ等がある。

【００１９】上記バッファ３０は、ＦＩＦＯバッファか
らなり、各パーティション（記憶部）では先に格納され
たセルから順に送出されるようになっている。上記装置
１は、分岐光ファイバ５（またはＯＮＵ６）に対応する
数のコネクションについてセルの帯域制御をするもので
ある。上述したように、ＯＳＵ５０が８個で各ＯＳＵ５
０毎に３２本の分岐光ファイバ５が接続される場合、コ
ネクションは２５６有り、バッファ３０は同数のパーテ
ィションを必要とする。

【００２０】ここで、後述するＡＴＭインターフェイス
１０の構成を理解し易くするために、セルの流れについ
て、図５を参照しながら概略的に説明しておく。本実施
形態では、ＯＳＵ５０が８個あるので、上記セルのコネ
クションは８つのグループに分けられており、これに対
応して、上記バッファのパーティションも３２個ずつ８
つのグループに分かれている。後述する格納制御部１１
では、セルのコネクションに対応して、グループおよび
グループ内のパーティションを選択し、セルの格納を行
う。また、後述のラウンドロビン検索部１３による帯域
制御も各グループ毎に行い、対応するＯＳＵ５０にセル
を送出するものである。以下に述べるＡＴＭインターフ
ェイス１０では、１つのグループに属するセルの帯域制
御に的を絞って説明する。

【００２１】上記ＡＴＭインターフェイス１０は、１個
のＬＳＩからなり、図２に示すような回路構成を有して
いる。詳述すると、このＡＴＭインターフェイス１０
は、格納制御部１１と、主制御部１２と、ラウンドロビ
ン検索部１３と、参照テーブル１４と、ＤＭＡ回路１
５，１６（ダイナミックメモリアクセス回路）とを有し
ている。

【００２２】上記参照テーブル１４は連想メモリ（ＣＡ
Ｍ）からなり、各アドレスには、バッファ３０のバーテ
ィション番号、上記コネクション識別情報のみならず、
ＣＰＵ６０によって設定されるスループット情報、すな
わち、保証されるべき最低帯域に対応する下限スループ
ットＭＣＲと、制限されるべき最大帯域に対応する上限
スループットＰＣＲと、中間スループットＳＣＲが書き
込まれている。したがって、この参照テーブル１４は、
設定パラメータ用メモリとしての役割も担う。

【００２３】本実施形態では、設定される中間スループ
ットＳＣＲは１つであり、上限スループットＰＣＲと下
限スループットＭＣＲとの間を等しく分割する値をと
る。すなわち、次式が成立する。ＳＣＲ＝（ＰＣＲ＋ＭＣＲ）／２なお、これらスルートップＭＣＲ，ＳＣＲ，ＰＣＲは、
所定時間の制御サイクルでの送出セル数で表される。

【００２４】上記格納制御部１１は、光電変換回路２０
からのセルを受け、このセルのＶＰＩ，ＶＣＩを認識
し、この識別情報に基づいて参照テーブル１４を検索
し、検索されたパーティション番号に基づき、ＤＭＡ回
路１５を介してセルをバッファ３０の対応パーティショ
ンに格納する。

【００２５】図２に示すように、ＡＴＭインターフェイ
ス１０の主制御部１２は、ＣＡ加算部１２ａ（蓄積セル
数加算部、蓄積パケット数加算部）と、ＣＡ減算部１２
ｂ（蓄積セル数減算部、蓄積パケット数減算部）と、Ｃ
ＣＲ加算部１２ｃ（送出セル数加算部、送出パケット数
計数部）と、送出制御部１２ｄと、クラス指定部１２ｅ
と、蓄積状況認識部１２ｆとを備えている。

【００２６】上記主制御部１２の送出制御部１２ｄは、
後述するラウンドロビン検索部１３での検索結果を受け
て、ヒットしたコネクションに対応するパーティション
からセルを引き出し、ＤＭＡ回路１５を介して、ＯＳＵ
５０へ送出するものである。

【００２７】上記主制御部１２のＣＡ加算部１２ａは、
上記格納制御部１１によるバッファ３０へのセル格納動
作に応答して、上記メモリ４０に記憶された対応コネク
ションの蓄積セル数ＣＡをＤＭＡ回路１６を介して読出
し、１だけ加算して更新し、この更新された蓄積セル数
ＣＡをＤＭＡ１６を介してメモリ４０に書き込む。上記
ＣＡ減算部１２ｂは、送出制御部１２ｄによるバッファ
３０からのセル送出の度にメモリ４０に記憶された対応
コネクションの蓄積セル数ＣＡを読出し、１だけ減算し
て更新し、メモリ４０に書き込む。上記蓄積状況認識部
１２ｆでは、コネクション毎の蓄積セル数ＣＡが零か１
以上かを認識し、この認識結果は蓄積状況フラグとし
て、後述するラウンドロビン検索部１３の検索テーブル
１３ａに書き込む。

【００２８】次に、送出セル数ＣＣＲを計算する構成に
ついて詳述する。上記ＣＣＲ加算部１２ｃは、バッファ
３０からセルを送出する度に対応するコネクションの送
出セル数ＣＣＲをメモリ４０から読出し、１だけ加算し
て更新し、更新された送出セル数ＣＣＲをメモリ４０に
書き込む。

【００２９】上記クラス指定部１２ｅは、上記送出セル
数ＣＣＲを、参照テーブル１４に記憶されているスルー
プットＰＣＲ，ＭＣＲ，ＳＣＲと比較し、コネクション
毎にクラス指定する。クラス指定は、下記のようにして
行う。ＣＣＲ＜ＭＣＲの時 PRIORITY−１（最も送出優先度の高いクラス）ＭＣＲ≦ＣＣＲ＜ＳＣＲの時 PRIORITY−２（次に送出優先度の高いクラス）ＳＣＲ≦ＣＣＲ＜ＰＣＲの時 PRIORITY−３（最も送出優先度の低いクラス）ＣＣＲ＝ＰＣＲの時 PRIORITY―０（送出が禁じられるクラス）そして、指定したクラスPRIORITY―１，２，３，０（以
下、簡略化のために、ＰＲ−１，２，３，０と記す）の
情報を、後述するラウンドロビン検索部１３の検索テー
ブル１３ａに書き込む。

【００３０】次に、ラウンドロビン検索部１３について
図３を参照しながら詳述する。図３では、１つのＯＳＵ
５０に対応する検索部１３のみ示すが、この検索部１３
がＯＳＵ５０に対応して８個装備されている。検索部１
３は、検索テーブル１３ａと検索エンジン１３ｂ（検索
手段）とを有している。なお、図３は、ラウンドロビン
検索部１３の作用を理解し易くするために、円形に描い
ている。

【００３１】上記検索テーブル１３ａは、３２個のコネ
クションに対応して、３２個のアドレスを有している。
各アドレスには、２ビット（ＰＢ１，ＰＢ２）の指定ク
ラスデータと、各１ビットの蓄積状況フラグ（ＰＢ
０）、ポインタフラグ（ＰＦ）、リセットフラグ（Ｒ
Ｆ）からなる合計５ビットの情報が格納されている。

【００３２】上記２ビット（ＰＢ１，ＰＢ２）で、上述
した４つの指定クラスが、下記のごとく表される。指定クラスＰＲ−１の場合（ＰＢ２，ＰＢ１）＝（０，０）指定クラスＰＲ−２の場合（ＰＢ２，ＰＢ１）＝（０，１）指定クラスＰＲ−３の場合（ＰＢ２，ＰＢ１）＝（１，０）指定クラスＰＲ−０の場合（ＰＢ２，ＰＢ１）＝（１，１）

【００３３】上記蓄積状況フラグＰＢ０は「１」で対応パ
ーティションにセルが蓄積されていることを表し、「０」
で対応パーティションにセルが蓄積されていないことを
表す。ポインタフラグは後述する巡回検索でヒットした
アドレスで「１」となり、このアドレスが次の巡回検索の
起点となる。リセットフラグＲＦは、送出セル数を制御
サイクル毎に初期化（クリア）するためのものであり、
「１」で初期化を必要とする状態を表し、「０」で初期化済
みの状態を表す。このリセットフラグは、１回の制御サ
イクルが終了する度に、全てのアドレスで一斉に「１」に
される。

【００３４】上記検索エンジン１３ｂは、図３に示すよ
うに、上記検索テーブル１３ａをラウンドロビン方式で
巡回検索する。詳述すると、まず、送出優先度クラスＰ
Ｒ１についてアドレス順に検索する。そして、送出優先
度クラスＰＲ１でセル蓄積ありのアドレス、すなわち
（ＰＢ２，ＰＢ１，ＰＢ０）＝（０，０，１）となって
いるアドレスをヒットし、このアドレスに対応するパー
ティションから、セルを送出させる。

【００３５】上記送出優先度クラスＰＲ１でヒットしな
かった時、すなわち全てのアドレスが（ＰＢ２，ＰＢ
１，ＰＢ０）＝（０，０，１）でなかった時には、次に
指定クラスＰＲ２についてアドレス順に検索する。そし
て、送出優先度クラスＰＲ２でセル蓄積ありのアドレ
ス、すなわち（ＰＢ２，ＰＢ１，ＰＢ０）＝（０，１，
１）となっているアドレスをヒットし、このアドレスに
対応するパーティションから、セルを送出させる。

【００３６】上記送出優先度クラスＰＲ２でヒットしな
かった時、すなわち全てのアドレスが（ＰＢ２，ＰＢ
１，ＰＢ０）＝（０，１，１）でなかった時には、次に
指定クラスＰＲ３についてアドレス順に検索する。そし
て、指定クラスＰＲ３でセル蓄積ありのアドレス、すな
わち（ＰＢ２，ＰＢ１，ＰＢ０）＝（１，０，１）とな
っているアドレスをヒットし、このアドレスに対応する
パーティションから、セルを送出させる。

【００３７】上記送出優先度クラスＰＲ３でヒットしな
かった時、すなわち送出セル数が上限スループットＰＣ
Ｒに達していて、送出禁止クラスＰＲ−０すなわち（Ｐ
Ｂ２，ＰＢ１）＝（１，１）となっているか、蓄積セル
数がゼロでＰＢ０＝０となっているかいずれかに属する
アドレスしかなかった時には、検索失敗の結果を送出制
御部１２ｄに出力する。この場合、送出制御部１２ｄ
は、バッファ３０からのセル送出を実行せず、空セルを
送出する。

【００３８】上記巡回検索とセル送出は、所定周期のサ
イクル（前述した制御サイクルより遥かに短いサイク
ル）で繰り返し実行される。巡回検索は必ず送出優先度
クラスＰＲ−１から開始される。したがって、前回の検
索では送出優先度クラスＰＲ−１に属していながら蓄積
セルがないためにヒットしなかったアドレスでも、セル
が入力次第ヒットされることになる。送出優先度クラス
ＰＲ−２，ＰＲ−３の場合でも同様である。

【００３９】なお、検索テーブル１３ａに記憶されるポ
インタフラグＰＦは、前述したように、検索エンジン１
３ｂでヒットしたアドレスで「１」となる。そして、次の
巡回検索は、このポインタフラグＰＦが「１」のアドレス
の次のアドレスから、再開する。このようにして，公平
なラウンドロビン検索が確保される。

【００４０】上記ラウンドロビン検索の意味を説明す
る。（１）送出優先度クラスＰＲ−１での検索について送出セル数が下限スループットＭＣＲに満たないコネク
ションをヒットし、対応するパーティションから、順々
にセルを送出する。この間、送出セル数が下限スループ
ットＭＣＲに達したコネクションのセル送出を停止する
ことになる。その結果、全てのコネクションで下限スル
ープットＭＣＲに達することが最優先され、最低帯域保
証が確実に行われる。

【００４１】（２）送出優先度クラスＰＲ２での検索に
ついて送出セル数が中間スループットＳＣＲに満たないコネク
ションをヒットし、対応するパーティションから、順々
にセルを送出する。この間、送出セル数が中間スループ
ットＳＣＲに達したコネクションのセル送出は停止され
る。その結果、優先度の高い（中間スループットＳＣＲ
が高い）コネクションで、より多くのセル送出を行うこ
とができる。すなわち、最大帯域の制限を受けるまでの
余剰帯域をコネクションの優先度に応じて振り分けるこ
とができる。

【００４２】（３）送出優先度クラスＰＲ３での検索に
ついて送出セル数が上限スループットＰＣＲに満たないコネク
ションをヒットし、対応するパーティションから、順々
にセルを送出する。この間、送出セル数が上限スループ
ットＰＣＲに達したコネクションのセル送出は停止され
る。その結果、最大帯域を制限することができ、ＯＳＵ
５０以降での輻輳を確実に回避できる。

【００４３】上記検索による効果の理解を容易にするた
めに、図４を参照して説明する。ここでは、説明を単純
化するために３つのコネクションａ，ｂ，ｃについて説
明する。ここでは、コネクションａ，ｂ，ｃの順に送出
優先度が高くなっている。すなわち、スループットＭＣ
Ｒ，ＳＣＲ，ＰＣＲがコネクションａ，ｂ，ｃの順に高
くなっている。ただし、コネクションａ，ｂの下限スル
ープットＭＣＲは等しい。

【００４４】図４は、１回の制御サイクルにおいて、時
間の経過とともにコネクション毎の送出セル数が増加し
ていく様子を示している。ここでは、各パーティション
にセルが常に蓄積されていることを想定している。制御
サイクルの最初の期間Ｔ１は、全てのコネクションが下
限スループットＭＣＲに達するまでの期間であり、次の
期間Ｔ２は、全てのコネクションが中間スループットＳ
ＣＲに達するまでの期間であり、次の期間Ｔ３は、全て
のコネクションが上限スループットＰＣＲに達するまで
の期間であり、最後の期間Ｔ４は、全てのコネクション
が上限スループットＰＣＲに達してから各コネクション
のセル送出が停止されている期間である。上記期間Ｔ
２，Ｔ３での帯域制御から明らかなように、余剰帯域を
優先度に応じて振り分けることができる。制御サイクル
の最初の期間Ｔ１での帯域制御は、最低帯域保証のため
に設定された下限スループットＭＣＲに依存する。ま
た、制御サイクルの最後の期間Ｔ４での帯域制御は、最
大帯域制限のために設定された上限スループットＰＣＲ
に依存する。これらは、前述した先行技術でも同様であ
る。

【００４５】本発明に特有の効果は、制御サイクルの中
間の期間Ｔ２、Ｔ３での帯域制御（余剰帯域制御）にあ
る。すなわち、中間スループットＳＣＲを設定したこと
によって、コネクションの優先度を余剰帯域制御に明瞭
に反映させることができる。上記モデルでは、制御サイ
クルにおいて全てのコネクションが最大帯域に達するこ
とを想定しているが、これは現実的ではなく、通常は、
一部のコネクションだけが最大帯域に達するか、全ての
コネクションが最大帯域に達しないことが多い。すなわ
ち、上記期間Ｔ４が短いか無い場合が多い。それ故、上
記期間Ｔ２，Ｔ３の占める割合が多く、本発明のように
中間スループットＳＣＲの設定による優先度に基づいた
帯域制御の効果がはっきり現れる。

【００４６】本実施形態では、所定時間の制御サイクル
を設定しており、この制御サイクルにおいてコネクショ
ン毎に送出されるセル数ＣＣＲを計数し、制御サイクル
が新たに開始する度に、上記送出セル数ＣＣＲをクリア
して再び計数を開始するようになっている。そのため、
送出セル数ＣＣＲは、１回の制御サイクル（所定時間）
での送出セル数を正確に表しており、正確な帯域制御を
行うことができる。

【００４７】上記送出セル数ＣＣＲは、制御サイクルが
終了した時点で、全てのコネクションについて一斉にク
リアしてもよいが、このクリア作業は時間を要する。そ
こで、本実施形態では、上記検索テーブル１３ａのデー
タ部１３ｘに記憶されるリセットフラグＲＦを用いてク
リア作業をする。すなわち、１回の制御サイクルが終了
した時点で、全てのアドレスにおいてリセットフラグＲ
Ｆを「１」にする。そして、次の制御サイクルにおいて検
索でヒットしたコネクションのセル送出を実行する度
に、対応するアドレスのリセットフラグＲＦが「１」であ
れば、送出セル数ＣＣＲを零に戻して１から計数をし直
し、フラグＲＦを「０」に戻す。このようにすれば、制御
サイクルの初期において、セルを送出する度に送出セル
数ＣＣＲをクリアし、全コネクションで一斉にクリアす
る作業を省くことができる。

【００４８】上記帯域制御方法の理解を助けるために、
ＡＴＭインターフェイス１０での作用をフローチャート
にしたがって説明する。図６は、セル入力時の制御を示
す。ＡＴＭ網から光電変換回路２０を経てＡＴＭインタ
ーフェイス１０にセルが流入すると、セルのＶＰＩ，Ｖ
ＣＩを認識して参照テーブル１４を参照し、バッファ３
０の対応パーティション番号を検索する（ステップ１０
１）。

【００４９】次に、メモリ４０から上記検索されたパー
ティションの蓄積セル数ＣＡを読出し（ステップ１０
２）、これに１を加算する（ステップ１０３）。次に、
蓄積状況フラグを「１」にセットする（ステップ１０
４）。次に、上記検索したパーティションにセルを書込
む（ステップ１０５）。次に、上記加算して得られた蓄
積セル数ＣＡをメモリ４０に書き戻す（ステップ１０
６）。

【００５０】図７のフローチャートは、１回のセル送出
制御を示す。このセル送出は、前述したように帯域制御
のための制御サイクルより遥かに短いサイクルで行われ
る。まず、ラウンドロビン検索を行い（ステップ２０
１）、検索成功（ヒットしたか）か否かを判断する（ス
テップ２０２）。ヒットした場合にはその検索結果（ヒ
ットしたアドレス情報）を取得し（ステップ２０３）、
これに基づいて、メモリ４０から対応コネクションの蓄
積セル数ＣＡと送出セル数ＣＣＲを読み出す（ステップ
２０４）。次に、スループットＭＣＲ，ＳＣＲ，ＰＣＲ
を読み出す（ステップ２０５）。

【００５１】次に、リセットフラグＲＦが「１」か否かを
判断し（ステップ２０６）、肯定判断の時には、送出セ
ル数ＣＣＲをゼロにするとともに、リセットフラグＲＦ
をゼロに戻した後で（ステップ２０７）、セル送出の指
示をし（ステップ２０８）、これに応答して対応パーテ
ィションからセルを送出する（ステップ２０９）。

【００５２】次に、蓄積セル数ＣＡを１だけ減算すると
ともに、送出セル数ＣＣＲは１だけ加算する（ステップ
２１０）。次に、演算した蓄積セル数ＣＡと送出セル数
ＣＣＲをメモリ４０に書き戻す（ステップ２１１）。次
に、蓄積セル数ＣＡがゼロを超えているか否かを判断す
る（ステップ２１２）。否定判断の時には、蓄積状況フ
ラグＰＢ０を「０」にした後（ステップ２１３）、クラス
指定を行う（ステップ２１４）。肯定判断の時には、ス
テップ２１３をパスしてステップ２１４を実行する。こ
のステップ２１４でのクラス指定では、前述したよう
に、上記送出セル数ＣＣＲとスループットＭＣＲ，ＳＣ
Ｒ，ＰＣＲを比較して、クラスを表すＰＢ１，ＰＢ２を
計算する。

【００５３】次に、検索テーブル１３にＰＢ０，ＰＢ
１，ＰＢ２を書き戻す（ステップ２１５）。次に、制御
サイクルの更新タイミングか否かを判断する（ステップ
２１６）。肯定判断の時には、サイクル更新処理を行
う。具体的にはすべてのコネクションについて、ＰＢ
１，ＰＢ２を「０」にリセットするとともに、リセットフ
ラグＲＦを「１」にセットする（ステップ２１７）。否定
判断の時には、ステップ２１７を実行せずにこのルーチ
ンを終了する。上記ステップ２０２で、検索失敗と判断
した時には、空セルを送出し（ステップ２２０）、それ
からステップ２１６を実行する。

【００５４】本実施形態において、ソフト処理はスルー
プットＭＣＲ，ＳＣＲ，ＰＣＲの設定のみであり、帯域
制御はＬＳＩからなるＡＴＭインターフェイス１０での
ハード処理で行うので、迅速な処理がなされる。

【００５５】上記実施形態において、下限スループッ
ト、中間スループット、上限スループットを必要に応じ
て変更することにより、種々のアクセス方式とすること
もできる。以下、その例を挙げる。一部のコネクション
ついて、下限スループットＭＣＲをゼロにし、最低帯域
保証を無くしてもよい。一部のコネクションについてこ
れを行えば、該当ユーザにベストエフォート型アクセス
サービスを提供することができる。

【００５６】また、一部のコネクションについて、下限
スループットＭＣＲと中間スループットＳＣＲと上限ス
ループットＰＣＲとを等しくしてもよい。これにより、
優先度クラスは１つとなって、擬似的な固定領域を割り
当てることになり、最低帯域保証を行うギャランティ型
アクセスとすることができる。さらに、一部のコネクシ
ョンついて、下限スループットＭＣＲをゼロにし、他の
一部のコネクションについて、下限スループットＭＣＲ
と中間スループットＳＣＲと上限スループットＰＣＲと
を等しくしてもよい。全てのコネクションにおいて、下
限スループットを等しくしてもよいし、上限スループッ
トを等しくしてもよい。この場合、中間スループット
は、優先度に応じて上限，下限のスループットとは無関
係に設定する。一部または全てのコネクションでは、上
限スループットを遥かに大きくすることにより、最大帯
域制限を実質的になくしてもよい。

【００５７】上記第１実施形態では、一つの中間スルー
プットを設定したが、異なる複数（２つ以上）の中間ス
ループットを設定してもよい。これにより、一層細かな
優先度に基づく帯域制御を行うことができる。この場
合、複数の中間スループットは、上限スループットと下
限スループットの間を等分割するように設定するのが好
ましい。

【００５８】２つの中間スループットＳＣＲ’，ＳＣ
Ｒ”を設定した第２実施形態について、具体的に説明す
る。この場合、次の式が成立するように設定する。ＳＣＲ’＝ＭＣＲ＋（ＰＣＲ−ＭＣＲ）／３ＳＣＲ”＝ＭＣＲ＋２（ＰＣＲ−ＭＣＲ）／３

【００５９】第２実施形態では、コネクションは、送出
セル数ＣＣＲに応じて、４つの優先度クラスと１つの送
出禁止クラスのうち、いずれかのクラスに属する。ＣＣＲ＜ＭＣＲの時ＰＲ−１（最も送出優先度の高いクラス）ＭＣＲ≦ＣＣＲ＜ＳＣＲ’の時ＰＲ−２（２番目に送出優先度の高いクラス）ＳＣＲ’≦ＣＣＲ＜ＳＣＲ”の時ＰＲ−３（３番目に送出優先度の高いクラス）ＳＣＲ”≦ＣＣＲ＜ＰＣＲの時ＰＲ−４（最も送出優先度の低いクラス）ＣＣＲ＝ＰＣＲの時ＰＲ―０（送出が禁じられるクラス）

【００６０】上記５つのクラスは、３ビット（ＰＢ１，
ＰＢ２，ＰＢ３）で下記のごとく表される。指定クラスＰＲ−１の場合（ＰＢ３，ＰＢ２，ＰＢ１）＝（０，０，０）指定クラスＰＲ−２の場合（ＰＢ３，ＰＢ２，ＰＢ１）＝（０，０，１）指定クラスＰＲ−３の場合（ＰＢ３，ＰＢ２，ＰＢ１）＝（０，１，０）指定クラスＰＲ−４の場合（ＰＢ３，ＰＢ２，ＰＢ１）＝（０，１，１）指定クラスＰＲ−０の場合（ＰＢ３，ＰＢ２，ＰＢ１）＝（１，１，１）

【００６１】前述した第１実施形態では、送出優先度ク
ラスＰＲ−１，２，３に対応して、検索が図３に示すよ
うに最大で３巡行われる。この第２実施形態では、送出
優先度クラスＰＲ−１，２，３，４に対応して、検索は
最大で４巡行われる。

【００６２】図８は、第２実施形態において、１回の制
御サイクルの期間で、時間の経過とともにコネクション
毎の送出セル数が増加していく様子を示しており、第１
実施形態を説明する図６に相当するものである。図から
明らかなように、制御サイクルの最初の期間Ｔ１は、全
てのコネクションが下限スループットＭＣＲに達するま
での期間であり、次の期間Ｔ２は、全てのコネクション
が中間スループットＳＣＲ’に達するまでの期間であ
り、次の期間Ｔ３は、全てのコネクションが中間スルー
プットＳＣＲ”に達するまでの期間であり、次の期間Ｔ
４は、全てのコネクションが上限スループットＰＣＲに
達するまでの期間であり、最後の期間Ｔ５は、全てのコ
ネクションが上限スループットＰＣＲに達してから各コ
ネクションのセル送出が停止されている期間である。こ
れら期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３での帯域制御から明らかなよ
うに、余剰帯域を優先度に応じてきめ細かに振り分ける
ことができる。

【００６３】本実施形態では、制御サイクルの中間の期
間Ｔ２、Ｔ３での帯域制御（余剰帯域制御）にある。す
なわち、２つの中間スループットＳＣＲ’，ＳＣＲ”を
設定したことによって、コネクションの優先度を余剰帯
域制御にきめ細かに反映させることができる。

【００６４】本発明は上記実施形態に制約されず、さら
に種々の態様が可能である。例えば、上記実施形態で
は、送出セル数の計算は、送出の度に１ずつ加算して行
っているが、前述した先行技術と同様にスループットか
ら減算するようにして計算してもよい。この場合には送
出セル数とスループットとの比較も同時に行うことがで
きる。

【００６５】本発明の帯域制御は、ユーザーからＡＴＭ
網への上り方向の通信制御にも適用することができる。
本発明は、固定長パケットを用いる通信システムに適用
可能であり、ATM方式に限定するものではない。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１態様
によれば、中間スループットを設定することにより、コ
ネクション毎の優先度管理を行い、余剰帯域をこの契約
帯域量に応じて振り分けることができ、余剰帯域を効率
良く使用することができる。本発明の第２態様によれ
ば、ヒットしたコネクションの次のコネクションから検
索を行うので設定スループットを基準とした帯域制御を
公平に行うことができる。本発明の第３態様によれば、
複数回の検索を行うために所定時間の制御サイクルを設
定しており、この制御サイクルにおいてコネクション毎
に送出されるパケット数を計数し、制御サイクルが新た
に開始する度に、クリアして再び計数を開始するように
なっている。そのため、１回数の制御サイクル（所定時
間）での送出セル数を正確に把握でき、上限，下限，中
間スループットと比較して、正確な帯域制御を行うこと
ができる。本発明の第４態様によれば、中間スループッ
トを複数設定したことにより、優先度に応じたきめ細か
な制御を行うことができる。本発明の第５態様によれ
ば、中間スループットを適正な値にすることができる。
本発明の第６，第７態様によれば、上限，中間，下限ス
ループットの値を調節することにより、種々のアクセス
形態にすることが可能である。本発明の第８態様によれ
ば、簡易な制御により第１〜第３の態様と同等の効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態をなす通信制御装置と、
この装置からユーザーまでのアクセスネットワークを示
す概略図である。

【図２】上記通信制御装置における要部の回路ブロック
図である。

【図３】ラウンドロビン検索の仕方を、概念的に示す図
である。

【図４】３つのコネクションを想定した時の本発明の帯
域制御の効果を説明する図である。

【図５】セルの格納から送出までの流れを概略的に説明
した図である。

【図６】セル入力時の制御を示すフローチャートであ
る。

【図７】セル送出時の制御を示すフローチャートであ
る。

【図８】本発明の第２の実施形態を示す図６相当図であ
る。

【符号の説明】

１通信制御装置１１格納制御部１３ラウンドロビン検索部１３ａ検索テーブル１３ｂ検索エンジン１４参照テーブル（設定パラメータ用メモリ）３０バッファ４０制御パラメータ用メモリＭＣＲ下限スループットＳＣＲ、ＳＣＲ’，ＳＣＲ” 中間スループットＰＣＲ上限スループットＣＡ蓄積セル数（蓄積パケット数）ＣＣＲ送出セル数（送出パケット数）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定長のパケットを、このパケットに含
まれるコネクション情報にしたがって対応する記億部に
一旦格納し、これら記憶部から次々とパケットを送出す
る通信制御方法において、保証されるべき最低帯域に対応する下限スループット
と、制限されるべき最大帯域に対応する上限スループッ
トと、これら上限スループットと下限スループットの間
の少なくとも１つの中間スルートップを設定し、送出されたパケット数をコネクション毎に計数するとと
もに、送出すべきパケットが上記記憶部に有るか否かを
コネクション毎に監視し、上記送出パケット数が下限スループット未満で、しかも
対応記憶部に送出すべきパケットがあるコネクションを
最優先で検索し、この条件でヒットしない場合には、送
出パケット数が中間スループット未満で、しかも対応記
憶部に送出すべきパケットがあるコネクションを検索
し、この条件でヒットしない場合には、送出パケット数
が上限スループット未満で、しかも対応記憶部に送出す
べきパケットがあるコネクションを検索し、上記のいずれかの段階でヒットした時には、ヒットした
コネクションに対応する記憶部からパケットを送出して
１回の検索を終了し、全ての段階でヒットしなかった時
には記憶部からのパケット送出なしに１回の検索を終了
して、再び上記のように送出パケット数が下限スループ
ット未満のコネクションから検索を開始し、上記検索を繰り返し行い、この間、上限スループットに
達したコネクションのパケット送出を停止することを特
徴とする通信制御方法。
【請求項２】上記コネクションの検索は予め決められ
た順序で行い、ヒットしたコネクションの次のコネクシ
ョンから次回の検索を開始することを特徴とする請求項
１に記載の通信制御方法。
【請求項３】所定時間の制御サイクルを設定し、この
制御サイクルで上記検索を複数回実行し、この制御サイ
クルにおいてコネクション毎に送出されるパケット数を
計数し、制御サイクルが新たに開始する度に、上記送出
パケット数の計数値をクリアして再度計数を開始するこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の通信制御方
法。
【請求項４】上記中間スループットが複数設定され、
上記検索において、上記送出パケット数が下限スループ
ット未満で、しかも対応記憶部に送出すべきパケットが
あるコネクションを最優先で検索し、この条件でヒット
しない場合には、中間スループットを基準にして低い方
から順に段階的に検索し、最も高い中間スループットを
基準にしてもヒットしない場合には、最後の段階とし
て、送出パケット数が上限スループット未満で、しかも
対応記憶部に送出すべきパケットがあるコネクションを
検索することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
載の通信制御方法。
【請求項５】上記中間スループットは、上限スループ
ットと下限スループットの間を等分割するように設定す
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の通
信制御方法。
【請求項６】一部のコネクションについて、下限スル
ープットをゼロに設定することを特徴とする請求項１〜
５のいずれかに記載の通信制御方法。
【請求項７】一部のコネクションについて、下限スル
ープットと中間スループットと上限スループットとを等
しく設定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか
に記載の通信制御方法。
【請求項８】（イ）固定長のパケットをコネクション毎
に格納する複数の記憶部と、（ロ）入力されたパケット
に含まれるコネクション識別情報を認識して、認識した
コネクションに対応する記憶部にパケットを格納する格
納制御部と、（ハ）上記パケットを送出する度に、対応
コネクションの送出パケット数を計数する送出パケット
数計数部と、（ニ）所定時間の制御サイクルにおける上
記送出パケット数の計数値を、コネクション毎に記憶す
るとともに、上記記憶部に蓄積されたパケット数を記憶
部毎すなわちコネクション毎に記憶する制御パラメータ
用メモリと、（ホ）上記パケットを記憶部に格納する度
に、上記制御パラメータ用メモリの蓄積パケット数を１
だけ加算して蓄積パケット数を更新する蓄積パケット数
加算部と、（ヘ）上記パケットを記憶部から送出する度
に、上記制御パラメータ用メモリの蓄積パケット数から
１を減算して蓄積パケット数を更新する蓄積パケット数
減算部と、（ト）保証されるべき最低帯域に対応する下
限スループットと、制限されるべき最大帯域に対応する
上限スループットと、これら上限スループットと下限ス
ループットとの間に設定された少なくとも１つの中間ス
ループットとをコネクション毎に記憶する設定パラメー
タ用メモリと、（チ）上記設定パラメータ用メモリに記
憶されたコネクション毎のスループット情報と、上記制
御パラメータ用メモリに記憶されたコネクション毎の送
出パケット数に基づいて、全てのコネクションをクラス
分けし、下限スループット未満が最も高い送出優先度の
クラスとし、上限スループットと下限スループットとの
間を中間スループットにより複数に分けられたクラスで
は、送出パケット数が少ないクラスほど送出優先度の高
いクラスとし、さらに送出パケット数が上限スループッ
トと等しいコネクションを送出禁止のクラスとするクラ
ス指定部と、（リ）上記制御パラメータ用メモリに記憶
された蓄積パケット数に基づき、記憶部にパケットが蓄
積されているか否かのパケット蓄積状況を認識する蓄積
状況認識部と、（ヌ）上記指定クラスと、上記認識され
たパケット蓄積状況を表すフラグをコネクション毎に記
憶する検索テーブルと、（ル）上記制御サイクルにおい
て、複数回の検索を実行し、１回の検索では、上記検索
テーブルを送出優先度の高いクラスから順に行い、各ク
ラスではコネクションを決められた順序で検索し、検索
中のクラスに属しかつパケット蓄積状況フラグが蓄積有
りを示すコネクションをヒットし、全てのコネクション
を一巡してもヒットしなかった時にこのクラスより送出
優先度の低いクラスについて同様の検索を行い、送出優
先度の最も低いクラスについて行ってもヒットしなかっ
た時には、検索失敗の結果を出力し、いずれかのクラス
でヒットした時には次回の検索を、ヒットしたコネクシ
ョンの次のコネクションから開始する検索手段と、
（ヲ）上記検索手段でヒットしたコネクションに対応す
る記憶部からパケットを送出し、検索失敗の結果を受け
た時には記憶部からのパケット送出を停止する送出制御
部と、を備えていることを特徴とする通信制御装置。