JPH02170645A

JPH02170645A - パケット送信方式及びパケット送信装置

Info

Publication number: JPH02170645A
Application number: JP63325215A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Murase; 勉村瀬
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1988-12-22
Publication date: 1990-07-02

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、パケット交換網におけるパケット送信方式に
関する。

（従来の技術）パケット交換では、端末（ここでは情報源を意味する）
は、パケットを送出したい量だけ網内に送出できる。

いま、伝送路速度と同じ速度で複数パケットを連続的に
送出するものとすると、伝送路上でもパケットがすき間
なくつながった（連続した）形で網内に入力されること
になる。

前記網の入口では、複数の伝送路が多重化装置によって
多重化される。端末からのパケットの送出は非同期に発
生するため、異なる伝送路からのパケットが同時に到着
することがありうる。多重化装置の入出力伝送路速度が
同じであれば、パケットの同時到着により該装置ではパ
ケットの待ち合わせが発生する。この待ち合わせは、後
述するように通信品質を劣化させる恐れがあるため、で
きるだけすくすことが望ましい。

ここで、この待ち合わせについて説明する。−例として
、網は河原崎、開田により電子通信学会技術研究報告情
報ネットワークｌＮＳ７−１１０において発表された論
文［ＡＴＭを中心とした高速広帯域ｌ５ＤＮの標準化動
向］に記載のＡＴＭ方式で伝送、交換されるとする。Ａ
ＴＭはセルと呼ばれるパケットを伝送交換する方式であ
り、特に固定長の短パケットを用いること、及び網はパ
ケット単位でスロット化されていることが特徴である。

従って、パケットの到着間隔の最小時間は１スロツトと
なるため、以下では、時間の単位としてスロットを用い
る。多重化装置では、Ｌ本の入力伝送路が１本の出力伝
送路に多重化されるとする。このとき待ち合わせが発生
するが、そのための待ち時間が最大になる場合を考える
と、第２図に示すように、１スロツトにＬ個のパケット
が同時に到着する場合であり、このとき待ち行列の長さ
はもとの待ち行列長よりもＬ−１個増加する。各伝送路
において、前述のようにパケットが連続している形で多
重化装置に入力されるとすると、−度パケットの同時到
着が起こると次のスロットでも同じことが起こるため、
連続したパケットが次々に待ち行列をつくり、Ｔスロッ
ト間パケットが連続するときには、ＴＸ（Ｌ−１）個の
待ち行列の増加がみられる。

この待ち行列長の増大による通信品質への悪影響は、次
の２点である。

（１）０通信遅延時間の増大。

（２）、パケットの廃棄率の増大。

ここで、（１）は待ち合わせによる待ち時間に起因し、
（２）は、待ち合わせのために使用するキューイングバ
ッファが有限であるので、バッファオーバフローによる
パケット廃棄が発生することを起因する。

例えば、伝送路Ｌ＝３２．Ｔ＝１０のとき、通信遅延時
間の増加の最大値は、３１０スロツトかにもなり、通信
品質が著しく悪化する。

（発明が解決しようとする課題）本発明の目的はこのような従来の方式の欠点を解決し、
通信品質を良くするためのパケット送出制御方式並びに
装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、予め申告されたデータ発生レートに応じてパ
ケット送出間隔を設定し、発生したパケットを一時パケ
ットバッファに蓄え、前記パケット送出間隔に従って該
パケットを該パケットバッファから順次伝送路に送出す
ることを特徴とするパケット送信方式である。

また、第２の発明は、パケット送出間隔を設定するため
のパケット送出間隔設定回路と、パケットを蓄積するパ
ケットバッファ回路と、該パケットバッファ回路からパ
ケットを取り出し、送出間隔にしたがって該パケットを
伝送路に送出するパケット送出制御回路からなることを
特徴とするパケット送信装置である。

さらに、第３の発明は、上記第２の発明によるパケット
送信装置において該装置において該パケットバッファ回
路中のパケットの蓄積数を監視する手段あるいは網から
網内のトラヒック状態の情報を得る手段を有し、かつ該
蓄積数あるいは該網内トラヒック情報に応じて該装置に
おけるパケット発生源に対してパケット発生量を制御す
る制御信号を発生する回路を有することを特徴とするパ
ケット送信装置である。

さらに、第４の発明は、上記第２の発明によるパケット
送信装置において該装置における該パケットバッファ回
路中のパケットの蓄積数を監視する手段あるいは網から
網内のトラヒック状態の情報を得る手段を有し、かつ該
蓄積数あるいは該網内トラヒック情報に応じて該装置に
おける送出間隔設定回路に対し送出間隔の再設定を要求
する制御信号を発生する回路を有することを特徴とする
パケット送信装置である。

さらに、第５の発明は、上記第２の発明によるパケット
送信装置において該装置における該パケットバッファ回
路中のパケットの蓄積数を監視する手段あるいは網から
網内のトラヒック状態の情報を得る手段を有し、かつ該
蓄積数あるいは該網内トラヒック情報に応じて該装置に
おけるパケット発生源に対してパケット発生量を制御す
る制御信号Ｃ１を発生し、該装置における送出間隔設定
回路に対し送出間隔の再設定を要求する制御信号Ｃ２を
発生する回路を有することを特徴とするパケット送信装
置である。

（作用）第１図に、本発明の原理を示す。本発明では、第１図（
ａ）に示すように、パケット発生源で発生したパケット
は、伝送路１０２に送出する前に一旦パケットバッファ
に蓄積される。一般に、第１図（ｂ）に示すように複数
のパケットを伝送路速度と同じ速度で、即ち間隔を空け
ずに連続的に発生するパケット発生源もあり得る。本発
明では、このように間隔を空けずにパケットが発生した
場合でも、パケットバッファに蓄積した後、第１図（ｃ
）に示すように、予め設定されている送出間隔に従って
伝送路１０２に送出する。従って、第３図に示すように
、多重化装置において、ある時刻にパケットの同時到着
が発生した待ち行列は、次のパケットが到着するまでの
間に減少する。

また、パケット発生源のトラヒックが一時的に高くなる
場合などの特殊な状況においては、伝送路に対して間隔
を空けてパケットを送出していると前述のパケットバッ
ファにおけるパケットの蓄積量が次第に高くなり該パケ
゛ットバツファがオーバーフローする恐れがある。

このとき、パケット発生源に対して、パケットの生成量
を低下させるように制御をかけることによって、パケッ
トバッファァへの入力規制を行うこと、すなわちパケッ
トバッファへのパケット到着を抑える。

あるいは、パケットバッファにおけるパケットの蓄積の
度合に応じて、パケットの送出間隔を短く設定し直すこ
とによって、パケットバッファからのパケット送出速度
を上げる。

あるいは、端末に対して前述のパケットバッファへの入
力規制を行い、なおかつ送出間隔を短く設定することに
よって、パケットバッファへのパケット到着を抑え、か
つパケットバッファからのパケット送出速度を上げる。

これらの手段により、パケットバッファのオーバーフロ
ーにより生じるパケット廃棄発生を防ぐこと、あるいは
少なくすることができる。

また、網から得られる網のトラヒック状態を示す情報、
例えば交換機におけるパケット蓄積量等を考慮し、トラ
ヒック量の大小に応じて送出間隔を変化させたり、バケ
ツパッファのオーバーフローの確率を小さくすることが
できる。

（実施例）次に、図面を用いて、このような本発明の実施例につい
て説明する。

本発明では第４図に示すように、パケット発生源４０１
で発生したパケット先入れ先出し方式（ＦＩＦＯ）のバ
ッファメモリであるパケットバッファ４０４に蓄積され
る。

また、パケット発生源４０１は、一連のパケット送出の
前に予めパケット送出レートＲをパケット送出間隔設定
回路４０２へ送る。ここでＲは伝送路の物理的速度に対
する比で表され、１〜θ間の値をとる。

パケット送出間隔設定回路４０２は、パケット送出間隔
Ｔの初期値設定値Ｔｉｎ１ｔとしてパケット送出レート
Ｒの逆数値（１／Ｒ）を用いる。また前記設定値Ｔをパ
ケット送出制御回路４０３に送る。

パケット送出制御回路４０３はパケットバッファ４０４
のパケットを１個伝送路４０７に送出し、その後必ず（
Ｔ−１）スロット待ってから、次のパケットの送出を行
なう。たとえば、Ｒ＝１の場合にはＴ＝１となりパケッ
トは最大速度で、すなわち連続して送出される、あるい
はＲ＝０．５の場合にはｔ＝２となりバケットハ少なく
とも１スロツトおきに送出される。

なお、ここでは、パケット送出制御回路４０３における
送出間隔設定の計算式の一例としてＴ＝１７Ｒを示した
が、パケット発生源のパケット送出特性などに応じてＴ
、（１７Ｒ）−１、あるいは０．７　Ｘ　（１／Ｒ）等
を用いることが可能である。但し、Ｔ＜１の場合にはＴ
＝１とする。

第５図は本発明によるパケット送信装置の第２の実施例
を示すものである。第２の実施例は第５図に示すように
、第１の実施例に次の機能を付加した構成である。

バッファ制御回路４０５はパケットバッファ４０４を観
測し、パケットバッファ４０４内の蓄積パケット数Ｂを
得る。また、バッファ制御回路４０５は、伝送路４０７
から網のトラヒック状態を示す情報、加入者系交換機に
おける蓄積パケット数を得ることができるものとする。

一般に、網内では輻快制御等を行うために各交換ノード
におけるトラヒックトラヒック状態を示す情報、たとえ
ば蓄積パケットの数を他のノードに報告するような機能
が必要である。

ここでは、そのような情報あるいはそれらを集約した何
らかの網内トラヒック情報がシグナリングパケットによ
り網からのパケット送信装置に送られてくるものとする
。これにはフロー制御のための網からの送信規制信号等
も含めて考える。

バッファ制御回路４０５では、前記バッファ内パケット
数Ｂおよび前記網内トラヒック情報に応じて、パケット
発生源４０１に制御信号４０９を送る。前記制御信号４
０９は、例えばパケットバッファのパケット蓄積可能最
大数Ｂｍａｘ及び加入者交換機におけるパケット蓄積数
Ｑおよびパケット蓄積可能最大数Ｑｍａｘを用いて、第
８図に示すように決定する。

パケット発生装置４０１は、制御信号４０９が５ＴＯＰ
である期間は、パケットの作成量を抑制する。例えば、
前記期間においては、パケット作成量をそれまでのパケ
ット作成量の９０％に制限する。

第６図は本発明によるパケット送信装置の第３の実施例
を示すものである。第３の実施例は第６図に示すように
、第２の実施例のバッファ制御回路４０５及びパケット
送出間隔設定回路４０２の機能を次のように構成したも
のである。

バッファ制御回路４０５では、前記バッファ内パケット
数Ｂおよび網内トラヒック情報、例えば前記交換機にお
けるパケット数Ｑに応じて、パケット送出間隔設定回路
４０２に制御信号４０８を送る。前記制御信号４０８は
、例えば前記Ｂｍａｘ及びＱｍａｘを用いて、第９図に
示す表に従って決定される。

パケット送出間隔設定回路４０２は、制御信号４０８が
アップである場合には送出間隔Ｔをそれまでの値より小
さく設定−直し、ダウン（ＤＯＷＮ）であるときには大
きく設定し直す。また、ＨＯＬＤであるときには、それ
までの値を維持する。例えば、制御信号４０８がＵＰの
期間は、新たな送出間隔Ｔ′をＴ’＝Ｔ−１とし、ＤＯ
ＷＮの期間はＴ’＝Ｔ＋１とする。ただし、−般に、網
に送出レートＲを申告している場合にはそれを越えるレ
ートでパケットを送出することは禁止されるため、Ｔ′
が初期設定値Ｔｉｎ１ｔを下回らないようにする必要が
ある。

第７図は本発明によるパケット送信装置の第４の実施例
を示すものである。第４の実施例は第７図に示すように
、第２の実施例のバッファ制御回路４０５及びパケット
発生源４０１及びパケット送出間隔設定回路４０２の機
能を次のように構成したものである。

バッファ制御回路４０５では、前記バッファ内パケット
数Ｂおよび網内トラヒック情報、例えば前記交換機にお
けるパケット数Ｑに応じて、パケット発生源４０１及び
パケット送出間隔設定回路４０２にそれぞれ制御信号４
０９及び制御信号４０８を送る。前記制御信号４０９及
び４０８は、例えば前記Ｂｍａｘ及びＱｍａｘを用いて
、それぞれ第８図及び第９図に示す表に従って決定され
る。なお、第９図において、ＯＲＤはｏｒｄｉｎａｒｙ
と、ＳＴＰは５ＴＯＰを示している。

パケット送出間隔設定回路４０２は、制御信号４０８が
ＵＰである場合には送出間隔Ｔをそれまでの値より小さ
く設定し直し、ＤＯＷＮであるときには大きく設定し直
す。また、ＨＯＬＤであるときには、それまでの値を維
持する。

なお、パケット発生源４０１から予め申告するパケット
送出レートＲの値としては、一般にそのパケット発生源
が要求するｅｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄの遅延等の通信品質と
通信料金との兼ね合いによってパケット発生源自身が選
択すると考えられる。同一情報量を送る場合にも、送出
レートを高くするほど網に対しては大きな負荷となり、
その分通信料金が高く設定されると考えられるからであ
る。但し、Ｒの最小値は、当該パケット発生源の平均パ
ケット送出レートなる。

（発明の効果）本発明によれば、従来に比べて、多重化装置での遅延、
廃棄率が小さくなるため、品質の良い通信ができる。

間隔を空けてパケットを送出することで、例えば、従来
の技術において述べたモデルを用いれば、パケットの送
出時に予め設定されているパケット送出間隔にしたがっ
てパケットが送出されるため、送出間隔をＳスロットと
すると伝送路上での前後のパケット間はＳ−１スロツト
となる。このため、多重化装置において、ある時刻にＬ
個の同時到着が発生した場合でも、その直後のＳ−１ス
ロツト間にはパケットの到着がないため、−時的に発生
した（増加した）Ｌ−１個の待ち行列は次第に減少する
。減少速度は、１パケツト１１スロツトであるため、Ｓ
スロット後の次の同時にへ到着時には前記待ち行列はＬ
−８個に減少している。これをＴパケット分繰り返せば
、待ち行列長の増加は、（Ｌ−８）ＸＴとなる。

いま、伝送路Ｌ＝３２、パケット数Ｔ＝１０．５＝２０
とすると、通信遅延時間の増加の最大値は、１１０スロ
ツトになり、従来の技術において述べた従来方式におけ
る最大値３１０スロツトに対して大幅な遅延時間の改善
がみられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理を゛示す図、第２図は、従来の
技術における多重化方式の問題点を示す説明図、第３図
は、本発明の技術における多重化方式の特徴を示す説明
図、第４図、第５図、第６図及び第７図は、それぞれ本
発明の第１、第２、第３、第４の実施例を示す図、第８
図、第９図は第２、第３、第４の実施例におけるパケッ
ト送出制御方式の一例を示す説明図である。図において、４０１・・・パケット発生源、５０１・・・パケット発
生源、６０６・・・パケット送出間隔計算回路、７１２
・・・バッファ制御回路、４０２・・・ＦＩＦＯバッフ
ァ、４０３・・・ゲート、５１１・・・バッファ使用量
監視回路、４０４・・・伝送路である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）予め申告されたデータ発生レートに応じてパケッ
ト送出間隔を設定し、発生したパケットを一時パケット
バッファに畜え、前記パケット送出間隔に従って該パケ
ットを該パケットバッファから順次伝送路に送出するこ
とを特徴とするパケット送信方式。
（２）パケット送出間隔を設定するためのパケット送出
間隔設定回路と、パケットを蓄積するパケットバッファ
回路と、該パケットバッファ回路からパケットを取り出
し、送出間隔にしたがって該パケットを伝送路に送出す
るパケット送出制御回路からなることを特徴とするパケ
ット送信装置。
（３）請求項２に記載のパケット送信装置において該装
置における該パケットバッファ回路中のパケットの蓄積
数を監視する手段あるいは網から網内のトラヒック状態
の情報を得る手段を有し、かつ該蓄積あるいは該網内ト
ラヒック情報に応じて該装置におけるパケット発生源に
対してパケット発生量を制御する制御信号を発生する回
路を有することを特徴とするパケット送信装置。
（４）請求項２に記載のパケット送信装置において該装
置における該パケットバッファ回路中のパケットの蓄積
量を監視する手段あるいは網から網内のトラヒック状態
の情報を得る手段を有し、かつ該蓄積数あるいは該網内
トラヒック情報に応じて該装置における送出間隔設定回
路に対し送出間隔の再設定を要求する制御信号を発生す
る回路を有することを特徴とするパレット送信装置。
（５）請求項２に記載のパケット送信装置において該装
置における該パケットバッファ回路中のパケットの蓄積
数を監視する手段あるいは網から網内のトラヒック状態
の情報を得る手段を有し、かつ該蓄積数あるいは該網内
のトラヒック情報に応じて該装置におけるパケット発生
源に対してパケット発生量を制御する制御信号Ｃ１を発
生し、かつ、該装置における送出間隔設定回路に対し送
出間隔に再設定を要求する制御信号Ｃ２を発生する回路
を有することを特徴とするパケット送信装置。