(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ATMセルを伝送するATMバスと、端末回線から入力するデータをATMセルに組立ててATMバスに送出する複数のセル組立部と、周期的に繰り返されるN個のタイムスロットの各タイムスロットに割り当てられたセル組立部に送信権を与え、送信権を与えられたセル組立部よりセルをATMバスに送出させるATMバス スケジューラと、ATMバスに送出されたATMセルを時分割多重して中継回線を介して網に送信する中継回線制御部を備えたATMセル多重装置のATMセル多重方法において、
セル組立部において端末回線より収容するチャネル毎に、サービスカテゴリー及びトラフィック量に基づいてトラフィック管理を行い、
ATMバス スケジューラにおいてセル組立部毎にトラフィック管理を行い、
該ATMバス スケジューラにおけるセル組立部毎のトラフィック管理において、セル組立部が収容する各チャネルのサービスカテゴリーをCBR、rt-VBR、nrt-VBR, UBRとするとき、
セル組立部毎に各チャネルの平均セルレートを合計したセルレートに基づいて、該セル組立部に送信権を付与するメインスケジュールテーブルを作成し、
セル組立部毎に各nrt-VBRチャネルの最大セルレートを合計したセルレートに基づいて、該セル組立部に送信権を付与する第１のサブスケジュールテーブルを作成し、
セル組立部毎にUBRチャネルを収容しているか否かに基づいて、収容しているセル組立部に送信権を付与する第２のサブスケジュールテーブルを作成し、
あるタイムスロットにおいて、メインテーブルを参照して所定のセル組立部に送信権を与え、
該セル組立部に送信すべきセルがない場合、あるいは、該セル組立部においてセル送信レートが合計最大セルレートを越えている場合、あるいは、いずれのセル組立部にも該タイムスロットにおいて送信権が付与されていない場合、前記第１のサブスケジュールテーブルを参照して所定のセル組立部に送信権を与え、第１のサブスケジュールテーブルよりセルを送信するセル組立部が決まらない場合、前記第２のサブスケジュールテーブルを参照して所定のセル組立部に送信権を与える、
ことを特徴とするATMセル多重方法。
【請求項２】
前記セル組立部におけるチャネル毎のトラフィック管理において、
端末回線より流入する各チャネルのデータ流入速度が該チャネルに規定されている最大レートを越えたとき該データを廃棄する、
ことを特徴とする請求項１記載のATMセル多重方法。
【請求項３】
前記セル組立部におけるチャネル毎のトラフィック管理において、
サービスカテゴリーに優先順位を付与し、各チャネルのサービスカテゴリーに応じた優先順にデータをセル化し、前記送信権が与えられる毎にATMバスに送出する、
ことを特徴とする請求項１記載のATMセル多重方法。
【請求項４】
前記ATMバス スケジューラにおけるセル組立部毎のトラフィック管理において、
セル組立部毎のセル送信レートを監視し、該セル送信レートが、該セル組立部における各チャネルの最大セルレートの合計値を越えたとき、該セル組立部に前記送信権を付与しない
ことを特徴とする請求項１記載のATMセル多重方法。
【請求項５】
各端末回線からのデータをそれぞれセル化すると共にセル多重してＡＴＭ網に送出するATMセル多重装置において、
ATMセルを伝送するATMバス、
端末回線から入力するデータをATMセルに組立ててATMバスに送出する複数のセル組立部、
周期的に繰り返されるN個のタイムスロットの各タイムスロットに割り当てられたセル組立部に送信権を与え、送信権を与えられたセル組立部よりセルをATMバスに送出させるATMバス スケジューラ、
ATMバスに送出されたATMセルを時分割多重して中継回線を介して網に送信する中継回線制御部、
を備え、前記セル組立部は、
収容するチャネル毎にサービスカテゴリー及びトラフィック量に基づいてトラフィック管理を行うトラフィック管理手段、
該トラフィック管理手段からの指示により端末回線から入力するデータをATMセルに組立ててATMバスに送出するセル化手段、
を備え、前記ATMバス スケジューラは、セル組立部毎のトラフィック管理において、セル組立部が収容する各チャネルのサービスカテゴリーをCBR、rt-VBR、nrt-VBR, UBRとするとき、
セル組立部毎に各チャネルの平均セルレートを合計したセルレートに基づいて、該セル組立部に送信権を付与するメインスケジュールテーブル、
セル組立部毎に各nrt-VBRチャネルの最大セルレートを合計したセルレートに基づいて、該セル組立部に送信権を付与する第１のサブスケジュールテーブル、
セル組立部毎にUBRチャネルを収容しているか否かに基づいて、収容しているセル組立部に送信権を付与する第２のサブスケジュールテーブル、
あるタイムスロットにおいて、メインテーブルを参照して所定のセル組立部に送信権を与え、該セル組立部に送信すべきセルがない場合、あるいは、該セル組立部においてセル送信レートが合計最大セルレートを越えている場合、あるいは、いずれのセル組立部にも該タイムスロットにおいて送信権が付与されていない場合、前記第１のサブスケジュールテーブルを参照して所定のセル組立部に送信権を与え、第１のサブスケジュールテーブルよりセルを送信するセル組立部が決まらない場合、前記第２のサブスケジュールテーブルを参照して所定のセル組立部に送信権を与えるトラフィック管理手段、
を備えることを特徴とするATMセル多重装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はATMセル多重装置及びATMセル多重方法に係わり、特に、端末とATM交換機間に設けられ、複数の端末回線から入力するデータをセル化すると共に、各ATMセルを時分割多重してATM網に送信するATMセル多重装置及びATMセル多重方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ATM(Asynchronous Transfer Mode:非同期転送モード)は、マルチメディアを実現する通信技術として期待され、コンピュータ間通信を始めとする高速データ向けのものが開発されてきている。又、最近のATMフォーラムにも見られるように、音声、HDLC、FR(フレームリレー)等の従来技術の通信プロトコルをATMでインタワーク(相互通信)するネットワークが市場で要求されてきている。このようなネットワークを構築するには、ATM交換機(ATMスイッチ)を基幹ネットワークとして構築し、又、端末回線の収容効率を上げるために、ATM交換機と端末との間に支線系の装置としてATセルM多重装置を設置するのが一般的である。
【０００３】
(a) ATNMセル多重装置の一般的的な配置
図１４は、かかるATNセル多重装置の一般的な配置を示す説明図である。送信側のATMセル多重装置２1〜２nは、各端末11〜１mから受信したデータをセル化し、中継回線４を介してATM網３(ATM交換機３ａ，３ｂなどで構成されている）に送る。受信側のATMセル多重装置６1〜６nは、ATM網３から中継回線５を介して受信したATMセルをデセル化（分解）して端末７1〜７mへ送る。同様に、ATMセル多重装置２1〜２n、６1〜６nは以上と逆向にデータを送信することもできる。
【０００４】
かかるATMセル多重装置では、ATMプロトコル固有の厳しいトラフィック制御(Qos制御:Quality of Service制御)が要求される。従来のATMセル多重装置では、このようなトラフィック制御を行うためにATMスイッチを搭載した。しかし、ATMスイッチは、製造コストが高価になる欠点があり、また、ソフト・ハードの制御が複雑化し、装置が大型化する欠点がある。そこで、ATMスイッチを使用しないATMセル多重装置が要求されている。しかし、単純にセルを多重する方式では、複数のコネクションのセルが競合した時、衝突しないようにセルを遅延させる必要がある。このため、単純セル多重方式は、遅延に厳しいメディア（トラフィック）、例えば低速CBR(Constant Bit Rate）メディア等を多重して通信する際に適用できない。
以上より、ATMセル多重装置では、複数のCLAD装置(Cell Assembly and Disassembly:端末から受信したデータをセル化し、中継回線から受信したセルをデセル化する装置)から送信されるセルを効率よく、簡易に多重する方式が必要となる。そのため、内蔵する複数のCLAD装置から送信されるセルをATMバス上で効率よく簡易に統計多重して通信とする分散CLAD型のATMセル多重装置が提案されている。
【０００５】
(b) 提案されているATMセル多重装置
図１５はかかる提案されているATMセル多重装置の構成図であり、１１はATMバススケージューラ、１２はATMセルを伝送するATMバス、１３0〜１３5は複数のCLAD装置（セル組立/分解部）、１４は中継回線制御部、１５は中継回線制御部のバックアップ回線制御部である。
各セル組立／分解部１３0〜１３5はATMバス１２上に並列に接続され、それぞれ対応する端末回線１６0〜１６5から入力するデータをATMセルに組立ててATMバス１２に送出する。又、各セル組立／分解部１３0〜１３5は網からのATMセルをATMバス１２より取り込んで分解し、対応する端末回線に送出する。各端末回線には所定のサービスカテゴリー（CBR、rt-VBR, nrt-VBR, UBR）やトラフィック量（最大セルレート、平均ルレート）が予め設定されており、ATMセル多重装置はセル組立／分解部１３0〜１３5毎にサービスカテゴリー、トラフィック量に応じたトラフィック管理を行うようになっている。CBR(Constant Bit Rate）は固定速度ビットレートのサービス、rt-VBR（real time Variable Bit Rate）はリアルタイムの可変ビットレートのサービス、nrt-VBR(not real time Variable Bit Rate）は非リアルタイムの可変ビットレートのサービス、UBR（Unspecific Bit Rate)はランダムビットレートのサービスである。
【０００６】
ATMバススケジューラ１１は、セル組立/分解部１３0〜１３5にセル送信契機を与えるためのもので、ATMバス１２を介して行われるセルの送信・受信を制御する。例えば、ATMバススケージューラ１１は、周期的に繰り返されるN個のタイムスロットの各タイムスロットにそれぞれ割り当てられたセル組立/分解部に送信権を与え、送信権を与えられたセル組立/分解部よりセルをATMバスに送出させる。中継回線制御部１４はATMバス１２に各セル組立/分解部より送出されたATMセルを時分割多重して中継回線１７1を介して網に送信すると共に、網よりのATMセルをATMバス１２に送出する。以上の構成により、ATMセル多重装置は、ATMスイッチを搭載せずに、セル多重・トラフィック制御を実現する。
【０００７】
ATMバススケジューラ１１は基本的に、次のようにATMバス１２を制御する。
▲１▼複数存在するセル組立/分解部１３0〜１３5からATMバス１２にセルを送信する場合、ATMバス１２上でセル送信が競合するのを回避する。
▲２▼ATMフォーラムで規定しているサービスカテゴリ(CBR,rt-VBR,nrt-VBR,UBR)に従って、セル組立/分解部１３0〜１３5からATM交換機へセルを送信する。このため、ATMバススケージューラ１１は各セル組立/分解部に対して該サービスカテゴリに基づいて送信権を与える。セル組立/分解部１３0〜１３5は、ATMバススケジューラ１１から送信権が与えられた場合のみATMバス１２にセルを送信する。
▲３▼セル組立/分解部１３0〜１３5がセルを送信する場合、あらかじめ設定された最大セルレート（PCR）及び平均セルレート（SCR）の送信レートを超えないように、トラフィック量に合わせたセル送信の制御を行う。
【０００８】
(c) スケジュールテーブル
上記▲１▼〜▲３▼を実現するために、ATMバススケジューラ１１は、図１６に示すように、３つのスケジュールテーブル、すなわち、メインスケジュールテーブルMST、nrt-VBR用の第１のサブスケジュールテーブルSS１、UBR用の第２のサブスケジュールテーブルSST2を備え、これらスケジュールテーブルに基づいて、サービスカテゴリー及びトラフィック量に従ったトラフィック管理を行う。
【０００９】
メインスケジュールテーブルMSTは、CBRサービス、rt-VBRサービス、nrt-VBRサービスの各セル組立/分解部１３0，１３1，１３3，１３4（図１５）の送信権を設定するもので、周期的に繰り返されるN個のタイムスロットTS1〜TSNのそれぞれにおいてどのセル組立/分解部に送信権を与えるか設定する。送信権の設定は、セル組立/分解部または中継回線の登録、変更時に行われ、セル組立/分解部が収容するチャネルのサービスカテゴリー及びトラフィック量（最大セルレートPCR、平均セルレートSCR）を考慮して送信権が設定される。たとえば、平均セルレートSCRの割合に応じた数の送信権を各セル組立/分解部に付与し、CBRサービス→rt-VBRサービス→nrt-VBRサービスの優先順に各セル組立/分解部に送信権をメインスケジュールテーブルMSTの各タイムスロットTS1〜TSNに設定する。各セル組立/分解部に割り当てた送信権の設定が終了すれば、あるいは、メインスケジュールテーブルMSTに空きのタイムスロットがなくなれば送信権の設定を終了する。
【００１０】
第１のサブスケジュールテーブルSST1は、メインテーブルMSTの次に参照されるテーブルであり、nrt-VBRチャネルを収容するセル組立/分解部１３3，１３4に最大セルレートPCRの割合に従って送信権を設定する。メインスケジュールテーブルMSTを参照してあるタイムスロットにおいて、所定のセル組立/分解部に送信権を与えたとき、該セル組立/分解部に送信すべきセルがない場合、あるいは、送信レートが最大セルレートを越えている場合、あるいは、該タイムスロットにおいていずれのセル組立/分解部にも送信権が付与されていない場合、第１のサブスケジュールテーブルSST1を参照してnrt-VBRチャネルを収容するセル組立/分解部に送信権を与える。
第２のサブスケジュールテーブルSST2は、第１のサブスケジュールテーブルSS2の次に(最後に)参照されるテーブルであり、UBRサービスの各セル組立/分解部１３2，１３5に順番に送信権を設定する。メインスケジュールテーブルMST及び第１のサブスケジュールテーブルSST1を検索しても、セルを送信するセル組立/分解部が決まらない場合、前記第２のサブスケジュールテーブルSST2を参照して所定のセル組立/分解部に送信権を与える。
【００１１】
(d)スケジュールテーブル設定例
図１７及び図１８は提案されているATMバススケージューラにおける具体的なスケジュールテーブルの設定例説明図であり、図１７はメインスケジュールテーブル例、図１８はサブスケジュールテーブル例である。CLADxは低速CBRメディア収容のセル組立／分解部、CLADy,CLADzはそれぞれnrt-VBRメディアを収容するセル組立／分解部、CLADｗはUBRメディアを収容するセル組立／分解部であり、それぞれのパラメータは以下の通りである。
ATM多重装置の中継回線速度：1.536Mbps
CLADx：CBR 10kbps
CLADy：nrt-VBR  SCR:768kbps  PCR:1024kbps
CLADz：nrt-VBR  SCR:512kbps  PCR: 768kbps
CLADw：UBR
中継回線速度は1.536Mbpsであるから、1セルの送信間隔は、276μs
(=53×8/1536×106sec)となる。この間隔をATMバス上の1TS(タイムスロット)とする。メインスケジュールテーブルMSTは1536タイムスロットで1周期であるとしているから１周期は53×8/103(sec)、1タイムスロット(53×8ビット)の送信レートは1kbpsとなる。
【００１２】
メインスケジュールテーブルMSTの設定において、各セル組立/分解部CLADx,CLADy,CLADzに対する送信権の設定割当は平均セルレートSCRに従って決定する。このため、SCRの総和=10kbps+768kbps+512kbps=1290kbpsを、全体の中継回線速度(=1536Kbps)に対する比率で均等配分する。メインスケジュールテーブルMSTのTS数は1536個(1TS=1kbps)であるから、各セル組立/分解部への割当個数 は CLADx 10個、CLADy 768個、CLADz 512個、空きTS 246個となる。
メインスケジュールテーブルMSTへのTS割当順序は、CBR→rt-VBR→nrt-VBRの順に優先的に行うため、まずCLADxを153または154タイムスロット毎に出現するように等間隔に10個割当(図１７参照）、ついで、CLADyを2〜3タイムスロット毎に出現するように768個割り当て、最後に、CLADzを3タイムスロット毎に出現するように512個割り当て、残りの空きタイムスロットには、ATMバススケジューラが無条件にサブテーブルへ遷移して検索するようにファンクションコードを全て埋め込む。
【００１３】
nrt-VBR用の第１サブスケジュールテーブルSST1の設定は、nrt-VBRチャネルを収容するセル組立/分解部のPCRの比率で送信権を均等配分する。従って、図１８（ａ）に示すように、TS数が7であれば、CLADyを4個、CLADzを3個(1024:768=4:3)割り当てる。
UBR用の第２サブスケジュールテーブルSST2の設定は、UBRチャネルを収容するセル組立/分解部に順番に送信権を割り当てることにより行う。従って、図１８（ｂ）に示すように、TS数１であればCLADwを1個割り当てる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、提案されているATMセル多重装置は、セル組立/分解部が収容するチャネルのサービスカテゴリー及びトラフィック量に基づいてトラフィック管理を行う。しかし、それらのATMセル多重装置では、以下の２つの欠点がある。
(1) 統計多重を行うATMバス上におけるATMバススケジューラの制御管理単位はセル組立／分解部単位(CLAD単位)である。このため、セル組立／分解部内に複数のサービスカテゴリー(例:VBR,UBR)のチャネルが混在できず、サービスカテゴリー別に収容するセル組立／分解部を分ける必要があり、端末回線側のハードウェアや回線を増やさなければならない欠点がある。
【００１５】
トラフィックの有無に関わらず平均/最大スループットの保証がされているVBRメディアや、他にトラフィックがない場合に帯域を使用できるUBRメディアは、CLAD単位および端末回線単位に分けて収容する必要があり、既に所定のサービスカテゴリー用として設定されている端末回線に収容することができない。
従って、ATMネットワークへの移行に際して、ATMセル多重装置に収容する回線をサービスカテゴリー別に収容替えし、必要に応じて端末の増設および回線の増設が必要となる。またネットワークの条件によっては、サービスカテゴリー別に端末・回線の区分けができない場合があり、ATMセル多重装置へ収容しても正確なトラフィック制御ができない。
【００１６】
(2) 低速固定速度のデータや音声等のように遅延時間に非常に厳しい低速CBRメディアでは、セル組立／分解部側のセル生成契機とスケジューラの送信契機が同期しないことにより発生する送信遅延が問題となる。しかし、同期を取るための補正の予測が不可能なため、原理的に最大、セル生成間隔の1周期未満分の送信遅延が発生する。そこで、図１９に示すように、遅延時間に厳しい低速データや音声等の低速CBRメディアに対して、ATMバススケジュールにおける送信機会(送信権)を固定的に多く与え、これにより、低遅延な通信を可能とする方式が提案されている。図１９は、図１７と同様のパラメータ、すなわち、
ATM多重装置の中継回線速度：1.536Mbps
CLADx：CBR 10kbps
CLADy：nrt-VBR  SCR:768kbps  PCR:1024kbps
CLADz：nrt-VBR  SCR:512kbps  PCR: 768kbps
CLADw：UBR
において、低速CBRを収容するセル組立／分解部CLADxに正規の場合に比べてより多くの送信機会(３倍の送信権)を固定的に与えた例である。セル組立／分解部CLADxの平均送信レートSCRは10kbpsであるから、必要なタイムスロット数は153タイムスロット間隔で10個であるが、図１９では送信遅延短縮のために50タイムスロット間隔で30個のタイムスロットに送信権を設定している。
【００１７】
このようにすれば、図２０に示すように、送信機会を多くしない方式（図２０(a)）に比べて、提案方式(図２０(b))の方が送信機会が３倍も多くなり、セル送出の遅延時間を短縮できる(例えば1/3)。しかし、かかる提案方式では、固定的により多くの送信権を与えることによる帯域の無駄が発生する。このため、帯域使用効率が悪く、また、ネットワーク設計上もメディアのスループットの２倍、３倍の帯域を考慮しなければならず、中継回線の収容効果が良くない問題がある。
又、この提案方式は、セル組立／分解部の実送信帯域に対し、固定的に２〜３倍の送信機会を与えるものであるが、ATMバススケジューラの帯域は中継回線の帯域と等しいため、実際に使用されていない送信機会（タイムスロット）が存在することになり、中継回線の帯域を100%効率よく利用できない問題がある。
【００１８】
以上から本発明の目的は、１つのセル組立／分解部がサービスカテゴリーが異なる複数のチャネル(例:nrt-VBRチャネルとUBRチャネル)を収容できるようにすることである。
本発明の別の目的は、各セル組立／分解部にサービスカテゴリーが異なるチャネルを複数収容しても、チャネル毎にサービスカテゴリー及びトラフィック量を考慮したトラフィック管理ができ、しかも、セル組立／分解部毎に、該セル組立/分解部のサービスカテゴリー及びトラフィック量を考慮したトラフィック管理ができるようにすることである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明において、セル組立部は、セル組立部に収容するチャネル毎に、サービスカテゴリー及びトラフィック量に基づいてトラフィック管理を行い、ATMバスケージューラは、セル組立部毎にトラフィック管理を行う。この場合、セル組立部は端末回線より流入する各チャネルのデータ流入速度が該チャネルに規定されている最大レートを越えたとき該データを廃棄する。又、セル組立部は、サービスカテゴリーに優先順位を付与し、各チャネルのサービスカテゴリーに基づいて優先順にデータをセル化し、送信権が付与される毎にセルをATMバスに送出する。
【００２０】
又、ATMセルスケージューラは、セル組立部が収容する全チャネルのサービスカテゴリー及びトラフィック量を考慮して該セル組立部へ送信権を付与するためのスケジュール及び該セル組立部のトラフィック量を決定し、該スケジュール及びトラフィック量に基づいてセル組立部毎のトラフィック管理を行う。
又、ATMセルスケージューラは、セル組立部毎のセル送信レートを監視し、該セル送信レートが、該セル組立部における各チャネルの最大セルレートの合計値を越えたとき、該セル組立部に前記送信権を付与しない。
【００２１】
以上のようにすれば、簡単な構成で１つのセル組立部にサービスカテゴリーの異なる複数のチャネルを収容でき、又、チャネル毎にサービスカテゴリー及びトラフィック量を考慮したトラフィック管理ができ、しかも、セル組立部毎にサービスカテゴリー及びトラフィック量を考慮したトラフィック管理ができる。
又、セル組立／分解部においてセル組立／分解部単位または物理回線単位に区分けしてチャネルを収容する必要がなく、同一のセル組立／分解部、同一の物理回線に複数のサービスカテゴリのチャネルを収容できるため、多重化効率が非常に高くなり、ハードウェアの小型化、低価格化、端末収容回線数の縮小が実現できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（ａ）ATMセル多重装置
図１は本発明のATMセル多重装置の構成図である。図中、５１はATMバススケージューラ、５２はATMセルを伝送するATMバス、５３1〜５３3は複数のCLAD装置（セル組立/分解部）、５４は中継回線制御部、５５は中継回線制御部のバックアップ回線制御部である。尚、セル組立/分解部の数は3つに限らない。
各セル組立／分解部５３1〜５３3はATMバス５２上に並列に接続され、それぞれ対応する端末回線５６1〜５６3から入力するデータをATMセルに組立ててATMバス５２に送出する。又、各セル組立／分解部５３1〜５３3は網からのATMセルをATMバス５２より取り込んで分解し、対応する端末回線に送出する。
【００２６】
セル組立／分解部５３1〜５３3は、サービスカテゴリー（CBR、rt-VBR, nrt-VBR, UBR）が異なる複数のチャネルを収容して所定処理を実行することができる。たとえば、チャネル毎にそのサービスカテゴリー及びトラフィック量に基づいてトラフィック管理を行うようになっている。各端末回線にはサービスカテゴリーの異なる複数のチャネルが多重してデータ通信が行われる。図では、端末回線５６1，５６2にnrt-VBR,UBRサービスのチャネルが多重し、端末回線５６3にCBR,nrt-VBR,UBRサービスのチャネルが多重してデータ通信が行われる。各セル組立/分解部において、６１1〜６１3は対応する端末回線５６1〜５６3により収容するチャネル毎に、サービスカテゴリー及びトラフィック量に基づいてトラフィック監視、制御を行うトラフィック管理部(QOS制御部)、６２1〜６２3はデータをセル化し、送信権がATMバススケージューラから与えられる毎にセルをATMバス５２に送出し、かつ、ATMバスから自分宛のATMセルを取り込んでデセル化するセル化/デセル化部(SAR部)である。
【００２７】
ATMバススケージューラ５１は、セル組立/分解部５３1〜５３3にセル送信権を与えるためのもので、セル組立／分解部５３1〜５３3毎にサービスカテゴリー、トラフィック量に応じたトラフィック管理を行う。例えば、ATMバススケージューラ５１は、周期的に繰り返されるN個のタイムスロットの各タイムスロットにそれぞれ割り当てられたセル組立/分解部に送信権を与え、送信権を与えられたセル組立/分解部よりセルをATMバスに送出させる。中継回線制御部５４はATMバス５２に各セル組立/分解部より送出されたATMセルを時分割多重して中継回線５７1を介して網に送信すると共に、網よりのATMセルをATMバス５２に送出する。バックアップ回線制御部５５は中継回線制御部５４あるいは中継回線１７1に障害が発生したとき、中継回線制御部５４に替わって網とATMセル多重装置間のセル送受を実行する。
【００２８】
（ｂ）本発明のトラフィック管理の概略
本発明では、異なるサービスカテゴリーのチャネルが混在した回線をセル組立／分解部に収容するために、トラフィック管理を分散して実行する。すなわち、▲１▼セル組立／分解部５３1〜５３3は端末回線より収容するチャネル毎に、サービスカテゴリー及びトラフィック量に基づいてトラフィック管理を行い、▲２▼ATMバスケージューラ５１はセル組立／分解部毎に、該セル組立／分解部が収容する各チャネルのサービスカテゴリー及びトラフィック量に基づいてトラフィック管理を行う。
【００２９】
すなわち、セル組立／分解部部５３1〜５３3におけるQOS制御部６１1〜６１3は、以下の(1)〜(4)に従ってチャネル毎のトラフィック管理を行う。
(1) 各サービスカテゴリー単位(チャネル単位)に回線から受信するフレームのトラフィック流量を測定する。
(2) VBRのサービスカテゴリーに対しては各チャネルに定めらられた申告値（最大セルレートPCR）を超えないようにフレームをセル化して送信し、送信セルレートがPCR以下となるように制御する。
(3) チャネル毎に申告値（最大セルレートPCR）を超えるフレームが流入した場合、一定量までバッファに蓄え、あるしきい値を超えたところでフレーム単位で廃棄する。
(4) UBRのサービスカテゴリーに対しては、同一セル組立／分解部内のVBRフレームの流入が０の場合のみ、UBRフレームをセル化して送信し、セル送信機会がなければ一定量までバッファに蓄え、あるしきい値を超えたところでフレーム単位で廃棄する。
【００３０】
又、ATMバススケジューラ５１は以下の(1)〜(3)に従ってセル組立／分解部毎のトラフィック管理を行う。
(1) 複数存在するセル組立/分解部５３1〜５３3からATMバス５２にセルを送信する場合、ATMバス５２上でセル送信が競合するのを回避する。
(2) かかるセルの競合を回避するためにスケジュールを設定し、該スケジュールに従って各セル組立/分解部にセル送信権を与える。すなわち、ATMバススケジューラ５１は、セル組立/分解部毎に収容する各チャネルのサービスカテゴリー及びトラフィック量に基づいてスケジュールを設定し、該スケジュールに従って各セル組立/分解部にセル送信権を与える。送信権が与えられたセル組立/分解部はATMバス５２にセルを送信する。
(3) セル組立/分解部が収容する各チャネルのサービスカテゴリー及びトラフィック量を考慮して該セル組立/分解部の最大セルレートPCRを決定し、セル組立/分解部５３1〜５３3がセルを送信する場合、実際の送信レートが該最大セルレート（PCR）を超えないように、トラフィック量に合わせたセル送信の制御を行う。
【００３１】
スケジュールテーブルへの送信権の設定は、以下のように行う。
(1) セル組立／分解部がサービスカテゴリーが異なる複数のチャネルを収容していても、セル組立／分解部毎に送信権を付与する。
(2) CBRカテゴリーのチャネルは該CBRの固定速度を、VBRカテゴリーのチャネルは該VBRの平均セルレートSCRをセル組立／分解部毎に合計し、合計値に比例した割合で送信権を該セル組立／分解部に割り当てる。すなわち、合計値に比例した割合で送信権がセル組立／分解部に割り当てられるようにメインスケジュールテーブルMSTの各タイムスロット欄TS1〜TSNにCLAD IDを書き込む。
(3) nrt-VBRカテゴリーのチャネルは該nrt-VBRの最大セルレートPCRをセル組立／分解部毎に合計し、合計値に比例した割合で送信権を該セル組立／分解部に割り当てる。すなわち、合計値に比例した割合で送信権が該セル組立／分解部に割り当てられるように、メインスケジュールテーブルMSTの次に参照される第１のサブスケジュールテーブルSST1にCLAD IDを書き込む。
【００３２】
(4) UBRカテゴリーのチャネルは、該UBRチャネルを収容するか否かに基づきセル組立/分解部に送信権を割り当てる。すなわち、UBRを収容するセル組立/分解部に順番に送信権が割り当てられるように、第１のサブスケジュールテーブルSST1の次に参照される第２のサブスケジュールテーブルSST2にCLAD IDを書き込む。
(5) UBRとVBRが混在するセル組立/分解部に対するPCR規制を行わないように、該セル組立/分解部のPCR値として中継回線の物理速度(1.536Mbps)を指定する。
このセル組立/分解部に対してPCR規制をかけない理由は、UBRのサービスカテゴリーには本来規制という概念がなく、規制する必要がないからである。
【００３３】
PCR規制をかけてVBR,UBR混在CLADを収容すると、UBR以外にトラフィックがない場合該UBRのトラフィックは中継回線の最大値(=1.536Mbps)まで到達せず、PCR値までで送信レートが頭打ちとなる。すなわち、UBRがPCR規制されてしまう。逆にPCR規制をかけずに、VBR,UBR混在CLADを収容すると、VBRトラフィックに対してPCR規制がかけられず、申告PCR以上のVBRトラフィックが発生する。しかし、前述のようにセル組立/分解部においてチャネル毎にPCR値を越えないようにトラフィック制御を行っているから、申告PCR以上のVBRトラフィックが発生することはない。
以上のように、セル組立／分解部５３1〜５３3内部のQOS制御部６１1〜６１3およびATMバススケジューラ５１の２段階によるトラフィック制御（分散トラフィック制御）により、従来の構成では不可能であった同一のセル組立／分解部内での複数カテゴリーチャネルの収容が可能となる。
【００３４】
（ｃ）本発明の低速CBRメディアの送信遅延短縮化の概略
メインスケジュールテーブルMSTの割付比率が中継回線の帯域に対する占有比率となる。しかし、従来のように(図１９参照）メインスケジュールテーブルMSTにおいてCBRチャネルを収容するセル組立/分解部に本来の割合以上に送信権を与えると、使用しない無駄な帯域が必要となり、しかも、ネットワーク設計上も余分な帯域を確保しなければならない。そこで、本発明では、サブスケジュールテーブルにおいてCBRチャネルを収容するセル組立/分解部により多くの送信機会を与えることで従来の問題点を改善する。
【００３５】
すなわち、本発明では、
(1) メインスケジュールテーブルMSTにおいて、低速CBRチャネルを収容するセル組立/分解部に対して余分な送信権を与えず、本来のセル化生成間隔に応じた割合で送信権を与える。
(2) サブスケジュールテーブルSST1において、低速CBRチャネルを収容するセル組立／分解部に対する送信権の割付けを多く行い、統計的に低速CBRチャネルを収容するセル組立／分解部に対する送信機会を増やす。
【００３６】
(3) 低速CBRチャネルにおけるセルの更なる低遅延化を図る場合は、サブスケジュールテーブルを複数用意し、メインスケジュールの次に参照するサブスケジュールテーブルにおいて、低速CBRチャネルを収容するセル組立／分解部にのみ送信権を付与する。すなわち、サブスケジュールテーブルを複数用意し、各サブスケジュールテーブルの検索順序に優先順位をつけ、最優先サブスケジュールテーブルに低速CBRチャネルを収容するセル組立/分解部のみ割付ける。
(4) メインスケジュールテーブルMSTに空きがある場合は、空き部分にサブテーブルSST1を検索することを示すファンクションコードを設定し、低速CBRチャンネルを収容するセル組立/分解部の送信機会を増やす。
以上の方式により、低速CBRチャネルを収容するセル組立／分解部に対してネットワーク設計上で余分な帯域を割り当てる必要がなく、帯域の有効利用が図れ、しかも、統計的にCBRメディア(CBRトラフィック)の低遅延化が図れる効果がある。
【００３７】
（ｄ）ATMバススケージューラ
図２はATMバススケージューラの構成図である。ATMバススケージューラ５１は、スケージューラ全体を制御すると共にスケジュールを設定するスケージューラ管理制御部５１ａ、ATMバス５２上のセルの送受信を制御するATMバス制御信号部５１ｂ、各セル組立／分解部５３1〜５３3に送信権を与える送信許可信号発生部５１ｃ、メインスケジュールテーブルMST及び第1、第2のサブスケジュールテーブルSST1,SST2を備え、各セル組立／分解部のセル送信タイミングを規定するスケジュールテーブル５１ｄ、セル組立/分解部毎の最大セルレートPCRを記憶するPCRテーブル５１ｅ、セル組立/分解部単位で送信セル数を計数すると共にセル送信レートが最大セルレート以上になったか監視するセル送信レート監視部５１ｆ、各スケジュールテーブルMST,SST1,SST2をサーチするテーブルサーチ制御部５１ｇ〜５１ｉを備えている。各セル組立／分解部５３1〜５３3はATMバス５２に並列に接続されると共に、別途プロセッサ間制御バス５８によりATMバススケージューラ５１と接続され、各種制御信号（送信要求信号SRQ、送信許可信号SAL）やデータ(申告レートSCR,PCRなど)を送受するようになっている。
【００３８】
ATMスケージューラ管理制御部５１ａは、プロセッサ間通信により各セル組立／分解部５３1〜５３3から予め申告された収容チャネル毎のサービスカテゴリー、最大セルレートPCR、平均セルレートSCRに従い、スケジュールテーブルMST, SST1, SST2を設定する。たとえば、ATMスケージューラ管理制御部５１ａは、
▲１▼セル組立／分解部毎に各チャネルの平均セルレートSCRを合計し、合計セルレートの割合で各セル組立/分解部に送信権を付与するようにメインスケジュールテーブルMSTを作成し、▲２▼セル組立/分解部毎に各nrt-VBRチャネルの最大セルレートPCRを合計し、合計セルレートの割合で各セル組立/分解部に送信権を付与するように第１のサブスケジュールテーブルSST1を作成し、▲３▼セル組立/分解部毎にUBRチャネルの有無に基づいてセル組立部に送信権を付与するように第２のサブスケジュールテーブルSST2を作成する。
【００３９】
又、運用時、スケジューラ管理制御部５１ａは１タイムスロット毎にテーブルサーチ部５１ｇ〜５１ｉを制御して各スケジュールテーブルMST,SST1,SST2をサーチさせ、送信権を有するセル組立／分解部を決定して送信許可信号生成部５１ｃに入力する。
セル送信レート監視部５１ｆは、各セル組立／分解部５３1〜５３3からATMバスに送信するセル数をセル組立／分解部毎に一定時間単位で計数し、セルレートを算出し、該セルレートが各セル組立／分解部より申告された最大セルレートPCRを超えたか否かを監視し、監視結果を送信許可信号生成部５１ｃに入力する。
【００４０】
送信許可信号生成部５１は、テーブルサーチ制御部５１ｇから着目タイムスロットに割り当てられているセル組立/分解部(CLAD ID)を受信すれば、▲１▼該セル組立／分解部においてセル送信レートが合計最大セルレートを越えていないか、及び、▲２▼該セル組立/分解部に送信すべきセルが存在するか(送信要求信号SRQの有無)をチェックする。これら条件を満たせば送信許可信号生成部５１は、該セル組立/分解部に送信許可信号SALを送る。セル組立／分解部５３1〜５３3は送信許可信号SALにより送信権を与えられた時のみ、セルをATMバス５２に送信する。しかし、セル組立/分解部において上記▲１▼,▲２▼の条件を満足せず、あるいは、前記着目タイムスロットにおいていずれのセル組立/分解部にも送信権が付与されていなければ、その旨をスケージューラ管理制御部５１ａに通知する。
【００４１】
この通知により、スケージューラ管理制御部５１ａはテーブルサーチ制御部５１ｈを制御して第１のサブスケジュールテーブルSST1より送信権を有するセル組立/分解部を求めて送信許可信号生成部５１ｃに入力する。送信許可信号生成部５１ｃは前述と同様の制御を行い、該セル組立／分解部に送信許可信号SALを送る。しかし、該セル組立/分解部においてセル送信レートが合計最大セルレートを越えていれば、あるいは、該セル組立/分解部に送信すべきセルが存在しなければ、その旨をスケージューラ管理制御部５１ａに通知する。この通知により、スケージューラ管理制御部５１ａはテーブルサーチ制御部５１ｉを制御して第２のサブスケジュールテーブルSST2より送信権を有するセル組立/分解部を求めて送信許可信号生成部５１ｃに入力する。送信許可信号生成部５１ｃは前述と同様の制御を行い、該セル組立／分解部に送信許可信号SALを送る。
【００４２】
（ｅ）ATMバススケージューラのATMバス制御
ATMバススケージューラ５１は、ＡＴＭバス５２上で上り(セル組立／分解部→中継回線)、下り(中継回線→セル組立／分解部)の両方向の送信権のスケジュール制御を行い、全体のトラフィック制御を行う。
下り方向の転送に際しては、中継回線制御部５４に固定レートの送信権を与える。中継回線制御部５４は固定レートでセルをATMバスに送出し、所定のセル組立／分解部に該セルを取り込ませる。
上り方向の転送に際しては、スケジュールに従って所定のセル組立／分解部に送信権を与え、各セル組立／分解部よりセルをATMバス５２に送出させる。中継回線制御部５４は該ATMバス上のセルを固定レートで取り込み時分割多重して中継回線を介してATM網に送出する。
【００４３】
(e-1) 下り方向の転送方式
図３は中継回線の数が１〜２本で、中継回線の速度が1.536Mbpsの場合におけるATMバス５２のバス占有権の割り当て説明図である。中継回線の速度が1.536Mbpsを例とすると、セル送信間隔は276μs(=53×8/1536×106sec)となる。この間隔をATMバス上の1TS(タイムスロット)とする。
【００４４】
中継回線が１回線の場合、下り方向のセル送信と上り方向のセル送信が１タイムスロット毎にそれぞれ１回づつ可能となるようにATMバスを制御する。中継回線が２回線の場合は、下り方向の転送サイクルが２回、上り方向の転送サイクルが１回となるようにATMバスを制御する。この場合、２つの中継回線から受信した２つのセルは、1タイムスロットにおいて別々のタイミングでATMバス５２に送信される。
ATMバス５２に送信されたセルは、該ATMバスに接続されている全てのセル組立／分解部５３1〜５３3に同報で送信される。セル組立／分解部５３1〜５３3には、予め自分が受信すべきセルのコネクションID(VPI/VCI)が設定されている。中継回線制御部５４から送信されたセルはATMバス上に同報されるので、全てのセル組立／分解部は該セルを受信する。各セル組立／分解部は、受信したセルのコネクションIDを検索し、自分宛か否かを判断する。セル組立／分解部はATMバスから受信したセルが自分宛セルの場合は受信処理を行い、自分宛セルでない場合は無視する。
【００４５】
中継回線が複数存在した場合(例えば、運用回線571、バックアップ回線572)、セル組立／分解部５３1〜５３3は受信したセルをどちらの中継回線から受信したかを認識する必要がある。この中継回線を識別するための回線識別子をＡＴＭセルヘッダに持たせる。図４はかかる回線識別子を有するセルヘッダの説明図であり、セルヘッダのVPIの上位1ビットに回線識別子ＬＩＤが設定される。回線識別子ＬＩＤを参照することにより、どちらの中継回線からセルを受信したか認識できる。バックアップ回線５７2から受信したセルはバックアップ回線制御部５５において、回線識別子ＬＩＤを１にし、中継回線５７1から受信したセルは、ＬＩＤ＝0のまま透過する。セル組立／分解部は、受信したセルのVPIの上位1ビット（回線識別子ＬＩＤ）を参照し、どちらの中継回線からセルを受信したかを認識することが可能となる。
【００４６】
(e-2) 上り方向の転送方式
上り方向のセルの転送は、１タイムスロットで1セルのみ送信可能とする。ATMバス５２にセル組立／分解部が複数接続されているので、各セル組立／分解部が勝手にセルを送信すると、ATMバス上で競合が発生する。この問題を解決するためにATMバス上り方向のバスを調停するATMバススケジューラ５１を用いる。以下にATMバス調停方式を示す。
ATMバススケジューラ５１は、スケジュールに従って所定のセル組立／分解部に上り方向のセル送信権を与える。セル組立／分解部５３1〜５３3は、スケジューラ５１から送信権を与えられた時のみ、セルをATMバス５２に送出する。ATMバススケジューラ５１はトラフィック制御を考慮して送信権を与える。
【００４７】
中継回線が複数存在する場合には、以下の制御で中継回線を選択する。すなわち、セル組立／分解部は、VPIの上位1ビットに中継回線/バックアップ回線識別子を設定する。中継回線/バックアップ回線識別子は、どちらの中継回線にセルを送信するかを指定するための識別子である。セル組立/分解部は、バックアップ回線572にセルを送信する場合は中継回線/バックアップ回線識別子を1にし、中継回線571にセルを送信する場合は回線識別子を0にする。中継回線制御部５４およびバックアップ回線制御部５５は、受信したセルのVPIの上位1ビットを参照し、自分宛か否かを認識し、自分宛の場合には取り込んで時分割多重して回線に送出する。
【００４８】
（ｆ）送信権付与処理
図５はATMバススケージューラ５１における送信権付与処理フローである。
まず、メインスケジュールテーブルMSTをサーチし(ステップ101)、着目タイムスロットが空きであるかチェックする(ステップ102)。空きでなく、所定のセル組立/分解部のCLAD IDが書き込まれていれば、該CLAD IDが特定するセル組立/分解部５３iより送信要求があるかチェックする（ステップ103、104)。送信要求があれば、該セル組立/分解部５３iにおける送信レートFRiが最大セルレートより大きいかチェックする(ステップ105)。最大セルレートPCRMは、セル組立/分解部に収容されている全チャネルの申告最大セルレートPCRを合計した値である。FRi<PCRMであればセル組立/分解部５３iに送信許可信号SALを送る(ステップ106)。これにより、セル組立/分解部５３iはセルをATMバスに送出する。尚、ステップ105において、FRi<PCRMであるという条件に加えて、平均送信レートを計算し、該平均セルレートが申告平均セルレートより小さいことを条件にして送信許可信号を発生するようにもできる。申告平均セルレートは、セル組立/分解部に収容されている各チャネルの申告平均セルレートSCRを合計した値である。
【００４９】
一方、ステップ105において、FRi>PCRMであれば、第１のサブスケジュールSST1を検索し、送信可能なセル組立/分解部が求まったかチェックする(ステップ107)。すなわち、セル送信レートが合計最大セルレートを越えておらず、しかも、送信すべきセルが存在するセル組立/分解部が求まったかチェックする。尚、第１のサブスケジュールテーブルSST1における検索開始位置は前回検索を終了した位置の次の位置から行う。
【００５０】
送信可能なセル組立/分解部が求まれば、該セル組立/分解部に送信許可信号SALを送る(ステップ106)。これにより、セル組立/分解部５３iはセルをATMバスに送出する。しかし、第１のサービススケジュールSST1を一周しても送信可能なセル組立/分解部が求まらなければ、次のサブスケジュールテーブルが存在するかチェックし(ステップ108)、存在すれば第２のサブスケジュールSST2を検索し送信可能なセル組立/分解部を求める(ステップ107)。以後、同様の処理を行い、最後のサブテーブルを検索しても送信可能なセル組立/分解部が求まらなければ、着目タイムスロットでセルをATMバスに送出せず、次のタイムスロットにおいてステップ101以降の処理を繰り返す。
又、ステップ104において、メインスケジュールテーブルMSTより求まったセル組立/分解部５３iからセル送信要求がなければ、ステップ107以降の処理を行う。又、ステップ102において、着目タイムスロットが空きで、サブスケジュールテーブルを検索することを示すファンクションコードが記入されていれば、同様にステップ107以降の処理を行う。
【００５１】
（ｇ）セル送信レート監視処理
図６はセル送信レート監視部５１ｆの監視処理フローである。
第ｉセル組立／分解部よりセルが送出されたかチェックし（ステップ201)、送出されれば、該第ｉセル組立／分解部の送出セル数をカウントアップする(ステップ202)。しかる後、設定時間になったかチェックし(ステップ203)、設定時間になっていなければ、ｉを歩進し（ステップ204)、ステップ201以降の処理を繰り返す。
【００５２】
設定時間になれば、第ｉセル組立／分解部のセルレートFRiを算出し(ステップ205)、該セルレートFRiと申告セルレートより求まる第ｉセル組立／分解部の最大セルレートPCRMiの大小を比較する(ステップ206)。セルレートFRiが最大セルレートPCRMiより大きければ、セルレート超過フラグFiを１にし、小さければセルレート超過フラグFiを０にして送信許可信号生成部５１ｃに入力する（ステップ207,208)。ついで、全セル組立／分解部について処理を終了したかチェックし（ステップ209)、終了してなけれｉをインクリメントし(ステップ 210)、ステップ205以降の処理を繰り返す。
【００５３】
（ｈ）セル組立／分解部の構成
図７はセル組立／分解部５３1〜５３3のハード構成図であり、７１はセル組立／分解部全体を制御するＣＰＵ、７２はメモリで、フレームバッファ部７２ａ、受信ディスクリプタ部２ｂ、送信ディスクリプタ部７２ｃが設けられている。７３はSCC部(シリアル、コミュニケーション、コントローラ)，７４はSAR部(セル化・デセル化制御部)、７５はDV/RV部(回線物理インタフェース終端部)，７６はタイマである。
【００５４】
ＣＰＵ７１は、プログラムメモリ上のソフトウェアにより動作し、以下の制御を行う。
(1) SCC部７３が受信するフレームデータのバッファメモリ７２ａへの書き込み／読出し、受信ディスクリプタ（チャネル番号(DLCI番号)、フレームデータ長、フレーム格納アドレス等）の作成・管理を行い、SCC部７３へフレームの受信を指示する。
(2) SAR部７４へ引き渡すフレームデータの格納アドレス、フレーム長、VPI,VCI値を示す送信ディスクリプタを、受信ディスクリプタを用いて作成し、SAR部７４へ送信依頼する。
(3) 図８および図９のフローに示すように、タイマ７６よりの定期的なタイマ割込みにより、一定時間毎に各チャネルの受信フレームの流入トラフィック計測を行い、各チャネルの計測値とPCR値を比較し、SAR部７４へ送信依頼するかどうか判断する。
(4) 各チャネルの受信バッファ量を監視し、一定量まで達しても送信できなかったフレームはフレーム毎廃棄する。
【００５５】
SCC部７３は、DV/RV部７５より電圧変換されたTTLレベルのシリアル信号を終端し(フラグ同期、フレーム同期等)、フレームデータを取り出す。ついで、ＣＰＵ７１の指示する受信格納アドレス位置にフレームデータを転送し、又、受信ディスクリプタのパラメータ(受信完了フラグ、受信フレーム長)を書き込む。
SAR部７４は、ＣＰＵ７１より送信指示があれば、送信指定されたチャネルの送信ディスクリプタ(フレームデータ格納アドレス、フレーム長、VPI/VCI値)に従い、メモリよりフレームデータを読み取ってセル化し、ATMバス５２へセルを送出する。セルの送出タイミングはフレームをセル化した後、ATMバススケジューラ５１に対し、セル送信要求信号SRQを出力し、ATMバス全体の統計多重制御管理を行うATMバススケジューラ５１より送信許可信号SALが返送されてきた時に1セルだけATMバス５２へ送出する。
【００５６】
（ｉ）QOS制御
セル組立／分解部で行う送信セルのトラフィック流量監視、およびセルレート制御、フレームバッファ制御は、予め定義されるチャネル毎のパラメータ(カテゴリータイプ、PCR値、SCR値)をもとにソフトウェアによってＣＰＵ７１により制御する。図８、図９はかかるQOS制御のアルゴリズムを示す処理フローである。
ATMセル多重装置の中継回線の物理速度で規定されるセル生成間隔(1タイムスロット)毎に、ＣＰＵ７１に対してタイマ７６よりタイマ割込みを発生する(ステップ301)。1タイムスロットは、中継回線の物理速度を1.536Mbpsとすれば、276μsである。この割込発生をトリガとして、第ｉチャネルの前回までの受信フレーム数と今回までの受信フレーム数との差分より受信フレーム数を計算し(ステップ302)、該受信フレーム数と1タイムスロット時間よりフレーム流入速度FViを計算し、流入速度をメモリへ格納する（ステップ303)。
【００５７】
ついで、該第ｉチャネルに予め設定されている最大レートPCRとフレーム流入速度FViを比較し(ステップ304)、最大レートの方が大きければ、全収容チャネルについて上記フレーム流入速度の計算処理が完了したかチェックし（ステップ305）、完了してなければチャネル番号ｉをインクリメントし（ステップ306)、ステップ302以降の処理を繰り返す。
一方、ステップ３０４において、フレーム流入速度FViが最大レートより大きければ、PCRオーバ回数をインクリメントし(ステップ307)、該PCRオーバ回数μが設定回数より大きくなったかチェックし(ステップ308)、大きくなければステップ305の処理を行い、大きければ、第iチャネルのバッファよりフレームデータを廃棄し(ステップ309)、ステップ305の処理を行う。
【００５８】
ステップ305において全チャネルについて上記処理が終了すれば、ステップ310以降においてCBR→VBR→UBRの優先順にフレームの受信の有無を判定し、受信があればSAR部７４へ該当チャネルのセル送信を指示する。同一カテゴリー内でも検索順を優先順位とすることでチャネル間の優先/非優先制御が可能となる。
まず、最優先のCBRチャネルのうち第ｉ番目のチャネルにフレームデータの受信があるかチェック(ステップ310)、あればSAR部７４に着目CBRチャネルから受信しているフレームデータの送信を指示し(ステップ313)処理を終了する。第ｉ番目のチャネルにフレームデータの受信がなければ、CBRチャネルが他にあるかチェックし(ステップ310b)、あれば、iをインクリメントし(ステップ310c)、次のCBRチャネルについてステップ310aの処理を行う。
【００５９】
一方、ステップ310bにおいてCBRチャネルが他になければ、すなわち、いずれのCBRチャネルからもフレームデータを受信していなければ、VBRチャネルについてCBRチャネルの場合と同様の処理を行う(ステップ311)。そして、いずれかのVBRチャネルにおいてフレームデータの受信が有れば、SAR部７４に着目VBRチャネルから受信しているフレームデータの送信を指示し(ステップ313)処理を終了する。しかし、いずれのVBRチャネルからもフレームデータを受信していなければ、UBRチャネルについて同様の処理を行う(ステップ312)。
いずれかのUBRチャネルにおいてフレームデータの受信が有れば、SAR部７４に着目UBRチャネルから受信しているフレームデータの送信を指示し(ステップ313)処理を終了する。しかし、いずれのUBRチャネルからもフレームデータを受信していなければ、SAR部７４に送信指示することなく処理を終了する。
【００６０】
（ｊ）セル生成処理
図１０はSAR部(セル化・デセル化制御部)７４のセル送信処理フローである。
SAR部７４はＣＰＵ７１より所定チャネルについて送信指示を受ければ（ステップ401）、送信指示されたチャネルの送信ディスクリプタのパラメータ(フレームデータ格納アドレス、フレーム長、VPI/VCI等)に従いフレームデータをセル化する(ステップ402)。
ついで、ATMバススケージューラ５１に送信要求信号SRQを送信し(ステップ403)、送信許可信号SALの受信を待つ(ステップ404)。送信許可信号受信SALを受信すれば、セルをATMバス５２に送出し（ステップ405)、全フレームデータのセル化および送信が完了したかチェックし(ステップ406)、完了してなければ、ステップ403以降の処理を繰り返す。
【００６１】
（ｋ）スケジュールテーブルの設定例
図１１は前述のQOS制御と連携するためのスケジュールテーブルMST,SST1,SST2の設定例である。ただし、セル組立／分解部CLADx(x:CLAD番号)には
ntr-VBRのチャネルが2本、UBRのチャネルが1本収容されており、中継回線の物理速度、各チャネルの平均セルレートSCRおよび最大セルレートはPCRは以下の通りとする。
ATM多重装置の中継回線速度：1.536Mbps
CH1：nrt-VBR  SCR:64kbps,  PCR:128kbps
CH2：nrt-VBR  SCR:16kbps,  PCR:64kbps
CH3：UBR SCR/PCR  指定なし
(1) 中継回線速度は1.536Mbpsであるから、1セルの送信間隔は276μs(=53×8/1536×106)となり、この間隔がATMバス上の1TS(タイムスロット)となる。メインスケジュールテーブルMSTが1536タイムスロットで1周期であるとすれば、１周期は53×8/103(sec)、1タイムスロットの送信レートは1kbpsとなる。
セル組立/分解部CLADxに対する送信権の設定割当は該セル組立/分解部の平均セルレートSCRに従って決定する。
【００６２】
セル組立／分解部のSCR=各チャネルのSCRの総和
であるから、80kbps(=64kbps+16kbps)がセル組立/分解部CLADxの平均セルレートSCRとなる。この80kbpsを全体の中継回線速度1536kbpsに対する比率でメインスケジュールテーブルMSTのタイムスロットに均等配分する。メインスケジュールテーブルMSTのタイムスロット数は前述のように1536個(1TS=1kbps)であるから、図１１（ａ）に示すように19および20タイムスロット間隔で合計80タイムスロットをCLADxのntr-VBRチャネル用として割り付ける。
【００６３】
又、各セル組立/分解部CLADx, CLADy, CLADzにおけるサービスカテゴリーの種別、平均セルレートSCR及び最大セルレートPCRが以下の通りであるとすれば、
CLADx：nrt-VBR,UBR  SCR:80kbps,  PCR:192kbps
CLADy：nrt-VBR SCR  SCR:512kbps  PCR:768kbps
CLADz：nrt-VBR SCR  SCR:768kbps  PCR:960kbps
768個のタイムスロットをCLADyに割り付け、512個のタイムスロットをCLAHzに割り付ける。尚、セル組立/分解部CLADxの最大セルレートは各チャネルのPCRの総和(=128+64)kbpsである。
(2) nrt-VBR用の第１のサブスケジュールテーブルSST1の設定は、各セル組立/分解部の最大セルレートPCRの比率で均等配分する。従って、図１１（ｂ）に示すようにTS数10であれば、CLADxを１個、CLADyを4個、CLADzを5個(192:768:960=1:4:5)をサブスケジュールテーブルSST1に均等に割り付ける。
【００６４】
(3) UBR用の第２サブスケジュールテーブルSST2の設定は、UBRチャネルを収容するセル組立/分解部のCLAD番号を順番に割り付けることにより行う。従って、図１１（ｃ）に示すように、TS数１であればCLADxを1個割り付ける。
UBRは基本的に送信レートの定義をもたないカテゴリーのため、サブスケジュールテーブルSST2への各CLAD番号の設定個数は均等個数(最低1個)で割り付ける。ただし、UBR同士で送信レートの重み付けしたい場合は、設定個数の比率を変更することにより行う。
(4) ATMバススケジューラ５１は図６の監視処理によりセル組立／分解部単位に送信レートを常時計測し、又、図５の送信権付与処理によりスケジュールテーブルのスケジュールに従って、かつ、送信セルの有無、送信レートが最大セルレートを越えているか否かを判断してセルの送信制御を行う。これにより、セル組立/分解部の設定PCRを超えないように送信レートを制限し、各セル組立/分解部に設定PCR以上の送信許可を与えない。
【００６５】
尚、VBR,UBR混在のセル組立／分解部に対してのPCR設定値をレート無制限とし、VBRのPCR制御はセル組立/分解部におけるQOS制御(図８参照）に任せる。PCR設定値をレート無制限とすることにより、UBRのトラフィックのみにおける最大送信レートを中継帯域の物理レートにすることができる。
又、VBRチャネル単一のセル組立/分解部またはUBRチャネル単一のセル組立／分解部のPCR設定値は従来通りで、VBRチャネル単一の場合は各チャネルのPCRの総和値を最大セルレートとして設定し、UBR単一の場合はレート無制限とする。
以上のように、1つのセル組立／分解部にサービスカテゴリーが異なるチャネルを複数収容しても、ATMバススケジューラとセル組立／分解部における２段階分散方式によりトラフィック制御を行うようにしたから、ATMプロトコル固有の厳しいトラフィック制御を実現することができる。
【００６６】
（ｍ）低速CBRメディアに対する低遅延化を実現する第１のスケジュール制御
図１２は本発明の低速CBRメディアに対するスケジュールテーブルの説明図である。CLADxは低速CBRチャネル収容のセル組立／分解部、CLADyはnrt-VBRチャネルを収容するセル組立／分解部、CLADzはnrt-VBR及びUBRチャネルを収容するセル組立／分解部であり、それぞれのパラメータは以下の通りである。
ATM多重装置の中継回線速度：1.536Mbps
CLADx：CBR 10kbps
CLADy：nrt-VBR SCR 768kbps PCR1024kbps
CLADz：nrt-VBR SCR 512kbps PCR 768kbps ＋ UBR
中継回線速度は1.536Mbpsであるから、1セルの送信間隔は276μとなり、この間隔がATMバス上の1TS(タイムスロット)である。メインスケジュールテーブルMSTは1536タイムスロットで1周期であるから１周期は53×8/103(sec)、1タイムスロットの送信レートは1kbpsとなる。
【００６７】
(1) メインスケジュールテーブルMSTの設定において、各セル組立/分解部CLADx,CLADy,CLADzに対する送信権の割当は平均セルレートSCRに従って決定する。このため、SCRの総和=10kbps+768kbps+512kbps=1290kbpsを、全体の中継回線速度(=1536Kbps)に対する比率で均等配分する。メインスケジュールテーブルMSTのTS数は1536個(1TS=1kbps)であるから、各セル組立/分解部への割当個数 は CLADx 10個、CLADy 768個、CLADz 512個、空きTS 246個となる。
メインスケジュールテーブルへのTS割当順序は、CBR→rt-VBR→nrt-VBRの順に優先的に行うため、まずCLADxを153または154タイムスロット毎に出現するように等間隔に10個割当(図１２（ａ）参照）、ついで、CLADyを2〜3タイムスロット毎に出現するように768個割り当て、最後に、CLADzを3タイムスロット毎に出現するように512個割り当て、残りの空きタイムスロットには、ATMバススケジューラ５１が無条件にサブテーブルへ遷移して検索するようにファンクションコード(例えば0x2A)を全て埋め込む。
【００６８】
(2) nrt-VBR用の第１サブスケジュールテーブルSST1の設定は、従来、各セル組立/分解部の最大セルレートPCRの比率で均等配分している。このため、従来は、第１サブスケジュールテーブルSST1に、CLADyを4個、CLADzを3個(1024:768=
4:3)割り付けている。しかし、本発明では、VBRチャネルを収容しないセル組立/分解部CLADxであっても低速CBRチャネルを収容する場合は、図１２（ｂ）に示すように第１のサブスケジュールテーブルSST1において該セル組立/分解部CLADxに送信権を割り付ける。これにより、低速CBRチャネルを収容するセル組立/分解部により多くの送信機会を与えることができる。
【００６９】
具体的には、サブスケジュールテーブルSST1のTS数を14個とし、セル組立/分解部CLADxに7個のタイムスロットを、セル組立/分解部CLADyに4個のタイムスロットを、セル組立/分解部CLADzに3個のタイムスロットを割当てる。このようにサブスケジュールテーブルを作成することにより、▲１▼メインスケジュールテーブルMSTの着目タイムスロットに割り付けられているセル組立/分解部に送信すべきセルがない場合、あるいは、▲２▼該セル組立/分解部においてセル送信レートが最大セルレートを越えている場合、あるいは、▲３▼着目タイムスロットが空きの場合、該サブスケジュールテーブルSST1を参照することにより1/2の確率でセル組立/分解部CLADxに送信機会を与えることができる。
【００７０】
(3) UBR用の第２サブスケジュールテーブルSST2の設定は、UBRチャネルを収容するセル組立/分解部のCLAD番号を順番に１個づつ均等に割り付けることにより行う。従って、図１２（ｃ）に示すように、第２のサブスケジュールテーブルSST2にはCLADzを1個割り付ける。尚、UBR同士で送信レートの重み付けしたい場合は、送信レートの比率に応じて設定個数の比率を決める。
以上のようスケジュールテーブルを設定すれば、図５の送信権付与処理を実行することにより、中継帯域が空いた場合に低速CBRチャネルを収容するセル組立/分解部により多くの送信機会を与えることができ、統計的に低速CBRへの送信機会を増やすことができる。又、メインスケジュールテーブルMSTにおいて低速CBRの割当数を多くするものでないため、帯域の有効利用を図ることができる。
【００７１】
（ｎ）低速CBRメディアに対する低遅延化を実現する第２のスケジュール制御
図１２の第1のスケジュール制御の実施例は、中継帯域が空いた場合に低速CBRチャネルを収容するセル組立/分解部に対してより多くの送信機会を与えるもので、第１サブスケジュールSST1において、実時間性を有しないnrt-VBRメディアとの比例配分によってCBRメディアの送信機会を増やしている。しかし、nrt-VBRメディアとの比率配分でなく、低速CBRだけを最優先で検索することにより、さらに低速CBRの送信機会を増やし、さらに低遅延を図ることができる。
図１３は更なる低速CBRの低速遅延化が可能な低速CBRメディアに対する本発明の別のスケジュールテーブルの説明図であり、セル組立／分解部CLADx、 CLADy, CLADzのチャネル構成及び各種パラメータSCR,PCR及び中継回線の物理速度などは図１２の場合と同じである。
【００７２】
図中、MST、SST1,SST2は従来と同様にスケジュールが設定されるメインスケジュールテーブル、第１サブスケジュールテーブル、第２サブスケジュールテーブルである。CSTはメインスケジュールテーブルMSTの次に参照されるCBR専用スケジュールテーブルであり、CBRチャネルを収容するセル組立/分解部を固定速度の比率で均等配分する。CBRチャネルはセル組立/分解部CLADxにのみ収容されているかCBR専用スケジュールテーブルCSTにはCLADxを1個割り付ける。
【００７３】
以上のように各スケジュールテーブルが設定されている状態において、図５の送信権付与処理を実行すると、▲１▼メインスケジュールテーブルMSTの着目タイムスロットに割り付けられているセル組立/分解部に送信すべきセルがない場合、あるいは、▲２▼該セル組立/分解部においてセル送信レートが最大セルレートを越えている場合、あるいは、▲３▼着目タイムスロットが空きの場合、最初にCBR専用スケジュールテーブルCSTが検索される。このため、▲１▼〜▲３▼の場合、100%の確率でセル組立/分解部CLADzに送信機会を与えることができる。すなわち、低速CBRチャネルが送信要求している場合はVBRチャネルより必ず優先して送信許可を与えることができる。
尚、低速CBRチャネルが送信要求していない場合は、第１のサブスケジュールテーブルSST1が検索され、ついで、第２のサブスケジュールテーブルSST2が検索される。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するものではない。
【００７４】
【発明の効果】
以上本発明によれば、簡単な構成で１つのセル組立部にサービスカテゴリーの異なる複数のチャネルを収容できる。
又、チャネル毎にサービスカテゴリー及びトラフィック量を考慮したトラフィック管理を行い、しかも、セル組立部毎にサービスカテゴリー及びトラフィック量を考慮したトラフィック管理を行うため、１つのセル組立部にサービスカテゴリーの異なる複数のチャネルを収容しても、ATMプロトコルで要求されている厳しいトラフィック制御が可能である。
【００７５】
又、本発明によれば、セル組立／分解部においてCLAD単位または物理回線単位に区分けしてチャネルを収容する必要がなく、同一のセル組立／分解部、同一の物理回線に複数のサービスカテゴリのチャネルを収容できるため、多重化効率が非常に高くなり、ハードウェアの小型化、低価格化、端末収容回線数の縮小が実現できる。
又、本発明によれば、低速データや音声の低速CBRメディアの様に、遅延時間の要求が厳しくリアルタイム性を保証しなければならないメディアに対しても、ATM多重バス上の待合せ時間が少ないため、低遅延の通信が可能となり、多段中継のネットワークにも対応できる。
又、従来はCBRメディアに対しては必要帯域を超える帯域を割り当てる必要があったが、本発明によれば、必要帯域の設定のみで低遅延性を保証し、帯域の利用効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のATMセル多重装置の構成図である。
【図２】  ATMバススケージューラの構成図である。
【図３】転送方式の説明図である。
【図４】回線識別子を備えたATMヘッダフォーマット説明図である。
【図５】セル組立/分解部(CLADi)に対する送信権の付与処理フローである。
【図６】セル送信レート監視部における監視処理フローである。
【図７】セル組立/分解部(CLAD)のハード構成図である。
【図８】セル組立/分解部(CLAD)におけるQOS制御のアルゴリズム(その1)である。
【図９】セル組立/分解部(CLAD)におけるQOS制御のアルゴリズム(その2)である。
【図１０】  SAR部(セル化・デセル化部)の処理フローである。
【図１１】分散トラフィック制御におけるスケジュールテーブルの設定例である。
【図１２】低速CBRメディアに対する低遅延化を実現するスケジュールテーブルの設定例である。
【図１３】低速CBRメディアに対する低遅延化を実現する別のスケジュールテーブルの設定例である。
【図１４】  ATMセル多重装置の配置図である。
【図１５】提案されているATM多重装置の構成図である。
【図１６】スケジュールテーブルの説明図である。
【図１７】スケジュールテーブルの設定例(メインスケジュールテーブル)である。
【図１８】スケジュールテーブルの設定例(サブスケジュールテーブル)である。
【図１９】提案されている低速CBRメディアの低遅延化を図るためのスケジュールテーブルの説明図である。
【図２０】低速ＣＢＲメディアの送信遅延の改善例説明図である。
【符号の説明】
５１・・ATMバススケージューラ
５２・・ATMバス
５３1〜５３3・・複数のCLAD装置（セル組立/分解部）
５４・・中継回線制御部
５５・・バックアップ回線制御部
６１1〜６１3・・トラフィック管理部(QOS制御部)
６２1〜６２3・・セル化/デセル化部(SAR部)
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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