(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定長パケットに設定されているルーティング情報に従ってその固定長パケットをルーティングするネットワークへ流入する固定長パケットの流量を監視して制御するパケット流量監視制御方式において、
複数のコネクションから構成されるコネクション群を定義するコネクション群定義手段と、
上記コネクション群定義手段によって定義されるコネクション群ごとに設けられ、コネクション群を介して転送されるパケット流量を監視する監視手段と、
パケットの流量が予め設定した閾値を越えるか否かを監視する監視モード、またはパケットの流量が予め設定した閾値を越えた場合にその閾値を越えるパケットを廃棄する処理またはその閾値を越えるパケットの優先度を低くする処理を行う制御モードのうちのいずれか一方のモードで上記監視手段を動作させる制御手段と、
を有することを特徴とするパケット流量監視制御方式。
【請求項２】
上記ネットワークは、複数の入線および複数の出線が接続された交換機を有し、
上記コネクション群定義手段は、上記交換機の入線ｉから出線ｊへ向かうコネクションに対してコネクション群を定義し、
上記監視手段は、入線ｉから出線ｊへの予測トラヒック量を上記閾値として設定し、
上記制御手段は、上記監視手段を監視モードで動作させることを特徴とする請求項１に記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項３】
ある出線が輻輳状態になった時に、上記制御手段は、その輻輳状態となった出線へパケットを転送するコネクション群に対して設けられている上記監視手段を制御モードに切り換えることを特徴とする請求項２に記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項４】
ある出線が輻輳状態になった時に、上記制御手段は、各監視手段の監視結果に基づいてその輻輳状態となった出線へパケットを転送するコネクション群のうちパケット流量が閾値を越えているコネクション群を認識し、その認識したコネクション群に対して設けられている監視手段を制御モードに切り換えることを特徴とする請求項２に記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項５】
上記制御手段は、制御モードに切り換えられた監視手段によって監視されているコネクション群と同じ入線上に定義されるコネクション群に対して設けられている監視手段を制御モードに切り換えることを特徴とする請求項３または４に記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項６】
上記ネットワークは、複数の入線および複数の出線が接続された交換機を有し、
上記コネクション群定義手段は、上記交換機の入線ｉから出線ｊへ向かうコネクションに対してコネクション群を定義し、
ある出線が輻輳状態になった時には、上記制御手段は、その輻輳状態となった出線へパケットを転送するコネクション群の数を認識し、その輻輳状態となった出線の予測トラヒック量を上記認識したコネクション群の数で均等に配分した値を算出し、上記輻輳状態となった出線へパケットを転送するすべてのコネクション群に対して設けられている各監視手段に上記算出した値を閾値として設定するとともにそれら監視手段を制御モードで動作させることを特徴とする請求項１に記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項７】
固定長パケットに設定されているルーティング情報に従ってその固定長パケットをルーティングするネットワークへ流入する固定長パケットの流量を監視して制御するパケット流量監視制御方式において、
コネクションごとに設けられ、各コネクションを介して転送されるパケットの流量を監視する監視手段と、
パケットの流量が予め設定した閾値を越えるか否かを監視する監視モード、またはパケットの流量が予め設定した閾値を越えた場合にその閾値を越えるパケットを廃棄する処理またはその閾値を越えるパケットの優先度を低くする処理を行う制御モードのうちのいずれか一方のモードで上記監視手段を動作させる制御手段と、
を有することを特徴とするパケット流量監視制御方式。
【請求項８】
上記制御手段は、上記監視手段を監視モードで動作させることを特徴とする請求項７に記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項９】
上記ネットワークは、複数の入線および複数の出線が接続された交換機を有し、
ある出線が輻輳状態になった時に、上記制御手段は、その輻輳状態となった出線へパケットを転送するコネクションに対して設けられている上記監視手段を制御モードに切り換えることを特徴とする請求項８に記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項１０】
上記ネットワークは、複数の入線および複数の出線が接続された交換機を有し、
ある出線が輻輳状態になった時に、上記制御手段は、各監視手段の監視結果に基づいてその輻輳状態となった出線へパケットを転送するコネクションのうちパケット流量が閾値を越えているコネクションを認識し、その認識したコネクションに対して設けられている監視手段を制御モードに切り換えることを特徴とする請求項８に記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項１１】
上記制御手段は、制御モードに切り換えられた監視手段によって監視されているコネクションと同じ入線上に確立されるコネクションに対して設けられている監視手段を制御モードに切り換えることを特徴とする請求項９または１０に記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項１２】
上記ネットワークは、複数の入線および複数の出線が接続された交換機を有し、
ある出線が輻輳状態になった時に、上記制御手段は、その輻輳状態となった出線へパケットを転送するコネクションの数を認識し、その輻輳状態となった出線の予測トラヒック量を上記認識したコネクションの数で均等に配分した値を算出し、上記輻輳状態となった出線へパケットを転送するすべてのコネクションに対して設けられている各監視手段に上記算出した値を閾値として設定するとともにそれら監視手段を制御モードで動作させることを特徴とする請求項７に記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項１３】
固定長パケットに設定されているルーティング情報に従ってその固定長パケットをルーティングするネットワークへ流入する固定長パケットの流量を監視して制御するパケット流量監視制御方式において、
複数のコネクションから構成されるコネクション群を定義するコネクション群定義手段と、
コネクションごとに設けられ、各コネクションを介して転送されるパケットの流量を監視するコネクション監視手段と、
上記コネクション群定義手段によって定義されるコネクション群ごとに設けられ、コネクション群を介して転送されるパケットの流量を監視するコネクション群監視手段と、
パケットの流量が予め設定した閾値を越えるか否かを監視する監視モード、またはパケットの流量が予め設定した閾値を越えた場合にその閾値を越えるパケットを廃棄する処理またはその閾値を越えるパケットの優先度を低くする処理を行う制御モードのうちのいずれか一方のモードで上記コネクション監視手段および上記コネクション群監視手段を動作させる制御手段と、
を有することを特徴とするパケット流量監視制御方式。
【請求項１４】
上記各コネクション監視手段には、それら各コネクション監視手段が監視するコネクションの予測トラヒック量をその閾値として設定し、上記各コネクション群監視手段には、それら各コネクション群監視手段が監視するコネクション群に属するすべてのコネクションの予測トラヒック量の合計値をその閾値として設定することを特徴とする請求項１３に記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項１５】
上記各コネクション監視手段には、それら各コネクション監視手段が監視するコネクションの申告帯域をその閾値として設定し、上記各コネクション群監視手段には、それら各コネクション群監視手段が監視するコネクション群に属するすべてのコネクションの申告帯域の合計値をその閾値として設定することを特徴とする請求項１３に記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項１６】
上記制御手段は、各コネクション監視手段を監視モードで動作させることを特徴とする請求項１３に記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項１７】
上記制御手段は、各コネクション群監視手段を制御モードで動作させることを特徴とする請求項１６記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項１８】
あるコネクション群においてそのパケット流量が閾値を越えた場合には、上記制御手段は、そのコネクション群に属するコネクションに対して設けられている各コネクション監視手段を制御モードに切り換えることを特徴とする請求項１７に記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項１９】
あるコネクション群が輻輳状態になった場合には、上記制御手段は、そのコネクション群に属するコネクションに対して設けられている各コネクション監視手段を制御モードに切り換えることを特徴とする請求項１７に記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項２０】
あるコネクション群においてそのパケット流量が閾値を越えた場合には、上記制御手段は、各コネクション監視手段の監視結果に基づいて上記コネクション群に属するコネクションのうちそのパケット流量が閾値を越えているコネクションを認識し、その認識したコネクションに対して設けられているコネクション監視手段を制御モードに切り換えることを特徴とする請求項１７に記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項２１】
あるコネクション群が輻輳状態になった場合は、上記制御手段は、各コネクション監視手段の監視結果に基づいて、上記コネクション群に属するコネクションのうちパケット流量が閾値を越えているコネクションを認識し、その認識したコネクションに対して設けられているコネクション監視手段を制御モードに切り換えることを特徴とする請求項１７に記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項２２】
あるコネクション群においてパケット流量が閾値以下である場合には、上記制御手段は、そのコネクション群に対して設けられているコネクション群監視手段を制御モードで動作させるとともに、そのコネクション群に属するコネクションに対して設けられているコネクション監視手段の動作を停止し、
上記コネクション群においてパケットの流量が閾値を越えた場合には、上記監視手段は、そのコネクション群に属するコネクションの数を認識し、そのコネクション群の予測トラヒック量を上記認識したコネクションの数で均等に配分した値を算出し、上記コネクション群に属するすべてのコネクションに対して設けられている各コネクション監視手段に上記算出した値を閾値として設定するとともに、それらコネクション監視手段を制御モードで動作させることを特徴とする請求項１３に記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項２３】
上記監視手段はその監視手段が監視するコネクション群においてパケット流量が閾値を越える頻度を検出し、その頻度に基づいて輻輳が発生しているか否かを判断することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１つに記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項２４】
上記監視手段はその監視手段が監視するコネクションにおいてパケット流量が閾値を越える頻度を検出し、その頻度に基づいて輻輳が発生しているか否かを判断することを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１つに記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項２５】
上記出線ごとにバッファを設け、そのバッファに格納されるパケット量に従って輻輳が発生しているか否かを判断することを特徴とする請求項３〜６、９〜１２のいずれか１つに記載のパケット流量監視制御方式。
【請求項２６】
上記コネクション群監視手段は、そのコネクション群監視手段が監視するコネクション群においてパケット流量が閾値を越える頻度を検出し、その頻度に基づいて輻輳が発生しているか否かを判断することを特徴とする請求項１９または２１に記載のパケット流量監視制御方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネットワーク上のパケット流量を監視する方式に係わり、特にATM ネットワークへ流入するセル流量を監視して制御する方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、音声データ、テキストデータ、画像データ等を含めた様々な形態の通信を統一的に扱うサービスが不可欠となってきているが、その中核技術としてATM （非同期転送モード）が研究・開発されている。
【０００３】
ATM は、情報を４８オクテットごとの固定長に区切ったペイロードにヘッダと呼ばれる制御情報（ルーティング情報を含む）を付加したセルをデータ転送単位としている。そして、ATM 網は、送信元端末から出力されたセルを受信すると、そのセルのヘッダに格納されているルーティング情報に従ってそのセルをルーティングして転送先端末へ転送する。
【０００４】
ATM では、呼を接続するときにそのコネクションにおける転送レート（その呼が使用する帯域）を申告する。ATM 網は、CAC （コネクション受付制御）機能により、その申告された転送レートでコネクションを確立することができるかどうかを判断し、確立することができない場合は、その呼の接続要求を受け付けないようにする。
【０００５】
送信端末は、通常、コネクション毎に申告した転送レートを越えないようにしてセルを出力する。すべてのコネクションにおいて実際のセル転送レートが申告された転送レート以下であれば、ATM 網においてセルが廃棄されることはない。ところが、いくつかのコネクションにおいて、申告した転送レートを越える転送レートでセルが出力されると、ATM 網が輻輳し、セル廃棄が発生してしまう。
【０００６】
この場合、どのコネクションのセルが廃棄されるのかは定かでない。したがって、申告した転送レートを守っているコネクションにおいてもセル廃棄が発生することも十分に起こりうる。
【０００７】
このような問題を防ぐためには、ATM 網の入口においてATM 網へ流入するセル量を監視し、その流入レートが申告転送レートを越えるコネクションがあれば、そのコネクションを介して転送されるセルを廃棄する等の処理が必要となる。このような監視処理は、一般に、ATM 網の入口のUNI (User Network Interface)に設けられるUPC (Usage Parameter Control) 機構において行われている。UPC 機構は、コネクション毎にセル流量を監視し、そのセル流量が申告転送レートを越えるコネクションがあれば、そのコネクションを介して転送される違反セルを廃棄したり、ATM 網内において違反セルの優先度が低くなるようにその違反セルのCLP (Cell Loss Priority)ビットを非優先状態に設定する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようにして、UPC 機構を用いて違反セルを廃棄する制御を行えば、ATM 網内ではすべてのコネクションにおいて申告転送レートが守られることになる。また、違反セルのCLP ビットを非優先状態に設定する方式では、輻輳が発生した場合、ATM 網内で非優先セルが廃棄されるので、結果として申告転送レートを越えるコネクションのセルが廃棄されることになる。
【０００９】
ところで、ATM 網においては、１本の物理回線（または１本の仮想パス）の中に複数のコネクションを確立することができる。したがって、たとえば、１本の物理回線の中に２本のコネクションが確立されており、第１のコネクションにおいてはセルの転送レートが申告転送レートに比べて十分に低く、第２のコネクションにおいては申告転送レート以上の転送レートでセルを転送したいような場合に、第２のコネクションを介して転送されるべきセルの一部を第１のコネクションを介して転送させることによって、申告転送レート以上の転送レートで第２のコネクションにおけるセルを転送させるサービスが可能となる。このようなサービスによれば、上記物理回線の帯域を大きくすることなく各コネクションの転送レートを上げることができ、ATM 網の資源を有効に利用することができる。
【００１０】
ところが、上述のように、UPC 機構を用いて各コネクション毎の違反セルを廃棄する構成においては、各コネクションの転送レートがそれぞれ申告転送レートを越えることができず、同一物理回線上に使用率の低いコネクションがあっても他のコネクションがその使用率の低いコネクションの帯域を利用できない。このため、ATM 網の資源を有効に利用したいという要求が満たされない。
【００１１】
本発明の課題は、網の資源を有効に利用しながら、パケット廃棄を抑えることができるパケット流量の監視制御方式を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の手段を図１を参照しながら説明する。本発明のは、固定長パケットに設定されているルーティング情報に従ってその固定長パケットをルーティングするネットワーク（たとえば、ATM 網）へ流入する固定長パケットの流量を監視して制御するパケット流量監視制御方式を前提とし、以下の手段を有する。
【００１３】
コネクション群定義手段１は、複数のコネクションから構成されるコネクション群を定義する。コネクション監視手段２は、コネクションごとに設けられ、各コネクションを介して転送されるパケットの流量を監視する。コネクション群監視手段３は、コネクション群定義手段１によって定義されるコネクション群ごとに設けられ、コネクション群を介して転送されるパケットの流量を監視する。
【００１４】
制御手段４は、監視モードまたは制御モードのうちのいずれか一方のモードでコネクション監視手段２およびコネクション群監視手段３を動作させる。監視モードは、パケットの流量が予め設定した閾値を越えるか否かを監視するモードである。制御モードは、パケットの流量が予め設定した閾値を越えた場合にその閾値を越えるパケットを廃棄する処理またはその閾値を越えるパケットの優先度を低くする処理を行うモードである。
【００１５】
通常状態（非輻輳状態）においては、コネクション監視手段２を監視モードで動作させ、コネクション群監視手段３を制御モードで動作させる。このような設定によれば、ネットワークへのパケット流量はコネクション群単位で規制されるので、ネットワークが輻輳することを回避できる。このとき、コネクション単位ではパケット流量を規制しないので、コネクション群に割り当てられている帯域をそのコネクション群に属するコネクションに自由に割り振ることができる。
【００１６】
あるコネクション群が輻輳状態になった場合（あるコネクション群においてそのパケット流量が閾値を越えた場合）には、制御手段４は、各コネクション監視手段２の監視結果に基づいて、上記輻輳状態になったコネクション群に属するコネクションのうちパケット流量が閾値を越えているコネクションを認識し、その認識したコネクションに対して設けられているコネクション監視手段２を制御モードに切り換える。このような方式とすれば、申告パラメータを守らないコネクションに対してのみパケット流量の規制をすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ここでは、一実施形態としてATM を採り上げて説明するが、本発明はATM に限定されるものではなく、各固定長パケットに設定されるルーティング情報に従ってその固定長パケットをルーティングするネットワークにおいて固定長パケットの流量を監視して制御する方式に適用することができ、たとえば、SMDSにも適用可能である。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態のセル流量監視制御方式が適用されるATM 網の概略構成図である。
ATM 網１１は、交換機１３および１４を有し、端末１６を収容している。ATM 網１２は、交換機１５を有し、端末１７を収容している。ATM 網１１とATM 網１２とは、互いに異なるキャリアが構築した網である。
【００１９】
端末１６から端末１７に対してデータを転送するときは、端末２２は、まず、コネクションを確立するために、データ転送に関するパラメータを申告する。ここで申告するパラメータは、たとえば転送レートやサービス品質である。ATM 網１１およびATM 網１２は、申告されたパラメータでコネクションを確立できるか否かを判断し、確立できる場合には、端末１６と端末１７との間の伝送路を示す識別子VPI/VCI (Virtual Path Identifier/VirtualChannel Identifier) を端末１６に通知するとともに、各交換機１３、１４、１５に対してそのコネクションに関する各種情報を設定する。
【００２０】
端末１６は、転送すべき情報をセルに格納し、各セルのヘッダに上記VPI/VCI を設定してそれらのセルをATM 網１１へ送出する。各セルは、ATM 網１１およびATM 網１２においてVPI/VCI に従って自律的にルーティングされ、端末１７へ転送される。
【００２１】
端末１６とATM 網１１との間（または、端末１７とATM 網１２との間）では、UNI (User Network Interface)が規定され、ATM 網１１とATM 網１２との間ではINI (Inter Network Interface) が規定される。
【００２２】
UPC (Usage Parameter Control) 機構１８は、UNI 上でATM 網の入口部に設けられる。また、NPC (Network Parameter Control) 機構１９は、INI 上でATM 網の入口部に設けられる。本実施形態のセル流量監視制御方式は、UPC 機構１８またはNPC 機構１９を用いて実現される。
【００２３】
図３(a) は、本実施形態のセル流量監視制御方式の基本構成を説明する図である。
ATM では、１本の物理回線の中に複数本のコネクションを確立することができる。また、１本の仮想パスの中に複数本のコネクションを確立することも可能である。なお、ここで、コネクションとは、VPI/VCI によって一意に指定される仮想的な通信路である。したがって、たとえば、ATM スイッチにおいて、セルがある入線から入力されてある出線に出力されるようなコネクションを複数確立することができる。本実施形態のセル流量監視制御方式では、ATM 網において同じルート上に確立される複数のコネクションに対してコネクション群を定義する。
【００２４】
ここで、コネクション群の定義を説明する。一般に、コネクションを確立しようとするときには、交換機に対して、宛先情報やトラヒック特性などのコネクションの設定に必要な情報を外部から通知する。たとえば、ユーザ端末からのシグナリングメッセージによって、あるいは、サービス要求を受け取ったオペレータからの運用コマンドによって通知する。したがって、交換機のCAC (Connection Admission Control)機能を用いれば、上記の通知された情報をもとに、同一出力に向かうコネクションを認識することができる。コネクション群は、このような同一出力に向かうコネクションのグループとして定義される。また、さらに細かくコネクション群を定義することも可能である。すなわち、たとえば、同一方向に向かう複数のコネクションを品質クラスごとに分類してもよい。
【００２５】
図３(a) において、ATM コネクション＃ａ〜＃ｃは、それぞれ所定のVPI/VCI によって指定される仮想的な通信路であり、互いに同じ出線へ向かうコネクションである。ATM コネクション＃ａ〜＃ｃは、ATM コネクション群＃Ａに属する。そして、ATM コネクション＃ａ〜＃ｃに対してそれぞれUPC/NPC ２１−ａ〜２１−ｃが設けられ、また、ATM コネクション群＃Ａに対しては、UPC/NPC ２２が設けられる。ここで、UPC/NPC とは、UPC 機構またはNPC 機構を意味する。本実施形態のセル流量監視制御方式をUNI 上に設けるときにはUPC 機構であり、INI 上に設けるときにはNPC 機構である。
【００２６】
図３(b) は、UPC/NPC の基本動作を説明する図である。UPC/NPC は、監視モードまたは制御モードのいずれか一方で動作する。どちらのモードで動作するのかは、たとえば、交換機を制御するの呼プロセッサが設定する。
【００２７】
監視モードでは、各UPC/NPC は、実際のセル転送レートが監視レートを越えていないかどうかを監視する。監視レートは、たとえば、コネクションを確立するときに申告されたパラメータを用いる。なお、以下では、「セル転送レート」と「セル流量」とを同じ意味で使用することがある。
【００２８】
各UPC/NPC は、たとえば、リーキバケット方式で転送レートを監視する。リーキバケット方式については後述詳しく説明するが、ここで簡単に触れておく。リーキバケット方式では、監視用のパラメータとして転送レートなどを設定しておく。転送レートを規定することは、セル間隔を規定することと同じである。そして、UPC/NPC に入力するセルの到着間隔が、監視用のパラメータとして設定された転送レートに対応するセル間隔よりも短かった場合には、そのときの入力セルを「違反セル」とみなす。このような違反セルがある特定の頻度以上（例えば、１秒間にＮ回以上というように規定する）で発生した場合、そのコネクションまたはコネクション群の転送レートが監視レートを越えていると判断する。
【００２９】
UPC/NPC ２１−ａは、監視モードにおいては、ATM コネクション＃ａを介して転送されるセルの転送レートがATM コネクション＃ａに対して設定されている監視レートを越えていないかどうかを監視する。UPC/NPC ２１−ｂおよび２１−ｃは、それぞれATM コネクション＃ｂおよび＃ｃに対して同じ監視を行う。また、UPC/NPC ２２は、ATM コネクション＃ａ〜＃ｃを介して転送されるすべてのセルの転送レートが、ATM コネクション＃ａ〜＃ｃに対してそれぞれ設定されている監視レートの合計値を越えていないかどうかを監視する。たとえば、ATM コネクション＃ａ〜＃ｃに対してそれぞれ監視レートとして３Mbps、１Mbps、１Mbps、が設定されているとすると、UPC/NPC ２２は、ATM コネクション＃ａ〜＃ｃを介して転送されるセルの転送レートの合計値が５Mbpsを越えていないかどうかを監視する。
【００３０】
なお、監視モードでは、あるコネクションまたはコネクション群において違反（監視レートを越えること）が検出された場合においても、そのコネクションまたはコネクション群を介して転送されるセルに対しては何も処理を施すことなくATM 網に入力させる。
【００３１】
制御モードでは、UPC/NPC は、監視モードと同じ監視を行い、違反が検出されたコネクションを介して転送されるセルを廃棄する処理またはそのセルの優先度を低く設定する処理を行う。制御モードにおいて、たとえばリーキバケット方式の制御を行う場合には、上記違反セルを廃棄する。あるいは、上記違反セルの優先度を低く設定する
UPC/NPC ２１−ａは、ATM コネクション＃ａを介して転送されるセルの転送レートがATM コネクション＃ａに対して設定してある監視レートを越えた場合に、その監視レートを越えるセルを廃棄、あるいは、そのセルの優先度を低く設定する。図３(b) においては、斜線部のセルを廃棄したり、あるいは、斜線部のセルの優先度を低く設定する。廃棄または優先度制御のうちのどちらを行うかは、予め決めておく。UPC/NPC ２１−ｂおよび２１−ｃは、それぞれATM コネクション＃ｂおよび＃ｃに対して同じ制御を行う。UPC/NPC ２２は、ATM コネクション＃ａ〜＃ｃを介して転送されるすべてのセルの転送レートが、ATM コネクション＃ａ〜＃ｃに対してそれぞれ設定されている監視レートの合計値を越えてた場合、その監視レートの合計値を越えるセルを廃棄したり、そのセルの優先度を低く設定する。
【００３２】
セルの優先度の設定方法としては、たとえば、以下の２通りが考えられる。１つの方法としては、各セルのヘッダ内のCLP (Cell Loss Priority)ビットを用いる。すなわち、優先度の高いセル（優先セル）に対してはそのCLP ビットに"0" を設定し、優先度の低いセル（非優先セル）に対してはそのCLP ビットに"1" を設定する。他の方法としては、たとえば交換機内でセルに付加されるタグ情報に優先度を示す情報を書き込む方式である。上記２つの方式において、セルのCLP ビットに"1" を設定する処理あるいは非優先セルであることを示す情報をタグ情報内に書き込む処理を「タギング」と呼ぶことにする。「タギング」とは、タグを付けるという意味である。
【００３３】
次に、本実施形態のセル流量監視制御方式の様々な態様を説明する。
図４および図５は、本実施形態のセル流量監視制御方式の各種態様を説明するための構成図である。ここでは、図４に示すように、簡単のために、２本の入線（＃１、＃２）および２本の出線（＃１、＃２）が接続された交換機３０を例に説明する。なお、入線または出線は、それぞれ物理回線であってもよく、あるいは、仮想的なパスであってもよい。そして、入線＃１から出線＃１へ接続されるコネクションのグループをコネクション群（１、１）と定義する。以下同様に、コネクション群（１、２）、（２、１）、（２、２）を定義する。また、各コネクション群に対して、それぞれ、コネクション群用UPC/NPC ３１−１１、３１−１２、３１−２１、３１−２２（以下、単にUPC/NPC ３１−１１、３１−１２、３１−２１、３１−２２とする）を設ける。
【００３４】
各コネクション群は、図５に示すように、それぞれコネクション＃ａ〜＃ｄ、＃ｅ〜＃ｆ、＃ｇ〜＃ｉ、＃ｊ〜＃ｌから構成される。この場合、たとえば、コネクション＃ａ〜＃ｄは、すべて入線＃１から出線＃１へ接続されるコネクションである。そして、各コネクション毎にそれぞれコネクション用UPC/NPC ３２−ａ〜３２−ｌ（以下単にUPC/NPC ３２−ａ〜３２−ｌ）が設けられる。
【００３５】
図４では、UPC/NPC ３１−１１、３１−１２、３１−２１、３１−２２を互いに独立したブロックを用いて示し、図５では、UPC/NPC ３２−ａ〜３２−ｌを互いに独立したブロックを用いて示しているが、これらは、機能的に分離して描いたものである。ハードウェア構成としては、たとえば、１つの装置を用いて複数のコネクションを介して転送されるセルを受信し、各セルのVPI/VCI に基づいてコネクション（または、コネクション群）を識別してコネクション毎（または、コネクション群ごと）の流量監視制御を実行する。
【００３６】
なお、以下に示す図６〜１６では、UPC/NPC ３１−１１、３１−１２、３１−２１、３１−２２、またはUPC/NPC ３２−ａ〜３２−ｌは図示せず、それらの機能のみを示す。
【００３７】
図６は、第１の態様の概念を説明する図である。図６において、コネクション群（１、１）に対して「６」と示してあるのは、UPC/NPC ３１−１１に設定されている監視レートである。この監視レートは、たとえば、以下のようにして決定する。すなわち、コネクション群（１、１）の監視レートを算出するときは、各コネクションを確立するとき申告される転送レート等のパラメータを用い、コネクション群（１、１）を構成するコネクション＃ａ〜＃ｄを確立するときに申告される転送レートの合計値とする。他のコネクション群についても同様に算出する。なお、コネクション群ごとの監視レートは、他の方法で設定してもよく、たとえば、交換機３０の初期設定時に固定的に設定してもよい。
【００３８】
出線＃１上には、コネクション群（１、１）および（２、１）が確立されている。したがって、コネクション群（１、１）および（２、１）の監視レートを６および４とすると、出線＃１の想定レートは１０である。換言すれば、出線＃１では、転送レートが１０以下のときには輻輳状態が発生せず、廃棄などが起こることもない。
【００３９】
上記構成において、第１の態様では、各コネクション群毎に対して設けられているUPC/NPC ３１−１１、３１−１２、３１−２１、３１−２２を、監視モードで動作させる。例えば、UPC/NPC ３１−１１は、コネクション群（１、１）の転送レートが監視レート「６」を越えるか否かを監視する。そして、転送レートが監視レートを越えると、交換機３０を制御するプロセッサ３４にその旨を通知するが、各セルに対しては何もせずそのまま交換機３０へ通過させる。
【００４０】
なお、第１の態様では、コネクション毎に設けられるUPC/NPC ３２−ａ〜３２−ｌはすべて監視モードで動作させるか、またはその動作を停止する。あるいはUPC/NPC ３２−ａ〜３２−ｌを設けなくてもよい。このことは、第２〜第５の態様においても同じである。
【００４１】
上記第１の態様においては、例えば、コネクション群（２、１）の実際の転送レートが２であったとすると、出線＃１の想定レートは１０なので、出線＃１上において、コネクション群（１、１）は、最大で転送レート８までセルを転送できる。すなわち、コネクション群（１、１）および（２、１）の転送レートの合計値が出線＃１の想定レートよりも小さければ、出線＃１においてセルが廃棄されることはない。ここで、「出線＃１においてセルが廃棄される」とは、たとえば、ATM 交換機の出線毎に設けられるバッファがオーバーフローすることなどを想定している。
【００４２】
上述のように、コネクション群（１、１）の転送レートを監視レートよりも大きくすると、UPC/NPC ３１−１１は、その旨を交換機３０を制御するプロセッサ３４に通知するが、各セルをそのまま通過させるので、UPC/NPC ３１−１１においてセルが廃棄されることはない。
【００４３】
このように、UPC/NPC ３１−１１、３１−１２、３１−２１、３１−２２を監視モードで動作させることにより、使用率の低いコネクション群の帯域を利用して監視レート以上の転送レートでセルを転送できる。このとき、入線または出線の容量を大きくする必要がないので、ATM 交換機の資源が有効に利用されることになる。
【００４４】
図７は、第２の態様の概念を説明する図である。第２の態様においては、第１の態様と同様に、UPC/NPC ３１−１１、３１−１２、３１−２１、３１−２２を監視モードで動作させる。ただし、第２の態様においては、各出線で輻輳が発生しているか否かを監視し、ある出線で輻輳が発生した場合には、その輻輳が発生している出線に対応するUPC/NPC を制御モードに切り換える。
【００４５】
たとえば、出線＃１において輻輳が発生した場合には、出線＃１上に確立されているコネクション群を抽出する。すなわち、コネクション群（１、１）および（２、１）を抽出する。そして、コネクション群（１、１）および（２、１）に対して設けられているUPC/NPC ３１−１１および３１−２１を監視モードから制御モードに切り換えて動作させる。なお、出線の輻輳状態の検出方法については後述する。また、出線＃１が輻輳状態から正常状態に回復した場合は、UPC/NPC ３１−１１および３１−２１を制御モードから監視モードに戻す。各UPC/NPC に対する動作モードの切換え指示は、たとえば、交換機３０を制御するプロセッサ３４から発行される。
【００４６】
上述のように、出線＃１が輻輳状態になったときにUPC/NPC ３１−１１及び３１−２１の動作モードを制御モードで動作させると、コネクション群（１、１）および（２、１）を介して転送される違反セルが廃棄されるので、出線＃１へ向かう各コネクション群のセル流量が監視レート以下となり、出線＃１は迅速に輻輳状態から正常状態に回復する。なお、UPC/NPC ３１−１１および３１−２１が廃棄処理の代わりにタギング処理をする場合には、違反セルが交換機３０内で廃棄されるので、同様に、出線＃１は迅速に輻輳状態から正常状態に回復する。
【００４７】
図８は、第３の態様の概念を説明する図である。第３の態様においては、第２の態様と同様に、UPC/NPC ３１−１１、３１−１２、３１−２１、３１−２２を監視モードで動作させる。第３の態様では、各出線で輻輳が発生しているか否かを監視し、ある出線で輻輳が発生した場合には、その輻輳の原因となっていると推定されるコネクション群を検出する。そして、その輻輳の原因となっていると推定されるコネクション群に対して設けられているUPC/NPC を監視モードから制御モードに切り換える。
【００４８】
たとえば、出線＃１において輻輳が発生した場合には、出線＃１上に確立されているコネクション群としてコネクション群（１、１）および（２、１）を抽出する。次に、コネクション群（１、１）および（２、１）に対して設けられているUPC/NPC ３１−１１および３１−２１の監視結果を参照し、転送レートが監視レートを越えているコネクション群を抽出する。図８の例では、コネクション群（１、１）においてセルの転送レートが監視レートを越えている。この場合、コネクション群（１、１）に対して設けられているUPC/NPC ３１−１１を監視モードから制御モードに切り換えて動作させる。
【００４９】
上記制御において、各UPC/NPC は、たとえばリーキバケット方式によって違反セルを検出する。各UPC/NPC は、監視モードにおいては、違反セルを廃棄することはなく交換機３０へ通過させるが、常に、違反セルの頻度を算出している。そして、この違反セルの頻度が所定値以上であった場合、転送レートが監視レートを越えたとみなす。
【００５０】
上述のように、出線＃１が輻輳状態になったときにその輻輳の原因となっているコネクション群に対して設けられているUPC/NPC ３１−１１の動作モードを制御モードにすると、コネクション群（１、１）を介して転送されるセルの転送レートを監視レート以下に抑えるので、出線＃１へ向かうセル流量を予め想定した値に近づけることができる。また、その結果、出線＃１を輻輳状態から正常状態に回復させることができる。
【００５１】
図９は、第４の態様の概念を説明する図である。第４の態様では、第３の態様に対して以下の機能を追加する。すなわち、出線が輻輳することによって、ある特定のUPC/NPC を監視モードから制御モードに切り換えた場合、そのUPC/NPC が制御するコネクション群が定義されている入線に対して設けられているすべてのコネクション群用のUPC/NPC を制御モードで動作させる。
【００５２】
ここでは、図８に示した例と同様に、コネクション群（１、１）の転送レートが監視レートを越えることによって出線＃１が輻輳し、その結果としてコネクション群（１、１）に対して設けられているUPC/NPC ３１−１１の動作モードを監視モードから制御モードに切り換えた場合を説明する。ここで、コネクション群（１、１）は、入線＃１上に確立されている。したがって、入線＃１上に確立されているすべてのコネクション群に対して各々設けられているUPC/NPC を制御モードで動作させる。すなわち、コネクション群（１、２）に対して設けられているUPC/NPC ３１−１２を制御モードで動作させる。
【００５３】
上述のような切換え制御によれば、入線ごとにモード切換えを行うことができるので、その処理が簡素化される。
図１０は、第５の態様の概念を説明する図である。第５の態様では、出線で輻輳が発生していないときには、コネクション群ごとに設けられる各UPC/NPC の動作状態を「無動作」とする。すなわち、各UPC/NPC の監視動作を停止する。あるいは、交換機３０を制御するプロセッサ３４において、各UPC/NPC の監視結果を無視するようにしてもよい。
【００５４】
また、第５の態様では、各出線に対して想定流量を設定する。この設定は、予め固定的に決めてもよいし、あるいは、コネクションを確立するごとに更新するようにしてもよい。図１０に示す例では、出線＃１の想定流量として８を設定している。出線＃１の想定流量は、コネクション群（１、１）および（２、１）を介して転送されるすべてのセルの転送レートがその想定流量以下であれば、出線＃１においてセルが廃棄されることはないような値に設定する。そして、出線において輻輳が発生した場合には、その出線上に確立されている各コネクション群に対して設けられているUPC/NPC を制御モードとして動作させ、さらに、その監視レートとして、上記想定流量をコネクション群の数で均等に分割した値を設定する。
【００５５】
たとえば、出線＃１において輻輳が発生した場合、出線＃１上に確立されているコネクション群は、コネクション群（１、１）および（２、１）であり、２本である。そして、上記輻輳の発生に起因して、コネクション群（１、１）および（２、１）に対して設けられているUPC/NPC ３１−１１および３１−２１を制御モードとして動作させる。このとき、UPC/NPC ３１−１１および３１−２１が使用する監視レートとして、出線＃１の想定流量を２で割った値である４をそれぞれ設定する。UPC/NPC ３１−１１および３１−２１は、それぞれ、コネクション群（１、１）および（２、１）の転送レートを監視し、監視レート４を越えるセルを廃棄する。
【００５６】
このように、第５の態様によれば、各コネクション群ごとに監視レートを設定する必要はなく、出線の想定流量のみを設定してその想定流量でセルの流量を規制できる。また、出線の輻輳時に各コネクション群に対して平等にセル転送をさせることができる。
【００５７】
図１１は、第６の態様の概念を説明する図である。第６の態様は、第１の態様で説明した動作を、コネクション毎に行う。すなわち、各コネクション＃ａ〜＃ｌに対してそれぞれ設けられているUPC/NPC ３２−ａ〜３２ーｌをすべて監視モードで動作させる。
【００５８】
なお、第６の態様においては、コネクション群ごとに設けられるUPC/NPC は、その動作を停止させるか、または監視モードで動作させる。あるいは、コネクション群を監視するためのUPC/NPC を設けなくてもよい。このことは、第７および第８の態様においても同じである。
【００５９】
上記構成において、出線＃１上にはコネクション＃ａ〜＃ｄおよび＃ｇ〜＃ｉが確立されている。ここで、たとえばコネクション＃ｂ〜＃ｄおよび＃ｇ〜＃ｉの使用率が低い場合には、コネクション＃ａにおいて、監視レート以上の転送レートでセルを転送できる。すなわち、UPC/NPC に監視モードを設けることによって、他のコネクションの未使用帯域を利用して監視レート以上の転送レートでセルを転送することができる。このとき、UPC/NPC ３２−ａは、コネクション＃ａの転送レートが監視レートを越えたことを認識し、その旨を交換機３０を制御するプロセッサ３４に通知する。
【００６０】
図１２は、第７の態様の概念を説明する図である。第７の態様は、基本的に、第２の態様で説明した動作をコネクション毎に行うものである。すなわち、コネクション毎に設けられているUPC/NPC ３２−ａ〜３２−ｌを監視モードで動作させる。そして、各出線で輻輳が発生しているか否かを監視し、ある出線で輻輳が発生した場合には、その輻輳が発生している出線に対応するUPC/NPC を制御モードに切り換える。
【００６１】
たとえば、出線＃１において輻輳が発生した場合には、出線＃１上に確立されているコネクションを抽出する。すなわち、コネクション＃ａ〜＃ｄおよび＃ｇ〜＃ｉを抽出する。そして、コネクション＃ａ〜＃ｄおよび＃ｇ〜＃ｉに対して設けられているUPC/NPC ３２−ａ〜３２−ｄおよび３２−ｇ〜３２−ｉを監視モードから制御モードに切り換えて動作させる。また、出線＃１が輻輳状態から正常状態に回復した場合は、UPC/NPC ３２−ａ〜３２−ｄおよび３２−ｇ〜３２−ｉを制御モードから監視モードに戻す。
【００６２】
図１３は、第８の態様の概念を説明する図である。第８の態様は、基本的に、第３の態様で説明した動作をコネクション毎に行うものである。すなわち、第８の態様においては、コネクション毎に設けられているUPC/NPC ３２−ａ〜３２−ｌを監視モードで動作させる。そして、各出線で輻輳が発生しているか否かを監視し、ある出線で輻輳が発生した場合には、その輻輳の原因となっていると推定されるコネクションを検出する。そして、その輻輳の原因となっていると推定されるコネクションに対して設けられているUPC/NPC を監視モードから制御モードに切り換える。
【００６３】
出線＃１において輻輳が発生した場合には、出線＃１上に確立されているコネクションとしてコネクション＃ａ〜＃ｄおよび＃ｇ〜＃ｉを抽出する。次に、コネクション＃ａ〜＃ｄおよび＃ｇ〜＃ｉに対して設けられているUPC/NPC ３２−ａ〜３２−ｄおよび３２−ｇ〜３２−ｉの監視結果を参照し、転送レートが監視レートを越えているコネクションを抽出する。図１３の例では、コネクション＃ａおよび＃ｉの転送レートが監視レートを越えている。この場合、コネクション＃ａおよび＃ｉに対して設けられているUPC/NPC ３２−ａおよび３２−ｉを監視モードから制御モードに切り換えて動作させる。
【００６４】
なお、第４の態様または第５の態様で説明した動作をコネクション毎に行うことも可能であるが、図面は省略する。
図１４は、第９の態様の概念を説明する図である。第９の態様では、コネクション群ごとに設けられているUPC/NPC およびコネクションごとに設けられているUPC/NPC を共に使用する。そして、コネクション毎に設けられているUPC/NPC ３２−ａ〜３２−ｌを監視モードで動作させるとともに、コネクション群ごとに設けられている３１−１１、３１−１２、３１−２１、３１−２２を制御モードで動作させる。
【００６５】
第９の態様においては、あるコネクション群においてその転送レートが監視レートを越えた場合には、そのときの違反セルは廃棄されるので、各コネクション群ごとの転送レートはそれぞれ監視レートによって規制される。このため、ATM 交換機３０および各出線が輻輳することを防ぐことができる。
【００６６】
また、第９の態様は、コネクション単位ではそれぞれ監視モードで動作する。このため、あるコネクションにおいて多量のセルを転送したい場合、他のコネクションの使用率が低ければ、その使用率の低いコネクションの未使用帯域を利用してセルを転送できる。ただし、コネクション群単位での転送レートがその監視レートを越えないことを条件とする。換言すれば、あるコネクション群に対して割り当てられている帯域を、そのコネクション群に属するコネクションに適切に割り振ることが可能になる。
【００６７】
図１５は、第１０の態様の概念を説明する図である。第１０の態様では、第９の態様と同じように、コネクション毎に設けられているUPC/NPC ３２−ａ〜３２−ｌを監視モードで動作させるとともに、コネクション群ごとに設けられている３１−１１、３１−１２、３１−２１、３１−２２を制御モードで動作させる。そして、あるコネクション群における転送レートが監視レートを越えると、そのコネクション群に属するすべてのコネクションに対して設けられているUPC/NPC を制御モードに切り換える。
【００６８】
たとえば、コネクション群（１、１）の転送レートが監視レートを越えると、コネクション群（１、１）に属するコネクション＃ａ〜＃ｄに対して設けられているUPC/NPC ３２−ａ〜３２−ｄを制御モードで動作させる。
【００６９】
このように、あるコネクション群の転送レートが監視レートを越えた場合、コネクション単位で流量制御を行うので、各コネクションの使用状況を考慮しない無差別なセル廃棄を防ぐことができる。すなわち、セルの流量が超過状態となっているコネクションにおいてのみセルを廃棄する処理を行うので、公平な制御ができる。
【００７０】
図１６は、第１１の態様の概念を説明する図である。第１１の態様では、コネクション毎に設けられているUPC/NPC ３２−ａ〜３２−ｌを監視モードで動作させるとともに、コネクション群ごとに設けられている３１−１１、３１−１２、３１−２１、３１−２２を制御モードで動作させる。そして、あるコネクション群における転送レートが監視レートを越えると、そのコネクション群に属するコネクションのうちで転送レートが監視レートを越えるコネクションを検出し、そのコネクションに対して設けられているUPC/NPC を制御モードに切り換える。
【００７１】
たとえば、コネクション群（１、１）の転送レートが監視レートを越えると、コネクション群（１、１）に属するコネクション＃ａ〜＃ｄに対して設けられているUPC/NPC ３２−ａ〜３２−ｄの監視結果を参照する。そして、図１６に示すように、コネクション＃ａの転送レートが監視レート越えていることを認識すると、UPC/NPC ３２−ａを制御モードに切り換える。
【００７２】
第１１の態様においても、第１０の態様と同様に、セルの流量が超過状態となっているコネクションにおいてのみセルを廃棄する処理を行うので、公平な制御ができる。
【００７３】
次に、各UPC/NPC が実行するリーキバケット方式による監視制御について説明する。図１７は、リーキバケット方式の動作を説明する図である。
リーキバケット方式の監視制御では、セル間隔の期待値Ｔおよびゆらぎ許容値τを設定する。これらの設定値は、たとえば、コネクションを確立するときに申告された転送レートなどのパラメータである。セル間隔の期待値Ｔおよびゆらぎ許容値τは、回線の伝送速度によって決まるセル時間間隔（タイムスロットと呼ぶ）を単位として設定される。ここでは、説明をわかりやすくするために、以下のようなモデルを考える。すなわち、たとえば、１５０Mbpsの回線上にコネクションを確立する際に、転送レートのパラメータとして３０Mbpsを申告した場合には、そのコネクションを介して転送されるセルは、５タイムスロットに１つ転送されることが期待される。そして、この場合、このコネクションのセル間隔の期待値Ｔを５とする。
【００７４】
UPC/NPC は、リーキバケットカウンタを有する。このリーキバケットカウンタは、セルが到着するごとにセル間隔の期待値Ｔだけカウントアップされ、１タイムスロット時間ごとに１ずつカウントダウンされる。このようなカウント動作をさせることによって、そのカウンタ値を用いて、次のセルの到着が期待される時刻までの待ち時間を表すことができる。すなわち、リーキバケットカウンタのカウンタ値が０になる時刻に次のセルの到着が期待される。
【００７５】
図１７において、初期状態のカウンタ値を０とする。時刻ｔ0 においてセル１が到着すると、カウンタ値がセル間隔の期待値Ｔだけカウントアップされて５になる。この後、カウンタ値は、１タイムスロット毎に１ずつカウントダウンされる。時刻ｔ2 においてセル２が到着すると、そのときのカウンタ値は３であり、ゆらぎ許容値τ（τ＝２）よりも大きい。この場合、セル２が到着するタイミングが、コネクション設定時に申告されたパラメータに対して早すぎると判断し、セル２を「違反セル」と判定する。
【００７６】
違反セルが検出された場合には、監視モードにおいては、セルの流量が監視レートを越えたことを認識する。制御モードにおいては、セルの流量が監視レートを越えたことを認識するとともに、その違反セルを廃棄するか、あるいは、その違反セルにタギング処理をする。
【００７７】
時刻ｔ4 においてセル３が到着すると、そのときのカウンタ値は１であり、ゆらぎ許容値τよりも小さい。この場合、前回の適合セルの到着時刻（時刻ｔ0 ）から当該セルの到着までの時間間隔が、監視レートに適合していると判断し、セル３を「適合セル」と判定する。
【００７８】
以降、この処理を繰り返すことにより、到着セルが違反セルであるか適合セルであるかを判定し、違反セルが検出されたときには所定の処理を実行する。
なお、UPC/NPC の監視制御を仮想スケジューリング方式（ＶＳ法）で実現する構成も提案されている。仮想スケジューリング方式においては、あるセルが到着すると、その時刻を基準として、以降のセルの到着が期待される時刻を指定した論理セル到着時刻ＴＡＴを設定する。そして、実際のセルの到着時刻が論理セル到着時刻ＴＡＴよりも前であると、そのセルを違反セルとみなす。このように、リーキバケット方式のセル間隔の期待値Ｔと仮想スケジューリング方式の論理セル到着時刻ＴＡＴとは、同じ概念の値であり、それら２つの方式は実質的に同じである。
【００７９】
図１８(a) は、リーキバケット方式を用いてセルの適合判定処理を示すフローチャート、図１８(b) は、仮想スケジューリング方式を用いてセルの適合判定処理を示すフローチャートである。このアルゴリズムは、CCITT （現在、ITU-T ）勧告Ｉ．３７１（CCITT レポート  COM XVIII-R 117, July, 1992 ）またはTTC 標準JT-T.371付属資料で述べられているセル適合試験である。
【００８０】
以下では、リーキバケット方式について説明する。このフローチャートは、時刻ｔa に到着したセルが適合セルか違反セルかを判定する処理を示す。
ステップＳ１では、最後に適合と判定されたセルの到着時刻から時刻ｔa までの経過時間を算出し、上記最後に適合と判定されたセルの到着時刻におけるリーキバケットカウンタのカウンタ値からその算出した値を減算する。
【００８１】
ステップＳ２では、ステップＳ１で求めた値（Ｘ’）が０よりも小さいかどうか調べる。Ｘ’が０よりも小さいときには、ステップＳ３において、その値を０としてステップＳ５へすすむ。Ｘ’が０以上であれば、ステップＳ４において、Ｘ’がゆらぎ許容値τよりも大きいか否か調べる。Ｘ’がゆらぎ許容値τ以下であれば、ステップＳ５において、Ｘ’にセル間隔の期待値Ｔを加えたものをカウンタ値に設定し、この時刻ｔa に到着したセルを「適合セル」と判定する。そして、最後に適合と判定されたセルの到着時刻として時刻ｔa を設定する。
【００８２】
一方、Ｘ’がゆらぎ許容値τよりも大きい場合には、ステップＳ６において、そのセルを「違反セル」と判定する。
たとえば、最後に適合と判定されたセルの到着時刻を、図１７に示す時刻ｔ0 とすると、時刻ｔ2 に到着したセル２は、ステップＳ１において、
Ｘ’＝５−（２−０）＝３
と算出されるので、ケース３に相当し、「違反セル」と判定される。また、時刻ｔ4 に到着したセル２は、ステップＳ１において、
Ｘ’＝５−（４−０）＝１
と算出されるので、ケース２に相当し、「適合セル」と判定される。
【００８３】
図１９は、図１８に示す適合判定処理を実行するUPC/NPC の構成図である。
適合判定部４１は、図１８に示すリーキバケット方式または仮想スケジューリング方式による適合判定処理を実行する。リーキバケット方式の場合は、リーキバケットカウンタを有する。
【００８４】
パラメータ格納メモリ４２は、適合判定部４１が使用するパラメータなどを格納する。すなわち、コネクションを確立するときに申告される転送レートなどのパラメータに基づいて、セル間隔の期待値Ｔおよびゆらぎ許容値τを設定する。また、適合判定部４１における適合判断処理で更新される値を格納する。たとえば、リーキバケット方式においては、図１８のステップＳ５の処理が実行されたときに、リーキバケットカウンタのカウンタ値Ｘおよび最後に適合と判定されたセルの到着時刻ＬＣＴを更新する。
【００８５】
セル処理部４３は、適合判定部４１の判断結果に従ってセルを処理する。すなわち、適合セルを通過させ、違反セルは、廃棄またはタギングする。
上記構成のUPC/NPC にセルが到着すると、そのセルのVPI/VCI を参照することによってコネクションを識別し、そのコネクション識別子を用いてパラメータ格納メモリ４２にアクセスする。そして、適合判定部４１は、パラメータ格納メモリ４２から取り出したパラメータを用いて図１８に示す適合判定処理を実行し、当該セルが適合セルか違反セルかを判定してその判定結果をセル処理部４３に通知する。セル処理部４３は、その判定結果に従ってセルを処理する。
【００８６】
図２０は、本実施形態のUPC/NPC の構成図である。本実施形態のUPC/NPC は、図１９に示すUPC/NPC に対して監視モードと制御モードとを切り換える機能を持たせた構成である。
【００８７】
適合判定部５１は、基本的に適合判定部４１と同じであり、図１８に示す適合判定処理を実行する。ただし、監視モードで動作しているときは、到着したセルが違反セルであった場合においても、その旨をセル処理部４３に通知しない。また、所定時間（たとえば、１秒間）に違反セルを検出した回数をカウントし、その値をパラメータ格納メモリ５２に書き込む。すなわち、違反セルの頻度を算出し、その値でパラメータ格納メモリ５２のＮＧ頻度を更新する。
【００８８】
パラメータ格納メモリ５２は、パラメータ格納メモリ４２と基本的に同じであるが、違反セルが検出された頻度を示すＮＧ頻度、および違反セルが検出される頻度の閾値を格納する。ＮＧ頻度は、適合判定部５１によって検出された値である。閾値は、予め設定しておく。
【００８９】
ＮＧ頻度判定部５３は、適合判定部５１によって更新されるＮＧ頻度および閾に基づいて、UPC/NPC の動作モードを制御モードにするか監視モードにするのかを判断する。ＮＧ頻度が閾値を越えていれば制御モードとし、閾値以下であれば監視モードとする。そして、この判定結果を適合判定部５１に通知する。
【００９０】
上記構成のUPC/NPC にセルが到着すると、そのセルのVPI/VCI を参照することによってコネクション（またはコネクション群）を識別し、そのコネクション識別子（または、コネクション群識別子）を用いてパラメータ格納メモリ５２にアクセスする。適合判定部５１は、パラメータ格納メモリ５２から取り出したパラメータを用いて図１８に示す適合判定処理を実行し、当該セルが適合セルか違反セルかを判定する。そして、違反セルを検出したときは、そのコネクション（または、コネクション群）における違反セルの頻度を算出してパラメータ格納メモリ５２のＮＧ頻度を更新する。
【００９１】
ＮＧ頻度判定部５３は、ＮＧ頻度および閾値に基づいて、UPC/NPC の動作モードを制御モードにするか監視モードにするのかを判断し、その結果を適合判定部５１に通知する。
【００９２】
監視モードで動作しているときは、適合判定部５１は、到着セルが違反セルであった場合においても、その旨をセル処理部４３に通知しない。一方、制御モードで動作しているときは、適合判断部５１は、図１８の適合判定処理に従って到着セルが適合セルであるのか違反セルであるのかをセル処理部４３に通知する。そして、セル処理部４３は、その通知に従ってセルを処理する。
【００９３】
なお、上記構成においては、違反セルの検出頻度に従ってUPC/NPC の動作モードを切り換える構成を示したが、動作モードを固定的に設定することも可能である。たとえば、図６に示した第１の態様では、動作モードを監視モードに固定している。また、図１４〜図１６に示した第９〜第１１の態様においては、コネクション群用のUPC/NPC の動作モードを制御モードに固定している。
【００９４】
また、違反セルの検出頻度以外の要因に従って、コネクション毎あるいはコネクション群毎の動作モードを強制的に設定することも可能である。たとえば、図７に示した第２の態様においては、出線＃１が輻輳状態になったことに起因してコネクション群（１、１）および（２、１）に対して設けられているUPC/NPC を強制的に制御モードに切り換えている。このような処理は、たとえば、交換機を管理するプロセッサ３４からの指示に従って実行される。
【００９５】
本実施形態のセル流量監視制御方式は、上述したように、コネクション単位だけではなく、複数のコネクションから構成されるコネクション群単位でセルの流量を監視できる。この構成で、コネクション群単位のみでセルの流量を制御するように設定すれば、あるコネクションの使用率が低いときにそのコネクションの未使用帯域を他のコネクションで利用することができる。また、コネクション毎に厳密に使用帯域を規制したい場合には、コネクション単位でセルの流量を制御すればよい。
【００９６】
図２１は、コネクション単位およびコネクション群単位でセル流量監視を行う方式の構成図である。コネクション用判定部６１は、図２０に示す適合判定部５１、パラメータ格納メモリ５２およびＮＧ頻度判定部５３から構成される。コネクション用判定部６１は、コネクション毎に到着セルが適合セルであるか違反セルであるのかを判断し、コネクション毎に動作モードを設定する。コネクション群用判定部６２は、適合判定部５１、ＮＧ頻度判定部５３、およびコネクション群ごとのパラメータを格納したパラメータ格納メモリ５２から構成される。コネクション群ごとのパラメータは、コネクション毎に申告されるパラメータから作成することができる。コネクション群用判定部６２は、上記適合判定およびモード設定をコネクション群ごとに行う。
【００９７】
統合判定部６３は、コネクション用判定部６１およびコネクション群用判定部６２の判定結果に基づいて、セル処理部４３に対して、到着セルを通過させるか廃棄（あるいは、タギング）するのかを通知する。
【００９８】
図６〜図１０に示した第１の態様〜第５の態様においては、コネクション群用判定部６２のみの判定結果を用いるようにしてもよい。また、図１１〜図１３に示した第６の態様〜第８の態様においては、コネクション用判定部６１の判定結果のみを用いるようにしてもよい。
【００９９】
UPC/NPC において、入力セルがどのコネクション（または、コネクション群）を介して転送されてきたものかを識別するときには、そのセルのヘッダに設定されているVPI/VCI を参照する。ところが、VPI/VCI は、UNI においてVPI が８ビット、VCI が１６ビットであり、NNI またはINI ではVPI が１２ビット、VCI が１６ビットである。このようなVPI/VCI をすべて網羅するためのテーブルを設けようとすると、メモリ空間は２24または２28必要になり、膨大な大きさになってしまう。このため、交換機内でコネクション（または、コネクション群）を識別するための識別子として、ICID (Internal Connection ID) を用いる。
【０１００】
図２２は、VPI/VCI −ICID変換テーブルおよびパラメータ格納メモリのブロック図である。
VPI/VCI −ICID変換テーブル７１は、各コネクションを確立するときに設定される。すなわち、コネクションを確立するときに、そのコネクションを指定するVPI/VCI に対してICID１およびICID２が割り当てられてVPI/VCI −ICID変換テーブル７１に書き込まれる。ICID１は、コネクション毎の識別子であり、ICID２はコネクション群ごとの識別子である。図２２に示す例では、コネクション＃ａ〜＃ｃがコネクション群＃Ａに属し、コネクション＃ｄがコネクション群＃Ｃに属している。
【０１０１】
コネクション単位のパラメータを格納するパラメータ格納メモリは、ICID１が示すアドレスに、そのICID１に対応するコネクションに関するパラメータを格納する。また、コネクション群単位のパラメータを格納するパラメータ格納メモリは、ICID２が示すアドレスに、そのICID２に対応するコネクション群に関するパラメータを格納する。
【０１０２】
上述の構成を有するUPC/NPC にセルが入力すると、そのセルのVPI/VCI を用いてVPI/VCI −ICID変換テーブル７１にアクセスし、ICID１およびICID２を取り出す。図２２においては、ICID１として「＃ｂ」が取り出され、ICID２として「＃Ａ」が取り出される。そして、これらの識別子をキーアドレスとして各パラメータ格納メモリからパラメータを読み出し、そのパラメータを用いて入力セルに対する適合判定処理を実行する。
【０１０３】
代表的なATM 交換機の通話路構成を図２３〜図２５に示す。図２３は、クロスポイント型の交換機の構成図である。クロスポイント型の交換機は、入線と出線との各交差点上にバッファを有する。ある１本の出線に着目すれば、ｍ×ｍ構成のスイッチの場合、その出線上にｍ個のバッファが設けられる。
【０１０４】
図２４は、出力バッファ型の交換機の構成図である。出力バッファ型の交換機は、出線ごとにバッファを有する。そして、入線＃１〜＃ｍから入力されるセルを多重化して各バッファへ転送する。各バッファは、フィルタリング機能を有しており、そのバッファが接続する出線に出力されるセルを取り込んで格納し、所定のタイミングでそれらのセルを読み出して出力する。
【０１０５】
図２５は、共通バッファ型の交換機の構成図である。共通バッファ型の交換機では、入線＃１〜＃ｍから入力されるすべてのセルを共通バッファに書き込む。このとき、各セルの書込みアドレスを出線毎にアドレスＦＩＦＯに書き込む。そして、各出線の物理帯域に従ったタイミング（タイムスロット）でアドレスＦＩＦＯからアドレスを取り出し、そのアドレスを用いて共通バッファからセルを読み出して出力する。
【０１０６】
次に、出線の輻輳を検出する機構について説明する。図２６は、出力バッファ型の交換機において出線の輻輳を監視する方式を説明する図である。出力バッファ型の交換機については、図２４を参照しながら説明した通りである。
【０１０７】
この方式では、出線ごとに設けられたバッファにそれぞれ閾値を設定する。そして、ある出線に対して設けらているバッファのセル蓄積量がその閾値を越えた場合に、その出線において輻輳が発生していると見なす。このようにして輻輳状態が検出されると、その旨をUPC/NPC に通知する。この通知は、所定のコネクション（または、コネクション群）を監視モードから制御モードへ切り替えさせる指示である。
【０１０８】
共通バッファ型の交換機においては、図２５に示す各アドレスＦＩＦＯにそれぞれ閾値を設定する。そして、アドレスＦＩＦＯに蓄積されるアドレス数（キュー長）がその閾値を越えたときに出線が輻輳状態になったと見なす。
【０１０９】
UPC/NPC を用いて出線の輻輳を検出することもできる。この場合、UPC/NPC が検出する違反セルの頻度に関する情報を利用する。
交換機を制御するプロセッサは、ある出線上に確立されるコネクション（または、コネクション群）をすべて認識している。したがって、UPC/NPC を監視モードで動作させれば、その出線上に確立されるすべてのコネクション（または、コネクション群）における違反セルの頻度に関する情報に基づいて、その出線での違反セル数を推測することができる。そして、この出線での違反セル数の推測値によって輻輳を監視する。
【０１１０】
【発明の効果】
セル流量の監視制御をコネクション群単位で行うので、ハードウェア構成を簡素化できる。
【０１１１】
コネクション群内で多重化させるコネクション間で互いに資源（帯域）を共有することができるので、あるコネクションの使用率が低いときには、他のコネクションにおいて監視レート以上の転送速度でセルを転送できる。
【０１１２】
ある出線に出力されるコネクションのトラヒックが想定した量よりも少ないときに、その出線の空き帯域を他のコネクションのトラヒックに使用させることができるので、資源を有効に利用できる。
【０１１３】
輻輳が発生したときに、監視モードから制御モードに切り換えて違反セルを廃棄する構成としたので、サービス品質の劣化を最小限に抑えつつ、輻輳状態からの回復を早くできる。
【０１１４】
輻輳が発生したときに、その輻輳の原因となっているコネクションを特定し、そのコネクションに対してのみトラヒック規制を行うので、輻輳の原因でないコネクションのサービスを保証しながら、輻輳から回復させることができる。
【０１１５】
ある出力において輻輳が発生したときに、その出力の帯域をその出力に係わるコネクションに対して均等に分配し、各コネクション毎にその分配された帯域を用いてトラヒック規制を行うので、コネクションごとにトラヒック量を推定する必用が無く運用の簡易化を図れるとともに、公平な資源分配が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】本発明の一実施形態のセル流量監視制御方式を適用するATM 網の概略構成図である。
【図３】  (a) は、本実施形態のセル流量監視制御方式の概念を説明する図であり、(b) は、UPC/NPC の基本動作を説明する図である。
【図４】本実施形態のセル流量監視制御方式の各種態様を説明するための構成図（その１）である。
【図５】本実施形態のセル流量監視制御方式の各種態様を説明するための構成図（その２）である。
【図６】第１の態様の概念を説明する図である。
【図７】第２の態様の概念を説明する図である。
【図８】第３の態様の概念を説明する図である。
【図９】第４の態様の概念を説明する図である。
【図１０】第５の態様の概念を説明する図である。
【図１１】第６の態様の概念を説明する図である。
【図１２】第７の態様の概念を説明する図である。
【図１３】第８の態様の概念を説明する図である。
【図１４】第９の態様の概念を説明する図である。
【図１５】第１０の態様の概念を説明する図である。
【図１６】第１１の態様の概念を説明する図である。
【図１７】リーキバケット方式の動作を説明する図である。
【図１８】  (a) は、リーキバケット方式を用いてセルの適合判定処理を示すフローチャート、(b) は、仮想スケジューリング方式を用いてセルの適合判定処理を示すフローチャートである。
【図１９】図１８に示す適合判定処理を実行するUPC/NPC の構成図である。
【図２０】本実施形態のUPC/NPC の構成図である。
【図２１】コネクション単位およびコネクション群単位でセル流量監視を行う方式の構成図である。
【図２２】  VPI/VCI −ICID変換テーブル、およびパラメータ格納メモリのブロック図である。
【図２３】クロスポイント型の交換機の構成図である。
【図２４】出力バッファ型の交換機の構成図である。
【図２５】共通バッファ型の交換機の構成図である。
【図２６】出力バッファ型の交換機において出線の輻輳を監視する方式を説明する図である。
【符号の説明】
１                  コネクション群定義手段
２                  コネクション監視手段
３                  コネクション群監視手段
４                  制御手段
１１、１２          ATM 網
１３〜１５          交換機
１６、１７          端末
１８                UPC (Usage Parameter Control) 機構
１９                NPC (Network Parameter Control) 機構
３０                ATM 交換機
３１−１１          コネクション群用UPC/NPC
３１−１２          コネクション群用UPC/NPC
３１−２１          コネクション群用UPC/NPC
３１−２２          コネクション群用UPC/NPC
３２−ａ〜３２−ｌ  コネクション用UPC/NPC
３４                プロセッサ
４１、５１          適合判定部
４２、５２          パラメータ格納メモリ
４３                セル処理部
５３                ＮＧ頻度判定部
６１                コネクション用判定部
６２                コネクション群用判定部
６３                統合判定部
７１                VPI/VCI −ICID変換テーブル
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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