(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のクライアントと、サーバとを備え、このサーバとこの複数のクライアントとを接続するＡＴＭスイッチとを備えたＡＴＭ通信網において、
前記クライアントは、前記サーバに向かう一連のセルの先頭にＯＡＭ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）セルを付与する手段と、自身が送受信可能なレート情報を前記ＯＡＭセルに書き込む手段とを備え、
前記ＡＴＭスイッチは、前記一連のセルが通過するルートの残余帯域を管理する手段と、前記一連のセルが一時蓄積されるバッファの現在のキュー長を監視する手段と、この残余帯域を管理する手段およびこの現在のキュー長を監視する手段により得られた残余帯域の値および現在のキュー長および前記ＯＡＭセルに書き込まれたレート情報にしたがって輻輳を発生させずに前記サーバから前記クライアントに向けて一連のセルを転送できる帯域を推定する手段と、前記推定された帯域の情報を前記ＯＡＭセルに書き込む手段とを備え、
前記サーバは、前記ＯＡＭセルに書き込まれた前記推定された帯域の情報を複数ルートから到来するＯＡＭセルのそれぞれについて読み取る手段と、一定時間内に収集したこの推定された帯域の情報および前記クライアントから要求されたデータのサイズ情報にしたがって輻輳を発生させずにクライアントに一連のセルを転送するための送信レートを前記複数のルートについてそれぞれ設定する手段と、この設定する手段により設定された前記送信レートにしたがって前記複数のルートのいずれかを選択する手段と、一連のセルの先頭と最後尾にＯＡＭセルを付与する手段と、この先頭および最後尾のＯＡＭセルに前記選択する手段により選択されたルートの前記送信レートの情報を書き込む手段とを備えた
ことを特徴とするＡＴＭ通信網。
【請求項２】
前記選択する手段は、前記複数のルートのうちで前記送信レートが最大となるルートを選択する手段を含む請求項１記載のＡＴＭ通信網。
【請求項３】
前記選択する手段は、前記複数ルートのうちで前記送信レートが必要最小となるルートを選択する手段を含む請求項１記載のＡＴＭ通信網。
【請求項４】
前記ＡＴＭスイッチは、サーバからクライアントに向かう一連のセルの先頭ＯＡＭセルを受信する手段と、このＯＡＭセルに書き込まれた前記送信レートの情報を読み取る手段と、この読み取る手段により読み取られた前記送信レートの情報にしたがって帯域を確保する手段と、最後尾ＯＡＭセルを受信する手段と、このＯＡＭセルに書き込まれた前記送信レートの情報を読み取る手段と、この読み取る手段により読み取られた前記送信レートの情報にしたがって前記確保する手段により確保された帯域を解放する手段とを備えた請求項１記載のＡＴＭ通信網。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｄｅ）に利用する。本発明はＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）トラヒックをＡＴＭ通信網上で効率よく転送するために利用する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のクライアント・サーバモデルを図９を参照して説明する。図９は従来のクライアント・サーバモデルの構成例を示す図である。クライアント３０−１〜３０−３（以下、単にクライアント３０と記す）からサーバ２０への通信とサーバ２０からクライアント３０ヘの通信は、クライアント３０からサーバ２０への要求、そして、それに対するサーバ２０からクライアント３０への応答というように互いに密接した関係にあるという特徴を有する。
【０００３】
また、図１０はクライアント・サーバモデルにおける情報の流れを示す図であるが、図１０に示すように、サーバ２０からクライアント３０への通信は、そのデータ量がクライアント３０からサーバ２０へのデータ量に比べて著しく多いため、輻輳を発生しやすいという特徴がある。このようなトラヒックをクライアント・サーバタイプのトラヒックという。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなクライアント・サーバモデルに対し、従来のＡＴＭ通信網では、クライアントとサーバとの間の通信を互いに全く独立なものと考えてきた。そのため、クライアント・サーバモデルにおけるクライアント・サーバタイプのトラヒックの特徴を利用したＡＴＭ通信網は全く提案されていない。
【０００５】
すなわち、従来のＡＴＭ通信網では、サーバからクライアントへの通信を開始する際に、網内の輻輳状態の情報が何もないので、輻輳を発生させたり、冗長な制御、例えば、輻輳が起こらないような低いレートで送信を開始したり、または帯域を確保するために１ＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ  Ｔｒｉｐ  Ｔｉｍｅ）時間、送信を開始するのを待つなどの制御を行い、効率の悪い通信を行っている。
【０００６】
本発明は、このような背景に行われたものであって、クライアント・サーバモデルの特徴を利用した制御を行うことができるＡＴＭ通信網を提供することを目的とする。本発明は、クライアント・サーバタイプのトラヒックにおける輻輳を発生させることなく効率よくセルの転送を行うことができるＡＴＭ通信網を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願出願人は、特願平９−３２６４７６号（本願出願時に未公開、以下、先願という）の「ＡＴＭ通信網」により、クライアント・サーバモデルの特徴を利用し、輻輳を発生させることなく、効率よくデータを転送する技術を提案している。しかし、先願では、クライアントとサーバとの間のルートは唯一として提案を行っている。本発明では、クライアントとサーバとの間のルートは複数として提案を行い、複数のルートの中から最適なルートを選択する技術を提案している。これにより、複数のルートを用いて最も転送の効率が高く、かつ、ＱｏＳのよいセル転送を実現することができる。
【０００８】
すなわち、本発明は、複数のクライアントと、サーバとを備え、このサーバとこの複数のクライアントとを接続するＡＴＭスイッチとを備えたＡＴＭ通信網である。
【０００９】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記クライアントは、前記サーバに向かう一連のセルの先頭にＯＡＭセルを付与する手段と、自身が送受信可能なレート情報を前記ＯＡＭセルに書き込む手段とを備え、前記ＡＴＭスイッチは、前記一連のセルが通過するルートの残余帯域を管理する手段と、前記一連のセルが一時蓄積されるバッファの現在のキュー長を監視する手段と、この残余帯域を管理する手段およびこの現在のキュー長を監視する手段により得られた残余帯域の値および現在のキュー長および前記ＯＡＭセルに書き込まれたレート情報にしたがって輻輳を発生させずに前記サーバから前記クライアントに向けて一連のセルを転送できる帯域を推定する手段と、前記推定された帯域の情報を前記ＯＡＭセルに書き込む手段とを備え、前記サーバは、前記ＯＡＭセルに書き込まれた前記推定された帯域の情報を複数ルートから到来するＯＡＭセルのそれぞれについて読み取る手段と、一定時間内に収集したこの推定された帯域の情報および前記クライアントから要求されたデータのサイズ情報にしたがって輻輳を発生させずにクライアントに一連のセルを転送するための送信レートを前記複数のルートについてそれぞれ設定する手段と、この設定する手段により設定された前記送信レートにしたがって前記複数のルートのいずれかを選択する手段と、一連のセルの先頭と最後尾にＯＡＭセルを付与する手段と、この先頭および最後尾のＯＡＭセルに前記選択する手段により選択されたルートの前記送信レートの情報を書き込む手段とを備えたところにある。
【００１０】
このように、ＡＴＭスイッチにて、クライアントからサーバに向かう一連のセルに対し、これから発生するサーバからクライアントに向かう一連のセルの転送時に利用可能となり得る帯域の情報をあらかじめ書き込むことにより、クライアント・サーバモデルの通信を円滑に行うことができる。さらに、サーバでは、複数のルートから到来するＯＡＭセルの情報にしたがって最適なルートを選択することにより、網全体にわたるルートの利用効率を向上させることができる。
【００１１】
このときに、前記選択する手段は、前記複数のルートのうちで前記送信レートが最大となるルートを選択する手段を含むように構成したり、あるいは、前記選択する手段は、前記複数ルートのうちで前記送信レートが必要最小となるルートを選択する手段を含む構成とすることができる。
【００１２】
前記複数のルートのうちで前記送信レートが最大となるルートを選択する場合には、最も輻輳発生確率の低いルートを選択することができる。また、前記複数ルートのうちで前記送信レートが必要最小となるルートを選択する場合には、空帯域を多く残しておくことができるため、急にデータ転送が盛んに発生するような事態が発生した場合に、これに柔軟に対処することができる。
【００１３】
前記ＡＴＭスイッチは、サーバからクライアントに向かう一連のセルの先頭ＯＡＭセルを受信する手段と、このＯＡＭセルに書き込まれた前記送信レートの情報を読み取る手段と、この読み取る手段により読み取られた前記送信レートの情報にしたがって帯域を確保する手段と、最後尾ＯＡＭセルを受信する手段と、このＯＡＭセルに書き込まれた前記送信レートの情報を読み取る手段と、この読み取る手段により読み取られた前記送信レートの情報にしたがって前記確保する手段により確保された帯域を解放する手段とを備えることが望ましい。
【００１４】
このように、ＡＴＭスイッチは、サーバからクライアントに向かう一連のセルの先頭に付与されたＯＡＭセルに書き込まれた送信レートの情報にしたがって帯域を確保し、さらに、一連のセルの最後尾のＯＡＭセルに書き込まれた送信レート情報にしたがって確保した帯域を解放することにより、一連のセルの通過中だけ必要な帯域を確保することができるので、帯域の有効利用を図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明実施例を図１ないし図８を参照して説明する。図１は本発明実施例の全体構成を示す図である。図２は本発明実施例のＡＴＭスイッチの要部ブロック構成図である。図３は本発明実施例のクライアントからサーバに向かうＯＡＭセルの構成を示す図である。図４は本発明実施例のＡＴＭスイッチの動作を示すフローチャートである。図５は本発明実施例のサーバの要部ブロック構成図である。図６は本発明第一実施例のサーバにおける送信レートおよびルート決定アルゴリズムを示すフローチャートである。図７は本発明実施例のサーバからクライアントに向かうＯＡＭセルの構成を示す図である。図８は本発明第二実施例のサーバにおける送信レートおよびルート決定アルゴリズムを示すフローチャートである。
【００１６】
本発明は、図１に示すように、クライアント３０と、サーバ２０とを備え、このサーバ２０とこのクライアント３０とを接続するＡＴＭスイッチ１０−１〜１０−８とを備えたＡＴＭ通信網である。
【００１７】
ここで、本発明の特徴とするところは、クライアント３０は、サーバ２０に向かう一連のセルの先頭にＯＡＭセルを付与し、自身が送受信可能なレート情報を前記ＯＡＭセルに書き込み、図２に示すように、ＡＴＭスイッチ１０−１〜１０−８は、前記一連のセルが通過するルートの残余帯域を管理する残余帯域管理部３と、前記一連のセルが一時蓄積されるバッファ（図示せず）の現在のキュー長を監視するキュー長監視部２と、この残余帯域管理部３およびこのキュー長監視部２により得られた残余帯域の値および現在のキュー長および前記ＯＡＭセルに書き込まれたレート情報にしたがって輻輳を発生させずにサーバ２０からクライアント３０に向けて一連のセルを転送できる帯域を推定し、この推定された帯域の情報を前記ＯＡＭセルに書き込む情報書き込み部４とを備え、図５に示すように、サーバ２０は、前記ＯＡＭセルに書き込まれた前記推定された帯域の情報を複数ルートから到来するＯＡＭセルのそれぞれについて読み取る情報読み取り部１２と、タイマ処理部１７により設定された一定時間内にこの推定された帯域の情報およびクライアント３０から要求されたデータのサイズ情報にしたがって輻輳を発生させずにクライアントに一連のセルを転送するための送信レートを前記複数のルートについてそれぞれ設定し、この設定された送信レートにしたがって前記複数のルートのいずれかを選択する判定部１３と、一連のセルの先頭と最後尾にＯＡＭセルを付与し、この先頭および最後尾のＯＡＭセルに判定部１３により選択されたルートの前記送信レートの情報を書き込む送信部１４とを備えたところにある。
【００１８】
本発明第一実施例では、判定部１３は、前記複数のルートのうちで前記送信レートが最大となるルートを選択する。これに対し、本発明第二実施例では、判定部１３は、前記複数ルートのうちで前記送信レートが必要最小となるルートを選択する。
【００１９】
また、ＡＴＭスイッチ１０−１〜１０−８は、図２に示すように、サーバ２０からクライアント３０に向かう一連のセルの先頭ＯＡＭセルおよび最後尾ＯＡＭセルを受信するセル識別部５と、この先頭ＯＡＭセルに書き込まれた前記送信レートの情報を読み取り、この読み取られた前記送信レートの情報にしたがって帯域を確保する帯域確保部６とを備え、セル識別部５が最後尾ＯＡＭセルを受信すると、帯域確保部６は、この最後尾ＯＡＭセルに書き込まれた前記送信レートの情報にしたがって確保された帯域を解放する。
【００２０】
次に、本発明実施例の動作を説明する。図１０を参照して既に説明したように、クライアント・サーバタイプのトラヒックの特徴は、クライアントからサーバヘの要求に対し、サーバはクライアントに応答を返すというように、クライアントからサーバへの通信とサーバからクライアントへの通信は常に一対になっている。このとき、サーバからクライアントへの送信データ量は、クライアントからサーバへの送信データ量に比べて著しく多い。そのため、網はサーバからクライアントヘの通信によって輻輳になる可能性が高い。つまり、ＡＴＭスイッチがクライアントからサーバへのデータを受信したならば、その後、サーバからクライアントへのデータも受信するということである。
【００２１】
よって、ＡＴＭスイッチがクライアントからサーバヘのデータを受信したときに、それに網内の輻輳情報を付与し、サーバがその情報を利用してデータを送信するならば、サーバからクライアントヘの通信が輻輳を発生させる可能性を低く抑えることができ、網を効率よく運用できるようになる。
【００２２】
まず、図１に示すクライアント３０からサーバ２０へデータを送信する場合には、図３に示すように、通常のデータの最初にＯＡＭセルを付与する。そのＯＡＭセルには、それに続くトラヒックがクライアント・サーバタイプのトラヒックであり、かつそれはクライアント３０からサーバ２０への通信であることを示す識別子ＣＬＩＥＮＴと、初期値としてクライアント３０が送受信可能なレートの情報を含む帯域情報が含まれる。
【００２３】
次にこのＯＡＭセルがＡＴＭスイッチ１０−１〜１０−８に到着したならば、図２に示すセル識別部１が、そのセルをＯＡＭセルであると判断し、含まれている識別子ＣＬＩＥＮＴを読み取って、それに続くデータがクライアント・サーバタイプのトラヒックであり、かつそれはクライアント３０からサーバ２０への通信であると判断する。そして、情報書き込み部４は、ＯＡＭセルに書き込まれている帯域情報と、逆方向のサーバ２０からクライアント３０ヘの一連のセルが通過するルートの残余帯域の値と、この一連のセルが一時蓄積されるバッファ（図示せず）におけるキュー長の値とを、それぞれ、クライアント３０からサーバ２０へ向かう一連のセルが通過するルートの残余帯域を管理する残余帯域管理部３およびこの一連のセルが一時蓄積されるバッファ（図示せず）のキュー長を監視するキュー長監視部２の値を参照することにより推定し、輻輳を発生させずにサーバ２０からクライアント３０に向けてセルを転送できる帯域の情報を算出し、算出した値とＯＡＭセルの帯域情報に含まれる値とを比較し、算出した値の方が小さいならば、その値をＯＡＭセルの帯域情報に書き込み転送する。
【００２４】
この輻輳情報決定アルゴリズムは、図４に示すように、まず、（現在のキュー長／バッファ長）がその上限値ＨＢ以上であるか否かを判定する（Ｓ１）。このとき、上限値ＨＢ以上であれば、帯域情報として「０」を書き込む。上限値ＨＢ未満であり、かつ、下限値ＬＢよりも大きい場合には、帯域情報として
Ｒ／（ＨＢ−Ｐ）／（ＨＢ−ＬＢ）
を書き込む。ただし、Ｐ：現在のキュー長／バッファ長、Ｒ：残余帯域管理部３で管理している残余帯域の値、ＨＢ：（現在のキュー長／バッファ長）の上限値、ＬＢ：（現在のキュー長／バッファ長）の下限値である。
【００２５】
情報書き込み部４では、算出した値とＯＡＭセルの帯域情報に含まれる値とを比較し、算出した値の方が小さいならば、その値をＯＡＭセルの帯域情報に書き込む。
【００２６】
サーバ２０では、図５に示すセル識別部１１が、そのセルをＯＡＭセルであると判断し、含まれている識別子ＣＬＩＥＮＴを読みとって、それに続くデータがクライアント・サーバタイプのトラヒックであり、かつそれはクライアント３０からサーバ２０ヘの通信であると判断する。そして、ＯＡＭセルに書き込まれている帯域情報を情報読み取り部１２で読み取り、それを判定部１３に送る。判定部１３では、タイマ処理部１７により定められた一定時間、複数のルートより到着するルート情報をルート情報管理部１６で蓄積し、そのルートの中で最適なルートを決定する。このとき、サーバ２０はクライアント３０に要求されたデータのサイズを送信データサイズ管理部１５で調べ、それをあるあらかじめ設定した時間Ｔで割った値Ｃ（セル／Ｓ）を判定部１３に送る。判定部１３では、図６に示すようなアルゴリズムで複数のルートのそれぞれについて送信レートを決定し、その送信レートにしたがって、複数のルートのいずれかを選択して送信を開始する。
【００２７】
図６は本発明第一実施例のサーバ２０における送信レートおよびルート決定アルゴリズムであり、複数ルートでＯＡＭセルに書き込まれていた値の最大値がＣ（要求されたデータサイズ（ｃｅｌｌ）／ある時間Ｔ（ｓｅｃｏｎｄ））以上であれば（Ｓ６）、送信レートをα×Ｃ（ただし、０＜α≦１）とし、α×Ｃが最大となるルートを選択する（Ｓ７）。ＯＡＭセルに書き込まれていた値がＣ未満であり、かつ、前記下限値ＬＢ以上であれば（Ｓ８）、送信レートをα×（ＯＡＭセルに書き込まれていた最大値）とする（Ｓ９）。ＯＡＭセルに書き込まれていた値がＣ未満であり、かつ、前記下限値ＬＢ未満であればデータを送信しない（Ｓ１０）。
【００２８】
図７に示すように、送信データの最初にＯＡＭセルを付与し、そのＯＡＭセルには、それに続くトラヒックがクライアント・サーバタイプのトラヒックであり、かつそれはサーバ２０からクライアント３０への通信であることを示す識別子ＳＥＲＶＥＲ１と、送信レートを情報として保持する帯域情報が含まれる。また、送信データの最後にも、ＯＡＭセルが付与され、そのＯＡＭセルには、それが送信データの最後である識別子ＳＥＲＶＥＲ２と、送信レートを情報として保持する帯域情報が含まれる。
【００２９】
次に識別子ＳＥＲＶＥＲ１を持つＯＡＭセルがＡＴＭスイッチ１０に到着したならば、図２に示すセル識別部５が、そのセルをＯＡＭセルであると判断し、含まれている識別子ＳＥＲＶＥＲ１を読み取って、それに続くデータがクライアント・サーバタイプのトラヒックであり、かつそれはサーバ２０からクライアント３０への通信であると判断する。そして、そのＯＡＭセルに含まれている帯域情報に等しい帯域を帯域確保部６が確保する。また、識別子ＳＥＲＶＥＲ２を持つＯＡＭセルがＡＴＭスイッチ１０に到着したときに、帯域確保部７は、到着したＯＡＭセルの帯域情報に等しい値を確保している帯域から解放する。
【００３０】
次に、本発明第二実施例のサーバ２０における送信レートおよびルート決定アルゴリズムを図８を参照して説明する。本発明第二実施例は、図８に示すように、複数ルートでＯＡＭセルに書き込まれていた値（Ｂ１、Ｂ２、…、Ｂｎ）がＣ（要求されたデータサイズ（ｃｅｌｌ）／ある時間Ｔ（ｓｅｃｏｎｄ））以上であれば（Ｓ１１）、送信レートをα×Ｃ（ただし、０＜α≦１）とし、ＯＡＭセルに書き込まれていた値（Ｂｉ、ｉは１〜ｎのいずれか）がＣを越える最も小さい値であるルートｉを選択する（Ｓ１２）。ＯＡＭセルに書き込まれていた値がＣ未満であり、かつ、前記下限値ＬＢ以上であれば（Ｓ１３）、送信レートをα×（ＯＡＭセルに書き込まれていた最大値）とする（Ｓ１４）。ＯＡＭセルに書き込まれていた値がＣ未満であり、かつ、前記下限値ＬＢ未満であればデータを送信しない（Ｓ１５）。
【００３１】
図６に示す本発明第一実施例の送信レートおよびルート決定アルゴリズムを用いた場合には、複数のルートのうちで送信レートが最大となるルートを選択することにより、最も輻輳発生確率の低いルートを選択することができる。また、図８に示す本発明第二実施例の送信レートおよびルート決定アルゴリズムを用いた場合には、複数ルートのうちで送信レートが必要最小となるルートを選択することにより、空帯域を多く残しておくことができるため、急にデータ転送が盛んに発生するような事態が発生した場合に、これに柔軟に対処することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、クライアント・サーバモデルの特徴を利用したセル転送制御を行うことができる。すなわち、クライアント・サーバタイプのトラヒックにおける輻輳を発生させることなく効率よくセルの転送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の全体構成を示す図。
【図２】本発明実施例のＡＴＭスイッチの要部ブロック構成図。
【図３】本発明実施例のクライアントからサーバに向かうＯＡＭセルの構成を示す図。
【図４】本発明実施例のＡＴＭスイッチの動作を示すフローチャート。
【図５】本発明実施例のサーバの要部ブロック構成図。
【図６】本発明第一実施例のサーバにおける送信レートおよびルート決定アルゴリズムを示すフローチャート。
【図７】本発明実施例のサーバからクライアントに向かうＯＡＭセルの構成を示す図。
【図８】本発明第二実施例のサーバにおける送信レートおよびルート決定アルゴリズムを示すフローチャート。
【図９】クライアント・サーバモデルの通信網を示す図。
【図１０】クライアント・サーバタイプのトラヒックを示す図。
【符号の説明】
１、５、１１  セル識別部
２  キュー長監視部
３  残余帯域管理部
４  情報書き込み部
５  セル識別部
６  帯域確保部
１０、１０−１〜１０−８  ＡＴＭスイッチ
１２  情報読み取り部
１３  判定部
１４  送信部
１５  送信データサイズ管理部
１６  ルート情報管理部
１７  タイマ処理部
２０  サーバ
３０、３０−１〜３０−３  クライアント
【図１】
0003556521.tif 000002
【図２】
0003556521.tif 000003
【図３】
0003556521.tif 000004
【図４】
0003556521.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003556521.tif 000007
【図７】
0003556521.tif 000008
【図８】
0003556521.tif 000009
【図９】
0003556521.tif 000010
【図１０】
0003556521.tif 000011