(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルが伝送される非同期伝送システムのノードにおける混雑制御方法であって、
接続について取り決められたピーク流量から接続の流量を見積ること（１２）、
ある瞬間にノードが受入れることができる使用可能な流量と呼ばれる流量を見積ること（１８）、
それら２つの流量を比較し、その比較結果に応じて、セルを受入れるかまたは拒否すること（１６）を含み、
パケットを形成するセルに適用され、各パケットの最初のセルの到着時に上記３つの動作を行っており、ノードで使用可能な流量が、ノードが受け入れることができる最大総流量と、ノードによって伝送中のパケットの接続の流量の合計との間の差に等しく、ノードによって伝送中のパケットが、最後のセルが伝送されていないパケットと、最後のセルがパケットのセル間の平均時間より短い時間（１／ＰＣＲ）内に伝送されたパケットとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
ノードによって伝送中のパケットが、最後のセルが伝送されていないパケットであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの接続にスペーサを挿入することを含み、前記接続の流量の見積が、前記スペーサの挿入に応じて補正されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
最初のセルが拒否されたパケットのあらゆるセルを拒否することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非同期伝送システムのノードにおける混雑の制御方法を対象とする。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は、ＡＴＭ（Asychronous Transfer Mode  非同期転送モード）と呼ばれる非同期モードによる伝送に関する。このような伝送モードにおいては、固定サイズのセルが接続指向モードで伝送される。接続は、経路、すなわち識別子連鎖のマーキングによって確立される。局所的には、ＡＴＭノードでは、ＶＰＶＣまたは仮想パス仮想チャネルと呼ばれるユーザの局所的識別子しか使用されない。各ノードにおいて、パケットを伝送するために識別子の局所的翻訳が行われる。ＡＴＭの構造及び機能に関する詳細については、ＩＴＵ、ＡＴＭフォーラム、ＥＴＳＩの論文を参照することができる。
【０００３】
ＡＴＭは、現在、インターネットプロトコルまたはＩＰ用のＩＳＯモデルにおける層２の媒体として使用されている。そのために、ＡＡＬ（ＡＴＭAdaptation Layer  ＡＴＭ適応層）−５の名で知られているＩＰ−ＡＴＭ適合層が設けられている。ＡＡＬ−５の下で、ＩＰパケットをＡＴＭセルに分割しながら、ＩＰパケットの運搬が行われる。ＩＴＵ勧告は、ＡＴＭセルのヘッダにＩＰパケットの末尾、すなわち、ＩＰパケットの最後のＡＴＭセルを表すビットを挿入することを提案している。ＡＵＵ（ＡＴＭUser to User indication  ＡＴＭユーザ間指示）ビットと名付けられたこのビットにより、ＩＰパケットの末尾を見つけることができる。ＡＵＵビットが１のセルに続くＡＴＭセルが、ＩＰパケットの先頭に対応している限りにおいて、このビットによってＩＰパケットの先頭を見つけることができる。ＡＡＬ−５のこれらの機能は、ＩＴＵ−Ｔ  １３６１、ＢｉＳＤＮ ＡＴＭLayer Specification、Helsinki、１９９３年３月に記載されている。
【０００４】
ＡＴＭの抱える問題の１つは、ノードのレベルでの混雑制御の問題である。ＡＴＭモードの利点は、伝送の非同期的特徴による流量の柔軟性にある。局所的には、有限のリソースを有するノードにおいて、こうした柔軟性が混雑制御の問題を引き起こす。
【０００５】
混雑制御の問題について、さまざまな解決策がすでに提案されている。第１の方法は、ノード内で混雑を制御しない、すなわち、入力セルを無差別に多重化するというものである。この方法は、性能を保証するために、大きなリソースコストを必要とする。数多くのサービスモデルが、より適合した方法、特に、全てのタイプのアプリケーションが必ずしも同一のサービス品質を必要としないことを考慮に入れた「ベストエフォート」と呼ばれる方法を提供しようと試みている。特にＡＴＭフォーラムのてこ入れで、「パケット廃棄（パケット破壊）」または「フレーム廃棄（フレーム破壊）」方法が提案されている。
【０００６】
文献ＡＴＭForum Traffic Management Specification 4.0で提案された方法はテールパケット廃棄またはTPDと呼ばれる。この方法は、バッファのオーバーフローのために、１つのセルが拒否または破壊された場合に、パケットの末尾まで、すべての後続セルを拒否または破壊することからなる。この方法は、ＡＵＵビットを使用してパケットの末尾を見つけることで実施される。１つのセルを破壊した後に、そのＡＵＵビットが有効化され、パケットの末尾のセルが破壊されるまで、同一のＶＰＶＣを有するすべての後続セルが破壊される。こうした方法では、セルが削除されたパケットは、アプリケーションには使用不能であるので、バッファ内のその場所を見つけることが可能になる。
【０００７】
文献ＡＴＭForum Traffic Management Group Living List、1997年12月、18-20ページで提案された他の方法は、早期パケット廃棄またはＥＰＤと呼ばれる。この方法の考え方は、パケットの受取りが開始されるとすぐに、最初のセルを受取った時点でバッファ内で使用可能な場所に応じて、パケットを構成するセルが受入れられなければならないかどうかを決定するというものである。そのためには、バッファ内でＥＰＤのしきい値が規定される。パケットの最初のセルがバッファ内に到着すると、バッファがすでにＥＰＤのしきい値を超えて満杯の場合には、そのセルは、パケットのすべての後続セルとともに拒否される。逆に、最初のセルが到着した時点で、バッファ内のＥＰＤのしきい値に到達していない場合には、そのセルは受入れられる。このことは、パケットの後続セルの受入れを予断するものではない。
【０００８】
これらの方法は完全に十分であるとはいえない。ＴＰＤは、パケットのセルの大部分を受入れることができるにもかかわらず、最後のいくつかのセルが拒否された場合にはパケット全体を再伝送しなければならない場合には、最適ではない。ＥＰＤは、小さなサイズの待ち行列の中では、あるいは伝送ノードのロードが大きい場合には、ほとんど効果がない。さらに、ＥＰＤのしきい値の決定は難しい。なぜならこのしきい値は、パケットのサイズと、それらの到着過程に左右されるからである。一般に、ＥＰＤしきい値を決定するためには、セルのサイズ及び到着に関する統計的情報が使用される。
【０００９】
また、ＡＴＭ層内でブロックをマークする可能性を提供するＡＢＴ／ＩＴ（即時伝送をともなうＡＴＭブロック転送）と呼ばれるＡＴＭ層のサービスモデルが提案されている。これらのブロックは、必ずしも、上位レベルのＰＤＵ（プロトコルデータユニット）−ＩＰの場合には１つのパケットに結合していない。こうしたマーキングは、ＲＭ（リソース管理）セルを挿入することによって行われるが、このＲＭセルは、ブロックの先端を規定し、連続する２つのＲＭセル間で伝送されるブロックの流量についての情報を搬送し、ブロックのサイズ情報を選択的に搬送する。このサービスモデルは、たとえば、文献ＩＴＵ−Ｔ勧告１．３７１、トロント、1997年９月、19ページに述べられている。このモデルは、ネットワークにおいてこの方法を実施するのが複雑なため現行のシステムでは利用されていない。さらに、ＲＭセルの挿入が、トラフィックの増大を生じる（オーバーヘッド）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のＥＰＤ及びＴＰＤ方法より効果的な制御を可能にし、ＡＢＴ／ＩＴ方法より実施が簡単な、ＡＴＭノードのための混雑制御方法を提案する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
より厳密には、本発明は、セルが伝送される非同期伝送システムのノードにおける混雑制御方法であって、
接続について取り決められたピーク流量から接続の流量を見積り、
ある瞬間にノードが受入れることができる使用可能な流量と呼ばれる流量を見積り、
それら２つの流量を比較し、その比較結果に応じてセルを受入れるまたは拒否することを特徴とする方法を提案する。
【００１２】
特定の実施形態においては、該方法は、パケットを形成するセルに適用され、各パケットの最初のセルの到着時に上記３つの動作を行うことを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、ノード上で使用可能な流量は、ノードが受入れることができる最大総流量と、ノードによって伝送中のパケットの接続の流量の合計との間の差に等しくなる。
【００１４】
有利には、ノードによって伝送中のパケットは、最後のセルが伝送されていないパケットである。
【００１５】
他の実施形態においては、ノードによって伝送中のパケットは、最後のセルが伝送されていないパケットと、最後のセルがパケットのセル間の平均時間よりも短い時間内に伝送されたパケットとを含む。
【００１６】
好ましくは、この方法は、少なくとも１つの接続上にスペーサを挿入することを含み、前記接続の流量評価が、前記スペーサの挿入に応じて補正される。
【００１７】
また、最初のセルが拒否されたパケットのあらゆるセルの拒否を行うこともできる。
【００１８】
添付の図面を参照して、例示的なものとして与えられた本発明の実施形態を以下に説明することで、本発明の他の特性及び利点が明らかになるであろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は、混雑の制御のために、ＡＴＭセルによっては搬送されないが、接続確立の際に取り決められた流量情報から導びかれる暗黙の流量情報を使用することを提案する。
【００２０】
実際に、ＡＴＭシステムにおいて接続が確立すると、その接続のために、当該の接続について許可される最大流量に相当するピーク流量またはＰＣＲ（ピークセル率）が取り決められる。実験的に、パケット中のセルは一般に、端末に提供された流量、すなわち、ほぼ、その接続について取り決められた最大流量で送信されることが判明している。
【００２１】
代替方法として、一定の接続で、ネットワークの入力にセルのスペーサを挿入することによって、セルの流量を減らし伝送線の容量をよりよく活用することも可能である。この方法は、「Dispositif d'evaluation du debit de circuits virtuels empruntant une voie de transmission a multiplexage temporel axynchrone」という名称のフランス特許出願ＦＲ−Ａ−２  ６５３  ２８５に記載されている。規定された変換の性質に関する詳細については、この特許出願を参照することができる。そのような場合において、本発明は、ＰＣＲに相当する取り決め流量ではなく、以下ＰＣＲ’と記される減じられた流量を考慮することを提案する。両者とも、種々の接続について局所的に知られるシステムのパラメータである。
【００２２】
図１は、本発明を実施することができるＡＴＭネットワークのノードのメモリバッファの概略図である。図１は、入力接続２１から２ｎの集合と、バッファ３と、バッファ内に含まれるセルを、従来の回線流量の伝送線６で伝送するサーバ４を示している。本発明は、一定の接続に新しいパケットの新しいセルが到着したとき、該セルが到着した接続について要求される流量を考慮して、その流量と、サーバの残存流量またはＲＴＣ（Remaining Transmission Capacity  残存伝送流量）とを比較することを提案する。
【００２３】
ＲＴＣは、局所的に知られているサーバの流量と、有効な接続の流量の合計、すなわち、パケット伝送中の各接続の交渉流量ＰＣＲまたはＰＣＲ’の合計とから計算される。先に受取られたパケットが拒否された場合には、それに対応する流量情報はＲＴＣの計算で考慮に入れられない点に留意する必要がある。このようにして計算されたＲＴＣは、新しい接続に必要な流量と比較される。サーバが、要求される流量より大きい容量をまだ使用できる場合には、セルは受入れられ、ＲＴＣはその分減少する。そうでない場合には、セルは拒否され、後続すべてのセルも同じように拒否される。
【００２４】
図２は、セルを受取った時に実施される方法のフローチャートを詳細に示している。ステップ１０で、セルが受取られる。セルを受取った後に、ステップ１１に移行する。ステップ１１で、入力セルが新しいパケットの最初のセルであるかどうかが判定される。ノード上の入力に到着する新しいパケットの新しいセルが、たとえば、先のセルのＡＵＵビットによって新しいセルとして識別される。そのような場合には、ステップ１２に移行し、そうでない場合にはステップ１３に移行する。
【００２５】
ステップ１３では、最初のセルがすでに到着したパケットのセルが存在している。起動ビットを調べることによって、その最初のセルが拒否されているかどうかを判定する。拒否されている場合には、ステップ１４に移行し、そのセルもまた拒否される。実際に、ＴＰＤにおける場合と同じように、いずれにしても不完全な状態で到着するパケットのセルを伝送し続けることは無駄である。ステップ１４の後、次のセルのためにステップ１０に戻る。そうでない場合は、ステップ１５に移行し、バッファがオーバーフローしていない限り、そのセルは受入れられる。
【００２６】
ステップ１２では、パケットの最初のセルが存在している。そこでセルのＶＰＶＣから、システム表を調べることによって暗黙の流量ＰＣＲを決定し、ステップ１６に移行する。場合によってはこのＰＣＲは、上記で説明したように補正される。
【００２７】
ステップ１６で、ステップ１２で決定されたＰＣＲとＲＴＣが比較される。ＰＣＲがＲＴＣと等しいまたはＲＴＣより小さい場合には、ステップ１７に移行する。そうでない場合にはステップ１９に移行する。
【００２８】
ステップ１７で、パケットは受入れられたと仮定され、対応する起動ビットを、第１の論理値に更新し、その結果、後続セルもまた受入れられる。次にステップ１８に移行する。
【００２９】
ステップ１８では、セルの受入れ、すなわち、ＰＣＲ流量に相当する容量の使用を考慮に入れるために、ＲＴＣが更新される。以下の式によって、新しいＲＴＣが計算される。
【００３０】
ＲＴＣ＝ＲＴＣ−ＰＣＲ
次に、ステップ１５に移行し、バッファがオーバーフローしていない限り、セルが受入れられる。さらに次のセルを待つためにステップ１０に再び戻る。
【００３１】
ステップ１９では、ノードの容量がその搬送を保証できない限り、拒否されることになるパケットの最初のセルが存在している。起動ビットが第２の論理値に更新され、その結果、後続セルはステップ１３で拒否され、次にステップ１４に移行する。起動ビットの更新により、パケットの後続セルを拒否することを可能にする。
【００３２】
このようにして、本発明は、常に伝送ノードのリソースの使用を規定することができる。本発明は、パケットのサイズに関係ない解決策を提案する。それはまた、バッファのオーバーフローを予断するものではない。ただし、バッファのオーバーフローは、起こらないと考えられる。
【００３３】
ここで、ＡＵＵビットによって識別されたパケットの最後のセルを受取った際のＲＴＣの更新について説明する。このようなセルを受取ると、対応するパケットが拒否されている場合には、単純に、次のセルがパケットの最初のセルであることを見つけることを可能とするビットを一定の論理値にすることが必要である。これにより、リソースが再び使用可能な場合には、次のパケットを処理し、搬送することができるようになる。
【００３４】
反対に、最後のセルに対応するパケットが受入れられた場合には、次のセルがパケットの最初のセルであることを見つけることを可能にするビットを一定の論理値にし、さらに、パケット全体がすでに搬送され、対応するリソースは他のパケットのために使用できることを示すために、ＲＴＣを更新することが必要である。２つの実施形態が可能である。第１の実施形態では、パケット終了セルを受取るとすぐに、以下の式によって新しいＲＴＣが計算される。
【００３５】
ＲＴＣ＝ＲＴＣ＋ＰＣＲ
ここで、ＰＣＲはセルを搬送する接続のための流量である。この実施形態は、即時緩和と呼ばれ、簡略であるという利点を有する。
【００３６】
他の実施形態においては、同じ式によって、ただし、パケットのセルの到着間の間隔に相当する時間待機した後に、すなわち１／ＰＣＲ時間後に、新しいＲＴＣが計算される。この方法は、特に小さいサイズのパケットの場合には、最良の安全性を有し、バッファが不都合に満杯になることを防ぐ。事実、この実施形態にしたがって遅延された緩和は、セルの有効な伝送前のあらゆる緩和を防ぐことを可能にする。
【００３７】
即時緩和による実施形態は、ＩＰのパケットのサイズ、すなわち３０から２００セルに相当するパケットサイズについては受入れ可能なままである。最後のセルにリソースを割当てないという点は、常に１００％ではないサーバのロード容量から見て受入可能である。
【００３８】
いずれの場合にも、パケットの移行後、どのようにしてＲＴＣが更新されるか、またどのようにして次のパケットが搬送され得るかがわかる。さらに、ＲＴＣは、最初は、サーバの容量に初期化されていることに留意する必要がある。ＲＴＣは、サーバの活動度に応じて、恒常的に更新される。
【００３９】
本発明の方法は、端末が活用することができるすでに存在する情報を使用するのでＡＢＴ／ＩＴよりも実施が簡単である。さらに、暗黙の流量情報を使用することによって、トラフィックの増大（オーバーヘッド）が生じない。この方法は、ＥＰＤより性能が高く、特に、セルのサイズに照らしてより堅固であり、小さなサイズのバッファについても実施することができる。さらに、小さなサイズのバッファにおいて作動するリアルタイムシステムについても独自の利点を有する。
【００４０】
有利には、図２の方法は、緩和方法と同様に、セルタイムで最大限に実行される。さらに、必要ならば、無限長パケット、ＲＴＣ計算エラー、その他といった種類の状況を処置することを可能にする定期的再初期化手続きも提供される。
【００４１】
このようにして、本発明は、暗黙の流量情報を使用することによって、混雑を管理することができる。流量に対して働きかけるので本発明は信頼性が高く、バッファのオーバーフローの危険を制限する。
【００４２】
図３から図８は、ＥＰＤ及びＴＰＤメカニズムと比較することによる、本発明のシミュレーションの結果を示している。シミュレーションのために、以下を仮定する。
【００４３】
接続数１０００
パケットの長さ：５０セルまたは１０００セル
接続のＰＣＲ：回線流量／１００または回線流量／５
バッファのサイズ：６４セル
ＴＰＤのしきい値：６４セル
ＥＰＤのしきい値：５または５０セル。
【００４４】
結果は、一方では、
（入力パケット数−伝送パケット数）／入力パケット数
の比に等しい、ＰＥＲ（Packet Error Ratio）またはパケットにおけるエラー率という形で得られる。
【００４５】
ＰＥＲは、最初から最後までのＡＴＭシステムの効率を示している。
【００４６】
他方では、システムの出力におけるロードの基準、あるいは
（出力に組込まれたパケット数×パケットのサイズ）／回線流量
の比として規定される「グッドプット」が使用される。
【００４７】
出力におけるこのロードは、システムの使用と、混雑制御メカニズムが行うフィルタリングを表わしている。ＡＴＭ伝送システムが、多数のノードで構成されるのでこのパラメータは大きくなる。実際に、部分的パケットは搬送が妨げられるが、不完全なパケットは再伝送されるので影響はない。
【００４８】
各図において、実線は直接多重化を、長い点線はＴＰＤを、中くらいの点線は５セルにおける低いしきい値を有するＥＰＤを、さらに、短い点線は５０セルにおける高いしきい値を有するＥＰＤを、破線は本発明の方法を表わしている。
【００４９】
図３及び図４は、小さいＰＣＲ（回線流量／１００）と、小さいサイズのパケット（５０セル）の場合を示している。図３は、横座標で、出力における回線流量に関して規格化された入力におけるロードを示し、縦座標ではＰＥＲが示されている。図４は、横座標で、出力における回線流量に関して規格化された入力におけるロードを示し、縦座標では、「グッドプット」が示されている。
【００５０】
図５及び図６は、図３及び図４と類似しているが、大きいＰＣＲ（回線流量／５）と大きなサイズのパケット（１０００セル）について示したものである。
【００５１】
図７及び図８は、、図３及び図４と類似しているが、大きいＰＣＲ（回線流量／１００）と小さなサイズのパケット（５０セル）について示したものである。
【００５２】
図３から図８は、高いしきい値におけるＴＰＤまたはＥＰＤメカニズムが、低いロード条件においては十分に作動することを示している。ただし、本発明による方法は、それよりは小さな程度で、低いしきい値で、大きいロードにおいて最良の結果を保証する。本発明の方法は、作動条件の広い範囲において最良の結果を保証する。さらに、「グッドプット」の点で最良の性能を保証する。
【００５３】
もちろん、本発明は、ここで説明し図示された実施例及び実施形態に限定されるわけではなく、当業者には数多くの変形形態が可能である。そのようにして、本発明は、各セルにおいて本発明の方法を利用することによって、パケットを形成しないセルについて実施することができる。さらに、所与の伝送について有用な場合には、１つのパケットの後続セルを体系的に拒否しないことを選択することもできる。本発明は、特定のＲＴＣを下回る性質の接続においてパケットを受け入れることを条件付けることにより、たとえばＲＴＣに応じて、優先順位管理のメカニズムと組み合わせることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施することができるＡＴＭネットワークのノード内に位置するバッファメモリの概略図である。
【図２】セルの受取り時に実施される方法のフローチャートである。
【図３】本発明のシミュレーションの結果を示す図である。
【図４】本発明のシミュレーションの結果を示す図である。
【図５】本発明のシミュレーションの結果を示す図である。
【図６】本発明のシミュレーションの結果を示す図である。
【図７】本発明のシミュレーションの結果を示す図である。
【図８】本発明のシミュレーションの結果を示す図である。
【符号の説明】
２１  入力接続
２ｎ  入力接続
３  バッファ
４  サーバ
６  伝送線
【図１】
0004467668.tif 000002
【図２】
0004467668.tif 000003
【図３】
0004467668.tif 000004
【図４】
0004467668.tif 000005
【図５】
0004467668.tif 000006
【図６】
0004467668.tif 000007
【図７】
0004467668.tif 000008
【図８】
0004467668.tif 000009