(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
宛先情報を含むヘッダと送信データを含むペイロードとからなる固定長セルにより通信を行なうネットワークによって許可された最小伝送レートを有すると共に、ネットワークに余剰容量がある時には、その最小伝送レートを超えて伝送することが許容された可変伝送レート呼の接続を制御するネットワーク接続制御装置であって、
各前記可変伝送レート呼に対して、関連する接続の前記許可された最小伝送レートよりは高く、それに依存する最大公正伝送レートを計算するための最大公正伝送レート計算手段と、
セルがネットワークを通過する際に与えられるエンドーツウーエンドの遅延を決定する輻輳検知手段と、
決定されたエンドーツウーエンドの遅延に基づいて前記可変伝送レート呼について輻輳状態が生じたかを判定し、輻輳状態が生じたと判定した場合には前記可変伝送レート呼に対して許容可能な最大公正伝送レートを与えるように動作し、輻輳状態が生じないと判定した場合には前記可変伝送レート呼に対して最大公正伝送レートを超えることを許容するレート制御手段とを具備する接続制御装置。
【請求項２】
前記接続に与えられる最大公正伝送レートは、前記可変伝送レート呼に対し許可された最小伝送レートに比例する請求項１に記載の接続制御装置。
【請求項３】
前記接続に与えられる最大公正伝送レートは、他の可変伝送レート呼の接続された最小伝送レートに依存する請求項２に記載の接続制御装置。
【請求項４】
前記レート制御手段は、アクセスリンクによってネットワークの他の部分に連結されているネットワークの入口ノードに設けられ、与えられる最大公正伝送レートはアクセスリンクの利用可能な容量に依存する請求項１、２、及び３の何れか一つに記載の接続制御装置。
【請求項５】
前記アクセスリンクの利用可能容量はアクセスリンクの全容量から可変伝送レート呼の接続に対して許可された最小伝送レートの総和を減算して決定される請求項４に記載の接続制御装置。
【請求項６】
新たな可変伝送レート呼の接続設定要求がなされた時、この新たな接続に対する最大公正伝送レートを定め、既存の可変伝送レート呼の接続全ての最大公正伝送レートをそれぞれ再計算する帯域割当手段を更に含む請求項１〜５の何れか一つに記載の接続制御装置。
【請求項７】
前記輻輳検知手段はネットワークの入口ノード及び出口ノードにそれぞれ設けられた第１及び第２回路を具備し、この第１及び第２回路の１つの回路はネットワークを介して他の１つの回路に対しタイミングセルを送信するように動作し、前記他の１つの回路は前記タイミングセルの受信時刻を決定するように動作し、輻輳検知手段は前記タイミングセルが前記１つの回路から前記他の回路まで移動するのに要した時間によって前記エンドーツウーエンドの遅延を計算する請求項１に記載の接続制御装置。
【請求項８】
前記１つの回路から前記他の回路に移動するタイミングセルは、前記１つの回路による前記セルの送信時刻を示すタイミング情報を搬送し、前記他の回路は前記タイミングセルの送信時刻と、そのタイミングセルの受信時刻との差を計算して相対遅延値を決定する相対遅延計算手段を含む請求項７に記載の接続制御装置。
【請求項９】
前記他の回路は、前記１つの回路からのタイミングセルの受信に続いて、ネットワークを介して対応するタイミングセルを前記１つの回路に返信するように動作し、前記１つの回路はこの対応タイミングセルの受信時刻を決定し、
前記輻輳検知手段は、前記タイミングセルが一つの回路から他のカイロに移動するのに要した時間と、前記対応するタイミングセルが前記他の回路から前記１つの回路に移動するのに要した時間の平均時間に基づいて前記エンドーツウーエンドの遅延を計算する請求項８に記載の接続制御装置。
【請求項１０】
前記他の回路から前記１つの回路に向かって送信される前記対応タイミングセルは、前記他の回路による前記セルの送信時刻と前記相対遅延値とを示すタイミング情報を搬送し、前記１つの回路は前記対応タイミングセルの送信時刻と、前記１つの回路による受信時刻との差を計算し、この差から前記相対遅延値を差し引いて往復遅延値を決定する往復遅延計算手段を含む請求項９に記載の接続制御装置。
【請求項１１】
宛先情報を含むヘッダと送信データを含むペイロードとからなる固定長セルにより通信を行なうネットワークによって許可された最小伝送レートを有すると共に、ネットワークに余剰容量がある時には、その最小伝送レートを超えて伝送することが許容された可変伝送レート呼の接続を制御するネットワーク接続制御方法であって、
各前記可変伝送レート呼に対して、関連する接続の前記許可された最小伝送レートよりは高く、それに依存する最大公正伝送レートを計算するステップと、
セルがネットワークを通過する際に与えられるエンドーツウーエンドの遅延を決定するステップと、
決定されたエンドーツウーエンドの遅延に基づいて前記可変伝送レート呼について輻輳状態が生じたかを判定するステップと、
輻輳状態が生じたと判定した場合には前記可変伝送レート呼に対して許容可能な最大公正伝送レートを与えるように動作し、輻輳状態が生じないと判定した場合には前記可変伝送レート呼に対して最大公正伝送レートを超えることを許容するステップとを具備する接続制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は非同期転送モード（ATM: Asynchronous Transfer Mode ）ネットワークに於ける利用可能ビットレート（ABR: Available Bit Rate ）トラフィックの管理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ATMネットワークに於いては、次のようなABR（可変伝送レート呼）タイプの接続が予想される。即ち、その接続の設定に際して、その接続に関する最小伝送レートについてネットワークオペレータとの折衝(negotiation) が行われるが、その後のネットワーク使用時に、もしネットワーク容量に余裕が生じた際には、その接続は折衝最小伝送レートを越えることが許されると言う接続である。従って、その種のABR接続はその設定時に折衝された最小伝送レートに限定されることなく、ネットワークに未使用容量がある場合には折衝最小伝送レートより高いレートでの伝送が許される。
【０００３】
また輻輳状態発生時には、次のことが予想される。即ち、折衝最小伝送レートを超えているABR接続には、先ずその伝送レートを下げるように要請するフィードバックメッセージが送られる。もし、ABR接続がその伝送レートを下げなければ、ネットワークは折衝最小伝送レートを越えた部分のトラフィックの廃棄を開始する。その接続が要請に応じて伝送レートを下げて輻輳状態が緩和されると、その接続は再びその伝送レートを上げることが許される。従って、ABR接続は少なくともそれぞれの折衝最小伝送レートが保証されると共に、更にはネットワークの余剰容量に応じ、そしてネットワークからのフローコントロールに従って、その折衝最小伝送レートを超えた伝送をすることが許される接続方式である。
【０００４】
こうしたABRサービスは、以下の点から見ても望ましいと考えられる。即ち、多くの接続にとっては、ネットワークが許容できる以上の高いレートで伝送を続けることによって発生する輻輳状態の間に、それらのATMセルが廃棄されるよりは、むしろネットワークの瞬間利用可能な容量に対して伝送レートを動的に調整するのが好ましいことである。言い換えれば、ABRサービスはセル損失が少ないことを重視し、ある程度の遅延（即ち、輻輳状態の間に伝送レートを下げる必要から生ずる不可避的遅延）を許容する接続にとって好適であると言える。ABRサービスは、事前に接続に可成なコスト支出を伴う容量予約方式をとらず、むしろネットワークに余剰容量が在れば接続でそれを使用することが出来るようにするサービスである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ATMネットワークに複数のABR接続が要求される場合、これらABR接続のそれぞれに関係するソースは、ネットワークの利用可能な帯域に関して事実上競合する状況が発生する。そのような状況下にあっては、利用可能な帯域を公正な仕方で割り当てるシステムを提供することが望まれる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１観点によれば、ATMネットワークによって形成されるABR接続の各々が合意された最小伝送レートを有すると共に、ネットワークに余剰容量がある場合には、その合意最小伝送レートを超えて伝送することを許されているABR接続を制御するATMネットワーク用接続制御装置が設けられ、この装置は各ABR接続のATMセルがネットワークを通過する際に与えられるエンドーツウーエンドの遅延を決定する輻輳検知手段と、決定されたエンドーツウーエンドの遅延に基づいて何時ABR接続の一つに輻輳状態が生じたかを判定し、その判定に基づいて前記ABR接続に対する前記合意最小伝送レートよりは高く、それに依存する最大伝送レートをその前記ABR接続に与えるように動作するレート制御手段とを含む。
【０００７】
この装置は輻輳状態の発生を知ったとき、ABR接続に対し合意最小伝送レートを考慮し、ABR接続に公正な仕方で利用可能な帯域を分配することが出来る。
輻輳状態検知にエンドーツウーエンドの遅延を利用するから、ネットワーク内の各ノードはその前記ノードに於いて輻輳状態を検知する手段を設ける必要がなくなる。言い換えれ、輻輳状態検知手段の全ての部分をネットワークの端部に位置させることが可能になる。
最小伝送レートは維持可能なセルレートとして特定することもできる。
与えられる最大伝送レートは、前記接続に対する前記合意最小伝送レートに比例するのが好ましく、さらに他のABR接続の合意最小伝送レートにも依存するのが好ましい。
【０００８】
本発明の好適実施例では、レート制御手段はアクセスリンクによってネットワークの他の部分に連結さたネットワークの入口ノードに配置され、輻輳ABR接続に与えられる最大伝送レートはアクセスリンクの利用可能な容量に依存する。その利用可能なアクセスリンクの容量は、アクセスリンクの全容量からABR接続の合意最小伝送レートの総和を減算して決める。この場合、レート制御手段はアクセスリンク以外のネットワーク部分に於ける利用可能な帯域について如何なる情報をも要求しない。公正な帯域割当はアクセルリンクに関して考慮されるだけであり、このことが装置を簡素化する。
【０００９】
輻輳ABR接続VCjに与えられる最大伝送レートMAXRＶＣｊを例えば
MAXRＶＣｊ = SCRＶＣｊ + [SCRＶＣｊ/(SCRＶＣ１ + SCRＶＣ２ +...+ SCRＶＣｎ)]AB
に等しくする。ここで
VC1〜VCnは異なるABR接続を示し、VCjは輻輳が検知されたABR接続、
SCRＶＣｘはABR接続VCxの合意された最小伝送レート、そして
ABは前記アクセスリンクの利用可能な帯域、
である
【００１０】
前記装置は新たなABR接続設定の要求があると、この新たな接続に対する最大伝送レートを定め、既存のABR接続全ての最大伝送レートをそれぞれ再計算する帯域割当手段含んでいるのが好ましい。帯域割当手段は、装置の動作時に例えば一定間隔で前記アクセスリンクの全容量からABR接続の実際の伝送レートの総和を減算にして、前記アクセスリンクの瞬時利用可能帯域を決定すると共に、決定された瞬時利用可能帯域を基にして各ABR接続の最大伝送レートを計算する。例えば、各ABR接続の最大伝送レートMAXRＶＣｊを、
MAXRＶＣｊ = SCRＶＣｊ + [SCRＶＣｊ/(SCRＶＣ１ + SCRＶＣ２ +...+ SCRＶＣｎ)]IAB
に等しくする。ここで
VC1〜VCnは異なるABR接続を示し、VCjは輻輳が検知されたABR接続、
SCRＶＣｘはABR接続VCxの合意された最小伝送レート、そして
IABは決定された瞬時利用可能な帯域、
である。
こうして、輻輳状態が生じた時、アクセスリンクの実際に利用可能な帯域をABR接続の間で公正に分配することが出来る。
【００１１】
レート制御手段は前記ABR接続に輻輳が検知されると、直ちにその接続に前記最大伝送レートを与えるように動作するのが好ましい。最大伝送レートが与えられたとき、輻輳ABR接続のデータソースが最大伝送レートを超えるようであれば、前記レート制御手段は前記データソースに対し、それに与えられた最大伝送レートまで伝送レートを下げるよう要求するフィードバックメッセージを送る。輻輳ABR接続に関して輻輳状態が依然として継続している場合に、前記レート制御手段はその伝送レートが前記接続に対し合意された最小伝送レートに下がるまで、各ABR接続の伝送レートに関し更に漸進的（所定のレート制御アルゴリズムに従って）制限を加える。
レート制御手段は、１つのABR接続に対し決定されたエンドーツウーエンドの遅延が所定の閾値を越えているとき、その接続に輻輳状態が生じていると判定する。
【００１２】
この場合、例えば前記輻輳検知手段はネットワークの入口ノード及び出口ノードにそれぞれ設けられた第１及び第２回路を具備し、この第１及び第２回路の１つの回路はネットワークを介して他の１つの回路に対しタイミングセルを送信するように動作し、前記他の１つの回路は前記タイミングセルの受信時刻を決定するように動作し、輻輳検知手段は前記タイミングセルが前記１つの回路から前記他の回路まで移動するのに要した時間によって前記エンドーツウーエンドの遅延を計算する。前記１つの回路から前記他の回路に移動するタイミングセルは、前記１つの回路による前記セルの送信時刻を示すタイミング情報を搬送し、前記他の回路は前記タイミングセルの送信時刻と、そのタイミングセルの受信時刻との差を計算して相対遅延値を決定する相対遅延計算手段を含んでいる。こうしてエンドーツウーエンドの遅延を容易に測定することが出来る。
【００１３】
しかし、通常入口ノードのクロック（タイミングセルの送信時刻設定に使用）は出口ノードのクロック（タイミングセルの受信時刻設定に使用）に同期してはいないから、この測定値は相対的なものになる。それ故、本発明の好適実施例ではエンドーツウーエンドの遅延の絶対測定値を得るために、前記他の回路は前記１つの回路からのタイミングセルの受信に続いて、ネットワークを介して対応するタイミングセルを前記１つの回路に返信するように動作し、前記１つの回路はこの対応タイミングセルの受信時刻を決定し、前記輻輳検知手段は、タイミングセルが前記一つの回路から前記他の回路に移動するのに要した時間と、前記対応するタイミングセルが前記他の回路から前記１つの回路に移動するのに要した時間の平均時間に基づいて前記エンドーツウーエンドの遅延を計算する。この場合、前記他の回路から前記１つの回路に向かって送信される前記対応タイミングセルは、前記他の回路による前記セルの送信時刻と前記相対遅延値とを示すタイミング情報を搬送し、前記１つの回路は前記対応タイミングセルの送信時刻と、前記１つの回路による受信時刻との差を計算し、この差から前記相対遅延値を差し引いて往復遅延値を決定する往復遅延計算手段を含んでいる。この構成によって、入口ノードと出口ノードのクロックに同期性が無いことによる影響はなくなる。
【００１４】
本発明の第２の観点によれば、ATMネットワークに於けるABR接続の各々が、合意された最小伝送レートを有すると共に、ネットワークに余剰容量がある時には、その合意最小伝送レートを超えて伝送することを許されているABR接続を制御する方法であって、各ABR接続のATMセルがネットワークを通過する際に与えられるエンドーツウーエンドの遅延を決定するステップと、決定されたエンドーツウーエンドの遅延に基づいて何時ABR接続の１つに輻輳状態が生じたかを判定するステップと、そうした輻輳状態が検知されたとき、前記ABR接続に対する前記合意最小伝送レートよりは高く、且つそれに依存する最大伝送レートをその前記ABR接続に与えるステップとを具備するATMネットワークに於けるABR接続を制御する方法が提供される。
【００１５】
本発明の第３の観点によれば、ATMネットワークに於けるバーチャルチャンネルのATMセルがネットワークの通過によって与えられるエンドーツウーエンドの遅延を決定するエンドーツウーエンドの遅延決定手段と、このエンドーツウーエンドの遅延決定手段に接続され、決定されたエンドーツウーエンドの遅延に基づいて前記バーチャルチャンネルの輻輳状態を判定する輻輳判定手段とを含むATMネットワーク用輻輳検知装置が提供される。
【００１６】
本発明の第４の観点によれば、ネットワークに於けるバーチャルチャンネルのATMセルがネットワークを通過する際に与えられるエンドーツウーエンドの遅延を決定するステップと、決定されたエンドーツウーエンドの遅延を用いて何時輻輳が前記バーチャルチャンネルに生じたかを判定するステップとを含むATMネットワークに於ける輻輳検知方法が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、ATMスイッチ２を含みネットワークの入口ノードINに接続制御装置３を有する公衆ATMネットワーク１を示している。ATMスイッチ２及び接続制御装置３は、共にATMネットワーク１内のアクセスリンク４を介して接続される。
複数のデータソース５１、５２、．．．５ｎ、例えばパーソナルコンピュータ又はその同等物は、入口ノードINに於いて接続制御装置３に接続される。
接続制御装置３はレート制御回路３０及び帯域割当ユニット３１を含んでいる。
【００１８】
次に、図１の接続制御装置３の動作を図２から図４までを参照して以下に説明する。
図２はデータソース５の１つから新たなABR接続が欲しい旨の要求があったときに、接続制御装置３が行う動作を示している。
図２のステップＳ１に於いて、接続制御装置３は接続要求を受信するまで待機している。データソースはその接続要求を行う際 、最小限の使用可能な帯域又は維持可能なセルレート(SCR: Sustainable Cell Rate) を特定してくることが予期される。この維持可能なセルレートとは、仮にネットワークに輻輳状態が生じても、ネットワークが保証する前記接続の保持し得る最小限の伝送レートを言う。この維持可能なセルレートは、最初の接続が行われる際に、前記データソース側とネットワークオペレータとの間で折衝される（図２のステップＳ２）。
【００１９】
ステップＳ３に於いて、接続制御装置３の帯域割当ユニット３１は、アクセスリンク容量(LC: Link Capacity) から現在使用中の別のABR接続(VC1、...VCn)の維持可能セルレート(SCRＶＣ１,...SCRＶＣｎ)の総和を引いて、アクセスリンク４の利用可能な帯域(AB: Available Bandwidth) を決定する。即ち：
AB = LC - (SCRＶＣ１+SCRＶＣ２+ .... +SCRＶＣｎ) ...（１）
【００２０】
次に、ステップＳ４に於いて、接続制御装置３の帯域割当ユニット３１は、式（１）によって決められた利用可能帯域(AB)の“公正な配分”を決めるために、前記ABR接続に対し合意された最小伝送レート(SCRＶＣＪ)を用いて、ネットワークに輻輳状態が生じたとき各ABR接続VCjに許容される最大限の伝送レートMAXRＶＣｊを決める。即ち、
MAXRＶＣｊ  = SCRＶＣＪ+[SCRＶＣｊ/(SCRＶＣ１+SCRＶＣ２+ .... +SCRＶＣｎ)]AB ...（２）
こうして、新ABR接続が構成されると、現在働いている全てのABRチャンネルの最大伝送レートは、輻輳状態が生じたときにも、各接続がアクセスリンクの利用可能な帯域（AB）を公正な持分で分配してもらえるように調整される。
【００２１】
上述の実施例に於いて、ABR接続の維持可能セルレートは、輻輳時に前記接続が持つことの出来る最大公正伝送レート（又は帯域）MAXRの閾値を比例的に計算するのに使用されることが分かる。このことによって、輻輳状態が生じた際、全てのABR接続に対する公正な帯域割当がそれらの伝送レートとは無関係に行われることが保証される。
更に、接続制御装置３はアクセスリンク４に関する公正な帯域配分を考慮するだけであるから、ATMネットワークの他の部分にある利用可能な帯域に関する情報を一切必要としない。
【００２２】
次に、接続制御装置３のレート制御回路３０の動作を図３を参照して説明する。レート制御回路３０の機能は、アクセスリンク４を用いてABR接続に関する制御を行うことである。この制御を実施するに当たって、レート制御回路３０は各ABR接続VCjについて以下のパラメータを維持する。
SCRＶＣｊ:合意された接続の維持可能セルレート（最小伝送レート）。
PCRＶＣｊ:接続に対するピークセルレート（最大伝送レート）。このピークセルレートは接続確立時に、その接続によって選択的に特定されるか、或いは例えば、他のABR接続がアクセスリンク４を使用していない時には、前記接続がその伝送レートを増加し、アクセスリンクの全リンク容量を使用することがでるように、単にアクセスリンク４のリンク容量LCに等しく取っても良い。
MAXRＶＣｊ:輻輳が生じた際の接続に対する最大公正伝送レート。
【００２３】
上記のパラメータをもとに、レート制御回路３０は各接続に対するレート制御パラメータRCPＶＣｊを決定する。図３にその概要を示す。
図３に於いて、レート制御回路３０は、ステップＳ１０でABR接続VCjの１つに輻輳状態が生じているかどうかを判定する。もしその接続に輻輳状態がなければ、処理はステップＳ１２に進み、所定のレート制御アルゴリズムに従って、ABR接続VCjに対するレート制御パラメータRCPＶＣｊを増加させる。このようなアルゴリズムの詳細については、この明細書で後述する。しかし、RCPの値はピークセルレート（前記接続に対するPCRＶＣｊ)を越えることは許されない。ここで処理はステップＳ１０に戻る。
従って、輻輳状態が生じていないと判った時、ABR接続VCjには所定のレート制御アルゴリズムに従って、増加されたRCP値が割当られることが分かる。
【００２４】
もし、ステップＳ１０に於いて、ATMネットワーク中に輻輳状態が生じていると判断されると、ステップＳ２１に於いてレート制御パラメータRCPＶＣｊが、接続VCjに対し決定された最大公正伝送レートMAXRＶＣｊより大きいか否かが判断される。もし、レート制御パラメータが最大公正伝送レートを越えていれば、ステップＳ２２に於いて前記接続に対するレート制御パラメータを直ちに決定された最大公正伝送レートに下げるか、上述の所定のレート制御アルゴリズムに従って前記ABR接続に対するレート制御パラメータRCPＶＣｊを減少させる。しかし、レート制御パラメータは前記接続に対し合意された維持可能セルレートSCRＶＣｊ以下になることは許されない。
こうして、処理はステップＳ１０に戻される。
【００２５】
それ故、もしABR接続に輻輳状態が生じていることが判った場合には、その接続はそのデータソースに対して送られる適当なフィードバックメッセージによって、伝送レートを決められた最大公正伝送レートまで下げることを求められるから、その接続のレート制御パラメータRCPは、直ちにその接続に対し決定された最大公正伝送レートに限定される。そうした伝送レートの低減によっても輻輳状態が緩和されない場合には、ABR接続に対するレート制御パラメータは更に漸進的に下げられ（維持可能なセルレートに向かって）、そして更にフィードバックメッセージがデータソースに対し送られる。前記データソースはこのフィードバックメッセージに対しその伝送レートを低減することによって応答しなければならない。しかし、もしそのデータソースがその伝送レートを下げなければ、レート制御回路は合意された最小伝送レート(SCR)を超過しているトラフィック（セル）の破棄を開始する。
【００２６】
本発明の好適実施例では、帯域割当ユニット３１もまた、アクセスリンク４に関する瞬間活動に依存して一定間隔で各ABR接続に対する最大公正伝送レートの再計算を行うことが出来る。ABRトラフィックの“バースティ(bursty)”な性質から見てこの再計算は有利な筈である。この点、もし特別な瞬間に於ける接続利用が考えられる場合、アクセスリンクにあるABR接続の多くはデータ伝送を行わなくなる。このことはその前、新たにABR接続を設定した時、潜在的には、維持可能なセルレート(SCR)の“静的な値”を使用して計算されたものより多くの利用可能な帯域が在ることを意味している。静的な値に基づくのではなく、種々のABR接続の実際の瞬時活動に基づいて一定間隔で瞬時的に利用可能な帯域(IAB)を決定すれば、その瞬時的利用可能な帯域(IAB)を公正に分配して割り当てることが出来る。
【００２７】
こうした接続の瞬時活動トラックを維持するために、レート制御回路３０は各接続に対し、もう１つのパラメータ、即ち前記接続の現在のセル伝送レートを表す実セルレート(ACR)を保持している。
図４に示すように、帯域割当ユニット３１は、アクセスリンク容量（LC）及びABR接続のそれぞれの実伝送レート（実セルレートACR）の総和：
IAB = LC-(ACRＶＣ１+ACRＶＣ２+...+ACRＶＣｎ)  ．．．（３）
を基にして、瞬時的に利用可能な帯域(IAB)を計算するステップＳ６に進む前に、ステップＳ５で所定の時間間隔が終了するまで待機する。
【００２８】
次いで、ステップＳ７に於いて、前記接続に対するSCRの値SCRＶＣｊに、決定された瞬時利用可能帯域の公正持分を加えることによって、各ABR接続VCjに対する最大公正伝送レートMAXRＶＣｊが決定される。そして、再び異なるABR接続のSCR値に基づいて公正持分が計算される。
MAXRＶＣｊ=SCRＶＣＪ+[SCRＶＣｊ/(SCRＶＣ１+SCRＶＣ２+ .... +SCRＶＣｎ)]IAB ...（４）
図４の手続きを採用することによって、帯域の公正な持分は常にアクセスリンク４に関する現活動に関連を待ちながら計算されることが保証される。
【００２９】
レート制御回路３０がそのABR接続に関して適正な制御を実施するためには、このレート制御回路３０はATMネットワーク１に於いて何時輻輳状態が生じたかを検知する何らかの術を持っている必要がある。そうした輻輳状態を検知するために以前考えられた１つの方法を図５に示す。この図には、ATMネットワークの入口INと出口ENの間に設けられた１つのABR接続のパスが示されている。前記ABR接続を介して伝送されるATMセルは、入口INを通り種々の中間ノードCN1及びCN2を介して出口ENに至るルートに沿って通過する。例えば、各接続ノードCNにはATMスイッチがある。
【００３０】
ネットワークの各ノードIN、EN、CNにはバッファがあり、これらバッファの何れかが一定の充足レベルに達した時に、輻輳状態が検知される。こうしてノードが輻輳状態を検知すると、そこを通るセルに所定の方法でマークが付けられ、もし受信側装置（出口ノードに接続されている）が“輻輳経験有”とマークされたセルを受信すると、その時この情報はリソース管理セルを用いてソース側装置（入口側に接続されているデータソース）に対し信号の形で送り返されるので、それに従ってソース側装置はその伝送レートを調整することが出来る。
【００３１】
以上の手法によって、輻輳状態をデータソース側に信号で送り返すことは出来るが、この手法には次のような不利な点がある。即ち、ネットワーク内の各ノードは輻輳状態がそのノードで検知された際に、セルにマーキングが出来なければならない。従って、こうした中間ノードに於ける処理は各ノードに於ける設備コストの増加につながる。
【００３２】
上述の不利な点を克服するために意図した本発明による別の手法を図６に示す。図６に於いて、ATMネットワーク５０は第１及び第２エンドユーザーの間にABR接続を設けるために使用される。第１エンドユーザーはデータソースとして働き、ATMネットワーク５０の入口ノード５４に接続されたパーソナルコンピュータ５２を有し、第２エンドユーザーはデータ受信機として働き、ネットワーク５０の出口ノード５８に接続されたパーソナルコンピュータ５６を有している。
【００３３】
図６に示されているように、ATMネットワーク５０は入口ノード５４に於いて、レート制御回路３０と帯域割当ユニット３１を含む接続制御装置３’を有している。この場合、接続制御装置３’は第１及び第２輻輳検知回路３２、３３をも含み、第１輻輳検知回路３２は入口ノード５４に配置され、第２輻輳検知回路３３は出口ノード５８に配置される。輻輳検知回路３２、３３の詳細をそれぞれ図７及び８に示す。
【００３４】
図７に示すように、入口ノードに配置した輻輳検知回路３２は、ローカルクロック回路１００、タイミングセル発生回路１０２、タイムスタンピング回路１０４、タイミングセル抽出回路１０６、タイムスタンプ読み取り回路１０８、往復遅延計算回路１１０、平均化回路１１２、及び片道遅延計算回路１１４を含んでいる。
【００３５】
図８に示すように、出口ノード５８に配置した輻輳検知回路３３は、タイミングセル発生回路１２０、タイムスタンピング回路１２２、タイミングセル抽出回路１２４、タイムスタンプ読み取り回路１２６、相対遅延計算回路１２８、平均化回路１１２、及びローカルクロック回路１３０を含んでいる。
【００３６】
第１及び第２ユーザー間でABR接続が使用されている時、入口ノード輻輳検知回路３２に於けるタイミングセル発生回路１０２は、入口ノードに於けるローカルクロック回路１００によって決められた一定時間間隔でタイミングセル（TMセル）を発生する。これらTMセルはネットワーク出口ノード５８に向かうバーチャルチャンネルのセルの流れに挿入される。そうしたセルの各々が流れに挿入される時刻T1は、図９の上半分に示すように、タイムスタンピング回路１０４によってセル自身にスタンプされる。
【００３７】
入口ノード５４で発生したTMセルは、正規のデータセルと同様の仕方で、ATMネットワーク５０を介して移動する。TMセルはＩＴＵ推奨1.371に定義されているリソース管理セル（RMセル）に基づいている。RMセルはATMセルであって、ATMセルヘッダーに於けるVCI値（バーチャルチャンネル識別子）及びPTI値（ペイロード型識別子）によって、その他のATMセルタイプからは独特に識別することが出来る。図１０はRMセルフォーマットに対するプロトコルを示している。機能特定フィールドはベンダーの特定インプレメンテイション（実現）に対し利用可能である。
【００３８】
出口ノード輻輳検知回路３３のTMセル抽出回路１２４はセルの流れを受信し、そこから流れに運ばれてくるTMセルを抽出する。各TMセルが出口ノードによって受信されると、その受信時刻T2（ローカルクロック回路１３０によって測定）は、相対遅延計算回路１２８に供給される。抽出されたTMセルの各々は、タイムスタンプ読み取り回路１２６に送られ、各セルによって運ばれてきたタイムスタンプT1が読み取られる。また、タイムスタンプT1は相対遅延計算回路１２８にも供給される。
【００３９】
相対遅延計算回路１２８は受信TMセルのタイムスタンプT1と前記TMセル受信時刻T2との差を計算する。この差(T2-T1)は、前記TMセルがネットワークの入口ノードからネットワークの出口ノードまで移動する間に経験した相対遅延(RD)である。しかし、この場合、２つのノードに設けたローカルクロック回路１００及び１３０は同期してはいないから、上記の遅延は絶対遅延ではない。
【００４０】
入口ノードから受信した各TMセルに対する相対遅延の計算に続いて、出口ノードのタイミングセル発生回路１２０は、入口ノードに戻る逆方向に向かうセルの流れに挿入するための対応TMセルを発生する。図７の下側半分に示すように、このセルには、タイムスタンピング回路１２２によって相対遅延計算回路１２８によって計算された相対遅延RD(T2-T1)がスタンプされるだけではなく、発生されたTMセルが上記逆方向のセルの流れに挿入された時刻T3がスタンプされる。
【００４１】
入口ノードの輻輳検知回路３２では、TMセル抽出回路１０６が受信したセルの流れからタイミングセルを抽出し、タイムスタンプ読み取り回路１０８が各TMセルから相対遅延RDと時刻スタンプT3の両者を読み取る。この情報は往復遅延計算回路１１０に送られる。
入口ノード５４に於ける各TMセルの受信時刻T4は、タイミングセルが入口ノードから出口ノードに移動するに要した時間と、出口ノードの輻輳検知回路３３によって発生された対応TMセルが出口ノードから入口ノードに移動するに要した時間との合計時間を示す往復遅延時間(RTD)を計算する往復遅延計算回路１１０に供給される。従って、
RTD  = (T4-T1) - (T3-T2)
【００４２】
往復遅延時間RTDの測定は所定の制御期間(CP)内で数回行われ、そのRTD測定値をRTD平均化回路１１２によって平均し、平均往復遅延の値ARTDを求める。最後に、ARTD値は片道遅延計算回路１１４によって２分し、平均片道遅延の値(AOWD)を求める。即ち
AOWD = ARTD/2
一般に、上記所定の制御期間(CP)はARTDより小さく選択する。また、この制御期間選択には、同時達成を許されない幾つかの条件、所謂トレードオフが含まれる。即ち、遅延評価のためにより長い制御期間を用いれば、反応時間は遅くなり、他方、より長い制御期間によって、より良好な遅延評価が得られる。
【００４３】
上述の仕方でタイミングセルを処理することによって、ネットワークに於ける輻輳レベルが、純粋に経験している遅延を基に評価できることが分かる。従って、輻輳検知機構の全ての機能はネットワークの端部（入口と出口）に保持されるので、図５に示されている種類の中間ノードに於ける処理要件（マークセルの追加）を回避することが出来る。
勿論、実際には、多くのABR接続が各入口（出口）ノードを通過しており、そしてこれら各ABR接続に何時輻輳状態が発生したかを検知出来ることが必要である。このため、入口ノードの輻輳検知回路３２は、前記入口ノードに於いてネットワークに入る全ての異なるABR接続に対しタイミングセルを連続的に発生することによって、それら接続の各々の輻輳レベルが監視できるようにしている。実際、異なるABR接続は、入口ノードとそれに関連する出口ノード間の距離、及び中間ネットワーク中の区間(hop)数に依存して大きく異なる往復遅延時間を与えられるから、戻されてきて受信されるタイミングセルは、出口ノードの輻輳検知回路によって送られたタイミングセルと同じ順序とはならない。
【００４４】
こうした理由から、入口ノードに於けるレート制御回路は割り込み駆動方法によって、新たなTMセルの各々が受信されるのを待って、この受信したTMセルがどのABR接続に属するかを、このTMセルヘッダー部の接続識別子によって判断する動作を行うのが好ましい。こうして識別されたABR接続に対するRCPパラメータは、後で図１１を参照して述べるように調整することが出来る。
【００４５】
以下、入口ノード５４のレート制御回路３０の動作を図１１を参照して説明する。
レート制御回路３０には、前にも述べたように、各ABR接続に関して前記接続に対する現在の伝送レートを示すレート制御パラメータ(RCP)が保持されている。この実施例では、このレート制御パラメータはAOWD値（ネットワーク中で前記接続が経験した輻輳測定を示す）、及び前述の前記接続に関するパラメータSCR、PCR、及びMAXRに基づきレート制御回路３０によって動的に調整される。
【００４６】
レート制御回路３０は、各ABR接続のAOWD値に対し目標範囲（σ１、σ２）を定め、AOWD値をこの目標範囲内に保つように各ABR接続のRCP値を調節する。従って、
σ１＜AOWD＜σ２の時、RCPを変化させない。
AOWD≦σ１の時、各RCPを所定の増加係数αだけ増加することが出来る。
AOWD≧σ２の時、各RCPを所定の減少係数βだけ減少することが出来る。
【００４７】
目標範囲を限定する上限及び下限閾値σ１及びσ２は接続を通して起こる最小遅延（即ち、何処にもキューイングが生じていない時、接続を通して起こる遅延）によって計算することが出来る。従って、
σ１ ＝ 最小遅延 ＋ ラインサービス時間 ｘ ｓ１
σ２ ＝ 最小遅延 ＋ ラインサービス時間 ｘ ｓ２
ここで、ラインサービス時間とはATMセルを接続に送り出すのに要する時間を示し、ｓ１及びｓ２は一定の値であって、前記特別ATMネットワークに対する特定の値である。これらの一定値ｓ１、ｓ２は、ネットワークに於けるバッファのオーバーフローに起因するセル損失を避けるように選択する必要がある。それ故、これらの値は中間ネットワークノード内の最小バッファサイズに依存する。
【００４８】
上限及び下限閾値α１、α２、及びAOWDの値を決めるための上述の制御期間CPを設定するには、ネットワークに於ける上述の最小遅延を知っていることが必要である。しかし、通常、接続が設定される以前には、この最小遅延は知られていないから、近似値として前記接続に対するネットワークを通る最適パスの距離を最小遅延を求めるのに利用する。
増加及び減少係数α、βは、所定のレート制御アルゴリズムに従って決定される。これら係数は線形又は非線形に選択することが可能で、目標ネットワーク構成に応じて適当に調整することが出来る。こうして、利用し得る帯域の可能な最良利用ができるように、レート制御アルゴリズムを最適化することが出来る。
【００４９】
図１１に於いて、レート制御回路３０はステップＳ３０でTMセルの受信を待つ。この状態は割り込みによる信号で知らされる。TMセルが受信されると、そのTMセルが属している接続VCjは、参照テーブルにアクセスするためにTMセルが持っているヘッダ情報を使用して識別される。次いで、計算された遅延値AOWD（入口ノードの輻輳検知回路３２からレート制御回路３０に供給）が下限閾値α１より小さいか否かが判定される。もし、小さければ、識別されたABR接続VCjには現在輻輳状態が生じていないと結論されるから、ABR接続VCjに対するレート制御パラメータRCPは所定の増加係数αだけ増加することが出来る。この接続VCjに対するRCP値を増加する前に、増加したRCPの値が前記接続に対するピークセルレート（最大伝送レート）PCRを越えるか否かが、ステップＳ３２に於いて判定される。前に述べたように、このPCRの値は接続とネットワークオペレータとの間で接続設定時に合意された値であるか、又はアクセスリンク容量に等しい値である。
【００５０】
もし、増加したRCPの値がPCRの値を越えていれば、その時はステップＳ３３に於いて、新たなRCPの値は単にその合意されたPCRの値に設定される。
ステップＳ３１に於いて、もし計算された遅延値AOWDが下限閾値σ１より大きければ、このAOWD値をステップＳ４０に於いて上限閾値σ２と比較する。AOWD値がσ２より小さければ、AOWD値は目標範囲内にあり、接続のRCP値に対する変更は不要である。ここで処理はステップＳ３０に戻り、次のTMセルの受信に待機する。
【００５１】
他方、もしAOWDの値が上限閾値σ２より大きいか、又は等しければ、ネットワーク中に輻輳状態が生じていると判断される。その場合は、ステップＳ４２に於いて、識別された接続VCjに対する現在のRCP値が、帯域割当ユニット３１によって前記接続に対し決められた最大公正伝送レートMAXRを越えているか否かが判定される。もし、現在のRCP値が、この決められた最大公正伝送レートMAXRを越えていれば、新たなRCP値はステップＳ４３に於いて単にこの決められた最大公正伝送レートMAXRにセットされる。
【００５２】
その他の場合には、RCP値は所定の減少係数βだけ減少すべきだと判定される。ステップＳ４４に於いて、減少されたRCP値が前記接続に関し合意された最小伝送レート（維持可能セルレートSCR）より小さいか否かが判定される。もし小さければ、新たなRCP値はステップＳ４５に於いて、単にその最小伝送レートSCRに設定される。そうでなければ、RCP値はステップＳ４６に於いて、所定の減少係数βだけ減少される。
新たな接続が設定されたときか（図２）、瞬時利用可能な帯域に関するチェック後（図４）の何れかで、ネットワークが使用されている間に、異なるABR接続に対する最大伝送レートMAXRは変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である接続制御装置をその入口ノードに有するATMネットワーク部分を示す概略図である。
【図２】図１の接続制御装置の動作を説明するためのフローチャート（１）である。
【図３】図１の接続制御装置の動作を説明するためのフローチャート（２）である。
【図４】図１の接続制御装置の動作を説明するためのフローチャート（３）である。
【図５】  ATMネットワークに適用可能なフロー制御技術を説明するための概略図である。
【図６】本発明の好適実施例による接続制御装置を有するATMネットワーク部分を示す概略図である。
【図７】図６に示す装置部分（１）を示すブロック図である。
【図８】図６に示す装置部分（２）を示すブロック図である。
【図９】図６に示す装置部分の動作を説明するための概略図である。
【図１０】  ATMネットワークに於けるリソース管理セルのフォーマットを示す概略図である。
【図１１】図６に示す装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１，５０…公衆ATM ネットワーク
２…ATM スイッチ
３…接続制御装置
５1 〜５n …データソース
５４…入口ノード
５２，５６…パーソナルコンピュータ
５８…出口ノード
【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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