(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信網上に設けられデータの回線交換を処理するＡＴＭスイッチに入力される固定ビット率コネクションタイプのデータと可変ビット率コネクションタイプのデータに対するトラフィック状態情報を検出するトラフィック検出部であって、前記固定ビット率コネクションタイプデータの時間当り到着率、前記可変ビット率コネクションタイプデータの時間当り到着率を算出して出力する前記トラフィック検出部と、
前記トラフィック状態情報から前記固定ビット率コネクションタイプのデータと可変ビット率コネクションタイプのデータに対する処理性能を算出する性能分析部であって、前記トラフィック検出部から出力される値と、選択された固定ビット率コネクションタイプデータの前記ＡＴＭスイッチにおける平均占有時間と可変ビット率コネクションタイプデータの転送すべき平均データ量から固定ビット率コネクションタイプデータの接続拒否率と可変ビット率コネクションの平均遅延時間を算出する前記性能分析部と、
を備えることを特徴とするＡＴＭスイッチの性能分析装置。
【請求項２】
前記性能分析部により分析された値が貯蔵されるデータ保存部と、
前記固定ビット率コネクションタイプのデータと可変ビット率コネクションタイプのデータについて所望の処理性能値を入力できる入力部と、
該入力部から入力されたパラメータを満たすために要求されるＡＴＭスイッチの処理容量を前記データ保存部に貯蔵されたデータを用いて算出する性能決定部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＡＴＭスイッチの性能分析装置。
【請求項３】
通信網上に設けられ入力部を通して入力される固定ビット率コネクションタイプのデータと可変ビット率コネクションタイプのデータの回線交換を処理するＡＴＭスイッチと、
前記入力部に入力された前記固定ビット率コネクションタイプのデータと前記可変ビット率コネクションタイプのデータに対するトラフィック状態情報を検出するトラフィック検出部であって、前記固定ビット率コネクションタイプデータの時間当り到着率、前記可変ビット率コネクションタイプデータの時間当り到着率を算出して性能分析部に出力する前記トラフィック検出部と、
該トラフィック状態情報から前記固定ビット率コネクションタイプのデータと可変ビット率コネクションタイプのデータに対する処理性能を算出する性能分析部であって、前記トラフィック状態情報と、選択された固定ビット率コネクションタイプデータの前記ＡＴＭスイッチにおける平均占有時間と可変ビット率コネクションタイプデータの転送すべき平均データ量から固定ビット率コネクションタイプデータの接続拒否率と可変ビット率コネクションの平均遅延時間を算出する前記性能分析部と、
該性能分析部で分析された値により前記ＡＴＭスイッチのデータ処理を制御するトラフィック制御部と、
を備えることを特徴とするＡＴＭ交換システム。
【請求項４】
前記性能分析部により分析された値が貯蔵されるデータ保存部と、
前記固定ビット率コネクションタイプのデータと可変ビット率コネクションタイプのデータについて所望の処理能力値を入力できる入力部と、
該入力部から入力されたパラメータを満たすために要求されるＡＴＭスイッチの処理容量を前記データ保存部に貯蔵されたデータを用いて算出する性能決定部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のＡＴＭ交換システム。
【請求項５】
通信網上に設けられデータの回線交換を処理するＡＴＭスイッチの性能分析方法において、
（イ）前記ＡＴＭスイッチに入力される固定ビット率コネクションタイプのデータと可変ビット率コネクションタイプのデータに対するトラフィック状態情報を検出する段階であって、前記トラフィック状態情報は、前記固定ビット率コネクションタイプデータの時間当り到着率、前記可変ビット率コネクションタイプデータの時間当り到着率を含む前記段階と、
（ロ）前記トラフィック状態情報から前記固定ビット率コネクションタイプのデータと可変ビット率コネクションタイプのデータに対する前記ＡＴＭスイッチの処理性能を算出する段階であって、前記トラフィック状態情報と、選択された固定ビット率コネクションタイプデータの前記ＡＴＭスイッチにおける平均占有時間と可変ビット率コネクションタイプデータの転送すべき平均データ量から固定ビット率コネクションタイプデータの接続拒否率と可変ビット率コネクションの平均遅延時間を算出する前記段階と、
を備えることを特徴とするＡＴＭスイッチの性能分析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＡＴＭスイッチの性能分析装置と方法及びこれを適用したＡＴＭ交換システムに係り、さらに詳しくはＡＴＭスイッチに入力されるデータからＡＴＭスイッチのデータ転送処理能力を分析できるＡＴＭスイッチの性能分析装置と方法及びこれを適用したＡＴＭ交換システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般の通信方式としては同期方式と非同期方式がある。
ＡＴＭ(Asynchronous Transfer Mode)は非同期方式であって、同期方式であるＴＤＭ(Time Division Multiplexing)に比べてデータ転送効率を高められる。すなわち、ＴＤＭ方式では加入者端末機毎に特定スロットが割当てられ、割当てられたスロットでのみデータ転送がなされるよう通信が行われる。従って、ＴＤＭ方式ではスロットの割当てられた加入者端末機がデータ転送を行わない場合は割当てられたスロットがデータ転送に用いられなくことによりデータ転送効率を落とす。
【０００３】
一方、ＡＴＭ方式では転送するデータがある場合のみコネクションを形成させデータを転送させることにより、データ転送効率を高められる。
このようなＡＴＭ方式ではコネクションオリエンテッド(connection-oriented)方式を使用してコネクションが連結される前に転送経路が定まる。
ＡＴＭ方式で構成されたＡＴＭネットワークでは転送単位になる５３バイトのセルをスイッチングする。
ＡＴＭネットワークは、セルをスイッチングするＡＴＭスイッチと端末機で構成され、その例が図１に示されている。
【０００４】
ＡＴＭスイッチ３０は、通信網上に相互接続されていてセルを転送経路にスイッチングする。端末機はコンピュータ１０、ロータ２０、ＬＡＮスイッチ(図示せず)などが適用されうる。
このようなＡＴＭ(Asynchronous Transfer Mode)ネットワークにおける通信サービスは、コネクション(connection)に常に一定した転送率が割当てられる固定ビット率(ＣＢＲ;Constant Bit Rate)サービスと、固定ビット率接続に割当てられてから残った余分の転送率を用いる可変ビット率(ＡＢＲ;Available Bit Rate)サービスがある。
【０００５】
ＡＴＭネットワークにおいて各コネクションのデータはセル(パケット)に載せられ、目的地経路上に存するＡＴＭスイッチを経て転送される。図２に示した通り、ＣＢＲとＡＢＲコネクションセル３２はＡＴＭスイッチ３０の入力ポートを経てバッファ３１に貯蔵されていてから所望の目的地に転送されうるように選択された出力ポートにスイッチングされる。このようなＡＴＭネットワークでＣＢＲとＡＢＲのコネクション数は時間に伴って動的に変わる。
【０００６】
図３は、ＡＴＭスイッチに入力されるコネクション数がコネクション種類により経時的に変わることを図式的に示す。図面において点線に沿って斜線を引いていない領域は時間(ｔ)に伴って占有されるＣＢＲコネクション数(ＮＣＢＲ(ｔ))を示し、容易な理解のためにその中に数値を記入した。ＮＣＢＲ(ｔ)により占有されていない残り部分である斜線を引いた部分は、経時的にＡＢＲにより占有されうるコネクション数(ＮＡＢＲ(ｔ))と表示した。参照符号ｒはＡＴＭスイッチが有する処理容量、すなわち提供できる転送率についてＡＢＲコネクションを保障するための最小コネクション数を表示し、ＣはＣＢＲコネクションを保障するための最大コネクション数を表示する。
【０００７】
ところが、今までＡＴＭスイッチの処理容量(転送率)が与えられている時、ＣＢＲコネクションが接続拒否される確率や、ＡＢＲコネクションがスイッチで平均的にデータを転送するのにかかる時間などの性能を求められる方法が提案されておらず、ネットワークを構築しようとする時、最適のスイッチを設計し難かった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述したような問題点を改善するために案出されたもので、その目的はコネクションの数及びタイプが動的に変わる時スイッチの性能を分析し、分析された情報をネットワーク構築及び管理するのに用いられるようにするＡＴＭスイッチの性能分析装置及びこれを適用したＡＴＭ交換システムを提供するところにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための本発明に係るＡＴＭスイッチの性能分析装置は、通信網上に設けられデータの回線交換を処理するＡＴＭスイッチに入力される固定ビット率コネクションタイプのデータと可変ビット率コネクションタイプのデータに対するトラフィック状態情報を検出するトラフィック検出部と、該トラフィック状態情報から前記固定ビット率コネクションタイプのデータと可変ビット率コネクションタイプのデータに対する処理性能を算出する性能分析部とを備える。
【００１０】
前記トラフィック状態情報は、前記固定ビット率コネクションタイプデータの時間当り到着率、前記可変ビット率コネクションタイプデータの時間当り到着率を含む。
望ましくは前記性能分析部は、前記トラフィック検出部から出力される値と、選択された固定ビット率コネクションタイプデータの前記ＡＴＭスイッチにおける平均占有時間と可変ビット率コネクションタイプデータの転送すべき平均データ量から固定ビット率コネクションタイプデータの接続拒否率と可変ビット率コネクションの平均遅延時間を算出する。
【００１１】
また、前述した目的を達成するために本発明に係るＡＴＭ交換システムは、通信網上に設けられ入力部を通して入力される固定ビット率コネクションタイプのデータと可変ビット率コネクションタイプのデータの回線交換を処理するＡＴＭスイッチと、前記入力部に入力された前記固定ビット率コネクションタイプのデータと前記可変ビット率コネクションタイプのデータに対するトラフィック状態情報を検出するトラフィック検出部と、前記トラフィック状態情報から前記固定ビット率コネクションタイプのデータと可変ビット率コネクションタイプのデータに対する処理性能を算出する性能分析部と、該性能分析部で分析された値により前記ＡＴＭスイッチのデータ処理を制御するトラフィック制御部とを備える。
【００１２】
また、前記性能分析部により分析された値が貯蔵されるデータ保存部と、前記固定ビット率コネクションタイプのデータと可変ビット率コネクションタイプのデータについて所望の処理能力値を入力できる入力部と、該入力部から入力されたパラメータを満たすために要求されるＡＴＭスイッチの処理容量を前記データ保存部に貯蔵されたデータを用いて算出する性能決定部とをさらに備える。
前述したさらに他の目的を達成するための本発明に係るＡＴＭスイッチの性能分析方法において、(イ)前記ＡＴＭスイッチに入力される固定ビット率コネクションタイプのデータと可変ビット率コネクションタイプのデータに対するトラフィック状態情報を検出する段階と、(ロ)前記トラフィック状態情報から前記固定ビット率コネクションタイプのデータと可変ビット率コネクションタイプのデータに対する前記ＡＴＭスイッチの処理性能を算出する段階とを備える。
【００１３】
前記(ロ)段階は、前記トラフィック状態情報と、選択された固定ビット率コネクションタイプデータの前記ＡＴＭスイッチにおける平均占有時間と可変ビット率コネクションタイプデータの転送すべき平均データ量から固定ビット率コネクションタイプデータの接続拒否率と可変ビット率コネクションの平均遅延時間を算出する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき本発明の望ましい実施形態によるＡＴＭスイッチの性能分析装置と方法及びこれを適用したＡＴＭ交換システムを詳述する。
図４は本発明の望ましい実施形態によるＡＴＭシステムを示したブロック図でる。
同図を参照すると、ＡＴＭシステムは性能分析器４０とＡＴＭスイッチ３０を備える。
ＡＴＭスイッチ３０は、入力されたセルをバッファに貯蔵し、バッファに貯蔵されたセルを選択された出力部を通して目的地へ送出する。
【００１５】
ＡＴＭスイッチ３０は、入力部、バッファ、スイッチング部、出力部を備え、スイッチング部では知られている多様な方法によりバッファに入力されたセルを出力する。このようなＡＴＭスイッチは、スイッチング部と出力端との間にバッファが設けられるよう構成されることもできる。スイッチング部のセルスイッチング方式は公知の多様な方式が適用され、その詳細な説明は省く。
トラフィック検出部４１は、ＡＴＭスイッチ部３０に入力されるＣＢＲコネクションタイプのデータとＡＢＲコネクションタイプのデータに対するトラフィック状態情報を検出する。
【００１６】
ここで、トラフィック状態情報は、ＣＢＲコネクションの時間当り到着率(ν)と、ＡＢＲコネクションの時間当り到着率(λ)を含む。
トラフィック検出部４１で付加的にＣＢＲコネクションの平均占有時間(μ-１)、ＡＢＲコネクションの平均転送データ量(１/ｍ)も共に測定するようにすることもできる。またはＣＢＲコネクションの平均占有時間(μ-１)、ＡＢＲコネクションの平均転送データ量(１/ｍ)は性能分析部４２に予め設定させて置くこともできる。
【００１７】
性能分析部４２は、トラフィック検出部４１で検出されたパラメータを用いてＣＢＲとＡＢＲサービスの性能を分析する。ここで性能分析情報はＣＢＲコネクションの接続拒否率とＡＢＲコネクションの平均遅延時間を含む。
トラフィック検出部４１と性能分析部４２により行われる性能分析過程を図５ないし図６に基づき説明する。
まず、トラフィックパラメータを算出する(段階１００)。すなわちＣＢＲコネクションの時間当り到着率(ν)と、ＡＢＲコネクションの時間当り到着率(λ)を算出する。またはＣＢＲコネクションの時間当り到着率(ν)と、ＡＢＲコネクションの時間当り到着率(λ)、ＣＢＲコネクションの平均占有時間(μ-１)、ＡＢＲコネクションの平均転送データ量(１/ｍ)を算出する。
【００１８】
次は、算出されたトラフィックパラメータからＣＢＲ遮断確率ＰＣＢＲを算出する(段階２００)。
そして、ＡＢＲ平均遅延時間ＤＡＢＲを算出する(段階３００)。
このような性能分析過程をさらに詳しく説明した図６Ａないし図６Ｂを参照して説明する。
まず、算出されたパラメータと付加パラメータを入力する(段階２１０)
すなわち、パラメータであるＣ、ｒ、ｂ、１/ｍ、ν、μ、λの値を入力する。
【００１９】
ここで、ＣはＡＴＭスイッチの処理容量、ｂはＣＢＲコネクション当りデータ量、ｒはＡＢＲコネクションに最小限の転送率を保障するために適用された値であり、１/ｍはＡＢＲコネクション当り平均的に転送するデータ量であり、λはＡＢＲコネクションの時間当り到着率である。
付加パラメータであるＴｈｒは後述される比率(Ratio)との比較のために使用される値(例えば０．０５)である。引き続き算出される比率がＴｈｒより小さい場合、近似計算を行っても正確な計算とほぼ同一な結果を得る。
【００２０】
εは極小の数字(例えば;０.０００００１)であって、後述するＡＢＲ平均遅延時間を求めるための変数を決定するのに利用するためのものである。
Ｔｙｐｅは近似計算するか、それとも精密な計算する計算するのかに対するユーザ選択入力値を指す。
括弧内に記載されたものは単位を示す。すなわち、ｂｐｓは秒当りビット数(bits per second)、ｂｉｔｓ/ｃｏｎｎはコネクション当りビット数、ｃｏｎ/ｓｅｃは秒当りコネクション数を示す。
【００２１】
次は、各パラメータについて入力された値のうちＡＢＲコネクションの時間当り到着率(λ)とＡＢＲコネクション当り平均的に転送するデータ量(１/ｍ)をかける(ρ)(段階２２０)。
その後、段階２２０において得た値(ρ)がＡＢＲコネクションに最小限の転送率を補償するために適用された値(ｒ)より小さいのかを判断する(段階２３０)。
段階２３０においてｒ値がρより小さいと判断されれば、ｒ値がρより大きくなるようｒ値を調整する(段階２４０)。
【００２２】
このような過程を経て段階２３０においてｒ値がρより大きいと判断されれば、各パラメータの値を用いてＣＢＲ遮断確率を求める(段階２５０ないし２８０)。ここで、ｒ値がρより大きいということは一つのＡＢＲコネクションが必要とする時間当り平均転送率がρより大きいことを意味する。
段階２６０においてパラメータｂの前に付されているｉはＣＢＲコネクション個数を変数として示した。
段階２５０ないし２８０の演算過程は知られている数学記号で表現されていて詳細な説明は省く。
【００２３】
次いで、ＡＢＲ平均遅延時間ＤＡＢＲを算出する過程を引き続き説明する。
ＡＢＲ平均遅延時間ＤＡＢＲの算出を近似(Approximation)にするか、精密にするのかについて設定された算出タイプ(Type)を判断する(段階３１０)。
近似タイプに設定されたと判断されれば、示されている算出式により比率(Ratio)を算出し、算出された比率が設定されたＴｈｒより小さいかを判断する(段階３３０)。
比率がＴｈｒより小さいと判断されれば、示されている算出式によりＡＢＲ平均遅延時間ＤＡＢＲを算出する(段階３４０)。
段階３３０において比率がＴｈｒより小さくないと判断されれば、段階３５０に記載された各関数Ａ、△(λ)、△(η)、△(λ+η)を求める。
【００２４】
ここで、各関数Ａ、△(λ)、△(η)、△(λ+η)を求める行列式は次の数式１ないし６に表現されている。
【数１】
0004223716.tif 000002
【数２】
0004223716.tif 000003
【００２５】
【数３】
0004223716.tif 000004
【数４】
0004223716.tif 000005
【数５】
0004223716.tif 000006
【数６】
0004223716.tif 000007
【００２６】
従って、数式１ないし６及び段階３６０に示した数式を通して求めた変数Ｒ値を用いてＡＢＲ平均遅延時間ＤＡＢＲは段階３７０に示した数式を用いて求められる。前記数式に表現された記号のうちｄｉａｇは対角行列(diagonal matrix)であることを示す。
このような過程を経て算出されたＣＢＲコネクションの接続拒否率とＡＢＲコネクションの平均遅延時間は次に用いられるようデータ保存部４３に貯蔵させることが望ましい。
【００２７】
入力部４４は、設計者または管理者が希望するＣＢＲとＡＢＲの性能、すなわち要求しようとするＣＢＲコネクションの接続拒否率とＡＢＲコネクションの平均遅延時間を入力できるよう多数の操作キーが設けられている。
性能決定部４５は、入力部４４を通して入力されたＣＢＲとＡＢＲの要求性能(ＣＢＲコネクションの接続拒否率とＡＢＲコネクションの平均遅延時間)を満たすためのＡＴＭスイッチ３０の必要容量を決定する。
ＡＴＭスイッチの必要容量を決定する過程を図７に基づき説明する。
【００２８】
まず、入力部４４を通して入力された要求条件であるＣＢＲコネクションの接続拒否率ＰQＣＢＲと、ＡＢＲコネクションの平均遅延時間ＤQＡＢＲ及び適用可能な性能範囲の最小値(Cmin)、最大値(Cmax)、性能評価のための増分値(Cint)を設定する(段階４１０)。
その後、Ｃ値をＣｍｉｎと設定してから(段階４２０)、Ｃｍｉｎの時の性能評価を行う(段階４３０)。
【００２９】
性能評価を行って得るＰＣＢＲ、ＤＡＢＲを対応するＰQＣＢＲ、ＤQＡＢＲとそれぞれ比較する(段階４４０)。
段階４４０においてＰQＣＢＲ、ＤQＡＢＲが対応するＰＣＢＲ、ＤＡＢＲより小さいと判断されれば、性能評価に適用させるためのＣ値に増分値(Cint)を足す(段階４５０)。
【００３０】
段階４５０において得る値について再び性能評価を行う。
このような過程を経て段階４４０においてＰQＣＢＲ、ＤQＡＢＲが対応するＰＣＢＲ、ＤＡＢＲと同じくなるか大きくなる時段階４３０で適用されたＣ値をユーザの要求条件に合うスイッチ容量値と決定する(段階４６０)。
このように決定されたＣ値はＡＴＭスイッチの設計及びＡＴＭスイッチの作動を制御するのに用いられるようにデータ保存部４３に貯蔵されることが望ましい。
表示部４７は、性能分析部４２で算出された性能分析結果値、または性能決定部４５で算出された性能決定値を対応する要素から入力され表示する。
【００３１】
トラフィック制御部４６は、ＣＢＲコネクションの接続拒否率とＡＢＲコネクションの平均遅延時間要求条件を満たすために要求されるＣＢＲコネクションの時間当り到着率(ν)及びＡＢＲコネクションの時間当り到着率(λ)を調整する。すなわち、調整された到着率によりＣＢＲ及びＡＢＲトラフィックを制限する。
ここで、処理容量Ｃとは、ＡＴＭスイッチ３０がデータを処理できる全体容量中に固定ビット率コネクションＣＢＲに割当てる容量Ｃ(図３参照)を指す。
本発明のシステムはＤＳＬＡＭに適用できることは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
今まで説明した通り、本発明に係るＡＴＭスイッチの性能分析装置及びこれを適用したＡＴＭ交換システムによれば、ＡＴＭスイッチの性能分析及びこれを通してＡＴＭスイッチの設計に用いられる。すなわち、構築しようとするＡＴＭネットワークのデータ処理能力に適する容量を有するスイッチを適切に選択でき、構築されたＡＴＭネットワークが所望の性能を維持するためには幾つまでのＡＢＲ及びＣＢＲコネクションを受け入れられるのかを予測することできる。
【００３３】
本発明は前述した特定の望ましい実施形態に限定されず、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱せず当該発明の属する技術分野において通常の知識を持つ者ならば誰でも多様な変形実施形態が可能なことは勿論、そのような変更は記載された請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一般のＡＴＭネットワークを示す図である。
【図２】  図１のＡＴＭスイッチにおいてデータを処理する過程を示す図である。
【図３】  図１のＡＴＭスイッチに入力されるコネクション数がコネクション種類により経時的に変動することを図式的に示した図である。
【図４】  本発明の望ましい実施形態によるＡＴＭ交換システムを示した図である。
【図５】  本発明に係るＡＴＭスイッチ性能分析過程を示したフローチャートである。
【図６Ａ】  図５の性能分析過程をさらに詳しく示したフローチャートである。
【図６Ｂ】  図５の性能分析過程をさらに詳しく示したフローチャートである。
【図７】  ユーザが要求したデータ処理容量に適するＡＴＭスイッチの必要容量を決定する過程を示したフローチャートである。
【符号の説明】
３０…ＡＴＭスイッチ
４１…トラフィック検出部
４２…性能分析部
４３…データ保存部
４４…入力部
４５…性能決定部
４６…トラフィック制御部
４７…表示部
【図１】
0004223716.tif 000008
【図２】
0004223716.tif 000009
【図３】
0004223716.tif 000010
【図４】
0004223716.tif 000011
【図５】
0004223716.tif 000012
【図６Ａ】
0004223716.tif 000013
【図６Ｂ】
0004223716.tif 000014
【図７】
0004223716.tif 000015