(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポートを有する１つ又はそれ以上のゲートウエイに結合された複数の加入者又は追加の電話を有し、かつネットワークのより高い層へのアクセス及び、又は該より高い層からのアクセスを提供するＡＴＭ（非同期転送モード）インフラストラクチャのアクセス層のネットワークセグメントにおいて、
所望のゲートウエイが各ＡＴＭセルのバーチャルパス識別子フィールドで搬送されるナンバーによって識別され、かつＡＴＭセルのソースがＡＴＭセルの外部にあるがタイムスロットの内部にある追加のアドレスフィールドで搬送されるナンバーによって識別される場合に、広帯域ベアラにフォーマット化されたタイムスロットで搬送されるＡＴＭセルの統計的多重化によって上記追加のアドレスフィールドで搬送されるナンバーによって識別される加入者又は追加の電話を上記ゲートウエイへ結合するように構成され、
所望の加入者が上記追加のアドレスフィールドで搬送されるナンバーによって識別され、かつＡＴＭセルのソースが上記セルのバーチャルパス識別子フィールドで搬送されるナンバーによって識別される場合に、分配スイッチによって上記バーチャルパス識別子フィールドで搬送されるナンバーによって識別されるゲートウエイを上記加入者又は追加の電話へ結合するように構成されている、
ことを特徴とするＡＴＭインフラストラクチャのアクセス層のネットワークセグメント。
【請求項２】
上記ＡＴＭセルは、８ビットのバーチャルパス識別子（ＶＰＩ）フィールドを備えたユーザネットワーク・インタフェースに相応するようにフォーマット化され、上記追加のアドレスフィールドは上記ＶＰＩフィールドより大きいサイズを有するように構成されており、それによってサービスを受ける加入者又は追加の電話の数を、上記ＶＰＩフィールドのサイズが可能にするであろうよりも大きくすることを可能にした請求の範囲第１項に記載のＡＴＭインフラストラクチャのアクセス層のネットワークセグメント。
【請求項３】
上記加入者又は追加の電話及び上記ゲートウエイは、位相リングを形成する高い帯域幅の双方向スロットベアラによってチエーン結合されている複数のノード間に分配されており、スルー接続されたトラヒックが第１の優先権のアクセスを有する場合に、スイッチが各ノード間のチエーンを結合するように構成されており、そして集中するローカルトラヒックが上記高い帯域幅のベアラのフリーとマークされたスロットを待機しなければならない場合に、ファーストイン・ファーストアウト（ＦＩＦＯ）待ち行列が提供される請求の範囲第１項又は第２項に記載のＡＴＭインフラストラクチャのアクセス層のネットワークセグメント。
【請求項４】
１つの特定のノードに接続された加入者又は追加の電話又はゲートウエイポートにアドレスされたビジータイムスロットの内容を、そのノードのバッファにコピーし、かつそのタイムスロットをフリーとマークするように構成されている請求の範囲第３項に記載のＡＴＭインフラストラクチャのアクセス層のネットワークセグメント。
【請求項５】
各スロットはまた、上記ＡＴＭセルの外部にあるが上記タイムスロットの内部にある、少なくとも２ビット長の内部フロー制御（ＩＦＣ）フィールドを有し、引き続くタイムスロットのＩＦＣフィールドは、随意の点においてそれぞれが独立のＩＦＣコントローラを通過する場合に、一対の互いに反対に回転するＩＦＣチャネルを形成し、上記ＩＦＣフィールドは、１つのＩＦＣチャネルのパス中の、かつこのＩＦＣチャネルと同じ方向の任意のノードにおいて経験された最も重いトラヒック負荷を指示するための少なくとも３つの状態を有し、これら状態は低い占有、中間の占有及び高い占有であり、
もし存在するならば、ＩＦＣフィールドの現存の状態の占有よりも高い占有の指示により、その状態がそれぞれの反対のＩＦＣチャネルに対してＲＥＳＥＴ指示を提供するための第４の状態でない限り、ＩＦＣフィールドの現存の状態を上書きするように構成されており、
ＩＦＣコントローラのうちの第１のＩＦＣコントローラは、第１のチャネルのスロットのＩＦＣフィールドで搬送された負荷状態を受信するが、反対のチャネルのＩＦＣコントローラによって発信されるＲＥＳＥＴ指示を通過させるように構成されており、それによって上記リング中のすべてのノードへのＲＥＳＥＴ指示の伝送を可能にし、
反対のチャネルのＩＦＣコントローラは、反対のチャネルのスロットのＩＦＣフィールドで搬送された負荷状態を受入れ、第１のチャネルのＩＦＣコントローラによって発信されるＲＥＳＥＴ指示を通過させるように構成されており、それによって上記リング中のすべてのノードへのＲＥＳＥＴ指示の伝送を可能にする
請求の範囲第３項又は第４項に記載のＡＴＭインフラストラクチャのアクセス層のネットワークセグメント。
【請求項６】
各ノードにクレジットを割り当てるように構成されており、かつ上記リングの各方向の伝送に対するクレジットマネージャを含み、このクレジットの割り当てはそのノードによってすべての加入者、追加の電話又はゲートウエイにサービス契約で割り当てられた合計の平均帯域幅に比例しており、上流方向に伝送された各ＡＴＭセル毎に上記クレジットを１だけデクリメントする（減少させる）ように構成されており、かつクレジットカウントが０である場合に、ＡＴＭセルの伝送を制限又は停止するように構成されており、上記伝送の方向に関連したＩＦＣチャネルに関してＲＥＳＥＴ指示を受信したときに、クレジットをその最初の割り当て値に復帰させるように構成されている請求の範囲第５項に記載のＡＴＭインフラストラクチャのアクセス層のネットワークセグメント。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は電気通信インフラストラクチャ（基盤構造）に関し、特に電気通信インフラストラクチャにおける非同期転送モード（ＡＴＭ）のローカルアクセスに関する。
背景技術
電気通信インフラストラクチャ（基盤構造）は、その３つの構成部分間の基本的な相違、即ち、ユーザに接続を行うアクセス・インフラストラクチャ、通信エンティティ（例えば「呼」）のダイナミックな処理、取扱いを行うスイッチング・インフラストラクチャ、及び分離されているセグメントを地理的に相互接続するトランスポート・インフラストラクチャ間の基本的な相違、から生じる構造を有する。
電気通信ネットワーク（網）は、図１に例示されたインフラストラクチャにマッピングされた論理エンティティである。１つの網は任意のサイズを持つことができ、そして任意の形状に曲げてもよいが、インフラストラクチャによって制限される。特に、受け入れることができるトポロジー（位相幾何又は位相空間）が現存するインフラストラクチャに過去に遡ってマッピングできるものだけであると言うことを意味すると解釈され得る不連続性は許されない。
以下、上記定義に合致する非同期転送モード（ＡＴＭ）インフラストラクチャのアクセス層のセグメントに対する設計の観点について記載する。
発明の開示
この発明によれば、ポートを有する１つ又はそれ以上のゲートウエイに結合された複数の加入者又はエクステンション（追加の電話）を有し、かつネットワークのより高い層へのアクセス及び、又は該高い層からのアクセスを提供するアクセス層インフラストラクチャのＡＴＭアクセスネットワーク又はセグメントにおいて、所望のゲートウエイが各ＡＴＭセルのバーチャルパス識別子フィールドで搬送されるナンバー（番号）によって識別され、かつソースがＡＴＭセルの外部にあるがタイムスロットの内部にある追加のアドレスフィールドで搬送されるナンバー（番号）によって識別される場合に、上記加入者又はエクステンションから上記ゲートウエイへの結合は、広帯域ベアラにフォーマット化されたタイムスロットで搬送されるＡＴＭセルの統計的多重化によってなされ、所望の加入者が上記追加のアドレスフィールドで搬送されるナンバー（番号）によって識別され、かつソースが上記セルのバーチャルパス識別子フィールドで搬送されるナンバー（番号）によって識別される場合に、上記ゲートウエイから上記加入者はエクステンションへの結合は、分配スイッチによってなされるＡＴＭインフラストラクチャのアクセス層のネットワークセグメントが提供される。
【図面の簡単な説明】
図１は電気通信インフラストラクチャの一例を絵で表したような図である。
図２ａ（ｉ）及び図２ａ（ii）は加入者インタフェースに対する上流及び下流のアクセスセグメント・ユーザ網インタフェース（ＵＮＩ）フォーマットをそれぞれ示す図である。
図２ｂ（ｉ）及び図２ｂ（ii）は加入者インタフェースに対する上流及び下流のアクセスセグメント・スロットフォーマットをそれぞれ示す図である。
図３はＡＴＭインフラストラクチャの一例を概略的に示す構成図である。
図４はこの発明に対するＡＴＭアクセスノードの一例を概略的に示す構成図である。
図５はこの発明に対するルータ（ルート設定手段）の一例を概略的に示す構成図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、添付図面を参照してこの発明を実施例により説明する。
アクセス・インフラストラクチャの２つの最も基本的な要件は集束（コンセントレーション）及びグルーミングである。
ＡＴＭ網を通る経路（パス）及びチャネルはトラックで搬送される。トラックは、それが情報を搬送しているときに、網ベアラの帯域幅を専有するだけである。かくして、パス又はチャネルのトラックは、情報を搬送しているときにのみ実際に存在するバーチャル（仮想）エンティティである。
それ故、ＡＴＭセルヘッダにおいて搬送される固定サイズのバーチャルパス及びバーチャルチャネルのアドレスフィールド（ＶＰＩ及びＶＣＩフィールド）の制限内で、全ての加入者と上流のスイッチング層への１つ又はそれ以上のゲートウエイ（情報出入口）との間に永久のバーチャルトラックを定めることが、アクセス・インフラストラクチャの１つのセグメント内で可能である。
集束は、多数のソース（源）を統計的に多重化して良品質のサービス及び予期される使用法と両立する帯域幅の単一のベアラにすることによって、上流方向において提供される。分配は、ソース情報を、要求された加入者のバーチャルトラックに与えることによって、下流方向において提供される。
グルーミングは、２つ又はそれ以上の別個のゲートウエイにアクセスする選択範囲内のバーチャルトラックの１つにアドレスする加入者によって提供される。各ゲートウエイは、上流側の単一のより高いレベルの網又はサービスと、下流側のセグメント内の加入者群とを備えたアクセス・インフラストラクチャの１セグメントである。
好ましいアクセスセグメントの設計は有意の地理的領域にわたって分配され得るであろう。
加入者とゲートウエイ間のリンクを処理する２つの基本的な方法がある。
（１）接続モードアドレス指定及びＶＣＩフィールドを使用してアクセス接続を呼と関連付けることによる処理方法。
選択されたＶＣＩ値は各接続に対するセグメント内で独特でなければならず、それによってソース（加入者又はゲートウエイ）及びあて先（ゲートウエイ又は加入者）を暗黙のうちに識別する。
これはある面では問題に対する通常の解決法とみなされるかも知れないが、アクセスセグメントに重大な欠点がある。
各ゲートウエイはそれ自身の呼処理サブシステム（ＣＰＳ）を所有する。ＶＣＩはセグメント内で独特でなければならないから、別個のその他の独立のゲートウエイは独特のＶＣＩ値を選択するように協調しなければならない。
或いは別の方法として、セグメントにおいてすべての接続を確立するための責任を、たとえ競合するオペレータに属するかも知れない加入者とゲートウエイ間の接続であっても、１つのゲートウエイに与える。法律業を除く誰もが明らかに不満足である解決策は、それが行われるときに、法による公正なアクセスの実行を要求する。
上記問題を解決するために、セグメントはそれ自身のＣＰＳを所有していてもよく、すべてのゲートウエイに対する信号リンクを有する。これは今まで記載した中で最も満足の行く解決策であるが、かなりの費用がかかる。
（２）現存する音声網における網及びサービスにアクセスするために使用されるダイアルされた接頭語に等価であるＡＴＭとみなされるであろう独特のかつ永久的ＶＰＩ値を各ゲートウエイと関連付けることによる処理方法。
これは、永久的バーチャルパスが各加入者と各ゲートウエイとの間に確立されることを意味する。バーチャルチャネルは加入者とゲートウエイ間の通信に対するパスに沿って透明に通される。
これは、制御及び管理が簡単化されるために、好ましい解決策である。しかしながら、ＶＰＩフィールドがゲートウエイを識別するけれど、両端部はバーチャルトラックを定めるように識別されねばならない。この問題に対する解決策は後述する。
この解決策によれば、異なるゲートウエイに対するトラックに関するＶＣＩ値の複写は問題を生じない。従って、ゲートウエイ間にいかなる整合も必要でないということを注記しておく。
加入者インタフェースは図２ａに示すようにフォーマット化されたユーザ網インタフェース（ＵＮＩ）である。
ＶＰＩフィールドはゲートウエイアドレスを、上流方向のセルに対するあて先として及び下流方向のソースとして搬送し、従って、「同じ（ＶＰＩ）値が両方向の伝送に対して割り当てられる」というＩＴＵ（国際電気通信連合）勧告Ｉ．１５０／３．１．４．１に合致すると言うことを注記しておく。
アクセスセグメント内で、セルはスロットで搬送され、図２ｂに示すように内部ヘッダと内部トレーラ間にカプセル化される（閉じ込められる）。
選択されたスロットサイズは、追加の必要な情報を搬送することができる最小のオーバーヘッドを与える５６オクテット（８ビットバイトが５６）である。また、高速ノードは、主として比較的大きなワード長の必要性を暗示するインタフェースバッファにおけるメモリサイクル時間によって、容量が制限される。スロットサイズを８オクテットの整数倍に選択することによって、３２又は６４ビットのバッファワード長がリタイミング回路を追加する費用を必要とすることなしに、可能である。
上流方向のソースアドレス及び下流方向のあて先アドレスを搬送する１２ビットの加入者識別フィールドが内部ヘッダに含まれている。これら値はアクセスセグメントの下流側のラインインタフェース回路内で及び上流側の各ゲートウエイ内で挿入及び／又は除去される。
アクセスセグメントにおける接続は常に、上流方向のカプセル化されたセルのＶＰＩフィールドで搬送されるあて先アドレスに関してルート設定されるが、しかし、下流側のスロットの内部ヘッダで搬送されるものはルート設定されない。アクセスセグメント内のルート設定（ルーチング）スイッチにおいて、方向は含まれていないかも知れない。よって、ヘッダの１ビットフィールドが方向を識別し、従って、あて先アドレスを位置決めするために必要である（図２ｂにおいて上流では「０」及び下流では「１」として示されている）。Ｂ／Ｆビットによって識別されている１つのスロットがセルによって専有されても（ビジーであっても）、或いは占有されなくても（フリーであっても）よい。
非同期転送モード（ＡＴＭ）は広帯域網に対する国際標準機関によって選択されたテクノロジー（科学技術）である。放送網に対する主要伝送媒体は光ファイバであり、光ファイバ伝送のこの分野の技術標準は同期ディジタル階層（ハイアラーキ）（ＳＤＨ）に基づいている。
ＳＤＨはファイバリンクの中間点において帯域幅を追加したり、狭くしたりすることを可能にする。この能力は、遠隔の又は同じ場所の複数のマルチプレクサに結合する「一次レート」（１．５又は２Ｍビット／秒）のベアラ、上流側で中央集中装置（集信機）に接続されたベアラについての典型的な６４キロビット／秒の電話サービスに対する時分割多重（ＴＤＭ）アクセスを提供するために現在使用されている。このサービスを提供する数万のアドバンスト・ディジタルマルチプレクサ（ＡＤＭ）が既に世界中に設置されている。
ＡＴＭは統計的多重化を使用して集束と等価のものを提供し、サービスを受ける加入者の数及びベアラの帯域幅が大きくなればなるほど、動作は益々効率が良くなる。この多数の加入者の広帯域チャネルを１つのアクセスセグメントに効率よく集めるためには、分配された統計的多重化が必要である。
広帯域は確立されたマーケットをまだ持たない新しいサービスである。記載する解決法はＳＤＨアドバンスト・ディジタルマルチプレクサ（ＡＤＭ）の過去に遡る強化に基づいており、その結果、ＡＴＭ広帯域サービスは、商業的に成り立つ事例が生じ得るときに及び場合に、オペレータによって付加されることだけが必要となる。
ＡＴＭインフラストラクチャのモデルは、アクセス層において分配されたＡＴＭサービスを提供するリング構造のＡＤＭと共に図３に示されている。
アドバンスト・ディジタルマルチプレクサに関するＡＴＭのアクセスはＡＴＭノードカード及び数タイプの１つ又はそれ以上の端局カードにより実現される。図示の例では、ノードと端局カード間のリンクの帯域幅は約３００Ｍビット／秒（即ち、ＳＤＨ・ＳＴＭ−１レートの２倍）であり、図４に例示されているように、下流方向に放送ＡＴＭが、上流方向にプログラム可能な時分割多重化セルスロットがある。
ＡＴＭアクセス・インフラストラクチャの１セグメントを形成するリング構造のＡＤＭによってサービスを受ける加入者の統計的多重化は次の２つの段階で実行される。
ｉ．個々のＡＤＭが、それがサービスする加入者群に対して統計的多重化を提供する。
ii．各ＡＤＭが、位相リングを形成するように共通のＳＤＨベアラを使用して隣接するＡＤＭにチエーン結合されるＡＴＭルート設定スイッチを含む。
図５に示されたルート設定スイッチはリングに関して時計方向に及び反時計方向にスルー・アクセス及び端局アクセスを行う。スルー・トラヒックは集中するローカルトラヒックに勝る優先権を有し、それ故、いかなる待ち行列遅延をも受けない。
ルート設定スイッチのスルーリンク（Ｅ／Ｗ及びＷ／Ｅ）に優先権を与える効果は、チエーン中の最も遠方の加入者が好ましい取扱いを受けると言うことである。公正さは、内部フロー制御（ＩＦＣ）チャネルを使用するクレジットに基づくフロー制御によって、再確立される。
チエーン中の１つのノードにおける加入者群はクレジットマネージャによってデフォルトナンバーのクレジットを割り当てられる。１つのナンバーはグループのメンバーによって契約された合計のサービス帯域幅に比例する。
加入者のサービス帯域幅は契約時に割り当てられ、狭帯域サービス用の、例えば一次レート（３０タイムスロット）、部分一次レート、ＩＳＤＮ基本レート（２Ｂ＋Ｄ）、等用のアクセスリンクに関するチャネル容量に類似している。ＡＴＭの場合には、サービス帯域幅は物理的ベアラの帯域幅までの任意の値でよい（そして対応的に請求されるであろう）。
サービス帯域幅は２つの用語によって、即ち、ラインインタフェースとルート設定スイッチにインタフェースする共通のバッファとの間の上流方向の時分割スロット・インターリーブ多重化によって制限されるピークレート、及び共通のバッファのサイズと相応する期間（周期）にわたって平均が取られ短期間平均レートによって、定義される。
接続の持続時間及び確立されるバーチャルチャネルの数に関してアクセスセグメントにはいかなる制限もない。これはアクセス層の上部のスイッチング層における制御及び管理システムの責任である。確立されるバーチャルチャネルのポリシングはゲートウエイの責任である。
上流に伝送された各セルに対して、１つのクレジットがノード会計（アカウント）から請求される。
フローコントローラは内部フロー制御（ＩＦＣ）チャネルで周期的にＲＥＳＥＴ（リセット）指示を伝送し、１つのノードでこの指示を認識すると、デフォルトクレジットを元に戻す。
ＲＥＳＥＴ指示の前にすべてのクレジットが使用されると、その結果は、分配成形装置のトラヒック成形用トリガが、リソース管理セルの作動が核ネットワークにおける混雑を回避するのと全く同じに、増分的に高められてバッファに送られ、同じ効果を持つ。即ち、このバッファからのレートは減ぜられる。個々のノードからのフローを制御するこのむしろ回り道の方法は、より直接の制御から生じ得る各ＲＥＳＥＴ時のリングベアラのトラヒックのバーストを回避する。
各ノードはそれによってそのクレジットの割り当て、従って、合計のサービス帯域幅の平均に比例するベアラ帯域幅の分け前を割り当てられる。
公称のＲＥＳＥＴレートにおけるチエーン中のすべてのノードに対するデフォルトクレジットの合計はベアラの帯域幅容量を定める。しかしながら、これは、すべてのユーザがめったにない事例である彼等のサービス帯域幅に比例するトラヒックを同時に発信していると言うことを仮定するものである。より通常の状況は、若干の加入者は活動してなく、他の加入者が大いに活動しているということである。この事例では、公称のリセットレートはアクセスできない活動する加入者をもたらす可能性がある。何故ならば、彼等のノードのクレジットは使い果たされているが、しかし、他のノードの不活動のためにチエーン中にスペアの容量が存在するときに一度使えるからである。このハプニングを避けるために、フローコントローラはチエーン中のすべてのノードにおいてベアラの占有を監視し、活動がすべてのノードにおいて低い場合には、ＲＥＳＥＴ間の間隔を減少させて非常に活発な加入者がチエーン帯域幅のより大きな割合を利用できるようにする。同様に、活動が過度に高い場合には、リセット間の間隔は増大される。
内部フロー制御（ＩＦＣ）は内部スロットの伝送された最初の２つのビットを使用してセルに独立の時計方向及び反時計方向のチャネルを形成する。このチャネルに沿うどこかに時計方向及び反時計方向のフローコントローラが存在する。これらはＩＦＣチャネルを中断又は遮断する唯一のユニットである。
ＩＦＣチャネルで搬送されるコードは次の通りである（左側は伝送された最初のビット）。
００  低い占有（下限より低い）
０１  保持（限界内の占有）
１０  高い占有（上限より高い）
１１  ＲＥＳＥＴ
これらコードは、遅延を導入することなしに、「オン・ザ・フライ」の変化を可能にするように特定的に選択される。すべてのノードは上流の共有バッファの占有に従って最初の３つのコードを設定するための責任を有する。各コードはそれより小さいすべてのコード値を上書きする。ＲＥＳＥＴ指示は逆方向への伝送のためにフローコントローラによって設定され、すべてのノードに送信される。時計方向のコントローラは反時計方向のＩＦＣチャネルを変化させることなしに通し、同様に、反時計方向のコントローラは時計方向のＩＦＣチャネルを通す。これは、同じＩＦＣチャネルが４つのすべての状態（即ち、一方のコントローラに対する最初の３つの状態及び他方のコントローラに対する第４の状態）を搬送する必要があると言うことを暗黙のうちに意味している。
ＩＦＣチャネルは各スロットでフローコントローラから００値から発信する（ＲＥＳＥＴを搬送していないとき）。
ＩＦＣチャネルはノードの周りにループを完成した後、フローコントローラによって受信され、そして、
「高い活動」の指示（１０）を搬送する各ＩＦＣスロットに対してはＲＥＳＥＴ間の間隔が１インクリメントだけ増大され、
また、「保持（ホールド）」の指示（０１）を搬送する各ＩＦＣスロットに対しては何の動作も行われず、
さらに、「低い活動」の指示（００）を搬送する各ＩＦＣスロットに対してはＲＥＳＥＴ間の間隔が１インクリメントだけ減ぜられる。
チエーン中のまさに１つのノードがベアラの高い負荷を見つけ出している場合、すべての通過するＩＦＣスロットは、負荷がトリガレベル以下に減ぜられるまで、「高い活動」状態に設定される。
チエーン中のすべてのノードがベアラの低い負荷を見つける場合にのみ、「低い活動」状態がフローコントローラにおいて受信される。
このメカニズムは、バランスされた負荷がベアラに、全てに対して均等の機会で、維持されると言うこと、即ち、「公正さ」が確立されることを確実にする。
【図１】
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【図２ａ（ｉ）】
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【図２ａ（ｉｉ）】
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【図２ｂ（ｉ）】
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【図２ｂ（ｉｉ）】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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