WO1997002685A1

WO1997002685A1 - Reseau de communications a bande variable

Info

Publication number: WO1997002685A1
Application number: PCT/JP1996/001826
Authority: WO
Inventors: Haruhisa Hasegawa; Naoaki Yamanaka; Kouhei Shiomoto
Original assignee: Nippon Telegraph And Telephone Corporation
Priority date: 1995-07-03
Filing date: 1996-07-02
Publication date: 1997-01-23
Also published as: EP0785652A4; EP0785652A1; US5878029A

Description

明細書可変帯域通信網

〔技術分野〕

本発明は非同期転送モード（Asynchronous Transfer Mode, 以下「ATM」という」）通信網に利用する。本発明は仮想パス（以下、 VP:Virtual Path という）帯域の制御に利用する。本発明は加入者間を接続するコネクションの帯域変更か可能なダイナミック帯域変更型の通信網に利用する。特に、帯域変更要求が発生してから実際に帯域が変更されるまでの時間の短縮技術に関する。

この明細書では、 VPは網内の隣あう中継交換機または加入者交換機の 1区間の物理伝送路の中に設定される仮想の伝送路であり、ルートとは一つの加入者交換機から他の加入者交換機までの間に複数の VPを経由して設定される伝送路でめる。

〔背景技術〕

ATMネットワークにおける端末装置間の伝送サービスとして、従来からの固定ビットレート（CBR： Constant Bit Rate )型サービスあるいは可変ビットレート（VBR： Variable Bit Rate ) 型サービスに加え、新たに ABR (Avai lable Bit Rate)型サービスが注目されている。 ABR型サービスでは、各ユーザが ABRプロトコルに基づいて自らのセル送出レートを制御することができるとともに、網が混んでいるときにはセル送出レートを下げ、空いているときにはセル送出レートを上げるように動作する。 ABRの技術については、 ATMフォ —ラムおよび ITU— TS (電気通信標準化セクタ一）でそれぞれ標準化されつつある。

図 46は ABR型サービスを提供する ATMネットワークを構成する従来例の可変帯域通信網を示すブロック構成図である。この例では、二つの加入者交換機 20. 30が中継伝送路 7！、中継交換機 4 , 、中継伝送路 7₂ 、中継交換機 4₂ および中継伝送路 7₃ を経由してそれぞれ接続され、加入者交換機 20には端末装置 3, 、加入者交換機 30には端末装置 3₂ が収容される。加入者交換機 20、 30および中継交換機 4, 、 4₂ は論理的な回線である仮想チャネル（以下、 V C:Virtual Channelという）の交換接続を行い、「バーチャルネャネルハンドラ (VCH) 」とも呼ばれる。

端末装置 3, 、 3₂ は、例えばファイル転送などの情報転送を行いたいとき、ネットワークに対してリソースマネージメントセル（以下、 RMセルという）を送り、帯域の変更を希望する。加入者交換機 20、中継交換機 4, 、 4₂ および加入者交換機 30では、 RMセルの内容（この例では 1 OMb/S) を読み、その端末のセル送出レートの状況を読み取り、輻輳の危険がある場合には、輻輳通知あるいはより低レ、セル送出レートの指示を書レ、て次段の交換機へ R Mセルを転送する。 RMセルは、それを送出した端末装置 3 , 力用いているバーチャルパス識別子（以下、 VP Iという）およびバーチャルチャネル識別子（以下、 VC I という）に加え、 PT I番号と呼ばれるヘッダの別フィールドを用いることで、その端末装置 3 , に割り当てられたルートを自動的に転送される。

図 47は RMセルの構成を示す図である。この RMセルは、 ATMヘッダ、プロトコル識別子（ I D)、方向識別子（D I R)、後方輻輳通知セル識別子（B N)、輻輳通知（C I )、送信許容レー卜の増加禁止通知（N I )、要求 Z受諾 (RA)、明示的送信許容レート（ER)、現在の送信許容レート（CCR)、最小セルレート（MCR)、キュー長（QL) およびシーケンシャル番号（SN) の各情報を含む。輻輳通知のための C Iビットは、網から端末に輻輳の有無を通知するために設けられ、 " 0 " は輻輳なし、 " 1 " は輻輳ありを意味する。明示的送信許容レートを示す E Rフィ一ルドは、網を構成する各要素にぉレ、て受け入れ可能なセルレートを記入するために設けられる。

図 46に示す端末装置 3, 力、ら送出された RMセルは、加入者交換機 20、中継交換機 4, 、 4₂ および加入者交換機 30を中継して端末装置 3₂ に送られる。このとき加入者交換機 20、 30および中継交換機 4, 、 4₂ はそれぞれ、到着した RMセルに対し、自分の受け入れ可能なセル送出レー卜の方が小さいときには ERフィールドの値を書き換えて、ピークセルレート以下でかつ許容可能なセルレートに設定する。また、輻輳状態にあるときには RMセルの C Iビットを " 1" に設定する。このようにして中継された RMセルが端末装置 3₂ に到着すると、端末装置 3₂ はその RMセルを端末装置 3, に向けて送り返す。端末装置 3 , は、 RMセルを受信すると、到着した RMセルの C Iビットが "0" のときのみ、送出許容セルレートを増加させる。反対に C Iビットが " 1 " のときには、送出許容セルレートを減少させる。そして、 ERフィールドと新たに算出された送出許容セルレートとのうち小さい方にセル送出レートを設定する。このように設定されたセル送出レートで端末装置 3, がセルの送出を開始するが、それ以降も、端末装置 3, は一定セル数毎に RMセルを送出し、同様の手順でセル送出レートを適応的に変更する。

RMセルに関する発側端末装置の動作を図 48および図 49に、交換機の動作を図 50に、着側端末装置の動作を図 51に示す。図 48に示すように、発側端末装置では、 RMセルの生成を行い（S 81)、輻輳通知（C I) を " 0"すなわち「輻輳なし」とし、明示的送信許容レート（ER) を最大セルレート（PC R) とし（S 82)、 RMセルの送出を行う（S 83)。図 49に示すように、 RMセルを受信した発側端末装置では（S 91 )、輻輳通知（C I ) が " 0 " すなわち「輻輳なし」ならば（S92)、許容セルレート（ACR) を増加させ（ S 93)、輻輳通知（C I)が " 1 " すなわち「輻輳あり」ならば（S 92)、許容セルレート（ACR) を低減させる（S 94)。許容セルレート（ACR) と明示的送信許容レート（ER) のいずれか小さい方のセルレートをセルの送出レートとする（S 95)。図 50に示すように、交換機では、 RMセルを受信すると（S 101)、明示的送信許容レート（ER) としてその端末装置に対する許容可能なレートを書込み（S 102)、輻輳があれば（S 1 03)、輻輳通知 (C I) を " として（S 1 05)、 RMセルを送出する（S 104)。図 5 1に示すように、着側端末装置では、 RMセルを受信すると（S201)、明示的送信許容レート（E R) としてのその端末装置に対する許容可能なレートを書込み（S 2 0 2 ) 、輻輳があれば（S 2 0 3 ) 、輻輳通知（C I ) を " 1 " として（S 2 0 5 )、 RMセルを折り返す（S 2 0 4 )。

図 5 2は各交換機での RMセルのハンドリングのタイミングチヤ一トを示す図である。各交換機、すなわち加入者交換機 2 0、 3 0および中継交換機 4 , 、 4 ₂ のそれぞれでは、リソースの空情報その他にアクセスする必要があるため、 RM セルの転送にある程度の時間が必要となる。

図 5 3は端末装置からの要求に対する時間応答例を示す図である。帯域を増やす場合には、各中継交換機の空帯域を調べるために応答時間がかかる。これは要求に対する遅延となり、サービス上の問題となる。さらに、実際のネットワークは距離があり、かつ中継交換機段数が多くなる。この場合には、特に応答時間の点で問題となる。また、応答時間がかかると、その間に、収集した輻輳情報が古くなり、実際の輻輳とは異なる情報により帯域割当制御が行われるために、良好な制御効果が得られない問題がある。

このような問題を解決するため、加入者交換機が RMセルあるいは運用保守セル（以下、 O AMセル： Operation and Maintenance Cel l という）を用いてルート上の帯域の空き状況を周期的に収集し、加入者からの帯域変更要求があるとその加入者を収容する加入者交換機で即座に帯域変更可否判断を行うことが提案されている（A TMマルチプロトコルエミュレ一シヨンネットワーク（ATM Mul t i-P rotocol Emulation Network ： A L P E N, 出典： 1 9 9 5年電子情報通信学会通信ソサエティ大会， B— 3 4 5 ) 。その従来例を図 5 4に示す。

図 5 4は従来例の可変帯域通信網を示すプロック構成図である。この可変帯域通信網は複数の交換機 4 0〜4 5を備え、 A TM通信網を構成する。ここで、交換機 4 0、 4 1がそれぞれ加入者と網とを接続する加入者交換機であり、交換機 4 0から交換機 4 2、 4 3および 4 4を経由するルート aと、交換機 4 1から交換機 4 2、 4 3および 4 5を経由するルート bとが設定されているものとする。また、交換機 4 0、 4 2間、 4 1、 4 2間、 4 3、 4 4間、 4 3、 4 5間のそれぞれのリンク 70、 7 1、 73、 74の容量が 20MbZS、交換機 4 2、 4 3 間のリンク 72の容量が 3 OMbZSであるとする。さらに、ルート a、 bがそれぞれ 1 OMbZSの帯域を使用しているものとする。この場合、リンク 70〜 74の帯域はそれぞれ 1 0、 1 0、 20、 1 0、 1 OMbZSが使用されて、ル一ト&、 bのためにそれぞれ 1 OMbZSの空帯域が存在する。

各交換機 4 0〜4 5には RMセルの転送および帯域変更を制御する帯域制御部 50〜5 5およびル一ト毎の空帯域に関する情報を記憶するルートテーブル 60 〜6 5が設けられ、各ルートに周期的に伝送される空帯域通知 RMセルあるいは 0 AMセルを帯域制御部 5 0〜 55が参照することで、ルートテーブル 6 0〜 6 5の記憶内容が更新される。加入者交換機である交換機 4 0、 4 1の帯域制御部 50、 5 1は、その収容する加入者から例えば帯域通知 RMセルにより帯域増加要求があつたとき、ルートテーブル 6 0、 6 1を参照することにより即座に増加の可否を判断することができる。

し力、し、ルート上の帯域の空き状況について周期的に RMセルや〇AMセルを用いて加入者交換機で収集し、ユーザからの帯域変更要求があると即座に帯域変更可否判断を行う場合には、ルート上の空き帯域の状況は周期的に更新されるので、同一周期内に複数の帯域変更要求が発生した場合に、ルートのリンクに競合が起こり容量以上の帯域を受け付けてしまうことが確率的に発生する。以下では、この現象を「オーバーブッキング」と呼ぶ。図 54に示した例では、ルート a、 bの双方で同時に帯域増加要求が発生した場合に、交換機 4 0、 4 1ではそのまま帯域の増加を受け付けてしまい、リンク 72の容量が不足するオーバ一ブツキングが発生する。このような帯域のオーバーブッキングが発生した場合にはセル廃棄などの輻輳が発生するので、オーバーブッキングが発生する確率を極力小さくする必要がある。

本発明は、このような背景に行われたものであって、高速にリアルタイムで帯域を割当てることができる可変帯域通信網を提供することを目的とする。本発明は、高い精度をもって帯域を割当てることができる可変帯域通信網を提供することを目的とする。本発明は、柔軟性を持った可変帯域通信網を提供することを目的とする。本発明は、 ATM交換機のハードゥヱァ構成を簡単化することができる可変帯域通信網を提供することを目的とする。本発明は、セル廃棄率を低減し、スループットの高い可変帯域通信網を提供することを目的とする。本発明は、加入者交換機で帯域変更要求の受付可否判断を行う際のオーバーブッキングの発生確率が小さい可変帯域通信網を提供することを目的とする。本発明は、複数のル一トから瞬時に最適なル一トを発見することができる可変帯域通信網を提供することを目的とする。本発明は、帯域を有効に利用することができる可変帯域通信網を提供することを目的とする。

〔発明の開示〕

本発明は、帯域変更要求のない時点にあらかじめ当該コネクションの通過するルー卜の空帯域を含む情報を加入者交換機で把握していることを最も主要な特徴としており、ユーザが帯域変更その他を要求すると、加入者の収容されている交換機中のプロトコルコントローラにより許可もしくは不許可を与え、また、他のプロトコルに対しても当該コントローラにより一元的に制御することを特徴としている。したがって、ユーザが帯域の変更を要求してから変更許可がおりるまでの時間は、端末装置とこれを収容する加入者交換機とのやりとりの時間だけでよいため、速やかに帯域変更を行うことができる。また、端末装置が用いるプロトコルに対応する部分は、その端末装置を直接収容している加入者交換機に備えるだけでよく、中継交換機その他の ATM交換機については、複数種類のプロトコルに対応する機能を備える必要はない。

すなわち、本発明は、複数の加入者交換機と、この複数の加入者交換機相互間を接続する複数の物理伝送路と、この複数の物理伝送路に介揷される中継交換機とを備え、前記複数の加入者交換機の間にルートが設定され、前記加入者交換機は、ユーザが網との間でァダプティブにフロー制御を行うプロトコルをサポートする手段を備えた ATM通信網である。

ここで、本発明の特徴とするところは、発側の加入者交換機には、着側の加入者交換機との間に設定されたルートの空き情報を含むルート情報を収集する手段と、このルート情報にしたがって前記フロー制御を行う手段とを備えたところにある。

前記ルート情報を収集する手段は、発側の加入者交換機に設けられ、前記ルート毎にそのルート情報を収集するためのセルを送出する手段を含み、前記中継交換機および前記加入者交換機には、このセルが到来したときにその情報領域にル一ト情報を搭載してその宛先領域に記録された経由情報にしたがって送出する手段を備えることが望ましい。

着側の加入者交換機および前記中継交換機は、その交換機に係るルートについてのルート情報を搭載したセルを発側の加入者交換機に宛てて送出する手段を備えることもできる。

このように、発側の加入者交換機からのアクションを要せず、ルート情報が必要箇所から寄せられるため、発側の加入者交換機の負荷を軽減することができる。あるいは、その通信網の中にセンタ装置を設け、前記加入者交換機および前記中継交換機にはそのセンタ装置に宛てた前記ルート情報を搭載したセルを送出する手段を備え、前記セン夕装置には到着したこのセルからルート情報を読取り収集する手段と、その収集する手段の内容を前記加入者交換機に通知する手段とを備える構成とすることもできる。

前記送出する手段は、その加入者交換機またはその中継交換機に係るルートで輻輳が発生したときにその輻輳情報を含むルート情報を搭載したセルをそれぞれ送出する手段を備える構成とすることもできる。

このように、状況に変化があるときだけルート情報を搭載したセルを送出することにより、不必要なセルの送受信を回避することができる。

前記加入者交換機は、前記ルー卜の使用状況に関する情報を記憶する空帯域テ一ブルと、収容された端末装置から帯域変更要求があつた場合に空帯域テーブルに記憶された空帯域と比較することによりその端末装置の帯域変更の可否を決定する手段とを含む構成とすることもできる。前記加入者交換機は、前記ルートを介して接続された他の加入者交換機との間で周期的に運用保守セルを転送することによりそのコネクションのルート上の最小空帯域を監視する手段を含むことがよい。

このように、帯域変更要求のない時点にあらかじめそのコネクションの空帯域を加入者交換機で把握し、ユーザである端末装置が帯域変更を要求すると、その端末装置を収容している加入者交換機で許可もしくは不許可を与え、許可を与えた場合には端末装置が帯域を変更してセルを送出する。従来の技術とは、帯域の余りを事前に加入者交換機で把握していることが異なる。

前記可否を決定する手段は、同一の空帯域測定周期内に複数の帯域変更要求があることを考慮し、測定する手段の測定したルート毎の空帯域の一部を他の帯域変更要求のために残す手段を含む構成とすることもできる。

具体的には、測定する手段の測定した空帯域にそのルートに対してあらかじめ設定された安全係数を乗じて割り当て可能な空帯域としてもよく、測定する手段の測定した空帯域にそのルートのそれまでの帯域変更要求の発生間隔により決定される安全係数を乗じて割り当て可能な空帯域としてもよく、測定する手段により測定されたそれまでの空帯域の増減の推移に基づいて割り当て可能な空帯域を求めてもよく、測定する手段により前回に測定された着信レー卜に平滑化係数ひを乗じた値と新たに測定された着信レートに 1 —ひを乗じた値との和を求める口一パスフィルタを用いて使用帯域を算出し、その値から残余帯域を算出し割当て可能な空帯域としてもよい。

ルート上の各交換機は周期的に帯域の空き状況を監視するとともに、発信側加入者交換機へ通知する。加入者交換機はルート上の各交換機から通知される帯域の空き状況に基づき、そのルートにあとどれだけの帯域を増加させることかできるかを評価する。ところ力、ルート上の空き帯域の状況は周期的に更新されるので、同一周期内に複数の帯域変更要求力く発生した場合には、確率的にオーバ—ブッキングが発生する場合がある。したがって、加入者交換機では帯域変更要求の発生頻度を考慮して帯域変更要求の受付可否判断を行う必要がある。そこで本発明では、同一周期内にどの程度の帯域変更要求があるかを見込み、各加入者交換機では空き帯域をすベて使用可能とするのではなく、通知された割合で帯域変更要求充当用に空帯域を残し、アクセスすることにより、オーバ一ブッキングを未然に防ぐ。

前記加入者交換機は、発側の加入者交換機として着側の加入者交換機となる他の加入者交換機との間に設定される複数のルートについての新しいルート情報を接続要求の有無にかかわらず収集し記録する手段と、接続要求に際してこの記録されたル一ト情報に基づきそのユーザに対してルートを選択する手段とを備える構成とすることもできる。

新たにルートを設定するための帯域変更要求のない時点にあらかじめ当該コネクションの通過する複数ルー卜の空帯域を含む情報を加入者交換機で把握し、ュ一ザがルート設定または帯域変更その他を要求すると、加入者の収容されている交換機中のプロトコルコントローラにより最適なルートを決定し、許可もしくは不許可を与える。端末装置が用いるプロトコルに対応する部分は、その端末装置を直接収容している加入者交換機に備えるだけでよく、中継交換機その他の AT M交換機については、複雑なプロトコルにリアルタイムに対応する機能を備える必要はない。

前記記録する手段は、ルート毎にルート情報を収集するためのセルを送出する手段を含み、前記中継交換機および前記加入者交換機は、このセルが到来したときにその情報領域にルート情報を搭載してその宛先領域に記録された経由情報にしたがって送出する手段を備えることが望ましい。

前記ルート情報は、前記中継交換機および加入者交換機にかかわるルートについての情報であり、前記送出する手段は、前記発側の加入者交換機に宛てて前記セルを送出することが望ましい。

前記ルートを選択する手段は、前記複数ルートのうちユーザの要求帯域以上の空帯域を有するルートの中で最も空ルート帯域または空ルート帯域率の少ないルートを選択することが望ましい。これにより、無駄となる空帯域の最も少ないルートを選択することにより網資源を有効に活用することができる。

あるいは、前記ルートを選択する手段は、前記複数ルートのうちユーザの要求帯域以上の空帯域を有するルートの中で最も使用帯域または使用帯域率が大きレ、ルートを選択することが望ましい。

すなわち、すでに他の V Cが設定されているルートに新たに V Cを設定するとき、この新たな V Cの設定によりそのル一トの帯域がほとんど埋まるように設定する。これにより、中途半端な空帯域を有するルートをなくすることができるため、網資源を有効に活用することができる。

センタ装置を設け、前記加入者交換機および前記中継交換機にはそのセンタ装置に宛てた前記ルート情報を搭載したセルを送出する手段を備え、前記センタ装置には到着したこのセルからルート情報を読み取り収集する手段と、その読み取り収集する手段が収集した内容を前記加入者交換機に通知する手段とを備える構成とすることもできる。

前記送出する手段は、その加入者交換機またはその中継交換機にかかわるルー卜で輻輳が発生したときにその輻輳情報を含むル一ト情報を搭載したセルをそれぞれ送出する手段を備える構成とすることもできる。

これにより、発側の加入者交換機は各ルートの輻輳情報を把握し、ルート設定に際してこの輻輳状態にあるルートを除外することができる。

前記加入者交換機は、収容されている端末装置に輻輳情報を連絡する手段を備え、この連絡する手段は、送出レートの増減要求、許容される送出レート、および輻辏の情報を書き込んだセルを独自に生成してその加入者交換機に収容されている端末装置に送信する手段を含む構成とすることもできる。

このように、加入者交換機において把握している当該伝送路の空帯域情報に基づいて、 RMセルを発着端末装置間でやりとりすることなく、各送信側ユーザに許容される送出セルレートの増加にっレ、て可否の判断および通知をするとともに、輻輳情報の通知を行う。従来の技術とは、 (1) コネクション毎に発着端末装置間で RMセルの授受を行う必要がなく、

(2) 各中継交換機における RMセルの受信、コネクション毎の輻輳状況と受け入れ可能なセルレートとの把握、および RMセルへの書き込み送出が不要であり、

(3) 着側端末装置における RMセルの返送が不要であり、 ·

(4) 発側端末装置による R Mセルの送出に依存せずに加入者交換機により R Mセルを独自に生成して発側端末装置に送出することで、セル送出レートの高速な制御が可能となることが異なる。

前記加入者交換機および前記中継交換機にはそれぞれ、その交換機に係る（n 個のうちの i番目の）ルートあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路について割当帯域幅（B i ) の情報が記録されたテーブルと、その交換機に係る当該 ( i番目の）ルートあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路について希望帯域幅（R i ) の設定要求があつたときに前記テーブルを参照して割当可能な帯域幅を演算する手段と、その演算結果をそのテーブルに予約する手段と、この予約された値を当該（i番目の）ルートあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路の新たな割当帯域幅とする手段とを備えた構成とすることもできる。

このように、交換機が割当帯域幅を計算する機構を持ち、制御用バケツ卜に書込まれた発側の交換機の希望帯域およびルートあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路の空き帯域にしたがって仮想的に割当てを実行し、その結果を制御用バケツトを用いて発側の交換機に通知する機構を持つことにより、ルートの発側の交換機がルート単位の安全な割当帯域幅を事前に把握する。

従来の技術とは、交換機において割当帯域幅を算出する機構を持つ点、算出された割当帯域幅を制御用バケツトにより通知する点、ルートの発側の交換機が安全に使用できるルート帯域幅情報を事前に把握している点、希望帯域に対する割当帯域幅の比を平均化する割当帯域幅算出機能を持つ点、受け入れ可能な帯域を超過しない範囲内で希望帯域幅をできるだけ満たす割当てを行う機構を持つ点が異なな。

これにより、帯域割当が各交換機において仮想的にあらかじめ行われるので、実際の通信に際して帯域が不足するといった事態を回避することができる。

前記発側の交換機には、設定を希望するル一トあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路に前記希望帯域幅（R) をあらかじめ搭載した制御用バケツトをそのルートあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路の使用に先立って送出しその設定を希望するルートあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路を経由させた後にその制御用バケツトを回収する手段と、回収されたその制御用バゲッ卜からその設定を希望するルートあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路についての新たな割当帯域幅を認識する手段とを備え、前記複数の交換機にはそれぞれ、その制御用バケツトが到来するとその交換機においてその制御用パケッ卜に搭載された前記希望帯域幅（R) を当該（ i番目の）ルートあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路の希望帯域（R i ) として前記演算する手段に与えることが望ましい。

これにより、制御用バケツ卜には、帯域割当後の帯域情報が搭載されるため、帯域情報が重複するといつた事態を回避することができる。

前記複数の交換機にはそれぞれ、到来した制御用バケツトに搭載された前記希望帯域幅（R) と前記演算する手段により演算された新たな割当帯域幅とを比較し、その小さい方をその交換機の前記テーブルに予約する手段と、そのテーブルに予約された新たな割当帯域幅を前記希望帯域幅（R) に置き換えてその制御用バケツトを送出する手段を備えることが望ましい。

これにより、演算された割当帯域が希望帯域を超えるといつた事態を回避することができるので、帯域を有効に利用することができる。

前記演算する手段は、割当帯域幅を B i、希望帯域幅を R i ( i = l、 2、一、 n ) とし、出力パスに多重するルート数を nとするとき、評価関数

F(B)=(l/n) - i - i t o _n∑[(Bi/Ri) - (l/n) · ,。 _n∑(Bj/Rj) ] ²

を最小化することにより希望帯域幅に対する割当帯域幅の重みを平均化する演算手段を含むことが望ましい。

新たな割当帯域幅 B jの値を Bj -Bj - a j - (n - (Bj/Rj) _{t 0} „∑(Bi/Ri)) - ((n-l)/Rj)

なる式で更新することが望ましい。

これにより、評価関数を用いたきめ細かし、帯域割当を行うことができるため、帯域を有効に利用することができる。

以上説明したように、本発明によれば、高速にリアルタイムで帯域を割当てることができるとともに、高い精度をもって帯域を割当てることができる柔軟性を持った可変帯域通信網を実現することができる。また、 A TM交換機のハードウエア構成を簡単化することができるとともにセル廃棄率を低減し、スループットの高い可変帯域通信網を実現することができる。さらに、加入者交換機で帯域変更要求の受付可否判断を行う際のオーバーブッキングの発生確率が小さレ、可変帯域通信網を実現することができる。このように、本発明によれば、複数のルートから瞬時に最適なルートを発見することができるとともに、帯域を有効に利用することができる。

〔図面の簡単な説明〕

図 1は本発明の可変帯域通信網の概念図である。

図 2は発側の加入者交換機の要部プロック構成図である。

図 3は RMセルの概念図である。

図 4は中継交換機および着側の加入者交換機の要部プロック構成図である。図 5は本発明第一実施例の RMセルの巡回状況を示す図である。

図 6は本発明第二実施例の中継交換機および加入者交換機の要部プロック構成図である。

図 7は本発明第二実施例の RMセルの巡回状況を示す図である。

図 8はセンタ装置の要部プロック構成図である。

図 9は本発明第三実施例の全体構成および R Mセルの転送状況を示す図である。図 1 0は本発明第四実施例のセル送出状況を示す図である。

図 1 1は F R tvKFirst Resource Management) プロトコルにおける RMセルの流れを示す図である。図 1 2は F RMプロトコルにおける帯域変更の状況を示す図である。

図 1 3は A B Rプロトコルにおける R Mセルの流れを示す図である。

図 1 4は A B Rプロトコルにおける帯域変更の状況を示す図である。

図 1 5は本発明第五実施例の可変帯域通信網の全体構成図である。

図 1 6は本発明第五実施例の動作タイミングチヤ一トを示す図である。

図 1 7は帯域変更要求のない通常状態での空帯域チェックシーケンスを示す図であ。

図 1 8は中継交換機による中継伝送路の空帯域の把握状態を示す図である。図 1 9は本発明第六実施例の可変帯域通信網の全体構成図である。

図 2 0に加入者交換機における帯域制御部の制御の流れを示す図である。

図 2 1は本発明第七実施例の可変帯域通信網の全体構成図である。

図 2 2は加入者交換機における帯域制御部の制御の流れを示す図である。

図 2 3はウィンドウサイズと受付可能な帯域との関係を示す図である。

図 2 4は本発明第八実施例の可変帯域通信網の全体構成図である。

図 2 5は加入者交換機における帯域制御部の制御の流れを示すフローチヤ一卜であ。

図 2 6は本発明第九実施例の可変帯域通信網の全体構成図である。

図 2 7は加入者交換機における帯域制御部の制御の流れを示すフローチヤ一トである ο

図 2 8は本発明第十実施例の可変帯域通信網の全体構成図である。

図 2 9は本発明第十実施例の中継交換機および着側の加入者交換機のプロック構成図である。

図 3 0は本発明第一実施例のル一トパフォーマンステーブルの内容を示す図である。

図 3 1は本発明第十実施例の呼受付手順を示すフローチヤ一トである。

図 3 2は本発明第十一実施例の呼受付手順を示すフローチャートである。

図 3 3は本発明第十四実施例の通常の動作タイミングチヤ一トである。図 3 4は利用帯域を大きくする場合の動作タイミングチャートである。

図 3 5は利用帯域を小さくする場合の動作タイミングチヤ一トである。

図 3 6は従来技術による送信レートの増減例を簡略化して示す図である。

図 3 7は本発明による送信レー卜の増減例を簡略化して示す図である。

図 3 8は本発明第十五実施例の A TM通信網の全体構成図である。

図 3 9は発側の交換機の要部プロック構成図である。

図 4 0は着側または中継の交換機の要部プロック構成図である。

図 4 1は割当帯域演算部の動作を示すフローチャートである。

図 4 2は制御用バケツトを受信したときに交換機に通知する割当帯域幅を決定するために用いる数値の関係を示す図である。

図 4 3は本発明第十六実施例を説明するための図である。

図 4 4は制御用バケツトの動作を表すタイミングチヤ一トである。

図 4 5は本発明第十七実施例の帯域割当手順を示すフローチヤ一トである。図 4 6は A B R型サービスを提供する A TMネットワークを構成する従来例の可変帯域通信網を示すプロック構成図である。

図 4 7は R Mセルの構成を示す図である。

図 4 8は R Mセルに関する発側端末装置の動作を示す図である。

図 4 9は R Mセルに関する発側端末装置の動作を示す図である。

図 5 0は R Mセルに関する交換機の動作を示す図である。

図 5 1は RMセルに関する着側端末装置の動作を示す図である。

図 5 2は各交換機での R Mセルのハンドリングのタイミングチヤ一トを示す図でめる。

図 5 3は端末装置からの要求に対する時間応答例を示す図である。

図 5 4は従来例の可変帯域通信網を示すプロック構成図である。

〔発明を実施するための最良の形態〕

(第一実施例）

本発明第一実施例を図 1ないし図 4を参照して説明する。図 1は本発明の可変帯域通信網の概念図である。図 2は発側の加入者交換機 2 0の要部プロック構成図である。図 3は R Mセルの概念図である。図 4は中継交換機 4 , 〜4 ₃ および着側の加入者交換機 3 0の要部プロック構成図である。

本発明は、加入者交換機 2 0、 3 0と、この加入者交換機 2 0、 3 0相互間を接続する物理伝送路としての中継伝送路 7 , 〜7 ₄ と、この中継伝送路 7 , 〜7 ₄ に介挿される中継交換機 4 , 〜4 ₃ とを備え、加入者交換機 2 0、 3 0および中継交換機 4 1 〜4 ₃ の間にルートが設定され、加入者交換機 2 0または 3 0は、端末装置 3が可変帯域通信網 1との間でァダプティブにフロー制御を行うプロトコルをサポートする手段としての図 2に示すプロトコルコントローラ 2 1を備えた可変帯域通信網である。

ここで、本発明の特徴とするところは、発側の加入者交換機 2 0には、着側の加入者交換機 3 0との間に設定されたル一卜の空き情報を含むルート情報を収集する手段としてのルート情報収集部 2 2と、このルート情報にしたがって前記フ口一制御を行う手段としてのプロトコルコントローラ 2 1とを備えたところにある。図 3は R Mセルの概念を示す図であるが、宛先領域 Hおよびメッセージ領域 Mにより構成され、メッセージ領域 Mには、中継交換機 4 , 〜4 ₃ および加入者交換機 3 0を通過する毎に、使用率や空帯域、セルロスレートその他のルート情報が搭載される。宛先領域 Hには加入者交換機 2 0により経由情報が書込まれている。

ルート情報収集部 2 2は、発側の加入者交換機 2 0に設けられ、前記ルート毎にそのルート情報を収集するための R Mセルを送出する手段としての R Mセル送出部 2 3を含み、中継交換機 4 , 〜4 ₃ および着側の加入者交換機 3 0には、図 4に示すように、このセルが到来したときにその情報領域にルート情報を搭載してその宛先領域に記録された経由情報にしたがって送出する手段としてのルート搭載部 1 4を備えている。

端末装置 3は図 1に示したように可変帯域通信網 1に対して帯域変更要求その他の各種プロトコルに基づくセルを発出する。このセルの内容は、加入者が収容されている加入者交換機 2 0ですぐに判断される。加入者交換機 2 0のプロトコルコントローラ 2 1では当該 V C Iの通過ルー卜のパフォーマンス情報を管理しているルートパフォーマンステーブル 2 4を有しており、当該 V C Iからの例えば要求帯域とルートパフォーマンステーブル 2 4の内容とを比較し、転送や帯域変更その他を許可する。

図 5は本発明第一実施例の RMセルの巡回状況を示す図である。ここでは、加入者交換機 2 0および 3 0 ₂ の間の RMセルの巡回状況を示す。ルート情報の収集方法としては RMセルを加入者交換機 2 0 ₂ より送出し、加入者交換機 3 0 ₂ で折り返す。また、中継交換機 4 , 〜4 ₃ および加入者交換機 3 0 ₂ では RMセルをまったく処理せず、 RMセルのラウンドタイムで混雑を推定することも可能である。

(第二実施例）

本発明第二実施例を図 6および図 7を参照して説明する。図 6は本発明第二実施例の中継交換機 4 , 〜4 ₃ および加入者交換機 3 0 , および 3 0 ₂ の要部プロック構成図である。図 7は本発明第二実施例の RMセルの巡回状況を示す図である。加入者交換機 3 0 , および 3 0 ₂ および中継交換機 4 , 〜4 ₃ は、図 6に示すように、その交換機に係る V Pについてのルート情報を搭載した RMセルを加入者交換機 2 ( および 2 0 ₂ に宛て送出する手段としてのルート情報発出部 1 5を備えている。

本発明第二実施例では、ルート情報発出部 1 5により、各中継交換機 4 , 〜4 ₃ および加入者交換機 3 0 , および 3 0 ₂ は、周期的に自発的に RMセルを加入者交換機 2 0 , および 2 0 ₂ に対し送出することにより、ルートパフォーマンスを報告する。

(第三実施例）

本発明第三実施例を図 8および図 9を参照して説明する。図 8はセンタ装置の要部プロック構成図である。図 9は本発明第三実施例の全体構成および RMセルの転送状況を示す図である。本発明第三実施例では、可変帯域通信網 1の中にセンタ装置 6を設け、中継交換機 4 , 〜4₃ および加入者交換機 30, および 30₂ にはそのセンタ装置 6に宛てた前記ルート情報を搭載したセルを送出する手段としてのルート情報発出部 1 5を備え（構成は図 6に示したものと共通）、セン夕装置 6には到着したこのセルからルート情報を読取り収集する手段としてのルート情報収集部 60と、そのルート情報収集部 60の内容を発側の加入者交換機 2 0 , および 20₂ に通知する手段としてのルート情報通知部 6 1とを備える。本発明第三実施例は、図 8に示したセン夕装置 6で可変帯域通信網 1内のトラヒックコンディションを把握し、輻輳ノードその他の情報をもとに、加入者交換機 201 および 20₂ に対し情報を与える方式である。

センタ装置 6には、中継交換機 4 , 〜4₃ および加入者交換機 30 , および 3 0₂ 力、らの情報を収集するルート情報収集部 60が設けられ、中継交換機 4 , 〜 4₃ および加入者交換機 30 , および 30₂ からの RMセルを受信してルート情報を収集する。得られたルート情報を新たに RMセルのメッセージ領域 Mに書込んで、これを発側の加入者交換機 20 , および 20₂ に転送する。

(第四実施例）

本発明第四実施例を図 1 0を参照して説明する。図 1 0は本発明第四実施例のセル送出状況を示す図である。本発明第四実施例では、輻輳時に中継交換機 4 , 〜4₃ あるいは着側の加入者交換機 30 , および 30₂ より BECN(Backword Explicit Congestion Notification) セルを送り、その情報をもとに加入者交換機である ATM交換機 20 , および 20₂ でアクションを行うものである。

本発明第二実施例で示した周期的に RMセルを送出する方法とは、アクションを起こすタイミングが異なる。なお、 BECNセルの基本的構成は、図 3に示した RMセルの構成と同じである。

本発明第四実施例では、図 6に示したルート情報発出部 1 5は、その中継交換機 4 , 〜4₃ および着側の加入者交換機 30】および 30₂ に係る VPで輻輳が発生したときにその輻輳情報を含むルート情報を搭載した B E C Nセルをそれぞれ送出する手段を備えている。本発明第一〜第四実施例に対し、共通に、加入者交換機での動作例を図 1 1および図 1 2を参照して説明する。図 1 1は F RM(First Resource Management) プロトコルにおける RIV [セルの流れを示す図である。図 1 2は F RMプロトコルにおける帯域変更の状況を示す図であり、図 1 2は横軸に時間をとり、縦軸に帯域をとる。端末装置 3 , からの帯域変更の要求に対し、加入者交換機 2 0では、当該 V Cの所属するル一卜のルートパフォーマンステーブル 2 4を索引し例えば使用率をみる。この使用率はルート上の最も使用率の高いリンク情報その他である。プロトコルコントローラ 2 1では、本使用率をもとに残帯域その他を推定し帯域の変更その他を端末装置 3に対し返答する。

図 1 1に示すように、端末装置 3 , は加入者交換機 2 0に対して " 1 0 M b / S拡張要求" のリクエストを送出する。加入者交換機 2 0ではプロトコルコントローラ 2 1内のルートパフォーマンステーブル 2 4を索引し、ルートとその使用率とを調べて速やかに回答を端末装置 3 , に対して返送する。したがって、図 1 2に示すように、 "リクエスト" から "〇K" までの時間が本発明を用いれば短くすることができる。

図 1 3は A B Rプロトコルにおける RMセルの流れを示す図である。図 1 4は A B Rプロトコルにおける帯域変更の状況を示す図であり、図 1 4は横軸に時間をとり、縦軸に帯域をとる。ここで示す A B Rプロトコルの例は、端末装置 3】からの帯域拡張要求 " I n c " 毎に段階的に帯域を拡張する方法をとる。図 1 3 に示すように、帯域拡張要求 " I n c " に対して加入者交換機 2 0はプロトコルコントロ一ラ 2 1内のルートパフォーマンステーブル 2 4を索引し、ルートとその使用率とを調べて速やかに回答としての RMセルを端末装置 3 , に返送する。したがって、図 1 4に示すように、端末装置 3 , は RMセルを受信する毎に、帯域を段階的に拡張することができる。また、拡張不可あるいは縮小要求を端末装置 3は加入者交換機 2 0から RMセルを介して受信することもある力その場合は、端末装置 3は段階的に帯域を縮小する。いずれにせよ、加入者交換機 2 0が帯域拡張要求 " I n c " を受信しこれに対する応答としての RMセルを返送するまでの時間は本発明を用いれば短くすることができる。

(第五実施例）

本発明第五実施例を図 1 5を参照して説明する。図 1 5は本発明第五実施例の可変帯域通信網の全体構成図である。本発明第五実施例の可変帯域通信網は、中継伝送路 7 , 〜7 ₃ と、この伝送路上に配置された中継交換機 4！、 4 ₂ と、伝送路の使用状況に応じて可変に設定された送出レートで情報を送信する端末装置 3 , およびその情報を受信する端末装置 3 ₂ と、端末装置 3 , 、 3 ₂ をそれぞれ収容して伝送路に接続する加入者交換機 2 0、 3 0とを備える。加入者交換機 2 0は、伝送路の使用状況に関する情報を記憶する空帯域テーブル 1 0 1を備え（図では加入者交換機 2 0の外部に示す）、収容された端末装置 3 , から帯域変更要求があった場合に、その空帯域テーブル 1 0 1に記憶された空帯域と比較することによりその端末装置 3 , の帯域変更の可否を決定することができる。空帯域テーブル 1 0 1は、 V C I毎に、そのコネクションの属する交換機バッファおよび伝送路の空帯域を記憶して管理する。

図 1 6は本発明第五実施例の動作タイミングチヤ一トを示す図である。端末装置 3 , がネットワークに対して帯域変更要求を発すると、その端末装置 3】を収容する加入者交換機 2 0がそれを受信し、その要求の可否を判断する。すなわち、加入者交換機 2 0は、その要求の V C Iについて、その要求帯域と空帯域テープル 1 0 1の内容とを比較し、空帯域以下の要求なら転送を許可し、空帯域を越える要求は不許可とする。加入者交換機 2 0から端末装置 3 , に要求許可が返されると、端末装置 3 , はすぐにセルの転送を開始する。また、端末装置 3 , からの要求 RMセルはそのまま次段の交換機に転送され、各中継交換機は帯域の確保を行う。

図 1 7は帯域変更要求のない通常状態での空帯域チヱックシーケンスを示し、図 1 8は中継交換機 4 , による中継伝送路 7 ₂ の空帯域の把握状態を示す。加入者交換機 2 0は、 O AMセルに該当する V C I番号を付けて、自分の空帯域を記入して次段に送る。各交換機では、該当する伝送路その他の空帯域を常に把握している。この空帯域は、 π—パスフィルタを用いた観測に基づいて求めることも可能であり、前回に測定された着信レートに平滑化係数ひを乗じた値と新たに測定された着信レートに 1一ひを乗じた値との和を求めるローパスフィルタを用いて使用帯域を算出し、その値から残余帯域を算出し割当て可能な空帯域としてもよい。また、申告時のピークの和により求めてもよい。

図 1 7に示す例では、中継交換機 4 , は、送られてきた O AMセルに記載された帯域よりも自分の空帯域が大きレ、ので、その〇 AMセルをそのまま次段に転送している。また、中継交換機 4 ₂ は、 O AMセルに記載された帯域 3 O M b ZS よりも少ない帯域 2 O M b ZSしか空いていないので、 O AMセルの内容を書き換える。このようにして、折り返されたセルには中継交換機 4 , 、 4 ₂ 、中継伝送路 7 ! 〜7 ₃ および着側の加入者交換機 3 0での最小空帯域が記載され、それを発側の加入者交換機 2 0で把握することができる。このような空帯域チヱックを定期的に行い、加入者交換機 2 0において、常時その V C Iの帯域を何 M b / Sまで可変に増加できるかを把握する。

(第六実施例）

本発明第六実施例を図 1 9を参照して説明する。図 1 9は本発明第六実施例の可変帯域通信網の全体構成図である。本発明第六実施例では、可変帯域通信網内に配置され互いに情報転送を行う複数の交換機 4 0〜4 5を備え、この複数の交換機 4 0〜4 5にはそれぞれ、加入者からの要求に応じて通信中の帯域を動的に変更するための帯域制御部 5 0〜5 5が設けられる。

帯域制御部 5 0〜5 5は、加入者間の情報伝送に割り当てられたルート毎にそのルートにさらに割り当てることのできる空帯域を周期毎に測定し、加入者からの帯域変更要求に対してその加入者を収容する交換機において帯域変更の可否の決定を行う。帯域制御部 5 0〜5 5により測定された空帯域はルートテーブル 6 0〜6 5に記録される。

ここで、交換機 4 0、 4 1がそれぞれ加入者と網とを接続する加入者交換機であり、交換機 4 0から交換機 4 2、 4 3および 4 4を経由するルート aと、交換機 4 1から交換機 42、 43および 45を経由するルート bとが設定されているものとする。また、交換機 40、 42間、 4 1、 42間、 43、 44間、 43、 45間のそれぞれのリンク 70、 7 1、 73、 74の容量が 20 MbZS 交換機 42、 43間のリンク 72の容量が 3 OMbZSであるとする。さらに、ルート a力 5Mb/S、ルート bが 1 0 MbZSの帯域を使用しているものとする。この場合、リンク 70〜74の帯域はそれぞれ 5、 1 0、 1 5、 5、 1 0Mb/ Sが使用され、ルート aに対して 1 5MbZS、ルート bに対して 1 OMbZS の空帯域が存在する。これらの空帯域は各交換機 40〜45のルートテーブル 6 0〜65に蓄えられる。

ルートテーブル 60〜65には、その交換機を通過するすべてのルートについてその未使用帯域が記載され、周期的に更新される。ここで、時刻 Tにおいてルート bが 1 OMbZSの帯域増加を行っても、ルートテーブルは帯域増加の瞬間には更新されずに、次の更新周期で更新される。この場合、次の更新周期でルートテーブル 60、 6 1中のルート a、 bの空き帯域は、それぞれ 5MbZSと 0 MbZSに更新される。このとき、次の更新周期の前にルート aが 1 5MbZS の帯域増加要求を行った場合には、交換機 40のルートテーブルはまだ更新されていないのでこの要求を受け付けてしまい、リンク 43に 4 OMbZSの帯域を割り当ててしまうことになる。

そこで本発明第一実施例では、加入者交換機である交換機 40、 4 1のルートテーブル 60、 6 1にルート毎にあらかじめ設定された安全係数を記録し、帯域制御部 50、 5 1力同一の空帯域測定周期内に複数の帯域変更要求があることを考慮し、測定したルート毎の空帯域にその安全係数を乗じて割り当て可能な空帯域とし、測定された帯域の一部を他の帯域変更要求のために残しておく。この例では、ルート a、 bの安全係数として 2/3、 1Z2を設定しておけば、ル一ト b力 1 OMbZSの帯域増加を行った時刻 Tにおいて、 5MbZSの帯域のみを許可するので、ルート aが続いて帯域増加要求をおこなっても 1 OMbZSを割り当てることができ、オーバ一ブッキングが発生しない。図 2 0に加入者交換機における帯域制御部（この例では 5 0 , 5 1 ) の制御の流れを示す。まず、周期的に空帯域を測定してルートテ一ブルを更新する（S 1 )。帯域増加要求があれば（S 2 ) 、ルートテーブルから空帯域および安全係数を参照する（S 3 ) 。

使用可変帯域 =空帯域 X安全係数

という演算を行う（S 4 ) 。この結果として、

要求帯域使用可能帯域

であれば（S 5 ) 、帯域増加を許可する（S 6 )。

要求帯域≥使用可能帯域

であれば（S 5 ) 、帯域増加を拒絶する（S 7 )。

ここでは説明を簡単にするため安全係数をルートテーブル 6 0、 6 1のみに記録するように説明したが、加入者交換機となる可能性のある各交換機に、その交換機に収容された加入者の各ルート毎の安全係数を記録する。

(第七実施例）

本発明第七実施例を図 2 1を参照して説明する。図 2 1は本発明第七実施例の可変帯域通信網の全体構成図である。図 2 2は加入者交換機における帯域制御部の制御の流れを示す図である。オーバーブッキングの発生確率は、ルートの未使用帯域監視周期（これを以下、「ウィンドウサイズ」と呼ぶ）と帯域要求の発生間隔の比率に関係する。そこで本発明第七実施例では、帯域要求の発生間隔に応じて安全係数を適応的に変化させる。すなわち、測定した空帯域にそのルートのそれまでの帯域変更要求の発生間隔により決定される安全係数を乗じて割り当て可能な空帯域とする。

この場合、ルートテーブル 6 0、 6 1には、ルートの空き帯域に対する帯域要求の発生間隔（以下「発呼間隔」という）を保持するフィールドが追加されている。また、交換機 4 0、 4 1には、ルートテーブル 6 0、 6 1に記録された発呼間隔から安全係数を導くために、安全係数テーブル 8 0、 8 1が設けられる。安全係数テーブル 8 0、 8 1には、発呼間隔と安全係数の関係が記録される。交換機 4 0では、帯域変更可否判断フローの第一ステップとして、安全係数テ一ブル 8 0を参照して発呼間隔から安全係数を求める。次の第二ステップでは、ルート aの空き帯域に対する第一ステップで求めた安全係数を乗ずることにより、使用可能帯域幅を求める。第三ステップでは、要求の帯域幅が第二ステップで求めた使用可能帯域幅以下であればその要求を受け付け、そうでない場合は要求を拒絶する。交換機 4 1あるいは他の交換機が加入者交換機となって帯域変更を行う場合も同様である。

以下に、帯域要求の発生がポアソン過程に従うとしたときの安全係数テーブルの導出について説明する。導出にあたり、要求帯域はすべて同じとし、帯域の変更については、減少はないものとする。未使用帯域が Bのときのオーバーブツキング発生確率 P 0 bは次の式で表される。

∞ ( 1 /w) ^k e—】^/w

P _{o b} = ∑

k - B

k！ここで、 wは正規化された帯域要求の発生間隔（発呼率の逆数）であり、 Bは正規化された帯域要求増加幅である。

図 2 2に加入者交換機における帯域制御部の制御の流れを示す。まず、周期的に空帯域を測定してルートテーブルを更新する（S 1 1 ) 。帯域増加要求があれば（S 1 2 ) 、ルートテ一ブルから空帯域を参照し（S 1 3 ) 、安全係数テ一ブルを参照して発呼間隔から安全係数を取得する（S 1 4 ) 。

使用可変帯域 =空帯域 X安全係数

という演算を行う（S 1 5 ) 。この結果として、

要求帯域≤使用可能帯域

であれば（S 1 6 ) 、帯域増加を許可する（S 1 7 ) 。

要求帯域≥使用可能帯域

であれば（S 1 6 ) 、帯域増加を拒絶する（S 1 8 ) 。

図 2 3にオーバーブッキング発生確率 P o bの基準値を 1 0 とし、ウィンドゥサイズと受付可能な帯域との関係を示す。図 2 3から、ウィンドウサイズと帯域増加要求発生間隔の比により、受付可能領域が変化することがわかる。例えば、ウィンドウサイズが 1であれば、要求帯域が 0 . 1以下のときに受け付けてもよいことがわかる。

ここで、ウィンドウサイズを帯域要求の発生間隔で正規化してあるので、図 2 3はまさしく安全係数テーブルである。すなわち、ウィンドウサイズを一定とすれば、図 2 3の横軸を逆数にとったものが帯域要求の発生間隔と安全係数の関係を示すものである。オーバーブッキング発生確率の基準値を 1 0— ⁶に設定したときの残余帯域 7 5 M b / Sに対する受付可能帯域（要求発生間隔 l m s e cのとき）の具体的な数値を〔表 1〕に示す。同じ 7 5 M b ZSの残余帯域があるとき、ウィンドウサイズを小さくすると受付可能帯域を大きくとることができることがゎカヽる。

〔表 1〕

また、オーバーブッキング発生確率の基準値を 1 0— ⁶に設定したときのウィンドウサイズの設計値（残余帯域の 1 1 0を受付可能帯域に設定したとき）を〔表 2〕に示す。残余帯域に対して同じ比率（表 2の場合には 1 Z 1 0 ) に受付可能帯域を設定したとき、同じオーバ一ブッキング発生確率を満足するウインドウサイズは例えば〔表 2〕のように設定すればよい。〔表 2〕

(第八実施例）

本発明第八実施例を図 2 4および図 2 5を参照して説明する。図 2 4は本発明第八実施例の可変帯域通信網の全体構成図である。図 2 5は加入者交換機における帯域制御部の制御の流れを示すフローチャートである。本発明第八実施例では、測定されたそれまでの空帯域の増減の推移に基づいて割り当て可能な空帯域を求める。このためルートテーブル 6 0、 6 1には、過去 N周期分のルートの空帯域が保存され、安全計数のフィールドはない。

交換機 4 0の帯域制御部 5 0においては、ルート aについて帯域要求が発生したとき、要求の帯域幅と、ルートテーブル 6 0に登録された過去 N周期分のルートの空帯域の移動平均とを比較し、要求帯域幅の方が小さレ、場合にはその要求を受け付け、そうでない場合には要求を拒絶する。交換機 4 1あるいは他の交換機が加入者交換機となつて帯域変更を行う場合も同様である。

図 2 5に加入者交換機における帯域制御部の制御の流れを示すフローチャートを示す。周期的に空帯域を測定してルートテーブルを更新する（S 2 1 ) 。帯域増加要求があれば（S 2 2 ) 、ルートテーブルから過去 N周期分の空帯域を参照する（S 2 3 ) 。

使用可能帯域 =空帯域の移動平均

という演算を行う（S 2 4 ) 。この結果として、

要求帯域≤使用可能帯域

であれば（S 2 5 ) 、帯域増加を許可する（S 2 6 ) 。

要求帯域≥使用可能帯域

であれば（S 2 5 ) 、帯域増加を拒絶する（S 2 7 ) 。 (第九実施例）

本発明第九実施例を図 2 6および図 2 7を参照して説明する。図 2 6は本発明第九実施例の可変帯域通信網の全体構成図である。図 2 7は加入者交換機における帯域制御部の制御の流れを示すフローチヤ一トである。本発明第九実施例では、ルートテーブル 6 0、 6 1に、各ルートの空帯域と、各更新周期毎に観測される空帯域の平滑化を行うための平滑化係数ひとが保持される。安全係数のフィールドはない。交換機 4 0のルートテーブル 6 0の空帯域更新時には、前回に測定された空帯域に平滑化係数ひを乗じた値と新たに測定された空帯域に 1 一ひを乗じた値との和を割り当て可能な空帯域とするして記録する。すなわち、交換機 4 0 においては、ルート aの空帯域に 1次のフィル夕をかけたものを次の更新周期の空帯域とする。そして、ルート aについて帯域要求力生した場合には、要求の帯域幅と、ルートテーブル 6 0に登録されたフィル夕リングされた空帯域とを比較し、要求帯域幅の方が小さい場合にはその要求を受け付け、そうでない場合には要求を拒絶する。交換機 4 1あるいは他の交換機力伽入者交換機となって帯域変更を行う場合も同様である。

図 2 7に加入者交換機における帯域制御部の制御の流れを示すフローチャートを示す。まず、周期的に空帯域を測定する（S 3 1 ) 。ルートテーブルの平滑化係数ひを参照する（S 3 2 ) 。

空帯域二前回の空帯域 Xひ+測定された帯域 X ( 1 —ひ）

を演算する（S 3 3 ) 。帯域増加要求があれば（S 3 4 ) 、

要求帯域≤空帯域

であれば、帯域増加を許可する（S 3 6 ) 。

要求帯域≥空帯域

であれば、帯域増加を拒絶する（S 3 7 ) 。

(第十実施例）

本発明第十実施例を図 2 8および図 2 9および図 2を参照して説明する。図 2 8は本発明第十実施例の可変帯域通信網の全体構成図である。図 2 9は本発明第十実施例の中継交換機および着側の加入者交換機のプロック構成図である。本発明第十実施例の加入者交換機のプロック構成図は、図 2に示した本発明第一実施例の加入者交換機と共通である。本発明は、加入者交換機 20および 30と、この加入者交換機 20および 30相互間を接続する物理伝送路としての中継伝送路

7₄,と、この中継伝送路 7H、 7₁₂、 7₂I、 722, 7₃,、 7₃₂、 7₄】に介揷される中継交換機 4 ,】、 4₁₂、 4₂】、 4₂₂、 4₃】とを備え、加入者交換機 20、 3 0および中継交換機 4 H、 4₁₂、 4₂₁、 4₂₂, 4₃₁の間にルートが設定され、加入者交換機 20または 30は、端末装置 3が可変帯域通信網 1との間でァダプティブにフロー制御を行うプロトコルをサボ一トする手段としての図 2に示すプロトコルコントローラ 2 1を備えた可変帯域通信網である。

ここで、本発明の特徴とするところは、加入者交換機 20は、発側の加入者交換機 20として着側の加入者交換機 30となる他の加入者交換機 3 0との間に設定される複数のルートの現在使用帯域空き情報ホップ数（中継交換機段数）を含む新しいルート情報を接続要求の有無にかかわらず収集し記録する手段としてのルート情報収集部 22と、接続要求に際してこの記録されたルート情報に基づきそのユーザに対してルートを選択する手段としてのプロトコルコントローラ 2 1 とを備えたところにある（構成は図 2に示したものと共通）。

発側の加入者交換機 20のルート情報収集部 22は、前記ル一ト毎にそのルート情報を収集するための RMセルを送出する手段としての RMセル送出部 23を含み、中継交換機 4 n、 4₁₂、 4₂】、 4₂₂、 4₃ ,および着側の加入者交換機 3 0 には、このセルが到来したときにその情報領域にル一ト情報を搭載してその宛先領域に記録された経由情報にしたがって送出する手段としての図 2 9に示すルート情報搭載部 1 4を備えている。

また、着側の加入者交換機 3 0および中継交換機 4 H、 4₁₂、 4₂₁、4 ₂₂、 4₃₁ は、その交換機にかかわるルー卜についてのルート情報を搭載した RMセルを発側の加入者交換機 20に宛てて送出する手段としてのルート情報発出部 1 5を併せて備えている。

端末装置 3は図 28に示したように可変帯域通信網 1に対して帯域変更要求その他の各種プロトコルに基づくセルを発出する。このセルの内容は、加入者が収容されている加入者交換機 20ですぐに判断される。加入者交換機 20のプロトコルコントローラ 2 1では当該 VC Iの通過ルートのパフォーマンス情報を管理しているルートパフォーマンステーブル 24を有しており、当該 VC Iからの例えば帯域要求とルートパフォーマンステーブル 24の内容とを比較し、転送や帯域変更その他を許可する。

図 30は本発明第一実施例のルートパフォーマンステーブル 24の内容を示す図である。対地 Aに対する各ルートについて、空帯域、現使用帯域、ホップ数が記録されている。図 28において、ルート情報の収集方法としては、図 3に示した RMセルを発側の加入者交換機 20より送出し、着側の加入者交換機 30で折り返す。 RMセルは、宛先領域 Hおよびメッセージ領域 Mにより構成され、メッセージ領域 Mには、加入者交換機 30および中継交換機 4 H、 4₁₂、 4₂₁、 4₂₂、 4₃】を通過する毎に、使用率や空帯域、セルロスレートその他のルート情報が図 29に示すルート情報搭載部 1 4により搭載される。宛先領域 Hには加入者交換機 20により経由情報が書込まれている。

本発明第十実施例における呼受付手順について述べる。発側の加入者交換機 2 0から着側の加入者交換機 30まで n個のルートが存在する。ただし、通信に必要な帯域が存在するか否かは不明である。図 3 1は本発明第十実施例の呼受付手順を示すフローチャートである。図 3 1に示す本発明第十実施例の呼受付手順は、要求帯域 VMbZSを満足するル一トのうち、最小の空帯域のルートを用いる。端末装置 3からの要求帯域 VMbZSについて（S 4 1) 、第一番目のルート (K= l) に着目し（S 42) 、ルート Κの空ルート帯域が要求帯域 VMbZS 以上であるか否か判定する（S 43) 。ルート Kの空ルート帯域が要求帯域 VM b/S以上でなければ Kの値が n (全ルート数）を越えない範囲で（S 46) 次のルートを調べるが（S 47) 、ルート Kの空ルート帯域が要求帯域 VMb/S 以上であれば、ルート Kの空ルート帯域が他のルート候補の空帯域よりも小さいか否か判定する（S 44)。ルート Κの空ル一ト帯域が他のル一ト候補の空帯域よりも大きければ Κの値が ηを越えない範囲で（S46)次のルートを調べるが (S 47)、ルート Κの空ル一ト帯域が他のルート候補の空帯域よりも小さければルート Κを指定ルートとする（S 45)。

これにより、いわゆるパッキングルールとしてのルート選択ができる。また、帯域獲得も瞬時に行える。また、中継ノードは事前に空帯域情報などを通知しているため、比較的リアルタイム処理を必要としていない。

(第十一実施例）

本発明第十一実施例を図 32を参照して説明する。図 32は、本発明第十一実施例の呼受付手順を示すフローチャートである。 η個のルート候補の中で空ルート帯域率の最も少ないルートを選ぶ手順、 η個のルート候補の中で、使用帯域が最も大きいルートを選ぶ手順、 η個のルート候補の中で使用帯域率が最大となるルートを選ぶ手順を示す。

まず、 η個のル一ト候補の中で空ルート帯域率の最も少ないルートを選ぶ手順について説明する。端末装置 3からの要求帯域 VMbZSについて（S51)、第一番目のルート（K=l) に着目し（S52)、ルート Κの空ルート帯域が要求帯域 VMb/S以上であるか否か判定する（S 53)。ルート Kの空ルート帯域が要求帯域 VMbZS以上でなければ Kの値が n (全ルート数）を越えない範囲で（S 56)次のルートを調べるが（S 57)、ルート Kの空ルート帯域が要求帯域 VMbZS以上であれば、

(ルート Kの空ルート帯域） /

(ルート Kの空ルート帯域 +ルート Kの使用帯域）

≤ (ルート候補の空ルート帯域） /

(ルート候補の空ル一ト帯域 +ルート候補の使用帯域） … （式 1 ) を満たすか否か判定する（S54)。ルート Kが上式を満たさなければ Kの値が nを越えない範囲で（S 56)次のルートを調べるが（S 57)、ルート Kが式 1を満たせばルート Kを指定ルートとする（S55) 。

続いて、 n個のルート候補の中で、使用帯域が最も大きいルートを選ぶ手順について説明する。端末装置 3からの要求帯域 VMbZSについて（S51)、第一番目のルート（K=l) に着目し（S52)、ルート Κの空ルート帯域が要求帯域 VMbZS以上であるか否か判定する（S53)。ルート Kの空ルート帯域が要求帯域 VMb/S以上でなければ Kの値が nを越えない範囲で（S56)次のルートを調べるが（S 57)、ルート Kの空ルート帯域が要求帯域 VMbZS 以上であれば、

(ルート Kの使用帯域 +V) ≥ (ルート候補の使用帯域 +V) … （式 2) を満たすか否か判定する（S54)。ルート Kが上式を満たさなければ Kの値が nを越えない範囲で（S 56)次のルートを調べるが（S 57)、ルート Kが式 2を満たせばルート Kを指定ルートとする（S55) 。

さらに、 n個のルート候補の中で使用帯域率が最大となるルートを選ぶ手順について説明する。端末装置 3からの要求帯域 VMbZSについて（S51)、第一番目のルート（K= 1 ) に着目し（S 52)、ルート Κの空ル一ト帯域が要求帯域 VMbZS以上であるか否か判定する（S 53)。ルート Kの空ル一ト帯域が要求帯域 VMb/S以上でなければ Kの値が nを越えない範囲で（S56)次のルートを調べるが（S57)、ルート Kの空ルート帯域が要求帯域 VMbZS 以上であれば、

(ルート Kの使用帯域 +V) /

(ルート Kの空ルート帯域 +ルート Kの使用帯域）

≥ (ルート候補の使用帯域 +V) /

(ルート候補の空ルート帯域 +ルート候補の使用帯域） … （式 3) を満たすか否か判定する（S54)。ルート Kが上式を満たさなければ Kの値が nを越えない範囲で（S 56)次のルートを調べるが（S 57)、ルート Kが式 3を満たせばルート Kを指定ルートとする（S55) 。

(第十二実施例）本発明第十二実施例を図 7を参照して説明する。図 7は本発明第二実施例の R Mセルの巡回状況を示す図であって、本発明第十二実施例の RMセルの巡回状況を示す図と共通である。本発明第十ないし第十一実施例に示した各中継交換機 4 , 〜4 ₃ または着側の加入者交換機 3 0 , および 3 0 ₂ は、周期的に自発的に R M セルを発側の加入者交換機 2 0 , および 2 0 ₂ に対し送出することにより、ルートパフォーマンスを報告する。

(第十三実施例）

本発明第十三実施例を図 8および図 9を参照して説明する。図 8は本発明第十三実施例のセンタ装置のプロック構成図であって、本発明第三実施例と共通である。図 9は本発明第十三実施例の全体構成および R Mセルの転送状況を示す図であって、本発明第三実施例と共通である。本発明第十三実施例では、図 2 8に示した本発明第十実施例の可変帯域通信網において、図 8に示したセンタ装置 6を用いる。センタ装置 6では、可変帯域通信網 1内のトラヒックコンディションを把握し、輻輳ノードその他の情報をもとに、加入者交換機 2 0 , および 2 0 ₂ に対し情報を与える。

図 8に示すセン夕装置 6には、中継交換機 4 , 〜および加入者交換機 3 0 , および 3 0 ₂ からの情報を収集するルート情報収集部 6 0が設けられ、中継交換機 4 , 〜4 ₃ および加入者交換機 3 0 , および 3 0 ₂ からの R Mセルを受信してルート情報を収集する。ルート情報通知部 6 1は、得られたルート情報を新たに R Mセルのメッセージ領域 Mに書込んで、これを発側の加入者交換機 2 0！および 2 0 ₂ に転送する。

本発明第十〜第十三実施例に対し共通に、発側の加入者交換機の動作を図 1 1 を参照して説明する。図 1 1は要求に応じて通信時間だけ V Cを確保する S HM (Short Hold Mode) プロトコルにおける R Mセルの流れを示す図であって、 F R Mプロトコルにおける RMセルの流れを示す図と共通である。端末装置 3 , からの帯域変更の要求に対し、発側の加入者交換機 2 0では、当該 V Cの所属するル -トのルートパフォーマンステーブル 2 4を索引し例えば空帯域をみる。この空帯域はル一ト上の最も少ない空帯域のリンク情報その他である。プロトコルコントロ一ラ 2 1では、本使用率をもとに残帯域その他を推定し帯域の変更その他を端末装置 3に対して返答する。

図 1 1に示すように、端末装置 3 , は加入者交換機 2 0に対して " 1 O M b Z Sの通信帯域" のリクェストを送出する。加入者交換機 2 0ではプロトコルコントロ一ラ 2 1内のルートパフォーマンステーブル 2 4を索引し、ルートとその使用率とを調べて速やかに回答を端末装置 3 , に対して返送する。したがって、 " リクエスト" から "〇K " までの時間が本発明を用いれば短くすることができる。また、ルート情報には、その加入者交換機または中継交換機にかかわるルートで輻輳が発生したときにその輻輳情報を含むルート情報を搭載したセルをそれぞれ送出することにより、発側の加入者交換機は輻輳状況を把握してルート選択を行うことができる。

(第十四実施例）

本発明第十四実施例を図 1 5を参照して説明する。図 1 5は本発明第十四実施例の可変帯域通信網の全体構成図であるが、本発明第五実施例と共通である。 A TMの情報伝送を行う伝送路を構成する中継伝送路 7！〜7 ₃ と、この伝送路上に配置された中継交換機 4 , 、 4 ₂ と、送路の使用状況に応じて可変に設定された送出レートで情報を送信する端末装置 3 , およびその情報を受信する端末装置 3 ₂ と、端末装置 3 , 、 3 ₂ をそれぞれ収容して伝送路に接続する加入者交換機 2 0 , 3 0とを備える。加入者交換機 2 0は空帯域テーブル 1 0 1を備え（図では加入者交換機 2 0の外部に示す）、伝送路の使用状況に関する情報を常に把握して蓄える。加入者交換機 2 0はまた、収容されている端末装置 3 に RMセルにより輻輳情報を通知することができる。

図 3 3は本発明第十四実施例の通常の動作タイミングチャートであり、図 3 4 は利用帯域を大きくする場合の動作タイミングチヤ一ト、図 3 5は利用帯域を小さくする場合の動作タイミングチヤ一トを示す。図 3 3ないし図 3 5を参照して本発明第十四実施例の動作を説明する。加入者交換機 2 0は、例えば、周期的に〇 AMセルを送出し、中継伝送路 7 , 、 7 ₂ 、 7 ₃ 力、らなる伝送路の帯域容量を測定して空帯域テーブル 1 0 1を更新する。図 1 5には、一例として、 V C I力く「5」のコネクションの空帯域が 2 0 M b ZSであることを示す。空帯域テーブル 1 0 1を用いるのではなく、発側の端末装置 3 , 力、らの送信レートを観測して空き帯域情報を管理することもできる。また、双方を組み合わせて利用することもできる。

通信の開始時には、図 3 3に示すように、端末装置 3 , は従来と同様の手順に従って RMセルを送出する。加入者交換機 2 0は、その RMセルと空帯域テ一ブル 1 0 1とを参照し、その RMセルの C Iビットと E Rフィールドを書き込んで端末装置 3 に返送する。加入者交換機 2 0はまた、必要な帯域を予約するための RMセルを端末装置 3 ₂ に向けて送信し、加入者交換機 2 0、中継交換機 4 , 、 4 ₂ および加入者交換機 3 0が帯域を確保する。これにより端末装置 3 , から端末装置 3 ₂ へのセル送信が開始された後、端末装置 3！は従来と同様の手順に従つて周期的に RMセルを送出し、加入者交換機 2 0はその RMセルと空帯域テーブル 1 0 1とを参照して、 C Iビットおよび E Rフィールドを書き換えた R Mセルを返送する。これにより、端末装置 3 , からの利用帯域が制御される。

利用帯域を大きくする必要がある場合には、図 3 4に示すように、端末装置 3】からの RMセルを加入者交換機 2 0から返送する通常の手続きにより端末装置 3】の利用帯域を増加させるだけでなく、十分な空き容量がある場合には、加入者交換機 2 0で新たに生成した RMセルを端末装置 3 , に送信する。この RMセルには、送出レートの増減要求、許容される送出レート、および輻辏の情報を書き込む。これにより、端末装置 3 , の利用帯域を高速に増やすことができる。

利得帯域を小さくする必要がある場合には、図 3 5に示すように、通常の手続きにより端末装置 3 , の利用.帯域を減少させるだけでなく、例えばネットワークが輻輳状態にあるときなどには、加入者交換機 2 0で新たに生成した RMセルを端末装置 3 , に送信する。これにより、端末装置 3 ) の利用帯域を高速に減少させることができる。図 3 6および図 3 7は従来技術による送信レートの増減例と本発明による増減例との比較を簡略化して示す図であり、図 3 6が従来技術、図 3 7が本発明を示す。従来技術では送出レー卜の増加要求に対して実際に許可されるまでの時間が長く、また輻輳時の対応も遅いのに対し、本発明によれば高速にセル送出レートを制御することができ、伝送路を流れるトラヒックを高速に制御することができる。

(第十五実施例）

本発明第十五実施例の構成を図 3 8ないし図 4 0を参照して説明する。図 3 8 'は本発明第十五実施例の可変帯域通信網の全体構成図である。図 3 9は発側の交換機の要部ブロック構成図である。図 4 0は着側または中継の交換機の要部ブ口ック構成図である。

本発明は、交換機 1 - 1〜 1 一 4と、この交換機相互間を接続する物理伝送路とを備え、この物理伝送路を順次経由して発側の交換機 1 一 1から着側の交換機 1 一 3までの間に帯域幅可変の V P 2一 1および 2 - 2が設定される可変帯域通信網である。

ここで、本発明の特徴とするところは、交換機 1 一 1〜1 一 4にはそれぞれ、その交換機 1 一 1〜 1 一 4に係る（n個のうちの i番目の）ルートあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路について割当帯域幅（B i ) の情報が記録された割当帯域テーブル 1 2を備え、その交換機 1 一 1〜 1 一 4に係る当該（ i番目の）ルートあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路について希望帯域幅（ R i ) の設定要求があつたときに前記テーブルを参照して割当可能な帯域幅を演算する手段と、その演算結果をそのテーブルに予約する手段と、この予約された値を当該（ i番目の）ルートあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路の新たな割当帯域幅とする手段とを割当帯域演算部 1 8に備えたところにある。

図 3 8は、本発明第十五実施例の ATM通信網の全体構成図であり、本発明第十五実施例では、交換機 1 一 1、 1 一 2、 1 一 4がそれぞれ発側の交換機である。さらに、交換機 1 一 3が着側の交換機である。また、交換機 1 一 2は発側および着側の双方の機能を有する。

交換機 1— 1、 1— 2、 1— 4にはそれぞれ、図 3 9に示すように、設定を希望する V Pに前記希望帯域幅（R ) をあらかじめ搭載した制御用バケツト 4一 1 をその V Pの使用に先立って送出しその設定を希望する V Pを経由させた後にその制御用バケツト 4— 1を回収する手段としての制御用バケツト送受部 1 6と、回収されたその制御用バケツト 4一 1からその設定を希望する V Pについての新たな割当帯域幅を認識する手段としてのルート情報収集部 2 2とを備え、交換機 1— 2、 1 - 3にはそれぞれ、図 4 0に示すように、その制御用パケット 4一 1 が到来するとその交換機 1 一 2、 1 一 3、 1 一 4においてその制御用パケット 4 - 1に搭載された前記希望帯域幅（R ) を当該（ i番目の） V Pの希望帯域 ( R i ) として割当帯域演算部 1 8に与える制御用パケット処理部 1 7を備えている。また、割当帯域演算部 1 8には、到来した制御用バケツト 4一 1に搭載された前記希望帯域幅（R ) と割当帯域演算部 1 8により演算された新たな割当帯域幅とを比較し、その小さい方をその交換機 1 一 2、 1— 3、 1— 4の割当帯域テ一ブル 1 2に予約する手段を含み、その割当帯域テーブル 1 2に予約された新たな割当帯域幅を前記希望帯域幅（R ) に置き換えてその制御用バケツト 4一 1を送出する手段を制御用バケツト処理部 1 7に備えている。

割当帯域演算部 1 8の動作を図 4 1を参照して説明する。図 4 1は割当帯域演算部 1 8の動作を示すフローチャートである。制御用バケツト処理部 1 7から制御用バケツト 4一 1に書込まれている希望帯域幅情報を取得する（S 6 1 ) 。割当帯域テーブル 1 2から空き帯域幅情報を取得する（S 6 2 ) 。希望帯域幅情報および空き帯域幅情報にしたがって割当帯域幅を演算する（S 6 3 ) 。その結果を割当帯域テーブル 1 2に予約する（S 6 4 ) 。また、その結果は制御用バケツト 4一 1に書込まれる。他に制御用バケツト 4一 1があれば（S 6 5 ) 、以上の手順を繰り返す。

本発明第十五実施例では、交換機 1 一 1が V P 2— 1および V P 2— 2を介して交換機 1 一 3と通信するための帯域割当を受ける場合を例として説明する。発側の交換機 1一 1は制御用パケット送受部 1 6により制御用パケット 4一 1を一定周期で生成し、希望帯域を書込んで、着側の交換機 1 - 3に向けて送信する。交換機 1 — 2は V P 2— 2の未割当帯域幅と、交換機 1 一 1および 1 一 4に対する割当帯域幅を記憶して管理する。図 4 2は制御用バケツト 4一 1を受信したときに、交換機 1 一 2が交換機 1 一 1に通知する割当帯域幅を決定するために用いる数値の関係を示す図である。

図 4 2に示すように、交換機 1 一 2は制御用パケット 4一 1を受信すると、未割当帯域幅を受け入れ可能な帯域幅とし、希望帯域幅と現在の割当帯域幅の差を計算し、その差が未割当帯域幅以下ならば、割当帯域幅を希望帯域幅の値とし、そうでなければ、現在の未割当帯域幅以下の値を割当帯域幅として決定し、制御用バケツトに書込み、交換機 1 一 1に向けて折り返して送信する。

折り返してきた制御用バケツト 4— 2を受信した交換機 1 一 1は、制御用パケット 4一 2に記載されている割当帯域幅により、新たな割当帯域幅の情報を得る。他の交換機についても同様の動作が行われ、順に通知することにより、発側の各交換機 1 一 1および 1 — 4はルートの割当帯域幅の情報を得ることができる。本発明第一実施例によれば、各交換機 1 一 1〜 1 一 4において、割当帯域の計算を行い、ルー卜の発側の交換機 1 一 1にルート単位の割当帯域幅が通知できる。制御用パケットの送受は、呼毎あるいは周期毎に行う。

(第十六実施例）

本発明第十六実施例を図 4 3を参照して説明する。図 4 3は本発明第十六実施例を説明するための図である。本発明第十六実施例では、交換機 1 一 1、 1 一 4 が発側の交換機であり、交換機 1 一 3が着側の交換機であり、交換機 1 一 2が中継の交換機である。発側の交換機 1 一 1、 1 一 4は図 3 9に示した構成を備え、着側の交換機 1 一 3および中継の交換機 1 — 2は図 4 0に示した構成を備える。 ' 交換機 1 一 1が交換機 1 一 3と V P 2— 1および 2— 2を含むルート 3 - 1を介して通信を行う例として説明する。図 4 4は、図 4 3のルート 3— 1における制御用バケツト 4— 1の動作を表すタイミングチヤ一トである。発側の交換機 1 一 1は制御用バケツト 4— 1を一定周期で生成し、希望帯域を書き込んで、着側の交換機 1 一 3に向けて送信する。

各交換機 1 一 1〜 1 一 4は、出力パスの未割当帯域幅と収容されているルート毎の割当帯域幅を記憶して管理する。図 4 2に示したように、交換機 1 一 2は、未割当帯域幅を受け入れ可能な帯域幅とし、受信した制御用バケツト 4一 1から希望帯域を読み取り、希望帯域と現在のルートへの割当帯域幅の差を計算し、その差が未割当帯域幅以下ならば、割当帯域幅を希望帯域幅の値とし、そうでなければ、現在の未割当帯域幅以下の値を割当帯域幅として決定し、制御用バケツト 4一 1の希望帯域幅を割当帯域幅の値に書替え、交換機 1 一 3に中継する。

交換機 1 - 3は、交換機 1 一 2と同様にして算出した割当帯域幅の値を書込み、制御用バケツト 4一 2を折り返して交換機 1 一 1に送信する。折り返して来た制御用バケツト 4— 2を受信した交換機 1 一 2は、ルート 3— 1に関して算出した最も新しい割当帯域幅カ淛御用バケツト 4— 2に書かれている割当帯域幅より小さい場合に、その値に書替えて中継する。交換機 1 一 1は、受信した制御用パケット 4 - 2から割当帯域幅の情報を得る。本発明第十六実施例によれば、各交換機 1— 1〜 1 一 4において割当帯域の計算を行い、ルー卜の発側の交換機 1― 1 にルート単位の割当帯域幅が通知できる。制御用パケットの送受は、呼毎あるいは周期毎に行う。

(第十七実施例）

本発明第十七実施例を図 4 5を参照して説明する。図 4 5は本発明第十七実施例の帯域割当手順を示すフローチャートである。図 4 5は本発明第十五または第十六実施例と同様の網構成をとり、各交換機で制御用バケツトを受信したときの割当帯域幅を算出するためのフローチヤ一トである。交換機は出力 V Pの帯域幅 ( P o u t ) と（S 7 7 ) 、総割当帯域幅（各割当帯域幅 B iの総和）の情報を保持しておき、その情報から出力パスの未割当帯域幅（P r e s ) を算出する（ S 7 8 ) 。続いて、未割当帯域幅（P r e s ) と要求のあった入力 V Pへの割当帯域幅（B j ) の和を計算し、その和と R jの小さい方の値に R jを更新する。各交換機 1— 1〜 1一 4は、制御用パケット 4一 1を受信すると、希望帯域を読み取り（S71)、要求のあった入力 VP (j)からの要求帯域幅（R j) とする（S 72)。

次に、 B jの値を

Bj-Bj-aj - (n - (Bj/Rj) — , _t。 _n∑(Bi/Ri)) - ((n-l)/Rj)

なる式で更新する（S 73)。上記の式において、 n、 B j、 R jはそれぞれ同一の出力 VPを使用する入力 VPの数と、各入力 VP毎の割当帯域幅、希望帯域幅を表す。 Pou tは出力 VPの総帯域幅、ひ jは増減の大きさを調整するパラメータ、 7は Pou tと既に割当てた帯域幅の関数である。

次に、 B jと R jの小さい方の値に B jを更新する（S 74)。次に、変数 7 を

Ί * η

∑ Β

i = 1

なる式で計算し（S75)、 B jに γを乗じた値と R jの小さい方の値に B jを更新し、その B jの値に割当帯域幅を決定する（S 76)。

本発明第十七実施例によれば、各交換機 1一 1〜 1 - 4において、割当帯域幅の計算を行うとき、各ルート間で、希望帯域幅に対する割当帯域幅の割合が平均化し、かつ受け入れ可能な帯域を超過しない範囲内で制御用バケツトに書かれた希望帯域幅をできるだけ満たす割当てがリアルタイムに動的に行える。

(実施例まとめ）

本発明第一ないし第十七実施例では、説明をわかりやすくするために、発側の加入者交換機と着側の加入者交換機とでは異なる構成であるかのように表現したが、実際には発側の加入者交換機と着側の加入者交換機のそれぞれの構成を併せて備える同一の交換機として構成することができる。あるいは、発側の加入者交換機、着側の加入者交換機および中継交換機のそれぞれの構成を併せて備える同一の交換機として構成することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 複数の加入者交換機と、この複数の加入者交換機相互間を接続する複数の物理伝送路と、この複数の物理伝送路に介挿される中継交換機とを備え、前記複数の加入者交換機の間にル一トが設定され、

前記加入者交換機は、ユーザが網との間でァダプティブにフ口一制御を行うプロトコルをサポートする手段を備えた可変帯域通信網において、

発側の加入者交換機には、着側の加入者交換機との間に設定されたルートの空き情報を含むルート情報を収集する手段と、このルート情報にしたがって前記フ口一制御を行う手段とを備えたことを特徴とする可変帯域通信網。

2 . 前記ルート情報を収集する手段は、発側の加入者交換機に設けられ、前記ル一ト毎にそのルート情報を収集するためのセルを送出する手段を含み、前記中継交換機および前記加入者交換機には、このセルが到来したときにその情報領域にル一ト情報を搭載してその宛先領域に記録された経由情報にしたがって送出する手段を備えた請求項 1記載の可変帯域通信網。

3 . 着側の加入者交換機および前記中継交換機は、その交換機に係る V Pについてのルート情報を搭載したセルを発側の加入者交換機に宛てて送出する手段を備えた請求項 1記載の可変帯域通信網。

4 . その通信網の中にセンタ装置を設け、前記加入者交換機および前記中継交換機にはそのセンタ装置に宛てた前記ルート情報を搭載したセルを送出する手段を備え、前記センタ装置には到着したこのセルからルート情報を読取り収集する手段と、その収集する手段の内容を前記加入者交換機に通知する手段とを備えた請求項 1記載の可変帯域通信網。

5 . 前記送出する手段は、その加入者交換機またはその中継交換機に係る V Pで輻輳が発生したときにその輻輳情報を含むルート情報を搭載したセルをそれぞれ送出する手段を備えた請求項 1記載の可変帯域通信網。

6 . 前記加入者交換機は、前記ルートの使用状況に関する情報を記憶する空帯域テーブルと、収容された端末装置から帯域変更要求があつた場合に前記空帯域テ一ブルに記憶された空帯域と比較することによりその端末装置の帯域変更の可否を決定する手段とを含む請求項 1記載の可変帯域通信網。

7 . 前記加入者交換機は、前記ルートを介して接続された他の加入者交換機との間で周期的に運用保守セルを転送することによりそのコネクションのルート上の最小空帯域を監視する手段を含む請求項 6記載の可変帯域通信網。

8 . 前記可否を決定する手段は、同一の空帯域測定周期内に複数の帯域変更要求があることを考慮し、前記測定する手段の測定したルート毎の空帯域の一部を他の帯域変更要求のために残す手段を含む請求項 6記載の可変帯域通信網。

9 . 前記残す手段は、前記測定する手段の測定した空帯域にそのルートに対してあらかじめ設定された安全係数を乗じて割り当て可能な空帯域とする手段を含む請求項 8記載の可変帯域通信網。

1 0 . 前記残す手段は、前記測定する手段の測定した空帯域にそのルートのそれまでの帯域変更要求の発生間隔により決定される安全係数を乗じて割り当て可能な空帯域とする手段を含む請求項 8記載の可変帯域通信網。

1 1 . 前記残す手段は、前記測定する手段により測定されたそれまでの空帯域の増減の推移に基づレ、て割り当て可能な空帯域を求める手段を含む請求項 8記載の可変帯域通信網。

1 2 . 前記残す手段は、前記測定する手段により前回に測定された空帯域に平滑化係数ひを乗じた値と新たに測定された空帯域に 1 一ひを乗じた値との和を割り当て可能な空帯域とする手段を含む請求項 8記載の可変帯域通信網。

1 3 . 前記加入者交換機は、発側の加入者交換機として着側の加入者交換機となる他の加入者交換機との間に設定される複数のルートについての新しいルート情報を接続要求の有無にかかわらず収集し記録する手段と、接続要求に際してこの記録されたルート情報に基づきそのユーザに対してルートを選択する手段とを備えた請求項 1記載の可変帯域通信網。

1 4 . 前記記録する手段は、ルート毎にルート情報を収集するためのセルを送出する手段を含み、前記中継交換機および加入者交換機は、このセルが到来したときにその情報領域にルート情報を搭載してその宛先領域に記録された経由情報にしたがつてこのセルを送出する手段を備えた請求項 1 3記載の可変帯域通信網。

1 5 . 前記ルート情報は、前記中継交換機および加入者交換機にかかわる V Pについての情報であり、前記送出する手段は、発側の加入者交換機に宛てて前記セルを送出する請求項 1 4記載の可変帯域通信網。

1 6 . 前記ルートを選択する手段は、前記複数のルートのうちユーザの要求帯域以上の空帯域を有するルートの中で最も空ルート帯域または空ルート帯域率の少ないルートを選択する請求項 1 3記載の可変帯域通信網。

1 7 . 前記ルートを選択する手段は、前記複数のルートのうちユーザの要求帯域以上の空帯域を有するルートの中で最も使用帯域または使用帯域率が大きいルートを選択する請求項 1 3記載の可変帯域通信網。

1 8 . センタ装置を設け、前記加入者交換機および前記中継交換機はそのセンタ装置に宛てたルート情報を搭載したセルを送出する手段を備え、前記センタ装置には、到着したこのセルからルート情報を読み取り収集する手段と、その読み取り収集する手段が収集した内容を前記加入者交換機に通知する手段とを備えた請求項 1 3記載の可変帯域通信網。

1 9 . 前記送出する手段は、その加入者交換機またはその中継交換機にかかわる V Pで輻輳が発生したときにその輻輳情報を含むルート情報を搭載したセルをそれぞれ送出する請求項 1 4記載の可変帯域通信網。

2 0 . 前記加入者交換機は、収容されている端末装置に輻輳情報を連絡する手段を備え、この連絡する手段は、送出レートの増減要求、許容される送出レート、および輻輳の情報を書き込んだセルを独自に生成してその加入者交換機に収容されている端末装置に送信する手段を含む請求項 1記載の可変帯域通信網。

2 1 . 前記加入者交換機および前記中継交換機にはそれぞれ、その交換機に係る ( n個のうちの i番目の）ルートあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路について割当帯域幅（B i ) の情報が記録されたテーブルと、その交換機に係る当該（i番目の）ルートあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路について希望帯域幅（R i ) の設定要求があつたときに前記テーブルを参照して割当可能な帯域幅を演算する手段と、その演算結果をそのテーブルに予約する手段と、この予約された値を当該（〖番目の）ルートあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路の新たな割当帯域幅とする手段とを備えた請求項 1記載の可変帯域通信網。

2 2. 発側の前記加入者交換機には、設定を希望するルートあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路に前記希望帯域幅（R) をあらかじめ搭載した制御用バケツトをそのルートあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路の使用に先立って送出しその設定を希望するル一トあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路を経由させた後にその制御用バケツトを回収する手段と、回収されたその制御用バケツトからその設定を希望するルートあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路についての新たな割当帯域幅を認識する手段とを備え、

前記加入者交換機および前記中継交換機にはそれぞれ、その制御用バケツ卜が到来するとその交換機においてその制御用バケツトに搭載された前記希望帯域幅 (R) を当該（ i番目の）ルートあるいはルート上の V Pからなる部分的な経路の希望帯域 (R i ) として前記演算する手段に与える請求項 2 1記載の可変帯域通 Ίδ ¾δο

2 3 . 前記加入者交換機および前記中継交換機にはそれぞれ、到来した制御用パケットに搭載された前記希望帯域幅（R) と前記演算する手段により演算された新たな割当帯域幅とを比較し、その小さい方をその交換機の前記テーブルに予約する手段と、そのテーブルに予約された新たな割当帯域幅を前記希望帯域幅（R ) に置き換えてその制御用バケツトを送出する手段を備えた請求項 2 2記載の可変帯域通信網。

2 4 . 前記演算する手段は、割当帯域幅を B i、希望帯域幅を R i ( i = 1、 2、 '··、 n ) とし、出力 V Pに多重するルート数を nとするとき、評価関数

F(B)=(l/n) · i - i , o _n∑[(Bi/Ri)—（1/n) · ， ,„ _n∑(Bj/Rj)] ² を最小化することにより希望帯域幅に対する割当帯域幅の重みを平均化する演算手段を含む請求項 2 1記載の可変帯域通信網。

2 5. 新たな割当帯域幅 B jの値を

Bj-Bj - a j - (n - (Bj/Rj) _t。 „∑(Bi/Ri)) - ((n-l)/Rj)

なる式で更新する請求項 2 1記載の ATM通信網。