说明书 多路发送系统及频带控制方法 本发明涉及ATM传输，特别是涉及满足各个服务质量的传输的ATM传输中的频带控制方法。
在ATM传输方式中，是将延迟、信元废弃率等质量条件不同的信元以多路的方式传输到输出传输通路。为进行这种传输，在多路化处理的前段必须对每个质量等级设置多个缓冲器。
也可将质量条件不同的分组以多路方式加载到相同ATM信元进行传输。为进行这种传输，在对ATM信元进行多路处理的前段必须对每个质量等级设置多个缓冲器。
也存在将来自多个用户的分组多路化到一个ATM信元中进行传输的ATM传输技术。在ATM Layer type2(AAL type2)(ATM适配层类型2)中，可以将最多248个用户在一个虚拟信道(VC)上进行多路化传输。此时通常由于用户连接单位的要求，要求质量等级在VC连接内准备多个，并以适应各个用户连接的质量进行传输。
有关可将由多个连接组成地分组以多路方式加载于ATM信元的装置的结构，比如，有本申请人提出的国际申请(国际公开号WO97/23795，国际公开日1997年7月3日)“微帧多路发送装置”(MULTIPLEX TRANSMITTER FOR MICRO-FRAME)等文献。在这一文献中公开了，当分组输入到多路传输装置时，按各个质量将分别输入多个缓冲器中，通过按照预定的顺序从缓冲器提取分组使按照各个质量等级进行传输成为可能。
还有，按每个质量等级分配给缓冲器的信元/分组是根据从各个缓冲器提取信元/分组的速度来确定分配给各个质量等级的频带。但是，由于对质量等级设定的频带受到限制，尽管整个传输通路的频带有冗余，有时所要求的用户连接也不能建立。
如上所述，现在存在有通过将延迟、信元废弃率等等质量条件不同的分组分配到多个缓冲器进行输入，多路化为ATM信元，从而进行各个质量不同的传输的装置结构。根据这一结构，传输通路的频带是根据每个质量等级分别分配。
通常，是根据在多路装置启动时预测的通信量特性确定每个质量等级的频带比，并以可实现所确定的频带比的提取速度提取分组或信元。然而，预测实际的通信量特性很困难，尽管就整个传输通路而言存在有空频带，但有时由质量等级所确定的传输时所需频带会超过所分配到的频带。此时，虽然要求建立连接，但利用所分配到的频带却不能建立可满足服务质量的传输的连接。但是，如果可改变所设定的频带比，就可能在保持延迟、信元废弃率小的同时进行满足服务质量的传输，从而可以受理更多的连接。
本发明的目的在于通过对对传输通路进行多路输出的多路装置频带的改变进行控制，就可以对应于实际环境中具有各种质量条件的服务的不规则通信量特性来实现传输通路的高效使用。
为达到上述目的，本发明的特征在于：在对ATM信元多路加载而进行传输的多路发送系统中，对应于每个质量等级具有不同的缓冲器，来自多个连接的发送内容分别分开输入到上述缓冲器，从上述缓冲器提取的速度的比率可改变，并且通过改变上述提取速度的比率，可以改变每个质量等级在传输通路中所分配到的频带的比率。
来自上述多个连接的发送内容可以是ATM信元，可以是分组。在分组的场合，就从缓冲器提取分组并多路化为ATM信元而输出。另外，也可以将这些组合起来而构成。
在要求建立新连接时，改变每个质量等级在传输通路中所分配到的频带的比率。
此外，在要求释放通信中的连接时，也改变每个质量等级在传输通路中所分配到的频带的比率。
在要求建立新连接时，如果在追加新连接之后该质量等级所需的频带超过相对于该连接所属的质量等级分配的频带，也可以改变每个质量等级传输通路所分配到的频带的比率。
另外，在对每个质量等级进行监视的分组废弃率超过预先设定的值的情况下，也可以改变每个质量等级在传输通路中所分配到的频带的比率。
通过构成这样的多路系统，就可以实现高效地使用传输通路。
图1是示出虚拟通道连接、虚拟信道连接及用户连接的关系的示图。
图2是对每个质量等级所要求的频带的所需频带与每个质量等级实际分配到的分配频带进行比较的概念图。
图3是示出对ATM信元进行多路化而将其向传输通路发送的多路装置的构成的框图。
图4是示出将分组多路加载到ATM信元而发送的多路装置的构成的框图。
图5是示出在同时进行图3的多路化和图4的多路化的情况下多路装置的构成的框图。
图6是在使用图5的多路装置的情况下分配频带的概念图。
图7是表示有关频带管理控制单元和提取单元的处理的顺序的示图。
图8是示出建立连接时的频带改变控制的处理的流程图。
图9是示出释放连接时的频带改变控制的处理的流程图。
图10是示出在连接建立前/后的所需频带和已经分配给传输通路的频带以及在分配频带改变处理之后分配的频带。
图11是示出另一实施例的连接建立时的频带改变控制的处理的流程图。
图12是示出在连接建立前/后的所需频带和已经分配给传输通路的频带以及在分配频带改变处理之后分配的频带的图。
图13是示出第3实施例的连接建立时的连接受理处理的流程图。
图14是示出用于频带改变处理启动的信元废弃率监视单元～频带管理控制单元的处理顺序的示图。
下面参考附图说明本发明的实施例。
图1是示出本发明所使用的虚拟通道连接(VP)、虚拟信道连接(VC)及用户连接的关系的示图。在物理传输通路上的虚拟通道连接中存在利用ATM信元的虚拟信道连接。这一虚拟信道连接也有表示用户连接的，也可在由虚拟信道连接组成的ATM信元上多路加载形成用户连接的分组而进行传输。图1中示出在虚拟信道连接上建立多个用户连接的场合。在本发明中，是对通过这一ATM信元的由虚拟信道连接组成的用户连接及通过对多路化为ATM信元的分组的用户连接分别动态地进行频带控制以便满足其各个层次的服务质量。下面详细说明。
图2是对每个质量等级所要求的频带的所需频带及每个质量等级的传输通路(虚拟通道连接、虚拟信道连接)与每个质量等级实际分配到的分配频带进行比较的概念图。如图2所示，当各个质量等级的所需频带的总和的B1～Bm比传输通路可以使用的频带小时，则分配给各传输通路的分配频带有冗余。所以，在此场合，通过对各传输通路的频带分配进行动态控制，可以进行频带的最佳分配。下面说明的多路装置就是要实现这种最佳频带分配的装置。
图3是示出对形成具有不同服务质量要求的连接的ATM信元进行多路化而将其向传输通路(虚拟通道连接)发送的多路装置100的构成例的框图。
由输入连接1～n101输入到多路装置100的信元分别具有各自的质量条件。此分组由分配单元102根据各质量等级分配到缓冲器104。
在缓冲器104中，根据预先的质量条件设定用于输出信元的公共等待时间。因此，在缓冲器104中将超过容许等待时间而存在的分组依次进行废弃处理。信元废弃率监视单元103具有观测缓冲器104中的信元废弃率的功能。频带管理控制单元150由分配给每个质量等级的频带比率确定每个缓冲器的最佳提取速度比率并将提取信息通知提取处理单元105。提取信息是确定信元从哪一个缓冲器提取的信息。提取处理单元105按照收到的通知的提取信息提取信元。提取的ATM信元，从发送单元107送往输出线路108。
图4是示出将形成不同用户连接的分组多路加载为形成虚拟信道连接的ATM信元而进行发送的多路装置200的构成例的框图。
由输入用户连接1～n201输入到多路装置200的信元分别具有各自的质量条件。此分组由分配单元202按各质量等级分配到缓冲器104。
在缓冲器204中，根据预先的质量条件设定用于对分组进行多路处理成为ATM信元的公共等待时间。因此，在缓冲器204中将超过容许等待时间而存在的分组依次进行废弃处理。分组废弃率监视单元203具有观测缓冲器204中的分组废弃率的功能。频带管理控制单元250由分配给每个质量等级的的频带比率确定每个缓冲器的最佳提取速度比率并将提取信息通知提取处理单元205。提取信息是确定分组从哪一个缓冲器提取的信息。提取处理单元205按照收到的通知的提取信息提取分组。由多路处理单元206将提取的分组多路化为ATM信元。多路化的ATM信元从发送单元207送往输出线路208。
图5是示出在同时进行图3的多路化和图4的多路化的情况下多路装置300的构成的框图。图6是在使用图5的多路化装置的场合示出分配频带的概念图。在图5中，与图3及图4中的符号相同者其功能也相同。
在图5中，用户连接101形成对ATM信元的连接。另外，来自用户连接201的分组，如上述图4中所说明的，由分配单元202、缓冲器204、提取处理单元205及多路处理单元206多路化为ATM信元。将分组多路化后得到的ATM信元存储于缓冲器304的缓冲器m+1中。存储于缓冲器m+1中的ATM信元与其他ATM信元一起由提取单元105根据与分配的频带对应的提取速度的比率从缓冲器304中提取。提取的ATM信元，在需要时由多路处理单元306，和来自其他处的ATM信元进行多路化并从发送单元307输出到输出线路308。
在此场合，频带管理控制单元250对从缓冲器204提取分组的速度比率进行控制使各用户信道成为如图6虚拟信道连接(VC)频带所示的B1’～Bm’。另外，频带管理控制单元150对从缓冲器304提取ATM信元的速度比率进行控制使成为如图6虚拟信道连接(VC)频带所示的X1～Xm+1。
在图5、图6中示出的对分组进行多路化的虚拟信道连接是一种的情况，但也可有对将分组多路化的多个虚拟信道连接的结构。此时的201～206及缓冲器(m+1)与虚拟信道连接的数目一致。
图7是表示图3～图5的有关频带管理控制单元150及250的处理和提取单元105及205的处理的顺序的示图。
在图7中，频带管理控制单元150及250根据每个质量等级管理连接(S302)，根据预先准备的变换数据或变换算法确定每个质量等级所需的频带(B1’～Bm’、B1～Bm)(S304)，将确定的所需频带分配为传输通路可以使用的频带。作为实际的分配给传输通路的频带的分配频带(X1～Xm)，为满足通常质量条件，如图2所示，设定为超过所需频带。分配频带比变换为提取信息(S306)。多路装置的提取单元105、205，按照由频带管理控制单元150通知的提取信息进行提取处理(S308)以保证各个质量等级的频带。由于频带得到保证，各连接、或分组的质量就得到保证。保证的频带可以通过频带管理控制单元150、250借助改变提取信息而改变。
频带管理控制单元150和250既可置于多路装置的外部(比如ATM交换机等)，也可置于多路装置的内部。另外，也有根据功能分开配置在多路装置的内部和外部。在图3～5中输出的是频带管理控制单元150及250配置在多路装置外部的场合。图3～5中的多路装置及频带管理控制单元150、250的各个功能和处理是由计算机(图中未示出)实现的。
在图3～5中所示出的多路装置100、200及300的构成中，依据以何种起因进行频带改变处理可以有各种各样的控制。在下面的控制例说明中说明其控制处理。在这些控制处理的说明中，基本构成是图3～图5。
控制例1
图8～图10是用于说明对各连接建立进行频带管理控制单元150、250的频带改变处理的控制例1的动作示图。
图8是示出建立连接时的频带改变控制的处理的流程图。另外，图9是示出释放控制例1的连接时的频带改变控制方式的处理的处理流程图。
另外，图10是示出在控制例1的连接建立前/后的所需频带和已经分配给传输通路的频带以及在分配频带改变处理之后分配的频带示图。
在图8中，如有连接建立要求(S402)，频带管理控制单元150就计算在现在建立了的连接之上加上建立要求的连接之后传输所需的频带即传输通路所需总频带。每一连接所需的频带(bx)由最大速度、平均速度、最小速度、信元转送平均延迟、延迟变化、信元废弃率等决定。每个质量等级的所需频带(B1～Bm)的计算方法既可以只将平均每一个连接所需的频带累积而得出，也可以在考虑到连接时的统计多路效果根据联接的连接和所需频带的变换数据或变换算法而求出。另外，传输通路所需总频带可由对每个质量等级计算得出的所需频带的总和求出。此外，假如在将计算得出的所需频带的总和与分配给传输通路的可能的传输通路可用频带进行比较(S404)而传输通路所需总频带没有超过传输通路可用频带时，就将根据每个质量等级分配的频带(X1～Xm)改变为追加连接时的最佳频带比(X’1～X’m)(S406)建立所要求的连接(S408)。此时，因为改变后的每个质量等级所分配的频带可设定为超过所需频带，就可以保证建立的连接及通信中的连接的服务质量。在传输通路所需总频带超过可分配频带的场合，由于不许建立连接(S410)，所以可保证通信中的连接的服务质量。
在图9中，如有释放连接的要求(S502)，频带管理控制单元150就将符合连接释放的传输通路释放，并将分配给该传输通路的频带进行再分配(S506)。
图10，以与图4相同的方式，示出在图8处理的连接建立前/后的所需频带和已经分配给传输通路的频带以及在分配频带改变处理之后分配的频带。
在图10中，如执行图8的连接建立要求(S402)，则图示的现在的所需频带B1,...,Bm由于加上新的连接而改变为B’1,…,B’m。因此，分配的频带X1,...,Xm将改变为图示的传输通路。此时，在考虑了所要求的连接后所需频带小于传输通路可用频带的情况下，就启动分配频带改变处理(S406)。于是，根据如图所示的改变后的所需频带分配改变后的分配频带。
上面说明的控制例1是对每个连接建立进行频带改变处理。因此可以总是以最佳分配频带进行传输，而且通过每隔一定的连接受理次数或一定周期进行频带改变处理可以减轻处理负荷。在此场合，有时暂时会有所需频带超过分配频带的可能性，但在从缓冲器中为所分配的频带提取该质量的分组时，在对象分组不存在时，可通过提取其他质量的分组进行处理，不一定会使质量劣化。
如有释放连接的要求，就释放连接，并通过与上述建立连接时相同的计算方法根据每个质量等级将分配频带改变为最佳频带比而使频带分配最佳化。
控制例2
此外，可以只在要求建立的连接的质量等级所需的频带超过分配频带时，通过频带改变处理或计算传输通路所需总频带来保证应保证的服务质量从而减轻处理负荷。控制例2就是进行这样的处理。下面利用图11及图12详细说明控制例2。
图11是示出控制例2的连接建立时的频带改变控制方式的处理的流程图。图12是示出在连接建立前/后所需频带和已经分配给传输通路的频带以及在分配频带改变处理之后分配的频带示图。
在图11中，如有建立连接的要求(S702)，频带管理控制单元在加上建立要求的连接之后计算该连接的质量等级所需的频带。每个连接大约所需的频带(bx)由最大速度、平均速度、最小速度、信元转送平均延迟、延迟变化等的连接建立时的申请值及由服务种类决定的信元废弃率、容许延迟等质量条件决定。
每个质量等级所需频带(B1～Bm)的计算方法既可以采用只将每一个连接大约所需的频带累积从而得出，也可以通过考虑连接时的统计多路效果根据接入的连接和所需频带的变换数据或变换算法而求出。此外，假如在将计算得出的所需频带(B1’n)与分配给该质量等级用的传输通路的分配频带进行比较(S704)而所需频带没有超过分配频带时，就建立所要求的连接(S708)。此时，因为为每个质量等级所分配的频带设定为超过所需频带，就可以保证设定的连接及通信中的连接的服务质量。
在所需总频带超过可分配频带的场合，频带管理控制单元在计算出各质量等级的所需频带之后，计算传输通路所需总频带。传输通路所需总频带可根据对每个质量等级计算出的所需频带的总和求出。将计算出的传输通路所需总频带与分配给传输通路的可能的传输通路可用频带进行比较(S706)，当传输通路所需总频带没有超过传输通路可用频带时，就将每个质量等级分配到的频带(X1～Xm)改变为追加了连接时的最佳频带比(X’1～X’m)(S710)，建立所要求的连接(S708)。此时，因为改变后的每个质量等级所分配的频带设定为超过所需频带，就可以保证设定的连接及通信中的连接的服务质量。在传输通路所需总频带超过可分配频带的场合，由于不许建立连接，所以可保证通信中的连接的服务质量。
图12如图10那样，示出控制例2的连接建立前/后的所需频带和已经分配给传输通路的频带以及在分配频带改变处理之后分配的频带。
在图12中，比如，要求对质量等级B1执行建立连接的要求(S702)。如图所示，对B1，所需频带和分配频带是几乎相等而无冗余的状况。然而，其他质量等级则有冗余。所以，就可以启动分配频带改变处理(S710)，如图所示改变分配频带。
这样，在控制例2中，可以只在符合设定要求的连接的质量等级的所需频带超过分配频带时，通过频带改变处理或计算传输通路所需总频带来保持应保证的服务质量，同时减轻处理负荷。
控制例3
在控制例3中，只在信元废弃率监视单元103、203要求频带管理控制单元150、250改变频带时，频带管理控制单元150、250才进行频带改变处理。通过这样的处理，可在保持应保证的服务质量的同时减轻处理负荷。下面利用图13及图14详细说明控制例3。
图13是示出连接设定时的连接受理控制处理的频带管理控制单元150、250的处理流程图。图14是示出控制例3的用于频带改变处理启动的信元废弃率监视单元103、203及频带管理控制单元150、250的处理顺序的示图。
在图13中，如有连接的设定要求，频带管理控制单元150、250在在现有建立的连接上加上要求建立的连接之后计算传输所需的频带即传输通路所需总频带。每个频带大约所需的频带(bx)由最大速度、平均速度等的连接建立时的申请值及由服务种类决定的信元废弃率等质量条件决定。每个质量等级所需的频带(B1～Bm)的计算方法既可以采用只将每一个连接大约所需的频带累积而得出，也可以在考虑到连接时的统计多路效果根据接入的连接和所需频带的变换数据或变换算法而求出。另外，传输通路所需总频带可由对每个质量等级计算得出的所需频带的总和求出。此外，在将计算得出的传输通路所需总频带与分配给传输通路的可能的传输通路可用频带进行比较(S904)，结果传输通路所需总频带不超过传输通路可用频带时，就建立所要求的连接(S906)。而在传输通路所需总频带超过传输通路可用频带时，就不许建立连接(S908)，从而可保证通信中的连接的服务质量。在这一连接建立要求时的处理中不改变频带的分配。关于频带分配的改变在图14中说明。
在图14中，信元废弃率监视单元一直监视缓冲器内的分组的废弃率，并且当分组的废弃率超过预先设定的阈值时就将频带改变要求通知频带管理控制单元(S1002)。阈值是与服务质量有关的规定值，通过将阈值保持在能保证服务质量的分组废弃率以下的数值就可保证连接的服务质量。接收到频带改变要求的频带管理控制单元计算出各质量等级所需的频带并将为各质量等级所分配的频带改变为最佳频带比(S1004)。
如上述说明的那样，在控制例3中，只在信元废弃率监视单元要求频带管理控制单元改变频带时，频带管理控制单元才进行频带改变处理。因此，可在保持应保证的服务质量的同时减轻处理负荷。
如上述说明的那样，本发明在将延迟、信元废弃率等质量条件不同的信元/分组分配输入到多个缓冲器，按照用户连接的质量条件进行传输的ATM传输中，通过改变从各质量等级的缓冲器中提取信元/分组的速度，可以改变分配给传输通路的各质量等级的频带，就可以与实际环境中具有各种质量条件的服务的不规则通信量特性相对应。
另外，通过在连接建立及释放时改变分配频带，可以分配最佳频带，并且只在分配给建立的连接的质量等级的频带超过所需频带时才进行频带改变，可以在满足各通信服务质量的同时减轻控制处理负荷。另外，通过在实际的信元/分组废弃率超过一定的阈值时进行频带改变处理，按照实际的通信量进行最低限度频带改变处理就可以在很好地满足各通信服务质量的同时减轻频带改变控制处理负荷。