JPS60500935A - 分布優先度集中機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 分布優先度集中機 本発明は入力ライン及び出力ラインを持つ優先度集中機に関する。

電子技術の新芽に伴って９通信サービスに対するますます多様な需要が発生して いる。これら多様な需要に答えるべく、レーザー、光学ファイバ、マイクロプロ セッサ、ＶＴ、ＳＩ回路を含む新技術の開発が着実な進歩をみせている。新通信 サービスを実現する尾は、各種のアプローチが可能であるが、デジタルデータ伝 送は将来の進展圧最も適するものの１つと考えられており、従って。

現在、最も大きな注目を浴びている。

提供されるサービスの面の視点からは２通常の電話サービスに加えて、各種の低 、中及び広帯域サービスの導入が期待される。これらには、電子郵便、ファクシ ミリ。

ハイ−ファイオーディオ、コンピュータデータベース検索（例えば、各種求人広 告、百科事典的知識、旅行案内など）、遠隔ショッピング、電子バンキング、及 びホームコンピュータネットワークなどが含まれる。さらに。

事業用としては、電子黒板、電話会議設備、ワードプロセッサ、及び大型コンピ ュータ通信ネットワークなどが含まれる。

先行技術において、中央局間の通信相互接続の管理を行なうためのアプローチが 試みられている。あるアプローチでは中央局を相互接続するのに高容量ラインを 開用する。しかし、これは、殆んどの時間において容量が遊んでおり非効率であ る。この非効率は、このアプローチの変更によって解決できろが、この第２のア プローチにおいては、全てのラインが同時に活動しない事実を利用して、それら の情報が少数のラインにスイッチされる。

これは従来の集中機能であり、ある程度の信号の抑止の犠牲を覚悟の上で９通信 経路の利用の向上を図る。

特に重要な信号の抑止の可能性を減少するため、第６のアプローチにおいては、 コンピュータが使用され、これによって、入りラインの逐次監視、コンピュータ メモリ内への加えられた信号パケットの優先度に基づく待ち順位での格納、及び 出ラインの空き状態に応答しての出ラインへの高優先度パケットの送出がなされ る。このアプローチの問題は、統計学的なマルチプレクサによって入力を走査し 、このデータを適切に待ち行列に置き、そして、出ラインを本質的に同時的に管 理することが要求されろことである。これは、データ速度の増加及び入りライン 及び出ラインの数の増加に伴ってますます困難さを増す。現在の技術におけるコ ンピュータのこの逐次アプローチでは、並列動作、及び我々の開示する交換ネッ トワークの高“処理”速度の結果として課せられる要求に答えることは不可能で ある。

この問題は本発明の優先度集中機によって解決されるが、該集中機は、入力ポー ト及び出力ポートを持ち、該入力ラインに加えらり、ろ信号パケットを該信号に 付随す　。

る優先度欄に従って分類し、より高い優先度を持つ信号をより高い番号の出力ポ ートに接続し、該入力ポートの幾つかが該集中機の入力ラインに接続され、該出 力ポートの別の幾つかが該集中機の出力ラインに接続されろ分類ネットワーク、 入力端子及び出力端子を持つ遅延ネットワーク、及び該遅延ネットワークの入力 端子を該分類ネットワークの出力ポートの残りの幾つかに接続し、該遅延ネット ワークの出力端子を該分類ネットワークの入力ポートの残りの幾つかに接続する 接続回路を持つ。

中央局間の通信経路の利用可能な帯域幅を効率的に第１１用する交換ネットワー クの高データ速度に対処するための相互接続管理手段を提供する目的で分布優先 度集中機が発明された。この集中機は、必要に応じて入りパケットを蓄積し、こ の蓄積されたパケットをそのパケットの相対的な優先度に基づいて並列に分類し ９次の中央局にその中央局への空いている通信チャネルの数と同数の優先度の高 いパケットを送る。

この集中機の最も単純な形態においては、集中機は並列分類ネットワークを含む が、該分類ネットワークの入力の幾つかは中央局の出力ポートに接続され、そし て入力の幾つかは中央局の出力ポートに接続され、そして入力の残りの幾つかは 遅延要素の出力に接続される。分類ネットワークの出力の幾つかは他の中央局べ の通信チャネルに接続され、そして９分類ネットワークの出方の他の幾つかは遅 延要素の入力に接続される。各種の機能を加えたより複雑な形態も可能であり９ 本発明はこれら追加の機能の幾つかを含む。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の原理に基づいて動作する一般化された分布優先度集中機のブロ ック図を示し；そして第２図は第１図の分類ネットワーク３０の代わりに分類及 び併合ネットワークを使用する分布優先度集中機のブロック図を示す。

詳細な説明 以下に説明の優先度集中機においては、以下に説明の信号が見出し欄及びデータ 欄を持つパケット形式にて流れる。見出し欄は活動ビット（パケットが正当信号 を含むか、−Ｏ”−５信号を含まないか−ｕ　１１＋、を示す）及びアドレス欄 を含む。このアドレス欄は着信号先アドレスサブ欄及び場合によっては追加のサ ブ欄を含むが。

各サブ欄の第１のビット位置疋最上位ビットが常駐する。

ここに開示の優先度集中機の目的においては、見出し内て優先サブ欄が含まれる が、該サブ欄はパケットの優先度を指定する。さら圧１本開示の目的においては 、この優先サブ欄が活動ビットのすぐ後の見出しの開始−の所に常駐するか、あ るいはそこに移動されているものと仮定する。優先サブ欄内の高い２進数は高優 先度を表わし。

そして、逆に、低い２進数は低優先度を表わす。

第１図は本発明の原理を具体化する分布優先度集中機のブロック図を示す。分類 ネットワーク６０は優先度指定ブロック２０に接続された複数の入力を持つが１ 分類ネットワークの残りの入力は遅延ネットワークの出力に接続される。優先度 指定ブロック２０は速度変更ブロック１０を介して集中機の入力ポートから派生 される。優先度指定ブロック２０は集中機が、どこにもパケット優先度を指定し ない中央局を相互接続する場合に、入りパケットに優先度を指定する。速度変更 ブロック１０は。

以下に説明するごと（、集中機の内側及び外側の信号速度に依存して、マルチプ レクサあるい１はデマルチプレクサのいずれかの機能を果す。ある用途において は、第１図９正常な動作にブロック１０もブロック２０も必要でない。

分類ネットワークろ０は、（第１図の最も左から開始して）０からＮ、−１の固 有の番号を持つ出力端子を持つが、優先度サブ欄に指定されるパケットの優先度 に基づいて入力端子に加えられるパケットの分類を行なう。つまり２分類ネット ワーク３０は、加えられた信号パケットを分類して、出力端子Ｍの所のパケット が出力端子Ｍ−１の所のパケットの優先度と等しいか、あるいはそれ以上の優先 度を持つようにする。従って、第１図の分類ネットワークの最も左の出力端子は 最も低い優先度を持つパケットを受信する。

第１図疋示すごとく９分類ネットワーク６ｏの複数の高い指定番号を持つ出方端 子が速度変更ブロック５０に接続されているが、これを介して、これらは次のス ターに伝送される。速度変更ブロック５ｏは、ブロック１゜と同様に、その分布 優先度集中機と出ラインの相対的なデータ速度に依存して、マルチプレクサかデ マルチプレクサのいずれかの機能を果す。これもまた、ある用途においては必要 でない。

分類ネットワーク６０の出力端子６００所の低優先度をもちそしてネットワーク ６ｏの低い指定番号を持つ出力端子の所に出現する残りのパケットの殆んどは、 遅延ネットワーク４１０　、ｉ／ｉｌ−加えられＩそして１分類ネットワーク３ ｏの入力端子の所に帰還される。遅延ネットワーク４ｏの各入力はネットワーク ４ｏの対応する出力を持つが、各入力は桁送りレジスタ４１を介してそれらに接 続される。

各桁送りレジスタ４１は、十分な記憶容量を持ち５分類ネットワーク３０に固有 の記憶容量と一体となって、ちょうど１パケツトの格納を行なう。これは、入力 から遅延ネットワーク４０を介してのネットワーク６ｏへの入力とネットワーク ３０への帰還の間に適当な帰還遅延を提供する。

ネットワーク３ｏが同数の入力及び出方端子を持つ場合は１分類ネットワークろ ０の低指定番号を幾つかの出力は接続されないままとなり、そして、これら端子 の所に出現するパケットは失なわれる。これらパケットは。

結果として、溢れパケットとなる。従って５分類ネットワーク３０の各反復のた びに、（ネットワーク３ｏに採用される反復の速度とは無関係に）、現在の最高 優先度のパケットが次のスターに伝送さＪｔ、他の殆んどのパケットは入力に帰 還され、そして、溢れパケットが存在すると、これは無視される。

集中機の入力及び出力の数、入り及び出パケットの速度及び分類ネットワーク３ ０の反復速度は全て以下の説明から理解できる方法によって関連づけられる。こ れは本優先度集中機に最大の柔軟性を与える。

分類ネットワーク３０の反復速度がＢであり、そして。

優先度集中機て加えられろパケットがｍ１個のライン上に速度ｎ、Ｂにて到達す る時は、ブロック１ｏはデマルチプレクサであり、これは速度ｎ、Ｂのｍ１個の ラインを速度Ｂのｍ、ｎ、個のラインに変換する。同様に、出パケットが優先度 パケットのｍ２個のライン上を速度０２ＢＶｃて出る場合は、ブロック５０はマ ルチプレクサであり、これは、速度Ｂのｍ、、ｒ＋２個のラインを速度０２Ｂ１ ７″）ｍ２個のラインに変換する。もちろん９ｍ２はｍ、より小さい。大きな場 合は、集中機の必要はない。

ブロック１０のｍ、　ｎ、個の出力はブロック２０を介して分類ネットツー９６ ００Å力端子に接読される。従って、ネットワーク３０がＮ個の入力を持つ場合 、ネットワーク３０の入力端子に接続される。従って、ネットワーク３ｏがＮ個 の入力を持つ場合、ネットワーク３ｏのＮ　−ｍ、　ｎ、個の入力端子が遅延ネ ットワーク４０の出力端子に接続可能となる。

分類ネットワーク・６・０の出力側においては、ｍ２ｎ２個の（高優先度パケッ トを搬送する）高指定番号を持つ出力端子が速度変更ブロック５０に接続され、 Ｎ−ｍ、ｎ、個の次に高い指定番号を持つ出力端子は遅延ネットワーク４０に接 続され、そして、ネットワーク３０の残り６Ｎ−（ｍ、ｎ、↓ｍ２ｎ、、）個の 出力端子は接続されないままとなる。

上記の説明から９分類ネットワーク３０のサイズ、Ｎは、　ｍ、　ｎ、＋　ｍ２ ｎ２より大きな範囲でユーザによって選択が可能であることが理解できる。Ｎの 値を太き（すると。

遅延ネットワーク４０内に含まれる関連する記憶容量の増大と一緒になって、よ り多数の低優先度パケットをこれらが伝送、あるいは分類ネットワーク３０の未 接続出力端子を介して無視される前に、これらを保持することが可能となる。さ らに、この優先度集中機は異なる速度で動作する中央局間の緩衝装置となること もでき、また。

この能力はこの優先度集中機内の特定の反復速度には従属されないことが理解で きよう。

第１図においては、優先度指定ブロック１０の後に示されているが、これは、こ の前に置くこともできる。この実施態様は、優先度を指定するために選択される 特定のスキームに依存する。あるスキームは単に各人りパケットだ加えられる“ 時間スタンプ”を含むのみである。

このスキームを実現するには、ブロック２ｏはブロック２０の各入力ラインをブ ロック２０の対応する出力ラインに接続するためのデジタルクロック及びレジス タを持つ。各レジスタのサイズは優先度サブ欄の長さに等しく。

そして、ブロック２０を横断するパケットの優先度サブ欄がレジスタ内に存在す る適当な時間に、このクロック時間が挿入される。

情報の搬送を行なわない非活動パケットへの優先度の指定に関しては、優先度サ ブ欄の部分として活動ビットの逆を使用できる。活動ビット″０”を持つ活動パ ケットは、自動的に、活動ビット″１′″を持つ活動パケットより高い優先度を 持つ。別の方法としては、ブロック２０にて空白パケット（これらの特性と無関 係に）を検出し、これらパケットに最低の優先度を指定することもできる。

第１図の各種の他のブロックの実現は従来の設計によって達成できる。例えば、 ブロック１ｏ及びブロック５０はデータセレクタ（例えば、ＴＴＬ論理７４１５ ＱＩＣ）、データディストリビュータ（例えば、７４１５４ＩＣ）、及び桁送り レジスタによって簡単に実現できる。

分類ネットワーク３０は、　Ｋ−Ｅ、バッチャ−（Ｂａｔｃｈｅｒ　）による［ 分類ネットワーク及びその応用（Ｓｏｒｔｉｎｇ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓａｎｄ　’ ｌ’ｈｅｉｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｊ　、春季合同コンピュータ会議録 （Ｓｐｒｉｎｇ　、Ｔｏｉｎｔ　（：’ｏｍｐｕｔｅｒ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ 　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　）　。

１９６８年、ページ６０７から、における説明に従って実現できる。

分類ネットワーク６０の構造はマトリックス状であり。

行及び列を持ち、各行内には複数の要素Ｎを持つが、こと％、Ｎはネットワーク の入力端子の数に等しく、また。

行の数はＮの数の増加とともに単調的に増加する。従って、ネットワーク内のス イッチ要素の数は１行の数のＮ倍となる。

要求されるスイッチ要素の数は、遅延ネットワーク４０から分類ネットワーク６ ０に入いるパケットを前もって分類しておくことによってかなり削減できる。こ の削減されたエントロピーを利用することによって、第１図の分類ネットワーク ３０は、これよりかなり小さな分類ネットワークとこれに続く簡単な併合ネット ワークと交換することができる。第２図に示すとと（５分類ネットワーク３０は 、ブロック２０のｍ、ｎ、個のライン（ここで、ｍ、　ｎ、＜　＜　Ｎ　）のみ を分類する分類ネットワーク７０及び分類ネットワーク７０の出力信号と遅延ネ ットワーク４０の出力信号を併合する併合ネットワーク６０によって置き換える ことができる。ネットワーク６０は２幅Ｎを持つが、しかし、この２個の入力セ ットが既に分類されているため、同一の曙の分類ネットワークよりも少数のスイ ッチ要素を必要とする。併合ネットワーク６０の実現は各種の通常のアプローチ によって実現できる。

これらアプローチの１つは、前述の出版物においてバッチャ−（Ｂａｔｃｈｅｒ ）によって説明される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 該集中機が： ｔ　入力ボート及び出力ポートを備え、該入力ラインに加えられる信号パケット を該信号パケットに付随する優先度欄に従って分類し、より高い優先度を持つ信 号をより高い番号の出力ポートに接続し、該入力ポートの幾つかは該集中機の入 力ラインに接続され、該出力ポートの別の幾つかが該集中機の出力ラインに接続 されている分類ネットワーク（３０）： 入力端子及び出力端子を持つ遅延ネットワーク（４０）；及び 該遅延ネットワークの入力端子を該分類ネットワークの出力ポートの残りの幾つ かに接続し、該遅延ネットワークの出力端子を該分類ネットワークの入力ポート の残りの幾つかに接続する接続回路とを含むことを特徴とする優先度集中機。 ２、　請求の範囲第１項に記載の優先度集中機において。 該分類ネットワークが入力ポート及び出力ポートを持つ併合ネットワークを含み 、該分類ネットワークの出力ポートが該併合ネットワークの入力ポートの幾つか に接続され、また接続回路が該遅延ネットワークの出力端子を該併合ネットワー クの入力ポートの他のボートに接続することを特徴とする優先度集中機。 ３　請求の範囲第１項に記載の慶先度集中機において。 該遅延ネットワーク（４０）が： 複数の遅延回路（４１）を含み、該遅延回路の各々が該遅延ネットワークの１つ の入力端子を該遅延ネットワークの１つの出力端子に接続することを特徴とする 優先度集中機。 ４、　請求の範囲第１項に記載の優先度集中機において。 該分類ネットワークの出力ポートの数が該分類ネットワークの入力ポートの数よ り少ないことを特徴とする優先度集中機。 ５、　請求の範囲第１項に記載の優先度集中機において。 該集中機がさらに： 該集中機の入力ラインの各りに接続され、該入力ライン上の時分割多重信号パケ ットの速度をこれら該分類ネットワークの入力ポートに加える前に変更するため の第１の多重化回路；及び 該分類ネットワークの出力ポートの他の幾つかのボートに接続され、該他の幾つ かの出力ポート上の時分割多重信号パケットの速度を、これらを該集中機の出カ ライン尾加える前に変更するための第２の多重化回路を含むことを特徴とする優 先度集中機。 ６　請求の範囲第１項に記載の優先度集中機において。 該集中機の入力ラインに接続された該分類ネットワークの入力ポートの数が該集 中機の出力ラインに接続された該他の幾つかの出力ポートの数より多いことを特 徴とする優先度集中機。 ７　請求の範囲第１項に記載の優先度集中機において。 該集中機がさらに； 該集中機の入力ラインと該集中機の入力ラインに接続された該分類ネットワーク の入力ポートの間に位置する優先度制御回路を含むことを特徴とする優先度集中 機。