JP2004064619A

JP2004064619A - Switching system

Info

Publication number: JP2004064619A
Application number: JP2002222872A
Authority: JP
Inventors: Naoki Matsuoka; 松岡　直樹; Hiroshi Tomonaga; 朝永　博; Masaki Hirota; 廣田　正樹; Kazuya Ryu; 龍　一也; Hiroaki Shiraishi; 白石　博昭
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching system which can switch a large quantity of packets with low-speed packet processing difficult to process in a high speed, even if line speeds of input side circuits and output side circuits are high. <P>SOLUTION: A packet switching system distributes packets which arrives from input side circuits to a plurality of packet switches according to operation value based on information added to the packet and a distribution section of the packet flow decided for each output side circuit, carries out packet switching, and transmits multiplexing the packets for each output side line. The system updates the distribution section of the packet flow corresponding to the observed result of the packet switch of the packet arrived from the input side line and a load state of each output side line. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチング・システムに係り、特に、入力側回線、出力側回線の回線速度が高速な場合にも、高速化が困難なパケット処理を低速に抑えながら大容量のパケットをスイッチング可能なスイッチング・システムに関する。
インタネット・ユーザの急激な増加並びにＣＡＴＶ（Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　Ａｎｔｅｎｎａ　Ｔｅｌｅ−　ｖｉｓｉｏｎ）やＤＳＬ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ　Ｌｉｎｅ）等の広帯域アクセス回線の普及に伴って、急増するパケット・トラフィック及びＳＴＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｄｅ）　トラフィックを効率的に処理する大容量バックボーン・ネットワークの構築が急務となっている。該バックボーン・ネットワークは、ルータ、クロス・コネクト、ＡＤＭ（Ａｄｄ　Ｄｒｏｐ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）に代表される様々なネットワーク機器によって構成されているが、トラフィックの増加に備えてネットワーク機器の大容量化が進められている。
【０００２】
特に、急激な伸長を見せているインタネット・トラフィックに対応するために、ＩＰ／ＭＰＬＳ（ＩＰ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　、ＭＰＬＳ：Ｍｕｌｔｉ−Ｐｒｏｔｏｃｏｌ
Ｌａｖｅｌ　Ｓｗｉｔｃｈｎｇ）ルータの大容量化が必須である。そして、インタネットにおいては伝送情報はパケット化されている。
このようなルータにおいて大容量化を図るひとつの方法として、データ伝送速度の高速化があげられるが、高速データ伝送をサポートするには高速な信号終端処理と高速なパケット処理が必要になる。このうち、信号終端処理の高速化は比較的容易に実現可能であるが、パケット処理自体の高速化は後述する如く非常に困難である。
【０００３】
従って、回線速度が高速な場合にも、高速化が困難なパケット処理を低速に抑えながら大容量のスイッチングが可能なスイッチング・システムの実現が強く望まれている。
更に、情報をパケット化せずに同期システムによって伝送する技術も既に普及している。従って、同期システムで伝送される情報とパケット化された情報とを共通のスイッチング・システムによってスイッチングすることも望まれている。
【０００４】
【従来の技術】
図１６は、従来の一般的なパケット・スイッチング・システムである。
図１６において、１−３、１−３ｃは入力側回線インタフェースで、それぞれ、物理層終端部１１及びパケット処理部１４を備えている。
２−３はパケット・スイッチである。
【０００５】
３−３、３−３ｃは出力側回線インタフェースで、それぞれ、物理層終端部３１を備えている。
物理層終端部１１において物理層を終端し、パケット処理部１４においてパケットが到着する度に到着したパケットのＩＰアドレス或いはＭＰＬＳラベルを元に出力先の回線インタフェースを導き、その結果に従ってパケット・スイッチ２−３において所望の出力側回線インタフェースにパケットを送出する。
【０００６】
ここで、回線のデータ伝送速度が高速な場合には、１パケット当たりの処理時間が短いために、高速なパケット処理機能が必要である。先にも記載した如く、パケット処理の高速化は困難であるので、様々なアーキテクチャのパケット・スイッチング・システムが検討されている。
図１７は、従来のビット・スライス方式のパケット・スイッチング・システムである。
【０００７】
図１７において、１−４、１−４ｃは入力側回線インタフェースで、それぞれ、物理層終端部１１及びビット・スライス部１５を備えている。尚、ビット・スライス部１５における並列数をαとする。
２−４は並列データのビット＃０をスイッチングするパケット・スイッチ、２−４（α−１）は並列データのビット＃（α−１）をスイッチングするパケット・スイッチである。
【０００８】
３−４、３−４ｃは出力側回線インタフェースで、それぞれ、ビット・マージ部３４及び物理層終端部３２を備えている。
ビット・スライス方式のパケット・スイッチング・システムでは、パケットを並列に伝送されるビット毎に分け、それぞれのビットに出方路の番号を付加してビット毎にスイッチングするアーキテクチャである。
【０００９】
このアーキテクチャは、各々のビット・スライス部の各々の出力が直列信号であるためにパケット・スイッチの小型化に適しているが、各ビット毎に出方路番号というオーバ・ヘッド情報を付加する必要があるために、高いスループットを確保するためにはパケット・スイッチの高速化が必須となる。又、各々の出力側回線インタフェースで分割した各ビット毎に同期をとり、元のパケットに戻す制御が必要になるので、制御が複雑になるという欠点をがある。
【００１０】
又、パケット・データをビットに分割するのではなく、各パケットを直列に転送してスイッチングするパケット・スライス方式のパケット・スイッチング・システムがある。
図１８は、従来のパケット・スライス方式のパケット・スイッチング・システム（その１）である。
【００１１】
図１８において、１−５、１−５ｃは入力側回線インタフェースで、それぞれ、物理層終端部１１、パケット・スライス部１６及びパケットをスライスするためのスケジューリングを行なうスケジューラ１７を備えている。尚、パケット・スライス部１６の入力側に入力バッファが備えられている。
２−５、２−５ｃは、パケット・バッファを持たないクロスバー・スイッチである。
【００１２】
３−５及び３−５ｃは出力側回線インタフェースで、それぞれ、パケット多重部３１ａ及び物理層終端部３２を備えている。
この方式のパケット・スイッチング・システムでは、パケット・バッファを持たないクロスバー・スイッチによってスイッチングを行なうので、パケットを複数のスイッチに振り分けても各スイッチの出側においてパケットの順序が入れ替わることはないが、クロスバー・スイッチにおいてパケットの待ち合わせが不可能なために、複数のパケット・スライス部から同一のスイッチに同時にパケットが転送されないように、スケジューラ１７において高度なスケジューリング処理を行なう必要があり、高速化が困難である。
【００１３】
図１９は、従来のパケット・スライス方式のパケット・スイッチング・システム（その２）である。
図１９において、１−６、１−６ｃは入力側回線インタフェースで、それぞれ、物理層終端部１１及びパケット・スライス部１６ａを備えている。
２−６、２−６ｃはパケット・スイッチである。
【００１４】
３−６、３−６ｃは出力側回線インタフェースで、それぞれ、パケットの順序を入れ替えるパケット順序入れ替え部３５及び物理層終端部３２を備えている。
この方式のパケット・スイッチング・システムでは、パケット・バッファがパケット・スイッチ２−６及び２−６ｃに配置されているために生ずる、パケット・スイッチ２−６及び２−６ｃにおけるパケット待ち合わせにより、パケット・スイッチ間でパケットの順序入れ替えが発生するため、出力側回線インタフェース３−６及び３−６ｃにおけるパケット順序入れ替え部３５においてパケットの順序保証を行なう必要があり、やはり高速処理が困難である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、図１６の一般的なパケット・スイッチング・システム、図１７のビット・スライス方式のパケット・スイッチング・システム、図１８及び図１９のパケット・スライス方式のパケット・スイッチング・システムのいずれにおいても、入力側回線と出力側回線におけるデータ伝送速度が高速になる程、物理層での高速な信号伝送と高速なパケット処理が必要になる。
【００１６】
さて、近年の光デバイスの高速化や大規模集積回路を構成する能動デバイスの高速化により、物理層における伝送処理については高速化が比較的順調に進んでいる。
しかし、パケット処理については、上記のビット同期、スケジューリング、パケット順序保証等の複雑な処理が必要なために高速化が困難であり、高速なパケット・データ伝送の実現にはパケット処理を低速化しつつスループットを確保することが鍵となる。
【００１７】
又、データ伝送には同期システムとパケット伝送システムとがあるが、同期システムのデータのスイッチングとパケット伝送システムのデータを共通にスイッチングできることも重要である。
本発明は、高速回線を収容するパケット・スイッチング・システムを実現する際に問題になっていた高速パケット処理を緩和し、比較的低速なパケット・スイッチを用いて高速回線を収容して大容量のパケット・スイッチングが可能なスイッチング・システム、及び、同期システムのデータとパケット・データとを共通にスイッチング可能なスイッチング・システムを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
第一の発明は、入力側回線から到着したパケットを、該パケットに付加されている情報に基づく演算値と出力側回線毎に設定したパケット・フローの振り分け区分に従って複数のパケット・スイッチに振り分けてパケット・スイッチングし、出力側回線毎にパケットを多重化して送出するパケット・スイッチング・システムであって、同一の付加情報を持つパケット・フローを同一のパケット・スイッチに振り分け、該入力側回線から到着したパケットの、パケット・スイッチ及び出力側回線毎の負荷状態を観測した結果に応じて、該パケット・フローの振り分け区分を更新することを特徴とするスイッチング・システムである。
【００１９】
第一の発明のスイッチング・システムは、同一の付加情報を持つパケット・フローを同一のパケット・スイッチに振り分け、該入力側回線から到着したパケットの、パケット・スイッチ及び出力側回線毎の負荷状態を観測した結果に応じて、該パケット・フローの振り分け区分を更新するので、該パケット・フローの振り分け区分は変化する負荷状態に対応するものとなり、該パケット・スイッチの負荷を平準化することが可能になり、スイッチング・システムにおけるパケット処理の低速化が可能になる。又、同一の付加情報を持つパケット・フローが同一のパケット・スイッチを経由するため、出力側回線においてパケットの順序を入れ替える必要がない。
【００２０】
第二の発明は、入力側回線から到着したパケットを、該パケットに付加されている情報に基づく演算値と出力側回線毎に設定したパケット・フローの振り分け区分に従って複数のパケット・スイッチに振り分けてパケット・スイッチングし、出力側回線毎にパケットを多重化して送出するスイッチング・システムであって、該パケット・スイッチから到着したパケットの、パケット・スイッチ及び入力側回線毎の負荷状態を観測した結果に応じて該パケット・フローの振り分け区分を更新すると共に、該パケット・スイッチに対して該負荷状態を観測した結果を挿入したパケット・フローを送出することを特徴とするスイッチング・システムである。
【００２１】
第二の発明のスイッチング・システムは、該パケット・スイッチから到着したパケットの、パケット・スイッチ及び入力側回線毎の負荷状態を観測した結果に応じて該パケット・フローの振り分け区分を更新すると共に、該パケット・スイッチに対して該負荷状態を観測した結果を挿入したパケット・フローを送出するので、該パケット・フローの振り分け区分は変化する負荷状態に対応するものとなり、該パケット・スイッチの負荷を平準化することが可能になり、スイッチング・システムにおけるパケット処理の低速化が可能になる。
【００２２】
第三の発明は、第一の発明又は第二の発明のいずれかのスイッチング・システムであって、パケット・スイッチに対して、該パケット・スイッチの状態を監視するための監視パケットを挿入したパケット・フローを送出し、該パケット・スイッチから到着したパケット・フローに挿入されている該監視パケットの有無による該パケット・スイッチの障害・未実装情報によって該パケット・フローの振り分け比を更新することを特徴とするスイッチング・システムである。
【００２３】
第三の発明のスイッチング・システムは、該パケット・スイッチに対して、該パケット・スイッチの状態を監視するための監視パケットを挿入したパケット・フローを送出し、該パケット・スイッチから到着したパケット・フローに挿入されている該監視パケットの有無による該パケット・スイッチの障害・未実装情報によって該パケット・フローの振り分け比を更新するので、該パケット・フローの振り分け区分は変化する負荷状態に対応するものとなり、該パケット・スイッチの負荷を平準化することが可能になり、スイッチング・システムにおけるパケット処理の低速化が可能になる。
【００２４】
第四の発明は、第一乃至第三のスイッチング・システムのいずれかにおいて、入力側回線から到着したパケットに付加されている情報に基づく演算値を２つ　求め、一方の演算値によって当該パケットを出力するパケット・スイッチのポートを指定し、もう一方の演算値によって当該パケットを出力する出力側回線又は出力側論理ポートを指定することを特徴とするスイッチング・システムである。
【００２５】
第四の発明のスイッチング・システムは、入力側回線から到着したパケットに付加されている情報に基づく演算値を２つ求め、一方の演算値によって当該パケットを出力するパケット・スイッチのポートを指定し、もう一方の演算値によって当該パケットを出力する出力側回線又は出力側論理ポートを指定するので、出力側の回線容量を任意に設定することができる。
【００２６】
第五の発明は、入力側回線から到着した同期システムのデータを、同期システムにおけるタイム・スロット毎にパケット化し、同期システムの同一タイム・スロットに対応するパケットを同一のパケット・スイッチに対して送出してパケット・スイッチングし、出力回線毎にパケット化したデータから同期システムのデータに変換して送出する構成を備えることを特徴とするスイッチング・システムである。
【００２７】
第五の発明のスイッチング・システムは、入力側回線から到着した同期システムのデータを、同期システムにおけるタイム・スロット毎にパケット化し、同期システムの同一タイム・スロットに対応するパケットを同一のパケット・スイッチに対して送出してパケット・スイッチングし、出力回線毎にパケット化したデータから同期システムのデータに変換して送出するので、同期システムのデータのスイッチングをパケット・スイッチングの技術によって行なうことができる。従って、この発明の技術と第一乃至第四の発明のいずれかの技術を組み合わせることによって、同期データとパケット・データを共通のスイッチング技術によってスイッチングすることが可能になる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のスイッチング・システムの第一の実施の形態である。
図１において、１−１、１−１ｃは入力側回線インタフェース、２−１乃至２−１ｃはパケット・スイッチ、３−１、３−１ｃは出力側回線インタフェースである。
【００２９】
ここで、入力側回線インタフェースの数と出力側回線インタフェースの数が４で、各々のパケット・スイッチのスイッチ・サイズが４×４である例を示している。しかし、本発明の技術は入力側回線インタフェース及び出力側回線インタフェースの数４及びスイッチ・サイズ４×４には限定されない。又、図１においては、図の簡略化のために、入力側回線インタフェースと出力側回線インタフェースは、それぞれ、４つの内２つだけを図示している。
【００３０】
尚、図１では、パケット・スイッチを中心に、一方の側（左側）に入力側回線インタフェースを図示し、もう一方の側（右側）に出力側回線インタフェースを図示しているが、所謂４線でのパケット伝送を行なうので、全ての入力側回線インタフェースと全ての出力側回線インタフェースが独立な訳ではなく、１つの方路について１つの入力側回線インタフェースと１つの出力側回線インタフェースが対になっていることに注意されたい。
【００３１】
そして、入力側回線インタフェース１−１、１−１ｃは、それぞれ、下位レイヤ・プロトコルの信号を終端する物理層終端部１１及び同一出力側回線宛のパケットを複数のパケット・スイッチ２−１乃至２−１ｃに分散させるパケット・フロー振り分け部パケット・フロー振り分け部１２を備えている。
又、出力側回線インタフェース３−１、３−１ｃは、それぞれ、各々のパケット・スイッチから入力されるパケットを多重化するパケット多重部３１及びパケット多重部３１の出力を受けて下位レイヤ・プロトコルの信号を形成して出力側回線に送出する物理層終端部３２を備えている。
【００３２】
更に、複数あるパケット・スイッチは互いに独立である。
図１の構成の特徴は、処理の高速化が比較的容易な物理層では高速処理をさせると共に、入力側回線インタフェースに設けたパケット・フロー振り分け部によって同一出力側回線宛のパケットを複数のパケット・スイッチ２−１乃至２−１ｃに分散させて比較的高速化が困難なパケット処理の速度を低下させる点にある。これによって、パケット処理は低速でも、高速な回線インタフェースを収容できることになり、大容量のパケット・スイッチング・システムを構成することができる。
【００３３】
以降、パケット・フロー振り分け部の構成及びパケット・フロー振り分け処理について説明する。
図２は、図１の構成における入力側回線インタフェースに配置されるパケット・フロー振り分け部の基本構成である。
図２において、１２−１は、到着したパケットを発信した装置のＩＰソース・アドレス（Ｓｏｕｒｃｅ　Ａｄｄｒｅｓｓ）　、当該パケットを受信すべき装置のＩＰデスティネーション・アドレス（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ　Ａｄｄｒｅｓｓ）及びポート番号を用いてハッシュ演算（Ｈａｓｈ）　を行なってハッシュ演算値を求めると共に、ＩＰソース・アドレスとＩＰデスティネーション・アドレスの組み合わせ又はＭＰＬＳラベルから出力側回線の番号を求めるハッシュ演算部である。
【００３４】
１２−２は、該ハッシュ演算値と出力側回線番号によって振り分けテーブルを参照して当該パケットを出力すべきパケット・スイッチ番号を決定すると共に、負荷分布に対応して振り分けテーブルを更新する振り分け判定・調整部である。尚、振り分け判定・調整部１２−２のブロックの中に記載しているテーブルが、出力側回線毎に各々のパケット・スイッチへの振り分け配分を保存している振り分けテーブルである。
【００３５】
１２−３は、負荷分布を測定して振り分け判定・調整部に通知する負荷観測部である。尚、負荷観測部１２−３のブロックの中に記載しているテーブルが、パケット・スイッチ毎、出力側回線毎に測定した負荷分布を保存している負荷分布テーブルである。
１２−４は、振り分け判定・調整部１２−２が出力するパケット・スイッチ番号に従って、到着してハッシュ演算１２−１を通過してくるパケットを複数のパケット・スイッチに分配する分配部、１２−５は、各々のパケット・スイッチ毎に設けられているパケット・バッファである。そして、パケット・バッファの各々の出力が各々のパケット・スイッチに導かれる。
【００３６】
振り分け判定・調整部１２−２が保存している振り分けテーブルは、図２の如く、出力側回線毎にハッシュ演算値の範囲によって経由するパケット・スイッチの番号を指定できるようになっている。従って、振り分け判定・調整部１２−２は、ハッシュ演算部１２−１が出力する出力側回線番号によって出力側回線を選択し、選択した出力側回線についてハッシュ演算部１２−１が出力するハッシュ演算値がどの範囲に入っているかを検索してパケットを出力するパケット・スイッチを決定する。
【００３７】
今、出力側回線＃３が選択され、ハッシュ演算値が６５０００であった場合、出力側回線＃３においてハッシュ演算値６５０００がどのパケット・スイッチを指定する範囲にあるかを判定し、例えばハッシュ演算値６５０００がパケット・スイッチ＃３の範囲の値であった場合、パケット・スイッチ＃３へ出力するために、パケット・スイッチへのスイッチ・ポート＃３を指定する出力スイッチ番号を分配部１２−４へ出力する。
【００３８】
これに従って、分配部１２−４は当該パケットをパケット・バッファ１２−５のうちスイッチ・ポート＃３につながるバッファに向けて転送する。
尚、振り分け判定・調整部１２−２が保存している出力側回線毎に設定されている各々のパケット・スイッチへの振り分け区分を全ての出力側回線について加算した値は、各々のパケット・スイッチに対する全負荷を示す値であるから、各々のパケット・スイッチに対する該全負荷のバランスが大幅に崩れないように設定する必要がある。そして、各々のパケット・スイッチに対する該全負荷が均等になるように設定するのが好ましい。
【００３９】
しかし、最初に各々のパケット・スイッチに対する該全負荷が均等になるように設定してあっても、到着する実パケットによる負荷分布は各々のパケット・スイッチに対してバランスしないものに変化することがある。これに対処すべく配置してあるのが負荷観測部１２−３である。
負荷観測部１２−３は、分配部１２−４の出力を観測して、各々のパケット・スイッチ毎に各々の出力側回線宛のパケットの量を例えばバイト長を観測することによって測定し、図２の負荷観測部１２−３のブロックの中に記載している如き負荷分散テーブルに保存している。そして、負荷観測のための所定時間が経過した時に負荷分布テーブルの格納内容を振り分け判定・調整部１２−２に供給する。
【００４０】
振り分け判定・調整部１２−２は、負荷観測部１２−３から供給された負荷分布テーブルの格納内容によって全てのパケット・スイッチの平均負荷を算出し、該平均負荷と各パケット・スイッチごとの実負荷との差を補正して各パケット・スイッチの負荷の平準化を図る。
例えば、入力側回線＃０に於ける負荷観測の結果、図１に記載してある如く、出力側回線＃０宛の負荷が、パケット・スイッチ＃０経由が０．２、パケット・スイッチ＃１経由が０．２、パケット・スイッチ＃２経由が０．３、パケット・スイッチ＃３経由が０．２であり、出力側回線＃０の各パケット・スイッチへの振り分け比が、パケット・スイッチ＃０からパケット・スイッチ＃３についてそれぞれ０．２５であったとする。
【００４１】
今の場合、各パケット・スイッチの負荷の平均は０．２２５であるから、パケット・スイッチ＃０への振り分け比を０．０２５（平均負荷０．２２５−実負荷０．２）増加させ、パケット・スイッチ＃１への振り分け比も０．０２５増加させ、パケット・スイッチへの振り分け比は０．０７５（実負荷０．３−平均負荷０．２２５）減少させ、パケット・スイッチ＃３への振り分け比を０．０２５増加させる。これにより、出力側回線＃０へのパケットの各々のパケット・スイッチにおける負荷が平準化されるので、スイッチング・システム全体のスループットが改善される。極端な場合、パケット・フローが１つのパケット・スイッチに集中すると、図１の構成の場合スループットは最大スループットの１／４にまで低下するが、これを回避することができる。
【００４２】
次いで、本発明のスイッチング・システムにおけるパケット・スイッチの障害に対する保証技術を説明する。
図３は、監視パケットによりパケット・フロー制御を行なう場合のパケット・フロー振り分け部及びパケット多重部の構成である。
図３において、１２−１は、到着したパケットを発信した装置のＩＰソース・アドレス、当該パケットを受信すべき装置のＩＰデスティネーション・アドレス及びポート番号を用いてハッシュ演算を行なってハッシュ演算値を求めると共に、ＩＰソース・アドレスとＩＰデスティネーション・アドレスの組み合わせ又はＭＰＬＳラベルから出力側回線の番号を求めるハッシュ演算部である。
【００４３】
１２−２は、該ハッシュ演算値と出力側回線番号によって振り分けテーブルを参照して当該パケットを出力すべきパケット・スイッチ番号を決定すると共に、負荷分布に対応して振り分けテーブルを更新する振り分け判定・調整部である。尚、図３においては振り分けテーブルを図示していない。
１２−３は、負荷分布を測定して振り分け判定・調整部に通知する負荷観測部である。尚、図３においては、負荷観測部１２−３が保有する負荷分布テーブルの図示を省略している。
【００４４】
１２−４は、振り分け判定・調整部１２−２が出力するパケット・スイッチ番号に従って、到着してハッシュ演算部１２−１を通過してくるパケットを複数のパケット・スイッチに分配する分配部、１２−５は、各々のパケット・スイッチ毎に設けられているパケット・バッファである。
１２−６は、パケット・スイッチの正常性を確認するための監視パケットを挿入する監視パケット挿入部である。該監視パケットはパケット・スイッチ毎に挿入するので、監視パケット挿入部１２−６はパケット・スイッチ毎に独立したセクションを有している。
【００４５】
そして、ハッシュ演算部１２−１、振り分け判定・調整部１２−２、負荷観測部１２−３、分配部１２−４、パケット・バッファ１２−５及び監視パケット挿入部によって図１のパケット・フロー・振り分け部１２が構成される。
又、３１−１は、パケット・スイッチから到着したパケット・フローから監視パケットを抽出する監視パケット抽出部である。
【００４６】
３１−２は、監視パケット抽出部３１−１において監視パケットを除去されたパケット・フローを一時格納するパケット・バッファである。
３１−３は、パケット・バッファ３１−２から読み出されたパケットを多重化して、図１の物理層終端部３２に対して出力する多重部である。
ここで、図３の如く、パケット・フロー振り分け部とパケット多重部を対にして図示しているのは、既に説明したように、特定の入力側回線インタフェースは特定の出力側回線インタフェースと対になっているからである。更に詳しく説明すると、特定の入力側回線インタフェースに接続されている上り回線によって上りのパケットが伝送されるものとすれば、該上り回線に１対１に対応する下り回線によって下りのパケットが伝送されて、４線のデータ伝送回線が構成されるのである。従って、実際のルータ等においては、入力側回線インタフェースとそれと対をなす出力側回線インタフェースが同一パッケージに実装されるのが通常である。
【００４７】
図３において、ハッシュ演算部１２−１、振り分け判定・調整部１２−２、負荷観測部１２−３、分配部１２−４及びパケット・バッファ１２−５によって構成されるパケット・フロー振り分け部の基本構成は、図２を用いて説明したのと同様にパケット・フローを各々のパケット・スイッチに振り分けている。
ここで、監視パケット挿入部１２−６では、パケット・バッファ１２−５から読み出されたパケット・フローにパケット・スイッチを監視するための監視パケットを挿入して各々のパケット・スイッチ宛に送出する。該監視パケットは、所定時間に１回挿入されるが、データ・パケットとの区別を明確にするために、データ・パケットには出現しえないパターンにしておくのが好ましい。
【００４８】
図３では図示を省略しているパケット・スイッチは、監視パケットを含むパケット・フローをスイッチングして出力側回線インタフェースを構成するパケット多重部に向けて送出する。従って、図３の監視パケット抽出部３１−１には監視パケットを含むパケット・フローが到着する。
監視パケット抽出部３１−１は、到着したパケット・フローから特定のパターンを有する監視パケットを抽出する。特定のパターンの信号を抽出する技術は同期装置などにおいて公用されている技術であるので、これ以上詳しくは説明しない。尚、特定パターンを用いずに、監視パケットであることを示す情報をパケットのヘッダに付加してもよい。
【００４９】
そして、監視パケット抽出部３１−１は、監視パケットの抽出状況、即ち、パケット・スイッチ毎に監視パケットの抽出の有無を振り分け判定・調整部１２−２に転送し、振り分け判定・調整部１２−２は該監視パケットの抽出状況を参照してパケット・スイッチへのパケットの振り分けを行なう。
即ち、全てのパケット・スイッチに対応するポートで監視パケットを抽出できた場合には、既に設定してある振り分け比に従って、既に説明した通りにパケットの振り分けを行なう。一方、特定のパケット・スイッチが障害であるか実装されていないために、該特定のパケット・スイッチに対応するポートで監視パケットを所定時間継続して抽出できなかった場合には、当該パケット・スイッチに振り分けるべきパケットを監視パケットを抽出できたポートに対応するパケット・スイッチに分割するように、振り分け比を更新してパケット・フローの振り分けを行なう。
【００５０】
図４は、パケット・スイッチ障害時のパケット・フロー振り分け処理の概要を説明する図である。尚、パケット・スイッチが障害の時もパケット・スイッチが実装されていない時もパケット・フローの振り分けを変更する必要があるが、ここでは、この２つのケースを単に「パケット・スイッチ障害時」と記載している。
【００５１】
図４（イ）は障害発生以前の振り分け状況で、パケット・スイッチ＃０乃至パケット・スイッチ＃３への振り分けが、ハッシュ演算値ＴＨ＃０、ＴＨ＃１、ＴＨ＃２を境界として行なわれていることを示している。
図４（ロ）は、障害時の振り訳状況で、ここでは、パケット・スイッチ＃１に障害が生じて、パケット・スイッチ＃１に振り分けるべきパケットをパケット・スイッチ＃０、パケット・スイッチ＃２及びパケット・スイッチ＃３に振り分ける例を図示している。従って、パケット・スイッチ＃０、パケット・スイッチ＃２及びパケット・スイッチ＃３への振り分けが、ハッシュ演算値ＴＨ＃０’、ＴＨ＃２’を境界として行なわれるようになる。
【００５２】
図４（ハ）は、障害復旧時の振り分け状況で、パケット・スイッチ＃１の障害が復旧した時に、元の図４（イ）の振り分け状況に復帰させる例を示している。尚、障害復旧時に実負荷の偏りによって振り分け比を更新する必要が生じている場合には、障害復旧時の振り分け状況は元の振り分け状況とは異なるものになる。
【００５３】
ここで、障害となるパケット・スイッチは固定ではないので、障害状況に応じて障害となったパケット・スイッチの負荷を動的に正常なパケット・スイッチに振り分ける必要がある。このためには、例えば、ハッシュ演算値の特定のビットで形成される２進値のパターンによって振り替え先のパケット・スイッチを決定すればよい。
【００５４】
今、パケット・スイッチが４つあって、その内１つのパケット・スイッチ（これをパケット・スイッチ＃１とする。）に障害が生じたためにパケット・スイッチ＃０、パケット・スイッチ＃２及びパケット・スイッチ＃３に振り替える場合、例えば、ハッシュ演算値のＬＳＢ（Ｌｅａｓｔ　Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　Ｂｉｔ）３ビットのパターンが“０００”、“００１”、“０１０”の場合にパケット・スイッチ＃０とし、ハッシュ演算のＬＳＢ３ビットのパターンが“０１１”、“１００”、“１０１”の場合にパケット・スイッチ＃２とし、ハッシュ演算のＬＳＢ３ビットのパターンが“１１０”、“１１１”の場合にパケット・スイッチ＃３とすればよい。この例の場合、パケット・スイッチの数が少なく、又、ハッシュ演算のＬＳＢ３ビットのパターンによって３つのパケット・スイッチに振り替えるという例であるために、障害となったパケット・スイッチ＃１の負荷を正常なパケット・スイッチに均等に振り替えることができていないが、パケット・スイッチの数が多くなるか、又は、振り替え先のパケット・スイッチを指定するために使用するビット数を適宜選択すれば、ほぼ均等に振り替えることは容易である。尚、他のパケット・スイッチが障害になった場合にもハッシュ演算値のＬＳＢ３ビットのパターンによって振り替え先のパケット・スイッチを決定することができるし、他のパケット・スイッチが障害になった場合にはハッシュ演算値の他の３ビットのパターンによって振り替え先のパケット・スイッチを決定してもよい。
【００５５】
又、パケット・スイッチが４つあって、その内２つのパケット・スイッチ（これをパケット・スイッチ＃０とパケット・スイッチ＃１とする。）に障害が生じたためにパケット・スイッチ＃２及びパケット・スイッチ＃３に振り替える場合、例えば、ハッシュ演算値のＬＳＢ１ビットのパターンが“０”の場合にパケット・スイッチ＃２とし、ハッシュ演算値のＬＳＢ１ビットのパターンが“１”の場合にパケット・スイッチ＃３とすればよい。
【００５６】
尚、振り替え先のパケット・スイッチを決定するために使用するビット数は、そのビット数で形成される２進数がとりうるパターンの数が振り替え先のパケット・スイッチの数をカバーできるように選定すればよい。
上記の如くして、パケット・スイッチが障害か未実装の時にもパケット・フローを正常に実装されているパケット・スイッチに振り分けることができるので、障害又は未実装のパケット・スイッチがあってもスイッチング・システムのスループットを確保することができ、スイッチング・システムの信頼度を向上させることができる。又、予めパケット・スイッチを冗長に備えることでも、障害時のスループット低下を回避することができる。
【００５７】
さて、図２は、入力側で負荷観測する場合のパケット・フロー振り分け部の基本構成で、図３は、入力側で負荷観測しながら監視パケットを挿入してパケット・スイッチの障害又は未実装を判定して振り分け先のパケット・スイッチを変更するためのパケット・フロー振り分け部及びパケット多重部の構成であったが、出力側で負荷観測した結果に対応してパケットの振り分け比を更新すると共に、監視パケットを挿入してパケット・スイッチの障害又は未実装を判定して振り分け先のパケット・スイッチを変更するためのパケット・フロー振り分け部及びパケット多重部の構成も可能である。
【００５８】
図５は、出力側での負荷観測によりパケット・フロー制御を行なうパケット・フロー振り分け部及びパケット多重部の構成である。
図５において、１２−１は、到着したパケットを発信した装置のＩＰソース・アドレス、当該パケットを受信すべき装置のＩＰデスティネーション・アドレス及びポート番号を用いてハッシュ演算を行なってハッシュ演算値を求めると共に、ＩＰソース・アドレスとＩＰデスティネーション・アドレスの組み合わせ又はＭＰＬＳラベルから出力側回線の番号を求めるハッシュ演算部である。
【００５９】
１２−２は、該ハッシュ演算値と出力側回線番号によって振り分けテーブルを参照して当該パケットを出力すべきパケット・スイッチ番号を決定すると共に、負荷分布に対応して振り分けテーブルを更新する振り分け判定・調整部である。尚、図３においては振り分けテーブルを図示していない。
１２−４は、振り分け判定・調整部１２−２が出力するパケット・スイッチ番号に従って、到着してハッシュ演算１２−１を通過してくるパケットを複数のパケット・スイッチに分配する分配部、１２−５は、各々のパケット・スイッチ毎に設けられているパケット・バッファである。
【００６０】
１２−６ａは、パケット・スイッチの正常性を確認するための監視パケットと、出力側で負荷分布を測定する負荷観測部（後述）が出力する負荷分布パケットを挿入する監視パケット挿入部である。該監視パケット及び負荷分布パケットはパケット・スイッチ毎に挿入するので、監視パケット挿入部１２−６ａはパケット・スイッチ毎に独立したセクションを有している。
【００６１】
そして、ハッシュ演算部１２−１、振り分け判定・調整部１２−２、分配部１２−４、パケット・バッファ１２−５及び監視パケット挿入部１２−６ａによって図１のパケット・フロー・振り分け部１２が構成される。
又、３１−１は、パケット・スイッチから到着したパケット・フローから監視パケットと負荷分布パケットを抽出する監視パケット抽出部で、監視パケット抽出部３１−１が出力する監視パケットの抽出状況が振り分け判定・調整部１２−２に供給されて、パケット・スイッチに障害がある時の振り替え先のパケット・スイッチの決定に使用され、負荷分布パケットが後述する負荷観測部に供給されて、スイッチング・システム全体の負荷分布を求めるのに使用される。
【００６２】
３１−２は、監視パケット抽出部３１−１において監視パケットを除去されたパケット・フローを一時格納するパケット・バッファである。
３１−３は、パケット・バッファ３１−２から読み出されたパケットを多重化して、図１の物理層終端部３２に対して出力する多重部である。
３１−４は、監視パケット抽出部３１−１において監視パケットを除去されたパケット・フローについて負荷観測を行なうと共に、他の入力側回線インタフェースから送信された負荷分布を受信してスイッチング・システム全体での負荷分布を求める負荷観測部で、負荷観測部３１−４が求めた負荷分布が振り分け判定・調整部１２−２に供給されて、負荷分布に変化があった場合の振り分け比の更新に使用されると共に、測定した負荷分布を示す負荷分布パケットが監視パケット挿入部１２−６ａにて挿入される。
【００６３】
ここで、図５の如く、パケット・フロー振り分け部とパケット多重部を対にして図示しているのは、先に説明した理由と同じである。
ここで、
（１）監視パケット抽出部３１−１において監視パケットを除去されたパケット・フローについて負荷観測部３１−４が負荷観測を行なうこと、
（２）負荷観測部３１−４が測定した負荷分布に従って振り分け判定・調整部１２−２が振り分け比を更新すること、
（３）監視パケット抽出部３１−１が出力する監視パケットの抽出状況に応じてパケット・スイッチの障害又は未実装を判定して、障害又は未実装のパケット・スイッチ宛のパケットを正常に実装されているパケット・スイッチに振り替えること
は、既に詳細に説明してあるので、重複説明を省略する。
【００６４】
図５の構成における特徴は、負荷観測部３１−４が測定した負荷分布を示す負荷分布パケットを監視パケット挿入部１２−６ａから挿入して各々のパケット・スイッチに向けて送出する点にあるので、ここでは、この点に絞って説明する。
図５は、特定の入力側回線インタフェースを構成するパケット・フロー振り分け部と、該特定の入力側回線インタフェースと対をなす出力側回線インタフェースを構成するパケット多重部である。即ち、図５の負荷観測部３１−４は、特定の出力側回線インタフェースを構成するパケット多重部におけるパケット・スイッチ毎の負荷分布を測定している。
【００６５】
ところで、負荷分布の変化に伴って振り分け比を更新するためには、既に図２に関して説明した如く、全ての出力側回線毎にパケット・スイッチ毎に測定した負荷分布が必要である。従って、スイッチング・システムを構成するいずれのパケット・フロー振り分け部においても振り分け比を更新できるためには、スイッチング・システムを構成する全てのパケット多重部において測定した全ての出力側回線毎、パケット・スイッチ毎の負荷分布が必要である。
【００６６】
即ち、図５の負荷観測部３１−４が負荷分布パケットを監視パケット挿入部１２−６ａを介して送出するのは、パケット多重部において測定した負荷分布を全てのパケット多重部の監視パケット抽出部で受信して、全ての出力側回線毎、パケット・スイッチ毎の負荷分布を求めることができるようにするためである。
さて、図２の構成は、入力側回線における負荷分布によって振り分け比を更新するものであり、図３の構成は、図２の構成に対して監視パケットを挿入して送出するようにして受信したパケット・フローから該監視パケットを抽出し、監視パケットの抽出状況に応じて障害又は未実装のパケット・スイッチを避けてパケット・フローを振り分けるもので、入力側回線における負荷分布によって振り分け比を更新するものが基本構成である。
【００６７】
これに対して、図５の構成は、出力側回線における負荷分布によって振り分け比を更新すると共に、監視パケットの抽出状況に応じて障害又は未実装のパケット・スイッチを避けてパケット・フローを振り分けるもので、出力側回線における負荷分布によって振り分け比を更新する構成と、監視パケットの抽出状況に応じて障害又は未実装のパケット・スイッチを避けてパケット・フローを振り分ける構成とを組み合わせたものである。
【００６８】
従って、図５の構成の内、出力側回線における負荷分布によって振り分け比を更新する構成が、入力側回線における負荷分布によって振り分け比を更新する基本構成に対応する基本構成であるといえる。
以上のスイッチング・システムは、各々の出力側回線を単位にパケットをスイッチングするものであるが、複数の出力側回線を束ねて論理マルチ・リンクを構成したり、出力側回線の一部を形成する論理リンクを束ねて論理マルチ・リンクを構成し、出力側回線の容量に柔軟性を持たせることが必要になる場合がある。
【００６９】
図６は、論理マルチ・リンク振り分けの概要を説明する図である。
図６において、１−１は入力側回線インタフェース、２−１乃至２−１ｃはパケット・スイッチ、３−１乃至３−１ｃは出力側回線インタフェース、各々の出力側回線インタフェースの右側に図示しているのは、それぞれ、出力側回線である。図６の構成も、４つの入力側回線インタフェース、４×４の４つのパケット・スイッチ、４つの出力側回線インタフェースを備えるものであるが、図示を簡略化するために入力側回線インタフェースの３つは図示を省略している。
【００７０】
図６には、出力側回線＃０と出力側回線＃１とを束ねて論理マルチ・リンク＃０を構成し、出力側回線＃２と出力側回線＃３の一部である論理ポート＃３を束ねて論理マルチ・リンク＃１を構成する例を図示している。このような論理マルチ・リンク構成において、入力側回線からのパケットを、例えば、論理マルチ・リンク＃０に振り分けるためには、論理マルチ・リンク＃０が出力側回線＃０と出力側回線＃１とで構成されているので、論理マルチ・リンク内の複数の物理／論理ポートにパケットを振り分ける必要がある。基本的には、ハッシュ演算を元にする振り分け情報によって論理マルチ・リンク内の物理／論理ポートを決定するが、パケット・フロー振り分け部には、パケット・スイッチ振り分け用の振り分け情報と論理マルチ・リンク制御用の振り分け情報とが必要になる。
【００７１】
図７は、論理マルチ・リンクへのパケット・フロー振り分け処理を説明する図である。
振り分け判定・調整部は、図７の如く、論理マルチ・リンク毎にハッシュ演算値の範囲を設定するマルチ・リンク振り分け情報テーブルと、マルチ・リンク振り分け情報テーブルから得た範囲から出力側回線と論理ポートを決定するマルチ・リンク情報格納テーブルとを備えている。
【００７２】
そして、まず、マルチ・リンク番号と到着パケットのハッシュ演算値からハッシュ演算値が当該論理マルチ・リンクのどの範囲に位置するかをマルチ・リンク振り分け情報テーブルから求める。次いで、求めた範囲が当該論理マルチ・リンクを構成するどの物理ポート、論理ポートであるかをマルチ・リンク情報格納テーブルから求める。
【００７３】
例えば、論理マルチ・リンク＃０宛のパケットで、マルチ・リンク振り分け情報テーブル上でハッシュ演算値が論理マルチ・リンク＃０の範囲Ｃに位置する時、マルチ・リンク情報格納テーブルから論理マルチ・リンク＃０の範囲Ｃに対応する情報を取得し、出力側回線＃２の論理ポート＃２を出力ポートであると決定する。
【００７４】
尚、マルチ・リンク振り分け情報テーブルにおける振り分け範囲は、論理マルチ・リンク内の各物理ポート及び論理ポートの帯域に応じて設定する。
上記マルチ・リンク用のハッシュ演算値は、パケット・スイッチへの出力ポートを決定するためのハッシュ演算値とは異なるハッシュ演算値とする。何故なら、パケット・スイッチの出力ポート決定用のハッシュ演算値と同一のハッシュ演算値を用いると、論理マルチ・リンク内の振り分け先の物理／論理ポートと振り分け先のパケット・スイッチが一義的に決まってしまい、論理マルチ・リンク宛のパケット・フローを複数のパケット・スイッチに分散させることができなくなるからである。
【００７５】
このために、全く異なるハッシュ関数で論理マルチ・リンク用のハッシュ演算値を求めてもよいし、制御を簡単にするには、図８に示すように片方のハッシュ演算値をもう一方のハッシュ演算値のＬＳＢからＭＳＢを順にＭＳＢからＬＳＢに並べ替えたものにしてもよい。いずれにしても、選択されるパケット・スイッチと選択される論理マルチ・リンクとを独立にすることができる。
【００７６】
上記は、全て、パケットが入力される場合のスイッチング・システムに関するものであるが、ＳＴＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｍｏｄｅ）システムのデータをパケット化してスイッチングすることも可能である。
図９は、本発明のスイッチング・システムの第二の実施の形態で、ＳＴＭシステムのデータをパケット化したＳＴＭパケットの振り分けを行なうスイッチング・システムの構成である。
【００７７】
図９（イ）において、１−２、１−２ｃは入力側回線インタフェース、２−２乃至２−２ｃはパケット・スイッチ、３−２、３−２ｃは出力側回線インタフェースである。
ここで、入力側回線インタフェースの数と出力側回線インタフェースの数が４で、各々のパケット・スイッチのスイッチ・サイズが４×４である例を示している。又、図９においては、図の簡略化のために、入力側回線インタフェースと出力側回線インタフェースは、それぞれ、４つの内２つだけを図示している。
【００７８】
そして、入力側回線インタフェース１−２、１−２ｃは、それぞれ、下位レイヤ・プロトコルの信号を終端する物理層終端部１１、ＳＴＭデータからＳＴＭパケットを生成するＳＴＭパケット生成部１３及び同一出力側回線宛のパケットを複数のパケット・スイッチ２−２乃至２−２ｃに分散させるパケット・フロー振り分け部パケット・フロー振り分け部１２ａを備えている。
【００７９】
又、出力側回線インタフェース３−２、３−２ｃは、それぞれ、各々のパケット・スイッチから入力されるパケットを多重化するパケット多重部３１ａ及びパケット多重部３１ａの出力を受けて下位レイヤ・プロトコルの信号を形成して出力側回線に送出する物理層終端部３２を備えている。
更に、複数あるパケット・スイッチは互いに独立である。
【００８０】
図９の構成の特徴は、ＳＴＭデータとＳＴＭパケットの変換をすることと処理の高速化が比較的容易な物理層では高速処理をさせると共に、入力側回線インタフェースに設けたパケット・フロー振り分け部によって同一出力側回線宛のパケットを複数のパケット・スイッチ２−２乃至２−２ｃに分散させて比較的高速化が困難なパケット処理の速度を低下させる点にある。これによって、パケット処理は低速でも、高速な回線インタフェースを収容できることになり、大容量のパケット・スイッチング・システムを構成することができる。
【００８１】
図９（ロ）は、ＳＴＭフレームの例で、回線インタフェースがＯＣ４８の場合を示している。
ＳＴＭ方式においては、パケット通信とは異なり、各チャネルのデータが時分割で固定長のタイム・スロットに多重化されている。そこで、ＳＴＭデータをチャネル毎に固定長パケットに変換する。そして、既に説明したパケットのスイッチング・システムにおいて同一パケット・フローのパケットを同一パケット・スイッチを経由するようにパケットの振り分けを行なっていたのと同じように、ＳＴＭデータを変換したＳＴＭパケットを同一パケット・スイッチを経由させるように制御する。
【００８２】
しかし、上記ＳＴＭパケットはＳＴＭデータを固定長に分割して得られたデータの固まりであるため、ＩＰパケットのようにフローを示すアドレスがない。そこで、元のＳＴＭデータのタイム・スロット番号を用いて、同一タイム・スロットから生成したＳＴＭパケットを同一パケット・スイッチに振り分けるようにする。
【００８３】
回線インタフェースがＯＣ４８の場合には、＃０から＃４７の４８のタイム・スロットに対応して４８の固定的なパケット・スロットでＳＴＭパケットを生成するので、＃０から＃４７のタイム・スロット番号に応じてパケット・スイッチを選択する。
図９（ハ）は、パケット・フロー振り分け部が持つ振り分け情報の例で、回線インタフェースがＯＣ４８である場合の振り分け情報の例を示している。例えば、ＳＴＭパケットを生成したパケット・スロットが＃１３である場合には、パケット・スイッチ＃１に当該ＳＴＭパケットを振り分ける。
【００８４】
上記の如く、ＳＴＭパケットの生成をＳＴＭチャネル毎に固定的なタイム・スロットで行ない、そのタイム・スロットのＳＴＭパケットを同一パケット・スイッチに振り分けることで、ＳＴＭシステムで同一チャネルのデータから生成したＳＴＭパケットの順序保証をすることができる。
さて、上記説明では、説明を簡単にするために、図９の構成はＳＴＭデータをパケット化してスイッチングするスイッチング・システムに限定して説明したが、パケット・データとＳＴＭデータのいずれにも対応させることができる。
【００８５】
即ち、入力データが非同期のパケットであるか、同期のＳＴＭデータであるかは予め判定できるので、パケット・データである場合には、ＳＴＭパケット生成部１３を迂回するように設定し、パケット・フロー振り分け部１２ａにおいてはハッシュ演算値によってパケット・スイッチを選択するように設定し、ＳＴＭデータである場合には、ＳＴＭパケット生成部１３においてＳＴＭデータをパケット化するように設定し、パケット・フロー振り分け部１２ａにおいてはＳＴＭのタイム・スロットに応じてパケット・スイッチを選択するように設定すればよい。
【００８６】
上記のように、パケット・データとパケット化されたＳＴＭデータが混在する場合、パケット化されたＳＴＭデータの遅延時間及び遅延時間のゆらぎを軽減するために、入力側回線インタフェース、出力側回線インタフェースのパケット・バッファ及びパケット・スイッチのパケット・バッファにＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ
Ｓｅｒｖｉｃｅ）クラスが複数のパケット・バッファ部を備え、ＱｏＳクラスに従って読み出し制御することで、ＳＴＭパケットを最優先にスイッチングすることができる。
【００８７】
図１０は、Ｑｏｓクラスが複数の場合のパケット・バッファの構成で、入力側回線インタフェースに備えることを想定し、分配部も併せて図示している。
図１０において、１２−４ａは分配部、１２−５ａはパケット・バッファである。そして、パケット・バッファ１２−５ａ−１は、複数のＱｏＳクラスに対応するパケット・バッファ、１２−５ａ−２はパケット・バッファ１２−５ａ−１からのパケットの読み出しをＱｏＳクラスに従って行なう読み出し制御部である。
【００８８】
以上の説明では、パケット・フローがパケット・スイッチのポートに許容される転送レートを越えることを想定していないが、バースト的なパケット・フローの到着によってパケット・スイッチのポートに許容される転送レートを越えるケースもありうる。以降に説明するのは、オーバー・レート対策をしたパケット・バッファの構成である。
【００８９】
図１１は、オーバー・レート対策をしたパケット・バッファの構成（その１）で、入力側回線インタフェースに備えることを想定して分配部も併せて図示している。
図１１において、１２−４ａは分配部、１２−５ｂはパケット・バッファである。そして、パケット・バッファ１２−５ｂは、通常のパケット・フローに対応するパケット・バッファ部１２−５ｂ−１、パケット・バッファ部１２−５ｂ−１からの読み出しを制御する読み出し制御部１２−５ｂ−２、オーバー・フロー・パケットを一旦格納するパケット・バッファ部１２−５ｂ−３及びパケット・バッファ部１２−５ｂ−３からの読み出しを制御する読み出し制御部１２−５ｂ−４を備えている。尚、パケット・バッファ部１２−５ｂ−１及び１２−５ｂ−３は複数のＱｏＳに対応したバッファを備えており、読み出し制御部１２−５ｂの２及び１２−５ｂ−４は複数のＱｏＳに対応した読み出し制御機能を備えていることを想定している。
【００９０】
図１１の構成は次のように動作する。
即ち、パケット・スイッチに許容される転送レートを越える同一フローのパケットが到着してパケット・バッファ１２−５ｂ−１で輻輳が発生した場合には、当該フローのパケットをパケット・バッファ部１２−５ｂ−３に一旦格納して待ち合わせを行なわせる。そして、パケット・バッファ１２−５ｂ−１における輻輳が解消した時に待ち合わせのためのパケット・バッファ１２−５ｂ−３からパケットを読み出して、パケット・バッファ１２−５ｂ−１のうち先程輻輳が生じたパケット・バッファに待ち併せていたパケットを転送する。これによって、一時的に生じたオーバー・レートを回避することができる。
【００９１】
図１２は、オーバー・レート対策をしたパケット・バッファの構成（その１）で、図１２（イ）は、入力側回線インタフェースにおけるパケット・バッファの構成、図１２（ロ）は、出力側回線インタフェースにおけるパケット・バッファの構成である。
図１２（イ）において、１２−７はパケットにシーケンス番号（ＳＮ）を付与するＳＮ付与部、１２−４ａは分配部、１２−５ａはパケット・バッファである。そして、パケット・バッファ１２−５ａは、パケット・バッファ１２−５ａ−１及び読み出し制御部１２−５ａ−２を備えている。
【００９２】
又、図１２（ロ）において、３１−２ｂはパケット・バッファで、通常のパケット・フローを格納するパケット・バッファ３１−２ｂ−１、パケット・バッファ３１−２ｂ−１の読み出し制御をする読み出し制御部３１−２ｂ−２、シーケンス番号を付与されたパケットを格納するパケット・バッファ３１−２ｂ−３、パケット・バッファ３１−２ｂ−３の読み出し制御を行なう読み出し制御部３１−２ｂ−５を備えている。
【００９３】
図１２の構成は次のように動作する。
即ち、１つのパケット・フローのレートがパケット・スイッチに許容される転送レートを越える場合に、当該フローのパケットにＳＮ付与部１２−７においてシーケンス番号を付加して、シーケンス番号を付加されたパケットは分配部１２−４ａにおいて強制的に例えばラウンド・ロビン制御によって４つのパケット・スイッチに均等に分散させる。そして、出力側回線インタフェースにおいて、シーケンス番号付きのパケットをパケット・バッファ３１−２ｂ−３に格納して、読み出し制御部３１−２ｂ−５の制御によってシーケンス番号の順にパケットを読み出す。
【００９４】
これにより、一時的なオーバー・レートだけではなく、長期的なオーバー・レートにも対応することができ、スループットの低下を回避することができる。
以上で、本発明の技術の説明を終えたが、フローチャートによって処理を手順を明確にしておいた方がよい事項があるので、以降、フローチャートを用いた説明を補充する。
【００９５】
図１３は、パケット・フロー振り分け処理のフローチャートで、図２、図６、図９に関係する処理を併せて図示したものである。以降、図１３の符号に沿って説明する。
Ｓ１．到着したパケットはＳＴＭパケットであるか否か判定する。
Ｓ２．ステップＳ１で、到着したパケットがＳＴＭパケットではないと判定した場合（Ｎｏ）は、到着したパケットはＩＰパケットなどであるので、ソース・アドレス、デスティネーション・アドレスなどを用いてハッシュ演算を行なう。
【００９６】
Ｓ３．論理マルチ・リンクを組む必要があるか否か判定する。
論理マルチ・リンクを組む必要がない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ８にジャンプする。
Ｓ４．ステップＳ３で、論理マルチ・リンクを組む必要があると判定した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ２で求めたハッシュ演算値のＬＳＢからＭＳＢを順にＭＳＢからＬＳＢに入れ替える。
【００９７】
Ｓ５．ステップＳ４でＬＳＢとＭＳＢを入れ替えたハッシュ演算値を用いてマルチ・リンク振り分け情報テーブルの指定された論理マルチ・リンク・グループを参照する。
Ｓ６．マルチ・リンク振り分け情報テーブルの指定された論理マルチ・リンク・グループ内の範囲情報を取得する。
【００９８】
Ｓ７．ステップＳ６で取得した範囲情報を用いて、マルチ・リンク情報格納テーブルから出力回線、論理ポートを取得する。
Ｓ８．パケット・スイッチの番号をハッシュ演算値から取得する。
Ｓ９．一方、ステップＳ１で、到着したパケットがＳＴＭパケットであると判定した場合（Ｙｅｓ）には、ＳＴＭパケットを生成したタイム・スロットによって出力回線、パケット・スイッチ番号を固定的に取得する。
【００９９】
Ｓ１０．ステップＳ８及びステップＳ９の処理の後、指定されたパケット・スイッチは障害又は未実装であるか否か判定する。これは、パケット・スイッチの状態を監視するための監視パケットを確認することで判定することができる。
指定パケット・スイッチが障害又は未実装でない場合（Ｎｏ）には、一連の振り分け処理を終了する。
【０１００】
Ｓ１１．ステップＳ１０で、指定パケット・スイッチが障害又は未実装であると判定した場合（Ｙｅｓ）には、障害又は未実装のパケット・スイッチに振り分けられたパケットを他のパケット・スイッチに振り分けることで、障害又は未実装のパケット・スイッチを回避して振り分けを行ない、一連の処理を終了する。
図１４は、入力側で付加観測する時の振り分け情報更新のフローチャートで、図２に関係する処理を示したものである。以降、図１４の符号に沿って説明する。
【０１０１】
Ｓ２１．パケットを受信する。
Ｓ２２．出力側回線、パケット・スイッチ毎にパケットの流量を測定する。
Ｓ２３．負荷観測をするために設定されている所内時間が経過したか否か判定する。
所定時間が経過していないと判定した場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２１にジャンプして、以降の処理を継続する。
【０１０２】
Ｓ２４．ステップＳ２３で、所内時間が経過したと判定した場合（Ｙｅｓ）には、パケット・スイッチ毎の平均負荷を算出する。
Ｓ２５．ステップＳ２４で算出した平均負荷とパケット・スイッチにおける実負荷とを比較する。
Ｓ２６．平均負荷と実負荷の差分に応じて振り分けテーブルに設定されている振り分け比更新して、一連の処理を終了する。
【０１０３】
図１５は、出力側で負荷観測する時の振り分け情報更新のフローチャートで、図５に関係する処理を示したものである。以降、図１５の符号に沿って説明する。
Ｓ３１．パケットを受信する。
Ｓ３２．受信したパケットは、負荷分布パケットか否か判定する。
【０１０４】
受信したパケットが負荷分布パケットではなかった場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ３６にジャンプする。
Ｓ３３．ステップＳ３２で、受信したパケットが負荷分布パケットではなく、通常の通信を行なうパケットであった場合（Ｎｏ）には、回線毎、負荷分布テーブルのパケット・スイッチ毎のパケット量の観測値を更新する。
【０１０５】
Ｓ３４．パケット量の観測を行なう時間である所定時間が経過したか否か判定する。
所定時間が経過していない場合（Ｎｏ）には、負荷観測の結果をまとめる必要がないので、ステップＳ３１にジャンプして、以降の処理を継続する。
Ｓ３５．ステップＳ３５で、所定時間が経過していた場合（Ｙｅｓ）には、観測した負荷情報を負荷分布パケットに挿入して送出する。
【０１０６】
Ｓ３６．ステップＳ３２で、受信したパケットが負荷分布パケットであった場合（Ｙｅｓ）と、ステップＳ３５の処理が終了した後、パケット・スイッチごとの平均負荷を算出する。
Ｓ３７．ステップＳ２４で算出した平均負荷とパケット・スイッチにおける実負荷とを比較する。
【０１０７】
Ｓ３８．平均負荷と実負荷の差分に応じて振り分けテーブルに設定されている振り分け比更新して、一連の処理を終了する。
（付記１）　入力側回線から到着したパケットを、該パケットに付加されている情報に基づく演算値と出力側回線毎に設定したパケット・フローの振り分け区分に従って複数のパケット・スイッチに振り分けてパケット・スイッチングし、出力側回線毎にパケットを多重化して送出するパケット・スイッチング・システムであって、
同一の付加情報を持つパケット・フローを同一のパケット・スイッチに振り分け、
該入力側回線から到着したパケットの、パケット・スイッチ及び出力側回線毎の負荷状態を観測した結果に応じて、該パケット・フローの振り分け区分を更新する
ことを特徴とするスイッチング・システム。
【０１０８】
（付記２）　入力側回線から到着したパケットを、該パケットに付加されている情報に基づく演算値と出力側回線毎に設定したパケット・フローの振り分け区分に従って複数のパケット・スイッチに振り分けてパケット・スイッチングし、出力側回線毎にパケットを多重化して送出するスイッチング・システムであって、
該パケット・スイッチから到着したパケットの、パケット・スイッチ及び入力側回線毎の負荷状態を観測した結果に応じて該パケット・フローの振り分け区分を更新すると共に、該パケット・スイッチに対して該負荷状態を観測した結果を挿入したパケット・フローを送出する
ことを特徴とするスイッチング・システム。
【０１０９】
（付記３）　付記１又は付記２のいずれかに記載のスイッチング・システムであって、
パケット・スイッチに対して、該パケット・スイッチの状態を監視するための監視パケットを挿入したパケット・フローを送出し、該パケット・スイッチから到着したパケット・フローに挿入されている該監視パケットの有無による該パケット・スイッチの障害・未実装情報によって該パケット・フローの振り分け比を更新する
ことを特徴とするスイッチング・システム。
【０１１０】
（付記４）　付記１乃至付記３のいずれかに記載のスイッチング・システムのいずれかにおいて、
入力側回線から到着したパケットに付加されている情報に基づく演算値を２つ求め、
一方の演算値によって当該パケットを出力するパケット・スイッチのポートを指定し、
もう一方の演算値によって当該パケットを出力する出力側ポートを指定する
ことを特徴とするスイッチング・システム。
【０１１１】
（付記５）　入力側回線から到着した同期システムのデータを、同期システムにおけるタイム・スロット毎にパケット化し、
同期システムの同一タイム・スロットに対応するパケットを同一のパケット・スイッチに対して送出してパケット・スイッチングし、
出力回線毎にパケット化したデータから同期システムのデータに変換して送出する
構成を備える
ことを特徴とするスイッチング・システム。
【０１１２】
（付記６）　付記１乃至付記４のいずれかに記載のスイッチング・システムにおいて、
上記複数のパケット・スイッチを経由するパケットの負荷が均等になるようにパケット・フローの振り分け区分を設定する
ことを特徴とするスイッチング・システム。
【０１１３】
（付記７）　付記１乃至付記４のいずれかに記載のスイッチング・システムにおいて、
パケット・スイッチに振り分けられるパケットが当該パケット・スイッチの処理量を越えて輻輳が発生した場合には、該パケットを予備のパケット・バッファに退避させ、
該輻輳が解除された後に、該予備のパケット・バッファに退避した該パケットを、該パケットを本来処理すべきパケット・スイッチに接続されているパケット・バッファに転送する
ことを特徴とするスイッチング・システム。
【０１１４】
（付記８）　付記１乃至付記４のいずれかに記載のスイッチング・システムにおいて、
パケット・スイッチに振り分けられるパケットが当該パケット・スイッチの処理量を越えて輻輳が発生した場合には、該パケットにシーケンス番号を付加して各パケット・スイッチに均等に振り分けて、
各パケット・スイッチの出力側においてシーケンス番号順に読み出す
ことを特徴とするスイッチング・システム。
【０１１５】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明により、入力側回線、出力側回線の回線速度が高速な場合にも、高速化が困難なパケット処理を低速に抑えながら大容量のパケットをスイッチング可能なスイッチング・システムを実現することができる。
即ち、第一の発明のスイッチング・システムは、同一の付加情報を持つパケット・フローを同一のパケット・スイッチに振り分け、該入力側回線から到着したパケットの、パケット・スイッチ及び出力側回線毎の負荷状態を観測した結果に応じて、該パケット・フローの振り分け区分を更新するので、該パケット・フローの振り分け区分は変化する負荷状態に対応するものとなり、該パケット・スイッチの負荷を平準化することが可能になり、スイッチング・システムにおけるパケット処理の低速化が可能になる。又、同一の付加情報を持つパケット・フローが同一のパケット・スイッチを経由するため、出力側回線においてパケットの順序を入れ替える必要がない。
【０１１６】
又、第二の発明のスイッチング・システムは、該パケット・スイッチに対して、該パケット・スイッチの状態を監視するための監視パケットを挿入したパケット・フローを送出し、該パケット・スイッチから到着したパケット・フローに挿入されている該監視パケットの有無による該パケット・スイッチの障害・未実装情報によって該パケット・フローの振り分け比を更新するので、該パケット・フローの振り分け区分は変化する負荷状態に対応するものとなり、該パケット・スイッチの負荷を平準化することが可能になり、スイッチング・システムにおけるパケット処理の低速化が可能になる。
【０１１７】
又、第三の発明のスイッチング・システムは、該パケット・スイッチから到着したパケットの、パケット・スイッチ及び入力側回線毎の負荷状態を観測した結果に応じて該パケット・フローの振り分け区分を更新すると共に、該パケット・スイッチに対して該負荷状態を観測した結果を挿入したパケット・フローを送出するので、該パケット・フローの振り分け区分は変化する負荷状態に対応するものとなり、該パケット・スイッチの負荷を平準化することが可能になり、スイッチング・システムにおけるパケット処理の低速化が可能になる。
【０１１８】
又、第四の発明のスイッチング・システムは、入力側回線から到着したパケットに付加されている情報に基づく演算値を２つ求め、一方の演算値によって当該パケットを出力するパケット・スイッチのポートを指定し、もう一方の演算値によって当該パケットを出力する出力側回線又は出力側論理ポートを指定するので、出力側の回線容量を任意に設定することができる。
【０１１９】
更に、第五の発明のスイッチング・システムは、入力側回線から到着した同期システムのデータを、同期システムにおけるタイム・スロット毎にパケット化し、同期システムの同一タイム・スロットに対応するパケットを同一のパケット・スイッチに対して送出してパケット・スイッチングし、出力回線毎にパケット化したデータから同期システムのデータに変換して送出するので、同期システムのデータのスイッチングをパケット・スイッチングの技術によって行なうことができる。従って、この発明の技術と第一乃至第四の発明のいずれかの技術を組み合わせることによって、同期データとパケット・データを共通のスイッチング技術によってスイッチングすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパケット・スイッチング・システムの第一の実施の形態。
【図２】図１の構成におけるパケット・フロー振り分け部の基本構成。
【図３】監視パケットによりパケット・フロー制御を行なう場合のパケット・フロー振り分け部及びパケット多重部の構成。
【図４】パケット・スイッチ障害時のパケット・フロー振り分け処理の概要を説明する図。
【図５】出力側での負荷観測によりパケット・フロー制御を行なうパケット・フロー振り分け部及びパケット多重部の構成。
【図６】論理マルチ・リンク振り分けの概要を説明する図。
【図７】論理マルチ・リンクへのパケット・フロー振り分け処理を説明する図。
【図８】ハッシュ値と論理マルチ・リンク振り分けの関係を説明する図。
【図９】本発明のパケット・スイッチング・システムの第二の実施の形態。
【図１０】図９の構成におけるパケット・バッファ部の構成。
【図１１】オーバー・レート対策をしたパケット・バッファ部の構成（その１）。
【図１２】オーバー・レート対策をしたパケット・バッファ部の構成（その２）。
【図１３】パケット・フロー振り分け処理のフローチャート。
【図１４】入力側で負荷観測する時の振り分け情報更新のフローチャート。
【図１５】出力側で負荷観測する時の振り分け情報更新のフローチャート。
【図１６】従来の一般的なパケット・スイッチング・システム。
【図１７】従来のビット・スライス方式のパケット・スイッチング・システム。
【図１８】従来のパケット・スライス方式のパケット・スイッチング・システム（その１）。
【図１９】従来のパケット・スライス方式のパケット・スイッチング・システム（その２）。
【符号の説明】
１−１、１−１ｃ　入力側回線インタフェース
１−２、１−２ｃ　入力側回線インタフェース
１−３、１−３ｃ　入力側回線インタフェース
１−４、１−４ｃ　入力側回線インタフェース
１−５、１−５ｃ　入力側回線インタフェース
１−６、１−６ｃ　入力側回線インタフェース
２−１、２−１ａ、２−１ｂ、２−１ｃ　パケット・スイッチ
２−２、２−２ａ、２−２ｂ、２−２ｃ　パケット・スイッチ
２−３、２−４、２−４（α−１）パケット・スイッチ
２−５、２−５（α−１）　クロスバー・スイッチ
３−１、３−１ａ、３−１ｂ、３−１ｃ　出力側回線インタフェース
３−２、３−２ｃ　出力側回線インタフェース
３−３、３−３ｃ　出力側回線インタフェース
３−４、３−４ｃ　出力側回線インタフェース
３−５、３−５ｃ　出力側回線インタフェース
１１　物理層終端部
１２　パケット・フロー振り分け部
１２ａ　パケット・フロー振り分け部
１２−１　ハッシュ演算部
１２−２　振り分け判定・調整部
１２−３　負荷観測部
１２−４　分配部
１２−４ａ　分配部
１２−４ｂ　分配部
１２−５　パケット・バッファ
１２−５ａ　パケット・バッファ
１２−５ａ−１　パケット・バッファ部
１２−５ａ−２　読み出し制御部
１２−５ｂ　パケット・バッファ
１２−５ｂ−１　パケット・バッファ部
１２−５ｂ−２　読み出し制御部
１２−６　監視パケット挿入部
１２−６ａ　監視パケット挿入部
１２−７　ＳＮ付与部
１３　ＳＴＭパケット生成部
１４　パケット処理部
１５　ビット・スライス部
１６　パケット・スライス部
１６ａ　パケット・スライス部
１７　スケジューラ
３１　パケット多重部
３１ａ　パケット多重部
３１−１　監視パケット抽出部
３１−２　パケット・バッファ
３１−２ａ　パケット・バッファ
３１−２ａ−１　パケット・バッファ部
３１−２ａ−２　読み出し制御部
３１−２ｂ　パケット・バッファ
３１−２ｂ−１　パケット・バッファ部
３１−２ｂ−２　読み出し制御部
３１−２ｂ−３　パケット・バッファ部
３１−２ｂ−４　セレクタ
３１−２ｂ−５　読み出し制御部
３１−３　多重部
３１−３ａ　多重部
３１−４　負荷観測部
３２　物理層終端部
３３　ＳＴＭパケット分解部
３４　ビット・マージ部
３５　パケット順序入れ替え部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a switching system, and more particularly to a switching system capable of switching a large-capacity packet while suppressing packet processing that is difficult to achieve at high speed even when the line speed of an input side line and an output side line is high. -Regarding the system.
With the rapid increase of Internet users and the widespread use of broadband access lines such as CATV (Community Antenna Tele-vision) and DSL (Digital Subscriber Line), packet traffic and STM (Synchronous Transfer Mode) traffic that increase rapidly are increasing. There is an urgent need to build a large-capacity backbone network for processing. The backbone network is composed of various network devices typified by routers, cross-connects, and ADMs (Add Drop Multiplexers), and the capacity of the network devices is being increased in preparation for an increase in traffic. .
[0002]
In particular, IP / MPLS (IP: Internet Protocol, MPLS: Multi-Protocol) is required to cope with Internet traffic that is rapidly growing.
(Layer Switchng) It is essential to increase the capacity of the router. The transmission information is packetized in the Internet.
One way to increase the capacity of such a router is to increase the data transmission speed, but high-speed data transmission requires high-speed signal termination processing and high-speed packet processing. Among them, the speeding up of the signal termination processing can be relatively easily realized, but the speeding up of the packet processing itself is very difficult as described later.
[0003]
Therefore, even when the line speed is high, there is a strong demand for realizing a switching system capable of performing large-capacity switching while suppressing packet processing that is difficult to achieve at high speed.
Further, a technique of transmitting information by a synchronous system without packetizing has already been widely used. Therefore, it is also desired to switch information transmitted in a synchronous system and packetized information by a common switching system.
[0004]
[Prior art]
FIG. 16 shows a conventional general packet switching system.
In FIG. 16, reference numerals 1-3 and 1-3c denote input-side line interfaces, each having a physical layer terminating unit 11 and a packet processing unit 14.
2-3 is a packet switch.
[0005]
Reference numerals 3-3 and 3-3c denote output-side line interfaces, each having a physical layer terminator 31.
The physical layer is terminated in the physical layer terminating unit 11, and each time a packet arrives in the packet processing unit 14, the output destination line interface is derived based on the IP address or MPLS label of the arriving packet. At -3, the packet is transmitted to the desired output-side line interface.
[0006]
Here, when the data transmission speed of the line is high, a high-speed packet processing function is required because the processing time per packet is short. As described above, since it is difficult to increase the speed of packet processing, packet switching systems with various architectures are being studied.
FIG. 17 shows a conventional packet switching system of the bit slice system.
[0007]
In FIG. 17, reference numerals 1-4 and 1-4c denote input-side line interfaces, each having a physical layer terminator 11 and a bit slicer 15. Note that the number of parallel units in the bit slice unit 15 is α.
2-4 is a packet switch for switching the bit # 0 of the parallel data, and 2-4 (α-1) is a packet switch for switching the bit # (α-1) of the parallel data.
[0008]
Reference numerals 3-4 and 3-4c denote output side line interfaces, each of which includes a bit merge unit 34 and a physical layer terminating unit 32.
The packet switching system of the bit slice system is an architecture in which a packet is divided into bits transmitted in parallel, and an output path number is added to each bit to perform switching for each bit.
[0009]
This architecture is suitable for miniaturizing a packet switch because each output of each bit slice unit is a serial signal, but it is necessary to add overhead information such as an output route number to each bit. Therefore, it is essential to increase the speed of the packet switch in order to secure a high throughput. In addition, since it is necessary to perform control for synchronizing each bit divided by each output line interface and returning to the original packet, control is complicated.
[0010]
In addition, there is a packet switching system of a packet slice system in which each packet is transferred serially and switched instead of dividing packet data into bits.
FIG. 18 shows a packet switching system (part 1) of the conventional packet slice system.
[0011]
In FIG. 18, reference numerals 1-5 and 1-5c denote input-side line interfaces, each having a physical layer terminating unit 11, a packet slicing unit 16, and a scheduler 17 for performing scheduling for slicing packets. An input buffer is provided on the input side of the packet slicing unit 16.
2-5 and 2-5c are crossbar switches having no packet buffer.
[0012]
Reference numerals 3-5 and 3-5c denote output-side line interfaces, each having a packet multiplexing unit 31a and a physical layer terminating unit 32.
In this type of packet switching system, switching is performed by a crossbar switch having no packet buffer, so even if packets are distributed to a plurality of switches, the order of packets does not change at the output side of each switch. Since it is impossible to wait for a packet in the crossbar switch, it is necessary to perform advanced scheduling processing in the scheduler 17 so that packets are not transferred from a plurality of packet slice units to the same switch at the same time. Is difficult.
[0013]
FIG. 19 shows a packet switching system (part 2) of the conventional packet slice system.
In FIG. 19, reference numerals 1-6 and 1-6c denote input-side line interfaces, each having a physical layer terminating unit 11 and a packet slicing unit 16a.
2-6 and 2-6c are packet switches.
[0014]
Reference numerals 3-6 and 3-6c denote output-side line interfaces, each of which includes a packet order changing unit 35 for changing the order of packets and a physical layer terminating unit 32.
In this type of packet switching system, packet queuing at the packet switches 2-6 and 2-6c, which occurs because the packet buffer is located at the packet switches 2-6 and 2-6c, causes the packet switching to occur. Since the order of the packets is changed between the switches, it is necessary to guarantee the order of the packets in the packet order changing unit 35 in the output-side line interfaces 3-6 and 3-6c, which also makes high-speed processing difficult.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
That is, in each of the general packet switching system shown in FIG. 16, the bit slice type packet switching system shown in FIG. 17, and the packet slice type packet switching system shown in FIG. 18 and FIG. As the data transmission speeds on the side line and the output side line increase, higher-speed signal transmission and higher-speed packet processing in the physical layer are required.
[0016]
Now, with the recent increase in the speed of optical devices and the increase in the speed of active devices constituting large-scale integrated circuits, the speed of transmission processing in the physical layer has progressed relatively smoothly.
However, it is difficult to increase the speed of packet processing because complicated processing such as the above-described bit synchronization, scheduling, and packet order guarantee is required. To realize high-speed packet data transmission, packet processing must be slowed down. Ensuring throughput is key.
[0017]
There are a synchronous system and a packet transmission system for data transmission, and it is also important that data switching of the synchronous system and data of the packet transmission system can be commonly switched.
The present invention alleviates high-speed packet processing, which has been a problem when implementing a packet switching system accommodating high-speed lines, and accommodates high-speed lines by accommodating high-speed lines using relatively low-speed packet switches. It is an object of the present invention to provide a switching system capable of packet switching and a switching system capable of commonly switching data and packet data of a synchronous system.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The first invention distributes a packet arriving from an input line to a plurality of packet switches according to a calculation value based on information added to the packet and a distribution division of a packet flow set for each output line. A packet switching system that performs packet switching, multiplexes packets for each output line, and sends out the packets. The packet flow having the same additional information is distributed to the same packet switch and arrives from the input line. A switching system characterized in that the distribution division of the packet flow is updated in accordance with the result of observing the load state of each of the packets in the packet switch and the output line.
[0019]
A switching system according to a first aspect of the present invention distributes a packet flow having the same additional information to the same packet switch, and determines a load state of a packet arriving from the input side line for each of the packet switch and the output side line. Since the distribution division of the packet flow is updated according to the observation result, the distribution division of the packet flow corresponds to a changing load state, and the load of the packet switch can be leveled. Thus, the speed of packet processing in the switching system can be reduced. Further, since packet flows having the same additional information pass through the same packet switch, there is no need to change the order of packets on the output side line.
[0020]
The second invention distributes a packet arriving from an input side line to a plurality of packet switches according to a calculation value based on information added to the packet and a packet flow distribution division set for each output side line. A switching system that performs packet switching, multiplexes packets for each output line, and transmits the multiplexed packets. The result of observing the load state of each packet switch and input line of a packet arriving from the packet switch. A switching system for updating a distribution division of the packet flow in response thereto and transmitting a packet flow in which a result of observing the load state is inserted to the packet switch.
[0021]
The switching system of the second invention updates the distribution division of the packet flow according to the result of observing the load state of each packet switch and each input line of the packet arriving from the packet switch, Since the packet flow into which the result of the observation of the load state is inserted is transmitted to the packet switch, the distribution of the packet flow corresponds to the changing load state, and the load of the packet switch is reduced. The leveling can be performed, and the speed of packet processing in the switching system can be reduced.
[0022]
A third invention is the switching system according to the first invention or the second invention, wherein a packet in which a monitoring packet for monitoring a state of the packet switch is inserted in the packet switch. Sending a flow, updating the packet flow distribution ratio based on the failure of the packet switch due to the presence or absence of the monitoring packet inserted into the packet flow arriving from the packet switch, and the non-implemented information; It is a switching system characterized by the following.
[0023]
A switching system according to a third aspect of the present invention transmits, to the packet switch, a packet flow in which a monitoring packet for monitoring the state of the packet switch is inserted, and transmits a packet flow arriving from the packet switch. Since the distribution ratio of the packet flow is updated according to the failure / non-implementation information of the packet switch depending on the presence or absence of the monitoring packet inserted in the flow, the distribution division of the packet flow corresponds to the changing load condition. Thus, the load of the packet switch can be leveled, and the speed of packet processing in the switching system can be reduced.
[0024]
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third switching systems, two operation values based on information added to a packet arriving from the input line are obtained, and the packet is determined based on one operation value. A switching system is characterized in that a port of a packet switch to be output is specified, and an output line or an output logical port to output the packet is specified by another operation value.
[0025]
A switching system according to a fourth aspect of the present invention obtains two operation values based on information added to a packet arriving from an input line, and designates a port of a packet switch that outputs the packet by using one operation value. Since the output line or output logical port for outputting the packet is designated by the other operation value, the output line capacity can be set arbitrarily.
[0026]
According to a fifth aspect of the present invention, data of a synchronous system arriving from an input line is packetized for each time slot in the synchronous system, and packets corresponding to the same time slot of the synchronous system are transmitted to the same packet switch. A switching system for converting the packetized data for each output line into data of a synchronous system and transmitting the converted data.
[0027]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a switching system, wherein data of a synchronous system arriving from an input side line is packetized for each time slot in the synchronous system, and packets corresponding to the same time slot of the synchronous system are switched by the same packet switch. , And performs packet switching, converts data packetized for each output line into data of a synchronous system, and transmits the data. Therefore, data switching of the synchronous system can be performed by packet switching technology. Therefore, by combining the technique of the present invention with any of the techniques of the first to fourth aspects, it becomes possible to switch synchronous data and packet data by a common switching technique.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a first embodiment of the switching system of the present invention.
In FIG. 1, 1-1 and 1-1c are input-side line interfaces, 2-1 to 2-1c are packet switches, and 3-1 and 3-1c are output-side line interfaces.
[0029]
Here, an example is shown in which the number of input line interfaces and the number of output line interfaces are four, and the switch size of each packet switch is 4 × 4. However, the technique of the present invention is not limited to the number 4 of input line interfaces and the number of output line interfaces and the switch size 4 × 4. Also, in FIG. 1, for simplification of the drawing, only two out of four input-side line interfaces and four output-side line interfaces are shown.
[0030]
In FIG. 1, the input line interface is shown on one side (left side) and the output line interface is shown on the other side (right side), centering on the packet switch. , All input-side line interfaces and all output-side line interfaces are not independent, but one input-side line interface and one output-side line interface are paired for one route. Note that
[0031]
The input-side line interfaces 1-1 and 1-1c respectively transmit a physical layer terminator 11 for terminating a signal of a lower layer protocol and a packet addressed to the same output-side line to a plurality of packet switches 2-1 through 2-2. -1c, which is provided with a packet flow distribution unit 12 for distributing packets.
The output-side line interfaces 3-1 and 3-1c receive the output of the packet multiplexing unit 31 and the output of the packet multiplexing unit 31 for multiplexing the packets input from the respective packet switches. A physical layer terminating unit 32 for forming a signal and sending the signal to an output line is provided.
[0032]
Further, the plurality of packet switches are independent of each other.
A feature of the configuration of FIG. 1 is that, in the physical layer where the processing speed is relatively easy, high-speed processing is performed, and a packet destined for the same output line is divided into a plurality of packets by a packet flow distribution unit provided in the input line interface. The point is that the speed of packet processing, which is distributed to the switches 2-1 to 2-1c and is relatively difficult to increase, is reduced. As a result, even if the packet processing is performed at a low speed, a high-speed line interface can be accommodated, and a large-capacity packet switching system can be configured.
[0033]
Hereinafter, the configuration of the packet flow distribution unit and the packet flow distribution processing will be described.
FIG. 2 shows a basic configuration of a packet flow distribution unit arranged in the input line interface in the configuration of FIG.
In FIG. 2, reference numeral 12-1 denotes a hash using the IP source address (Source Address) of the device that transmitted the arriving packet, the IP destination address (Destination Address) of the device that should receive the packet, and the port number. This is a hash operation unit that performs an operation (Hash) to obtain a hash operation value, and also obtains a number of an output side line from a combination of an IP source address and an IP destination address or an MPLS label.
[0034]
12-2 determines a packet switch number to output the packet by referring to the distribution table based on the hash operation value and the output line number, and updates the distribution table according to the load distribution. It is an adjustment unit. The table described in the block of the distribution determination / adjustment unit 12-2 is a distribution table storing distribution distribution to each packet switch for each output line.
[0035]
A load observation unit 12-3 measures a load distribution and notifies the distribution determination / adjustment unit. The table described in the block of the load observation unit 12-3 is a load distribution table storing the load distribution measured for each packet switch and each output line.
A distribution unit 12-4 distributes a packet that arrives and passes through the hash operation 12-1 to a plurality of packet switches according to the packet switch number output by the distribution determination / adjustment unit 12-2. Reference numeral 5 denotes a packet buffer provided for each packet switch. The output of each of the packet buffers is then directed to a respective packet switch.
[0036]
As shown in FIG. 2, the distribution table stored in the distribution determination / adjustment unit 12-2 is capable of designating the number of the packet switch to be passed by the range of the hash value for each output line. Therefore, the distribution determination / adjustment unit 12-2 selects the output line based on the output line number output by the hash operation unit 12-1, and performs the hash operation output by the hash operation unit 12-1 for the selected output line. The range of the value is searched to determine the packet switch that outputs the packet.
[0037]
If the output line # 3 is selected and the hash value is 65000, it is determined in the output line # 3 that the hash value 65000 is in a range that specifies a packet switch. If the value 65000 is a value in the range of the packet switch # 3, an output switch number designating the switch port # 3 to the packet switch is output to the packet switch # 3 in order to output the packet to the packet switch # 3. Output to
[0038]
In accordance with this, the distribution unit 12-4 transfers the packet to the buffer connected to the switch port # 3 among the packet buffers 12-5.
Note that the value obtained by adding the distribution classifications set for each output line and stored for each output switch for each output line stored in the distribution determination / adjustment unit 12-2 for all output lines is the value of each packet switch. Is a value indicating the full load of the packet switch, it is necessary to set such that the balance of the full load to each packet switch is not significantly impaired. It is preferable that the total load on each packet switch is set to be equal.
[0039]
However, even if the total load on each packet switch is initially set to be equal, the load distribution due to the arriving real packets may change to an unbalanced one for each packet switch. is there. The load observing section 12-3 is arranged to deal with this.
The load observation unit 12-3 observes the output of the distribution unit 12-4 and measures the amount of packets addressed to each output line for each packet switch by observing, for example, the byte length. 2 is stored in a load distribution table as described in the block of the load observation unit 12-3. Then, when a predetermined time for load observation has elapsed, the storage contents of the load distribution table are supplied to the distribution determination / adjustment unit 12-2.
[0040]
The distribution determination / adjustment unit 12-2 calculates the average load of all the packet switches based on the stored contents of the load distribution table supplied from the load observation unit 12-3, and calculates the average load and the actual load of each packet switch. The difference between the load and the load is corrected to equalize the load of each packet switch.
For example, as a result of the load observation on the input side line # 0, as shown in FIG. 1, the load destined for the output side line # 0 is 0.2 via the packet switch # 0 and 0.2 The route is 0.2 for the route, 0.3 for the route of the packet switch # 2, and 0.2 for the route of the packet switch # 3. The distribution ratio of the output line # 0 to each packet switch is the ratio of the packet switch # It is assumed that the value is 0 to 0.25 for packet switch # 3, respectively.
[0041]
In this case, since the average of the load of each packet switch is 0.225, the distribution ratio to packet switch # 0 is increased by 0.025 (average load 0.225-actual load 0.2), and the The distribution ratio to the switch # 1 is also increased by 0.025, the distribution ratio to the packet switch is reduced by 0.075 (actual load 0.3-average load 0.225), and the distribution to the packet switch # 3 is performed. Increase ratio by 0.025. As a result, the load of the packet to the output line # 0 in each packet switch is leveled, so that the throughput of the entire switching system is improved. In extreme cases, if the packet flow is concentrated on one packet switch, the throughput of the configuration of FIG. 1 is reduced to 1/4 of the maximum throughput, but this can be avoided.
[0042]
Next, a technique for guaranteeing a failure of a packet switch in the switching system of the present invention will be described.
FIG. 3 shows a configuration of a packet flow distribution unit and a packet multiplexing unit when performing packet flow control using a monitoring packet.
In FIG. 3, reference numeral 12-1 denotes a hash operation using the IP source address of the device that transmitted the arriving packet, the IP destination address and the port number of the device that should receive the packet, and obtains a hash operation value. This is a hash operation unit that obtains the number of the output side line from the combination of the IP source address and the IP destination address or the MPLS label.
[0043]
12-2 determines a packet switch number to output the packet by referring to the distribution table based on the hash operation value and the output line number, and updates the distribution table according to the load distribution. It is an adjustment unit. Note that the distribution table is not shown in FIG.
A load observation unit 12-3 measures a load distribution and notifies the distribution determination / adjustment unit. In FIG. 3, the illustration of the load distribution table held by the load observation unit 12-3 is omitted.
[0044]
A distribution unit 12-4 distributes a packet that arrives and passes through the hash operation unit 12-1 to a plurality of packet switches according to a packet switch number output by the distribution determination / adjustment unit 12-2. -5 is a packet buffer provided for each packet switch.
A monitoring packet insertion unit 12-6 inserts a monitoring packet for confirming the normality of the packet switch. Since the monitoring packet is inserted for each packet switch, the monitoring packet insertion unit 12-6 has an independent section for each packet switch.
[0045]
The hash calculation unit 12-1, the distribution determination / adjustment unit 12-2, the load observation unit 12-3, the distribution unit 12-4, the packet buffer 12-5, and the monitoring packet insertion unit perform the packet flow processing shown in FIG. The distribution unit 12 is configured.
Reference numeral 31-1 denotes a monitoring packet extracting unit that extracts a monitoring packet from a packet flow arriving from a packet switch.
[0046]
Reference numeral 31-2 denotes a packet buffer for temporarily storing the packet flow from which the monitoring packet has been removed by the monitoring packet extracting unit 31-1.
A multiplexing unit 31-3 multiplexes packets read from the packet buffer 31-2 and outputs the multiplexed packets to the physical layer terminating unit 32 in FIG.
Here, as shown in FIG. 3, the packet flow distribution unit and the packet multiplexing unit are illustrated as a pair because, as described above, a specific input line interface is paired with a specific output line interface. Because it is. More specifically, assuming that an uplink packet is transmitted by an uplink connected to a specific input-side line interface, a downlink packet is transmitted by a downlink corresponding to the uplink one-to-one. Thus, four data transmission lines are configured. Therefore, in an actual router or the like, it is usual that the input-side line interface and the output-side line interface paired with the input-side line interface are mounted in the same package.
[0047]
In FIG. 3, the basics of a packet flow distribution unit composed of a hash calculation unit 12-1, a distribution determination / adjustment unit 12-2, a load observation unit 12-3, a distribution unit 12-4, and a packet buffer 12-5. In the configuration, the packet flow is distributed to the respective packet switches as described with reference to FIG.
Here, the monitoring packet insertion unit 12-6 inserts a monitoring packet for monitoring the packet switch into the packet flow read from the packet buffer 12-5 and sends the packet to each packet switch. . The monitoring packet is inserted once every predetermined time. However, it is preferable that the monitoring packet has a pattern that cannot appear in the data packet in order to clarify the distinction from the data packet.
[0048]
A packet switch, not shown in FIG. 3, switches a packet flow including a monitoring packet and sends the packet flow to a packet multiplexing unit constituting an output line interface. Therefore, a packet flow including the monitoring packet arrives at the monitoring packet extracting unit 31-1 in FIG.
The monitoring packet extracting unit 31-1 extracts a monitoring packet having a specific pattern from the arrived packet flow. The technique for extracting a signal of a specific pattern is a technique used in a synchronizer or the like, and will not be described in further detail. Instead of using the specific pattern, information indicating that the packet is a monitoring packet may be added to the header of the packet.
[0049]
Then, the monitoring packet extraction unit 31-1 transfers the monitoring packet extraction status, that is, the presence or absence of the monitoring packet extraction for each packet switch to the distribution determination / adjustment unit 12-2, and the distribution determination / adjustment unit 12- Reference numeral 2 refers to the state of extraction of the monitoring packet and distributes the packet to the packet switch.
That is, when the monitoring packets can be extracted from the ports corresponding to all the packet switches, the packets are distributed according to the already set distribution ratio as described above. On the other hand, if the monitoring packet cannot be continuously extracted for a predetermined time at the port corresponding to the particular packet switch because the particular packet switch is faulty or not implemented, the packet switch The distribution ratio is updated and the packet flow is distributed so that the packet to be distributed to the port is divided into the packet switches corresponding to the ports from which the monitoring packets have been extracted.
[0050]
FIG. 4 is a diagram for explaining the outline of the packet flow distribution processing when a packet switch fails. It is necessary to change the packet flow distribution both when the packet switch fails and when the packet switch is not installed. In this case, these two cases are simply referred to as “packet switch failure”. It has been described.
[0051]
FIG. 4A shows the distribution status before the occurrence of the failure. The distribution to the packet switches # 0 to # 3 is performed using the hash operation values TH # 0, TH # 1, and TH # 2 as boundaries. It indicates that
FIG. 4 (b) shows a translation situation at the time of failure. Here, a failure occurs in the packet switch # 1, and packets to be distributed to the packet switch # 1 are distributed to the packet switches # 0 and # 2. And an example of distribution to packet switch # 3. Therefore, distribution to the packet switch # 0, the packet switch # 2, and the packet switch # 3 is performed with the hash operation values TH # 0 'and TH # 2' as boundaries.
[0052]
FIG. 4C shows an example of the distribution status at the time of failure recovery, in which the original distribution status of FIG. 4A is restored when the failure of the packet switch # 1 is recovered. If it is necessary to update the distribution ratio due to the deviation of the actual load at the time of restoration from a failure, the distribution situation at the time of restoration from the failure is different from the original distribution situation.
[0053]
Here, since the faulty packet switch is not fixed, it is necessary to dynamically distribute the load of the faulty packet switch to a normal packet switch according to the fault condition. For this purpose, for example, a packet switch to be transferred may be determined based on a binary value pattern formed by specific bits of the hash operation value.
[0054]
Now, there are four packet switches, and one of the packet switches (this is referred to as packet switch # 1) has a failure, so packet switch # 0, packet switch # 2, and packet switch When transferring to the switch # 3, for example, when the LSB (Least Significant Bit) 3-bit pattern of the hash operation value is “000”, “001”, or “010”, the packet switch is set to # 0 and the LSB 3 bits of the hash operation If the pattern is “011”, “100”, and “101”, the packet switch is # 2. If the LSB 3-bit pattern of the hash operation is “110” and “111”, the packet switch is # 3. Good. In the case of this example, the number of packet switches is small, and the packet is switched to three packet switches according to the LSB 3-bit pattern of the hash operation. Are not evenly transferred to the same packet switch, but if the number of packet switches increases or if the number of bits used to specify the destination packet switch is selected as appropriate, It is easy to transfer to Even when another packet switch fails, the packet switch of the transfer destination can be determined based on the LSB 3-bit pattern of the hash value, and when another packet switch fails, May determine the destination packet switch based on the other three-bit pattern of the hash operation value.
[0055]
Also, there are four packet switches, two of which (hereinafter referred to as packet switch # 0 and packet switch # 1) have failed and packet switch # 2 and packet switch # 2 have failed. When transferring to the switch # 3, for example, the packet switch # 2 is set when the LSB1 bit pattern of the hash operation value is “0”, and the packet switch # 2 is set when the LSB1 bit pattern of the hash operation value is “1”. It should be set to 3.
[0056]
The number of bits used to determine the packet switch of the transfer destination is selected so that the number of patterns that the binary number formed by the bit number can take can cover the number of packet switches of the transfer destination. Just fine.
As described above, even when a packet switch has failed or is not installed, the packet flow can be distributed to a normally installed packet switch. The system throughput can be secured, and the reliability of the switching system can be improved. Also, by providing the packet switches redundantly in advance, it is possible to avoid a decrease in throughput at the time of failure.
[0057]
FIG. 2 shows the basic configuration of the packet flow distribution unit when the load is observed at the input side. FIG. 3 shows the failure or non-implementation of the packet switch by inserting a monitoring packet while observing the load at the input side. Although the configuration of the packet flow distribution unit and the packet multiplexing unit for determining and changing the distribution destination packet switch, the packet distribution ratio is updated according to the result of load observation on the output side, A configuration of a packet flow distribution unit and a packet multiplexing unit for determining whether a packet switch is faulty or not mounted by inserting a monitoring packet and changing the distribution destination packet switch is also possible.
[0058]
FIG. 5 shows the configuration of a packet flow distribution unit and a packet multiplexing unit that perform packet flow control based on load observation on the output side.
In FIG. 5, reference numeral 12-1 denotes a hash operation performed using the IP source address of the device that transmitted the arriving packet, the IP destination address of the device that should receive the packet, and the port number to obtain a hash operation value. This is a hash operation unit that obtains the number of the output side line from the combination of the IP source address and the IP destination address or the MPLS label.
[0059]
12-2 determines a packet switch number to output the packet by referring to the distribution table based on the hash operation value and the output line number, and updates the distribution table according to the load distribution. It is an adjustment unit. Note that the distribution table is not shown in FIG.
A distribution unit 12-4 distributes a packet that arrives and passes through the hash operation 12-1 to a plurality of packet switches according to the packet switch number output by the distribution determination / adjustment unit 12-2. Reference numeral 5 denotes a packet buffer provided for each packet switch.
[0060]
A monitoring packet insertion unit 12-6a inserts a monitoring packet for confirming the normality of the packet switch and a load distribution packet output by a load observation unit (described later) that measures a load distribution on the output side. Since the monitoring packet and the load distribution packet are inserted for each packet switch, the monitoring packet insertion unit 12-6a has an independent section for each packet switch.
[0061]
The packet flow / distribution unit 12 of FIG. 1 is controlled by the hash calculation unit 12-1, the distribution determination / adjustment unit 12-2, the distribution unit 12-4, the packet buffer 12-5, and the monitoring packet insertion unit 12-6a. Be composed.
Reference numeral 31-1 denotes a monitoring packet extracting unit that extracts a monitoring packet and a load distribution packet from a packet flow arriving from a packet switch. -The signal is supplied to the adjustment unit 12-2 and used for determining the packet switch to which the packet switch is to be transferred when there is a failure in the packet switch. The load distribution packet is supplied to the load observation unit described later, and the entire switching system is Used to determine the load distribution of
[0062]
Reference numeral 31-2 denotes a packet buffer for temporarily storing the packet flow from which the monitoring packet has been removed by the monitoring packet extracting unit 31-1.
A multiplexing unit 31-3 multiplexes packets read from the packet buffer 31-2 and outputs the multiplexed packets to the physical layer terminating unit 32 in FIG.
31-4 performs load observation on the packet flow from which the monitoring packet has been removed by the monitoring packet extracting unit 31-1, receives the load distribution transmitted from the other input-side line interface, and controls the entire switching system. The load distribution obtained by the load observation unit 31-4 is supplied to the distribution determination / adjustment unit 12-2, and is used for updating the distribution ratio when the load distribution changes. At the same time, a load distribution packet indicating the measured load distribution is inserted by the monitoring packet insertion unit 12-6a.
[0063]
Here, as shown in FIG. 5, the packet flow distribution unit and the packet multiplexing unit are illustrated as a pair for the same reason as described above.
here,
(1) The load observation unit 31-4 performs load observation on the packet flow from which the monitoring packet has been removed by the monitoring packet extraction unit 31-1.
(2) the distribution determination / adjustment unit 12-2 updates the distribution ratio according to the load distribution measured by the load observation unit 31-4;
(3) A failure or non-implementation of the packet switch is determined according to the extraction state of the monitoring packet output by the monitoring packet extraction unit 31-1, and the packet addressed to the failed or unimplemented packet switch is normally mounted. To a known packet switch
Has already been described in detail, and a duplicate description will be omitted.
[0064]
5 is characterized in that a load distribution packet indicating the load distribution measured by the load observation unit 31-4 is inserted from the monitoring packet insertion unit 12-6a and transmitted to each packet switch. Here, only the point will be described.
FIG. 5 shows a packet flow distribution unit forming a specific input line interface and a packet multiplexing unit forming an output line interface paired with the specific input line interface. That is, the load observation unit 31-4 in FIG. 5 measures the load distribution of each packet switch in the packet multiplexing unit that configures the specific output line interface.
[0065]
By the way, in order to update the distribution ratio in accordance with a change in the load distribution, as described with reference to FIG. 2, the load distribution measured for each packet switch for every output line is necessary. Therefore, in order to be able to update the distribution ratio in any of the packet flow distribution units constituting the switching system, it is necessary to use a packet switch for every output line measured in all the packet multiplexing units constituting the switching system. Each load distribution is required.
[0066]
That is, the load observation unit 31-4 of FIG. 5 transmits the load distribution packet via the monitoring packet insertion unit 12-6a because the load distribution measured by the packet multiplexing unit is calculated by the monitoring packet extraction units of all the packet multiplexing units. And the load distribution for each output line and for each packet switch.
The configuration shown in FIG. 2 updates the distribution ratio according to the load distribution on the input side line. The configuration shown in FIG. 3 receives a monitoring packet inserted into the configuration shown in FIG. The monitoring packet is extracted from the packet flow, and the packet flow is distributed according to the extraction state of the monitoring packet, avoiding a faulty or unmounted packet switch, and the distribution ratio is updated according to the load distribution on the input side line. The thing is the basic configuration.
[0067]
On the other hand, the configuration of FIG. 5 updates the distribution ratio according to the load distribution on the output side line, and distributes the packet flow avoiding a faulty or unmounted packet switch according to the monitoring packet extraction status. This is a combination of a configuration for updating the distribution ratio according to the load distribution on the output side line and a configuration for distributing packet flows avoiding a faulty or unmounted packet switch in accordance with the monitoring packet extraction status.
[0068]
Therefore, in the configuration of FIG. 5, the configuration in which the distribution ratio is updated based on the load distribution on the output line is a basic configuration corresponding to the basic configuration in which the distribution ratio is updated based on the load distribution on the input line.
The above switching system switches packets on a per output line basis, but forms a logical multi-link by bundling a plurality of output lines or forms part of an output line. In some cases, it is necessary to bundle logical links to form a logical multi-link and to provide flexibility in the capacity of the output side line.
[0069]
FIG. 6 is a diagram for explaining an outline of logical multi-link distribution.
In FIG. 6, 1-1 is an input line interface, 2-1 to 2-1c are packet switches, 3-1 to 3-1c are output line interfaces, and shown on the right side of each output line interface. Each is an output line. The configuration of FIG. 6 also has four input-side line interfaces, four 4 × 4 packet switches, and four output-side line interfaces, but for simplicity of illustration, three input-side line interfaces are used. Is not shown.
[0070]
In FIG. 6, the output side line # 0 and the output side line # 1 are bundled to form a logical multi-link # 0, and the output side line # 2 and the logical port # 3 which is a part of the output side line # 3. Of the logical multi-link # 1 is shown in FIG. In such a logical multi-link configuration, in order to distribute a packet from the input side line to, for example, the logical multi link # 0, the logical multi link # 0 is connected to the output side line # 0 and the output side line # 1. Therefore, it is necessary to distribute the packet to a plurality of physical / logical ports in the logical multi-link. Basically, the physical / logical port in the logical multi-link is determined based on the distribution information based on the hash operation. The packet flow distribution unit includes the distribution information for packet switch distribution and the logical multi-link. Control distribution information is required.
[0071]
FIG. 7 is a diagram illustrating a process of distributing a packet flow to a logical multi-link.
As shown in FIG. 7, the distribution determination / adjustment unit includes a multi-link distribution information table for setting a range of a hash operation value for each logical multi-link, and an output line and a logical unit based on the range obtained from the multi-link distribution information table. A multi-link information storage table for determining a port.
[0072]
Then, first, from the multi-link assignment information table, the range of the hash operation value in the logical multi-link is determined from the multi-link number and the hash operation value of the arriving packet. Next, it is determined from the multi-link information storage table which physical and logical ports constituting the logical multi-link the obtained range is.
[0073]
For example, when the hash value of the packet addressed to the logical multi-link # 0 is located in the range C of the logical multi-link # 0 on the multi-link distribution information table, the logical multi-link is stored in the logical multi-link information storage table. The information corresponding to the range C of # 0 is obtained, and the logical port # 2 of the output line # 2 is determined to be the output port.
[0074]
The distribution range in the multi-link distribution information table is set according to the bandwidth of each physical port and logical port in the logical multi-link.
The hash operation value for the multi-link is different from the hash operation value for determining the output port to the packet switch. The reason is that if the same hash operation value as that for determining the output port of the packet switch is used, the physical / logical port to be allocated in the logical multi-link and the packet switch to be allocated are uniquely determined. This is because the packet flow addressed to the logical multi-link cannot be distributed to a plurality of packet switches.
[0075]
For this purpose, a hash operation value for a logical multi-link may be obtained by a completely different hash function. To simplify the control, one hash operation value is converted to another hash operation value as shown in FIG. The value LSB to MSB may be rearranged in order from MSB to LSB. In any case, the selected packet switch and the selected logical multi-link can be independent.
[0076]
Although all of the above description relates to a switching system in which a packet is input, it is also possible to perform switching by packetizing data of an STM (Synchronous Transfer Mode) system.
FIG. 9 shows the configuration of a switching system according to a second embodiment of the present invention, which distributes STM packets obtained by packetizing data of the STM system.
[0077]
In FIG. 9A, 1-2 and 1-2c are input-side line interfaces, 2-2 through 2-2c are packet switches, and 3-2 and 3-2c are output-side line interfaces.
Here, an example is shown in which the number of input line interfaces and the number of output line interfaces are four, and the switch size of each packet switch is 4 × 4. Also, in FIG. 9, for simplification of the drawing, only two of the four input line interfaces and four output line interfaces are shown.
[0078]
The input-side line interfaces 1-2 and 1-2c respectively include a physical layer terminator 11 for terminating a signal of a lower layer protocol, an STM packet generator 13 for generating an STM packet from STM data, and the same output-side line. A packet flow distribution unit 12a for distributing packets addressed to the packet switches 2-2 to 2-2c is provided.
[0079]
The output-side line interfaces 3-2 and 3-2c receive the output of the packet multiplexing unit 31a and the output of the packet multiplexing unit 31a, respectively, for multiplexing the packets input from the respective packet switches. A physical layer terminating unit 32 for forming a signal and sending the signal to an output line is provided.
Further, the plurality of packet switches are independent of each other.
[0080]
The configuration of FIG. 9 is characterized in that the conversion between STM data and STM packets and the high-speed processing are relatively easy in the physical layer, and the high-speed processing is performed. The point is that packets addressed to the same output side line are distributed to a plurality of packet switches 2-2 to 2-2c to reduce the speed of packet processing which is relatively difficult to increase in speed. As a result, even if the packet processing is performed at a low speed, a high-speed line interface can be accommodated, and a large-capacity packet switching system can be configured.
[0081]
FIG. 9B shows an example of an STM frame, in which the line interface is OC48.
In the STM system, unlike packet communication, data of each channel is multiplexed in a time-division, fixed-length time slot. Therefore, the STM data is converted into fixed-length packets for each channel. Then, the STM packet obtained by converting the STM data is converted into the same packet in the same manner as in the packet switching system described above, in which the packet of the same packet flow is distributed so as to pass through the same packet switch.・ Control to pass through the switch.
[0082]
However, since the STM packet is a block of data obtained by dividing the STM data into fixed lengths, there is no address indicating a flow unlike an IP packet. Therefore, STM packets generated from the same time slot are assigned to the same packet switch using the time slot number of the original STM data.
[0083]
When the line interface is OC48, since STM packets are generated in 48 fixed packet slots corresponding to the 48 time slots # 0 to # 47, the time slot numbers # 0 to # 47 are used. Select a packet switch according to.
FIG. 9C shows an example of the distribution information possessed by the packet flow distribution unit, and shows an example of the distribution information when the line interface is the OC48. For example, if the packet slot that generated the STM packet is # 13, the STM packet is distributed to the packet switch # 1.
[0084]
As described above, the STM packet is generated in a fixed time slot for each STM channel, and the STM packet in the time slot is distributed to the same packet switch. Packet order can be guaranteed.
In the above description, for simplicity of explanation, the configuration of FIG. 9 has been described as being limited to a switching system that performs switching by packetizing STM data. be able to.
[0085]
That is, since it is possible to determine in advance whether the input data is an asynchronous packet or a synchronous STM data, if the input data is packet data, the input data is set to bypass the STM packet generation unit 13 and the packet flow is set. The distribution unit 12a is set to select a packet switch based on a hash operation value. If the packet switch is STM data, the STM packet generation unit 13 is set to packetize the STM data. In 12a, it may be set so that the packet switch is selected according to the STM time slot.
[0086]
As described above, when packet data and packetized STM data coexist, in order to reduce the delay time and fluctuation of the delay time of the packetized STM data, the input-side line interface and the output-side line interface are used. QoS (Quality of Service) is stored in the packet buffer and the packet buffer of the packet switch.
The Service class includes a plurality of packet buffer units, and by performing read control according to the QoS class, STM packets can be switched with the highest priority.
[0087]
FIG. 10 shows a configuration of a packet buffer in the case where there are a plurality of QoS classes, and it is assumed that the packet buffer is provided for the input-side line interface, and the distribution unit is also shown.
In FIG. 10, 12-4a is a distribution unit, and 12-5a is a packet buffer. The packet buffer 12-5a-1 is a packet buffer corresponding to a plurality of QoS classes, and 12-5a-2 is a read control unit for reading packets from the packet buffer 12-5a-1 according to the QoS class. It is.
[0088]
The above description does not assume that the packet flow exceeds the transfer rate allowed for the packet switch port, but the transfer rate allowed for the packet switch port due to the arrival of bursty packet flows. In some cases. What will be described hereinafter is the configuration of the packet buffer that takes measures against over-rate.
[0089]
FIG. 11 shows a configuration (part 1) of a packet buffer that takes measures against over-rate, and also shows a distribution unit assuming that it is provided for an input-side line interface.
In FIG. 11, 12-4a is a distribution unit, and 12-5b is a packet buffer. The packet buffer 12-5b includes a packet buffer 12-5b-1 corresponding to a normal packet flow, and a read controller 12-5b- which controls reading from the packet buffer 12-5b-1. 2. It has a packet buffer unit 12-5b-3 for temporarily storing overflow packets and a read control unit 12-5b-4 for controlling reading from the packet buffer unit 12-5b-3. The packet buffer units 12-5b-1 and 12-5b-3 have buffers corresponding to a plurality of QoSs, and the readout control units 12-5b 2 and 12-5b-4 support a plurality of QoSs. It is assumed that the read control function is provided.
[0090]
The configuration of FIG. 11 operates as follows.
That is, when a packet of the same flow exceeding the transfer rate permitted by the packet switch arrives and congestion occurs in the packet buffer 12-5b-1, the packet of the flow is transferred to the packet buffer unit 12-5b. -3 for temporary storage. Then, when the congestion in the packet buffer 12-5b-1 is resolved, the packet is read out from the packet buffer 12-5b-3 for waiting, and the packet in the packet buffer 12-5b-1 in which the congestion has occurred earlier is read out. -Transfer the packet waiting in the buffer. As a result, a temporarily generated over-rate can be avoided.
[0091]
FIG. 12 shows the configuration of a packet buffer (part 1) which takes measures against over-rate. FIG. 12 (a) shows the configuration of the packet buffer in the input line interface, and FIG. 12 (b) shows the output line interface. 2 is a configuration of the packet buffer in FIG.
In FIG. 12A, reference numeral 12-7 denotes an SN assigning unit that assigns a sequence number (SN) to a packet, 12-4a denotes a distribution unit, and 12-5a denotes a packet buffer. The packet buffer 12-5a includes a packet buffer 12-5a-1 and a read control unit 12-5a-2.
[0092]
In FIG. 12B, reference numeral 31-2b denotes a packet buffer, which is a packet buffer 31-2b-1 for storing a normal packet flow, and a read control for reading the packet buffer 31-2b-1. Unit 31-2b-2, a packet buffer 31-2b-3 for storing a packet to which a sequence number is assigned, and a read control unit 31-2b-5 for controlling read of the packet buffer 31-2b-3. I have.
[0093]
The configuration of FIG. 12 operates as follows.
That is, when the rate of one packet flow exceeds the transfer rate allowed by the packet switch, a sequence number is added to the packet of the flow by the SN assigning unit 12-7, and the packet to which the sequence number is added is added. Is forcibly distributed evenly to four packet switches by, for example, round robin control in the distribution unit 12-4a. Then, in the output side line interface, the packet with the sequence number is stored in the packet buffer 31-2b-3, and the packets are read out in the order of the sequence numbers under the control of the read control unit 31-2b-5.
[0094]
Accordingly, it is possible to cope with not only a temporary over-rate but also a long-term over-rate, and it is possible to avoid a decrease in throughput.
The description of the technology of the present invention has been completed above. However, there is a matter in which it is better to clarify the procedure of the process by using a flowchart.
[0095]
FIG. 13 is a flowchart of the packet flow distribution processing, and also illustrates the processing related to FIGS. 2, 6, and 9. Hereinafter, description will be made along the reference numerals in FIG.
S1. It is determined whether the arrived packet is an STM packet.
S2. If it is determined in step S1 that the arriving packet is not an STM packet (No), since the arriving packet is an IP packet or the like, a hash operation is performed using a source address, a destination address, and the like.
[0096]
S3. It is determined whether it is necessary to form a logical multi-link.
If it is not necessary to form a logical multi-link (No), the process jumps to step S8.
S4. If it is determined in step S3 that it is necessary to form a logical multi-link (Yes), the LSB to MSB of the hash operation value obtained in step S2 are sequentially changed from MSB to LSB.
[0097]
S5. In step S4, the designated logical multi-link group in the multi-link distribution information table is referred to using the hash operation value obtained by exchanging the LSB and the MSB.
S6. The range information in the specified logical multi-link group of the multi-link distribution information table is acquired.
[0098]
S7. The output line and the logical port are acquired from the multi-link information storage table using the range information acquired in step S6.
S8. Obtain the packet switch number from the hash operation value.
S9. On the other hand, if it is determined in step S1 that the arrived packet is an STM packet (Yes), the output line and the packet switch number are fixedly acquired by the time slot in which the STM packet was generated.
[0099]
S10. After the processing in step S8 and step S9, it is determined whether the designated packet switch is faulty or not mounted. This can be determined by checking the monitoring packet for monitoring the state of the packet switch.
If the designated packet switch is not faulty or not mounted (No), a series of distribution processing ends.
[0100]
S11. In step S10, when it is determined that the designated packet switch is faulty or not mounted (Yes), the packet allocated to the faulty or non-mounted packet switch is distributed to another packet switch, and the failure is determined. Alternatively, the packet is distributed while avoiding the unmounted packet switch, and the series of processes is terminated.
FIG. 14 is a flowchart of the sorting information update at the time of additional observation on the input side, and shows processing related to FIG. Hereinafter, description will be made along the reference numerals in FIG.
[0101]
S21. Receive the packet.
S22. Measure the packet flow rate for each output line and packet switch.
S23. It is determined whether or not the office time set for performing the load observation has elapsed.
If it is determined that the predetermined time has not elapsed (No), the process jumps to step S21 and the subsequent processing is continued.
[0102]
S24. If it is determined in step S23 that the office time has elapsed (Yes), the average load of each packet switch is calculated.
S25. The average load calculated in step S24 is compared with the actual load on the packet switch.
S26. The distribution ratio set in the distribution table is updated according to the difference between the average load and the actual load, and a series of processing ends.
[0103]
FIG. 15 is a flowchart of the sorting information update at the time of load observation on the output side, and shows processing related to FIG. Hereinafter, description will be made along the reference numerals in FIG.
S31. Receive the packet.
S32. It is determined whether the received packet is a load distribution packet.
[0104]
If the received packet is not a load distribution packet (Yes), the process jumps to step S36.
S33. In step S32, if the received packet is not a load distribution packet but a packet for performing normal communication (No), the observation value of the packet amount for each line and for each packet switch in the load distribution table is updated. .
[0105]
S34. It is determined whether or not a predetermined time that is a time for observing the packet amount has elapsed.
If the predetermined time has not elapsed (No), there is no need to summarize the results of the load observation, so that the process jumps to step S31 and continues the subsequent processing.
S35. If the predetermined time has elapsed in step S35 (Yes), the observed load information is inserted into the load distribution packet and transmitted.
[0106]
S36. In step S32, if the received packet is a load distribution packet (Yes), after the processing in step S35 is completed, the average load for each packet switch is calculated.
S37. The average load calculated in step S24 is compared with the actual load on the packet switch.
[0107]
S38. The distribution ratio set in the distribution table is updated according to the difference between the average load and the actual load, and a series of processing ends.
(Supplementary Note 1) A packet arriving from an input side line is distributed to a plurality of packet switches according to a calculation value based on information added to the packet and a packet flow distribution division set for each output side line. A packet switching system that performs switching, multiplexes packets for each output line, and transmits the multiplexed packets,
Distribute packet flows with the same additional information to the same packet switch,
Updates the distribution classification of the packet flow according to the result of observing the load state of the packet arriving from the input line for each packet switch and output line.
A switching system, characterized in that:
[0108]
(Supplementary Note 2) A packet arriving from an input line is distributed to a plurality of packet switches in accordance with an operation value based on information added to the packet and a packet flow distribution set for each output line. A switching system for switching, multiplexing and transmitting packets for each output line,
According to the result of observing the load state of the packet arriving from the packet switch for each packet switch and each input line, the distribution division of the packet flow is updated, and the load state for the packet switch is updated. Out the packet flow with the result of the observation
A switching system, characterized in that:
[0109]
(Supplementary Note 3) The switching system according to any of Supplementary Note 1 or 2, wherein
A packet flow in which a monitoring packet for monitoring the state of the packet switch is inserted is transmitted to the packet switch, and the presence or absence of the monitoring packet inserted in the packet flow arriving from the packet switch is transmitted. Updates the distribution ratio of the packet flow according to the failure / unmounted information of the packet switch due to
A switching system, characterized in that:
[0110]
(Supplementary Note 4) In any of the switching systems according to any of Supplementary Notes 1 to 3,
Two calculated values based on the information added to the packet arriving from the input line are obtained,
Specify the port of the packet switch that outputs the packet by one operation value,
Specify the output port to output the packet by the other operation value
A switching system, characterized in that:
[0111]
(Supplementary Note 5) Synchronous system data arriving from the input line is packetized for each time slot in the synchronous system,
Sending packets corresponding to the same time slot of the synchronous system to the same packet switch and performing packet switching;
Converts packetized data for each output line to synchronous system data and sends out
With configuration
A switching system, characterized in that:
[0112]
(Supplementary note 6) In the switching system according to any one of supplementary notes 1 to 4,
The packet flow distribution division is set so that the load of the packet passing through the plurality of packet switches is equalized.
A switching system, characterized in that:
[0113]
(Supplementary note 7) In the switching system according to any one of supplementary notes 1 to 4,
If congestion occurs when a packet distributed to the packet switch exceeds the processing amount of the packet switch, the packet is evacuated to a spare packet buffer,
After the congestion is released, the packet saved in the spare packet buffer is transferred to a packet buffer connected to a packet switch that should originally process the packet.
A switching system, characterized in that:
[0114]
(Supplementary Note 8) In the switching system according to any one of supplementary notes 1 to 4,
If a packet distributed to the packet switch exceeds the processing capacity of the packet switch and congestion occurs, a sequence number is added to the packet and the packet is distributed equally to each packet switch.
Read in sequence number order at output side of each packet switch
A switching system, characterized in that:
[0115]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, even when the line speeds of the input side line and the output side line are high, a switching system capable of switching large-capacity packets while suppressing packet processing which is difficult to increase at a low speed. Can be realized.
That is, the switching system of the first invention distributes packet flows having the same additional information to the same packet switch, and loads the packets arriving from the input line on each of the packet switch and output line. Since the distribution division of the packet flow is updated according to the result of observing the state, the distribution division of the packet flow corresponds to the changing load state, and the load of the packet switch is leveled. And the speed of packet processing in the switching system can be reduced. Further, since packet flows having the same additional information pass through the same packet switch, there is no need to change the order of packets on the output side line.
[0116]
Further, the switching system of the second invention transmits a packet flow in which a monitoring packet for monitoring the state of the packet switch is inserted to the packet switch, and arrives from the packet switch. Since the distribution ratio of the packet flow is updated according to the failure / non-implementation information of the packet switch due to the presence or absence of the monitoring packet inserted in the packet flow, the distribution division of the packet flow is changed to a changing load state. Therefore, the load of the packet switch can be leveled, and the speed of packet processing in the switching system can be reduced.
[0117]
Further, the switching system of the third invention updates the distribution division of the packet flow in accordance with the result of observing the load state of each packet switch and each input line of the packet arriving from the packet switch. At the same time, the packet flow into which the result of observing the load state is inserted is transmitted to the packet switch, so that the distribution of the packet flow corresponds to the changing load state. The load can be leveled, and the packet processing in the switching system can be slowed down.
[0118]
Further, the switching system of the fourth invention obtains two operation values based on information added to the packet arriving from the input side line, and determines the port of the packet switch which outputs the packet by one of the operation values. Since the output side line or the output side logical port for outputting the packet is specified by the other operation value, the output side line capacity can be arbitrarily set.
[0119]
Further, in the switching system according to the fifth invention, the data of the synchronous system arriving from the input side line is packetized for each time slot in the synchronous system, and the packet corresponding to the same time slot of the synchronous system is converted into the same packet.・ Sending to the switch, packet switching, and converting data packetized for each output line into data of the synchronous system and transmitting the data. Therefore, data switching of the synchronous system can be performed by packet switching technology. it can. Therefore, by combining the technique of the present invention with any of the techniques of the first to fourth aspects, it becomes possible to switch synchronous data and packet data by a common switching technique.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a first embodiment of a packet switching system according to the present invention.
FIG. 2 is a basic configuration of a packet flow distribution unit in the configuration of FIG. 1;
FIG. 3 is a configuration of a packet flow distribution unit and a packet multiplexing unit when packet flow control is performed by a monitoring packet.
FIG. 4 is a view for explaining an outline of a packet flow distribution process when a packet switch fails.
FIG. 5 is a configuration of a packet flow distribution unit and a packet multiplexing unit that perform packet flow control based on load observation at an output side.
FIG. 6 is a view for explaining an outline of logical multi-link distribution.
FIG. 7 is a view for explaining a process of distributing packets to logical multi-links.
FIG. 8 is a view for explaining the relationship between hash values and logical multi-link distribution.
FIG. 9 shows a second embodiment of the packet switching system of the present invention.
FIG. 10 is a configuration of a packet buffer unit in the configuration of FIG. 9;
FIG. 11 shows a configuration of a packet buffer unit that takes measures against over-rate (part 1).
FIG. 12 shows the configuration of a packet buffer unit that takes measures against over-rate (part 2).
FIG. 13 is a flowchart of a packet flow distribution process.
FIG. 14 is a flowchart of updating sorting information when load monitoring is performed on the input side.
FIG. 15 is a flowchart of updating sorting information when load monitoring is performed on the output side.
FIG. 16 shows a conventional general packet switching system.
FIG. 17 shows a conventional bit switching packet switching system.
FIG. 18 shows a conventional packet switching system of the packet slice type (part 1).
FIG. 19 shows a packet switching system (part 2) of a conventional packet slice method.
[Explanation of symbols]
1-1, 1-1c Input side line interface
1-2, 1-2c Input-side line interface
1-3, 1-3c Input-side line interface
1-4, 1-4c Input-side line interface
1-5, 1-5c Input-side line interface
1-6, 1-6c Input-side line interface
2-1 2-1a, 2-1b, 2-1c Packet switch
2-2, 2-2a, 2-2b, 2-2c Packet Switch
2-3, 2-4, 2-4 (α-1) packet switch
2-5, 2-5 (α-1) crossbar switch
3-1 3-1a 3-1b 3-1c Output-side line interface
3-2, 3-2c Output line interface
3-3, 3-3c Output side line interface
3-4, 3-4c Output line interface
3-5, 3-5c Output side line interface
11 Physical layer termination
12 Packet flow distribution unit
12a Packet flow distribution unit
12-1 Hash operation unit
12-2 Distribution judgment / adjustment unit
12-3 Load observation section
12-4 Distribution unit
12-4a Distribution unit
12-4b Distribution unit
12-5 Packet buffer
12-5a Packet buffer
12-5a-1 Packet buffer section
12-5a-2 Read control unit
12-5b Packet buffer
12-5b-1 Packet buffer section
12-5b-2 Read control unit
12-6 Monitoring Packet Insertion Unit
12-6a Monitoring packet insertion unit
12-7 SN Assignment Unit
13 STM packet generator
14 Packet processing unit
15-bit slice section
16 Packet slice section
16a Packet slice section
17 Scheduler
31 Packet Multiplexer
31a Packet multiplexing unit
31-1 Monitoring Packet Extraction Unit
31-2 Packet buffer
31-2a Packet buffer
31-2a-1 Packet buffer section
31-2a-2 Read control unit
31-2b Packet buffer
31-2b-1 Packet buffer section
31-2b-2 Read control unit
31-2b-3 Packet buffer section
31-2b-4 Selector
31-2b-5 Read control unit
31-3 Multiplexer
31-3a Multiplexer
31-4 Load observation section
32 Physical layer termination
33 STM packet decomposer
34 bit merge part
35 Packet order change unit

Claims

A packet arriving from the input side line is distributed to a plurality of packet switches according to a calculation value based on information added to the packet and a packet flow distribution division set for each output side line, and packet switching is performed. A packet switching system for multiplexing and transmitting packets for each side line,
Distribute packet flows with the same additional information to the same packet switch,
A switching system for updating a distribution division of the packet flow according to a result of observing a load state of a packet arriving from the input line on each of a packet switch and an output line.

A packet arriving from the input side line is distributed to a plurality of packet switches according to a calculation value based on information added to the packet and a packet flow distribution division set for each output side line, and packet switching is performed. A switching system for multiplexing and transmitting packets for each side line,
According to the result of observing the load state of the packet arriving from the packet switch for each packet switch and each input line, the distribution division of the packet flow is updated, and the load state for the packet switch is updated. A switching system for transmitting a packet flow into which a result of observing a packet is inserted.

A switching system according to claim 1 or claim 2, wherein
A packet flow in which a monitoring packet for monitoring the state of the packet switch is inserted is transmitted to the packet switch, and the presence or absence of the monitoring packet inserted in the packet flow arriving from the packet switch is transmitted. A switching system for updating a distribution ratio of the packet flow according to failure / non-implementation information of the packet switch according to (1).

A switching system according to any one of claims 1 to 3,
Two calculated values based on the information added to the packet arriving from the input line are obtained,
Specify the port of the packet switch that outputs the packet by one operation value,
A switching system for designating an output port to output the packet by another operation value.

Synchronous system data arriving from the input line is packetized for each time slot in the synchronous system,
Sending packets corresponding to the same time slot of the synchronous system to the same packet switch and performing packet switching;
A switching system comprising a configuration for converting data packetized for each output line into data of a synchronous system and transmitting the data.