JP2004173310A - Ａｔｍ形式の転送レイヤおよび転送スイッチを動作させる方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 より高いデータ伝送レートを可能にするＡＴＭスイッチのような改善された転送スイッチおよび転送レイヤを提供する。
【解決手段】 スイッチ２１６と数Ｎの通信チャネル２１８の間で使用されるＡＴＭ形式の転送レイヤである。各通信チャネル２１８はおのおのＰまでのセルの長さを有するセルのキューを格納するための第２の格納構成Ｂ_０，…，Ｂ_Ｎ−１を有し、該第２の格納構成の１つはその中に最小数Ｍのセルが格納されればビジー状態になり、ここでＭはＰより小さいかまたは等しい。各通信チャネルはスイッチキューの１つに割り当てられる。転送レイヤ２１７はＬのセルまでの長さを有するセルのキューを格納するための第３の格納構成Ｔを有する。さらに、転送レイヤ２１７は第２の格納構成がビジー状態にあればスイッチキューの１つからのセルの第３の格納構成への入力を選択的にディスエーブルする。
【選択図】 図５

Description

本発明はスイッチング手段と数多くの通信チャネルの間で使用される形式の転送レイヤ（ｔｒａｎｓｆｅｒ ｌａｙｅｒ）に関する。さらに、本発明は同じ形式の転送レイヤを有する転送スイッチの動作のための方法に関する。

転送スイッチ（ｔｒａｎｓｆｅｒ ｓｗｉｔｃｈｅｓ）は主として通信ネットワークのために使用される。イーサネット、トークンリング、およびＦＤＤＩのような、いくつかの形式の通信ネットワークがある。いくつかのネットワークは非同期転送モード（ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｔｒａｎｓｔｅｒ ｍｏｄｅ）の電気通信概念を使用する。この概念は特に高速仮想ネットワーキングの新生の分野において有利である。

前記非同期転送モード（ＡＴＭ）は標準委員会により数多くの広帯域統合サービスデジタルネットワークのプロトコルスタック内での基礎をなす輸送技術として選定されてきている。これに関して、「輸送（ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）」はＡＴＭスイッチングおよび多重化技術をデータリンクレイヤにおいて使用しネットワーク内でソースからデスティネイションへとエンドユーザのトラフィックを伝達することに言及している。標準化されたＡＴＭ電気通信概念の説明はＰＴＲ Ｐｒｅｎｔｉｃｅ Ｈａｌｌによって出版された、１９９３年の、「ＡＴＭユーザ−ネットワークインタフェース仕様（ＡＴＭ ｕｓｅｒ−ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）」と題するＡＴＭフォーラムの出版物に見ることができる。

図１は、非同期転送モードのネットワークの例を示す。該ＡＴＭネットワークそれ自体はネットワーク領域１内に概略的に示されている。ネットワーク領域１はＡＴＭスイッチ２，３および４を含む。ネットワーク領域１は図面に示されていないより多くの数のさらに他の転送スイッチを含んでいてもよい。転送スイッチ２，３および４は通信リンク５，６および７を介して相互接続されている。通信リンク５，６および７のおのおのは１つまたはそれ以上の転送スイッチを含む。これによって、ネットワークが確立される。

一例として、図１においては、プライベートネットワーク１１，１２および１３が通信リンク８，９および１０を介してネットワーク領域１のＡＴＭネットワークに接続されている。情報はいわゆるセルによってそのようなネットワーク上で相互交換される。図２は、前記ＡＴＭ標準に従ったそのようなセルの構造を示す。該セルはネットワークの仮想接続（ｖｉｒｔｕａｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を介して伝達されるべき１片の（ａ ｐｉｅｃｅ ｏｆ）情報を含むペイロード１４を備えている。さらに、前記セルは制御情報を備えたセルヘッダ１５を含む。前記ＡＴＭ標準によれば、セルのＧＦＣフィールドは一般的なフロー制御データを備え、ＶＣＩフィールドは仮想接続識別子を含み、ＶＰＩフィールドは仮想パス識別子を含み、かつフィールドＰＴはペイロード形式を識別する。

さらなる制御フィールドはＣＬＰフィールドであり、これはセルの明確な喪失優先度（ｅｘｐｌｉｃｉｔ ｌｏｓｓ ｐｒｉｏｒｉｔｙ）を任意選択的に示すＣＬＰフィールドおよびエラー訂正の目的で使用されるＨＥＣフィールドである。

図３は、前記標準化されたＡＴＭネットワークのために使用できる形式の転送スイッチの概略図を示す。図３に示される形式の転送スイッチは従来技術においてよく知られておりかつネットワークにおけるスイッチングのために広く使用されている。転送スイッチ（Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｓｗｉｔｃｈｅｓ）は仮想接続に属するデータセルを物理的リンクによって転送するために使用される。

該転送スイッチはスイッチ１６、転送レイヤ１７および通信チャネル１８を具備する。スイッチ１６のスイッチ自体は図面には示されておらず、ＦＩＦＯ Ｓ_０〜Ｓ_Ｎ−１のみが示されている。スイッチ１６のＮのＦＩＦＯ Ｓ_０，Ｓ_１，Ｓ_２，…，Ｓ_Ｎ−１は数Ｎのスイッチキューの格納のための格納手段である。該スイッチキューはスイッチ１６の出力をバッファリングする働きをなす。

前記ＦＩＦＯ Ｓ_０は格納ロケーションＣ_０１，Ｃ_０２，…，Ｃ_０６を含む。これらの格納ロケーションのおのおのは完全なＡＴＭセル（図２を参照）を保持するための容量を有する。スイッチ１６の他のＦＩＦＯ Ｓ_１，Ｓ_２，…，Ｓ_Ｎ−１についても、特に格納セルＣ_{Ｎ−１，０}およびＣ_{Ｎ−１，６}については同様である。ＦＩＦＯ Ｓ_０〜Ｓ_Ｎ−１のおのおのは６つのＡＴＭセルをバッファリングする容量を有する。従って、おのおの６セルまでの長さを有する数Ｎのスイッチキューがスイッチ１６のＦＩＦＯに格納できる。

ＦＩＦＯ Ｓ_０〜Ｓ_Ｎ−１のおのおのの出力はセルのバス１９を介して転送レイヤ１７に接続されている。転送レイヤ１７は、Ｌ＝６ ＡＴＭセルまでの長さを有するセルのキューを格納するためのＦＩＦＯ ２０を具備する。ＦＩＦＯ ２０はバス１９を介してスイッチキューからＡＴＭセルを受け、該スイッチキューはスイッチ１６のＦＩＦＯ Ｓにおいて実現されこれらのセルに対してＡＴＭレイヤ機能を行いかつそれらを発信（ｏｒｉｇｉｎａｔｉｎｇ）スイッチキューに従って通信チャネル１８へと供給する。

転送レイヤ１７のＦＩＦＯ ２０はＬ＝６の格納ロケーション２１，２２，２３，２４，２５および２６を具備する。おのおのの格納ロケーション２１〜２６は１つの完全なＡＴＭセルを保持する容量を有する。

ＦＩＦＯ ２０の出力はセルのバス２７を介して通信チャネル１８に接続されている。該セルのバスは、ＡＴＭフォーラムによって出版された、１９９５年４月１０日の「ＵＴＯＰＩＡ、ＡＴＭ−ＰＨＹインタフェース仕様（ＵＴＯＰＩＡ，ａｎ ＡＴＭ−ＰＨＹ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）」、レベル２、バージョン０．８、において規定された、ＵＴＯＰＩＡセルバスの形式のものとすることができる。転送レイヤ１７は、モトローラのＭＣ９２５００型のような、マイクロプロセッサによって実現することができる。

通信チャネル１８は数多くのＮの物理的ラインＬ_０〜Ｌ_Ｎ−１を具備する。ラインＬ_０〜Ｌ_Ｎ−１はいわゆる物理層（ＰＨＹ）接続を確立する働きをなす。そのような物理的接続の例は図１に示される通信リンク５，６，７および８，９，１０である。

前記物理的ラインＬ_０〜Ｌ_Ｎ−１のおのおのは出力バッファに接続されている。図３に示される例においては、出力バッファＢ_０，Ｂ_１，…，Ｂ_Ｎ−１はＦＩＦＯである。該ＦＩＦＯ Ｂ_０〜Ｂ_Ｎ−１のおのおのは１０の格納ロケーションを有し、そのおのおのは１つの完全なＡＴＭセルを保持するのに十分な格納容量を有する。出力バッファＢ_０は格納ロケーションＤ_０１，Ｄ_０２，…，Ｄ_０，１０を有し、一方ＦＩＦＯ Ｂ_Ｎ−１は格納ロケーションＤ_{Ｎ−１，０}，Ｄ_{Ｎ−１，１}，…，Ｄ_{Ｎ−１，１０}を有する。従って、この場合ＦＩＦＯによって実現される、通信チャネル１８の格納手段はおのおのＰ＝１０までのセルの長さを有する出力セルキューを保持することができる。前記セルは転送レイヤ１７からセルバス２７を介して通信チャネル１８のＦＩＦＯに入力される。

典型的には、ＡＴＭスイッチングシステムにおいては、スイッチ１６のＦＩＦＯ Ｓ_０〜Ｓ_Ｎ−１および通信チャネル１８のＦＩＦＯ Ｂ_０〜Ｂ_Ｎ−１の間には１対１の関係があり、０≧ｘ＞Ｎとして、ＦＩＦＯ Ｓ_ｘから発生するセルはバス１９、ＦＩＦＯ ２０およびバス２７を介してその対応するＦＩＦＯ Ｂ_ｘに転送される。言い換えれば、前記物理的ラインＬ_０〜Ｌ_Ｎ−１のおのおのはスイッチ１６のＦＩＦＯ Ｓ_０〜Ｓ_Ｎ−１の内の１つに明白に割り当てられかつ逆も同様である。

前記ＦＩＦＯ ２０の格納ロケーション２１〜２６に示された数は現在ＦＩＦＯ ２０の特定の格納ロケーションに格納されているセルの始端（ｏｒｉｇｉｎ）を表す。例えば、格納ロケーション２１に格納されたセルはＦＩＦＯ Ｓ_０から始まり、格納ロケーション２２に格納されたセルはＦＩＦＯ Ｓ_５（これは図面には示されていない）から始まり、かつ格納ロケーション２６に格納されたセルもまたＦＩＦＯ Ｓ_０から始まる。従って、図３は転送スイッチの動作のスナップシュートまたはスナップ写真を示している。
特開平７−２８３８１３号公報

本発明は、より高いデータ伝送レートを可能にする、改善された転送レイヤおよびＡＴＭスイッチのような改善された転送スイッチを提供することを目的とする。

さらに、本発明は転送スイッチを動作させるための改善された方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、スイッチング手段と数Ｎの通信チャネルの間で使用されるよう構成された転送レイヤが提供され、前記スイッチング手段は数Ｎのスイッチキューの格納のための第１の格納手段を有し、前記通信チャネルのおのおのはＰのセルまでの長さを有するセルのキューを格納するための第２の格納手段を有し、前記第２の格納手段のおのおのは最小数Ｍのセルがそこに格納されていればビシー状態にあり、この場合ＭはＰより小さいかまたは等しく、前記通信チャネルのおのおのは前記スイッチキューの１つに割り当てられ、前記転送レイヤは：Ｌまでのセルの長さを有するセルのキューを格納するための第３の格納手段、およびもし前記割り当てられた通信チャネルの前記第２の格納手段がビジー状態にあれば前記スイッチキューの１つからのセルの前記転送レイヤの前記第３の格納手段への入力をディスエーブルする論理手段を備えている。

さらに、本発明はスイッチング手段と数Ｎの通信チャネルの間で使用されるよう構成された転送レイヤを提供し、前記スイッチング手段は数Ｎのスイッチキューを格納するための第１の格納手段を有し、前記通信チャネルのおのおのはＰまでのセルの長さを有するセルのキューを格納するための第２の格納手段を有し、前記第２の格納手段のおのおのの１つはもし最小数Ｍのセルがそこに格納されていればビジー状態にあり、この場合ＭはＰより小さいかまたは等しく、前記通信チャネルのおのおのは前記スイッチキューの１つに割り当てられ、前記転送レイヤは：前記スイッチキューのおのおのに対してＬまでのセルの長さを有するセルのキューの格納のための第３の格納手段を具備する。

本発明はまた転送スイッチを動作させるための方法を提供し、該転送スイッチはスイッチング手段、数Ｎの通信チャネルおよび転送レイヤを具備し、前記通信チャネルのおのおのはＰまでのセルの長さを有するセルのキューを格納するための格納手段を有し、前記格納手段のおのおのの１つはもし最小数Ｍのセルがその中に格納されていればビジー状態にあり、この場合ＭはＰより小さいかまたは等しく、前記方法は：前記ビジー状態の発生のために前記格納手段を監視する段階、前記ビジー状態の発生に応じて前記スイッチング手段から前記転送レイヤへのセルの入力をディスエーブルする段階を具備する。

さらに、本発明は転送スイッチを動作させるための方法を提供し、該転送スイッチはスイッチング手段、数Ｎの通信チャネルおよび転送レイヤを具備し、前記スイッチング手段は数Ｎのスイッチキューの格納のための第１の格納手段を有し、前記通信チャネルのおのおのはセルのキューの格納のための第２の格納手段を有し、前記通信チャネルのおのおのは前記スイッチキューの内の１つに割り当てられ、前記転送レイヤはセルのキューの格納のための第３の格納手段を具備し、前記セルのキューのおのおのの１つは前記通信チャネルの内の１つに割り当てられかつＬまでのセルの長さを有し、前記方法は：前記スイッチキューからセルを前記割り当てられたセルのキューに入力する段階を具備する。本発明は特にＡＴＭ標準に適合するスイッチングシステムにとって有利である。

本発明の出発点は、標準化されたＡＴＭレイヤのような、現在の技術の転送レイヤのデータ転送レートがＦＩＦＯ（図３のＦＩＦＯ ２０を参照）において生じる閉塞（ｂｌｏｃｋａｇｅｓ）によって制限されることを見出すことにある。そのような従来技術の転送レイヤにおける閉塞は例えば物理的ラインの出力バッファが満杯でありかつ同時に同じ物理的ラインへの出力のために該出力キューの始めに転送レイヤのＦＩＦＯにセルが格納されている場合に生じる。例えば、再び図３を参照すると、物理的ラインＬ_０の出力バッファＢ_０が満杯であれば、転送レイヤ１７のＦＩＦＯ ２０における格納ロケーション２１上に格納されたセルはバッファＢ_０に出力できない。その結果、格納位置２２〜２６上に格納されたすべての他のセルは、格納ロケーション２１に格納されたセルがその対応するバッファＢ_０に出力されるまで、ＦＩＦＯ ２０のセルのキューにおいて待機しなければならない。この種の状況は以下の説明では「キュー先頭閉塞状況（ｈｅａｄ−ｏｆ−ｑｕｅｕｅ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ）」と称される。

そのようなキュー先頭閉塞状況は本発明に係わる転送レイヤにおいてはもはや発生しない。基本的には、本発明は２つの異なる手法を用いる。

第１の手法は転送レイヤの格納手段の格納容量を増大することにより、スイッチキューのおのおのに対し別個のキューが転送レイヤにおいて格納できるようにすることである。その結果、スイッチキューの１つＳ_ｘから出現するセルは転送レイヤＴ_ｘにおけるそれらの対応するセルのキューに入力される。該転送レイヤのセルのキューＴ_ｘから出力されるセルは物理的ラインＬ_ｘの割り当てられた出力バッファＢ_ｘへと排他的に入力される。言い換えれば、物理的ラインＬ_ｘの出力バッファＢ_ｘごとに転送レイヤにおいてかつスイッチング手段において１つの専用のセルのキューがある。前記出力バッファの内の１つ、例えば、出力バッファＢ_０が満杯であれば、該出力バッファＢ_０に属するセルはそれらの転送キューＴ_０において待機し、一方他の出力バッファＢは依然として転送レイヤのそれらのそれぞれの転送キューＴによってサービスを受けることができる。

本発明の第１の手法に従って構成される転送レイヤは性能に関しては理想的なものであるが、転送レイヤにおいて必要とされる大きな数のＦＩＦＯのためそのような転送レイヤを構成するのに比較的大きなシリコンスペースを必要とする。これはもし該転送レイヤが単一の集積回路チップにおいて構成されるべき場合には不都合なものとなることがある。

本発明の第２の手法は従来技術の場合と同様に転送レイヤにおいて１つのセルのキューの格納を必要とするのみである。前記キュー先頭閉塞状況を防止するため、スイッチキューからのセルの入力は該セルの対応する出力バッファが満杯であるかあるいはほぼ満杯である場合にディスエーブルされる。出力バッファが満杯であるかあるいはほぼ満杯である状況は出力バッファのおのおのに対して「ビジー」信号によって通知することができる。

本発明の好ましい実施形態によれば、前記ビジーラインはセルの入力をそのセルの対応する出力バッファがビジー状態を通知している場合にスイッチキューからディスエーブルする転送レイヤのロジックに接続されている。

本発明のさらに他の好ましい実施形態によれば、前記ビジー信号はその出力キューが依然としてＬの空のセルを有する場合にバッファによってすでに肯定されており、この場合Ｌは前記転送レイヤにおける転送キューの最大長さである。これは前記転送レイヤの転送キューにおけるすべてのセルがビジー状態を通知した同じ出力バッファに属する最悪の場合においても、この出力バッファが依然として閉塞状況なしに転送キューのセルを受けることができるという利点を有する。

前記ＡＴＭ標準によれば、物理的ラインのおのおのにおけるセルの連続的な流れがなければならない。その結果、ＡＴＭスイッチが前記ＡＴＭ標準と適合することを保証するために出力バッファが空であるという状況が避けられなければならない。本発明の好ましい実施形態の１つによれば、出力バッファがそのビジー信号を肯定したとき該出力バッファはもはやセルを受信しない。ビジー状態が終わったとき、出力バッファはビジー信号をドロップし、それによってその出力バッファに所属する新しいセルが対応するスイッチキューから転送レイヤを介して出力バッファに転送できる。

しかしながら、この転送はある時間インターバルを必要とする。もし物理的ラインにおけるデータ転送レートが非常に高い場合、これはその出力バッファのスイッチキューからの新しいセルが到着したときにビジー信号をドロップした出力バッファがすでに空になっているという問題を引き起こすことがあり、それは該セルの転送のために必要とされる時間インターバルはそのビジー信号をドロップした出力バッファを空にするのに必要とされる時間インターバルより長いからである。そのような状況を防止するため、ビジー信号はその出力キューに最小数のＭのセルがある場合に出力バッファによって肯定される。

前記数Ｍは出力バッファにおけるＭのセルの出力キューを空にするのに必要な時間インターバルが同じ出力バッファによるビジー信号のドロップから転送レイヤを介しての対応するスイッチキューからの新しいセルの到達までの時間インターバルと整合するように選択される。

本発明によれば、より高いデータ伝送レートを可能にする、ＡＴＭスイッチのような、改善された転送スイッチおよび改善された転送レイヤを提供可能にする。さらに、本発明は転送スイッチの動作を改善することにより従来技術の不都合を除去することができる。

本発明を添付の図面を参照しかつ実例により説明する。
図４においては、図３の従来技術の転送スイッチの各部に対応する本発明に係わる転送スイッチの各部に対しては同様の参照数字が使用され、該参照数字に先行して“１”が加えられている。図４に示される本発明の第１の実施形態の転送スイッチは１組の、すなわち複数の、ＦＩＦＯ Ｓ_０〜Ｓ_Ｎ−１を有するスイッチ１１６を具備する。スイッチ１１６のＦＩＦＯの格納ロケーションは図３のスイッチ１６の格納ロケーションと同じ方法で参照される。

スイッチ１１６は前記複数のＦＩＦＯ Ｓ_０〜Ｓ_Ｎ−１で共有される１つのセルバス１１９によって転送レイヤ１１７に接続されている。転送レイヤ１１７は数ＮのＦＩＦＯ Ｔ_０〜Ｔ_Ｎ−１を有する。ＦＩＦＯ Ｔ_０〜Ｔ_Ｎ−１の入力はセルバス１１９に接続され、一方これらのＦＩＦＯの出力はセルバス１２７を介して通信チャネル１１８に接続されている。通信チャネル１１８は数Ｎの物理的ラインを具備し、おのおのの物理的ラインはそれ自身の出力バッファを有する。該物理的ラインおよびそれらの出力バッファ、ならびに該出力バッファ内の格納ロケーションは図３の通信チャネル１８の対応する部分と同じ方法で参照される。

従来技術の場合と同様に、ＦＩＦＯ Ｓ_ｘに格納されたセルのキューに所在するセルは常にそれが所属する物理的ラインＬ_ｘのその割り当てられた出力バッファＢ_ｘに転送される。図４に示される本発明の好ましい実施形態によれば、スイッチ１１６のＦＩＦＯ Ｓ_ｘから出現するセルはセルバス１１９を介してその割り当てられた転送キューＴ_ｘへと入力される。言い換えれば、ＦＩＦＯ Ｓ_０，Ｔ_０，Ｂ_０；Ｓ_１，Ｔ_１，Ｂ_１；Ｓ_２，Ｔ_２，Ｂ_２；…；Ｓ_Ｎ−１，Ｔ_Ｎ−１，Ｂ_Ｎ−１は３つのＦＩＦＯの組を構成する。排他的にセルはスイッチ１１６から通信チャネル１１８に転送され特定のセルが属する１組のＦＩＦＯの内のＦＩＦＯを使用する。

もしあるセルが、例えば、スイッチ１１６のＦＩＦＯ Ｓ_０における格納ロケーションＣ_０３に格納されていれば、それは常に物理的ラインＬ_０を介して伝送するために、転送レイヤ１１７のその割り当てられたＦＩＦＯ Ｔ_０および通信チャネル１１８のＢ_０に転送される。前記ＦＩＦＯ Ｔ_０〜Ｔ_Ｎ−１に格納された転送キューのおのおのにおいては、前記スイッチキューの特定の１つから出現するセルのみが入力されるから、キュー先頭閉塞状況は排除される。

もし、例えば、出力バッファＢ_０が満杯であれば、転送レイヤ１１７のＦＩＦＯ Ｔ_０に格納された転送キューのそれ以上のセルはＦＩＦＯ Ｔ_０から出力できない。ＦＩＦＯ Ｔ_０に格納されたこの転送キューのセルはバッファＢ_０が空になり始め従って再びＦＩＦＯ Ｔ_０から新しいセルを出力バッファＦＩＦＯ Ｂ_０へと入力するためのスペースがあるようになるまで待たなければならない。ＦＩＦＯ Ｔ_０のセルのキューのすべてのセルはセルバス１２７を介して新しいセルの入力のために出力バッファＢ_０にスペースがあるようになるまで待機状態になっているから、他の出力バッファＢ_１〜Ｂ_Ｎ−１は満杯ではないかもしれず、従ってそれらの対応するセルはＦＩＦＯ Ｔ_１〜Ｔ_Ｎ−１からセルバス１２７を介してそれらの割り当てられた出力バッファへと出力することができる。

前記ＦＩＦＯ Ｔ_０のセルのキューは前記ＦＩＦＯ Ｂ^０がビジー状態にあるため待機状態になっているが、待機状態になっていない他のＦＩＦＯ Ｔ_１〜Ｔ_Ｎ−１に格納された他のセルのキューはそれらの割り当てられた出力バッファＢ_１〜Ｂ_Ｎ−１への出力を続けることができる。従って、原則としてキュー先頭閉塞状況は排除される。

次に図５を参照して本発明の第２の実施形態につきより詳細に説明する。図５においては、図３の転送スイッチの各部に対応する部分に対しては同じ参照数字が該参照数字に先行する“２”を加えて使用されている。

図５に示される転送スイッチは、それぞれ、図３のスイッチ１６および通信チャネル１８に対応するスイッチ２１６および通信チャネル２１８を具備する。スイッチ２１６のおよび通信チャネル２１８のＦＩＦＯにおける個々の格納ロケーションは図３に示される対応する格納ロケーションと同じ方法で参照される。スイッチ２１６はセルバス２１９を介して転送レイヤ２１７に接続されている。転送レイヤ２１７はＦＩＦＯ Ｔを具備し、該ＦＩＦＯ ＴはＬのセルまでの長さを有するセルのキューの格納のために十分な格納容量を有する。ＦＩＦＯ Ｔの入力はセルバス２１９に接続されている。ＦＩＦＯ Ｔの出力はセルバス２２７を介してＦＩＦＯ Ｂ_０〜Ｂ_Ｎ−１の入力に接続されている。

さらに、転送レイヤ２１７は論理回路またはロジック回路２２９および論理回路またはロジック回路２３０を具備する。ロジック回路２２９はビジーバス２２８を介してＦＩＦＯ Ｂ_０〜Ｂ_Ｎ−１の信号出力に接続されている。信号「ビジー」は通信チャネル２１８のＦＩＦＯの１つの信号出力においてもしこのＦＩＦＯがビジー状態にあれば発行される。通信チャネル２１８の各ＦＩＦＯはそのようなビジー状態を指示するためにそれ自身の信号出力を有する。通信チャネル２１８のある特定のＦＩＦＯにおいてビジー状態が終了したとき、信号「ビジー」はこのＦＩＦＯの出力においてドロップされる。

ロジック回路２２９は数ＮのフリップフロップＦ_０〜Ｆ_Ｎ−１に接続されたＮの出力を有する。図面にはフリップフロップＦ_０およびＦ_Ｎ−１のみが示されている。フリップフロップＦ_０〜Ｆ_Ｎ−１の出力はロジック回路２３０に接続されている。ロジック回路２３０の出力はバス２３１を介してＦＩＦＯ Ｓ_０〜Ｓ_Ｎ−１のディスエーブル入力に接続されている。

もしＦＩＦＯ Ｂ_０〜Ｂ_Ｎ−１の１つの出力バッファＦＩＦＯ Ｂ_ｘがビジー状態にあれば、ＦＩＦＯ Ｂ_ｘの信号出力は信号「ビジー」を発行し、この信号はバス２２８を介してロジック回路２２９へと送られる。ＦＩＦＯ Ｂ_ｘから「ビジー」信号を受信したことに応じて、ロジック２２９はフリップフロップＦ_ｘに「セット」信号を発行する。これによって、出力バッファＦＩＦＯ Ｂ_ｘのビジー状態が前記ＦＩＦＯ Ｆ_０〜Ｆ_Ｎ−１の１つであるＦＩＦＯ Ｆ_ｘに格納される。その結果、ＦＩＦＯ Ｂ_ｘがビジー状態にあるという情報はフリップフロップＦ_ｘの出力に現れかつロジック回路２３０へと伝送される。フリップフロップＦ_ｘのセットおよび対応する信号の受信に応じて、ロジック回路２３０はＦＩＦＯ Ｓ_０〜Ｓ_Ｎ−１の内の１つのＦＩＦＯ Ｓ_ｘに対するディスエーブル信号を発行する。ＦＩＦＯ Ｓ_ｘによるディスエーブル信号の受信はセルバス２１９を介してＦＩＦＯ Ｓ_ｘに格納されたスイッチキューからのセルの出力をディスエーブルすることになる。その結果、ディスエーブルされないスイッチ２１６の他のＦＩＦＯからのセルのみが転送レイヤ２１７のＦＩＦＯ Ｔへと入力される。

これによって、ＦＩＦＯ Ｓ_ｘから出現するセルによってＦＩＦＯ Ｔに格納された転送キューの閉塞の危険性が低減される。従って、キュー先頭閉塞状況が生じる可能性がなくなる。

図５に示された本発明の好ましい実施形態では、以下の理由でキュー先頭閉塞状況の危険性がゼロにまで低減される。

前記出力バッファＦＩＦＯ Ｂ_０〜Ｂ_Ｎ−１のおのおのはＰまでのセルの長さを有するセルのキューに対し十分な蓄積容量を有し、この場合Ｐ＝１０である。ここで考慮される例では、転送レイヤ２１７のＦＩＦＯ ＴはＬのセルまでの長さを有するセルのキューの格納のための格納容量を有し、Ｌ＝６である。通信チャネル２１８のＦＩＦＯ Ｂ_０〜Ｂ_Ｎ−１の内の１つのＦＩＦＯ Ｂ_ｘはもし最小数Ｍのセルがその特定のＦＩＦＯ Ｂ_ｘに格納されていればビジー状態にあるものと規定され、この場合ＭはＰおよびＬの間の差であり、この場合４である。

これはＦＩＦＯ Ｂ_ｘに少なくとも４つのセルが格納されるや否やこのＦＩＦＯはビジー状態にあることを意味する。このビジー状態はその特定のＦＩＦＯ Ｂ_ｘの信号出力からビジーバス２２８を介してロジック回路２２９に通知され、該ロジック回路２２９はフリップフロップＦ_ｘをセットする。その結果、ロジック回路２３０はスイッチ２１６のＦＩＦＯ Ｓ_ｘをディスエーブルし、それによってそれ以上のセルは物理的ラインＬ_ｘに割り当てられず、従って前記ＦＩＦＯ Ｂ_ｘは転送レイヤ２１７のＦＩＦＯ Ｔに入力される。

キュー先頭閉塞状況に関しては、ここで考慮中の例における最悪の場合は転送レイヤ２１７のＦＩＦＯ Ｔに格納されたセルのキューが排他的にビジー状態にある通信チャネル２１８のＦＩＦＯ Ｂ_ｘに割り当てられたセルからなる場合である。この場合でもＦＩＦＯ Ｂ_ｘはセルバス２２７を介してＦＩＦＯ Ｂ_ｘに出力するためにＦＩＦＯ Ｔで待機しているセルを受けるために十分な空の格納ロケーション、すなわち、格納ロケーションＤ_ｘ，５，Ｄ_ｘ，６，Ｄ_ｘ，７，…，Ｄ_ｘ，１０、を有する。従って、キュー先頭閉塞状況はここで考慮される最悪の場合でも排除される。

もし図５に示される転送スイッチがＡＴＭ標準に適合するべきである場合は、物理的ラインＬ_０〜Ｌ_Ｎ−１上にセルの連続した流れがすべての状況のもとで維持されなければならない。これは例えビジー状態の終了後でも対応する通信チャネルにおいて何らの連続性も許されないことを意味する。考慮中のこの例では、ＦＩＦＯ Ｂ_ｘのビジー状態はもしそのＦＩＦＯに格納ロケーションＤ_ｘ，１，Ｄ_ｘ，２，Ｄ_ｘ，３上に３つのセルのみが格納されている場合に終了する。

その後前記「ビジー」信号はＦＩＦＯ Ｂ_ｘの信号出力においてドロップされ、従ってロジック回路２２９はフリップフロップＦ_ｘをリセットさせかつロジック回路２３０はその後セルの入力がＦＩＦＯ Ｔへの物理的ラインＬ_ｘに再び割り当てできるようにする。前記３つの残りの格納セルからＦＩＦＯ Ｂ_ｘを完全に空にするため時間インターバルＴ_１が必要であり、「ビジー」信号のドロップとＦＩＦＯ Ｂ_ｘにおける新しいセルの入力との間の時間インターバルが時間インターバルＴ_２である。

ＦＩＦＯ Ｂ_ｘが完全に空になることを防止するため、前記時間インターバルＴ_２は前記時間インターバルＴ_１より短いかまたは等しいことが必要とされる。これは前記物理的ラインＬ_ｘ上の伝送レート並びに前記スイッチの内部構成要素、すなわち、ビジーバス２２８、ロジック２２９、フリップフロップＦ、ロジック回路２３０、バス２３１、セルバス２１９、ＦＩＦＯ Ｔおよびセルバス２２７、の伝送速度を考慮してＭを選択することによって達成される。従って、Ｍの選択は前記スイッチのハードウエア特性ならびに物理的ラインの伝送レートに依存する。

実際に前記数Ｌ，Ｍ，Ｐは上で考慮した例におけるものよりずっと大きくすることも可能なことに注意を要する。

本発明は通信ネットワークに適用することができ、特に非同期転送モード（ＡＴＭ）の電気通信概念を使用する高速仮想ネットワーキングの分野において有利に適用できる。

標準的なＡＴＭネットワークの例を示す説明的ブロック図である。 標準的なＡＴＭセルの概略的な構成を示す説明図である。 従来技術のＡＴＭスイッチを示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係わる転送スイッチを示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係わる転送スイッチを示すブロック図である。

符号の説明

１ ネットワーク領域
２，３，４ ＡＴＭスイッチ
５，６，７ 通信リンク
８，９，１０ 通信リンク
１１，１２，１３ プライベートネットワーク
１４ ペイロード
１５ セルヘッダ
１６，１１６，２１６ スイッチ
１７，１１７，２１７ 転送レイヤ
１８，１１８，２１８ 通信チャネル
１９，１１９，２１９ セルバス
２７，１２７，２２７ セルバス
Ｓ_０〜Ｓ_Ｎ−１，Ｔ_０〜Ｔ_Ｎ−１，Ｔ，Ｂ_０〜Ｂ_Ｎ−１，２０ ＦＩＦＯ
２２９，２３０ ロジック回路
Ｆ_０〜Ｆ_Ｎ−１ フリップフロップ
２２８ ビジーバス
２３１ バス

Claims (7)

1. スイッチング手段（１１６）および数Ｎの通信チャネル（１１８）の間で使用されるよう構成された転送レイヤを含むスイッチ構造であって、
   前記スイッチング手段は数Ｎのスイッチキューを格納するための第１の格納手段（Ｓ）を有し、
   前記通信チャネルのおのおのはＰのセルまでの長さを有するセルのキューを格納するための第２の格納手段（Ｂ）を有し、
   該第２の格納手段のおのおのはもしその中に最小数Ｍのセルが格納されればビジー状態になり、ここでＭはＰより小さいかまたは等しく、
   前記通信チャネルのおのおのは前記スイッチキューの内の１つに割り当てられ、
   前記転送レイヤは、
   前記スイッチキューのおのおのに対しＬのセルまでの長さを有するセルのキューを格納するための第３の格納手段（Ｔ）を具備し、そして
   前記スイッチ構造はさらに前記スイッチング手段と前記転送レイヤとの間にセルを前記第１の格納手段から前記第３の格納手段へと結合する前記数Ｎのスイッチキューで共有されるセルバスを備えることを特徴とするスイッチング手段（１１６）および数Ｎの通信チャネル（１１８）の間で使用されるよう構成された転送レイヤを含むスイッチ構造。
2. 請求項１に記載のスイッチ構造を具備することを特徴とする転送スイッチ。
3. 請求項２に記載の転送スイッチを少なくとも１つ具備することを特徴とする通信ネットワーク。
4. 前記最小数Ｍは前記ＰおよびＬの差に等しく、前記Ｌは前記転送レイヤにおけるセルのキューの最大長さであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記最小数Ｍはビジー状態の終了後に前記対応する通信チャネルにおいて不連続性が発生しないように選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記最小数Ｍはその中に格納された長さＭのセルのキューを有する前記格納手段を空にするのに必要な第１の時間インターバルが前記ビジー状態が消滅した後に前記スイッチング手段から前記格納手段へセルを転送するのに必要な第２の時間インターバルより大きいかまたは等しくなるように選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 転送スイッチを動作させる方法であって、該転送スイッチはスイッチング手段（１１６）、数Ｎの通信チャネル（１１８）および転送レイヤ（１１７）を具備し、
   前記スイッチング手段は数Ｎのスイッチキューの格納のための第１の格納手段（Ｓ）を有し、
   前記通信チャネルの各々はセルのキューの格納のための第２の格納手段（Ｂ）を有し、
   前記通信チャネルの各々は前記スイッチキューの内の１つに割当てられ、
   前記転送レイヤはセルのキューの格納のための第３の格納手段（Ｔ）を具備し、
   前記セルのキューの各々の１つは前記通信チャネルの内の１つに割当てられかつＬのセルまでの長さを有し、そして
   前記スイッチ構造はさらに前記スイッチング手段と前記転送レイヤとの間にセルを前記第１の格納手段から前記第３の格納手段へと結合する前記数Ｎのスイッチキューで共有されるセルバスを備え、
   前記方法は、
   前記セルの１つを前記第１の格納手段から前記共有されるセルバスに出力する段階であって、前記セルの１つは第１の通信チャネルに対するものである、前記段階、および
   前記セルの前記１つを前記共有されるセルバスから前記第１の通信チャネルに割当てられたセルのキューに入力する段階、
   を具備することを特徴とする転送スイッチを動作させる方法。

Images