JP2005109586A - Input processing circuit in ethernet switch - Google Patents
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Description
本発明は、イサーネットスイッチの入力処理部に設置され、最短64バイトから最長1518バイトの可変長サイズでランダムに入力される入力イサーネットパケットに関して、パケット長さがイサーネット標準規格で定めた最短パケット長以上であることを監視し、最短長以下の不適格パケットの通過を阻止する機能を有する、パケット集監視回路部分の回路構成の規模の縮小に関するものである。 The present invention is installed in an input processing unit of an Ethernet switch, and for an input Ethernet packet that is randomly input with a variable length size from a minimum of 64 bytes to a maximum of 1518 bytes, the packet length is equal to or greater than the minimum packet length defined by the Ethernet standard. This is related to a reduction in the size of the circuit configuration of the packet collection and monitoring circuit portion, which has a function of monitoring that and preventing the passage of ineligible packets of the shortest length or less.
図8は、従来のイサーネットスイッチの全体構成図である。 FIG. 8 is an overall configuration diagram of a conventional Ethernet switch.
図8で、100は、スイッチング処理部、200は、インタフェースカード、300は、物理ポートや他のイサーネットスイッチである。
また、イサーネットカード200において、210は、入力処理部、220は出力処理部、230は、物理インタフェース機能を処理する外部インタフェース部である。
In FIG. 8,
In the Ethernet
図9は、入力処理部210の内部構成を示す。
FIG. 9 shows the internal configuration of the
図9は、最短パケット長以下のパケットは異常パケットと見なして通さないで、廃棄する。また、高速の波形伝送により波形くずれが生じ゛パケット長検出の為に用いるパケットの頭検出パルスi_SOPパルスの出現間隔が最小パケット長以下の間隔で発生した場合も、パケット全体に異常が発生したものと推定して、受信パケットを通さない機能を持つ。 In FIG. 9, a packet having a length equal to or shorter than the shortest packet length is discarded without being regarded as an abnormal packet. In addition, when a waveform breakage occurs due to high-speed waveform transmission, the occurrence of an error in the entire packet occurs when the appearance interval of the head detection pulse i_SOP pulse of the packet used for packet length detection occurs at an interval less than the minimum packet length. It has a function that does not pass received packets.
図9で、211は、32ビット並列入力されたパケットフレームをさらに64ビットの並列出力に変換する並並列変換回路、212は、本発明が関係する最短パケット長監視回路、213は、パケットフレームをヘッダとペイロードに分離するヘッダ・ペイロード分離部、214は、ペイロードを一時蓄積するデータFIFOで、64ビット幅で、最大フレーム長分のパケットの保持機能を持つ。215は、受信パケットに含まれる送信先MACアドレスと出力ポートの対応関係を記憶したCAM(Content Addressable Memory)、216は、CAMにアクセスしてヘッダ内のMACアドレスから送信ポートを決定し、送信用の新たなヘッダを生成するヘッダ処理部、217は、ヘッダの一時蓄積用のヘッダFIFO、218は、ヘッダとペイロードを再び結合し、フレームを生成し、送信する結合部である。
結合部218は、送信先のイサーネットスイッチが輻輳の為、バッファオーバフロー等を起こした場合などに、送信元のイサーネットスイッチからのトラフィック抑止の為に送信されたバックプレッシャパケットやパリティエラーを含む受信パケットを検出し、パケットの廃棄を行う(通過をブロック)する機能も有する。
In FIG. 9, 211 is a parallel / parallel conversion circuit that further converts a 32-bit parallel input packet frame into a 64-bit parallel output, 212 is a shortest packet length monitoring circuit related to the present invention, and 213 is a packet frame. A header /
The combining
図10は、従来の最短パケット長監視回路212と後段ブロックを示す。図10で、11は、受信パケットの開始位置検出パルスi_SOPのホールド用FF、12は、受信パケットの終了位置検出パルスi_EOPのホールド用FF、13は、64ビットの並列展開データのホールド用FF、21は、受信パケットのパケット長計測カウンタ、31は、i_SOP遅延用のシフトレジスタ、32はi_EOP遅延用のシフトレジスタ、33は、データ遅延用の64ビット並列シフトレジスタ、40は、パケット長計測カウンタの値に応じてi_SOP、i_EOPの通過制御を行うと共に、カウンタ21の出力から最短パケット長以下のパケットを検出した時にError出力をだす、論理制御回路、51は、論理制御回路51で、誤り検出時のエラー検出パルスのホールドFF、52は、i_SOPを再ホールドし、o−SOPとして次段に出力する為のホールドFF、53は、o_EOPを再ホールドし、o−EOPとして次段に出力する為のホールドFF、54は、64ビット幅のデータホールド用FF、60は、ホールドFF51出力がエラー検知出力の場合は、後段に、データを送信しない様にブロック制御する後段ブロック部である。
FIG. 10 shows a conventional shortest packet
後段ブロック部60には、図8の分離部213、データFIFO214、結合部218など、イサーネット入力処理回路における後段回路が全て含まれる。
後段ブロック部は、正常時には、パケットの開始位置検出パルスSOP、終了位置検出パルスEOP、64ビット幅の並列変換データを後段に出力する。
図10で明らかな如く、従来の最短パルス長監視回路においては、パルス長が最短パルス長以下であることをカウンタがカウントする期間中、または、SOP、EOPパルスが正常に検出されたことを確認する間、受信データをホールドせねばならず、このため、64ビット幅で十段構成の並列シフトレジスタ33が必要となる。
この様に、8バイトのプリンンブル部と64バイトの本体部を加算した最小72バイト(64ビット×9)分のイサーネットバケットをホールドし、SOPとEOPの検出結果によって、パケットの棄却、後送りを決定する為に、その判断待ち時間分と処理余裕時間分用に64ビット×(9+1)段の遅延レジスタが必要となる。
従来の最短パケット長等監視回路において、この最短パケット長の判定待ち用の並列シフトレジスタ部分は、トランジスタ数において、全体の約8割近い規模を占めており、判定判断待ちあわせ用の並列レジスタを不要に出来れば、大幅な回路規模の縮小を図ることが出来る。
The
In the normal state, the subsequent block unit outputs the packet start position detection pulse SOP, the end position detection pulse EOP, and parallel conversion data having a 64-bit width to the subsequent stage.
As is clear from FIG. 10, in the conventional shortest pulse length monitoring circuit, it is confirmed that the SOP and EOP pulses are normally detected during the period when the counter counts that the pulse length is equal to or shorter than the shortest pulse length. In the meantime, the received data must be held. For this reason, a
In this way, hold the Ethernet bucket for a minimum of 72 bytes (64 bits x 9), which is the sum of the 8-byte printable part and the 64-byte body part. Depending on the SOP and EOP detection results, packet rejection and post-transmission are performed. In order to decide, a delay register of 64 bits × (9 + 1) stages is required for the determination waiting time and the processing margin time.
In the conventional monitoring circuit for the shortest packet length, etc., the parallel shift register for waiting for the determination of the shortest packet length occupies nearly 80% of the total number of transistors, and no parallel register for waiting for determination is required. If possible, the circuit scale can be greatly reduced.
解決しようとする課題は、イサーネットスイッチにおける受信パケットの最短パケット長監視回路において、最短パケット長判定待ち用の受信データ遅延処理用の並列シフトレジスタがなくても従来同等の機能を持つパケット長監視回路を提供することである。 The problem to be solved is a shortest packet length monitoring circuit for a received packet in an Ethernet switch, and a packet length monitoring circuit having a function equivalent to the conventional one even without a parallel shift register for reception data delay processing for waiting for the shortest packet length determination Is to provide.
上記課題を解決するための本発明は、「イサーネットスイッチにおける入力処理回路において、受信パケット長が最短パルス長以下かどうかをカウントするカウンタ、受信パケットのデータを一時保持するデータFIFO、書き換え処理後のヘッダと該データを結合すると共に、前記カウンタにおいて、最短長以下の受信パケットが検出されたときには、前記FIFOから読み出される受信パケットのデータ部及び受信パケットの開始指示パルス、終了位置パルスを廃棄する結合回路を有することを特徴とするイサーネットスイッチにおける入力処理回路」を提供する。 The present invention for solving the above-mentioned problems is as follows: “In the input processing circuit in the Ethernet switch, a counter that counts whether the received packet length is less than or equal to the shortest pulse length, a data FIFO that temporarily stores the data of the received packet, Combines the header and the data, and discards the data portion of the received packet read from the FIFO, the start instruction pulse of the received packet, and the end position pulse when the counter detects a received packet of the shortest length or less. An input processing circuit in an Ethernet switch characterized by having a circuit ”is provided.
本発明によれば、従来のイサーネットスイッチの入力処理回路の最短長パルス監視回路
に設置されていた時間待用のシフトレジスタを不要に出来、入力処理回路全体の回路規模も縮小化できる。
According to the present invention, it is possible to eliminate the time-shifting shift register installed in the shortest pulse monitoring circuit of the conventional input processing circuit of the Ethernet switch, and the circuit scale of the entire input processing circuit can be reduced.
本発明のイサーネットスイッチ用の入力処理回路は、パケット長等監視回路において、パケット長等チェックの間データ保持の目的で設けられ、パケット長等監視回路の回路規模の大部分をしめていた多段並列レジスタを、後段の待ち行列用のFIFOと兼用させることによって、パケット長等監視回路、入力処理回路全体の回路規模縮小化を実現することが出来る。 An input processing circuit for an Ethernet switch according to the present invention is a multistage parallel register provided for the purpose of retaining data during a packet length check circuit in a monitoring circuit for packet length, etc. Can also be used as a queuing FIFO in the subsequent stage, thereby realizing a reduction in the circuit scale of the entire packet length monitoring circuit and input processing circuit.
受信パケット長が最短パルス長以下かどうかをカウントするカウンタ、受信パケットの
データを一時保持するデータFIFO、書き換え処理後のヘッダと該データを結合すると
共に、前記カウンタにおいて、最短長以下の受信パケットが検出されたときには、前記FIFOから読み出される受信パケットのデータ部及び受信パケットの開始指示パルス
、終了位置パルスを廃棄する結合回路を有する形態とする。
A counter that counts whether the received packet length is less than or equal to the shortest pulse length, a data FIFO that temporarily holds the data of the received packet, and a header after rewrite processing are combined with the data. When detected, the data packet of the received packet read from the FIFO and a coupling circuit for discarding the start instruction pulse and end position pulse of the received packet are provided.
図1は、本発明の最短パケット長監視回路と後段ブロックを示す。
図1で、11は、受信パケットの開始位置検出パルスi_SOPのホールド用FF、12は、受信パケットの終了位置検出パルスi_EOPのホールド用FF、13、34は、64ビットの並列展開データのホールド用FF、21は、受信パケットのパケット長計測カウンタ、31は、i_SOP遅延用のシフトレジスタ、32はi_EOP遅延用のシフトレジスタ、40は、パケット長計測カウンタの値に応じて、最短パケット長以下の時にError信号を出力すると共に、i_SOP、i_EOPの通過制御を行う論理制御回路、51は、論理制御回路40で、誤り検出時のエラー検出パルスのホールドFF、52は、i_SOPを再ホールドし、O−SOPとして後段に出力する為のホールドFF、53は、i_EOPを再ホールドし、O−EOPとして次段に出力する為のホールドFF、60は後段ブロックである。
FIG. 1 shows a shortest packet length monitoring circuit and a subsequent block of the present invention.
In FIG. 1, 11 is a FF for holding the start position detection pulse i_SOP of the received packet, 12 is a FF for holding the end position detection pulse i_EOP of the received packet, and 13 and 34 are for holding 64-bit parallel expanded data. FF, 21 is a packet length measurement counter of the received packet, 31 is a shift register for i_SOP delay, 32 is a shift register for i_EOP delay, and 40 is less than the shortest packet length according to the value of the packet length measurement counter A
後段ブロック部は、正常時には、パケットの開始位置検出パルスSOP、終了位置検出パルスEOP、64ビット幅の並列変換データを後段に出力する。 In the normal state, the subsequent block unit outputs the packet start position detection pulse SOP, the end position detection pulse EOP, and parallel conversion data having a 64-bit width to the subsequent stage.
図1で明らかな如く、本発明の最短長パルス検出回路では、図12の従来の最短パケット長検出回212が持っていたデータ長のカウント待用の10段64ビット幅のシフトレジスタが省略されており、これによって、最短パケット長検出回路の回路規模の大幅な縮小(約1/5)を実現している。
As is apparent from FIG. 1, the shortest pulse detection circuit of the present invention omits the 10-stage 64-bit width shift register for counting the data length that the conventional shortest packet
図2は、本発明の後段ブロックの詳細図である。 FIG. 2 is a detailed view of the subsequent block of the present invention.
図2で、213は、パケットフレームをヘッダとペイロードに分離するヘッダ・ペイロード分離部、214は、SOP、EOP、ペイロードデータを一時蓄積するデータFIFOで、64ビット幅で、最大フレーム長分のパケットの保持機能を持つ。215は、受信パケットに含まれる送信先MACアドレスと出力ポートの対応関係を記憶したCAM(Content Addressable Memory)、216は、CAMにアクセスしてヘッダ内のMACアドレスから送信ポートを決定し、送信用の新たなヘッダを生成するヘッダ処理部、217は、ヘッダの一時蓄積用のヘッダFIFO、218は、ヘッダとペイロードを再び結合し、フレームを生成し、送信する結合部である。また、結合部218内のサブブロック構成における218aは、前段のバッファメモリであるデータFIFO、ヘッダFIFO等から、読み出しアドレス指定を行って、データ信号やヘッダ信号を所定の順番で読み出し、後段に送り出す読み出し選択回路、218bは、パケットデータにおける簡易誤りチェックの為のパリティチェック回路、218cは、読み出し選択回路218からのデータ信号、ヘッダ信号を結合し、元のイサーネットパケットに組み立て送り出す結合回路、218dは、 ユーザによる割り込み信号とイサーネットパケットの出力選択処理回路、219aは、該ユーザからの指示を受け、割り込み処理信号等の各種制御信号を出力選択処理回路218dに送り出す為のCPU処理部、219bは、後段のイサーネットスイッチの出力処理部からバックプレッシャ信号を受信し、出力パケットの抑制処理を行う為のバックプレッシャ処理部、である。
In FIG. 2, 213 is a header / payload separator that separates a packet frame into a header and a payload, 214 is a data FIFO that temporarily stores SOP, EOP, and payload data. Has a holding function. 215 is a CAM (Content Addressable Memory) that stores the correspondence between the destination MAC address included in the received packet and the output port, and 216 accesses the CAM to determine the transmission port from the MAC address in the header, and for transmission The
図2で、分離部213を経て、同期用のフレームパルスFP_1と、最短長以下のパケット検出時のエラー信号ERR_1信号が、結合部に印可される。
In FIG. 2, through the
フレームパルスFP_1は、パケットの開始確認用パルスであり、1クロック分遅れて、ERR_1が印可される。 The frame pulse FP_1 is a packet start confirmation pulse, and ERR_1 is applied with a delay of one clock.
最短長以下のパケットが検出されない場合は、結合処理回路218cには、ERR_1信号が印可されない為、データFIFO214、ヘッダFIFOから読み出され、再組み立てが行われたイサーネットパケットは、出力選択回路218を経て、そのまま、スイッチ100に出力される。
If no packet with the shortest length is detected, since the ERR_1 signal is not applied to the
最短長以下のパケットが検出された場合には、ERR_1が結合処理回路218cに印可されるため、データFIFO214、ヘッダFIFOから読み出され、再組み立てが行われたイサーネットパケットは、禁止ゲートで出力が禁止され、スイッチ100には出力されない。
When a packet shorter than the shortest length is detected, ERR_1 is applied to the
この結果、SOP、EOPパルスが正常に検出されたことを確認する間、受信データをホールドする為に、最短長パルス監視回路で持っていた64ビット幅で十段構成の並列シフトレジスタ33が不必要となる。
As a result, in order to hold the received data while confirming that the SOP and EOP pulses have been detected normally, the
以下、本発明に係る最短長パルス検出回路212の動作と結合部218における結合処理回路218dの動作を基本動作を示すタイムチャートを参照しながら説明する。
Hereinafter, the operation of the shortest long
図3は、正常パケット受信時のタイムチャートである。 FIG. 3 is a time chart when a normal packet is received.
図中のsr_sop 、sr_ctr10、sr_eopは、入力信号のi_SOP、i_EOPを受けて、カウンタ21、論理制御回路40が、出力信号としてo_SOP、o_EOP、Err信号を出力する過程で生成した途中の出力信号である(図4〜図6も同様)。
In the figure, sr_sop, sr_ctr10, and sr_eop are output signals generated in the process in which the
図3に示す如く、i_SOP、i_EOPは、最短長パケットよりも長い時間間隔で、パケットの始まり位置と終了位置の検出を行う為、前記論理制御回路40は、ERR信号を出力しない。
As shown in FIG. 3, since i_SOP and i_EOP detect the start position and end position of a packet at a time interval longer than the shortest packet, the
したがって、結合処理回路218は、データFIFO214から読み出して、ヘッダ部一緒にして組み立てたイサーネットパケットをそのまま通す。
Therefore, the
図4は、最短パケット長より短いパケット信時のタイムチャートである。 FIG. 4 is a time chart when a packet is received that is shorter than the shortest packet length.
図4の如く、カウンタがパケットの始まり位置i_EOPと終了位置i_SOPの間隔が
最短パケット長以下であることを検出すると、前記論理回路40は、ERR信号を出力する。このERR信号を受けて、後段の結合部218における結合処理部回路は、誤りパケット、不要となった同期指示用のSOP、EOPの廃棄を行う。
As shown in FIG. 4, when the counter detects that the interval between the start position i_EOP and the end position i_SOP is less than the shortest packet length, the
これは、結合処理回路部の禁止ゲートへパケットとの同期位置を示すFPと1クロック遅れて印可されたError信号によって制御用の禁止パルスが印可されることによって実現される。 This is realized by applying a prohibiting pulse for control to the prohibiting gate of the coupling processing circuit unit by an FP indicating a synchronization position with the packet and an Error signal applied with a delay of one clock.
図5は、SOP異常発生時のタイムチャートである。 FIG. 5 is a time chart when the SOP abnormality occurs.
SOPが、最短パルス長以下の間隔で到着する事はあり得ない為、この場合も前記論理回路40は、ERR信号を出力し、結合部218の結合処理部218cはパケット、SOP、EOPの通過を禁止し、廃棄処理を行う。
Since the SOP cannot arrive at an interval equal to or shorter than the shortest pulse length, the
このSOP異常は、最初のSOPによってリセットされ、カウントを開始したカウンタの値が所定の最小パケット長のカウント数に達する前に再びリセットされることによって検出出来る。 This SOP abnormality can be detected by being reset by the first SOP and resetting again before the value of the counter that has started counting reaches the count number of a predetermined minimum packet length.
図6は、EOP異常発生時のタイムチャートである。 FIG. 6 is a time chart when EOP abnormality occurs.
図6の事例の場合は、SOPとEOPが正常時間間隔で受信した直後に、誤ってEOPが受信された例である為、後段の動作には影響がない。したがって、この例のEOP受信エラーは無視し、論理回路40はERR出力を行わず、再組み立て後の受信パケットは、スイッチ100に送出される。
In the case of the example in FIG. 6, since EOP is received by mistake immediately after SOP and EOP are received at normal time intervals, there is no effect on the subsequent operation. Therefore, the EOP reception error in this example is ignored, the
もし、誤りEOPが、最短パルス長以下の時間位置に発生した場合には、論理回路40は、ERR信号を出力し、結合部218の結合処理部218cはパケット、SOP、EOPの通過を禁止し、廃棄処理を行う。
図7は、本発明の入力処理部の動作説明フロー図である。
If an error EOP occurs at a time position equal to or shorter than the shortest pulse length, the
FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the input processing unit of the present invention.
ステップS0でパケットの到着(i_SOPの検出)を監視し続ける。ステップS1で、i_SOPが入力されるとカウンタ21は一旦リセットされ、0の値を取り、パルス長のカウントを開始する。ステップ2で、ステップS1によるカウント開始を受け、論理制御回路40はカウンタ21の出力の監視を開始する。ケース1は、正常ケースであり、i_EOPが正常間隔で到着の場合であり、この場合は、エラーパルスの発生はなく、ステップS3で、後段回路60においては、データFIFO214に一旦書き込まれたデータパルスは、ヘッダFIFO217の出力と結合されて、出力選択回路218dから出力される。ケース2は、i_EOPが最短パケット長以下の間隔で到着した場合であり、この場合、ステップS4で、カウンタはカウント動作を中止し、ステップS5で、論理制御回路40は、後段ブロックにおける同期処理用のo_SOP、o_EOPに加えて、入力パケットが最短長以下のエラーパケットであることを示すError信号を出力する。ステップS6で、該Error信号が印可された結合処理回路218cは、データFIFO214、ヘッダFIFO217の出力を結合したイサーネットパケットの通過を禁止ゲートによって禁止し、パケットの廃棄を行う。
In step S0, packet arrival (i_SOP detection) is continuously monitored. In step S1, when i_SOP is input, the
ケース3は、i_SOPパルスが波形検出エラー等の為に最短パルス長以下の間隔で到着した場合であり、この場合は、ステップS6で、カウンタ21が最短パケット長に達する前に再リセットされる。これは、正常動作ではない為、論理制御回路40は、ステップS5に進み、Errorバルスを出力し、ステップS6で、結合処理回路によるパケット廃棄処理が行われる。
ケース4は、i_EOPが最短パルス間隔以下の間隔で続けて生起した場合で、この場合は、前のi_EOPは正常受信しているためステップS8で無視し、とくにError信号の出力はなく、ステップS0に戻って監視を続ける。
イサーネットスイッチの入力処理回路における最短長パルス監視回路部の回路規模の大幅な縮小が実現でき、装置の小型化、低消費電力化を実現できる。 The circuit scale of the shortest pulse monitoring circuit unit in the input processing circuit of the Ethernet switch can be greatly reduced, and the apparatus can be reduced in size and power consumption.
11〜14、51〜54 FF
21 カウンタ
31〜33 シフトレジスタ
40 論理制御回路
100 スイッチ
200 インタフェースカード
300 物理ポートや他のイサーネットスイッチ
210 入力処理部
220 出力処理部
230 物理インタフェース機能を処理する外部インタフェース部
212 最短長パケット監視回路
60 後段ブロック
213 分離部
214 データFIFO
215 CAM
216 ヘッダ処理部
217 ヘッダFIFO
218 結合部
218a 読み出し選択回路
218b パリティ処理回路
218c 結合処理回路
218d 出力選択回路
11-14, 51-54 FF
21
215 CAM
216
218
Claims (1)
受信パケット長が最短パルス長以下かどうかをカウントするカウンタ、
受信パケットのデータを一時保持するデータFIFO、
書き換え処理後のヘッダと該データ、
を結合すると共に、前記カウンタにおいて、最短長以下の受信パケットが検出されたときには、前記FIFOから読み出される受信パケットのデータ部及び受信パケットの開始指示パルス、終了位置パルスを廃棄する結合回路、
を有することを特徴とするイサーネットスイッチにおける入力処理回路。 In the input processing circuit in the Ethernet switch,
A counter that counts whether the received packet length is less than or equal to the shortest pulse length,
A data FIFO that temporarily holds the data of the received packet;
Header and data after rewrite processing,
And a combining circuit for discarding the data portion of the received packet read from the FIFO, the start instruction pulse of the received packet, and the end position pulse when a received packet having a length equal to or shorter than the shortest length is detected in the counter.
An input processing circuit in an Ethernet switch characterized by comprising:
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Effective date: 20090217 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |