JP2529723B2 - パケット通信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ メッシュ状に伝送路が接続され、データをパケット単
位に分割して広域化したネットワークを介して通信する
パケット通信装置に関し、 通過ルートに輻輳が生じたり伝送路に障害が発生して
もパケットを低負荷の伝送路へ高速に迂回するパケット
通信装置を提供することを目的とし、 パケット通信装置において、パケットヘッダ解析部は
受信したパケットヘッダのアドレスに対応して同じ入力
ポートに接続する各データ転送メモリ部にそれぞれの受
信優先度を通知する優先度通知手段を備え、データ転送
メモリ部は入力ポートからの全てのパケットを受信・記
憶し、自身が完全に受信できないかまたは障害によって
送信不可能の時受信不可を表すフラグを発生する受信不
可フラグ発生手段と、正常にパケットを受信した時に他
のデータ転送メモリ部からの受信不可フラグと通知され
た優先度との相関をとってそのパケットを廃棄するか保
持するかを判別する受信判別手段とを具備するよう構成
する。

［産業上の利用分野］ 本発明はメッシュ状に伝送路が接続され、データをパ
ケット単位に分割して広域化したネットワークを介して
通信するパケット通信装置に関する。

パケット通信は、端末あるいはコンピュータからバー
スト的に発生するデータをパケットという単位で通信す
るため、多重化により回線交換網よりも高い効率で伝送
路を使用でき、パケット単位での誤り検出や再送により
高品質の通信ができる。

近年このパケット通信が次第に広域のネットワークに
おいて使用されるようになったが、メッシュ状の伝送路
を用いる場合、伝送経路が複数個存在するので、どの伝
送路を介して宛先へ届けるかの制御を行う必要がある。
ところが、従来採用された方式では時間を要するため、
より効率的に伝送路を選択制御することが望まれてい
る。

［従来の技術］ 従来のパケット通信装置では、通信に必要な交換処
理、誤り検出、および廃棄、再送制御、ルーティング等
の処理をソフトウェアで実現していた。そのため、高速
に伝送する必要があるデータ、例えば音声や、画像等の
実時間性のあるデータ端末やコンピュータを収容するこ
とが不可能であるため、交換処理をハードウェアに置き
換えることによって交換処理を高速化し、高速化する研
究が進められている。

第８図に示す従来のパケット通信装置の構成は、交換
処理をハードウェアにより実現した構成である。以下に
パケット通信装置の従来例の技術を第７図乃至第10図を
用いて説明する。

第７図はパケットのフォーマットを示す図、第８図は
従来のパケット通信装置の構成図、第９図は従来のテー
ブルの構成図、第10図は従来のパケット交換動作の説明
図である。

パケットは第７図に示すように先頭のフラグ（Ｆで表
示され、“01111110"の８ビットで構成する）の後に、
アドレス／コントロールのデータ、送信すべきデータ
（DATAで表示）、フレームチェックシーケンス（FCSで
表示）と続き最後にフラグが設けられた構成をとる。

このような構成のパケットをメッシュ状の伝送路で構
成するネットワークにより伝送する場合、第８図に示す
従来のパケット通信装置の構成が用いられた。

メッシュ状のネットワークの構成は、第10図の従来の
パケット交換動作の説明図に示されている。即ち、パケ
ット交換局としてノードＡ〜ノードＦが伝送路によりメ
ッシュ状に接続され、各ノードには第８図に示すパケッ
ト通信装置が設けられ、各ノードＡ〜Ｆのそれぞれには
図に示すように複数の他の隣接するノードや迂回経路の
ノードと接続した伝送路が設けられ、各パケットのヘッ
ダ（第７図のパケットフォーマットにおいてDATA部の先
頭部分）に含まれた送信先情報に基づいて伝送路を交換
接続する機能を備えている。

第８図のパケット通信装置において、伝送路端末イン
タフェース81−1,81−２はそれぞれ当該パケット通信装
置から他のノードへ接続する伝送路または端末に接続さ
れ、この例では２つの伝送路に接続している場合を示
す。

各伝送路端末インタフェース81には入力ポートと出力
ポートが接続され、入力ポートはパケットが入力される
転送路、出力ポートはパケットが出力される転送路であ
る。パケットヘッダ解析部82−1,82−２は各伝送路（ま
たは端末）の受信側に設けられ、各伝送路端末インタフ
ェース81−1,2で受信したパケットのヘッダを解析して
送信先を識別し、その解析結果に応じて受信指示信号RC
を発生する。データ転送メモリ部83−11〜83−22は各入
力ポート1,2に交叉する出力ポート1,2の各交叉点に設け
られ、パケットを蓄積して交換接続を行うために設けら
れている。即ち、パケットヘッダ解析部82で発生した受
信指示信号RCを受けた一つのデータ転送メモリ部がパケ
ットを受信して記憶する。パケット送信指示部84−1,2
は各出力ポートに接続され、その出力ポートに接続され
ているデータ転送メモリ部におけるパケットの有無を監
視し、パケットの存在を確認するとパケット送信指示信
号TCを発生してデータを読み出して出力ポートへ供給す
る制御を行うものである。

パケットヘッダ解析部82には交換処理を行うためのテ
ーブルが設けられ、その従来のテーブルの構成図を第９
図に示す。テーブルには、パケットヘッダに格納されて
いるアドレス（送信先）に対応する、データ転送メモリ
部の番号が記述されている。即ち、送信先情報としてア
ドレスa,b,c・・が指定されている時に、パケット通信
装置に設けられた相手先に対応して設けられた複数のデ
ータ転送メモリ部を指定する＃A,＃B,＃Ｃ・・の情報が
格納されており、このテーブルの情報は通信を開始する
前に設定される。

パケットが受信されると、第８図のパケットヘッダ解
析部82において、入力されたパケットのヘッダのアドレ
スが解析され、第９図に示すテーブルを参照して選択さ
れた一つのデータ転送メモリ部83にパケットが受信・記
憶される。その後、データ転送メモリ部でのパケットの
存在を監視しているパケット送信指示部84によりパケッ
トが検出されて発行されるパケット送信指示信号によ
り、そのデータ転送メモリ部83はデータを送出して、対
応する伝送路端末インタフェース81から相手通信装置へ
送信される。

第10図には、ヘッダにアドレスａが付されたパケット
が端末100から送信され、送信先端末100（アドレスａ）
に転送される様子が示される。この場合、各ノードのパ
ケット通信装置は伝送路によりメッシュ状に接続され、
各ノードのテーブルに図に示すような初期値が与えられ
て設定されている。端末100から発行されたパケット
は、ノードＡにおけるテーブル参照によりノードＢへ送
信される。同様にノードＢからノードＣへ、ノードＣか
らノードＤへ、さらにノードＤから端末110へ送信され
ることにより通信が行われる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来のパケット通信装置によれば、同じルートを
通過するパケットが伝送路の容量を越える程度に増大し
て輻輳が生じた場合、送信側のデータ転送メモリ部にお
いてパケットの待ち行列が発生する。その場合は遅延時
間が増大したり、メモリにおいてオーバーフローが発生
してパケットが廃棄される。また、通過すべき伝送路ま
たはノードに障害が発生した場合、通信が不可能になる
という問題があった。

本発明は、通過するルートに輻輳が生じたり伝送路に
障害が発生してもパケットを負荷の低い伝送路へハード
ウェア処理により高速に迂回するパケット通信装置を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 第１図（ａ）は本発明の基本構成図を示す。

第１図（ａ）の10は伝送路端末インタフェース、11は
パケットヘッダ解析部、111は優先度付テーブル、112は
優先度通知手段、12はパケット送信指示部、13はデータ
転送メモリ部、130は廃棄手段、131は受信判別手段、13
2は受信不可フラグ発生手段を表す。

第１図（ａ）の基本構成には入力ポート１つと出力ポ
ートが２つだけを示すが、当然複数のノードおよび端末
の数に対応するポートが備えられる。

本発明は、入力ポートに対応する全てのデータ転送メ
モリ部でパケットの受信を実行させ、各データ転送メモ
リ部では伝送路の障害または、輻輳の検出により受信で
きなかった場合には受信不可フラグを発生する。パケッ
トヘッダ解析部は宛先のアドレスに対応して伝送路の優
先度情報を発生し、各データ転送メモリ部ではこの優先
度情報と他のデータ転送メモリ部からの受信不可フラグ
とに基づいて受信可能なもので優先度が最も高いデータ
転送メモリ部のデータだけを残し、他の受信を行ったデ
ータ転送メモリ部ではそのデータを廃棄するものであ
る。

［作用］ 第１図（ａ）の伝送路端末インタフェース10、パケッ
ト送信指示部12は従来の構成（第８図）と同様の機能を
備えるものである。パケットヘッダ解析部11には第１図
（ｂ）に示すようなテーブルが設けられる。このテーブ
ル111には、各アドレスに対し、伝送路に対応して設け
られた各データ転送メモリ部の受信優先度が規定されて
いる。テーブルの構成は、各アドレスに対して優先度順
にデータ転送メモリ部の番号が格納される形式のもので
もよい。優先度通知手段112は受信したパケット内のパ
ケットヘッダのアドレスを解析すると、アドレスにより
テーブルを検索して各データ転送メモリ部にそれぞれの
優先度情報を通知する。

入力ポートに接続された複数のデータ転送メモリ部13
は自己が受信可能状態であれば、優先度によらずパケッ
トの受信を開始する。そして、データ転送メモリ部13の
受信不可フラグ発生手段132は、輻輳により受信データ
を全部受け取ることができなかった場合や、伝送路端末
インタフェース10において伝送路障害や対向するノード
の障害を検出した時に通知される障害通知を受け取ると
受信不可フラグを発生して、他のデータ転送メモリ部へ
出力する。また同じくデータ転送メモリ部13の受信判別
手段131は、各データ転送メモリ部からの受信不可フラ
グとパケットヘッダ解析部11からの受信優先度情報に基
づいて、当該データ転送メモリ部が受信データを完全に
受信していて、かつ優先度が高いことを検出すると受信
パケットを保持し、受信データを完全に受信していて他
に優先度の高いデータ転送メモリ部がある時は受信した
データを廃棄手段130により廃棄する。

［実施例］ 本発明の実施例構成図を第２図乃至第５図に示す。第
２図はパケットヘッダ解析部の実施例構成図、第３図は
データ転送メモリ部の実施例構成図、第４図は受信不可
フラグ発生部の構成図、第５図は他のデータ転送メモリ
部受信判定部の構成図を表す。

第２図のパケットヘッダ解析部の実施例構成図におい
て、アドレス検出部20がパケットのフラグを認識する
と、パケットの持つアドレスを出力し、テーブル格納部
21を検索する。テーブル検索の結果各データ転送メモリ
部＃１〜＃ｎ（パケットデータが入力した入力ポートに
対応する全てのデータ転送メモリ部）に対してそれぞれ
の優先度のデータを出力する。

第３図のデータ転送メモリ部の実施例構成図におい
て、30はメモリアドレス制御部、31はパケット検出部、
32は受信パケットを記憶し、送信時に読み出されるメモ
リ、33は他データ転送メモリ部受信判定部、34は自受信
判定部、35は受信不可フラグ発生部を表す。

第３図の動作を説明すると、パケット検出部31におい
て入ポートに接続した転送路から入力するパケットのフ
ラグを検出すると、メモリアドレス制御部30に受信を指
示し、さらにパケットの終了を認識すると受信停止を指
示する。メモリアドレス制御部30は、メモリの実アドレ
スを管理し、パケット受信指示を受けると書き込みのた
めのアドレスを発生する。このとき、パケットがメモリ
にバッファリングされており、先頭アドレスと最終アド
レスの比較によりメモリのオーバーフローを検出する
と、自受信判定部に対し、オーバーフロー（受信不可）
を通知する。また、廃棄信号（後述する他データ転送メ
モリ部受信判定部33で発生）を受けると、最終アドレス
を元の先頭アドレスに設定することにより実質的に受信
データの廃棄を行う。

また、パケットがメモリ32に存在する場合、メモリア
ドレス制御部30からパケット送信指示部（第１図の12）
に対しパケット有無信号により通知する。パケット送信
指示部からパケット送信指示信号を受け取ると、読み出
しのためのアドレス（書き込み時の先頭アドレス）を発
生する。

自受信判定部34はメモリのオーバーフロー、伝送路の
障害の検出、対応ノードにおける障害通知を受信した時
に、他のデータ転送メモリ部へ受信不可信号を通知する
ために受信不可フラグ発生部35を駆動する。受信不可フ
ラグ発生部35は、第２図のパケットヘッダ解析部から送
られてくる優先度データによる優先度対応に定義され、
受信不可の通知を受けると当該データ転送メモリ部に与
えられた優先度に対応する出力線上に受信不可フラグを
発生する。

一方、受信が正常に行われると、他データ転送メモリ
部受信判定部33において受信不可フラグを自己の優先度
によってマスクし、自己の優先度より高いデータ転送メ
モリ部において正常受信されていること確認（受信不可
フラグが立ってないこと）すると、メモリアドレス制御
部30に対して、そのパケットの廃棄を指示する廃棄信号
を出力する。

第４図に受信不可フラグ発生部（第３図の35）の構成
図を示す。パケットヘッダ解析部（第２図）から当該デ
ータ転送メモリ部に送られた優先度データはデコーダ40
においてデコードされて、優先度に対応する一つに出力
を発生する。その一つの出力が各優先度に対応して設け
られているゲート回路41−１〜41−ｎに供給され、対応
する一つのゲートをオン状態にする。この時受信不可信
号が第３図の自受信判定部34から発生すると、その信号
はオン状態となった優先度に対応するゲート回路41−１
〜41−ｎの一つを通って受信不可フラグとして出力され
る。

第５図に他データ転送メモリ部受信判定部（第３図の
33）の構成図を示す。

パケットヘッダ解析部から送られてきた優先度データ
をデコーダ50においてデコードし、その優先度に対し
て、出力１〜ｎを発生する。そのデコーダ50の出力は図
に示すように、優先度１の出力は動作に影響を与えない
が、優先度２の場合は優先度１の受信不可フラグの入力
を通過させるためにゲート回路52−１を駆動する。ま
た、デコーダ50の優先度３の出力は優先度１と２のゲー
ト回路52−1,52−２を駆動する。以下、自分の優先度よ
り高い優先度の受信不可フラグを入力するように複数の
オア回路51−1,51−２・・がそれぞれのゲート回路を制
御するために設けられている。

各ゲート回路52の入力は他の同一入力ポートに接続さ
れた各データ転送メモリ部の各優先度に対応して出力さ
れた受信不可フラグがノット回路57で反転の後供給さ
れ、各ゲート回路の出力はオア回路55に入力され、その
出力はこのデータ転送メモリ部の受信不可信号56を反転
した信号と共にアンド回路54に入力され、アンド回路54
の出力が廃棄信号として第３図のメモリアドレス制御回
路に供給されて受信データの廃棄が行われる。

この第５図において、データ転送メモリ部のデコーダ
50で優先度３が指示され、受信が良好に行われ、他の優
先度１のデータ転送メモリ部が受信不可であり、優先度
２のデータ転送メモリ部が良好に受信した場合について
説明すると、優先度１の受信不可フラグがハイレベル
“H"で、優先度２の受信不可フラグがローレベル“L"と
なって入力すると、それぞれノット回路57で反転して、
“L"、“H"となる。この時、デコーダ50の優先度３の端
子から駆動出力が発生するため、ゲート回路52−１と52
−２が駆動される。従って、ゲート回路52−２の出力
“H"によりオア回路55の出力は“H"となる。この時、受
信不可信号56が“L"（受信良好）である、その反転出力
“H"が、ゲート回路52−２の出力“H"とともにゲート回
路54に入力されるので、廃棄信号の出力“H"が発生す
る。

優先度１と優先度２の受信不可フラグが共に“H"（両
方とも受信できない時）は、オア回路55から“H"出力が
発生しないので、アンド回路54は“L"出力となるので廃
棄信号が発生しない。この場合、当該優先度３のデータ
転送メモリ部に対応する出力ポートからパケットの送信
が行われる。

第６図は本発明のネットワークにおけるパケットの交
換動作例を示す図である。図に示すように、各ノードA/
Fには夫々パケット通信装置が設けられ、それぞれのパ
ケットヘッダ解析部には、図に示すようにテーブルTA,T
B・・TFが設けられ、各テーブルには具体例としてアド
レスａについての優先度順に伝送路番号（出力ポート番
号）が規定されている。

第６図において、ノードＡに接続した端末60がノード
Ｄに接続した端末61を宛先（＝アドレスａ）としてパケ
ットを送信した場合に、ノードＡではアドレスａに対す
る優先度１の伝送路＃１はノードＢに向かうルートであ
る。もし、その伝送路に障害がなくノードＢに障害が発
生してなく、しかもＢへの伝送に輻輳がない場合に、ノ
ードＢへの伝送路＃１により送信を行う。同様にノード
ＢにおいてもテーブルTBを参照して、優先度１の伝送路
＃１を介してノードＣへパケットを送信する。ノードＢ
において伝送路＃１に障害が発生していたら（または輻
輳が生じていたら）、優先度２の伝送路＃２の迂回ルー
トを介して送信（伝送路２の出力ポートに接続したデー
タ転送メモリ部から送信）する。以下同様にして、最後
にノードＤに送信されて端末61へ送信される。

［発明の効果］ 本発明によれば、伝送路の負荷状態あるいはネットワ
ーク内の障害の状態を反映した適応的なルートが自動的
に選択されるので、従来の固定ルートでの通信と比較す
ると、障害および輻輳に柔軟に対処できるネントワーク
を構築することができ、信頼性の高いネットワークを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の基本構成図、第１図（ｂ）は本
発明によるテーブルの構成図、第２図はパケットヘッダ
解析部の実施例構成図、第３図はデータ転送メモリ部の
実施例構成図、第４図は受信不可フラグ発生部の構成
図、第５図は他データ転送メモリ部受信判定部の構成
図、第６図は本発明のネットワークにおける交換動作例
を示す図、第７図はパケットのフォーマットを示す図、
第８図は従来のパケット通信装置の構成図、第９図は従
来のテーブルの構成図、第10図は従来のパケット交換動
作の説明図である。 第１図（ａ）中、 10:伝送路端末インタフェース 11:パケットヘッダ解析部 111:優先度付テーブル 112:優先度通知手段 12:パケット送信指示部 13:データ転送メモリ部 130:廃棄手段 131:受信判別手段 132:受信不可フラグ発生手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれ転送路に接続された複数の入力ポ
   ートと出力ポートを格子状に配置し、その各交叉点にデ
   ータ転送メモリ部（13）が設けられ、パケットヘッダ解
   析部（11）を入力ポート対応に備えるとともにパケット
   送信指示部（12）を各出力ポート対応に備えたパケット
   通信装置において、 前記パケットヘッダ解析部（11）は受信したパケットヘ
   ッダのアドレスに対応して同じ入力ポートに接続する各
   データ転送メモリ部にそれぞれの受信優先度を通知する
   優先度通知手段（112）を備え、 前記データ転送メモリ部（13）は入力ポートからの全て
   のパケットを受信・記憶し、自身が完全に受信できない
   かまたは障害によって送信不可能の時受信不可を表すフ
   ラグを発生する受信不可フラグ発生手段（132）と、正
   常にパケットを受信した時に他のデータ転送メモリ部か
   らの受信不可フラグと通知された優先度との相関をとっ
   てそのパケットを廃棄するか保持するかを判別する受信
   判別手段（131）とを具備することを特徴とするパケッ
   ト通信装置。