JP2659892B2

JP2659892B2 - 超大規模モジュラースイッチ

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Publication number: JP2659892B2
Application number: JP4234574A
Authority: JP
Inventors: ピーター、エー、フラナセック; クリストス、ジョン、ジョージオ
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1992-09-02
Publication date: 1997-09-30
Anticipated expiration: 2012-09-30
Also published as: JPH05236525A; CA2074849A1; EP0539755A2; CA2074849C; US5345228A; EP0539755A3

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クロスポイントスイッ
チ、詳細には、分散制御による片面クロスポイントスイ
ッチング素子アレイであり、特に、規模をモジュール方
式で増大することができ、かつ、故障に対して許容性が
ある当該アレイに関する。

【０００２】

【従来の技術およびその課題】例えば、高度並列計算機
においてプロセッサをメモリに接続する、または、コン
ピュータシステム入出力構成においてプロセッサを各自
の周辺装置に接続するために使用できる、超大規模スイ
ッチングシステム、すなわち、数百、数千のポートを備
えたシステムの必要性が存在する。コンピュータ用途の
スイッチング素子として用いるための、各種高性能スイ
ッチング機構が従来技術において記載されている。クロ
スポイントスイッチの分散制御は、Ｌ．Ｄ．Ａｍｄａｈ
ｌらによる“ＭｏｄｕｌａｒＣｏｍｐｕｔｅｒＳｙ
ｓｔｅｍ”と題する米国特許第３，２２６，６８８号に
記載されている。クロスポイントスイッチの分散制御は
また、Ｐ．Ａ．Ｆｒａｎａｓｚｅｋによる“Ｄｅｌｔａ
ＮｅｔｗｏｒｋｏｆａＣｒｏｓｓ−ｐｏｉｎｔ
Ｓｗｉｔｃｈ”と題する米国特許第４，７５２，７７７
号および“ＤｅｌｔａＮｅｔｗｏｒｋＣｏｎｔｒｏ
ｌｏｆａＣｒｏｓｓ−ｐｏｉｎｔＳｗｉｔｃ
ｈ”と題する米国特許第４，８１４，７６２号にも記載
されている。しかしながら、これらの特許はすべて、両
面クロスポイントスイッチを記載している。片面クロス
ポイントスイッチは本質的に、制御がより複雑である。
なぜなら、特定数のポートについて２倍の数のクロスポ
イント素子を有し、また、（両面クロスポイントスイッ
チとは異なり）内部バスも有するからである。片面クロ
スポイントスイッチによる２つのポートの各相互接続
は、２つのクロスポイント素子の設定を必要とし、各相
互接続について（各内部バスについて１つずつ）無数の
可能性が存在する。このことはすべて、片面クロスポイ
ントスイッチを本質的によりいっそう柔軟性の高いもの
にしているが、同時に、特に分散制御を望んだ場合に
は、より高額で、難しく、かつ、最善の制御方法を不明
瞭にしている。

【０００３】超大規模スイッチングシステムの設計に関
する重要な検討事項は、コントローラの性能である。単
一のコントローラを備えたスイッチは、Ｃ．Ｊ．Ｇｅｏ
ｒｇｉｏｕによる“Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｆｏｒａ
Ｃｒｏｓｓ−ｐｏｉｎｔＳｗｉｔｃｈｉｎｇＭａｔ
ｒｉｘ”と題する米国特許第４，６３０，０４５号に記
載されているように、並行パイプライン技法を用いるこ
とにより大複数の要求にサービスすることができる。し
かし、スイッチングマトリックスの規模が大きくなるに
つれて、要求にサービスするための最悪な場合における
待ち時間もポート数と比例して増加し、許容できないほ
ど長くなることもある。

【０００４】例えば、Ｃ．Ｊ．Ｇｅｏｒｇｉｏｕらによ
る“ＴｈｅＥＳＣＯＮＤｉｒｅｃｔｏｒ：ＡＤ
ｙｎａｍｉｃＳｗｉｔｃｈｆｏｒ２００Ｍｂ／
ｓＦｉｂｅｒ−ＯｐｔｉｃＬｉｎｋｓ”（ＩＢＭＪ
ｏｕｒｎａｌｏｆＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅ
ｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｏｃｔ．１９９１）と題する
論文に記載されたＩＢＭＥＳＣＯＮＤｉｒｅｃｔｏ
ｒスイッチングシステムのような、単一コントローラに
よる６０ポートスイッチでは、最悪な場合における待ち
時間は約１２マイクロ秒である。これは、光ファイバで
の信号伝播遅延（５マイクロ秒／ｋｍ）がそのネットワ
ーク遅延（すなわち、３ｋｍ周回伝送について３０マ
イクロ秒）の支配的部分となるので、半径３ｋｍのネ
ットワークを前提としている現在の入出力環境において
は重大なものではない。しかし、そのスイッチングシス
テムの規模が１０００ポートにまで大きくなった場合、
最悪な場合における待ち時間の遅延は２２０マイクロ秒
になる可能性があり、そうなると、システム性能に深刻
な影響を与えるであろう。

【０００５】Ｃ．Ｊ．Ｇｅｏｒｇｉｏｕによる“Ｆａｕ
ｌｔ−ＴｏｌｅｒａｎｔＡｒｒａｙｏｆＣｒｏｓ
ｓ−ｐｏｉｎｔＳｗｉｔｃｈｉｎｇＭａｔｒｉｃｅ
ｓ”と題する米国特許第４，６０５，９２８号では、た
だ１つのコントローラしか使用せずに、スイッチングシ
ステムに故障許容性および拡張性を付与するために使用
される片面クロスポイントマトリックススイッチが記載
されている。Ｆｒａｎａｓｚｅｋらによる“Ｃｏｌｌｉ
ｓｉｏｎＣｒｏｓｓｂａｒＳｗｉｔｃｈ”と題する
米国特許第４，９２９，９４０号では、希望の出力ポー
トが接続に使用可能であるかまたはすでに別のポートに
接続されているかを事前に判定する必要を回避する、自
己経路指定クロスポイントマトリックススイッチが記載
されている。これは、スイッチングシステム全体でのク
ロスポイント制御の分散を容易にするが、詳細に説明さ
れているものは、片面クロスポイントスイッチではなく
両面クロスポイントスイッチである。さらに、過度に複
数の衝突が発生した場合、スイッチの性能に不利益を生
じる。コントローラの性能が制限要因である状況（特
に、片面クロスポイントスイッチの場合）において、そ
の衝突頻度が容認できないものとならないことが明白で
はない。

【０００６】Ｃ．Ｊ．ＧｅｏｒｇｉｏｕおよびＡ．Ｖａ
ｒｍａによる“Ｏｎｅ−ＳｉｄｅｄＣｒｏｓｓ−ｐｏｉ
ｎｔＳｗｉｔｃｈｗｉｔｈＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅ
ｄＣｏｎｔｒｏｌ”と題する係属特許出願番号第４２
９，６７４号には、最悪例待ち時間を低減するために複
数のコントローラを使用するスイッチングシステムが記
載されている。内部バスの各個別群は、各コントローラ
と関係づけられており、各コントローラはまた、そのコ
ントローラに関係する群のバスに接続されたクロスポイ
ントスイッチング素子の全部を制御する。しかし、ポー
ト状態情報は共用され、共通にアクセスされ、それが大
規模スイッチング構成での障害になる可能性があり、ま
た、ポート状態情報が何らかの方法でコントローラ間で
分散されたとしても、それが全システム性能に著しく影
響することがある。さらに、相互接続の可能性は、処理
責任についてコントローラ間で分散される。結果とし
て、各コントローラは、いずれの要求がそのコントロー
ラによって処理されなければならないかを判定するため
に全部の接続要求を監視しなければならない。スイッチ
の規模がさらに大きくなると、この監視タスクは、効率
的に実施するには非実用的となり、障害機能になる。

【０００７】コンピュータ入出力（Ｉ／Ｏ）スイッチ設
計における別の主要な検討事項は、グレードアップ可能
性である。例えば、ユーザは、最初に２５０ポートスイ
ッチングシステムを装備したいと考え、後に１０００ポ
ートにグレードアップする必要が生じるかもしれない。
高容量に現場で容易にグレードアップできるようなスイ
ッチを有することは有益であろう。同様に、各種規模の
スイッチに容易にマップできるような設計を有すること
はスイッチ製造業者にとっても極めて有利であろう。前
述の係属特許出願では、ある程度のモジュール性は明白
であるが、例えば、付加的なコントローラの追加または
何らかの書き直しを要さずに、クロスポイントチップの
付加的な列を容易に追加できる、または、コントローラ
の故障がその故障コントローラによって全体として制御
されていた内部バス全部の損失を生じることはないとい
ったことが明らかではない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、完全に
モジュール型であり、その構成要素のいずれの性能にも
負担をかけずに容量を容易に増大することができる分散
制御機能を有する、改良された大規模片面クロスポイン
トマトリックススイッチを供することである。

【０００９】本発明の第２の目的は、各コントローラに
増加機能（すなわち、増加したポート数にサービスでき
る能力）を要求することなくスイッチポートの数が増や
せる、上述のスイッチを供することである。

【００１０】本発明の第３の目的は、各コントローラに
システム内の全部の接続要求を監視するように要求する
ことなくスイッチポートの数が増やせる、上述のスイッ
チを供することである。

【００１１】本発明の第４の目的は、何らかの中央テー
ブルへの付加的な状態要求を要さずにスイッチポートの
数が増やせる、上述のスイッチを供することである。

【００１２】本発明の第５の目的は、故障許容性のある
上述の大規模クロスポイントスイッチを供することであ
る。

【００１３】上述その他の目的および特徴は、スイッチ
資源（すなわち、スイッチポート、内部バスおよびコン
トローラ）のそれぞれを設計上モジュールにし、かつ、
（１）コントローラの各個に各スイッチポートを一意に
割当て、（２）各コントローラに、実行に割当てられた
スイッチポートに接続された唯一のクロスポイントを処
理させ、（３）コントローラの各個に各内部バスを一意
に割当て、（４）コントローラが相互に通信するための
手段を付与することによって得られる。

【００１４】スイッチ資源（すなわち、スイッチポー
ト、内部バスおよび／またはコントローラ）のいずれか
のモジュール単位の増加は、それらの資源の一部または
全部を効果的に再割当てする（すなわち、それらの割当
てを修正する）ことによって適応できる。スイッチ資源
の故障は同じく、残りの使用可能資源の一部または全部
を効果的に再割当てする（すなわち、それらの割当てを
修正する）ことによって適応できる。資源割当ての修正
は、自動的および動的をも含め、物理的または電子的の
いずれかの各種選択的方法で実施することができる。

【００１５】

【実施例】好ましい実施例は、これに限らないが、バッ
クエンドシリアル入出力形ネットワークに特に適した高
度モジュール式スイッチングアーキテクチャを付与する
構造である。このアーキテクチャは、従来技術の方法の
性能および拡張性の制限を撤廃する。そのアーキテクチ
ャは、大型スイッチングシステムにおける２つのポート
間に全二重接続を確立する。

【００１６】スイッチポートは、２つ以上の発信元ポー
トが同一の宛先ポートに同時に接続する必要がある場合
に、それらについて衝突が生じ得る共用資源とみなされ
る。こうした衝突は、集中型コントローラ、または、従
来技術で行われてきたように全部の要求を直列化する共
通アクセステーブルによっては解決されない。代わり
に、複数のポートが同一宛先ポートへの接続要求を受信
した場合、結果として生じる衝突はその宛先ポートによ
って解決される。それを行うために、各発信元ポートは
宛先ポートへ接続要求を送信し、その接続が可能である
ことを指示する肯定応答か、または、否定応答のいずれ
かを受信する。データ転送衝突を避けるために、宛先ポ
ートがすでに接続されている場合、２つの個別のネット
ワークが使用される。制御転送ネットワークは接続要求
メッセージの交換に使用され、トランスポートネットワ
ークはデータメッセージの転送に使用される。

【００１７】各ポートまたはポート群に割当てられたコ
ントローラが宛先衝突を解決し、ポート間通信機能を実
行する。ポート、接続状態テーブル、データトランスポ
ートネットワークバス（すなわち、内部バス）といった
スイッチ資源は、コントローラ間で区分されている。接
続を確立する方法も付与されており、それは以下の２通
りの方法の一方で実施することができる。１．発信元ポートコントローラは、その発信元ポートな
らびに宛先ポートへの順方向経路および戻り経路を確保
しながら、希望のポートに対する要求を送信する。宛先
ポートコントローラからの肯定応答（ＡＣＫ）は、その
宛先ポートへの接続が確立できることを意味する。この
方法は、制御ネットワークの戻り部分を特に単純にす
る。２．発信元ポートコントローラは、その発信元ポートな
らびに宛先ポートへの順方向経路および戻り経路を確保
しながら、希望のポートに対する要求を送信する。宛先
ポートコントローラからの応答が宛先ポートおよび戻り
経路を割当てる。この方法は、データトランスポートネ
ットワークの内部接続経路を割当てるうえで高い柔軟性
を付与する。

【００１８】こうした原理にもとづく好ましいスイッチ
の実施例を、図１に示す。入出力ポート１０は、光電変
換、バッファリング、コマンド解読（接続／切断コマン
ドなど）といったインタフェース機能を実行する。光フ
ァイバリンク（図示せず）によって実施されたデータス
トリームは、発信元ポート（例えば、ポート１０Ａ−
１）から宛先ポート（例えば、ポート１０Ｃ−３）へデ
ータトランスポートネットワーク１２を介して経路指定
される。データトランスポートネットワーク１２は、光
ファイバリンクのバンド幅と同一のバンド幅で動作す
る。データトランスポートネットワーク１２は、モジュ
ールユニット１２Ａ〜１２Ｄのアレイとして実施された
片面マトリックススイッチとして編成されており、非ブ
ロック化またはブロック化いずれかの機器構成で動作で
きる。Ｃ．Ｊ．Ｇｅｏｒｇｉｏｕによる“Ｆｕｌｌ−Ｄ
ｕｐｌｅｘ，Ｏｎｅ−ＳｉｄｅｄＣｒｏｓｓ−Ｐｏ
ｉｎｔＳｗｉｔｃｈ”と題する米国特許第４，６３５，
２５０号は、片面マトリックススイッチの構造を記載し
ており、引用によって本明細書と完全に一体を成す。

【００１９】このスイッチは、複数のポート群に区分さ
れており、当該の各群１０Ａ〜１０Ｄはコントローラ１
４Ａ〜１４Ｄのうちの対応するものによってサービスを
受ける。データトランスポートクロスバー１２もやはり
水平に区分されており、それによって、特定のコントロ
ーラは自己のポート群に対応する（すなわち、直結され
ている）クロスポイントだけを設定することができる。
同一のコントローラによってサービスされる２つのポー
ト（すなわち、同一ポート群内のポート）間の相互接続
について接続要求がなされた場合、そのコントローラは
その接続を確立する手続きを進める。他方、要求された
接続が別のコントローラによってサービスされる別のポ
ート群内の宛先ポートに対するものである場合、発信元
ポートにサービスするコントローラは、その接続が行え
るかどうかを判定する（すなわち、その宛先ポートが空
いているかを判定する）ために宛先ポートにサービスす
るコントローラと通信しなければならない。１つの群内
のポート数は、システム性能要求条件（許容可能な最悪
例待ち時間遅延など）に応じて異なることができる。

【００２０】コントローラ間の通信は、ポートアダプタ
１８を介して通信／制御ネットワーク１６によって行わ
れる。通信ネットワーク１６は、図１に示す接続クロス
バーとしてよい。バニヤン方式、逆方向スレッド付きバ
ニヤン方式などといった、他の形式の相互接続ネットワ
ークも制御／通信ネットワークとして使用できよう。相
互接続ネットワークの選択は、スイッチングシステム性
能、部品数の最小化などの各種設計パラメータに応じて
異なることができる。

【００２１】データトランスポートネットワーク１２
は、片面クロスポイントマトリックススイッチである。
従って、接続を行うために２つのクロスポイントが指定
されなければならない。コントローラは、クロスポイン
トチップに３つのアドレスを与える。すなわち、１）発
信元ポートに対応するクロスポイント行のアドレス、
２）宛先ポートに対応するクロスポイント行のアドレ
ス、および、３）接続が行われるクロスバー列（すなわ
ち、内部垂直バス）のアドレスである。列アドレス（す
なわち、内部バス）は、初期化時にコントローラに割当
てられる（すなわち、コントローラ間で区分される）。
コントローラに割当てられた内部バスは、そのコントロ
ーラによって使用されるために予約される。その内部バ
ス（すなわち、列アドレス）は、故障したマトリックス
チップまたはコントローラを迂回するために、後に再割
当てすることができる。

【００２２】コントローラに対する内部バスの割当て
は、好ましくは、そのシステムの動作にサービスする別
のコントローラ１４Ｚによって行われる。そのような監
視コントローラ（すなわち、制御プロセッサ）は、引用
によって本明細書と一体を成す、前述の論文に記載され
たＩＢＭＥＳＣＯＮＤｉｒｅｃｔｏｒにおける制御
プロセッサと機能的に等価である。制御プロセッサ１４
Ｚは、（必ずしも行う必要はないが）システムを監視す
ることができ、（必ずしも行う必要はないが）内部バス
を動的に割当てることができる。内部バス割当ての修正
はそれほど頻繁に要求されないので、現行の相互接続に
割り込みをかけずに内部バス割当ての変更を可能にする
ようなプロトコルの必要はない。

【００２３】制御プロセッサ１４Ｚは、制御ネットワー
ク１６を介して他のプロセッサと通信する。更新された
バス割当ては、通信ネットワーク１６によって他のコン
トローラへ制御プロセッサによって通信される。

【００２４】制御プロセッサ１４Ｚは、現在の内部バス
割当てを格納するための割当てテーブルを保持すること
ができる。または、こうした情報は他のプロセッサ間に
分散することもできよう。本発明における内部バスの割
当てテーブル機能は、ＩＢＭＥＳＣＯＮＤｉｒｅｃｔ
ｏｒにみられる接続状態テーブル機能とほとんど同様で
ある。ＥＳＣＯＮＤｉｒｅｃｔｏｒのコントローラ
も、米国特許第４，６３０，０４５号に記載されてお
り、引用によって本明細書と一体を成す。接続状態テー
ブル（または、ポート状態テーブル）は、同じく引用に
よって本明細書と一体を成す、前述の係属特許出願書に
もみられる。この係属特許出願書はまた、コントローラ
に割当てられた相互接続要求可能性を格納するポートア
ドレスルックアップテーブルも記載している。

【００２５】本発明において、内部バスは、前述の係属
出願書における相互接続要求可能性の割当ておよび管理
と同様に、割当ておよび管理される。本明細書の制御プ
ロセッサ１４Ｚおよび前述の係属出願書のシステムサポ
ートプロセッサ２２は類似の機能を有しており、主な相
違は管理されるものにある。

【００２６】内部バス割当てを行うために、いかなる精
巧なアルゴリズムも必要としない。コントローラ間で列
（すなわち、内部バス）を等分するという方針は、単純
かつ一般的に受け入れられる方法である。

【００２７】２つの異なるスイッチ区分Ａ−Ｄ間に接続
をしなければならない場合、それらの区分のコントロー
ラは、その接続を確立する前に相互に通信しなければな
らない。前述の通り、従うことができる２つの異なる方
法がある。

【００２８】第１の方法では、発信元ポートコントロー
ラは、データトランスポートネットワークにおいて順方
向経路および戻り経路の両者を割当てる。発信元ポート
コントローラは、発信元ポート順方向／戻り列ペア、接
続要求を指示する制御ビット、および、ＣＲＣ（巡回冗
長検査）ビットを含むメッセージを作成し、それを、制
御ネットワークを介して宛先ポートコントローラへ転送
する。宛先ポートコントローラは、この情報を受信し、
その接続が可能かどうかを確認し、発信元ポートコント
ローラに肯定応答を返送する。

【００２９】図２は、８つのポート（ポート１０Ａ−１
〜ポート１０Ｄ−２）が４つの区分（ポート群１０Ａ〜
１０Ｄ）に分割されており、従って、各コントローラ１
４Ａ〜１４Ｄが２つのポートにサービスすることができ
るスイッチングシステムの例を示す。データトランスポ
ートクロスバーの列は、単方向内部バスの各対２０Ａ〜
２０Ｄである。各コントローラには各列の対が割当てら
れており、従って、コントローラ１０Ａには列の対（す
なわち、内部バス）２０Ａが割当てられ、コントローラ
１０Ｂには列の対２０Ｂが割当てられ、（以下、同様）
という形になっている。例えば、ポート１０Ａ−１がポ
ート１０Ｃ−１と接続される必要があると仮定しよう。
コントローラ１０Ａは、発信元ポート１０Ａ−１のアド
レス、宛先ポート１０Ｃ−１のアドレス、列の対２０Ａ
のアドレス、および、接続要求制御ビットを含むメッセ
ージを作成し、それを、制御ネットワーク１６を介して
コントローラ１０Ｃに送信する。同時に、コントローラ
１０Ａは、データトランスポートクロスバーの２つのク
ロスポイントを、ポート１０Ａ−１に接続された水平バ
ス線を内部バス２０Ａへ接続するように設定する。

【００３０】コントローラ１０Ｃは、接続要求メッセー
ジを受信すると、ポート１０Ｃ−１がすでに接続されて
いるかどうかを検査し、接続されていなければ、制御ネ
ットワークを介してコントローラ１０Ａへ肯定応答メッ
セージを送信する。同時に、コントローラ１０Ｃは、デ
ータトランスポートクロスバーの２つのクロスポイント
を、ポート１０Ｃ−１に接続された水平バス線を内部バ
ス２０Ａへ接続するように設定する。これで接続の確立
を終了し、データフレームがこれらの２つのポート間で
転送可能となる。この相互接続は、図２に、太線の双方
向経路３０として示されている。図２はまた、ポート１
０Ｂ−１とポート１０Ｄ−２との間の相互接続を経路３
２として示している。この相互接続３２は、コントロー
ラ１４Ｄによって使用されるために割当てられた内部バ
ス２０Ｄを利用していることから、コントローラ１４Ｄ
によって形成されたことが明らかとなるはずである。

【００３１】発信元ポートおよび宛先ポートの両者は、
切断区切り文字用の転送データフレームを監視する。そ
うした区切り文字が検出されると、両者は各自の対応す
るコントローラから切断を要求される。コントローラは
その接続に関係するクロスポイントを切断（すなわち、
設定解除）し、各自のアクティビティテーブル（図示せ
ず）を更新し、それによって、それらのポートは他の接
続に使用可能となる。

【００３２】第２の方法では、発信元ポートコントロー
ラが順方向経路を割当て、宛先ポートが戻り経路を割当
てる。発信元ポートコントローラは、発信元ポートアド
レス、宛先ポートアドレス、順方向列のアドレス、接続
要求を指示する制御ビット、および、ＣＲＣビットを含
むメッセージを作成し、それを、制御ネットワークを介
して宛先ポートコントローラへ転送する。宛先ポートコ
ントローラは、この情報を受信し、その接続が可能かど
うかを確認し、発信元ポートコントローラに戻り列のア
ドレスを返送する。

【００３３】図３は、８つのポート（ポート１０Ａ−１
〜ポート１０Ｄ−２）がやはり４つのポート群１０Ａ〜
１０Ｄに分割されており、従って、各コントローラ１４
Ａ〜１４Ｄが２つのポートにサービスすることができる
スイッチングシステムの別の例を示す。データトランス
ポートクロスバーの列は、双方向内部バスである。各コ
ントローラには２つの内部バス（すなわち、列）が割当
てられており、従って、コントローラ１０Ａには列２０
Ａ−１および２０Ａ−２が割当てられ、コントローラ１
０Ｂには列２０Ａ−１および２０Ｂ−２が割当てられ、
（以下、同様）という形になっている。例えば、ポート
１０Ａ−１がポート１０Ｃ−１と接続される必要がある
と仮定しよう。コントローラ１０Ａは、発信元ポート１
０Ａ−１のアドレス、宛先ポート１０Ｃ−１のアドレ
ス、列２０Ａ−１のアドレス、および、接続要求制御ビ
ットを含むメッセージを作成し、それを、制御ネットワ
ークを介してコントローラ１０Ｃに送信する。同時に、
コントローラ１０Ａは、データトランスポートクロスバ
ーの１つのクロスポイントを、ポート１０Ａ−１に接続
された水平バス線を列２０Ａ−１へ接続するように設定
する。

【００３４】コントローラ１０Ｃは、接続要求メッセー
ジを受信すると、ポート１０Ｃ−１がすでに接続されて
いるかどうかを検査し、接続されていなければ、制御ネ
ットワークを介してコントローラ１０Ａへ、列１０Ｃ−
１のアドレスを含む肯定応答メッセージを送信する。同
時に、コントローラ１０Ｃは、データトランスポートク
ロスバーの２つのクロスポイントを、ポート１０Ｃ−１
に接続された水平バス線を列２０Ａ−１および２０Ｃ−
１へ接続するように設定する。発信元ポートコントロー
ラは、その肯定応答メッセージを受信すると、ポート１
０Ａ−１の受信線を戻り列２０Ｃ−１へ接続するクロス
ポイントを設定する。これで接続の確立を終了し、デー
タフレームがこれらの２つのポート間で転送可能とな
る。この相互接続は、図３に、経路３０ａおよび３０ｂ
として示されており、これらが図２における相互接続３
０に一致する。図３はまた、相互接続３２ａおよび３２
ｂも示しており、これらは、図２で行われた相互接続３
２に一致する。切断は第１の方法の説明と同様に行われ
る。

【００３５】双方向列の数が各区分におけるポートの数
と等しい場合、わずかＮ列だけにより非ブロック化スイ
ッチが機器構成できる。従って、第２の方法は、非ブロ
ック化動作のために最低数の列だけを必要とするが、付
加的なプロトコル段階、および、潜在的な接続セットア
ップ遅延を伴う。

【００３６】図４は、図３で行われた相互接続３０ａお
よび３０ｂを示し、転送ゲートを用いたクロスポイント
の好ましい実施例を例示している。制御線３４Ａは、コ
ントローラ１０Ａ（図示せず）から発しており、コント
ローラ１０Ａの制御のもとでクロスポイントを設定また
はスイッチするために使用される。制御線３４Ｃは、コ
ントローラ１０Ｃから発しており、コントローラ１０Ｃ
の制御のもとでクロスポイントを設定またはスイッチす
るために使用される。内部バス増幅器も示されている。

【００３７】本発明のクロスポイントスイッチは、種々
の変形が可能である。例えば、本発明の１つのクロスポ
イントスイッチは、コントローラが、サービスされるポ
ート群からの相互接続要求に応答することによって１群
のポートにサービスし、第１のコントローラが、第２の
コントローラへ通信システムによってメッセージを送信
することによって第２のポートが第２のコントローラに
よりサービスを受けながら、第１のコントローラによっ
てサービスを受ける第１のポートの相互接続の要求に応
答し、相互接続要求が、第２のポートが相互接続に使用
可能であるかを判定し、第２のポートが使用可能である
場合に、第２のコントローラによって制御されるクロス
ポイント素子をスイッチングすることによって、第１の
コントローラからの前記メッセージに応答して、第２の
コントローラによって一部処理される。

【００３８】ここで、相互接続要求が、第２のコントロ
ーラによって制御される２つのクロスポイント素子をス
イッチすることによって第２のコントローラにより一部
処理される、二重相互接続の要求であってもよい。

【００３９】また、第２のコントローラによってスイッ
チされるクロスポイント素子が、第１のコントローラに
よって第２のコントローラへ送信されたメッセージで完
全に指定されてもよい。

【００４０】あるいは、第２のコントローラによってス
イッチされるクロスポイント素子が第２のコントローラ
によって決定されてもよい。

【００４１】また、メッセージが第２のポートを識別
し、かつ、相互接続を行う際に使用される内部バスを識
別し、メッセージがさらに第１のレポートを識別するも
のであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるクロスポイントスイッチの好まし
い実施例の構成を、一部機能的に一部物理的に表わした
説明図。

【図２】特定のプロトコルによって行われた相互接続を
例示する図１の一部を示した詳細図。

【図３】別のプロトコルによって行われた相互接続を例
示する図２と同一部を示した詳細図。

【図４】転送ゲートを用いたクロスポイントの好ましい
実施例の例示図。

【符号の説明】

１０スイッチポート１２データトランスポートネットワーク（片面クロス
バー）１４コントローラ１６制御ネットワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者クリストス、ジョン、ジョージオアメリカ合衆国ニューヨーク州、ホワイト、プレインズ、ナンバー６エイチ、ノスバンド、アベニュ、14 (56)参考文献特開昭61−290565（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−15265（ＪＰ，Ａ) 米国特許3974343（ＵＳ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】相互接続要求に応答して複数のポート間の
同時電気的相互接続を行うための片面クロスポイントス
イッチであって、Ｎ群のポートに区分された複数のポートと、Ｎ個の複数のコントローラであり、各コントローラは相
互接続要求に応答することで前記ポート群の異なる１つ
にサービスするものである前記コントローラと、Ｎ群の内部バスに区分された複数の内部バスであり、内
部バスの各群は前記コントローラのそれぞれに割当てら
れている前記内部バスと、複数のクロスポイントスイッチング素子であり、各クロ
スポイントスイッチング素子は前記ポートの各々と前記
内部バスの各々とを接続し前記接続された１つのポート
と前記接続された１つの内部バスとの間に選択的な電気
的相互接続を行うものである前記クロスポイントスイッ
チング素子と、前記コントローラの各々が前記クロスポイントスイッチ
ング素子の各群を制御するための手段であり、前記各コ
ントローラによって制御されるクロスポイントスイッチ
ング素子の各群は前記各コントローラによってサービス
される前記ポート群内の１つのポートに接続されている
前記クロスポイントスイッチング素子の全部である、前
記手段と、前記各コントローラを相互接続する通信システムとを備
え、複数の前記コントローラに含まれる第１のコントローラ
は、前記通信システムを介して、前記コントローラに含
まれる前記第２のコントローラにメッセージを送ること
で、複数の前記ポートのうち前記第１のコントローラに
よってサービスされる第１のポートと、前記コントロー
ラのうち第２のコントローラによってサービスされる第
２のポートとを相互接続する要求に応答し、それによって前記コントローラが複数の相互接続要求を
同時に処理し実行することができることを特徴とする片
面クロスポイントスイッチ。
【請求項２】請求項１記載のクロスポイントスイッチで
あって、前記第１のコントローラからの前記メッセージ
に応答し、前記第２のポートが相互接続のために利用可
能か否かを判断することで、前記第２のコントローラに
よって前記相互接続要求が部分的に処理され、前記第２
のポートが利用可能な場合には、前記第２のコントロー
ラによって制御されるクロスポイント素子をスイッチン
グすることを特徴とするクロスポイントスイッチ。
【請求項３】請求項２記載のクロスポイントスイッチで
あって、前記相互接続要求は二重相互接続要求である場
合、前記第２のコントローラによって制御される二つの
クロスポイント素子をスイッチングすることで、前記第
２のコントローラにより部分的にこの要求を処理するこ
とを特徴とするクロスポイントスイッチ。
【請求項４】請求項２記載のクロスポイントスイッチで
あって、前記第２のコントローラによってスイッチング
される前記クロスポイント素子は、前記第１のコントロ
ーラによって前記第２のコントローラに送られた前記メ
ッセージにおいて十分に説明されることを特徴とするク
ロスポイントスイッチ。
【請求項５】請求項２記載のクロスポイントスイッチで
あって、前記第２のコントローラによってスイッチング
される前記クロスポイント素子は、前記第２のコントロ
ーラによって決定されることを特徴とするクロスポイン
トスイッチ。
【請求項６】請求項１記載のクロスポイントスイッチで
あって、前記第１のコントローラに割り当てられた内部
バス群における一つの内部バスを介して前記第１のポー
トに接続されるクロスポイントスイッチ素子をスイッチ
ングすることで、前記第１のコントローラは前記相互接
続要求に応答することを特徴とするクロスポイントスイ
ッチ。
【請求項７】請求項１記載のクロスポイントスイッチで
あって、前記メッセージは、前記内部接続を行うとき
に、使用する前記第２のポートを識別し、さらに内部バ
スを識別することを特徴とするクロスポイントスイッ
チ。
【請求項８】請求項７記載のクロスポイントスイッチで
あって、前記メッセージはさらに前記第１のポートを識
別することを特徴とするクロスポイントスイッチ。
【請求項９】請求項１記載のクロスポイントスイッチで
あって、前記第２のポートが相互接続に利用できない場
合は、前記第２のコントローラが前記第１のコントロー
ラに返答メッセージを送ることを特徴とするクロスポイ
ントスイッチ。
【請求項１０】請求項９記載のクロスポイントスイッチ
であって、前記通信システムに前記返答メッセージが送
られることを特徴とするクロスポイントスイッチ。