JP2754612B2 - パケット交換機 - Google Patents

パケット交換機

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JP2754612B2 JP28369588A JP28369588A JP2754612B2 JP 2754612 B2 JP2754612 B2 JP 2754612B2 JP 28369588 A JP28369588 A JP 28369588A JP 28369588 A JP28369588 A JP 28369588A JP 2754612 B2 JP2754612 B2 JP 2754612B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はパケット交換機に係わり、特にスイッチノ
ードにおいてソフトウェア処理を介さずに高速のスイッ
チングを行うセルフルーティング型のパケット交換機に
関する。
〔従来の技術〕
周知のようにデジタルデータ交換方式の1つにパケッ
ト交換方式がある。これはある単位(パケット)ごとに
伝送する蓄積交換方式の一種で、特定の回線を継続して
占有することがなく、回線網を効率良く使えるというメ
リットがある。
さて、パケット交換機では、受信したどのパケットを
どのパケット伝送路に転送するのがよいかルートの選択
をする(ルーティング)必要がある。このようなルーテ
ィングを行う交換機の中にセルフルーティング型のパケ
ット交換機がある。これは、スイッチノードにおいてソ
フトウェア処理を介さずに高速のスイッチング(ルーテ
ィング)を行うものであり、例えば、パケットの先頭部
分に宛先が書かれており、交換ノードはこの宛先からゲ
ートの開閉など、ハードウェアロジックのみでスイッチ
ングを行う方式のものをいう。
この種のセルフルーティング型のパケット交換機では
パケットが競合する場合があり、このような場合に何れ
のパケットを優先して処理するか、あるいはパケットの
廃棄を避けるにはどうするか等の方法として、次のよう
に各種のものが提案されている。
(1)ソーティングネットワークとルーティングネット
ワークとを組み合わせることにより、パケット競合時
に、競合パケットをルーティングネットワークの後段で
ドロップし、適当な遅延を与えた後にルーティングネッ
トワークに再入力する方法である(A Wideband Digital
Switch Proc.1984 Grobecome Conf.)。
ここに、ソーティングネットワークとは次のようなも
のをいう。すなわち、いま、スイッチングの出線に、2
進の番号が割り振られ、パケットの先頭にそれぞれが目
指している宛先の番号が書かれているとする。ソーティ
ングネットワークは、交換機に入力されたパケットを先
頭の番号に従い、出線において番号順となるように並べ
替える(スイッチングを行う)ネットワークである。ま
た、同一のアドレスを持つものに関しては、出線におい
て、隣あった形で出力される。このようなネットワーク
の代表的な例として、Batcher Networkがある。
上述の論文(A Wideband Digital Switch)の中で、B
atcher Network(ソーティングネットワーク)とBanyan
Network(ルーティングネットワーク)+αを用いてス
イッチを構成する方法が挙げられている。Banyan Netwo
rkでは、同一アドレスのパケットが同時入力されるとネ
ットワーク内で競合を起こし、パケットが失われてしま
う。このため、Banyan Networkから出力されるパケット
のアドレスを調べ、同一アドレスのパケットは後段に配
置されたBanyan Networkに入力されないように取り出し
て、再びBatcher Networkに入力する。
(2)バス型の入線から出線ごとに設けられたパケット
の選択機能を持つスイッチモジュールを用いてスイッチ
ングを行うという方法である(The Knochout Switch
: A Simple Modular Architechture for High−per
formance Pachet Switch Proc.ISS87,march,1987.)。
(3)ソーティングネットワークとルーティングネット
ワークを組み合わせたモジュールを多数列並べ、それぞ
れの出力パケットを所望の出線ごとに設けられたバッフ
ァモジュールに接続することにより、パケット競合時に
パケットの廃棄を回避する方法等がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、(1)に記したソーティングとルーティン
グネットワークを用いたパケットスイッチは、パケット
の再入力時にパケットの順序逆転を避けるべく、Time S
tamping等の複雑な処理を行う必要がある。ここに、Tim
e Stampingとは次のようなことをいう。すなわち、同一
アドレスを持ったパケットのうち、競合に勝った1つの
パケットを除いたすべてのものは、ルーティングネット
ワークに再入力されるため、このままでは後からきたパ
ケットの方が先に出力される可能性が十分ある。従っ
て、パケットの中に、ソーティングネットワークを通過
した回数を書き込んでおき、この値を参照して競合裁定
を行う。このように、ソーティングネットワークを通過
する度に回数を書き込むことをTime Stampingという。
(2)に記した方法は出先ごとにスイッチを設けるため
に、交換機の拡張時に規模(ハードウェア量)が大きく
なってしまうという不都合がある。
(3)に記した方法は、競合パケットのルートが異なる
ため、同時入力パケットが出力段では非同期に到着し、
スイッチ規模を大きくした場合に、パケットの順序逆転
が起こるという欠点がある。
本発明の目的は、上述のような不都合・欠点を解消し
たパケット交換機を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、(イ)与えられたパケットを宛先ごとにソ
ーティングして出力するソーティング回路と、(ロ)こ
のソーティング回路から出力され、同時に入力されたパ
ケットである複数の同時入力パケットを、同一アドレス
を有する同時入力パケットの競合を避けるべく、複数の
データ線へそれぞれ振り分けて出力するためのセレクタ
部と、(ハ)前記データ線の各々に接続して同数が設け
られ、セレクタ部から該当するデータ線へ出力された同
時入力パケットを入力し、この同時入力パケットを所望
の出回線に対応させてルーティングするルーティング回
路と、(ニ)この複数のルーティング回路の出線数と同
数であって、前記ルーティング回路からのパケットを一
時的に格納するバッファと格納したパケットを読み出す
ためのセレクタとパケットを衝突を起こさず出線から送
出するべく制御するコントローラを有するバッファモジ
ュールとをセルフルーティング型パケット交換機に具備
させたものである。
このようにすると、まず、同時入力したパケットを宛
先ごとにソーティングし、次いで同時入力したパケット
をセレクタ部で振り分けて出力する。この出力をルーテ
ィング回路で受け、パケット宛先に対応したバッファモ
ジュールへルーティングする。バッファモジュールでは
整理された状態でパケットを受けるので、前記した順序
逆転を起こさず、また、ハードウェア的に装置規模を大
きくしないでもよい。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明する。な
お、本実施例におけるパケットのフォーマットは、第3
図に示すように、所望出線のアドレス(パケット宛先)
が記載されているものとする。
第1図は本発明の一実施例を示すパケット交換機のブ
ロック図であり、交換機への入線数はNiとし、出線数は
N0とする。
入線数Niのパケットが入る入回線101は、パケットを
その出線アドレスに従ってソーティングするための、入
線数Ni・出線数Niのソーティング回路1に接続されてい
る。ソーティング回路1の出側にはデータ線103を介し
てセレクタ制御回路2が接続されており、これは後続段
に設置されたセレクタ3を制御線104を介して制御する
ものである。
セレクタ3は、データ線102を介してソーティング回
路1と接続され、セレクタ3の出力はデータ線105を介
して後段の入線数Ni・出線数N0のルーティング回路4に
接続されている。
ルーティング回路4は、セレクタ3の出力数と同数の
多面構成を取り、仮に、ここではNm面構成を取るものと
する。ここに、“多面構成を取る”とは、同時入力・同
一アドレスのパケットが、同一のルーティングネットワ
ークに入力されないような構成を取ることをいい、具体
的には、ルーティングネットワークを複数個持ち、同時
入力・同一アドレスのパケットは別々のネットワークに
入力されるように制御を行うようにすればよい。このよ
うにすれば、各面のルーティング回路内では異なるアド
レスを持つパケットによる衝突を起こさないようにする
ことができる。
所望の出線に至ったパケットを収容するためのバッフ
ァモジュール5は、ルーティング回路4とデータ線106
で接続されている。バッファモジュール5に入力された
パケットは順次読み出され、出回線107に出力される。
これらバッファモジュール5の数は、交換機の出線本数
N0である。ここに、バッファモジュール5は、複数のパ
ケットが入力される場合を考慮したFIFO(First In Fir
st Out)であり、パケットを格納するバッファ、複数の
ルーティングモジュールからのパケットをバッファに入
力するためのスイッチ、バッファからパケットを読み出
すためのセレクタ、これらの動作を制御するコントロー
ラを有している。
バッファモジュール5の詳細構成は第2図に示すよう
になっている。すなわち、コントローラ51は、最新のFI
FO入力パケットの位置を記憶しており、パケット到着の
信号を受けたコントローラ51は、最新の入力パケットの
次のパラレルFIFOの位置をスイッチ52に指示し、スイッ
チングを行う。この際FIFOからの入力がイネーブルとな
らない場合は、パケットの廃棄が行われる。セレクタ53
は、コントローラで指示されたタイミングに従い、順次
FIFO54からパケットの読み出しを行い、出線にパケット
の出力を行う。
このように構成されているパケット交換機の動作を第
4図に示す流れ図に沿って説明する。
交換機に入力されたパケットは、入回線101からソー
ティング回路1に入る。ソーティング回路1では、所望
出線のアドレス(第3図参照)に従ってソーティングが
行われる(ステップ)。
セレクタ制御回路2は、パケットのアドレス比較を行
い(ステップ)、同一アドレスを持つパケットはその
中で“昇べきの順”に番号が割り振られる(ステップ
)。その番号に従いセレクタ制御回路2は制御線103
を介してセレクタ3を制御し、同一アドレスを持つパケ
ットがルーティング回路4の同一面に同時入力されない
ようにする。すなわち、同時入力・同一アドレスのパケ
ットを別々のルーティングネットワークに入れるため、
パケットに番号を割り振る(ステップに同じ)。複数
のルーティングネットワークはそれぞれ番号が順番に割
り振られており、パケットに割り振られた番号に従って
セレクタを制御し、所望のルーティングネットワークに
パケットを入力するものである(ステップ)。また、
同一アドレスのパケットが複数個ない場合には、固定的
に番号を付与すると番号に対応したルーティングネット
ワークへ出力する(ステップ)。
ついで、バッファモジュール5のバッファに余裕があ
るか否かの判断がなされ(ステップ)、バッファに余
裕がなく(ステップ;N)、同一アドレスを持つ同時入
力パケット数がルーティング回路4の面数より大きい場
合に、パケットは廃棄される(ステップ)。つまり、
ルーティング回路4の面数によって同時入力パケット数
が制限される。例えば、ルーティング回路の面数がm、
同一アドレスを持つ同時入力パケット数がjとすると、
j−mのパケットが廃棄される。ルーティング回路4の
面数は、リンクの使用率を参照して、所望の廃棄率を満
たすように構成される。また、バッファに余裕がある場
合には、そのバッファに入力し(ステップ)、先にバ
ッファリングされたパケットから順次出力していく(ス
テップ)。
以上に述べた操作により、ソーティング回路1を出た
パケットはデータ線102を介してセレクタ3に入り、セ
レクタ制御信号線104を介したコントロールにより、先
に割り振られた番号(昇べきの順)に従い、データ線10
5を介して指定されたルーティング回路4にパケットを
送る。この場合、同一アドレスを持つパケットは、異な
る面のルーティング回路に出力される。ルーティング回
路4は、パケットに記された宛先によるルーティングを
行い、パケットはデータ線106を介して、出線別に設け
られたバッファモジュール5に入力される。ここでは、
同時入力された、宛先が同一のパケットを一旦バッファ
にバッファリングし、コントローラの制御により順番を
付けて出回線107に出力する。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、同一の宛先を持
つパケットを多面構成の異なるルーティング回路に入力
し、出線側にバッファを設けることにより、所望のパケ
ット廃棄率において競合パケットの廃棄を回避し、スイ
ッチ規模が大きくなっても同時入力パケットの順序逆転
がなくスイッチングが行え、スイッチの制御が容易に行
なえるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明の一実施例のパケット交換機を
示すものであり、第1図は全体構成図、第2図はバッフ
ァモジュールの構成図、第3図は本発明に適用するパケ
ットフォーマットを示す図、第4図は動作を示す流れ図
である。 1……ソーティング回路、2……セレクタ制御回路、3
……セレクタ、4……ルーティング回路、5……バッフ
ァモジュール、101……入回線、102,103,105,106……デ
ータ線、104……セレクタ制御信号線、107……出回線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−221740(JP,A) 特開 昭63−135039(JP,A) IEEE JOURNAL ON S ELECTED AREAS IN C OMMUNICATION,Vol.S AC−5,No.8 (1987−10),P P.1264−1273

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】与えられたパケットを宛先ごとにソーティ
    ングして出力するソーティング回路と、 このソーティング回路から出力され、同時に入力された
    パケットである複数の同時入力パケットを、同一アドレ
    スを有する同時入力パケットの競合を避けるべく、複数
    のデータ線へそれぞれ振り分けて出力するためのセレク
    タ部と、 前記データ線の各々に接続して同数が設けられ、セレク
    タ部から該当するデータ線へ出力された同時入力パケッ
    トを入力し、この同時入力パケットを所望の出回線に対
    応させてルーティングするルーティング回路と、 この複数のルーティング回路の出線数と同数であって、
    前記ルーティング回路からのパケットを一時的に格納す
    るバッファと格納したパケットを読み出すためのセレク
    タとパケットを衝突を起こさず出線から送出するべく制
    御するコントローラを有するバッファモジュール とを具備したことを特徴とするセルフルーティング型パ
    ケット交換機。
JP28369588A 1988-11-11 1988-11-11 パケット交換機 Expired - Lifetime JP2754612B2 (ja)

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JPH02131051A JPH02131051A (ja) 1990-05-18
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JP6631415B2 (ja) * 2016-06-15 2020-01-15 株式会社デンソー 中継装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATION,Vol.SAC−5,No.8 (1987−10),PP.1264−1273

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