JP2942875B2 - ディジタル通信システム - Google Patents

ディジタル通信システム

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JP2942875B2
JP2942875B2 JP7512324A JP51232495A JP2942875B2 JP 2942875 B2 JP2942875 B2 JP 2942875B2 JP 7512324 A JP7512324 A JP 7512324A JP 51232495 A JP51232495 A JP 51232495A JP 2942875 B2 JP2942875 B2 JP 2942875B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、一般的に、パケット内のディジタルデータ
の１つのノードから別のノードへの高速送信に関するも
のである。より詳細には、本発明は、異なるクラスのデ
ィジタルデータを単一のリンクを通して効果的に送信す
ることのできる新技術に関するものである。
背景技術 マルチメディアはこれからの通信としてもてはやされ
ている。通信ネットワークでは、音声、ビデオ、データ
などの多様なトラヒックを扱う必要がある。すなわち、
多数のクラスの異なるトラヒックが帯域幅を分け合わな
ければならない。しかしながら、クラスの異なるトラヒ
ックに対しては、たとえば、送信速度、送信エラーの確
率、ネットワーク遅延などに関し、ネットワークが質の
異なるサービスを提供する必要がある。ネットワーク遅
延に関して言えば、双方向データ、音声およびビデオト
ラヒックは、遅延に対して感度が高く、この感度はユー
ザがタイミングのよいサービスを求めている全二重通信
によって特徴づけられる。ユーザの満足感が徐々に変化
してきた結果を考慮すれば、低速の双方向通信は不適切
であると思われる。遅延に対して敏感でないトラヒック
には、バルクダウンロード、非実時間ビデオが含まれ
る。このトラヒックは、最終ユーザが遅延の影響を受け
ないので、比較的大きな遅延も許容することができる。
典型的には、これらのサービスは単信方式であり、遅延
はユーザに対して透明である。
ATMおよび高速パケット交換アーキテクチャを総合交
換に応用することが提案されている。これらの広帯域技
術の特徴は、セル交換データである。セル交換の主な利
点は、音声、ビデオ、またはデータの相互作用によって
生じる交換遅延を最小限に抑えられることであり、ま
た、ハードウェアによって加速される経路指定に適して
いることである。セル交換による遅延は、予測可能で、
制御可能である。長いデータパケットは、逆に遅延に対
して敏感な音声パケットを中断しない。
セル交換は、パケットの誤配列を防ぐ接続経路指定ア
ルゴリズムを提供する。明らかな経路を確立することに
よって、セルが順序よく到着することが保証される。正
常な状況下では、接続された全てのセルが明らかな経路
をたどることになる。
セル交換によって、接続サービスの送出遅延とシーケ
ンスの問題を効果的に解決できる。しかしながら、セル
交換は、無接続データサービスにはあまり適していな
い。１つの広帯域セル交換上でのパケット交換無接続デ
ータサービスでは、マルチパス遅延の相違によって、シ
ーケンスセルがなくなる結果になる。なくなったシーケ
ンスセルをパケットに再構成すれば、ネットワーク端末
局に重大な処理上の要求が生じることになる。さらに、
サイズの大きな（10〜20キロバイト）データパケットを
転送するためには、プロセッサが集中的にパケットをセ
ルに断片化し、セルをパケットに再構成する必要があ
る。
過去においては、帯域幅共有構成が交換ネットワーク
上での総合パケット交換のために提案されていた。総合
音声データネットワークのための１つの構成が1990年４
月３日に特許になったSriramによる米国特許第4,914,65
0に記述されている。このネットワークは受信音声パケ
ットを蓄積するための音声キューおよび受信データパケ
ットを蓄積するためのデータキューを備えたマルチプレ
クサを有している。音声パケットは所定の間隔T1の間に
送信され、データパケットは所定の間隔T2の間に送信さ
れる。所定の間隔T1およびT2は異なる持続時間であって
もよい。マルチプレクサは、受信した信号メッセージを
蓄積するための別の信号キューを付加的に備えている。
間隔T1またはT2のいずれかの間に信号メッセージが別の
信号キュー中に移動した場合、その間隔は一時停止し、
音声パケットまたはデータパケットの送信はパケットの
終わりから信号メッセージが送信されるまで中断され
る。その後、中断された音声パケットまたはデータパケ
ットの送信が、中断された間隔T1またはT2の残りの時間
で再開される。
Sriram特許はまた、マルチプレクサは、選択的に、受
信信号メッセージを常時蓄積するための別の信号キュー
を備えることもできると述べている。信号メッセージ送
信用の間隔は間隔T1とT2の間か間隔T2とT1の間、あるい
はその両方に取ってある。これらの信号間隔は持続時間
が可変であり、全ての送信待ちの信号メッセージを送信
するのに十分な長さがある。マルチプレクサは特定の最
小限の帯域幅を音声およびデータトラヒックに割り当て
る。これによって、それぞれのタイプのトラヒックが他
のタイプによって混雑することを防ぐことができる。同
時に、マルチプレクサは、他のタイプのトラヒックによ
って使用されていないために、それぞれのタイプのトラ
ヒックを一時的に利用可能である予備の帯域幅に割り当
てる。信号メッセージは、非常に少ない遅延で、パケッ
トロス無しで送信することができる。
1987年11月17日に特許になったWeir et alによる米国
特許第4,707,831には、電気情報送信システムが記述さ
れている。このシステムにおいて、通話およびデータの
両方は、完全なディジタルネットワーク中に設定された
仮想接続上でパケットとして送信され、通話およびデー
タパケットは、送信媒体のビット伝送速度で送信され、
通話パケットはデータパケットに優先する。データパケ
ット送信中に通話パケットが検出された場合、そのデー
タパケットの送信は中断され、通話パケットが送信媒体
上に運ばれ、再び媒体上に通話が無くなったとき、中断
されたデータパケットの送信されなかった部分が別のパ
ケットとして送信される。
Weir et alのシステムでは、通話およびデータの両方
が、完全なディジタルネットワーク中に設定された仮想
接続上でパケットとして送信される。仮想接続は、呼の
設定時に発呼者から被呼者まで設定される。各パケット
には、ペイロードやその他のネットワーク管理情報に加
え、送信元アドレス、送信先アドレス、およびネットワ
ーク交換の経路指定情報などが含まれる。各パケット
は、ネットワークを通して転送される間、ネットワーク
管理情報および経路指定情報を除いては変化しない。各
パケットは、経路指定情報で特定された経路に沿って、
ネットワークを通して送信先に送信される。したがっ
て、同一ループ上の異なる送信先にデータパケットを送
信中に、顧客が音声を１つの送信先に送りたいと思った
時には、音声パケットは遅延を最小にする必要があるの
で、音声パケットがデータパケットの送信を中断するこ
とになる。これを達成するために、この特許は、テール
を付加することによってデータパケットを中断し、デー
タパケットの送信されなかった残りの部分をバッファに
蓄積する。データパケットと同様に、音声パケットもま
た、アドレスや経路指定情報などを含んでいるが、デー
タパケットは1024バイトであるのに対し、音声パケット
は64バイトである。データパケットが中断されている間
に、音声パケットは同期TDMスロット中のチャンネルを
捕獲しなければならない。チャンネルが見つかると、音
声パケットは直ちに送信される。ループが利用可能にな
った時、バッファ中のデータの残りの部分はアドレスや
経路指定情報などを含む別のパケットとして送信され
る。この特許は、チャンネル化（タイムスロット化）設
計であるため、送信はバイト単位であり、バイトオーバ
ヘッドを必要とする。上述のように、パケットは、仮想
接続を通して端から端まで転送される。したがって、各
パケットにはアドレスや経路指定情報などが含まれなけ
ればならない。この特許では、データパケットの複数の
中断については記述されていない。このことは、この特
許では優先順位の高いパケットの遅延は保証できないと
いうことを意味している。例えば、リンク中に送出すべ
き16Kのパケットがあり、１データバイトだけ送出した
後に音声を挿入するために停止した場合、今度は64バイ
トの音声が送出され、その後残りの15,999バイトのデー
タが送出されるが、このことによってこれ以降の音声パ
ケット全てにも遅延が生じる。この特許はデータパケッ
トを1Kに、音声パケットを64バイトに制限しているの
で、このことはループ回路に支障を来さないかもしれな
い。しかしながら、高密度ネットワークにおいては、こ
の技術は性能をかなり制限しなければ使用できない。
発明の目的 したがって、本発明の目的は、異なるクラスの混合ト
ラヒックを単一リンク上の１つのノードから別のノード
へ転送するための手段および装置を提供することであ
る。
本発明の他の目的は、異なるクラスの混合トラヒック
を単一リンク上の１つのノードから別のノードへ転送
し、その際に、一方のクラスのトラヒックが他方のクラ
スのトラヒックの送出を中断することができる手段およ
び装置を提供することである。
また、本発明のさらに他の目的は、異なるクラスの混
合トラヒックの無接続パケット交換同様、接続パケット
交換を扱うことの出来る総合セル交換ネットワークを提
供することである。
発明の開示 本発明の一側面によると、本発明は、送信元カード、
送信先カードおよびその送信元カードと送信先カード間
に接続されたリンクから構成され、ディジタルデータの
送信中に送信クロックと受信クロック間の差を所定の数
のビットを挿入または除去するフレームスリップを常時
行い、２つ以上の異なる優先順位の種々のサイズのディ
ジタルデータのパケットを送信元カードから送信先カー
ドにリンクを介してシリアルに送信するためのディジタ
ル通信システムにおいて： 送信元カードは、２以上の送信待ち行列（以下、キュ
ーという）、２以上の送信バッファおよびリンク制御器
を有し、 各送信キューと各送信バッファは、それぞれ異なる優
先順位が割り当てられ、同じ優先順位の各送信キューと
各送信バッファは相互に接続され、各送信キューは、送
信すべき全ての音声またデータ等を到着順に蓄積し、各
送信バッファは送信すべき各パケットおよびパケット断
片にフラッグ（Ｆ）、優先ビット（Ｐ）、シーケンスビ
ット（SEQ）、完了ビット（Ｃ）およびCRCビットを付加
するための音声またはデータ等を蓄積し、 リンク制御器は、各送信キューに接続され、その中に
蓄積されたパケットの優先順位を読み取るための優先符
号化器と、各パケットおよびパケット断片にフラッグ
（Ｆ）、優先ビット（Ｐ）、シーケンスビット（SE
Q）、完了ビット（Ｃ）およびCRCビットを付加するため
のヘッダ生成器と、優先符号化器およびヘッダ生成器を
制御するための送信制御器とから構成され、送信バッフ
ァ中の優先順位の高いパケットが優先順位の低いパケッ
トを複数のパケットに断片化するようにし、送信バッフ
ァ中の各パケットおよび断片化されたパケットに優先ビ
ット、シーケンスビット、完了ビットおよびCRCビット
を付加した後、優先順位に従ってそれらのパケットを送
信先カードに送信し、 送信先カードは、ヘッダ読取器、プロトコルチェッ
カ、２以上の受信バッファ、２以上の受信キューを有
し、 各受信キューと各受信バッファは、それぞれ異なる優
先順位が割り当てられ、同じ優先順位の各送信キューと
各送信バッファは相互に接続され、各受信バッファは、
受信した全ての音声またはデータ等を到着順に蓄積し、
各受信キューは受信し復元された各音声およびデータの
パケットを蓄積し、 プロトコルチェッカは、ヘッダ読取器で読みとられた
ヘッダ情報から、到着したパケットのパケット断片のシ
ーケンス番号（SEQ）が予想値よりも所定の範囲の数だ
け小さい場合は、全ての断片化されたパケットを廃棄
し、到着したパケットのパケット断片のシーケンス番号
（SEQ）が予想値であった場合はその断片化されたパケ
ットを各受信バッファに送出し、一方、到着したパケッ
ト断片のシーケンス番号が予想値よりも所定の範囲の数
だけ大きい場合は、スキップされたパケット断片を検出
し、予想シーケンス番号を一番最近に到着したパケット
断片のシーケンス番号に一致するように更新し、それ以
降の全てのパケット断片を検査する際にその更新された
シーケンス番号を使用して、受信バッファ中のパケット
を受信キューを介して音声および復元された断片化デー
タを出力するように構成される。
本発明の他の側面によると、本発明は、送信元カー
ド、送信先カードおよびその送信元カードと送信先カー
ド間に接続されたリンクから構成され、常時フレームス
リップを用いてディジタルデータの送信中にシステム中
のクロック間の差を調整し、２つ以上の異なる優先順位
の種々のサイズのディジタルデータのパケットを送信元
カードから送信先カードにリンクを介してシリアルに送
信するためのディジタル通信システムにおいて： 送信元カードは、送信共通メモリ、プロトコルシーケ
ンスユニット、送信レジスタおよび送信制御ユニットを
有し、 送信共通メモリは、送信待ち行列（以下、キューとい
う）および送信バッファとして使用するために適切に仕
切られ、２つ以上の種々のサイズのディジタルデータに
それぞれ異なる優先順位を割り当て、送信すべき全ての
音声またはデータ等を到着順にそれぞれ異なる優先順位
に対応して蓄積し、 プロトコルシーケンスユニットは、送信すべき各パケ
ットおよびパケット断片に挿入べきフラッグ（Ｆ）、優
先ビット（Ｐ）、シーケンスビット（SEQ）、完了ビッ
ト（Ｃ）およびCRCビットを付加するための音声または
データ等を発生し、 送信制御ユニットは、タイミング信号を生成し、 送信レジスタは、送信制御ユニットからのタイミング
信号に基づいて、プロトコルシーケンスユニットによっ
て生成された優先ビット（Ｐ）、シーケンスビット（SE
Q）、完了ビット（Ｃ）を付加し、優先順位の高いパケ
ットはそのまま送出し、優先順位の低いパケットは１つ
以上のパケット断片に断片化して送出し、 送信先カードは、受信レジスタ、プロトコルチェッ
カ、受信共有メモリ、および受信機制御ユニットを有
し、 受信レジスタは受信されたパケットを一時的に蓄積
し、 受信機制御ユニットは、受信信号から受信側タイミン
グクロックを再生し、 プロトコルチェッカは、受信レジスタからのヘッダ情
報から、到着したパケットのパケット断片のシーケンス
番号（SEQ）が予想値よりも所定の範囲の数だけ小さい
場合は、全ての断片化されたパケットを廃棄し、到着し
たパケットのパケット断片のシーケンス番号（SEQ）が
予想値であった場合はその断片化されたパケットを各受
信共有メモリに送出し、一方、到着したパケット断片の
シーケンス番号が予想値よりも所定の範囲の数だけ大き
い場合は、スキップされたパケット断片を検出し、予想
シーケンス番号を一番最近に到着したパケット断片のシ
ーケンス番号に一致するように更新し、それ以降の全て
のパケット断片を検査する際にその更新されたシーケン
ス番号を使用して、受信バッファ中のパケットを受信共
有メモリを介して音声および復元された断片化データを
出力するように構成される。
図面の簡単な説明 本発明の完全な理解のために、また、本発明のさらな
る目的および利点のために図面によって以下に説明をす
る。
図１はリンクあるいはトランクが交換ノードを接続す
る通信ネットワークを示したものである。本発明はリン
クに適用されている。
図２は送信元カードと送信先カードを接続するリンク
の構成図である。
図３はバッファからリンクへのデータの流れを示す図
である。
図４は本発明の一実施の形態によるプロトコルフォー
マットである。
図５は送信元および送信先カードをより詳細に示した
ものである。
実施の形態 図１は、ペイロードを送信元カード10から送信先カー
ド12へ転送するように設計され、パケット断片化機能を
有する新しいリンクプロトコルを用いた、典型的なネッ
トワーク応用例を図式的に例示したものである。ネット
ワークは、リンクあるいはトランク16によって接続され
る２つ以上の交換ノード14から形成される。パケット、
回路、セルなどの交換は各ノード14で行われ、本発明の
プロトコルには含まれない。この実施の形態において、
例えば音声とデータのように混合したトラヒックはリン
ク上で転送されるが、ここで、音声トラヒックは遅延が
より短くなくてはいけないので、音声トラヒックはデー
タトラヒックよりも高い優先順位を有している。しかし
ながら、各々が遅延以外の基準や選択に基づく異なる優
先順位を有する３つ以上のクラスのトラヒックを扱うこ
とができる。
図２について、２つのキュー20および22は左側の送信
元カード24にあり、送信すべきパケット化されたデータ
を蓄積する。これらのキューの次には、バッファ26およ
び28が設置され、場合に応じてパケットあるいは部分的
に分解されたパケットを蓄積する。バッファ26および28
は到着順にサービスを受けるが、優先順位の高いバッフ
ァ26が常に優先順位の低いバッファ28よりも先にサービ
スを受け、実際、優先順位の高いパケットが送信待ちの
時はいつでも優先順位の高いバッファが優先順位の低い
バッファを先取りする。優先符号化器30は、キューの中
に蓄積されているパケットの優先順位を読み取る。キュ
ーから供給されたパケットは、まず、各バッファ26およ
び28に蓄積され、ヘッダおよびテーブルが付加されるの
を待つ。ヘッダ生成器32は、優先符号化器30から優先順
位の指示を、送出制御器34からシーケンス番号、フラッ
グ、CRCなどのその他の情報を受け、各パケットにヘッ
ダおよびテールを付加する。送信すべきパケットがキュ
ーにない場合、フラッグ境界が送信される。実際には、
優先符号化器30、バッファ26および28、ヘッダ生成器32
および送出制御器34がカスタムASICに搭載される。
分解プロセスは、優先順位の高いパケットが送出さ
れ、優先順位が低いパケットが一時的に停止した時に始
まる。優先順位の高いパケットは、優先順位が高い送信
バッファが送信すべきデータを有している限り送出され
続ける。優先順位の高いバッファが空になると、優先順
位の低いパケットが再開され、優先順位の低いパケット
の残りが送信される。優先順位の低いパケットは、優先
順位の高いパケットの送信キューへの到着に応じて、必
要なだけ中断することができ、また、どんな大きさにも
断片化することができる。
送信先カード36において、受信パケットあるいは断片
化パケットは、ヘッダ読み取り器38においてヘッダを取
り外される。プロトコルチェッカ40はパケットの優先順
位およびシーケンス番号を調べ、パケットをそれぞれバ
ッファ42および44へ誘導する。バッファ42および44の後
にはキュー46および48が続く。優先順位の低いパケット
は、優先順位の高いパケットがキューに並んでいる間に
組み立てられる。優先順位の高いパケットは決して断片
化されることがなく、したがって、組み立てられたり、
分解されたりする必要がない。
図３は本発明によるリンクデータの流れの形を示す図
である。データは右から左へ動くように描かれている。
すなわち、左のビットが先に送出される。左では、優先
順位の低いパケットD1が始められ、その後、優先順位の
高いパケットD2がパケットD1を中断する。優先順位の低
いパケットは断片化され、その送信は、優先順位の高い
パケットが送信されるまで一時停止される。一旦優先順
位の高いパケットが送信されてしまうと、優先順位の低
いパケットが再開される。しかしながら、D2が終了した
後に、もう１つの優先順位の高いパケットD3がt1に到着
し、こうしてD3もまたD1を中断する。D3の後、D1は再開
され、残りのパケットの断片が全て送られるまで続けら
れる。各断片の境界はフラッグＦによって定められる。
図４は、本発明の１実施の形態によるプロトコルを詳
細に示す図である。前述したように、これは、ペイロー
ドを送信元カードから送信先カードへ転送するように設
計されたリンクプロトコルである。本実施の形態におけ
るプロトコルの特徴は、２つの遅延クラスによるパケッ
ト転送システムである。プロトコルのフォーマットはHD
LCフォーマットに基づいており、新たな１ビットフィー
ルド（Ｐ）および４ビットフィールド（SEQ）が開始フ
ラッグとペイロードの間に、新たな１ビットフィールド
（Ｃ）がCRCフィールドの直前に付加されている。最初
の１ビットフィールドは、パケットの優先順位がHIGH
（１）またはLOW（０）であることを識別する。４ビッ
トフィールドは、シーケンス（SEQ）番号を識別する。
ペイロードの最後に付加された１ビットフィールド
（Ｃ）は、パケットが完了している（１）か、次のパケ
ットで続けられる（０）かを示している。上記の本実施
の形態のプロトコルは、２つのレベルの優先順位（Ｐ）
を設定している。優先順位の低いパケットは、１つ以上
の優先順位の高いパケットによって中断され得るが、優
先順位の高いパケットは中断されない。完了ビット
（Ｃ）は、優先順位の高いパケットに対しては、常に１
がセットされる。ハードウエアおよびソフトウェアを複
雑にすれば、優先順位のレベルをいくつでも設定でき
る。また、トラヒックの優先順位レベルは、その遅延に
対する感度によって定められる。しかしながら、トラヒ
ックは他の基準によって分類することもでき、プロトコ
ルの優先順位フィールドは、特定のトラヒックを他のト
ラヒックに優先して扱うために使用することができる。
シーケンスフィールド（SEQ）はLSBが最初に送られる
４ビット番号を含んでおり、優先順位の高いデータの各
パケットまたは優先順位の低いデータのパケットの各断
片中のその値は、先行するパケットのシーケンス番号よ
りも大きくなければならない。シーケンス番号は15から
０まで変化する。このシーケンス番号は、優先順位の高
いパケットが優先順位の低いパケットを中断する時には
常に、パケットが繰り返されるのか、スキップされるの
かを決定するために使われる。SEQに示されるようにパ
ケットが繰り返されるか、スキップされる時には常に、
優先順位の高いパケットに続く全ての優先順位の低いパ
ケットまたはパケットの断片が放棄される。
本発明によるパケット断片化プロトコルは、ビット単
位であり、どんな透過リンク設備でも使用できる。さら
に、このプロトコルをDS1/E1設備上で使用することも可
能である。ここでは、ビットの密度を維持するために、
ビットスタッフィングが必要である。ゼロビットの挿入
および削除が、パケット断片プロトコル外で適用され、
結果として透明になる。本発明のプロトコルによって、
遅延に対して敏感なパケットは、予測可能な蓄積と前方
遅延をともなって、経路指定されることが可能になる。
遅延に対して敏感なパケットは、遅延に対して敏感でな
いパケットに先立って送出される。プロトコルはCRCの
型のエラーに対する保護機能を提供し、およびシーケン
ス番号および正しくない断片は誤りとしてマークを付け
られ（すなわち、ブロック・デスクリプタに蓄積さ
れ）、ソフトウェアによって捨てられる。最悪の場合、
パケット断片上のプロトコル・オーバヘッドは、フラッ
グビットを除いてもパイロード当たり46ビットである。
送信元および送信先カードを、図５に詳しく示す。本
発明の一実施の形態によるプロトコル生成のための送信
機データパスは、図の左に示される。メモリ50は送信す
べき異なる範疇（あるいは優先順位）のデータを異なる
場所に蓄積する。すなわち、本実施の形態によるメモリ
は、優先順位の高いキューと優先順位の高いデータのた
めのバッファ、優先順位の低いキューと優先順位の低い
データのためのバッファに仕切ることができる。もちろ
ん、別のキューおよびバッファを異なる範疇のデータに
供給できる。送信制御ブロック52は、タイミングを生成
し、そのタイミングがライン54を通してステージング・
レジスタ56およびデータレジスタ58に信号を送り、送信
すべきペイロードデータの８ビットワードを適切に並べ
る。送信制御ブロック52は、また、プロトコル／シーケ
ンスブロック60に信号を送って、適切な時間に、上述の
新たなビットフィールド（優先順位、シーケンス、およ
び完了フィールド）をペイロードデータに挿入し、TXDA
TA62を形成する。プロトコル／シーケンスブロック60は
優先順位（Ｐ）および完了（Ｃ）の１ビット蓄積レジス
タ64および66、４ビット並列／直列蓄積レジスタである
シーケンス生成器（SEQ）68および４ビットインクリメ
ンテンタ70から成る。送信制御ブロック52は共通メモリ
50に蓄積されたペイロードデータの優先順位を受信し、
それを優先順位レジスタ64に送信する。シーケンス生成
器68およびインクリメンタ70はパケットのシーケンス番
号を数え、その数を送出データのSEQ部に挿入する。シ
ーケンス番号は15から０まで変化する。
前述したように、開始フラッグの送信の直後に優先順
位（Ｐ）およびシーケンス（SEQ）ビットがTXDATA上で
送信される。ペイロードは、データレジスタ58経由で供
給されたこのシーケンスビットフィールド（SEQ）の直
後に続く。優先順位の低いパケットが中断される時は常
に、完了（Ｃ）ビットが０に設定され、それは現行のパ
ケットが中断されており、まだ終了していないというこ
とを示す。
制御およびプロトコル／シーケンスブロックは、リセ
ット入力が入力する時は常に既知の状態にある。リセッ
ト中、優先順位（Ｐ）、完了（Ｃ）およびシーケンス
（SEQ）ビットは０にセットされる。これは、CLKと同期
した回路である。入力優先順位およびEOP（パケット終
了または完了）は、優先順位および完了蓄積レジスタに
合わせて、同期して更新される。シーケンス生成器およ
びインクリメンタの組み合わせは、各送信パケット用の
シーケンス番号を生成する。制御ブロックは、組み合わ
せ論理および有限状態装置を通して制御を供給し、追加
のフィールドをプロトコルに挿入する。
図５には、右に受信データパスも示されている。受信
機制御ブロック72はタイミングを生成し、そのタイミン
グでプロトコルチェッカ74に信号を送って、適切な時に
付加されたビットフィールドをRXDATAから抽出する。そ
の直後にフラッグ検出76およびデータレジスタ78におい
て開始フラッグを受信し、これらは制御ブロック72から
のタイミング信号によって時間が合わせられる。優先順
位（Ｐ）およびシーケンス（SEQ）ビットはRXDATAから
抽出され、プロトコルチェッカ74へ送られる。ペイロー
ドは、開始フラッグＰおよびSEQビットフィールドの直
後に続き、８ビットステージングレジスタ82を通って共
通メモリ80に向けられる。プロトコルビットは、プロト
コル／シーケンスブロック74で優先順位（Ｐ）の変化、
シーケンスフィールド（SEQ）におけるシーケンスエラ
ー、および完了（Ｃ）フィールドによって示される未完
了のまたは中断されたパケットに対してテストされる。
プロトコルチェッカ74は、４ビット蓄積レジスタOLD SE
Q84およびSEQ86、優先順位用１ビット蓄積レジスタ88お
よび完了用１ビット蓄積レジスタ90、および４ビット比
較器92から成る。
制御およびプロトコルチェッカ74は、リセット入力が
入力される時は常に既知の状態にある。リセット中、蓄
積レジスタOLD SEQ84、SEQ86、優先順位用１ビット蓄積
レジスタ88および完了用１ビット蓄積レジスタ90は０に
セットされる。これはCLKと同期した回路である。制御
ブロックは組み合わせ論理および有限状態装置を通して
制御を行い、付加されたフィールドを入力RXDATAから適
切に抽出する。比較器92は、SEQフィールド中の番号を
監視することによって、パケットがスキップされたか、
繰り返されたかを決定する。この情報は後のプロセスの
ために蓄積される。
繰り返し断片 送信先カードにおけるプロトコルチェッカは、到着す
るパケット断片のシーケンス番号が予想よりも１から４
小さい時には常に、繰り返された断片を検出する。チェ
ッカは全ての反復されたパケット断片を捨てる。予想通
りのシーケンス番号を持ったパケット断片が到着した
時、チェッカはパケット断片をそれぞれのバッファに通
過させる。
スキップされた断片 プロトコルチェッカは、到着するパケット断片のシー
ケンス番号が予想よりも１から４大きい時には常に、ス
キップされたパケット断片を検出する。スキップされた
パケット断片が検出された場合、プロトコルチェッカ
は、予想シーケンス番号を一番最近到着したパケット断
片のシーケンス番号に一致するように更新する。プロト
コルチェッカは、それ以降の全てのパケット断片を検査
する際にその新しいシーケンス番号を使用する。
スキップされた断片のエラーが示された時には常に、
上層のパケットプロトコルは、一番最近に到着したパケ
ットに対してパケットレベルのCRC検査を行う。パケッ
トレベルのCRCは、パケットがデータを失ったかどうか
を決定するために必要である。断片レベルのCRCでは、
断片の紛失が生じたかどうかを決定するためには不十分
である。優先順位の高いパケットは、完全に断片の内部
に入っており、したがって、（優先順位の高いパケット
に限って）断片レベルのCRCはパケットレベルのCRCと等
しい。
受信クロック周波数と送信クロック周波数の間のわず
かな差を調整するためにフレームスリップを用いるDS1/
E1装置を使用する時には、パケット断片の複製または紛
失が生じ得る。DS1送信機が受信機よりもわずかに速く
データを送信している時、オーバーランが生じる。オー
バーランを防ぐために、送信機は定期的に24バイト（19
3ビット）のフレームを削除する。24バイトの削除によ
って、パケット断片全体が紛失するかもしれない。パケ
ット断片全体の紛失は、断片が完全に24バイトのスリッ
プ中に一致している場合に起こる。シーケンス番号がな
ければ、この紛失は検出されないままになってしまう。
DS1送信機が受信機よりもわずかに低い速度でデータ
を送信していると、受信機がアンダーランを引き起こ
す。T1装置は、アンダーランを防ぐために、予備の24バ
イトフレームのデータを挿入する。追加されたフレーム
は先行フレームの複製であり、したがって、パケットセ
グメント全体を複製する可能性がある。プロトコルシー
ケンス番号は断片の複製を検出する。
最小限のペイロードの大きさである３バイト（２バイ
トのアドレスおよび１バイトのデータ）に基づき、最小
限のパケット断片の大きさは38ビットである。このこと
によって、CRCが無いことおよび干渉がゼロスタッフィ
ングを行わないことが仮定される。T1フレームが複製さ
れた時、193ビットが複製され、したがって、５パケッ
ト断片もの断片（193を38で割った数）を複製する可能
性がある。複製された断片を識別するプロトコルには、
最低11のシーケンス番号が必要である（ナイキスト基
準）。11状態シーケンス番号は、モジュロカウンタラッ
ピングによって、パケットがエーリアシングするのを防
ぐ。本発明のプロトコルがビット単位であるとすれば、
論理シーケンス番号の大きさには16が選択され、これは
11よりも大きい最小の２進数のシーケンス番号である。
パケット断片には、送信元カードから送信先カードに
送信される８ビットのペイロードが含まれる。このペイ
ロードは、ユーザパケットから成り、ユーザパケットに
はソフトウェア経路指定アドレスが含まれることがあ
る。第１の断片ペイロードの最初のバイトは、ソフトウ
ェア経路指定システムがユーザデータの経路指定をする
のに使用される。ペイロードの長さは、整数バイト番号
である。本発明によるプロトコルは、パケットを８ビッ
トの整列断片に断片化し、これらの断片は、実際にペイ
ロードフィールドにおいて転送される。断片化が生じた
かどうかに応じて、断片中で運ばれるペイロードには、
パケット全体あるいは、パケットのある部分が含まれる
ことがある。送出優先順位の高いパケットは、ペイロー
ド中に常にユーザパケット全体を含む。
特定のパケット断片の遅延は、リンク速度で割ったパ
ケットの長さに基づいている。送出優先順位の高いパケ
ットは、送出遅延が、優先順位の高いデータが許容し得
る最大パケット遅延を超過しないように、長さが制限さ
れている。
広帯域ネットワーク内のパケットの長さは、固定ある
いは可変である。音声およびビデオ応用用に適度な交換
遅延を維持するために、本発明では２つの最大パケット
サイズが使用されている。音声およびビデオパケット
は、交換および組立て遅延を確実に最小限に抑える最大
パケットサイズを有するが、一方、データパケットは、
遅延に対し敏感でないことを反映して、より大きな最大
パケットサイズを有する。最大パケットサイズは、たと
えば、優先順位の高いデータでは約64バイト、優先順位
の低いデータ用では16Kバイトである。しかしながら、
これらの数字は単なる例であり、実際には、最大パケッ
トサイズはリンク速度に基づいて算出される。したがっ
て、あるリンクが他のリンクよりも速いようなネットワ
ーク中のノード間の異なるリンクには、異なるパケット
サイズを用いることが可能である。
音声遅延は、音声パケットの大きさをリンク速度と比
較して小さく保つことによって維持できる。優先順位の
低いデータパケットを中断することによって、送信され
るパケットを効果的に断片化することができ、送信先は
パケットを再構成する必要がある。断片化によって、断
片の誤配列発生の可能性が生じる。この好ましくない特
性は、本発明では、トランクまたはリンク上のみでパケ
ットの断片化を許可することによって取り除かれる。単
一のリンクは、誤配列が起こり得ない先入れ先出しバッ
ファのように振る舞う。
フロントページの続き (72)発明者 ダイサート・キース・シー カナダ国，ケイ２エル ３エル３，オン タリオ，カナタ，ジャーラン テラス 50 (72)発明者 コモンズ・ダグラス・エヌ カナダ国，ケイ１エイチ ７ケイ２，オ ンタリオ，オタワ，タンパ アベニュー 2353 (56)参考文献 特開 平１−165245（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−2765（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−173932（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−226151（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−114356（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−162036（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04L 12/28 H04L 12/56

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】送信元カード、送信先カードおよびその送
    信元カードと送信先カード間に接続されたリンクから構
    成され、ディジタルデータの送信中に送信クロックと受
    信クロック間の差の所定の数のビットを挿入または除去
    するフレームスリップを常時行い、２つ以上の異なる優
    先順位の種々のサイズのディジタルデータのパケットを
    前記送信元カードから前記送信先カードに前記リンクを
    介してシリアルに送信するためのディジタル通信システ
    ムにおいて： 前記送信元カードは、２以上の送信待ち行列（以下、キ
    ューという）、２以上の送信バッファおよびリンク制御
    器を有し、 前記各送信キューと各送信バッファは、それぞれ異なる
    優先順位が割り当てられ、同じ優先順位の各送信キュー
    と各送信バッファは相互に接続され、各送信キューは、
    送信すべき全ての音声またはデータ等を到着順に蓄積
    し、各送信バッファは送信すべき各パケットおよびパケ
    ット断片にフラッグ（Ｆ）、優先ビット（Ｐ）、シーケ
    ンスビット（SEQ）、完了ビット（Ｃ）およびCRCビット
    を付加するための音声またはデータ等を蓄積し、 前記リンク制御器は、前記各送信キューに接続され、そ
    の中に蓄積されたパケットの優先順位を読み取るための
    優先符号化器と、各パケットおよびパケット断片にフラ
    ッグ（Ｆ）、優先ビット（Ｐ）、シーケンスビット（SE
    Q）、完了ビット（Ｃ）およびCRCビットを付加するため
    のヘッダ生成器と、前記優先符号化器およびヘッダ生成
    器を制御するための送信制御器とから構成され、送信バ
    ッファ中の優先順位の高いパケットが優先順位の低いパ
    ケットを複数のパケットに断片化するようにし、前記送
    信バッファ中の各パケットおよび断片化されたパケット
    に優先ビット、シーケンスビット、完了ビットおよびCR
    Cビットを付加した後、優先順位に従ってそれらのパケ
    ットを送信先カードに送信し、 前記送信先カードは、ヘッダ読取器、プロトコルチェッ
    カ、２以上の受信バッファ、２以上の受信キューを有
    し、 前記各受信キューと各受信バッファは、それぞれ異なる
    優先順位が割り当てられ、同じ優先順位の各受信キュー
    と各受信バッファは相互に接続され、各受信バッファ
    は、受信した全ての音声またはデータ等を到着順に蓄積
    し、各受信キューは受信し復元された各音声およびデー
    タのパケットを蓄積し、 前記プロトコルチェッカは、前記ヘッダ読取器で読みと
    られたヘッダ情報から、到着したパケットのパケット断
    片のシーケンス番号（SEQ）が予想値よりも所定の範囲
    の数だけ小さい場合は、全ての断片化されたパケットを
    廃棄し、到着したパケットのパケット断片のシーケンス
    番号（SEQ）が予想値であった場合はその断片化された
    パケットを各受信バッファに送出し、一方、到着したパ
    ケット断片のシーケンス番号が予想値よりも所定の範囲
    の数だけ大きい場合は、スキップされたパケット断片を
    検出し、予想シーケンス番号を一番最近に到着したパケ
    ット断片のシーケンス番号に一致するように更新し、そ
    れ以降の全てのパケット断片を検査する際にその更新さ
    れたシーケンス番号を使用して、前記受信バッファ中の
    パケットを受信キューを介して音声および復元された断
    片化データを出力することを特徴とするディジタル通信
    システム。
  2. 【請求項２】送信元カード、送信先カードおよびその送
    信元カードと送信先カード間に接続されたリンクから構
    成され、常時フレームスリップを用いてディジタルデー
    タの送信中にシステム中のクロック間の差を調整し、２
    つ以上の異なる優先順位の種々のサイズのディジタルデ
    ータのパケットを前記送信元カードから前記送信先カー
    ドに前記リンクを介してシリアルに送信するためのディ
    ジタル通信システムにおいて： 前記送信元カードは、送信共通メモリ、プロトコルシー
    ケンスユニット、送信レジスタおよび送信制御ユニット
    を有し、 前記送信共通メモリは、送信待ち行列（以下、キューと
    いう）および送信バッファとして使用するために適切に
    仕切られ、２つ以上の種々のサイズのディジタルデータ
    にそれぞれ異なる優先順位を割り当て、送信すべき全て
    の音声またはデータ等を到着順にそれぞれ異なる優先順
    位に対応して蓄積し、 前記プロトコルシーケンスユニットは、送信すべき各パ
    ケットおよびパケット断片に挿入べきフラッグ（Ｆ）、
    優先ビット（Ｐ）、シーケンスビット（SEQ）、完了ビ
    ット（Ｃ）およびCRCビットを付加するための音声また
    はデータ等を発生し、 前記送信制御ユニットは、タイミング信号を生成し、 前記送信レジスタは、前記送信制御ユニットからのタイ
    ミング信号に基づいて、前記プロトコルシーケンスユニ
    ットによって生成された優先ビット（Ｐ）、シーケンス
    ビット（SEQ）、完了ビット（Ｃ）を付加し、優先順位
    の高いパケットはそのまま送出し、優先順位の低いパケ
    ットは１つ以上のパケット断片に断片化して送出し、 前記送信先カードは、受信レジスタ、プロトコルチェッ
    カ、受信共有メモリ、および受信機制御ユニットを有
    し、 前記受信レジスタは受信されたパケットを一時的に蓄積
    し、 前記受信機制御ユニットは、受信信号から受信側タイミ
    ングクロックを再生し、 前記プロトコルチェッカは、前記受信レジスタからのヘ
    ッダ情報から、到着したパケットのパケット断片のシー
    ケンス番号（SEQ）が予想値よりも所定の範囲の数だけ
    小さい場合は、全ての断片化されたパケットを廃棄し、
    到着したパケットのパケット断片のシーケンス番号（SE
    Q）が予想値であった場合はその断片化されたパケット
    を各受信公有メモリに送出し、一方、到着したパケット
    断片のシーケンス番号が予想値よりも所定の範囲の数だ
    け大きい場合は、スキップされたパケット断片を検出
    し、予想シーケンス番号を一番最近に到着したパケット
    断片のシーケンス番号に一致するように更新し、それ以
    降の全てのパケット断片を検査する際にその更新された
    シーケンス番号を使用して、前記受信レジスタ中のパケ
    ットを受信共有メモリを介して音声および復元された断
    片化データを出力することを特徴とするディジタル通信
    システム。
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