JP3250546B2 - パケット交換装置及びそれに用いるマルチキャスト制御方法並びにその制御プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパケット交換装置及
びそれに用いるマルチキャスト制御方法並びにその制御
プログラムを記録した記録媒体に関し、特にＡＴＭ（Ａ
ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄ
ｅ）等のパケット通信技術を用いて特定の入力ポートと
出力ポートとの間でパケットをスイッチングするパケッ
ト交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、音声通信やデータ通信だけでな
く、動画像をも含めたマルチメディア通信のニーズが高
まりつつあり、そのような広帯域通信の実現手段として
ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ
Ｍｏｄｅ）を基本とする交換技術が実用化されつつあ
る。

【０００３】ＡＴＭ方式では音声や動画像等の連続情
報、データ等のバースト情報に依存することなく、また
各々の通信速度に依存することなく、全ての情報をセル
と呼ばれる固定情報に変換して高速転送する。すなわ
ち、ＡＴＭ方式では物理回線上に多重に論理コネクショ
ンを張ることによって、回線を複数の呼に割当ててい
る。その後、各呼に応じた端末からの動画像データや音
声データ等を固定長の情報単位（セルという）に分解
し、順次回線に送出して多重化を実現している。

【０００４】また、ＡＴＭ方式が開発される以前より、
動画像データや音声データ等をパケットと呼ばれる情報
単位に組立てて、通信路上を伝送する技術が確立されて
いる。複数の異なる通信路を収容するパケット交換装置
はパケットの宛先に基づいて通信路間をスイッチングし
ている。セルはパケットの一種であるので、これ以後で
はパケットについて説明を行う。

【０００５】パケットは宛先が一つであるユニキャスト
パケットと、複数の宛先を有するマルチキャストパケッ
トとに大別される。分岐点に位置するパケット交換装置
には複数のスイッチング宛先を有するマルチキャストパ
ケットを、その分岐先全てにスイッチングするマルチキ
ャスト機能が要求される。

【０００６】従来、このようなマルチキャスト機能を備
えたパケット交換装置としては、電子情報通信学会１９
９９年総合大会予稿集：Ｂ−６−６５に記載されたもの
がある。

【０００７】図２３は従来のパケット交換装置の全体ブ
ロック図であり、図２４は従来のパケット交換装置の入
力バッファ部のブロック図であり、図２５及び図２６は
従来のパケット交換装置におけるマルチキャスト制御の
動作を説明する詳細図である。

【０００８】これら図２３〜図２６において、従来のパ
ケット交換装置は入力ポート１００−１〜１００−ｎ
（入力ポート１００−３〜１００−ｎは図示せず）と、
出力ポート１０１−１〜１０１−ｎ（出力ポート１０１
−３〜１０１−ｎは図示せず）との間でパケットをスイ
ッチングするスイッチ交換部２と、入力ポートに到着し
たパケットを一時的に蓄積する入力バッファ部１−１〜
１−ｎ（入力バッファ部１−３〜１−ｎは図示せず）
と、アービタ部３とから構成されている。

【０００９】スイッチ交換部２の一構成例としては、格
子状にはりめぐらされた伝送路の交叉点を開閉する（Ｏ
Ｎ／ＯＦＦする）構成が考えられる。この構成では複数
の入力ポートが特定の出力ポートに対して同時にパケッ
トを送信すると、パケット衝突が発生してパケットによ
って運ばれるデータが破壊されてしまうので、同一タイ
ミングでは特定の出力ポートへパケットを送信する入力
ポートをたかだか一つに制限する必要がある。

【００１０】アービタ部３は出力ポート１０１−１〜１
０１−ｎ上でパケット衝突が発生しないように、スイッ
チ交換部２のどの入出力ポート間でパケットをスイッチ
ングするかを決定し、どの出力ポート宛のパケットを送
出させるべきかを入力バッファ部１−１〜１−ｎに知ら
せる。

【００１１】入力ポート１００−１〜１００−ｎ毎に用
意される入力バッファ部１−１〜１−ｎは出力ポート１
０１−１〜１０１−ｎに対応した論理キュー１１−１〜
１１−ｎを備えている。

【００１２】入力ポート１００−１〜１００−ｎに到着
するパケットの宛先を調査し、所定の論理キューの最後
尾に蓄積するとともに、所定の論理キューの先頭をパケ
ットスイッチ交換部２へ送出する。

【００１３】また、パケット入力部１２は分岐先が元々
一つであるユニキャストパケットと分岐先が複数である
マルチキャストパケットとを区別し、ユニキャストパケ
ットは直接論理キュー１１−１〜１１−ｎに蓄積し、マ
ルチキャストパケットはマルチキャストキュー１４に蓄
積する。

【００１４】パケット出力部１３は制御信号線４を介し
てアービタ部３から通知された出力許可先に基づいて適
切な論理キューを選択し、論理キューの先頭に蓄積され
たパケットを取出してスイッチ交換部２に送出する。

【００１５】まず、従来の技術において、分岐先が元々
一つであるユニキャストパケットのスイッチング動作を
説明する。図２５に示すように、入力ポート１００−１
〜１００−ｎに到着するパケットは宛先とする出力ポー
トに対応した所定の論理キューの最後尾に蓄積される。

【００１６】アービタ部３は制御信号線４を介して全て
の入力バッファ部１−１〜１−ｎの状態を把握し、同一
の出力ポート１０１−１〜１０１−ｎに対してどれか一
つの入力バッファ部１０−１〜１０−ｎのみに出力許可
を与えるように調停を行う。全ての出力ポート１０１−
１〜１０１−ｎでパケット衝突が発生しないように調停
を行った後に、制御信号線４を介して出力許可先を入力
バッファ部１−１〜１−ｎに通知する。

【００１７】出力許可を獲得した入力バッファ部１−１
〜１−ｎは出力が許可された出力ポート１０１−１〜１
０１−ｎに対応する論理キューの先頭パケットを取出し
てスイッチ交換部２へ送出するとともに、スイッチ交換
部２はアービタ部３から得られる調停結果に基づいてパ
ケットを所定の出力ポート１０１−１〜１０１−ｎへス
イッチする。

【００１８】図２６に示すように、分岐先が複数である
マルチキャストパケットに対しては、入力バッファ部１
−１〜１−ｎはマルチキャストキュー１４にマルチキャ
ストパケットを一時的に蓄積し、全ての分岐先対応にコ
ピーし、各々所定の論理キュー１１−１〜１１−ｎに格
納する。

【００１９】コピー生成されたパケットはただ一つだけ
分岐先を有するユニキャストパケットとして取扱われ、
以上説明したユニキャストパケットに対するスイッチン
グ動作に基づいて各パケットを独立にスイッチングする
ことによって、マルチキャスト機能を実現している。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のパケッ
ト交換装置では、入力バッファ部においてマルチキャス
トパケットを分岐先に対応してコピー生成している。入
力ポートに到着するマルチキャストパケットの平均負荷
をρM 、平均分岐先数をＭとすると、入力バッファ部か
ら送出される分岐先対応にコピーされたパケットの負荷
ρ1 は、 ρ1 ＝ρM ×Ｍ となる。すなわち、入力バッファ部に到着したマルチキ
ャストトラヒックはＭ倍の負荷に倍増されてスイッチ交
換部への入力リンク上を転送される。

【００２１】ここで、ユニキャストトラヒックが利用で
きる帯域を計算してみると、入力ポートあるいは入力リ
ンクの総帯域をＢＷとすると、入力バッファ部に入る向
きの入力ポート上では、 ρ2 ＝ＢＷ−ρM であり、入力バッファ部から出る向きの入力リンク上で
は、 ρ2 ’＝ＢＷ−ρ1 ＝ＢＷ−ρM ×Ｍ＜ρ2 である。

【００２２】すなわち、従来の技術の場合、マルチキャ
ストトラヒックはユニキャストトラヒックが使用できる
入力リンク上の帯域を減少させ、入力バッファにおいて
恒久的なパケットの滞留を引き起こすことになる。

【００２３】また、従来の技術では入力ポートに到着す
るマルチキャストパケットの平均負荷ρM と平均分岐先
数Ｍの積ρ1 とが１００％を超えるマルチキャストトラ
ヒックパターンを収容することができない。例えば、全
ての出力ポートを分岐先とするマルチキャストパケット
が負荷ρM ＝１００％で到着する場合が顕著な例であ
る。

【００２４】この場合、入力リンク上のマルチキャスト
トラヒック負荷は常に１００％を超え、入力バッファ部
では恒常的な輻輳が発生してバッファ溢れが頻発する。
出力ポートが輻輳しているわけではないのに、入力バッ
ファ部でのパケット廃棄が原因で満足なスループットが
得られなくなる。

【００２５】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、ユニキャストトラヒックに干渉を及ぼすことな
く、あらゆるマルチキャストトラヒックパターンを収容
することができるパケット交換装置及びそれに用いるマ
ルチキャスト制御方法並びにその制御プログラムを記録
した記録媒体を提供することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明によるパケット交
換装置は、複数のスイッチング宛先を有するマルチキャ
ストパケットをその分岐先全てにスイッチングするマル
チキャスト機能を備えたパケット交換装置であって、入
力ポートに到着するパケットを一時的に蓄積する蓄積手
段と、前記蓄積手段に蓄積されたパケットを目的の出力
ポートにスイッチングするスイッチ手段と、前記スイッ
チ手段でスイッチングされたパケットを当該出力ポート
に出力しかつ当該パケットを前記スイッチ手段の入力側
にループバック転送するスプリッタ手段と、前記スイッ
チ手段の入力側に設けられかつ前記スプリッタ手段でル
ープバック転送されたパケットを蓄積する中継蓄積手段
と、前記スプリッタ手段でループバック転送されたパケ
ットが目的のスイッチング宛先すべてに転送されている
時に当該パケットを廃棄する廃棄手段とを備え、前記ス
イッチ手段が前記蓄積手段及び前記中継蓄積手段からそ
れぞれ異なる経路で入力されるパケットを目的の出力ポ
ートにスイッチングするよう構成している。

【００２７】本発明によるマルチキャスト制御方法は、
複数のスイッチング宛先を有するマルチキャストパケッ
トをその分岐先全てにスイッチングするマルチキャスト
機能を備えたパケット交換装置のマルチキャスト制御方
法であって、入力ポートに到着するパケットを一時的に
蓄積手段に蓄積するステップと、前記蓄積手段に蓄積さ
れたパケットを目的の出力ポートにスイッチングするス
テップと、スイッチングされたパケットを当該出力ポー
トに出力しかつ当該パケットを前記入力ポート側にルー
プバック転送するステップと、前記入力ポート側にルー
プバック転送されたパケットを中継蓄積手段に蓄積する
ステップと、前記入力ポート側にループバック転送され
たパケットが目的のスイッチング宛先すべてに転送され
ている時に当該パケットを廃棄するステップとを備え、
前記蓄積手段及び前記中継蓄積手段からそれぞれ異なる
経路で入力されるパケットを目的の出力ポートにスイッ
チングするようしている。

【００２８】本発明によるマルチキャスト制御プログラ
ムを記録した記録媒体は、複数のスイッチング宛先を有
するマルチキャストパケットをその分岐先全てにスイッ
チングするマルチキャスト機能を備えたパケット交換装
置にマルチキャスト制御を行わせるためのマルチキャス
ト制御プログラムを記録した記録媒体であって、前記マ
ルチキャスト制御プログラムは前記パケット交換装置
に、入力ポートに到着するパケットを一時的に蓄積手段
に蓄積させ、前記蓄積手段に蓄積させたパケットを目的
の出力ポートにスイッチングさせ、スイッチングさせた
パケットを当該出力ポートに出力しかつ当該パケットを
前記入力ポート側にループバック転送させ、前記入力ポ
ート側にループバック転送させたパケットを中継蓄積手
段に蓄積させ、前記入力ポート側にループバック転送さ
せたパケットが目的のスイッチング宛先すべてに転送さ
れている時に当該パケットを廃棄させ、前記蓄積手段及
び前記中継蓄積手段からそれぞれ異なる経路で入力され
るパケットを目的の出力ポートにスイッチングさせてい
る。

【００２９】すなわち、本発明のパケット交換装置は入
力ポートに到着するパケットを一時的に蓄積する論理キ
ューを備える入力バッファ部を持ち、この入力バッファ
部の入力側に、入力したパケットの識別子に対応させて
送出すべき複数の出力ポートを特定するためのタグ情報
を記憶するテーブルを備えかつ入力したパケットにタグ
情報を付加する第１のヘッダ解析部を設けている。

【００３０】また、本発明のパケット交換装置は入力さ
れたパケットを一時的に蓄積する論理キューを備える中
継バッファ部を持ち、この中継バッファ部の入力リンク
のそれぞれに、入力したパケットに付与されたタグ情報
を参照して全ての分岐先にコピー転送の完了したパケッ
トを識別して廃棄する第２のヘッダ解析部を設けてい
る。

【００３１】さらに、本発明のパケット交換装置は入力
バッファ部あるいは中継バッファ部から送出されたパケ
ットを所定の出力ポート宛にパケットをスイッチングす
るスイッチ交換部と、出力ポートへの出力許可をどの入
力バッファ部あるいは中継バッファ部に与えるかを決定
するアービタ部と、スイッチ交換部の出力側に設けられ
かつ入力されたパケットを複数にコピーして分岐出力さ
せるスプリッタ部とを備えている。

【００３２】入力バッファ部は入力されたマルチキャス
トパケットに付与されたタグ情報を参照し、複数の分岐
先のうちのいずれか一つを宛先とするユニキャストパケ
ットとして処理することとし、その出力先へは送信済で
あることを示すようにタグ情報を更新して所定の論理キ
ューに蓄積した後、スイッチ交換部を経由させて所定の
出力ポート宛に送出するように制御される。

【００３３】スプリッタ部はスイッチ交換部から出力さ
れたパケットを複数にコピーして分岐出力し、片方の出
力を出力ポートに接続し、もう片方の出力を中継バッフ
ァ部に接続するように制御される。

【００３４】中継バッファ部は入力されたパケットに付
与されたタグ情報を参照し、複数の出力先のうちのいず
れか一つを出力先とするユニキャストパケットとして処
理することとし、その出力先へは送信済であることを示
すようにタグ情報を更新して所定の論理キューに蓄積し
た後、スイッチ交換部を経由させて所定の出力ポート宛
に送出するように制御される。

【００３５】すなわち、入力バッファ部に到着したマル
チキャストパケットは複数の分岐先のうちの一つを宛先
とするユニキャストパケットとして目的の出力ポートに
スイッチングされた後、スプリッタ部によって中継バッ
ファ部にループバック転送される。中継バッファ部もま
た、到着したマルチキャストパケットを未だ転送されて
いない複数の分岐先のうちの一つを宛先とするユニキャ
ストパケットとして取扱い、目的の出力ポートにスイッ
チングするように制御される。このように、本発明で
は、マルチキャストパケットがスプリッタ部と中継バッ
ファ部とを経由しながら１分岐先ずつ配送される構成を
有している。

【００３６】本構成では入力バッファ部に到着したマル
チキャストパケットが一度だけスイッチ交換部への入力
リンク上を転送される。すなわち、入力バッファ部でコ
ピー生成されかつ元は同一であるマルチキャストパケッ
トが入力リンクの帯域を浪費することはなく、従来の技
術の問題点であったユニキャストトラヒックへの干渉を
抑えることが可能となる。

【００３７】また、全ての出力ポートを分岐先とするマ
ルチキャストパケットが負荷ρM ＝１００％で入力ポー
トに到着する場合に対しても、スプリッタ部を経由して
中継バッファ部にループバックさせながら一分岐先ずつ
コピー転送するので、入力バッファ部あるいは中継バッ
ファ部を恒常的な輻輳状態に陥らせることなく収容する
ことが可能であり、従来の技術では収容することができ
なかった入力ポートに到着するマルチキャストパケット
の平均負荷ρM と平均分岐先数Ｍの積ρ1 とが１００％
を超えるようなマルチキャストトラヒックパターンを収
容することが可能である。

【００３８】アービタ部は出力ポートへの出力許可を入
力バッファ部に優先的に与えるように調停を行ったり、
あるいは中継バッファ部に優先的に与えるように調停を
行うことによって、優先権を与えられたバッファ部に必
要とされるバッファ量を削減することが可能である。

【００３９】入力バッファ部はユニキャストパケット、
マルチキャストパケットそれぞれのために、宛先出力ポ
ート毎に独立した論理キューを備えるように構成するこ
とによって、入力バッファ部においてユニキャストパケ
ットとマルチキャストパケットとのどちらかに優先権を
与えるようにサービスすることが可能となる。

【００４０】入力バッファ部あるいは中継バッファ部は
入力されたパケットに付与されたタグ情報を参照し、未
転送の分岐先のうち、予め決められた出力先順序にした
がう最前の出力先を宛先とするユニキャストパケットと
して処理することによって、同一コネクション上を連続
して到着する同一の分岐先パターンを有するマルチキャ
ストパケットに対して常に同じ出力先を選択するので、
順序関係を保存したまま全ての分岐先へのコピー転送を
可能とする。

【００４１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による
パケット交換装置の構成を示すブロック図である。図１
において、本発明の一実施例によるパケット交換装置は
入力バッファ部１−１〜１−ｎ（入力バッファ部１−３
〜１−ｎは図示せず）と、中継バッファ部５−１〜５−
ｎ（中継バッファ部５−３〜５−ｎは図示せず）と、第
１のヘッダ解析部７−１〜７−ｎ（第１のヘッダ解析部
７−３〜７−ｎは図示せず）と、第２のヘッダ解析部８
−１〜８−ｎ（第２のヘッダ解析部８−３〜８−ｎは図
示せず）と、スプリッタ部６−１〜６−ｎ（スプリッタ
部６−３〜６−ｎは図示せず）と、スイッチ交換部２
と、アービタ部３とから構成されている。

【００４２】入力リンク２００−１〜２００−ｎ（入力
リンク２００−３〜２００−ｎは図示せず）と出力リン
ク２０１−１〜２０１−２ｎ［出力リンク２０１−３〜
２０１−ｎ，２０１−（ｎ＋３）〜２０１−２ｎは図示
せず］との間でパケットをスイッチングするスイッチ交
換部２の構成例としては格子状にはりめぐらされた伝送
路の交叉点を開閉する（ＯＮ／ＯＦＦする）構成が考え
られる。

【００４３】入力ポート１００−１〜１００−ｎ（入力
ポート１００−３〜１００−ｎは図示せず）及び出力ポ
ート１０１−１〜１０１−ｎ（出力ポート１０１−３〜
１０１−ｎは図示せず）には識別のための番号が割り当
てられている。ポート数をＮとすると、０〜Ｎ−１の整
数が割り当てられている。但し、入力ポートの番号と、
その入力ポートに設置された入力バッファ部１−１〜１
−ｎの番号とは一致するものとする。

【００４４】アービタ部３はどの入力バッファ部１−１
〜１−ｎ及び中継バッファ部５−１〜５−ｎにはどの出
力ポート１０１−１〜１０１−ｎへの出力許可を与える
かを決定する調停処理を実行するとともに、調停結果に
したがって入力リンク２００−１〜２００−ｎと出力リ
ンク２０１−１〜２０１−ｎとの間でパケット交換する
ようにスイッチ交換部２を制御する。

【００４５】図２は図１の第１のヘッダ解析部７の構成
を示すブロック図である。図２において、第１のヘッダ
解析部７は入力バッファ部１−１〜１−ｎの入力側に設
置され、フロー情報データベース７１及びヘッダ処理部
７２を備えている。

【００４６】ヘッダ処理部７２は入力ポート１００−１
〜１００−ｎに到着するパケットのヘッダ部分からフロ
ー識別子（ＦＩ）を抽出し、フロー識別子を検索キーと
してフロー情報データベース７１を参照することによっ
てそのパケットの分岐先を認識する。例えば、フロー情
報データベース７１には出力ポート対応にビット領域が
用意されたビットマップ（ＢＭ）がフロー識別子に対応
して用意されている。

【００４７】ビットマップは分岐先である出力ポートに
相当するビット領域に“１”が、それ以外に“０”がそ
れぞれ記述されている。もし、マルチキャストパケット
を同一の出力ポートに複数分コピーして転送したいとい
う要求が潜在的にあるならば、同一の出力ポートに相当
するビット領域を複数分用意する構成でもよい。ここ
で、ビットマップの“１”の記述個所が１ヶ所のみであ
ればユニキャストパケットであり、複数であればマルチ
キャストパケットである。

【００４８】第１のヘッダ解析部７はユニキャストパケ
ットであるか、マルチキャストパケットであるかに関係
なく一元的に取り扱えばよく、構成を簡単にすることが
可能である。

【００４９】第１のヘッダ解析部７はビットマップをタ
グ情報としてパケットに付与して入力バッファ部１−１
〜１−ｎに転送する。尚、図示していないが、図１に示
す第１のヘッダ解析部７−１〜７−ｎは上記の第１のヘ
ッダ解析部７と同様の構成となっており、その動作も同
様である。

【００５０】図３は図１の第２のヘッダ解析部８の構成
を示すブロック図である。図３において、第２のヘッダ
解析部８は中継バッファ部５−１〜５−ｎの入力側に設
置され、ヘッダ処理部８１を備えている。

【００５１】ヘッダ処理部８１はパケットに付与された
ビットマップを参照し、いずれのビット領域にも“１”
が記述されていなければ、そのパケットを廃棄する。も
し、いずれかのビット領域に“１”が記述されていれ
ば、中継バッファ部５−１〜５−ｎに転送する。尚、図
示していないが、図１に示す第２のヘッダ解析部８−１
〜８−ｎは上記の第２のヘッダ解析部８と同様の構成と
なっており、その動作も同様である。

【００５２】図４は図１の入力バッファ部１の構成を示
すブロック図である。図４において、入力バッファ部１
は論理キュー１１−１〜１１−ｎと、パケット入力部１
２と、パケット出力部１３とを備えている。入力バッフ
ァ部１には識別のための番号が割り当てられており、ポ
ート数をＮとして、０〜Ｎ−１の整数が割り当てられて
いる。

【００５３】入力バッファ部１は出力ポート１０１−１
〜１０１−ｎに対応して区別される論理キュー１１−１
〜１１−ｎをその内部に構築しており、入力されるパケ
ットを宛先出力ポート１０１−１〜１０１−ｎ毎に区別
して蓄積する。本実施例では説明の簡単化のために、論
理キュー１１−１〜１１−ｎが宛先出力ポート１０１−
１〜１０１−ｎ別にパケットを蓄積するとしているが、
フロー別に蓄積する場合でも何ら変更を加えることなく
本発明を適用することができ、同一の効果を期待するこ
とができる。

【００５４】また、入力バッファ部１に構築される出力
ポートに対応した論理キュー１１−１〜１１−ｎをサー
ビスクラス毎に用意することによって、容易にマルチト
ラヒッククラス環境を提供することができる。本実施例
では説明の簡単化のために、サービスクラスが一つであ
る場合を想定しているが、所望のサービスクラスの分だ
けいくらでも用意することが可能である。

【００５５】パケット入力部１２は到着するパケットに
付与されたビットマップから、そのパケットの未だ配送
されていない分岐先を認識する。その後、パケット入力
部１２は予め決められた出力先順序にしたがってビット
マップを検索し、“１”が記述された最前の出力先をそ
の宛先として選択する。

【００５６】出力ポートに対応するビット領域がビット
マップに用意される構成においては、開始ポート番号と
番号順の組合せで出力先順序を指定することが可能であ
る。出力先順序は入力バッファ部１毎に異なるように決
めておいてもよい。例えば、入力ポート＃ｍに対応する
入力バッファ＃ｍでは出力ポート＃ｍから始まる＃ｍ→
＃ｍ＋１→…→＃ｎ−１→＃０→…→＃ｍ−１の順で分
岐先をサーチするように決めておいてもよいし、入力バ
ッファ部１に関係なく一律に出力ポート＃０から始まる
＃０→＃１→…→＃ｎ−１の順でビットマップを検索す
るようにしてもよい。

【００５７】パケット入力部１２は出力先を選択した
後、選択された出力ポート１０１−１〜１０１−ｎに対
応するビット領域に“０”を記述するとともに、その出
力ポート１０１−１〜１０１−ｎに対応した論理キュー
１１−１〜１１−ｎに蓄積する。

【００５８】上記のように、複数の分岐先の中から一つ
だけ出力先を選ぶ際の出力先選択順序が入力バッファ部
１で固定していれば、同一コネクション上を連続して到
着する同一の分岐先パターンを有するパケットに対し
て、常に同じ出力先を選択するので順序関係を保存した
まま全ての分岐先へのコピー転送が可能である。もちろ
ん、コネクション毎に出力先選択順序を決めておいても
同様の効果が得られる。

【００５９】パケット出力部１３は制御信号線４を介し
てアービタ部３から通知される出力を許可された出力ポ
ート１０１−１〜１０１−ｎに対応した論理キュー１１
−１〜１１−ｎの先頭パケットを取り出して入力リンク
２００−１〜２００−ｎに伝送する。尚、図示していな
いが、図１に示す入力バッファ部１−１〜１−ｎは上記
の入力バッファ部１と同様の構成となっており、その動
作も同様である。

【００６０】図５は図１の入力バッファ部１の他の構成
例を示すブロック図である。図５において、入力バッフ
ァ部１はユニキャスト用論理キュー３１−１〜３１−ｎ
と、マルチキャスト用論理キュー４１−１〜４１−ｎ
と、パケット入力部１２と、パケット出力部１３とを備
えている。

【００６１】ユニキャスト用論理キュー３１−１〜３１
−ｎはユニキャストパケットのための宛先出力ポート毎
に独立した論理キューであり、マルチキャスト用論理キ
ュー４１−１〜４１−ｎはマルチキャストパケットのた
めの宛先出力ポート毎に独立した論理キューである。

【００６２】これらユニキャスト用論理キュー３１−１
〜３１−ｎ及びマルチキャスト用論理キュー４１−１〜
４１−ｎを備えることによって、入力バッファ部１−１
〜１−ｎにおいてユニキャストパケットとマルチキャス
トパケットとのどちらかに優先権を与えるようにサービ
スすることが可能となる。

【００６３】図６は図１の中継バッファ部５の構成を示
すブロック図である。図５において、中継バッファ部５
は論理キュー１１−１〜１１−ｎと、パケット入力部１
２と、パケット出力部１３とを備えている。また、中継
バッファ部５には識別のための番号が割り当てられてお
り、ポート数をＮとして、０〜Ｎ−１の整数が割り当て
られている。

【００６４】中継バッファ部５は出力ポート１０１−１
〜１０１−ｎに対応して区別される論理キュー１１−１
〜１１−ｎをその内部に構築し、入力されるパケットを
宛先出力ポート１０１−１〜１０１−ｎ毎に区別して蓄
積する。本実施例では説明の簡単化のために、論理キュ
ー１１−１〜１１−ｎは宛先出力ポート１０１−１〜１
０１−ｎ別にパケットを蓄積するとしているが、フロー
別に蓄積する場合でも何ら変更を加えることなく本発明
を適用することができ、同一の効果を期待することがで
きる。

【００６５】パケット入力部１２は到着するパケットに
付与されたビットマップから、そのパケットの未だ配送
されていない分岐先を認識する。その後、パケット入力
部１２は予め決められた出力先順序にしたがってビット
マップを検索し、“１”の記述された最前の出力先をそ
の宛先として選択する。

【００６６】出力ポートに対応するビット領域がビット
マップに用意される構成においては、開始ポート番号と
番号順の組合せで出力先順序を指定することが可能であ
る。出力先順序は中継バッファ部５毎に異なるように決
めておいてもよい。例えば、出力ポート＃ｍに対応する
中継バッファ＃ｍでは出力ポート＃ｍから始まる＃ｍ→
＃ｍ＋１→…→＃ｎ−１→＃０→…→＃ｍ−１の順で分
岐先をサーチするように決めておいてもよいし、中継バ
ッファ部５に関係なく一律に出力ポート＃０から始まる
＃０→＃１→…→＃ｎ−１の順でビットマップを検索す
るようにしてもよい。

【００６７】パケット入力部１２は出力先を選択した
後、選択された出力ポート１０１−１〜１０１−ｎに対
応するビット領域に“０”を記述するとともに、その出
力ポート１０１−１〜１０１−ｎに対応した論理キュー
１１−１〜１１−ｎに蓄積する。

【００６８】上記のように、複数の分岐先の中から一つ
だけ出力先を選ぶ際の出力先選択順序が中継バッファ部
５で固定していれば、同一コネクション上を連続して到
着する同一の分岐先パターンを有するパケットに対し
て、常に同じ出力先を選択するので順序関係を保存した
まま全ての分岐先へのコピー転送が可能である。もちろ
ん、コネクション毎に出力先選択順序を決めておいても
同様の効果が得られる。

【００６９】パケット出力部１３は制御信号線４を介し
てアービタ部３から通知される出力を許可された出力ポ
ート１０１−１〜１０１−ｎに対応した論理キュー１１
−１〜１１−ｎの先頭パケットを取り出して入力リンク
２００−（ｎ＋１）〜２００−２ｎに伝送する。尚、図
示していないが、図１に示す中継バッファ部５−１〜５
−ｎは上記の中継バッファ部５と同様の構成となってお
り、その動作も同様である。

【００７０】図７は図１のスプリッタ部６の構成を示す
ブロック図である。図７において、スプリッタ部６は１
方向から入力されたパケットを２方向にコピー出力する
機能モジュールであり、出力ポート１０１−１〜１０１
−ｎ対応に用意されている。

【００７１】スプリッタ部６はスイッチ交換部２の出力
リンク２０１−１〜２０１−ｎを入力とし、片方の出力
を出力ポート１０１−１〜１０１−ｎに接続し、もう片
方はその出力ポート１０１−１〜１０１−ｎに対応する
中継リンク３００−１〜３００−ｎ（中継リンク３００
−３〜３００−ｎは図示せず）に接続する。

【００７２】図８は図１のスイッチ交換部２の構成を示
すブロック図である。図８において、スイッチ交換部２
はスイッチング部２１から構成されている。スイッチン
グ部２１は２×Ｎ本の入力リンク２００とＮ本の出力リ
ンク２０１との間で伝送路２４を格子状にはりめぐらせ
ておき、伝送路間の交叉点２３を開閉する（ＯＮ／ＯＦ
Ｆする）することによって、特定の入力ポートと出力ポ
ートとの間でパケットをスイッチングするように構成す
ることもできる。

【００７３】また、パケットに宛先を示すルーティング
情報を付加するようにしておき、交叉点２３においては
特定のルーティング情報を有するパケットのみをスイッ
チングするように構成してもよい。スイッチング部２１
の制御に関する種々の変形は本発明の範囲内である。

【００７４】図９は図１のスイッチ交換部２の他の構成
例を示すブロック図である。図９において、スイッチ交
換部２はスイッチング部２１とコンセントレータ部２２
とから構成されている。

【００７５】スイッチング部２１はＮ本の入力リンク２
００とＮ本の出力リンク２０１との間でパケットをスイ
ッチングする機能部であり、Ｎ本の入力リンク２００と
Ｎ本の出力リンク２０１との間で伝送路２４を格子状に
はりめぐらせておき、伝送路間の交叉点２３を開閉する
（ＯＮ／ＯＦＦする）することによって、特定の入力リ
ンク２００と出力リンク２０１との間でパケットをスイ
ッチングするように構成することもできる。

【００７６】また、パケットに宛先を示すルーティング
情報を付加するようにしておき、交叉点２３においては
特定のルーティング情報を有するパケットのみをスイッ
チングするように構成してもよい。スイッチング部２１
の制御に関する種々の変形は本発明の範囲内である。

【００７７】コンセントレータ部２２は２×Ｎ本の入力
リンク２００から入力されたパケットをＮ本の出力リン
ク２０１に集中化させる機能部である。アービタ部３は
Ｎ本の出力ポート１０１−１〜１０１−ｎ上でパケット
衝突が発生しないように、入力バッファ部１−１〜１−
ｎまたは中継バッファ部５−１〜５−ｎに与える出力許
可を調停するので、コンセントレータ部２２に同時に入
力されるパケットはたかだかＮ個となるように制御され
る。よって、コンセントレータ部２２ではパケット廃棄
が起こらないですむ。

【００７８】上記のようにスイッチ交換部２を構成する
ことで、Ｎ本の入力リンク２００とＮ本の出力リンク２
０１とを有する既存のスイッチ機能部をスイッチング部
２１に流用することが可能である。

【００７９】図１０は図１のスイッチ交換部２の別の構
成例を示すブロック図である。図１０において、スイッ
チ交換部２はスイッチング部２１とコンセントレータ部
２２と多重部２５と分離部２６とから構成されている。

【００８０】スイッチング部２１はＮ本の入力リンク２
００とＮ本の出力リンク２０１との間でパケットをスイ
ッチングする機能部であり、Ｎ本の入力リンク２００と
Ｎ本の出力リンク２０１との間で伝送路２４を格子状に
はりめぐらせておき、伝送路間の交叉点２３を開閉する
（ＯＮ／ＯＦＦする）することによって、特定の入力リ
ンク２００と出力リンク２０１との間でパケットをスイ
ッチングするように構成することもできる。

【００８１】また、パケットに宛先を示すルーティング
情報を付加するようにしておき、交叉点２３においては
特定のルーティング情報を有するパケットのみをスイッ
チングするように構成してもよい。スイッチング部２１
の制御に関する種々の変形は本発明の範囲内である。

【００８２】コンセントレータ部２２は２×Ｎ本の入力
リンク２００から入力されたパケットをＮ本の出力リン
ク２０１に集中化させる機能部である。アービタ部３は
Ｎ本の出力ポート１０１−１〜１０１−ｎ上でパケット
衝突が発生しないように、入力バッファ部１−１〜１−
ｎまたは中継バッファ部５−１〜５−ｎに与える出力許
可を調停するので、コンセントレータ部２２に同時に入
力されるパケットはたかだかＮ個となるように制御され
る。よって、コンセントレータ部２２ではパケット廃棄
が起こらないですむ。

【００８３】多重部２５は複数の入力リンク２００から
の出力を多重し、１本の多重リンク２０２上を経由させ
る機能部であり、分離部２６は多重リンク２０２上を伝
送されるパケットを多重部２５で多重される前の状態に
するためにパケットを分離する機能部である。

【００８４】図１０においては２つの入力リンクからの
出力を多重するよう構成しているが、それ以上の入力リ
ンクからの出力を多重するよう構成してもよい。多重リ
ンク２０２は多重度に応じて伝送速度が増加する。ま
た、多重部２５においては入力バッファ部１−１〜１−
ｎ同士または中継バッファ部５−１〜５−ｎ同士を多重
するようにしてもよく、入力バッファ部１−１〜１−ｎ
と中継バッファ部５−１〜５−ｎとを多重するようにし
てもよい。

【００８５】上記のようにスイッチ交換部２を構成する
ことで、Ｎ本の入力リンク２００とＮ本の出力リンク２
０１とを有する既存のスイッチ機能部をスイッチング部
２１に流用することが可能であり、入力バッファ部１−
１〜１−ｎまたは中継バッファ部５−１〜５−ｎとコン
セントレータ部２２との間のリンク数をＮ本に減じるこ
とが可能である。

【００８６】図１１〜図１８は本発明の一実施例による
マルチキャスト処理を示す状態図である。図１１〜図１
８はポート数Ｎ＝４のパケット交換装置において、マル
チキャスト通信を行う時のマルチキャスト処理を示して
いる。

【００８７】図１１はフロー識別子Ｂを有するパケット
（以下、パケットＢと呼ぶ）が入力ポート＃１に接続さ
れた入力バッファ＃１に到着した状態を示している。図
１２は第１のヘッダ解析部７がパケットＢを処理する様
子を示している。

【００８８】図１３はパケットＢが入力バッファ＃１の
パケット入力部１２に到着して、そのパケットを論理キ
ューに蓄積するまでの状態を示している。図１４はパケ
ットＢを有する入力バッファ＃１がアービタ部３から出
力ポート＃０への出力許可を獲得した状態を示してい
る。

【００８９】図１５は中継リンク＃０を経由して中継バ
ッファ＃０の第２のヘッダ解析部８に到着した状態を示
している。図１６はパケットＢが中継バッファ＃０のパ
ケット入力部１２に到着して、そのパケットを論理キュ
ーに蓄積するまでの状態を示している。

【００９０】図１７はパケットＢを有する中継バッファ
＃０がアービタ部３から出力ポート＃３への出力許可を
獲得した状態を示している。図１８は中継リンク＃３を
経由して中継バッファ＃３の第２のヘッダ解析部８に到
着した状態を示している。

【００９１】図１９及び図２０は本発明の一実施例によ
るマルチキャスト処理を示すフローチャートである。こ
れら図１〜図２０を参照して本発明の一実施例によるマ
ルチキャスト処理について説明する。ここで、入出力ポ
ート番号／入力バッファ番号としては０、１、２、３が
割り当てられているものとする。

【００９２】尚、図１９及び図２０に示すマルチキャス
ト処理は本発明の一実施例によるパケット交換装置の各
部が図示せぬ制御メモリに記憶されたプログラムを実行
することで実現され、制御メモリとしてはＲＯＭ（リー
ドオンリメモリ）やＩＣ（集積回路）メモリ等が使用可
能である。

【００９３】フロー識別子Ｂを有するパケット（以下、
パケットＢと呼ぶ）が入力ポート＃１に接続された入力
バッファ＃１に到着すると（図１９ステップＳ１）、第
１のヘッダ解析部７のヘッダ処理部７２はフロー情報デ
ータベース７１のフロー識別子Ｂに対応する欄を参照
し、ビットマップを獲得する（図１９ステップＳ２）。

【００９４】フロー識別子Ｂを有するパケットのビット
マップは“１００１”である。ビットマップは左から順
に出力ポート＃０、＃１、＃２、＃３のビット欄を示
し、“１００１”は出力ポート＃０、＃３にコピー転送
されることを示している。ヘッダ処理部７２はこのビッ
トマップをタグ情報として付加して入力バッファ＃１に
転送する（図１９ステップＳ３）。

【００９５】パケット入力部１２は到着したマルチキャ
ストパケットに対して、その複数の分岐先のうちどれか
１つを選択して適切な論理キューに蓄積する処理を実行
する。本実施例において、パケット入力部１２は一律に
出力ポート＃０から始まる＃０→＃１→…→＃ｎ−１の
順でビットマップを検索し、“１”が記述されている最
若番号の出力ポートをその出力先して選択することとす
る。

【００９６】もちろん、検索の開始ポート番号と番号順
とは入力バッファ部１−１〜１−ｎ毎に異なるように決
めておいてもよい。例えば、入力ポート＃ｍに対応する
入力バッファ＃ｍでは出力ポート＃ｍから始まる＃ｍ→
＃ｍ＋１→…→＃ｎ−１→＃０→…→＃ｍ−１の順でビ
ットマップを検索するように決めておいてもよい。ま
た、マルチキャストコネクション毎に検索の開始ポート
番号と番号順とを異なるように決めておいてもよい。

【００９７】各入力バッファ部１−１〜１−ｎ及び中継
バッファ部５−１〜５−ｎのそれぞれのパケット入力部
１２において出力先選択順序がそれぞれ固定であれば、
同一コネクション上を連続して到着する同一の分岐先パ
ターンを有するマルチキャストパケットに対して、常に
同じ出力先を選択するので順序関係を保存したまま全て
の分岐先へのコピー転送が可能となる。

【００９８】本実施例において、パケット入力部１２は
＃０→＃１→…→＃ｎ−１の順でビットマップを検索し
た結果、パケットＢを出力ポート＃０宛のユニキャスト
パケットとして処理することに決定する（図１９ステッ
プＳ４）。その後、パケット入力部１２はビットマップ
の選択された出力ポート＃０に対応するビット領域に
“０”を記述するとともに、出力ポート＃０に対応した
論理キュー１１−１に蓄積する（図１９ステップＳ
５）。その結果、パケットＢに付与されたタグ情報は
“０００１”となる。

【００９９】パケットＢを有する入力バッファ＃１がア
ービタ部３から出力ポート＃０への出力許可を獲得する
と（図１９ステップＳ６）、パケット出力部１３は出力
ポート＃０に対応した論理キュー１１−１の先頭に蓄積
されているパケットＢを取り出して入力リンク２００−
１上へ転送する（図１９ステップＳ７）。

【０１００】スイッチ交換部２は入力バッファ＃１から
出力ポート＃０へパケットＢをスイッチングし（図１９
ステップＳ８）、パケットＢを出力ポート＃０に接続さ
れたスプリッタ部６−１に入力する。スプリッタ部６−
１はパケットＢを２つにコピー出力するが、片方の出力
は出力ポート＃０に接続されており、パケットＢの複数
の分岐先のうちの一つである出力ポート＃０へのコピー
転送がここで完了する。もう片方の出力は中継リンク＃
０に接続されており、パケットＢは中継リンク＃０を経
由して中継バッファ＃０に転送される（図１９ステップ
Ｓ９）。

【０１０１】中継リンク＃０を経由して中継バッファ＃
０に対応する第２のヘッダ解析部８−１に到着すると、
第２のヘッダ解析部８−１はパケットに付与されたタグ
情報を参照し（図２０ステップＳ１０）、パケットが未
だコピー転送されていない分岐先を有しているかどうか
を判断し（図２０ステップＳ１１）、コピー転送すべき
分岐先がなければパケットを廃棄する（図２０ステップ
Ｓ１２）。

【０１０２】また、第２のヘッダ解析部８−１はコピー
転送すべき分岐先があれば、パケットを中継バッファ部
５−１に転送する（図２０ステップＳ１４）。この時点
で、パケットＢに付与されたタグ情報は“０００１”で
あり、さらに出力ポート＃３にコピー転送されなければ
ならない状態なので、第２のヘッダ解析部８−１はパケ
ットＢを通過させて中継バッファ＃０に転送する。

【０１０３】パケットＢが中継バッファ＃０のパケット
入力部１２に到着すると、パケット入力部１２は到着し
たマルチキャストパケットに対して、その複数の分岐先
のうちどれか１つを選択して適切な論理キュー１１−１
〜１１−ｎに蓄積する処理を実行する。

【０１０４】本実施例において、パケット入力部１２は
一律に出力ポート＃０から始まる＃０→＃１→…→＃ｎ
−１の順でビットマップを検索し、“１”が記述されて
いる最若番号の出力ポートをその出力先して選択するこ
ととする。

【０１０５】もちろん、検索の開始ポート番号と番号順
とは中継バッファ部５−１〜５−ｎ毎に異なるように決
めておいてもよい。例えば、出力ポート＃ｍに対応する
中継バッファ部では、出力ポート＃ｍから始まる＃ｍ→
＃ｍ＋１→…→＃ｎ−１→＃０→…→＃ｍ−１の順でビ
ットマップを検索するように決めておいてもよい。ま
た、マルチキャストコネクション毎に検索の開始ポート
番号と番号順とを異なるように決めておいてもよい。

【０１０６】各入力バッファ部１−１〜１−ｎ及び中継
バッファ部５−１〜５−ｎのそれぞれのパケット入力部
１２において出力先選択順序がそれぞれ固定であれば、
同一コネクション上を連続して到着する同一の分岐先パ
ターンを有するマルチキャストパケットに対して、常に
同じ出力先を選択するので順序関係を保存したまま全て
の分岐先へのコピー転送が可能である。

【０１０７】本実施例において、パケット入力部１２は
＃０→＃１→…→＃ｎ−１の順でビットマップを検索し
た結果、パケットＢを出力ポート＃３宛のユニキャスト
パケットとして判定するように決定する（図２０ステッ
プＳ１５）。その後、パケット入力部１２はビットマッ
プの選択された出力ポート＃３に対応するビット領域に
“０”を記述するとともに、出力ポート＃３に対応した
論理キュー１１−４に蓄積する（図２０ステップＳ１
６）。その結果、パケットＢに付与されたタグ情報は
“００００”となる。

【０１０８】パケットＢを有する中継バッファ＃０がア
ービタ部３から出力ポート＃３への出力許可を獲得する
と（図２０ステップＳ１７）、パケット出力部１３は出
力ポート＃３に対応した論理キュー１１−４の先頭に蓄
積されているパケットＢを取り出して入力リンク２００
−４上へ転送する（図２０ステップＳ１８）。

【０１０９】スイッチ交換部２は中継バッファ＃０から
出力ポート＃３へパケットＢをスイッチングし（図２０
ステップＳ１９）、パケットＢを出力ポート＃３に接続
されたスプリッタ部６−４に入力する。スプリッタ部６
−４はパケットＢを２つにコピー出力するが、片方の出
力は出力ポート＃３に接続されており、パケットＢの複
数の分岐先のうちの一つである出力ポート＃３へのコピ
ー転送がここで完了する。もう片方の出力は中継リンク
＃３に接続されており、パケットＢは中継リンク＃３を
経由して中継バッファ＃３に転送される（図２０ステッ
プＳ２０）。

【０１１０】パケットＢが中継リンク＃３を経由して中
継バッファ＃３に対応する第２のヘッダ解析部８−４に
到着すると、この時点でパケットＢに付与されたタグ情
報は“００００”であり、さらにコピー転送されなけれ
ばならない分岐先がない状態なので、第２のヘッダ解析
部８−４はパケットＢを廃棄する。これによって、入力
ポート＃１に到着したパケットＢの出力ポート＃０、＃
３へのコピー転送が完了する。

【０１１１】上記の処理では到着したパケットがユニキ
ャストパケットであれば上記のステップＳ１〜Ｓ１２の
処理となるが、マルチキャストパケットであれば上記の
ステップＳ１〜Ｓ１１，Ｓ１４〜Ｓ２０の処理となり、
特にステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１４〜Ｓ２０の処理は
転送先がなくなるまで繰返し行われる。パケット交換装
置は上記の処理を処理が終了するまで繰返し行う（図１
９ステップＳ１〜Ｓ９及び図２０ステップＳ１０〜Ｓ２
０）。

【０１１２】以上のように、本実施例によれば、マルチ
キャストパケットを１分岐先ずつ配送されるように構成
したので、あらゆるマルチキャストパターンを収容する
ことが可能である。また、入力バッファ部１−１〜１−
ｎに到着したマルチキャストパケットは一度だけスイッ
チ交換部２への入力リンク２００−１〜２００−ｎ上を
転送されるように構成したので、入力リンク２００−１
〜２００−ｎの帯域を浪費することはなく、ユニキャス
トトラヒックへの干渉を抑えることが可能である。

【０１１３】図２１及び図２２は図１のアービタ部３の
動作を説明するための図である。これら図２１及び図２
２においては入力バッファ＃１と中継バッファ＃３とが
出力ポート＃０宛のパケットＣを保有している状態を示
している。

【０１１４】アービタ部３は出力ポート１０１−１〜１
０１−ｎへの出力許可を入力バッファ部１−２に優先的
に与えるように調停を行ったり、あるいは中継バッファ
部５−４に優先的に与えるように調停を行うように制御
することが可能である。

【０１１５】例えば、入力バッファ部１−２に優先的に
与えるように調停を行うように制御されている場合、入
力バッファ＃１に出力ポート＃０への出力許可を与える
（図２１参照）。

【０１１６】また、中継バッファ部５−４に優先的に与
えるように調停を行うように制御されている場合、中継
バッファ＃３に出力ポート＃０への出力許可を与える
（図２２参照）。

【０１１７】どちらかのバッファ部に優先的に出力許可
を与えることによって、優先権を与えられたバッファ部
に必要とされるバッファ量を削減することが可能であ
る。以上、本明細書及び図面で詳細に示した実施例は本
発明を限定するものではない。また、本発明の主旨及び
特許請求の範囲内での種々の変形は本発明の範囲内であ
る。

【０１１８】このように、入力バッファ部１−１〜１−
ｎに到着したマルチキャストパケットは、複数の分岐先
のうちの一つを宛先とするユニキャストパケットとして
目的の出力ポート１０１−１〜１０１−ｎにスイッチン
グされた後、スプリッタ部６−１〜６−ｎによって中継
バッファ部５−１〜５−ｎにループバック転送される。
中継バッファ部５−１〜５−ｎもまた、到着したマルチ
キャストパケットを未だ転送されていない複数の分岐先
のうちの一つを宛先とするユニキャストパケットとして
取り扱い、目的の出力ポートにスイッチングされるよう
に制御する。

【０１１９】上記のように、本発明ではマルチキャスト
パケットは１分岐先ずつ配送されるよう構成することに
よって、入力バッファ部１−１〜１−ｎに到着したマル
チキャストパケットが一度だけスイッチ交換部２への入
力リンク２００−１〜２００−ｎ上を転送される。すな
わち、入力バッファ部１−１〜１−ｎでコピー生成さ
れ、元は同一であるマルチキャストパケットが入力リン
ク２００−１〜２００−ｎの帯域を浪費することはな
く、ユニキャストトラヒックへの干渉を抑えたマルチキ
ャスト機能を提供することができる。

【０１２０】また、全ての出力ポート１０１−１〜１０
１−ｎを分岐先とするマルチキャストパケットが負荷ρ
M ＝１００％で入力ポートに到着する場合に対しても、
スプリッタ部６−１〜６−ｎを経由して中継バッファ部
５−１〜５−ｎにループバックさせながら一分岐先ずつ
コピー転送している。

【０１２１】よって、入力バッファ部１−１〜１−ｎあ
るいは中継バッファ部５−１〜５−ｎを恒常的な輻輳状
態に陥らせることなく収容することが可能であり、入力
ポート１００−１〜１００−ｎに到着するマルチキャス
トパケットの平均負荷ρM と平均分岐先数Ｍの積ρ1 が
１００％を超えるマルチキャストトラヒックパターンを
収容するマルチキャスト機能を提供することができる。

【０１２２】さらに、アービタ部３はある出力ポート１
０１−１〜１０１−ｎへの出力許可を入力バッファ部１
−１〜１−ｎに優先的に与えるように調停を行ったり、
あるいは中継バッファ部５−１〜５−ｎに優先的に与え
るように調停を行うことによって、優先権を与えられた
バッファ部に必要とされるバッファ量を削減することが
可能である。

【０１２３】さらにまた、入力バッファ部１−１〜１−
ｎあるいは中継バッファ部５−１〜５−ｎのパケット入
力部１２は入力されたパケットに付与されたタグ情報を
参照し、予め決められた出力先順序にしたがって最前の
出力先を宛先とするユニキャストパケットとして処理す
ることによって、同一コネクション上を連続して到着す
る同一の分岐先パターンを有するパケットに対して、常
に同じ出力先を選択するので順序関係を保存したまま全
ての分岐先へのコピー転送を可能とする。

【０１２４】尚、以上の各方法に係わる発明は装置に係
わる説明としても成立する。また、上記の説明は相当す
る手順あるいは手段をコンピュータに実行させるための
プログラムを記録した機械読取り可能な媒体としても成
立する。

【０１２５】尚、請求項の記載に関連して本発明はさら
に次の態様をとりうる。

【０１２６】（１）複数のスイッチング宛先を有するマ
ルチキャストパケットをその分岐先全てにスイッチング
するマルチキャスト機能を備えたパケット交換装置であ
って、入力ポートに到着するパケットを一時的に蓄積す
る論理キューを含む入力バッファ部と、前記入力バッフ
ァの入力側に設けられかつ入力したパケットの識別子に
対応させて送出すべき複数の出力ポートを特定するため
のタグ情報を記憶するテーブルの記憶内容を基に入力し
たパケットに前記タグ情報を付加する第１のヘッダ解析
部と、入力されたパケットを一時的に蓄積する論理キュ
ーを含む中継バッファ部と、前記中継バッファ部の入力
側に設けられかつ入力したパケットに付与された前記タ
グ情報を参照して全ての分岐先にコピー転送の完了した
パケットを識別して廃棄する第２のヘッダ解析部と、前
記入力バッファ部及び前記中継バッファ部の一方から送
出されたパケットを所定の出力ポート宛にパケットをス
イッチングするスイッチ交換部と、ある出力ポートへの
出力許可をどの入力バッファ部あるいは中継バッファ部
に与えるかを決定するアービタ部と、前記スイッチ交換
部の出力側に設けられかつ入力されたパケットを複数に
コピーして分岐出力させるスプリッタ部とを有すること
を特徴とするパケット交換装置。

【０１２７】（２）前記入力バッファ部は、入力された
パケットに付与された前記タグ情報を参照して複数の分
岐先のうちのいずれか一つを出力先とするユニキャスト
パケットとして処理し、その出力先へは送信済であるこ
とを示すように前記タグ情報を更新して所定の論理キュ
ーに蓄積した後に前記スイッチ交換部を経由させて所定
の出力ポート宛に送出するよう構成したことを特徴とす
る（１）記載のパケット交換装置。

【０１２８】（３）前記スプリッタ部は、前記スイッチ
交換部から出力されたパケットを複数にコピーして分岐
出力し、片方の出力を出力ポートに接続し、もう片方の
出力を前記中継バッファ部に接続するよう構成したこと
を特徴とする（１）または（２）記載のパケット交換装
置。

【０１２９】（４）前記中継バッファ部は、入力された
パケットに付与された前記タグ情報を参照して複数の分
岐先のうちのいずれか一つを出力先とするユニキャスト
パケットとして処理し、その出力先へは送信済であるこ
とを示すようにタグ情報を更新して所定の論理キューに
蓄積した後に前記スイッチ交換部を経由させて所定の出
力ポート宛に送出するよう構成したことを特徴とする
（１）から（３）のいずれか記載のパケット交換装置。

【０１３０】（５）前記スイッチ交換部は、２×Ｎ本
（Ｎは正の整数）の入力リンクとＮ本の出力リンクとを
含み、前記入力リンクから入力されたパケットを目的の
出力リンクにスイッチングするスイッチング部から構成
したことを特徴とする（１）から（４）のいずれか記載
のパケット交換装置。

【０１３１】（６）前記スイッチ交換部は、Ｎ本（Ｎは
正の整数）の入力リンクとＮ本の出力リンクとを含みか
つ前記入力リンクから入力されたパケットを目的の出力
ポートにスイッチングするスイッチング部と、２×Ｎ本
の入力リンクとＮ本の出力リンクを含みかつ前記２×Ｎ
本の入力リンクから入力されたパケットをＮ本の出力リ
ンクに集中化させるコンセントレータ部とから構成した
ことを特徴とする（１）から（４）のいずれか記載のパ
ケット交換装置。

【０１３２】（７）前記入力バッファ部は、宛先出力ポ
ート毎に独立した論理キューを備え、分岐先が元々一つ
であるユニキャストパケットと分岐先が複数であるマル
チキャストパケットとを区別なく蓄積するよう構成した
ことを特徴とする（１）から（６）のいずれか記載のパ
ケット交換装置。

【０１３３】（８）前記入力バッファ部は、ユニキャス
トパケットとマルチキャストパケットとのために宛先出
力ポート毎に独立した前記論理キューを備えるよう構成
したことを特徴とする（１）から（６）のいずれか記載
のパケット交換装置。

【０１３４】（９）前記中継バッファ部は、宛先出力ポ
ート毎に独立した論理キューを備えるよう構成したこと
を特徴とする（１）から（８）のいずれか記載のパケッ
ト交換装置。

【０１３５】（１０）前記アービタ部は、前記出力ポー
トへの出力許可を前記入力バッファ部に優先的に与える
ように調停を行うことを特徴とする（１）から（９）の
いずれか記載のパケット交換装置。

【０１３６】（１１）前記アービタ部は、前記出力ポー
トへの出力許可を前記中継バッファ部に優先的に与える
ように調停を行うことを特徴とする（１）から（９）の
いずれか記載のパケット交換装置。

【０１３７】（１２）前記入力バッファ部及び前記中継
バッファ部の少なくとも一方は、入力されたパケットに
付与された前記タグ情報を参照して未転送の分岐先のう
ちの、予め決められた出力先順序にしたがって最前の出
力先を宛先とするユニキャストパケットとして処理し、
前記入力バッファ部及び前記中継バッファ部の少なくと
も一方毎あるいはマルチキャストコネクション毎に出力
先順序を予め決めておくことを特徴とする（１）から
（１１）のいずれか記載のパケット交換装置。

【０１３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数のスイッチング宛先を有するマルチキャストパケット
をその分岐先全てにスイッチングするマルチキャスト機
能を備えたパケット交換装置において、入力ポートに到
着するパケットを一時的に蓄積し、その蓄積されたパケ
ットを目的の出力ポートにスイッチングし、スイッチン
グされたパケットを当該出力ポートに出力しかつ当該パ
ケットを入力側にループバック転送し、入力側にループ
バック転送されたパケットを蓄積し、入力側にループバ
ック転送されたパケットが目的のスイッチング宛先にス
イッチングされている時に当該パケットを廃棄すること
によって、ユニキャストトラヒックに干渉を及ぼすこと
なく、あらゆるマルチキャストトラヒックパターンを収
容することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるパケット交換装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】図１の第１のヘッダ解析部の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】図１の第２のヘッダ解析部の構成を示すブロッ
ク図である。

【図４】図１の入力バッファ部の構成を示すブロック図
である。

【図５】図１の入力バッファ部の他の構成例を示すブロ
ック図である。

【図６】図１の中継バッファ部の構成を示すブロック図
である。

【図７】図１のスプリッタ部の構成を示すブロック図で
ある。

【図８】図１のスイッチ交換部の構成を示すブロック図
である。

【図９】図１のスイッチ交換部の他の構成例を示すブロ
ック図である。

【図１０】図１のスイッチ交換部の別の構成例を示すブ
ロック図である。

【図１１】本発明の一実施例によるマルチキャスト処理
を示す状態図である。

【図１２】本発明の一実施例によるマルチキャスト処理
を示す状態図である。

【図１３】本発明の一実施例によるマルチキャスト処理
を示す状態図である。

【図１４】本発明の一実施例によるマルチキャスト処理
を示す状態図である。

【図１５】本発明の一実施例によるマルチキャスト処理
を示す状態図である。

【図１６】本発明の一実施例によるマルチキャスト処理
を示す状態図である。

【図１７】本発明の一実施例によるマルチキャスト処理
を示す状態図である。

【図１８】本発明の一実施例によるマルチキャスト処理
を示す状態図である。

【図１９】本発明の一実施例によるマルチキャスト処理
を示すフローチャートである。

【図２０】本発明の一実施例によるマルチキャスト処理
を示すフローチャートである。

【図２１】図１のアービタ部の動作を説明するための図
である。

【図２２】図１のアービタ部の動作を説明するための図
である。

【図２３】従来のパケット交換装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２４】従来のパケット交換装置の入力バッファ部の
構成を示すブロック図である。

【図２５】従来のパケット交換装置における動作処理を
示す状態図である。

【図２６】従来のパケット交換装置における動作処理を
示す状態図である。

【符号の説明】

１，１−１〜１−４ 入力バッファ部 ２ スイッチ交換部 ３ アービタ部 ４ 制御信号線 ５，５−１〜５−４ 中継バッファ部 ６，６−１〜６−４ スプリッタ部 ７，７−１〜７−４ 第１のヘッダ解析部 ８，８−１〜８−４ 第２のヘッダ解析部 １１−１〜１１−ｎ 論理キュー １２ パケット入力部 １３ パケット出力部 ２１ スイッチング部 ２２ コンセントレータ部 ２３ 伝送路間の交叉点 ２４ 伝送路 ２５ 多重部 ２６ 分離部 ３１−１〜３１−ｎ ユニキャスト用論理キュー ４１−１〜４１−ｎ マルチキャスト用論理キュー ７１ フロー情報データベース ７２ ヘッダ処理部 ８１ ヘッダ処理部 １００，１００−１〜１００−４ 入力ポート １０１，１０１−１〜１０１−４ 出力ポート ２００，２００−１〜２００−８， ２００−（ｎ＋１）， ２００−（ｎ＋２） 入力リンク ２０１，２０１−１〜２０１−４ 出力リンク ２０２ 多重リンク ３００，３００−１〜３００−４ 中継リンク

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−186036（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−95354（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−292043（ＪＰ，Ａ) 特開2000−183908（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−336372（ＪＰ，Ａ) 特表 平８−509339（ＪＰ，Ａ) 1992信学秋季大会 Ｂ−353 ｉｎｆｏｃｏｍ’91 ｐ1289−1295 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/56

Claims (22)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のスイッチング宛先を有するマルチ
   キャストパケットをその分岐先全てにスイッチングする
   マルチキャスト機能を備えたパケット交換装置であっ
   て、入力ポートに到着するパケットを一時的に蓄積する
   蓄積手段と、前記蓄積手段に蓄積されたパケットを目的
   の出力ポートにスイッチングするスイッチ手段と、前記
   スイッチ手段でスイッチングされたパケットを当該出力
   ポートに出力しかつ当該パケットを前記スイッチ手段の
   入力側にループバック転送するスプリッタ手段と、前記
   スイッチ手段の入力側に設けられかつ前記スプリッタ手
   段でループバック転送されたパケットを蓄積する中継蓄
   積手段と、前記スプリッタ手段でループバック転送され
   たパケットが目的のスイッチング宛先すべてに転送され
   ている時に当該パケットを廃棄する廃棄手段とを有し、
   前記スイッチ手段が前記蓄積手段及び前記中継蓄積手段
   からそれぞれ異なる経路で入力されるパケットを目的の
   出力ポートにスイッチングするよう構成したことを特徴
   とするパケット交換装置。
2. 【請求項２】 前記蓄積手段の入力側に設けられかつ入
   力されたパケットに付加された識別子に対応する出力先
   を特定するためのタグ情報を当該パケットに付加する付
   加手段と、前記蓄積手段に設けられかつ前記付加手段で
   当該パケットに付加されたタグ情報を基に複数の分岐先
   のうちのいずれか一つを宛先とするユニキャストパケッ
   トとして処理する手段と、前記蓄積手段に設けられかつ
   前記ユニキャストパケットとして処理した後に当該パケ
   ットのタグ情報を更新する手段とを含み、前記廃棄手段
   は前記タグ情報を参照して前記目的のスイッチング宛先
   すべてに転送されているか否かを判別するよう構成した
   ことを特徴とする請求項１記載のパケット交換装置。
3. 【請求項３】 前記蓄積手段は、前記入力ポートに到着
   するパケットを一時的に蓄積する論理キューを含み、入
   力されたパケットに付与された前記タグ情報を参照して
   複数の分岐先のうちのいずれか一つを出力先とするユニ
   キャストパケットとして処理し、その出力先へは送信済
   であることを示すように前記タグ情報を更新して所定の
   論理キューに蓄積した後に前記スイッチ手段を経由させ
   て所定の出力ポート宛に送出するよう構成したを特徴と
   する請求項２記載のパケット交換装置。
4. 【請求項４】 前記論理キューは、宛先出力ポート毎に
   独立して設けられ、分岐先が元々一つであるユニキャス
   トパケットと分岐先が複数であるマルチキャストパケッ
   トとを区別なく蓄積するよう構成したことを特徴とする
   請求項３記載のパケット交換装置。
5. 【請求項５】 前記論理キューは、分岐先が元々一つで
   あるユニキャストパケットと分岐先が複数であるマルチ
   キャストパケットとに設けられかつそれぞれ宛先出力ポ
   ート毎に独立して設けられたことを特徴とする請求項３
   記載のパケット交換装置。
6. 【請求項６】 前記スプリッタ手段は、前記スイッチ手
   段から出力されたパケットを複数にコピーして分岐出力
   し、前記分岐出力の一方を前記出力ポートに接続しかつ
   前記分岐出力の他方を前記中継蓄積手段に接続するよう
   構成したことを特徴とする請求項１から請求項５のいず
   れか記載のパケット交換装置。
7. 【請求項７】 前記中継蓄積手段は、前記スプリッタ手
   段でループバック転送されたパケットを一時的に蓄積す
   る論理キューを含み、入力されたパケットに付与された
   前記タグ情報を参照して複数の未転送の分岐先のうちの
   いずれか一つを宛先とするユニキャストパケットとして
   処理し、その出力先へは送信済であることを示すように
   タグ情報を更新して所定の論理キューに蓄積した後に前
   記スイッチ手段を経由させて所定の出力ポート宛に送出
   するよう構成したを特徴とする請求項１から請求項６の
   いずれか記載のパケット交換装置。
8. 【請求項８】 前記論理キューは、宛先出力ポート毎に
   独立して設けられたことを特徴とする請求項７記載のパ
   ケット交換装置。
9. 【請求項９】 前記蓄積手段及び前記中継蓄積手段の少
   なくとも一方は、入力されたパケットに付与された前記
   タグ情報を参照して複数の未転送の分岐先のうちの予め
   決められた出力先順序にしたがって最前の出力先を宛先
   とするユニキャストパケットとして処理し、前記蓄積手
   段及び前記中継蓄積手段の少なくとも一方とマルチキャ
   ストコネクションとのうちの一方毎に前記出力先順序を
   予め決めておくようにしたことを特徴とする請求項２か
   ら請求項８のいずれか記載のパケット交換装置。
10. 【請求項１０】 前記スイッチ手段は、２×Ｎ本（Ｎは
    正の整数）の入力リンクとＮ本の出力リンクとを含みか
    つ前記入力リンクから入力されたパケットを目的の出力
    リンクにスイッチングする手段から構成したことを特徴
    とする請求項１から請求項９のいずれか記載のパケット
    交換装置。
11. 【請求項１１】 前記スイッチ手段は、Ｎ本（Ｎは正の
    整数）の入力リンクとＮ本の出力リンクとを含みかつ前
    記入力リンクから入力されたパケットを目的の出力ポー
    トにスイッチングする手段と、２×Ｎ本の入力リンクと
    Ｎ本の出力リンクとを含みかつ前記２×Ｎ本の入力リン
    クから入力されたパケットを前記Ｎ本の出力リンクに集
    中化させる手段とから構成したことを特徴とする請求項
    １から請求項９のいずれか記載のパケット交換装置。
12. 【請求項１２】 前記スイッチ手段は、Ｎ本（Ｎは正の
    整数）の入力リンクとＮ本の出力リンクとを含みかつ前
    記入力リンクから入力されたパケットを目的の出力ポー
    トにスイッチングする手段と、２×Ｎ本の入力リンクと
    Ｎ本の出力リンクとを含みかつ前記２×Ｎ本の入力リン
    クから入力されたパケットを前記Ｎ本の出力リンクに集
    中化させる手段と、複数の入力リンクからのパケットを
    １本の多重リンクに多重する多重手段と、１本の多重リ
    ンク上のパケットを複数のリンク上に分離する分離手段
    とから構成したことを特徴とする請求項１から請求項９
    のいずれか記載のパケット交換装置。
13. 【請求項１３】 前記出力ポートへの出力許可を前記蓄
    積手段及び前記中継蓄積手段のいずれに与えるかを決定
    するアービタ手段を含むことを特徴とする請求項１から
    請求項１２のいずれか記載のパケット交換装置。
14. 【請求項１４】 前記アービタ手段は、前記出力ポート
    への出力許可を前記蓄積手段に優先的に与えるように調
    停を行うことを特徴とする請求項１２記載のパケット交
    換装置。
15. 【請求項１５】 前記アービタ手段は、前記出力ポート
    への出力許可を前記中継蓄積手段に優先的に与えるよう
    に調停を行うことを特徴とする請求項１２記載のパケッ
    ト交換装置。
16. 【請求項１６】 複数のスイッチング宛先を有するマル
    チキャストパケットをその分岐先全てにスイッチングす
    るマルチキャスト機能を備えたパケット交換装置のマル
    チキャスト制御方法であって、入力ポートに到着するパ
    ケットを一時的に蓄積手段に蓄積するステップと、前記
    蓄積手段に蓄積されたパケットを目的の出力ポートにス
    イッチングするステップと、スイッチングされたパケッ
    トを当該出力ポートに出力しかつ当該パケットを前記入
    力ポート側にループバック転送するステップと、前記入
    力ポート側にループバック転送されたパケットを中継蓄
    積手段に蓄積するステップと、前記入力ポート側にルー
    プバック転送されたパケットが目的のスイッチング宛先
    すべてに転送されている時に当該パケットを廃棄するス
    テップとを有し、前記蓄積手段及び前記中継蓄積手段か
    らそれぞれ異なる経路で入力されるパケットを目的の出
    力ポートにスイッチングするようしたことを特徴とする
    マルチキャスト制御方法。
17. 【請求項１７】 前記入力ポートに到着したパケットに
    付加された識別子に対応する出力先を特定するためのタ
    グ情報を当該パケットに付加するステップと、当該パケ
    ットに付加されたタグ情報を基に複数の分岐先のうちの
    いずれか一つを宛先とするユニキャストパケットとして
    処理するステップと、前記ユニキャストパケットとして
    処理した後に当該パケットのタグ情報を更新するステッ
    プとを含み、前記パケットを廃棄するステップは前記タ
    グ情報を参照して前記目的のスイッチング宛先すべてに
    転送されているか否かを判別するようにしたことを特徴
    とする請求項１６記載のマルチキャスト制御方法。
18. 【請求項１８】 前記入力ポートに到着したパケットに
    付与された前記タグ情報を参照して複数の分岐先のうち
    のいずれか一つを宛先とするユニキャストパケットとし
    て処理し、その出力先へは送信済であることを示すよう
    に前記タグ情報を更新してから所定の出力ポート宛に送
    出するようにしたを特徴とする請求項１７記載のマルチ
    キャスト制御方法。
19. 【請求項１９】 前記パケットを前記入力ポート側にル
    ープバック転送するステップは、スイッチングされたパ
    ケットを複数にコピーして分岐出力し、前記分岐出力の
    一方を前記出力ポートに送出しかつ前記分岐出力の他方
    を前記入力ポート側に送出するようにしたことを特徴と
    する請求項１６から請求項１８のいずれか記載のマルチ
    キャスト制御方法。
20. 【請求項２０】 前記入力ポート側にループバック転送
    されたパケットに付与された前記タグ情報を参照して複
    数の未転送の分岐先のうちのいずれか一つを宛先とする
    ユニキャストパケットとして処理し、その出力先へは送
    信済であることを示すようにタグ情報を更新して所定の
    出力ポート宛に送出するようにしたを特徴とする請求項
    １７から請求項１９のいずれか記載のマルチキャスト制
    御方法。
21. 【請求項２１】 入力されたパケットに付与された前記
    タグ情報を参照してそれが未だ出力されていない複数の
    分岐先のうちの予め決められた開始ポート番号から始ま
    る番号順にしたがって最若番号の出力ポートを宛先とす
    るユニキャストパケットとして処理するようにしたこと
    を特徴とする請求項１７から請求項２０のいずれか記載
    のマルチキャスト制御方法。
22. 【請求項２２】 複数のスイッチング宛先を有するマル
    チキャストパケットをその分岐先全てにスイッチングす
    るマルチキャスト機能を備えたパケット交換装置にマル
    チキャスト制御を行わせるためのマルチキャスト制御プ
    ログラムを記録した記録媒体であって、前記マルチキャ
    スト制御プログラムは前記パケット交換装置に、入力ポ
    ートに到着するパケットを一時的に蓄積手段に蓄積さ
    せ、前記蓄積手段に蓄積させたパケットを目的の出力ポ
    ートにスイッチングさせ、スイッチングさせたパケット
    を当該出力ポートに出力しかつ当該パケットを前記入力
    ポート側にループバック転送させ、前記入力ポート側に
    ループバック転送させたパケットを中継蓄積手段に蓄積
    させ、前記入力ポート側にループバック転送させたパケ
    ットが目的のスイッチング宛先すべてに転送されている
    時に当該パケットを廃棄させ、前記蓄積手段及び前記中
    継蓄積手段からそれぞれ異なる経路で入力されるパケッ
    トを目的の出力ポートにスイッチングさせることを特徴
    とするマルチキャスト制御プログラムを記録した記録媒
    体。