JP3613127B2 - パケットスイッチ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の入力インタフェース部から入力されるＩＰパケット等の可変長パケットを、そのパケットの内部情報に基づき複数の出力インタフェース部のうちの特定の出力インタフェース部へ出力させるパケットスイッチ装置に関し、特に、入力インタフェース部にセルが所定数蓄積された場合、又は、セルの蓄積開始後、所定時間が経過した場合に、蓄積されているセルを出力インタフェース部へ送出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パケットスイッチ装置では、可変長パケットを固定長セルに分割してスイッチングを行っている。このスイッチングの際に、従来のパケットスイッチ装置においては、通常、１セル単位でスイッチ調停等を行い、１セル単位でスイッチングを行っていた。
【０００３】
例えば、伝送路から入力された１５００ｂｙｔｅ（バイト）のパケットは、６４ｂｙｔｅごとの２４個の固定長のセルに分割され、１セルずつパケットスイッチ装置内部で宛先出力インタフェース部へ転送されていた。そして、出力インタフェース部で２４個のセルから元の１５００ｂｙｔｅのパケットを組立て、出力回線の伝送路に出力していた。
【０００４】
伝送路上のパケットの伝送速度が低速の場合には、各セルに十分なスイッチング時間を確保することができ、問題なくスイッチ調停等のスイッチスケジューリングを行うことができる。
ところが、伝送路が高速の場合には、１つのセルのスイッチ調停のために確保できる時間が短くなり、高速で動作するスイッチ調停回路が必要となる。しかし、スイッチ調停回路の高速化には限界がある。
【０００５】
そこで、伝送路が高速になった場合に、複数セル単位でスイッチする方法が提案されている。その結果、伝送路の速度が、スイッチ調停回路の限界動作速度の例えば４倍になった場合、４セルずつスイッチすれば、４セル分の時間でスイッチ調停することが可能となる。このため、スイッチ調停回路を高速化する必要はなくなる。
【０００６】
そして、例えばＭ（Ｍは、正の整数。）セル単位でスイッチ調停する場合、Ｍ個のセルが到着を待って、スイッチ調停回路（スケジューラ）に宛先出力インタフェースへのスイッチ接続要求を行うようにする。そして、スケジューラからスイッチ許可信号がくれば、Ｍ個のセルを出力インタフェースへ送出する。
【０００７】
しかし、蓄積されたセル数だけをスイッチ接続要求の条件とすると、到着したセルがＭセル未満の場合、次のパケットが到着してＭセルになるまで待つことになる。その結果、入力回線から次のパケットが入力されないと、蓄積数がＭ個に満たないセルはいつまでもスイッチングされずに残ってしまうことになる。
【０００８】
そこで、セルの蓄積数の条件とは別に、蓄積されたセルが出力されるまでの待ち時間に制限が設けられている。すなわち、蓄積セルがＭ個になるか、又は、蓄積セルがＭセル未満でも最初のセルが到着してから設定された固定時間が経過すると、スイッチ調停回路に宛先出力インタフェースへのスイッチ要求を出すことになる。そして、調停回路からのスイッチ許可信号を受け取り、セルを宛先の出力インタフェースへ出力する。
【０００９】
そして、セル待ち時間が短ければ、セルがＭ個蓄積されるまるまでの待ち時間が短くなるので、スイッチ調停ですぐに許可となれば、セルが出力インタフェース部に届くまでの遅延時間を短くすることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の技術においては、セル待ち時間が固定長であるため、パケットのトラフィック量によっては、却ってスイッチ転送効率が悪くなるという問題点があった。
【００１１】
すなわち、セル待ち時間の固定時間が経過したことにより出力されたＭセル未満のセル群には、スイッチされるＭセル分の中に空きセルが含まれる。このため、この固定時間が短くなると、セルがＭ個蓄積される前にスイッチ要求がされる数が増加する。その結果、空きセルが送出される割合が高くなり、転送効率が低下する。
その上、この固定時間が短くなると、スイッチ要求が増加して、スイッチを通るトラフィック量が増加する。その結果、スイッチ調停での待ち時間が増大し、トータルの遅延時間が増大することになる。
【００１２】
これに対して、セル待ち時間の固定時間が長い場合、空きセルが含まれる割合は低くなる。しかし、トラフィック量が少ないと、Ｍ個分のセルが溜まるまで、又は、固定時間が経過するまで、セルの送出が長時間待たされることになる。このため、遅延時間が増大することになる。
したがって、セル待ち時間が固定時間であると、トラフィック量によっては遅延特性が悪くなる場合があり、効率良いスイッチングを実現することが困難となる。
【００１３】
本発明は、上記の問題を解決すべくなされたものであり、スケジューラを高速動作させることなく、効率良いスイッチングを実現することができるパケットスイッチ装置の提供を目的とする。
【００１４】
なお、従来の入力バッファ型ＡＴＭスイッチ回路の一例が、特開平７−２９７８３１号公報に開示されている。この公報に開示の技術によれば、セルの遅延レベルと、バッファ内蓄積可能時間と、入力バッファ内のセル数とに基づいて、重み付けをしておき、同一の出力先にセルの出力が要求された場合に、最も重み付けの重い入力バッファからのセルを優先的に出力している。
しかし、上記公報に開示の技術においては、セルの待ち時間すなわちバッファ内蓄積可能時間の制限時間を超えたセルは廃棄されたとみなされ、そもそも伝送されていなかった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この目的の達成を図るため、本発明の請求項１記載のパケットスイッチ装置は、出力回線ごとに設けられ、スイッチ部から入力されるセルのトラフィック量を検出する出力インタフェース部と、全ての出力インタフェース部からトラフィック量が入力され、全ての出力インタフェース部ごとのトラフィック量をトラフィック情報として出力するトラフィック管理部と、入力回線ごとに設けられ、入力回線から入力されたパケットを分解して固定長のセルを生成し、セルを送出されるべき出力インタフェース部別に蓄積するとともに、トラフィック情報に基づいて、出力インタフェース部ごとの所定の待ち時間を変更する入力インタフェース部と、いずれかの入力インタフェース部といずれかの出力インタフェース部とを選択的に接続するスイッチ部と、いずれかの入力インタフェース部において、いずれかの出力インタフェース部へ送出すべきセルが所定数蓄積された場合、又は、当該出力インタフェース部へ送出すべき現在蓄積されている最初のセルが蓄積されてから所定の待ち時間が経過した場合に、当該入力インタフェース部と当該出力インタフェース部とを接続するように前記スイッチ部を制御するスケジューラとを備えた構成としてある。
【００１６】
また、請求項２記載の発明によれば、所定の待ち時間は、トラフィック量の多い出力インタフェース部へ送出されるべきセルについては長く、トラフィック量の少ない出力インタフェース部へ送出されるべきセルについては短くなるように変更される構成としてある。
【００１７】
また、請求項３記載の発明によれば、入力インタフェース部は、入力された可変長のパケットを分解して固定長のセルを生成するパケット分解部と、セルを、送出すべき出力インタフェース部別に蓄積する入力バッファ部と、入力バッファ部に蓄積されたセル数を出力インタフェース部別に検出するとともに、現在蓄積されている最初のセルが蓄積されてからの経過時間を出力インタフェース別に検出し、検出されたセル数が、いずれかの出力インタフェース部について所定数に達した場合、又は、検出された経過時間が、いずれかの出力インタフェース部について所定の待ち時間に達した場合に、当該出力インタフェース部との接続要求信号をスケジューラへ出力し、かつ、トラフィック情報に基づいて、出力インタフェース部ごとの所定の待ち時間を変更する入力バッファ管理部とを備える構成としてある。
【００１８】
また、請求項４記載の発明によれば、入力バッファ管理部は、現在蓄積されている最初のセルが蓄積されてからの経過時間を出力インタフェース別に検出するタイマカウンタ部と、入力バッファ部に蓄積されたセル数を出力インタフェース部別に検出し、検出されたセル数が、いずれかの出力インタフェース部について所定数に達した場合、又は、タイマカウンタ部により検出された経過時間が、いずれかの出力インタフェース部について所定の待ち時間に達した場合に、当該出力インタフェース部との接続要求信号をスケジューラへ出力し、かつ、トラフィック情報に基づいて、出力インタフェース部ごとの所定の待ち時間を変更するバッファ／タイマ管理部とを備える構成としてある。
【００１９】
また、請求項５記載の発明によれば、入力バッファ部は、出力インタフェース部ごとに入力バッファを備え、入力バッファの各々は、パケットの優先順位別の複数のバッファを備えた構成としてある。
【００２０】
また、請求項６記載の発明によれば、入力バッファ管理部は、セルを送出するバッファに蓄積されたセル数が所定数未満の場合に、同一出力インタフェース部宛ての他の優先順位のバッファに蓄積されているセルを追加して、所定数となったセルを送出する構成としてある。
【００２１】
また、請求項７記載の発明によれば、出力インタフェース部は、セルを、送出元の入力インタフェース部別に蓄積する出力バッファ部と、セルから可変長パケットを組み立てるパケット組み立て部と、スイッチ部から当該出力インタフェース部に入力されるセルのトラフィック量を検出する出力バッファ管理部とを備える構成としてある。
【００２３】
このように、本発明のパケットスイッチ装置によれば、セルを送出されるべき出力インタフェース部別に蓄積し、複数セル単位でセルを送出する。このため、所定蓄積数分の時間で調停スケジューリングができる。これにより、スイッチ要求の調停を行うスケジューラを低速回路で実現できる。
【００２４】
さらに、スイッチ部から当該出力インタフェース部に入力されるセルのトラフィック量に基づいて変更する。これにより、例えば、ある出力インタフェース宛のパケットが集中しトラフィックが増大した場合、その出力インタフェースへのセル送出待ち時間を長くして、Ｍセル未満でセルがスイッチされる割合を少なくし、トラフィック量を減らすことができる。したがって、パケットスイッチ装置のスイッチ転送効率を向上させ、スイッチスループットを向上させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
まず、図１を参照して、本発明の第一実施形態について説明する。
図１は、第一実施形態のパケットスイッチ装置の概略構成を説明するためのブロック図である。図１に示すように、第一実施形態のパケットスイッチ装置は、ｎ（ｎは正の整数。）個の入力インタフェース部３（３−１、３−２、…、３−ｎ）と、ｎ個の出力インタフェース部４（４−１、４−２、…、４−ｎ）と、ｎ×ｎのクロスポイントスイッチ５と、スケジューラ６と、トラフィック管理部７とにより構成されている。
【００２６】
入力インタフェース部３は、ｎ本の入力回線１（１−１、１−２、…、１−ｎ）ごとにそれぞれ設けられている。また、出力インタフェース部４は、ｎ本の出力回線２（２−１、２−２、…、２−ｎ）ごとにそれぞれ設けられている。
そして、入力インタフェース部３では、入力回線１から入力されたパケットを分解して固定長のセルを生成し、当該セルを送出されるべき出力インタフェース部別に蓄積する。
【００２７】
クロスポイントスイッチ５は、いずれかの入力インタフェース部３といずれかの出力インタフェース部４とを、セルを宛先の出力インタフェース部４へ送出するように選択的に接続する。この接続は、スケジューラ６によって制御されている。
【００２８】
スケジューラ６は、入力インタフェース部３からのスイッチ要求を調停し、クロスポイントスイッチ５を制御している。このスイッチ要求は、いずれかの入力インタフェース部３において、いずれかの出力インタフェース部４へ送出すべきセルが所定数蓄積された場合、又は、当該出力インタフェース部４へ送出すべき現在蓄積されている最初のセルが蓄積されてから所定の待ち時間が経過した場合に、その入力インタフェース部３から出力される。
なお、本発明においては、スケジューラ６のスケジューリング方式は特に限定されず、任意好適な方式を採用することができる。例えば、各入力インタフェース部が平等に割当てされるように、ラウンドロビンを行うと良い。
【００２９】
また、出力インタフェース部４は、クロスポイントスイッチ５より入力されたセルからパケットを組み立て、そのパケットを出力回線２へ出力する。さらに、出力インタフェース部４は、クロスポイントスイッチ５から当該出力インタフェース部４に入力されるセルのトラフィック量を検出する。
【００３０】
また、トラフィック管理部７には、全ての出力インタフェース部４からトラフィック量が入力される。すなわち、トラフィック管理部７には、ｎ個のトラフィック量が入力される。そして、トラフィック管理部７は、全ての出力インタフェース部４分のｎ個のトラフィック量を含むトラフィック情報を出力する。
【００３１】
そして、入力インタフェース部３は、トラフィック情報に基づいて、出力インタフェース部４ごとの所定の待ち時間を変更する。すなわち、トラフィック量の多い出力インタフェース部へ送出されるべきセルについては、所定の待ち時間を長くし、一方、トラフィック量の少ない出力インタフェース部へ送出されるべきセルについては、所定の待ち時間を短くするように変更する。
【００３２】
トラフィック量と所定の待ち時間との関係は、任意好適な関係とすることができる。例えば、所定の待ち時間を、下記の式（１）に示すように、トラフィック量に比例させても良い。
（所定の待ち時間）＝Ａ×（トラフィック量）…（１）
ただし、Ａは、比例定数を表す。
【００３３】
また、例えば、所定の待ち時間を、下記の式（２）に示すように、トラフィック量の関数としても良い。
（所定の待ち時間）＝ｆ（トラフィック量）…（２）
ただし、ｆ（ ）は、所望の関数を表す。
【００３４】
このように所定の待ち時間を変更することにより、例えば、ある出力インタフェース宛のパケットが集中しトラフィックが増大した場合、その出力インタフェース部へのセル送出待ち時間を長くして、所定数の未満でセルがスイッチされる割合を少なくし、トラフィック量を減らすことができる。その結果、パケットスイッチ装置のスイッチ転送効率を向上させ、スイッチスループットを向上させることができる。
【００３５】
次に、本実施形態のパケットスイッチ装置の各構成部分のより具体的な構成について説明する。
まず、図２を参照して、入力インタフェース部３の構成について説明する。
図２に示すように、この入力インタフェース部３は、パケット分解部３１と、入力バッファ部３２と、入力バッファ管理部３３とにより構成されている。
【００３６】
パケット分解部３１は、入力された可変長のパケットを分解して、固定長のセルを生成する。本実施形態では、例えば、入力回線１から入力された１５００ｂｙｔｅのパケットを、６４ｂｙｔｅごとに分割して、２４個の固定長のセルを生成する。
さらに、パケット分解部３１は、可変長パケットのヘッダの内容から、セルを転送すべき出力インタフェース部４を決定する。
【００３７】
入力バッファ３２は、各出力インタフェース４にそれぞれ対応するｎ個の入力バッファ３２１〜３２ｎを備えている。そして、入力バッファ３２は、パケット分解部３１で生成されたセルを、送出すべき出力インタフェース部別に、入力バッファに蓄積する。
【００３８】
入力バッファ管理部３３は、入力バッファ部３２に蓄積されたセル数を出力インタフェース部別に検出するとともに、現在蓄積されている最初のセルが蓄積されてからの経過時間を出力インタフェース別に検出する。
そして、入力バッファ管理部３３は、検出されたセル数がいずれかの出力インタフェース部について所定数に達した場合、又は、検出された経過時間がいずれかの出力インタフェース部４について所定の待ち時間に達した場合に、当該出力インタフェース部との接続要求信号をスケジューラ６へ出力する。
【００３９】
本実施形態では、この所定数を４セルとする。この場合、例えば、入力バッファ３２１に蓄積されたセル数が４個に達すると、入力バッファ管理部３３は、スケジューラ６へスイッチ要求を送出する。そして、スケジューラ６からスイッチ許可情報を受け取ると、入力バッファ管理部３３は、入力バッファ３２１に格納されていた４個のセルを、クロスポイントスイッチ５へ送出する。
【００４０】
次に、図３を参照して、出力インタフェース部４の構成について説明する。
図３に示すように、この出力インタフェース部４は、パケット組立部４１と、出力バッファ部４２と、出力バッファ管理部４３とにより構成されている。
【００４１】
出力バッファ部４２は、各入力インタフェース部３にそれぞれ対応するｎ個の出力バッファ４２１〜４２ｎを備えている。そして、出力バッファ部４２は、クロスポイントスイッチ５から入力されたセルを、該当する送出元の入力インタフェース部４に対応する出力バッファに格納する。
【００４２】
パケット組立部４１は、出力バッファ部４２に格納されたセルから元の可変長パケットを組み立てる。そして、パケット組立部４１は、パケットを出力回線２へ出力する。
【００４３】
出力バッファ管理部４３は、出力バッファ部４２へ格納されたセルの管理をする。さらに、出力バッファ管理部４３は、クロスポイントスイッチ５から当該出力インタフェース部に入力されるセルのトラフィック量を検出する。そして、検出されたトラフィック量は、トラフィック管理部７へ送られる。
【００４４】
そして、トラフィック管理部７は、各出力インタフェース部４から送られてきたｎ個のトラフィック量をまとめてトラフィック情報として、各入力インタフェース部３の入力バッファ管理部３３へ送出する。
【００４５】
次に、図４を参照して、入力バッファ管理部３３の構成について説明する。
図４に示すように、入力バッファ管理部３３は、ｎ個のタイマカウンタ部３３２（３３２−１〜３３２−ｎ）と、ｎ個のバッファ／タイマ管理部３３１（３３１−１〜３３１−ｎ）と、入力バッファインタフェース部３３３と、スケジューラインタフェース部３３４と、トラフィック管理部インタフェース部３３５とにより構成されている。
【００４６】
各タイマカウンタ部３３２（３３２−１〜３３２−ｎ）は、入力バッファ３２内に出力インタフェース別に設けられた各入力バッファ３２１〜３２ｎにそれぞれ対応して設けられている。そして、各タイマカウンタ部３３２は、対応する入力バッファ３２１〜３２ｎについて、現在蓄積されている最初のセルが蓄積されてからの経過時間をそれぞれ計測する。
【００４７】
そして、タイマカウンタ部３３２には、トラフィック管理部３３１の指示によって、所定の待ち時間に相当する限界カウント値が設定されている。そして、タイマカウンタ部３３２は、経過時間をカウントし、カウント値が限界カウント値に達すると、バッファ／タイマ管理部３３２にカウント終了を通知する。
【００４８】
各バッファ／タイマ管理部３３１（３３１−１〜３３１−ｎ）は、ｎ個のタイマカウンタ部３３２（３３２−１〜３３２−ｎ）にそれぞれ対応して設けられている。そして、各バッファ／タイマ管理部３３１は、対応するタイマカウンタ部３３２を管理するとともに、そのタイマカウンタ部３３２の対応する入力バッファも管理する。
【００４９】
すなわち、バッファ／タイマ管理部３３１は、入力バッファインタフェース部３３を介して、対応する入力バッファに蓄積されたセル数を検出するとともに、その入力バッファについてタイマカウンタ部３３２で計測されている経過時間も検出する。
【００５０】
そして、いずれかの入力バッファにおいて、検出されたセル数が、いずれかの出力インタフェース部について所定数（例えば４個）に達した場合、又は、タイマカウンタ部３３２により検出された経過時間が、いずれかの出力インタフェース部について所定の待ち時間に達した場合、その入力バッファの対応する出力インタフェース部との接続要求信号（スイッチ接続）を、スケジューラインタフェース部３３４を介して、スケジューラ６へ出力する。
【００５１】
そして、スケジューラ６からスケジューラインタフェース部３３４を介して、スイッチ許可を送受信すると、バッファ／タイマ管理部３３１は、入力バッファインタフェース部３３３を介して、セル転送指示を入力バッファ部３２へ入出力する。
【００５２】
トラフィック管理部インタフェース部３３５には、トラフィック管理部７からトラフィック情報が入力される。そして、トラフィック管理部インタフェース部３３５は、トラフィック情報を、出力インタフェース部ごとのｎ個のトラフィック量の情報に分け、該当する出力インタフェース部に対応する入力バッファを担当するバッファ／タイマ管理部３３１へそれぞれ送出する。
【００５３】
トラフィック量が入力された各バッファ／タイマ管理部３３１は、そのトラフィック量に基づいて、出力インタフェース部ごとの所定の待ち時間を変更する。具体的には、バッファ／タイマ管理部３３１は、トラフィック情報に基づいた新しい所定の待ち時間に相当するカウント値を、タイマカウンタ部３３２に設定する。
このように、所定の待ち時間をトラフィック量に基づいて変更することにより、パケットスイッチ装置のスイッチ転送効率を向上させることができる。
【００５４】
次に、本実施形態のパケットスイッチ装置の動作例について説明する。
入力回線１から入力インタフェース部３へ可変長パケットが入力されると、パケット分解部３１は、パケット内のパケットヘッダから転送すべき出力インタフェース部４を特定し、パケットを固定長のセルに分解して、転送すべき宛先出力インタフェース番号と分解したセルを入力バッファ部３２へ送出する。
【００５５】
入力バッファ部３２は、受け取ったセルを、そのセルの宛先出力インタフェース４に対応する入力バッファ３２１〜３２ｎに蓄積するとともに、入力バッファ管理部へ入力セル数等を通知する。入力バッファ部３２のこの動作は、パケットが入力される都度行われ、入力バッファ管理部３３において、セル情報が管理される。
【００５６】
入力バッファ管理部３３は、入力バッファ部３２からセル入力の通知を受け取ると、該当する宛先出力インタフェース部４に対応するタイマカウンタ部３３２のタイマのカウントをスタートさせる。
さらに、入力バッファ管理部３３は、入力された入力セル数もカウントし、所定数セル蓄積、又は、タイマカウンタが設定されたセル待ち時間になると、スケジューラ６へ該当出力インタフェース４へのスイッチ要求を行う。
【００５７】
入力バッファ管理部３３からのスイッチ要求を受け取ったスケジューラ６は、スケジューリングアルゴリズムに基づき要求の調停を行い、スイッチ割り当てができた要求に対してスイッチ許可信号を返送するとともに、ｎ×ｎクロスポイントスイッチ５を制御し、スイッチ許可を返送した入力インタフェース部３からのセルが許可された出力インタフェース４へ出力されるようにする。
【００５８】
スイッチ許可信号を受け取った入力インタフェース部３の入力バッファ管理部３３は、許可された宛先のセルを入力バッファ部３２からクロスポイントスイッチ５へ出力する。入力インタフェース部３から出力されたセルは、スケジューラ６からスイッチ許可信号通りスイッチングするよう制御されたクロスポイントスイッチ５を通って、宛先の出力インタフェース部４へ出力される。
【００５９】
出力インタフェース部４は、クロスポイントスイッチ５から受信したセルを、出力バッファ部４２内の送信元の入力インタフェース別の出力バッファ４２１〜４２ｎに蓄積する。出力バッファ管理部４３は、出力バッファ部４２から受信セル数とセル内のパケット情報を受け取り、受信セルの管理を行う。
【００６０】
さらに、出力バッファ管理部４３は、１パケット分のセルを受信すると、出力バッファ４２部から１パケット分のセルをパケット組立部４１へ送信する。パケット組立部４１はセルをパケットに組立て出力回線２へ出力する。
以上の動作により入力回線１から入力インタフェース部３へ入力されたパケットは、宛先の出力インタフェース部４を経て出力回線２へ出力される。
【００６１】
上記動作の中で、出力バッファ管理部４３は、クロスポイントスイッチ５から出力バッファ部４２へ入力されるセルを、一定周期でカウントすることにより、入力されるセルのトラフィック量を監視する。監視したトラフィック量は、一定周期で出力バッファ管理部４３からトラフィック管理部７へ通知される。
トラフィック管理部７は、全出力インタフェース部４からのトラフィック量を受信し、それらトラフィック量をまとめてトラフィック情報として、全入力インタフェース４の入力バッファ管理部３３へ一定周期で通知する。
【００６２】
入力バッファ管理部３３のトラフィック管理部インタフェース部３３５は、トラフィック管理部７からの全出力インタフェース４のトラフィック情報を出力インタフェース４ごとに分解し、該当する宛先出力インタフェース４のトラフィック情報を各々のバッファ／タイマ管理部３３１へ通知する。
バッファ／タイマ管理部３３１は、受信したトラフィック情報からトラフィック量に応じたセル待ち時間を決定し、タイマカウンタ３３２に所定のセル待ち時間を設定する。所定のセル待ち時間は、トラフィック量が多ければ大きく、トラフィック量が少なくなれば小さな値が設定される。
【００６３】
このようにして出力インタフェース４へ入力されるセルのトラフィック量に応じて入力バッファ部３２のセル待ち時間を、宛先出力インタフェースごとに一定周期で変更を行う。これにより、トラフィック量が少ないときには所定の待ち時間を短くし、トラフィック量が多いときには所定の待ち時間を長くし、スイッチ効率を向上させることができる。
【００６４】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
第二実施形態では、パケットに優先順位が与えられている場合に、この優先順位に従っスイッチ転送するパケットスイッチ装置及びその制御方法の例について説明する。
【００６５】
第二実施形態においては、入力インタフェース部３の入力バッファ部３２ａは、出力インタフェース部４ごとに入力バッファ３２１ａ〜３２ｎａを備えている。そして、入力バッファ３２１ａ〜３２ｎａの各々には、パケットの優先順位１〜ｐ別の複数のバッファ８１〜８ｐが設けられている。
【００６６】
入力回線１から入力インタフェース部３へ入力されたパケットは、パケット分解部３１において、セルに分解されるともに、ヘッダの内容によって優先順位が決定される。
パケット分解部３１から入力バッファ部３２ａへ入力されたセルは、宛先出力インタフェース部とセル優先順位とによって個別にバッファ８１〜８ｐのいずれかに蓄積される。
【００６７】
さらに、入力バッファ管理部３３においても、宛先出力インタフェース及びセル優先順位ごとに、セルの入出力が管理される。そして、スイッチ要求及びスイッチ許可も、宛先出力インタフェースのセル優先順位ごとに行われる。
【００６８】
次に、Ｘ番目の出力インタフェース部４Ｘ宛てのセルであって、Ｙ番目の優先順位用のバッファ８Ｙに蓄積されていたセル（以下、「セルＸＹ」と表記する。）についてスイッチ許可された場合の動作例について説明する。
【００６９】
セルＸＹについてスイッチ許可された際に、そのバッファ８Ｙに所定数（例えば４）未満のセルしか蓄積されていない場合、同じ出力インタフェース４Ｘを宛先とする入力バッファ３２Ｘ内の他のバッファ８ｑ（１≦ｑ≦ｐ、ｑ≠Ｙ）内に、セルが蓄積されているか否かを確認する。
【００７０】
そして、他のバッファ８ｑ内にセルが蓄積されている場合には、そのバッファ８ｑ内のセルＸｑをセルＸＹに追加し、所定数４セルとして、スイッチ転送を行う。
なお、追加されるセルＸｑの優先順位は、セルＸＹの優先順位よりも高くても良いし、低くても良い。
【００７１】
そして、出力インタフェース４に入力されたセルＸＹ及びセルＸｑは、それぞれ優先順位別に分けられて、それぞれ優先順位別に設けられたバッファ（図示せず）に格納される。
【００７２】
このように制御することで、セルが所定数未満でスイッチ転送される割合を減らすこと、すなわち、空セルが含まれる割合を減らすことができるので、スイッチ転送効率を向上させることができる。
【００７３】
上述した実施の形態においては、本発明を特定の条件で構成した例について説明したが、本発明は、種々の変更を行うことができる。例えば、上述した実施の形態においては、所定数を４セルとした例について説明したが、本発明では、所定数はこれに限定されない。所定数を任意好適な値とすることができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、スイッチ部から当該出力インタフェース部に入力されるセルのトラフィック量に基づいて変更する。これにより、スケジューラを高速動作させることなく、パケットスイッチ装置のスイッチ転送効率を向上させ、スイッチスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態のパケットスイッチ装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】入力インタフェース部の構成を説明するためのブロック図である。
【図３】出力インタフェース部の構成を説明するためのブロック図である。
【図４】入力インタフェース部内の入力バッファ管理部の構成を説明するためのブロック図である。
【図５】第二実施形態における入力インタフェース部内の入力バッファ部の構成を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１（１−１〜１−ｎ） 入力回線
２（２−１〜２−ｎ） 出力回線
３（３−１〜３−ｎ） 入力インタフェース部
４（４−１〜４−ｎ） 出力インタフェース部
５ クロスポイントスイッチ
６ スケジューラ
７ トラフィック管理部
３１ パケット分解部
３２ 入力バッファ部
３３ 入力バッファ管理部
４１ パケット組立部
４２ 出力バッファ部
４３ 出力バッファ管理部
８１〜８ｐ 優先順位別バッファ
３２１〜３２ｎ、３２１ａ〜３２ｎａ 入力バッファ
４２１〜４２ｎ 出力バッファ
３３１（３３１−１〜３３１−ｎ） バッファ／タイマ管理部
３３２（３３２−１〜３３２−ｎ） タイマカウンタ部
３３３ 入力バッファインタフェース部
３３４ スケジューラインタフェース部
３３５ トラフィック管理部インタフェース部
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の入力インタフェース部から入力されるＩＰパケット等の可変長パケットを、そのパケットの内部情報に基づき複数の出力インタフェース部のうちの特定の出力インタフェース部へ出力させるパケットスイッチ装置に関し、特に、入力インタフェース部にセルが所定数蓄積された場合、又は、セルの蓄積開始後、所定時間が経過した場合に、蓄積されているセルを出力インタフェース部へ送出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パケットスイッチ装置では、可変長パケットを固定長セルに分割してスイッチングを行っている。このスイッチングの際に、従来のパケットスイッチ装置においては、通常、１セル単位でスイッチ調停等を行い、１セル単位でスイッチングを行っていた。
【０００３】
例えば、伝送路から入力された１５００ｂｙｔｅ（バイト）のパケットは、６４ｂｙｔｅごとの２４個の固定長のセルに分割され、１セルずつパケットスイッチ装置内部で宛先出力インタフェース部へ転送されていた。そして、出力インタフェース部で２４個のセルから元の１５００ｂｙｔｅのパケットを組立て、出力回線の伝送路に出力していた。
【０００４】
伝送路上のパケットの伝送速度が低速の場合には、各セルに十分なスイッチング時間を確保することができ、問題なくスイッチ調停等のスイッチスケジューリングを行うことができる。
ところが、伝送路が高速の場合には、１つのセルのスイッチ調停のために確保できる時間が短くなり、高速で動作するスイッチ調停回路が必要となる。しかし、スイッチ調停回路の高速化には限界がある。
【０００５】
そこで、伝送路が高速になった場合に、複数セル単位でスイッチする方法が提案されている。その結果、伝送路の速度が、スイッチ調停回路の限界動作速度の例えば４倍になった場合、４セルずつスイッチすれば、４セル分の時間でスイッチ調停することが可能となる。このため、スイッチ調停回路を高速化する必要はなくなる。
【０００６】
そして、例えばＭ（Ｍは、正の整数。）セル単位でスイッチ調停する場合、Ｍ個のセルが到着を待って、スイッチ調停回路（スケジューラ）に宛先出力インタフェースへのスイッチ接続要求を行うようにする。そして、スケジューラからスイッチ許可信号がくれば、Ｍ個のセルを出力インタフェースへ送出する。
【０００７】
しかし、蓄積されたセル数だけをスイッチ接続要求の条件とすると、到着したセルがＭセル未満の場合、次のパケットが到着してＭセルになるまで待つことになる。その結果、入力回線から次のパケットが入力されないと、蓄積数がＭ個に満たないセルはいつまでもスイッチングされずに残ってしまうことになる。
【０００８】
そこで、セルの蓄積数の条件とは別に、蓄積されたセルが出力されるまでの待ち時間に制限が設けられている。すなわち、蓄積セルがＭ個になるか、又は、蓄積セルがＭセル未満でも最初のセルが到着してから設定された固定時間が経過すると、スイッチ調停回路に宛先出力インタフェースへのスイッチ要求を出すことになる。そして、調停回路からのスイッチ許可信号を受け取り、セルを宛先の出力インタフェースへ出力する。
【０００９】
そして、セル待ち時間が短ければ、セルがＭ個蓄積されるまるまでの待ち時間が短くなるので、スイッチ調停ですぐに許可となれば、セルが出力インタフェース部に届くまでの遅延時間を短くすることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の技術においては、セル待ち時間が固定長であるため、パケットのトラフィック量によっては、却ってスイッチ転送効率が悪くなるという問題点があった。
【００１１】
すなわち、セル待ち時間の固定時間が経過したことにより出力されたＭセル未満のセル群には、スイッチされるＭセル分の中に空きセルが含まれる。このため、この固定時間が短くなると、セルがＭ個蓄積される前にスイッチ要求がされる数が増加する。その結果、空きセルが送出される割合が高くなり、転送効率が低下する。
その上、この固定時間が短くなると、スイッチ要求が増加して、スイッチを通るトラフィック量が増加する。その結果、スイッチ調停での待ち時間が増大し、トータルの遅延時間が増大することになる。
【００１２】
これに対して、セル待ち時間の固定時間が長い場合、空きセルが含まれる割合は低くなる。しかし、トラフィック量が少ないと、Ｍ個分のセルが溜まるまで、又は、固定時間が経過するまで、セルの送出が長時間待たされることになる。このため、遅延時間が増大することになる。
したがって、セル待ち時間が固定時間であると、トラフィック量によっては遅延特性が悪くなる場合があり、効率良いスイッチングを実現することが困難となる。
【００１３】
本発明は、上記の問題を解決すべくなされたものであり、スケジューラを高速動作させることなく、効率良いスイッチングを実現することができるパケットスイッチ装置の提供を目的とする。
【００１４】
なお、従来の入力バッファ型ＡＴＭスイッチ回路の一例が、特開平７−２９７８３１号公報に開示されている。この公報に開示の技術によれば、セルの遅延レベルと、バッファ内蓄積可能時間と、入力バッファ内のセル数とに基づいて、重み付けをしておき、同一の出力先にセルの出力が要求された場合に、最も重み付けの重い入力バッファからのセルを優先的に出力している。
しかし、上記公報に開示の技術においては、セルの待ち時間すなわちバッファ内蓄積可能時間の制限時間を超えたセルは廃棄されたとみなされ、そもそも伝送されていなかった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この目的の達成を図るため、本発明の請求項１記載のパケットスイッチ装置は、出力回線ごとに設けられ、スイッチ部から入力されるセルのトラフィック量を検出する出力インタフェース部と、全ての出力インタフェース部からトラフィック量が入力され、全ての出力インタフェース部ごとのトラフィック量をトラフィック情報として出力するトラフィック管理部と、入力回線ごとに設けられ、入力回線から入力されたパケットを分解して固定長のセルを生成し、セルを送出されるべき出力インタフェース部別に蓄積するとともに、トラフィック情報に基づいて、出力インタフェース部ごとの所定の待ち時間を変更する入力インタフェース部と、いずれかの入力インタフェース部といずれかの出力インタフェース部とを選択的に接続するスイッチ部と、いずれかの入力インタフェース部において、いずれかの出力インタフェース部へ送出すべきセルが所定数蓄積された場合、又は、当該出力インタフェース部へ送出すべき現在蓄積されている最初のセルが蓄積されてから所定の待ち時間が経過した場合に、当該入力インタフェース部と当該出力インタフェース部とを接続するように前記スイッチ部を制御するスケジューラとを備えた構成としてある。
【００１６】
また、請求項２記載の発明によれば、所定の待ち時間は、トラフィック量の多い出力インタフェース部へ送出されるべきセルについては長く、トラフィック量の少ない出力インタフェース部へ送出されるべきセルについては短くなるように変更される構成としてある。
【００１７】
また、請求項３記載の発明によれば、入力インタフェース部は、入力された可変長のパケットを分解して固定長のセルを生成するパケット分解部と、セルを、送出すべき出力インタフェース部別に蓄積する入力バッファ部と、入力バッファ部に蓄積されたセル数を出力インタフェース部別に検出するとともに、現在蓄積されている最初のセルが蓄積されてからの経過時間を出力インタフェース別に検出し、検出されたセル数が、いずれかの出力インタフェース部について所定数に達した場合、又は、検出された経過時間が、いずれかの出力インタフェース部について所定の待ち時間に達した場合に、当該出力インタフェース部との接続要求信号をスケジューラへ出力し、かつ、トラフィック情報に基づいて、出力インタフェース部ごとの所定の待ち時間を変更する入力バッファ管理部とを備える構成としてある。
【００１８】
また、請求項４記載の発明によれば、入力バッファ管理部は、現在蓄積されている最初のセルが蓄積されてからの経過時間を出力インタフェース別に検出するタイマカウンタ部と、入力バッファ部に蓄積されたセル数を出力インタフェース部別に検出し、検出されたセル数が、いずれかの出力インタフェース部について所定数に達した場合、又は、タイマカウンタ部により検出された経過時間が、いずれかの出力インタフェース部について所定の待ち時間に達した場合に、当該出力インタフェース部との接続要求信号をスケジューラへ出力し、かつ、トラフィック情報に基づいて、出力インタフェース部ごとの所定の待ち時間を変更するバッファ／タイマ管理部とを備える構成としてある。
【００１９】
また、請求項５記載の発明によれば、入力バッファ部は、出力インタフェース部ごとに入力バッファを備え、入力バッファの各々は、パケットの優先順位別の複数のバッファを備えた構成としてある。
【００２０】
また、請求項６記載の発明によれば、入力バッファ管理部は、セルを送出するバッファに蓄積されたセル数が所定数未満の場合に、同一出力インタフェース部宛ての他の優先順位のバッファに蓄積されているセルを追加して、所定数となったセルを送出する構成としてある。
【００２１】
また、請求項７記載の発明によれば、出力インタフェース部は、セルを、送出元の入力インタフェース部別に蓄積する出力バッファ部と、セルから可変長パケットを組み立てるパケット組み立て部と、スイッチ部から当該出力インタフェース部に入力されるセルのトラフィック量を検出する出力バッファ管理部とを備える構成としてある。
【００２３】
このように、本発明のパケットスイッチ装置によれば、セルを送出されるべき出力インタフェース部別に蓄積し、複数セル単位でセルを送出する。このため、所定蓄積数分の時間で調停スケジューリングができる。これにより、スイッチ要求の調停を行うスケジューラを低速回路で実現できる。
【００２４】
さらに、スイッチ部から当該出力インタフェース部に入力されるセルのトラフィック量に基づいて変更する。これにより、例えば、ある出力インタフェース宛のパケットが集中しトラフィックが増大した場合、その出力インタフェースへのセル送出待ち時間を長くして、Ｍセル未満でセルがスイッチされる割合を少なくし、トラフィック量を減らすことができる。したがって、パケットスイッチ装置のスイッチ転送効率を向上させ、スイッチスループットを向上させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
まず、図１を参照して、本発明の第一実施形態について説明する。
図１は、第一実施形態のパケットスイッチ装置の概略構成を説明するためのブロック図である。図１に示すように、第一実施形態のパケットスイッチ装置は、ｎ（ｎは正の整数。）個の入力インタフェース部３（３−１、３−２、…、３−ｎ）と、ｎ個の出力インタフェース部４（４−１、４−２、…、４−ｎ）と、ｎ×ｎのクロスポイントスイッチ５と、スケジューラ６と、トラフィック管理部７とにより構成されている。
【００２６】
入力インタフェース部３は、ｎ本の入力回線１（１−１、１−２、…、１−ｎ）ごとにそれぞれ設けられている。また、出力インタフェース部４は、ｎ本の出力回線２（２−１、２−２、…、２−ｎ）ごとにそれぞれ設けられている。
そして、入力インタフェース部３では、入力回線１から入力されたパケットを分解して固定長のセルを生成し、当該セルを送出されるべき出力インタフェース部別に蓄積する。
【００２７】
クロスポイントスイッチ５は、いずれかの入力インタフェース部３といずれかの出力インタフェース部４とを、セルを宛先の出力インタフェース部４へ送出するように選択的に接続する。この接続は、スケジューラ６によって制御されている。
【００２８】
スケジューラ６は、入力インタフェース部３からのスイッチ要求を調停し、クロスポイントスイッチ５を制御している。このスイッチ要求は、いずれかの入力インタフェース部３において、いずれかの出力インタフェース部４へ送出すべきセルが所定数蓄積された場合、又は、当該出力インタフェース部４へ送出すべき現在蓄積されている最初のセルが蓄積されてから所定の待ち時間が経過した場合に、その入力インタフェース部３から出力される。
なお、本発明においては、スケジューラ６のスケジューリング方式は特に限定されず、任意好適な方式を採用することができる。例えば、各入力インタフェース部が平等に割当てされるように、ラウンドロビンを行うと良い。
【００２９】
また、出力インタフェース部４は、クロスポイントスイッチ５より入力されたセルからパケットを組み立て、そのパケットを出力回線２へ出力する。さらに、出力インタフェース部４は、クロスポイントスイッチ５から当該出力インタフェース部４に入力されるセルのトラフィック量を検出する。
【００３０】
また、トラフィック管理部７には、全ての出力インタフェース部４からトラフィック量が入力される。すなわち、トラフィック管理部７には、ｎ個のトラフィック量が入力される。そして、トラフィック管理部７は、全ての出力インタフェース部４分のｎ個のトラフィック量を含むトラフィック情報を出力する。
【００３１】
そして、入力インタフェース部３は、トラフィック情報に基づいて、出力インタフェース部４ごとの所定の待ち時間を変更する。すなわち、トラフィック量の多い出力インタフェース部へ送出されるべきセルについては、所定の待ち時間を長くし、一方、トラフィック量の少ない出力インタフェース部へ送出されるべきセルについては、所定の待ち時間を短くするように変更する。
【００３２】
トラフィック量と所定の待ち時間との関係は、任意好適な関係とすることができる。例えば、所定の待ち時間を、下記の式（１）に示すように、トラフィック量に比例させても良い。
（所定の待ち時間）＝Ａ×（トラフィック量）…（１）
ただし、Ａは、比例定数を表す。
【００３３】
また、例えば、所定の待ち時間を、下記の式（２）に示すように、トラフィック量の関数としても良い。
（所定の待ち時間）＝ｆ（トラフィック量）…（２）
ただし、ｆ（ ）は、所望の関数を表す。
【００３４】
このように所定の待ち時間を変更することにより、例えば、ある出力インタフェース宛のパケットが集中しトラフィックが増大した場合、その出力インタフェース部へのセル送出待ち時間を長くして、所定数の未満でセルがスイッチされる割合を少なくし、トラフィック量を減らすことができる。その結果、パケットスイッチ装置のスイッチ転送効率を向上させ、スイッチスループットを向上させることができる。
【００３５】
次に、本実施形態のパケットスイッチ装置の各構成部分のより具体的な構成について説明する。
まず、図２を参照して、入力インタフェース部３の構成について説明する。
図２に示すように、この入力インタフェース部３は、パケット分解部３１と、入力バッファ部３２と、入力バッファ管理部３３とにより構成されている。
【００３６】
パケット分解部３１は、入力された可変長のパケットを分解して、固定長のセルを生成する。本実施形態では、例えば、入力回線１から入力された１５００ｂｙｔｅのパケットを、６４ｂｙｔｅごとに分割して、２４個の固定長のセルを生成する。
さらに、パケット分解部３１は、可変長パケットのヘッダの内容から、セルを転送すべき出力インタフェース部４を決定する。
【００３７】
入力バッファ３２は、各出力インタフェース４にそれぞれ対応するｎ個の入力バッファ３２１〜３２ｎを備えている。そして、入力バッファ３２は、パケット分解部３１で生成されたセルを、送出すべき出力インタフェース部別に、入力バッファに蓄積する。
【００３８】
入力バッファ管理部３３は、入力バッファ部３２に蓄積されたセル数を出力インタフェース部別に検出するとともに、現在蓄積されている最初のセルが蓄積されてからの経過時間を出力インタフェース別に検出する。
そして、入力バッファ管理部３３は、検出されたセル数がいずれかの出力インタフェース部について所定数に達した場合、又は、検出された経過時間がいずれかの出力インタフェース部４について所定の待ち時間に達した場合に、当該出力インタフェース部との接続要求信号をスケジューラ６へ出力する。
【００３９】
本実施形態では、この所定数を４セルとする。この場合、例えば、入力バッファ３２１に蓄積されたセル数が４個に達すると、入力バッファ管理部３３は、スケジューラ６へスイッチ要求を送出する。そして、スケジューラ６からスイッチ許可情報を受け取ると、入力バッファ管理部３３は、入力バッファ３２１に格納されていた４個のセルを、クロスポイントスイッチ５へ送出する。
【００４０】
次に、図３を参照して、出力インタフェース部４の構成について説明する。
図３に示すように、この出力インタフェース部４は、パケット組立部４１と、出力バッファ部４２と、出力バッファ管理部４３とにより構成されている。
【００４１】
出力バッファ部４２は、各入力インタフェース部３にそれぞれ対応するｎ個の出力バッファ４２１〜４２ｎを備えている。そして、出力バッファ部４２は、クロスポイントスイッチ５から入力されたセルを、該当する送出元の入力インタフェース部４に対応する出力バッファに格納する。
【００４２】
パケット組立部４１は、出力バッファ部４２に格納されたセルから元の可変長パケットを組み立てる。そして、パケット組立部４１は、パケットを出力回線２へ出力する。
【００４３】
出力バッファ管理部４３は、出力バッファ部４２へ格納されたセルの管理をする。さらに、出力バッファ管理部４３は、クロスポイントスイッチ５から当該出力インタフェース部に入力されるセルのトラフィック量を検出する。そして、検出されたトラフィック量は、トラフィック管理部７へ送られる。
【００４４】
そして、トラフィック管理部７は、各出力インタフェース部４から送られてきたｎ個のトラフィック量をまとめてトラフィック情報として、各入力インタフェース部３の入力バッファ管理部３３へ送出する。
【００４５】
次に、図４を参照して、入力バッファ管理部３３の構成について説明する。
図４に示すように、入力バッファ管理部３３は、ｎ個のタイマカウンタ部３３２（３３２−１〜３３２−ｎ）と、ｎ個のバッファ／タイマ管理部３３１（３３１−１〜３３１−ｎ）と、入力バッファインタフェース部３３３と、スケジューラインタフェース部３３４と、トラフィック管理部インタフェース部３３５とにより構成されている。
【００４６】
各タイマカウンタ部３３２（３３２−１〜３３２−ｎ）は、入力バッファ３２内に出力インタフェース別に設けられた各入力バッファ３２１〜３２ｎにそれぞれ対応して設けられている。そして、各タイマカウンタ部３３２は、対応する入力バッファ３２１〜３２ｎについて、現在蓄積されている最初のセルが蓄積されてからの経過時間をそれぞれ計測する。
【００４７】
そして、タイマカウンタ部３３２には、トラフィック管理部３３１の指示によって、所定の待ち時間に相当する限界カウント値が設定されている。そして、タイマカウンタ部３３２は、経過時間をカウントし、カウント値が限界カウント値に達すると、バッファ／タイマ管理部３３２にカウント終了を通知する。
【００４８】
各バッファ／タイマ管理部３３１（３３１−１〜３３１−ｎ）は、ｎ個のタイマカウンタ部３３２（３３２−１〜３３２−ｎ）にそれぞれ対応して設けられている。そして、各バッファ／タイマ管理部３３１は、対応するタイマカウンタ部３３２を管理するとともに、そのタイマカウンタ部３３２の対応する入力バッファも管理する。
【００４９】
すなわち、バッファ／タイマ管理部３３１は、入力バッファインタフェース部３３を介して、対応する入力バッファに蓄積されたセル数を検出するとともに、その入力バッファについてタイマカウンタ部３３２で計測されている経過時間も検出する。
【００５０】
そして、いずれかの入力バッファにおいて、検出されたセル数が、いずれかの出力インタフェース部について所定数（例えば４個）に達した場合、又は、タイマカウンタ部３３２により検出された経過時間が、いずれかの出力インタフェース部について所定の待ち時間に達した場合、その入力バッファの対応する出力インタフェース部との接続要求信号（スイッチ接続）を、スケジューラインタフェース部３３４を介して、スケジューラ６へ出力する。
【００５１】
そして、スケジューラ６からスケジューラインタフェース部３３４を介して、スイッチ許可を送受信すると、バッファ／タイマ管理部３３１は、入力バッファインタフェース部３３３を介して、セル転送指示を入力バッファ部３２へ入出力する。
【００５２】
トラフィック管理部インタフェース部３３５には、トラフィック管理部７からトラフィック情報が入力される。そして、トラフィック管理部インタフェース部３３５は、トラフィック情報を、出力インタフェース部ごとのｎ個のトラフィック量の情報に分け、該当する出力インタフェース部に対応する入力バッファを担当するバッファ／タイマ管理部３３１へそれぞれ送出する。
【００５３】
トラフィック量が入力された各バッファ／タイマ管理部３３１は、そのトラフィック量に基づいて、出力インタフェース部ごとの所定の待ち時間を変更する。具体的には、バッファ／タイマ管理部３３１は、トラフィック情報に基づいた新しい所定の待ち時間に相当するカウント値を、タイマカウンタ部３３２に設定する。
このように、所定の待ち時間をトラフィック量に基づいて変更することにより、パケットスイッチ装置のスイッチ転送効率を向上させることができる。
【００５４】
次に、本実施形態のパケットスイッチ装置の動作例について説明する。
入力回線１から入力インタフェース部３へ可変長パケットが入力されると、パケット分解部３１は、パケット内のパケットヘッダから転送すべき出力インタフェース部４を特定し、パケットを固定長のセルに分解して、転送すべき宛先出力インタフェース番号と分解したセルを入力バッファ部３２へ送出する。
【００５５】
入力バッファ部３２は、受け取ったセルを、そのセルの宛先出力インタフェース４に対応する入力バッファ３２１〜３２ｎに蓄積するとともに、入力バッファ管理部へ入力セル数等を通知する。入力バッファ部３２のこの動作は、パケットが入力される都度行われ、入力バッファ管理部３３において、セル情報が管理される。
【００５６】
入力バッファ管理部３３は、入力バッファ部３２からセル入力の通知を受け取ると、該当する宛先出力インタフェース部４に対応するタイマカウンタ部３３２のタイマのカウントをスタートさせる。
さらに、入力バッファ管理部３３は、入力された入力セル数もカウントし、所定数セル蓄積、又は、タイマカウンタが設定されたセル待ち時間になると、スケジューラ６へ該当出力インタフェース４へのスイッチ要求を行う。
【００５７】
入力バッファ管理部３３からのスイッチ要求を受け取ったスケジューラ６は、スケジューリングアルゴリズムに基づき要求の調停を行い、スイッチ割り当てができた要求に対してスイッチ許可信号を返送するとともに、ｎ×ｎクロスポイントスイッチ５を制御し、スイッチ許可を返送した入力インタフェース部３からのセルが許可された出力インタフェース４へ出力されるようにする。
【００５８】
スイッチ許可信号を受け取った入力インタフェース部３の入力バッファ管理部３３は、許可された宛先のセルを入力バッファ部３２からクロスポイントスイッチ５へ出力する。入力インタフェース部３から出力されたセルは、スケジューラ６からスイッチ許可信号通りスイッチングするよう制御されたクロスポイントスイッチ５を通って、宛先の出力インタフェース部４へ出力される。
【００５９】
出力インタフェース部４は、クロスポイントスイッチ５から受信したセルを、出力バッファ部４２内の送信元の入力インタフェース別の出力バッファ４２１〜４２ｎに蓄積する。出力バッファ管理部４３は、出力バッファ部４２から受信セル数とセル内のパケット情報を受け取り、受信セルの管理を行う。
【００６０】
さらに、出力バッファ管理部４３は、１パケット分のセルを受信すると、出力バッファ４２部から１パケット分のセルをパケット組立部４１へ送信する。パケット組立部４１はセルをパケットに組立て出力回線２へ出力する。
以上の動作により入力回線１から入力インタフェース部３へ入力されたパケットは、宛先の出力インタフェース部４を経て出力回線２へ出力される。
【００６１】
上記動作の中で、出力バッファ管理部４３は、クロスポイントスイッチ５から出力バッファ部４２へ入力されるセルを、一定周期でカウントすることにより、入力されるセルのトラフィック量を監視する。監視したトラフィック量は、一定周期で出力バッファ管理部４３からトラフィック管理部７へ通知される。
トラフィック管理部７は、全出力インタフェース部４からのトラフィック量を受信し、それらトラフィック量をまとめてトラフィック情報として、全入力インタフェース４の入力バッファ管理部３３へ一定周期で通知する。
【００６２】
入力バッファ管理部３３のトラフィック管理部インタフェース部３３５は、トラフィック管理部７からの全出力インタフェース４のトラフィック情報を出力インタフェース４ごとに分解し、該当する宛先出力インタフェース４のトラフィック情報を各々のバッファ／タイマ管理部３３１へ通知する。
バッファ／タイマ管理部３３１は、受信したトラフィック情報からトラフィック量に応じたセル待ち時間を決定し、タイマカウンタ３３２に所定のセル待ち時間を設定する。所定のセル待ち時間は、トラフィック量が多ければ大きく、トラフィック量が少なくなれば小さな値が設定される。
【００６３】
このようにして出力インタフェース４へ入力されるセルのトラフィック量に応じて入力バッファ部３２のセル待ち時間を、宛先出力インタフェースごとに一定周期で変更を行う。これにより、トラフィック量が少ないときには所定の待ち時間を短くし、トラフィック量が多いときには所定の待ち時間を長くし、スイッチ効率を向上させることができる。
【００６４】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
第二実施形態では、パケットに優先順位が与えられている場合に、この優先順位に従っスイッチ転送するパケットスイッチ装置及びその制御方法の例について説明する。
【００６５】
第二実施形態においては、入力インタフェース部３の入力バッファ部３２ａは、出力インタフェース部４ごとに入力バッファ３２１ａ〜３２ｎａを備えている。そして、入力バッファ３２１ａ〜３２ｎａの各々には、パケットの優先順位１〜ｐ別の複数のバッファ８１〜８ｐが設けられている。
【００６６】
入力回線１から入力インタフェース部３へ入力されたパケットは、パケット分解部３１において、セルに分解されるともに、ヘッダの内容によって優先順位が決定される。
パケット分解部３１から入力バッファ部３２ａへ入力されたセルは、宛先出力インタフェース部とセル優先順位とによって個別にバッファ８１〜８ｐのいずれかに蓄積される。
【００６７】
さらに、入力バッファ管理部３３においても、宛先出力インタフェース及びセル優先順位ごとに、セルの入出力が管理される。そして、スイッチ要求及びスイッチ許可も、宛先出力インタフェースのセル優先順位ごとに行われる。
【００６８】
次に、Ｘ番目の出力インタフェース部４Ｘ宛てのセルであって、Ｙ番目の優先順位用のバッファ８Ｙに蓄積されていたセル（以下、「セルＸＹ」と表記する。）についてスイッチ許可された場合の動作例について説明する。
【００６９】
セルＸＹについてスイッチ許可された際に、そのバッファ８Ｙに所定数（例えば４）未満のセルしか蓄積されていない場合、同じ出力インタフェース４Ｘを宛先とする入力バッファ３２Ｘ内の他のバッファ８ｑ（１≦ｑ≦ｐ、ｑ≠Ｙ）内に、セルが蓄積されているか否かを確認する。
【００７０】
そして、他のバッファ８ｑ内にセルが蓄積されている場合には、そのバッファ８ｑ内のセルＸｑをセルＸＹに追加し、所定数４セルとして、スイッチ転送を行う。
なお、追加されるセルＸｑの優先順位は、セルＸＹの優先順位よりも高くても良いし、低くても良い。
【００７１】
そして、出力インタフェース４に入力されたセルＸＹ及びセルＸｑは、それぞれ優先順位別に分けられて、それぞれ優先順位別に設けられたバッファ（図示せず）に格納される。
【００７２】
このように制御することで、セルが所定数未満でスイッチ転送される割合を減らすこと、すなわち、空セルが含まれる割合を減らすことができるので、スイッチ転送効率を向上させることができる。
【００７３】
上述した実施の形態においては、本発明を特定の条件で構成した例について説明したが、本発明は、種々の変更を行うことができる。例えば、上述した実施の形態においては、所定数を４セルとした例について説明したが、本発明では、所定数はこれに限定されない。所定数を任意好適な値とすることができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、スイッチ部から当該出力インタフェース部に入力されるセルのトラフィック量に基づいて変更する。これにより、スケジューラを高速動作させることなく、パケットスイッチ装置のスイッチ転送効率を向上させ、スイッチスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態のパケットスイッチ装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】入力インタフェース部の構成を説明するためのブロック図である。
【図３】出力インタフェース部の構成を説明するためのブロック図である。
【図４】入力インタフェース部内の入力バッファ管理部の構成を説明するためのブロック図である。
【図５】第二実施形態における入力インタフェース部内の入力バッファ部の構成を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１（１−１〜１−ｎ） 入力回線
２（２−１〜２−ｎ） 出力回線
３（３−１〜３−ｎ） 入力インタフェース部
４（４−１〜４−ｎ） 出力インタフェース部
５ クロスポイントスイッチ
６ スケジューラ
７ トラフィック管理部
３１ パケット分解部
３２ 入力バッファ部
３３ 入力バッファ管理部
４１ パケット組立部
４２ 出力バッファ部
４３ 出力バッファ管理部
８１〜８ｐ 優先順位別バッファ
３２１〜３２ｎ、３２１ａ〜３２ｎａ 入力バッファ
４２１〜４２ｎ 出力バッファ
３３１（３３１−１〜３３１−ｎ） バッファ／タイマ管理部
３３２（３３２−１〜３３２−ｎ） タイマカウンタ部
３３３ 入力バッファインタフェース部
３３４ スケジューラインタフェース部
３３５ トラフィック管理部インタフェース部
Claims (7)
- 出力回線ごとに設けられ、スイッチ部から入力されるセルのトラフィック量を検出する出力インタフェース部と、
全ての前記出力インタフェース部から前記トラフィック量が入力され、全ての前記出力インタフェース部ごとのトラフィック量をトラフィック情報として出力するトラフィック管理部と、
入力回線ごとに設けられ、前記入力回線から入力されたパケットを分解して固定長のセルを生成し、当該セルを送出されるべき出力インタフェース部別に蓄積するとともに、前記トラフィック情報に基づいて、前記出力インタフェース部ごとの所定の待ち時間を変更する入力インタフェース部と、
いずれかの前記入力インタフェース部といずれかの前記出力インタフェース部とを選択的に接続するスイッチ部と、
いずれかの前記入力インタフェース部において、いずれかの前記出力インタフェース部へ送出すべきセルが所定数蓄積された場合、又は、当該出力インタフェース部へ送出すべき現在蓄積されている最初のセルが蓄積されてから前記所定の待ち時間が経過した場合に、当該入力インタフェース部と当該出力インタフェース部とを接続するように前記スイッチ部を制御するスケジューラと、
を備えたことを特徴とするパケットスイッチ装置。 - 前記所定の待ち時間は、
前記トラフィック量の多い出力インタフェース部へ送出されるべきセルについては長く、
前記トラフィック量の少ない出力インタフェース部へ送出されるべきセルについては短くなるように変更される
ことを特徴とする請求項１記載のパケットスイッチ装置。 - 前記入力インタフェース部は、
入力された可変長のパケットを分解して固定長のセルを生成するパケット分解部と、
前記セルを、送出すべき出力インタフェース部別に蓄積する入力バッファ部と、
前記入力バッファ部に蓄積されたセル数を前記出力インタフェース部別に検出するとともに、現在蓄積されている最初のセルが蓄積されてからの経過時間を前記出力インタフェース別に検出し、検出されたセル数がいずれかの前記出力インタフェース部について前記所定数に達した場合、又は、検出された経過時間がいずれかの前記出力インタフェース部について前記所定の待ち時間に達した場合に、当該出力インタフェース部との接続要求信号を前記スケジューラへ出力し、かつ、前記トラフィック情報に基づいて、前記出力インタフェース部ごとの前記所定の待ち時間を変更する入力バッファ管理部と
を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のパケットスイッチ装置。 - 前記入力バッファ管理部は、
現在蓄積されている最初のセルが蓄積されてからの経過時間を前記出力インタフェース別に検出するタイマカウンタ部と、
前記入力バッファ部に蓄積されたセル数を前記出力インタフェース部別に検出し、検出されたセル数がいずれかの前記出力インタフェース部について前記所定数に達した場合、又は、前記タイマカウンタ部により検出された経過時間がいずれかの前記出力インタフェース部について前記所定の待ち時間に達した場合に、当該出力インタフェース部との接続要求信号を前記スケジューラへ出力し、かつ、前記トラフィック情報に基づいて、前記出力インタフェース部ごとの前記所定の待ち時間を変更するバッファ／タイマ管理部と、
を備えることを特徴とする請求項３記載のパケットスイッチ装置。 - 前記入力バッファ部は、前記出力インタフェース部ごとに入力バッファを備え、
前記入力バッファの各々は、パケットの優先順位別の複数のバッファを備え、
前記入力バッファ管理部は、前記バッファごとにセルを送出する
ことを特徴とする請求項３又は４記載のパケットスイッチ装置。 - 前記入力バッファ管理部は、セルを送出するバッファに蓄積されたセル数が前記所定数未満の場合に、同一出力インタフェース部宛ての他の優先順位のバッファに蓄積されているセルを追加して、前記所定数となったセルを送出する
ことを特徴とする請求項５記載のパケットスイッチ装置。 - 前記出力インタフェース部は、
前記セルを、送出元の入力インタフェース部別に蓄積する出力バッファ部と、
前記セルから可変長パケットを組み立てるパケット組み立て部と、
前記スイッチ部から当該出力インタフェース部に入力されるセルのトラフィック量を検出する出力バッファ管理部と
を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のパケットスイッチ装置。
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