JPH02121549A - パケット送信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 例えば高速パケット交換機に用いられるパケット送信装
置に関し。

受信端におけるパケット到着の遅延時間の揺らぎ幅の削
減を図ることを目的とし。

順次に入力されるパケットについて、各通信別に待ち行
列を形成する待ち行列手段と、順次に入力されるパケッ
トを一時的に蓄積するパケット蓄積手段と、、各通信別
に求められたパケット送出期待タイミングでパケットが
送出されるように、待ち行列中から次に送出すべきパケ
ットを決定する送出パケット決定手段と、送出パケット
決定手段により決定されたパケットをパケットＭ積手段
から読み出して送出するパケット蓄積手段とを具備して
なる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は１例えば高速パケット交換機に用いられるパケ
ット送信装置に関する。

例えばマルチメディアを扱うことを目的とした高速パケ
ット交換システムにおいては、情報種別として遅延時間
制限の厳しい例えば音声等の通信と５　さほど遅延時間
制限の厳しくない例えばデータ等の通信との２種類を扱
う必要がある。また遅延時間制限の厳しい通信、特に音
声等の通信においては送受信端において時間連続性が保
存されなければならず、このため最終的な受信端におい
て。

揺らぎを吸収することを目的としたバッファメモリを配
置し、一定遅延時間を付加することにより揺らぎの吸収
を行っている。このバッファメモリに必要な容量は、網
内でのパケット伝搬遅延時間の揺らぎ幅以上の情報を蓄
積する必要がある。このバッファメモリの容量は削減で
きることが望ましく、そのためにも網内の遅延時間揺ら
ぎ幅が小さいことが必要とされる。

〔従来の技術〕

パケット交換技術は、全ての情報をパケットという単位
において統一的に扱うことをそのメリットとしているた
め、方式的には遅延時間の揺らぎ幅の削減を目的とした
機構は存在しない。このため従来から考えられている方
法として、情報種別に応じてパケットに優先順位を設定
し、パケット交換機ではこの優先度に応して転送処理の
優先処理を実行することによって優先側のパケットの遅
延時間を総体的に削減する方法がある。しかしこの方式
では、優先パケットを総体的に扱うため各通信個別にお
いては遅延時間の揺らぎ幅は十分に削減されるとは限ら
ない。

高速パケット交換システムにおいての情報の転送遅延時
間は次の要因によりなる。

（１）パケット組立て時間 （２）パケット交換遅延時間 （３）伝送路送出時間（送出待ち行列での待ち時間を含
む） （４）伝送路転送時間 （５）パケット分解時間 以上の要因のうち、パケット組立て時間とパケット分解
時間とはバケット長に依存するものであって、遅延時間
の揺らぎ幅とは相関がない。また伝送路転送時間は伝送
路の距離により−ざに決定される。遅延時間の揺らぎ幅
は主としてパケット交換遅延時間と伝送路送出時間にお
いて発生し。

特に伝送路送出時間における送出待ち行列での待ち時間
が最も大きな要因となる。この待ち行列の長さはトラヒ
ックのバラツキにより増減し、それにより揺らぎ幅も増
減する。このため、上述の揺らぎ時間吸収バッファメモ
リの必要容量は通信の通過する待ち行列数（中継ノード
数）に比例して増大することになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の方式では、各中継ノードの送出待ち行列において
は、全ての種類の通信を同一に扱っており、このため、
その待ち行列に到着するまでの遅延時間の大小にかかわ
らず、到着時点での待ち行列長に依存した遅延時間の付
加しかなされず、それゆえ充分に揺らぎ時間を削減でき
ない。

したがって本発明の目的は、各通信を個別に扱って待ら
行列を形成し、かつ待ち行列に到着するまでの遅延時間
の揺らぎを吸収する形で待ち行列からのデキュータイミ
ングを決定するという構想に基づき、受信端におけるパ
ケット到着の遅延時間の揺らぎ幅の削減を図ることにあ
る。

（課題を解決するための手段〕 第１図は本発明に係る原理説明図である。

本発明に係るパケット送信装置は、順次に入力されるパ
ケットを一時的に蓄積するパケット蓄積手段１１と、順
次に入力されるパケットについて各通信別に待ち行列を
形成する待ち行列手段１２と、各通信別に求められたパ
ケット送出期待タイミングでパケットが送出されるよう
に待ち行列中から次に送出すべきパケットを決定する送
出パケット決定手段１３と、送出パケット決定手段１３
により決定されたパケットをパケット蓄積手段１１から
読み出して送出するパケット蓄積手段１４とを具備して
なる。

〔作用〕

従来方式で充分に揺らぎ時間幅を低減できなかったのは
、各中継ノード等の送信待ち行列において全ての種類の
通信を同一に取り扱っていたためである。

そこで１本発明では各通信を個別に扱って待ち行列手段
１２で各通信毎の待ち行列を形成して入力パケットをエ
ンキュー（待ち行列に到着して並ぶこと）させる。そし
て、待ち行列に到着するまでの遅延時間の揺らぎを吸収
する形で待ち行列からのデキュー（待ち行列から外して
伝送路に送出すること）タイミングをパケット送出決定
手段１３で決定する。このデキュータイミングは理想的
には、各通信のパケットがパケット発生期待間隔時間で
送出されるように決定されることが望ましい。デキュー
タイミングが決定されたならば、パケット蓄積手段１４
によってパケット蓄積手段１１から送信すべきパケット
を読み出して伝送路に送信する。これにより各ノード等
における遅延時間の揺らぎ幅の低減が可能になる。

〔実施例〕

以下１図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。

本発明の一実施例としてのパケット送信装置が第２図に
示される。この実施例のパケット送信装置はパケット交
換機に備えられているものでありパケット交換機のスイ
ッチ回路網を通り抜けてきたパケットを通信網に送出す
る部位に設けられる。

エンキュー回路１は２図示しないスイッチ回路網から通
信種別が入り混じったパケットが順次に時系列に到着さ
れる回路であり、この到着パケットからパケットの送出
依頼が通知され、それに応じて空きバッファメモリ４か
らパケットバッファ回路２の空きバッファ領域（アドレ
ス）を獲得し。

そのパケットバッファ回路２のバッファ領域に到着パケ
ットを書き込むと共に、そのバッファ領域アドレスを制
御回路５に通知するように動作する。

パケットバッファ回路２はエンキュー回路１゜デキュー
回路３．制御回路５等からアクセスされるＲＡＭからな
るメモリ回路であり、到着したパケットを、各通信別に
チエイン構造で蓄積する。

このパケットバッファ回路２におけるパケットの記憶構
造の概念が第３図に示される。すなわち、各パケット毎
に所定アドレス幅のバッファ領域が割り当てられており
、各バッファ領域は、パケットのデータを格納するパケ
ットデータ部と、このパケットとチエインを作る次のパ
ケットの先頭アドレスを格納するポインタ部とからなる
。例えば５第３図では、呼Ａの連続する３つのバケツ）
Ａｌ−Ａ３が、それぞれのポインタ部でチエイン構造を
形成している様子が示されている。

デキュー回路３はスキャン回路８から次に送出されるべ
きパケットについてのパケットバッファ回路２のバッフ
ァ領域アドレスを通知されて送信開始指示を受けると、
パケットバッファ回路２のそのバッファ領域からパケッ
トデータを読み出して伝送路へ送信する回路である。

空きバッファメモリ４はパケットバッファ回路２の使用
可源なバッファ領域アドレスを格納するＦＩＦＯメそり
である。システム生成時には、この空きバッファメモリ
４はパケットバッファ回路２の全てのバッファ領域につ
いてのバッファ領域アドレスをポインタとして格納して
いる。以後はエンキュー回路ｌによってバッファ領域が
獲得されると、その獲得バッファ領域アドレスが送出さ
れ、そのバッファ領域アドレスのパケットデータがパケ
ットバッファ回路２からデキュー回路３によって読み出
されて送信されると、制御回路５によってその送信済バ
ンファ領域アドレスが空きバッファ領域アドレスとして
この空きバッファメモリ４に返却されるようになってい
る。

制御回路５は本パケット送信装置の全体的な動作を管理
、制御する機能を持つ回路で、プロセッサを含み構成さ
れている。この制御回路５は１例えば呼制御プロセッサ
（図示しない）から呼の設定／解除要求を受信して管理
ポインタ回路６の管理ポインタの確保／解放を行ったり
、エンキュー回路１からのパケット受信通知に応じて管
理ポインタ回路６の管理ポインタの内容を更新しかつス
キャンテーブル回路７ヘパケツト送出タイミングを登録
したり、パケットバッファ回路２のバッファ領域のポイ
ンタ部の内容を更新したりする。

この制御回路５は布ｉｉ１論理制御回路で構成すること
も可能であるが、伝送路速度が一定以下（現状では例え
ば最大６．３　Ｍ　ｂｐｓの高速ディジタル専用線以下
程度）を想定した場合は、必ずしも布線論理制御構成ま
でして高速化する必要性はなくしたがって本実施例では
ＲＯＭ割御色筋易プロセッサとによる単純なシーケンサ
を利用して制御を行っている。このシーケンサによる呼
設定時の処理手順が第４図に、呼解除時の処理手順が第
５図に、パケット到着時の処理手順が第６図に、またパ
ケット送信開始時の処理手順が第７図にそれぞれ示され
る。これらについての詳細な説明は後に行うものとする
。

管理ポインタ回路６は物理的には制御回路５とスキャン
回路８によってアクセスされるメモリであり、呼の設定
時に制御回路５によってその呼対応に管理ポインタが生
成される。この管理ポインタは、その呼に関しての。

■呼識別番号ＬＣＮ　（論理チャネル番号）■パケット
発生期待間隔時間 ■次パケット送出期待タイミング（時刻）■パケットバ
フフッ回路２でチエインを形成しているパケット列の先
頭パケットのバッファ領域アドレス ■パケットバフフッ回路２でチエインを形成しているパ
ケット列の最後尾パケットのノ＼ノファ領域アドレス ■エンキュー済パケット数 ■スキャンテーブル回路７に対する送出タイミングの登
録の有無を示す登録フラグ などからなる。この管理ポインタはスキャン回路８によ
ってスキャンテーブル回路７の内容に従って順次にアク
セスされ５　それによって■のパケット列の先頭パケッ
トのバッファ領域アドレスが次に送信されるべきパケッ
トのパケットバッファ回路２のバッファ領域アドレスと
してデキュー回路３に通知される。

スキャンテーブル回路７はパケット送出順序を決定する
テーブルであって、物理的には制御回路５とスキャン回
路８によってアクセスされるメモリである。このスキャ
ンテーブル回路７は最小パケット送出時間に正規化され
た複数の単位（エレメント）の築合からなり、制御回路
５によって各エレメントに管理ポインタ回路６の管理ポ
インタアドレスが登録（セット）され、またこのスキャ
ンテーブル回路７の内容はスキャン回路８によって順次
読出しされる。

第８図はこのスキャンテーブルの概念を示す図である。

すなわち、ある呼Ａについてその管理ポインタアドレス
を成るエレメントに登録したならば１次にはその呼Ａの
パケット発生期待間隔時間に相当する数のエレメントを
間に挟んだ次エレメントに登録する。これによりスキャ
ン回路８はスキャンテーブル回路７に順次アクセスを行
うことによって、その呼Ａの管理ポインタアドレスをそ
の呼Ａについてのパケット発生期待間隔時間を置いて順
次に読み出すことになる。

スキャン回路８はスキャンテーブル回路７を順次に読み
出し、それから読み出した管理ポインタアドレスで管理
ポインタ回路６を検索して管理ポインタを読み出し、そ
の内容から次に送信すべきパケットのパケットバッファ
回路２におけるバッファ領域アドレス（すなわちパケッ
ト列の先頭パケットのバッファ領域アドレス）を検索し
てデキュー回路３に通知する回路である。

以下９図面を参照しつつ本実施例装置の動作を説明する
。なお第９図にはこの実施例装置による管理体系の大略
的な撮念が示されており、以下の説明を理解する際の参
考とすることができる。

翌夏設定 まず呼が設定されると、呼制御プロセッサから制御回路
５に呼設定要求の通知がなされ、制御回路５はこれを受
信する（ステップ５１１）。この通知される情報要素と
しては。

■呼識別番号ＬＣＮ ■パケット発生期待間隔時間 である。

制御回路５はこれにより通知情報の呼識別番号Ｌ　ＣＮ
に対応させて管理ポインタ回路６に管理ポインタ領域を
確保し、その確保した管理ポインタ領域を初期化した後
に、ｉｌ知された情報の書込みを行う　（ステップ５１
２）。

バ立１」１１片 スイッチ回路網から逐次にパケットがエンキュー回路１
に到着すると、エンキュー回路１は空きバッファメモリ
４がら空きバッファ領域を獲得し。

パケットバッファ回路２の獲得空きバッファ領域に到着
パケットデータを書き込むとともに、制御回路５に対し
てはパケットの到着通知を行うと同時にそのパケットの
呼識別番号ＬＣＮ　（パケットヘッダに格納されている
）とエンキュー回路ｌが獲得した空きバッファ領域アド
レスとを通知する。

制御回路５はこれらの到着パケット情報を通知されると
（ステップ５３１）、到着パケットの呼識別番号ＬＣＮ
からそのパケットに対応した管理ポインタ回路６の管理
ポインタ領域アドレスを求め（ステップ５３２）、その
管理ポインタ領域の内容を更新する。

すなわち、その管理ポインタ領域のエンキュー済パケッ
ト数を一つインクリメントする（ステップ５３３）、そ
して先頭パケットのバッファ領域アドレス部が「空」か
否かを調べ（ステップ５３４）、「空」であれば到着パ
ケットのバッファ領域アドレスを先頭および最後尾パタ
ーンのバッファ領域アドレスとして設定しくステップ５
３５）。

後述のステップ３３８に移行する。

「空」でなければ、管理ポインタ領域からパケット列の
最後尾パケット（旧最後尾パケット）のバッファ領域ア
ドレスをフェッチ（読み出し）すると共に、管理ポイン
タ領域における旧最後尾パケットのバッファ領域アドレ
ス部の内容をステップＳ３１で通知されたエンキュー回
路ｌの使用するバッファ領域アドレスに更新（すなわち
書き換え）する（ステップ５３６）。

そしてフェッチした旧最後尾パケットのバッファ領域ア
ドレスを用いてパケットバッファ回路２にアクセスし、
そのバッファ領域アドレスに格納されているパケット（
すなわち同じ呼についての一つ前のサイクルでの最後尾
パケット）のポインタ部に、今回エンキュー回路１が使
用するバッファ領域アドレスを書き込む（ステップ５３
７）。

これにより２例えば第３図に示したように、前サイクル
のパケットと現サイクルのパケットとが前サイクルのパ
ケットのポインタ部でチエインされたこととなり、この
操作をパケット到着毎に行うことによってパケットバッ
ファ回路２において各１別にパケット列のチエインが形
成されていくことになる。

エンキュー回路１への書込みが完了したならば（ステッ
プ３３８）、制御回路５は次に到着パケットの管理ポイ
ンタ領域の登録フラグの状態を調べ（ステップ５３９）
、既登録であれば処理を終了しくステップＳ４１）、一
方、未登録であれば以下のスキャンテーブル登録処理を
行う。

スキャンテーブル登録処理では、制御回路５は到着パケ
ットの管理ポインタ領域からその到着パケットの次パケ
ット送出期待タイミング（時刻）を読み出し、スキャン
テーブル回路７におけるそのパケット送出期待タイミン
グ近くのエレメントに到着パケットの管理ポインタアド
レスを登録する（ステップ５４０）。

バ泣二乙上で１１呼 スキャンテーブル回路７に到着パケットの送出順序が順
次に登録されると２次にスキャン回路８はこのスキャン
テーブル回路７の内容を順次読出しによって読み出して
いく、この内容は管理ポインタ回路６の管理ポインタア
ドレスであり、スキャン回路８はこの読み出した管理ポ
インタアドレスを用いて管理ポインタ回路６から管理ポ
インタの内容を読み出し１次に送信すべきパケットのパ
ケットバッファ回路２のバッファ領域アドレスを決定し
、これをデキュー回路３に通知して送信開始指示を行う
、なお、ここで次に送信すべきパケットのバッファ領域
アドレスは、到着パケットのパケット列の先頭パケット
のバッファ領域アドレスである。

デキュー回路３は、この通知されたバッファ領域アドレ
スを用いてパケットバッファ回路２からパケットデータ
を読み出して伝送路に送信を開始すると共に、制御回路
５に対して、パケット送信開始通知と、送信パケットの
呼識別番号ＬＣＮおよびその使用バッファ領域アドレス
の通知とを行う。

制御回路５はこれらの情報を通知されると（ステップ５
５１）、通知情報中の呼識別番号ＬＣＮから送信パケッ
トの管理ポインタアドレスを求め（ステップ３５２）、
また送信済パケットのバッファ領域アドレスは空きバッ
ファ領域アドレスとして空きバッファメモリ４に返却す
る（ステップ５５３）、そしてステップＳ４２で求めた
管理ポインタアドレスを用いて管理ポインタ回路６の管
理ポインタにアクセスして、そのエンキュー済パケット
数の内容を一つデクリメントする（ステップ５５４）。

そして、管理ポインタ領域からパケット発生期待面隔時
間を読み出し、このパケット発生期待間隔時間をパケッ
ト送信実行時点の絶対時間に加算することによって次パ
ケット送出期待タイミングを求め、この求めた次パケッ
ト送出期待タイミングを管理ポインタ領域の次パケット
送出期待タイミング部にセットする（ステップ５５５）
。

さらに制御回路５は、当該管理ポインタ領域のエンキュ
ー済パケット数を調べ（ステップ５５６）、これが０の
場合には処理を終了し、一方、０となっていない場合に
は次の処理を行う。

すなわち管理ポインタ領域に格納された先頭パケットの
バッファ領域アドレスをフェッチしくステップ５５７）
、　　このバッファ領域アドレスのポインタ部の内容を
パケフトバソファ回路２から読み出す、これは現在の送
信パケットの内容でありそのポインタ部には送信パケッ
トにチエインされている次回に送信すべきパケットのバ
ッファ領域アドレスが格納されている。したがってこの
バッファ領域アドレスが次回送信時のパケット列の先頭
パケットのバッファ領域アドレスとなる。よってこの新
たな先頭パケットのバッファ領域アドレスを管理ポイン
タ領域の先頭パケットバッファ領域アドレス部にセント
して更新する（ステップＳ５８）。

そして管理ポインタ領域から次パケット送出期待タイミ
ングを読み出し、そのタイミング位置に相当するスキャ
ンテーブル回路７のエレメントにその管理ポインタアド
レスを登録する（ステップ３５９）。

狂脆盆称 呼解除時には、上位の呼制御プロセッサから呼解除要求
の通知が制御回路５に受信される（ステップ５２１）、
これにより制御回路５はその呼に関しての管理ポインタ
回路６の管理ポインタ領域を解放しくステップ５２２）
、処理を終了する（ステップ５２３）。

以上に説明したように９本実施例装置では、パケット通
信網内の遅延時間は、各中継ノードにおいて正規化、吸
収され、最終受信端においては最終受信ノード内の交換
遅延時間の揺らぎのみの吸収を実行するだけの処理で全
体の揺らぎ吸収が実現され、よって最終端の揺らぎ吸収
バッファ量の削減が可能になる。また従来のパケット網
では最終端の受信回路において網内の遅延時間揺らぎの
全体を吸収していたのに対し９本実施例では揺らぎ吸収
バンファの各ノードの伝送路送出待ち行列バッファ内に
分散配置し、網内金体の揺らぎ吸収バッファ量のハード
ウェア量を削減している。

なお伝送路送出待ち行列バッファの容量は本発明を通用
した場合も従来と比べて増加しない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、受信端におけるパケット到着の遅延時
間の揺らぎ幅の低減を図ることができそれにより受信端
の揺らぎ吸収バッファメモリの容量を大幅に削減するこ
とができる。また網内のトラヒックが遅延時間正規化さ
れることによりパケット網におけるトラヒック管理、輻
幀の防止等に対しても副次的な効果を奏することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原理説明図 第２図は本発明の一実施例としてのパケット送信装置を
示したプロ、り図 第３図は実施例装置におけるパケットバ、ファ回路での
記す、９方法を概念的に示した図。 第４図は実施例装置における制御回路で行われる呼設定
時の処理手順を示す流れ図。 第５図は同じく呼解除時の処理手順を示す流れ図５ 第６図は同じくパケット到着時の処理手順を示す流れ図 第７図は同しくパケット送信開始時の処理手順を示す流
れ図 第８図はスキャンテーブルの概念を説明するための図、
および 第９図は実施例における管理体系の大略的な概念を説明
する図である。 図において。 ｌ−エンキュー回路 ２−パケントバソファ回路 ３−デキュー回路 ４−空きパフファメモリ 制御回路 管理ポインタ回路 スキャンテーブル回路 スキャン回路 Ａｄｄｌ 二ＰｆｆＥ＋月１　；４Ｘ　Ｂ　ｔ￥ｊ、　Ｗ　Ｍ’２
　Ｅｆ’Ｉ　Ｏ第１図 ノマプットバッつ１可テｂての配４Ｌ５法の２ｓｑ６第
３図 呼股定倚のＣ理チ順 第４図 第５図 パフ−７ト至リプ１庁野の１ニアｖ−ｙ＋＋’Ａ第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 順次に入力されるパケットを一時的に蓄積するパケット
   蓄積手段（１１）と、 順次に入力されるパケットについて各通信別に待ち行列
   を形成する待ち行列手段（１２）と、各通信別に求めら
   れたパケット送出期待タイミングでパケットが送出され
   るように、該待ち行列中から次に送出すべきパケットを
   決定する送出パケット決定手段（１３）と、 該送出パケット決定手段（１３）により決定されたパケ
   ットを該パケット蓄積手段（１１）から読み出して送出
   するパケット送出手段（１４）とを具備してなるパケッ
   ト送信装置。