JPH02222340A - パケット交換機 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はパケット交換機、とくに、バイナリスイッチの
多段接続網を有するパケット交換機に関する。

（従来の技術） 従来の通話路設定方法について説明した文献としては、
岸本、桜井による「動的負荷分散制御による多段スイッ
チング回路の構成」電子情報通信学会技術報告５Ｅ８７
−６１　　（１９８７年）がある、これに記載の接続網
は、バイナリスイッチで構成されるベネス網の前半を分
散網に、また後半をルーティング網として使用する。入
力されるパケットを前半で均等に分散し、後半ではバイ
ナリスイッチがパケットのヘッダを読み取って送出する
セルフルーティングが行なわれる１分散網のバイナリス
イッチは、負荷分散のため、後段のスイッチの負荷を監
視する機能を有する。

（発明が解決しようとする課題） この監視機能によりバイナリスイッチは複雑な構成とな
っている。このバイナリスイッチはまた、パケットを多
重化して出力するためのバッファを有し、パケットを送
出する出力は、たとえ同一の呼についても一定でないこ
とがある。このため、同一呼のパケットが接続網におけ
る異なるバイナリスイッチの径路を通過することがある
。

そうすると、各スイッチのバッファの遅延時間も異なる
ので、網を通過したのちは、同一呼のパケットの順序が
逆転していることがあった。したがって、伝送径路の透
明度が損なわれるという問題が生じていた。

本発明はこの問題点を解決し、負荷分散のための監視に
よってもパケットの順序を保証するパケット交換機を提
供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は上述の目的を達成するために、同一の呼のパケ
ットには同じ径路を指定する構成をとっている６より詳
細には、伝送路よりパケットを入力する複数の入力手段
と、伝送路へパケットを出力する複数の出力手段と、複
数の入力手段と複数の出力手段との間に接続され、段間
のリンクによって複数段接続された複数のバイナリスイ
ッチを含む接続網とを有し、接続網は、パケットのヘッ
ダに従ってセルフルーティングにより複数の出力手段の
いずれかにパケットを転送する可能な複数の径路を複数
のバイナリスイッチに含むパケット交換機は、接続網に
接続されパケットに関連する呼単位に複数の径路のうち
の１つを選択する径路設定制御手段を有するものである
。

（作　用） 本発明によれば、径路設定手段は、パケットに関連する
呼単位に接続網における可能な複数の径路のうちの１つ
を選択する。接続網は、この選択された径路に従ってパ
ケットを出力手段までセルフルーティングさせる。これ
により、同じ呼について複数のパケットは接続網の同じ
径路を転送される。

（実施例） 次に添付図面を参照して本発明によるパケット交換機の
実施例を詳細に説明する。第１図は本発明によるパケッ
ト交換機の実施例を示す。本実施例のパケット交換機５
０は、パケットＰが到来すると、接続網の接続路すなわ
ち径路を指定するルーティングへラダＲＨをパケットＰ
に付加し、これによって網内をセルフルーティングさせ
ることにより、同じ呼のパケットＰには同じ径路を通過
させるものである。

本実施例のパケット交換機５０はスイッチ網［５ＮＷｌ
　　ｌを有し、これは、第１図に示すように多段接続さ
れたバイナリスイッチ（ＢＳＷＩ　３０で構成される８
ｘ８（入出力端子ａＮ・８）のベネス網である。スイッ
チｗ４１の入力側には、伝送路ＬＯ〜Ｌ７の受信線をそ
れぞれ収容した入力ポートｆＩｐＨＯ〜１７が、また出
力側には、伝送路ＬＯ〜Ｌ７の送信線をそれぞれ収容し
た出力ポート（ＯＰ）２０〜２７が接続されている６人
カポートｌＯ〜１７に入力されたパケットＰはスイッチ
網１によって出力ポート２０〜２７に転送される。

パケット交換機５０は、スイッチ網ｌに対応して設けら
れた径路設定プロセッサｆｃＰＵｌ　３２を有し、これ
は、伝送路ａを介して発呼端末または上位プロセッサ４
０と接続されている。プロセッサ３２はまた、網内のル
ーティングヘッダ表（ＨＭＡＰ）　３４８よびリンク使
用率表ｆＬＭＡＰ１３６にアクセスすることができる。

各入力ポートｌＯ〜１７は、ｂ線を介してルーティング
ヘッダ表３４にアクセスすることができる。

スイッチ網１は、各段が４個のバイナリスイッチ３０か
らなる５段（段数ｎ・５）のスイッチ段で構成されてい
る。したがって、その段間のリンク数は８であり、任意
の入出力ボート１０〜１７および２０〜２７を結ぶバイ
ナリスイッチ３０のリンクよりなる径路は４組、存在す
る。バイナリスイッチ３０は入出力数がそれぞれ２の単
位スイッチであり、バッファおよびスイッチプロセッサ
（図示せず）を有する。スイッチプロセッサは、入力さ
れるパケットＰをバッファに蓄積し、パケットＰのルー
ティングヘッダＲＨの示すリンクへパケットＰを出力す
るセルフルーティングを行なう。

径路設定プロセッサ３２は、パケットＰの入力に先立ち
、発信端末または上位プロセッサ４０が発信するアウト
バンド信号を伝送路ａより受信する。

このアウトバンド信号には、呼。を識別する論理チャネ
ル番号、呼の発信アドレスおよび着信アドレス、要求伝
送容量、許容遅延時間、許容パケット損失率などの情報
が含まれている。アウトバンド信号を受信したプロセッ
サ３２は、発着信アドレスより呼が入力される入力ボー
ト１０〜１７ｊ：ｉよび出力される出力ポート２０〜２
７を判別し１両者を結ぶ径路が設定可能か否かを、リン
ク使用率表３６より判断する。

リンク使用率表３６には、第５図に例示するように、プ
ロセッサ３２が割り当てたスイッチ網ｌにおける各リン
クの使用率Ｘ、すなわち伝送容量／リンク最大伝送容量
が記録されている。リンク使用率表３６については後述
する６プロセツサ３２は、リンク使用率表３６に要求伝
送量を通せる径路が記録されていれば、使用率表３６の
その径路の各リンク使用率に要求伝送量の使用率を加算
する。呼の解放時には、この加算した値をリンク使用率
表３６のその径路のリンク使用率から減算する。そして
、後述の方法により１つの径路を選択し、その径路の論
理値であるルーティングヘッダＲＨを作成する。

ルーティングヘッダ表３４には、第６図にその一例を示
すように、呼の論理チャネル番号＃０〜＃Ｎに対応して
ルーティングヘッダＲＨの値が記録されている。プロセ
ッサ３２は１選択した径路に対応する値にルーティング
ヘッダＲＨの値を変更する。

入力ポートｌＯ〜１７は、パケットＰが入力されると、
そのヘッダ部Ｈから論理チャネル番号を抽出する。入力
ボート１０〜１７のヘッダ添付部（図示せず）は、この
論理チャネル番号に基づいてｂ線よりルーティングヘッ
ダ表３４にアクセスする。これにより、ルーティングヘ
ッダ表３４から呼の論理チャネル番号に対応するルーテ
ィングヘッダの値が取り出される。入力ポートｌＯ〜１
７のヘッダ添付部は、これをパケットＰの先頭にルーテ
ィングへツブＲＨとして付加し、スイッチｍｌへ出力す
る。

スイッチ網ｌにおいて、パケットＰはルーティングヘッ
ダＲＨに基づいて網ｌ内をセルフルーティングされる。

したがってパケットＰは、プロセッサ３２がこのように
選択した出力ポート２０〜２７に転送される。出力ポー
ト２０〜２７はヘッダ削除部（図示せず）を有し、これ
は、スイッチ網ｌから入力されたパケットＰからそのル
ーティングヘゲＲＨを削除し、パケットＰを伝送路ＬＯ
〜Ｌ７に送出する。

径路設定方法としてこの実施例ではリンク使用率を用い
たが、バイナリスイッチ３０のバッファの使用率を用い
てもよい。具体的には、入出力ボート１０〜１７ｉ３よ
び２ａ〜２７の間の４通りの径路のそれぞれにおけるス
イッチ網ｌの最大バッファ使用率を求め、この値が最小
となる径路を選択する。径路のバッファ使用率は、径路
上のバッファのうちで使用率が最大であるものの値を用
いる。設定径路のバッファ使用率ｐｂに対して次式によ
り伝送割当て係数Ａｂを決定する。

Ａｂ＝に、、／Ｐｂ 要求伝送容量Ｃｄに対する設定径路への割当て伝送容量
Ｃａは次式で与えられる。

Ｃａ＝ＡｂｘＣｄ 第２図を参照して本実施例における径路設定方式の基本
アルゴリズムを説明する。プロセッサ３２は、呼の発生
か解放かをアウトバンド信号により監視している　ｔｌ
ｏｏ）、呼の発生であると、プロセッサ３２は、アウト
バンド信号に含まれる発信アドレスおよび着信アドレス
から、スイッチ網１の入力ポートｌＯ〜１７のうちの１
つ＃ｉと出力ポート２０〜２７のうちの１つ＃ｊの間の
径路を決定するｒ１０２）。ＮｘＮベネス網の場合、入
出力ポート＃ｉと＃　Ｊ　ヲ結フ１Ｍ　路ハ、２　（ｌ
ｏｇＮ−１）　通ｒ）存在する。ｌｏｇＮは２を底とす
る。第１図に示す実施例の場合。

Ｎ・８であり、径路は４通りある。これらをすべて、第
６図に例示するルーティングヘッダ表３４の形でリスト
アツブする。

ただしに２は補正係数である。

プロセッサ３２は次に、ルーティングヘッダ表３４とリ
ンク使用率衣３６を参照して、各径路に含まれるリンク
のうち使用率が最大のリンクの使用率をその径路の使用
率とし、その使用率が最小となる径路を１つ選択する　
＋１０４１゜最小使用率が等しい径路が複数存在する場
合は、それらのうちから１つをランダムに選択する。選
択した径路の余裕伝送容量が設定しようとする呼のため
の割当て伝送容量より小さい場合は、設定が不可能であ
るから、ステップ１０６でこの要求を満たすか否かを判
断する。要求を満たさないときは、プロセッサ３２は、
呼の発信元に、たとえば話中音などの使用中信号を送る
か、または上位のプロセッサ４０に径路設定が不可能で
ある旨を報告する　［１１０）。設定可能の場合、径路
設定プロセッサ３２は、ルーティングヘッダ表３４およ
び使用率表３６を変更する（１０８１゜ ところで、ステップＩＯ［＋にて呼の解放であるときは
、径路設定プロセッサ３２はルーティングヘッダ表３４
およびリンク使用率衣３６を変更しｆｌ１２ｉ、接続を
待つ呼があれば（１１４）、径路設定処理をステップ１
０２から実行する。待ち呼がなければ終了する。

このような基本アルゴリズムにおける処理１０２および
１０４と、リンク使用率衣３６について詳述する。まず
、入力ポート雲ｉと出力ボート杓を結ぶことが可能な全
径路の選択は、第３図のアルゴリズムに従う、スイッチ
網１におけるセルフルーティングのために必要なルーテ
ィングヘッダＲＨのビット数は、多段接続の段数ｎと等
しく、ＮｘＮベネス網の場合、（２ｘｌｏｇＮ−１）ビ
ットである０本実施例では、この値は「５」である、こ
のうち、下位の１ｏｇＮビット、すなわちこの例では３
ビツトは、出力ポートＩＩｊを示す。

まず、処理１２０で出力ポートＩＩｊのｌｏｇＮのビッ
ト表示を求め、これをＨｂとする。上位の（ｌｏｇＮ−
１）ビット、この例では２ビツトは径路数を示す、そこ
で、（ｌｏｇＮ−１）ビットで表わされるすべての組合
せを求め、この集合を（Ｈｆｌとする　（１２２）、次
に、集合（）Ｉｆ）のそれぞれの要素をＨｂの前に付加
して２（ＩｏｇＮ−１）通り、すなわち本実施例では４
通りのルーティングヘッダＲＨを作成し、これをプロセ
ッサ３２のメモリ（図示せず）に保存する　（１２４）
。

ルーティングヘッダＲＨを（ｈ””ｈ（２１ｏｇＮ−２
）　）とＩ 表記する。

リンク使用率衣３６の構成例を第５図に示す、リンク使
用率衣３６は、個々のリンクの使用率の値Ｘ（ｎ、　ｍ
）をバイナリスイッチ３０の段数ｎとリンク番号ｍで表
わしている。

次に、スイッチ網１における径路の使用率の決定方法に
ついて第４図を参照して説明する。プロセッサ３２はま
ず、使用率を知りたい径路についてルーティングヘッダ
（ｈ””ｈ（２ｉｏｇＮ−２）　）のうちＬ の１つを読み出す（１３０）。次に、使用率を知りたい
径路に属するすべてのリンクの使用率をそれぞれリンク
使用率衣３６から読み出す（１３２）、さらに、この読
み出したリンク使用率のうちの最大値の値ＷＡＸをこの
径路の使用率とする　（１３４）、すなわち、使用率を
知りたい径路上の最もネックとなるリンクの使用率をそ
の径路の代表値とする。最後に、これらのルーティング
ヘッダと最大値ＭＡＸをメモリに記・ｍする　１１３６
）、以上の処理を、第２図の処理１０２で抽出された入
力ポート＃ｌと出力ポート＃Ｊを結ぶことが可能な全径
路について実行する。

ここで、伝送容量の割当て量Ｃａは、呼の設定要求側か
ら出される要求伝送容量ｃｄに係数Ａを乗じた値に等し
い。すなわち、 Ｃａ＝ＡｘＣｄ ただし係数Ａは、バースト係数をＫｂ、許容遅延時間を
Ｋｄ、許容パケット損市区をＫｌ、補正係数をに１とす
ると、 Ａ＝Ｋｌ／　ｆＫｂ、　Ｋｄ、　Ｋｌｌである。このよ
うに径路に対する伝送容量の割当て量Ｃａを安全側に設
定する。

なお、このような径路設定アルゴリズムは、スイッチ内
の径路設定のみならず、ノード内の径路設定やネットワ
ーク内の径路設定（フロー制御）にも適用可能である。

（発明の効果） このように本発明によれば、呼単位に１つの径路を設定
するので、スイッチを構成するバイナリスイッチの構成
が単純であり、同一呼に属するパケットの時間順序がス
イッチ網内で逆転することがない、また、スイッチ固有
のプロセッサにより接続処理を実行するので、径路設定
処理に要する負荷が分散される。さらに、リンク使用率
の推定による径路設定アルゴリズムを用いた場合は、任
意の入出力を結ぶ径路が複数存在するバイナリスイッチ
多段接続型のスイッチならば、適用可能であり、汎用性
が高く、リンク使用率監視のためのハードウェア的な構
成が簡略である。

プロセッサが呼接続要求側の品質要求値に基づき係数Ａ
を求めて伝送容量を割り当てる構成をとる場合は、呼接
続要求側の品質要求に応えつつ、効率的なスイッチ網を
使用することができる。さらに、リンク使用率推定によ
る径路設定に加え、バッファ使用率監視により係数Ａｂ
を求めて伝送容量を求める構成の場合は、実際の網使用
状況をフィードバックした効率的なスイッチ網が実現さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパケット交換機の実施例を示す中
継方式図、 第２図は、第１図に示す実施例に適用される最適径路決
定の基本アルゴリズムの例を示すフロー図、 第３図は同実施例に適用されるルーティングヘッダ抽出
のアルゴリズムの例を示すフロー図、 第４図は同実施例に適用される径路の使用率を決定する
アルゴリズムの例を示すフロー図、第５図は同実施例に
おけるリンク使用率表の例を示す図。 第６図は同実施例におけるルーティングヘッダ表の例を
示す図である。 主　部　の、′″′の説明 、スイッチ網 、入力ポート 、出力ボート 、バイナリスイッチ 、径路設定プロセッサ 、ルーテイングヘツタ表 リンク使用率表 発呼端末／上位プロセッサ パケット交換機 伝送路 ヘッダ パケット ルーティングヘッダ １　、　、　。 ｌＯ〜１７゜ ２０〜２７゜ ３０、　　、　　。 ３２、　。 ３４、　　、　　。 ３６、　。 ４０、　　、　　、　　。 ５０、、。 ａ、ＬＯ〜Ｌ７゜ Ｈ，、、。 ｐ、　　、　　、　　。 ＲＨ，、、。 第 図 才蚤子らイえＷ４牢ブ」酬プルブ′９ズ′ム第４図 ルーアインクヘッダ１出よのアルボ’）ズム。 第 図 ルーダインタ゛へ・°ツタ 第６図 手続７市正書 平成元年５月１０日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、伝送路よりパケットを入力する複数の入力手段と、 伝送路へパケットを出力する複数の出力手段と、 該複数の入力手段と該複数の出力手段との間に接続され
   、段間のリンクによって複数段接続された複数のバイナ
   リスイッチを含む接続網とを有し、 該接続網は、前記パケットのヘッダに従ってセルフルー
   ティングにより前記複数の出力手段のいずれかに該パケ
   ットを転送する可能な複数の径路を前記複数のバイナリ
   スイッチに含むパケット交換機において、該交換機は、 前記接続網に接続され、前記パケットに関連する呼単位
   に前記複数の径路のうちの１つを選択する径路設定制御
   手段を有することを特徴とするパケット交換機。 ２、請求項１に記載の交換機において、 該交換機は、前記複数のバイナリスイッチ間を結ぶリン
   クのリンク使用率を記録するリンク使用率表を有し、 前記径路設定制御手段は、該リンク使用率表を参照して
   、前記径路に含まれるリンクについてリンク使用率の最
   大値を該径路のリンク使用率とし、前記複数の入力手段
   の１つと前記複数の出力手段のいずれかとを結ぶ可能な
   複数の径路のうちリンク使用率が最小の径路を選択する
   ことを特徴とするパケット交換機。 ３、請求項１に記載の交換機において、 該交換機は、前記複数のバイナリスイッチのバッファ使
   用率を記録するバッファ使用率表を有し、 前記径路設定制御手段は、該バッファ使用率表を参照し
   て、前記径路に含まれるバイナリスイッチについてバッ
   ファ使用率の最大値を該径路のバッファ使用率とし、前
   記複数の入力手段の１つと前記複数の出力手段のいずれ
   かとを結ぶ可能な複数の径路のうちバッファ使用率が最
   小の径路を選択することを特徴とするパケット交換機。 ４、請求項２または３に記載の交換機において、前記径
   路設定制御手段は、前記選択された径路の余裕伝送容量
   が要求伝送容量より小さいと、該選択された径路に関連
   する呼の設定要求元に該呼の設定が不能である旨を通知
   することを特徴とするパケット交換機。 ５、請求項１に記載の交換機において、 前記径路設定制御手段は、前記径路の選択後、呼を表わ
   す論理チャネルと該選択された径路を示すルーティング
   ヘッダとの対応表を作成し、前記複数の入力手段は、パ
   ケットが入力されると、該パケットの論理チャネルに対
   応する前記ルーティングヘッダを前記対応表から索引し
   、該索引されたルーティングヘッダを該パケットの先頭
   に付加して前記接続網に入力し、 該接続網は、前記ルーティングヘッダに基づいて前記入
   力されたパケットを該ルーティングヘッダの示す径路に
   セルフルーティングさせることを特徴とするパケット交
   換機。 ６、請求項２に記載の交換機において、前記径路設定制
   御手段は、前記径路を選択すると、前記リンク使用率表
   に伝送容量に対するリンク使用率を加算し、該選択した
   径路を解放すると、該リンク使用率表より前記リンク使
   用率を減算することを特徴とするパケット交換機。 ７、請求項３に記載の交換機において、前記径路設定制
   御手段は、前記径路を選択すると、前記バッファ使用率
   表に伝送容量に対するバッファ使用率を加算し、該選択
   した径路を解放すると、該バッファ使用率表より前記バ
   ッファ使用率を減算することを特徴とするパケット交換
   機。 ８、請求項１に記載の交換機において、前記径路設定制
   御手段は、前記選択された径路に割り当てる伝送容量を
   Ｃａ、接続要求元からの要求伝送容量をＣｄ、バースト
   係数をＫｂ、遅延時間係数をＫｄ、パケット損失率をＫ
   ｌ、補正係数をＫ＿１として、次式Ｃａ＝（Ｋ＿１ｘＣ
   ｄ）／（Ｋｂ．Ｋｄ．Ｋｌ）に従って伝送容量の割当て
   を行なうことを特徴とするパケット交換機。 ９、請求項３に記載の交換機において、前記径路設定制
   御手段は、前記選択された径路に割り当てる伝送容量を
   Ｃａ、接続要求元からの要求伝送容量をＣｄ、バッファ
   使用率をＰｂ、補正係数をＫ＿２として、次式 Ｃａ＝（Ｋ＿２ｘＣｄ）／Ｐｂ に従う伝送容量を前記径路に割り当てることを特徴とす
   るパケット交換機。