JPH05268251A - Packet switching system - Google Patents

Packet switching system

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Publication number
JPH05268251A
JPH05268251A JP6306292A JP6306292A JPH05268251A JP H05268251 A JPH05268251 A JP H05268251A JP 6306292 A JP6306292 A JP 6306292A JP 6306292 A JP6306292 A JP 6306292A JP H05268251 A JPH05268251 A JP H05268251A
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JP
Japan
Prior art keywords
stage
output
switch
cell
input
Prior art date
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Pending
Application number
JP6306292A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiko Kuroda
敬子 黒田
Toshiya Ouchi
敏哉 大内
Shiro Tanabe
史朗 田辺
Kaoru Aoki
薫 青木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP6306292A priority Critical patent/JPH05268251A/en
Publication of JPH05268251A publication Critical patent/JPH05268251A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a constitution system for a highly-efficient large-capacity exchange realizing a low cell losing rate, a low call loss probability and a small delay time characteristic in a communication network, especially that using ATM. CONSTITUTION:In an ATM three-stage switch, a first stage unit switch 101 is provided with a common buffer 105 and a control circuit 106 controlling the distribution of cells to a second stage unit switch, and a third stage switch 103 is provided with an order control circuit 108 correcting cell order inversion. Consequently, a load can equally be distributed to the second stage unit switch so that a cell loss rate at the second stage unit switch can be lowered. Besides, even in the case of the order inversion of the cells generated by the difference of routes inside the switch at respective cells, the quantity of inversion is reduced so that a buffer quantity needed for order control can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、パケットスイッチング
システムに関し、更に詳しくは、非同期転送モード(A
TM:Asynchronous Transfer
Mode)の通信網に適用されるパケットスイッチング
システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a packet switching system, and more particularly to an asynchronous transfer mode (A
TM: Asynchronous Transfer
The present invention relates to a packet switching system applied to a (Mode) communication network.

【0002】[0002]

【従来の技術】次世代の有力な通信方式として各種の研
究機関で検討が進められているATM網においては、情
報が固定長のパケット(以下「セル」と述べる)形式で
伝送され、伝送速度の異なる各種メディア(音声、画
像、データ等)の情報通信が行われる。
2. Description of the Related Art In an ATM network, which is being studied by various research institutes as a next-generation powerful communication system, information is transmitted in a fixed-length packet (hereinafter referred to as "cell") format, and a transmission speed is set. Various types of media (voice, image, data, etc.) are used for information communication.

【0003】ATM網では、時分割することなく、非同
期にセルの伝送と交換動作が行われるため、ATM交換
機の同一出力回線に対して、同時刻に多数のセルが集中
する場合がある。集中時にセルが紛失しないように、A
TM交換機では、各出力回線対応にバッファメモリを設
置し、セルの一部をそこで待たせるようにしているが、
設置できるバッファメモリ容量には限界があるため、セ
ルの紛失を完全に回避することは困難である。
In the ATM network, since the cells are asynchronously transmitted and exchanged without time division, a large number of cells may be concentrated on the same output line of the ATM switch at the same time. A so that cells are not lost when concentrated
In the TM switch, a buffer memory is installed for each output line so that a part of the cell can be kept waiting there.
Since there is a limit to the buffer memory capacity that can be installed, it is difficult to completely avoid the loss of cells.

【0004】大容量の交換システムは、一般に、複数の
単位スイッチを多段接続することにより構成される。多
段接続の形態としては、例えば、それぞれがm×kの入
出力(m本の入力とk本の出力)を備えるn台の単位ス
イッチを並列に配列して1段目スイッチ群を構成し、n
×yの単位スイッチをk台並列配置して2段目スイッチ
群を構成し、k×gの単位スイッチをy台並列配置して
3段目スイッチ群を構成し、1段目と2段目の単位スイ
ッチ群間、及び2段目と3段目の単位スイッチ群間をそ
れぞれ交互に接続することにより、mn×gyの大容量
の交換機が構成される。
A large-capacity exchange system is generally constructed by connecting a plurality of unit switches in multiple stages. As a form of multi-stage connection, for example, n unit switches each having m × k inputs / outputs (m inputs and k outputs) are arranged in parallel to form a first-stage switch group, n
Xy unit switches are arranged in parallel to form a second-stage switch group, and y unit kxg unit switches are arranged in parallel to form a third-stage switch group. By alternately connecting the unit switch groups and the second and third unit switch groups, a mn × gy large-capacity switch is configured.

【0005】上記多段接続形態をATM交換機に適用し
た場合、交換機の出力回線となる3段目の単位スイッチ
の出力回線のみならず、1段目と2段目の各単位スイッ
チの出力回線においてもセル紛失が発生することにな
る。従って、1台の単位スイッチで構成した交換機と同
一のセル紛失率を実現するためには、入出力回線の利用
率を低く設定せざるを得ない。その結果、回線当たりの
スループットが減少し、呼損率が増加する。逆に、1台
の単位スイッチで構成した交換機と同一の呼損率を得る
ためには、多数のスイッチを用意する必要があり、ハー
ドウェア量が増大する。尚、上記したセル紛失率はメデ
ィアによって異なり、例えば、高速の呼、および、セル
到着がバースト的(集団的)になる呼(例えば、動画像
呼、高速データ転送呼など)程、紛失率が大きくなる。
When the above multi-stage connection form is applied to an ATM switch, not only in the output line of the unit switch in the third stage, which is the output line of the switch, but also in the output line of each unit switch in the first and second stages. Cell loss will occur. Therefore, in order to realize the same cell loss rate as that of the exchange configured by one unit switch, the utilization rate of the input / output line must be set low. As a result, the throughput per line decreases and the call loss rate increases. On the contrary, in order to obtain the same call loss rate as that of the exchange configured by one unit switch, it is necessary to prepare a large number of switches, which increases the amount of hardware. The above-mentioned cell loss rate differs depending on the medium. For example, a higher-speed call and a call in which cell arrivals are bursty (collective) (for example, a video call, a high-speed data transfer call, etc.) have a higher loss rate. growing.

【0006】上記問題を解決するため、電子情報通信学
会技術研究報告SSE89−173「大規模ATMスイ
ッチにおける制御方式の検討」において、セルの宛先と
は無関係に、1段目のスイッチの入出力回線の接続パタ
ーンを、時間経過に従って変更する方式が提案されてい
る。この方式では、例えば、1段目スイッチの入力回線
1と接続する出力回線を、1クロックサイクルで、回線
番号1、2、3、……、m、1、2、……の順で変更す
る。ここで言う「1クロック」は、1個のセルをの転送
に要する時間を意味し、例えば回線速度が156Mbp
sの場合、1クロックは約2.7μsecとなる。
In order to solve the above-mentioned problem, in the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Technical Report SSE89-173 "Examination of control method in large-scale ATM switch", the input / output line of the first stage switch is irrelevant regardless of the cell destination. A method has been proposed in which the connection pattern is changed over time. In this method, for example, the output line connected to the input line 1 of the first-stage switch is changed in the order of line numbers 1, 2, 3, ..., M, 1, 2, ... In one clock cycle. .. "1 clock" here means the time required to transfer one cell, and for example, the line speed is 156 Mbp.
In the case of s, one clock is about 2.7 μsec.

【0007】上記方式によれば、1段目のスイッチの或
る入力回線に集団的にセルが到着した場合でも、これら
のセルは2段目の複数のスイッチに分散して出力される
ため、2段目の特定の単位スイッチにセルが集団的に到
着する確率が低下し、2段目スイッチにおけるセルの紛
失率を低下させることができる。また、1段目の各スイ
ッチにおいて、同一の出力回線に複数の入力回線が同時
に接続されることのないように、入出力接続パターンを
決めることによって、1段目のスイッチにおけるセルの
衝突を回避し、それに伴うセルの紛失を防止することが
できる。
According to the above method, even when cells collectively arrive at a certain input line of the first stage switch, these cells are distributed and output to the plurality of second stage switches. The probability that the cells collectively arrive at the specific unit switch in the second stage is reduced, and the loss rate of cells in the second stage switch can be reduced. Also, in each switch in the first stage, by avoiding simultaneous connection of multiple input lines to the same output line, the input / output connection pattern is determined to avoid cell collision in the switch in the first stage. However, it is possible to prevent the loss of cells associated therewith.

【0008】尚、2段目のスイッチでは、入力セルの宛
先に応じたスイッチングが行われる。また、3段目のス
イッチでは、セルごとに経路が異なったために生ずるセ
ル順序の逆転を補正するための順序制御を行う。この順
序制御では、スイッチ内で先行セルを追い越したセルを
1時的にバッファに格納しておき、ATMスイッチへの
到着順に従ってセルが出力されるように、セルの読み出
しを行う。
The second stage switch performs switching according to the destination of the input cell. In addition, the third-stage switch performs order control for correcting inversion of the cell order caused by a different path for each cell. In this sequence control, cells that have passed the preceding cell in the switch are temporarily stored in a buffer, and the cells are read out so that the cells are output in the order of arrival at the ATM switch.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】然るに、上記従来方式
は、1段目の各スイッチに、入力回線に集団的に到着し
たセルを2段目の複数のスイッチに分配する機能を与え
ているが、1段目の複数のスイッチから2段目の特定の
スイッチへのセル集中の問題について考慮していない。
例えば、1段目のn台の単位スイッチから2段目の特定
の単位スイッチに、該スイッチの特定の出力回線に出力
すべきセルが集中した場合、2段目の複数のスイッチに
おける負荷が不均一になり、待ち行列の長さに大きな差
を生ずる。その結果、2段目のスイッチでセル紛失率が
増加したり、1つの回線での遅延時間と他の回線での遅
延時間との差が大きくなり、3段目のスイッチで順序制
御に要するバッファ量が大きくなるという問題が発生す
る。逆に、低セル紛失率やバッファ量の削減を実現する
ためには、設定する回線利用率を低くしなければなら
ず、これは呼損率の増大という問題につながる。
However, in the above conventional method, each switch in the first stage is provided with a function of distributing cells that have collectively arrived at the input line to a plurality of switches in the second stage. The problem of cell concentration from a plurality of switches in the first stage to a specific switch in the second stage is not considered.
For example, if cells to be output to a specific output line of the switch from the n unit switches of the first stage are concentrated on the specific unit switch of the second stage, the load on the plurality of switches of the second stage becomes unbalanced. It becomes uniform and makes a large difference in queue length. As a result, the cell loss rate increases in the second-stage switch, the difference between the delay time in one line and the delay time in another line increases, and the buffer required for sequence control in the third-stage switch increases. The problem that the amount becomes large occurs. On the contrary, in order to realize the low cell loss rate and the reduction of the buffer amount, the line utilization rate to be set must be lowered, which leads to an increase in the call loss rate.

【0010】本発明の目的は、セル紛失率および呼損率
の小さい改良されたパケットスイッチングシステムを提
供することにある。本発明の他の目的は、遅延時間特性
の改良された大容量のパケットスイッチングシステムを
提供することにある。
It is an object of the present invention to provide an improved packet switching system having a low cell loss rate and a call loss rate. It is another object of the present invention to provide a large capacity packet switching system with improved delay characteristics.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明のパケットスイッチングシステムでは、1段
目の複数の単位スイッチから到着するセルが2段目の特
定の単位スイッチに集中しないように、1段目の各単位
スイッチが出力セルを2段目単位スイッチに分配するよ
うにしたことを特徴とする。具体的には、例えば、1段
目の各単位スイッチが複数の入力線から入力されたセル
をバッファリングし、1クロックサイクルで複数の出力
回線にシーケンシャルに分配する。さらに、クロック毎
に、および、並列配列されている1段目の各単位スイッ
チ毎に、セル分配サイクルの開始位置となる出力回線を
変える。
In order to solve the above problems, in the packet switching system of the present invention, cells arriving from a plurality of unit switches in the first stage are not concentrated in a specific unit switch in the second stage. In addition, each unit switch of the first stage distributes the output cell to the unit switch of the second stage. Specifically, for example, each unit switch in the first stage buffers cells input from a plurality of input lines and sequentially distributes the cells to a plurality of output lines in one clock cycle. Further, the output line that is the starting position of the cell distribution cycle is changed for each clock and for each unit switch of the first stage arranged in parallel.

【0012】[0012]

【作用】本発明によるパケットスイッチングシステムに
よれば、並列配置された1段目のn台の単位スイッチ
が、それぞれ入力セルをバッファリングした後、2段目
のm台のスイッチにシーケンシャルにセルを分配するよ
うになっているため、1段目の特定の単位スイッチに集
団的にセルが到着した場合でも、これらのセルは2段目
の特定の単位スイッチに集中することはない。また、1
段目の各単位スイッチ毎に、セルの分配サイクルの開始
位置が変えてあるため、2段目の特定の単位スイッチで
のセルの集中と、それに伴うセル紛失、到達順序の逆転
量を小さくでき、3段目の単位スイッチに用意すべきバ
ッファメモリ容量の増加を抑制することができる。
According to the packet switching system of the present invention, the n first-stage unit switches arranged in parallel buffer the input cells respectively, and then sequentially add the cells to the second-stage m switches. Since the cells are distributed, even when the cells collectively arrive at the specific unit switches on the first stage, these cells are not concentrated on the specific unit switches on the second stage. Also, 1
Since the start position of the cell distribution cycle is changed for each unit switch in the second stage, the concentration of cells in the specific unit switch in the second stage, the resulting cell loss, and the reversal of the arrival order can be reduced. It is possible to suppress an increase in the buffer memory capacity to be prepared for the third-stage unit switch.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0014】第1実施例: (1)セルフォーマットの構成 図2は、ATM網で伝送される固定長のパケット(以
下、セルという)の構成を示す。伝送路上を流れるセル
201は53バイトの長さを有し、5バイトのヘッダ
と、48バイトの情報部とからなる。上記ヘッダは、V
CI(Virtual Channel ID)及び、VPI(Virtual P
ath ID)情報を含み、このVCI及び、VPI情報に
基づいてスイッチ内でのルーティング制御が行われる。
First Embodiment: (1) Structure of Cell Format FIG. 2 shows the structure of a fixed-length packet (hereinafter referred to as a cell) transmitted in an ATM network. The cell 201 flowing on the transmission path has a length of 53 bytes and is composed of a 5-byte header and a 48-byte information section. The header is V
CI (Virtual Channel ID) and VPI (Virtual P
ath ID) information, and routing control in the switch is performed based on this VCI and VPI information.

【0015】本発明のパケットスイッチングシステムで
は、1段目の各単位スイッチがヘッダ変換機能を有し、
入力セル201に付加ヘッダ203を追加する。付加ヘ
ッダは、シーケンス番号(以下、「S.No.」と示
す)と、1段目の単位スイッチの識別番号(「S」)
と、最終段(3段目)の単位スイッチに識別番号(「S
3」)と、出力回線番号(「H」)と、タイムスタンプ
(「TS])とからなる。
In the packet switching system of the present invention, each unit switch in the first stage has a header conversion function,
The additional header 203 is added to the input cell 201. The additional header includes a sequence number (hereinafter referred to as “S.No.”) and an identification number (“S”) of the first-stage unit switch.
And the identification number ("S
3 ”), an output line number (“ H ”), and a time stamp (“ TS ”).

【0016】本発明では、2段目の複数の単位スイッチ
にできるだけ均等に負荷が分散されるようにするため
に、同一のVCIを持つ複数のセルを、異なった経路を
通して最終段の出力回線に送る。経路の違いによるスイ
ッチ内でのセル順序の逆転が生じる可能性があるため、
3段目の各単位スイッチにおいて、入力セルに付加され
た「S.No.」及び、「TS」に基づいてセル順序の補
正を行う。また、1段目から3段目の各単位スイッチ
は、入力セルの付加ヘッダに含まれる「S」、「S
3」、「H」の内容に基づいて、ルーティング動作を行
う。
In the present invention, in order to distribute the load to the unit switches in the second stage as evenly as possible, a plurality of cells having the same VCI are connected to the output line in the final stage through different routes. send. Since the order of cells in the switch may be reversed due to the difference in the route,
In each unit switch of the third stage, the cell order is corrected based on "S.No." and "TS" added to the input cell. Further, each of the unit switches in the first to third stages includes “S” and “S” included in the additional header of the input cell.
The routing operation is performed based on the contents of "3" and "H".

【0017】(2)交換機の構成と動作 図1は、本発明による3段の複数の単位スイッチからな
るATMスイッチの構成を示す。各段は、それぞれ並列
配置された複数個の単位スイッチ101−1〜101−
n、102−1〜102−m、103−1〜103−n
からなる。
(2) Configuration and operation of switchboard FIG. 1 shows the configuration of an ATM switch composed of a plurality of three-stage unit switches according to the present invention. Each stage has a plurality of unit switches 101-1 to 101- arranged in parallel.
n, 102-1 to 102-m, 103-1 to 103-n
Consists of.

【0018】1段目の単位スイッチ群101−1〜10
1−nは、任意の入力回線群104−1〜104−nか
らの入力セルを、任意の出力回線群109−1〜109
−nの所定の出力回線に接続するために、図2に示した
入力セル201にヘッダ変換を施し、内部セル202の
形式とした後、2段目の単位スイッチ群にそれぞれの負
荷が均等になるように分配する。
First-stage unit switch groups 101-1 to 10-10
1-n designates input cells from arbitrary input line groups 104-1 to 104-n as arbitrary output line groups 109-1 to 109
In order to connect to the predetermined output line of −n, the input cell 201 shown in FIG. 2 is subjected to header conversion to form the internal cell 202, and then the respective load is evenly distributed to the second-stage unit switch group. Distribute so that

【0019】2段目の単位スイッチ群102−1〜10
2−mは、1段目の単位スイッチ群から入力されたセル
202の付加ヘッダ部203が示すルート情報に基づい
て、目的出力回線が収容されている特定の3段目スイッ
チに上記セルを送出する。3段目の単位スイッチ群10
3−1〜103−nは、前段スイッチ群から送られて来
たセル202の順序制御を行い、付加ヘッダ部203を
除去して伝送路上のセルフォーマット201に戻した
後、各セルを目的の出力回線に送出する。
Second-stage unit switch groups 102-1 to 10-10
2-m sends the cell to a specific third-stage switch accommodating the target output line based on the route information indicated by the additional header section 203 of the cell 202 input from the unit switch group of the first stage. To do. Third stage unit switch group 10
3-1 to 103-n perform order control of the cell 202 sent from the preceding stage switch group, remove the additional header section 203 and return to the cell format 201 on the transmission path, and then set each cell to the target. Send to the output line.

【0020】図3は、1段目の単位スイッチ101を構
成する共通バッファ部105と制御回路部106の詳細
を示す。m本の入力回線104から並列的に入力された
セルは、MUX301によって多重化され、ヘッダ変換
回路302に向かう。
FIG. 3 shows the details of the common buffer section 105 and the control circuit section 106 which constitute the first-stage unit switch 101. The cells input in parallel from the m input lines 104 are multiplexed by the MUX 301 and headed for the header conversion circuit 302.

【0021】ヘッダ変換回路302は、遅延素子30
6、レジスタ307、付加ヘッダテ−ブル308、クロ
ック制御部309、TSカウンタ310、空きセル判定
部311、S.Noカウンタ312から成る。MUX3
01から入力されたセル情報は、遅延素子306を介
し、レジスタ7に送られる。また、同セル情報のうち、
VCI及び、VPIフィールドの内容は、付加ヘッダテ
−ブル308、TSカウンタ310、空きセル判定部3
11、S.Noカウンタ312に供給される。
The header conversion circuit 302 includes a delay element 30.
6, register 307, additional header table 308, clock control unit 309, TS counter 310, empty cell determination unit 311, S.S. It consists of a No counter 312. MUX3
The cell information input from 01 is sent to the register 7 via the delay element 306. Also, of the same cell information,
The contents of the VCI and VPI fields are as follows: additional header table 308, TS counter 310, empty cell determination unit 3
11, S.S. It is supplied to the No counter 312.

【0022】付加ヘッダテ−ブル308からは、上記V
CI情報に基づいたルート情報(「S」,「S3」,
「H」)が読み出される。
From the additional header table 308, the above V
Route information (“S”, “S3”, based on CI information,
“H”) is read.

【0023】クロック制御部309は、1クロックごと
にTSカウンタ310へ信号を送る。TSカウンタ31
0は現在時刻を記憶しており、クロック制御部309か
ら信号が来ると、現在時刻を改定(カウントアップ)す
る。そして、VPI及び、VCI情報の入力を読み出し
信号とし、現在時刻を入力セルの「TS」として読み出
す。
The clock controller 309 sends a signal to the TS counter 310 every clock. TS counter 31
0 stores the current time, and when a signal comes from the clock control unit 309, the current time is revised (counted up). Then, the input of the VPI and VCI information is used as a read signal, and the current time is read as the “TS” of the input cell.

【0024】空きセル判定部311は上記VCI、VP
I情報により入力セルが空きセルか否かの判定をし、空
きセルではなかったときに、S.Noカウンタ312及
び、出力制御回路5にセル入力信号を送る。S.Noカ
ウンタ312は、交換機の出回線109の番号別に
「S.No」を管理しており、セル入力信号を受信する
と、上記VCI情報に基づいて出回線対応の「S.N
o」を読み出し、これをカウントアップして出力すると
共に、更新された「S.No」を元のアドレス位置に記
憶する。
The empty cell determination unit 311 uses the above VCI and VP.
It is determined whether the input cell is an empty cell based on the I information. A cell input signal is sent to the No counter 312 and the output control circuit 5. S. The No. counter 312 manages “S.No” for each number of the outgoing line 109 of the exchange, and when receiving the cell input signal, “SN.” Corresponding to the outgoing line is received based on the VCI information.
"o" is read out, and this is counted up and output, and the updated "S.No" is stored in the original address position.

【0025】上記ルート情報(「S」、「S3」、およ
び「H」)、「TS」、及び、「S.No」は、レジス
タ307に転送され、前記多重化装置301から出力さ
れ、遅延素子306を介しレジスタ307に送られたセ
ルのヘッダ部に付加される。
The route information (“S”, “S3”, and “H”), “TS”, and “S.No” are transferred to the register 307, output from the multiplexer 301, and delayed. It is added to the header portion of the cell sent to the register 307 via the element 306.

【0026】レジスタ307において、付加ヘッダ付き
となったセル(202)は共通バッファ303に入力さ
れる。共通バッファ303は、1クロックサイクル内に
到達する複数のセルを一時的に格納し、これらのセルを
DMUX304に出力する。共通バッファ303におけ
るセルの格納および、読み出しは、出力制御回路305
により与えられる書き込みアドレス(「W/A」)及
び、読み出しアドレス(「R/A」)に従って行われ
る。
In the register 307, the cell (202) with an additional header is input to the common buffer 303. The common buffer 303 temporarily stores a plurality of cells that arrive within one clock cycle, and outputs these cells to the DMUX 304. The output control circuit 305 stores and reads cells in the common buffer 303.
The write address (“W / A”) and the read address (“R / A”) given by

【0027】出力制御回路305は、空アドレスFIF
O313、セレクタ314、及び、317、各出力回線
109対応の同期合わせ用バッファ315、及び、R/
A格納用バッファ316、回線選択回路318、クロッ
ク制御部319、読み出しクロック320とからなる。
前述の空きセル判定部311から送られたセル入力信号
は、回線選択回路318及び、空きアドレスFIFO3
13に送られる。
The output control circuit 305 uses the empty address FIF.
O313, selectors 314 and 317, a synchronization buffer 315 corresponding to each output line 109, and R /
It is composed of an A storage buffer 316, a line selection circuit 318, a clock control unit 319, and a read clock 320.
The cell input signal sent from the empty cell determination unit 311 is the line selection circuit 318 and the empty address FIFO3.
Sent to 13.

【0028】空きアドレスFIFO313はセル入力信
号を受信すると「W/A」を読み出し、共通バッファ3
03へ送る。また、同「W/A」はデータとして、セレ
クタ314を介し同期合わせ用バッファ315にも送ら
れ、回線選択回路318により与えられる回線番号に従
い、格納される。
Upon reception of the cell input signal, the vacant address FIFO 313 reads "W / A", and the common buffer 3
Send to 03. The "W / A" is also sent as data to the synchronization buffer 315 via the selector 314 and stored according to the line number given by the line selection circuit 318.

【0029】クロック制御部319は、各クロックサイ
クルの開始タイミングで初期値更新信号及び、読み出し
信号を発生し、それぞれ回線選択回路318、同期合わ
せ用バッファ315へ送る。回線選択回路318は、回
線No.カウンタ321と、初期値テーブル322から
なる。初期値テーブル322は、上記初期値更新信号に
応答して、初期値を発生し、回線No.カウンタ321
は、上記初期値で示される回線番号を起点として、1サ
イクル分の回線番号を順次にセレクタ314へ出力す
る。これらの回線番号の出力は、空きセル判定部311
から出力制御回路305に出力されるセル入力信号に同
期して行われる。
The clock controller 319 generates an initial value update signal and a read signal at the start timing of each clock cycle and sends them to the line selection circuit 318 and the synchronization buffer 315, respectively. The line selection circuit 318 detects the line number. It comprises a counter 321 and an initial value table 322. The initial value table 322 generates an initial value in response to the initial value update signal, and the line No. Counter 321
Starts from the line number indicated by the initial value and sequentially outputs the line number for one cycle to the selector 314. These line numbers are output by the empty cell determination unit 311.
From the output control circuit 305 in synchronization with the cell input signal.

【0030】同期合わせ用バッファ315は、多重によ
り生じたずれを吸収するためのものであり、クロック制
御部319からの読み出し信号を受信すると、m個のバ
ッファが同時に、格納している情報をR/A格納用バッ
ファ316へ送る。
The synchronization buffer 315 is for absorbing the shift caused by the multiplexing, and when receiving the read signal from the clock controller 319, the m buffers simultaneously read the information stored in R buffers. / A storage buffer 316.

【0031】読み出しクロック320は1クロック毎に
セレクタ317及び、DMUX304に読み出し信号を
送る。セレクタ317は信号を受け取ると、R/A格納
用バッファ316から順次に「R/A」を読み出し、共
通バッファ303へ送る。DMUX304は信号を受け
取ると、セレクタ317から送られて来る「R/A」に
従い、共通バッファ303からセルを読み出し、順次に
出力回線へ送出する。
The read clock 320 sends a read signal to the selector 317 and the DMUX 304 every clock. Upon receiving the signal, the selector 317 sequentially reads “R / A” from the R / A storage buffer 316 and sends it to the common buffer 303. Upon receiving the signal, the DMUX 304 reads the cells from the common buffer 303 according to the "R / A" sent from the selector 317, and sequentially sends them to the output line.

【0032】上述した回線No.カウンタ321への初
期値の供給と、回線No.カウンタ321からの回線番
号の出力は、例えば、図5に示す如く、単位スイッチ毎
に初期値が異なり、且つ、各クロックサイクルで初期値
が循環的にシフトするようにしておく。例えば、スイッ
チ101−1に着目すると、1クロック目の初期値が
「1」で回線番号が1、2、3、4、……mと変化し、
2クロック目では回線番号が「2」を初期値として順次
に変化し、……、mクロック目では初期値が「m」とな
り、次のクロックで再び「1」に戻るように循環的に変
化させる。
The line No. described above. Supply of the initial value to the counter 321 and the line number. For example, as shown in FIG. 5, the output of the line number from the counter 321 has different initial values for each unit switch, and the initial values are cyclically shifted at each clock cycle. For example, focusing on the switch 101-1, the initial value of the first clock is "1" and the line numbers change to 1, 2, 3, 4, ... M,
At the 2nd clock, the line number changes sequentially with "2" as the initial value, ... At the mth clock, the initial value becomes "m", and cyclically changes so as to return to "1" again at the next clock. Let

【0033】上記方式によるセル入出力の関係を図4に
示した。(a)は、全ての入力線にセルが存在する場合
の、セル出力パターンであり、(b)は、何れかの入力
線が空きセルの場合の、セル出力パターンである。何れ
かの入力線が空きセルの場合、本方式によれば一旦共通
バッファに格納するため、入力セルをその入力線とは無
関係に、順次に選択された出力線に送出することがで
き、あるクロックにおいて空きセルとなる出力線は、ク
ロック毎に着実に変化し、各出力線、即ち各2段目単位
スイッチへの負荷の均等化が図れる。
The relationship between cell input and output according to the above method is shown in FIG. (A) is a cell output pattern when cells are present in all input lines, and (b) is a cell output pattern when any input line is an empty cell. According to this method, if any input line is an empty cell, it is temporarily stored in the common buffer. Therefore, the input cell can be sequentially output to the selected output line regardless of the input line. The output line, which is an empty cell in the clock, steadily changes for each clock, and the load on each output line, that is, each second-stage unit switch can be equalized.

【0034】また、次のスイッチ101−2では、1ク
ロック目の初期値を「2」、2クロック目を「3」、…
…、mクロック目を「1」とすることによって、出力回
線の選択がスイッチ101−1とは、ずれるように初期
値を循環的に変化させる。これと同様に、スイッチ10
1−3〜101nでも、回線番号の選択が他のスイッチ
とずれるように、初期値を順次にシフトした形で循環的
に変化させる。
In the next switch 101-2, the initial value of the first clock is "2", the second clock is "3", ...
... By setting the m-th clock to "1", the initial value is cyclically changed so that the selection of the output line deviates from that of the switch 101-1. Similarly, switch 10
Also in 1-3 to 101n, the initial value is cyclically changed in the form of sequentially shifting so that the selection of the line number deviates from other switches.

【0035】上記構成によれば、例えば、クロックサイ
クルmk+1に単位スイッチ101−1に到着したセル
は、先頭セルが出力線「1」に、2番目セルは出力線
「2」に、3番目セルは出力線「3」、…に順次に出力
される。この期間に、単位スイッチ101−2に到着し
たセルは、先頭セルが出力線「2」に、2番目セルは出
力線「3」に、3番目セルは出力線「4」、…に出力さ
れる。
According to the above configuration, for example, in the cell arriving at the unit switch 101-1 in the clock cycle mk + 1, the head cell is the output line "1", the second cell is the output line "2", and the third cell is the third cell. Are sequentially output to the output lines “3”, .... In the cells arriving at the unit switch 101-2 during this period, the first cell is output to the output line "2", the second cell is output to the output line "3", the third cell is output to the output line "4", .... It

【0036】各単位スイッチのサイズはm×mであるか
ら、同一クロックに1つの単位スイッチに入力されるセ
ル数は最大m個である。任意の時刻において、各単位ス
イッチはそれぞれ異なる出力線を選択し、且つ、各クロ
ックサイクルでの選択開始回線が異なるようになってい
るため、2段目の特定の単位スイッチにセルが集中する
おそれはなく、負荷が均等に分散される。
Since the size of each unit switch is m × m, the maximum number of cells input to one unit switch at the same clock is m. At any given time, each unit switch selects a different output line, and the selection start line in each clock cycle is different, so that cells are concentrated in a specific unit switch in the second stage. Instead, the load is evenly distributed.

【0037】2段目の単位スイッチ群102−1〜10
2−mは、付加ヘッダ付きセル202が入力されると、
付加ヘッダ部203の「S3」に従って、そのセルを3
段目スイッチに送る。
Second-stage unit switch groups 102-1 to 10-10
2-m, when the cell 202 with the additional header is input,
According to "S3" of the additional header section 203, the cell is set to 3
Send to the step switch.

【0038】本実施例では、上述した1段目の単位スイ
ッチ群において2段目単位スイッチ群への負荷分散を図
っているが、使用率が高くなったり、何らかの原因によ
って特定出力回線にセルが集中すると、2段目の単位ス
イッチにおいてセルの待ち行列長に差が生じ、これがセ
ル順序逆転の原因となる。但し、セル順序の逆転は、3
段目の単位スイッチ103において補正される。
In this embodiment, in the above-mentioned first-stage unit switch group, the load is distributed to the second-stage unit switch group. However, the usage rate becomes high, or the cell is placed on the specific output line for some reason. When concentrated, a difference occurs in the queue length of cells in the second-stage unit switch, which causes the cell order inversion. However, the reversal of cell order is 3
It is corrected in the unit switch 103 of the stage.

【0039】3段目の単位スイッチは、図1に示すよう
に、出力回線109対応に設けられた複数の順序制御回
路群108−1−1〜108−1−mと、3段目単位ス
イッチへの入力回線群と接続され、入力セルの「H」に
従って同セルを所定の順序制御回路へ転送する機能を有
するスイッチング回路107とからなり、前段(第2
段)単位スイッチ群102からの入力セルが、上記スイ
ッチング回路107によって、目的出力回線と対応する
順序制御回路に分配されるようになっている。
As shown in FIG. 1, the third-stage unit switch includes a plurality of sequence control circuit groups 108-1-1 to 108-1-m provided for the output line 109 and a third-stage unit switch. And a switching circuit 107 connected to a group of input lines to the predetermined sequence control circuit according to the "H" of the input cell.
Input cells from the (stage) unit switch group 102 are distributed by the switching circuit 107 to a sequence control circuit corresponding to the target output line.

【0040】図6は順序制御回路の構成を示す。順序制
御回路108は、メモリ601、書き込み制御回路60
2、読み出し制御回路603とからなる。スイッチング
回路107から各出力回線対応の順序制御回路108に
分配されたセルは、書き込み制御回路602により与え
られる「W/A」に従い、メモリ601に格納される。
メモリ601からのセル読み出しは、読み出し制御回路
603によって与えられる「R/A」に従い、行われ
る。
FIG. 6 shows the configuration of the sequence control circuit. The sequence control circuit 108 includes a memory 601 and a write control circuit 60.
2. The read control circuit 603. The cells distributed from the switching circuit 107 to the order control circuit 108 corresponding to each output line are stored in the memory 601 according to “W / A” given by the write control circuit 602.
Cell reading from the memory 601 is performed according to “R / A” given by the read control circuit 603.

【0041】(3)効果 図6に本実施例による効果の一例を示す。グラフは、ス
イッチサイズ64×64のATM3段スイッチ(単位ス
イッチサイズ8×8)において、平均バースト長10、
バースト内セル間隔2、多重数16、使用率0.8でシ
ミュレーションを行った結果である。
(3) Effect FIG. 6 shows an example of the effect of this embodiment. The graph shows an average burst length of 10 in an ATM three-stage switch with a switch size of 64 × 64 (unit switch size 8 × 8).
This is a result of performing a simulation with an intra-burst cell interval of 2, a multiplexing number of 16 and a usage rate of 0.8.

【0042】本結果によると、従来方式も本特許の方式
も、セルの順序逆転が発生する確率はほぼ同じである。
しかし、逆転の大きさを比較すると、従来方式の方が本
方式よりも大きいことがわかる。この順序逆転の大きさ
は、3段目スイッチにおけるセルの順序制御に必要とす
るバッファ容量と等しく、本方式ではセル紛失率=10
~4を満たすためにn×43セル分(/回線)のバッファ
容量を用意すればよいが、従来方式ではn×55セル分
のバッファ容量を必要とすることになる。つまり、本方
法式を使用することにより、バッファ量を約3/4に削
減することが可能となる。
According to this result, the probability that the cell order inversion will occur is almost the same in both the conventional method and the method of this patent.
However, comparing the magnitudes of the reversals, it can be seen that the conventional method is larger than the present method. The magnitude of this sequence inversion is equal to the buffer capacity required for the cell sequence control in the third-stage switch, and the cell loss rate = 10 in this method.
In order to satisfy 4 to 4 , a buffer capacity of n × 43 cells (/ line) may be prepared, but the conventional method requires a buffer capacity of n × 55 cells. That is, by using this method formula, the buffer amount can be reduced to about 3/4.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、1
段目スイッチにおいて、互いに他の1段目スイッチにお
けるセルの分配を考慮して2段目スイッチへセルを分配
しているので、各2段目スイッチへの均等な負荷分散が
図れる。その結果、各2段目スイッチの待ち行列長の差
が小さくなり、2段目スイッチに用意するバッファ量の
削減、及び、2段目スイッチにおけるセル紛失率の低減
につながる。
As described above, according to the present invention, 1
In the second-stage switches, the cells are distributed to the second-stage switches in consideration of the distribution of cells in the other first-stage switches, so that the load can be evenly distributed to the respective second-stage switches. As a result, the difference between the queue lengths of the second-stage switches is reduced, which leads to a reduction in the amount of buffer prepared for the second-stage switches and a reduction in the cell loss rate in the second-stage switches.

【0044】また、各待ち行列長の差によって生じるセ
ルの順序逆転においても逆転の大きさが小さくなる。そ
のため、3段目スイッチにおける順序制御に必要とする
バッファ量も削減できる。シミュレーションの結果で
は、従来方式と比べ、順序制御に必要とするバッファ量
は3/4に削減できる。従って、低セル紛失率、バッフ
ァ量の削減を実現しつつ回線利用率も高く設定出来、全
体として大容量1段スイッチとみなすことが出来る。
Further, the size of the inversion also becomes small in the order inversion of the cells caused by the difference in the queue lengths. Therefore, it is possible to reduce the buffer amount required for the sequence control in the third stage switch. As a result of the simulation, the amount of buffer required for order control can be reduced to 3/4 compared with the conventional method. Therefore, the line utilization rate can be set high while realizing the low cell loss rate and the reduction of the buffer amount, and it can be regarded as a large capacity one-stage switch as a whole.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を用いたATM3段スイッチのシステム
ブロック図である。
FIG. 1 is a system block diagram of an ATM three-stage switch using the present invention.

【図2】ATMにおけるセルの構成図及び、本方式によ
るヘッダ変換後のセルと付加ヘッダの構成図である。
FIG. 2 is a block diagram of a cell in ATM, and a block diagram of a cell after header conversion according to the present system and an additional header.

【図3】本発明を用いたATM3段スイッチの、1段目
スイッチのシステムブロック図である。
FIG. 3 is a system block diagram of a first-stage switch of an ATM three-stage switch using the present invention.

【図4】本発明を用いたATM3段スイッチの、1段目
スイッチにおけるセルの入出力の関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a cell input / output relationship in a first-stage switch of an ATM three-stage switch using the present invention.

【図5】1段目スイッチでのセルの振り分け方を示す表
である。
FIG. 5 is a table showing how to distribute cells in the first-stage switch.

【図6】本発明を用いたATM3段スイッチの、3段目
スイッチ内の順序制御回路のブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram of a sequence control circuit in a third-stage switch of an ATM three-stage switch using the present invention.

【図7】本発明による効果を示したグラフである。FIG. 7 is a graph showing the effect of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…1段目単位スイッチ、102…2段目単位スイ
ッチ、103…3段目単位スイッチ、105…共通バッ
ファ、106…制御回路、108…順序制御回路
101 ... First stage unit switch, 102 ... Second stage unit switch, 103 ... Third stage unit switch, 105 ... Common buffer, 106 ... Control circuit, 108 ... Sequence control circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 薫 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Kaoru Aoki Kaoru Aoki 216 Totsuka-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Stock company Hitachi Information & Communication Division

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】それぞれが複数の入力線と複数の出力線と
を有し、入力線から入力されたパケットを何れかの出力
線に選択的に送出するよう動作する複数の単位スイッチ
が少なくとも3段のスイッチ群を構成し、単位スイッチ
間では予め論理チャネルを設定することなく、パケット
毎に通過単位スイッチ間リンクが変更され、第1段目の
各単位スイッチは、複数の入力回線から入力されたパケ
ットを複数の出力線に順次に出力し、第2段目の各単位
スイッチは、入力線から入力された各パケットをヘッダ
情報により決まる出力線に出力し、第3段目の各単位ス
イッチは、入力線から入力された各パケットのヘッダ情
報により出力線を決定し、各出力線毎にパケットの出力
順序制御を行うようにしたパケットスイッチングシステ
ムにおいて、上記第1段目の各単位スイッチが、入力パ
ケットを多重化するための手段と、多重化手段から出力
されたパケットを一時的に保持するためのバッファと、
各クロックサイクル毎にパケット出力の開始出力線位置
を所定の順序でシフトしながら、上記バッファから読み
出したパケットを複数の出力線に順次に出力するパケッ
ト出力制御手段とを有することを特徴とするパケットス
イッチングシステム。
1. A plurality of unit switches each of which has a plurality of input lines and a plurality of output lines and which operates to selectively send a packet input from the input lines to any one of the output lines. The switches between the unit switches are configured, the link between the passing unit switches is changed for each packet without setting a logical channel between the unit switches in advance, and each unit switch in the first stage is input from a plurality of input lines. Sequentially output the packets to a plurality of output lines, and each unit switch of the second stage outputs each packet input from the input line to the output line determined by the header information, and each unit switch of the third stage. In the packet switching system in which the output line is determined by the header information of each packet input from the input line and the output order of the packets is controlled for each output line, Each unit switch at the first stage includes means for multiplexing the input packet, and a buffer for temporarily holding the packet output from the multiplexing means,
Packet output control means for sequentially outputting the packets read from the buffer to a plurality of output lines while shifting the start output line position of packet output in each clock cycle in a predetermined order. Switching system.
【請求項2】前記第1段目の複数の単位スイッチが、パ
ケットの各出力タイミングにおいて互いに異なる第2段
目単位スイッチにパケットを出力するように、前記出力
線の選択動作を行うことを特徴とする請求項1に記載の
パケットスイッチングシステム。
2. The plurality of unit switches in the first stage perform the selecting operation of the output line so that the packets are output to the second stage unit switches which are different from each other at each output timing of the packet. The packet switching system according to claim 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5914954A (en) * 1995-12-06 1999-06-22 Fujitsu Limited Buffer control system
US8730792B2 (en) 2010-05-27 2014-05-20 Fujitsu Limited Switching device and switching method

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