JPH0574977B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 入力ライン及び出力ラインを持つ優先度集中
機において、 該集中機が： 入力ポート及び出力ポートを備え、該入力ライ
ンに加えられる信号パケツトを該信号パケツトに
付随する優先度欄に従つて分類し、より高い優先
度を持つ信号をより高い番号の出力ポートに接続
し、該入力ポートのＭ個は該集中機の入力ライン
に接続され、該出力ポートのＮ個が該集中機の出
力ラインに接続されている分類ネツトワーク３
０； 入力端子及び出力端子を持つ遅延ネツトワーク
４０；及び 該遅延ネツトワークの入力端子を該分類ネツト
ワークの出力ポートの残りの幾つかに接続し、該
遅延ネツトワークの出力端子を該分類ネツトワー
クの入力ポートの残りの幾つかに接続する接続回
路とを含むことを特徴とする優先度集中機。

２ 請求の範囲第１項に記載の優先度集中機にお
いて、 該分類ネツトワークが入力ポート及び出力ポー
トを持つ併合ネツトワークを含み、該分類ネツト
ワークの出力ポートが該併合ネツトワークの入力
ポートの幾つかに接続され、また接続回路が該遅
延ネツトワークの出力端子を該併合ネツトワーク
の入力ポートの他のポートに接続することを特徴
とする優先度集中機。

３ 請求の範囲第１項に記載の優先度集中機にお
いて、 該遅延ネツトワーク４０が： 複数の遅延回路４１を含み、該遅延回路の各々
が該遅延ネツトワークの１つの入力端子を該遅延
ネツトワークの１つの出力端子に接続することを
特徴とする優先度集中機。

４ 請求の範囲第１項に記載の優先度集中機にお
いて、 該分類ネツトワークの出力ポートの数が該分類
ネツトワークの入力ポートの数より少ないことを
特徴とする優先度集中機。

５ 請求の範囲第１項に記載の優先度集中機にお
いて、 該集中機がさらに： 該集中機の入力ラインの各々に接続され、該入
力ライン上の時分割多重信号パケツトの速度をこ
れら該分類ネツトワークの入力ポートに加える前
に変更するための第１の多重化回路；及び 該分類ネツトワークの出力ポートのＮ個のポー
トに接続され、該Ｎ個の出力ポート上の時分割多
重信号パケツトの速度を、これらを該集中機の出
力ラインに加える前に変更するための第２の多重
化回路を含むことを特徴とする優先度集中機。

６ 請求の範囲第１項に記載の優先度集中機にお
いて、 該集中機の入力ラインに接続された該分類ネツ
トワークの入力ポートの数Ｍ個が該集中機の出力
ラインに接続された出力ポートの数Ｎより多いこ
とを特徴とする優先度集中機。

７ 請求の範囲第１項に記載の優先度集中機にお
いて、 該集中機がさらに： 該集中機の入力ラインと該集中機の入力ライン
に接続された該分類ネツトワークの入力ポートの
間に位置する優先度制御回路を含むことを特徴と
する優先度集中機。

明細書 本発明は入力ライン及び出力ラインを持つ優先
度集中機に関する。

電子技術の新芽に伴つて、通信サービスに対す
るますます多様な需要が発生している。これら多
様な需要に答えるべく、レーザー、光学フアイ
バ、マイクロプロセツサ、VLSI回路を含む新技
術の開発が着実な進歩をみせている。新通信サー
ビスを実現するには、各種のアプローチが可能で
あるが、デジタルデータ伝送は将来の進展に最も
適するものの１つと考えられており、従つて、現
在、最も大きな注目を浴びている。

提供されるサービスの面の視点からは、通常の
電話ービスに加えて、各種の低、中及び広帯域サ
ービズの導入が期待される。これらには、電子郵
便、フアクシミリ、ハイ−フアイオーデイオ、コ
ンピユータデータベース検索（例えば、各種求人
広告、百科事典的知識、旅行案内など）、遠隔シ
ヨツピング、電子バンキング、及びホームコンピ
ユータネツトワークなどが含まれる。さらに、事
業用としては、電子黒板、電話会議設備、ワード
プロセツサ、及び大型コンピユータ通信ネツトワ
ークなどが含まれる。

先行技術において、中央局間の通信相互接続の
管理を行なうためのアプローチが試みられてい
る。あるアプローチでは中央局を相互接続するの
に高容量ラインを使用する。しかし、これは、殆
んどの時間において容量が遊んでおり非効率であ
る。この非効率は、このアプローチの変更によつ
て解決できるが、この第２のアプローチにおいて
は、全てのラインが同時に活動しない事実を利用
して、それらの情報が少数のラインにスイツチさ
れる。これは従来の集中機能であり、ある程度の
信号の抑止の犠牲を覚悟の上で、通信経路の利用
の向上を図る。

特に重要な信号の抑止の可能性を減少するた
め、第３のアプローチにおいては、コンピユータ
が使用され、これによつて、入りラインの逐次監
視、コンピユータメモリ内への加えられた信号パ
ケツトの優先度に基づく待ち順位での格納、及び
出ラインの空き状態に応答しての出ラインへの高
優先度パケツトの送出がなされる。このアプロー
チの問題は、統計学的なマルチプレクサによつて
入力を走査し、このデータを適切に待ち行列に置
き、そして、出ラインを本質的に同時的に管理す
ることが要求されることである。これは、データ
速度の増加及び入りライン及び出ラインの数の増
加に伴つてますます困難さを増す。現在の技術に
おけるコンピユータのこの逐次アプローチでは、
並列動作、及び我々の開示する交換ネツトワーク
の高“処理”速度の結果として課せられる要求に
答えることは不可能である。

この問題は本発明の優先度集中機によつて解決
されるが、該集中機は、入力ポート及び出力ポー
トを持ち、該入力ラインに加えられる信号パケツ
トを該信号に付随する優先度欄に従つて分類し、
より高い優先度を持つ信号をより高い番号の出力
ポートに接続し、該入力ポートの幾つかが該集中
機の入力ラインに接続され、該出力ポートの別の
幾つかが該集中機の出力ラインに接続される分類
ネツトワーク、入力端子及び出力端子を持つ遅延
ネツトワーク、及び該遅延ネツトワークの入力端
子を該分類ネツトワークの出力ポートの残りの幾
つかに接続し、該遅延ネツトワークの出力端子を
該分類ネツトワークの入力ポートの残りの幾つか
に接続する接続回路を持つ。

発明の要約 中央局間の通信経路の利用可能な帯域幅を効率
的に利用する交換ネツトワークの高データ高速に
対処するための相互接続管理手段を提供する目的
で分布優先度集中機が発明された。この集中機
は、必要に応じて入りパケツトを蓄積し、この蓄
積されたパケツトをそのパケツトの相対的な優先
度に基づいて並列に分類し、次の中央局にその中
央局への空いている通信チヤネルの数と同数の優
先度の高いパケツトを送る。

この集中機の最も単純な形態においては、集中
機は並列分類ネツトワークを含むが、該分類ネツ
トワークの入力の幾つかは中央局の出力ポートに
接続され、そして入力の幾つかは中央局の出力ポ
ートに接続され、そして入力の残りの幾つかは遅
延要素の出力に接続される。分類ネツトワークの
出力の幾つかは他の中央局への通信チヤネルに接
続され、そして、分類ネツトワークの出力の他の
幾つかは遅延要素の入力に接続される。各種の機
能を加えたより複雑な形態も可能であり、本発明
はこれら追加の機能の幾つかを含む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理に基づいて動作する一般
化された分布優先度集中機のブロツク図を示し；
そして 第２図は第１図の分類ネツトワーク３０の代わ
りに分類及び併合ネツトワークを使用する分布優
先度集中機のブロツク図を示す。

詳細な説明 以下に説明の優先度集中機においては、以下に
説明の信号が見出し欄及びデータ欄を持つパケツ
ト形式にて流れる。見出し欄は活動ビツト（パケ
ツトが正当信号を含むか、−“０”−、信号を含ま
ないか−“１”、を示す）及びアドレス欄を含む。
このアドレス欄は着信号先アドレスサブ欄及び場
合によつては追加のサブ欄を含むが、各サブ欄の
第１のビツト位置に最上位ビツトが常駐する。こ
こに開示の優先度集中機の目的においては、見出
し内に優先サブ欄が含まれるが、該サブ欄はパケ
ツトの優先度を指定する。さらに、本開示の目的
においては、この優先サブ欄が活動ビツトのすぐ
後の見出しの開始の所に常駐するか、あるいはそ
こに移動されているものと仮定する。優先サブ欄
内の高い２進数は高優先度を表わし、そして、逆
に、低い２進数は低優先度を表わす。

第１図は本発明の原理を具体化する分布優先度
集中機のブロツク図を示す。分類ネツトワーク３
０は優先度指定ブロツク２０に接続された複数の
入力も持つが、分類ネツトワークの残りの入力は
遅延ネツトワークの出力に接続される。優先度指
定ブロツク２０は速度変更ブロツク１０を介して
集中機の入力ポートからその入力を受信する。優
先度指定ブロツク２０は集中機が、パケツトへ優
先度を指定しない中央局を相互接続する場合に、
入りパケツトに優先度を指定する。速度変更ブロ
ツク１０は、以下に説明するごとく、集中機の内
側及び外側の信号速度に依存して、マルチプレク
サあるいはデマルチプレクサのいずれかの機能を
果す。ある用途においては、第１図の正常な動作
にブロツク１０もブロツク２０も必要でない。

分類ネツトワーク３０は、（第１図の最も左か
ら開始して）０からＮ−１の固有の番号の持つ出
力端子を持つが、優先度サブ欄に指定されるパケ
ツトの優先度に基づいて入力端子に加えられるパ
ケツトの分類を行なう。つまり、分類ネツトワー
ク３０は、加えられた信号パケツトを分類して、
出力端子Ｍの所のパケツトが出力端子Ｍ−１の所
のパケツトの優先度と等しいか、あるいはそれ以
上の優先度を持つようにする。従つて、第１図の
分類ネツトワークの最も左の出力端子は最も低い
優先度を持つパケツトを受信する。

第１図に示すごとく、分類ネツトワーク３０の
複数の高い指定番号を持つ出力端子が速度変更ブ
ロツク５０に接続されているが、これを介して、
これらは次のスターに伝送される。速度変更ブロ
ツク５０は、ブロツク１０と同様に、その分布優
先度集中機と出ラインの相対的なデータ速度に依
存して、マルチプレクサかデマルチプレクサのい
ずれかの機能を果す。これもまた、ある用途にお
いては必要でない。

分類ネツトワーク３０の出力端子３０の所の低
優先度をもちそしてネツトワーク３０の低い指定
番号を持つ出力端子の所に出現する残りのパケツ
トの殆んどは、遅延ネツトワーク４０に加えら
れ、そして、分類ネツトワーク３０の入力端子の
所に帰還される。遅延ネツトワーク４０の各入力
はネツトワーク４０の対応する出力を持つが、各
入力は桁送りレジスタ４１を介してそれらに接続
される。各桁送りレジスタ４１は、十分な記憶容
量を持ち、分類ネツトワーク３０に固有の記憶容
量と一体となつて、ちようど１パケツトの格納を
行なう。これは、入力から遅延ネツトワーク４０
を介してのネツトワーク３０への入力とネツトワ
ーク３０への帰還の間に適当な帰還遅延を提供す
る。

ネツトワーク３０が同数の入力及び出力端子を
持つ場合は、分類ネツトワーク３０の低指定番号
を幾つかの出力は接続されないままとなり、そし
て、これら端子の所に出現するパケツトは失なわ
れる。これらパケツトは、結果として、溢れパケ
ツトとなる。従つて、分類ネツトワーク３０の各
反復のたびに、（ネツトワーク３０に採用される
反復の速度とは無関係に）、現在の最高優先度の
パケツトが次のスターに伝送され、他の殆んどの
パケツトは入力に帰還され、そして、溢れパケツ
トが存在すると、これは無視される。

集中機の入力及び出力の数、入り及び出パケツ
トの速度及び分類ネツトワーク３０の反復速度は
全て以下の説明から理解できる方法によつて関連
づけられる。これは本優先度集中機に最大の柔軟
性を与える。

分類ネツトワーク３０の反復速度がＢであり、
そして、優先度集中機に加えられるパケツトが
m₁個のライン上に速度n₁Ｂにて到達する時は、
ブロツク１０はデマルチプレクサであり、これは
速度n₁Ｂのm₁個のラインを速度Ｂのm₁n₁個のラ
インに変換する。同様に、出パケツトが優先度パ
ケツトのm₂個のライン上を速度n₂Ｂにて出る場
合は、ブロツク５０はマルチプレクサであり、こ
れは、速度Ｂのm₂n₂個のラインを速度n₂Ｂのm₂
個のラインに変換する。もちろん、m₂はm₁より
小さい。大きな場合は、集中機の必要はない。

ブロツク１０のm₁n₁個の出力はブロツク２０
を介して分類ネツトワーク３０の入力端子に接続
される。従つて、ネツトワーク３０がＮ個の入力
を持つ場合、ネツトワーク３０の入力端子に接続
される。従つて、ネツトワーク３０がＮ個の入力
を持つ場合、ネツトワーク３０のＮ−m₁n₁個の
入力端子が遅延ネツトワーク４０の出力端子に接
続可能となる。

分類ネツトワーク３０の出力側においては、
m₂n₂個の（高優先度パケツトを搬送する）高指
定番号を持つ出力端子が速度変更ブロツク５０に
接続され、Ｎ−m₁n₁個の次に高い指定番号を持
つ出力端子は遅延ネツトワーク４０に接続され、
そして、ネツトワーク３０の残りのＮ−（m₁n₁＋
m₂n₂）個の出力端子は接続されないままとなる。

上記の説明から、分類ネツトワーク３０のサイ
ズ、Ｎは、m₁n₁＋m₂n₂より大きな範囲でユーザ
によつて選択が可能であることが理解できる。Ｎ
の値を大きくすると、遅延ネツトワーク４０内に
含まれる関連する記憶容量の増大と一緒になつ
て、より多数の低優先度パケツトをこれらが伝
送、あるいは分類ネツトワーク３０の未接続出力
端子を介して無視される前に、これらを保持する
ことが可能となる。さらに、この優先度集中機は
異なる速度で動作する中央局間に緩衝装置となる
こともでき、また、この能力はこの優先度集中機
内の特定の反復速度には従属されないことが理解
できよう。

第１図においては、優先度指定ブロツク１０の
後に優先度指定ブロツク２０が示されているが、
これは、この前に置くこともできる。この実施態
様は、優先度を指定するために選択される特定の
スキームに依存する。あるスキームは単に各入り
パケツトに加えられる“時間スタンプ”を含むの
みである。このスキームを実現するには、ブロツ
ク２０はブロツク２０の各入力ラインをブロツク
２０の対応する出力ラインに接続するためのデジ
タルクロツク及びレジスタを持つ。各レジスタの
サイズは優先度サブ欄の長さに等しく、そして、
ブロツク２０を横断するパケツトの優先度サブ欄
がレジスタ内に存在する適当な時間に、このクロ
ツク時間が挿入される。

情報の搬送を行なわない非活動パケツトへの優
先度の指定に関しては、優先度サブ欄の部分とし
て活動ビツトの逆を使用できる。活動ビツト
“０”を持つ活動パケツトは、自動的に、活動ビ
ツト“１”を持つ活動バケツトより高い優先度を
持つ。別の方法としては、ブロツク２０にて空白
パケツト（これらの特性と無関係に）を検出し、
これらパケツトに最低の優先度を指定することも
できる。

第１図の各種の他のブロツクの実現は従来の設
計によつて達成できる。例えば、ブロツク１０及
びブロツク５０はデータセレクタ（例えば、
TTL論理74150IC）、データデイストリビユータ
（例えば、74154IC）、及び桁送りレジスタによつ
て簡単に実現できる。分類ネツトワーク３０は
K.E.バツチヤー（Batcher）による「分類ネツト
ワーク及びその応用（Sorting Networks and
Their Applications」、春季合同コンピユータ会
議録（Spring Joint Computer Conference
Proceedings）1968年、ページ307から、におけ
る説明に従つて実現できる。

分類ネツトワーク３０の構造はマトリツクス状
であり、行及び列を持ち、各行内には複数の要素
Ｎを持つが、ここで、Ｎはネツトワークの入力端
子の数に等しく、また、行の数はＮの数の増加と
ともに単調的に増加する。従つて、ネツトワーク
内のスイツチ要素の数は、行の数のＮ倍となる。

要求されるスイツチ要素の数は、遅延ネツトワ
ーク４０から分類ネツトワーク３０に入いるパケ
ツトを前もつて分類しておくことによつてかなり
削減できる。この削減されたエントロピーを利用
することによつて、第１図の分類ネツトワーク３
０は、これよりかなり小さな分類ネツトワークと
これに続く簡単な併合ネツトワークと交換するこ
とができる。第２図に示すごとく、分類ネツトワ
ーク３０は、ブロツク２０のm₁n₁個のライン
（ここで、m₁n₁＜＜Ｎ）のみを分類する分類ネツ
トワーク７０及び分類ネツトワーク７０の出力信
号と遅延ネツトワーク４０の出力信号を併合する
併合ネツトワーク６０によつて置き換えることが
できる。ネツトワーク６０は、幅Ｎを持つが、し
かし、この２個の入力セツトが既に分類されてい
るため、同一の幅の分類ネツトワークよりも少数
のスイツチ要素を必要とする。併合ネツトワーク
６０の実現は各種の通常のアプローチによつて実
現できる。これらアプローチの１つは、前述の出
版物においてバツチヤー（Batcher）によつて説
明される。