JPH06252940A - Connection network - Google Patents

Connection network

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Publication number
JPH06252940A
JPH06252940A JP3188393A JP3188393A JPH06252940A JP H06252940 A JPH06252940 A JP H06252940A JP 3188393 A JP3188393 A JP 3188393A JP 3188393 A JP3188393 A JP 3188393A JP H06252940 A JPH06252940 A JP H06252940A
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JP
Japan
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input
information
stage
output
connection network
Prior art date
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Pending
Application number
JP3188393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuro Shohata
康郎 正畑
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH06252940A publication Critical patent/JPH06252940A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a connection network which can facilitate the high speed cell switching, can attain a building block by simple topology, can easily set a call without traffic concentration caused on the internal routes, can easily increase the scale, and also can easily realize a copying function respectively. CONSTITUTION:A stage includes N/2 pieces of 2-input/2-output unit switches which are arranged in parallel to each other, and such stages are concatenated in N stages. Then the input port numbers of the unit switches of each stage are defined as I(0), I(1)...I(N-1) together with the output numbers defined as O(0), O(1)...O(N-1) respectively. Under such conditions, the output port O(j) of the (i*2-1)-th stage is connected to the input port I((j+1)modN) of the (i*2)-th stage. Then the output port O((j+1)modN) of the (k*2)-th stage is connected to the input port I(j) of the (k*2-1)-th stage respectively (1>=k>=N/2-1). In such a constitution, each unit switch outputs the input information based on a prescribed rule as well as the route information added to the input information.

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、複数の入力ポートから
入力された情報を所望の出力ポートへ転送するための結
合網に係り、特にセルと呼ばれる固定長の短パケットを
用いて情報通信を行うATM通信システムで使用される
ハードウェア化されたセルスイッチに好適な結合網に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a connection network for transferring information input from a plurality of input ports to a desired output port, and particularly to information communication using fixed-length short packets called cells. The present invention relates to a coupling network suitable for a hardware-implemented cell switch used in an ATM communication system.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、通信に必要な情報伝送能力を呼設
定時に確保しておく、既存の電話網で使用されているS
TM(Synchronous Transfer Mode) と呼ばれる転送モー
ドに代わって、ATM(Asynchronous Transfer Mode)と
呼ばれる転送モードに対する期待と関心が高まってい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, an S that is used in existing telephone networks has been used to secure the information transmission capacity required for communication at the time of call setup.
In place of the transfer mode called TM (Synchronous Transfer Mode), expectations and interest in the transfer mode called ATM (Asynchronous Transfer Mode) are increasing.

【0003】ATMは、セルと呼ばれる固定長の短パケ
ットを用いて情報を伝送し、各通信端末側では必要に応
じて通信網にセルを渡すこと、すなわち通信端末が必要
な時に通信網の情報伝送能力を使用する事を特徴とする
転送モードである。STMと比較してATMには、通信
端末が必要とする任意の情報伝送能力を通信端末に提供
できること、通信端末が必要とするときのみ通信網の情
報伝送能力を使用するため通信効率を向上させられると
いった利点がある。このためATMは音声、データおよ
び画像などを一元化して扱う事のできる通信網、すなわ
ちB−ISDN(Broadband Integrated Services Digi
tal Network )を構成する基本技術として脚光を浴びて
いる。
The ATM transmits information using short packets of fixed length called cells, and each communication terminal side passes the cell to the communication network as needed, that is, information of the communication network when the communication terminal needs it. It is a transfer mode characterized by using transmission capacity. Compared to STM, ATM is capable of providing a communication terminal with any information transmission capacity required by the communication terminal, and improves communication efficiency by using the information transmission capacity of the communication network only when the communication terminal requires it. The advantage is that Therefore, ATM is a communication network that can handle voice, data, and images in a unified manner, that is, B-ISDN (Broadband Integrated Services Digi).
tal network) has been in the limelight as a basic technology for configuring the

【0004】ATM網を構成するためには、複数の入力
通信路から配送されるセルを該セルの持つ方路情報に従
って所望の出力通信路へスイッチングする操作、すなわ
ちセルスイッチングを実現する必要がある。通信端末が
必要な時に通信網の情報伝送能力を使用するため、セル
スイッチングを行うと同時に複数個のセルが同一の出力
通信路に向かう事、すなわちコンフリクトが生じる。コ
ンフリクトが生じた場合には、コンフリクトを起こして
いる複数個のセルのうちひとつを出力通信路に転送し、
残ったセルを該出力通信路に空きができるまで一旦蓄積
し、空きが生じた段階で出力する事といったことを行
う。この機能を実現するため、セルスイッチは、セルを
一旦蓄積するバッファと、セルを所望の出力通信路に転
送する結合網とから構成される。
In order to construct an ATM network, it is necessary to realize an operation of switching a cell delivered from a plurality of input communication channels to a desired output communication channel according to the route information of the cells, that is, cell switching. . Since the communication terminal uses the information transmission capacity of the communication network when necessary, a plurality of cells are simultaneously directed to the same output communication path, that is, a conflict occurs when cell switching is performed. If a conflict occurs, transfer one of the conflicting cells to the output channel,
The remaining cells are temporarily stored until there is a vacancy in the output communication path, and output when the vacancy occurs. In order to realize this function, the cell switch is composed of a buffer that temporarily stores cells and a coupling network that transfers the cells to a desired output communication path.

【0005】良く知られている様に、ATM網では仮想
チャネル(VC)と呼ばれる一種のコネクションを基本
にして通信が行われる。通信端末間で通信を開始するに
際して、それらの通信端末間にVCが設定される。この
際、前記設定されるVCが経由するATM網内の各伝送
路について、該伝送路にそれまでに設定されているVC
によって占有されている容量の総和と、新たに設定しよ
うとしているVCの容量との和が、該伝送路の伝送容量
を越えていない事を確認する必要がある。これにより各
伝送路に伝送容量以上のトラフィックが流入し、セル転
送品質(セル廃棄率、セル遅延)が悪化する事も防ぐ。
もし、新たにVCを設定することにより、伝送路に設定
されているVCの容量の総和が該伝送路の伝送容量を越
えるならば、該新たに設定しようとするVCを設定せず
呼損として扱う。このように、伝送路上に該伝送路の伝
送容量を越えてVCが設定されるのを防ぐ操作を呼受付
制御と呼ぶ。ここで、VCの容量は、一般的には、予め
定められた長さの一定時間内に到着する該VCに属する
セルの個数といった、比較的長い時間で定義される統計
量によって規定される。なお、極めて短い時間では、伝
送路にその伝送容量以上のセルが集中する事(すなわち
コンフリクト)が発生する場合がある。前述の様に、コ
ンフリクトはセルスイッチ内のバッファにセルを一旦蓄
積して回避される。
As is well known, in the ATM network, communication is performed based on a kind of connection called a virtual channel (VC). When communication is started between communication terminals, a VC is set between those communication terminals. At this time, for each transmission line in the ATM network through which the above-mentioned VC passes, the VCs set up to that time on the transmission line
It is necessary to confirm that the sum of the capacities occupied by and the capacities of the VCs to be newly set do not exceed the transmission capacity of the transmission line. As a result, it is possible to prevent the traffic of more than the transmission capacity from flowing into each transmission line and the deterioration of the cell transfer quality (cell loss rate, cell delay).
If the sum of the capacities of the VCs set on the transmission path exceeds the transmission capacity of the transmission path by newly setting the VC, the VC to be newly set is not set and a call loss occurs. deal with. The operation of preventing the VC from being set on the transmission line beyond the transmission capacity of the transmission line is called call admission control. Here, the capacity of the VC is generally defined by a statistic defined in a relatively long time, such as the number of cells belonging to the VC that arrive within a fixed time of a predetermined length. It should be noted that in an extremely short period of time, cells having a capacity larger than the transmission capacity may concentrate on the transmission path (that is, a conflict). As described above, the conflict is avoided by temporarily storing the cell in the buffer in the cell switch.

【0006】VCはセルスイッチ上にも設定される。こ
の場合、セルのスイッチングによって入力ポートでのV
Cの組み合わせと出力ポートでのVCの組み合わせが異
なってくる。このため、呼受付制御では少なくともセル
スイッチに関して、その各入出力ポートに設定されてい
るVCの容量の総和を把握しておく必要がある。
The VC is also set on the cell switch. In this case, V at the input port due to cell switching
The combination of C and the combination of VC at the output port are different. Therefore, in the call admission control, it is necessary to grasp the total sum of the capacities of VCs set in the respective input / output ports of at least the cell switch.

【0007】また、セルスイッチの内部経路でもVCの
容量の総和を把握しておく必要が生じる可能性がある。
バンヤン網として既知であるマルチステージ結合網をセ
ルスイッチとして使用した場合、良く知られているよう
にバンヤン網では内部経路でトラフィックが集中するの
で、入出力ポートで設定されているVCの容量の総和が
該入出力ポートでの伝送容量を越えていないときでも、
内部経路の容量を越えてVCが設定されてしまう可能性
がある。このような場合は呼受付制御で入出力ポートに
加えてセルスイッチの内部経路についても伝送容量の管
理を行う必要がある。ところが、このようにセルスイッ
チの内部経路でも伝送容量の管理を行う事にすると、特
に大規模なセル交換システムを実現する場合、呼受付制
御のために必要となる計算処理能力が膨大となり、それ
を実現しようとするとコスト高となる。
Further, it may be necessary to keep track of the total capacity of the VCs in the internal path of the cell switch.
When a multi-stage connection network known as a banyan network is used as a cell switch, traffic is concentrated on internal routes in the banyan network, as is well known. Therefore, the total capacity of VCs set at input / output ports is summed up. Is not exceeding the transmission capacity at the I / O port,
There is a possibility that VC may be set beyond the capacity of the internal path. In such a case, it is necessary to manage the transmission capacity not only for the input / output port but also for the internal path of the cell switch by call admission control. However, if the transmission capacity is managed also on the internal path of the cell switch in this way, the calculation processing capacity required for call admission control becomes enormous, especially when a large-scale cell switching system is realized. If you try to realize it, the cost will increase.

【0008】そこで、セルスイッチとしては、内部経路
でトラフィック集中が発生しない構成を持つものが望ま
しい。内部経路でトラフィック集中が発生しないセルス
イッチを用いると、呼受付制御ではセルスイッチの入力
ポートと出力ポートのみで伝送容量の範囲を行えば良い
ことになり、呼受付制御に必要な計算量を削減すること
ができる。
Therefore, it is desirable that the cell switch has a configuration in which traffic concentration does not occur in the internal route. If a cell switch that does not cause traffic congestion on the internal route is used, call admission control requires only the input port and output port of the cell switch to cover the transmission capacity range, reducing the amount of calculation required for call admission control. can do.

【0009】セルスイッチの内部経路でのトラフィック
集中は、短時間的には結合網の内部経路でのコンフリク
トとして現れる。もし、結合網の内部経路でコンフリク
トが発生しないことが保証できれば、それはセルスイッ
チ内部でのトラフック集中が発生しない事を保証したこ
とに対応する。内部経路でトラフィック集中が発生しな
い構成を持つセルスイッチとして、今までに検討が行わ
れているものは、結合網の内部経路でのコンフリクトが
発生しない事を保証するようなものである。このような
セルスイッチは、大きく分けて二つのクラスに分類でき
る。
The traffic concentration on the internal route of the cell switch appears as a conflict on the internal route of the connection network in a short time. If it can be guaranteed that no conflict occurs in the internal route of the connection network, it corresponds to the assurance that no traffic concentration occurs inside the cell switch. Cell switches having a configuration in which traffic concentration does not occur on the internal route have been studied so far so as to ensure that no conflict occurs on the internal route of the connection network. Such cell switches can be roughly classified into two classes.

【0010】第1のクラスに属するセルスイッチは、以
下のようなものである。結合網の内部経路でコンフリク
トが発生しないことを保証するため、結合網の内部経路
でのセル転送を高速化する。具体的には、N入力N出力
の結合網において、ある入力ポートからある出力ポート
へのセルの転送速度を入出力ポートでのセルの転送速度
のN倍に設定し、結合網に入力されたセルが全て転送可
能であるようにする。結合網内部のセル転送速度を入出
力ポートでのN倍に設定するので、出力ポートでは同時
に複数個の入力ポートからセルが転送される状況、すな
わちコンフリクトが発生する。このコンフリクト回避の
ために、結合網の出力ポートにバッファを設ける。
The cell switches belonging to the first class are as follows. In order to ensure that no conflict occurs in the internal route of the connection network, the cell transfer speed is increased in the internal route of the connection network. Specifically, in a N-input / N-output connection network, the transfer rate of cells from a certain input port to a certain output port is set to N times the transfer rate of cells at an input / output port, and the cells are input to the connection network. Make all cells transferable. Since the cell transfer rate inside the connection network is set to N times as high as that at the input / output port, a situation occurs where cells are transferred from a plurality of input ports at the output port at the same time, that is, a conflict occurs. To avoid this conflict, a buffer is provided at the output port of the connection network.

【0011】このようなクラスのセルスイッチを出力バ
ッファ型セルスイッチと呼ぶ。このクラスに属するセル
スイッチとしては、米国ベル研の提案しているノックア
ウトスイッチが特に有名である。このクラスのセルスイ
ッチでは、一般的に結合網としてバス構造が用いられ
る。このため、このクラスのセルスイッチでは一つの入
力ポートから入力されたセルを複数の出力ポートへと転
送する、コピー機能の実現は容易である。しかしなが
ら、このクラスに属するセルスイッチでは、結合網のセ
ル転送速度、および出力バッファのセル入力速度が入出
力ポート数をNとしたときに、入出力ポートでのセル転
送速度のN倍となる。よって、少し大きな規模(例えば
16入力16出力)のセルスイッチを考えても該セルス
イッチで使用する結合網および出力バッファのセル入力
が超高速となり、実現が非常に困難である。
A cell switch of this class is called an output buffer type cell switch. As a cell switch belonging to this class, the knockout switch proposed by Bell Labs in the United States is particularly famous. In this class of cell switch, a bus structure is generally used as a connection network. Therefore, in the cell switch of this class, it is easy to realize the copy function of transferring a cell input from one input port to a plurality of output ports. However, in the cell switch belonging to this class, the cell transfer rate of the connection network and the cell input rate of the output buffer are N times the cell transfer rate at the input / output ports, where N is the number of input / output ports. Therefore, even if a cell switch of a slightly larger scale (for example, 16 inputs and 16 outputs) is considered, the cell input of the connection network and the output buffer used in the cell switch becomes very high speed, which is very difficult to realize.

【0012】第2のクラスに属するセルスイッチは、以
下のようなものである。結合網の各入力ポートにバッフ
ァ(これを入力バッファと呼ぶ)を設け、各入力バッフ
ァからセルの出力を開始する前に、各入力バッファに蓄
積されているセルの中から出力するセルを選択する動作
を行う。この選択動作を行う機能要素を競合制御部と呼
ぶ。競合制御部は、各入力バッファから該入力バッファ
に蓄積されているセルの方路情報を受け取り、各出力ポ
ート毎に、該出力ポートに向かうセルを入力バッファに
蓄積されているセルの中から高々1個づつ選択する。こ
の時、それぞれの入力バッファで選択されるセルが高々
1個であるようにする。どのセルが選択されたかは各入
力バッファに通知され、該入力バッファから該選択され
たセルが出力される。ここで、結合網をいわゆるノンブ
ロッキングなものとすると、各入力バッファから出力さ
れるセルが必ず異なる出力ポートに転送されるので、結
合網の内部経路でのコンフリクトが発生しないことにな
る。この結果、結合網の内部経路でのトラフィック集中
が発生せず、呼受付制御時に結合網の内部経路について
VC容量の管理を行う必要がなくなる。
The cell switches belonging to the second class are as follows. A buffer (this is called an input buffer) is provided at each input port of the coupling network, and the cell to be output is selected from the cells stored in each input buffer before starting the output of the cell from each input buffer. Take action. The functional element that performs this selection operation is called a competition control unit. The contention control unit receives the route information of the cells stored in the input buffer from each input buffer, and for each output port, the cell heading for the output port is selected from the cells stored in the input buffer at most. Select one by one. At this time, at most one cell is selected in each input buffer. Each input buffer is notified of which cell has been selected, and the selected cell is output from the input buffer. Here, if the connection network is so-called non-blocking, the cells output from the respective input buffers are always transferred to different output ports, so that no conflict occurs in the internal path of the connection network. As a result, traffic concentration does not occur in the internal route of the combined network, and it becomes unnecessary to manage the VC capacity of the internal route of the combined network during call admission control.

【0013】このようなクラスのセルスイッチを入力バ
ッファ型セルスイッチと呼ぶ。このクラスに属するスイ
ッチとしては、米国ベルコアの提案している3フェーズ
アルゴリズムが特に有名である。今までに知られている
ノンブロッキング結合網としては、クロスバスイッチ、
バッチャ−バンヤン網等がある。
A cell switch of such a class is called an input buffer type cell switch. As a switch belonging to this class, the 3-phase algorithm proposed by Bellcore in the United States is particularly famous. As the non-blocking connection network known so far, a crossbar switch,
There is a batcher-banyan net.

【0014】入力バッファ型セルスイッチでは、入力バ
ッファのセル出力速度および結合網のセル転送速度が入
力バッファのセル入力速度と同じかまたは2倍程度で良
く、入出力ポートでのセル転送速度600Mbps を越え
るような高速セルスイッチを実現する際に有利である。
しかしながら、今までに知られている入力バッファ型セ
ルスイッチには、以下に述べるような欠点があり、やは
り高速セルスイッチに適用することは非常に困難であ
る。
In the input buffer type cell switch, the cell output rate of the input buffer and the cell transfer rate of the connection network may be the same as or about twice as high as the cell input rate of the input buffer, and the cell transfer rate of 600 Mbps at the input / output port is required. This is advantageous when realizing a high-speed cell switch that exceeds the limit.
However, the input buffer type cell switch known so far has the following drawbacks, and it is very difficult to apply it to a high speed cell switch.

【0015】まず、今までに知られているノンブロッキ
ング結合網が高速動作に向かないことが挙げられる。ク
ロスバスイッチはその構成上、一つの入力ポートから入
力される信号を全ての出力ポートにブロードキャストす
る必要がある。一般的にブロードキャスト動作をすると
各論理素子のファンアウトが大きくなってしまい、高速
動作に向かなくなる。よって、クロスバスイッチは高速
セルスイッチには向かない。
First, it can be mentioned that the non-blocking connection networks known so far are not suitable for high-speed operation. Due to its configuration, the crossbar switch needs to broadcast a signal input from one input port to all output ports. Generally, when the broadcast operation is performed, the fanout of each logic element becomes large, which makes it unsuitable for high-speed operation. Therefore, the crossbar switch is not suitable for the fast cell switch.

【0016】また、バッチャ−バンヤン網では論理素子
のファンアウトは小さく抑えることができる。しかし、
その構造は良く知られているように非常に複雑である。
さらに、その動作原理から各入力ポートからセルを入力
し始めるタイミングを全ての入力ポートにて合わせる必
要がある。これはバッチャ−バンヤン網全体をビット位
相を合わせて動作させる必要があることに相当する。バ
ッチャ−バンヤン網全体をビット位相を合わせて動作さ
せるためには、バッチャ−バンヤン網全体に位相を制御
しつつビットクロックを分配しなければならない。これ
らの点から、高速動作するバッチャ−バンヤン網の実装
は非常に困難である。
In the Batcher-Banyan network, the fanout of the logic element can be suppressed to a small level. But,
Its structure is very complex as is well known.
Further, from the operating principle, it is necessary to match the timing to start inputting cells from each input port in all input ports. This corresponds to the need to operate the entire Batcher-Banyan network with the bit phases aligned. In order to operate the entire Batcher-Banyan network with matching bit phases, the bit clock must be distributed to the entire Batcher-Banyan network while controlling the phase. From these points, it is very difficult to implement a batcher-banyan network that operates at high speed.

【0017】次に、競合制御部が複雑であることが挙げ
られる。競合制御部では、ある時点に入力バッファに蓄
積されているセルの中から、各入力バッファから高々1
個出力するセルを各出力ポートに高々1個づつ向かうよ
うに選択する、という複雑な機能が実行されている。こ
の機能に要求される計算量は、扱う入力バッファの個数
が増えると、すなわちセルスイッチの規模が大きくなる
と、指数関数的に増大してゆく。ここで、コピー機能、
すなわち一つの入力ポートから入力されたセルを複数の
出力ポートへと出力する機能を考えると、さらに計算量
が増大する。よって、競合制御部の大規模化は考えにく
く、このために入力バッファ型セルスイッチの大規模化
も困難になる。また、ハードウェアで実現された競合制
御部は、良く知られているように非常に複雑である。よ
って、競合制御部は高速実装に向かない。
Next, the competition control unit is complicated. In the contention control unit, from among the cells accumulated in the input buffer at a certain time, at most 1 is input from each input buffer.
A complicated function of selecting cells to be output one by one to each output port is executed. The amount of calculation required for this function increases exponentially as the number of input buffers handled increases, that is, as the scale of the cell switch increases. Where the copy function,
That is, considering the function of outputting a cell input from one input port to a plurality of output ports, the amount of calculation is further increased. Therefore, it is unlikely that the competition control unit will be large-scaled, which makes it difficult to increase the size of the input buffer type cell switch. Further, the contention control unit realized by hardware is very complicated as well known. Therefore, the competition control unit is not suitable for high-speed mounting.

【0018】ところで、従来よりクロス網と呼ばれる多
段結合網も知られており、この方式に従うと、比較的小
規模なノンブロッキング結合網を3段もしくはそれ以上
接続して大規模な結合網を得ることができる。よって、
比較的小規模のクロスバスイッチもしくはバッチャ−バ
ンヤン網をこの方法により接続してノンブロッキング結
合網を構成することも考えられる。しかし、この方法に
よるノンブロッキング結合網は、ステージ間の配線が複
雑で、かつ配線数が入出力ポート数より大きくなるの
で、高速動作するクロス網は実装が困難である。また、
ステージ間の接続が複雑で、接続数も多いため、規模拡
大も困難である。さらに、任意の入出力ポート間をつな
ぐ経路が結合網内部に複数個存在するので、結合網内部
でVC毎にルーティングを行う必要が生じ、結局セルス
イッチの内部経路上に設定されているVCの容量の管理
を行う必要が生じてしまう。
By the way, conventionally, a multi-stage connection network called a cross network is also known. According to this method, a relatively small non-blocking connection network is connected in three stages or more to obtain a large-scale connection network. You can Therefore,
It is also conceivable to construct a non-blocking connection network by connecting relatively small crossbar switches or batcher-banyan networks by this method. However, in the non-blocking connection network by this method, the wiring between the stages is complicated and the number of wirings is larger than the number of input / output ports. Therefore, it is difficult to implement a high-speed cross network. Also,
Since the connections between stages are complicated and the number of connections is large, it is difficult to expand the scale. Further, since there are a plurality of paths connecting the arbitrary input / output ports inside the connection network, it becomes necessary to perform routing for each VC inside the connection network, and eventually the VCs set on the internal path of the cell switch are It becomes necessary to manage the capacity.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】このようにセルスイッ
チには、例えば600Mbps 以上の速度でのセルスイッ
チングといった高速セルスイッチングが容易に実現でき
ること、単純なトポロジでビルディングブロック化が可
能であること、内部経路でのトラフィック集中が無く呼
設定が容易であること、規模拡大が容易であること、コ
ピー機能が実現容易であること、という技術要求がある
が、今まで知られているセルスイッチにはこれらの要求
を同時に満足できるセルスイッチはなかった。
As described above, the cell switch can easily realize high-speed cell switching such as cell switching at a speed of 600 Mbps or more, can be formed into a building block with a simple topology, and There are technical demands for easy call setup without traffic concentration on the route, easy scale expansion, and easy copy function. There was no cell switch that could satisfy the above requirements at the same time.

【0020】本発明は、高速セルスイッチングが容易、
単純なトポロジでビルディングブロック化が可能、内部
経路でのトラフィック集中が無く呼設定が容易、規模拡
大が容易、コピー機能が実現容易、という技術要求を同
時に満足できる結合網を提供することを目的とする。
The present invention facilitates high speed cell switching,
The purpose of the present invention is to provide a connection network that can satisfy the technical requirements that building blocks can be realized with a simple topology, call setup can be easily performed without traffic concentration on internal routes, scale can be easily expanded, and copy functions can be easily realized. To do.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明はN本の入力ポート(Nは自然数かつ偶数)
のうちの任意の1本の入力ポートから入力された入力情
報を該入力情報に付加された方路情報に従ってN本の出
力ポートの所定の少なくとも1本の出力ポートに出力す
る結合網において、2入力2出力の単位スイッチをN/
2個並列に配置して構成されたステージをN段縦続配置
し、各ステージに含まれる単位スイッチの入力ポートの
番号をステージ上に並べられた順にI(0),I
(1),…,I(N−1)とし、各ステージに含まれる
単位スイッチの出力ポートの番号をステージ上に並べら
れた順にO(0),O(1),…,O(N−1)とした
とき、該結合網の入力ポート側からi*2−1(iは自
然数、1≦i≦N/2)番目のステージの出力ポートO
(j)(jは0または自然数、0≦j≦N−1)と、該
結合網の入力ポート側からi*2番目のステージの入力
ポートI((j+1)modN)とを接続し、該結合網
の入力ポート側からk*2番目(1≧k≧N/2−1)
のステージの出力ポートO((j+1)modN)と、
該結合網の入力ポート側からk*2+1番目のステージ
の入力ポートI(j)とを接続して構成される。
In order to solve the above problems, the present invention provides N input ports (N is a natural number and an even number).
In the connection network that outputs the input information input from any one of the input ports to at least one predetermined output port among the N output ports according to the route information added to the input information. Input / output unit switch N /
N stages of two stages arranged in parallel are arranged in cascade, and the input port numbers of the unit switches included in each stage are I (0), I in the order arranged on the stage.
, (1), ..., I (N-1), and the output port numbers of the unit switches included in each stage are arranged in the order of O (0), O (1), ..., O (N-). 1), the output port O of the i * 2-1 (i is a natural number, 1 ≦ i ≦ N / 2) th stage from the input port side of the connection network
(J) (j is 0 or a natural number, 0 ≦ j ≦ N−1) is connected to the input port I ((j + 1) modN) of the i * 2nd stage from the input port side of the connection network, K * 2nd from the input port side of the connection network (1 ≧ k ≧ N / 2−1)
Output port O ((j + 1) modN) of the stage of
It is configured by connecting the input port I (j) of the k * 2 + 1th stage from the input port side of the connection network.

【0022】そして、前記単位スイッチは、前記入力情
報に付加された方路情報を参照して所定の規則により前
記入力情報をストレート側とクロス側とストレート側お
よびクロス側双方のいずれかに出力することを特徴とす
る。クロス側とは、単位スイッチの入力情報が入力され
た入力ポートとクロスする側の出力ポートに向かう方向
であり、またストレート側とは、単位スイッチの入力情
報が入力された入力ポートとクロスしない側の出力ポー
トに向かう方向である。
The unit switch refers to the route information added to the input information and outputs the input information to either the straight side, the cross side, or both the straight side and the cross side according to a predetermined rule. It is characterized by The cross side is the direction toward the output port that crosses the input port where the input information of the unit switch is input, and the straight side is the side that does not cross the input port where the input information of the unit switch is input. Direction toward the output port of.

【0023】ここで、好ましい実施態様によると、前記
方路情報は例えば前記入力情報が出力される少なくとも
一つの出力ポートの番号をA、前記入力情報が入力され
る入力ポートの番号をBとして、偶数番目の入力ポート
に入力された入力情報に付加される方路情報はA−B−
1またはA−B−1+N(A−B−1が負の時)、奇数
番目の入力ポートに入力された入力情報に付加される方
路情報はB−A+1またはB−A+1+N(B−A+1
が負の時)または0(B−A+1+NがNに等しくなる
時)となるように定められる。また、前記所定の規則は
例えば、前記単位スイッチに入力された前記入力情報に
付加された方路情報が0でなければ該方路情報をデクリ
メントしつつ該入力情報を前記クロス側に転送し、該入
力情報に付加された方路情報が0であれば該方路情報の
値を保持して該入力情報をストレート側に転送する規則
とされる。
Here, according to a preferred embodiment, the route information is, for example, the number of at least one output port from which the input information is output is A, and the number of the input port from which the input information is input is B. The route information added to the input information input to the even-numbered input ports is AB-
1 or A-B-1 + N (when A-B-1 is negative), the route information added to the input information input to the odd-numbered input port is B-A + 1 or B-A + 1 + N (B-A + 1).
Is negative) or 0 (when B-A + 1 + N equals N). Further, the predetermined rule is, for example, if the route information added to the input information input to the unit switch is not 0, the input information is transferred to the cross side while decrementing the route information, If the route information added to the input information is 0, the rule is to hold the value of the route information and transfer the input information to the straight side.

【0024】さらに、他の実施態様によると、前記方路
情報は、前記各ステージに対応して設けられたビット
と、該結合網への入力時にはリセットされたルーティン
グ終了ビットとからなり、前記入力情報が出力される少
なくとも一つの出力ポートの番号をA、前記入力情報が
入力される入力ポートの番号をBとして、偶数番目の入
力ポートに入力された入力情報に付加される方路情報は
A−B−1またはA−B−1+N(A−B−1が負の
時)、奇数番目の入力ポートに入力された入力情報に付
加される方路情報はB−A+1またはB−A+1+N
(B−A+1が負の時)または0(B−A+1+NがN
に等しくなる時)となるように定義された差分情報によ
り、差分情報+1と同じステージ番号を持つステージ毎
に対応したビットはセット、それ以外のビットはリセッ
トされように定められる。この場合、前記所定の規則
は、前記単位スイッチに入力された入力情報に付加され
た方路情報のルーティング終了ビットがセットされてい
れば前記ストレート側に、該方路情報のルーティング終
了ビットがリセットされていれば、最終ステージ以外な
らばルーティング終了ビットの値を保持したままクロス
側に出力すると共に、該ステージに対応したビットがセ
ットされていれば、ルーティング終了ビットをセットし
てストレート側に出力し、最終ステージであれば該ステ
ージに対応したビットがリセットされていれば該情報を
廃棄、該ステージに対応したビットがセットされストレ
ート側に出力する規則とされる。
Further, according to another embodiment, the route information includes a bit provided corresponding to each stage and a routing end bit reset at the time of input to the connection network. The route information added to the input information input to the even-numbered input ports is A, where A is the number of at least one output port from which information is output and B is the number of the input port to which the input information is input. -B-1 or A-B-1 + N (when A-B-1 is negative), the route information added to the input information input to the odd-numbered input port is B-A + 1 or B-A + 1 + N.
(When B-A + 1 is negative) or 0 (B-A + 1 + N is N)
The difference information is defined so that the bit corresponding to each stage having the same stage number as the difference information + 1 is set, and the other bits are reset. In this case, if the routing end bit of the route information added to the input information input to the unit switch is set, the predetermined rule resets the routing end bit of the route information to the straight side. If it is set, the routing end bit value is output to the cross side while holding the value of the routing end bit if it is not the final stage, and if the bit corresponding to the stage is set, the routing end bit is set and output to the straight side. If it is the final stage, the information is discarded if the bit corresponding to the stage is reset, and the bit corresponding to the stage is set and output to the straight side.

【0025】[0025]

【作用】本発明による結合網は、自己ルーティング機
能、即ち各単位スイッチが独立に受け取った入力情報に
含まれた方路情報を解析してスイッチングすることによ
り所望の出力ポートへと自然に入力情報を導く機能を持
ち、ステージ間の配線が結合網の入出力ポート数Nに等
しく、かつ単純で、しかもステージ数が入出力ポート数
に等しいためにビルディングブロック化が容易、という
高速実装や大規模化にとって好ましい性質を持つ。
The connection network according to the present invention has a self-routing function, that is, each unit switch analyzes the route information contained in the input information independently received and switches the input information to a desired output port naturally. High-speed implementation and large-scale implementation that has the function of guiding the stages, the wiring between stages is equal to the number N of input / output ports of the coupling network, and is simple, and that the number of stages is equal to the number of input / output ports, which makes building blocks easy It has favorable properties for

【0026】また、本発明による結合網は、入出力ポー
ト数に関わらず単位スイッチの情報転送速度およびステ
ージ間の配線での情報伝達速度を入出力ポートでの情報
転送速度の2倍とすることで、ノンブロッキング結合網
となる。従って、バスやクロス網に比べて高速動作に向
き、かつ大規模化も容易で、さらに内部経路でトラフィ
ック集中が無い、という特徴を併せ持つセルスイッチを
実現できる。さらに、本発明による結合網は、単位スイ
ッチの出力ポートのファンアウト数が1であるので、ク
ロスバスイッチに比べて高速動作に向く。
Further, in the connection network according to the present invention, the information transfer speed of the unit switch and the information transfer speed in the wiring between the stages are set to be twice the information transfer speed in the input / output ports regardless of the number of input / output ports. Then, it becomes a non-blocking connection network. Therefore, it is possible to realize a cell switch having characteristics that it is suitable for high-speed operation as compared with a bus or a cross network, can be easily scaled up, and has no traffic concentration on an internal route. Further, the connection network according to the present invention has a fanout number of 1 at the output port of the unit switch, and therefore is suitable for high-speed operation as compared with the crossbar switch.

【0027】しかも、本発明による結合網をセルスイッ
チに用いた場合、競合制御部を各単位スイッチに分散し
て配置することが可能で、入力バッファ型セルスイッチ
で問題があったように競合制御部が高速化/大規模化の
ネックになることもない。また、本発明による結合網を
用いたセルスイッチは、容易にコピー機能を実現するこ
とも可能である。
Moreover, when the connection network according to the present invention is used for the cell switch, the contention control unit can be distributed and arranged in each unit switch, and the contention control is performed as if there was a problem in the input buffer type cell switch. The department does not become a bottleneck for speeding up / upsizing. Further, the cell switch using the connection network according to the present invention can easily realize the copy function.

【0028】[0028]

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

【0029】図1に、本発明の一実施例に係る8入力8
出力の結合網の構成を示す。この結合網は2入力2出力
の単位スイッチを11〜14,21〜24,…,81〜
84のように4個並列に配置して構成されたステージを
8段縦続配置し、それらのステージ間を次の様に接続す
ることにより構成される。本発明の結合網の接続関係を
一般的に記述すると、以下の様になる。
FIG. 1 shows 8 inputs 8 according to an embodiment of the present invention.
The structure of the output connection network is shown. This connection network has unit switches of 2 inputs and 2 outputs 11-14, 21-24, ..., 81-
As shown in FIG. 84, eight stages, which are configured by arranging four in parallel, are arranged in cascade, and the stages are connected as follows. The connection relation of the connection network of the present invention is generally described as follows.

【0030】ステージ数がNであるN入力N出力の結合
網は、2入力2出力の単位スイッチをN/2個含むステ
ージをN個縦続配置して構成される。各単位スイッチ間
の接続を記述するために、各ステージに属する単位スイ
ッチの入力ポートには、上から順にI(0),I
(1),I(2),…,I(N−1)と番号を付ける。
出力ポートにも、同様に上から順にO(0),O
(1),O(2),…,O(N−1)と番号を付ける。
The N-input / N-output coupling network in which the number of stages is N is configured by cascading N stages including N / 2 2-input 2-output unit switches. In order to describe the connection between each unit switch, the input ports of the unit switches belonging to each stage are I (0), I in order from the top.
Numbers are given as (1), I (2), ..., I (N-1).
Similarly, for output ports, from the top, O (0), O
Numbers are given as (1), O (2), ..., O (N-1).

【0031】この番号を利用して、次の様に各ステージ
間の接続を記述できる。すなわち、i*2−1(1≧i
≧N/2)段目のステージの出力ポートO(j)(0≧
j≧N)と、i*2段目のステージの入力ポートI
((j+1)modN)とを接続し、k*2番目(1≧
k≧N/2−1)段目のステージの出力ポートO((j
+1)modN)と、k*2+1段目のステージの入力
ポートI(j)とを接続する。(j+1)modNは、
(j+1)をNで除した時の剰余を表す。ステージ数が
NであるN入力N出力の結合網における、方路情報とな
る出力ポート番号と入力ポート番号との差分は、以下の
ように定義される。即ち、方路情報は結合網にてスイッ
チングを受ける入力情報が出力されるポート番号をA、
該入力情報が入力される入力ポート番号をBとして、 (1) 偶数入力ポート:A−B−1、負の時はNを加える (2) 奇数入力ポート:B−A+1、負の時はNを加え
る、この結果(B−A+1+N)が負の時はNがNに等
しくなる時は0とする、
Using this number, the connection between each stage can be described as follows. That is, i * 2-1 (1 ≧ i
≧ N / 2) output port O (j) (0 ≧
j ≧ N) and the input port I of the i * 2nd stage
((J + 1) modN) and k * 2nd (1 ≧
The output port O ((j
+1) modN) and the input port I (j) of the k * 2 + 1th stage. (J + 1) modN is
Represents the remainder when (j + 1) is divided by N. The difference between the output port number and the input port number, which are the route information, in the connection network of N inputs and N outputs where the number of stages is N is defined as follows. That is, the route information is the port number A from which the input information to be switched in the connection network is output,
Let B be the input port number to which the input information is input. (1) Even input port: A-B-1, add N when negative (2) Odd input port: B-A + 1, N when negative When the result (B-A + 1 + N) is negative, it is set to 0 when N becomes equal to N,

【0032】と定義される。この様に定義された方路情
報のビット長はlogN(底は2)である。本実施例に
よる8入力8出力の結合網における、上述の様に定義さ
れる方路情報を表1に示す。
Is defined as The bit length of the route information defined in this way is logN (base is 2). Table 1 shows the route information defined as described above in the connection network of 8 inputs and 8 outputs according to the present embodiment.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】上述のように方路情報を定義すると、各単
位スイッチでは入力情報の持つ方路情報を観察し、(a)
もし該方路情報が「0」でなければ、方路情報をデクリ
メントして該入力情報をクロス側に、すなわち図で上側
の入力ポートに入力された入力情報なら下側のポート
へ、下側の入力ポートに入力された入力情報なら上側の
ポートへというように転送し、(b) 方路情報が「0」で
あれば、該入力情報をストレート側に、すなわち図で上
側の入力ポートに入力された入力情報なら上側のポート
へ、下側の入力ポートに入力された入力情報なら下側の
ポートへというように転送する、というアルゴリズムに
より、任意の入力ポートから任意の出力ポートへと入力
情報を転送できる。即ち、ポイント−ポイント接続が実
現できる。このことを図2を用いて簡単に説明する。
When the route information is defined as described above, each unit switch observes the route information included in the input information, and (a)
If the route information is not "0", the route information is decremented and the input information is set to the cross side, that is, if the input information input to the upper input port in the figure is to the lower port, the lower side. If the input information input to the input port of the above is transferred to the upper port, (b) If the route information is "0", the input information is sent to the straight side, that is, to the upper input port in the figure. Input from any input port to any output port by an algorithm that transfers input input information to the upper port and input information input to the lower input port to the lower port Information can be transferred. That is, point-to-point connection can be realized. This will be briefly described with reference to FIG.

【0035】図2には、本実施例による結合網上で、入
力ポート2から入力され、出力ポート7に出力される入
力情報の経路が破線で示されている。また、その入力情
報に付加された経路情報の変化も示されている。
In FIG. 2, the path of the input information input from the input port 2 and output to the output port 7 on the connection network according to this embodiment is shown by a broken line. Further, a change in the route information added to the input information is also shown.

【0036】上述した方路情報の定義(a)(b)より、入力
ポート2から入力されて出力ポート7に出力される入力
情報に付加される方路情報は「4」になる。ステージ1
では方路情報が「0」でないので、方路情報をデクリメ
ントして入力情報をクロス側に出力する。同様に、ステ
ージ2,3,4でも方路情報をデクリメントして入力情
報をクロス側に出力する。この結果、ステージ5以降ス
テージ8までは該入力情報はストレート側に出力され
る。この結果、該入力情報は出力ポート7へと転送され
る。
From the above-described definition (a) and (b) of the route information, the route information added to the input information input from the input port 2 and output to the output port 7 is "4". Stage 1
Then, since the route information is not “0”, the route information is decremented and the input information is output to the cross side. Similarly, the stages 2, 3 and 4 also decrement the route information and output the input information to the cross side. As a result, the input information is output to the straight side from stage 5 to stage 8. As a result, the input information is transferred to the output port 7.

【0037】さらに、図2には入力ポート2から入力さ
れて出力ポート7以外に向かう入力情報の経路が一点鎖
線で示されている。この一点鎖線に示す入力情報の経路
を見れば明らかな様に、他の出力ポートについても、上
述した方路情報の定義と単位スイッチの動作により、所
望の出力ポートへと転送することができる。
Further, in FIG. 2, a path of input information input from the input port 2 and directed to other than the output port 7 is shown by a chain line. As is clear from the path of the input information indicated by the one-dot chain line, other output ports can also be transferred to the desired output port by the above-described definition of the route information and the operation of the unit switch.

【0038】また、上述の性質が任意の入力ポートにつ
いて成立するのは、本実施例による結合網のトポロジと
方路情報の定義より明らかである。よって、本実施例に
よる結合網は、上述の方路情報と単位スイッチの動作に
より任意の入力ポートから任意の出力ポートへと入力情
報を転送することができる。次に、本発明の一実施例に
よる結合網でコピー機能を実現する方法について説明す
る。
Further, it is clear from the definition of the topology and route information of the connection network according to the present embodiment that the above-mentioned property holds for any input port. Therefore, the connection network according to the present embodiment can transfer input information from any input port to any output port by the above-described route information and the operation of the unit switch. Next, a method of realizing the copy function in the connection network according to the embodiment of the present invention will be described.

【0039】本実施例による結合網でコピー機能を実現
する際の方路情報は、図3に示すビットマップ方式の方
路情報にルーティング終了ビットが1ビット付属した形
式をとる。この方路情報のうち、各ステージに割り当て
られたビットは次の様にセットする。即ち、任意の入力
ポートからひとつもしくは複数の出力ポートに転送する
入力情報について、前述の差分情報を計算し、出力する
出力ポート毎に(差分情報+1)と等しいステージに割
り当てられたビットをセットする。これによりセットさ
れなかったビットは、リセットしておくものとする。こ
の方路情報を用いて本実施例による結合網でコピー機能
を実現するために、各単位スイッチは以下の様に動作す
る。
The route information for realizing the copy function in the connection network according to this embodiment has a format in which one bit of the routing end bit is attached to the route information of the bitmap method shown in FIG. Of this route information, the bits assigned to each stage are set as follows. That is, with respect to the input information transferred from an arbitrary input port to one or a plurality of output ports, the above-mentioned difference information is calculated, and the bit assigned to the stage equal to (difference information + 1) is set for each output port to be output. . Bits that are not set by this shall be reset. In order to realize the copy function in the connection network according to the present embodiment by using this route information, each unit switch operates as follows.

【0040】まず、最終ステージ以外のステージに属す
る単位スイッチでは、先の実施例と同じく、次の動作を
行う。即ち、単位スイッチに送られてきた入力情報のル
ーティング終了ビットがリセットされているものである
場合は、その入力情報を必ずクロス側に出力する様スイ
ッチングを行う。その際、ルーティング終了ビットはリ
セットしたままとする。ストレート側に出力するようス
イッチングを行うか否かは、その入力情報の有する方路
情報に含まれる、各ステージ毎に割り当てられたビット
により判断する。即ち、もし該ビットがセットされてい
たならストレート側にも出力する。そしてストレート側
に出力する入力情報については、ルーティング終了ビッ
トをセットする。該ステージ毎に割り当てられた方路情
報中のビットがリセットされていたならば、クロス側に
出力するのみで、ストレート側には入力情報を出力しな
いものとする。
First, the unit switches belonging to stages other than the final stage perform the following operations as in the previous embodiment. That is, when the routing end bit of the input information sent to the unit switch is reset, the switching is performed so that the input information is always output to the cross side. At this time, the routing end bit remains reset. Whether or not the switching is performed so as to output to the straight side is determined by the bit assigned to each stage included in the route information included in the input information. That is, if the bit is set, it is also output to the straight side. Then, for the input information output to the straight side, the routing end bit is set. If the bit in the route information assigned to each stage is reset, it is output only to the cross side and the input information is not output to the straight side.

【0041】また、単位スイッチに送られてきた入力情
報のルーティング終了ビットがセットされているものの
場合は、その入力情報をクロス側に出力することなく、
ストレート側のみに出力する。この時、その入力情報に
付加されたルーティング終了ビットはセットしたままと
する。
When the routing end bit of the input information sent to the unit switch is set, the input information is not output to the cross side,
Output only on the straight side. At this time, the routing end bit added to the input information remains set.

【0042】次に、最終ステージに属する単位スイッチ
の動作を説明する。最終ステージの動作は、先の実施例
と異なっている。単位スイッチに送られてきた入力情報
のルーティング終了ビットがリセットされており、かつ
該ステージに割り当てられた方路情報のビットをセット
されているならば、ルーティング終了ビットをセット
し、該入力情報をストレート側に出力する。また、もし
ルーティング終了ビットがリセットされており、かつ割
り当てられた方路情報のビットもリセットされているな
らば、その入力情報を廃棄する。
Next, the operation of the unit switch belonging to the final stage will be described. The operation of the final stage is different from that of the previous embodiment. If the routing end bit of the input information sent to the unit switch is reset and the route information bit assigned to the stage is set, the routing end bit is set and the input information is set. Output to the straight side. If the routing end bit is reset and the assigned route information bit is also reset, the input information is discarded.

【0043】一方、単位スイッチに送られてきた入力情
報のルーティング終了ビットがセットされているなら
ば、その入力情報をストレート側のみに出力する。この
時、その入力情報についてのルーティング終了ビットは
セットしたままとする。
On the other hand, if the routing end bit of the input information sent to the unit switch is set, the input information is output only to the straight side. At this time, the routing end bit for the input information remains set.

【0044】以上のルーティングに従って、入力ポート
2から入力される入力情報が転送される経路を図4に示
す。同図では、破線でルーティング終了ビットがリセッ
トされた入力情報の経路を示し、また一点鎖線でルーテ
ィング終了ビットがセットされた入力情報の経路をそれ
ぞれ示してある。同図より明かな様に、本実施例でのコ
ピー機能の実現は、ポイント−ポイント接続を実現する
方法における方路情報が「0」でないセルの経路をルー
ティング終了ビットがセットされていないセルの経路と
し、方路情報が「0」であるセルの経路をルーティング
終了ビットがセットされているセルの経路とすることで
得られる。
FIG. 4 shows a path along which the input information input from the input port 2 is transferred according to the above routing. In the same figure, the broken line shows the route of the input information in which the routing end bit is reset, and the dashed line shows the route of the input information in which the routing end bit is set. As is clear from the figure, the realization of the copy function in the present embodiment is performed in the method of realizing the point-to-point connection by using the route of the cell whose route information is not "0" as the cell whose routing end bit is not set. The route is obtained by setting the route of the cell whose route information is “0” as the route of the cell in which the routing end bit is set.

【0045】次に、本発明の一実施例による結合網のノ
ンブロッキング性について述べる。図5に、ポイント−
ポイント接続の場合およびコピー機能を実現した場合の
それぞれにおけるセルの転送経路を示す。同図では、ポ
イント−ポイント接続の場合の方路情報が「0」でな
い、またはコピー機能実現の場合のルーティング収容ビ
ットがセットされていないセルの経路を破線で示してあ
る。また、同図ではポイント−ポイント接続の場合の方
路情報が「0」の、またはコピー機能実現の場合のルー
ティング終了ビットがセットされているセルの経路を実
線で示してある。さらに同図では、ポイント−ポイント
接続の場合に方路情報が「0」となる、またコピー機能
実現の場合にルーティング終了ビットがセットされる位
置を点で示してある。同図に示すように、点をクロスポ
イントと見なせば、クロスバスイッチが本実施例による
結合網内部に畳み込まれて実現されていることが分か
る。
Next, the non-blocking property of the connection network according to the embodiment of the present invention will be described. In Figure 5, points-
The transfer paths of cells in the case of point connection and the case of realizing the copy function are shown. In the figure, the route of the cell in which the route information in the case of point-to-point connection is not "0" or the routing accommodation bit is not set in the case of realizing the copy function is shown by a broken line. Further, in the figure, the route of the cell for which the route information is "0" in the case of point-to-point connection or the routing end bit is set in the case of realizing the copy function is shown by a solid line. Further, in the figure, the points where the route information becomes "0" in the case of point-to-point connection, and where the routing end bit is set in the case of realizing the copy function are indicated by dots. As shown in the figure, if the points are regarded as cross points, it can be seen that the crossbar switch is realized by being folded inside the connection network according to this embodiment.

【0046】また、単位スイッチ間の結合にはクロスバ
スイッチの入線(破線)と出線(実線)が1本ずつのみ
マッピングされていることから、内部転送速度を2倍に
し、さらに入力ポートと出力ポートでVC(バーチャル
コネクション)の容量管理を行えば、結合網内部の経路
上に当該経路の容量を越えてVCが設定されない、すな
わちトラフィック集中が無いことが分かる。次に、本発
明による結合網の実装法の実施例について説明する。
Further, since only one input line (broken line) and one output line (solid line) of the crossbar switch are mapped to each connection between the unit switches, the internal transfer rate is doubled, and the input port and the output port are further output. If the VC (Virtual Connection) capacity is managed at the port, it can be seen that the VC is not set on the route inside the connection network beyond the capacity of the route, that is, there is no traffic concentration. Next, an embodiment of the method for mounting the connection network according to the present invention will be described.

【0047】本発明による結合網は、ステージ数が入出
力ポート数と一致しているため、例えば、最初4入力4
出力の結合網として動作していたものに、ハードを追加
して8入力8出力の結合網として動作させる、といった
ことが、4入力4出力の結合網を構成するモジュールと
全く同じモジュールを用いて実現することが可能とな
る。このことを図6〜図8を用いて説明する。
In the connection network according to the present invention, the number of stages is equal to the number of input / output ports.
Using the same module as the module forming the 4-input 4-output coupling network, the hardware that was operating as the output coupling network was added to operate it as an 8-input 8-output coupling network. It can be realized. This will be described with reference to FIGS.

【0048】図6に、増設の単位となる4*4モジュー
ルを示す。同図に示すように、4*4モジュールは、結
合網を構成するステージ間の接続の一部を外部に出し、
これらを自由に結合できるようにしている。
FIG. 6 shows a 4 * 4 module as a unit of expansion. As shown in the figure, the 4 * 4 module exposes part of the connections between the stages forming the connection network to the outside.
It is possible to combine these freely.

【0049】図6に示した4*4モジュールを用いて4
入力4出力の結合網を作成した場合の実装例が図7に、
8入力8出力の結合網を作成した場合の実装例が図8
に、さらに16入力16出力の結合網を作成した場合の
実装例が図9にそれぞれ示してある。これらの図に示さ
れるように、本発明による結合網はバンヤン網等の別の
結合網のステージ間接続と比較して、ステージ間の接続
が任意の規模でほぼ同じ接続を踏襲できるため、一つの
モジュールを定義すれば、任意の規模の結合網を構築す
ることが可能である。
4 using the 4 * 4 module shown in FIG.
Fig. 7 shows an implementation example when a connection network with four inputs and four outputs is created.
FIG. 8 shows an implementation example when a connection network with 8 inputs and 8 outputs is created.
FIG. 9 shows an example of implementation when a 16-input 16-output coupled network is created. As shown in these figures, the connection network according to the present invention can follow almost the same connection at any scale as compared with the connection between stages of another connection network such as a Banyan network. By defining two modules, it is possible to construct a connection network of any size.

【0050】なお、本実施例においてコピー機能を実現
した場合は、最終ステージの単位スイッチの動作が異な
る。しかしながら、これは例えば4*4モジュールの最
終ステージの単位スイッチに、外部から該単位スイッチ
が最終ステージに属するか否かを示す1ビットの情報
を、例えばピンヘッダと呼ばれる部品によって指定可能
となるように4*4モジュールを実装すれば、上述の性
質を受け継ぐことが出来ることは明らかである。
When the copy function is realized in this embodiment, the operation of the unit switch in the final stage is different. However, this makes it possible to externally specify 1-bit information indicating whether or not the unit switch belongs to the final stage to the unit switch at the final stage of the 4 * 4 module, for example, by a component called a pin header. It is clear that the above properties can be inherited by implementing a 4 * 4 module.

【0051】さらに、各単位スイッチは該単位スイッチ
が属するステージ番号によって、その参照するルーティ
ングタグのビット位置が異なることになるが、これに対
しては該単位スイッチが属するステージ番号を保守者が
設定できるように、例えばディップスイッチを各単位ス
イッチに付加し、そのディップスイッチに設定された情
報を単位スイッチがステージ番号であると認識して動作
するように構成すれば良い。
Furthermore, the bit position of the routing tag to which each unit switch refers differs depending on the stage number to which the unit switch belongs. For this, the maintainer sets the stage number to which the unit switch belongs. For example, a dip switch may be added to each unit switch so that the unit switch recognizes the information set in the dip switch as the stage number and operates.

【0052】次に、図9で示した結合網をブックシェル
フ型筐体に実装する方法の一例を図10に示す。ブック
シェルフ型筐体とは、複数段のサブラックを積層し、各
サブラック内にモジュールを並べて実装できるようにし
た筐体である。図10において、各4*4モジュールに
付した符号は、図9で各モジュールに付した符号に対応
している。また、801〜804は本実施例をノンブロ
ッキング網として使用するために必要となるもので、結
合網内部転送速度を2倍化する速度2倍化モジュールで
ある。さらに、破線はバックパネル上もしくはバックパ
ネルの裏面に配する布線、実線は基板フロント側に配す
る布線をそれぞれ示している。
Next, FIG. 10 shows an example of a method of mounting the connection network shown in FIG. 9 in a bookshelf type casing. The bookshelf type housing is a housing in which a plurality of sub racks are stacked and modules can be mounted side by side in each sub rack. In FIG. 10, the reference numerals assigned to the respective 4 * 4 modules correspond to the reference numerals assigned to the respective modules in FIG. 9. Further, reference numerals 801 to 804 are necessary for using the present embodiment as a non-blocking network, and are speed doubling modules for doubling the internal transfer speed of the connection network. Furthermore, the broken line indicates wiring arranged on the back panel or on the back surface of the back panel, and the solid line indicates wiring arranged on the front side of the substrate.

【0053】この図10の実装例は、本実施例の結合網
をATM交換機に応用する場合の筐体実装の例について
示している。横方向に並んだ4*4モジュールと、速度
2倍化モジュールが1サブラックに実装される。これら
の実装されたサブラックを4個同図に示すように重ね、
各4*4モジュールと速度2倍化モジュールを同図に示
すように結線することで、16×16のATM交換機が
実現されている。
The mounting example of FIG. 10 shows an example of housing mounting when the connection network of this embodiment is applied to an ATM switch. The 4 * 4 modules arranged side by side and the speed doubling module are mounted in one subrack. Four of these mounted subracks are stacked as shown in the figure,
By connecting each 4 * 4 module and the speed doubling module as shown in the figure, a 16 × 16 ATM switch is realized.

【0054】また、STM−1のUNIやNNIといっ
た、種々のインタフェース点を収容する機能を持つIN
F(インタフェース)基板は、同図10で示した各サブ
ラックの左側に実装されるものとしている。各インタフ
ェース点から入力されるセル流は、まず速度2倍化モジ
ュール801〜804に与えられ、ここでセル転送速度
がインタフェース点の2倍の速度とされた後、結合網に
入力される。一方、スイッチングを受けて結合網から出
力されるセル流は速度2倍化モジュール801〜804
に入力され、ここでインタフェース点でのセル転送速度
に戻された後、各INF基板に入力される。
Further, an IN having a function of accommodating various interface points such as UNI and NNI of STM-1
The F (interface) board is supposed to be mounted on the left side of each subrack shown in FIG. The cell flow inputted from each interface point is first given to the speed doubling modules 801-804, where the cell transfer rate is made twice as fast as the interface point and then inputted to the connection network. On the other hand, the cell flow output from the connection network upon receiving the switching is the speed doubling modules 801-804.
Is input to each INF board after being returned to the cell transfer rate at the interface point.

【0055】ここで、速度2倍化モジュール801〜8
09の構成は、INF基板から結合網へのセル流を扱う
パスについてはセルを2個蓄積することが可能なデュア
ルバッファであり、結合網からINF基板へのセル流を
扱うパスについてはセルを比較的多数、例えば32セル
蓄積できるFIFOメモリであっても良い。さらに、速
度2倍化モジュールから結合網を経由して速度2倍化モ
ジュールに至るパスにおいて、後述するバックプレッシ
ャをかけ、ATM交換機全体としてのセル廃棄率を改善
することにしても良い。この場合は、結合網からINF
基板へのセル流を扱うパス上のFIFOが多数のセルを
蓄積できれば、それだけセル廃棄率を改善できる。
Here, the speed doubling modules 801 to 8
The configuration of 09 is a dual buffer capable of accumulating two cells for the path handling the cell flow from the INF board to the connection network, and the cell handling for the path handling the cell flow from the connection network to the INF board. It may be a FIFO memory capable of accumulating a relatively large number, for example, 32 cells. Further, backpressure, which will be described later, may be applied in the path from the speed doubling module to the speed doubling module via the connection network to improve the cell discard rate of the entire ATM switch. In this case, from the connection network to INF
If the FIFO on the path handling the cell flow to the substrate can store a large number of cells, the cell discard rate can be improved accordingly.

【0056】図10においては、結合網の単位スイッチ
が接続される単位スイッチの個数が3で固定であるた
め、結合網をブックシェルフ型筐体に実装する場合、配
線の輻輳がほとんど無いという利点がある。
In FIG. 10, since the number of unit switches to which the unit switches of the connection network are connected is fixed at 3, there is almost no wiring congestion when the connection network is mounted in a bookshelf type housing. There is.

【0057】なお、本発明による結合網を構成する単位
スイッチのアーキテクチャは、入力バッファ型ATMス
イッチ、出力バッファ型ATMスイッチおよび共通バッ
ファ型ATMスイッチのいずれであっても良い。これら
について、入力部に単位スイッチの内部動作状態と入力
されるセルの位相を合わせる機能を持てば、結合網を構
成する単位スイッチに与えるクロックは、位相制御され
たものでなくても良くなり、高速動作に適したセルスイ
ッチとなる。
The architecture of the unit switch forming the connection network according to the present invention may be any of an input buffer type ATM switch, an output buffer type ATM switch and a common buffer type ATM switch. For these, if the input unit has a function to match the internal operating state of the unit switch and the phase of the input cell, the clock given to the unit switch forming the coupling network does not have to be phase-controlled, The cell switch is suitable for high-speed operation.

【0058】さらに、単位スイッチの出力ポートに、該
出力ポートが接続されたバッファがセルを受け取る空き
があるか否かを観察し、該バッファがセルを受け取れる
時のみ出力する機能、いわゆるバックプレッシャ機能を
持つようにすると、結合網のセル廃棄特性を改善するこ
とができる。
Further, a function of observing whether or not the buffer to which the output port is connected has a space for receiving a cell at the output port of the unit switch and outputting only when the buffer can receive the cell, a so-called back pressure function By setting the above, it is possible to improve the cell discard property of the connection network.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば非
常に単純な単位スイッチ間接続によって容易にノンブロ
ッキングな結合網を提供することができるので、高速動
作に向き、モジュール化によるビルディングブロック構
成も容易で、大規模化にも適しており、さらに内部経路
でのトラフィック集中が無く、コピー機能も実現可能で
あるという、特にATM交換機用のセルスイッチとして
望ましい性質を持つ結合網を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to easily provide a non-blocking coupling network by a very simple connection between unit switches. Therefore, it is suitable for high-speed operation and is a modular building block configuration. It is also easy to implement, suitable for large-scale, has no traffic concentration on the internal route, and can realize the copy function. To provide a connection network having desirable properties as a cell switch for ATM exchanges. You can

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

【図1】本発明の一実施例に係る結合網を示す図FIG. 1 is a diagram showing a connection network according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例に係る結合網上でのルーティ
ング方法を説明する図
FIG. 2 is a diagram illustrating a routing method on a connection network according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例に係るコピー機能を実現した
結合網で使用される方路情報のフォーマットを説明する
FIG. 3 is a diagram illustrating a format of route information used in a connection network that realizes a copy function according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例に係るコピー機能を実現した
結合網での入力情報の転送経路を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a transfer route of input information in a connection network realizing a copy function according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例に係る結合網のノンブロッキ
ング性を説明するための図
FIG. 5 is a diagram for explaining non-blocking property of a connection network according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例に係る結合網の実装法を説明
するための図
FIG. 6 is a diagram illustrating an implementation method of a connection network according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例に係る結合網の実装法を説明
するための図
FIG. 7 is a diagram illustrating an implementation method of a connection network according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施例に係る結合網の実装法を説明
するための図
FIG. 8 is a diagram for explaining an implementation method of a connection network according to an embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施例に係る結合網の実装法を説明
するための図
FIG. 9 is a diagram for explaining a mounting method of a connection network according to an embodiment of the present invention.

【図10】本発明の一実施例に係る結合網のブックシェ
ルフ型筐体への実装法を説明するための図
FIG. 10 is a diagram for explaining a method of mounting the connection network according to the embodiment of the present invention on a bookshelf type housing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11〜14,21〜24,…,83,84…単位スイッ
11-14, 21-24, ..., 83, 84 ... Unit switch

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】N本の入力ポート(Nは自然数かつ偶数)
のうちの任意の1本の入力ポートから入力された入力情
報を該入力情報に付加された方路情報に従ってN本の出
力ポートの所定の少なくとも1本の出力ポートに出力す
る結合網において、 2入力2出力の単位スイッチをN/2個並列に配置して
構成されたステージをN段縦続配置し、各ステージに含
まれる単位スイッチの入力ポートの番号をステージ上に
並べられた順にI(0),I(1),…,I(N−1)
とし、各ステージに含まれる単位スイッチの出力ポート
の番号をステージ上に並べられた順にO(0),O
(1),…,O(N−1)としたとき、該結合網の入力
ポート側からi*2−1(iは自然数、1≦i≦N/
2)番目のステージの出力ポートO(j)(jは0また
は自然数、0≦j≦N−1)と、該結合網の入力ポート
側からi*2番目のステージの入力ポートI((j+
1)modN)とを接続し、該結合網の入力ポート側か
らk*2番目(1≧k≧N/2−1)のステージの出力
ポートO((j+1)modN)と、該結合網の入力ポ
ート側からk*2+1番目のステージの入力ポートI
(j)とを接続して構成され、 前記単位スイッチは、前記入力情報に付加された方路情
報を参照して所定の規則により前記入力情報をストレー
ト側とクロス側とストレート側およびクロス側双方のい
ずれかに出力することを特徴とする結合網。
1. N input ports (N is a natural number and an even number)
A connection network that outputs input information input from any one of the input ports to at least one predetermined output port among the N output ports according to the route information added to the input information; N / 2 stages of input / output 2 output unit switches are arranged in parallel and N stages are arranged in cascade, and the input port numbers of the unit switches included in each stage are I (0 ), I (1), ..., I (N-1)
And the output port numbers of the unit switches included in each stage are O (0), O in the order arranged on the stage.
(1), ..., O (N−1), i * 2-1 (i is a natural number, 1 ≦ i ≦ N / from the input port side of the connection network.
2) The output port O (j) of the second stage (j is 0 or a natural number, 0 ≦ j ≦ N−1) and the input port I ((j + of the second stage) i * from the input port side of the connection network.
1) modN) and the output port O ((j + 1) modN) of the k * 2nd (1 ≧ k ≧ N / 2−1) stage from the input port side of the connection network and the connection network of the connection network. Input port I of the k * 2 + 1st stage from the input port side
(J) is connected to the unit switch, the unit switch refers to the route information added to the input information, and outputs the input information to the straight side and the cross side and to the straight side and the cross side according to a predetermined rule. A connection network characterized by outputting to any one of.
【請求項2】前記方路情報は、前記入力情報が出力され
る少なくとも一つの出力ポートの番号をA、前記入力情
報が入力される入力ポートの番号をBとして、偶数番目
の入力ポートに入力された入力情報に付加される方路情
報はA−B−1またはA−B−1+N(A−B−1が負
の時)、奇数番目の入力ポートに入力された入力情報に
付加される方路情報はB−A+1またはB−A+1+N
(B−A+1が負の時)または0(B−A+1+NがN
に等しくなる時)となるように定められ、 前記所定の規則は、前記単位スイッチに入力された前記
入力情報に付加された方路情報が0でなければ該方路情
報をデクリメントしつつ該入力情報を前記クロス側に転
送し、該入力情報に付加された方路情報が0であれば該
方路情報の値を保持して該入力情報をストレート側に転
送する規則であることを特徴とする請求項1記載の結合
網。
2. The route information is input to even-numbered input ports, where the number of at least one output port from which the input information is output is A and the number of the input port to which the input information is input is B. The route information added to the added input information is added to the input information input to the odd-numbered input ports A-B-1 or A-B-1 + N (when A-B-1 is negative). The route information is B-A + 1 or B-A + 1 + N
(When B-A + 1 is negative) or 0 (B-A + 1 + N is N)
When the route information added to the input information input to the unit switch is not 0, the predetermined rule is that the input is performed while decrementing the route information. The rule is that information is transferred to the cross side, and if the route information added to the input information is 0, the value of the route information is held and the input information is transferred to the straight side. The connection network according to claim 1.
【請求項3】前記方路情報は、前記各ステージに対応し
て設けられたビットと、該結合網への入力時にはリセッ
トされたルーティング終了ビットとからなり、前記入力
情報が出力される少なくとも一つの出力ポートの番号を
A、前記入力情報が入力される入力ポートの番号をBと
して、偶数番目の入力ポートに入力された入力情報に付
加される方路情報はA−B−1またはA−B−1+N
(A−B−1が負の時)、奇数番目の入力ポートに入力
された入力情報に付加される方路情報はB−A+1また
はB−A+1+N(B−A+1が負の時)または0(B
−A+1+NがNに等しくなる時)となるように定義さ
れた差分情報により、差分情報+1と同じステージ番号
を持つステージ毎に対応したビットはセット、それ以外
のビットはリセットされように定められ、 前記所定の規則は、前記単位スイッチに入力された入力
情報に付加された方路情報のルーティング終了ビットが
セットされていれば前記ストレート側に、該方路情報の
ルーティング終了ビットがリセットされていれば、最終
ステージ以外ならばルーティング終了ビットの値を保持
したままクロス側に出力すると共に、該ステージに対応
したビットがセットされていれば、ルーティング終了ビ
ットをセットしてストレート側に出力し、最終ステージ
であれば該ステージに対応したビットがリセットされて
いれば該情報を廃棄、該ステージに対応したビットがセ
ットされストレート側に出力する規則であることを特徴
とする請求項1記載の結合網。
3. The route information comprises a bit provided corresponding to each stage and a routing end bit reset at the time of input to the connection network, and at least one of the input information is output. The route information added to the input information input to the even-numbered input ports is A-B-1 or A-, where A is the number of one output port and B is the number of the input port to which the input information is input. B-1 + N
(When A-B-1 is negative), the route information added to the input information input to the odd-numbered input ports is B-A + 1 or B-A + 1 + N (when B-A + 1 is negative) or 0 ( B
-A + 1 + N is defined as (when N becomes equal to N), the bit corresponding to each stage having the same stage number as the difference information + 1 is set, and the other bits are reset. The predetermined rule is that if the routing end bit of the route information added to the input information input to the unit switch is set, the routing end bit of the route information is reset to the straight side. For example, if it is not the final stage, the value of the routing end bit is held and is output to the cross side, and if the bit corresponding to that stage is set, the routing end bit is set and output to the straight side, and the final If it is a stage, the information is discarded if the bit corresponding to the stage is reset, 2. The connection network according to claim 1, wherein the rule is that a bit corresponding to a bit is set and is output on the straight side.
JP3188393A 1993-02-22 1993-02-22 Connection network Pending JPH06252940A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011013919A (en) * 2009-07-01 2011-01-20 Fujitsu Ltd Transfer rate setting method, data transfer apparatus and information processing system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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