JPH0775353B2 - パケット交換方式 - Google Patents

パケット交換方式

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JPH0775353B2
JPH0775353B2 JP3366393A JP3366393A JPH0775353B2 JP H0775353 B2 JPH0775353 B2 JP H0775353B2 JP 3366393 A JP3366393 A JP 3366393A JP 3366393 A JP3366393 A JP 3366393A JP H0775353 B2 JPH0775353 B2 JP H0775353B2
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    • H04Q11/0478Provisions for broadband connections
    • HELECTRICITY
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    • HELECTRICITY
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はディジタル通信に利用す
る。特に、パケットを用いるディジタル通信網のパケッ
ト交換技術に関する。
【0002】
【従来の技術】音声、データ、画像等すべての情報をパ
ケットに変換し、かつ簡略化したプロトコルを用いて、
超高速に情報を伝送、交換するために用いる高速パケッ
ト交換方式への関心が高い。このような高速パケット交
換方式において数百回線を越えるような大規模なパケッ
ト交換装置は中小規模なパケットスイッチを多段に接続
することによって実現している。このとき、発呼時の呼
の経路選択制御の簡略化および内部閉塞(内部閉塞とは
入回線および出回線に呼を接続する空き容量があるにも
係わらず、内部リンクの閉塞により呼が接続できない状
態のことである)を防ぐために、入力されるパケットの
経路選択をあらかじめ決定せず、初段のパケットスイッ
チで入力パケットをアドレス情報に関係なく、後段のパ
ケットスイッチに均等に入力されるように出力し、後段
のスイッチにおいてパケット毎に経路選択を行う方式が
あるが、この方式では同一呼に属するパケットが異なる
経路を通過するので各パケットが各スイッチを通過する
のに要する遅延時間が異なり同一呼に属するパケットの
順序が狂う。これを解決する方式が交換研究回線SSE
89−173にて林らにより発表された「大規模ATM
スイッチにおける制御方式の検討」等で示されている。
【0003】従来例装置を図9を参照して説明する。図
9は従来例装置の構成図である。これらの論文では図9
に示すような3段に交換装置を接続する構成において1
次スイッチの入力部に配置するタイムスタンプ付与回路
11〜488で入力するパケットに入力時刻情報を表すタ
イムスタンプを付与した後、1次スイッチ11 〜18
おいてパケットのアドレス情報に関係なく各2次スイッ
チ21 〜28 に分配され、2次スイッチ21 〜28 およ
び3次スイッチ31 〜38 によって所望の行き先にパケ
ット毎に交換され、3次スイッチ31 〜38 の出力部に
あるパケット順序整列回路511〜588においてパケット
を遅延させ、タイムスタンプ付与回路411〜488に入力
してから一定時間(1次スイッチ11 〜18 から3次ス
イッチ31 〜38 まで通過に要する最大遅延時間)以上
経ったパケットから順次出力ポートに出力することによ
ってパケットの順序を整列させる方式を示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このようなパケット交
換方式では、パケット順序整列回路において入力より、
ある一定時間以上パケットを遅延させるためパケットの
遅延時間は増大する。また、パケット順序整列回路にお
いて遅延させている全てのパケットの遅延時間がある一
定時間を越えているか否かを判断する必要があり、制御
量が多くハードウェア構成が複雑であるといった問題が
ある。
【0005】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、パケットの遅延時間の増大を抑えかつ制御が簡
単であるパケット交換方式を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、パケットが到
来する複数の入回線と、この入回線から入力されるパケ
ットのヘッダ情報にその到来時刻情報を付与する手段
と、このヘッダ情報にしたがってこのパケットを宛先毎
に方路分けするスイッチと、この方路分けされたパケッ
トの順序を到来時刻情報の順序にしたがって整列させる
手段と、この整列させる手段により整列されたパケット
が出力される複数の出回線とを備えたパケット交換方式
である。
【0007】ここで、本発明の特徴とするところは、前
記付与する手段により付与された到来時刻情報をそれぞ
れのパケットのヘッダ情報から複写する手段と、この複
写する手段により複写された到来時刻情報を前記整列さ
せる手段に転送する手段とを備え、前記整列させる手段
は、前記転送された到来時刻情報をその到来時刻の順番
に蓄積させる手段と、この蓄積させる手段の先頭にある
到来時刻情報と一致する到来時刻情報がヘッダ情報に含
まれるパケットを前記出回線に送出する手段とを含むと
ころにある。
【0008】前記複写する手段は、同一の到来時刻情報
が付与されたパケットの数を計数する手段を備え、前記
転送する手段は、この数をその到来時刻情報と共に転送
する手段を備え、前記整列させる手段は、この数を到来
時刻情報に対応させて記憶する手段と、この同一の到来
時刻情報がヘッダ情報に含まれるパケットの送出毎にこ
の記憶する手段に記憶された前記数を一つ減算して更新
する手段とを備える構成とすることもできる。
【0009】
【作用】入回線から1次スイッチに入力されたパケット
は到来時刻情報であるタイムスタンプを付与されてパケ
ット分散部により衝突なく2次スイッチに出力される。
【0010】これを入力した2次スイッチは、アドレス
タイムスタンプ検出部によりパケットから到来時刻情報
を複写してこれを宛先の出回線を収容する3次スイッチ
に転送する。パケットも宛先毎にパケット交換部により
3次スイッチに転送される。
【0011】2次スイッチから転送された到来時刻情報
とパケットとはそれぞれバッファに蓄積される。到来時
刻情報が蓄積されたバッファの先頭にある到来時刻情報
とパケットが蓄積されたバッファの先頭にあるパケット
の到来時刻情報とが一致すればそのパケットはパケット
交換部を介して出回線に出力される。一致する到来時刻
情報がなくなったら到来時刻情報が蓄積されたバッファ
の先頭は先頭の次の到来時刻情報に更新される。
【0012】パケットは1次〜3次スイッチまでの間に
いくつかのバッファを介するため遅延が与えられるが、
到来時刻情報は遅延なく3次スイッチのバッファまで到
達する。したがって、到着時刻情報の順序は入力された
とおりに3次スイッチのバッファに蓄積される。
【0013】3次スイッチには並行してパケットが蓄積
される複数のバッファがあり、個々のバッファにおける
時間順序は保持されているが、それぞれの先頭に位置す
るパケットの到来時刻情報はまちまちである。この送出
制御を到来時刻情報が蓄積されているバッファの先頭に
位置する到来時刻情報を参照して行うことにより、入力
順序にしたがってパケットを出回線に送出することがで
きる。
【0014】また、同一の到来時刻情報の数を記憶して
おき、その到来時刻情報と一致するパケットが一つ送出
される毎に記憶された数を一つ減算していく。この数が
零になったら先頭の到来時刻情報を先頭の次の到来時刻
情報に更新させるようにすることもできる。これによ
り、誤って正しい順次で送出されないパケットの発生を
防ぐことができる。
【0015】
【実施例】本発明第一実施例の構成を図1を参照して説
明する。図1は本発明第一実施例の構成図である。
【0016】本発明は、パケットが到来する64本の入
回線711〜788と、この入回線711〜788から入力され
るパケットのヘッダ情報にその到来時刻情報を付与する
手段としてタイムスタンプ付与部141 〜148 と、こ
のヘッダ情報にしたがってこのパケットを宛先毎に方路
分けするスイッチとしてそれぞれがクロスにリンク接続
された1次スイッチ11 〜18 および2次スイッチ21
〜28 および3次スイッチ31 〜38 と、この方路分け
されたパケットの順序を到来時刻情報の順序にしたがっ
て整列させる手段としてパケット順序整列部151 〜1
8 と、このパケット順序整列部151 〜158 により
整列されたパケットが出力される64本の出回線911
88とを備えたパケット交換方式である。
【0017】ここで、本発明の特徴とするところは、タ
イムスタンプ付与部141 〜148により付与された到
来時刻情報をそれぞれのパケットのヘッダ情報から複写
する手段としてアドレスタイムスタンプ検出部81 〜8
8 と、このアドレスタイムスタンプ検出部81 〜88
より複写された到来時刻情報をパケット順序整列部15
1 〜158 に転送する手段とを備え、パケット順序整列
部151 〜158 は、前記転送された到来時刻情報をそ
の到来時刻の順番に蓄積させる手段と、この蓄積させる
手段の先頭にある到来時刻情報と一致する到来時刻情報
がヘッダ情報に含まれるパケットを出回線911〜988
パケット交換部631〜638を介して送出する手段とを含
むところにある。
【0018】次に、図2〜図5を参照して本発明第一実
施例の各部の動作を説明する。ここでは、説明をわかり
やすくするために、1次スイッチ11 、2次スイッチ2
1 、3次スイッチ31 について説明する。図2は本発明
第一実施例の2次スイッチ21 のブロック構成図であ
る。図3は本発明第一実施例の3次スイッチ31 のブロ
ック構成図である。図4および図5は本発明第一実施例
の動作を示す図である。1次スイッチ11 では、入回線
11〜718から入力されたパケットのヘッダ情報にタイ
ムスタンプ付与部141 によりタイムスタンプが付与さ
れる。このパケットは衝突が生じないようにパケット分
散部611〜618により8本の出力方路に分散されて2次
スイッチ21 に出力される。
【0019】図2に示すように、2次スイッチ21 のア
ドレスタイムスタンプ検出部81 のアドレスタイムスタ
ンプ検出回路181 〜188 では、1次スイッチ11
ら入力されたパケットのヘッダ情報からそれぞれアドレ
スとタイムスタンプとを複写する。この複写されたタイ
ムスタンプは、タイムスタンプ送出回路80によりアド
レスに対応する出回線911〜988を収容する3次スイッ
チ31 〜38 にそれぞれ出力される。また、同一3次ス
イッチ31 〜38 に対して同じ時刻のタイムスタンプが
2個以上送出される場合には、これを1個として3次ス
イッチ31 〜38 に送出する。アドレスタイムスタンプ
検出回路181 〜188 を通過したパケットは、時分割
多重バス60を介してアドレスフィルタ621 〜628
によりそのヘッダ情報からアドレスに対応したパケット
バッファ641 〜648 に一時蓄積され3次スイッチ3
1 〜38 にそれぞれ出力される。このパケットバッファ
641 〜648 は、蓄積されたパケットがない場合に
は、そのことを示す空パケットを3次スイッチ31 〜3
8 に送出する構成である。
【0020】図3に示すように、3次スイッチ31
は、2次スイッチ21 〜28 から転送されたタイムスタ
ンプをその到着順にタイムスタンプバッファ55に蓄積
する。タイムスタンプ検出回路51では2個以上同じ時
刻のタイムスタンプが異なる2次スイッチ21 〜28
ら送出された場合にこれを1個としてタイムスタンプバ
ッファ55に蓄積する。このタイムスタンプは、途中に
バッファを介していないので入力された順序を保持した
ままタイムスタンプバッファ55に蓄積される。
【0021】2次スイッチ21 〜28 のパケットバッフ
ァ641 〜648 から送出されたパケットは、3次スイ
ッチ31 にあるパケット順序整列部151 のパケット順
序整列バッファ521 〜528 に蓄積される。このパケ
ット順序整列バッファ521〜528 の入力側にある空
パケット検出回路501 〜508 は、2次スイッチ21
〜28 のパケットバッファ641 〜648 に送出するパ
ケットが存在しないことを示す空パケットが3次スイッ
チ31 に転送されたことを検出する回路である。
【0022】バッファ状態監視回路54は、パケット順
序整列手順の開始タイミングを検出している。バッファ
状態監視回路54は、パケット順序整列バッファ521
〜528 のパケット蓄積状態を監視し、全てのパケット
順序整列バッファ521 〜528 にパケットが存在する
か、またはパケットの存在しない全てのパケット順序整
列バッファ521 〜528 に2次スイッチ21 〜28
ら空パケットが送出されたときを検出しタイムスタンプ
比較回路56に検出結果を出力する。これにより、3次
スイッチ31 に未到着のパケットが存在し、このパケッ
トがパケット順序整列手順に参加できなくなることを防
いでいる。
【0023】バッファ状態監視回路54からの信号によ
りタイムスタンプ比較回路56は、タイムスタンプバッ
ファ55に蓄積された先頭のタイムスタンプの時刻とパ
ケット順序整列バッファ521 〜528 の先頭パケット
に付与されたタイムスタンプの時刻とを比較して一致し
たパケットを多重回路58に送出させる制御信号をパケ
ット順序整列バッファ521 〜528 に送出する。タイ
ムスタンプバッファ55の先頭のタイムスタンプの時刻
と一致するタイムスタンプを付与されたパケットが全て
送出されたとき、タイムスタンプバッファ55の先頭の
タイムスタンプは廃棄されて次のタイムスタンプが先頭
に繰り上がる。この繰り上がったタイムスタンプについ
て同様の手順でパケットが多重回路58に送出される。
多重回路58の出力は、パケット交換部6131に入力さ
れる。パケット交換部6131では、アドレスフィルタ6
1 〜628 によりパケットの宛先が振り分けられ、パ
ケットバッファ641 〜648 に蓄積される。このパケ
ットバッファ641 〜648 に蓄積されたパケットは出
回線911〜918から送出される。
【0024】図4および図5に3次スイッチ31 の動作
をさらにわかりやすく示した。図4に示すように、タイ
ムスタンプバッファ55の先頭のタイムスタンプの時刻
はであり、パケット順序整列バッファ521 の先頭パ
ケットに付与されたタイムスタンプもである。したが
って、このタイムスタンプを付与されたパケットは多
重回路58に出力される。
【0025】図5に示すように、タイムスタンプバッフ
ァ55の先頭にあるタイムスタンプの時刻と同じタイ
ムスタンプを付与されたパケットは、もはやパケット順
序整列バッファ521 〜528 には存在しないので時刻
を持つタイムスタンプは廃棄される。
【0026】次に、図6〜図8を参照して本発明第二実
施例を説明する。図6は本発明第二実施例における2次
スイッチ21 のブロック構成図である。図7は本発明第
二実施例における3次スイッチ31 のブロック構成図で
ある。図8は本発明第二実施例の動作を示す図である。
図6に示すように、2次スイッチ21 では、1次スイッ
チ11 〜18 から転送されたパケットが時分割多重バス
60を介してアドレスフィルタ621 〜628 により宛
先が振り分けられてパケットバッファ641 〜648
蓄積される。このときパケットのヘッダ情報に付与され
ているタイムスタンプをアドレスタイムスタンプ検出部
1 が複写する。アドレスタイムスタンプ検出部81
パケットバッファ641 〜648 対応に設けられたパケ
ット数演算回路821 〜828 により、パケットのヘッ
ダ情報からタイムスタンプが複写されるが、このときパ
ケット数演算回路821 〜828 は同じ時刻のタイムス
タンプの数を計数する。そのタイムスタンプの時刻情報
とその同じ時刻のタイムスタンプの数情報とが3次スイ
ッチ31 〜38 に転送される。
【0027】図7に示すように、3次スイッチ31
は、パケット順序整列バッファ521〜528 に蓄積さ
れた先頭パケットのタイムスタンプの時刻とタイムスタ
ンプバッファ55に蓄積されたタイムスタンプの時刻と
をタイムスタンプ比較回路56が比較する。タイムスタ
ンプバッファ55の先頭タイムスタンプの数がパケット
数バッファ59の先頭に対応して蓄積されている。一致
するタイムスタンプが存在する場合にはそのパケットを
送出させその個数をパケット数減算回路57によりパケ
ット数バッファ59から減算する。この先頭に蓄積され
ている先頭タイムスタンプの数が「0」になったときに
タイムスタンプバッファ55の先頭タイムスタンプは廃
棄され、その次のタイムスタンプが先頭に繰り上がり、
以上説明した動作が繰り返される。また、パケット順序
整列バッファ521 〜528 は、パケット順序整列バッ
ファ521 〜528 に空きがなくなったときは、2次ス
イッチ21 に対してパケットの出力を停止させるように
通知する。
【0028】図8に示すように、パケット数バッファ5
9の先頭に蓄積されているタイムスタンプ数が「0」に
なると、タイムスタンプバッファ55の先頭タイムスタ
ンプが廃棄され、同時にパケット数バッファ59の先頭
データも廃棄される。
【0029】本発明第二実施例では、パケット数バッフ
ァ59を設けることにより同じ到来時刻情報のタイムス
タンプを持つパケット数をパケット順序整列部151
把握している。これにより、パケット順序整列手順をす
べてのパケットの到着を待たずに行っても未到着のパケ
ットがパケット順序整列手順に参加できなくなることを
防ぐことができる。したがって、本発明第一実施例より
もさらに高速なパケット交換方式が実現できる。
【0030】本発明第一および第二実施例において1次
スイッチ11 〜18 のパケット分散部611〜618は、入
力と出力とが1対1に接続でき、その接続を順次変更で
きる交換スイッチであればいかなる構成のものを用いて
もよい。
【0031】また、2次スイッチ21 〜28 および3次
スイッチ31 〜38 のパケット交換部621〜628、631
〜638は、順序を入れ替えることなくパケットの交換処
理および出力を行うことができる交換スイッチであれば
いかなる構成のものを用いてもよい。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
あらかじめ経路選択を必要とせずに内部閉塞を防ぐと共
にパケットの順序整列に要する遅延時間の増大を防ぎ、
かつパケットの順序整列に必要な制御を簡単に行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第一実施例装置の構成図。
【図2】本発明第一実施例の2次スイッチのブロック構
成図。
【図3】本発明第一実施例の3次スイッチのブロック構
成図。
【図4】本発明第一実施例の動作を示す図。
【図5】本発明第一実施例の動作を示す図。
【図6】本発明第二実施例の2次スイッチのブロック構
成図。
【図7】本発明第二実施例の3次スイッチのブロック構
成図。
【図8】本発明第二実施例の動作を示す図。
【図9】従来例装置の構成図。
【符号の説明】
1 〜18 1次スイッチ 21 〜28 2次スイッチ 31 〜38 3次スイッチ 611〜618 パケット分散部 621〜628 パケット交換部 631〜638 パケット交換部 711〜788 入回線 81 〜88 アドレスタイムスタンプ検出部 911〜988 出回線 141 〜148 タイムスタンプ付与部 151 〜158 パケット順序整列部 181 〜188 アドレスタイムスタンプ検出回路 501 〜508 空パケット検出回路 51 タイムスタンプ検出回路 521 〜528 パケット順序整列バッファ 54 バッファ状態監視回路 55 タイムスタンプバッファ 56 タイムスタンプ比較回路 57 パケット数減算回路 58 多重回路 59 パケット数バッファ 60 時分割多重バス 621 〜628 アドレスフィルタ 641 〜648 パケットバッファ 80 タイムスタンプ送出回路 821 〜828 パケット数演算回路
フロントページの続き (56)参考文献 特表 昭62−503208(JP,A) 電子情報通信学会技術研究報告SSE92 −54(1992年9月18日) 電子情報通信学会技術研究報告SSE92 −35(1992年6月19日) 電子情報通信学会技術研究報告SSE91 −111(1991年11月22日) 電子情報通信学会技術研究報告SSE90 −39(1990年7月26日)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パケットが到来する複数の入回線と、こ
    の入回線から入力されるパケットのヘッダ情報にその到
    来時刻情報を付与する手段と、このヘッダ情報にしたが
    ってこのパケットを宛先毎に方路分けするスイッチと、
    この方路分けされたパケットの順序を到来時刻情報の順
    序にしたがって整列させる手段と、この整列させる手段
    により整列されたパケットが出力される複数の出回線と
    を備えたパケット交換方式において、 前記付与する手段により付与された到来時刻情報をそれ
    ぞれのパケットのヘッダ情報から複写する手段と、 この複写する手段により複写された到来時刻情報を前記
    整列させる手段に転送する手段とを備え、 前記整列させる手段は、前記転送された到来時刻情報を
    その到来時刻の順番に蓄積させる手段と、 この蓄積させる手段の先頭にある到来時刻情報と一致す
    る到来時刻情報がヘッダ情報に含まれるパケットを前記
    出回線に送出する手段とを含むことを特徴とするパケッ
    ト交換方式。
  2. 【請求項2】 前記複写する手段は、同一の到来時刻情
    報が付与されたパケットの数を計数する手段を備え、 前記転送する手段は、この数をその到来時刻情報と共に
    転送する手段を備え、 前記整列させる手段は、この数を到来時刻情報に対応さ
    せて記憶する手段と、 この同一の到来時刻情報がヘッダ情報に含まれるパケッ
    トの送出毎にこの記憶する手段に記憶された前記数を一
    つ減算して更新する手段とを備えた請求項1記載のパケ
    ット交換方式。
JP3366393A 1993-02-23 1993-02-23 パケット交換方式 Expired - Fee Related JPH0775353B2 (ja)

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CA002116308A CA2116308C (en) 1993-02-23 1994-02-22 Packet switching system
EP94301268A EP0613273B1 (en) 1993-02-23 1994-02-23 Packet switching system
DE69430828T DE69430828T2 (de) 1993-02-23 1994-02-23 Paketvermittlungssystem

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