JPH08237274A - Ａｔｍセルスイッチ及び共通バッファ型ａｔｍスイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力バッファ型のバッファ拡張容易なセルス
イッチの様に大きな速度を扱わず、かつ、入力バッファ
型セルスイッチのように交換効率を落とさずに、バッフ
ァ容量の拡張容易なセルスイッチを実現する。 【構成】 複数の入力ポート夫々から入力されたＡＴＭ
セルを一時蓄積するために入力ポート対応に設けられた
入力バッファ６０１と、複数の入力リンク及び出力ポー
トのセル転送速度より大きな速度でＡＴＭセルを出力す
る一つ又は複数の出力リンクを有するセルバッファを備
えた単位スイッチ６０２，６０３を接続して構成され入
力バッファ６０１が出力したＡＴＭセルを交換し出力す
るＡＴＭスイッチ網６２０と、スイッチ網６２０から出
力されたＡＴＭセルを出力ポートへ出力する場合ＡＴＭ
セルを一担蓄積しその蓄積されたＡＴＭセル数に応じ入
力バッファ６０１へフロー制御信号を出力する出力バッ
ファ６０４とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＡＴＭ通信において転
送されるＡＴＭセル（以下単にセルと呼ぶ）を交換する
ＡＴＭセルスイッチ（以下単にセルスイッチと呼ぶ）及
び共通バッファ型ＡＴＭスイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、第１の従来技術について述べる。
現在、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode) 通信方式
に関する研究が、世界中の通信技術の研究者らによって
精力的に行なわれている。ＡＴＭ通信方式は情報をセル
という固定長のパケットにより伝送交換する。ＡＴＭ通
信方式ではスイッチノード内のハードウェアによるセル
スイッチにより、高速なセルの交換が可能で単位時間当
たりの情報転送能力は既存の通信網を越えるものを実現
可能である。

【０００３】ＡＴＭ通信方式は、セルのヘッダのＶＰＩ
（Virtual Path Identifier)とＶＣＩ（Virtual Channe
l Identifier) と呼ばれる識別情報により、ひとつの物
理伝送路に論理的に複数のコネクション（Virtual Conn
ection:VC)を設定することができる。網内においては、
各コネクションに対して予めルートが定められており、
スイッチノードはセルのコネクション識別子ＶＰＩとＶ
ＣＩからセルを出力すべき出力路を求める。ＶＰＩとＶ
ＣＩは、スイッチノード間の物理的伝送路で一意に割り
当てられるため、スイッチノードは、通過するセルのＶ
ＰＩとＶＣＩの値を書き換える能力を持つ。

【０００４】これまで、ＡＴＭ網において品質を保証さ
れたコネクションはＣＢＲ（Ｃonstant Bit Rate: 固定
ビットレート）コネクションかＶＢＲ（Variable Bit R
ate:可変ビットレート）コネクションが中心であった。
ＣＢＲコネクションは、セルの伝送速度（セルレートま
たは帯域ともいう、単位時間当たりの伝送セル数）が一
定で予めわかっているトラヒックを伝送するコネクショ
ンであり、ＶＢＲコネクションはセルの伝送速度が一定
ではないが、その最大値（ピークレート）と平均値（平
均レート）などのトラヒックの性質が予めわかっている
コネクションである。

【０００５】基本的には、１本の物理伝送路に複数のコ
ネクションを十分な品質を保ちつつ多重化する場合に
は、全てのコネクションのピークレートの和が物理的伝
送路の帯域以下になっていればよい。この手法をピーク
レート割り当てと呼ぶ。ＣＢＲコネクションのみをピー
クレート割り当てした場合には、物理伝送路の十分に高
い利用効率が達成可能である。ＶＢＲコネクションの場
合には、ピークレート割り当てでは、物理伝送路の利用
効率を高くできない。そこで予め分かっているトラヒッ
クの性質より、統計的多重化効果を用いて品質を保ちつ
つ利用効果を上げる技術がさかんに検討されている。

【０００６】ところが、計算機間のＡＴＭ通信を考える
と、平均レートを始めとしたトラヒックの性質が予め予
測できないという性質や、瞬間的に大量のセルを送信す
るが送信しないときには全くセルを送信しないというバ
ースト性と呼ばれる性質がある。そのため、ＣＢＲやＶ
ＢＲの様に品質を保証しつつ網の利用効率を上げること
は難しい。つまり計算機間で転送されるデータは、ピー
クレート割り当てなどで品質を保証しようとすると網の
利用効率が著しく低下し、ＶＢＲの様に統計的多重化効
果を用いるとトラヒックのバースト性のためにセルスイ
ッチのある出力ポートに同時に大量のセルが到着し、セ
ルスイッチのバッファ量が十分でないとバッファ溢れに
よるセル廃棄が発生してしまう。また、セル廃棄が発生
すると複数のセルで構成されているパケット単位で再送
が発生し、これにより、実効的なスループットが低下す
る。

【０００７】ＣＢＲ，ＶＢＲの他のサービスクラスとし
て、ＵＢＲ（Unspecified Bit Rate) というサービスク
ラスが存在する。このクラスは、端末が出力するトラヒ
ック特性を詳細に網に申告することを必要としない。そ
のかわり、網はその転送品質について一切の保証をしな
い、いわゆるベストエフォート（Best Effoet)サービス
のクラスである。前述したように、計算機間のデータは
バースト性を持っているため、ＵＢＲコネクションのセ
ル廃棄率を満足できるものとするためにはセルスイッチ
に大容量のセルバッファを実装する必要があると考えら
れている。

【０００８】幸いなことに計算機間のトラヒックは転送
の遅延時間、遅延揺らぎに関しての要求がＣＢＲやＶＢ
Ｒと比較して厳しくはない場合が多い。容量の大きなバ
ッファをセルスイッチに実装することによりセルの伝送
遅延時間、遅延揺らぎが増大するが、それを許容できる
アプリケーションは決して少なくないと考えられる。

【０００９】ここで、複数の入力ポートから入力したセ
ルを、セルに書き込まれた情報により交換して所望の出
力ポートへ転送するセルスイッチを考える。セルの伝送
路において一つのセルを転送する時間を１セルサイクル
と呼ぶ。

【００１０】以下に入力バッファ型セルスイッチについ
て説明する。バッファ容量を比較的容易に拡張可能なセ
ルスイッチのひとつに、入力バッファ型セルスイッチが
知られている。入力バッファ型セルスイッチは、各入力
ポートに対応してバッファを持つ。全ての入力バッファ
のキューの先頭にあるセルの出力ポート番号を１セルサ
イクル毎に判断して、同時に一つの出力ポートへ複数の
セルが転送されないように調停する回路が必要である。
入力バッファ型セルスイッチは、そのバッファの入出力
スループットが入出力ポートと同じ速度で良いため、バ
ッファの拡張が比較的容易であるという利点がある。し
かし前述の調停回路が複雑であるという欠点があった。
また、バッファの先頭にあるセルが、調停回路によって
出力を抑制されている場合でも、その後ろにキューイン
グされているセルは出力できる可能性がある。しかし、
入力バッファが単純なＦＩＦＯによって構成されている
場合にはキューの先頭以外のセルは先頭のセルを追い越
して出力されず、セルの交換効率を低下させる原因にな
る。この様なブロッキング現象はＨＯＬ（Head OfLin
e）ブロッキングとして知られている。

【００１１】以下に出力バッファ型スイッチについて説
明する。図１７は、従来知られているバッファ容量拡張
容易なセルスイッチの構成である（電子情報通信学会
信学技報 ＳＳＥ９３−６“バッファ容量拡張可能なＡ
ＴＭスイッチ：ＸＡＴＯＭ”）。このセルスイッチは、
優先転送を行なうクラス（同文献ではＣＢＲと呼んでい
る）と、ベストエフォート転送を行なうクラス（同文献
ではＶＢＲと呼んでいる）の２クラスを扱う。

【００１２】図１７は、出力バッファ型スイッチと呼ば
れるセルスイッチに入力バッファ６３０を付加した構成
になっている。ｋ本の入力ポートから入力したセルは入
力バッファ６３０を経由して時分割バスへ出力される。
ｋ個の出力バッファ６３１は、時分割バス上の自分宛の
セルのみを取り込む。そして出力バッファ６３１はそれ
ぞれに対応した出力ポートへセルを出力する。

【００１３】出力バッファ型セルスイッチは、その特性
を完全に発揮するためには出力バッファの入力スループ
ットをその入力ポート数（ｋ）倍にする必要がある。つ
まり出力バッファ６３１は、入出力ポートの伝送速度で
の１セルサイクル時間に、ｋセルを時分割バスから取り
込んでバッファに書き込み、同時に１セルを出力する能
力が必要である。

【００１４】図１８は、図１７の入力バッファ６３０の
ブロック図である。入力ポートから入力したセルは識別
部６３０ａにおいてそのクラスを判定され、ＣＢＲ，Ｖ
ＢＲＭ，ＶＢＲ（１）〜ＶＢＲ（ｋ）の各キューにキュ
ーイングされる。ＣＢＲはＣＢＲのユニキャストとマル
チキャストと共用のキュー、ＶＢＲ（１）〜ＶＢＲ
（ｋ）はＶＢＲのユニキャストセル用のキューで、出力
ポート毎に対応しており、ＶＢＲＭはＶＢＲのマルチキ
ャストセル用のキューである。選択部６３０ｂにはフロ
ー制御信号が入力されている。フロー制御信号は、各キ
ュー別のフロー制御情報を転送し、その時点でそれぞれ
のキューからセルを出力して良いかどうかの情報を伝送
する。選択部６３０ｂはフロー制御信号により許可され
たキューの中から入力ポートの伝送速度での１セルサイ
クル時間に１セルを選択し時分割バスへ転送する。選択
の優先順位は、ＣＢＲが最も高く、次にＶＢＲＭと続
き、ＶＢＲ（１）からＶＢＲ（ｋ）が同じ優先度で最も
優先順位が低い。ただし、ＶＢＲＭのキュー長がある閾
値より小さくかつ、ＶＢＲ（１）からＶＢＲ（ｋ）のど
れかのキュー長がある閾値を越えている場合は、その越
えているキューの優先順位が高くなる。

【００１５】図１９は、図１７の出力バッファ６３１の
ブロック図である。時分割バスから入力したセルは識別
部６３１ａにおいて自分宛のセルかどうかを判定され、
そうならさらに、そのクラスを判定され、ＣＢＲ，ＶＢ
Ｒのどちらかのキューにキューイングされる。選択部６
３１ｂは、優先クラスであるＣＢＲを先に出力し、ＣＢ
Ｒのキューにセルが存在しない時にＶＢＲのキューから
セルを出力する。フロー制御信号は、各キュー毎の空き
バッファスペースにより判断されて出力される。第ｉ番
目の出力ポートのＣＢＲキュー、ＶＢＲキューの空きバ
ッファスペースをそれぞれ、Ｘ_c （ｉ）Ｘ_v （ｉ）とす
る（１≦ｉ≦ｋ）。閾値ｋ（ｋはセルスイッチの入出力
ポート数）、Ｓ（ｋ≧Ｓ≧Ｏ）を定めて、全ての入力バ
ッファに対してＣＢＲセルの出力を許可する条件を、Ｘ
_c （ｉ）≧ｋ、ＶＢＲのマルチキャストセルの出力を許
可する条件をＸ_v （ｉ）≧ｋ、その出力ポート行きのユ
ニキャストＶＢＲセルの出力を許可する条件をＸ
_v （ｉ）≧ｋ、その出力ポート行きのユニキャストＶＢ
Ｒセルの出力を許可する条件をＸ_v （ｉ）≧ｋ＋Ｓとす
る。

【００１６】以上の構成により、図１７のセルスイッチ
は、性能の低下を最小限にすることができる。入力バッ
ファのスループットは、１セルサイクルに１セルの入力
と１セルの出力でよいため、１セルサイクルにｋセル書
き込み１セル読み出すスループットが要求される出力バ
ッファとは異なり比較的容易に大規模なセルバッファを
実現することができる。

【００１７】上記した図１７の様な出力バッファ型セル
スイッチは、一般的に高速の入力スループットを持つ出
力バッファが“出力ポート数個”必要である。その入力
スループットは完全な性能を得るためには“入力ポート
数倍”の速度が必要である。この速度は時分割バスおよ
びそのバスにセルを乗せるための入力バッファのセル出
力回路にも要求される。ＡＴＭ通信の特徴のひとつは、
高速セル交換を実現可能なことであるが、出力バッファ
型セルスイッチの場合は、上記のような特徴が、大きな
セル交換速度を持つスイッチノードを作る際のネックと
なっていた。具体的には、セルスイッチを実現する場合
に、実装が困難であるか、大きなコストが必要であっ
た。

【００１８】以下に第２の従来技術について述べる。Ａ
ＴＭスイッチは、セルを蓄積するためのバッファをどの
位置に設置するかにより、入力バッファ型、出力バッフ
ァ型、共通バッファ型に大別される。中でも共通バッフ
ァ型のＡＴＭスイッチが最もバッファを効率的に利用す
ることが可能であることが知られている。このため、共
通バッファ型のＡＴＭスイッチはこれまでによく検討さ
れている。しかしながら、共通バッファ型を採用したと
してもバッファの容量が増大するにつれ、その管理およ
び制御が複雑になること、またＡＴＭスイッチをＬＳＩ
チップで実現する場合が近年多いが、ＬＳＩ設計上実装
できるハード量の制限があることなどから、組み込むこ
とのできるバッファの容量はある限られた容量となって
しまう。

【００１９】以上述べてきたことから、ＡＴＭスイッチ
を１つのＬＳＩチップとして実現する場合、バッファ容
量はハード量として実現可能な中では最大限を目指す
が、一方、セル廃棄率などのスイッチに対する要求条件
を満足する範囲内では必要最小限に近いものになってい
るのが現状である。

【００２０】一方、セルはバースト的に到着する可能性
がある。セルがバースト的に到着する場合においても、
セルがスイッチを可能な限り洩れなく通過できる、すな
わちセル廃棄をほとんど生じさせないという要求条件を
満足する必要がある。そのため、ＡＴＭスイッチに要求
されるバッファ容量はより大容量であることが望まれ
る。セルのバースト到着がどのような場合に発生するか
考察すると、コンピュータ通信において広く行なわれて
いるＴＣＰ／ＩＰプロトコルによるデータ通信、特にＴ
ＣＰによるデータ通信がＡＴＭ網上で行なわれる際に生
じることが最も予想されるケースである。ＴＣＰによる
データ通信は再送制御機構を有し、この再送制御が過度
に働くと網の輻輳状態を招いてしまう。このため、ＴＣ
Ｐによるデータ通信をＡＴＭ網上で行なう際には、ＡＴ
Ｍ網に対して、再送制御の作動を極力抑えられるよう、
遅延はあっても構わないがセルが廃棄があってはならな
いというサービス品質を要求するものと考えられる。近
年、、このサービス品質はＡＢＲ（Ａｖａｉｌａｂｌｅ
Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）サービスというクラスに分類され
て、ＡＴＭフォーラムなどでその制御方法が取り沙汰さ
れている。ＡＴＭスイッチはＡＢＲサービスクラスの品
質を満足するよう設計することが要求されている。

【００２１】仮に、ＡＴＭスイッチのバッファ容量が小
さくセル廃棄率が高いものとするとＴＣＰによるデータ
通信時、ＯＳＩのプロトコルスタックにおいてＡＴＭレ
イヤおよびＡＡＬレイヤより上位のレイヤ（レイヤ３，
４）にてＴＣＰによる先ほど述べた再送制御が働き、バ
ースト到着がバースト到着を呼び起こす可能性がある。
これをＡＴＭセル数のオーダの観点から述べると、１０
⁴ 個のオーダのセルをＡＴＭスイッチで扱わなければな
らない状況に陥る可能性があることが近年指摘されてい
る。

【００２２】したがって、ＡＴＭスイッチのバッファ容
量が容易に拡張できる機能は非常に重要なものである。

【００２３】従来は、こうした課題に対して、図３９に
示すように、共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１００の各
入力ポート１０，１１，１２，１３に対応して巨大なバ
ッファ４００ａ，４００ｂ，４００ｃ，４００ｄをそれ
ぞれ配置して、バッファを拡張する方法がとられてい
る。図３９中の２０，２１，２２，２３，４０，４１，
４２，４３，６０，６１，６２，６３はセルの出力を制
御する、いわゆるフロー制御を行なうための信号で、こ
れによりセル廃棄が生じないよう制御を行なう。フロー
制御により、各入力ポートに拡張したバッファと前記共
通バッファ型ＡＴＭスイッチ１００内のバッファを一体
化して動作させる。

【００２４】以下に、第３の従来技術について述べる。
共通バッファ型のＡＴＭスイッチは、セルバッファを複
数の出力ポート間で共有できるため、出力ポートごとに
固定サイズのバッファ容量をもつ出力バッファ型のＡＴ
Ｍスイッチに比べ、同一のバッファ量で多くの呼を収容
できるという利点があるが、その反面、負荷の高い出力
ポートが存在する場合、共通バッファ内にその出力ポー
ト宛のセルの割合が多くなることにより輻輳が発生し、
負荷の低い出力ポートもこの輻輳の影響を受けてしまう
という問題点がある。

【００２５】この問題を解決するために、文献「Kamoun
and Kleinrock, “Analysis ofShared Finite Storage
in a Computer Network Node Environment UnderGener
al Traffic Conditions ”，IEEE Transactions on Com
munications ，Vol.COM28,No.7,pp.992-1003,Jul 198
0.」において、共通バッファ内の出力ポートごとのＦＩ
ＦＯバッファのバッファ長に最大値と最小値を設ける方
式について述べられている。これにより、１つのＦＩＦ
Ｏバッファの輻輳が他のＦＩＦＯバッファに影響を与え
ることを抑制しつつ、出力バッファ型のスイッチと同一
のバッファ量で多くの呼を収容可能となる。

【００２６】また、文献「小崎，高瀬，柳，田辺，郷
原，“帯域制御機能を有するＡＴＭスイッチングシステ
ム”，電子情報通信学会論文誌，Ｖｏｌ．Ｊ７６−Ｂ−
Ｉ，Ｎｏ．１１，ｐｐ．８０１−８０８，１９９３年１
１月」においては、スイッチにおける最大遅延時間、９
９％遅延時間、遅延揺らぎといった遅延時間に関する通
信品質の要求値が存在する場合に、共通バッファ内の出
力ポートごとのＦＩＦＯバッファのバッファ長に上限を
設けることにより、上述の１つの出力ポートの輻輳の影
響を抑制し、かつ、スイッチでのセル遅延も抑制するこ
とができることが述べられている。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】上記した第１の従来技
術において、従来のバッファ容量の拡張が容易なセルス
イッチは、入力バッファ型ではＨＯＬブロッキングによ
るセルの交換効率の低下が避けられず、出力バッファ型
では出力バッファの入力スループットが非常に大きい必
要があり実現が困難であるという問題点があった。

【００２８】また、上記した第２の従来技術は、ＡＴＭ
スイッチＬＳＩの他に各入力ポート用のバッファのため
のＬＳＩが必要となるため、ＡＴＭスイッチとして必要
となるＬＳＩの数がＡＴＭスイッチの入力ポートの数に
したがって増えることになり、バッファを拡張できる方
法に対する要望が高まっているにもかかわらず、容易に
実現できなかった。

【００２９】また、上記した第３の従来技術において
は、単に、出力ポートごとのＦＩＦＯバッファのバッフ
ァ長に上限を設けても、それらがすべての出力ポートで
同一の値に設定することしかできなければ、出力ポート
間で呼の到着が不均一な場合にはスイッチのバッファリ
ソースを効率的に使用することはできない。

【００３０】さらに、異なる出力ポート間でバッファを
共有する部分が存在するように上限を設定する場合に
は、呼受付制御時に共有される部分において他ポートに
よる輻輳の影響を受けることは避けられない。このた
め、他ポートの輻輳による影響を考慮してセル破棄率を
計算する必要があるが、この際、全出力ポートの呼種別
の呼接続本数を用いるため、計算量が膨大となり、高精
度で安全側にセル廃棄率を見積もることは非常に困難で
ある。

【００３１】一方、異なる出力ポート間でＦＩＦＯバッ
ファを共有しないように上限を設けると、論理的に出力
バッファ型のＡＴＭスイッチと等価になるため、従来の
出力バッファに足するセル廃棄率計算手法を用いて高精
度で安全側にセル廃棄率を見積もることができる。ま
た、遅延についても上限を抑えることができるため、通
信品質の保証という観点からはこのように上限を設定す
ることが好ましいが、収容可能な呼の本数は出力バッフ
ァ型ＡＴＭスイッチと同程度に低下してしまうおそれが
ある。

【００３２】第１の発明はこのような課題に着目してな
されたものであり、その目的とするところは、交換効率
を落とさず、かつ、出力バッファ方式の様な大きな速度
を扱わずに、実装が容易で低コスト、かつバッファ容量
の拡張が容易なセルスイッチを提供することにある。

【００３３】また、第２の発明の目的とするところは、
ＡＴＭスイッチのバッファ容量を容易に拡張することが
可能な共通バッファ型方法を提供することにある。

【００３４】また、第３の発明の目的とするところは、
ある出力ポートで発生した輻輳が他の出力ポートに影響
しないようにして、セル廃棄率やセル遅延時間の保証を
容易に行えるようにするとともに、出力バッファ型スイ
ッチより呼損率を小さく抑えることができる共通バッフ
ァ型ＡＴＭスイッチを提供することにある。

【００３５】

【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するために、第１の発明に係るセルスイッチは、複数
の入力ポートから入力したＡＴＭセルを、このＡＴＭセ
ルに書き込まれた情報に基づいて所望の出力ポートへ交
換して出力するＡＴＭセルスイッチにおいて、前記複数
の入力ポートそれぞれから入力されたＡＴＭセルを一時
的に蓄積するために、各入力ポートに対応して設けられ
た入力バッファと、複数の入力リンク及び前記出力ポー
トのＡＴＭセル転送速度より大きな速度でＡＴＭセルを
出力する一つ又は複数の出力リンクを有するセルバッフ
ァを備えた少なくとも一つの単位スイッチを接続して構
成され、前記入力バッファが出力したＡＴＭセルをこの
ＡＴＭセルに書き込まれた情報に基づいて交換して出力
するＡＴＭスイッチ網と、このＡＴＭスイッチ網から出
力されたＡＴＭセルを出力ポートへ出力する場合、前記
ＡＴＭセルを一担蓄積して、その蓄積されたＡＴＭセル
数に応じて前記入力バッファへ所定のフロー制御信号を
出力する出力バッファとを具備する。

【００３６】また、第２の発明に係る共通バッファ型Ａ
ＴＭスイッチは、少なくとも第１のＡＴＭスイッチと、
第２のＡＴＭスイッチとを縦続接続してなる共通バッフ
ァ型ＡＴＭスイッチにおいて、前記第１、第２のＡＴＭ
スイッチの各々が、各々任意の番号が割り振られ、固定
長のＡＴＭセルを入力する複数の入力手段と、この入力
手段からのＡＴＭセルをＡＴＭセル単位ごとに記憶する
ための記憶手段と、前記入力手段に対応して各々任意の
番号が割り振られ、前記記憶手段からＡＴＭセルをＡＴ
Ｍセル単位ごとに取り出して出力する複数の出力手段
と、前記記憶手段の空き容量をＡＴＭセル単位で管理
し、この管理の結果得られた情報を処理して制御情報を
出力するための管理手段とを具備して、所定のスイッチ
ング動作を行なう通常モードと、前記入力手段の特定の
番号から入力されたＡＴＭセルがこの特定の番号と同一
番号を有する前記出力手段から出力される直進モードを
含む複数の動作モードを有し、前記少なくとも第１のＡ
ＴＭ及び第２のＡＴＭスイッチのうち、少なくとも最終
段に接続されるＡＴＭスイッチのみを前記通常モードで
動作させ、最終段以外のＡＴＭスイッチを前記直進モー
ドで動作させる。

【００３７】また、第３の発明に係る共通バッファ型Ａ
ＴＭスイッチは、各内部論理キューに対応した現在のバ
ッファ内ＡＴＭセル数をカウントするバッファ内ＡＴＭ
セル数カウント手段と、各内部論理キューに対応したバ
ッファ内のＡＴＭセル数のしきい値を保持するしきい値
保持手段と、このしきい値保持手段に保持された前記し
きい値を、現在の、または一定期間観測した、または要
求される呼設定に関する情報に基づいて動的に設定する
動的しきい値設定手段と、前記バッファ内のＡＴＭセル
数カウント手段により保持されている前記バッファ内の
ＡＴＭセル数が、前記しきい値保持手段により保持され
ている前記しきい値以上である場合には、前記共通バッ
ファへのＡＴＭセルの入力を規制するＡＴＭセル入力規
制手段とを具備する。

【００３８】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照して詳細
に用いて説明する。

【００３９】まず、第１実施例を説明する。第１実施例
は、大きなセル交換速度を持つＡＴＭスイッチノードに
も適したバッファ容量拡張可能なスイッチアーキテクチ
ャである。

【００４０】まず、全体構成について説明する。図１は
第１実施例に係るセルスイッチの第１の構成の実施例で
ある。図１に示すセルスイッチ６１０において、ｋ本の
入力ポートから入力バッファ６０１に入力されたセル
は、単位スイッチ６０２、６０３を接続して構成される
スイッチ網６２０により交換された後、出力バッファ６
０４を経て出力ポートから出力される。

【００４１】入力バッファ６０１の出力からスイッチ網
６２０、出力バッファ６０４までの区間においては、各
リンクの速度は出力ポートの速度のｎ倍になっている。

【００４２】第１の構成は、ｎがｋより小さくとも、従
来の出力バッファ型のバッファ容量拡張が容易なセルス
イッチと同等の性能が得られる。ｎの値はスイッチ網６
２０の形態によるが、例えば、８入力８出力単位スイッ
チを使用して１６入力１６出力のセルスイッチを構成す
る場合は、ｎ＝２でよい。

【００４３】スイッチ網６２０はｍ入力ｍ出力の単位ス
イッチを互いに接続して構成される。１段目の単位スイ
ッチ（１，ｉ）（ただし１≦ｉ≦ｈ）の出力リンクしそ
れぞれ図のようにｇ本ずつ並列に２段目の単位スイッチ
（２，ｊ）（ただし１≦ｊ≦ｈ）の入力リンクと接続さ
れる。ｍ，ｇ，ｈ，ｋの関係は、ｍ≧ｇｈ，ｋ≦ｍｈで
ある。この様な接続を２段デルタ網接続と呼ぶ。図の２
段デルタ網のマルチレートノンブロッキング条件は、ｎ
≧ｍ／ｇである（よって、ｎ≧ｍ／ｇ≧ｈ≧ｋ／ｍの関
係がある）。１段目の単位スイッチと２段目の単位スイ
ッチの間の並列リンクを関連法（“並列リンクのあるス
イッチ網の検討”、１９９４年電子情報通信学会秋季大
会、Ｂ−４３９）により入力ポートと関連づける。例え
ば、ある１段目の単位スイッチの入力リンクの３番目お
よび４番目より入力したセルは、その単位スイッチと各
２段目の単位スイッチを結ぶｇ本の並列リンクのうちの
それぞれ２番目を通過するように経路を選ぶ、などと関
連づける。これにより、１段目の単位スイッチ内では確
率的なセルの待ち合わせは生じない。

【００４４】以下に入力バッファ６０１について詳細に
説明する。

【００４５】図２は本実施例のセルスイッチ６１０の入
力バッファ６０１の構成の一例を説明するための図であ
る。入力バッファ６０１はＨＯＬブロッキングの発生を
防止するために、スイッチ網の出力ポート別に論理キュ
ーを持つ（Ｑ（１）からＱ（ｋ））。また、マルチキャ
スト用に論理キューを持つ（ＱＭ）。

【００４６】入力ポートから入力したセルは識別部６０
１ａで、マルチキャストかユニキャストか、ユニキャス
トならどの出力ポート行きかを識別され、それぞれ、Ｑ
Ｍ，Ｑ（１）〜Ｑ（ｋ）のキューの末尾にキューイング
される。

【００４７】選択部６０１ｂは、各キューのキュー長と
出力ポート別フロー制御信号の内容の関係において予め
定められた優先順位によりキューの先頭からセルを出力
する。フロー制御信号により出力が許可されているキュ
ーのみを出力の対象とする。

【００４８】出力ポート別のフロー制御信号は、マルチ
キャスト用と各出力ポート別のユニキャスト用がある。
入力バッファ内の各キューに対応しており、出力の許可
／禁止を指示する。マルチキャスト用のフロー制御信号
は全ての出力バッファからのマルチキャスト用フロー制
御信号を論理演算したものが入力される。すなわち全て
のマルチキャスト用フロー制御信号がセル出力を許可し
た時に、マルチキャストキューからのセルの出力が許可
される。ユニキャスト用のフロー制御信号は、対応した
出力ポートに接続されている出力バッファ６０４から入
力される。

【００４９】入力バッファ６０１は、選択部６０１ａか
らセルをスイッチ網へ転送する部分だけｎ倍速で動作す
る。すなわち、入力バッファ６０１の選択部６０１ａか
らスイッチ網６２０へのセルの転送は入力ポートにおけ
る１セルサイクル時間にｎセルを転送することが可能な
速度である。しかし入力バッファ内部のセルバッファに
必要なスループットは、入力ポートにおける１セルサイ
クル時間に１セルを書き込み、同時に１セルを読み出す
ことができればよい。これは、出力バッファ６０４や共
通バッファとは異なり、セルスイッチ６１０の入出力ポ
ート数によらないので、バッファ容量の拡張が比較的容
易である。

【００５０】以下に単位スイッチ６０２、６０３につい
て説明する。

【００５１】図３は第１の構成の１段目と２段目に用い
ることが可能な単位スイッチの論理的構成の一例を説明
する図である。

【００５２】図は論理的な構成を示し、物理的な構成を
表しているわけではない。単位スイッチ６０２（６０
３）に入力されたセルは、識別部６０２ａがその出力リ
ンクを判定し、適当な出力リンクに対応したキューＱ
（１）からＱ（ｍ）のいずれかにキューイングされる。
マルチキャストセルの場合には。識別部６０２ａにおい
て複数コピーされ複数のキューにキューイングされる。
選択部６０２ｃは、キューに蓄積されているセルを、キ
ューの先頭から順に読みだし出力する。もしフロー制御
信号入力（１）〜（ｍ）がセルの出力の抑制を示してい
るなら、そのキューからセルを出力しない。バッファ状
態管理部６０２ｂは、バッファ状態情報より入力したセ
ルをキューにキューイング可能かどうかを判断し、場合
によっては入力セルの廃棄信号を識別部６０２ａに指示
する。また、単位スイッチ内部のバッファ状態情報よ
り、例えば、内部のバッファ領域に空きがない場合など
にフロー制御信号出力（１）〜（ｍ）を用いて、入力リ
ンク毎にセルの入力を抑制する。

【００５３】以下に単位スイッチ間のフロー制御信号に
ついて説明する。図１に示す構成では、基本的に出力バ
ッファ６０４からスイッチ網６２０、スイッチ網６２０
から入力バッファ６０１、および、２段目の単位スイッ
チ６０３から１段目の単位スイッチ６０２へのフロー制
御信号は不要である。よって、図３に示してあるフロー
制御信号入力／出力は基本的には必要ではない。しか
し、フロー制御と、単位スイッチ内のバッファ量の関係
については次のようなことがいえる。

【００５４】入力バッファ６０１へのフロー制御により
単位スイッチ内のキュー長の和には入力トラヒックによ
らない上限値がある。単位スイッチがこの上限値以上、
セルバッファを持つことにより単位スイッチ内部のバッ
ファの空き領域が無くなることがないこの上限値を理論
上十分なバッファ容量と考える。単位スイッチ内のキュ
ー長の和が上限値に到達する確率が、現実には非常に小
さい場合が考えられる。もし、理論上十分なバッファ容
量を２段目単位スイッチ６０３に実装しなかったとする
と、ある確率でその単位スイッチ内の全てのバッファ容
量を使い切ってしまうことになる。この場合には、スイ
ッチ網６２０の２段目単位スイッチ６０３から１段目ス
イッチ６０２へフロー制御をかける。すなわち図３で説
明したフロー制御信号を用いて、図４の様な、単位スイ
ッチ間のフロー制御信号を接続しセルの廃棄を防ぐこと
ができる。

【００５５】しかし図４の様な構成においてフロー制御
が２段目の単位スイッチ６０３から１段目の単位スイッ
チ６０２へ作用する場合には、図３の様な論理的構成を
持つ単位スイッチでは、１段目の単位スイッチ６０２に
おいてＨＯＬブロッキングが発生しスループットが低下
する。したがって、このときのＨＯＬブロッキングによ
るスループットの低下とセルバッファを実装することに
よるハードウェア規模およびコスト増加のトレードオフ
において、単位スイッチへの実装バッファ量を決定する
必要がある。

【００５６】もしＨＯＬブロッキングによるスループッ
トの低下が許容できる範囲内である場合には、単位スイ
ッチ間のフロー制御信号は有効に作用し、２段目単位ス
イッチ６０３内の実装バッファ量を減少させることがで
きる利点がある。

【００５７】同様に、その他のバッファ間、例えば、出
力バッファ６０４とスイッチ網６２０の間や、スイッチ
網６２０と入力バッファ６０１の間にもフロー制御信号
を配線してもかまわない。この場合には、これらのフロ
ー制御信号により各部の実装バッファ量を減らすことが
可能であるという利点がある。

【００５８】以下に出力バッファ６０４について説明す
る。

【００５９】図５は第１の構成のセルスイッチ６１０の
出力バッファ６０４の構成の一例を説明するための図で
ある。スイッチ網６２０から転送されてきたセルは、キ
ューに一時的に蓄積される。スイッチ網６２０からのセ
ルの転送は、出力ポートでの１セルサイクル時間に最大
ｎセル転送されてくる可能性がある。したがって、この
キューは速度変換の役割を果たす。選択部６０４ａは拡
張用フロー制御信号により出力が許可されている場合の
み、キューからセルを取り出し出力ポートへセルを出力
する。

【００６０】以下に入力バッファ６０１へのフロー制御
信号について説明する。

【００６１】出力バッファ６０４から入力バッファ６０
１へ出力する出力ポート別フロー制御信号は、出力ポー
ト毎のユニキャスト用とマルチキャスト用の２種類であ
る。

【００６２】フロー制御信号の決定方法は、例えば、次
のような二つの方法が考えられる。まずマルチキャスト
セルとユニキャストセルを合わせて数えたキュー長によ
って決める方法がある。そのときのキュー長と予め定め
られたふたつの閾値Ｑthm とＱthu とを比較することに
より決定する（Ｑthm ≧Ｑthu とする）。キュー長が閾
値Ｑthu 以上になった場合にはその出力ポート行きのユ
ニキャストセルの転送を禁止し、キュー長がさらに大き
くなり閾値Ｑthm 以上になった場合にはユニキャストセ
ルとともにマルチキャストセルの転送を禁止する。別の
方法としては、マルチキャストセルとユニキャストセル
の出力バッファ内蓄積セル数を個別に計数し決める方法
がある。マルチキャストセル数とユニキャストセル数
が、それぞれ閾値Ｃthm ，Ｃthu を越えたかどうかでそ
れぞれのセルの転送の許可／禁止を決める。

【００６３】以下にフロー制御について述べる。

【００６４】出力バッファ６０４から入力バッファ６０
１への出力ポート別フロー制御信号について考える。こ
こでは簡単化のため流体近似モデルを扱い、また、ユニ
キャストのセルのみが入力される状態を検討する。

【００６５】第１の構成の出力バッファ６０４における
出力ポート別フロー制御信号の出力判断は、出力バッフ
ァ６０４に閾値Ｑthを設けることにより行なう。この閾
値Ｑth以上に出力バッファ６０４のキュー長が大きくな
った場合は、その出力ポート行きのセルの出力を禁止す
るように、各入力バッファ６０１へフロー制御信号を出
力する。閾値Ｑthよりもキュー長が小さくなった場合
は、その禁止信号を解除する。

【００６６】図６は、第１の構成の単位スイッチ内のあ
る１つの出力ポート行きのキューのキュー長Ｑs と、対
応する出力バッファ内のキュー長Ｑo の時間的変化を示
したものである。

【００６７】まず初期状態として、単位スイッチ内およ
び出力バッファ内にセルが蓄積されていない状態を考え
る。この状態から、最も単位スイッチ内のキュー長が大
きくなるセルの到着の仕方は、全ての入力セルがあるひ
とつの出力ポートへ向かう場合である。このとき、単位
スイッチ内のキュー長Ｑs の増加率は、１セルサイクル
あたりｋ−ｎである。単位スイッチ内にセルが蓄積され
始めると、１／ｎセルサイクルの時間差（図の（１））
をおいて出力バッファ内のキューにセルが蓄積され始め
る。出力バッファ内キュー長Ｑo の増加率は１セルサイ
クルあたりｎ−１である（時間ｔ1 ）。

【００６８】出力バッファ内のキュー長Ｑo がＱth以上
になった直後のセルサイクルにおいて、フロー制御によ
りその出力ポート行きのセルの単位スイッチへの入力が
抑制される。閾値を越えた直後のセルサイクルから単位
スイッチ内キュー長が減少し始めるまでの遅延時間をｄ
セルサイクルとする（時間（２））。フロー制御により
単位スイッチ内のキュー長は減少する（時間ｔ2 ））。
単位スイッチ内のキュー長Ｑs の減少率は、１セルサイ
クルあたりｎである。時間ｔ2 においても出力バッファ
内キュー長は１セルサイクルあたりｎ−１の割合で増加
し続ける。

【００６９】単位スイッチ内のキュー長がゼロになった
後、１／ｎセルサイクル（時間（３）遅れて出力バッフ
ァ内キュー長が減少し始める（時間ｔ3 ）。このときの
出力バッファ内キュー長Ｑo の減少率は１セルサイクル
あたり１である。出力バッファ内キュー長がＱthより小
さくなった場合（Ｑth−１以下になった場合）には、フ
ロー制御信号による抑制を解除する。図中、（４）とし
て示される差はＱthとＱth−１の差である。

【００７０】出力バッファにてフロー制御信号の抑制が
解除された後、フロー制御信号の遅延時間ｄの経過後
（時間（５））、単位スイッチ内のキュー長Ｑs が再び
増加し始める。

【００７１】このような制御の結果生じる、単位スイッ
チ内のある出力ポートに対応したキュー長Ｑs の最大値
Ｑsmax、出力バッファ内のキュー長Ｑo の最大値Ｑomax
を次のように求めることができる。

【００７２】

【数１】

【００７３】閾値Ｑthの決定方法を次に示す。Ｑthは、
フロー制御による単位スイッチへの入力抑制を解除する
場合の条件により決定すればよい。もし、キュー長が閾
値より短くなり、フロー制御信号を解除する場合、入力
バッファにおいてキューイングされているセルが多数存
在するにも関わらず、その解除により入力バッファより
出力されたセルが出力バッファへ到着する前に、出力バ
ッファのキューが空きになり出力すべきセルが無くなる
ようであれば、出力ポートのスループットが十分有効に
活かされていないことになる。そうならないことを条件
とする。

【００７４】

【数２】

【００７５】（上式において、左辺の第１項の１は、図
の（４）で示されるキュー長の差に関係し、第２項のｄ
は、図の（５）で示される時間、第３項の１／ｎは図の
（１の時間である。左辺全体はＱs がゼロになってから
再びゼロでなくなるまでの時間差を示しており、それが
１以下であれば出力バッファは常にセルを出力し続ける
ことが可能である。） 簡単にすると、

【数３】

【００７６】上述のように、最悪到着パターンにおける
単位スイッチ内のある出力ポートに対応したキュー長Ｑ
smaxを求めることができた。その他のいかなるセルの到
着パターンにおいてもフロー制御の抑制を解除する時刻
にはＱs がゼロであるため、Ｑs はＱsmaxを越えないこ
とは明らかである。

【００７７】また、最悪到着パターンにおける出力バッ
ファのキュー長Ｑomaxを求めることができた。その他の
いかなるセルの到着パターンにおいてもＱo はＱomaxを
越えることはない。

【００７８】次に、ユニキャストコネクションのみをこ
のセルスイッチに設定した場合の単位スイッチ内のキュ
ー長の和の最大値を求める。キュー長の和を最大にする
セルのルーティングパターンは、全ての入力バッファよ
り、あるひとつの出力ポート行きのセルのみが連続して
入力され、フロー制御信号によりその出力ポート行きの
セルの入力が禁止された直後、別のあるひとつの出力ポ
ート行きのセルのみが連続して入力され、ということを
繰り返す場合である。今、時刻ｔ＝０において単位スイ
ッチ内のキュー長と出力バッファ内のキュー長がともに
ゼロであり、この時点から最悪到着パターンがセルスイ
ッチに加わるとする。時刻ｔにおける最悪到着パータン
時の単位スイッチ内の全てのキュー長の和Ｑss（ｔ）を
求める。

【００７９】ところで、ｍ＝ｋ／ｎの関係があるスイッ
チ網の場合は、各出力ポートに順に最悪到着パターンを
加えると、その単位スイッチのどれかの出力ポート行き
の入力抑制が解除される前に全ての出力ポート行きのセ
ル入力が抑制されることがわかる（式５よりｔ₁ ＋ｔ₂
＝ｍｔ₁ であるから）。すべて入力抑制がかかった状態
では、単位スイッチ内部のキュー長の和は減少するか
ら、Ｑssの最大値は、全ての入力抑制がかった時刻であ
る。その時刻はｍｔ₁ である。Ｑssは次のようになる。

【００８０】

【数４】

【００８１】この最悪のセル到着パターンにおいて、ス
イッチ内のキュー長の和Ｑssmax はｍＱsmaxよりも小さ
いことがわかった。よって、ユニキャストコネクション
のみの場合には、単位スイッチを共通バッファ型アーキ
テクチャで構成することにより、少ないバッファ量で十
分な性能を得ることが可能である。

【００８２】以下に複数のサービスクラスについて述べ
る。

【００８３】複数クラスを扱う場合のスイッチノードの
構成を図７に示す。スイッチノードは、複数のセルスイ
ッチにより構成される。図７の場合は、ＣＢＲ用セルス
イッチ６１０ｃ、ＶＢＲ用セルスイッチ６１０ｂ、ＵＢ
Ｒ用セルスイッチ６１０ａの３枚のセルスイッチを備え
る。扱うサービスクラスの数を増やしたい場合には、セ
ルスイッチの枚数を増やせば良い。

【００８４】ＣＢＲトラヒック、ＶＢＲトラヒックは、
遅延に関する品質要求がＵＢＲに比べて比較的厳しいた
め、セルスイッチに多くのセルバッファは必要ではな
い。ＣＢＲ用セルスイッチ６１０ｃおよびＶＢＲ用セル
スイッチ６１０ｂは、例えば従来知られている共通バッ
ファ型多段スイッチを用いることで十分な性能を得る。

【００８５】ＵＢＲトラヒックは、大容量のセルバッフ
ァが必要であり、ＵＢＲ用セルスイッチ６１０ａには、
本実施例のセルスイッチを用いる。

【００８６】図７において、入力ポートから入力したセ
ルは、クラスフィルタ部６２２によりそのセルの属する
クラスを判定される。そして、対応するクラスのセルス
イッチのみセルが入力される。クラスフィルタ部６２２
は、本実施例のセルスイッチの入力バッファに実装して
もかまわない。

【００８７】セルスイッチにてセルが交換された後、優
先多重化部６２１にて各クラスのセルが多重化される。
優先多重化部６２１は、ＣＢＲ用セルスイッチ６１０ｃ
からのセルを最も高い優先度で出力ポートへ出力し、Ｖ
ＢＲ用セルスイッチ６１０ｂからのセルが次の優先度
で、ＵＢＲ用セルスイッチ６１０ａからのセルが最も低
い優先度になる。優先多重化部６２１の内部のバッファ
量を少なくするためには、優先多重化部６２１からセル
スイッチへフロー制御信号を接続すればよい。ＣＢＲ用
セルスイッチ６１０ｃからのセルに関しては、必ず最も
優先して出力されるので、優先多重化部６２１からＣＢ
Ｒ用セルスイッチ６１０ｃへのフロー制御信号は不要で
ある。優先多重化部６２１から本実施例のセルスイッチ
（ＵＢＲ用）６１０ａへのフロー制御信号は、図１およ
び図５の拡張用フロー制御信号である。

【００８８】上記した第１の構成によれば、単位スイッ
チが１段目と２段目とで同じものを使用できるため、簡
単な構造の単位スイッチを使用することができるという
利点がある。また、一つの単位スイッチは、一つのクラ
スのセルのみしか交換しないため一つのクラスあたりの
単位スイッチのバッファ量を大きくとることができると
いう利点がある。

【００８９】以下に第２の構成について説明する。

【００９０】まず、全体構成について説明する。

【００９１】図８は、第２の構成の一実施例である。ｋ
本の入力ポートから入力バッファ６０１に入力されたセ
ルは、単位スイッチ６０２、６０３を接続して構成され
るスイッチ網６２０により交換された後、出力ポートか
ら出力される。

【００９２】第１の構成（図１）との違いは、出力バッ
ファがなく、出力ポート別フロー制御信号を２段目の単
位スイッチ６０３が出力するようになっていることであ
る。

【００９３】入力バッファ６０１の出力から２段目の単
位スイッチ６０３までの区間においては、各リンクの速
度は出力ポートの速度のｎ倍になっている。

【００９４】第２の構成では、ｎがｋより小さくとも、
従来の出力バッファ型のバッファ容量拡張が容易なセル
スイッチと同等の性能が得られる。ｎの値はスイッチ網
の形態によるが、例えば、８入力８出力単位スイッチを
使用して１６入力１６出力のセルスイッチを構成する場
合は、ｎ＝２でよい。

【００９５】スイッチ網６２０はｍ入力ｍ出力の単位ス
イッチを互いに接続して構成される。１段目の単位スイ
ッチ６０２（１，ｉ）（ただし１≦ｉ≦ｈ）の出力リン
クはそれぞれ図のようにｇ本ずつ並列に２段目の単位ス
イッチ６０３（２，ｊ）（ただし１≦ｊ≦ｈ）の入力リ
ンクと接続される。ｍ，ｇ，ｈ，ｋの関係は、ｍ≧ｇ
ｈ，ｋ≦ｍｈである。この様な接続を２段デルタ網接続
と呼ぶ。図の２段デルタ網のマルチレートノンブロッキ
ング条件は、ｎ≧ｍ／ｇである（よって、ｎ≧ｍ／ｇ≧
ｈ≧ｋ／ｍの関係がある）。１段目の単位スイッチ６０
２と２段目の単位スイッチ６０３の間の並列リンクを関
連法（“並列リンクのあるスイッチ網の検討”、１９９
４年電子情報通信学会秋季大会、Ｂ−４３９）により入
力ポートと関連づける。例えば、ある１段目の単位スイ
ッチの入力リンクの３番目および４番目より入力したセ
ルは、その単位スイッチと各２段目の単位スイッチを結
ぶｇ本の並列リンクのうちのそれぞれ２番目を通過する
ように経路を選ぶ、などと関連づける。これにより、１
段目の単位スイッチ内では確率的なセルの待ち合わせは
生じない。

【００９６】以下に入力バッファ６０１について述べ
る。

【００９７】図２は本実施例のセルスイッチの入力バッ
ファ６０１の構成の一例を説明するための図である。入
力バッファ６０１はＨＯＬブロッキングの発生を防止す
るために、スイッチ網６２０の出力ポート別に論理キュ
ーを持つ（Ｑ（１）からＱ（ｋ））。また、マルチキャ
スト用に論理キューを持つ（ＱＭ）。

【００９８】入力ポートから入力したセルは識別部６０
１ａで、マルチキャストかユニキャストか、ユニキャス
トならどの出力ポート行きかを識別され、それぞれ、Ｑ
Ｍ，Ｑ（１）〜Ｑ（ｋ）のキューの末尾にキューイング
される。

【００９９】選択部６０１ｂは、各キューのキュー長と
出力ポート別フロー制御信号の内容の関係において予め
定められた優先順位によりキューの先頭からセルを出力
する。フロー制御信号により出力が許可されているキュ
ーのみを出力の対象とする。

【０１００】出力ポート別フロー制御信号は、マルチキ
ャスト用と各出力ポート別のユニキャスト用がある。入
力バッファ６０１内の各キューに対応しており、出力の
許可／禁止を指示する。マルチキャスト用のフロー制御
信号は全ての２段目単位スイッチ６０３からのマルチキ
ャスト用フロー制御信号を論理演算したものが入力され
る。すなわち全てのマルチキャスト用フロー制御信号が
セル出力を許可した時に、マルチキャストキューからの
セルの出力が許可される。ユニキャスト用のフロー制御
信号は、対応した出力ポートに接続されている２段目単
位スイッチ６０３から入力される。

【０１０１】入力バッファ６０１は、選択部６０１ａか
らセルをスイッチ網６２０へ転送する部分だけｎ倍速で
動作する。すなわち、入力バッファ６０１の選択部６０
１ａからスイッチ網６２０へのセルの転送は入力ポート
における１セルサイクル時間にｎセルを転送することが
可能な速度である。しかし入力バッファ内部のセルバッ
ファに必要なスループットは、入力ポートにおける１セ
ルサイクル時間に１セルを書き込み、同時に１セルを読
み出すことができればよい。これは、出力バッファ６０
４や共通バッファとは異なり、セルスイッチ６１０の入
出力ポート数によらないので、バッファ容量の拡張が比
較的容易である。

【０１０２】以下に単位スイッチについて述べる。

【０１０３】図３は第２の構成の１段目に用いることが
可能な単位スイッチ６０２の論理的構成の一例を説明す
る図である。

【０１０４】図は論理的な構成を示し、物理的な構成を
表しているわけではない。単位スイッチに入力されたセ
ルは、識別部６０２ａがその出力リンクを判定し、適当
な出力リンクに対応したキューＱ（１）からＱ（ｍ）の
いづれかにキューイングされる。マルチキャストセルの
場合には、識別部６０２ａにおいて複数コピーされ複数
のキューにキューイングされる。選択部６０２ｃは、キ
ューに蓄積されているセルを、キューの先頭から順に読
みだし出力する。もしフロー制御信号入力（１）〜
（ｍ）がセルの出力の抑制を示しているなら、そのキュ
ーからセルを出力しない。バッファ状態管理部６０２ｂ
は、バッファ状態情報より入力したセルをキューにキュ
ーイング可能かどうかを判断し、場合によっては入力セ
ルの廃棄信号を識別部６０２ａに指示する。また、単位
スイッチ内部のバッファ状態情報より、例えば、内部の
バッファ領域に空きがない場合などにフロー制御信号出
力（１）〜（ｍ）を用いて、入力リンク毎にセルの入力
を抑制する。

【０１０５】図９は第２の構成の２段目単位スイッチ６
０３の論理的構成の一例を説明するための図である。基
本的な構成は図３と同じであるが、単位スイッチからの
セルの出力が、出力ポートでの１セルサイクル時間に最
大でも、１出力リンクあたり１セルしか出力しない点
と、単位スイッチ内のバッファ状態管理部６０３ｂから
の入力バッファ６０１への出力ポート別フロー制御信号
を出力する点が異なる。

【０１０６】１段目単位スイッチ６０２から転送されて
きたセルは、キューに一時的に蓄積される。１段目から
のセルの転送は、２段目の単位スイッチ６０３の入力リ
ンクにおいて、出力ポートでの１セルサイクル時間に最
大ｋセル転送されてくる可能性がある。したがって、単
位スイッチ内のキューは、セル交換時の待ち合わせ用と
しての役割の他に、速度変換機能としての役割を持つ。

【０１０７】以下に入力バッファ６０１へのフロー制御
信号について述べる。

【０１０８】２段目単位スイッチ６０３から入力バッフ
ァ６０１へ出力する出力ポート別フロー制御信号は、出
力ポート毎のユニキャスト用とマルチキャスト用の２種
類である。フロー制御信号の決定方法は、例えば、次の
ような二つの方法が考えられる。

【０１０９】まず出力リンク毎のキュー長によって決め
る方法がある。キュー長はマルチキャストセルとユニキ
ャストセルを合わせて数えたものを用いる。そのときの
キュー長と予め定められたふたつの閾値Ｑthm ，Ｑthu
と比較することにより決定する（Ｑthm ≧Ｑthu とす
る）。キュー長が閾値Ｑthu 以上になった場合にはユニ
キャストセルの転送のみを禁止し、キュー長がさらに大
きくなり閾値Ｑthm 以上になった場合にはユニキャスト
セルとともにマルチキャストセルの転送を禁止する。単
位スイッチから出力するマルチキャストセル用のフロー
制御信号は単位スイッチ内部の全ての出力リンクのキュ
ー長がＱthm 以下になった場合に、入力バッファに対し
てマルチキャストセルの出力を許可する。

【０１１０】別の方法としては、マルチキャストセルと
ユニキャストセルの蓄積セル数を個別に計測し決める方
法がある。単位スイッチ内の全マルチキャストセル数と
出力リンク毎に計数したユニキャストセル数をそれぞれ
計数し、それぞれ閾値ＣthmＣthu を越えたかどうかで
それぞれのセルの転送の許可／禁止を決める。

【０１１１】単位スイッチ内での複数の出力ポートへ出
力されるマルチキャストセルであっても、１つの入力セ
ルにつき、１セル分のバッファ領域して占有しないアー
キテクチャの単位スイッチが知られている。その場合は
単位スイッチ内に実装するバッファ量を削減できる。さ
らに、マルチキャスト用のフロー制御信号は、第１の構
成のように出力ポートにつき１本ずつではなく、単位ス
イッチ毎に複数の出力ポート分を統合して１本出力され
るため、単位スイッチから入力バッファへのフロー制御
信号の実装も容易になるという利点がある。

【０１１２】以下に単位スイッチ間のフロー制御信号に
ついて述べる。

【０１１３】第２の構成においては、基本的にスイッチ
網６２０から入力バッファ６０１、および、２段目の単
位スイッチ６０３から１段目の単位スイッチ６０２へは
フロー制御信号は不要であるよって、図３，図９に示し
てあるフロー制御信号入力／出力は基本的には必要では
ない。しかし、フロー制御と、単位スイッチ内のバッフ
ァ量の関係については次のようなことがいえる。

【０１１４】入力バッファ６０１へのフロー制御により
単位スイッチ内のキュー長の和には入力トラヒックによ
らない上限値がある。単位スイッチがこの上限値以上セ
ルバッファを持つことにより単位スイッチ内部のバッフ
ァの空き領域が無くなることはない。この上限値を理論
上十分なバッファ容量と考える。単位スイッチ内のキュ
ー長の和が上限値に到達する確率が、現実には非常に小
さい場合が考えられる。もし、理論上十分なバッファ容
量を２段目単位スイッチ６０３に実装しなかったとする
と、ある確率でその単位スイッチ内の全てのバッファ容
量を使い切ってしまうことになる。この場合には、スイ
ッチ網の２段目単位スイッチ６０３から１段目単位スイ
ッチ６０２へフロー制御をかける。すなわち図３で説明
したフロー制御信号を用いて、図４の様な、単位スイッ
チ間のフロー制御信号を接続しセルの廃棄を防ぐことが
できる。

【０１１５】しかし図４の様な構成においてフロー制御
が２段目の単位スイッチ６０３から１段目の単位スイッ
チ６０２へ作用する場合には、図９の様な論理的構成を
持つ単位スイッチでは、１段目の単位スイッチ６０２に
おいてＨＯＬブロッキングが発生しスループットが低下
する。したがって、このときのＨＯＬブロッキングによ
るスループットの低下とセルバッファを実装することに
よるハードウェア規模およびコスト増加のトレードオフ
において、単位スイッチへの実装バッファ量を決定する
必要がある。

【０１１６】もしＨＯＬブロッキングによるスループッ
トの低下が許容できる範囲内である場合には、単位スイ
ッチ間のフロー制御信号は有効に作用し、２段目単位ス
イッチ６０３内の実装バッファ量を減少させることがで
きる利点がある。

【０１１７】同様に、その他のバッファ間、すなわちス
イッチ網６２０と入力バッファ６０１の間にもフロー制
御信号を配線してもかまわない。この場合には、これら
のフロー制御信号により実装バッファ量を減らすことが
可能であるという利点がある。

【０１１８】以下に複数のサービスクラスについて述べ
る。

【０１１９】複数クラスを扱う場合のスイッチノードの
構成を図７に示す。スイッチノードは、複数のセルスイ
ッチにより構成される。図７の場合は、ＣＢＲ用セルス
イッチ６１０ｃ、ＶＢＲ用セルスイッチ６１０ｂ、ＵＢ
Ｒ用セルスイッチ６１０ａの３枚のセルスイッチを備え
る。扱うサービスクラスの数を増やしたい場合には、セ
ルスイッチの枚数を増やせば良い。

【０１２０】ＣＢＲトラヒック、ＶＢＲトラヒックは、
遅延に関する品質要求がＵＢＲに比べて比較的厳しいた
め、セルスイッチに多くのセルバッファは必要ではな
い。ＣＢＲ用セルスイッチ６１０ｃおよびＶＢＲ用セル
スイッチ６１０ｂは、例えば従来知られている共通バッ
ファ型多段スイッチを用いることで十分な性能を得る。

【０１２１】ＵＢＲトラヒックは、大容量のセルバッフ
ァが必要であり、ＵＢＲ用セルスイッチ６１０ａには本
実施例のセルスイッチを用いる。

【０１２２】図７において、入力ポートから入力バッフ
ァ６０１入力したセルは、クラスフィルタ部６２２によ
りそのセルの属するクラスを判定される。そして、対応
するクラスのセルスイッチのみセルが入力される。クラ
スフィルタ部６２２は、本実施例のセルスイッチの入力
バッファ６０１に実装してもかまわない。

【０１２３】セルスイッチ６１０にてセルが交換された
後、優先多重化部６２１にて各クラスのセルが多重化さ
れる。優先多重化部６２１は、ＣＢＲ用セルスイッチ６
１０ｃからのセルを最も高い優先度で出力ポートへ出力
し、ＶＢＲ用セルスイッチ６１０ｂからのセルが次の優
先度で、ＵＢＲ用セルスイッチ６１０ａからのセルが最
も低い優先度になる。優先多重化部６２１の内部のバッ
ファ量を少なくするためには、優先多重化部６２１から
セルスイッチ６１０へフロー制御信号を接続すればよ
い。ＣＢＲ用セルスイッチ６１０ｃからのセルに関して
は、必ず最も優先して出力されるので、優先多重化部６
２１からＣＢＲ用セルスイッチ６１０ｃへのフロー制御
信号は不要である。優先多重化部６２１から本実施例の
セルスイッチ（ＵＢＲ用）６１０ａへのフロー制御信号
は、図８および図９の拡張用フロー制御信号である。

【０１２４】上記した第２の構成によれば、出力バッフ
ァが不要であるため、セルスイッチの全体の大きさが小
さいという利点がある。さらに、単位スイッチ内部のバ
ッファ量に直接閾値を設定できるため、単位スイッチ内
部に必要なバッファ容量が第１の構成と比較して小さい
という利点がある。

【０１２５】以下に第３の構成について述べる。

【０１２６】まず全体構成について述べる。

【０１２７】図１０は第３の構成の一実施例である。ｋ
本の入力ポートから入力バッファ６０１に入力されたセ
ルは、単位スイッチ６０２、６０３を接続して構成され
るスイッチ網６２０により交換された後、出力バッファ
６０４を経て出力ポートから出力される。

【０１２８】入力バッファ６０１の出力からスイッチ網
６２０、出力バッファ６０４までの区間においては、各
リンクの速度は出力ポートの速度のｎ倍になっている。

【０１２９】本実施例は、ｎがｋより小さくとも、従来
の出力バッファ型のバッファ容量拡張が容易なセルスイ
ッチと同等の性能が得られる。ｎの値はスイッチ網６２
０の形態によるが、例えば、８入力８出力の単位スイッ
チを使用して１６入力１６出力のセルスイッチを構成す
る場合は、ｎ＝２でよい。

【０１３０】スイッチ網６２０はｍ入力ｍ出力の単位ス
イッチを互いに接続して構成される。１段目の単位スイ
ッチ６０２（１，ｉ）（ただし１≦ｉ≦ｈ）の出力リン
クはそれぞれ図のようにｇ本ずつ並列に２段目の単位ス
イッチ６０３（２，ｊ）（ただし１≦ｊ≦ｈ）の入力リ
ンクと接続される。ｍ，ｇ，ｈ，ｋの関係は、ｍ≧ｇ
ｈ，ｋ≦ｍｈである。この様な接続を２段デルタ網接続
と呼ぶ。図の２段デルタ網のマルチレートノンブロッキ
ング条件は、ｎ≧ｍ／ｇである（よって、ｎ≧ｍ／ｇ≧
ｈ≧ｋ／ｍの関係がある）。１段目の単位スイッチ６０
２と２段目の単位スイッチ６０３の間の並列リンクを関
連法（“並列リンクのあるスイッチ網の検討”、１９９
４年電子情報通信学会秋季大会、Ｂ−４３９）により入
力ポートと関連づける。例えば、ある１段目の単位スイ
ッチの入力リンクの３番目および４番目より入力したセ
ルは、その単位スイッチと各２段目の単位スイッチを結
ぶｇ本の並列リンクのうちのそれぞれ２番目を通過する
ように経路を選ぶ、などと関連づける。これにより、１
段目の単位スイッチ内では確率的なセルの待ち合わせは
生じない。

【０１３１】以下に入力バッファ６０１について述べ
る。

【０１３２】図１１は入力バッファ６０１の構成の一例
を説明するための図である。入力バッファ６０１はＵＢ
Ｒトラヒックに対してＨＯＬブロッキングの発生を防止
するために、スイッチ網６２０の出力ポート別に論理キ
ューを持つ（ＵＢＲ（１）からＵＢＲ（ｋ））。また、
ＣＢＲクラス、ＶＢＲクラス用のキューとＵＢＲのマル
チキャスト用のキューを持つ（ＣＢＲ，ＶＢＲ，ＵＢＲ
Ｍ）。

【０１３３】入力ポートから入力したセルは識別部６０
１ｃで、ＣＢＲ（ユニキャスト／マルチキャスト両方）
か、ＶＢＲ（ユニキャスト／マルチキャスト両方）か、
ＵＢＲマルチキャストか、ＵＢＲユニキャストのどの出
力ポート行きかを識別され、それぞれＣＢＲ，ＶＢＲ，
ＵＢＲＭ，ＵＢＲ（１）〜ＵＢＲ（ｋ）のキューの末尾
にキューイングされる。

【０１３４】選択部６０１ｃは、各キューのキュー長と
出力ポート別フロー制御信号の内容の関係において予め
定められた優先順位によりキューの先頭からセルを出力
する。フロー制御信号により出力が許可されているキュ
ーのみを出力の対象とする。

【０１３５】出力ポート別フロー制御信号は、ＵＢＲマ
ルチキャスト用（ＵＢＲＭ用）、各ＵＢＲの出力ポート
別のユニキャスト用（ＵＢＲ（１）用〜ＵＢＲ（ｋ）
用）がある。入力バッファ６０１内のキューに対応し
て、出力の許可／禁止を指示する。ＵＢＲマルチキャス
ト用のフロー制御信号は全ての出力バッファからのＵＢ
Ｒマルチキャスト用フロー制御信号を論理演算したもの
が入力される。すなわち全てのＵＢＲマルチキャスト用
フロー制御信号がセル出力を許可した時に、ＵＢＲマル
チキャスト用キューからのセルの出力が許可される。Ｕ
ＢＲユニキャスト用のフロー制御信号は、対応した出力
ポートに接続されている出力バッファ６０４から入力さ
れる。

【０１３６】入力バッファ６０１は、選択部６０１ｄか
らセルをスイッチ網６２０へ転送する部分だけｎ倍速で
動作する。すなわち、入力バッファ６０１の選択部６０
１ｃからセルをスイッチ網６２０へのセルの転送は入力
ポートにおける１セルサイクル時間にｎセルを転送する
ことが可能な速度である。しかし入力バッファ内部のセ
ルバッファに必要なスループットは、入力ポートにおけ
る１セルサイクル時間に１セルを書き込み、同時に１セ
ルを読み出すことができればよい。これは、出力バッフ
ァ６０４や共通バッファとは異なり、セルスイッチ６１
０の入出力ポート数によらないので、バッファ容量の拡
張が比較的容易である。

【０１３７】以下に単位スイッチについて述べる。

【０１３８】図１２は第３の構成の１段目に用いること
が可能な単位スイッチの論理的構成の一例を説明する図
である。

【０１３９】図は論理的な構成を示し、物理的な構成を
表しているわけではない。単位スイッチ６０２に入力さ
れたセルは、識別部６０２ａによりそのクラスおよび出
力リンクを判定され適当なクラス、出力リンクに対応し
たキューにキューイングされる。マルチキャストセルの
場合には、識別部６０２ａにおいて複数のキューにコピ
ーされキューイングされる。選択部６０２ｃは、キュー
に蓄積されているセルを、ＣＢＲキュー、ＶＢＲキュ
ー、ＵＢＲキューの順の優先度で、各キューの先頭から
順に読みだし出力する。もしＵＢＲフロー制御信号入力
（１）〜（ｍ）がセルの出力の抑制を示しているならそ
の出力リンクのＵＢＲキューからセルを出力しない。バ
ッファ状態管理部６０２ｂはバッファ状態情報より入力
したセルをキューにキューイング可能かどうかを判断
し、場合によっては入力セルの廃棄信号を識別部６０２
ａに指示する。

【０１４０】図１３は本実施例のセルスイッチの第３の
構成の２段目の単位スイッチの論理的構成の一例を説明
するための図である。基本的な構成は図１２と同じであ
るが、出力リンクから入力するフロー制御信号がＣＢ
Ｒ，ＶＢＲ用であることと、入力リンクに対してＵＢＲ
用フロー制御信号を出力する点が異なる。選択部６０３
ａは、キューに蓄積されているセルを、ＣＢＲキュー、
ＶＢＲキュー、ＵＢＲキューの順の優先度で、各キュー
の先頭から順に読みだし出力する。もしＣＢＲ，ＶＢＲ
用フロー制御信号入力（１）〜（ｍ）がセルの出力の抑
制を示しているなら、その出力リンクのＣＢＲキューと
ＶＢＲキューからセルを出力しない。バッファ状態管理
部６０３ｂは、バッファ状態情報よりＵＢＲ用フロー制
御信号出力（１）〜（ｍ）を出力し、入力リンク毎にセ
ルの入力を抑制する。

【０１４１】次に単位スイッチ間のフロー制御信号につ
いて述べる。

【０１４２】第３の構成は、基本的には出力バッファか
らスイッチ網、スイッチ網から入力バッファ、および、
２段目の単位スイッチから１段目の単位スイッチへのＵ
ＢＲ用フロー制御信号は不要である。よって、図１２に
示してあるＵＢＲ用フロー制御信号入力と、図１３に示
してあるＵＢＲ用フロー制御信号出力は基本的には必要
ではない。しかし、ＵＢＲ用のフロー制御と、単位スイ
ッチ内のバッファ量の関係について次のようなことがい
える。

【０１４３】入力バッファへのフロー制御により単位ス
イッチ内のキュー長の和には入力トラヒックによらない
上限値がある。単位スイッチがこの上限値以上セルバッ
ファを持つことにより単位スイッチ内部のバッファの空
き領域が無くなることはない。この上限値を理論上十分
なバッファ容量と考える。単位スイッチ内のキュー長の
和が上限値に到達する確率が、現実には非常に小さい場
合が考えられる。もし、理論上十分なバッファ容量を２
段目単位スイッチに実装しなかったとすると、ある確率
でその単位スイッチ内の全てのバッファ容量を使い切っ
てしまうことになる。この場合には、スイッチ網の２段
目単位スイッチから１段目スイッチへフロー制御をかけ
る。すなわち図１２で説明したフロー制御信号を用い
て、図４の様な、単位スイッチ間のフロー制御信号を接
続しセルの廃棄を防ぐことができる。

【０１４４】しかし図４の様な構成においてフロー制御
が２段目の単位スイッチ６０３から１段目の単位スイッ
チ６０２へ作用する場合には、図１３の様な論理的構成
を持つ単位スイッチでは、１段目の単位スイッチ６０２
においてＨＯＬブロッキングが発生しスループットが低
下する。したがって、このときのＨＯＬブロッキングに
よるスループットの低下とセルバッファを実装すること
によるハードウェア規模およびコスト増加のトレードオ
フにおいて、単位スイッチへの実装バッファ量を決定す
る必要がある。

【０１４５】もしＨＯＬブロッキングによるスループッ
トの低下が許容できる範囲内である場合には、単位スイ
ッチ間のフロー制御信号は有効に作用し、２段目単位ス
イッチ６０３内の実装バッファ量を減少させることがで
きる利点がある。

【０１４６】同様に、その他のバッファ間、例えば、出
力バッファとスイッチ網の間や、１段目単位スイッチと
入力バッファの間もＵＢＲ用フロー制御信号を配線して
もかまわない。この場合には、これらのフロー制御信号
により実装バッファ量を減らすことが可能であるという
利点がある。

【０１４７】以下に出力バッファについて述べる。

【０１４８】図１４は第３の構成のセルスイッチの出力
バッファの構成の一例を説明するための図である。スイ
ッチ網６２０から転送されてきたセルは、識別部６０４
ｂにより、クラスを判定され、ＣＢＲ，ＶＢＲ，ＵＢＲ
の中の適当なクラスのキューに一時的に蓄積される。ス
イッチ網６２０からのセルの転送は、出力ポートでの１
セルサイクル時間に最大ｎセル転送されてくる可能性が
ある。したがって、このキューは速度変換の役割を果た
す。選択部６０４ａは、ＣＢＲ，ＶＢＲ，ＵＢＲの各キ
ューから、予め定められた優先度に従ってセルを読み出
す。

【０１４９】基本的にはＣＢＲ，ＶＢＲ用のバッファは
少なくて良い。バッファからセルが溢れないように、出
力バッファ６０４は、スイッチ網６２０へＣＢＲ，ＶＢ
Ｒ用フロー制御信号を出力する。ＵＢＲセルに関しては
入力バッファ６０１へ出力ポート別フロー制御信号を出
力する。

【０１５０】以下に入力バッファ６０１へのフロー制御
信号について述べる。

【０１５１】出力バッファ６０４から入力バッファ６０
１へ出力する出力ポート別フロー制御信号は、出力ポー
ト毎のＵＢＲユニキャスト用とＵＢＲマルチキャスト用
の２種類である。

【０１５２】ＵＢＲ用フロー制御信号の決定方法は、例
えば、次のような二つの方法が考えられる。

【０１５３】まず、マルチキャストセルとユニキャスト
セルを合わせて数えたキュー長によって決める方法があ
る。そのときのキュー長と予め定められたふたつの閾値
Ｑthm ，Ｑthu と比較することにより決定する（Ｑthm
≧Ｑthu とする）。キュー長が閾値Ｑthu 以上になった
場合にはその出力ポート行きのユニキャストセルの転送
を禁止し、キュー長がさらに大きくなり閾値Ｑthm 以上
になった場合にはユニキャストセルとともにマルチキャ
ストセルの転送を禁止する。

【０１５４】別の方法としては、マルチキャストセルと
ユニキャストセルの出力バッファ内蓄積セル数を個別に
計数し決める方法がある。マルチキャストセル数とユニ
キャストセル数が、それぞれ閾値Ｃthm ，Ｃthu を越え
たかどうかでそれぞれのセルの転送の許可／禁止を決め
る。

【０１５５】上記した第３の構成によれば、複数のサー
ビスクラスに対応する場合に、第１の構成や第２の構成
とは異なり複数のセルスイッチが必要ではない。そのた
め、スイッチノード全体のハードウェア規模が小さいと
いう利点がある。また、第３の構成のＵＢＲに関する出
力ポート別フロー制御は、第１の構成と同じ方式で動作
させるため、単位スイッチならびに出力バッファに必要
なＵＢＲ用のバッファ容量し、第１の構成で述べたよう
に計算できる。

【０１５６】以下に第４の構成について述べる。

【０１５７】まず、全体構成について述べる。

【０１５８】図１５は第４の構成の一実施例である。ｋ
本の入力ポートから入力されたセルは、単位スイッチ６
０２、６０３を接続して構成されるスイッチ網６２０に
より交換された後、出力ポートから出力される。

【０１５９】第３の構成（図１０）との違いは、出力バ
ッファがなく、出力ポート別フロー制御信号を２段目の
単位スイッチ６０３が出力するようになっていることで
ある。

【０１６０】入力バッファ６０１の出力から２段目の単
位スイッチ６０３までの区間においては、各リンクの速
度は出力ポートの速度のｎ倍になっている。

【０１６１】第４の構成は、ｎがｋより小さくとも、従
来の出力バッファ型のバッファ容量拡張が容易なセルス
イッチと同等の性能が得られる。ｎの値はスイッチ網の
形態によるが、例えば、８入力８出力単位スイッチを使
用して１６入力１６出力のセルスイッチを構成する場合
は、ｎ＝２でよい。

【０１６２】スイッチ網６２０はｍ入力ｍ出力の単位ス
イッチを互いに接続して構成される。１段目の単位スイ
ッチ６０２（１，ｉ）（ただし１≦ｉ≦ｈ）の出力リン
クはそれぞれ図のようにｇ本ずつ並列に２段目の単位ス
イッチ６０３（２，ｊ）（ただし１≦ｊ≦ｈ）の入力リ
ンクと接続される。ｍ，ｇ，ｈ，ｋの関係は、ｍ≧ｇ
ｈ，ｋ≦ｍｈである。この様な接続を２段デルタ網接続
と呼ぶ。図の２段デルタ網のマルチレートノンブロッキ
ング条件は、ｎ≧ｍ／ｇである（よって、ｎ≧ｍ／ｇ≧
ｈ≧ｋ／ｍの関係がある）。１段目の単位スイッチ６０
２と２段目の単位スイッチ６０３の間の並列リンクを関
連法（“並列リンクのあるスイッチ網の検討”、１９９
４年電子情報通信学会秋季大会、Ｂ−４３９）により入
力ポートと関連づける。例えば、ある１段目の単位スイ
ッチの入力リンクの３番目および４番目より入力したセ
ルは、その単位スイッチと各２段目の単位スイッチを結
ぶｇ本の並列リンクのうちのそれぞれ２番目を通過する
ように経路を選ぶ、などと関連づける。これにより、１
段目の単位スイッチ内では確率的なセルの待ち合わせは
生じない。

【０１６３】以下に入力バッファ６０１について述べ
る。

【０１６４】図１１は本実施例のセルスイッチの入力バ
ッファの構成の一例を説明するための図である。入力バ
ッファ６０１はＵＢＲトラヒックに対してＨＯＬブロッ
キングの発生を防止するために、スイッチ網６２０の出
力ポート別に論理キューを持つ（ＵＢＲ（１）からＵＢ
Ｒ（ｋ））。また、ＣＢＲクラス、ＶＢＲクラス用のキ
ューとＵＢＲのマルチキャスト用のキューを持つ（ＣＢ
Ｒ，ＶＢＲ，ＵＢＲＭ）。

【０１６５】入力ポートから入力したセルは識別部６０
１ｃで、ＣＢＲ（ユニキャスト／マルチキャスト両方）
か、ＶＢＲ（ユニキャスト／マルチキャスト両方）か、
ＵＢＲマルチキャストか、ＵＢＲユニキャストのどの出
力ポート行きかを識別され、それぞれＣＢＲ，ＶＢＲ，
ＵＢＲＭ，ＵＢＲ（１）〜ＵＢＲ（ｋ）のキューの末尾
にキューイングされる。

【０１６６】選択部６０１ｄは、各キューのキュー長と
出力ポート別フロー制御信号の内容の関係において予め
定められた優先順位によりキューの先頭からセルを出力
する。フロー制御信号により出力が許可されているキュ
ーのみを出力の対象とする。

【０１６７】出力ポート別フロー制御信号は、ＵＢＲマ
ルチキャスト用（ＵＢＲＭ用）、各ＵＢＲの出力ポート
別のユニキャスト用（ＵＢＲ（１）用〜ＵＢＲ（ｋ）
用）がある。入力バッファ内のキューに対応して、出力
の許可／禁止を指示する。ＵＢＲマルチキャスト用のフ
ロー制御信号は全ての２段目単位スイッチ６０３からの
ＵＢＲマルチキャスト用フロー制御信号を論理演算した
ものが入力される。すなわち全てのＵＢＲマルチキャス
ト用フロー制御信号がセル出力を許可した時に、ＵＢＲ
マルチキャスト用キューからのセルの出力が許可され
る。ＵＢＲユニキャスト用のフロー制御信号は、対応し
た出力ポートに接続されている２段目単位スイッチ６０
３から入力される。

【０１６８】入力バッファ６０１は、選択部６０１ｃか
らセルをスイッチ網６２０へ転送する部分だけｎ倍速で
動作する。すなわち、入力バッファ６０１の選択部６０
１ｃからセルをスイッチ網６２０へのセルの転送は入力
ポートにおける１セルサイクル時間にｎセルを転送する
ことが可能な速度である。しかし入力バッファ内部のセ
ルバッファに必要なスループットは、入力ポートにおけ
る１セルサイクル時間に１セルを書き込み、同時に１セ
ルを読み出すことができればよい。これは、出力バッフ
ァ６０４や共通バッファとは異なり、セルスイッチ６１
０の入出力ポート数によらないので、バッファ容量の拡
張が比較的容易である。

【０１６９】以下に単位スイッチについて述べる。

【０１７０】図１２は第４の構成の１段目に用いること
が可能な単位スイッチの論理的構成の一例を説明する図
である。

【０１７１】図は論理的な構成を示し、物理的な構成を
表しているわけではない。単位スイッチ６０２に入力さ
れたセルは、識別部６０２ａによりそのクラスおよび出
力リンクを判定され適当なクラス、出力リンクに対応し
たキューにキューイングされる。マルチキャストセルの
場合には、識別部６０２ａにおいて複数のキューにコピ
ーされキューイングされる。選択部６０２ｃは、キュー
に蓄積されているセルを、ＣＢＲキュー、ＶＢＲキュ
ー、ＵＢＲキューの順の優先度で、各キューの先頭から
順に読みだし出力する。もしフロー制御信号入力（１）
〜（ｍ）がセルの出力の抑制を示しているなら、その出
力リンクのＵＢＲキューからセルを出力しない。バッフ
ァ状態管理部６０２ｂは、バッファ状態情報より入力し
たセルをキューにキューイング可能かどうかを判断し、
場合によっては入力セルの廃棄信号を識別部６０２ａに
指示する。

【０１７２】図１６は第４の構成の２段目の単位スイッ
チ６０３の論理的構成の一例を説明するための図であ
る。基本的な構成は図１２と同じであるが、単位スイッ
チからのセルの出力が、出力ポートでの１セルサイクル
時間に最大でも、１出力リンクあたり１セルしか出力し
ない点と、単位スイッチ内のバッファ状態管理部から入
力バッファへ出力ポート別フロー制御信号を出力する点
が異なる。

【０１７３】１段目単位スイッチ６０２から転送されて
きたセルは、キューに一時的に蓄積される１段目からの
セルの転送は、２段目の単位スイッチ６０３の入力リン
クにおいて、出力ポートでの１セルサイクル時間に最大
ｋセル転送されてくる可能性がある。したがって、単位
スイッチ内のキューは、セル交換時の待ち合わせ用とし
ての役割の他に、速度変換機能としての役割を持つ。

【０１７４】以下に入力バッファ６０１へのフロー制御
信号について説明する。２段目単位スイッチから６０３
入力バッファ６０１へ出力する出力ポート別フロー制御
信号は、出力ポート毎のＵＢＲユニキャスト用とＵＢＲ
マルチキャスト用の２種類である。

【０１７５】ＵＢＲ用フロー制御信号の決定方法は、例
えば、次のような二つの方法が考えられる。

【０１７６】まず、出力リンク毎のキュー長によって決
める方法がある。キュー長はマルチキャストセルとユニ
キャストセルを合わせて数えたものを用いる。そのとき
のキュー長と予め定められたふたつの閾値Ｑthm ，Ｑth
u と比較することにより決定する（Ｑthm ≧Ｑthu とす
る）。キュー長が閾値Ｑthu 以上になった場合にはユニ
キャストセルの転送のみを禁止し、キュー長がさらに大
きくなり閾値Ｑthm 以上になった場合にはユニキャスト
セルとともにマルチキャストセルの転送を禁止する。単
位スイッチから出力するマルチキャストセル用のフロー
制御信号は単位スイッチ内部の全ての出力リンクのキュ
ー長がＱthm 以下になった場合に、入力バッファに対し
てマルチキャストセルの出力を許可する。

【０１７７】別の方法としては、マルチキャストセルと
ユニキャストセルの蓄積セル数を個別に計数し決める方
法がある。単位スイッチ内の全マルチキャストセル数と
出力リンク事に計数したユニキャストセル数をそれぞれ
計数し、それぞれ閾値ＣthmＣthu を越えたかどうかで
それぞれのセルの転送の許可／禁止を決める。

【０１７８】単位スイッチ内で複数の出力ポートへ出力
されるマルチキャストセルであっても、１つの入力セル
につき、１セル分のバッファ領域しか占有しないアーキ
テクチャの単位スイッチが知られている。その場合は単
位スイッチ内に実装するバッファ量を削減できる。さら
に、マルチキャスト用のフロー制御信号は、第１の構成
のように出力ポートにつき１本ずつではなく、単位スイ
ッチ毎に複数の出力ポート分を統合して１本出力される
ため、単位スイッチから入力バッファへのフロー制御信
号の実装も容易になるという利点がある。

【０１７９】以下に、単位スイッチ間のフロー制御信号
について述べる。

【０１８０】第４の構成では、基本的にはスイッチ網６
２０から入力バッファ６０１、および、２段目の単位ス
イッチ６０３から１段目の単位スイッチ６０２へはフロ
ー制御信号は不要である。よって、図１２，図１６に示
してあるＵＢＲ用フロー制御信号入力／出力は基本的に
は必要ない。しかし、ＵＢＲ用のフロー制御と、単位ス
イッチ内のバッファ量の関係について次のようなことが
いえる。

【０１８１】入力バッファ６０１へのフロー制御により
単位スイッチ内のキュー長の和には入力トラヒックによ
らない上限値がある。単位スイッチがこの上限値以上セ
ルバッファを持つことにより単位スイッチ内部のバッフ
ァの空き領域が無くなることはない。この上限値を理論
上十分なバッファ容量と考える。単位スイッチ内のキュ
ー長の和が上限値に到達する確率が、現実には非常に小
さい場合が考えられる。もし、理論上十分なバッファ容
量を２段目単位スイッチ６０３に実装しなかったとする
と、ある確率でその単位スイッチ内の全てのバッファ容
量を使い切ってしまうことになる。この場合には、スイ
ッチ網６２０の２段目単位スイッチ６０３から１段目ス
イッチ６０２へフロー制御をかける。すなわち図１２で
説明したフロー制御信号を用いて、図４の様な、単位ス
イッチ間のフロー制御信号を接続しセルの廃棄を防ぐこ
とができる。

【０１８２】しかし図４の様な構成においてフロー制御
が２段目の単位スイッチ６０３から１段目の単位スイッ
チ６０２へ作用する場合には、図１６の様な論理的構成
を持つ単位スイッチでは、１段目の単位スイッチ６０２
においてＨＯＬブロッキングが発生しスループットが低
下する。したがって、このときのＨＯＬブロッキングに
よるスループットの低下とセルバッファを実装すること
によるハードウェア規模およびコスト増加のトレードオ
フにおいて、単位スイッチへの実装バッファ量を決定す
る必要がある。

【０１８３】もしＨＯＬブロッキングによるスループッ
トの低下が許容できる範囲内である場合には、単位スイ
ッチ間のフロー制御信号は有効に作用し、２段目単位ス
イッチ内６０３の実装バッファ量を減少させることがで
きる利点がある。

【０１８４】同様に、その他のバッファ間、すなわち１
段目単位スイッチ６０２と入力バッファ６０１の間もＵ
ＢＲ用フロー制御信号を配線してもかまわない。この場
合には、これらのフロー制御信号により実装バッファ量
を減らすことが可能であるという利点がある。

【０１８５】上記した第４の構成によれば、出力バッフ
ァが不要であるためセルスイッチの全体の大きさが小さ
いという利点がある。さらに、単位スイッチ内部のバッ
ファ量に直接閾値を設定できるため、単位スイッチ内部
に必要なバッファ容量が第３の構成と比較して小さいと
いう利点がある。

【０１８６】なお、上記した第１、第２、第３、第４の
構成例において、スイッチ網が２段デルタ網の場合は、
例えばｍ＝８（８×８の単位スイッチ）、ｎ＝２（２倍
速）の場合には、ｋ＝１６（セルスイッチの入出力ポー
ト数が１６×１６）を実現することができ、ｍ＝８，ｎ
＝４の場合には、ｋ＝３２を実現することができる。

【０１８７】また、スイッチ網は、２段デルタ網ではな
く、単一の単位スイッチであってもかまわない。この場
合、単位スイッチは、上述の２段目の単位スイッチと同
様の構成になる。

【０１８８】本実施例のセルスイッチは、共通バッファ
型単位スイッチを使用することにより、比較的少量の単
位スイッチ内バッファで、従来の出力バッファ型セルス
イッチと同等の性能を得ることが可能となる利点があ
る。

【０１８９】さらに、第１、第３の構成例において、複
数の出力バッファを一つのＬＳＩに集積して実現しても
良い。基板上の実装面積が減り、さらにバッファを出力
ポート間で共有することができ、実装バッファ量を少な
くできるという利点がある。

【０１９０】さらに、第３，４の構成例において、セル
スイッチで扱うサービスクラスの数を増やしたアーキテ
クチャを容易に考えることができる。具体的には、例え
ば大容量のバッファが必要なサービスクラスを増やす場
合は、各バッファにおいてＵＢＲ用のキューと並列に論
理キューの数を増やし、かつ、バッファ間のフロー制御
信号でＵＢＲ用のものがある所に、並列して新たに加わ
るサービスクラス用のフロー制御信号を配線すれば良
い。本発明は、これらの内部でいくつかのサービスクラ
スを扱っているのかに関わらず有効に作用する。

【０１９１】次に第２実施例について説明する。

【０１９２】図２０は第２実施例の第１の構成を示す図
である。

【０１９３】フロー制御を行なえる機構を有する共通バ
ッファ型ＡＴＭスイッチを複数用いてＡＴＭスイッチの
記憶手段の記憶容量を拡張する方法は、特開平４−０３
８０３６において開示されているが、これに対して、第
２実施例の第１の構成は、直進モードを実現する例とし
てセルのルーティングタグを利用する方法をとり、共通
バッファ型ＡＴＭスイッチの記憶手段の記憶容量を拡張
する詳細な実施例を示すものである。

【０１９４】１００ａは共通バッファ型ＡＴＭスイッチ
である。１００ｂは前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ
１００ａと同一の共通バッファ型ＡＴＭスイッチであっ
て、前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１００ａの出力
ポートと前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１００ｂの
入力ポートとをポート番号に基づいて同一の番号のポー
トを接続することによって、前記共通バッファ型ＡＴＭ
スイッチ１００ａと前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ
１００ｂは縦続接続される。

【０１９５】１０，１１，１２，１３は前記共通バッフ
ァ型ＡＴＭスイッチ１００ａの入力ポートである。３
０，３１，３２，３３は前記共通バッファ型ＡＴＭスイ
ッチ１００ａの出力ポートであると同時に、前記共通バ
ッファ型ＡＴＭスイッチ１００ｂの入力ポートでもあ
る。５０，５１，５２，５３は前記共通バッファ型ＡＴ
Ｍスイッチ１００ｂ出力ポートである。

【０１９６】７０ａ，７０ｂ，７０ｃおよび７１ａ，７
１ｂ，７１ｃはスイッチ内部で取り扱われるフォーマッ
トを有するセルを表す。すなわち、７０１ａ，７０１
ｂ，７０１ｃおよび７１１ａ，７１１ｂ，７１１ｃは情
報部とＡＴＭスイッチ内でスイッチングのために使用さ
れるルーティングタブを除くヘッダ部とを含んだ部分で
あり、７０２１ａ，７０２１ｂ，７０２１ｃおよび７１
２１ａ，７１２１ｂ，７１２１ｃは前記共通バッファ型
ＡＴＭスイッチ１００ａ内部で取り扱われるルーティン
グタグ、７０２２ａ，７０２２ｂ，７００２２ｃおよび
７１２２ａ，７１２２ｂ，７１２２ｃは前記共通バッフ
ァ型ＡＴＭスイッチ１００ｂ内部で取り扱われるルーテ
ィングタグを、それぞれ示す。なお、ルーティングを除
くヘッダ部にはＡＴＭセルヘッダが含まれるが、その他
に、例えば、優先制御のための情報マルチキヤストのた
めの情報などが含まれるようにしても良い。

【０１９７】前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１００
ａおよび１００ｂは、ＡＴＭスイッチを多段接続して運
用した場合にセル廃棄率を良好な状態に保つために自ス
イッチ内の共通バッファにおけるセルの蓄積状態を管理
し、これにより自スイッチの前段のスイッチからのセル
出力を制御するセル出力制御信号を、セルを出力する方
向とは逆向きに出力する。２０，２１，２２，２３は前
記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１００ａからの前記セ
ル出力制御信号、４０，４１，４２，４３は前記共通バ
ッファ型ＡＴＭスイッチ１００ｂからの前記セル出力制
御信号である。６０，６１，６２，６３は前記共通バッ
ファ型ＡＴＭスイッチ１００ｂよりも後段のスイッチ、
あるいは、別のスイッチポートから、送られてくる可能
性のある前記セル出力制御信号である。

【０１９８】以下、前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ
１００ｂを例に前記セル出力制御信号について説明す
る。仮に前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１００ｂ内
の共通バッファ中の“空き容量”が予め定められた水準
よりも少ないとすると、入力ポート３０，３１，３２，
３３のそれぞれに対応してセル流を抑制するセル出力制
御信号４０，４１，４２，４３を一斉に出力する。この
他の方法として、前記セル出力制御信号４０，４１，４
２，４３を個別に出力するように制御することも可能で
ある。

【０１９９】また、前記セル出力制御信号は、セルを共
通バッファ内に確実に書き込んだ場合に前段のスイッチ
にセルの送信を許可する信号として、前記共通バッファ
型ＡＴＭスイッチ１００ａに対して個別に出力するよう
にしてもよい。

【０２００】以上述べてきたセル出力制御信号によりセ
ルの送信を制御する方法は、いわゆるフロー制御と呼ば
れている。

【０２０１】さて、第１の構成による動作を以下に説明
する。まず、コネクション設定時にはコネクション設定
プロセスが作動して、セルの前記ルーティングタグの各
部分に情報が書き込まれる。この結果、図２０では、前
記セル７０ａの前記ルーティングタグ７０２１ａおよび
７０２２ａの２つの部分には、前記共通バッファ型スイ
ッチ１００ａおよび前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ
１００ｂにおける宛先情報としての出力ポート番号とし
て、それぞれ＃０と＃３が書き込まれる。

【０２０２】前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１００
ａに前記セル７０ａが前記入力ポート１０から入力され
ると、前記セル７０ａ内の前記ルーティングタグ７０２
１ａを参照してスイッチングを行なう。この結果、前記
セル７０ａは前記入力ポート１０と同一のポート番号＃
０を有する前記出力ポート３０へ、前記セル７０ｂとし
て出力される。前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０
０ｂは前記セル７０ｂを前記入力ポート３０より受けと
り、前記セル７０ｂ内の前記ルーティングタグ７０２２
ｂを参照してスイッチングを行なう。この結果、前記セ
ル７０ｂはポート番号＃３を有する前記出力ポート５３
へ前記セル７０ｃとして出力される。

【０２０３】以上、前記セル７０ａ，７０ｂ，７０ｃに
着目して、前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１００ａ
および１００ｂの動作を説明したが、前記セル７１ａ，
７１ｂ，７１ｃについても同様な動作により処理される
ため、ここでは説明を省略する。

【０２０４】コネクション設定時にセル内のルーティン
グタグを上述のようにして設定することによって、前記
共通バッファ型のＡＴＭスイッチ１００ａは、任意の入
力ポートから入力されたセルが前記任意の入力ポートの
ポート番号と同一の番号を持つ出力ポートから出力され
るように設定することができる。これに加えて、前記共
通バッファ型ＡＴＭスイッチ１００ｂが上述のいずれか
の方法の前記フロー制御を前記共通バッファ型ＡＴＭス
イッチ１００ａに対して行なうことによって、前記共通
バッファ型ＡＴＭスイッチ１００ａと前記共通バッファ
型ＡＴＭスイッチ１００ｂとは協調して動作することが
でき、この２つを合わせて１つの共通バッファ型のＡＴ
Ｍスイッチと見なすことができる。

【０２０５】したがって、上記した第１の構成による
と、前記フロー制御を実施できる同一の共通バッファ型
ＡＴＭスイッチを２つ用意するだけで、共通バッファの
容量が２倍の共通バッファ型ＡＴＭスイッチを構成する
ことが容易に可能となる。

【０２０６】図２１に、図１に示した第１の構成におけ
る前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１００ａおよび１
００ｂのアーキテクチャを示す。図２１は従来から提案
されている共通バッファ型ＡＴＭスイッチで、入出力ポ
ート数が４の場合を表している。１０，１１，１２，１
３は入力ポートを示し、３０，３１，３１，３３は出力
ポートを示す。２０，２１，２２，２３は当該共通バッ
ファ型ＡＴＭスイッチから発せられるセル出力制御信号
で、当該共通バッファ型ＡＴＭスイッチ内の制御部３０
３により、セルバッファ３０１の管理状況から生成され
る第１の制御信号４を基に作られる。４０，４１，４
２，４３は、当該ＡＴＭスイッチの後段のＡＴＭスイッ
チから、もしくは、前記各出力ポートに対応する出力イ
ンタフェースから、送られてくるセル出力制御信号であ
る。７は前記セル出力制御信号４０，４１，４２，４３
より得られる第２の制御信号である。

【０２０７】前記制御部３０３は、前記入力制御部３０
３０、前記アドレス制御部およびアドレス管理部３０３
１、そして、前記出力制御部３０３２の３つの部分から
なる。

【０２０８】３００は前記入力ポート１０，１１，１
２，１３からのセルを前記入力制御部３０３０から切替
え制御信号３を用いて時分割多重する多重化回路で、１
には前記入力ポートの各々からのセルが多重化されて乗
せられる。

【０２０９】３０１はセルバッファ（共通バッファ）
で、前記１に乗せられたセルを、アドレスおよび制御信
号５に書き込みアドレスおよび書き込み制御信号をのせ
て、これによって記憶し、また、前記アドレスおよび制
御信号５として読み出しアドレスおよび読み出し制御信
号を乗せることにより、セルを読み出し、６へ乗せる。
前記書き込みアドレスおよび書き込み制御信号と前記読
み出しアドレスおよび読み出し制御信号とは、前記多重
化回路３００より送られるヘッダ部の情報２の中のルー
ティングタグをもとにして、前記アドレス制御部および
アドレス管理部３０３１で作られる。

【０２１０】３０２は分離化回路で、前記６へと乗せら
れたセルを、前記制御部３０３内の出力制御部３０３２
より与えられる分離化回路制御信号８を用いて前記出力
ポート３０，３１，３２，３３の中から、前記ルーティ
ングタグを参照して得られた宛先の出力ポートへ順次出
力する。

【０２１１】この前記ルーティングタグの設定によっ
て、上に述べた第１の実施例の前記共通バッファ型ＡＴ
Ｍスイッチ１００ａのように、任意の入力ポートから入
力されたセルは必ず前記任意の入力ポートと同一のポー
ト番号を有する出力ポートから出力されるように共通バ
ッファ型ＡＴＭスイッチ１００を動作させることが可能
である。

【０２１２】次に第２実施例の第２の構成について述べ
る。

【０２１３】図２２は第２の構成を示す図である。第２
の構成では第１の構成の図２０での前記共通バッファ型
ＡＴＭスイッチ１００ａ，１００ｂに対して、モード設
定入力を新たに設けたことに特徴がある。図中の１０１
ａおよび１０１ｂは前記モード設定入力を有した同一の
共通バッファ型ＡＴＭスイッチである。前記共通バッフ
ァ型ＡＴＭスイッチ１０１ａおよび１０１ｂは、前記モ
ード設定入力として、通常のスイッチング動作を行なう
通常モードと、第１の構成の図２０中の前記共通バッフ
ァ型ＡＴＭスイッチ１００ａのように、任意の入力ポー
トから入力されたセルは前記任意の入力ポートと同一の
ポート番号を有する出力ポートから出力するように動作
する直進モードとを少なくとも具備する。この共通バッ
ファ型ＡＴＭスイッチのアーキテクチャについては、後
ほど詳しく述べる。

【０２１４】８０ａおよび８０ｂはモード設定信号で、
前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチを少なくとも通常モ
ードと直進モードとに設定することが可能である。前記
共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａを前記モード設
定信号８０ａを前記直進モードと設定して前段に、そし
て前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ｂを前記モ
ード設定信号８０ｂを前記通常モードと設定して後段に
設置し、前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａの
出力ポートと前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１
ｂの入力ポートとをそのポート番号に基づいて同一の番
号のポートを接続して、前記共通バッファ型ＡＴＭスイ
ッチ１０１ａおよび１０１ｂを縦続に接続する。

【０２１５】１０，１１，１２，１３は前記共通バッフ
ァ型ＡＴＭスイッチ１０１ａの入力ポート、３０，３
１，３２，３３は前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１
０１ａの出力ポートであると同時に、前記共通バッファ
型ＡＴＭスイッチ１０１ｂの入力ポートでもある。５
０，５１，５２，５３は前記共通バッファ型ＡＴＭスイ
ッチ１０１ｂの出力ポートである。

【０２１６】２０，２１，２２，２３は前記共通バッフ
ァ型ＡＴＭスイッチ１０１ａからのセル出力制御信号、
４０，４１，４２，４３は前記共通バッファ型ＡＴＭス
イッチ１０１ｂからのセル出力制御信号である。６０，
６１，６２，６３は前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ
１０１ｂの後段の共通バッファ型ＡＴＭスイッチ、ある
いは、別のスイッチボードからのセル出力制御信号であ
る。

【０２１７】７２ａ，７２ｂ，７２ｃおよび７３ａ，７
３ｂ，７３ｃはスイッチ内部で取り扱われるフォーマッ
トを有するセルを表す。すなわち、７２１ａ，７２１
ｂ，７２１ｃおよび７３１ａ，７３１ｂ，７３１ｃはユ
ーザが自由に情報を載せられる情報部を示し、７２２
ａ，７２２ｂ，７２２ｃおよび７３２ａ，７３２ｂ，７
３２ｃは、スイッチ内部で取り扱われるルーティングタ
グ、優先制御のための優先クラスの情報、マルチキャス
トのための情報、およびＡＴＭセルヘッダなどを含むヘ
ッダ部を示す。

【０２１８】以下、第２実施例の第２の構成を図２２を
見ながら説明する。

【０２１９】前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１
ａが前記直進モードに設定されるため、前記入力ポート
１０より前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａに
入力される前記セル７２ａは、セルに含まれる全てのデ
ータが保存された状態でそのまま前記共通バッファ型Ａ
ＴＭスイッチ１０１ａを通過する。すなわち、前記入力
ポート１０はポート番号が＃０であり、この番号を有す
る前記出力ポート３０へ、前記セル７２ａは前記セル７
２ｂとして出力され、前記セル７２ａの前記ヘッダ部７
２２ａ内の宛先情報“＃３”は、前記セル７２ｂの前記
ヘッダ部７２２ｂにおいても保存されている。前記セル
７２ｂは前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ｂに
入力され、その前記ヘッダ部７２２ｂに保存されている
宛先情報が＃３であることから、ポート番号＃３に対応
する前記出力ポート５３へと出力されて、前記セル７２
ｃとなる。

【０２２０】前記セル７３ａ，７３ｂ，７３ｃは、前記
セル７２ａ，７２ｂ，７２ｃと同様に処理される。前記
共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａが前記直進モー
ドに設定されるため、前記入力ポート１２より前記共通
バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａに入力される前記セ
ル７３ａは、セルに含まれる全てのデータが保存された
状態でそのまま前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０
１ａを通過する。すなわち、前記入力ポート１２はポー
ト番号が＃２であり、この番号を有する前記出力ポート
３２へ、前記セル７３ａは前記セル７３ｂとして出力さ
れ、前記セル７３ａの前記ヘッダ部７３２ａ内の宛先情
報“＃１”は、前記セル７３ｂの前記ヘッダ部７３２ｂ
においても保存されている。前記セル７３ｂは前記共通
バッファ型ＡＴＭスイッチスイッチ１０１ｂに入力さ
れ、その前記ヘッダ部７３２ｂに保存されている宛先情
報が＃１であることから、ポート番号＃１に対応する前
記出力ポート５１へと出力されて、前記セル７３ｃとな
る。

【０２２１】前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１
ｂが、第１の構成において述べたいずれかの方法の前記
フロー制御を、前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０
１ａに対して行なうことによって、前記共通バッファ型
ＡＴＭスイッチ１０１ｂと前記共通バッファ型ＡＴＭス
イッチ１０１ａとは協調して動作することができる。こ
れより、前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａと
前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ｂとは１つの
共通バッファ型のＡＴＭスイッチと見なすことができ、
結果としてバッファ容量が２倍の共通バッファ型ＡＴＭ
スイッチを容易に得ることができる。

【０２２２】第１の構成の図２０では、前段の共通バッ
ファ型ＡＴＭスイッチ１００ａにおいて、任意の入力ポ
ートから入力されたセルが前記任意の入力ポートと同一
のポート番号を有する出力ポートから出力されるよう
に、コネクション設定時にコネクションプロセスにより
ルーティングタグの設定を行なう必要があった。これに
対し、本構成では前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１
０１ａの前記モード設定信号８０ａを前記直進モードに
設定するだけで、前段の共通バッファ型ＡＴＭスイッチ
である前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａを、
第１の構成における前記共通バッファＡＴＭスイッチ１
００ａのように設定できる。

【０２２３】したがって、第２の構成によると第１の構
成に比べてさらに容易に共通バッファの容量を２倍に拡
張することが可能である。

【０２２４】なお、第２の構成では、前記モード設定入
力はピン入力やディップスイッチなどの形態をとるもの
と考えられる。

【０２２５】図２３は図２２に示した方法を拡張して、
任意のバッファ容量の共通バッファ型ＡＴＭスイッチを
得る実施例である。すなわち、図２２の前記通常モード
に設定された前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１
ｂの前に、同じく第２の構成の図２２の前記直進モード
に設定された前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１
ａを１つではなく、任意の自然数ｎに対してｎ−１個だ
け並べて、隣合うスイッチにおいて前段のスイッチの出
力ポートを後段の入力ポートとをそのポート番号に基づ
いて同一の番号のものを接続するようにして、縦続接続
を行なう。その上で、これら全ての前記共通バッファ型
ＡＴＭスイッチ１０１ａおよび１０１ｂの隣合う間にお
いて前記フロー制御を行なうと、これらｎ個の前記共通
バッファ型ＡＴＭスイッチ全体を１つの共通バッファ型
ＡＴＭスイッチとみなすことができ、全体のバッファ容
量はｎ倍となる。ｎを任意に設定することにより、任意
のバッファ容量の共通バッファ型ＡＴＭスイッチを容易
に得ることができる。

【０２２６】図２４は、図２２における前記共通バッフ
ァ型ＡＴＭスイッチ１０１ａおよび１０１ｂのアーキテ
クチャを示すものである。図２４は入出力ポート数が４
の場合を表している。

【０２２７】１０，１１，１２，１３は入力ポートを示
し、３０，３１，３２，３３は出力ポートを示す。２
０，２１，２２，２３は当該共通バッファ型ＡＴＭスイ
ッチから発せられるセル出力制御信号で、当該共通バッ
ファ型ＡＴＭスイッチ内の制御部３０３により、セルバ
ッファ３０１の管理状況から生成される第１の制御信号
４を基に作られる。４０，４１，４２，４３は、当該Ａ
ＴＭスイッチの後段のＡＴＭスイッチから、もしくは、
前記各出力ポートに対応する出力インタフェースから、
送られてくるセル出力制御信号である。７は前記セル出
力制御信号４０，４１，４２，４３より得られる第２の
制御信号である。

【０２２８】前記制御部３０３は、前記入力制御部３０
３０、前記アドレス制御部およびアドレス管理部３０３
１、そして、前記出力制御部３０３２の３つの部分から
なる。 ３００は前記入力ポート１０，１１，１２，１
３からのセルを前記入力制御部３０３０からの切替え制
御信号３を用いて時分割多重する多重化回路で、１には
前記入力ポートの各々からのセルが多重化されて乗せら
れる。

【０２２９】３０１はセルバッファ（共通バッファ）
で、前記１に乗せられたセルを、アドレスおよび前記信
号５に書き込みアドレスおよび書き込み制御信号をのせ
て、これによって記憶し、また、前記アドレスおよび制
御信号５として読み出しアドレスおよび読み出し制御信
号を乗せることにより、セルを読み出し、６へ乗せる。
前記書き込みアドレスおよび書き込み制御信号と前記読
み出しアドレスおよび読み出し制御信号とは、前記アド
レス制御部およびアドレス管理部３０３１で作られる。

【０２３０】３０２は分離化回路で、前記６へと乗せら
れたセルを、前記制御部３０３内の出力制御部３０３２
より与えられる分離化回路制御信号８を用いて前記出力
ポート３０，３１，３２，３３の中から、前記ルーティ
ングタグを参照して得られた宛先の出力ポートへ順次出
力する。

【０２３１】８０は前記モード設定信号で、少なくとも
前記通常モードおよび前記直進モードを設定できるよう
にする。

【０２３２】前記モード設定信号８０により前記通常モ
ードに設定された場合には、セルを前記セルバッファ３
０１に書き込む時に、ヘッダ部の情報２の中の前記ルー
ティングタグより解析される宛先情報を前記セルと１対
１対応させて前記アドレス制御部およびアドレス管理部
３０３１に記憶しておき、前記セルを前記セルバッファ
３０１から読み出す時に前記宛先情報を利用することに
より、前記セルは所望の出力ポートへ出力される。

【０２３３】前記モード設定信号８０によれ前記直進モ
ードに設定された場合には、セルを前記セルバッファ３
０１に書き込む時に、前記セルがどの入力ポートより入
力されたかについてそのポート番号によって記憶してお
き、この前記ポート番号を前記セルと１対１対応させて
前記アドレス制御部およびアドレス管理部３０３１に記
憶しておき、前記セルを前記セルバッファ３０１から読
み出す時に前記ポート番号を利用することにより、前記
セルは入力ポートとポート番号が同一の出力ポートから
出力されるようにすることができる。

【０２３４】本構成のように共通バッファ型ＡＴＭスイ
ッチに対しモード設定が行なえるようにして、少なくと
も前記通常モードと前記直進モードを具備すると、以下
のような利点がある。

【０２３５】図２２および図２３のような構成をとった
時、前記直進モードに設定された共通バッファ型ＡＴＭ
スイッチ１０１ａでは、任意の入力ポートから入力され
たセルは前記任意の入力ポートと同一ポート番号を有す
る出力ポートから出力されるが、上に述べたように所望
の出力ポートを示す宛先情報を前記通常モードと前記直
進モードとで切替えるだけであるため、セル内の、前記
通常モード時には宛先情報として使用される前記ヘッダ
部の情報２は、書き換えられることなく前記セルバッフ
ァ３０１内に記憶される。このため、後段の前記通常モ
ードに設定された共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１
ｂにおいては、前記ヘッダ部の情報２中のルーティング
タグをそのまま用いて宛先情報を得ることができ、これ
を利用してスイッチングすることが可能である。この結
果、第１の構成の図２０のようにセルのルーティングタ
グを消費することなく前記直進モードに設定することが
できる。

【０２３６】図２５は、本構成の図２４中の前記制御部
３０３に属するアドレス制御部およびアドレス管理部３
０３１の中のアドレス制御部３０３１１において、宛先
情報を取得する部分の構成について３つの実施例を示
す。

【０２３７】ここでは、図２２において前記直進モード
に設定された前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１
ａへ前記入力ポート１０より入力されたセル７２ａに注
目する。そして、図２４と図２２をも参照の上、前記直
進モード時の動作について述べながら、図２２の前記共
通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａにおける前記アド
レス制御部３０３１１の宛先情報を獲得する部分の構成
を説明する。

【０２３８】はじめに、３つの各構成例に共通な部分に
ついて説明する。前記セル７２ａのヘッダ部７２２ａ
は、ヘッダ部の情報２に乗せられて制御部３０３へと渡
される（図２４）。前記制御部３０３では、前記ヘッダ
部の情報２から、前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１
０１ａにおいて通常モード時に必要とされるルーティン
グタグが取り出される。図２５ではこれが２ａであっ
て、前記セル７２ａの場合にはポート番号＃３の出力ポ
ートを示す“１１”が取り出されて、通常モード用宛先
情報レジスタ３０３１１ａにセットされる。直進モード
時に必要となる、セルが入力された入力ポートのポート
番号は９に乗せられる。９に乗せられるデータの形態は
２進表示またはビットマップ表示である。

【０２３９】まず、図２５（ａ）について説明する。図
２５（ａ）では、前記９には入力ポートのポート番号を
表す２進表示のデータが乗せられる。前記セル７２ａは
ポート番号＃０の前記入力ポート１０より入力されてい
るので、前記９には“００”が乗せられている。これを
直進モード用宛先情報レジスタ３０３１１ｂにセットす
るセレクタ３０３１１ｃでは、前記モード設定信号８０
によって、前記通常モードの時には前記通常モード用宛
先情報レジスタ３０３１１ａにセットされたデータが出
力される。また、前記直進モードの時には前記直進モー
ド用宛先レジスタ３０１１ｂにセットされたデータが出
力される。前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａ
は前記直進モードに設定されているので、前記セル７２
ａの場合、前記直進モード用宛先レジスタ３０２１１ｂ
にセットされたデータ“００”が前記セレクタ３０３１
１ｃによって選択される。前記セレクタ３０３１１ｃに
よって選択されたデータはデコーダ３０３１１ｄに渡さ
れて、そこでビットマップ情報に変換される。前記共通
バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａの場合、入出力ポー
トの数は４であるので、２ビットデータが４ビットのビ
ットマップ情報に変換される。前記セル７２ａの場合、
“００”が前記デコーダ３０３１１ｄに渡され、ビット
マップデータ“１０００”に変換され、これが宛先情報
として扱われる。

【０２４０】次に、図２５（ｂ）について説明する。
（ｂ）は（ａ）とほぼ同じ構成で、セレクタ３０３１１
ｃとデコーダ３０３１１ｄの位置が逆になっている点が
異なる。（ａ）と同じように、通常モード用宛先情報レ
ジスタおよび直進モード用宛先情報レジスタには２進表
示のデータがセットされ、前記セル７２ａに対しては
“１１”と“００”がそれぞれ記憶される。デコーダ３
０３１１ｄはこれらを受け取り、“０００１”と“１０
００”とにそれぞれ変換される。前記モード設定信号８
０が直進モードを示すこの場合には、この２つの４ビッ
トのビットマップ情報の中から、直進モード用宛先情報
のビットマップ情報である“１０００”が、セレクタ３
０３１１ｃでは選択される。

【０２４１】最後に、図２５（ｃ）について説明する。
（ａ），（ｂ）との大きな違いは、セルが入力された入
力ポートのポート番号をビットマップ情報で前記９から
受け取る点である。前記セル７２ａの場合、ポート番号
＃０に対応するビットマップ情報“１０００”を前記９
より受け取り、直進モード用宛先情報レジスタ３０３１
１ｅにセットする。通常モード用のデータの扱いは
（ｂ）と同様で、前記２ａより２進表示で与えられ、前
記通常モード用宛先情報レジスタ３０３１１ａにセット
し、これを前記デコーダ３０３１１ｄにおいてビットマ
ップ情報に展開する。通常モード用、直進モード用とも
にビットマップ情報に展開されたところで、前記モード
設定信号８０によってどちらかの情報が取り出される。
前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａは前記直進
モードに設定されるので、前記セル７２ａの場合、前記
直進モード用宛先情報レジスタ３０３１１ｅにセットさ
れたデータ“１０００”が前記セレクタ３０３１１ｃに
よって選択される。

【０２４２】以上、３つの構成例について述べたが、他
の構成例であっても構わない。例えば、前記通常モード
用宛先情報レジスタ３０３１１ａにセットされるデータ
はビットマップの情報であっても構わないし、また、前
記９からのデータを前記直進モード用宛先情報レジスタ
３０３１１ｂまたは３０３１１ｅに保持せずにそのまま
処理しても良いし、さらに、最終的に得られる宛先情報
はビットマップでなくて２進数で与えられるデータであ
ってもよい。

【０２４３】図２６、２７、２８は、直進モード時の、
アドレス制御部の宛先情報を獲得する部分の構成として
図２５（ｃ）を用いたアドレス制御部およびアドレス管
理部におけるアドレス獲得に関する実施例１を示す。

【０２４４】図２５と同様に前記セル７２ａに注目して
説明する。

【０２４５】図２６、２７、２８の（ａ）は、前記セル
７２ａが前記セルバッファ３０１に記憶される前の状態
を示す。状態（ａ）では、前記セルバッファ３０１はア
ドレス０〜アドレス１１までセルが記憶されており、ア
ドレス１２〜アドレス１５は“空き”であるものとす
る。（図では“空き”は“Ｖａｃ”で表されている。）
前記セルバッファ３０１では、任意の１つのアドレス
に、セル本体と、そのセルが出力される宛先の出力ポー
トに着目して次に出力されるべきセルの前記セルバッフ
ァ内でのアドレス、すなわち、次アドレスとが記憶され
ている。このように次アドレスを記憶することにより、
前記セルバッファ３０１内のセルを、図２７に示すよう
な管理形態で各出力ポート毎にセルを連鎖状にして管理
している。これはリンクトリストと呼ばれているもので
ある。例えば、ポート番号＃３の出力ポートを宛先とす
るセルはアドレス２，３，７，９にそれぞれ記憶されて
いるものであり、この順番で前記セルバッファ３０１に
入力および記憶されている。一例として、アドレス３に
はＣｅｌｌ３が記憶されていて、次のアドレスはアドレ
ス７であることが管理されている。アドレス９にはＣｅ
ｌｌ９が記憶されているが、ポート番号＃３の出力ポー
トに対応するリンクトリストの一番最後に管理されてい
るため、次アドレスは“ｎｕｌｌ”である。また、出力
順序は、アドレス２に記憶されているＣｅｌｌ２が１番
目に出力され以下、アドレス３に記憶されているＣｅｌ
ｌ３、アドレス７に記憶されているＣｅｌｌ７、そして
アドレス９に記憶されているＣｅｌｌ９という順番で出
力されていく。他のポート番号の出力ポートを宛先とす
るセルについても同様である。“空き”のアドレスも管
理されていて、図２６、２７、２８ではアドレス１２、
アドレス１３、アドレス１４、アドレス１５の順に管理
されている。アドレス１５は“空き”アドレスの最後で
あるので、次アドレスはやはり“ｎｕｌｌ”となってい
る。

【０２４６】図２８は、アドレス制御部の宛先情報を獲
得する部分の構成として図２５（ｃ）を用いた、アドレ
ス制御部およびアドレス管理部３０３１を示す。図に示
すように、前記アドレス制御部およびアドレス管理部３
０３１内のアドレス管理部３０３１２ａは、各出力ポー
ト毎および“空き”アドレスの、それぞれのリンクトリ
ストに対応して、最初のセルと最後のセルとのアドレス
をテーブルにより管理している。状態（ａ）では、ポー
ト番号＃０の出力ポートを宛先とするセルはアドレス８
を獲得したＣｅｌｌ８のみであるので、Ｃｅｌｌ８が最
初のセルおよび最後のセルとして登録されている。

【０２４７】前記セル７２ａが、前記モード設定信号８
０により前記直進モードに設定されている前記共通バッ
ファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａに入力されると、状態は
（ａ）から（ｂ）へと変化する。この様子について説明
する。

【０２４８】前記セル７２ａはポート番号＃０の入力ポ
ートより入力され、また、上に述べたように前記モード
設定信号８０が前記直進モードに設定されているため、
前記セレクタ３０３１１ｃは宛先情報としてビットマッ
プ“１０００”を選択し、前記アドレス管理部３０３１
２ａに与える。前記アドレス管理部３０３１２ａはテー
ブルの＃０；“１０００”の欄を参照し、ポート番号＃
０の出力ポートに対応するリンクトリストから最後のセ
ルに対応するアドレス８を獲得する。また、前記アドレ
ス管理部３０３１２ａはテーブルの“Ｖａｃ”の欄を参
照し、“空き”アドレスのリンクトリストから最初の
“空き”アドレスであるアドレス１２を獲得して、ポー
ト番号＃０の出力ポートに対応するリンクトリストに加
える。この結果、前記アドレス管理部３０３１２ａのテ
ーブルは状態（ａ）から状態（ｂ）へ変化する。すなわ
ち、＃０；“１０００”の欄は最後のセルとしてアドレ
ス１２を指し、“Ｖａｃ”の欄は最初の“空き”アドレ
スとしてアドレス１３を指すように書き換えられる。

【０２４９】このようにして得られたアドレス１２を書
き込みアドレスとして利用して、前記セル７２ａは前記
セルバッファ３０１に記憶される。前記セル７２ａはポ
ート番号＃０の出力ポートに対応するリンクトリストの
中で最後に位置するため、次アドレス“ｎｕｌｌ”とと
もに記憶される。これにより、先ほど獲得したアドレス
８に記憶されているＣｅｌｌ８は、ポート番号＃０の出
力ポートに対応するリンクトリストの中で最後に位置す
るものではなくなり、アドレス１２に記憶される前記セ
ル７２ａが次に来ることから、Ｃｅｌｌ８の次アドレス
は“ｎｕｌｌ”からアドレス１２を示すように書き換え
られる。なお、図２６、２７、２８では前記セル７２ａ
はＣｅｌｌ１２として示されている。図２６の状態
（ｂ）は前記Ｃｅｌｌ１２が前記セルバッファ３０１に
記憶された様子を示しており、その管理形態が図２７の
状態（ｂ）である。

【０２５０】以上、前記直進モードに設定された前記共
通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａに入力されたセル
がアドレスを獲得するまでを示した。次に、簡単にセル
の出力について述べる。

【０２５１】例えば、ポート番号＃０の出力ポート、す
なわち、図２２の出力ポート３０から出力する時には、
ポート番号＃０の出力ポートに対応するリンクトリスト
を検索して、最古のセルから出力していく。最古のセル
は、前記アドレス管理部３０３１２ａのテーブルにて
“最初”のセルを調査することにより得られる。前記出
力ポート３０についていえば、まずアドレス８に記憶さ
れているＣｅｌｌ８が出力され、次の前記出力ポート３
０から出力するタイミングにはアドレス１２に記憶され
たセルＣｅｌｌ１２（すなわち７２ａ）が出力されるこ
とになる。これにより、前記セル７２ａはポート番号＃
０の入力ポート１０より入力され、同一のポート番号＃
０の出力ポート３０より出力される。

【０２５２】以上に述べてきた動作により、直進モード
時に、任意の入力ポートより入力されたセルを前記任意
の入力ポートと同一のポート番号を有する出力ポートよ
り出力させることが容易に実現可能である。

【０２５３】図２９は、直進モード時の、アドレス制御
部の宛先情報を獲得する部分の構成として図２５（ｃ）
を用いたアドレス制御部およびアドレス管理部における
アドレス獲得に関する実施例２を示す。図２６、２７、
２８と同様に、前記モード設定信号８０により前記直進
モードに設定されている前記共通バッファ型ＡＴＭスイ
ッチ１０１ａに、前記セル７２ａが入力された状態に注
目して説明する。

【０２５４】アドレス管理部３０３１２ｂはシフトレジ
スタ方式のアドレス管理部である。ここで、シフトレジ
スタ方式のアドレス管理部については特開平５−３５１
０５７に開示されている。

【０２５５】前記アドレス管理部３０３１２ｂでは、セ
ルの入力毎にその時点での“空き”の段の中で最下段の
アドレスを、当該セルのビットマップで示された宛先情
報の出力ポートと関連づけて管理していく。

【０２５６】前記セル７２ａが入力される時点では、前
記アドレス管理部３０３１２ｂにおいてアドレス０から
アドレス１１までがすでに使用されていて、“空き”の
段の中で最下段に位置するアドレスは１２となってい
る。すなわち、前記セルバッファ３０１の管理形態は次
のようになっている。ポート番号＃０へ出力するべきセ
ルは、前記セルバッファ３０１内のアドレス８の位置に
記憶されている。同様にして、ポート番号＃１へ出力す
るべきセルはアドレス０，４，５，１０の位置にポート
番号＃２へ出力するべきセルはアドレス１，６，１１の
位置に、ポート番号＃３へ出力するべきセルはアドレス
２，３，７，９の位置に、それぞれ記憶されている。

【０２５７】前記セル７２ａはポート番号＃０の入力ポ
ートより入力され、また、上に述べたように前記モード
設定信号８０が前記直進モードに設定されているため、
前記セレクタ３０３１１ｃは宛先情報としてビットマッ
プ“１０００”を選択し、前記アドレス管理部３０３１
２ｂに与える。ここで、上に述べたアドレス１２をこの
ビットマップ“１０００”と関連づけて、前記セル７２
ａはアドレス１２を獲得する。このようにして得られた
アドレス１２を書き込みアドレスとして利用して、前記
セル７２ａは前記セルバッファ３０１に記憶される。

【０２５８】以上、前進直進モードに設定された前記共
通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａに入力されたセル
がアドレスを獲得するまでを示した。

【０２５９】次に、セルの出力について簡単に述べる。
＃０の出力ポート、すなわち、図２２の３０の出力ポー
トからセルを出力する時には、前記アドレス管理部３０
３１２ｂに記憶されている＃０に対応する宛先情報のビ
ットを最も下の段から上の段へ順に検索していく。図２
９ではアドレス０から順にアドレス１，２，…，１４，
１５と検索していく。前記セル７２ａが前記セルバッフ
ァ３０１に記憶された時点では、まず、アドレス８の位
置に記憶されているセルが該当し、アドレス８を読み出
しアドレスとして用いてセルを出力する。そして、前記
出力ポート３０の次の出力のタイミングには、１２の位
置に記憶されているセル、すなわち前記セル７２ａを出
力する。

【０２６０】以上に述べたような動作を行なうことによ
って、直進モード時に、任意の入力ポートより入力され
たセルを前記任意の入力ポートと同一のポート番号を有
する出力ポートより出力させることが容易に実現可能で
ある。

【０２６１】図３０は、前進モード時の、アドレス制御
部の宛先情報を獲得する部分の構成として図２５（ｃ）
を用いたアドレス制御部およびアドレス管理部における
アドレス獲得に関する実施例３を示す。

【０２６２】図３０は、図２９とは原理的に同じで、優
先制御を扱うため優先クラスの情報がセルのヘッダ部に
記述されている場合に対応している実施例である。すな
わち、図３０では、前記ヘッダ部の情報２に前記優先ク
ラスの情報を２ａに乗せてアドレス管理部３０３１２ｃ
に通知する。本実施例では、前記優先クラスの情報は１
ビットで表現され、優先クラスがＡおよびＢの２種類で
ある場合を示している。

【０２６３】以下に図２９と同じく前記セル７２ａが入
力された場合について説明する。ただし、本実施例で
は、前記セル７２ａは前記優先クラスの情報“Ａ”を有
しているものとする。

【０２６４】図２９で述べた動作と同じ動作を行なうこ
とにより前記セル７２ａはアドレス１２を獲得し、アド
レス１２と宛先情報“１０００”および前記優先クラス
の情報“Ａ”とを関係づけて前記アドレス管理部３０３
１２ｃに記憶させる。前記セル７２ａ自体は、アドレス
１２を書き込みアドレスとして用いて、前記セルバッフ
ァ３０１内のアドレス１２の位置に記憶される。

【０２６５】セルの出力時には前記優先クラスの情報と
前記宛先情報とを用いて図２９で述べた動作と同じ動作
により最下段から順に検索し、該当するセルを出力す
る。例えば、ポート番号＃０の出力ポートから優先クラ
ス“Ａ”のセルを出力する時にはアドレス１２が読み出
してアドレスとして獲得されて、この結果、前記セル７
２ａが出力されることになる。

【０２６６】以上に述べたように、シフトレジスタ方式
のアドレス管理部３０３１２ｃによると、優先制御も容
易に実現できる上、直進モードの動作も容易に実現する
ことが可能である。

【０２６７】以下に第３の構成を説明する。

【０２６８】図３１は第３の構成を示す図である。第３
の構成では第２の構成の図２２での前記直進モード設定
入力と前記通常モード設定入力とをマイクロプロセッサ
により設定する点が、第２の構成とは異なる。

【０２６９】図中の１０１ａおよび１０１ｂは、第２の
構成において図２４に示した前記モード設定入力を有す
る同一の共通バッファ型ＡＴＭスイッチである。前記共
通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａおよび１０１ｂ
は、前記モード設定入力として通常のスイッチング動作
を行なう通常モードと、第１の構成の図２０中の前記共
通バッファ型ＡＴＭスイッチ１００ａのように、任意の
入力ポートから入力されたセルは前記任意の入力ポート
と同一のポート番号を有する出力ポートから出力するよ
うに動作する直進モードとを少なくとも具備する。

【０２７０】２００ａおよび２００ｂはマイクロプロセ
ッサである。８０ａおよび８０ｂはモード設定信号で、
前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチを少なくとも通常モ
ードと直進モードとに設定することが可能である。

【０２７１】前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１
ａを、前記モード設定信号８０ａを前記マイクロプロセ
ッサ２００ａにより前記直進モードと設定して前段に、
そして、前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ｂ
を、前記モード設定信号８０ｂを前記マイクロプロセッ
サ２００ｂにより前記通常モードと設定して後段に設置
し、前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａの出力
ポートと前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ｂの
入力ポートとをそのポート番号に基づいて同一の番号の
ポートを接続して、前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ
１０１ａと前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ｂ
とを縦続に接続する。

【０２７２】１０，１１，１２，１３は前記共通バッフ
ァ型ＡＴＭスイッチ１０１ａの入力ポート、３０，３
１，３２，３３は前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１
０１ａの出力ポートであると同時に、前記共通バッファ
型ＡＴＭスイッチ１０１ｂの入力ポートでもある。５
０，５１，５２，５３は前記共通バッファ型ＡＴＭスイ
ッチ１０１ｂの出力ポートである。

【０２７３】２０，２１，２２，２３は前記共通バッフ
ァ型ＡＴＭスイッチ１０１ａからのセル出力制御信号、
４０，４１，４２，４３は前記共通バッファ型ＡＴＭス
イッチ１０１ｂからのセル出力制御信号である。６０，
６１，６２，６３は前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ
１０１ｂの後段の共通バッファ型ＡＴＭスイッチ、ある
いは、別のスイッチボードからのセル出力制御信号であ
る。

【０２７４】７２ａ，７２ｂ，７２ｃおよび７３ａ，７
３ｂ，７３ｃはスイッチ内部で取り扱われるフォーマッ
トを有するセルを表す。すなわち、７２１ａ，７２１
ｂ，７２１ｃおよび７３１ａ，７３１ｂ，７３１ｃはユ
ーザが自由に情報を載せられる情報部を示し、７２２
ａ，７２２ｂ，７２２ｃおよび７３２ａ，７３２ｂ，７
３２ｃは、スイッチ内部で取り扱われるルーティングタ
グ、優先制御のための優先クラスの情報、マルチキャス
トのための情報、およびＡＴＭセルヘッダなどを含むヘ
ッダ部を示す。

【０２７５】以下、第３の構成を図３１を見ながら説明
する。

【０２７６】前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１
ａが前記直進モードに設定されるため、前記入力ポート
１０より前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａに
入力される前記セル７２ａは、セルに含まれる全てのデ
ータが保存された状態のまま前記共通バッファ型ＡＴＭ
スイッチ１０１ａを通過する。すなわち、前記入力ポー
ト１０はポート番号が＃０であり、この番号を有する前
記出力ポート３０へ、前記セル７２ａは前記セル７２ｂ
として出力され、前記セル７２ａの前記ヘッダ部７２２
ａ内の宛先情報“＃３”は、前記セル７２ｂの前記ヘッ
ダ部７２２ｂにおいても保存されている。前記セル７２
ｂは前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ｂに入力
され、その前記ヘッダ部７２２ｂに保存されている宛先
情報が＃３であることから、ポート番号＃３に対応する
前記出力ポート５３へと出力されて、前記セル７２ｃと
なる。

【０２７７】前記セル７３ａ，７３ｂ，７３ｃは、前記
セル７２ａ，７２ｂ，７２ｃと同様に処理される。前記
共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａが前記直進モー
ドに設定されるため、前記入力ポート１２より前記共通
バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａに入力される前記セ
ル７３ａは、セルに含まれる全てのデータが保存された
状態でそのまま前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０
１ａを通過する。すなわち、前記入力ポート１２はポー
ト番号が＃２であり、この番号を有する前記出力ポート
３２へ、前記セル７３ａは前記セル７３ｂとして出力さ
れ、前記セル７３ａの前記ヘッダ部５３２ａ内の宛先情
報“＃１”は、前記セル７３ｂの前記ヘッダ部５３２ｂ
においても保存されている。前記セル７３ｂは前記共通
バッファ型ＡＴＭスイッチスイッチ１０１ｂに入力さ
れ、その前記ヘッダ部に保存されている宛先情報が＃１
であることから、ポート番号＃１に対応する前記出力ポ
ート５１へと出力されて、前記セル７３ｃとなる。

【０２７８】前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１
ｂが、第１の構成において述べたいずれかの方法の前記
フロー制御を、前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０
１ａに対して行なうことによって、前記共通バッファ型
ＡＴＭスイッチ１０１ｂと前記共通バッファ型ＡＴＭス
イッチ１０１ａとは協調して動作することができる。こ
れより、前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ａと
前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１ｂとは１つの
共通バッファ型のＡＴＭスイッチと見なすことができ、
結果としてバッファ容量が２倍の共通型ＡＴＭスイッチ
を容易に得ることができる。

【０２７９】本構成の図３１のように前記マイクロプロ
セッサ２００を使用してモード設定を行なうことの利点
は、前記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０１を簡単に
変更して、柔軟な設定を行なうことができる可能性があ
る点である。

【０２８０】図３２は、図２４を変更して新たに入力信
号を加えた、本構成の共通バッファ型ＡＴＭスイッチの
実施例２である。すなわち、本構成の共通バッファ型Ａ
ＴＭスイッチの実施例１の図２４では前記モード設定信
号８０として通常モードと直販モードを少なくとも設定
できるが、これに対し、本構成の共通バッファ型ＡＴＭ
スイッチの実施例２の図３２では前記直進モードの代わ
りに特殊モードを設定できるようにし、特殊モード時の
入力ポートと出力ポートとの接続関係を示す特殊モード
設定データを新たに入力信号として加え、柔軟な設定を
行なえるようにしている。

【０２８１】以下、図３２について説明する。図３２は
入出力ポート数が４の場合を表している。１０，１１，
１２，１３は入力ポートを示し、３０，３１，３２，３
３は出力ポートを示す。２０，２１，２２，２３は当該
共通バッファ型ＡＴＭスイッチから発せられるセル出力
制御信号で、当該共通バッファ型ＡＴＭスイッチ内の制
御部３０３により、セルバッファ３０１の管理状況から
生成される第１の制御信号４を基に作られる。４０，４
１，４２，４３は、当該ＡＴＭスイッチの後段のＡＴＭ
スイッチから、もしくは、前記各出力ポートに対応する
出力インタフェースから、送られてくるセル出力制御信
号である。７は前記セル出力制御信号４０，４１，４
２，４３より得られる第２の制御信号である。

【０２８２】前記制御部３０３は、前記入力制御部３０
３０、前記アドレス制御部およびアドレス管理部３０３
１、そして、前記出力制御部３０３２の３つの部分から
なる。

【０２８３】３００は前記入力ポート１０，１１，１
２，１３からのセルを前記入力制御部３０３０からの切
替え制御信号３を用いて時分割多重する多重化回路で、
１には前記入力ポートの各々からのセルが多重化されて
乗せられる。

【０２８４】３０１はセルバッファ（共通バッファ）
で、前記１に乗せられたセルを、アドレスおよび前記信
号５に書き込みアドレスおよび書き込み制御信号をのせ
て、これによって記憶し、また、前記アドレスおよび制
御信号５として読み出しアドレスおよび読み出し制御信
号を乗せることにより、セルを読み出し、６へ乗せる。
前記書き込みアドレスおよび書き込み制御信号と前記読
み出しアドレスおよび読み出し制御信号とは、前記アド
レス制御部およびアドレス管理部３０３１で作られる。

【０２８５】３０２は分離化回路で、前記６へと乗せら
れたセルを、前記制御部３０３内の出力制御部３０３２
より与えられる分離化回路制御信号８を用いて前記出力
ポート３０，３１，３２，３３の中から、前記ルーティ
ングタグを参照して得られた宛先の出力ポートへ順次出
力する。

【０２８６】８０は前記モード設定信号で、少なくとも
前記通常モードおよび前記直進モードを設定できるよう
にする。８１は前記特殊モード時の入力ポートと出力ポ
ートとの接続関係を示す特殊モード設定データである。

【０２８７】前記モード設定信号８０により前記通常モ
ードに設定された場合には、セルを前記セルバッファ３
０１に書き込む時に、ヘッダ部の情報２の中の前記ルー
ティングタグより解析される宛先情報を前記セルと１対
１対応させて前記アドレス制御部およびアドレス管理部
３０３１に記憶しておき、前記セルを前記セルバッファ
３０１から読み出す時に前記宛先情報を利用することに
より、前記セルは所望の出力ポートへ出力される。

【０２８８】前記モード設定信号８０により、前記特殊
モードに設定された場合には、セルを前記セルバッファ
３０１に書き込む時に、予め与えられた前記特殊モード
設定データ８１を宛先情報としこれを前記セルと１対１
対応させて前記アドレス制御部およびアドレス管理部３
０３１に記憶しておき、前記セルを前記セルバッファ３
０１から読み出す時に前記宛先情報を利用することによ
り、前記セルは所望の出力ポートへ出力される。

【０２８９】図３２に示した本実施例の共通バッファ型
ＡＴＭスイッチの実施例２のように前記特殊モードを設
定し、かつ、前記特殊モード設定データを与えることが
可能であると、以下の幾つかの例に示すように、柔軟な
設定を行なうことができる。

【０２９０】図３３は、図３２に示した本構成の共通の
バッファ型ＡＴＭスイッチの実施例を用いたＡＴＭ多重
化装置およびＡＴＭ分離化装置の実施例である。

【０２９１】１０，１１，１２，１３は入力ポートで、
３０，３１，３２，３３は出力ポートである。８０は前
記モード設定信号であり、図３３では、共通バッファ型
ＡＴＭスイッチをＡＴＭ多重化装置、ＡＴＭ分離化装置
および直進モードのいずれかとして、またはこれらを同
時に存在させて動作するための前記特殊モードに設定さ
れている。８１は、当該共通バッファ型ＡＴＭスイッチ
が前記モード設定信号８０により前記特殊モードに設定
された場合に、入力ポートと出力ポートの入出力関係を
記述する前記特殊モード設定データ入力である。

【０２９２】前記モード設定信号８０、前記特殊モード
設定データ８１により入力される各信号およびデータ
を、マイクロプロセッサ２００により設定すると、状況
に応じた設定が行なえる。図３３では、前記入力ポート
１０，１１，１２より入力されたセルが前記出力ポート
３０に多重化されて出力され、前記入力ポート１３より
入力されたセルが前記出力ポート３１，３２，３３より
分離されて出力されるように、前記特殊モード設定デー
タ８１によって記述し、前記共通バッファ型ＡＴＭスイ
ッチ１０２を動作させる。

【０２９３】図３４は図３３に示した実施例における共
通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０２の中のアドレス制御
部およびアドレス管理部に属するアドレス制御部におい
て、宛先情報を獲得する部分の構成例である。図３４
（ａ）は入力ポート１０，１１１２に対するもので、図
３４（ｂ）は入力ポート１３に対するものである。
（ａ，（ｂ）ともにアドレス制御部３０３１１として図
２５（ｃ）を用いた構成例である。

【０２９４】（ａ）では、入力ポート１０，１１，１２
より入力されたセルはすべてポート番号＃０の出力ポー
ト３０より出力されるため、前記特殊モード設定データ
８１としてポート番号＃０に対応するビットマップ“１
０００”が与えられ、特殊モード宛先情報レジスタ３０
３１１ｅにセットされる。前記モード設定信号８０が前
記特殊モードを設定されているため、セレクタ３０３１
１ｃでは宛先情報としてビットマップ“１０００”が得
られる。なお、前記モード設定信号８０が前記通常モー
ドに設定されている場合にはルーティングタグを参照し
てこれが宛先情報として選ばれることになる。

【０２９５】（ｂ）は図２５（ｃ）に対し、以下のもの
を加えた構成をしている。前記特殊モード設定データ８
１によって与えられる３つのデータを記憶する設定デー
タ用レジスタ５００ａ，５００ｂ，５００ｃと、これら
３つのデータの中から１つのデータを選択するセレクタ
５０２ａと、前記ヘッダ部の情報２の中のＶＰＩ／ＶＣ
Ｉ値２ｂの値により前記セレクタ５０２ａを切替えるた
めのセレクタ切替え信号を作るためのデコーダー５０１
である。前記デコーダー５０１は何らかの形によりテー
ブル５０１１を有して、ＶＰＩ／ＶＣＩ値２ｂと出力ポ
ートを１対１対応させて管理する。これらの構成要素は
前記アドレス制御部３０３１１内に含まれていてもよい
し、前記マイクロプロセッサ２００とのインタフェース
として新たに構成してもよい。

【０２９６】（ｂ）では、入力ポート１３より入力され
たセルはポート番号＃１の出力ポート３１、ポート番号
＃２の出力ポート３２、ポート番号＃３の出力ポート３
３の内、いずれかの出力ポートに出力される。このた
め、前記設定データ用レジスタ５００ａにはポート番号
＃１に対応したビットマップ“０１００”、前記設定デ
ータ用レジスタ５００ｂにはポート番号＃２に対応した
ビットマップ“００１０、前記設定データ用レジスタ５
００ｃにはポート番号＃３に対応したピットマップ“０
００１”がそれぞれ設定される。セルの出力を管理する
前記デコーダー５０１は、コネクション設定時に前記テ
ーブル５０１１を設定してＶＰＩ／ＶＣＩ値と出力ポー
トを１対１対応させる。図３４の実施例では、ＶＰＩ／
ＶＣＩ値ａ、ｅのセルは出力ポート３１へ出力される。
ＶＰＩ／ＶＣＩ値ｂ，ｆのセルは出力ポート３２へ出力
され、ＶＰＩ／ＶＣＩ値ｃ，ｄのセルは出力ポート３３
へ出力されるように設定がなされている。セルが入力ポ
ート１３より入力されると、当該セルのＶＰＩ／ＶＣＩ
値２ｂが前記デコーダー５０１に与えられて出力ポート
が決定される。図３４の実施例では、ＶＰＩ／ＶＣＩ値
がｃであるセルが入力され、前記セレクタ５０２ａによ
りビットマップ“０００１”が選択され、これが前記特
殊モード宛先情報レジスタ３０３１１ｅにセットされ
る。前記モード設定信号８０が前記特殊モードに設定さ
れているため、セレクタ３０３１１ｃでは宛先情報とし
てビットマップ“０００１”が得られる。なお、前記モ
ード設定信号８０が前記通常モードに設定されている場
合にはルーティングタグを参照してこれが宛先情報とし
て選ばれるが、図３４では入力されたセルのルーティン
グタグは“０１”を示しているため、宛先情報としてビ
ットマップ“０１００”が得られることになる。

【０２９７】図３５は、図３３に示した実施例における
共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０２の中のアドレス制
御部およびアドレス管理部に属するアドレス制御部にお
いて宛先情報を獲得する部分の構成例で、図３４と異な
る実施例である。図３５（ａ）は入力ポート１０，１
１，１２に対するもので、図３５（ｂ）は入力ポート１
３に対するものである。（ａ），（ｂ）ともに前記アド
レス制御部３０３１１として新たな構成を用いた例であ
る。基本的には、図２５（ｃ）を用いた構成例である
が、前記モード設定信号８０にビット幅を持たせてモー
ド設定部８００と特殊モード詳細設定部８０１とに分け
る。すなわち、前記特殊モード詳細設定部８０１によっ
て、前記直進モードおよび前記ＡＴＭ多重化装置を実現
するモードと前記ＡＴＭ分離化装置を実現するモードと
を切替え、前記モード設定部８００によって、前記直進
モード、前記ＡＴＭ多重化装置を実現するモード、前記
ＡＴＭ分離化装置を実現するモードのいずれかを表す前
記特殊モードと、前記通常モードとを切替える。前記特
殊モードの中でも、前記直進モードおよび前記ＡＴＭ多
重化装置を実現するモードの場合は、前記特殊モード設
定データ８１を宛先情報として利用するが、前記ＡＴＭ
分離化装置を実現するモードの場合には、ルーティング
タグを宛先情報として利用する。したがって、図３５に
示す前記アドレス制御部３０３１１では、前記通常モー
ドと前記ＡＴＭ分離化装置を実現するモードの場合には
ルーティングタグを利用することになる。

【０２９８】（ａ）では、入力ポート１０，１１，１２
より入力されたセルはすべてポート番号＃０の出力ポー
ト３０より出力されるため、前記特殊モード設定データ
８１としてポート番号＃０に対応するビットマツプ“１
０００”が与えられ、特殊モード宛先情報レジスタ３０
３１１ｅにセットされる。前記特殊モード詳細設定部８
０１が前記ＡＴＭ多重化装置を実現するモードに設定さ
れるため、前段のセレクタ３０３１１ｃは３０３１１ｅ
にセットされたデータを選択し、後段のセレクタ３０３
１１ｃでは前記モード設定部８００が前記特殊モードに
設定されるため宛先情報としてビットマップ“１００
０”が得られる。なお、前記モード設定部８００が前記
通常モードに設定されている場合にはルーティングタグ
を参照してこれが前記デコーダー３０３１１ｄにてビッ
トマップに変換されて宛先情報として選ばれることにな
る。

【０２９９】（ｂ）では、入力ポート１３より入力され
たセルはポート番号＃１の出力ポート３１、ポート番号
＃２の出力ポート３２、ポート番号＃３の出力ポート３
３の中から、ルーティングタグに設定される情報を見
て、いずれかの出力ポートに出力される。すなわち、前
記特殊モード詳細設定部８０１が前記ＡＴＭ分離化装置
を実現するモードを表しているため、当該セルのヘッダ
部の情報内のルーティングタグ２ａをセットした前記通
常モード用宛先情報レジスタ３０３１１ａのデータ“１
１”を前記デコーダ３０１１ｄを介して利用する。これ
により、前段のセレクタ３０３１１ｃで“０００１”を
取り出し、さらに前記モード設定部８００により前記特
殊モードに設定されていることから、後段のセレクタ３
０３１１ｃでは“０００１”が宛先情報として選択され
る。この結果、前記出力ポート３３より出力される。前
記出力ポート３１，３２からも同様にして出力される。
このようにして、コネクション設定時に入力ポート１３
より入力される各セルのルーティングタグを予めＶＰＩ
／ＣＶＩと対応させて設定しておき、このルーティング
テグを参照することによって前記出力ポート３１，３
２，３３のいずれかよりセルを出力させることができ
る。

【０３００】図３５のように、ルーティングタグを設定
することにより前記ＡＴＭ分離化装置を実現することの
利点は、以下の様である。ＡＴＭスイッチの出力ポート
を低速化して利用する目的で、前記ＡＴＭ分離化装置は
用いられるため、前記ＡＴＭスイッチの入力ポート側の
インタフェースにおいて、図３４の前記管理テーブル５
０１１のようなテーブルを必ず持っていて、そこで前記
ＡＴＭ分離化装置におけるＶＰＩ／ＶＣＩと出力ポート
との対応づけを行ない、前記ＡＴＭ分離化装置のための
ルーティングタグを得ることが容易にできる。図３４で
はこのテーブルと前記管理テーブル５０１１の両方を参
照する必要があったが、図３５ではこのテーブルだけを
参照すればよく、テーブル参照の手間が図１３に比べ半
分で済むことになる。

【０３０１】逆に、図３４に示した実施例は、図３５の
実施例に比べ、前記ＡＴＭ分離化装置を実現するモード
に際してルーティングタグを消費しない点と、前記特殊
モード設定データ８１を利用することから前記プロセッ
サ２００によって柔軟に設定が可能である点が利点であ
る。

【０３０２】なお、図３４および図３５に示した実施例
では、各入力ポートにおいて前記アドレス制御部３０３
１１の構成を同一にしてきたが、異なる構成としてもよ
い。例えば、前記ＡＴＭ分離化装置の入力ポートとなる
入力ポートの前記アドレス制御部は、前記特殊モード設
定データ８１は利用しない構成、すなわち、図２５にお
いて前記通常モード用宛先情報レジスタ３０３１１ａお
よび前記デコーダー３０３１１ｄだけからなる構成とし
てもよい。

【０３０３】以上に述べた図３３の実施例によると、１
つの共通バッファ型ＡＴＭスイッチでＡＴＭ多重化装置
（ＭＵＸ）とＡＴＭ分離化装置（ＤＥＭＵＸ）を同時に
実現することが可能であり、その結果、共通バッファ型
ＡＴＭスイッチの入力および出力ポートを１つも無駄に
することなく利用することができる。

【０３０４】図３６は、図２４に示した共通バッファ型
ＡＴＭスイッチの実施例２を用いてＡＴＭ多重化装置、
ＡＴＭ分離化装置、および直進モードを同時に存在させ
る実施例である。

【０３０５】１０，１１，１２，１３は入力ポートで、
３０，３１，３２，３３は出力ポートである。

【０３０６】８０は前記モード設定信号であり、図３６
では、共通バッファ型ＡＴＭスイッチをＡＴＭ多重化装
置、ＡＴＭ多重化装置および直進モードのいずれかとし
て、またはこれらを同時に存在させて動作させるための
前記特殊モードに設定されている。８１は、当該共通バ
ッファ型ＡＴＭスイッチが前記モード設定信号８０によ
り前記特殊モードに設定された場合に、入力ポートと出
力ポートの入出力関係を記述する前記特殊モード設定デ
ータ入力である。

【０３０７】前記モード設定信号８０、前記特殊モード
設定データ８１により入力される各信号およびデータ
を、マイクロプロセッサ２００により設定すると、状況
に応じた設定が行なえる。図３６では、前記入力ポート
１０，１１，１２より入力されたセルが前記出力ポート
３０に多重化されて出力され、前記入力ポートにより入
力されたセルが前記出力ポート３２にそのまま出力され
（直進モード）、前記入力ポート１３より入力されたセ
ルが前記出力ポート３１，３３より分離されて出力され
るように、前記特殊設定データ８１によって記述し、前
記共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０２を動作させる。

【０３０８】図３７は図３６に示した実施例における共
通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０２の中のアドレス制御
部およびアドレス管理部に属するアドレス制御部におい
て、宛先情報を獲得する部分の構成例である。図３７
（ａ）は入力ポート１０，１１に対するもので、図３７
（ｂ）は入力ポート１２に対するもので、図３７（ｃ）
は入力ポート１３に対するものである。（ａ），
（ｂ），（ｃ）ともにアドレス制御部３０３１１として
図２５（ｃ）を用いた構成例である。

【０３０９】（ａ）では、入力ポート１０，１１より入
力されたセルはすべてポート番号＃０の出力ポート３０
より出力されるため、前記特殊モード設定データ８１と
してポート番号＃０に対応するビットマップ“１００
０”が与えられ、前記特殊モード宛先情報レジスタ３０
３１１ｅにセットされる。前記モード設定信号８０が前
記特殊モードを設定されているため、セレクタ３０３１
１ｃでは宛先情報としてビットマップ“１０００”が得
られる。なお、前記モード設定信号８０が前記通常モー
ドに設定されている場合にはルーティングタグを参照し
て、これが前記デコーダー３０３１１ｄにてビットマッ
プに変換されて宛先情報として選ばれることになる。

【０３１０】（ｂ）では、入力ポート１２により入力さ
れたセルはポート番号＃２の出力ポート３２より出力さ
れるため、前記特殊モード設定データ８１としてポート
番号＃２に対応するビットマップ“００１０”が与えら
れ、前記特殊モード宛先情報レジスタ３０３１１ｅにセ
ットされる。前記モード設定信号８０が前記特殊モード
を設定されているため、セレクタ３０３１１ｃでは宛先
情報としてビットマップ“００１０”が得られる。な
お、前記モード設定信号８０が前記通常モードに設定さ
れている場合にはルーティングタグを参照して、これが
前記デコーター３０３１１ｄにてビットマップに変換さ
れて宛先情報として選ばれることになる。

【０３１１】（ｃ）は図２５（ｃ）に対し、以下のもの
を加えた構成をしている。前記特殊モード設定データ８
１によって与えられる２つのデータを記憶する設定デー
タ用レジスタ５００ａ，５００ｂと、これら２つのデー
タの中から１つのデータを選択するセレクタ５０２ｂ
と、前記ヘッダの情報２の中のＶＰＬ／ＶＣＩ値２ｂの
値により前記セレクタ５０２ｂを切替えるためのセレク
タ切替え信号を作るためのデコーダー５０１である。前
記デコーダー５０１は何らかの形によりテーブル５０１
１を有して、ＶＰＩ／ＶＣＩ値２ｂと出力ポートを１対
１対応されて管理する。これらの構成要素は前記アドレ
ス制御部３０３１１内に含まれてもよいし、前記マイク
ロプロセッサ２００とインタフェースとして新たに構成
してもよい。 （ｃ）では、入力ポート１３より入力さ
れたセルはポート番号＃１の出力ポート３１、ポート番
号＃３の出力ポート３３の内、いずれかの出力ポートに
出力される。このため、前記設定データ用レジスタ５０
０ａにはポート番号＃１に対応したビットマップ“０１
００”、前記設定データ用レジスタ５００ｂにはポート
番号＃３に対応したビットマップ“０００１”がそれぞ
れ設定される。セルの出力を管理する前記デコーダー５
０１は、コネクション設定時に前記テーブル５０１１を
設定してＶＰＩ／ＶＣＩ値と出力ポートを１対１対応さ
せる。図３７の実施例では、ＶＰＩ／ＶＣＩ値ａ，ｄ，
ｅ，ｆのセルは出力ポート３１へ出力され、ＶＰＩ／Ｖ
ＣＩ値ｂ，ｃのセルは出力ポート３３へ出力されるよう
に設定がなされている。セルが入力ポート１３より入力
されると、当該セルのＶＰＩ／ＶＣＩ値２ｄが前記デコ
ーダー５０１に与えられて出力ポートが決定される。図
３７の実施例では、ＶＰＩ／ＶＣＩ値がａであるセルが
入力され、前記セレクタ５０２ａによりビットマップ
“０１００”が選択され、これが前記特殊モート宛先情
報レジスタ３０３１１ｅににセットされる。前記モード
設定信号８０が前記特殊モードに設定されているため、
セレクタ３０３１１ｃでは宛先情報としてビットマップ
“０１００”が得られる。なお、前記モード設定信号８
０が前記通常モードに設定されている場合にはルーティ
ングタグを参照してこれが宛先情報として選ばれるが、
図３７では入力されたセルのルーティングタグは“０
０”を示しているため、宛先情報としてビットマッブ
“１０００”が得られることになる。

【０３１２】図３８は、図３６に示した実施例における
共通バッファ型ＡＴＭスイッチ１０２の中のアドレス制
御部およびアドレス管理部に属するアドレス制御部にお
いて宛先情報を獲得する部分の構成例で、図３７と異な
る実施例である。図３８（ａは入力ポート１０，１１に
対するもので、図３８（ｂ）は入力ポート１２に対する
もので、図３８（ｃ）は入力ポート１３に対するもので
ある。（ａ），（ｂ）（ｃ）ともに前記アドレス制御部
３０３１１として図３５と同じ構成を用いた例である。

【０３１３】（ａ）では、入力ポート１０，１１より入
力されたセルはすべてポート番号＃０の出力ポート３０
より出力されるため、前記特殊設定データ８１としてポ
ート番号＃０に対応するビットマップ“１０００”が与
えられ、特殊モード宛先情報レジスタ３０３１１ｅにセ
ットされる。前記特殊モード詳細設定部８０１が前記Ａ
ＴＭ多重化装置を実現するモードに設定されるため、前
段のセレクタ３０３１１ｃは３０３１１ｅにセットされ
たデータを選択し、後段のセレクタ３０３１１ｃでは前
記モード設定部８００が前記特殊モードに設定されるた
め、宛先情報としてビットマップ“１０００”が得られ
る。なお、前記モード設定部８００が前記通常モードに
設定されている場合にはルーティングタグを参照し、こ
れが前記デコーダー３０３１１ｄにてビットマップに変
換されて宛先情報として選ばれることになる。

【０３１４】（ｂ）では、入力ポート１２より入力され
たセルはポート番号＃２の出力ポート３２より出力され
るため、前記特殊モード設定データ８１としてポート番
号＃２に対応するビットマップ“００１０”が与えら
れ、前記特殊モード宛先情報レジスタ３０３１１ｅにセ
ットされる。前記直進モードに設定されるため、前段の
セレクタ３０３１１ｃは前記特殊モード詳細設定部８０
１によって３０３１１ｅにセットされたデータを選択
し、後段のセレクタ３０３１１ｃでは前記モード設定部
８００が前記特殊モードに設定されるため、宛先情報と
してビットマップ“００１０”が得られる。なお、前記
モード設定部８００が前記通常モードに設定されている
場合にはルーティングタグを参照して、これが前記デコ
ーダー３０３１１ｄにてビットマップに変換されて宛先
情報として選ばれることになる。

【０３１５】（ｃ）では、入力ポート１３より入力され
たセルはポート番号＃１の出力ポート３１、ポート番号
＃３の出力ポート３３の中から、ルーティングタグに設
定される情報を見て、いずれかの出力ポートに出力され
る。すなわち、前記特殊モード詳細設定部８０１が前記
ＡＴＭ分離化装置を実現するモードを表しているため、
当該セルのヘッダ部の情報内のルーティングタグ２ａを
セットした前記通常モード用宛先情報レジスタ３０３１
１ａのデータ“０１”を前記デコーダー３０１１ｄを介
して利用する。これにより、前段のセレクタ３０３１１
ｃで“０１００”を取り出し、さらに前記モード設定部
８００により前記特殊モード設定されていることから、
後段のセレクタ３０３１１ｃでは“０１００”が宛先情
報として選択される。この結果、前記出力ポート３１よ
り出力される。前記出力ポート３３からも同様にして出
力される。このようにして、コネクション設定時に入力
ポート１３より入力される各セルのルーティングタグを
予めＶＰＩ／ＶＣＩと対応させて設定しておき、このル
ーティングタグを参照することによって前記出力ポート
３１，３３のいずれかよりセルを出力させることができ
る。

【０３１６】図３８のように、ルーティングタグを設定
することにより前記ＡＴＭ分離化装置を実現することの
利点は、以下の様である。ＡＴＭスイッチの出力ポート
を低速化して利用する目的で、前記ＡＴＭ分離化装置は
用いられるため、前記ＡＴＭスイッチの入力ポート側の
インタフェースにおいて、図３７の前記管理テーブル５
０１１のようなテーブルを必ず持っていて、そこで前記
ＡＴＭ分離化装置におけるＶＰＩ／ＶＣＩと出力ポート
との対応づけを行ない、前記ＡＴＭ分離化装置のための
ルーティングタグを得ることが容易にできる。図３８で
はこのテーブルと前記管理テーブル５０１１の両方を参
照する必要があったが、図１７ではこのテーブルだけを
参照すればよく、テーブル参照の手間が図３７に比べ半
分で済むことになる。

【０３１７】逆に、図３７に示した実施例は、図３８の
実施例に比べ、前記ＡＴＭ分離化装置を実現するモード
に際してルーティングタグを消費しない点と、前記特殊
モード設定データ８１を利用することから前記プロセッ
サ２００によって柔軟に設定が可能である点が利点であ
る。

【０３１８】なお、図３７および図３８に示した実施例
では、各入力ポートにおいて前記アドレス制御部３０３
１１の構成を同一にしてきたが、異なる構成としてもよ
い。例えば、前記ＡＴＭ分離化装置の入力ポートとなる
入力ポートの前記アドレス制御部は、前記特殊モード設
定データ８１は利用しない構成、すなわち、図２５にお
いて前記通常モード用宛先情報レジスタ３０３１１ａお
よび前記デコーダー３０３１１ｄだけからなる構成とし
てもよい。

【０３１９】図３６の実施例によると、１つの共通バッ
ファ型ＡＴＭスイッチでＡＴＭ多重化装置（ＭＵＸ）、
ＡＴＭ分離化装置（ＤＥＭＵＸ）および直進モードを同
時に実現することが可能であり、その結果、共通バッフ
ァ型ＡＴＭスイッチの入力および出力ポートを１つも無
駄にすることなく利用することができる。

【０３２０】以上に述べたように前記マイクロプロセッ
サ２００により前記特殊モード設定データ８１のデータ
を設定するようにすると、共通バッファ型ＡＴＭスイッ
チを柔軟に設定して利用することが可能である。すなわ
ち、ＡＴＭ多重化装置として利用したり、ＡＴＭ分離化
装置として利用したり、直進モードと設定された場合は
バッファとして利用できる。また、前記特殊モード設定
データ８１の設定によっては、図３３および図３６に示
した実施例のように、ＡＴＭ多重化装置、ＡＴＭ分離化
装置、バッファを同時に存在させる構成をとることがで
き、さらに、これらのＡＴＭ多重化装置やＡＴＭ分離化
装置の規模を柔軟に変更することが可能である。

【０３２１】上記した第２実施例によれば、共通バッフ
ァ型ＡＴＭスイッチに複数の動作モードを設けてその内
の１つに直進モードを用意し、この直進モードを利用す
ることにより、同一の共通バッファ型ＡＴＭスイッチを
さらに１つ用意するだけで、共通バッファ型ＡＴＭスイ
ッチのバッファ容量の拡張が容易に行なえるようにする
ことが可能となる。

【０３２２】また、動作モードを複数設けると、直進モ
ードを実現する以外にも、ＡＴＭ多重化装置を実現する
ことやＡＴＭ分離化装置を実現すること、あるいは、こ
れらのすべてを１つの共通バッファ型ＡＴＭスイッチ内
に同時に実現することが可能である。

【０３２３】以下に本発明の第３実施例について説明す
る。

【０３２４】まず、第３実施例におけるｍ入力ｎ出力共
通バッファ型ＡＴＭ交換機について説明する。

【０３２５】まず、第１に、動的しきい値設定部より、
各内部論理キューｉ（１≦ｉ≦ｎ）ごとのバッファ内セ
ル数のしきい値Ｋi を、現在の、または予測される、ま
たは要求される呼設定に関する情報に基づいて動的に設
定する。また、各内部論理キューｉ宛の現在のバッファ
内セル数Ｑi をバッファ内セル数カウント部によりカウ
ントしておき、出力ポートｉ宛のセルがスイッチに到着
したとき、Ｑi ≧Ｋiである場合にはセル入力規制部に
より到着セルの共通バッファへの入力を規制する。

【０３２６】第２に、動的しきい値設定部は、各内部論
理キューｉ宛のバッファ内セル数のしきい値Ｋi を、し
きい値の和ＫS ＝Ｋ1 ＋Ｋ2 ＋…＋Ｋn が共通バッファ
サイズＫ以下となるような値に設定する。

【０３２７】第１の方式により、現在の、または一定期
間観測した、または要求される呼設定に関する情報に基
づいて内部論理キュー毎に異なるキュー長の上限値を柔
軟に設定できるため、出力ポート間で呼の到着が不均一
な場合にもスイッチのバッファリソースを効率的に使用
することが可能となる。

【０３２８】また、第２の方式により、出力バッファ型
のスイッチと等価になるため、従来の出力バッファに対
するセル廃棄計算手法を用いて高精度で安全側にセル廃
棄率を見積もることができる。また、従来の方式と同様
に遅延についてもキュー長で上限を抑えることができ
る。さらに、しきい値を動的に変えることにより、呼レ
ベルでのバッファの共有化効果が期待でき、収容可能な
呼の本数を出力バッファ型スイッチより通常の場合には
多く、最悪の場合でも出力バッファ型スイッチと同じに
することができる。

【０３２９】以下に第３実施例のハードウェア構成につ
いて述べる。

【０３３０】図４０は、本発明におけるｍ入力ｎ出力共
通バッファ型ＡＴＭスイッチの基本構成を示している。
なお、通常、ｍ＝ｎである。

【０３３１】図４０において、９１１はスイッチ、９０
５は共有バッファメモリ、９００はマルチプレクサ、９
０１はデマルチプレクサ、９０９は共有バッファメモリ
管理部、９１２はセル入力規制部、９０６はアドレス管
理用キュー、９０７はバッファ内セル数カウント部、９
０８はしきい値保持部、９１０は動的しきい値設定部、
９１５，９１４，９１３はセル入力ポート、９０２，９
０３，９０４はセル出力ポートを表す。

【０３３２】スイッチ９１１はスイッチの入力ポート９
１５，９１４，９１３に到着したセルをポート速度のｍ
倍速で動作する時分割マルチプレクサで多重して共有バ
ッファメモリに一旦蓄積した後、ポート速度のｎ倍速で
動作する時分割デマルチプレクサで宛先出力ポート９０
２，９０３，９０４に分離出力する。

【０３３３】共有バッファメモリ管理部９０９は、共通
バッファメモリ９０５に蓄積されるセルのメモリ内アド
レスを内部論理キュー対応のＦＩＦＯキューで管理す
る。

【０３３４】内部論理キューは、通常、出力ポート毎に
存在するが、ＶＰ（ＶｉｒｔｕａｌＰａｔｈ）あるいは
ＶＣ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）毎に存在する
場合もある。

【０３３５】また、内部論理キューを階層的に設け、各
階層の内部論理キュー対応に動的に設定可能なしきい値
を設けることも可能である。この場合には、例えば、Ｑ
ＯＳクラス対応に内部論理キューを設け、さらに、各Ｑ
ＯＳクラス毎の論理キューを出力ポート毎の内部論理キ
ューに分割して使用し、ＱＯＳクラス別内部論理キュ
ー、および、各ＱＯＳクラス別内部論理キュー内の出力
ポート別内部論理キューに対して異なるしきい値を設け
ることができる。

【０３３６】さらに、各内部論理キューに対して、動的
に設定可能なしきい値を複数個設けることも可能であ
る。これは、例えば、ある内部論理キューに低優先セル
用のしきい値と、高優先セル用の２個のしきい値を設
け、内部論理キューのキュー長が低優先セル用のしきい
値以上となった場合には低優先セルの入力を規制し、さ
らに、高優先セル用のしきい値以上となった場合には低
優先セル、高優先セル両方の入力を規制する、といった
優先制御を行なう場合に有効である。本発明は、どのよ
うに内部論理キューを構成する場合においても有効であ
る。

【０３３７】共有バッファメモリ管理部９０９は、共有
バッファメモリに接続するアドレス出力用データ線（Ａ
ｄｄｒ），ｒｅａｄ信号線（Ｒ），ｗｒｉｔｅ信号線
（Ｗ）を用いて、１セル周期名に最大ｍ個のセルを共有
バッファへ書き込み、最大ｎ個のセルを共有バッファメ
モリから取り出すことによりセルを所望の出力ポート９
０２，９０３，９０４のうち少なくとも１つの出力ポー
トに交換出力する。

【０３３８】また、共有バッファメモリ管理部９０９は
ＣＰＵ処理により実現してもよい。動的しきい値設定部
９１０は、信号線ｉ，Ｋi およびｗｒｉｔｅ信号線Ｗを
用いて、しきい値保持部９０８が保持する内部論理キュ
ーｉに対するバッファ内セル数のしきい値Ｋi を、現在
の、または一定期間観測した、または要求される呼設定
に関する情報に基づいて動的に設定する。

【０３３９】動的しきい値設定部９１０の基本ハードウ
ェア構成を図４１に示す。図４１において、９３０はプ
ロセッサ、９３１はメモリ、９３２は入出力インターフ
ェース、９３３はバスである。動的しきい値設定部９１
０は、しきい値を計算し、入出力インターフェース９３
２を通じてしきい値を外部に出力するソフトウェアをメ
モリ９３１内に有する。入出力インターフェース９３２
には、外部からの呼処理用シグナリングセル、ＯＡＭセ
ル、セル廃棄イベント等の統計情報が入力可能であり、
また、磁気ディスクなどの２次記憶装置も接続可能であ
る。

【０３４０】しきい値保持部９０８は、内部論理キュー
の数に等しい個数のレジスタから構成され、各レジスタ
に内部論理キュー対応のバッファ内セル数のしきい値を
保持する。しきい値保持部９０８に内部論理キューｉに
対するしきい値Ｋi を書き込む場合には、動的しきい値
設定部９１０からの信号線ｉ、Ｋi およびｗｒｉｔｅ信
号線Ｗを用い、しきい値保持部９０８から内部論理キュ
ーｉに対するしきい値Ｋi を読み込む場合には、セル入
力規制部９１２からの信号線ｉ、Ｋi およびｒｅａｄ信
号線Ｒを用いる。

【０３４１】バッファ内セル数カウント部９０７は、ス
イッチの各内部論理キューｉ宛の現在のバッファ内セル
数Ｑi をカウントする内部論理キューの数に等しい個数
のアップダウンカウンタから構成される。セルが内部論
理キューに蓄積される場合にはその内部論理キューに対
するカウンタ値がインクリメントされ、セルが内部論理
キューから取り出される場合にはその内部論理キューに
対するカウンタ値がデクリメントされる。

【０３４２】また、しきい値保持部９０８が内部論理キ
ューｉに対してしきい値Ｋi を設定する際、内部論理キ
ューｉのバッファ内セル数Ｑi がＫi 以下になるまでレ
ジスタへのしきい値Ｋi の書き込みを行わない構成も可
能である。この場合には、しきい値保持部９０８には各
内部論理キューのバッファ内セル数Ｑi を入力する手段
と、動的しきい値設定手段９１０からの設定要求しきい
値Ｋi を一時的に保持するバッファと、Ｑi とＫi の値
を比較する手段とが別に必要となる。

【０３４３】バッファ内セル数カウント部９０７から内
部論理キューｉに対する現在のバッファ内セル数Ｑi を
読み込む時には、セル入力規制部９１２からの信号線
ｉ，Ｑi およびｒｅａｄ信号線Ｒを用いる。

【０３４４】バッファ内セル数カウント部９０７が保持
する現在のバッファ内セル数Ｑi をインクリメントする
時には、アドレス管理用キュー９０６からの信号線ｉお
よびＩｎｃｒを用いる。信号線Ｉｎｃｒは、共有バッフ
ァメモリにセルが入力されたときにｅｎａｂｌｅとなる
ようにする。

【０３４５】バッファ内セル数カウント部９０７が保持
する現在のバッファ内セル数Ｑi をデクリメントする時
には、アドレス管理用キュー９０６からの信号線ｉおよ
びＤｅｃｒを用いる。信号線Ｄｅｃｒは、共有バッファ
メモリ９０５からセルが出力されたときにｅｎａｂｌｅ
となるようにする。

【０３４６】セル入力規制部９１２は、マルチプレクサ
９００から信号線Ｔによりタイミング信号とともに信号
線Ｃｅｌｌにより入力されたセルのルーチングタグを検
索して得られたセルの宛先内部論理キュー番号を信号線
ｉに出力するとともに、ｒｅａｄ信号線Ｒをｅｎａｂｌ
ｅとして、指定された内部論理キューに対するしきい値
Ｋi を信号線Ｋi から、バッファ内セル数値Ｑi を信号
線Ｑi からそれぞれ入力する。

【０３４７】次に、得られたＱi とＫi の値を比較し、
Ｑi ≧Ｋi のときにセルの入力規制を行うが、セルの入
力規制に関して以下の２つの方式がある。

【０３４８】第１に、Ｑi ＜Ｋi のときにのみに、セル
入力規制部９１２はアドレス管理用キューに接続するＷ
信号線をｅｎａｂｌｅにする方式である。これにより、
内部論理キューにしきい値を越える数のセルが蓄積され
なくなる。図４０は第１の方式をとった場合のスイッチ
構成である。

【０３４９】第２に、Ｑi ≧Ｋi のときに、セル入力ポ
ートに対して、内部論理キューｉに蓄積されるべきセル
の送出を一時的に止めさせるためのフロー制御信号を送
出する方式である。この場合には、フロー制御手段およ
びフロー制御のための信号線が共有バッファメモリ管理
手段９０９に必要となる。図４２は第２の方式をとった
場合のスイッチ構成である。図４２において、９４１は
フロー制御信号線である。この場合には、デマルチプレ
クサ９０１からのタイミング信号Ｔが、アドレス管理用
キュー９０６と、バッファ内セル数カウント部９０７の
ｒｅａｄ ｅｎａｂｌｅ入力と、しきい値保持部９０８
のｒｅａｄ ｅｎａｂｌｅ入力とに出力される。また、
アドレス管理用キュー９０６からのｄｅｃｒ信号は、バ
ッファ内セル数カウント部９０７と、セル入力規制部９
４０のＴｆ信号線に入力され、このときセル入力規制部
９４０において、セルが送出される内部論理キューｉに
対してフロー制御信号の更新が行なわれ、その結果、フ
ロー制御信号線９４１からの出力のうち、内部論理キュ
ーｉに対応する部分の出力が変化する。セル入力ポート
では、入力されたフロー制御信号をもとに、送出を止め
られていない内部論理キュー宛のセルを選択してスイッ
チに出力する。

【０３５０】また、第１および第２の方式は両方同時に
実装することも可能である。

【０３５１】次に、第１のセル入力規制方式をとった場
合のセル入力規制部９１２の構成図を図４３に示す。

【０３５２】図４３において、９２０は内部論理キュー
検索部（出力ポート検索部）、９２１は比較器である。
セル入力規制部９１２は信号線Ｔからのタイミング信号
とともに信号線Ｃｅｌｌにより入力されたセルのルーチ
ングタグが入力されると、その内容から宛先の内部論理
キュー番号を検索し、その値を信号線ｉに出力するとと
もに、外部信号線Ｒと、比較器９２１に接続された信号
線Ｈｏｌｄをｅｎａｂｌｅにする。

【０３５３】次に、外部からの信号線Ｋi ，Ｑi から比
較器９２１に指定された内部論理キュー対応のしきい値
と現在のバッファ内セル数が入力され、比較結果を信号
線Ｒｅｓｕｌｔから外部信号線Ｗに出力する。また、比
較器９２１から内部論理キュー検索部９２０に対してＲ
ｅｓｅｔ信号を出力する。内部論理キュー検索部９２０
では、Ｒｅｓｅｔ信号入力の結果、内部論理キュー検索
部９２０のＨｏｌｄ信号線の出力がｄｉｓａｂｌｅとな
る。

【０３５４】アドレス管理用キュー９０６は、セル入力
規制部９１２から信号線Ｗからのｗｒｉｔｅ信号ととも
に信号線ｉにより内部論理キュー番号を受けとると、指
定された内部論理キューに対応するアドレスキューの最
後尾に未使用の共有バッファメモリアドレスを追加す
る。またこのアドレスは信号線Ｗからのｗｒｉｔｅ信号
とともに信号線Ａｄｄｒにも出力され、共有バッファメ
モリ９０５の入力データ線に乗っているセルの内容が共
有バッファメモリ９０５のこのアドレスに書き込まれ
る。また、このときＩｎｃｒ信号線をｅｎａｂｌｅにす
る。

【０３５５】次に、第２のセル入力規制方式をとった場
合のセル入力規制部９４０の構成図を図４４に示す。

【０３５６】図４４において、９５０は比較器、９５１
はデコーダである。出力ポート検索部９２０と比較器９
２１は図４３と同じ動作となる。比較器９５０は、外部
信号線Ｋi 、Ｑi からそれぞれ、内部論理キューのしき
い値Ｋi 、Ｑi が、外部信号線Ｔｆからフロー制御信号
変更のタイミングが入力されると、Ｋi の値とＱi の値
とを比較し、比較結果を信号線Ｒｅｓｕｌｔを用いてデ
コーダ９５１に出力する。デコーダ９５１は、外部信号
線Ｔｆからのタイミング信号を受信すると、比較器９５
０からのＲｅｓｕｌｔ信号、外部信号線ｉから内部論理
キュー番号ｉとから、フロー制御信号線ｆi に対してＲ
ｅｓｕｌｔ信号を出力しＨｏｌｄする。このようにし
て、内部論理キューｉに対するセルの送出が起こった時
にフロー信号を更新する。

【０３５７】このようにして、最大ｍ個のセルの入力を
行なった後、アドレス管理キュー９０６は、デマルチプ
レクサ９０１から信号線Ｔによりタイミング信号を受け
とると、現在の内部論理キューに対応するアドレスキュ
ーの先頭からアドレスを１個取りだす。このアドレスは
信号線Ｒからのｒｅａｄ信号とともに信号線Ａｄｄｒに
出力され、共有バッファメモリ９０５の指定されたアド
レスからセルが読み出されてデマルチプレクサ９０１に
より現在の出力ポートに出力される。このとき、現在の
内部論理キュー番号を信号線ｉに出力し、Ｄｅｃｒ信号
線をｅｎａｂｌｅにする。デマルチプレクサ９０１から
のタイミング信号はｎ回送出され、この間に各出力ポー
トから１個ずつセルを出力する。なお、内部論理キュー
が出力ポート単位に設けられていない場合には、各出力
ポートに対して現在の内部論理キューを選択するスケジ
ューラが必要となる。

【０３５８】次に、動的しきい値設定部９１０におけ
る、内部論理キュー対応のバッファ内セル数のしきい値
設定方法について述べる。

【０３５９】まず、しきい値設定時に用いる情報につい
て述べる。

【０３６０】動的しきい値設定部９１０がしきい値を設
定する場合に用いる呼設定に関する情報の一例として、
呼あるいは呼種毎のトラヒック特性に関するパラメータ
や呼あるいは呼種毎に要求されるセル廃棄率やセル遅延
時間、あるいは呼損率に関する通信品質、現在の、ある
いは一定期間観測した呼種毎の接続本数や呼量などが挙
げられる。

【０３６１】また、ＡＢＲサーブスクラスやＵＢＲサー
ビスクラスのように遅延に関するＱＯＳがなく、スルー
プットを保証するようなトラヒックに対しては、各内部
論理キューにｉに対する目標スループットγi の値も動
的しきい値設定部９１０がしきい値を設定する際の情報
として用いられる。この場合には、しきい値Ｋi は

【数５】

【０３６２】と設定することにより、目標スループット
で重みづけされたしきい値設定が可能となる。ここで、
Ｋb はＡＢＲ／ＵＢＲクラスに対して割り当てられる共
通バッファサイズである。

【０３６３】なお、動的しきい値設定部９１０がしきい
値を設定する場合には、これらの呼設定に関する情報の
うち、現在の情報に基づいてしきい値を設定する方式、
または、一定期間観測した情報に基づいてしきい値を設
定する方式、あるいはあらかじめ定められた要求値に関
する情報に基づいてしきい値を設定する方式、さらに、
これら３つの方式の２つ以上を組み合わせてしきい値を
設定する方式がある。

【０３６４】次に、動的しきい値設定部９１０が現在の
呼設定に関する情報を用いてしきい値を設定する方式の
具体例を示す。

【０３６５】この方式では、各出力ポートｉ対応のバッ
ファ内セル数のしきい値Ｋi の更新を、スイッチの出力
ポートｉを通る呼が発生する時、あるいはスイッチの内
部論理キューｉを通る呼が終了する時のいずれかの場合
に行なう。

【０３６６】また、ここで扱う呼はＰＶＣ（Ｐｅｒｍａ
ｎｅｎｔ ＶＣ），ＳＶＣ（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｖ
Ｃ），ＶＰのいずれでもよい。通常、交換機は呼の接続
／切断処理を行なう呼処理手段を備えているが、現在の
呼設定に関する情報を用いてしきい値を設定する場合に
は、動的しきい値設定部９１０は呼処理手段の中に含ま
れる構成でもよい。

【０３６７】この場合に呼処理手段が行う呼受付制御ア
ルゴリズムの例を図４５に示す。この例では、呼設定に
関する情報として、呼種毎の要求セル廃棄率と最大セル
遅延時間、および、内部論理キュー毎の現在の呼接続本
数を用いる。呼種毎のトラヒックパラメータ、および、
呼種毎の要求セル廃棄率、最大セル遅延時間は時間によ
って変化しないため、図４５においては、現在の呼設定
に関する情報を現在の呼接続本数のベクトルＳ＝（Ｎi-
1 Ｎi-2 ，…，Ｎi-L ）で表わしている。これを呼接続
状態ベクトルと呼ぶ。ここでＬはスイッチで扱う呼種数
である。

【０３６８】動的しきい値設定部９１０は、あるいは呼
接続状態ベクトルＳに対して、セル廃棄率に関する通信
品質を保証可能な内部論理キューｉ宛のバッファ内セル
数のしきい値Ｋ（Ｓ）を呼種ごとのトラヒックパラメー
タを用いて算出する手段をもつ。しきい値Ｋ（Ｓ）の算
出手段として、以下の２つの方式がある。

【０３６９】第１の方式は、各呼接続状態ベクトルＳに
対して、セル廃棄率を満たすために必要なしきい値Ｋ
（Ｓ）をあらかじめ算出してテーブル｛Ｋ（Ｓ）｝とし
てメモリに保持しておき、呼接続状態Ｓをインデックス
としたテーブル検索によりしきい値Ｋ（Ｓ）を得る方式
である。テーブル｛Ｋ（Ｓ）｝を作成する際には、出力
バッファ型のスイッチの解析またはシミュレーションも
しくは観測によって得られた結果を用いる。

【０３７０】Ｌ＝２の場合にテーブル｛Ｋ（Ｓ）｝を３
次元的に表した模式図を図４６に示す。この方式は、し
きい値の算出にかかる計算時間が呼処理に要する時間に
比べて大きい場合に使用する。第２の方式は、しきい値
Ｋ（Ｓ）をリアルタイムに計算する方式である。この方
式は、Ｋ（Ｓ）の計算時間が呼処理に要する時間に比べ
て小さい場合に使用する。

【０３７１】また、セル遅延に関する要求品質がある場
合には、動的しきい値設定部９１０は、内部論理キュー
ｉごとのセル遅延の上限値Ｄi 、および、スイッチの共
有バッファメモリサイズＫの値を保持しておく。Ｄi が
全出力ポートで等しい場合には内部論理キューごとにＤ
i を持っておく必要はない。また、セル遅延の要求品質
が規定されない場合には、図４５において、Ｋi ≦Ｄi
の比較は行わないようにするか、あるいは、Ｄi ＝Ｋと
おく。

【０３７２】内部論理キューｉにセルを蓄積する呼種ｊ
の呼の接続要求が発生した時、動的しきい値設定部９１
０は、この呼を接続した場合の新しい呼接続状態ベクト
ルＳ′に対してしきい値Ｋ（Ｓ′）を求め、しきい値が
Ｋ（Ｓ）からＫ（Ｓ′）に増加した場合の各内部論理キ
ューに関するしきい値の総和がＫ以下のある値Ｋ′以下
で、遅延に関する要求値が存在する場合にはしきい値Ｋ
（Ｓ′）が遅延に関する要求値Ｄi 以下である場合に呼
を接続するとともに内部論理キューｉに対するしきい値
をＫ（Ｓ′）に設定する。なお、優先制御を行なう場合
には、Ｋ−Ｋ′セル分の領域を低優先セル用に与え、全
内部論理キューで共有して使用する。

【０３７３】一方、内部論理キューｉにセルを蓄積する
呼種ｊの呼の切断要求が発生した時は、この呼を切断し
た場合の新しい呼接続状態ベクトルＳ′に対してしきい
値Ｋ（Ｓ′）を求め、内部論理キューｉに対するしきい
値を無条件にＫ（Ｓ′）に設定する。

【０３７４】また、動的しきい値設定部９１０は、内部
論理キューｉの状態がＳ＝（０，０，…０）のとき、す
なわち、内部論理キューｉに蓄積されるべきセルを送出
する呼が存在しない場合には、Ｋ（Ｓ）＝０となるよう
にする。

【０３７５】次に、動的しきい値設定部９１０が一定期
間観測した呼設定に関する情報を用いてしきい値を設定
する方式の具体例を示す。

【０３７６】この方式では、呼設定に関する情報とし
て、呼種毎のトラヒック特性に関するパラメータ、呼種
毎に要求されるセル廃棄率およびセル遅延時間、一定期
間観測した内部論理キュー毎の呼種別の呼発生レートと
呼接続時間とから計算される呼量を用いる。

【０３７７】次に、この方式における各内部論理キュー
ｉ宛のバッファ内セル数のしきい値の決定方法としてＬ
ａｇｒａｎｇｅの方法を用いた例を示す。

【０３７８】一定期間観測した内部論理キューｉに接続
される呼種ｊの呼量をａi,j （ｅｒｌ），呼量の重みを
ｗi,j とし、呼量ベクトルを Ａi ＝（ａi,1 ，ａi,2 ，…，ａi,L ）， 重みベクトルを Ｗi ＝（ｗi,1 ，ｗi,2 ，…，ｗi,L ）， とする。呼種ごとの呼量の重みは、各呼種のトラヒック
パラメータ、あるいは呼種の優先度をもとに決定する。
また、バッファ内セル数のしきい値のベクトルをＸ＝
（Ｘ1 ，Ｘ2 ，…，Ｘn ）とする。

【０３７９】呼量ベクトルＡi が与えられた時、関数Ｐ
Ai（Ｘi ）を、呼量ベクトルＡi に対し、しきい値がＸ
i のときのセル廃棄率とする。また、要求セル廃棄率を
Ｐmax とする。また、関数ｒAi（Ｘi ）を以下のように
定義する。

【０３８０】

【数６】

【０３８１】ここで、Ｋはセル数で表される共有バッフ
ァメモリサイズであり、Ｋ′は定数である。スイッチで
優先制御を行なう場合には、Ｋ−Ｋ′セル分を低優先セ
ル用に与え、全内部論理キューで共有して使用する。

【０３８２】次に、Ｇ（Ｘ）＝Ｋ′（≦Ｋ）の条件の下
で関数Ｈ（Ｘ）が最大となるようなしきい値ベクトルＸ
を以下のようにして求める。

【０３８３】関数Ｆ（Ｘ）を未定係数λを用いて以下の
ように定義する。

【０３８４】

【数７】

【０３８５】となるように各Ｘi と係数λを決めると、
そのときのＸでＨ（Ｘ）は最大となる。

【０３８６】このようにして求めたＸi と、各内部論理
キュー単位に定められたセル遅延に関する上限値Ｄi と
を用いて、動的しきい値設定部９１０は内部論理キュー
ｉ宛のバッファ内セル数のしきい値Ｋi を以下の値に設
定する。 Ｋi ＝min （Ｄi ，［Ｘi ］） （１６） また、セル遅延に関する上限値が規定されない場合に
は、式（１６）においてＤi ＝Ｋとおくか、あるいは、 Ｋi ＝［Ｘi ］ とする。ここで、［Ｘi ］はＸi を越えない最大の整数
を表す。ただし、呼量Ａi ＝（０，０，…，０）のと
き、すなわち、内部論理キューｉを使用する呼が存在し
ない場合には、式（１６）は用いずにＫi ＝０とする。

【０３８７】次に、呼量係数算出関数ｒAi（Ｘi ）の整
数値を求めるアルゴリズムの一例を図４７に示す。ま
た、呼量係数算出関数ｒAi（Ｘi ）のグラフの例を図４
８に示す。

【０３８８】なお、この方式では、呼の接続／切断時に
は、各内部論理キューｉでバッファサイズＫi の出力バ
ッファ型スイッチに対する呼受付制御アルゴリズムと同
様のアルゴリズムを用いて呼受付制御を行なう。

【０３８９】次に、動的しきい値設定部９１０が呼設定
に関する情報のうち、あらかじめ定められた要求値を用
いてしきい値を設定する方式の具体例を示す。ここで
は、ある内部論理キューｉに対して呼接続状態ベクトル
Ｓで与えられるだけの呼を収容しなければならないとい
う要求があったとする。このとき、内部論理キューｉに
対しては、現在の呼接続状態ベクトル内容に関わらずし
きい値Ｋi をＫ（Ｓ）に設定する。ただし、このような
設定はＫ（Ｓ）≦Ｋの場合にのみ可能である。

【０３９０】さらに、このようにしきい値を設定する以
外の内部論理キューに対しては、動的しきい値設定部９
１０は、呼設定に関する情報のうち、現在の情報に基づ
いてしきい値を設定する方式、または、一定期間観測し
た情報に基づいてしきい値を設定する方式を用いてしき
い値を設定することもできる。

【０３９１】本発明は、複数の共通バッファ型ＡＴＭス
イッチを任意に接続して構成したＡＴＭ交換機に対して
も有効である。以下、多段接続構成の場合の動的しきい
値設定部の実施例を示す。図４９に多段接続構成の場合
のＡＴＭ交換機の構成を示す。

【０３９２】図４９において、９６０はスイッチ、９６
１は単位スイッチ、９６２は動的しきい値設定部、９６
３はしきい値配分部である。

【０３９３】しきい値配分部９６３は、現在の、または
一定期間観測した、または要求される呼設定に関する情
報に基づいて、スイッチ９６０内の各単位スイッチの各
内部論理キューに対して動的に設定するしきい値を計算
する。その際、各単位スイッチの各内部論理キューの集
合の部分集合を構成し、これを内部論理キュー群とす
る。内部論理キュー群の構成の仕方は、単位スイッチ同
士の接続の仕方（Ｄｅｌｔａ接続かマトリックス接続
か、など）や内部論理キューの単位（単位スイッチの出
力リンク毎かコネクション毎か、など）に依存して変わ
る。しきい値配分部９６３は、まず、各内部論理キュー
群を一つの論理キューとみなしてしきい値を割当てる。
次に、各内部論理キュー群に割り当てられたしきい値を
各内部論理キューに対して配分する。

【０３９４】次に、しきい値配分部９６３における、内
部論理キュー群の構成の仕方、およびしきい値の配分方
法の例を示す。

【０３９５】図５０は、２×２共通バッファ単位スイッ
チを４個Ｄｅｌｔａ接続して構成した４×４多段共通バ
ッファスイッチである。図５０において、９７０はスイ
ッチ、９７１は単位スイッチ、９７２は内部論理キュー
群、９７３は内部論理キュー群対応しきい値、９７４は
内部論理キュー、９７５は内部論理キュー対応しきい
値、９７６は内部経路である。

【０３９６】ここでは、内部論理キュー９７４は単位ス
イッチ９７１の出力リンク対応に作られている。また、
しきい値配分部９６３では、内部論理キュー群９７２を
多段共通バッファスイッチの内部経路対応に設ける。図
５０では、内部論理キューａとｆ、ｃとｆ、ｄとｇ、ｄ
とｈを通る４つの内部経路が存在しているため、内部論
理キュー群は（ａ，ｆ）、（ｃ，ｆ）、（ｇ，ｄ）、
（ｄ，ｈ）となる。

【０３９７】いま、内部論理キューａ，ｂ，ｃ，ｄ，
ｅ，ｆ，ｇ，ｈに割り当てるしきい値をそれぞれ、
Ｔ_a ，Ｔ_b ，Ｔ_c ，Ｔ_d ，Ｔ_e ，Ｔ_f ，Ｔ_g ，Ｔ_h 、内
部論理キュー群（ａ，ｆ），（ｃ，ｆ），（ｄ，ｇ），
（ｄ，ｈ）に割り当てるしきい値をそれぞれＴ_(a,f) ，
Ｔ_(c,f) ，Ｔ_(d,g) ，Ｔ_(d,h) 、とする。図５０では、
Ｔ_{(a ,f)} ＝Ｔ_(c,f) ＝Ｔ_(d,g) ＝Ｔ_(d,h) ＝２０となっ
ている。また、各内部経路を流れるトラヒックの使用帯
域は等しいとする。

【０３９８】内部論理キューｆは、内部論理キュー群
（ａ，ｆ）と（ｃ，ｆ）に共通しており、内部論理キュ
ーｄは、内部論理キュー群（ｄ，ｇ）と（ｄ，ｈ）に共
通しているため、各内部論理キューに対するしきい値を
割り当てる場合に、内部論理キュー群（ａ，ｆ）と
（ｃ，ｆ）、（ｂ，ｆ）と（ｄ，ｈ）はそれぞれ、同じ
グループとして扱う必要がある。

【０３９９】このとき、以下の関係式に基づいてしきい
値の配分を行なう。 Ｔ_a ＋Ｔ_c ＋２Ｔ_f ＝Ｔ_(a,f) ＋Ｔ_(c,f) ＝４０ Ｔ_a ：Ｔ_c ：Ｔ_f ＝１：１：２ ２Ｔ_d ＋Ｔ_g ＋Ｔ_h ＝Ｔ_(d,g) ＝Ｔ_(d,h) ＝４０ Ｔ_d ：Ｔ_g ：Ｔ_h ＝２：１：１ 以上より、Ｔ_b ＝Ｔ_c ＝１０，Ｔ_f ＝２０，Ｔ_g ＝Ｔ_h
＝１０，Ｔ_d ＝２０と計算される。なお、これらの関係
式の係数およびしきい値の比の値は呼接続状態に基づい
て適当な値に変更することが可能である。

【０４００】図５１は、２×２共通バッファ単位スイッ
チを４個マトリックス接続して構成した４×４多段共通
バッファスイッチである。図５１において、９８０はス
イッチ、９８１は単位スイッチ、９８２は内部論理キュ
ー群、９８３は内部論理キュー群対応しきい値、９８４
は内部論理キュー、９８５は内部論理キュー対応しき９
８６は内部経路、９８７はアービターである。

【０４０１】図５１において、アービター９８７は、異
なる単位スイッチからの２本の出力リンクからの到着セ
ルをスケジューリングして１本の出力リンクに多重す
る。ここでは、内部論理キューは単位スイッチの出力リ
ンク対応に作られている。また、しきい値配分部９６３
では、内部論理キュー群９８２をアービターの出力リン
ク対応に設ける。このとき、図５１のアービタの左側２
個の内部論理キュー群（ｂ，ｄ）、（ａ，ｃ）となる。

【０４０２】また、各内部論理キュー群に対するしきい
値が、Ｔ_(d,f) ＝Ｔ_(c,f) ＝Ｔ_{(d,g ）}＝Ｔ_(d,h) ＝２０
のように割り当てられているものとする。また、各内部
経路を流れるトラヒックの使用帯域は等しいとする。

【０４０３】このとき、以下の関係式に基づいてしきい
値の配分を行なう。 Ｔ_b ＋Ｔ_d ＝Ｔ_(b,d) ＝２０ Ｔ_b ：Ｔ_d ＝１：１ Ｔ_a ＋Ｔ_c ＋Ｔ_(a,c) ＝２０ Ｔ_a ：Ｔ_c ＝１：１ 以上より、Ｔ_b ＝Ｔ_d ＝Ｔ_a ＝Ｔ_c ＝１０と計算され
る。なお、これらの関係式の係数およびしきい値の比の
値は呼接続状態やアービターのスケジューリングアルゴ
リズムに基づいて適当な値に変更することが可能であ
る。

【０４０４】一般に、複数のノードにより構成されるネ
ットワークにおいて、各ノードに対するバッファ量の割
当て、すなわち各ノードに対するしきい値配分も、同様
に階層的に実現する。

【０４０５】次に、図５２に、動的しきい値設定手段
と、呼処理手段、観測、シミュレーションや数値解析に
よる性能評価とを組み合わせたスイッチ制御手段を有す
るＡＴＭ交換機の構成を示す。

【０４０６】図５２において、９９０はスイッチ、９９
１はスイッチ制御部、９９２は呼処理部、９９３は動的
しきい値設定部、９９４はしきい値テーブル、９９５は
テーブル更新部、９９６は統計情報保持部である。

【０４０７】統計情報保持部９９６は、スイッチ９９０
から出力される統計情報を保持する。統計情報保持部９
９６が保持する統計情報としては、コネクション毎や内
部論理キュー毎のセル廃棄率、呼損率、呼量などがあ
る。

【０４０８】しきい値テーブル９９４は、図４６をテー
ブル化したもので、呼接続状態としきい値の組を１エン
トリとして、複数個のエントリがメモリまたはディスク
に記憶される。

【０４０９】呼処理部９９２は、呼設定要求、あるいは
呼切断要求のためのシグナリングセルをスイッチから入
力すると、シグナリング中に記述されているトラヒック
パタメータと、現在の呼接続状態と、呼設定要求か呼切
断要求できるかの情報を動的しきい値設定部９９３に渡
す。

【０４１０】動的しきい値設定部９９３は、トラヒック
パラメータと現在の呼接続状態に基づいてしきい値テー
ブル９９４を検索し、得られたしきい値に変更可能かど
うかを判定し、その結果を処理部９９２に出力すると同
時にしきい値を変更する。判定の際には、各内部論理キ
ューのしきい値の最大値、しきい値の和に関する最大値
を用いる。また、スイッチ全体の呼損率を制御するため
に、あるいは呼の保留時間のばらつきによって、特定の
出力ポートの呼によりバッファが長時間占有されてしま
い呼損率が増大する現象を防ぐために、統計情報保持部
９９６に保持される呼量や呼損率の統計情報も合わせて
用いる場合もある。この場合には、各論理キューｉに設
定可能なしきい値の最大値Ｋｍi を動的に変更する。Ｋ
ｍi の変更方法として、以下の４方式がある。

【０４１１】第１に、統計情報保持部９９６に保持され
る一定期間観測した呼量を用いて、前述したようなＬａ
ｇｒａｎｇｅの方式に基づいて計算したしきい値をＫｍ
i とする方式である。これにより、短時間の呼量の変動
による呼損率の劣化を防ぐことが可能になる。

【０４１２】第２に、Ｎを内部論理キュー数として、Ｋ
ｍi ＝Ｋ／Ｎとした場合の呼損率をＰ1 、Ｋｍi ＝Ｋに
設定し、前述したような現在の呼設定に関する情報を用
いてしきい値を設定する方法を用いて、呼設定を一定期
間行なったときの呼損率をＰ2 とし、Ｐ1 ≦Ｐ2 の場合
には次の期間においてＫｍi ＝Ｋ／Ｎとし、Ｐ1 ＞Ｐ2
の場合にはＫｍi ＝Ｋとする方式である。これにより、
呼レベルでスイッチを出力バッファとして使用するか
（Ｋｍi ＝Ｋ／Ｎ）共通バッファとして使用するか（Ｋ
ｍi ＝Ｋ）を呼損率の状況に応じて切り替えることが可
能となる。ここで、呼レベルでスイッチを出力バッファ
（共通バッファ）として用いている場合には、呼損率Ｐ
1 （Ｐ2 ）は統計情報保持部９９６に保持される値を用
い、呼損率Ｐ2 （Ｐ1 ）は動的しきい値設定部９９３に
おいて呼設定をエミュレートすることにより算出する。

【０４１３】第３に、現在の呼損率をＰc とし、第２の
方式と同様にＫｍi ＝Ｋ／Ｎ、Ｋｍi ＝Ｋとしたときの
呼損率Ｐ1 、Ｐ2 を求めておき、Ｐc ＜Ｐ2 の場合には
Ｋｍi ＝ｍａｘ（Ｋ／Ｎ，Ｋｍi −Δ^- （Ｋｍi ））と
し、Ｐ1 ＜Ｐc の場合にはＫｍi ＝ｍｉｎ（Ｋ，Ｋｍi
＋Δ⁺ （Ｋｍi ））とする方式である。ここで、Δ
^-（Ｋｍi ）およびΔ⁺ （Ｋｍi ）は、それぞれ、現在
のしきい値の最大値Ｋｍiから定まるしきい値の最大値
の減少値および増加値である。これにより、呼レベルで
出力バッファと共通バッファの中間的なスイッチの運用
が呼損率の状況に応じて可能となる。

【０４１４】第４に、統計情報保持部９９６に保持され
る一定期間観測した呼損率が一定値Ｐ以上になるとＫｍ
i ＝Ｋ／Ｎに設定し、Ｐ未満の場合にはＫｍi ＝Ｋとす
る方式である。これにより、呼損率が大きい場合には呼
レベルで出力バッファとしてスイッチを使用することが
可能となる。

【０４１５】なお、第１からか第４の方式において、Ｋ
ｍi の変更は、基本的に、現在内部論理キューｉに設定
しているしきい値Ｋi がＫｍi 以下になってから行な
う。また、内部論理キューｉに対して、遅延に関する最
大値Ｄi が規定される場合には、さらに、Ｋｍi ＝ｍｉ
ｎ（Ｋｍi 、Ｄi ）とする。

【０４１６】呼処理部９９２は、しきい値の変更が可能
であるという判定結果が入力された場合に呼設定または
呼切断要求の受付を行なう。

【０４１７】テーブル更新部９９５は、呼処理部９９２
から現在の呼接続状態を、また、統計情報保持部９９６
からセル廃棄率の観測結果をそれぞれ入力し、それに基
づいてしきい値テーブルを適当な値に随時更新する。こ
れにより、ネットワーク運用中の性能をしきい値設定に
反映させることができる。

【０４１８】また、テーブルー更新部９９５は、計算機
シュミレーション手段、あるいは数値解析手段も合わせ
持つ構成もある。これは、ネットワーク運用中に新しい
呼種をネットワークに収容する場合統計情報が十分得ら
れない場合に有効である。この場合には、テーブル更新
部９９５はソフトウェアパッケージとして実装される。

【０４１９】さらに、動的しきい値設定部９９３は、統
計情報保持部９９６から内部論理キュー毎のセル廃棄率
を入力し、ある内部論理キューｉのセル廃棄率が一定値
以上（以下）になるとしきい値Ｋi を増加（減少）させ
ることもできる。この場合には、更新後のしきい値の情
報が統計情報保持部９９６に出力される。テーブル更新
部９９５は、統計情報保持部９９６に保持される現在の
しきい値の情報をもとにしきい値テーブル９９４の更新
を行なう。これにより、セル廃棄率の観測値に基づいた
自律的な動的しきい値設定およびＣＡＣ判定基準の変更
が可能となる。

【０４２０】本発明は上述した各実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形し
て実施することができる。

【０４２１】

【発明の効果】上記した第１の発明によれば、出力バッ
ファ型のバッファ拡張容易なセルスイッチの様に大きな
速度を扱わず、かつ、入力バッファ型セルスイッチのよ
うに交換効率を落とさずに、バッファ容量の拡張容易な
セルスイッチを実現できる。大きな速度を扱わないた
め、実装が容易になり、かつ、コストも低く実現でき
る。さらに、入力バッファフロー制御をかけることによ
り拡張が容易な入力バッファにセルを蓄積させることが
可能であるという効果がある。

【０４２２】また、第２の発明によれば、共通バッファ
型ＡＴＭスイッチにおいて共通バッファのバッファ長を
容易に拡張することが可能となる。また、共通バッファ
型ＡＴＭスイッチの柔軟な利用が図ることが可能とな
る。

【０４２３】また、第３の発明によれば、ある出力ポー
トで発生する輻輳が他の出力ポートに影響を与えること
を防ぐことができる。また、セル廃棄率の計算時には呼
が発生した出力ポートの状態のみを考慮すれば良いた
め、計算が非常に簡単になるとともに、セル遅延に関す
る上限を保証することもできる。さらに、呼接続状態に
応じてしきい値を動的に変えることにより、出力バッフ
ァ型スイッチより呼損率を小さくでき、また、呼１本当
たりの帯域が小さいほど、大群化効果により呼損率が低
下する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の第１構成に係るセルスイッチの構
成を示すブロック図

【図２】第１実施例の第１、２の構成に係る入力バッフ
ァの構成を示すブロック図

【図３】第１実施例の第１、２の構成に係る入力バッフ
ァの構成を示すブロック図

【図４】スイッチ網内部の単位スイッチ間にフロー制御
信号が接続されている構成を示すブロック図

【図５】第１実施例の第１の構成に係る出力バッファの
構成を示すブロック図

【図６】第１実施例の第１、３の構成に係るフロー制御
信号によるキュー長の変化を示すブロック図

【図７】第１実施例の第１、２の構成に係るセルスイッ
チを用いた複数のサービスクラスを扱うスイッチノード
の一実施例を示す構成図

【図８】第１実施例の第２構成に係るセルスイッチの構
成を示すブロック図

【図９】第１実施例の第２の構成に係る２段目単位スイ
ッチの構成を示すブロック図

【図１０】第１実施例の第３構成に係るセルスイッチの
構成を示すブロック図

【図１１】第１実施例の第３、４の構成に係る入力バッ
ファの構成を示すブロック図

【図１２】第１実施例の第３、４の構成に係る単位スイ
ッチの構成を示すブロック図

【図１３】第１実施例の第３の構成に係る単位スイッチ
の構成を示すブロック図

【図１４】第１実施例の第３の構成に係る出力バッファ
の構成を示すブロック図

【図１５】第１実施例の第４構成に係るセルスイッチの
構成を示すブロック図

【図１６】第１実施例の第４の構成に係る２段目の単位
スイッチの構成を示すブロック図

【図１７】従来の出力バッファ型バッファ容量拡張容易
なセルスイッチの構成を示すブロック図

【図１８】従来の出力バッファ型バッファ容量拡張容易
なセルスイッチの入力バッファの構成を示すブロック図

【図１９】従来の出力バッファ型バッファ容量拡張容易
なセルスイッチの出力バッファの構成を示すブロック図

【図２０】第２実施例の第１の構成を示す図

【図２１】従来の共通バッファ型ＡＴＭスイッチの実施
例を示す図

【図２２】第２実施例の第２の構成を示す図

【図２３】第２の構成を拡張して任意のバッファ容量の
共通バッファ型ＡＴＭスイッチを得る実施例を示す図

【図２４】第２実施例の第２の構成に係る共通バッファ
型ＡＴＭスイッチの構成を示す図

【図２５】図２４中のアドレス制御部およびアドレス管
理部に属するアドレス制御部において、宛先情報を獲得
する部分の構成に関する実施例を示す図

【図２６】図２４中のアドレス制御部およびアドレス管
理部における書き込みアドレス獲得に関する実施例１に
おいて、セルバッファの構成を示す図

【図２７】図２４中のアドレス制御部およびアドレス管
理部における書き込みアドレス獲得に関する実施例１に
おいて、セルバッファの管理形態を示す図

【図２８】図２４中のアドレス制御部およびアドレス管
理部の構成を示す図

【図２９】図２４中のアドレス制御部およびアドレス管
理部における書き込みアドレス獲得に関する実施例２を
示す図

【図３０】図２４中のアドレス制御部およびアドレス管
理部における書き込みアドレス獲得に関する実施例３を
示す図

【図３１】第２実施例の第３の構成を示す図

【図３２】本発明の第３の構成に係る共通バッファ型Ａ
ＴＭスイッチの構成を示す図

【図３３】図３２の構成を用いてＡＴＭ多重化装置およ
びＡＴＭ分離化装置を同時に存在させる実施例を示す図

【図３４】図３２の構成を用いてＡＴＭ多重化装置およ
びＡＴＭ分離化装置を同時に存在させる実施例において
アドレス制御部およびアドレス管理部に属するアドレス
制御部において、宛先情報を獲得する部分の構成に関す
る実施例１を示す図

【図３５】図３２の構成を用いてＡＴＭ多重化装置およ
びＡＴＭ分離化装置を同時に存在させる実施例において
アドレス制御部およびアドレス管理部に属するアドレス
制御部において、宛先情報を獲得する部分の構成に関す
る実施例２を示す図

【図３６】図３２の構成を用いてＡＴＭ多重化装置ＡＴ
Ｍ分離化装置および直進モードを同時に存在させる実施
例を示す図

【図３７】図３２の構成を用いてＡＴＭ多重化装置ＡＴ
Ｍ分離化装置および直進モードを同時に存在させる実施
例においてアドレス制御部およびアドレス管理部に属す
るアドレス制御部において、宛先情報を獲得する部分の
構成に関する実施例１を示す図

【図３８】図３２の構成を用いてＡＴＭ多重化装置ＡＴ
Ｍ分離化装置および直進モードを同時に存在させる実施
例においてアドレス制御部およびアドレス管理部に属す
るアドレス制御部において、宛先情報を獲得する部分の
構成に関する実施例２を示す図

【図３９】従来例を示す図

【図４０】第３実施例の基本構成図

【図４１】動的しきい値設定部の基本ハードウェア構成
を示す図

【図４２】第２のセル入力規制方式をとった場合のスイ
ッチの構成を示す図

【図４３】セル入力規制部の構成図

【図４４】第２のセル入力規制方式をとった場合のセル
入力規制部の構成を示す図

【図４５】呼処理アルリズムを示すフローチャート

【図４６】しきい値決定に用いるテーブルの概念図

【図４７】呼量係数算出関数を求めるアルゴリズムを示
すフローチャート

【図４８】呼量係数算出関数の一例を示す図

【図４９】多段接続の場合のＡＴＭ交換機の構成を示す
図

【図５０】４×４ Ｄｅｌｔａ接続ＡＴＭ交換機の構成
を示す図

【図５１】４×４マトリックス接続ＡＴＭ交換機の構成
を示す図

【図５２】スイッチ制御部を有するＡＴＭ交換機の構成
を示す図

【符号の説明】

６０１…入力バッファ、６０２…単位スイッチ（１段
目）、６０３…単位スイッチ（２段目）、６０４…出力
バッファ、６１０…セルスイッチ、６２０…スイッチ
網、１００，１００ａ，１００ｂ，１０１，１０１ａ，
１０１ｂ，１０２…共通バッファ型ＡＴＭスイッチ、１
０，１１，１２，１３…１００，１００ａ，１０１１０
１ａ，１０２の入力ポート、３０，３１，３２，３３…
１００，１００ａ，１０１，１０１ａ，１０２の出力ポ
ート、および、１００ｂ，１０１ｂの入力ポート、５
０，５１，５２，５３…１００ｂ，１０１ｂの出力ポー
ト、２０，２１２２，２３，４０，４１，４２，４３，
６０，６１，６２，６３…セル出力制御信号、８０，８
０ａ，８０ｂ…モード設定信号、８００…モード設定
部、８０１…特殊モード詳細設定部、８１…特殊モード
設定データ、７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７１ａ，７１
ｂ，７１ｃ，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７３ａ，７３
ｂ，７３ｃ…セル、７０１ａ，７０１ｂ，７０１ｃ，７
１１ａ，７１１ｂ，７１１ｃ…情報部およびルーティン
グタグを除くヘッダ部、７０２１ａ，７０２１ｂ，７０
２１ｃ，７１２１ａ，７１２１ｂ，７１２１ｃ…ルーテ
ィングタグ、７０２２ａ，７０２２ｂ，７０２２ｃ，７
１２２ａ，７１２２ｂ，７１２２ｃ…ルーティングタ
グ、７２１ａ，７２１ｂ，７２１ｃ，７３１ａ，７３１
ｂ，７３１ｃ…情報部７２２ａ，７２２ｂ，７２２ｃ，
７３２ａ，７３２ｂ，７３２ｃ…ヘッダ部、２００，２
００ａ，２００ｂ…マイクロプロセッサ、３００…多重
化回路（ＭＵＸ、３０１…セルバッファ、３０２…分離
化回路（ＤＭＵＸ）、３０３…制御部、３０３０…入力
制御部、３０３１…アドレス制御部およびアドレス管理
部、３０３２…出力制御部、３０３１１…アドレス制御
部、３０３１１ａ…通常モード用宛先情報レジスタ、３
０３１１ｂ，３０３１１ｅ…直進モード用宛先情報レジ
スタ、または特殊モード用宛先情報レジスタ、３０３１
１ｃ…セレクタ、３０３１１ｄ…デコーダー、３０３１
１…アドレス制御部、３０３１２…アドレス管理部５０
０ａ，５００ｂ，５００ｃ…設定データ用レジスタ、５
０１…デコーダー、５０１１…管理テーブル、５０２
ａ，５０２ｂ…セレクタ、１，６…セルデータ２…ヘッ
ダ部の情報、２ａ…ヘッダ部の情報内のルーティングタ
グ、２ｂ…ヘッダ部の情報内のＶＰＩ／ＶＣＩ値、３…
ＭＵＸ制御信号、４…第１の制御信号、５…アドレスお
よび制御信号、７…第２の制御信号、８…ＤＭＵＸ制御
信号、９…入力ポート番号、４００ａ，４００ｂ，４０
０ｃ，４００ｄ…ＦＩＦＯ、９００…マルチプレクサ、
９０１…デマルチプレクサ、９０２、９０３、９０４…
セル出力ポート、９０５…共有バッファメモリ、９０６
…アドレス管理用キュー、９０７…バッファ内セル数カ
ウント部、９０８…しきい値保持部、９０９…共有バッ
ファメモリ管理部、９１０…動的しきい値設定部、９１
１…スイッチ、９１２…セル入力規制部、９１３、９１
４、９１５…セル入力ポート、９３０…プロセッサ、９
３１…メモリ、９３２…入出力インターフェース、９３
３…バス、９４０…セル入力規制部、９４１…フロー制
御信号線、９５０…比較器、９５１…デコーダ、９６０
…スイッチ、９６１…単位スイッチ、９６２…動的しき
い値設定部、９６３…しきい値配分部、９７０…スイッ
チ、９７１…単位スイッチ、９７２…内部論理キュー
群、９７３…内部論理キュー群対応しきい値、９７４…
内部論理キュー、９７５…内部論理キュー対応しきい
値、９７６…内部経路、９８０…スイッチ、９８１…単
位スイッチ、９８２…内部論理キュー群、９８３…内部
論理キュー群対応しきい値、９８４…内部論理キュー、
９８５…内部論理キュー対応しき９８６…内部経路、９
８７…アービター、９９０…スイッチ、９９１…スイッ
チ制御部、９９２…呼処理部、９９３…動的しきい値設
定部、９９４…しきい値テーブル、９９５…テーブル更
新部、９９６…統計情報保持部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 釜谷 幸男 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 中北 英明 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 本山 雅彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 鈴木 宗之 東京都日野市旭が丘３丁目１番地の１ 株 式会社東芝日野工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の入力ポートから入力したＡＴＭセ
   ルを、このＡＴＭセルに書き込まれた情報に基づいて所
   望の出力ポートへ交換して出力するＡＴＭセルスイッチ
   において、 前記複数の入力ポートそれぞれから入力されたＡＴＭセ
   ルを一時的に蓄積するために、各入力ポートに対応して
   設けられた入力バッファと、 複数の入力リンク及び前記出力ポートのＡＴＭセル転送
   速度より大きな速度でＡＴＭセルを出力する一つ又は複
   数の出力リンクを有するセルバッファを備えた少なくと
   も一つの単位スイッチを接続して構成され、前記入力バ
   ッファが出力したＡＴＭセルをこのＡＴＭセルに書き込
   まれた情報に基づいて交換して出力するＡＴＭスイッチ
   網と、 このＡＴＭスイッチ網から出力されたＡＴＭセルを出力
   ポートへ出力する場合、前記ＡＴＭセルを一担蓄積し
   て、その蓄積されたＡＴＭセル数に応じて前記入力バッ
   ファへ所定のフロー制御信号を出力する出力バッファ
   と、 を具備したことを特徴とするＡＴＭセルスイッチ。
2. 【請求項２】 複数の入力ポートから入力したＡＴＭセ
   ルを、このＡＴＭセルに書き込まれた情報に基づいて所
   望の出力ポートへ交換して出力するＡＴＭセルスイッチ
   において、 前記入力ポートから入力したＡＴＭセルを一時的に蓄積
   する入力バッファと、 複数の入力リンクと、前記出力ポートのＡＴＭセル転送
   速度より大きな速度でＡＴＭセルを出力する少なくとも
   一つの出力リンクとを有する第１の単位スイッチと、 前記出力ポートのＡＴＭセル転送速度より大きな速度で
   ＡＴＭセルを入力する複数の入力リンクと、前記出力ポ
   ートと同じ速度でＡＴＭセルを出力する少なくとも一つ
   の出力リンクとを有して、内部に設けられたセルバッフ
   ァに蓄積されるＡＴＭセル数に応じて前記入力バッファ
   へ所定のフロー制御信号を出力する第２の単位スイッチ
   とを具備するＡＴＭスイッチ網と、 を具備し、 このＡＴＭスイッチ網は、少なくとも前記第２の単位ス
   イッチを少なくとも一つを接続して構成され、前記入力
   バッファが出力したＡＴＭセルを、このＡＴＭセルに書
   き込まれた情報に基づいて交換して前記出力ポートへ出
   力することを特徴とするＡＴＭセルスイッチ。
3. 【請求項３】 少なくとも第１のＡＴＭスイッチと、第
   ２のＡＴＭスイッチとを縦続接続してなる共通バッファ
   型ＡＴＭスイッチにおいて、 前記第１、第２のＡＴＭスイッチの各々が、 各々任意の番号が割り振られ、固定長のＡＴＭセルを入
   力する複数の入力手段と、 この入力手段からのＡＴＭセルをＡＴＭセル単位ごとに
   記憶するための記憶手段と、 前記入力手段に対応して各々任意の番号が割り振られ、
   前記記憶手段からＡＴＭセルをＡＴＭセル単位ごとに取
   り出して出力する複数の出力手段と、 前記記憶手段の空き容量をＡＴＭセル単位で管理し、こ
   の管理の結果得られた情報を処理して制御情報を出力す
   るための管理手段と、 を具備して、所定のスイッチング動作を行なう通常モー
   ドと、前記入力手段の特定の番号から入力されたＡＴＭ
   セルがこの特定の番号と同一番号を有する前記出力手段
   から出力される直進モードを含む複数の動作モードを有
   し、 前記少なくとも第１のＡＴＭ及び第２のＡＴＭスイッチ
   のうち、少なくとも最終段に接続されるＡＴＭスイッチ
   のみを前記通常モードで動作させ、最終段以外のＡＴＭ
   スイッチを前記直進モードで動作させるようにしたこと
   を特徴とする共通バッファ型ＡＴＭスイッチ。
4. 【請求項４】 少なくとも第１のＡＴＭスイッチと、第
   ２のＡＴＭスイッチとを縦続接続してなる共通バッファ
   型ＡＴＭスイッチであって、 前記第１、第２のＡＴＭスイッチの各々が、 各々任意の番号が割り振られ、固定長のＡＴＭセルを入
   力する複数の入力手段と、 この入力手段からのＡＴＭセルをＡＴＭセル単位ごとに
   記憶するための記憶手段と、 前記入力手段に対応して各々任意の番号が割り振られ、
   前記記憶手段からＡＴＭセルをＡＴＭセル単位ごとに取
   り出して出力する複数の出力手段と、 前記記憶手段の空き容量をＡＴＭセル単位で管理し、こ
   の管理の結果得られた情報を処理して制御情報を出力す
   るための管理手段と、 を具備し、 前記少なくとも第１のＡＴＭ及び第２のＡＴＭスイッチ
   のうち、少なくとも最終段に接続されるＡＴＭスイッチ
   については、所定のスイッチング動作を行わせると共
   に、最終段以外のＡＴＭスイッチについては、前記入力
   手段の特定の番号から入力されたＡＴＭセルがこの特定
   の番号と同一番号を有する前記出力手段から出力される
   ように動作させることを特徴とする共通バッファ型ＡＴ
   Ｍスイッチ。
5. 【請求項５】 共通バッファ型ＡＴＭスイッチであっ
   て、 各内部論理キューに対応した現在のバッファ内ＡＴＭセ
   ル数をカウントするバッファ内ＡＴＭセル数カウント手
   段と、 各内部論理キューに対応したバッファ内のＡＴＭセル数
   のしきい値を保持するしきい値保持手段と、 このしきい値保持手段に保持された前記しきい値を、現
   在の、または一定期間観測した、または要求される呼設
   定に関する情報に基づいて動的に設定する動的しきい値
   設定手段と、 前記バッファ内のＡＴＭセル数カウント手段により保持
   されている前記バッファ内のＡＴＭセル数が、前記しき
   い値保持手段により保持されている前記しきい値以上で
   ある場合には、前記共通バッファへのＡＴＭセルの入力
   を規制するＡＴＭセル入力規制手段と、を具備したこと
   を特徴とする共通バッファ型ＡＴＭスイッチ。