JPH08307425A - 多重stm/atm変換装置 - Google Patents

多重stm/atm変換装置

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JPH08307425A
JPH08307425A JP11058295A JP11058295A JPH08307425A JP H08307425 A JPH08307425 A JP H08307425A JP 11058295 A JP11058295 A JP 11058295A JP 11058295 A JP11058295 A JP 11058295A JP H08307425 A JPH08307425 A JP H08307425A
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/54Store-and-forward switching systems 
    • H04L12/56Packet switching systems
    • H04L12/5601Transfer mode dependent, e.g. ATM
    • H04L2012/5638Services, e.g. multimedia, GOS, QOS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 STM回線上のチャネル割り当てをも、自動
的に行うことが可能なアーキテクチャを実現する。 【構成】 STMフレームにおけるタイムスロット位置
に応じてATM信号における仮想ルート識別子番号を対
応させ、STMフレームデータをその仮想ルート識別子
に応じた内部のキューをセルバッファ101により格納
し、そのデータがセルバッファ101に書き込まれる際
に該当仮想ルート識別子のセルバッファ101内におけ
るキュー長からそのキューに存在するセル数が増えたか
否かをセル化判定部103で判定し、セル化判定部10
3はセル数が増えた場合の仮想ルート識別子をFIFO
104に格納する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数のチャネルを周期
フレーム上のタイムスロット毎に時分割多重化したST
M回線が、チャネル毎に一つのVPIまたはVCIのい
ずれか、あるいはVPIおよびVCIの双方で指定され
る仮想ルート識別子(図中ではVPCと略称する)に対
応する形でATM信号に変換されるシステムにおいて、
STM信号をATM信号に変換する多重STM/ATM
変換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、STM回線では125μsまた
は500μs等の一定のフレーム周期内に8ビットを1
タイムスロットとしてSTM信号が多重化されており、
このフレーム周期に応じて周期的に同一位置のタイムス
ロットに該当チャネルが割り当てられるようになってい
る。例えば、フレーム周期を125μsとすると、1タ
イムスロットは64kbpsに対応する。例えば、SD
H,HD,N−ISDN等のようなSTM回線も、ST
M上のフレーム同期が確定したポイントから見れば、タ
イムスロットを単位とした周期的な割り当てにより構成
されており、同一フレーム周期内に複数のタイムスロッ
トを1チャネルとして任意に割り当てることで、64k
bps×n(nは自然数)の速度のチャネルが収容され
る。
【0003】ATM回線は、ヘッダ5バイトに、ペイロ
ード48バイトによる、53バイトのセルが連続して構
成される。ATM回線におけるATMセルは仮想ルート
識別子により回線分けがされる。多重STM/ATM変
換は、このSTM回線上に存在する複数のSTMチャネ
ルを該当する仮想ルート識別子に割り当て、その仮想ル
ート識別子を持つATMセルに変換して出力するもので
ある。従来の方式におけるセルバッファの使用方法は、
予めSTM回線上でのタイムスロットに制約を設け、そ
れに応じたブロック領域をセルバッファに半固定的に予
め割り当て、ATMセルへの読み出しも予め決まった順
序で読み出す。各ブロックの大きさは固定的となり、各
VPに指定されるSTMの速度に組合せに制約が生じ、
図5に示すように読み出しが行われる。また、セルバッ
ファにおけるセルの滞留状況に応じて図6のように読み
出す方式もあるが、セルバッファの仮想ルート識別子に
応じたブロック分けは依然として半固定的なものであ
り、STM上の時分割状態が変更される度に、一定のア
ルゴリズムに応じてブロック領域を再度設定する必要が
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の方式では前者の
場合、STM回線上において全く自由に64kbps×
nのチャネル設定を行うことは固定的なセルバッファの
ブロック分けのため、不可能なケースがあった。また、
セルの読出順序も個々のSTM回線上の複数チャネルの
速度比に応じた順序を見つけださなければならなかっ
た。例えば全て同じ大きさのセルバッファがあるとし
て、例えばVP=0以外のVPの速度を1Vとし、VP
=0のVPの速度を1000Vとする。あるときにVP
=0以外の多数のチャネルに1セル分形成できる程度の
データが溜まり、一斉にセル化し、少し後にVP=0の
チャネルがセル化したとする。時間的に早くできたチャ
ネルを優先すると(n−1)チャネル分のセルをVP=
0のチャネルのセル化の前に出力しなければならない。
このときVP=0のチャネルのセルバッファは他のチャ
ネルのものより1000倍早くセル化分が溜まるので、
簡単にオーバーオフローしてしまう。この場合、VP=
0と他のチャネルのセルの出力を時間の早い順ではな
く、VP=0のチャネル用と他のチャネル用の比、すな
わち、1000:1:1:1・・・・の比でかつ各チャ
ネルのセル発生がチャネル毎に等間隔となるようにセル
出力すればよい。しかし、VP=0〜nのチャネルに対
して任意の速度の組合せがあるとき、このようなセル出
力の順序を自動的に決めることは難しく、その制御の実
現も容易なことではない。後者の場合も、読出セルの順
序を発見する手段が自動化されておらず、また自動化さ
れたとしてもSTM回線上におけるチャネルの収容性の
柔軟さに制約がある。また、チャネルの収容性の柔軟さ
を高めるためにセルバッファのブロック分けを行う場合
は、ブロック分けが半固定的なものであることから、ブ
ロックの大きさに対して安全側、すなわちバッファオー
バーフロー等が生じないように配慮されるため、全体の
セルバッファのメモリ量が増大し、回路規模と消費電力
が増すという課題がある。本発明はこのような状況に鑑
みて成されたもので、いかなるSTM回線上のチャネル
割り当てをも、自動的に行うことが可能なアーキテクチ
ャを実現するものであり、セルバッファの容量自体も論
理的に最小で、回路規模と消費電力も最小に抑えること
ができるようにしたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために請求項1の発明は、フレーム周期内に時分割多
重化されているSTMフレームのタイムスロット位置か
らどの仮想ルート識別子のATMセルに変換されるべき
かの判定を行う仮想ルート識別子判定部と、仮想ルート
識別子判定部からの指示による仮想ルート識別子を元に
STMデータの格納を行うセルバッファと、セルバッフ
ァ内に保持される仮想ルート識別子毎のキューのキュー
長からそのキューに新たにセルが生成された仮想ルート
識別子を格納するFIFOと、セルバッファの出力する
ATM信号にAALおよびATMに定義されるオーバヘ
ッドを付加するAAL処理部と、ATM処理部とを設け
たものである。請求項2の発明は、STM信号が格納さ
れるRAMと、そのRAM内の仮想ルート識別子毎のキ
ューアドレスを管理している読出アドレス用のFIFO
と、RAM内における空きアドレスを管理する空きアド
レス用FIFOと、書込中のセルブロック内アドレス及
びそのセルブロック内のオフセットで示される書込先頭
番地を格納しているテーブルと、読出中のセルブロック
内における読出アドレスの先頭番地を格納しているテー
ブルと、これらテーブルの内容の更新およびキュー長の
管理をしているキュー管理部を設けたものである。
【0006】
【作用】STMフレームにおけるタイムスロット位置に
応じてATM信号における仮想ルート識別子番号を対応
させ、STMフレームデータをその仮想ルート識別子に
応じた内部のキュー内に共有バッファ方式により格納
し、そのデータがセルバッファに書き込まれる際に該当
仮想ルート識別子のセルバッファ内におけるキュー長か
らそのキューに存在するセル数が増えたか否かを判定
し、そのセル化判定部でセル数が増えた場合の仮想ルー
ト識別子をFIFOに格納する。
【0007】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示すアーキテクチ
ャ構成を示すブロック図であり、共有バッファ方式をと
るセルバッファ101、仮想ルート識別子(VPC)判
定部102、FIFO(ファーストイン・ファーストア
ウト形バッファ)104、AAL処理部105、ATM
処理部106から構成されている。図2は図1のセルバ
ッファ101の内部構成を示すブロック図であって、R
AM201、空きアドレス用のFIFO204、仮想ル
ート識別子毎の読出アドレス用のFIFO205−1〜
205−N、キュー長管理部206、VP毎の書込セル
ブロックアドレスおよびそのセルブロック内におけるオ
フセットアドレスを書き込む書き込みアドレステーブル
207、読出セル内におけるオフセット値デーブル20
8から構成されている。なお、図2の記号203は各仮
想ルート識別子のキューを記憶するレジスタ、記号21
0はセルブロック内における書込アドレス、記号211
はセルブロックを示す書込アドレス、記号212はセル
ブロック内における読出アドレス、記号213はセルブ
ロックを示す読出アドレス、記号214は各仮想ルート
識別子のキュー長である。
【0008】図1において、STM信号のフレーム周期
内におけるタイムスロット位置が仮想ルート識別子(V
PC)判定部102に入力されると、仮想ルート識別子
判定部102はその内部に有するSTM信号上における
タイムスロット位置上のバイトデータと対応する仮想ル
ート識別子の対応テーブルを参照し、該当STMデータ
に対応する仮想ルート識別子データを出力する。セルバ
ッファ101はセルの大きさを1ブロックとした単位で
構成されるバッファであるが、STMデータの書き込み
中はセル単位ではなく、バイト単位で書き込まれていく
ようになっているので、書き込み中のセルブロック内に
おける書き込み位置も管理している。この書き込み位置
は図2の書き込みセル内におけるオフセット値テーブル
207に格納されており、書き込まれる毎に1ずつ加算
され、セル長分までカウントアップしたら、次に発生す
るその仮想ルート識別子へのSTMのデータ書き込みに
対して、新たなセルブロックが割り当てられるようにな
っている。書き込み時にそのSTMデータの書き込まれ
た仮想ルート識別子のキュー領域がセルの大きさを基準
に計測して増加したかどうかが、図1のセル化判定部1
03で判定される。
【0009】セル化判定部103は、ある仮想ルート識
別子の所属するセルバッファの大きさが、例えば「aセ
ル+xバイト」から「(a+1)セル」に増加したとき
に、増加したと判定する。そしてその判定が行われる
と、該当仮想ルート識別子はFIFO104に書き込ま
れる。読み出しはこのFIFO104の出力仮想ルート
識別子により、セルバッファ101から読み出される。
この読み出されたATMセルはAAL処理部105およ
びATM処理部106を通してATMのオーバヘッドを
付加され送出される。FIFO104の大きさは、ST
M側に割り当てられたチャネル数分(Nチャネル)存在
すればよい。またセルバッファの最小は(2N+1)個
のセル分となる。
【0010】この理由は次の通りである。STM信号に
おける各チャネルの生成周期をtiとする。ある時間t
=0から観察を始め、時間tはSTMデータが入力する
毎に+1すると仮定する。この時間以降の各チャネルに
おけるセルの生成数はステップ関数となるが、その上限
は式1で示される。読出側のインタフェースはATMセ
ルが他のレイヤとオーバーヘッドなく敷き詰められてい
るフルATMインタフェース とする
【0011】
【数1】
【0012】この式において、0≦ai <1となるの
は、t=0の時点において、1セルを超えない範囲でS
TMデータの蓄積があり得るからである。従って全ての
チャネルにおけるセル発生数はチャネル数をNとすると
次の式2上にプロットされる。
【0013】
【数2】
【0014】STM信号が全てバッファに格納されると
仮定すると、t=0以後にそのバッファから読み出され
るセルの数もステップ関数となるが、その下限は次の式
3で示される。
【0015】
【数3】
【0016】すなわち、STMデータの書き込み中はセ
ル単位ではなくバイト単位に書き込まれていく。書き込
みアドレステーブル207は各VP毎に現在書き込み中
であるセルブロックアドレスと、そのセルブロックアド
レス内におけるオフセットアドレスを有している。ある
VPに対応してセルバッファへの書き込みが発生する
と、書込側の仮想ルート識別子の番号により書き込みア
ドレステーブルが参照され、そのVPのセルブロックア
ドレス211とそのセルブロック内におけるオフセット
アドレス210として、セルバッファ201に与えられ
る。キュー長管理部206は同時にオフセットアドレス
210の+1カウントアップを行い、書き込みアドレス
テーブル207を更新する。またキュー長管理部206
はオフセットアドレスが規定の値、例えば48バイトに
達したとき、そのセルブロックアドレスを該当VPの読
み出し用FIFOに書き込む。結果としてオフセットア
ドレスは0〜規定の値、例えば47=48−1間でカウ
ントアップし、0にリセットされる動作となる。そのV
Pにおいて、次のSTMデータの入力が発生したとき
は、空きセルFIFO204からセルブロックアドレス
を読み出し、書き込みアドレス用テーブル207を更新
し、同テーブルのオフセットアドレスを0にクリアす
る。
【0017】このときSTMデータの書き込みの結果、
そのセルブロック内のオフセットアドレスが規定値に達
したとき、そのセルブロックアドレスが該当VPの読み
出し用FIFOに書かれるが、同時に該当VPの値その
ものがFIFO104に書かれる。読み出しのATM側
ではこのFIFO104の出力を読み出し、次に出力す
べきATMセルの仮想ルート識別子を決定する。その仮
想ルート識別子の読み出しセルブロックアドレスFIF
O205の出力から、RAM201の具体的なセルブロ
ックアドレスを特定し、また読み出し用オフセットアド
レステーブルから、該当セルブロック内のオフセットア
ドレスを特定し、ペイロード分の読み出しを行う。その
セルブロックから完全に読み出しを完了すれば、前述の
読み出しアドレスのFIFOの読み出し位置を次のアド
レスポイントに更新する。また、読み終わった後のオフ
セットアドレス値も、読み出し用オフセットアドレス用
FIFO208において更新する。読み出されたATM
セルは図1のAAL処理部105及びATM処理部10
6を通してATMのオーバーヘッドを付加されて送出さ
れる。
【0018】読出セル速度が書き込みセル速度より大き
い場合、どんなに多くのセルがバッファに溜まっていて
も、ある時間後にそのバッファは空になるはずである。
図3を参照して説明すると、読出セル数を示すステップ
関数の上限の直線から、書込セル数のステップ関数の下
限の直線の差により、バッファに溜まっているセル数を
見積もることができる。但し、バッファの大きさは無限
大と仮定する。図中において、丸付き数字1は式2によ
る書き込みセル数を示し、丸付き数字2は式3による読
み出しセル数を示す。図4にバッファ内におけるセル数
を表示した図を示す。前述のような条件では、バッファ
内のセル数は一定時間後に必ず0になる。ここで、バッ
ファ内における最大のセル蓄積がいくつまで行われ得る
かを検討すると、セルバッファ内に蓄積されているセル
数は式1にプロットされる入力セル数から式2上にプロ
ットされる出力セル数を引いたものである。その差の最
大は図3において丸付き数字3で示される長さである。
これは式1において、式2とt軸の交点となる値を代入
した場合である。
【0019】図において、明らかに最初はバッファ内に
セルが存在している。また、出力においてはセル長の周
期でセルが読み出される(もし、セルバッファ内にセル
が存在しなければ、空きセルが読み出される)ので、1
<53である。また入力セル速度は出力セル速度より小
さくなることは前提条件であることから次のようにな
る。
【0020】
【数4】
【0021】以上のことよりバッファの内部には、最大
チャネル数分(N)のセルが存在していることになり、
またチャネル毎にセルになりつつあるバッファ分が存在
していることになる。したがってセルバッファの全体容
量は次の式で示される。
【0022】 式5:セル番号(#of cells)=N+N=2N
【0023】なお、STM側におけるチャネル割り当て
によるセル生成周期は周期的と規定したが、セル生成周
期がバースト的になるようなSTM側のチャネルを割り
当てたときは、セル生成速度のピーク速度を前述の1/
i パラメータに代入することで安全側の見積もりが可
能である。
【0024】次にセルバッファ内の共有バッファとして
の働きを説明する。図2のRAM201はセルの大きさ
を1単位とするブロックから構成されている。このRA
M内には各仮想ルート識別子に対応した総仮想ルート識
別子数(=総チャネル数=N)のキューが存在してい
る。但し、各々のキュー内におけるセル数の並びはラン
ダムである。各キューの並びは、仮想ルート識別子毎に
セルブロックアドレスをFIFOの形で管理することが
可能である。このFIFOは記号205−1〜205−
Nで示されるもので、読み出しアドレス用のFIFOで
ある。
【0025】FIFO205から読み出されたセルブロ
ックのアドレスを元に該当仮想ルート識別子のキューの
先頭のセルがRAM201から読み出される。読み出さ
れたアドレスは空きとなるので、該当セル読み出し後、
空きアドレスのリストの形で管理する空きアドレス用の
FIFO204に書き込まれる。RAM201の書き込
みはバイト単位なので、RAM201の書き込みアドレ
スは各仮想ルート識別子毎に、セルブロックアドレス2
11と書き込み中のセルブロック内のオフセット情報2
10により表される。なお、FIFO205はVP毎に
存在している。従って仮想ルート識別子判定部102に
よる仮想ルート識別子をキュー長管理部でデコードする
ことによって判定できる。またセルバッファは複数のセ
ルブロックが例えばマトリクス状に構成されており、個
々のセルブロックの位置はセルブロックアドレスにより
規定される。
【0026】その仮想ルート識別子のバイトデータが新
たに来た場合すなわち、STM側のデータがきた場合
は、先のオフセットを+1加算して、また新たなオフセ
ット情報として書き込みアドレステーブル207に格納
する。セルの大きさと一致した場合は、デコーダ202
aをイネーブル信号215によってイネーブル状態にす
ることで、新規のセルブロックアドレスの発生と格納を
起動する。もちろん入力側では多数のSTMのチャネル
が多重されている。図1の仮想ルート識別子判定部10
2で時間情報からどのSTMのチャネルがどのVPに対
応するのかを判定して該当仮想ルート識別子をセルバッ
ファ101に与える。
【0027】読出側では各仮想ルート識別子毎にオフセ
ット情報212を格納し、読み出し時は+1して更新す
る。1セルブロック読み出した後は、該当VPの読み出
しアドレスにFIFO205より新たなセルブロックア
ドレスを読み出し、また読み出し用オフセットテーブル
208のオフセットアドレスを0にクリアする。キュー
長管理部206は各仮想ルート識別子のキュー長管理を
行っており、各VPにおいて書き込み中のセルブロック
に規定値、例えば48バイトを書き込んだ後、該当VP
の読み出し用FIFOにそのセルブロックアドレスを書
き込み、また空きセル用FIFO204から使用できる
セルブロックアドレスを読み出して、書き込みアドレス
テーブル207を更新する。また書き込みアドレステー
ブル207のオフセットアドレスは0とする。同時に該
当仮想ルート識別子を書き込む。なおこれらの処理はキ
ュー長管理部206が空きアドレス用FIFO204、
仮想ルート識別子毎の読み出しアドレス用FIFO20
5、アドレス値テーブル207及び208に対して行
い、現状のキュー長を図1のFIFO104に出力し
て、ATM側におけるセルの読み出し順序決定に使用さ
れる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、従来はATM出力
側のセルの読み出し順序のスケジューリングが単純な場
合、個々のVPの該当するセルバッファを十分大きくし
なければならないので、ここのVPに該当するセルバッ
ファを小さくし、どのようなSTM側の速度にも適応で
きるスケジューリング法を見つけるのが困難であったが
本発明ではセルバッファを最小にし、スケジューリング
をどのようなSTMの速度の組合せに対しても自動的に
対応できる。すなわち、この発明ではセルバッファとし
ての共有メモリ形のバッファをセルブロック単位に使用
し、新しくキュー内のセル数が一つ増えたとき仮想ルー
ト識別子をFIFOに格納し、FCFS(First
ComeFirst Serve)で読出セルの仮想ル
ート識別子として使用している。また、このFCFSを
実現するFIFOの深さは全チャネル数分で良く、また
セルバッファの深さは2Nのみあれば良いので、共有バ
ッファによるセルバッファ内のキューを管理するFIF
Oがハード構成として増えるが、セルバッファはセル長
の整数倍で増加することを考慮すれば、全体のメモリ量
は他の方式に比べて小さくなる。つまりハードウェア構
成としては回路規模および消費電力の低減化が図れる。
またSTM側のチャネルの割り当ては、全体の総チャネ
ル数がNを越えない制約の元に、完全に自由なタイムス
ロットの組み合わせで64kbps×nの速度でそれぞ
れ設定できる。運用のための情報は、どのタイムスロッ
トがどの仮想ルート識別子に対応するかのテーブル(仮
想ルート識別子判定部102)だけであり、それ以外の
必要なATMセルの読み出し順序およびセルバッファ内
の格納は全てこのアーキテクチャ内では自動的に行われ
るという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のアーキテクチャの全体図を示すブロ
ック図である。
【図2】 本発明のセルバッファ内の構成を示すブロッ
ク図である。
【図3】 セルバッファモデルにおける書き込み側のセ
ル発生数と読み出し側のセル発生数の関係を示すグラフ
である。
【図4】 セルバッファにおけるセル数の変化を図5に
対応させて示すグラフである。
【図5】 従来装置の一例を示す図である。
【図6】 従来装置の他の例を示す図である。
【符号の説明】
101…セルバッファ、102…仮想ルート識別子判定
部、104…FIFO、105…AAL処理部、201
…RAM、203…各仮想ルート識別子のキュー、20
4…空きアドレス用FIFO、205…仮想ルート識別
子毎の読出アドレス用FIFO、206…キュー長管理
部、207,208…アドレス値テーブル、210…セ
ルブロック内における書込アドレス、211…セルブロ
ックを示す書込アドレス、212…セルブロック内にお
ける読出アドレス、213…セルブロックを示す読出ア
ドレス、214…各仮想ルート識別子のキュー長。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フレーム周期に複数の回線が時分割多重
    化されているSTMフレームをセル単位のATM信号に
    変換する多重STM/ATM変換装置において、 STMフレームにおけるタイムスロット位置に応じてA
    TM信号における仮想ルート識別子番号を対応させる仮
    想ルート識別子判定部と、 前記STMフレームデータが前記仮想ルート識別子毎の
    キューとして共有バッファ方式により格納されるセルバ
    ッファと、 前記STMフレームデータが前記セルバッファに書き込
    まれる際に前記仮想ルート識別子の前記セルバッファ内
    におけるキュー長からそのキューに存在するセル数が増
    えたときセル数の増えた仮想ルート識別子を格納するF
    IFOと、 前記セルバッファの出力に対しAALレイヤのオーバヘ
    ッドを付加するAAL処理部と、 ATMレイヤのオーバヘッドを付加するATM処理部よ
    りなることを特徴とする多重STM/ATM変換装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 セルバッファはセル単位で管理される共有バッファ構成
    で、STMデータ入力時は書き込み中のセルブロックア
    ドレス及びそのセルブロック内におけるオフセット値を
    書き込みアドレステーブルから参照して該当アドレスに
    書き込み、書き込み中のセルブロック内におけるオフセ
    ット値がセル内に可能な最大値となった場合は次のセル
    ブロックのアドレスを空きアドレス用FIFOから参照
    し新規の書き込みアドレスとして使用し、読み出し時は
    PVC毎の読み出しアドレスFIFOからそのPVCの
    キューの先頭に位置するセルブロックを参照し、更に読
    み出し中のセルブロック内におけるセルオフセット値を
    オフセットテーブルから参照して、ATMセルデータを
    読み出すことを特徴とする多重STM/ATM変換装
    置。
JP11058295A 1995-05-09 1995-05-09 多重stm/atm変換装置 Expired - Fee Related JP2780669B2 (ja)

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