JPH0832612A - イーサネットスイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通常のイーサネットスイッチに高速ＬＡＮポ
ートを設けた場合高速の伝送速度を有効に利用できるイ
ーサネットスイッチを提供する。 【構成】 複数の低速イーサネットポートと、少なくと
も１つの高速ＬＡＮポートと、回線接続部306 とを備え
たイーサネットスイッチにおいて、受信したフレーム全
体を一時保存するバッファ704 と、バッファ704 で受信
したフレーム内の転送先ポートを示す情報を一時保存す
るバッファ707 と、バッファ704 から回線接続部306 を
介して転送先ポートのバッファ705 へのフレーム転送を
高速で行う高速フレーム転送制御回路706 と、バッファ
704 から回線接続部306 を介して転送されたフレーム全
体を一時保存するバッファ705 と、ＬＡＮポートからの
フレーム転送を優先的に実行するように回線接続部306
のスイッチを制御するスイッチアービタ708 とを備えた
ことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の端末を接続し、
ネットワークを構成するためのＬＡＮ接続装置に関し、
特にネットワークの一つが高速ＬＡＮであるスター型Ｌ
ＡＮ接続装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スター型ネットワークの規格として、米
国電気電子学会ＩＥＥＥの定めるＩＥＥＥ８０２．３
１０ＢＡＳＥ−Ｔ（転送速度は１０Ｍｂ／ｓ、アクセス
はＣＳＭＡ／ＣＤ、配線はツイストペア、トポロジーは
スター型、伝送距離１００ｍ）が広く知られている。こ
の規格に定められた中継装置は、複数の入出力ポートを
備え、これらの入出力ポート間でフレームの中継を行
う。中継装置にはＬＡＮ接続装置があり、ＬＡＮ接続装
置にはリピータやイーサネットスイッチがある。

【０００３】図９は従来のＬＡＮ接続装置としてのリピ
ータの概念図である。同図に示すように、この中継装置
１０１は、あるポート１０２ａからフレーム１０３を受
信したとき、そのフレーム１０３を受信ポート１０２ａ
以外のすべてのポート１０２ａ，１０２ｃ，１０２ｄか
ら送信する。よって１つの端末が送信している間は他の
端末は送信を待ち、伝送路が空いたら送信を始める。そ
のため２つの端末が同時に送信したときはフレームが衝
突してしまうが、このときは適当な時間をおいてフレー
ムを再送信する。

【０００４】このように中継装置は、あるポート間で通
信を行っているとき、その他のポートは通信を行うこと
ができないため、通信を行う端末数が増加すると送信待
機時間やフレーム衝突が増加して送信遅延が大きくな
る。

【０００５】近年、この問題を解決するため、イーサネ
ットスイッチの開発が進められている。図１０は従来の
イーサネットスイッチの概念図である。同図に示すよう
に、イーサネットスイッチ２０１は複数のイーサネット
入出力ポートを持ち、入力ポートと出力ポートとを接続
する装置であり、高速パケット交換技術と回線交換技術
を組み合わせたもので、遅延時間が短く、電話交換機の
ようにポートが衝突しないかぎり複数のポートで同時に
通信できる（ポート１０２ａからポート１０２ｂ、ポー
ト１０２ｃからポート１０２ｄ）。

【０００６】図１１に説明を分かりやすくするため４ポ
ートの簡単なイーサネットスイッチのブロック図を示
す。イーサネットスイッチ３０１の構成は、各レシーバ
３０２はバス３０８を介して転送ポートに回線が接続さ
れるまで入力フレームを遅延させる遅延バッファ３０４
に接続されており、遅延バッファ３０４はバス３０９
ａ，３０９ｂ，３０９ｃ，３０９ｄを介して回線接続部
３０６に接続されている。また、トランスミッタ３０３
はバス３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ，３１０ｄを介し
て回線接続部３０６に接続されている。さらに回線接続
部３０６内のスイッチを制御するために、レシーバ３０
２はバス３０８を介して転送先ポート検出部３０５、そ
して回線接続部３０６へと接続されている。

【０００７】図１２は図１１に示したイーサネットスイ
ッチの転送先ポート検出部の構造を示す図である。

【０００８】図１２に示すように、転送先ポート検出部
３０５はアドレス検出器４０１、局アドレス登録メモリ
４０２と制御部４０３からなる。受信したフレームは、
アドレス検出器４０１によりそのフレームの宛先アドレ
スを検出し、フレームの宛先アドレスを制御部４０３へ
転送する。局アドレス登録メモリ４０２には予め各ポー
トに接続されている局アドレスと各ポートに対応するス
イッチを登録しておき、受信フレームの宛先アドレスを
局アドレス登録メモリ４０２で検索し、制御部４０３で
どのポートへ通じるスイッチを閉じればよいかを判断
し、スイッチ制御信号３１１ｂ，３１１ｃ，３１１ｄを
出力する。

【０００９】図１３は図１１に示したイーサネットスイ
ッチに用いられる回線接続部の構造を示す図である。

【００１０】図１３に示すように、回線接続部３０６
は、ポート毎に受信ポート側回線３０９ａ，３０９ｂ，
３０９ｃ，３０９ｄと送信ポート側回線３１０ａ，３１
０ｂ，３１０ｃ，３１０ｄがあり、受信ポート側回線と
送信ポート側回線を接続するためにそれぞれスイッチ５
０１が設けられている。このスイッチ５０１は転送先ポ
ート検出部のスイッチ制御信号により開閉される。

【００１１】図１４は、図１１に示すＬＡＮ接続装置に
おけるフレーム受信からフレーム送信までの動作を説明
するための説明図である。

【００１２】図１１に示すＬＡＮ接続装置がフレームを
受信したら、まずフレームを遅延バッファ３０４に格納
すると同時に、転送先ポート検出部３０５でフレームの
転送先ポートを読み取る（ステップ６０１，６０２）。
転送先ポートが読み取れた場合ステップ６０４に進む。
ステップ６０４において、転送先ポートが受信ポートと
同一であるか否かを判断し、同一（Ｙｅｓ）である場合
はフレームを転送する必要がないためフレームを破棄す
る（ステップ６０５）。ステップ６０４において、転送
先ポートが受信ポートと同一でない場合（Ｎｏ）はステ
ップ６０６に進む。

【００１３】ステップ６０２において、転送先ポートが
通信中であるか否かを判断し、通信中であれば（Ｙｅ
ｓ）、ステップ６１０に進み受信ポートよりジャムを送
信する。ステップ６０６において、転送先ポートが通信
中でなければ（Ｎｏ）、ステップ６０７に進み、回線接
続部３０６において受信ポートと転送先ポートとを接続
してステップ６０８へ進む。

【００１４】ステップ６０８では、遅延バッファ３０４
に格納していたフレームを転送してステップ６０９へ進
む。ステップ６０９において、フレームの衝突を検出
し、フレームの衝突が発生した場合（Ｙｅｓ）、ステッ
プ６１０において、ジャムを受信ポートより送信する。
ステップ６０９において、フレーム衝突が起こらない場
合送信は完了する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで図１５は、１
００Ｍｂ／ｓＬＡＮポートを有する従来のイーサネット
スイッチのブロック図であり、図１６は図１５に示した
イーサネットスイッチの動作上の問題点を説明するため
の説明図である。

【００１６】る。図１５，１６に示すように従来のイー
サネットスイッチに高速、例えば１００Ｍｂ／ｓＬＡＮ
ポート４（入力部にはフレーム全体を一時保存する受信
バッファとフレーム内の転送先ポートを示す情報を一時
保存するバッファ、出力部には受信バッファから転送さ
れたフレーム全体を一時保存する送信バッファを有す
る）を設けた場合、図１６（ａ）に示すようにいくつか
のフレームｆ１〜ｆ５をイーサネットポートから受信し
１００Ｍｂ／ｓＬＡＮポートから送信する時、イーサネ
ットスイッチ内のポート間転送速度が低速、例えば１０
Ｍｂ／ｓであり、かつ１フレームずつしか転送すること
ができないため、１００Ｍｂ／ｓＬＡＮポートから実質
１０Ｍｂ／ｓの情報量しか送信することができず、１０
０Ｍｂ／ｓの伝送速度を有効に利用することができな
い。また、いくつかのフレームを１００Ｍｂ／ｓＬＡＮ
ポートから受信しイーサネットポートから送信する時、
図１６（ｂ）に示すように１００Ｍｂ／ｓの入力フレー
ムに対して１０Ｍｂ／ｓでポート間転送しているため１
００Ｍｂ／ｓＬＡＮポートの受信バッファにフレームが
たまっていき、最終的には受信バッファがオーバーフロ
ーしてしまう。

【００１７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、通常のイーサネットスイッチに高速ＬＡＮポートを
設けた場合高速の伝送速度を有効に利用できるイーサネ
ットスイッチを提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、フレームの伝送速度が低速の複数のイーサ
ネットポートと、フレームの伝送速度が高速の少なくと
も１つのＬＡＮポートと、各ポート間のフレームの送受
信を制御すべく複数のスイッチを有する回線接続部とを
備えたイーサネットスイッチにおいて、各ポートの入力
部に設けられ受信したフレーム全体を一時保存する受信
バッファと、受信バッファで受信したフレーム内の転送
先ポートを示す情報を一時保存する転送先ポート情報保
存バッファと、受信バッファから回線接続部を介して転
送先ポートの送信バッファへのフレーム転送を高速で行
う高速フレーム転送制御回路と、各ポートの出力部に設
けられ上記受信バッファから回線接続部を介して転送さ
れたフレーム全体を一時保存する送信バッファと、高速
ＬＡＮポートからのフレーム転送を優先的に実行するよ
うに回線接続部のスイッチを制御するスイッチアービタ
とを備えたものである。

【００１９】

【作用】上記構成によれば、各イーサネットポートの受
信バッファに一時保存したフレームを回線接続部を介し
て転送先ポートの送信バッファに転送する際、スイッチ
アービタによって回線接続部のスイッチを切り替えるこ
とにより調停しながらフレームを高速転送することによ
り、高速の伝送速度のＬＡＮポートから低速の伝送速度
のフレームを送信することができる。また高速ＬＡＮポ
ートの受信バッファのフレーム転送を優先的に実行する
ように回線接続部のスイッチを制御するスイッチアービ
タを設けることにより、高速ＬＡＮポートの入力部へ入
力するフレームの遅延を減少させると共に高速ＬＡＮポ
ートの受信バッファのオーバーフローを減少させること
ができるため、高速ＬＡＮポートにおいて、高速の伝送
速度を有効に利用することができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。尚、上述した従来例と同様の部材には共通
の符号を用いた。

【００２１】図１は本発明のイーサネットスイッチの一
実施例のブロック図である。

【００２２】同図において、イーサネットスイッチ７０
１は、図１１に示す装置のイーサネットポートの１つを
１００Ｍｂ／ｓＬＡＮポート７０９に、遅延バッファ３
０４をメモリ容量の大きい受信バッファ７０４とし、さ
らに送信バッファ７０５、高速フレーム転送制御回路７
０６、転送先ポート情報保存バッファ７０７及びスイッ
チアービタ７０８を加えたものである。

【００２３】各レシーバ３０２，７０２はバス７１０を
介して入力フレームを一時保存する受信バッファ７０４
に接続されており、さらに受信バッファ７０４はバス７
１１を介して高速フレーム転送制御回路７０６及びバス
７１２を介して回線接続部３０６に接続されている。ま
た、トランスミッタ３０３，７０３も同様にバス７１３
を介して出力されるフレームを一時保存する送信バッフ
ァ７０５に接続されており、送信バッファ７０５はバス
７１３を介して回線接続部３０６に接続されている。さ
らに回線接続部３０６内のスイッチを制御するために、
レシーバ３０２，７０２はバス７１０を介して転送先ポ
ート検出部３０５に、転送先ポート検出部３０５は転送
先ポート情報保存バッファ７０７に、転送先ポート情報
保存バッファ７０７はスイッチアービタ７０８及び回線
接続部３０６に接続されている。

【００２４】高速フレーム転送制御回路７０６は、受信
バッファ７０４に一時保存されたフレームを回線接続部
３０６を介して送信バッファ７０５に高速転送するため
の回路である。

【００２５】スイッチアービタ７０８は、複数のフレー
ムが受信バッファ７０４に一時保存されている場合、そ
のフレームに優先度を設定し、優先度の高いフレームか
ら転送許可を与えるものである。本イーサネットスイッ
チにおいては、イーサネットポート３０７の受信バッフ
ァ７０４に保存されたフレーム同士においては、優先度
はローテーション方式や先着順などにより適当な手段で
決定するものとし、１００Ｍｂ／ｓＬＡＮポートの受信
バッファ７０４に保存されたフレームは最優先とする。

【００２６】次に実施例の作用を述べる。

【００２７】２つのフレーム転送例を具体的に説明す
る。尚、図２は図１に示したイーサネットスイッチにお
けるフレーム転送の説明図であり、図３は図１に示した
イーサネットスイッチにおける他のフレーム転送の説明
図である。

【００２８】（１）図２に示すように、各イーサネット
ポート３０７は１００Ｍｂ／ｓＬＡＮポート宛てのフレ
ームを大量に受信している。各イーサネットポート３０
７は、受信フレームをまず受信バッファ７０４に保存す
る。そして、そのフレームを１００Ｍｂ／ｓＬＡＮポー
トの送信バッファ７０５へ高速転送する。ただし各ポー
トにおける転送は、スイッチアービタ７０８により調停
されているのでフレーム衝突は起こらない。そして、１
００Ｍｂ／ｓＬＡＮポートは送信バッファ７０５をオー
バーフローさせることなく高速に送信を行う。

【００２９】（２）図３（ａ）に示すようにポート１の
受信バッファにフレームＦ１（優先度１、転送先ポート
３）、フレームＦ２（優先度２、転送先ポート３）が保
存されており優先度が高いフレームＦ１が転送中であ
る。この時にポート４（７０９）の受信バッファにフレ
ームＦ３（転送先ポート３）が保存されたため、図３
（ｂ）に示すようにフレームＦ１の転送が完了した後フ
レームＦ３は１００Ｍｂ／ｓＬＡＮポートで受信された
ものであるためフレームＦ３を優先度１、フレームＦ２
を優先度２としてフレームＦ２より先にフレームＦ３の
転送を行う。

【００３０】すなわち、各イーサネットポート１〜３の
受信バッファ７０４に一時保存したフレームを回線接続
部３０６を介して転送先ポートの送信バッファ７０５に
転送する際、スイッチアービタ７０８によって回線接続
部３０６のスイッチを切り替えることにより調停しなが
らフレームを高速転送することにより、高速の伝送速度
のＬＡＮポート４から低速の伝送速度のフレームを送信
することができる。また高速ＬＡＮポート４の受信バッ
ファ７０４のフレーム転送を優先的に実行するように回
線接続部３０６のスイッチを制御するスイッチアービタ
７０８を設けることにより、高速ＬＡＮポート４の入力
部へ入力するフレームの遅延を減少させると共に高速Ｌ
ＡＮポート４の受信バッファ７０４のオーバーフローを
減少させることができるため、高速ＬＡＮポート４にお
いて、高速の伝送速度を有効に利用することができる。

【００３１】図４は図１に示したイーサネットスイッチ
の変形例である。同図に示したイーサネットスイッチ１
００１は、１つの入出力ポートとしての１００Ｍｂ／ｓ
ＬＡＮポート１００２と、１０個のイーサネットポート
１００３とを有したものであり、図１に示したイーサネ
ットスイッチと同様の機能を有している。

【００３２】図５は図４に示したイーサネットスイッチ
１００１を用いたネットワークの構成例を示す図であ
る。同図に示すようにイーサネットポート１００３は端
末１１０２に、１００Ｍｂ／ｓＬＡＮポートはサーバ１
１０１に直接接続することができる。

【００３３】図６は図４に示したイーサネットスイッチ
１００１を用いたネットワークの他の構成例を示す図で
ある。同図に示すようにイーサネットポート１００３は
端末１１０２に、１００Ｍｂ／ｓＬＡＮポートは幹線Ｌ
ＡＮ１１０３に接続することができる。

【００３４】図７は本発明のイーサネットスイッチ他の
実施例の概念図である。

【００３５】図１に示した実施例との相違点は、高速Ｌ
ＡＮポートが２つである点である。図７に示したイーサ
ネットスイッチ１００４は、入出力ポートを２つの１０
０Ｍｂ／ｓＬＡＮポート１００２と、１０個のイーサネ
ットポート１００３としたものであり、図１に示したイ
ーサネットスイッチと同様の機能を有している。

【００３６】図８は図７に示したイーサネットスイッチ
を用いたネットワークの構成例を示す図である。同図に
示すようにイーサネットポートは端末１１０２に接続
し、１００Ｍｂ／ｓＬＡＮポートはサーバ１１０１と幹
線ＬＡＮ１００３に接続するのに適している。

【００３７】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００３８】(1) 高速ＬＡＮポートを設けたイーサネッ
トスイッチを用いることにより、いくつかのフレームを
イーサネットポートから受信し高速ＬＡＮポートから送
信する時、低速での情報量より多くの情報を送信するこ
とができる。

【００３９】(2) いくつかのフレームを高速ＬＡＮポー
トで受信しイーサネットポートから送信する時、受信バ
ッファがオーバーフローすることが少なくフレームを受
信するこたができるので高速の伝送速度を有効に利用で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のイーサネットスイッチの一実施例のブ
ロック図である。

【図２】図１に示したイーサネットスイッチにおけるフ
レーム転送の説明図である。

【図３】図１に示したイーサネットスイッチにおける他
のフレーム転送の説明図である。

【図４】図１に示したイーサネットスイッチの変形例を
示す図である。

【図５】図４に示したイーサネットスイッチを用いたネ
ットワークの構成例を示す図である。

【図６】図４に示したイーサネットスイッチを用いたネ
ットワークの他の構成例を示す図である。

【図７】本発明のイーサネットスイッチ他の実施例の概
念図である。

【図８】図７に示したイーサネットスイッチを用いたネ
ットワークの構成例を示す図である。

【図９】従来のＬＡＮ接続装置としてのリピータの概念
図である。

【図１０】従来のイーサネットスイッチの概念図であ
る。

【図１１】従来のイーサネットスイッチのブロック図で
ある

【図１２】図１１に示したイーサネットスイッチの転送
先ポート検出部の構造を示す図である。

【図１３】図１１に示したイーサネットスイッチに用い
られる回線接続部の構造を示す図である。

【図１４】図１１に示すＬＡＮ接続装置におけるフレー
ム受信からフレーム送信までの動作を説明するための説
明図である。

【図１５】１００Ｍｂ／ｓＬＡＮポートを有する従来の
イーサネットスイッチのブロック図である。

【図１６】図１５に示したイーサネットスイッチの動作
上の問題点を説明するための説明図である。

【符号の説明】

３０２ イーサネットレシーバ ３０３ イーサネットトランスミッタ ３０５ 転送先ポート検出部 ３０６ 回線接続部 ７０２ １００Ｍｂ／ｓＬＡＮレシーバ ７０３ １００Ｍｂ／ｓＬＡＮトランスミッタ ７０４ 受信バッファ ７０５ 送信バッファ ７０６ 高速フレーム転送制御回路 ７０７ 転送先ポート情報保存バッファ ７０８ スイッチアービタ ７１０，７１１，７１２，７１３，７１４ バス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームの伝送速度が低速の複数のイー
   サネットポートと、フレームの伝送速度が高速の少なく
   とも１つのＬＡＮポートと、各ポート間のフレームの送
   受信を制御すべく複数のスイッチを有する回線接続部と
   を備えたイーサネットスイッチにおいて、各ポートの入
   力部に設けられ受信したフレーム全体を一時保存する受
   信バッファと、該受信バッファで受信したフレーム内の
   転送先ポートを示す情報を一時保存する転送先ポート情
   報保存バッファと、上記受信バッファから回線接続部を
   介して転送先ポートの送信バッファへのフレーム転送を
   高速で行う高速フレーム転送制御回路と、各ポートの出
   力部に設けられ上記受信バッファから回線接続部を介し
   て転送されたフレーム全体を一時保存する送信バッファ
   と、高速ＬＡＮポートからのフレーム転送を優先的に実
   行するように上記回線接続部のスイッチを制御するスイ
   ッチアービタとを備えたことを特徴とするイーサネット
   スイッチ。
2. 【請求項２】 上記イーサネットポートを伝送するフレ
   ームの伝送速度が１０Ｍｂ／ｓ以上で、上記ＬＡＮポー
   トを伝送するフレームの伝送速度が１００Ｍｂ／ｓ以上
   である請求項１記載のイーサネットスイッチ。