JPH10224376A - デジタル信号の双方向伝送用経路指定スイッチ - Google Patents

デジタル信号の双方向伝送用経路指定スイッチ

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JPH10224376A
JPH10224376A JP23501397A JP23501397A JPH10224376A JP H10224376 A JPH10224376 A JP H10224376A JP 23501397 A JP23501397 A JP 23501397A JP 23501397 A JP23501397 A JP 23501397A JP H10224376 A JPH10224376 A JP H10224376A
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ロバート、シンプソン
Neil Richards
ニール、リチャーズ
Peter Thompson
ピーター、トンプソン
Pascal Moniot
パスカル、モニオ
Coppola Marcello
マルチェロ、コポーラ
Vincent Cottignies
ビンセント、コティニィ
Pierre Dumas
ピエール、デュマ
Thierry Grenot
ティエリー、グルノー
Makoua David Mouen
ダビド、ムアン、マクア
Mourier Marc
マルク、ムーリエ
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STMicroelectronics Ltd Great Britain
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 ATMスイッチおよびシステムにとくに応用
できる経路指定スイッチを改良する。 【解決手段】 第1タイプは、セル伝送の一貫性を求め
るが、可変ビット伝送速度伝送を受け容れ、第2タイプ
は伝送セルのいくらかの喪失を受け容れる。各入力セル
が、第1タイプか、第2タイプかを決定し、第1バッフ
ァ容量のための所定のしきい値に達したならば、第1タ
イプの各入力セルをバッファ内にロードして、流れ制御
信号を選択した状態に設定して第1タイプのセルの入力
を阻止し、かつバッファ内の第2の種類のセルの数が所
定しきい値に達しないならば、第2タイプの各入力セル
をバッファ内にロードし、または所定しきい値に達した
ならば、第2タイプの各入力セルを棄てるように制御回
路39,40,41が働く。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル信号の伝
送用経路指定スイッチ、およびこの経路指定スイッチを
通るデジタル信号の切り替え方法に関する。とくに本発
明は、ATMスイッチと、ATMスイッチネットワーク
を動作させる方法に応用できる。
【0002】
【従来の技術】コンピュータの間のデータの分配、およ
び音声信号の伝送のための電気通信において、デジタル
形態でのデータ通信が一般に用いられている。分布コン
ピュータシステムがローカルエリアネットワーク(LA
N)を用いているが、より広いネットワークを得るため
の要求によって、コンピュータデータおよび伝統的な音
声トラフィックをサポートできる確実な電気通信ネット
ワークに対する需要が生じてきた。既存の電話ネットワ
ークは地球全体にわたって音声トラフィックを送るため
に設計されており、そのようなシステムは、送り手と受
け手の間の待ち時間が短くなるように狭い帯域幅で最適
にされているが、トラフィックはノイズおよびデータの
誤りに対して比較的影響されない。コンピュータ通信に
使用されてきたローカルエリアネットワークは比較的短
い距離にわたって一般に運用されてきたが、コンピュー
タデータのために比較的広い帯域幅を必要とする。この
場合にはデータは待ち時間には必ずしも敏感でないが、
データの誤りまたは脱落を避けなければならない。信号
ネットワークにおいて2つの通信要求を混合するため
に、広帯域統合サービス・デジタルネットワーク・シス
テムが提案されており、とくにデジタル信号の小さい自
己経路指定パケットを用いる非同期転送モード(AT
M)システムが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、改良
した経路指定スイッチと、ATMスイッチおよびシステ
ムにとくに応用できる経路指定スイッチのネットワーク
を通じてデータパケットを切り替える方法とを得ること
である。
【0004】この明細書で、デジタル信号の双方向伝送
のためのスイッチというのは、2つが一緒に接続された
ときに各々がデジタル信号を他方へ出力できるようなス
イッチを意味する。スイッチ1は、宛先として機能でき
るスイッチ2へ送られるデジタル信号の発信元として機
能でき、スイッチ2は宛先として機能するスイッチ1へ
送られるデジタル信号の発信元として機能できる。発信
元および宛先は、各スイッチの拡張されたネットワーク
における中間点とすることができる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも2
つのタイプの最低いくつかのデジタル信号セルを含むデ
ジタル信号の双方向伝送用経路指定スイッチであって、
第1のタイプは、セル伝送の一貫性を求めるが、可変ビ
ット伝送速度伝送を認め、第2のタイプは伝送における
セルのいくらかが喪失されることを認めるような、デジ
タル信号の双方向伝送用経路指定スイッチにおいて、こ
の経路指定スイッチは、入力セルを受けるための複数の
入力ポートと、出力セルを出力するための出力ポート
と、入力ポートにより受けられた後、および出力ポート
により出力される前に、各タイプのセルを複数個保持す
るために前記入力ポートおよび前記出力ポートに選択的
に接続できて、前記第1のタイプのセルのために第1の
留保しているバッファ容量を提供し、かつ前記第2のタ
イプのセルのために第2の留保しているバッファ容量を
提供するバッファ回路と、各入力セルが、前記第1のタ
イプか、前記第2のタイプかを決定し、前記第1のバッ
ファ容量のための所定のしきい値に達したならば、前記
第1のタイプの各入力セルを前記バッファ内にロードし
て、流れ制御信号を選択した状態に設定して前記第1の
タイプのセルの入力を阻止し、かつ前記バッファ内の前
記第2の種類のセルの数が前記第2のバッファ容量のた
めの前記所定のしきい値に達していないならば、前記第
2のタイプの各入力セルを前記バッファ内にロードし、
または前記第2のバッファ容量のための所定のしきい値
に達したならば、前記第2のタイプの各入力セルを棄て
るための制御回路とを有する、デジタル信号の双方向伝
送用経路指定スイッチ、を提供する。
【0006】好ましくは、前記制御回路は、前記バッフ
ァ回路中の前記第1のタイプのセルの数に対する第1の
しきい値と前記第2のタイプのセルの数に対する第2の
しきい値とを指示するためのしきい値記憶回路と、前記
バッファ回路に保持されている前記タイプの各々におけ
るセルの数を数えるためのカウント回路とを含み、前記
制御回路は、前記第1のタイプのセルのカウントが前記
第1のしきい値に達したときに流れ制御信号を提供し、
かつ各第2のタイプのセルのカウントが前記第2のしき
い値に依存する前記所定のしきい値に達したときに前記
第2のタイプのセルを棄てるように動作するようにす
る。
【0007】好ましくは、前記バッファ回路は、前記第
1のタイプと前記第2のタイプとの各々の複数のカテゴ
リに対して制御された数のセルを保持するために区画さ
れ、前記しきい値記憶回路と前記カウント回路とはそれ
ぞれ前記カテゴリの各々に対するそれぞれの値を提供す
るようにする。
【0008】好ましくは、前記カテゴリは前記第1およ
び前記第2のタイプの各々に対するセルのそれぞれ異な
った優先度に関連し、前記しきい値記憶回路および前記
カウント回路は、前記異なった優先度の各々に対するそ
れぞれの値を提供するようにする。
【0009】好ましくは、ネットワーク内の輻輳を避け
るように許可された経路を決定するために使用される各
入力ポートにそれぞれの指示を与える指示回路を各スイ
ッチが含み、入力される各セルはそれぞれ入力ポートの
指示を有し、前記カテゴリは前記指示の各々に対する前
記第1のタイプのセルのそれぞれのカテゴリを含み、前
記しきい値記憶回路と前記カウント回路とは各々前記第
1のタイプのセルの前記指示の各々に対するそれぞれの
値を提供するようにする。
【0010】好ましくは、前記制御回路は入力回路と出
力回路を含み、前記出力回路は、前記出力ポートにおい
て出力を待つセルの複数の行列を形成して、デジタル信
号セルおよび制御ビットを含む多ビットフレーム内の行
列から各セルを出力するために動作でき、前記入力回路
は、前記制御ビットに応答して各出力ポートおよび行列
の選択を制御するために動作できるようにする。
【0011】好ましくは、前記第2のタイプの各セルの
ための輻輳標識を含むために前記制御ビットは配置さ
れ、前記入力回路は前記輻輳標識に応答して、前記第2
のバッファ容量のための蓄積されているしきい値からの
オフセット値を決定することにより前記第2のタイプの
セルが棄てられる前記所定のしきい値を指示するように
する。
【0012】好ましくは、それぞれの出力ポートにおけ
る行列の長さに応答してカウントを提供するカウンタ手
段を含み、前記制御回路は前記カウントに応答して前記
第2のタイプのセルの廃棄を開始するようにする。
【0013】好ましくは、前記スイッチはデジタル信号
セルのための発信元および宛先として動作するために構
成され、前記第1のタイプの何れかのセルに対してスイ
ッチが輻輳しているときに、出力回路は流れ制御信号を
前記制御ビット中に含むために動作でき、前記流れ制御
信号は、発信元として動作するときにスイッチから出力
されるフレームに含まれて、宛先として動作するときは
前記第1のタイプのセルを有する一層のフレームの入力
を制限するようにする。
【0014】本発明は、少なくとも2つのタイプのデジ
タル信号セルを経路指定スイッチを通じて伝送する方法
において、第1のタイプは、セル伝送の一貫性を求める
が、可変ビット伝送速度伝送を受け容れ、第2のタイプ
は伝送においてセルがいくらか失われることを受け容れ
るような、少なくとも2つのタイプのデジタル信号セル
を経路指定スイッチを通じて伝送する方法において、こ
の方法は、複数の入力ポートに入力セルを受けること
と、出力ポートから出力セルを出力することと、入力ポ
ートにより受けられた後、および出力ポートにより出力
される前に、各タイプのセルを複数個バッファ回路に保
持することと、前記第1のタイプのセルのために第1の
留保バッファ容量を提供し、かつ前記第2のタイプのセ
ルのために第2の留保バッファ容量を提供することと、
各入力セルが、前記第1のタイプであるか、前記第2の
タイプであるかを決定することと、前記第1のバッファ
容量のための所定のしきい値に達したならば、前記第1
のタイプの各入力セルを前記バッファ内にロードして、
流れ制御信号を選択した状態に設定して前記第1のタイ
プのセルの入力を阻止し、かつ前記バッファ内の前記第
2のタイプのセルの数が前記第2のバッファ容量のため
の所定のしきい値に達していないならば、前記第2のタ
イプの各入力セルを前記バッファ内にロードし、または
前記第2のバッファ容量のための前記所定のしきい値に
達したならば、前記第2のタイプの各入力セルを棄てる
こととを備える、少なくとも2つのタイプのデジタル信
号セルを経路指定スイッチを通じて伝送する方法も提供
する。
【0015】好ましくは、前記バッファ回路中の前記第
1のタイプのセルの数に対する第1のしきい値と前記第
2のタイプのセルの数に対する第2のしきい値とを提供
することと、前記バッファ回路に保持されている前記タ
イプの各々のセルの数を数えることと、前記第1のタイ
プのセルのカウントが前記第1のしきい値に達した時に
流れ制御信号を提供し、かつ前記第2のタイプのセルの
カウントが前記第2のしきい値に達した時に前記第2の
タイプのセルを棄てることとを含むようにする。
【0016】好ましくは、第1のタイプのセルの複数の
カテゴリのカウントと、第2のタイプのセルの複数のカ
テゴリのカウントとに対して複数の別々のしきい値を提
供するようにする。
【0017】好ましくは、各入力ポートは、ネットワー
ク内の輻輳を避けるように許された経路を決定するた
め、用いられる入力ポートに従って入力される各セルを
指示するため、および前記第1のタイプのセルの各信号
のそれぞれのしきい値およびそれぞれのカウントを提供
するために使用するためのそれぞれの指示を有し、入力
される各セルはそれぞれ入力ポートの指示を有するよう
にする。
【0018】
【発明の実施の形態】ここで説明する実施例は、ATM
およびLAN相互接続およびバックボーンと、広帯域ネ
ットワーク・アクセスシステム(ATM PABXおよ
び切替え分配システムを含む)PC/ワ−クステーショ
ン端末アダプタカード、および住宅デジタルビデオに応
用できる複数の経路指定スイッチを含む。このシステム
は、デジタル信号の自己経路指定パケットを、ネットワ
ーク中の複数の経路指定スイッチを通じて送るために構
成される。各パケットは、各スイッチを通るパケットの
経路と、そのパケットの伝送の取扱いに求められる諸特
性との決定に用いられる制御ビットを含む多バイトフレ
ーム中にデータセルを有する。パケットは、パケットの
種々の伝送特性に対して求められる優先度に応じて変化
する種類のものとすることができる。音声トラフィック
などのいくつかの通信の場合には、優先度は一定のビッ
ト伝送速度(CBR)に対するものとすることができ
る。他の種類のトラフィックは、可変ビット伝送速度
(VBR)を許容できる。コンピュータ通信の場合は、
引き続くパケットの間の待ち時間または時間変動は重要
ではないことがあるが、データの誤りまたは喪失を避け
ることには最高の優先度を持たせることができる。その
ような通信の場合には、未知のビット伝送速度(UB
R)または利用可能な最良のビット伝送速度(ABR)
を、データ伝送のために受け入れることができる特性ま
たは好適な特性とすることができる。
【0019】ここで説明する実施例は、上記の種類の通
信のどれも取り扱うように構成され、各パケットは、パ
ケットの伝送を経路指定スイッチを通じてどのように取
り扱うかを決定する制御ビットを含む。経路指定スイッ
チは、ATMスイッチの素子として使用できる。
【0020】各経路指定スイッチは、パケットを入力お
よび出力するための複数の双方向ポートを、1つまたは
複数のポートにおいて出力を待つパケットの待ち行列を
形成する間に、パケットを保持するためのオンチップ・
バッファとともに有する。パケットは、複数のトラフィ
ック優先度のうちの1つに割り当てることができ、この
システムは、単一出力ポートに対する待ち行列に任意の
1つのパケットを置けるようにし(ユニキャスト)、ま
たは2つ以上の出力ポートの待ち行列に任意の1つのパ
ケットを置けるようにする(マルチキャスト)。経路指
定スイッチチップの管理は、経路指定スイッチの管理ポ
ートに接続される外部CPUチップにより制御できる。
これは、バッファ容量を各種のトラフィックに分配する
ために経路指定スイッチチップにおけるバッファスペー
スの割り当てを制御できる。セルの時間遅れの変動に対
するしきい値と、輻輳の場合に棄てるセルの優先度と
は、外部CPU制御を用いてチップで行うことができ
る。
【0021】本発明の経路指定スイッチの概略ネットワ
ークを、図1に示す。この例は、3つのATM端末装置
11、12、13を示す。それらのATM端末装置は、
デジタル形式の音声信号、ビデオ信号またはコンピュー
タデータ、またはそれらを任意に混合したものの入力お
よび出力のために構成できる。各端末装置は、双方向リ
ンク17によりそれぞれのインタフェース14、15、
16に接続される。各インタフェースは、ATMスイッ
チ機構20に接続される。この場合には、ATMスイッ
チ機構は、相互に接続された3つの経路指定スイッチ2
1、22、23を含む。各経路指定スイッチは、複数の
双方向直列リンクにより機構内の他のスイッチに接続さ
れる。各リンクは、4本のワイヤを有する。2本のワイ
ヤが、各向きにデータとストローブをそれぞれ伝える。
スイッチ機構中の経路指定スイッチのプログラミング
が、制御CPU25により制御される。その制御CPU
は、双方向リンク26により経路指定スイッチに接続さ
れる。各インタフェース14、15、16は、双方向直
列リンク27によりスイッチ機構中のスイッチ21、2
2、23に接続される。
【0022】図2は、1つの経路指定スイッチ21の簡
単にしたブロック線図を示す。これは、単一のチップデ
バイスで構成される。このチップデバイスは、複数のポ
ート30を有する。それらのポートは、各々出力/入力
リンクを構成する。各リンクは、2本の出力線31、3
2を有する。それらの出力線は、スイッチに入力される
データおよびストローブ信号のための直列データ経路を
構成する。スイッチにより受けられるデータパケット
は、セルバッファ・プール35を構成するメモリに保持
される。そのセルバッファ・プール35は、オンチップ
バス36によりポート30に接続される。入来パケット
を取り扱うための入力処理回路37に、各ポート30は
バスにより接続される。各ポートに、回路38が設けら
れる。その回路38は、関連するポート30により出力
されることを待っている、バッファ35に保持されてい
るプロセスの待ち行列を特定するためのものである。チ
ップは、システム・サービス回路39と、管理および制
御回路40と、セルプール制御回路41も含む。選択さ
れてチップを通じて伝送されるパケットの経路を決定す
るのに用いる経路指定表42が、チップのメモリに設け
られる。
【0023】任意のATMスイッチ機構中の経路指定ス
イッチを希望する任意の構成で接続できることを理解さ
れるであろう。ここで説明している例では、2つのイン
タフェースの間に順次接続できるスイッチの最大数は、
3である。他の実施例では、任意の2つのインタフェー
スの間に、他の数のスイッチを接続できる。
【0024】図3に、インタフェース14と15との間
のスイッチ21と23の1つの可能な接続を示す。この
場合には、各インタフェース14、15はフランス特許
出願第9604315号に記載されているようなものと
することができる。
【0025】他の経路指定スイッチまたは端末装置がイ
ンタフェースからデータパケットを受ける用意ができて
いないときに、データパケットを保持できるように各イ
ンタフェースには十分なRAM50が接続される。図3
に示す接続では、ATMセルがインタフェース14に供
給され、インタフェース14に接続されているRAM5
0に一時的に保持される。RAM50から出力されるセ
ルは、スイッチ21の選択された入力ポートに接続され
ているデータ経路51に沿って供給される。セルはスイ
ッチ21のプール35に保持され、その後で、スイッチ
21の選択された出力ポートからデータ経路52を介し
てスイッチ23の選択された入力ポートに出力される。
その後で、スイッチ23の選択された出力ポートの待ち
行列からインタフェース15に出力されるまで、セルは
スイッチ23のバッファ35に保持される。その後で、
別のATMスイッチネットワークまたは端末装置がイン
タフェース15からデータ経路54を介してセルを受け
るまで、セルはインタフェース15に接続されているR
AM50に保持される。
【0026】各パケットのビットフォーマットを図4に
示す。パケットは、62バイト長のフレームで構成され
る。フレームは、6バイト長の見出しと、この見出しの
後に続く52バイト長のATMセルとで構成される。そ
のATMセルは、パケットの伝送により行うべき通信を
表すデータを与える。フレームは、4バイト長の後書き
部を含む。
【0027】図4で、見出しを60で示し、データセル
を61で示し、後書き部を62で示す。一連の経路指定
スイッチを経由するパケットの伝送を通じて、見出しの
殆どは不変である。スイッチネットワークの入力側にお
いて、インタフェース14などのインタフェースにより
パケットに見出しが付けられる。見出しは、スイッチネ
ットワークを通じてのパケットの伝送時に使用するポー
トの選択と、伝送中にパケットに加えるべき取扱い諸特
性とを一般に決定する。しかし、後書き部62は、その
パケットの発信元となったばかりの経路指定スイッチに
おける輻輳を、伝送経路中の次の経路指定スイッチに指
示するために、各経路指定スイッチの出力ポートにおい
て付けられる。したがって、出力する経路指定スイッチ
の状態を指示するために、後書き部は引き続く各経路指
定スイッチによりパケットの出力時に変更される。
【0028】見出し60のフィールドは、次の通りであ
る。初めの2ビットをATと記し、アドレスのタイプを
表す。次の20ビットをPSIと記し、経路選択識別子
を表す。ATの値が1であれば、連続する3つの経路指
定スイッチに対して求められる出力ポートの明示のアド
レスを与えるためにPSIを用いる。ATが値0を有す
るならば、PSIの値を用いて暗黙アドレスを提供す
る。それについては、後で詳しく説明する。2ビットを
EPSと記す。明示アドレスしての場合に、その値を用
いてPSIの値を解釈する。留保ビットの後で、3つの
ビットをVFIと記す。それらのビットは仮想FIFO
識別子として機能するが、それらについては、各セルに
ついての出力待ち行列の選択において後で説明する。輻
輳の場合にCBRセルの廃棄を制御するために、2ビッ
トをCGTと記して輻輳しきい値を識別し、1ビットを
CGAと記して輻輳が起きた場合にとるべき動作を特定
し、他のビットをCGIと記し、伝送中にそのビットを
設定して輻輳が起きたことを確認できる。V2Vと記し
た16のビットが、入力インタフェース14と出力イン
タフェース15の間で協働して使用するためのインタフ
ェース=インタフェース・フィールドを形成する。通信
自体のデータは、中央のセル61を形成する。後書き部
62はCRCと記した4ビットを有する。それらのビッ
トは、インタフェースによる周期的冗長性検査のために
使用する。CLEと記した別の5ビットをセル喪失推定
子(bit loss estimator)として用
いる。この情報を、フランス特許出願第9604315
号に記載されているように、インタフェースにより送ら
れ、かつインタフェースにより受けられたセルの総数を
検査するためにインタフェース14、15が再び使用す
る。SPと記した1ビットは予備である。後書き部の残
りのビットは、輻輳が生じたときに1つの経路指定スイ
ッチから他の経路指定スイッチへのABRセルの流れを
制御する流れ制御目的のために使用する。それらのビッ
トのうちの22ビットをFCTと記し、流れ制御トーク
ンを形成する。Tiと記した残りのビットを用いて、流
れ制御ビットが2つの優先度のいずれに関係しているか
を特定するために用いる。
【0029】ポート選択 インタフェースまたは他の経路指定スイッチからある経
路指定スイッチのポートにパケットが入力されると、セ
ルを受けるか、棄てるかを決定するために、入力処理回
路37がパケットの前書き60のデータを解読する。受
けるものとすると、どのポートからセルを出力すべき
か、および選択したポートにどの待ち行列を使用すべき
か、を決定するために前書き情報を用いる。前記したよ
うに、ATの値が1であると、明示アドレス指定を用い
る。この場合には、PSI値が4つの出力ポート番号を
形成する。各番号は5ビットにより特定される。最初の
3つの番号を、図5に示す。各番号は、経路指定スイッ
チの連続する3つのステージのそれぞれのポート番号を
識別する。図5に示すように、連続する3つのステージ
識別子65、66、67の各々が、連続する経路指定ス
イッチの18の可能な出力ポートのそれぞれ1つを特定
する。図5に示す3つのステージ識別子65、66、6
7のどれが、連続する経路指定スイッチステージのどれ
に関連するかの判定がEPS値により決定される。EP
Sは、各経路指定スイッチに対するポインターとして機
能して、出力ポートを特定するためにPSI値のどの5
ビット要素をその経路指定スイッチが使用するかを指示
する。各スイッチング・ステップにおいて、あるスイッ
チから他のスイッチへ移動する際に、PSIの連続する
5ビット要素を指すように、EPS値1だけ減少させら
れる。各スイッチに対して求められる出力ポートを特定
するために、そのスイッチの入力処理回路37がPSI
の関連する要素を復号すると、それはPSIのその要素
をそのパケットを入力するために用いる入力ポートを指
示する値に置き換える。これにより、順方向フレームセ
ンダの特定が支援される。PSIの要素のうち、連続す
る3つの経路指定スイッチにより使用されない4番目の
要素は、出力インタフェースを通るセルの経路指定に用
いる。図6は、経路指定スイッチ71のポート70を選
択するための要素65の使用と、第2のステージスイッ
チ73の出力ポート72の選択のための要素66の使用
と、第3のステージスイッチ75の出力ポート74の選
択のための要素67の使用とを示す。
【0030】明示アドレス指定の上記の例の全てにおい
ては、PSIの値によって、セルが各経路指定スイッチ
のただ1つの出力ポートにおける待ち行列に置かれる結
果となり、したがってそのセルはユニキャストである。
【0031】ATが値0を持つ場合には、明示アドレス
指定が用いられる。この場合には、PSI標識の12ビ
ットのみが用いられ、それらのビットはスイッチの経路
指定表42中の場所のアドレスを指定する。経路指定表
42は、書込み可能なメモリを含む。そのメモリには、
制御CPU25から値がロードされている。図7に示す
ように、PSI値は経路指定表中の選択されたアドレス
を指示し、暗示タグ80が表からセルプール制御回路4
1に読出される。このタグのフォーマットを、図8に詳
しく示す。このタグは、12ビットを有する。ビット0
を、Fと記す。Fの値が0であればセルはマルチキャス
トにすべきであり、それによりセルは2つ以上の出力ポ
ートにおける待ち行列に置くべきである。Fの値が1で
あれば、セルはユニキャストで、セルはただ1つの出力
ポートにおける1つまたは複数の待ち行列に置かれる。
残りの19ビットは、それぞれの出力ポートを特定す
る。ビット1は、管理のためにのみ使用するポート0を
特定する。残りのビット2〜19は、データパケットの
出力のために使用するポート1〜18を特定する。タグ
のビット場所の値が1であると、その出力ポートを使用
すべきである。ビット場所の値が0であると、対応する
ポート場所を使用すべきでない。図9は、セルをユニキ
ャストにすべきであるように、暗黙タグ80の値がF=
1である位置を示す。この場合には、ビット場所15〜
19は、このパケットを入力した経路指定スイッチによ
り使用すべき出力ポートを特定する。ビット場所10〜
14は、ネットワーク中で使用される一連の経路指定ス
イッチ中の次の経路指定スイッチが、使用すべき出力ポ
ートを特定する。このようにして、暗黙タグは2つの連
続する経路指定スイッチが使用すべき出力ポートを特定
する。
【0032】待ち行列選択 入力される各セルのために求められた出力ポートを特定
したら、選択した出力ポートにおけるどの待ち行列にセ
ルを置くべきかを決定する必要がある。図10に示すよ
うに、スイッチ21などの各経路指定スイッチは19個
の出力ポート30を有する。ポート0は内部管理目的の
ために使用し、ポート1〜19はスイッチ機構を通じて
伝送されるメッセージのためのデータを通信するために
使用する。各出力ポート30は、F0〜F7と記した8
種類の優先度を取り扱うことができる。それらの異なっ
て記された各優先度のセルに対する待ち行列を、各ポー
トは持つことができる。優先度がF0であるセルが、よ
り低い優先度の待ち行列から取られたセルより優先して
出力ポートから出力されるように、優先度がF0である
セルは最高の優先度で処理される。各優先度F0〜F5
に対しては、ポートごとのただ1つの待ち行列が許され
る。それらの待ち行列の各々は、CBRセルまたはAB
Rセルを取り扱うことができる。しかし、各待ち行列は
同じ選択されたタイプのセルのみで構成される。優先度
F6とF7の各々は、F0〜F5と同様に、CBRセル
またはABRセルに対する1つの標準待ち行列を有す
る。ABRまたはCBRのために使用できる、優先度F
0ないしF7に対する各待ち行列は、流れ制御トークン
により制御されるトラフィック(たとえばABR)に割
り当てられ、または流れ制御されるのではなくて廃棄さ
れる、制御されないトラフィック(たとえばCBR)に
割り当てられる。制御されるトラフィックまたは制御さ
れないトラフィックが、どの優先度レベルを利用できる
かを指示する求められた値を待ち行列割当てレジスタ9
5に保持する制御CPU25が、それらのタイプのある
ものに対する各優先度レベルの割当てを制御する。レジ
スタ95は、制御されないトラフィックを2つ以上の優
先度レベルに細分する標識も含む。この例では、CBR
トラフィックは2種類の優先度レベルCBR0およびC
BR1を持つことができる。レジスタ95は、優先度F
0〜F7のうちどれがCBR0に割り当てられ、どれが
CBR1に割り当てられるかを指示する値を保持する。
このようにして、各フレームの前書き中の優先度標識
は、レジスタ95にロードされたデータと一緒に、トラ
フィックが制御されるか、制御されないか、または優先
度レベルがどれかを指示する。
【0033】優先度F6の場合には、制御されるABR
トラフィックに対してのみ追加の19の待ち行列F6.
0〜18を提供できる。それらの待ち行列の各1つは、
一連の経路指定スイッチ中の次の経路指定スイッチに対
して指定された出力ポートに対応する。同様に、優先度
F7の場合には、制御されるABRトラフィックに対し
てのみ追加の19の待ち行列F7.0〜18を提供でき
る。各待ち行列は、一連の経路指定スイッチ中の次の経
路指定スイッチに対して指定された出力ポートに対応す
る。待ち行列F6.0およびF7.0は、内部管理機能
のみを実行するパケットに対して用いられ、次のスイッ
チのポート0に対して指定される。待ち行列F6.0〜
18またはF7.0〜18の任意の1つに置かれるセル
は、ユニキャストであるABRセルのみとすることがで
きる。他の待ち行列は、ユニキャストまたはマルチキャ
ストにできる。ユニキャストであるABRセルが、一連
の経路指定スイッチ中の次の経路指定スイッチに対して
選択されたポートの暗黙タグ80(ビット位置10〜1
4)から指示を得ることを図9に関連して知った。した
がって、図9に示すタイプの暗黙タグを取り扱う経路指
定スイッチはどれも、現在の経路指定スイッチのために
どの出力ポートを使用するか、および次の経路指定スイ
ッチのためにどの出力ポートが求められるかを知る。し
たがって、そのタイプのセルを優先度F6.0〜18ま
たは優先度F7.0〜18に対して選択された待ち行列
に置くことができ、選択された待ち行列は、経路指定ス
イッチ列中の次のスイッチの出力ポートの選択された1
つに対して、とくに指定される。これにより、行の先頭
の阻止を避けることが支援される。言い換えると、優先
度がF6またはF7であるいくつかのセルを、輻輳が起
きている以後のスイッチの出力ステージを通じて伝送す
るように定めることができる。ある待ち行列の先頭にお
けるそのようなセルのいずれも、阻止されない以後の出
力ポートに宛てることができる他のセルの出力を阻止す
る。したがって、待ち行列は行の先頭のエントリにより
阻止される。優先度F6.0〜18およびF7.0〜1
8の各々に対して複数の別々の待ち行列を設けることに
より、各待ち行列を次の経路指定スイッチの特定の異な
る出力ポートに専用される。下流の輻輳していない出力
ポートに宛てられるそれらの待ち行列は、遅延なしに出
力できる。
【0034】待ち行列の選択は、図11に示すようにし
て決定される。見出し60からのVFI標識が、優先度
F0〜F7の1つに対応する数値を供給する。これは、
PSI値の復号に組合わされて、求められている出力ポ
ートの正しい選択と、選択された出力ポートにおけるい
くつかの可能な待ち行列F0〜F7のうちの正しい1つ
の正確な選択とを行えるようにする。見出しの復号によ
りセルが優先度6または7のユニキャストABRセル
で、次のスイッチ出力ポートの識別名が付されているこ
とを示したとすると、図9に示す暗黙タグから特定され
る次のスイッチ出力ポートに応じて、優先度F6.0〜
18または優先度F7.0〜18に対する19の可能な
待ち行列のうちの正しい1つにそれが加えられる。
【0035】したがって、各出力ポートは46の同時待
ち行列の可能性を持つことが分かるであろう。すなわ
ち、各優先度F0〜F5に対して1つの待ち行列、およ
び各優先度F6とF7に対して20の待ち行列である。
【0036】図10は、制御回路39、40、41が流
れ制御および輻輳制御に使用する、いくつかのカウンタ
およびしきい値記憶装置を含むことも示す。バッファ3
5内の異なるタイプのセルの数を数えるためにカウンタ
90が設けられる。バッファ35内の種々のタイプのセ
ルに対するしきい値を設定するために、記憶装置91が
設けられる。ポート当たりの待ち行列の長さに応答する
ために、カウンタ92が設けられる。カウンタ92によ
り示されたポート当たりの待ち行列の長さに対するしき
い値を設定するために、記憶装置93が設けられる。
【0037】また、流れ制御のためには、一連のスイッ
チ中の任意のスイッチをセルが通る向きを識別すること
が必要である。この例では、図3に示す直線チエーンに
沿う2つの異なる向きのセル伝送を各スイッチが取り扱
うことができる。それらの向きの1つを上向きと呼び、
他の向きを下向きと呼ぶ。したがって、ポート30は、
セルがそのポートを通じて伝送される向きに応じて、そ
れに対応した上向きポートまたは下向きポートとして識
別される。これについては、バッファ35の動作に関連
して一層詳しく説明する。各ポート30の指示を識別す
るために、上/下制御レジスタ94を設けて各ポートを
上向きポートまたは下向きポートとして識別し、セルが
入力されたポートの指定に応じて各セルは上セルまたは
下セルとしてバッファされる。
【0038】行の先頭の阻止の回避を、図12に更に示
す。この場合には、優先度がF6またはF7である入来
するセル100が1−1と記されているポートnにおけ
る適切な待ち行列FX.0〜FX.18に置かれる。そ
のポートは、ネットワーク中のステージmにおけるスイ
ッチの出力ポートである。出力ポート101は、ステー
ジm+1におけるスイッチの入力ポートに接続される。
ポートnにおける19の異なる待ち行列の各々が、ステ
ージm+1におけるスイッチのそれぞれ異なる出力ポー
トに向けられる。ステージm+1の出力ポートの何れか
1つが、輻輳を示すしきい値に達する待ち行列を有する
ものとすると、前記流れ制御トークンを用いる流れ制御
機構が動作させられて、ステージm+1からステージm
まで進んで、ステージm+1の関連するポートが空いた
ことを示すフレームを受けたことにより輻輳が解消され
るまで、ステージm+1の輻輳しているポートに宛てら
れている待ち行列FX.0〜FX.18のいずれも出力
すべきでないことをステージmにおけるスイッチに指示
する。
【0039】待ち行列を特定するための機構 ある出力ポートにおいて、各待ち行列についてバッファ
35中のセルを特定するやり方を、図13に示す。バッ
ファ35が1行ごとに1フレーム保持するように、バッ
ファ35は、62バイトの長さを有する。このバッファ
は、512行を保持できる。種々の行が出力できる状態
にあるセルを保持し、他の行がセルの入力を待つ空の行
である。それら空の行は、入力制御回路が使用する自由
アドレス待ち行列により指示される自由アドレスを有す
る。出力制御回路38とセルプール制御回路41とは、
図13に示すように書込み可能なメモリを含む。そのメ
モリは各ポートにおける各待ち行列についての待ち行列
記述子を与える、それぞれのメモリ表を各ポートごとに
含む。それらのメモリ領域を、ポート1ないし18にそ
れぞれ111ないし128と記す。メモリ領域129に
別々の管理待ち行列記述子が設けられ、メモリ領域13
0に別々の自由アドレス待ち行列記述子が設けられる。
待ち行列記述子のリストは各ポートごとに全体として類
似するから、ポート1に対するメモリ領域111につい
て説明することにする。これは、記述子のリストを含
む。優先度F0〜F5の各単一待ち行列について、1つ
の記述子131が設けられる。優先度F6については、
図10において言及した20の待ち行列の各々につい
て、20の記述子132が設けられる。同様に、優先度
S7の各待ち行列について、20の記述子133が設け
られる。メモリ領域111内の各記述子は、待ち行列ポ
インタのフロント135と、待ち行列ポインタのバック
136とを有する。第2の書込み可能なメモリ領域13
4−138が各ポートに設けられる。各メモリ領域13
4−138は、バッファ35の行場所に対応する行場所
を有する。図13で、メモリ領域134はポート1に関
連し、ポート18に対して設けられるメモリ領域138
まで、同様のメモリ領域が各ポートに対して設けられ
る。管理メモリ領域139が管理待ち行列記述子129
により特定され、自由アドレスメモリ領域140が自由
アドレス待ち行列記述子130により指示される。各メ
モリ領域134〜138および139、140の動作は
全体として類似しているから、ポート1に関連する領域
134について動作を説明することにする。フロント記
述子135はバッファ35中のセルであって、待ち行列
の先頭にあるセルに対応するメモリ領域134の行場所
を示す。それは、セルが出力されるときにその待ち行列
が取るべき最初のセルを特定する。フロントポインタ1
35により指示された領域134は、2番目に出力すべ
きセルをその待ち行列中に配置することを次のバッファ
行に指示する。待ち行列中に各セルが配置されると、メ
モリ領域130の対応する行がその待ち行列の次のセル
の場所を特定する。この動作は、待ち行列中の最後のセ
ルがバックポインタ136により配置されるまで続けら
れる。そのセルの場所はバッファ35中で特定できる
が、それ以上のセルがその待ち行列に付加されるまで
は、メモリ領域134の対応する行はその待ち行列中の
セルについての次のアドレスの指示を持たない。そのと
きには、バックポインタ136が調整される。ポート0
を通じて伝送される管理セルの待ち行列取扱いは、記述
子129とメモリリスト139により類似のやり方で取
り扱われる。同様に、バッファ35に入来するセルが使
用するバッファ35中の自由アドレスのリストが、記述
子130とリスト140により取り扱われる。
【0040】したがって、メモリ領域134〜138
は、各々がそれぞれ1つの出力ポートに対するものであ
る複数の結び付けられたリストを形成することが分かる
であろう。待ち行列中の引き続くセルの識別のスレッド
(thread)が各リスト134〜138におけるメ
モリ場所を通じて提供されるように、リスト中の各場所
は待ち行列中の次のセルにリンクを与える。メモリ領域
134〜138における各セル列を結び付けることによ
り、メモリ領域は仮想FIFOとして動作させられる。
【0041】各優先度F0〜F5に対して、待ち行列を
形成するセル識別子の単一のスレッドが各メモリ領域1
34〜138に存在することが分かるであろう。しか
し、優先度F6とF7に対しては、各メモリ領域134
〜138を通じて複数のスレッドが存在する。各メモリ
領域に対するその複数のスレッドは、各待ち行列F6.
0〜18とF7.0〜18の各々に対する個別のスレッ
ド、およびABRまたはCBRを保持する標準待ち行列
F6とF7とに対する個別のスレッドで構成される。待
ち行列F6.0〜18とF7.0〜18に対して存在す
る多数のスレッドの場合には、それらのリストで特定さ
れるセルはABRユニキャストセルで、メモリ領域13
4〜138のうち、セルを出力できる選択した1つの出
力ポートに対応するただ1つのメモリ領域でそれらのセ
ルが識別されるようにする。更に、多数のスレッドが同
じメモリ領域134〜138に存在する場合には、リス
トの各セルはそのメモリ領域における1つのスレッドに
おいて生ずるだけである。というのは、そのセルが、セ
ルを出力している現在のスイッチと、一連のスイッチ中
の次のスイッチとの両方に対してユニキャストだからで
ある。したがって、同じメモリ領域134〜138に保
持されている次のアドレスを探すのにあいまいさは生じ
ない。
【0042】優先度F0〜F5と、F6およびF7に対
する標準待ち行列(CBRまたはABRを保持する)の
場合には、同じセルを2つ以上の待ち行列に、およびそ
れにより2つ以上のスレッドに、同じセルを配置できる
ように、それらの待ち行列はマルチキャストセルを含む
ことができる。しかし、この場合には、同じセルを識別
する任意の複数のスレッドが、関連する出力ポートに対
応する種々のメモリ領域134〜138に配置される。
したがって、別々のメモリ領域134〜138に維持さ
れる別々のリストにより、どの待ち行列がセルをバッフ
ァ35から取り出させたかとは無関係に、正しい次のセ
ルを任意の待ち行列に配置させることが可能にされる。
【0043】バッファの区分 CBRおよびABRなどの、各種の特性を求める種々の
トラフィックを効果的に取り扱うためには、スイッチチ
ップ上のバッファスペースがただ1つのクラスのトラフ
ィックにより、または1つの特定のポートにより使用さ
れないようにすることが重要である。したがって、トラ
フィック自体内の輻輳と、任意の特定のポートにおける
輻輳とを監視して、任意の特定のタイプのセルに対し
て、スイッチが過負荷になったときまたはその状態に接
近したときに、CBRセルに対してはセル廃棄動作を、
またはABRセルに対しては流れ制御を開始する必要が
ある。異なるタイプのトラフィックの間でのバッファ容
量の配分を最適にするために、バッファ35内でいくつ
かの区分を行って、いくつかの指定されたタイプのパケ
ットの各々に保持されているセルの数の許容容量を制限
する。まず、区画150(図14)を定めて、このバッ
ファに保持できるCBRセルの最大数を指示する。その
区画内には、2つの別々の151、152が、それぞれ
記号CBR0およびCBR1が付けられているそれぞれ
異なる優先度のCBRセルに対して設定される。セル
が、高い優先度のCBR0セルまたはより低い優先度の
セルCBR1として保持されるように、CBRセルの入
力側でスイッチは、レジスタ95とVFI標識のプログ
ラミングに依存する種々の優先度を指定できる。区画1
50内の領域を153で記す。この領域は、CBR0指
定またはCBR1指定のセルにより使用できる重なり合
う領域を表す。バッファ35内の他の領域160は、A
BRセルに割り当てられる。前記したように、セルを上
セルまたは下セルと名付けることができる。ABRセル
の場合には、輻輳の結果として、下向きにスイッチをバ
ックするパケットの流れを制御するために、上向きに進
むパケットに流れ制御トークンが含まれる。同様に、下
向きに流れるパケットでは、同じスイッチまで上向きに
バックして流れるパケットを阻止するために流れ制御ト
ークンを使用する。同じスイッチで逆向きに同時に行わ
れる流れ制御によりひき起こされるデッドロックを避け
るためには、上向きと下向きに別々に流れるABRセル
の輻輳を調べる必要がある。この理由から、区画160
は、上向きと下向きのABR信号の別々のバッファ割り
当てを取り扱うために副区画を有する。優先度が0〜5
のABRセルと、優先度が6〜7であるABRセルにつ
いて輻輳を別々に監視することも有利である。この理由
から、区画160は、4つの別々の区画161、16
2、163および164を含む。それらの区画は、優先
度が0〜5の上向きのABRセル、優先度が6〜7の上
向きABRセル、優先度が0〜5の下向きのABRセ
ル、優先度が6〜7の下向きABRセルに対するそれら
の区画のしきい値まで保証されたバッファスペースを提
供する。区画161、162、163および164によ
り表されている任意のタイプのセルのために使用できる
他の重なり合う領域165が設けられる。区画161、
162、163および164の間には、それらのABR
セルの何れかが使用する重なり合う領域も設けられる。
区域161〜165の何れかに保持されているセルがそ
れらの区画に対して設定されているしきい値に達する
と、流れ制御トークンが作成されてそのタイプのセルが
スイッチバッファにそれ以上入力されることを制限す
る。しかし、流れ制御は瞬時に行うことはできないか
ら、制約された流れが実現されるようになるまでに時間
遅れが生ずることが避けられない。この理由から、流れ
制御トークンに応答する他のスイッチより前のスイッチ
へ経路を変更された任意のABRセルを取り扱うため
に、マージン区画166が設けられる。
【0044】図14のバッファ内に設定されている各区
画のセル容量は、図10に示す記憶装置91に保持され
ているそれぞれのしきい値保持値により決定される。そ
れらのしきい値は、制御CPU25により設定できる。
バッファ35の内容はカウンタ90(図10)により監
視され、記憶装置91に保持されているしきい値と比較
される。バッファ35に保持されているセルの数を全体
として監視することに加えて、カウントもポートごとに
行われる。各ポートは、3つのカウンタ(図10におけ
る92)を有する。1つのカウンタは、そのポートにお
ける待ち行列を形成するCBR0セルの総数のカウント
を与える。第2のカウンタが、そのポートにおける待ち
行列を形成するCBR1セルの総数のカウントを与え
る。各ポートのための第3のカウンタが、そのポートに
より出力されることを待っている優先度6および7のA
BRセルの総計した数をカウントする。それら3つのカ
ウンタの各々についてのしきい値カウントも、図10に
示す記憶装置93に保持される。総バッファ値またはポ
ートごとの値に対するカウントした値としきい値との比
較を用いて、スイッチの入力回路または出力回路に入来
セルまたは流れ制御トークンの出力の廃棄動作を開始さ
せてそれ以上のセルの到達を制限できる。ABR6セル
およびABR7セルの待ち行列の総合した長さをカウン
トするカウンタ82の場合には、これは2つの異なる優
先度の待ち行列を別々にカウントする必要はない。優先
度6は、優先度7より高い。したがって、優先度7のセ
ルの数に対するしきい値は、優先度6のセルの許された
数に対するしきい値より小さく設定される。総計が優先
度7のセルに対するしきい値に達すると、流れ制御トー
クンが直ちに出力されて、ABR優先度7のセルがその
ポートにそれ以上入力されることを禁止するから、カウ
ントが優先度6と優先度7との総計に対して設定された
カウントに達するまで、より多くの優先度6のセルを依
然として受けることができる。
【0045】流れ制御機構に起因するデッドロックを避
けるために、上記の例は上向きおよび下向きの制御され
た流れで動作する。バッファの上区画に保持されている
セルは、ネットワーク内の隣接するスイッチのバッファ
の上区画または下区画まで行くことができる。バッファ
の下区画に保持されているセルは、どれも隣接スイッチ
の下区画へ行かれるだけである。スイッチネットワーク
に接続されている入力インタフェースは、そのインタフ
ェースに接続されている第1のスイッチのバッファの上
領域に、セルを常に供給しなければならない。スイッチ
列の最後における出力インタフェースは、スイッチ列中
の最後のスイッチのバッファの下区画または上区画から
のセルを受けることができる。
【0046】ABRセルのための流れ制御 ABRの流れの禁止を開始しなければならないことを何
れかのカウンタが定めると、流れを制約する流れ制御ト
ークンがスイッチの出力回路により発生され、スイッチ
から出力されるパケットの後書き部の部分を構成する。
流れ制御トークンのフォーマットを、図15に示す。こ
れがスイッチネットワーク内でどのように作動するか
を、図16に概略的に示す。図16は、図3に示す構成
に対応する。この場合には、スイッチ21は特定のタイ
プのABRトラフィックに対して設定されたしきい値レ
ベル170を持ち、そのしきい値にはプール35に蓄積
されている関連するタイプのトラフィックが到達してい
る。図示の場合には、スイッチ21はスイッチ列中の次
のスイッチ23まで、そのタイプのそれ以上のトラフィ
ックを出力できない。その理由は、スイッチ23も、ス
イッチ23に対して設定されたしきい値レベル171に
到達した、その同じタイプのトラフィックに対するバッ
ファ内容をまた有するからである。したがって、スイッ
チ23から線172に沿ってスイッチ21まで戻る流れ
制御トークンは、スイッチ21に対する背圧を示して、
そのタイプのセルがスイッチ21からスイッチ23へそ
れ以上流れることを禁止する。スイッチ21にはそのタ
イプのセルが溢れているから、それも流れ制御トークン
を生じ、それにより背圧を線173に沿って入力インタ
フェース14に指示する。これにより、背圧が除かれる
まで、インタフェース14はその指定されたタイプのそ
れ以上のセルの送りを禁止される。その間に、インタフ
ェース14に到達するそれ以上のATMセル175が、
インタフェース14に組合わされているRAM50に保
存される。RAM50は、プログラムされたしきい値1
6を持つことができるが、スイッチネットワークがイン
タフェースからそれ以上のセルを取ることができるま
で、RAM50がそれらのセルを保存できるように、R
AM50の内容は図示のようにレベル177を超えな
い。
【0047】流れ制御トークンのビットフォーマット
を、図15に示す。Tiと記す最初のビット180はセ
レクタビットとしてのみ使用される。このビットについ
ては、後で説明する。次の18ビット181は、ポート
1〜18の何れか1つに対する優先度F6の場合の待ち
行列の総計長さ、またはそのポートにおける優先度F7
に対する待ち行列長さの総計を基にして、ポートの何れ
かにおけるポート輻輳を指示するために用いられる。T
iが値0にセットされると、ビット1〜18により示さ
れるポートごとの制御が優先度F6の総計待ち行列長さ
に関連する。Tiが値1にセットされると、ビット1〜
18は優先度F7の総計待ち行列長さに対するそれぞれ
のポートにおける輻輳を示す。
【0048】図15に示す次のビット182は、優先度
がF6またはF7であるマルチキャストABRセルに対
するバッファ区画内の輻輳を示すために用いられる。ま
た、セレクタビット180によりセットされた値は、ビ
ット182が優先度がF6またはF7に対する輻輳に関
連するかどうかを判定する。図10を参照して述べたカ
ウンタ90は、バッファに保持されている優先度がF6
とF7であるマルチキャストABR信号のためのカウン
タを含むが、図14には別々の区画は示していない。そ
れらのマルチキャストカウントに対するしきい値も、し
きい値記憶装置91でセットされる。輻輳および流れ制
御のために使用する全てのカウンタは、バッファがそれ
ぞれのタイプの新しいセルを入力して、それを特定の待
ち行列に割り当てるにつれて、カウントを1だけ増加す
るために構成される。
【0049】図15に示す次のビット183は、図14
に示すバッファの区画162または164に保持されて
いる優先度6と7のABRセルの数に対して、輻輳が起
きるかどうかを示す。最後のビット184を用いて、図
14に示すバッファの区画161と163に保持されて
いる優先度0〜5のABRセルの数に対して、輻輳が起
きるかどうかを示す。各ビット182、183および1
84の場合には、上向きまたは下向きに動いているセル
を識別する必要がある。優先度がF6またはF7である
マルチキャストABR信号の場合には、上向きと下向き
における適切なセルに対して別々のカウントが保持され
る。ビット場所182、183および184に保持され
ている値は、図10のバッファ94に保持されて、輻輳
が上向きまたは下向きのセルに生じているかどうかを識
別する値に依存して、上向きまたは下向きのセルに適用
される。
【0050】CBR輻輳制御 CBRトラフィックの場合には、バッファ35またはポ
ート30の何れかにおいて検出されるどのような輻輳に
よっても、各パケットの見出し60中の情報により決定
される何らかの輻輳制御が行われる結果となる。これ
を、見出しの関連する部分を示す図17を参照して説明
する。その図で、ビット12と13はCGT値を示す。
これの動作を、図18を参照して説明する。CGT値
は、バッファ35またはポート30に対してセットされ
たしきい値からのオフセット値を示す。図18に示すよ
うに、CGT値は0、1、2または3にできる。CGT
=0であると、ポートごとのオフセット値は4であり、
スイッチバッファごとのオフセット値は8である。CG
T=1であると、ポートごとのオフセット値は8であ
り、スイッチバッファごとのオフセット値は16であ
る。CGT=2であると、ポートごとのオフセット値は
16であり、スイッチバッファごとのオフセット値は3
2である。CGT=3であると、ポートごとのオフセッ
ト値は32であり、スイッチバッファごとのオフセット
値は64である。これは、CGTセルのポートごとのカ
ウントが、ポートごとのカウントまたはバッファ区画内
で設定されたカウントに対して設定されているしきい値
からのオフセット値に達したとすると、何らかの形の輻
輳動作が求められる。行われる動作のタイプは、図17
に示すCGAビットにより設定された値に依存する。C
GAの値が0であれば、セルを棄てなければならない。
それ以上のセルは隣接するスイッチから到達することが
あり、入力される各セルを同じやり方で試験して、その
セルをスイッチバッファに受けさせるべきか、棄てるべ
きかを調べる。しかし、CGA=1で、しきい値からの
オフセットに今到達したことをCGA値が示したとする
と、前へ伝送するためにセルがスイッチバッファに受け
容れられるが、図17においてビット位置15における
CGI標識が値1にセットされる。その後は、そのタイ
プのセルの経路が殆ど輻輳していることを指示するよう
に、そのビットはスイッチ機構を通るパケットの伝送の
残りの間不変のままである。
【0051】スイッチのレイアウト スイッチのレイアウトのより詳しいブロック線図を、図
19に示す。類似の部分には、先の図に示した部分に付
した番号と同じ番号を付けた。この場合には、入力動作
を図の左側に示し、同じポートからの出力動作を図の右
側に示すために、各ポート30を分割した。これは、複
数の入力バッファ190を有する。各入力バッファは、
全体のフレームを保持するための容量を有する。フレー
ムの見出しからのデータが線191に沿って入力制御回
路192に供給されて、セルバッファプール35内の書
込みアドレスを決定するように、管理回路40は入力バ
ッファに保持されている各フレームの復号を制御する。
その書込みアドレスは、自由アドレス待ち行列140か
ら決定される。書込むべきデータは、各フレームのデー
タ部61から線193を介してセルバッファプールに供
給される。暗黙アドレッシングを用いるセルの場合に
は、入力制御回路192は経路指定表42に対して双方
向接続される。フレーム全体を保持する容量を各々有す
る出力バッファ195に、出力制御回路196の制御の
下にデータがロードされる。出力制御回路196は、管
理待ち行列139に応答して読出しアドレスをバッファ
35に供給し、線197に読出されたデータが適切な出
力バッファ195にロードされる。出力制御回路196
は、入力バッファ190により受けられた入力データか
ら取り出された流れ制御トークンも線199を介して受
ける。線199を介して受けた流れ制御トークンに応答
して、出力制御回路196は選択されたタイプのセルが
出力バッファ195からそれ以上出力されることを禁止
できる。入力回路192と出力制御回路196はカウン
タ90と92に接続され、流れ制御トークンを発生する
必要があれば、出力バッファ195から出力されるフレ
ームの後書き部に含ませるように、それらを出力制御回
路196から線200に出力できる。管理回路40は、
制御CPU25と試験ポート202とに接続するために
ポート201を含む。
【0052】デッドロックの回避を記述する上の例は、
上および下と呼ばれる2つの逆向きを持つ直線チエーン
に関連する。しかし、本発明は、図20に示す他の種類
のネットワークに応用できる。図20に示すネットワー
クでは、図2または図19を参照して説明したスイッチ
に各々類似する複数のスイッチが、非直線的な構成で接
続される。図20に示す例では、3つの同様なインタフ
ェース14の間に、3つのスイッチ210、211、2
12が接続される。各スイッチは複数のポートを有する
が、簡単にするためにのみ各スイッチにはポートを4つ
示している。たとえば、スイッチ210ではポートをS
11、S12、S13、S14で記している。各ポート
は双方向ポートであって、そのポートを通じて入力信号
を受けたり、出力信号を与えたりできる。デッドロック
を避けるためには、各スイッチが図10に示すレジスタ
94に類似するレジスタを含んで、各入力ポートにそれ
ぞれのタイプまたは向きを指示する必要がある。ネット
ワークの複雑さに応じて、複数(たとえば、2つ、3つ
またはそれ以上)のタイプまたは向きを指定せねばなら
ず、各タイプまたは各向きは指令されたシーケンスの1
つの部分を形成する。これは、図1の制御CPU25に
より決定され、各スイッチの対応するレジスタ94にプ
ログラムされる。入力ポートの指定された各タイプまた
は指定された各向きに対する指令されたシーケンスが一
度指定されると、各スイッチはシーケンスの指令に従っ
てセルを出力できるだけである。ポートを通じて入力さ
れる各セルは、セルが入力された入力ポートの指定に対
応するタイプのセルとして指定される。図14のバッフ
ァを変更して、指定される入力ポートの各向きまたは各
タイプに別々のカテゴリを与えるように、ポートに対し
て指定された各タイプまたは各向きに対応する別々のカ
テゴリでバッファは区画される。そうすると、各スイッ
チは指定されたタイプのみのセルを、指令されたシーケ
ンスのタイプまでカウンタを動作させない隣接スイッチ
の入力ポートに出力できる。たとえば、図20のスイッ
チ210の、セルをスイッチ211の入力ポートS21
に出力する出力ポートS13について考えることにす
る。出力ポートS13は、出力を希望しているセルに指
定されたタイプまたは向きを確認する。入力ポートS2
1が、指令されたシーケンス内の同じ位置にタイプまた
は指示を有するか、指令シーケンス内を更に進められる
ものとすると、出力ポートS13はスイッチ211の指
定された入力ポートS21に対してそうできるだけであ
る。特定のタイプまたは特定の指定された向きを有する
任意のセルの出力を、シーケンス内の、セル自体の指定
と同じ位置において、指令されたシーケンスの任意の部
分を形成する受け入力ポートまで、またはシーケンスに
沿って一層進まされる指定を持つ入力ポートまで、出力
できるが、シーケンス内の出力セルの指定に関して決し
て逆行しない。上の諸条件に適合する指定されたタイプ
または指定された向きの入力のみに指定されたタイプま
たは向きのセルを出力するように、各スイッチの出力ポ
ートと入力ポートとの間の接続が拘束されるように、図
20に示す各スイッチは構成される。
【0053】本発明は、以上説明した例の詳細事項に限
定されるものではない。たとえば、スイッチの任意の組
合わせを適切な入力インタフェースと出力インタフェー
スとの間でネットワークに相互接続できる。このスイッ
チネットワークを通る経路指定を決定するための見出し
情報を修正して、ネットワーク中の異なる数のスイッチ
に必要な情報を提供できる。より広い帯域幅の接続をネ
ットワーク内の接続されているスイッチの間に設けるた
めに、連続するリンクを図20に示すように接続して、
隣接する2つのスイッチにおける選択したリンクの間に
広い帯域幅のバスを提供できる。そのような群にまとめ
た接続を、図21のスイッチ21と22の間に符号20
2で示す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のATMスイッチシステムのブロック線
図である。
【図2】図1のシステムに使用するための経路指定スイ
ッチのブロック線図である。
【図3】図1に示すシステムの2つの経路指定スイッチ
を通る通信路を概略的に示す。
【図4】図1のシステムで使用する1つのセルフレーム
のフォーマットを示す。
【図5】図4のフレームの一部の動作を示す。
【図6】図5に示すフレームの一部の動作を更に詳しく
示す。
【図7】図5に示すフレームの一部の代わりの動作を更
に詳しく示す。
【図8】図7に示すフレームの一部の他の動作を更に詳
しく示す。
【図9】図7に示すフレームの一部の代わりの動作を示
す。
【図10】図2の経路指定スイッチのための待ち行列シ
ステムを示す。
【図11】図10の待ち行列の形成において図4のフレ
ームの他の一部の動作を示す。
【図12】図10の待ち行列の動作の一層の詳細を示
す。
【図13】図10の待ち行列を特定するために使用する
メモリシステムを示す。
【図14】図2で使用するメモリのためのメモリ区画を
示す。
【図15】流れ制御に使用する図4のフレームフォーマ
ットの部分を示す。
【図16】図15の流れ制御トークンが動作していると
きの図2の構成を概略的に示す。
【図17】輻輳を制御するために使用する図4のフレー
ムの他の部分を示す。
【図18】図17の輻輳制御の動作の一層の詳細を示
す。
【図19】図2の経路指定スイッチの一層の詳細を示す
ブロック線図である。
【図20】本発明のスイッチのネットワークにおける許
されている接続のやり方を示す。
【図21】図2に示すタイプの2つの経路指定スイッチ
の間の代わりの相互接続を示す。。
【符号の説明】
11、12、13 端末装置 14、15 インタフェース 20 ATMスイッチ機構 21、22、23、210、211、212 経路指定
スイッチ 25 制御CPU 30 ポート 35 セルバッファ 37 入力処理回路 38 出力待ち行列回路 39 システムサービス回路 40 管理および制御回路 41 セルプール制御回路 50 RAM 51 データ経路 90、92 カウンタ 91、93 記憶装置 94 レジスタ 190 入力バッファ 192 入力制御回路 195 出力バッファ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ニール、リチャーズ イギリス国サマーセット、チェダー、オー ルド、ステーション、クローズ、11 (72)発明者 ピーター、トンプソン イギリス国ウェールズ、ニューポート、ラ ンスウイー、ロード、64 (72)発明者 パスカル、モニオ フランス国ベルナン、クロ、ド、ミシュリ エール、153 (72)発明者 マルチェロ、コポーラ イタリア国トラパニ、ビア、ミケーレ、ア マリ、47 (72)発明者 ビンセント、コティニィ フランス国シャトウー、ボワ、ポワゾニエ ール、9セ、アパルト、50 (72)発明者 ピエール、デュマ フランス国セーブル、リュ、デ、ビネル、 32 (72)発明者 ティエリー、グルノー フランス国クラマール、シテ、レズニエ、 1 (72)発明者 ダビド、ムアン、マクア フランス国ナンテール、リュ、ド、サン、 クロー、110 (72)発明者 マルク、ムーリエ フランス国ブローニュ、リュ、ド、ロン、 プレ、40

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも2つのタイプの最低いくつかの
    デジタル信号セルを含むデジタル信号の双方向伝送用経
    路指定スイッチであって、第1のタイプは、セル伝送の
    一貫性を求めるが、可変ビット伝送速度伝送を認め、第
    2のタイプは伝送におけるセルのいくらかが失われるこ
    とを認めるような、デジタル信号の双方向伝送用経路指
    定スイッチにおいて、 この経路指定スイッチは、 入力セルを受けるための複数の入力ポートと、 出力セルを出力するための出力ポートと、 入力ポートにより受けられた後、および出力ポートによ
    り出力される前に、各タイプのセルを複数個保持するた
    めに前記入力ポートおよび前記出力ポートに選択的に接
    続できて、前記第1のタイプのセルのために第1の留保
    しているバッファ容量を提供し、かつ前記第2のタイプ
    のセルのために第2の留保しているバッファ容量を提供
    するバッファ回路と、 各入力セルが、前記第1のタイプか、前記第2のタイプ
    かを決定し、前記第1のバッファ容量のための所定のし
    きい値に達したならば、前記第1のタイプの各入力セル
    を前記バッファ内にロードして、流れ制御信号を選択し
    た状態に設定して前記第1のタイプのセルの入力を阻止
    し、かつ前記バッファ内の前記第2の種類のセルの数が
    前記第2のバッファ容量のための前記所定のしきい値に
    達していないならば、前記第2のタイプの各入力セルを
    前記バッファ内にロードし、または前記第2のバッファ
    容量のための所定のしきい値に達したならば、前記第2
    のタイプの各入力セルを棄てるための制御回路とをそな
    えた、デジタル信号の双方向伝送用経路指定スイッチ。
  2. 【請求項2】請求項1記載の経路指定スイッチにおい
    て、 前記制御回路は、 前記バッファ回路中の前記第1のタイプのセルの数に対
    する第1のしきい値と前記第2のタイプのセルの数に対
    する第2のしきい値とを指示するためのしきい値記憶回
    路と、 前記バッファ回路に保持されている前記タイプの各々の
    セルの数を数えるためのカウント回路とを含み、 前記制御回路は、 前記第1のタイプのセルのカウントが前記第1のしきい
    値に達したときに流れ制御信号を提供し、かつ前記第2
    のタイプのセルのカウントが前記第2のしきい値に依存
    する前記所定のしきい値に達したときに前記第2のタイ
    プのセルを棄てるように動作する経路指定スイッチ。
  3. 【請求項3】請求項2記載の経路指定スイッチにおい
    て、 前記バッファ回路は、 前記第1のタイプと前記第2のタイプとの各々の複数の
    カテゴリに対して制御された数のセルを保持するために
    区画され、前記しきい値記憶回路と前記カウント回路と
    は各々各前記カテゴリに対するそれぞれの値を提供する
    経路指定スイッチ。
  4. 【請求項4】請求項3記載の経路指定スイッチにおい
    て、 前記カテゴリは、 前記第1のタイプのセルと前記第2のタイプのセルとの
    それぞれ異なる優先度に関連し、前記しきい値記憶回路
    および前記カウント回路とは前記異なる優先度の各々に
    対するそれぞれの値を提供する経路指定スイッチ。
  5. 【請求項5】請求項3または4記載の経路指定スイッチ
    において、 ネットワーク内の輻輳を避けるために許可された経路を
    決定するために使用される各入力ポートにそれぞれの指
    示を与える指示回路を各スイッチが含み、入力される各
    セルはそれぞれ入力ポートの指示を有し、前記カテゴリ
    は各前記指示に対する前記第1のタイプのセルのそれぞ
    れのカテゴリを含み、前記しきい値記憶回路と前記カウ
    ント回路とは各々前記第1のタイプのセルの各前記指示
    に対するそれぞれの値を提供する経路指定スイッチ。
  6. 【請求項6】請求項3ないし5の何れか1つに記載の経
    路指定スイッチにおいて、 各前記カテゴリのみにあるバッファ容量を割当てるた
    め、および2つ以上のカテゴリにより共有されるあるバ
    ッファ容量を割当てるために前記バッファ回路が区分さ
    れる経路指定スイッチ。
  7. 【請求項7】請求項2ないし6の何れか1つに記載の経
    路指定スイッチにおいて、 前記第1のしきい値に達したことを指示するために前記
    第1のタイプのセルのソースによる流れ制御信号の入力
    前に前記セルから出力される前記第1のタイプのなお一
    層のセルを受け入れるために、前記第1のタイプのセル
    に対する前記第1のしきい値を越える限られたあふれ容
    量を提供するために前記バッファ回路は区画される経路
    指定スイッチ。
  8. 【請求項8】請求項1ないし7の何れか1つに記載の経
    路指定スイッチにおいて、 前記制御回路は、入力回路と出力回路を含み、 前記出力回路は、前記出力ポートにおいて出力を待つセ
    ルの複数の行列を形成して、デジタル信号セルおよび制
    御ビットを含む多ビットフレーム内の行列から各セルを
    出力するために動作でき、 前記入力回路は、前記制御ビットに応答して各出力ポー
    トおよび行列の選択を制御するために動作できる経路指
    定スイッチ。
  9. 【請求項9】請求項8記載の経路指定スイッチにおい
    て、 前記第2のタイプの各セルのための輻輳標識を含むため
    に前記制御ビットは配置され、前記入力回路は前記輻輳
    標識に応答して、前記第2のバッファ容量のための蓄積
    されているしきい値からのオフセット値を決定すること
    により前記第2のタイプのセルが棄てられる前記所定の
    しきい値を指示する経路指定スイッチ。
  10. 【請求項10】請求項8記載の経路指定スイッチにおい
    て、 それぞれの出力ポートにおける行列の長さに応答してカ
    ウントを提供するカウンタ手段を含み、前記制御回路は
    前記カウントに応答して前記第2のタイプのセルの廃棄
    を開始する経路指定スイッチ。
  11. 【請求項11】請求項8記載の経路指定スイッチにおい
    て、 それぞれの出力ポートにおける待ち行列の長さに応答し
    てカウントを提供するカウンタ手段を含み、前記制御回
    路は前記カウントに応答して前記第1のタイプのセルの
    入力を制限する流れ制御信号を供給する経路指定スイッ
    チ。
  12. 【請求項12】請求項8記載の経路指定スイッチにおい
    て、 前記スイッチはデジタル信号セルのための発信元および
    宛先として動作するために構成され、前記第1のタイプ
    の何れかのセルに対してスイッチが輻輳しているとき
    に、出力回路は流れ制御信号を前記制御ビット中に含む
    ために動作でき、前記流れ制御信号は、発信元として動
    作するときにスイッチから出力されるフレームに含まれ
    て、宛先として動作するときは前記第1のタイプのセル
    を有する一層のフレームの入力を制限する経路指定スイ
    ッチ。
  13. 【請求項13】少なくとも2つのタイプのデジタル信号
    セルを経路指定スイッチを通じて伝送する方法におい
    て、 第1のタイプは、セル伝送の一貫性を求めるが、可変ビ
    ット伝送速度伝送を認め、第2のタイプは伝送において
    セルがいくらか失われることを認めるような、少なくと
    も2つのタイプのデジタル信号セルを経路指定スイッチ
    を通じて伝送する方法において、この方法は、複数の入
    力ポートに入力セルを受けることと、出力ポートから出
    力セルを出力することと、入力ポートにより受けられた
    後、および出力ポートにより出力される前に、各タイプ
    のセルを複数個バッファ回路に保持することと、前記第
    1のタイプのセルのために第1の留保バッファ容量を提
    供し、かつ前記第2のタイプのセルのために第2の留保
    バッファ容量を提供することと、各入力セルが、前記第
    1のタイプであるか、前記第2のタイプであるかを決定
    することと、前記第1のバッファ容量のための所定のし
    きい値に達したならば、前記第1のタイプの各入力セル
    を前記バッファ内にロードして、流れ制御信号を選択し
    た状態に設定して前記第1のタイプのセルの入力を阻止
    し、かつ前記バッファ内の前記第2のタイプのセルの数
    が前記第2のバッファ容量のための所定のしきい値に達
    していないならば、前記第2のタイプの各入力セルを前
    記バッファ内にロードし、または前記第2のバッファ容
    量のための前記所定のしきい値に達したならば、前記第
    2のタイプの各入力セルを棄てることとを備える、少な
    くとも2つのタイプのデジタル信号セルを経路指定スイ
    ッチを通じて伝送する方法。
  14. 【請求項14】請求項13記載の方法において、 前記バッファ回路中の前記第1のタイプのセルの数に対
    する第1のしきい値と前記第2のタイプのセルの数に対
    する第2のしきい値とを提供することと、前記バッファ
    回路に保持されている前記タイプの各々のセルの数を数
    えることと、前記第1のタイプのセルのカウントが前記
    第1のしきい値に達した時に流れ制御信号を提供し、か
    つ前記第2のタイプのセルのカウントが前記第2のしき
    い値に達した時に前記第2のタイプのセルを棄てること
    とを含む方法。
  15. 【請求項15】請求項14記載の方法において、 第1のタイプのセルの複数のカテゴリのカウントと、第
    2のタイプのセルの複数のカテゴリのカウントとに対し
    て複数の別々のしきい値を提供する方法。
  16. 【請求項16】請求項14または15記載の方法におい
    て、 各入力ポートは、ネットワーク内の輻輳を避けるために
    許された経路を決定するため、用いられる入力ポートに
    従って入力される各セルを指示するため、および前記第
    1のタイプのセルの各信号のそれぞれのしきい値および
    それぞれのカウントを提供するために使用するためのそ
    れぞれの指示を有し、入力される各セルはそれぞれ入力
    ポートの指示を有する方法。
  17. 【請求項17】請求項13ないし16の何れか1つに記
    載の方法において、 前記バッファに保持されているセルはそれぞれの出力ポ
    ートにおける複数の行列を形成し、行列の長さの別々の
    カウントが、バッファに保持されているセルの数のカウ
    ントに加えて維持され、両方の種類のカウントに応答し
    て流れ制御信号の発生とセルの廃棄とを行う方法。
  18. 【請求項18】請求項13ないし17の何れか1つに記
    載の方法において、 各デジタル信号セルは、制御ビットを含む多ビットフレ
    ームの部分を形成し、流れ制御信号がセルの出力時に前
    記制御ビット中に形成されて、前記第1のタイプのセル
    に対する前記スイッチにおける輻輳を指示する方法。
  19. 【請求項19】請求項18記載の方法において、 前記バッファ中のセルが、前記出力ポートにおける出力
    を待つ複数の行列を形成し、セルに対する輻輳を指示す
    る行列の、前記セルと同じタイプのセルの宛先から流れ
    制御信号が受けられたならば、任意の1つの行列からの
    セルの出力を禁止する方法。
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