JPH1084368A - アップリンク付きスイッチングハブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アップリンクからのデータ転送のために共有
バス周りのハードウェアに負担をかけないアップリンク
付きスイッチングハブを提供する。 【解決手段】 各普通速ポート１〜Ｎの送信処理部１２
１〜１２ｎ及び受信処理部１１１〜１１ｎを共有バス１
９により相互接続すると共に共有バス１９にアップリン
クポートの送信処理部１５を接続し、アップリンクポー
トの受信処理部１６を信号線２１１〜２１ｎにより各普
通速ポートの送信処理部１２１〜１２ｎに接続し、各普
通速ポートの受信データは受信処理部１１１〜１１ｎか
ら各普通速ポートの送信処理部１２１〜１２ｎ及びアッ
プリンクポートの送信処理部１５へ共有バス１９を時分
割使用して転送し、アップリンクポートの受信データは
受信処理部１６から普通速ポートの送信処理部１２１〜
１２ｎへ信号線２１１〜２１ｎを介して普通速ポートの
伝送速度で転送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、共有バス方式のア
ップリンク付きスイッチングハブに係り、特に、アップ
リンクからのデータ転送のために共有バス周りのハード
ウェアに負担をかけないアップリンク付きスイッチング
ハブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のイーサネットに代表されるＬＡＮ
は、メディア共通型であり、端末数が増えると１端末当
たりの伝送容量が小さくなる。この問題を解決するもの
として、最近、スイッチングハブが注目を集めている。
スイッチングハブでは、フレームの宛先を読み取り、該
当するポートのみにフレームを転送するため、複数組の
通信を同時に実現でき、ネットワークを容易に高速化す
ることができる。

【０００３】一方、イーサネットの伝送速度を１０倍の
１００Ｍｂｐｓに上げる１００Ｍイーサネット（１００
Ｍイーサと略す）がネットワークの高速化の有効な手段
として注目されている。最近では、超高速ネットワーク
実現のため、１００Ｍイーサポートを複数持つスイッチ
ングハブも発表されている。

【０００４】このようなスイッチングハブにおけるスイ
ッチング方式の一つとして、共有バス方式がある。共有
バス方式は、構成が簡単であることやマルチキャスト転
送が容易に実現できる等の利点がある。

【０００５】図５に共有バス方式を用いたスイッチング
ハブの一般的なハードウェア構成例を示す。この例で
は、１００ＭイーサのポートがＮ個ある場合について示
している。図示されるように、スイッチングハブは、各
ポート１〜Ｎに対応して、１００Ｍイーサ受信処理部１
１１〜１１ｎ（この符号の下１桁１〜ｎはポート１〜Ｎ
に対応する；以下同じ）、１００Ｍイーサ送信処理部１
２１〜１２ｎ、送信バッファ１３１〜１３ｎ、１００Ｍ
イーサ送受信部１４〜１４ｎが設けられている。１００
Ｍイーサ受信処理部１１１〜１１ｎ及び１００Ｍイーサ
送信処理部１２１〜１２ｎは共有バス１９によって互い
に接続されている。共有バス１９は各ポートのチャネル
に時分割されて使用される。

【０００６】図６に共有バスのチャネル分割の例を示
す。ポート１からポートＮまでの各ポート受信データ転
送用チャネルが固定的に割り当てられている。

【０００７】各ポートにおいてフレームが受信された
ら、１００Ｍイーサ送受信部１４１〜１４ｎは受信デー
タを１００Ｍイーサ受信処理部１１１〜１１ｎに送り、
１００Ｍイーサ受信処理部１１１〜１１ｎは予め割り当
てられたチャネル内に受信データを書き込む。

【０００８】一方、１００Ｍイーサ送信処理部１２１〜
１２ｎは、Ｎ個あるチャネルの中から自ポート宛てのデ
ータを取り出し、１００Ｍイーサ送受信部１４１〜１４
ｎを介してポートからフレームを送信する。自ポート宛
てのフレームが複数のポートから同時に送られてきた場
合、１００Ｍイーサ送信処理部１２１〜１２ｎはすぐに
送信できないデータをいったん送信バッファ１３１〜１
３ｎに格納し、その後、送信バッファ１３１〜１３ｎか
らデータを取り出してフレームを送信する。

【０００９】図７に、１００Ｍイーサ送信処理部１２１
〜１２ｎ内の構成を示す。１００Ｍイーサ送信処理部１
２は、共有バス受信部３１、フレーム送信調停部３２、
バッファ制御部３３、フレーム送信部３４から構成され
ている。フレーム送信調停部３２は、共有バスチャネル
受信部３１によって取り出された自ポート宛てのチャネ
ルデータと送信バッファ１３（１３１〜１３ｎ）上の送
信待ちのデータの中から１つのデータを選び、フレーム
送信部３４を介して送信する。自ポート宛てのデータで
直ぐに送信できないデータはいったん送信バッファ１３
に格納される。共有バス方式を用いたスイッチングハブ
では、共有バスの伝送容量がスイッチングハブとしての
スイッチング容量となる。また、全ポートから同時にデ
ータが送られてくる場合に備えて送信バッファへの転送
容量も同程度が必要となる。例えば、１００Ｍイーサ１
６ポートのスイッチングハブの場合、共有バスの伝送容
量や送信バッファへの転送容量としてそれぞれ１．６Ｇ
ｂｐｓが必要となる。

【００１０】スイッチングハブでは、スイッチングハブ
間の接続やバックボーンネットワークへの接続用にアッ
プリンクポートを付けた製品が多い。従来のイーサネッ
トのスイッチングハブでは、アップリンクとしてＦＤＤ
Ｉや１００Ｍイーサが使われている。そして、１００Ｍ
イーサスイッチングハブのアップリンクとしては、伝送
速度１ＧｂｐｓクラスのギガビットＬＡＮが考えられ
る。ギガビットＬＡＮとして提案されているものには、
ギガビットイーサネットやファイバチャネル、ＡＴＭ等
がある。

【００１１】前記した図５のスイッチングハブにギガビ
ットＬＡＮのアップリンクポートを付ける場合を考え
る。図８に示されるように、このスイッチングハブに
は、図５の構成に加えてギガビットＬＡＮインタフェー
ス部が設けられている。ギガビットＬＡＮインタフェー
ス部は、ギガビットＬＡＮ送信処理部１５、ギガビット
ＬＡＮ受信処理部１６、ギガビットＬＡＮ送信バッファ
１７、ギガビットＬＡＮ送受信部１８から構成されてい
る。ギガビットＬＡＮ送信処理部１５及びギガビットＬ
ＡＮ受信処理部１６は、共有バス１９に接続されてい
る。

【００１２】図９に図８のスイッチングハブの共有バス
のチャネル分割の例を示す。図示されるように、１００
Ｍイーサポート１〜Ｎの受信データ転送チャネルに加え
て、ギガビットＬＡＮポート受信データ転送チャネルを
設ける。ギガビットＬＡＮポート受信データ転送チャネ
ルは、１つの１００Ｍイーサ受信データ転送チャネルに
比べて１０倍の容量を持つ。

【００１３】次に、ギガビットＬＡＮポートと１００Ｍ
イーサポートとの間のデータの流れを説明する。

【００１４】ギガビットＬＡＮ送信処理部１５では、１
００Ｍイーサポート１〜Ｎまでの受信データ転送チャネ
ルの中からギガビットＬＡＮポート宛てのデータを読み
取り、ギガビットＬＡＮ送信バッファ１７にいったん格
納し、１００Ｍｂｐｓから１Ｇｂｐｓへの伝送速度変換
を行った後、ギガビットＬＡＮ送受信部１８を介して送
信する。

【００１５】ギガビットＬＡＮ受信処理部１６では、受
信データをギガビットＬＡＮポート受信データ転送チャ
ネルに書き込み、１００Ｍイーサ送信処理部１２１〜１
２ｎはギガビットＬＡＮポート受信データ転送チャネル
に自ポート宛てのデータがある場合は、チャネルからデ
ータを読み取り、いったん送信バッファ１３１〜１３ｎ
に格納し、１Ｇｂｐｓから１００Ｍｂｐｓへの伝送速度
変換を行った後、１００Ｍイーサ送受信部１４１〜１４
ｎを介してポートからフレームを送信する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】１００Ｍイーサポート
を１６ポート持つスイッチングハブにギガビットＬＡＮ
ポートを１ポート付ける場合を考える。この場合、共有
バスの伝送容量として１００Ｍイーサポートのみの場合
１．６Ｇｂｐｓであったのに対し、ギガビットＬＡＮの
アップリンクを付けることにより２．６Ｇｂｐｓにな
る。また、送信バッファへのデータ転送容量も１．６Ｇ
ｂｐｓから２．６Ｇｂｐｓに上がる。

【００１７】これらの容量が上がった場合、共有バスに
接続されている共有バスインタフェース部（１００Ｍイ
ーサ受信処理部１１１〜１１ｎ及び１００Ｍイーサ送信
処理部１２１〜１２ｎ）の回路及び送信バッファ１３１
〜１３ｎへのデータ転送回路は高性能化が要求され、よ
り高速かつ大規模な回路が必要とされる。

【００１８】例えば、共有バスの伝送容量１．６Ｇｂｐ
ｓを実現するためには、共有バスのバス幅（パラレルビ
ット数）が６４ビットで、１つの１００Ｍイーサポート
受信データ転送チャネル幅（割り当て時間）が４０ｎｓ
であればよい。これを２．６Ｇｂｐｓにするために、以
下の２通りの条件を考える。

【００１９】条件１） バス幅を増やして１０４ビット
とし、１つの１００Ｍイーサポート受信データ転送チャ
ネル幅は４０ｎｓのままとする。

【００２０】条件２） バス幅は６４ビットのままと
し、１つの１００Ｍイーサポート受信データ転送チャネ
ル幅を２５ｎｓに短縮する。

【００２１】条件１の場合、バス幅が６４から１０４に
増えるため、共有バスインタフェース部の回路の信号線
数が増え、ハードウェア量が増加する。

【００２２】条件２の場合、バス幅は増えないがチャネ
ル幅が短くなることにより、共有バスインタフェース部
の回路には高速で従って高価なＬＳＩを使用することに
なる。

【００２３】同様に、送信バッファへのデータ転送容量
についても、大規模な回路か又は高速動作可能な回路が
必要となる。送信バッファも、大容量（多くの記憶素子
個数）又は高速で高価な記憶素子が必要となる。

【００２４】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、アップリンクからのデータ転送のために共有バス周
りのハードウェアに負担をかけないアップリンク付きス
イッチングハブを提供することにある。

【００２５】

【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、所定伝送速度のネットワークに接続される
複数のポート（普通速ポート）とそれより高い伝送速度
のネットワークに接続される１つのポート（アップリン
クポート）とを有し、各ポート間で相互にデータ転送を
行うアップリンク付きスイッチングハブにおいて、各普
通速ポートの送信処理部及び受信処理部を共有バスによ
り相互接続すると共にこの共有バスにアップリンクポー
トの送信処理部を接続し、アップリンクポートの受信処
理部を上記共有バスとは別の信号線により各普通速ポー
トの送信処理部に接続し、各普通速ポートの受信データ
はその受信処理部から各普通速ポートの送信処理部及び
アップリンクポートの送信処理部へ上記共有バスを時分
割使用して転送し、アップリンクポートの受信データは
その受信処理部から普通速ポートの送信処理部へ上記信
号線を介して普通速ポートの伝送速度で転送するもので
ある。

【００２６】上記普通速ポートの送信処理部は、上記共
有バスから自ポート宛ての転送データを取り出す共有バ
ス側回路と、上記信号線から自ポート宛ての転送データ
を取り出すアップリンク側回路と、送信するデータを一
時格納する送信バッファと、これらの読取データ・格納
データから送信するデータを選択する調停部とを備えて
もよい。

【００２７】上記信号線を上記共有バスとは別の共有バ
スとし、この共有バスを時分割使用してもよい。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００２９】図１に示されるアップリンク付きスイッチ
ングハブは、前記した図５のスイッチングハブにギガビ
ットＬＡＮのアップリンクポートを付けたものである。
即ち、スイッチングハブには、図５と同様に、普通速ポ
ートとして１００ＭイーサのポートがＮ個あり、各ポー
ト１〜Ｎに対応して、１００Ｍイーサ受信処理部１１１
〜１１ｎ、１００Ｍイーサ送信処理部１２１〜１２ｎ、
送信バッファ１３１〜１３ｎ、１００Ｍイーサ送受信部
１４１〜１４ｎが設けられている。１００Ｍイーサ受信
処理部１１１〜１１ｎ及び１００Ｍイーサ送信処理部１
２１〜１２ｎは共有バス１９によって互いに接続されて
いる。また、アップリンクポートであるギガビットＬＡ
ＮポートのギガビットＬＡＮインタフェース部には、図
８と同様に、ギガビットＬＡＮ送信処理部１５、ギガビ
ットＬＡＮ受信処理部１６、ギガビットＬＡＮ送信バッ
ファ１７、ギガビットＬＡＮ送受信部１８が設けられて
おり、ギガビットＬＡＮ送信処理部１５は共有バス１９
に接続されている。

【００３０】図８と異なるのは、ギガビットＬＡＮ受信
処理部１６に付随させてギガビットＬＡＮ受信バッファ
２０が設けられている。そして、このギガビットＬＡＮ
受信処理部１６は共有バス１９には接続されず、ギガビ
ットＬＡＮ受信処理部１６から各１００Ｍイーサ送信処
理部１２１〜１２ｎへデータ転送信号線２１１〜２１ｎ
が設けられている。

【００３１】ギガビットＬＡＮ受信処理部１６では、フ
レームを受信したらそのデータをギガビットＬＡＮ受信
バッファ２０に格納し、そのフレームがどのポート宛て
であるかを判定するようになっている。そして、該当す
る宛先ポートの１００Ｍイーサ送信処理部１２１〜１２
ｎに対してデータ転送信号線２１１〜２１ｎを介してデ
ータを転送し、このとき、データは伝送速度１００Ｍｂ
ｐｓに変換して転送するようになっている。

【００３２】また、本発明における１００Ｍイーサ送信
処理部１２１〜１２ｎ内の構成は、図２に示されるよう
に、共有バス受信部３１、フレーム送信調停部３２、バ
ッファ制御部３３、フレーム送信部３４、ギガビットＬ
ＡＮデータ受信部３５からなり、図７の構成にギガビッ
トＬＡＮデータ受信部３５が追加されている。フレーム
送信調停部３２は、共有バスチャネル受信部３１によっ
て取り出された自ポート宛てのチャネルデータと、ギガ
ビットＬＡＮデータ受信部３５で受けとったデータと、
送信バッファ１３上の送信待ちのデータの中から１つの
データを選び、フレーム送信部３４を介して送信し、自
ポート宛てのデータで直ぐに送信できないデータはいっ
たん送信バッファ１３に格納するようになっている。

【００３３】本発明の要点は、アップリンクポートから
の受信データを共有バスに送らず、アップリンクの受信
処理部において宛先判定と伝送速度変換とを行った後、
そのデータを共有バスとは別の信号線で宛先の普通速ポ
ートの送信処理部に送るようにしたことにある。

【００３４】これにより、アップリンクポートからの受
信データは共有バスを通らなくなり、共有バスの伝送容
量はアップリンクポートがない場合と同じになる。従っ
て、共有バスインタフェース部にはアップリンクポート
がない場合と同じ性能の回路が使用でき、高性能化の必
要がない。一方、普通速ポートの送信処理部には、共有
バスからのデータとアップリンクポートからのデータと
を選択して取り込む回路が必要となるが、アップリンク
ポートのインタフェース部にて伝送速度変換を行ってい
るので、送信処理部に要求される性能アップ分は僅かで
ある。例えば、１００Ｍイーサポートが１６個に対しギ
ガビットＬＡＮポートを１個設ける場合、従来技術では
２．６Ｇｂｐｓの処理性能が必要だったが、本発明では
１．７Ｇｂｐｓの処理性能があればよい。送信バッファ
へのデータ転送回路についても同様の処理性能があれば
よい。

【００３５】次に、他の実施形態を説明する。

【００３６】図１の形態は、ギガビットＬＡＮ受信処理
部１６から各１００Ｍイーサ送信処理部１２１〜１２ｎ
に対して個別にデータ転送信号線２１１〜２１ｎを設け
たものであったが、信号線を共有バス１９とは別の共有
バスとし、この共有バスを時分割使用する方式もある。
即ち、図３に示されるように、ギガビットＬＡＮ受信処
理部１６及び各１００Ｍイーサ送信処理部１２１〜１２
ｎが共有バス２２に接続されている。他の構成は図１と
同じである。

【００３７】図４に共有バス２２のチャネル分割の例を
示す。ギガビットＬＡＮポートから各１００Ｍイーサポ
ートまでの受信データ転送用チャネルが固定的に割り当
てられている。

【００３８】ギガビットＬＡＮ受信処理部１６では、フ
レームの宛先を判定したら、該当するチャネルにデータ
を書き込む。各１００Ｍイーサ送信処理部１２１〜１２
ｎは、それぞれ自チャネルのデータを読み出して送信す
る。

【００３９】この形態では、共有バス２２を使用するこ
とにより、ギガビットＬＡＮ受信処理部１６から各１０
０Ｍイーサ送信処理部１２１〜１２ｎへの信号線の本数
を大幅に減らすことができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００４１】（１）共有バスの伝送容量や送信バッファ
へのデータ転送容量を増大させることなくアップリンク
ポートを設けることができる。

【００４２】（２）従来構成に比べて、同一の共有バス
容量で、より多くのポートを設けることができ、より大
規模なスイッチングハブが実現できる。

【００４３】（３）共有バスインタフェース部回路、送
信バッファ及びその制御回路のハードウェア量やＬＳＩ
ピン数を少なくしたり、より動作の低速なＬＳＩやメモ
リを使用することができ、より低コストなスイッチング
ハブが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すスイッチングハブの
内部構成図である。

【図２】図１のスイッチングハブの１００Ｍイーサ送信
処理部の構成図である。

【図３】本発明の一実施形態を示すスイッチングハブの
内部構成図である。

【図４】図３のスイッチングハブにおけるアップリンク
用の共有バスを時分割使用するためのチャネル分割図で
ある。

【図５】従来のスイッチングハブの内部構成図である。

【図６】従来のスイッチングハブにおける共有バスを時
分割使用するためのチャネル分割図である。

【図７】従来のスイッチングハブの１００Ｍイーサ送信
処理部の構成図である。

【図８】従来技術によるアップリンク付きスイッチング
ハブの内部構成図である。

【図９】図８のスイッチングハブにおける共有バスを時
分割使用するためのチャネル分割図である。

【符号の説明】

１１１〜１１ｎ １００Ｍイーサ受信処理部（普通速ポ
ートの受信処理部） １２１〜１２ｎ １００Ｍイーサ送信処理部（普通速ポ
ートの送信処理部） １３１〜１３ｎ 送信バッファ １５ ギガビットＬＡＮ送信処理部（アップリンクポー
トの送信処理部） １６ ギガビットＬＡＮ受信処理部（アップリンクポー
トの受信処理部） １９ 共有バス ２２ 共有バス ２１１〜２１ｎ データ転送信号線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定伝送速度のネットワークに接続され
   る複数のポート（普通速ポート）とそれより高い伝送速
   度のネットワークに接続される１つのポート（アップリ
   ンクポート）とを有し、各ポート間で相互にデータ転送
   を行うアップリンク付きスイッチングハブにおいて、各
   普通速ポートの送信処理部及び受信処理部を共有バスに
   より相互接続すると共にこの共有バスにアップリンクポ
   ートの送信処理部を接続し、アップリンクポートの受信
   処理部を上記共有バスとは別の信号線により各普通速ポ
   ートの送信処理部に接続し、各普通速ポートの受信デー
   タはその受信処理部から各普通速ポートの送信処理部及
   びアップリンクポートの送信処理部へ上記共有バスを時
   分割使用して転送し、アップリンクポートの受信データ
   はその受信処理部から普通速ポートの送信処理部へ上記
   信号線を介して普通速ポートの伝送速度で転送すること
   を特徴とするアップリンク付きスイッチングハブ。
2. 【請求項２】 上記普通速ポートの送信処理部は、上記
   共有バスから自ポート宛ての転送データを取り出す共有
   バス側回路と、上記信号線から自ポート宛ての転送デー
   タを取り出すアップリンク側回路と、送信するデータを
   一時格納する送信バッファと、これらの読取データ・格
   納データから送信するデータを選択する調停部とを備え
   ることを特徴とする請求項１記載のアップリンク付きス
   イッチングハブ。
3. 【請求項３】 上記信号線を上記共有バスとは別の共有
   バスとし、この共有バスを時分割使用することを特徴と
   する請求項１記載のアップリンク付きスイッチングハ
   ブ。