JPH11331249A

JPH11331249A - データ交換装置

Info

Publication number: JPH11331249A
Application number: JP12762498A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Takamatsu; 俊彦高松
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-05-11
Filing date: 1998-05-11
Publication date: 1999-11-30
Anticipated expiration: 2018-05-11
Also published as: JP3159251B2

Abstract

(57)【要約】【課題】パケットの破棄が発生しにくく、経路検索時
間の短縮を実現できるデータ交換装置を提供する。【解決手段】回線に接続される回線カード１１１〜１
１ｎとは別に、経路検索処理のみを行う経路検索処理カ
ード１２１〜１２ｍを設ける。回線カードが接続される
クロスバースイッチに、経路検索処理カードも接続され
る。経路検索処理カードは、ユニキャスト用とマルチキ
ャスト用との２種類用意される。パケットを受信した回
線カードは、経路検索処理カードに経路検索を依頼す
る。その結果を受けて通常のパケット交換を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、データ交換装置に
関し、特に大量のパケットが集中した場合の転送能力の
低下を抑制できる高速データ交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のデータ交換装置は、図４
に示すように、パケットの交換処理を行うクロスバース
イッチ４１と、複数の回線をそれぞれクロスバースイッ
チ４１に接続するための複数の回線カード４２とを有し
ている。また、回線カード４２は、各々、回線との間で
パケットの送受信を行う送受信部４３と、受信したパケ
ットの経路検索を行う経路検索処理部４４と、クロスバ
ースイッチ４１との間でパケットの受け渡しを行うため
のスイッチ転送処理部４５とを有している。

【０００３】通常、回線カードにおける処理は、単一の
ＣＰＵにより処理される。つまり、送受信部４３、経路
検索処理部４４及びスイッチ転送処理部４５の動作は単
一のＣＰＵによって制御される。

【０００４】以下、この高速データ交換装置の動作につ
いて説明する。

【０００５】各回線カードでは、回線を通じてパケット
が送信されてくると、送受信部４３において、そのパケ
ットを受信する。そして、送受信部４３は、受信したパ
ケットのヘッダ部を経路検索処理部４４へ出力する。ま
た、送受信部４３は、パケットのヘッダ部を除くデータ
をスイッチ転送処理部４５へ出力する。

【０００６】経路検索処理部４４は、送受信部から受け
取ったヘッダ部に含まれる宛先情報に基づいて、図示し
ない宛先テーブルを参照して経路検索を行う。具体的に
は、経路検索処理部４４は、所定容量のキャッシュを有
しており、宛先情報に含まれる宛先アドレスをキャッシ
ュに保持されたアドレスから検索する。キャッシュにそ
のアドレスが保持されている場合は、さらにキャッシュ
からそのアドレスに関連付けて格納されている経路情報
を読み出す。逆に、キャッシュにそのアドレスが保持さ
れていない場合には、図示しない記憶装置に記憶されて
いる経路検索テーブルから宛先アドレスを検索し、その
アドレスに関連付けて格納されている経路情報を獲得す
る。そして、経路検索処理部４４は、経路検索の結果
を、スイッチ転送処理部４５へ出力する。

【０００７】スイッチ転送処理部４５は、図示しないパ
ケット組立部を有し、経路検索処理部４４の経路検索の
結果と、送受信部４３からのヘッダ部以外のデータとか
ら、再びパケットを組み立て、そのパケットをクロスバ
ースイッチ４１へ送出する。また、経路検索結果を、ク
ロスバースイッチ４１を制御するための、図示しないス
イッチ制御部へ出力する。

【０００８】スイッチ制御部は、スイッチ転送処理部４
５からの経路検索結果に基づいて、クロスバースイッチ
４１を制御する。

【０００９】クロスバースイッチ４１は、スイッチ制御
部により制御され、パケットを受信した回線カードと、
宛先情報に対応する回線カード（受信側回線カード）と
の間を接続する。この結果、クロスバースイッチ４１に
入力されたパケットは、宛先に応じた１以上の受信側回
線カード４２へと転送される。

【００１０】受信側回線カード４２のスイッチ転送処理
部４５は、転送されてきたパケットを送受信部４３へ出
力する。

【００１１】送受信部４３は、スイッチ転送処理部４５
からパケットを受け取ると、そのパケットを回線へと送
出する。

【００１２】以上のようにして、従来のデータ交換装置
では、パケットの交換が行われる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】第１の問題点は、単一
の回線カード上で、送受信処理部の処理と経路検索処理
部の処理を行うと、送受信処理が遅延して、パケットが
廃棄される恐れがあることである。

【００１４】その理由は、回線カード上の処理は単一の
ＣＰＵが担っており、大量のパケットが短期間の間に集
中すると、経路検索処理に時間が掛かり、送受信処理を
行えなくなるからである。

【００１５】第２の問題点は、ユニキャストパケットと
マルチキャストパケットとを、同一の経路検索処理部で
処理すると、平均処理速度が低下することである。

【００１６】その理由は、経路検索処理部のキャッシュ
の容量を大きくすると、コスト上昇を招いてしまうの
で、通常は、一定容量のキャッシュをユニキャスト通信
用とマルチキャスト通信用とで分け合う。このため、キ
ャッシュに対する検索においてヒット率が低下し、結
局、経路検索テーブルを検索することになるためであ
る。

【００１７】なお、特開平９−８３５７６号公報には、
ユニキャスト通信とマルチキャスト通信とを別々の経路
で処理するようにして、転送効率を向上させるネットワ
ーク間接続装置が開示されている。しかしながら、この
ネットワーク間接続装置では、ユニキャストパケットと
マルチキャストパケットの転送容量や、これらの発生比
率を全く考慮していないため、ユニキャストパケットま
たはマルチキャストパケットの一方が大量に送られてく
るような場合には、転送効率の向上が図れないという問
題点がある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の回線に
それぞれ接続され、各回線との間でパケットの送受信を
行う複数の送受信部と、各送受信部で受信したパケット
の宛先アドレスから経路を検索する経路検索部と、該経
路検索部の検索結果にしたがって前記複数の送受信部間
を選択的に接続する交換機スイッチとを備えたデータ交
換装置において、前記複数の送受信部と前記経路検索部
との間に前記交換機スイッチを配置し、前記複数の送受
信部と前記経路検索部とのデータ伝送を制御する制御部
を設けることにより、前記経路検索部の数を前記送受信
部の数とは無関係に変更できるようにしたことを特徴と
する。

【００１９】また、本発明は、前記送受信部に受信した
前記回線から受信したパケットが、ユニキャストパケッ
トかマルチキャストパケットかを識別する識別手段を設
けるとともに、前記経路検索部として、ユニキャストパ
ケットを専門に扱うユニキャスト用経路検索部と、マル
チキャストパケットを専門に扱うマルチキャスト用経路
検索部とを設け、前記パケットの経路検索をユニキャス
トパケットについては前記ユニキャスト用経路検索部
で、マルチキャストパケットについてはマルチキャスト
パケット用経路検索部で行うようにしたことを特徴とす
る。

【００２０】さらに、本発明は、前記経路検索部が、通
信トラフィックを監視するトラフィック監視手段を有
し、前記制御部が、前記トラフィック監視手段の監視結
果に基づいて、前記送受信部から前記経路検索部へのデ
ータ伝送を制御するようにしたことを特徴とする。

【００２１】また、本発明によるパケット交換方法は、
送受信部が、回線からパケットを受信してユニキャスト
パケットかマルチキャストパケットかを識別する工程
と、前記送受信部が、ユニキャストパケットについては
ユニキャスト用経路検索部に、マルチキャストパケット
についてはマルチキャスト用経路検索部に、交換機スイ
ッチを介して経路検索経路検索を依頼する工程と、前記
ユニキャスト用経路検索部または前記マルチキャスト用
経路検索部が、経路検索を行い、その結果を前記送受信
部に通知する工程と、前記送受信部が、前記ユニキャス
ト用経路検索部または前記マルチキャスト用経路検索部
の経路検索結果に基づいて、パケットを再構築し、交換
スイッチへ送出する工程と、前記交換スイッチが、再構
築されたパケットをパケット交換する工程とを有するこ
とを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。

【００２３】図１に本発明の一実施の形態によるデータ
交換装置のブロック図を示す。このデータ交換装置は、
ｎ個の回線にそれぞれ接続されるｎ個の回線カード１１
１〜１１ｎと、ｍ個の経路検索処理カード１２１〜１２
ｍと、回線カード１１１〜１１ｎと経路検索処理カード
１２１〜１２ｍとに接続されるクロスバースイッチ１３
と、回線カード１１１〜１１ｎ、経路検索処理カード１
２１〜１２ｍ、及びクロスバースイッチ１３に、ＰＣＩ
バスなどにより接続されるデータ交換装置管理部１４と
を有している。

【００２４】回線カード１１１〜１１ｎは、それぞれ、
送受信部１５１〜１５ｎと、転送制御部１６１〜１６ｎ
と、カウンタ１７１〜１７ｎを備えている。各回線カー
ドでは、従来と異なり経路検索は行わない。その代わ
り、回線から受け取ったパケットがユニキャストパケッ
トであるのか、マルチキャストパケットであるのかを判
断し、その結果に応じて、受信したパケットのヘッダ部
を、クロスバースイッチ１３を介して、経路検索処理カ
ード１２１〜１２ｍのいずれかに出力する。その後、経
路検索処理カードから検索結果が得られると、パケット
の組み立てを行い、クロスバースイッチ１３を介して受
信側回線カードにパケットの転送を行う点は、従来同様
である。

【００２５】経路検索処理カード１２１〜１２ｍは、そ
れぞれ、転送処理部１８１〜１８ｍと、経路検索処理部
１９１〜１９ｍと、カウンタ２０１〜２０ｍとを備えて
いる。この経路検索処理カード１２１〜１２ｍには、マ
ルチキャストパケットを専門に処理するためのものと、
ユニキャストパケットを専門に処理するためのものの２
種類がある。２種類の経路検索処理カードの枚数比率
は、回線カードに入力されるユニキャストパケット及び
マルチキャストパケットのトラフィックを観測して、こ
れらのパケット数に比例するように決定する。この経路
検索処理カードは、回線カードからパケットのヘッダ部
を受け取ると、その宛先情報から経路検索を行い、その
結果を、回線カードに返す。

【００２６】データ交換装置管理部１４は、テーブル２
１を有する転送処理管理部２２と、比較部２３と、トラ
ヒック管理部２４とを備えている。このデータ交換装置
管理部１４は、クロスバースイッチのスイッチの制御を
図示しないスイッチ制御部で行うとともに、カウンタ１
７１〜１７ｎのカウント値及びカウンタ２０１〜２０ｍ
のカウンタ値に基づいて、経路検索のために回線カード
から経路検索処理カードへ向けて出力されるヘッダ部の
宛先を決定する。また、回線カード及び経路検索処理カ
ードや、クロスバースイッチの初期化を含む制御全般を
引き受ける。

【００２７】以下、このデータ交換装置の動作について
図２及び図３をも参照して説明する。

【００２８】まず、ステップＳ１で、回線からパケット
を受信した回線カード１１ｉ（１≦ｉ≦ｎ）では、送受
信部１５ｉが、ステップＳ２で、受信したパケットから
ヘッダ部分を取り出し、ステップＳ３で受信したパケッ
トがユニキャストパケットであるのかマルチキャストパ
ケットであるのかを判断する。判断の結果は、カウンタ
１７ｉに伝えられ、カウンタ１７ｉは、入力されたユニ
キャストパケットの数とマルチキャストパケットの数と
をそれぞれ計数する。カウンタ１７ｉによる係数の結果
は、後述するように、データ交換装置管理部からのポー
リングに応答して周期的に収集される。この後、送受信
部１５ｉは、受信したパケットを転送処理部１６ｉへ送
出する。

【００２９】転送処理部１６ｉは、送受信部１５ｉから
受け取ったパケットのヘッダ部分（アドレス情報を含
む）を取り出すとともに、パケットの残りのデータを図
示しないメモリに保存する。そして、転送処理部１６ｉ
は、受信したパケットがユニキャストパケットであるの
かマルチキャストパケットであるのかに応じて、ヘッダ
部分を送信すべき経路検索処理カードを決定する。この
とき、転送処理部１６ｉは、データ交換装置管理部１４
のテーブル２１を参照して、ヘッダ部分を送信すべき経
路検索処理カードを決定する。テーブル２１の一例を、
図３に示す。

【００３０】図３に示すように、このテーブル２１に
は、第１から第ｎの回線カードのそれぞれについて、ユ
ニキャストパケットを受信した場合にヘッダ部分を送る
べき経路検索処理カード番号と、マルチキャストパケッ
トを受信した場合にヘッダ部分を送るべき経路検索処理
カード番号とが登録されている。

【００３１】転送処理部１６ｉは、テーブル２１の内容
に応じてクロスバースイッチを制御するようデータ交換
装置管理部１４へ要求を出す。データ交換装置管理部１
４は、その要求に応じてクロスバースイッチを制御し
て、回線カード１１ｉと経路検索処理カード１２ｊ（１
≦ｊ≦ｍ）との間を接続する。あるいは、転送処理部１
６ｉからのヘッダ部分を転送したい旨の通知を受けて、
データ交換装置管理部１４がテーブル２１を参照して、
クロスバースイッチ１３を制御して、回線カード１１ｉ
と経路検索カード１２ｊ（１≦ｊ≦ｍ）との間を接続す
るようにしてもよい。

【００３２】こうして、クロスバースイッチ１３が切り
替えられると、転送処理部１６ｉは、ヘッダ部分をクロ
スバースイッチ１３を介して、経路検索処理カード１２
ｊへ送出する（ステップＳ４，Ｓ５）。

【００３３】経路検索処理カード１２ｊでは、転送処理
部１８ｊが、クロスバースイッチ１３を介してヘッダ部
分を受け取る（ステップＳ６，Ｓ７）。転送処理部１８
ｊは、ヘッダ部分を受け取ったことをカウンタ２０ｊに
通知する。カウンタ２０ｊは、転送処理部１８ｊからの
通知を受け、受け取ったヘッダ部分の数を計数する。カ
ウンタ２０ｊによる計数の結果は、後述するように、デ
ータ交換装置管理部１４からのポーリングに応答して周
期的に収集される。この後、転送処理部１８ｊは、ヘッ
ダ部分を経路検索処理部１９ｊへ出力する。

【００３４】経路検索処理部１９ｊは、ヘッダ部分が入
力されると、ステップＳ８またはＳ９で、経路検索テー
ブルより経路を検索し、検索した結果をヘッダ部分に付
加して、転送処理部１８jに返送する。ここでも、経路
検索処理部１９jは、図示しないキャッシュを保有し、
そこに頻繁に宛先として指定されるアドレスを保持し
て、検索時間の短縮を実現している。

【００３５】経路検索処理部１９jから検索結果が付加
されたヘッダ部分を受け取った転送処理部１８ｊは、ス
テップＳ１０またはＳ１１で、その検索結果が付加され
たヘッダ部分を、クロスバースイッチ１３を介して、回
線カード１１ｉへ戻す。

【００３６】回線カード１１ｉの転送処理部１６ｉは、
検索結果が付加されたヘッダ部分を受け取ると、先にメ
モリに格納しておいたデータを取り出し、経路情報に対
応する宛先タグを付した新たなヘッダを作成して、パケ
ットを組み立てる（ステップＳ１２またはＳ１３）。さ
らに、マルチキャストの場合は、従来の方法でパケット
のコピーが行われる（ステップＳ１４）。そして、転送
処理部１６ｉは、宛先タグの内容をデータ交換装置管理
部１４に通知する。データ交換装置管理部１４の制御に
よりクロスバースイッチ１３のスイッチ切り替えが行わ
れると、転送処理部１６ｉは、新たに組み立てたパケッ
トをクロスバースイッチ１３へ送出する。このパケット
は、クロスバースイッチを介して受信側の回線カード１
１ｋ（１≦ｋ≦ｎ：ｋ≠ｉ）に送られる。

【００３７】回線カード１１ｋの転送処理部１６ｋは、
クロスバースイッチ１３を介して受け取ったパケット
が、マルチパケットの場合は、さらにパケットを必要数
コピーする（ステップＳ１５）。なお、ユニパケットの
場合はそのままである。そして、転送処理部１６ｋは、
ステップＳ１６またはＳ１７で、クロスバースイッチ１
３を介して受け取ったパケットの宛先タグを削除し、送
受信部１５ｋへ出力する。

【００３８】送受信部１５ｋは、ステップＳ１８で、転
送処理部１６ｋから受け取ったパケットを回線へ送出す
る。

【００３９】以上のようにして、本実施の形態によるデ
ータ交換装置では、データ交換が行われるが、ユニキャ
ストパケットまたはマルチキャストパケットが集中的に
発生した場合には、以下のようにして、処理速度の低下
を防ぐ。

【００４０】即ち、データ交換装置管理部１４のトラヒ
ック管理部２４は、一定の周期でポーリング行い、カウ
ンタ１７１〜１７ｎ及びカウンタ２０１〜２０ｍが計数
した値を収集する。そして、カウンタ１７１〜１７ｎか
らの計数値は、転送処理管理部２２へ供給し、カウンタ
２０１〜２０ｍからの計数値は、比較部２３へ供給す
る。

【００４１】比較部２３は、カウンタ２０１〜２０ｍの
計数値のそれぞれと、所定の値とを比較する。所定の値
としては、単一の値を使用しても良いし、マルチキャス
ト用とユニキャスト用とで異なる値を使用しても良い。
比較の結果、カウンタの計数値が所定の値以上となる計
数値が存在する場合は、それらのカウンタを有する経路
検索処理カードの負荷を軽減すべく、転送処理管理部２
２へ指示が成される。

【００４２】転送処理管理部２２は、比較部２３からの
指示をうけて、テーブル２１を変更する。例えば、図４
に示す経路検索処理カード番号４のカードにパケットの
ヘッダ部分が集中的に送られている場合には、カウンタ
１７１〜１７ｎの計数値を参照して最も適当（負荷分散
の効果が大きい）と思われる。経路検索処理カード番号
２のカードに変更が成される。これにより、トラヒック
は分散され、処理速度の低下を回避することができる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、回線に接続される回線
カードとは別に経路検索を行う経路検索処理カードを設
けるようにしたことで、入力されるパケット数に応じて
経路検索処理カードを増減できるので、パケットの破棄
や、処理の遅延を抑制することができる。

【００４４】また、本発明では、経路検索処理カードを
ユニキャスト用とマルチキャスト用とに分けたことで、
より適切な処理が可能になり、転送速度の向上を実現で
きる。

【００４５】更に、本発明では、装置の拡張が容易であ
るという効果も有る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるデータ変換装置の
ブロック図である。

【図２】図１のデータ変換装置の動作を説明するための
フローチャートである。

【図３】図１のテーブルを説明するための図である。

【図４】従来のデータ変換装置のブロック図である。

【符号の説明】

１１１〜１１ｎ回線カード１２１〜１２ｍ経路検索処理カード１３クロスバースイッチ１４データ交換装置管理部１５１〜１５ｎ送受信部１６１〜１６ｎ転送処理部１７１〜１７ｎカウンタ１８１〜１８ｍ転送処理部１９１〜１９ｍ経路検索処理部２０１〜２０ｍカウンタ２１テーブル２２転送処理管理部２３比較部２４トラヒック管理部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の回線にそれぞれ接続され、各回線
との間でパケットの送受信を行う複数の送受信部と、各
送受信部で受信したパケットの宛先アドレスから経路を
検索する経路検索部と、該経路検索部の検索結果にした
がって前記複数の送受信部間を選択的に接続する交換機
スイッチとを備えたデータ交換装置において、前記複数
の送受信部と前記経路検索部との間に前記交換機スイッ
チを配置し、前記複数の送受信部と前記経路検索部との
データ伝送を制御する制御部を設けることにより、前記
経路検索部の数を前記送受信部の数とは無関係に変更で
きるようにしたことを特徴とするデータ交換装置。
【請求項２】前記送受信部に受信した前記回線から受
信したパケットが、ユニキャストパケットかマルチキャ
ストパケットかを識別する識別手段を設けるとともに、
前記経路検索部として、ユニキャストパケットを専門に
扱うユニキャスト用経路検索部と、マルチキャストパケ
ットを専門に扱うマルチキャスト用経路検索部とを設
け、前記パケットの経路検索をユニキャストパケットに
ついては前記ユニキャスト用経路検索部で、マルチキャ
ストパケットについてはマルチキャストパケット用経路
検索部で行うようにしたことを特徴とする請求項１のデ
ータ交換装置。
【請求項３】前記経路検索部が、通信トラフィックを
監視するトラフィック監視手段を有し、前記制御部が、
前記トラフィック監視手段の監視結果に基づいて、前記
送受信部から前記経路検索部へのデータ伝送を制御する
ようにしたことを特徴とする請求項１または２のデータ
交換装置。
【請求項４】前記トラフィック監視手段が、前記経路
検索部に伝送されたパケットの数をカウントするカウン
タであることを特徴とする請求項３のデータ交換装置。
【請求項５】前記交換機スイッチがクロスバースイッ
チであることを特徴とする請求項１，２，３又は４のデ
ータ交換装置。
【請求項６】送受信部が、回線からパケットを受信し
てユニキャストパケットかマルチキャストパケットかを
識別する工程と、前記送受信部が、ユニキャストパケッ
トについてはユニキャスト用経路検索部に、マルチキャ
ストパケットについてはマルチキャスト用経路検索部
に、交換機スイッチを介して経路検索経路検索を依頼す
る工程と、前記ユニキャスト用経路検索部または前記マ
ルチキャスト用経路検索部が、経路検索を行い、その結
果を前記送受信部に通知する工程と、前記送受信部が、
前記ユニキャスト用経路検索部または前記マルチキャス
ト用経路検索部の経路検索結果に基づいて、パケットを
再構築し、交換スイッチへ送出する工程と、前記交換ス
イッチが、再構築されたパケットをパケット交換する工
程とを有することを特徴とするパケット交換方法。