JPS62221238A - パケツト転送処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はバケツ１〜転送処理装置に関し、特にユーザデ
ータを予め定められた長さ以内の長さに区切り、その区
切られたデータに相手アドレスを示す情報を付加したパ
ケット形式での交換を行うパケット交換機に用いるに好
適な、パケット転送処理装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のマルチプロセッサ形パケット交換機は、複数のパ
ケット処理装置間を単一のバスで結合した構成であった
。各パケット処理装置では１回線速度が６４にビット／
秒以下のパケット通信回線を最大２００回線回線数容し
て、単一プロセッサによってパケット処理を行っていた
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、通信回線速度が数Ｍビット／秒以下に高速化
し、回線当りのパケット数が増大するに伴ない、プロセ
ッサ能力の制限からパケット処理装置が収容できる回線
数は減少する。

パケット交換機として、従来と同じ回線数を収容しパケ
ット交換サービスを経済的に提供するためには、数十Ｍ
ＩＰＳ以上の高い演算能力を持つプロセッサによってパ
ケット処理装置を構成するよりも、従来の汎用プロセッ
サによってパケット処理装置を構成し、パケット処理装
置数を増加させて各パケット処理装置間のバケット転送
をより効率的に行う方が、技術的にも有利である。

そこで、上述の如き、数Ｍビット／秒以下の高速回線を
収容する複数のパケット処理装置間のパケット転送を効
率的に行うために、結合バスを高速化することで転送容
量の増大を図ることが考えられるが、数Ｍビット／秒以
下の高速回線を１万回線程度収容するパケット交換機を
構成するためには、数十Ｇビット／秒以下のバス容量が
必要となるという問題がある。

また、単一のバスに多数のパケット処理装置を接続して
共有することは、バスアクセス競合のために費やす時間
等のオーバーヘッド分が増加し。

転送効率の劣化を招くことになるという間層がある。ま
た、高速バスを使用することにより、バス自体のコスト
だけでなく、パケット処理装置のバスアクセス部の高速
化も必要なためコストが増大し、不経済となるという問
題もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、従来のパケット転送処理装置における上述の如き問題
を解消し、マルチプロセッサ形パケット交換機における
パケット処理装置間のバス結合方式を改良し、転送容量
を増大したパケット転送処理装置を提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の上記目的は、複数の加入者回線または中継回線
を収容し、これらの複数の回線から到来するパケットの
処理を行う、複数のパケット処理装置を有するマルチプ
ロセッサ形パケット交換機において、複数の入側バスお
よび複数の出側バスと、これらのバスの各々に対応して
設けられ、前記バスへのアクセス競合を制御するバスア
ービタと、前記パケット処理装置と前記各バスとを接続
し、バスアクセス機能を有する複数のバスインタフェー
ス装置と、前記入側バスと出側バスとを接続してパケッ
トの受け渡しを行う、複数の交点装置とを有し、該交点
装置によって前記入側バスと出側バスとを、互いに交叉
させて接続してバスによるマトリクスを形成し、前記各
パケット処理装置を、それぞれ、前記バスインタフェー
ス装置を介して前記入側バスおよび出側バスに接続する
とともに、前記各パケット処理装置は、送信時、受信側
パケット処理装置の識別番号を含む転送用ヘッダ情報を
データパケットに付して前記バスインタフェース装置に
送出し、該バスインタフェース装置は、前記データパケ
ットに付された転送用ヘッダ情報を基に、転送先交点装
置を指定して、該データパケットを入側バス上に送出し
、前記交点装置は前記データパケットに付された転送用
ヘッダ情報を基に、受信側パケット処理装置に接続され
るバスインタフェース装置を指定して、該データパケッ
トを出側バス上に送出する如く構成したことを特徴とす
るパケット転送処理装置によって達成される。

〔作用〕

本発明のパケット転送処理装置においては、マルチプロ
セッサ形パケット交換機におけるパケット処理装置間の
バス結合方式を結合バスを互いにマトリクス状に配置し
た構成とし、上記マトリクスの交点に配置した交点装置
による並列処理により、従来と同程度の速度のバスを使
用しながら、転送容量を増大させるようにしたものであ
る。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例であるパケット転送処理装置
の要部である、パスマトリクス形パケットスイッチの構
成図である１図において、１０１〜１０３は入側バス、
２０１〜２０３は出側バスであり、これらは、バスイン
タフェース装置！（ｒＢ工」で示した）４０１〜４０６
の送信回路、受信回路に、それぞれ、接続されている。

また、上記入側バス１０１〜１０３と出側バス２０１〜
２０３は、互いにマトリクス状に交叉しており、その各
交点においては、入側バスと出側バスとが、交点装５ｇ
（ｒＸＥＪで示した）３０１〜３０９によって結合され
ている。

６０１〜６０３はバスアービタであり、６０１は入側バ
ス１０１に接続されたバスインタフェース装置１４０１
，４０２からのバスアクセス要求の競合制御を、６０２
は入側バス１０２に接続されたバスインタフェース装［
４０３，４０４からのバスアクセス要求の競合制御を、
６０３は入側バス１０３に接続されたバスインタフェー
ス装置！４０５．４０６からのバスアクセス要求の競合
制御を、それぞれ、行うものである。

７０１〜７０３は同じくバスアービタであり。

それぞれ、前記交点装置３０１，３０４，３０７の、交
点装置３０２，３０５，３０８の、交点装置ｉ！３０３
，３０６，３０９の、バスアクセス要求の競合制御を行
うものである。

上記競合制御の方式としては、先着順のアービトレーシ
ョン以外に、ポーリング制御、または。

ＬＡＮ（ローカルエリア・ネットワーク）で適用されて
いる如きキャリア検出形（例：Ｃ５ＭＡ／ＣＤ）や、ト
ークン制御形（例：　Ｔ　ｏｋｅｎ−Ｂ　ｕｓやＴｏｋ
ｅｎ−Ｒｉｎｇ）等の技術も適用できる。

パケット処理装置（ｒＰＵＪで示した）５０１〜５０６
は、それぞれ、バスインタフェース装置４０１〜４０６
を介して、入側バスおよび出側バスに接続されている。

上記パケット処理装置５０１〜５０６は、加入者回線ま
たは中継回線を収容し、該回線から受信したパケットの
プロトコル処理を行う。このプロトコル処理は、例えば
、受信パケットが加入者回線からのものであれば、ＣＣ
ＩＴＴ勧告Ｘ、２５等のプロトコル処理、また、中継回
線からのものである場合は１局間プロトコル処理である
。

上記パケット処理装置５０１〜５０６は、例えば、論理
チャネル番号等のパケットヘッダ情報から、出回線を収
容しているパケット処理装置までパケットを転送するた
めのバスマトリクス形パケットスイッチ内の転送用ヘッ
ダ情報として、出側バス識別番号およびそのバスに接続
されているパケット処理装置識別番号を求め、該パケッ
ト処理装置識別番号を転送用ヘッダ部に設定して、バス
インタフェース装置にパケットを引き継ぐ機能を有する
。

上記パケットおよび転送用ヘッダ情報の構成例を第２図
に示す。図において、Ｅは転送用ヘッダ情報、Ｆは出側
バス識別番号、Ｇはパケット処理装置識別番号、Ｈはパ
ケットヘッダとデータから構成されるパケットを示して
いる。

一方、パケット処理装置５０１〜５０６は、バスインタ
フェース装置ｉ！４０１〜４０６から受取ったパケット
に対しては、所定のプロトコル処理を行った後１回線に
送信する機能を有する。

上記バスインタフェース装置４０１の構成例を第３図に
示す、なお、他のバスインタフェース装置１４０２〜４
０６の構成もこれと同様である。

本バスインタフェース装置４０１において、パケット処
理装置５０１から引き継がれたパケットは、引き継ぎ制
御部４１０を介して送信バッファ４１１に格納される。

送信制御回路４１２では、入側バス１０１に対する競合
制御を経て送信権を獲得すると、送信バッファ４１１に
格納されたパケットの転送用ヘッダ情報のうち、出側バ
ス識別情報（第２図参照）を読出して該当する出側バス
に接続された交点装置に対して、入側バス１０１を介し
てパケット送信要求を送出し、交点装置から送信許可信
号が返送されると２続いて送信バッファ４１１内のパケ
ットを送出する。

ここで、交点装置から、送信不可の信号が返送されるか
、または、応答信号が返送されない場合には、送信制御
回路４１２は、後述する送信パケット選択手段によって
バッファ内の他の、転送先交点装置の異なるパケットの
送（ｎを、所定の手続きを踏んで行う。

送（ｉが完了し、相手交点装置から受（ご確認信号が返
送されると、送信制御回路４１２は、当該パケットを送
信バッファから解放する。相手交点装置が正常に受信で
きなかった場合には、相手交点装置から受信不可信号が
返送されるが、その場合には、送信制御回路４１２は当
該パケットを再送する。

なお、送信権が与えられたときに送出できるパケット数
の最大値は予め定めておき、送信制御回路４１２は上述
の規定数だけパケットを送出するか、あるいは、送信バ
ッファ内のすべてのパケットについて送信要求動作を行
った場合に、送信権を解放する。

受信制御回路４１３は出側バス上の信号を監視し、自装
置宛の送信要求信号を検出すると、送信許可信号または
送信不可信号を、交点装置に対し返送する。送信許可信
号を返送した場合には、続いてバス上を転送されるパケ
ットを受信し、受信バッファ４１４に格納する。パケッ
トを正常に受信すると交点装置に対して受信確認信号を
返送する。正常に受信できなかった場合には、受信不可
信号を返送して、再送を要求する。

正常に受信され、受信バッファ４１４に格納されたパケ
ットは、引き継ぎ制御部４１０を介してパケット処理装
置５０１に引継がれる。受信バッファ４１４に格納でき
るパケットの最大数は予め定めておき、既に規定数のパ
ケットが格納されている場合には、受信制御回路４１３
は送信要求に対して交点装置に送信不可信号を返送して
、入力規制を行う。

次に、バスインタフェース装Ｆｆ１４０１における送信
パケット選択手段について説明する。

バスインタフェース装置４０１の送信バッファ４１１は
、例えば、第４図に示す如く、ポインタエリア５１０と
パケット格納エリア５２０とから構成される。上記パケ
ット格納エリア５２０は、複数のパケット格納ブロック
５３０に分割され。

各パケット格納ブロック５３０に１パケツトづつが格納
される。

また、上記ポインタエリア５１０は、前記パケット格納
ブロック５３０と同数のキュー情報エリア５４０と、キ
ュー管理情報エリア５５０とにより構成される。上記キ
ュー情報エリア５４０は各ブロック対応のバックワード
ポインタ５４１．フォワードポインタ５４２．格納され
たパケットの転送用ヘッダ情報５４３．格納パケット長
５４４およびパケット格納アドレス５４５を有し、各キ
ュー情報がポインタによってチェインされてキューを構
成する。

キュー管理情報エリア５５０は、上記キューの先頭のキ
ュー情報エリアのアドレスを示すヘッドポインタ５５１
と、キューの最後のキュー情報エリアのアドレスを示す
テイルポインタ５５２と、転送中のパケットに対応する
キュー情報エリアのアドレスを示す転送中ヘッドポイン
タ５５３を有する。

上述のキュー情報は第５図に示す如くチェインされ、到
着するパケットはチェインの最後に接続される。送信制
御回路（第３図４１２）では、キューの先頭から送信要
求動作を行うが、交点装置から送信不可信号が返送され
ると１次にチェインされているキュー情報に対応するパ
ケットの送信要求動作に移る。なお、第５図において、
ＢＷはバックワードポインタ、ＦＷはフォワードポイン
タを示している。

送信が完了すると当該パケットに対応するキュー情報を
チェインから取り外す。この操作は、前後のキュー情報
のフォワードポインタ５４２．バックワードポインタ５
４１を書替えることによって容易に行われる。また、取
り外されたキュー情報のバックワードポインタには、オ
ール１１０７＋を書込んで、空きエリアであることを表
示する。

このような動作により、パケットを到着順に格納し、取
出すときはキューの先頭でなくとも、パケットを取出し
て前後のキューを前につめることが可能なバッファとす
ることができる。

送信制御回路４１２では、予め定められた数のパケット
の送信を完了するか、あるいは、送信完了、未完了にか
かわらず、送信バッファ内のすべてのパケットについて
送信要求動作を行った場合には、一旦、送信権を解放し
、次に送信権を獲得したとき、再び、キューの先頭から
送信要求動作を開始する。

このとき、既に送信完了したパケットはキューから取り
外されているため、送出未完了のパケットは消去される
ことなく、送信制御回路４１２が送信権を獲得するたび
に送信要求動作が行われることになる。

第６図に前記交点装置３０１の構成例を示す。

なお、交点装置３０２〜３０９の構成もこれと同様であ
る。

交点装置３０１は送信制御部３１０．受信制御部３１１
およびバッファメモリ３１２により構成される。また、
上記受信制御部３１０と送信制御部３１１との間には、
データ受信信号線３１３゜バッファビジー表示信秀線３
１４．エラー発生表示信号線３１５を設ける。

受信制御部３１１では、入側バス１０１上の信号を監視
し、送信要求信号を受けるとバッファビジー表示信号線
３１４をチェックし、ＯＦＦ状態であれば、送信許可信
号を返送するとともにデータ受信信号線３１３をＯＮ状
態にして、送信要求の発生していることを送信制御部３
１０に通知する。これに続いて、入側バス１０１上を転
送されて来るパケットの受信を開始するとともに、デー
タ受信信号線３１３をＯＦＦ状態にして、データ受信開
始を送信制御部３１０に通知し、パケットの受信を完了
すると受信確認情報を返送する。なお、上の場合、バッ
ファビジー表示信号線３１４がＯＮ状態であれば、送信
不可信号を返送する。

送信制御部３１０は、データ受信信号線３１３がＯＮ状
態になったことを検出すると、バッファビジー表示信号
線３１４をＯＮ状態にして、バッファ３１２が使用中で
ある旨を表示する。また。

送信制御部３１０は、出側バス２０１に対する送信権を
得たときに、バッファビジー信号線３１４がＯＮ状態で
あれば、バッファ３１２内のパケットの転送用ヘッダ情
報のうち、パケット処理装置識別番号を読出して該当す
るパケット処・理装置に対して送信要求信号を送出する
。これに対して、送信許可信号が返送されるとパケット
を送出し、送出が完了して受信確認番号が返送されると
、バッファビジー線３１４をＯＦＦ状態に戻す。

上記バッファ３１２へのデータの書込み、およびバッフ
ァ３１２からのデータの読出しは、それぞれ、受信制御
部３１１と送信制御部３１０との両者により、独立に数
バイト毎に行われ、更に、データ受信信号線３１３をＯ
ＦＦするタイミングで、受信制御部３１１と送信制御部
３１０との間でデータ引き継ぎ開始の同期がとれるため
、受信制御部３１１がパケットをすべてバッファ３１２
に格納終了する前に、送信制御部３１０は該パケットの
読出しを開始することができる。

相手パケット処理装置から送信不可信号が返送された場
合には、送信制御部３１０は、再び、送信要求信号を送
出するが、送信要求信号の送出を一定回数繰り返しても
、送信許可信号が返送されない場合は、一旦送信権を解
放して、次に送信権を獲得したときに、再び、送信要求
信号を発行する。送信したパケットに対して受信不可信
号が返送された場合は、当該パケットを再送する。

また、受信制御部３１１は、パケット受信中にアンダー
ラン等の異常を検出すると、受信不可信号を返送すると
ともに、前記エラー発生表示信号線３１５を一定時間Ｏ
Ｎ状態しこして、異常発生を送信制御部３１０に通知す
る。送信制御部３１０では、エラー発生表示信号線３１
５のＯＮ状態を検出するとパケットの送信を停止する。

また、既に、出側バスへの送信権を獲得して、パケット
を送信中の場合は、そのパケットが無効である旨を示す
信号を、相手パケット処理装置に対して送信する。

以上より明らかな如く、パケットは、入側バス上では前
記バスインタフェース装置側から交点装置側に向けて、
また、出側バス上では交点装置側からバスインタフェー
ス装置側に向けて、転送される。従って、光ファイバー
・バスの如く１片方向性のバスの使用も可能となってい
る。

次に、本実施例に示したバスマトリクス形パケットスイ
ッチによるパケット交換動作の概要を、第１図を用いて
説明する。

端末Ａから到来したデータパケットは、パケット処理装
置５０１でプロトコル処理を行った後、パケットヘッダ
内の、例えば、論理チャネル番号から、呼設定時に定め
られている転送用ヘッダ情報を索引として、バスインタ
フェース装ｆｆ１４０１に引き継がれる。

バスインタフェース装＠４０１では、バスに対する送信
権を獲得すると、転送用ヘッダ情報のうち、出側バス識
別情報を読出して該当する交点装置１例えば３０３、に
対してパケット送信要求信号を送出し、交点装置３０３
から送信許可信号が返送されると入側バス１０１上に、
該パケットを送出する。

交点袋［１３０３では、入側バス１０１から上記パケッ
トを受信する一方、出側バス２０３に対する送信権を獲
得すると、受信した。あるいは、受信中の上記パケット
の転送ヘッダ情報のうちの、パケット処理装置識別番号
を読出して、出側バス２０３に接続されているパケット
処理装置１例えば５０５．のバスインタフェース装置４
０５に対して、送信要求信号を送出する。

バスインタフェース装置４０５から送信許可信号が返送
されると、交点装置３０３は上記パケットを出側バス２
０３上に送出する。バスインタフェース装置４０５では
、出側バス２０３から受信した上記パケットをパケット
処理装置５０５に引き継ぎ、パケット処理装置５０５で
は、上記パケットに対するプロトコル処理を行い、例え
ば、転送ヘッダ情報およびパケットヘッダ情報より、送
出する回線を決定して、該パケットを送出する。

上記実施例においては、入側バス数、出側バス数がとも
に３である場合を例に挙げたが、バスを増設し、これに
対応し゛て前記バスアービタ、バスインタフェース装置
、パケット処理装置および交点装置を設けることにより
、システムを拡張することが容易に可能である。

〔発明の効果〕

以上述べた如く１本発明によれば、マルチプロセッサ形
パケット交換機におけるパケット処理装置間のバス結合
方式を、結合バスを互いにマトリクス状に配置した構成
としたので、下記の如き効果を有するものである。

（１）複数のバスによるパケット転送の並列動作が可能
となり、パケット処理装置間結合部の転送容量を増大さ
せることができる。これにより、パケット処理装置数が
増大した場合にも、効率的なパケット処理装置間通信を
実現できる。

（２）数百Ｍビット／秒程度のバスでも、これを組合せ
ることにより、装置間結合部に要求されるだけのパケッ
ト転送容量を実現できる。また、バスアクセス部も、数
十Ｇビット／秒程度のバスにアクセスする装置より、経
済的に実現できる。

（３）入側バス、出側バスと、これに関連する交点装置
、バスインタフェース装置等を増設可能なビルディング
ブロック構成をとることができ、任意の転送容量が容易
に実現できる。

（４）交点装置にバッファを設けることにより、入側バ
スと出側バスとの間のバスアクセスタイミングのずれを
吸収することが可能となり１両方のバスを無駄に保留す
ることなく、パケットの転送を行うことが可能になる。

（５）バスインタフェース装置において、送信キューの
任意の場所のパケットを取出して送信処理およびパケッ
トの解放を行うことが可能なため、あるパケットが送信
不可能なために後続の、異なる出側バスに送られるパケ
ットの送信も妨げられることを防止でき、結合部のパケ
ット転送効率が向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるパケット転送処理装置
の要部であるパスマトリクス形パケットスイッチの構成
図、第２図はパケットおよび転送用ヘッダ情報の構成例
を示す図、第３図はバスインタフェース装置の構成例を
示す図、第４図はバスインタフェース装置の送信バッフ
ァの構成例を−赤す図、第５図は送信バッファにおいて
キュー情報がチェインされる状況を示す図、第６図は交
点装置の構成例を示す図である。 １０１〜１ｏ３：入側バス、２０１〜２０３：出側バス
、３０１〜３０９：交点装置、３１０：送信制御部、３
１１：受信制御部、３１２：バッファメモリ、４０１〜
４０６：バスインタフェース装置Ａ置、４１０：引き継
ぎ制御部、４１２：送信制御回路、４１３：受信制御回
路、５０１〜５０６：パケット処理装置、５１０：ポイ
ンタエリア、５２０：パケット格納エリア、５３０：パ
ケット格納ブロック、５４０：キュー情報エリア、５５
０：キュー情報管理エリア、６０１〜６０３，７０１〜
７０３：バスアービタ、Ａ、Ｂ：パケット処理装置に接
続された端末、Ｅ：転送用ヘッダ情報、Ｆ：出側バス識
別番号、Ｇ：パケット処理袋Ｗ１ｍ別番号、Ｈ：パケッ
ト。 第１図 第　　　２　　　図 第　　　３　　　図 パケット匁」兜拓π５０１へ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の加入者回線または中継回線を収容し、これ
   らの複数の回線から到来するパケットの処理を行い、か
   つ複数のパケット処理装置を有するマルチプロセッサ形
   パケット交換機において、複数の入側バスおよび複数の
   出側バスと、これらのバスの各々に対応して設けられ、
   前記バスへのアクセス競合を制御するバスアービタと、
   前記パケット処理装置と前記各バスとを接続し、バスア
   クセス機能を有する複数のバスインタフェース装置と、
   前記入側バスと出側バスとを接続してパケットの受け渡
   しを行う複数の交点装置とを有し、該交点装置によって
   前記入側バスと出側バスとを、互いに交叉させて接続し
   てバスによるマトリクスを形成し、前記各パケット処理
   装置を、それぞれ前記バスインタフェース装置を介して
   前記入側バスおよび出側バスに接続するとともに、前記
   各パケット処理装置は、送信時、受信側パケット処理装
   置の識別番号を含む転送用ヘッダ情報をデータパケット
   に付して前記バスインタフェース装置に送出し、該バス
   インタフェース装置は、前記データパケットに付された
   転送用ヘッダ情報を基に、転送先交点装置を指定して、
   該データパケットを入側バス上に送出し、前記交点装置
   は前記データパケットに付された転送用ヘッダ情報を基
   に、受信側パケット処理装置に接続されるバスインタフ
   ェース装置を指定して、該データパケットを出側バス上
   に送出する如く構成したことを特徴とするパケット転送
   処理装置。
2. （２）前記交点装置が、前記バスアービタが前記出側バ
   スにパケットを送信するための競合制御を行う間、該パ
   ケットを自装置内に蓄積しておくためのバッファを有す
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載のパケ
   ット転送処理装置。
3. （３）前記バスインタフェース装置が、該バスインタフ
   ェース装置内の送信バッファ内に、前記バスに対する送
   信キューを有し、該送信キューにより送信要求制御を行
   うことを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載のパケ
   ット転送処理装置。