JPS62260452A - パケツト交換方式 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、多段相互接続網（Ｍ　Ｉ　Ｎ　）を介して音
声及びデータを統合的に交換するパケット交換方式に係
り、特に、ＭＩＮを介して分散制御式に音声及びデータ
のバケツ）ｆ交換するパケット交換方式に係る。各パケ
ットに含まれるアドレスビットのそれぞれは、網の特定
の段で設定すべき接続と決定する。各パケットは優先レ
ベルを示す一組のビットを含む。異なった優先レベルの
パケット金交換するためのプロトコルは、最高優先レベ
ルのパケットの送信が他のパケットによって妨げられな
いようにする。従って、音声に最高優先レベルと割当て
ることによって音声交換を行える。

Ｂ、従来技術とその問題点 データ伝送の分野では、同じ網と使ってデータ及び音声
の両方を伝送、従って交換したいという要求がある。こ
れまでに、音声及びデータを統合的に交換するための多
くの方法が知られているが、それらの方法は制限された
固定帯域幅のものであって、コートローラのボトルネッ
クを引起し得る。

高帯域幅交換のために広く使用されているのはクロスバ
交換機である。クロスバ交換機は、中央コントローラに
よって集中制御される多数のクロスポイントを有する。

しかし、このような中央コントローラによるクロスポイ
ントの集中制御は、特に高い交換レートにおいてコント
ローラのボトルネックと引起す。例えば１２８Ｘ１２８
のクロスバ交換機でデータ及び音声を交換する場合に、
１００Ｍｂｐｓの直列伝送を達成しようとすると、約１
６０００のクロスポイントと３マイクロ秒以内にセット
アツプしなければならない。加うるに、このような集中
制御型のコントローラはフレームの各スロットに対する
設定データと記憶しなければならないので、高速で大容
量のメモＩＪ　を必要とする。中央コントローラ？用い
た従来の交換方式における別のボトルネックとして、中
央コントローラによるタイムスロットの割当てがある。

例えば、米国特許第４４４５２１３号明細書は音声及び
データの取扱いを開示しているが、音声又は同期データ
のために集中制御型のコントローラによって割当てられ
るタイムスロットの数は一定である。

従来の統合音声・データ交換技術で最も関連性のめるの
は、固定最大帯域幅を有するディジタルループを用いた
ものである。この従来技術は、１秒当υ数十メガビット
のデータレートと可能にする。上記米国特許及び米国特
許第４２５１８８０号明細書は、固定最大帯域幅のディ
ジタルルーズによって相互接続された交換機の間で音声
（同期データ）及びデータ（非同期データ）を統合的に
伝送する技術と開示している。

クロスバ交換機の場合は、必要なりロスポイントスイッ
チの数は入力ポート数の自乗である。従って、１２８Ｘ
　１２Ｂのクロスバ交換機は１２８２（＝１６ｓｓ４）
個のクロスポイントスイッチを必要とする。従って、大
型のクロスバ交換機を作・ろうとすると、かなシのコス
ト高になる。

主としてマルチプロセッサ計算機システムでプロセッサ
及びメモリを接続することを目的として、パケット交換
式ＭＩＮが提案されている。このＭＩＮは分散制御型で
あり、ステージの追加による拡張が可能である。しかし
、これまでに提案されているプロトコルでは、網内を伝
送されるパケットは種々の遅延と受ける。従って、この
ようなパケットと用いて音声の如き同期トラヒックの交
換２行うと、パケットの損失によるクリッピングが生じ
る。クリッピングと小さくするためには、極めて低い負
荷レベルで網き働かせることによってパケット遅延の変
動と抑えなければならない。また、このような網で不規
則なトラヒックが生じると、網のスループットが極端に
低下し、遅延も大きくなることがわかっている。当然、
同期トラヒックのクリッピングも大きくなシ、実用に堪
えない。

従って本発明の目的は、高帯域幅でクリッピングが小さ
く、分散制御型であり、且つ拡張コストが少しですむ統
合音声・データ交換のためのパケット交換方式を提供す
ることにある。

Ｃ０問題点と解決するための手段 本発明のパケット交換方式は、複数の段で構成された多
段相互接続網を使用する。各段は複数のサブスイッチを
含み、第１段のサブスイッチの入力に到着したパケット
は、途中で阻止されなければ、最終段のサブスイッチの
出力まで伝送される。

パケットは、各段のサブスイッチでの入出力接続に関す
る優先レベルと示す優先ピット及びアドレスビットを含
んでいる。

各サブスイッチは、複数の入力及び複数の出力と、各入
力に到着したパケットをそのアドレスビットによって指
定された出力へ向けるための手段と、複数の入力パケッ
トが同じ出力？指定していた場合にそのうちで最も高い
優先レベルを有するパケツＩｆ指定された出力へ送る調
停手段とを備えている。なお、これらの入力パケットの
優先レベルが同じであっても、そのうちの１つを選択す
ることになるが、選択のための基準は任意に決めること
ができる。各段のサブスイッチの出力は次段のサブスイ
ッチの入力に接続されており、従ってパケット伝送にお
いては、各段のサブスイッチで同様な調停作業が順次に
行われる。その際、各サブスイッチの特定の出力は、そ
れぞれのパケット中の対応するアドレスピットによって
指定される。

回線接続のためにパケットに割当て可能な優先レベルは
複数あり、そのうち最高の優先レベルは、２番目に高い
優先レベルと有するパケット（例えば、呼設定要求パケ
ット）が回線接続のために第１段のサブスイッチの入力
から最終段のサブスイッチの出力まで首尾よく伝送され
た後でのみ関連するパケット（例えば、被設定呼要求パ
ケット）に割当てられる。

Ｄ、実施例 第１図は、本発明に従う多段相互接読スイッチ回路網１
０を示したものである。このスイッチ回路網１０は、ク
リアチャネル回線交換及びパケット交換と行う通信網で
の使用を意図している。通信装置は、インタフェースモ
ジュール（ＩＦＭ）１２と介してスイッチ回路網１０に
接続される。

ＩＦ〜１１２は、統計的時分割多重形式（Ｓ　Ｔ　Ｄ　
Ｍ　）のパケットストリームと生成するもので、回線ト
ランスポート装置１５及び異なったユーザインタフェー
スを使用するパケットトランスポート装置１４ｔ−サポ
ートする。回線トランスポートインタフェースの例はＤ
４形式のＴ１／ＤＳ１であり、パケットトランスポート
インタフェースの例はＸ。

２５プロトコルをサポートするＸ、２１又はＲ８２５２
Ｃ物理リンクである。ｌ５ＤＮインタフエースは必らず
しも必要ではないが、ｌ５ＤＮ接続装置のユーザにもサ
ービスできるように、ＩＦＭを開放式にしておいてもよ
い。

スイッチ回路網１０は複数の入力ポートアダプタ７０１
〜７０８を有する。各ＩＦＭ１２は１つの入力ポートア
ダプタに接続される。各入力ポートアダプタは、多段構
成のサブスイッチ２０から成るスイッチマトリックス１
５に接続される。スイッチマトリックス１５の最終段は
出力ポートアダプタ８０１〜８０８に接続される。以下
の説明では、各段が４個のサブスイッチ２０から成る６
段構成のスイッチ回路網を想定し、シャツフル交換パタ
ーンを用いた相互接続パターンに従うものとする。勿論
、本発明はｎ入力−ｍ出力のスイッチや他の相互パター
ン？用いるスイッチ回路網【も適用可能である。

本発明に従う多段相互接続スイッチ回路網１０において
は、ポートアダプタ７０１〜７０８及び８０１〜８０８
間の交換接続は分散アルゴリズムにより設定される。ス
イッチ回路網１０は、多数のスロット’を含むフレーム
を単位として動作する。

フレーム及びスロットの詳細については、あとで第７図
ｆ９照して説明する。ポートアダプタでは、使用中スロ
ットは設定された回線交換接続に対応し、不使用スロッ
トは新しい回線に対して使用可能である。各ポートは、
例えばそれぞれのスロットで他ポートへのパケット伝送
を要求することができる。プロトコルは、シャツフル交
換網が閉塞型であっても、設定された回線に対応する要
求が決して阻止されないようにする。

スロット中の呼要求には２つのタイプ、すなわち呼設定
要求及び被設定呼要求がある（第６図参照）。これらの
要求は、そのタイプと示す特定の優先レベルのパケット
の形で送られる。被設定呼要求は優先レベル００（高優
先レベル）を有し、呼設定要求は優先レベル０１（低優
先レベル）と有する。すべてのポートアダプタが呼要求
？同時に行えるように、スイッチ回路網１０は同期モー
ドで動作する。シャツフル交換網における通常のルーテ
ィングと同じく、各要求は出力ポートアダプタのアドレ
スを含んでいる。勿論、優先レベルも含む。

スイッチ回路網１０の各段では、出力ボートアドレスの
１ビツト？用いて、パケット’２正しいスイッチ出力へ
向ける。もし２つの要求が同じスイッチ出力への経路を
要求していると、競合が生じる。あとで述べるプロトコ
ルは、優先レベル００と有する２つの要求が決して競合
しないようにする。優先レベル００及び優先レベル０１
が競合すると、優先レベル００の要求が受入れられ、ス
イッチ回路網の次の段へ送られる。優先レベル０１を有
する２つのパケットが競合すると、何れか一方がランダ
ムに選択されて次段へ送られ、他方は拒絶される。所望
の出力ポートへ首尾よく到達した要求に対してはＡＣＫ
が返される。

呼設定要求（優先レベル０１）に対してＡＣＫが返され
ると、要求元ポートアダプタは、音声終了パケット（後
述）と受取るまで、各フレームの同じスロットについて
当該経路を暗黙的に割振られる。その場合、別の要求元
ボートが（以前に）割振られた経路上のリンクと捕捉し
て、暗黙呼遮断プロトコルを与えることがある。一旦ポ
ートアダプタにスロットが割振られると、呼が終了する
まで、そのポートアダプタは後続のフレーム中の対応す
るスロットで優先レベルＯＯの要求（被設定呼要求）を
送る。呼は、音声終了パケットの形での要求で終了する
。このパケットは、通常は、最低の優先レベル（例えば
１１）と持ったパケットとして認識される。呼は、既存
の呼と競合しない場合にのみ設定されるので、設定済み
の如何なる呼も他の設定済みの呼と競合することはなく
、従って阻止されることもない。

各ポートアダプタは、自身に（暗黙的に）割振られたス
ロットのリストを保持する。ポートアダプタは割振られ
た各スロットについて被設定呼要求及び呼情報と送る。

新しい接続を設定する場合は、ポートアダプタは割振ら
れていないスロットのリストを走査し、スロット’を割
振られる（出力ポートから肯定応答を得る）か、又はす
べてのスロットが割振り済みになるまで、呼設定要求を
送シ出す。後者の場合、呼要求は阻止される。音声環境
を例にとって、呼阻止（ふくそう）確率ト算定してみる
。阻止された呼は拒否される（話中信号を受取る）もの
とする。しかし、他に呼要求がなければ、阻止された呼
は後続のフレームまで延ばせるので、この拒否は必袈で
はない。なお、本実施例での最高優先レベルは００であ
る。

第２図は、第１図のスイッチマトリックス１５と取出し
たものである。前述のように、各段は４つのサブスイッ
チ２０から成っている。各サブスイッチ２０は、その２
つの出力（例えば３０１及び６０２）の一方又は両方を
接続するように働く。

その場合、１つの入力が１つの出力にだけ接続される。

第１段のサブスイッチの出力は第２段のサブスイッチの
対応する入力に接続され、第２段のサブスイッチの出力
は第６段（最終段）のサブスイッチの対応する入力に接
続される。

第２図の左端の列に示しである２ビツトは優先レベル２
表わす（第６図の６４．６５．６６参照）。

次の列の３ビツトは、宛先アドレスすなわち特定の着信
ポートアダプタ（出力ポートアダプタ）のアドレス５表
わす（第６図の６７．６８．６９参照）。出力ポートア
ダプタが識別されると、最終段における出力（例えば６
０１）も識別可能である。

着信ポートアダプタと表わす６ビツトのアドレスの各ビ
ットは、スイッチマトリックス１５の対応する段におけ
る特定のサブスイッチの特定の出力も表わす。例えば、
発信ポートアダプタ７０１からの３ビツトのアドレス０
１０は着信ポートアダプタ８０３（最終段の出力６０３
）への接続要求を表わすが、その右端のビット０は、発
信ポートアダプタ７０１が接続されている第１段のサブ
スイッチの上側出力６０１と表わす。発信ポートアダプ
タ７０１はポートアドレスＯｏｏによって表わされる。

真中のビット１は、第２段のサブスイッチの下側出力４
０２を表わし、左端のビット０は、出力４０２が接続さ
れている最終段のサブスイッチの上側出力６０３を表わ
す。出力６０３は、６ピツトのアドレス０１０によって
表わされる着信ポートアダプタ８０３に接続されている
。

発信ポートアダプタの構成と第３図に示す。発信ポート
アダプタは、入力レジスタファイル３１、走査ユニット
３２、データバッファ６６、スロット交換テーブル６４
、試行ユニット６５、及び送信ユニット６６から成って
いる。これらの構成要素は以下に述べるような機能を遂
行する。

（１）入力レジスタファイル３１ 人力レジスタファイル３１は、フレーム中のスロットの
数（第７図の例では１２５０）と同数のレジスタを含み
、各スロットにおいてＩＦＭ１２上のパケットを（もし
１つあれば）捕捉してそれを対応するレジスタに記憶す
る。例えば、スロット５で捕捉されたパケットはレジス
タ５に記憶される。勿論、幾つかのスロットにおいてＩ
ＦＭ上にパケットがないこともある。その場合は、入力
レジスタファイル６１の対応するレジスタはクリアされ
る。

入力レジスタファイル３１では、１つのクロックサイク
ルで任意のレジスタからの読取り及び任意のレジスタへ
の書込みが可能である。読取シ及び書込み？行うレジス
タが同じであれば、その古い内容が読取られた後に新し
い内容が書込まれる。

読取るべきレジスタのアドレスは走査ユニット６２から
得られる。幾つかのスロットについて有効アドレスがな
いこともめる。入力レジスタファイル５１から読取られ
た内容は送信ユニット６６へ供給される。

（２）データバッファ３６ データバツ７ア６６は、走査ユニット６２が工ＦＭ１２
からのデータパケットを受取ったスロットの各々におい
て、走査ユニット６２から非同期データパケット（第６
図の６３参照）と受取る。

データバッファ６３は、一杯でなければ、受取ったパケ
ットを記憶する。更に各スロットにおいて、データバッ
ファ５６は、もし空でなければ、１つのデータパケット
ト送信ユニット３６へ供給する。

このデータパケットが首尾よく送信されると、スロット
の終り近くでデータバッファ６３は送信ユニット５６か
らＡＣＫｉ受取る。データバッファ３３はこのＡＣＫに
応答して、送信されたパケットと除去する。送信された
パケットは、ＡＣＫが受取られない限シ、データバッフ
ァ３６に保持される。

（６）走査ユニット ＩＦＭ１２からのパケットは各スロットにおいて走査ユ
ニット３２（及び入力レジスタファイル３１）に捕捉さ
れる。現スロットに有効パケットがなければ、あとで述
べるＡＣＫピットと、スロット交換テーブル３４で当該
スロットに対して指定されたレジスタとがリセットされ
る。受取ったパケットが最高の優先レベルを有する被設
定呼要求パケット６２であったならば、走査ユニット３
２は如何なる動作も行わない。走査ユニット３２が非同
期データパケット６６を受取り、且つデータバッファ３
３にこのパケットを記憶するスペースがあれば、受取ら
れたパケットはデータバッファ６ろに記憶され、現スロ
ットについて指定されたＡＣＫビットが１にセットされ
る。走査ユニット３２が非同期データパケット？受取っ
た時、データバッファ３６が一杯であったならば、指定
されたＡＣＫピットはＯにセットされる。

定食ユニット６２が音声回線終了パケットｉ受取った時
は、現スロットについて指定されたＡＣＫビットが０に
セットされ、現スロットについて指定されたスロット交
換テーブル３４のレジスタがクリアされる。

呼設定要求パケット６２の場合は、そのパケットを受取
ったスロットの番号と共に走査ユニット３２から試行ユ
ニット６５へ送られ、このスロットについて指定された
ＡＣＫピットが１にセットされる。

走査ユニット３２はまた、呼要求て応じて回線接続が設
定されたかどうか？示すメツセージ、又はこのような回
線接続？設定することができないことと示すメツセージ
と試行ユニット３５から受取る。設定された回線接続に
関しては、メツセージは、要求がｉＦＭ１２に到着した
時のスロット番号（入力スロット番号）と、回線接続が
設定された時のスロット番号（出力スロット番号）と含
む。このメツセージを受取ると、走査ユニット３２は、
スロット交換テーブル３４の入力スロット位置に出力ス
ロット番号を書込む。要求が受入れられなければ、走査
ユニット３２は、ＡＣＫピットテーブル（第３図の３９
参照）において入力スロット番号に対応するＡＣＫビッ
トとリセットする。

（４）ＡＣＫビット ＡＣＫピットは、データパケットの受取シを■ＦＭＩ　
２に知らせるため、及び呼設定要求に応答して回線接続
が設定されたことｔ知らせるために、ポートアダプタに
よって使用される。ＡＣＫビットとセットするのは走査
ユニット３２である。

各スロットにおいて１つのデータパケットが走査ユニッ
ト３２に受取られた時、データバッファ６３にこのパケ
ットを記憶するスペースがあれば、当該スロツ）Ｋ対応
するＡＣＫビットが１にセットされ、さもなければ０に
セットされる。非同期データパケットの場合は、それを
受取った同じスロットにおいて、指定されたＡＣＫピッ
トが変更される。

呼設定要求パケットの場合は、その要求が受取られると
、指定されたＡＣＫビットが１にセットされる。このＡ
ＣＫビットは、要求が受入れられないこと会示す試行ユ
ニット３５からのメツセージと走査ユニット５２が受取
った時、走査ユニット５２が音声終了パケットに出会っ
た時、又は指定されたスロットにおいてパケットがＩＦ
Ｍ１２に受取られなかった時に、０にリセットされる。

（５）スロット交換テーブル３４ スロット交換テーブル６４は、１フレーム中のスロット
の数と同数のレジスタを含むレジスタファイルである。

これらのレジスタは、前述のように、走査ユニット６２
によってセット又はリセットされる。同じスロットにお
いて１つのレジスタのセット及び別のレジスタのリセッ
トを行うことができる。各々のスロット（例えばスロッ
ト５）において、当該スロットに対応するレジスタ（例
えばレジスタ５）の内容がスロット交換テーブル６４か
ら読出されて、走査バス３８と介してアドレスとして入
力レジスタファイル３１へ送られる。

入力レジスタファイル３１はこのアドレス？用いて、送
信ユニット３６へ読出すべきレジスタを選択する。

（６）送信ユニット３６ 送信ユニット５６は各スロットにおいて、３つの異なっ
たソース、すなわち入力レジスタファイル３１、試行ユ
ニット６５及びデータバッファ３６からパケット分受取
ることができる。これらの入力に対しては一定の優先順
位が割当てらｎており、入力レジスタファイル３１が最
も高く、データバッファ６３が最も低い。これら５つの
入力のそれぞれは各スロットにおいてパケットを有して
いることもあれば、有していないこともある。

送信ユニット３６は、その入力に到着した最高優先順位
のパケットを選択し、それを回路網１０の第１段のサブ
スイッチ２０へ送る。送信ユニット６６はまた、パケッ
トが阻止されることなく網中を伝送されたかどうか？示
す確認応答と網から受取る。それが肯定応答（ＡＣＫ）
の場合はパケットが首尾よく伝送されたことを示し、否
定応答（ＮＡＫ）の場合は阻止されたこと２示す。本実
施例のプロトコルでは、被設定呼要求パケットに対して
は常にＡＣＫが返されるが、非同期データパケット及び
呼設定要求パケットに対しては、ＮＡＫが返されること
もある。

送信ユニット３６が非同期データパケット又は呼設定要
求パケット’を選択すると、網から送信ユニット３６に
受取られたＡＣＫ又はＮ、ＡＫはデータバッファ６６又
は試行ユニット３５へ送られる。

（７）　　試行ユニット３５ 試行ユニット６５は走査ユニット６２から呼設定要求パ
ケット及びそれがＩＦＭ１２に到着した時のスロット番
号（入力スロット番号）と受取る。

呼設定要求パケット及びスロット番号は、試行ユニット
５５の保留要求待ち行列３７に書込まれる。

試行ユニット６５は各スロットにおいて、待ち行列３７
の先頭にあるパケットｔ−送信ユニット５６へ送る。も
しこのパケットが網と介して首尾よく伝送されると、送
信ユニット３６はＡＣＫｉ試行ユニット６５へ返す。試
行ユニット′５５はこのＡＣＫに応答して、待ち行列３
７の先頭からパケットを除去し、音声回線が設定された
ことを示すメツセージを走査ユニット３２へ送る。この
メツセージは、回線が設定された時のスロット（出力ス
ロット）及び要求がＩＦＭ１２に到着した時のスロット
（入力スロット）の番号分含む。網内で衝突が生じるか
、或いは、スロットが同じポートアダプタからの被設定
呼回線接続で使用中であるために、待ち行列３７の先頭
にあるパケットを現スロットで送信することができなけ
れば、ＮＡＫが試行ユニット６５に戻される。その場合
、待ち行列３７の先頭にあるパケットは保持されたまま
であシ、次のスロットでその送信が試みられる。このよ
うな再試行は、首尾よく送信が行われるまで、最大限フ
レーム中のスロットの数と同じ回数だけ繰返される。再
試行がすべて失敗に終ると、所望の回線が使用不能であ
ることを示すメツセージが走査ユニット５２へ送られる
。このメツセージは、要求が入力インタフェースに到着
した時のスロット（入力スロット）の番号を含む。

回線設定要求が受入れられた場合、入力スロットから出
力スロットまでの間のスロット数が、入力レジスタファ
イル３１における被設定呼要求パケットによって費した
時間を示す。この遅延は、待ち行列３７中の各スロット
について許される再試行の回数を制限することによって
（ふくそう確率との兼合で）調整することができる。

第４図は２Ｘ２のサブスイッチ２０ｉ示したものである
。勿論、これより大きいサブスイッチも可能である。２
×２の各サブスイッチは、被設定呼要求、呼設定要求及
び非同期データ要求の各パケットを受取る２本の入力線
Ｄ−ＩＮ１及びＤ−ＩＮ２と、受取ったパケット’を網
の次の段へ送るための２本の出力線Ｄ−ＯＵＴ　１及び
Ｄ−ＯＵＴ２と分有している。この他に、２本のＡＣＫ
入力線及び２本のＡＣＫ出力線もある。ＡＣＫ入力線は
サブスイッチの各出力とそれぞれ対になっておシ、ＡＣ
Ｋ出力線はサブスイッチの各入力とそれぞれ対になって
いる。データ線及びＡＣＫ線の組合せをサブスイッチポ
ートと呼ぶ。パケット入力線（Ｄ−ＩＮＩ又はＤ−ＩＮ
２）に受取られたパケットは一方のパケット出力線（Ｄ
−ＯＵＴＩ又はＤ−ＯＵＴ２　）へ送られる。パケット
出力線の選択は、当該パケットに含まれる宛先アドレス
に基いて行われる。２本の入力線に到着した２つのパケ
ットが同じ出力線を要求していると、所定の調停手＋ｔ
、Ａに従い一方のパケットが選択される。調停手順の詳
細についてはあとで述べる。

ＡＣＫ線は、各網入力に到着したパケットが所望の網出
力まで首尾よく伝送されたかどうかと各網入力に知らせ
るためのものである。ＡＣＫ入力線（ＡＣＫ−ＩＮ）は
、当該サブスイッチから出力されたパケットが後続の段
を通って首尾よく伝送されたかどうかと示す。ＡＣＫ出
力線（ＡＣＫ−ＯＵＴ　）は、当該サブスイッチに入力
されたパケットが対応する段及び後続の段を通って網出
力まで首尾よく伝送されたかどうかを示す。

サブスイッチ２０の構成を第５図に示す。サブスイッチ
２０は、入力バッファ５１、メツセージ形式変更回路５
２、調停ユニット５３、ＡＣＫユニット５５及び出カニ
ニット５４Ａ、５４Ｂから成っている。入力バッファ５
１は、パケットのアドレスからタグ及び１つの制御ビッ
トと取出す。

入力バッファ５１は入力線ごとに１つずつ設けられてい
る。メツセージ形式変更回路５２は、パケット中のアド
レスビットを回転する。それによシアドレスの先頭ビッ
トが末尾ビットになり、他のビットは１つずつ上位にシ
フトされる。ただしパケットが網から出る時には、これ
らのアドレスビットは、パケットが網に入った時と同じ
順序になっている。アドレスビットを回転させると、網
のすべての段にあるサブスイッチで、パケットのアドレ
スフィールドの先頭ビットに対する調停手順を遂行する
ことができる。メツセージ形式変更回路５２も入力ごと
に１つずつ設けられる。調停ユニット５３は、２つのパ
ケットが同じ出力と指定していた場合の競合を解決し、
一方のパケットに出力と割当てる。出カニニット５４Ａ
、５４Ｂは、調停ユニット５６によって選択されたパケ
ットを出力リンクへ送るもので、出力リンクごとに１つ
ずつ設けられる。

次に、サブスイッチ２０を構成する各ユニットの詳細に
ついて説明する。なお、第５図中のＡはＡＮＤゲート、
ＯＲはＯＲゲート、ＤはＤフリップフロップ？それぞれ
示している。

（１）入力バッファ５１ 大力バッファ５１は、パケットの優先ピット（タグピッ
ト）′ｆ、捕捉するためのｎピットのシフトレジスタ（
タグレジスタ）と、宛先アドレスから制御ピットを捕捉
するためのＤフリップフロップとを含む。タグピットは
パケットの最初のｎピット（第６図の例ではｎ＝２）で
あり、制御ピットはｎ＋１番目のピットである。これら
ｎ＋１ピットの捕捉と行うため、適切なシフトイン信号
が発生される。パケット入力後ｎビットのシフトが終っ
た時点で、タグレジスタにｎ個のタグピットが保持され
ている。次のシフトイン信号はＤ７１Ｊツブフロップだ
けを付勢し、ｎ　＋　１番目の制御ビット？ロードさせ
る。このシフトサイクルが終ると、出力に関する調停が
完了し、残シのアドレスピット及びそれに続くデータが
タグレジスタを通過する。タグレジスタからの読出しは
シフトアウト信号によって行われる。

（２）メツセージ形式変更回路５２ この回路はタグレジスタからのピットｉＤフリップフロ
ップからの１ビツトと組合せる。出力されるメツセージ
は、タグレジスタからのｎ＋ａ−１ビツト（アドレスｉ
ａビットとする）、Ｄフリップフロップからのｎ　＋　
ａ番目のピット、及び再びタグレジスタからの残ｐＭ−
（ｎ＋ａ）ピットを取出すことにより作成される。この
結果、メツセージのアドレスピットが右方向へ１ビツト
だけ回転される。またメツセージは、入カバソファ５１
及びメツセージ形式変更回路５２と通る間にｎ＋１クロ
ックサイクルの遅延と受ける。

（６）　　調停ユニット５３ 調停ユニット５６の機能は、同じスロットにおいて同じ
出力リンクへ送るべき２つのパケットのうちの一方を選
択することである。本実施例では、ｎ個の優先ピットは
符号なしの整数として扱われ、その数値の小さい方が高
い優先順位２表わしている。選択されるのは優先順位の
高い方のパケットである。２つのサブスイッチ入力に到
着したパケットが同じ優先順位で且つ同じサブスイッチ
出力と要求している場合には、競合する出力が上側の出
力（Ｄ−ＯＵＴ　１　）であれば、上側の入力（Ｄ−Ｉ
Ｎｌ　）に到着したパケットが選択され、競合する出力
が下側の出力（Ｄ−ＯＵＴ２　）であれば、下側の入力
（Ｄ−ＩＮ２）に到着したパケットが選択される。優先
順位が同じで目的とする出力ポートも同じ場合の調停方
法はこれに限らず、ラウントロピン等の任意の方法と採
用し得る。

調停ユニット５３は、２つの入力バッファ５１のタグレ
ジスタ及びＤフリップフロップを読取ってタグ（すなわ
ち優先レベル）を比較し、Ｄフリップフロップ及び比較
器の出力を用いて４つの禁止信号と発生する。この動作
は、パケットのｎ＋１ビットが捕捉された時に行われる
。禁止信号は、ｎ　＋　２番目のピットが捕捉されてい
る時にフリップフロップし１〜Ｌ４にラッチされる。上
側入力のパケットを上側出力へ送る場合はＬｌがセット
され、ｌ−、４１１１１人力のバケツ）？下側出力へ送
る場合はＬ６がセットされる。Ｌ２及びＬ４は下側入力
について同様にセットされる。

（４）　　出カニニット５４Ａ、５４Ｂ出カニニット５
４Ａ、５４Ｂは、基本的には、フリップフロップＬ１〜
Ｌ４の状態に応じて一方の入力からのパケットを選択す
るセレクタである。

（５）ＡＣＫユニット５５ ＡＣＫユニット５５はサブスイッチ入力ごとに１つずつ
設けられ、対応する入力に到着したパケットが轟該サブ
スイッチ内又は後続の段での競合のために伝送できなか
った場合はＮＡＫｌを発生しなければならない。上側の
入力に到着したパケットは、（イ）それが上側出力？要
求していて且つＬｌがリセットされているか又は上側出
力に対するＮＡＫｉ受取った場゛合、又は（ロ）それが
下側出力？要求していて且つＬ３がリセットされている
か又は下側出力に対するＮＡＫｉ受取った場合には、阻
止される。下側入力に到着したパケットの阻止条件も同
様である。

出力ポートアダプタ（Ｎ信ボートアダプタ）８０１〜８
０８は、網の最終段からパケット？受取って、それを出
力インタフェースモジュール（図示せず）へ送る。出力
ポートアダプタは単にスロット番号と共にパケットを送
るだけで、上位レベルのプロトコルを実行することはな
い。出力インタフェースモジュールハ、パケット内のデ
ータ？用いてパケットを解釈し、所望のサービス？提供
する。そのために、入力インタフェースモジュールと出
力インタフェースモジュールの間で上位レベルのプロト
コルを用いることができる。

本発明に従って交換される３種類のパケットｔ−第６図
に示す。

被設定呼要求パケット６１は、多段相互接続網１０と介
する回線接続によって設定された呼を継続するのに用い
る。「呼」は一般には音声接続を表わすが、任意の同期
データ伝送要求の意味もある。被設定呼要求パケット６
１ＬＴｆ優先レベルは６４のところに示すように００で
あり、これは割当て可能な最高の優先レベルである。こ
のレベルは、同じ回線接続について２番目に高い優先レ
ベルを有する対応するパケットがすべての段を通って首
尾よく伝送された後でのみ、すなわちパケットがスイッ
チ回路網１０の第１段のサブスイッチの対応する入力か
ら最終段のサブスイッチの対応する出力までａ尾よく伝
送された後でのみ、パケットに割当てることができる。

呼設定要求パケット６２は、電話呼のような新しい呼を
設定するため、或いは同期データ用に網を介する新しい
回線接続を生成するために用いる。

呼に対する回線接続は、一連のフレーム中の対応するス
ロットを用いた網？介する経路であシ、それと通して例
えば通話が行われる。回線接続は、望むならばデータ伝
送にも使用できる。呼設定要求ノ優先レベルは６５のと
ころに示すように０１であり、これは２番目に高いレベ
ルである。回線接続が設定され、それ２通して呼設定要
求パケットが所与のスロットで伝送されると、対応する
被設定呼要求パケット６１が後続のフレーム中の対応す
るスロットで回線接続を介して伝送される。

非同期データ要求パケット６６は、フレーム中の使用可
能なスロットでのデータ伝送ｌｔ☆求するのに用いる。

ここで云うデータは非同期データである。このパケット
の優先レベルは６６のところに示すように１０であシ、
これは６番目に高いレベルである。これは非同期データ
伝送のためのパケットであるから、各フレーム中の使用
可能なスロット（対応していなくてもよい）だけが心安
トされる。

第６図において、優先レベルフィールド６４〜６６の左
に位置する３ピツトのフィールド６７〜６９はパケット
の宛先アドレスを含み、網の最終段にあるサブスイッチ
の特定の出力と指定する。

アドレスフィールドの左側のスペースには、伝送すべき
呼情報（音声情報）又はデータが含まれる。

第６図の例では、優先レベルを２ビツトのコードで表わ
し、００が最高レベルで、０１．１０の順に低くなって
いるが、コードと優先レベルの関係は任意に決めてよく
、また優先レベルの数２もつと多くすることも可能であ
る。

から成る６つの連続するフレーム７０Ａ、７０Ｂ及び７
０Ｃを示したものである。これらのフレームは特定の時
間間隔分表わし、それがスロットによって更に細かく区
切られている。ボートアダプタにおいては、使用スロッ
トは設定された回線接続（回線交換接続）に対応する不
使用スロットは、新しい回線及び非同期データ要求パケ
ットに対して使用できる。ポートアダプタは各スロット
で着信ボートアダプタへのパケット伝送ｔ−要求するこ
とができる。要求が同期伝送であれば、後続のフレーム
中の対応するスロツ）ｋ同じ回線接続に対して用いる必
要がある。すべての入力ポートアダプタは各スロットで
回線接続を要求することができる。ここで云う「回線接
続」は、発信ボートアダプタ（入力ポードアダブタンか
ら着信ボートアダプタ（出力ポートアダプタ）までの接
続であって、一連のフレーム中の対応するスロットで同
期データと伝送するためのものと意味する。

音声交換 ここでは、音声ソースが６４ＫｂｐｓのＰＣＭであって
、約５ミリ秒の音声サンプル遅延が許されるものとする
。この遅延基準を満たすため、フレーム時間と５ミリ秒
にした。６４　Ｋｂｐｓの各音声ソースは、５ミリ秒の
間に４０バイト分の音声サンプルを蓄積する。これらの
音声サンプルト１２８Ｘ１２８のシャツフル交換網で経
路指定するには、２バイトの経路指定及び優先順位情報
が必要である。外部での経路指定に必要な追加の制御情
報の上限を４バイトとする。４０バイトのサンプルデー
タ及び４バイトの制御情報と組合せたものを音声パケッ
トと呼ぶ。これは、シャツフル交換網内での経路指定に
必要な制御情報を含んでいない。

網は同期モードで動作する。入力ポートアダプタは各ス
ロットで音声回線の設定（優先順位０１）又は被設定呼
についての音声情報パケットの伝送（優先順位００）を
要求する。ＩＫＸＩＫのシャツフル交換網と例にとると
、網がボートの要求と処理してＡＣＫを返すまでの時間
は、控え目に見積って約０．５マイクロ秒である。受入
れられた要求に対するデータ伝送速度は、直列データ伝
送の場合１００Ｍｂｐｓに設定することができる。この
速度で４４バイトのデータを伝送するのに要する時間は
３．５２マイクロ秒である。従って、網の設定も含めて
、４マイクロ秒のスロット時間と見積っておけばよい。

これは、各フレームを１２５０個のスロットで構成でき
ることを意味する。

網内でのサブスイッチのセツティングはスロット毎に変
わる。集中制御型のコントローラと用いて４マイクロ秒
内にすべてのスイッチ（１２８Ｘ１２８の網の場合は８
９６個のスイッチ）を設定するのは大変な仕事である。

更に、このようなコントローラはフレーム中の各スロッ
ト毎の設定状態を記憶しなければならず、それには高速
大容量メモリを必要とする。従って、本発明のような動
的で分散型のアプローチの方が優れている。

シャツフル交換網は閉塞網であるから、ボートはすべて
のスロットを使用できるわけではない。

次に、アダプタ当ｐの被設定呼の数が与えられたものと
して、新しい呼要求のふくそう確率を算定してみる。

例として１２８Ｘ１２８の網を考える。予想されるアダ
プタ当りの被設定呼数をＣとする。呼がフレームのスロ
ットにわたって等しく分散していると仮定すると、各ア
ダプタはＣ個の呼を有し、各スロットにおいて網内で１
２８Ｃ／１２５０回線が設定される。これらの回線は網
の各段と通るので、特定の段で（新しい）呼設定要求パ
ケットが阻止される確率は大体０．５０／１２５０すな
わちＣ／２５００である。従って、パケットが任意のス
ロットにおいて如伺なる段でも阻止されない確率は、 １−（１−Ｃ／２５００）７ である。各アダプタでは１２５０−Ｃのスロットが自由
であシ、そして呼が阻止されるのはフレームの谷スロッ
トで阻止された場合だけであるから、呼が阻止される確
率すなわちふくそう確率Ｂ　（Ｃ）は大体次のようにな
る。

Ｂ（Ｃ）＝（１−（１−Ｃ／２５００）７）１２５０”
−０第８図のグラフは、ふくそう確率を負荷Ｃ／１２５
０の関数として示したものである。このグラフによれば
、８０チの負荷でふくそう確率は約０゜０００８３であ
シ、０．１％よりも小さくなっている。これは、ポート
当り１ｏｏｏ（全部で１２８０００）の呼に対応する（
加入者当り６ｃｃｓで、このふくそう確率でサポートで
きる加入者の数はこの呼数の約６倍である）。更に、次
に述べるように、使用可能なスロットの残ｐｔ、ファイ
ル転送トラヒックの如き優先順位の低いデータトラヒッ
クに使用することができる。

統合音声−データ データトラヒックに備えて６番目の優先レベル１０を追
加する。各ポートアダプタには、データ（非音声）トラ
ヒック用のバッファが設けられる。

データパケット要求は、音声パケットで使用されておら
ず且つアダプタが音声回線を設定しようとしていない各
スロットで網に送られる。データパケットの優先レベル
は最低であるから、音声についての被設定時又は呼設定
要求がそれによって阻止されることはない。データパケ
ット要求が他のパケットとの衝突のために網で阻止され
ると、パケットが通過するまで、別の要求が使用可能な
スロットでなされる。

上述の動作モードでは、もし音声トラヒックが無制御状
態にあると、データソースのための帯域幅が不足する可
能性が極めて高い。これを解決するためには、各アダプ
タで可能な音声トラヒックに関する呼数を制限（例えば
使用可能なスロットの７０％まで）すればよい。前述の
例では、１フレームは１２５０スロツトであるから、そ
の７０襲まで使うことにすると、ポート当り８７５の同
時通話が可能である。その場合の音声ふくそう確率は極
めて小さく、約０．６５Ｘ１０”である。ただし、残９
３０％のスロット？データスロットとして予約しておく
と、ふくそう確率はもつと大きくなる。と云うのは、音
声スロットとして使用可能なスロットの数が１２５０か
ら８７５に減ってしまうからである。その場合、０．１
％の最大ふくそう確率で、使用可能な音声スロットの７
７％（上の例では６７４スロツト）が使用できる。

Ｅ９発明の効果 本発明によれば、分散制御式の多段相互接続スイッチ回
路網（ＭＩＮ）で回線交換及びパケット交換が同時にサ
ポートされ、コントローラのボトルネックは生じない。

更Ｋ、帯域幅も可変で＝ｌ、入力ポートの数が増えると
帯域幅も広くなる。拡張性の面からは、入力ポートアダ
プタ数ｔｌ−Ｎ、各サブスイッチの出力数をＸとすると
、サブスイッチの数はＮｌｏｇＨに従って増加するだけ
である。

しかし最も重要なのは、ＭＩＮの如何なる段においても
音声回線パケットが阻止されない、ということである。

従って、音声サンプルの損失がないので、クリッピング
が避けられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される多段相互接続網の一例を示
すブロック図。 第２図はシャツフル交換網用のスイッチマトリックスを
示すブロック図。 第３図は発信アダプタの構成を示すブロック図。 第４図は第３図で使用されるサブスイッチの概略と示す
ブロック図。 第５図は第５Ａ図及び第５Ｂ図のつなが９と示す図。 第５Ａ図及び第５Ｂ図はサブスイッチの詳細な構成と示
すブロック図。 第６図は実施例で用いる３種類のパケットの形式と示す
図。 第７図はフレーム及びその中のスロットト示す図。 第８図は１２８Ｘ１２８のシャツフル交換網におけるふ
くそう確率と負荷の関係と示すグラフ。 慕 ＦＩＧ、６ １ｇ【！２月１℃す２＄瑚ジノく・ケ、７トー呼４駁定
隼ｊυ？ゲ、ｌ− 非間着月子−９＊家Ｉぐ併ット

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 それぞれ複数のサブスイッチを含む複数の段で構成され
   、第１段のサブスイッチの入力に到着したパケットを最
   終段のサブスイッチの出力へ伝送する多段相互接続網を
   使用し、 前記パケットは前記サブスイッチでの入出力接続に関す
   る優先レベルを示す優先ビット及びアドレスビットを含
   み、 前記サブスイッチのそれぞれは、複数の入力及び複数の
   出力と、各入力に到着したパケットを前記アドレスビッ
   トによつて指定された出力へ向けるための手段と、複数
   の入力パケットが同じ出力を指定していた場合に最も高
   い優先レベルを有するパケットを該出力へ送る調停手段
   とを備え、回線接続のためにパケットに割当て可能な最
   高の優先レベルは、２番目に高い優先レベルを有するパ
   ケットが該回線接続のために第１段のサブスイッチの入
   力から最終段のサブスイッチの出力まで首尾よく伝送さ
   れた後でのみ関連するパケットに割当てられることを特
   徴とするパケット交換方式。