JPS6282747A - 分散形パケツト交換システム - 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、パケット交換システムに関し、待に、高速、
高スループツトのパケット交換システム実現に関するも
のである。

（従来技術） 従来のパケット交換システムを第７図に示す。従来のパ
ケット交換システムでは、各回線制御装置７３が伝送回
線７２から受信した全てのパケットは一旦メインメモリ
７４上に取り込まれる。中央制御装置７１は、メインメ
モリ７４上に取り込まれた各パケットのヘッダのアドレ
ス情報を解析して、そのパケットを送出する出回線を決
定し、パケットを出回線側の回線制御装置７３に転送す
る。以上のパケット交換処理のほとんどは、中央制御装
置７１のプログラム制御によるものであり、しかも中央
制御装置７１は、各回線から受信した全てのパケットに
対して集中的かつ逐次的に処理を行なう必要がある。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように、従来技術によるパケット交換システムに
おいては、パケットの交換処理が、中央制御装置による
集中的、逐次的なプログラム制御によるものであったた
め、各データパケットに対する処理時間が非常に長くな
り、システムスループットの向上は非常に困難であった
。

本発明は、上記従来技術の欠点を解決しようとするもの
であり、パケット交換システムにおいて、中央制御装置
が関与する処理を、パケット呼の設定復旧に関するもの
、およびシステム保守管理に関するものだけに制限し、
各データパケットに対するヘッダ解析処理および入り回
線から出回線への回線制御装置間のパケット転送処理は
、全て各回線制御装置によって分散処理することにより
、大幅にパケット交換処理時間を短縮し、システムスル
ープットを高めることを目的としている。

（問題点を解決するための手段） すなわち本発明は、複数の回線制御装置と１つまたは複
数の中央制御装置とをネットワークで結合した分散形パ
ケット交換システムであって、伝送回線上を伝送される
パケットのヘッダ部には回線番号フィールドと論理チャ
ネル番号フィールドが設けられ、 （ａ）、前記回線制御装置の入り回線から受信する各パ
ケットの該入り回線における論理チャネル番号と該パケ
ットを送出する出回線の回線番号および該出回線におけ
る該パケットの論理チャネル番号との対応関係を求める
手段と該求めた対応関係をテーブル管理メツセージとし
て前記ネットワークを介して前記各回線制御装置に転送
する手段をもつ中央制御装置、 （ｂ）、前記回線制御装置の入り回線から受信する各パ
ケットの該入り回線における論理チャネル番号と該パケ
ットを送出する出回線の回線番号および該出回線におけ
る該パケットの論理チャネル番号の対応関係を記憶する
パケット交換制御テーブルと、前記中央制御装置から転
送された前記テーブル管理メツセージを前記ネットワー
クから受信すると共に該受信テーブル管理メツセージの
指示に従って前記パケット交換制御テーブルの内容を更
新・管理する手段と、入り回線から受信したパケットの
ヘッダ部から論理チャネル番号を抽出し、該抽出論理チ
ャネル番号をアドレスとして前記パケット交換制御テー
ブルをアクセスすることによって該パケットを送出する
出回線の回線番号および該出回線における論理チャネル
番号を求め、該受信パケットのヘッダ部に設けられた前
記回線番号フィールドおよび前記論理チャネル番号フィ
ールドにそれぞれ求めた回線番号および論理チャネル番
号を書き込むヘッダ更新手段と、前記ヘッダ更新処理を
完了したパケットを前記ネットワークに送出し、前記求
めた回線番号の回線制御装置へ転送する手段と、前記送
出されたパケットのうち、自回線制御装置宛てのパケッ
トを前記ネットワークから受信する手段とを含む回線制
御装置、 とから構成されることを特徴とする分散形パケット交換
システムである。

（作用） 本発明では、中央制御装置が関与する処理を、パケット
呼の設定復旧に関するもの、およびシステム保守管理に
関するものだけに制限し、各データパケットに対するヘ
ッダ解析処理および入り回線から出回線への回線制御装
置間のパケット転送処理は、全て各回線制御装置によっ
て分散処理するために、パケット交換システムは以下の
ように構成されている。

本発明によるパケット交換システムは、いわゆるバーチ
ャルサーキット方式を前提として構成される。バーチャ
ルサーキット方式においては、通信データの転送にさき
だち発着端末の間にバーチャルサーキットを設定する。

バーチャルサーキットの設定・復旧は、発呼端末が各中
継パケット交換機を介して着信端末とのあいだで呼処理
パケットを送受することによって行なわれる。この時、
そのバーチャルサーキットが通過する各伝送回線毎に各
バーチャルサーキットを識別する論理チャネル番号が定
義される。一旦バーチャルサーキットが設定されると確
信データはバーチャルサーキット上をデータパケットの
形で転送される。伝送される各データパケットのヘッダ
には論理チャネル番号が書き込まれ、交換局は受信した
データパケットがどのバーチャルサーキットのものかを
その論理チャネル番号によって識別し、パケットの交換
処理を行なう。

本発明では、伝送回線上を伝送されるパケットのヘッダ
部に論理チャネル番号フィールドと回線番号フィールド
を設ける。この論理チャネル番号フィールドには、上記
バーチャルサーキットパケット交換方式において各パケ
ット呼のバーチャルサーキット設定時に各伝送回線毎に
定義される論理チャネル番号が書き込まれる。

本発明によるパケット交換機は複数の回線制御装置と１
つまたは複数の中央制御装置とをパケット転送ネットワ
ークと制御情報転送ネットワークによって結合する分散
制御形の構成をとる。

各回線制御装置毎には、入り回線から受信する各パケッ
トの論理チャネル番号と、そのパケットを送出すべき出
回線の回線番号および出回線における論理チャネル番号
との対応関係を保持するパケット交換制御テーブルを設
けておく。中央制御装置は、各パケット呼の設定および
復旧に伴い、前記の回線制御装置毎のパケット交換制御
テーブルの更新を行なうとともに、随時、システム保守
のためにパケット交換制御テーブルの管理を行なう。こ
れら中央制御装置による処理は、パケット転送処理とは
独立におこなえるように、制御情報転送ネットワークを
介して行なわれる。

パケットを入り回線から受信した回線制御装置は、まず
受信パケットの論理チャネル番号を調べ、前記の論理チ
ャネル番号と回線番号の対応テーブルを基に、受信した
パケットを送出する出回線を決定する。送出すべき出回
線が決まったパケットはそのヘッダの゛回線番号フィー
ルドにその回線番号が書き込まれ、各回線制御装置間を
結ぶパケット転送ネットワークに送出される。この時同
時に、出回線での論理チャネル番号も求めておいてパケ
ットヘッダの論理チャネル番号フィールドにこれを書き
込んでおく。パケット転送ネットワークは、各送出され
たパケットヘッダの回線番号フィールドが示す出回線の
回線制御装置へパケットを転送する。

このように、呼設定・復旧時を除きパケットのヘッダ解
析処理およびパケットの回線制御装置間の転送処理は、
中央制御装置の介入なく行なわれるため、大幅なパケッ
ト転送処理の高速化が実現できる。

（実施例） 本発明によるパケット交換システムの構成例を第１図に
示す。Ｎ個の回線制御装置１２（１）−（Ｎ）と中央制
御装置１１はパケット転送バス１３と制御情報転送バス
１５によって結合されている。バスアービタ１４は、パ
ケット転送バス１３のバス使用権制御を行なう。制御情
報転送バス１５のバス使用権制御は中央制御装置１１が
行なう。

第２図（ａ）に本発明によるパケットフォーマットを示
す。ここで、ＲＮ２１は回線番号フィールドであり、回
線制御装置１２において、入り回線から受信したパケッ
トを出回線へ転送するとき、回線番号が書き込まれる。

ＬＣＮ２２は、論理チャネル番号フィールドであり、各
パケット呼が通過する伝送回線毎に定義され、回線制御
装置１２で更新される。パケット識別子ＴＹＰ２３は、
そのパケットがデータパケットであるか呼処理パケット
であるかを示す。ここでは、データパケットであるなら
ば“０″が、呼処理パケットであるときには°′１″が
書き込まれるものとする。Ｄａｔａ２４は、情報フィー
ルドである。

たとえば、伝送回線１６（１）から回線制御装置１２（
１）が受信した呼処理パケットおよびデータパケットに
対する交換処理の概要は以下の通りである。

呼設定・復旧等の呼処理パケットを回線制御装置１２（
１）が受信した場合、回線制御装置１２はパケットヘッ
ダのパケット識別子によりそのパケットが呼処理パケッ
トであることを知り、パケット転送バス１３を介して呼
処理パケットを中央制御装置１１に転送する。呼処理パ
ケットを受は取った中央制御装置１１は、呼設定・呼復
旧等の呼処理を行なう。この際中央制御装置１１は、宛
先アドレスから出回線を決定し、かつ出回線上での論理
チャネル番号を決める。その結果中央制御装置１１は、
各パケット呼が通過する入り回線と出回線の回線制御装
置１２に対して、それらの回線制御装置１２内に設けら
れたパケット交換制御テーブルの内容を更新する。この
パケット交換制御テーブルの更新に関する中央制御装置
１１と各回線制御装置１２との間の制御情報の通信は、
パケット転送処理と独立に行なえるように制御情報転送
バス１５を介して行なわれる。

また、中央制御装置１１は必要に応じて呼処理パケット
をパケット転送バス１３を介して出回線の回線制御装置
１２へ転送し、伝送回線１６へ送出する。

回線制御装置１２がデータパケットを伝送回線１６から
受信した場合、入り回線側の回線制御装置１２はまず受
信したパケットのヘッダ部の論理チャネル番号とパケッ
ト識別子を抽出し、これらを基に先のパケット交換制御
テーブルをアクセスすることにより、そのパケットを送
出すべき出回線を知る。さらに回線制御装置１２は、受
信パケットのヘッダ部の回線番号フィールドにその回線
番号を書き込んだ上でそのパケットをパケット転送バス
１３に送出する。また、入り回線側の回線制御装置１２
は、前記のパケット交換制御テーブルをアクセスした際
に、そのパケット呼の出回線における論理チャネル番号
も求めて、ヘッダ部の論理チャネ？し番号フィールドに
書き込む。パケット転送バス１３上に送出された各パケ
ットは、そのヘッダ部の回線番号フィールドに書かれた
回線番号の伝送回線を収容する回線制御装置１２に転送
され、その後出側の伝送回線１６へ送出される。

このように、データパケットの交換処理においては、中
央制御装置１１による処理が一切ない。

以下で、各パケットが交換処理される様子を詳しく説明
する。

第３図に回線制御装置１２のブロック図を示す。

回線送受信回路３１は、伝送回線１６に第２図（ａ）の
パケットを送信または受信するための伝送制御を行なう
ものである。

ヘッダ更新回路３４は、回線送受信回路３１で受信され
たパケットの論理チャネル番号およびパケット識別子を
抽出し、これらをアドレスとしてパケット交換制御テー
ブル３２をアクセスすることによりこのパケットの回線
番号フィールドおよび論理チャネル番号フィールドを更
新する。回線番号フィールドにはこのパケットを送出す
る回線番号が、論理チャネル番号フィールドには、出回
線での新たな論理チャネル番号が書き込まれる。このよ
うにヘッダ部が更新されたパケットはパケット転送バス
送信バッファ３５に転送される。

バスインタフェース回路３７は、パケット転送バス送信
バッファ３５にパケットがある場合に、パケット転送バ
ス１３の使用権を第１図のバスアービタ１４に要求し、
それが与えられ次第パケット転送バス送信バッファ３５
からパケットを取り出して、パケット転送バス１３に送
出する。また、パケット転送バス１３上に転送されてい
るパケットの回線番号フィールドを監視し、回線１６に
送出すべきパケットであるならばこれをパケット転送バ
ス１３から取り込み、パケット転送バス受信バッファ３
６に転送する。

回線送受信回路３１は、パケット転送バス受信バッファ
３６にパケットがある場合に、パケット転送バス受信バ
ッファ３６からパケットを取り出して回線１６に送出す
る。

テーブル管理部３３は、中央制御装置１１から制御情報
転送バス１５を介して、パケット交換制御テーブルの管
理メツセージを受信し、テーブルアドレスバス３３１、
テーブルデータバス３３２）およびテーブル制御バス３
３３を用いてパケット交換制御テーブル３２の内容を更
新・管理する。

なお、本実施例におい・では、回線制御装置１２と中央
制御装置１１間の呼処理パケットの転送処理をデータパ
ケットの転送処理と同様に取り扱うため、各パケットの
パケット識別子と論理チャネル番号の両者をアドレスと
してパケット交換制御テーブルをアクセスし、各パケッ
トの転送先を求めるものとしている。つまり、中央制御
装置１．１にも回線番号（例えば０番）を割り当ておき
、一方パケット交換制御テーブルでは、呼処理パケット
に対して回線番号が中央制御装置を示す番号（例えば０
番）を出力するようにあらかじめ設定する。

ただし、パケット識別子をパケット交換制御テーブルの
アドレスとして呼処理パケットの転送先を求めるのでな
く、パケット識別子だけで呼処理パケットｌデータパケ
ットの判定をおこない、パケット交換制御テーブルをア
クセスせずに呼処理パケットを中央制御装置１１に転送
することもできる。

ここで、本発明において重要な役割をなすパケット交換
制御テーブル３２及びヘッダ更新回路３４の構成につい
てさらに詳細に説明する。

第４図はパケット交換制御テーブル３２の内容を示す。

ここでＴＹＰはパケット識別子であり、これが°０″の
場合はデータパケットに対するテーブルで、１”の場合
は呼処理パケットに対するテーブルであることを意味す
る。ここで呼処理パケットに対するテーブルがあるのは
、呼処理パケットを回線制御装置１２と中央制御装置１
１との間で転送する制御もデータパケットと同様におこ
なうためのものである。回線制御装置１２は、受信され
たパケットの論理チャネル番号とパケット識別子を抽出
し、それらをこのパケット交換制御テーブルのアドレス
としてアクセスして、そのパケットを送出すべき回線番
号および出回線での論理チャネル番号を求める。呼処理
パケットに対しては、中央制御装置１１へ転送してやる
必要があるため、回線番号は０″が設定されており、又
論理チャネル番号は、受信したパケットの論理パケット
の論理チャネル番号をそのまま出力するように設定され
る。

例えば、第２図（ｂ）の呼処理パケット２５を受信した
場合には、このパケットの論理チャネル番号＋＋２１１
とパケット識別子＋４１１＋をテーブルのアドレスとし
てアクセスし、回線番号は０″を、論理チャネル番号は
°２′”を得る。

一方第２図（Ｃ）のデータパケット２６を受信した場合
には、このパケットの論理チャネル番号１１２１１とパ
ケット識別子°′０”をテーブルのアドレスとしてアク
セスし、回線番号＋１２１９と論理チャネル番号＋１４
１１を得る。その結果、データパケット２６は、第２図
（ｄ）のデータパケット２７のようにヘッダ部が更新さ
れることになる。

第５図は、パケット交換制御テーブル３２のハードウェ
アのブロック図である。

パケット交換制御テーブル３２は、メモリ５０、メモリ
アドレスゲート５１、メモリデータゲート５２およびテ
ーブル制御回路５３からなる。メモリは、２面構成とな
っており、一方の面はヘッダ更新回路３４がアクセスし
、他方はテーブル管理部３３がアクセスする。テーブル
の更新を行なう場合には、まずテーブル管理部側に向い
ている方のテーブルを更新し、その後テーブルを切換え
る。テーブルの切換えのタイミングは、ヘッダ更新回路
３４側からテーブルがアクセスされていない時に行なわ
れる。これらのテーブル面切り換え制御は、テーブル制
御回路が制御線５３０．５３１を用いてメモリアドレス
ゲー）　５１（ＯＸＩ）およびメモリデータゲート５２
（０）（１）を制御することによって実現される。また
、ヘッダ更新回路３４側からテーブルがアクセスされて
いるときには、制御線３２３を介してヘッダ更新回路か
らテーブル切換え禁止信号を受け、テーブル切り換えタ
イミングを遅らせる。このようにテーブルを２面構成に
して、パケット交換制御テーブルの更新・管理とパケッ
トヘッダの更新とによるテーブルアクセス競合を無くし
、これに起因するパケット転送処理効率の低下を防止し
ている。

ここで、テーブルアドレスバス３３１およびテーブルデ
ータバス３３２は、テーブル管理部３３がパケット交換
制御テーブル３２を更新・管理するために用いるメモリ
５０の読み出し・書き込み用アドレスバスおよびデータ
バスである。一方、テーブル制御バス３３３は、テーブ
ル管理部３３がパケット交換制御テーブル３２を更新・
管理する際のテーブル切換え信号およびメモリライトイ
ネーブル信号等の制御信号用バスである。

また、ヘッダ更新回路３４において受信パケットのヘッ
ダ部から抽出された論理チャネル番号とパケット識別子
は、信号線３２１を介してメモリ５０の読み出しアドレ
スとして用いられる。メモリ５０を読み出して得られた
受信パケットに対する回線番号および論理チャネル番号
は、信号線３２２を介して、ヘッダ更新回路３４に送ら
れる。

第６図にヘッダ更新回路３４のブロック図を示す。

回線送受信回路３１で受信したパケットは信号線３４１
を介してヘッダ更新回路３４に転送される。ヘッダ更新
回路３４に転送されたパケットは、シフトレジスタ６１
へ入力されると同時にラッチ回路６０でそのヘッダ部の
論理チャネル番号とパケット識別子が抽出される。これ
らをアドレスとして前述のパケット交換制御テーブルを
アクセスすることによりこのパケットを送出する回線番
号およびその出回線での論理チャネル番号が求まり、こ
れらは信号線３２２を介してラッチ回路６２．６３にお
いてラッチされ、セレクタ６４へ入力される。セレクタ
６４において、新たに得られた回線番号および論理チャ
ネル番号とシフトレジスタ６１から出力されるパケット
の情報部を組み合わせることにより、パケットヘッダが
更新され、信号線３４２を介して、パケット転送バス送
信バッファ３５へ転送されるのである。

タイミング回路６５は、パケット交換制御テーブルをア
クセスしている時に、パケット交換制御テーブル３２の
テーブルが切換わらないよう制御線３２３でテーブル制
御回路にテーブル切換え禁止信号を通知する。タイミン
グ回路６５はまた、制御線６５１．６５２でラッチ回路
６０．６２．６３のラッチ用パルスを供給し、制御線６
５３でセレクタ６４を制御する。

以上のようにヘッダ更新回路３４およびパケット交換制
御テーブル３２を構成することによって、各パケットに
対する交換処理は、中央制御装置を介することなく各回
線制御装置１２で分散して、しかも高速に行なうことが
できる。

なお、本実施例では、パケット転送ネットワークと制御
情報転送ネットワークをバスにより実現したが、これを
リング形または格子形ネットワークで実現しても本発明
は同様に適用可能である。

また本実施例では、複数の回線制御装置と１つまたは複
数の中央制御装置とを結合するネットワークを、パケッ
ト転送ネットワークと制御情報転送ネットワークの２つ
に分けて構成したが、これらを１つのネットワークで実
現して、パケットの転送とテーブル管理メツセージの転
送を一元的に取り扱うことも可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、従来技術におけ
るデータパケットの交換処理における中央制御装置によ
る集中的、逐次的なプログラム制御が省略され、各回線
制御装置が各々受信したパケットのヘッダ解析および各
回線制御装置間のパケットの転送処理を分散して、しか
も高速に行なうため、極めて高速で、高スループツトの
パケット交換システムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるパケット交換システム
の構成図、第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施例にお
けるパケットのパケットフォーマットを示す図、第３図
は本発明の実施例における回線制御装置のブロック図、
第４図は本発明の実施例におけるパケット交換制御テー
ブルの内容を示す図、第５図は、本発明の実施例におけ
るパケット交換制御テーブルのブロック図、第６図は本
発明の実施例におけるヘッダ更新回路のブロック図、第
７図は従来のパケット交換システムの一例を示す図であ
る。 図において、１１は中央制御装置、１２（１）−（Ｎ）
は回線制御装置、１３はパケット転送バス、１４はバス
アービタ、１５は制御情報転送バス、１６は伝送回線で
ある。また３２はパケット交換制御テーブル、３１は回
線送受信回路、３３はテーブル管理部、３４はヘッダ更
新回路、３５．３６はそれぞれパケット転送バス用送信
、受信バッファ、３７はバスインタフェース回路である
。 代理人弁理士　内厚　　　　皿、ｒ’７−’、ｒ、、Ｈ
□目に一一゛ 丁 昭和　　年　　月　　日 唱

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の回線制御装置と１つまたは複数の中央制御
   装置とをネットワークで結合した分散形パケット交換シ
   ステムであって、伝送回線上を伝送されるパケットのヘ
   ッダ部には回線番号フィールドと論理チャネル番号フィ
   ールドが設けられ、 （ａ）、前記回線制御装置の入り回数から受信する各パ
   ケットの該入り回線における論理チャネル番号と該パケ
   ットを送出する出回線の回線番号および該出回線におけ
   る該パケットの論理チャネル番号との対応関係を求める
   手段と、該求めた対応関係をテーブル管理メッセージと
   して前記ネットワークを介して前記各回線制御装置に転
   送する手段をもつ中央制御装置、 （ｂ）、前記回線制御装置の入り回線から受信する各パ
   ケットの該入り回線における論理チャネル番号と該パケ
   ットを送出する出回線の回線番号および該出回線におけ
   る該パケットの論理チャネル番号の対応関係を記憶する
   パケット交換制御テーブルと、前記中央制御装置から転
   送された前記テーブル管理メッセージを前記ネットワー
   クから受信すると共に該受信テーブル管理メッセージの
   指示に従って前記パケット交換制御テーブルの内容を更
   新・管理する手段と、入り回線から受信したパケットの
   ヘッダ部から論理チャネル番号を抽出し、該抽出論理チ
   ャネル番号をアドレスとして前記パケット交換制御テー
   ブルをアクセスすることによって該パケットを送出する
   出回線の回線番号および該出回線における論理チャネル
   番号を求め、該受信パケットのヘッダ部に設けられた前
   記回線番号フィールドおよび前記論理チャネル番号フィ
   ールドにそれぞれ求めた回線番号および論理チャネル番
   号を書き込むヘッダ更新手段と、前記ヘッダ更新処理を
   完了したパケットを前記ネットワークに送出し、前記求
   めた回線番号の回線制御装置へ転送する手段と、前記送
   出されたパケットのうち、自回線制御装置宛てのパケッ
   トを前記ネットワークから受信する手段とをもつ回線制
   御装置、 とから構成されることを特徴とする分散形パケット交換
   システム。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の分散形パケット交換
   システムにおいて、複数の回線制御装置と１つまたは複
   数の中央制御装置とを結合する前記ネットワークは、パ
   ケット転送ネットワークと制御情報転送ネットワークか
   ら成り、該制御情報転送ネットワークは、前記中央制御
   装置が前記各回線制御装置内に設けられた前記パケット
   交換制御テーブルの内容を更新・管理するための前記テ
   ーブル管理メッセージを前記中央制御装置と前記回線制
   御装置の間で転送するのに用いられ、該パケット転送ネ
   ットワークは、前記回線制御装置でヘッダ更新処理を完
   了したパケットを前記各回線制御装置間で転送するのに
   用いられることを特徴とする分散形パケット交換システ
   ム。