JPS63135039A - 待ち合わせ形スイツチ網の経路選択制御方法 - 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、２入力２出力の単位スイッチを組合わせて構
成され、信号（パケット）を目的とする出力端子までス
イッチングして転送するスイッチ回路網中のパケット転
送経路選択制御方法に関し、特に、待ち合わせ形スイッ
チ網の経路選択制御方法に関する。

〔従来の技術〕 従来の待ち合わせ形スイッチ網として、単位スイッチ内
にＦＩＦＯ（先入れ先出し）のバッファを持つ第５図に
示すバンヤン網がある。このバンヤン網の欠点は、第５
図中のＣで示すように、特定の接続要求のとき、スイッ
チ網内の特定のリンクにパケットのフローが集中し、リ
ンク容量をオーバーするため内部ブロッキングを生じる
ことである。逆に内部ブロッキングを生じさせないため
には、入出力のパケットスループットを低く抑えてなけ
ればならない。

次に、この問題を解決するために単位スイッチ内にＦＩ
ＦＯのバッファをもつ第４図に示すベネス網がある。こ
のベネス網は第４図に示すとおり、分散網とルーティン
グ網に分かれている。分散網中の単位スイッチ（Ｓ）１
は、単位スイッチ１に入ってきたパケットを交互に二つ
の出力端子に振り分ける等のフローを分散する動作を行
うことによって、第４図中のＡで示すように、ルーティ
ング網に入るフローを分散させる。このことによって特
定のリンクにフローの集中を生じることを防止する。

なお、第４図および第５図において、３は単位スイッチ
間のリンク、４および５はそれぞれスイッチ網の入力端
子および出力端子である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、ベネス網による方法では、ある論理チャンネル
のパケットが、ベネス網の複数経路に分散して流れるこ
とになる。各単位スイッチ１はＦＩＦＯバッファを持ち
、単位スイッチ１の同−出。

リンクに向かうべきパケットが２個以上あるとき待ち合
わせを行うが、各単位スイッチ１の各時刻における待ち
数はまちまちであり、パケット転送経路により遅延時間
も異なってくる。従って、同−論理チヤンネルのパケッ
トが異なる複数の経路を通ると、後からスイッチ網に入
ったパケットが先に出力されることがあり、パケットシ
ーケンスが乱れる欠点がある。

また、単一経路で接続し、パケットシーケンスが乱れな
い方法として待ち合わせ形ベネス網ではなく、単位スイ
ッチ内で待ち合わせを行わず、ベネス個の入力端子から
出力端子まで、物理的に接続される空間分割形ベネス網
で用いられる接続方法があるが、新たに一つの接続を行
うたびに既接続の経路の変更すなわち、再配置を必要と
するため、接続手順が極めて多い欠点がある。

本発明の目的は、上記の欠点を除去することにより、ベ
ネス網あるいはベネス網と同様な分散網とルーティング
網を持つスイッチ回路網において、パケ、２トのシーケ
ンスを保存し、かつスイッチ回路網内の特定リンクにパ
ケットのフローが集中することを防止し、かつ経路選定
を行う際の手順が少ない、待ち合わせ形スイッチ網の経
路選択制御方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、二つの入力端子と、二つの出力端子と、この
二つの出力端子に出力する信号が互いに衝突しないよう
に一方の信号を保持するバッファメモリと、入力信号に
付与されたルーティングタグによりいずれか一つの上記
出力端子を選択する選択手段を含む待ち合わせ形の単位
スイッチを２入力２出力のスイッチ網とみなし、２ｆｉ
入力２ｎ出力（ｎは自然数）のスイッチ網を、２ｆｉ−
１入力２ｎ−１出力の部分スイッチｙ４２個および２′
１個の上記単位スイッチを用いて構成し、２ｎ個の単位
スイッチのうち２網−１個の単位スイッチの出力端子を
各部分スイッチ網の入力端子に接続し、残りの２　ｎ−
１個の単位スイッチの入力端子を各部分スイッチ網の出
力端子に接続し待ち合わせ形スイッチ網で、経路を選択
する待ち合わせ形スイッチ網の選択制御方法において、
上記スイッチ網の入力段の任意の単位スイッチの出力端
子の一つと各部分スイッチ網のそれぞれの入力端子の一
つとを接続する二つのリンクと、上記スイ・ノチ網の出
力段の任意の単位スイッチの一つの入力端子と各部分ス
イッチ網のそれぞれの出力端子の一つとを接続する二つ
のリンクとの合計４リンクの既設定チャンネルのフロー
量を比較し、この４リンク中最大のフロー量を持つリン
クを避けて二つの経路のうちの一方を選択し、最大フロ
ー量のリンクが４リンク中２リンク以上ありかついずれ
の経路を選択しても必ず一方の最大フロー量のリンクを
含む場合には、４リンク中最小フロー量のリンクを含む
経路を選択し、経路選択を順次上記部分スイッチ網内に
おいても再帰的に行うことにより経路選択を行い、上記
ルーティングタグとして経路を選択するタグを付与する
ことを特徴とする。

また本発明は、ルーティングタグは、２ｎ−１ビットか
らなり、下位ｎビットはパケットの目的出力端子番号の
２進展開表現であり、上位ｎ−１ビットのうち上からｉ
番目（１≦ｉ≦ｎ−１）のビットとして、２ｆｉ−１′
１入力２　ｎ−４ｎ出力のスイッチ網において選択され
た経路が入力段の単位スイッチの上側リンクの場合また
は下側リンクの場合に対応して「０」および「１」のい
ずれか一つを付与することができる。

〔作　用〕

入力段の任意の一つの単位スイッチの二つの出力端子と
、二つの部分スイッチ網間に接続された二つのリンクと
、出力段の任意の一つの単位スイッチの二つの入力端子
と二つの部分スイッチ網間に接続された二つのリンクの
合計４リンクについて、既設定のチャンネルのフロー量
を比較し、どのリンクが最大フローを持つかを調べ、４
リンクで構成される二つの経路のうち、最大フローのリ
ンクを含まない経路を選択する。もし最大フローのリン
クが二つ以上ある場合には、最小フローのリンクを含む
経路を選択する。部分スイッチ網内の経路選択も上記の
方法により順次再帰的に行うことにより経路を選択する
。そして、選択された経路を通して入力されたパケット
を転送するために、ルーティングタグとして例えば上記
二つの経路のうち一方にはｒＯＪを他方には「１」を付
与して転送する。

従って、パケットは、常に既設定チャンネルのフロー量
のより少ないリンクにより接続された単一の経路を通し
て転送されることになり、特定リンクに対するフロー集
中を防止できるとともに、経路選択の際に、既設定の経
路を他の経路に変更する極めて多い手順を必要とする再
配置を行うことがなく、経路選択の手順を少なくするこ
とが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例による経路選択手順を示す流
れ図、第２図は本発明一実施例を適用する待ち合わせ形
ベネス網を示すブロック構成図、および第３図は単位ス
イッチの詳細を示すブロック構成図である。

第２図において、本発明の一実施例を適用する待ち合わ
せ形ベネス網（Ｂ（ｎ））２は、人、出力端子数２′、
段数２ｎ−１（ｎは自然数）の待ち合わせ形スイッチ網
で、２　ｎ−１個の入力段の単位スイッチ（Ｓ）ｌと、
２　＋＋−１個の出力段の単位スイッチ（Ｓ）１と、２
　＋１−１入力２　ｎ−１出力の部分スイッチ網（Ｂｕ
（ｎ　　１））２　１と２′−１入力２１％−１出力の
部分スイッチＭ４（Ｂ、（ｎ−１））２−２とを含んで
いる。そして、入力段の単位スイッチｌの二つの出力端
子のうちの一つは部分スイッチ網２−１の入力端子のう
ちの一つに、他の一つは部分スイッチ網２−２の入力端
子のうちの一つにそれぞれリンク３を介して接続され、
出力段の単位スイッチ１の二つの入力端子のうちの一つ
は部分スイッチ！１ｉ２−１の出力端子のうちの一つに
、他の一つは部分スイッチ網２−２の出力端子のうちの
一つに、それぞれリンク３を介してそれぞれ接続される
。また、各入力端子４にはヘッダ変換部６が接続される
。

第３図において、単位スイッチ（ｓ）１は、二つの入力
端子１６にそれぞれ接続されたルーティング抽出部１０
と、ルーティング抽出部１ｏで抽出されたタグに従って
、制御部１２の制御によりパケットの転送先を選択する
セレクタ網と、一方のパケットの処理が終わるまで他方
のパケットを保持しておくＦＩＦＯのバッファメモリ１
３と、バッファメモ！月３からのパケットを制御部１４
の選択により選択して出力端子１７に出力するセし・フ
タ１５とを含んでいる。

第２図のベネスＮ４２の人、出力端子４．５には複数の
論理チャンネルのパケットがパケット多重されている。

従って各単位スイッチ間のリンクにも複数の論理チャン
ネルのパケットのフローが混在して流れている。この状
態で新たに任意の入力端子４−１から任意の出力端子５
−１へパケットを転送する要求を持つ論理チャンネルの
パケットのスイッチ回路網内経路選択方法について、第
１図の流れ図を参照して説明する。

入力端子４−１と出力端子５−１とを接続するためには
、ベネス網の構成よりリンク３−１一部分スイッチ１２
−１−リンク３−３　　（ｒ上側の経路」という。）を
通るか、またはリンク３−２→部分スイッチ網２−２−
リンク３−４　　（ｒ下側の経路」という。）を通るか
の二通りしかない。リンク対応に既にそのリンクに設定
されたフローを記録しておくものとする。リンク３−１
．３−２．３−３および３−４のそれらの既に設定され
たチャンネルのフローをｆ３−１、ｆ　３−２　、ｆ　
３−３およびｆ３−４とする。

ｍａｘ（ｆ　３−網　ｆ　３−２１　ｆ　３−：ｌＩ　
ｆ　１−４）＝ｆ、−，またはｒ、−１ すなわち、「上側の経路」のリンクに最大フローのリン
クがあるとき、 ｍａｘ＝Ｕ と記する。逆に、 １ｎａＸ（ｆ　：ｌ−＋１　ｆ　ｆｆ−２＋　ｆ　３−
３１　ｆ　＊−ａ）＝ｆ　ｆｆｉまたはｆｆｆ−４ すなわち、「下側の経路」のリンクに最大フローのリン
クがあるとき、 ｍａｘ＝Ｄ と記する。また、 ｍａＸ（’　３−１＋　ｆ　３−２１　ｒ３−３＋　’
　３−４）＝　ｆ　１−１＝　ｆ　！−ｚ 等のように最大フローのリンクが複数個ありがっ「上側
の経路」と「下側の経路」のどちらにも存在する場合を
、 ｍ１ｎ＝ＵＤ と記する。

次に、同様にして、 ｆｆ１ｌｎ（ｆ　ｆｆ−１＋　ｆ　２−１＋　ｒ　３−
３．’　！−４）＝ｒ：＋−＋またはｆｌ−１ すなわち、最小フローのリンクが「上側の経路」にある
とき、 １ｎ−Ｕ と記し、 ｍ１ｎ（ｆ　３−網　ｆ　：１−２１　ｆ　ｆｆ−３＋
　ｆ　１−ｎ）＝ｆト２またはｆ３−３ すなわち、最小フローのリンクが「下側の経路」にある
とき、 ｍ１ｎ＝Ｄ と記し、 ｌｌｌ１ｎ（ｆ　：Ｉ−１＋　ｆ　３−２＋　ｆ　３−
４ｔ　ｆ　３−４）”　ｆ　１−１　＝ｆ　ｆｆ−４ 等のように最小フローのリンクが複数個あり、かつ「上
側の経路」と「下側の経路」のどちらにも存在する場合
を、 ｍ１ｎ＝ＵＤ と記する。

以下に「上側経路」および「下側の経路」の二つから一
つを選択する方法を説明する。

（１）　　ｍａｘ　＝Ｕのとき、「下側の経路」選択、
（２）　　ｒｎａｘ　＝Ｄのとき、「上側の経路」選択
、ｆ３）　　ｍａｘ　＝ＵＤのとき、 （イ）　　ｍ１ｎ＝Ｕのとき、「上側の経路」選択、（
０）　　ｍ１ｎ＝Ｄのとき、「下側の経路」選択、（ハ
）ｍｉｎ＝ＵＤのとき、「下側の経路」（「上側の経路
」）選択、 なお、（３）の（ハ）の場合は、スイッチ回路網の対称
性より（）内（）外のどちらの方法を用いても本発明の
効果に変わりはない。これにより、入力端子４−１から
出力端子５−１へ向かう経路を選択する。

「上側の経路」を選択した場合、部分スイッチ網２−１
内の経路選択が、「下側の経路」を選択した場合部分ス
イッチ網２−２内の経路選択が必要となる。この選択も
ベネスｙ４Ｂ（ｎ）２内の「上側の経路」または「下側
の経路」のうちから一方を選択した方法と同様に実行で
きる。このように順次ベネス網２内のベネス網の経路を
定めていくことにより、入力端子４から出力端子５ヘバ
ケツトを転送するチャンネルのスイッチ網内経路が定ま
る。経路が定まるとその経路内に含まれるリンクの既設
定フロー量を新たに設定したチャンネル。

分だけ増す。このようにあるチャンネルのパケット転送
経路を定め、以後そのチャンネルのパケットがスイッチ
回路網に到着するたびにその定まった経路を通して目的
出力端子へ出力する。

あるひとつのチャンネルに属するパケットを初めに選択
した経路を通す方法として、ここではスイッチ回路網入
力端子４の前にへ・ノダ変換部６を置く。ヘッダ変換部
６では２ｎ個の端子を持つベネス網が単位スイッチで二
つの出力端子のうちの一方を選択するのに用いる２進コ
ードをパケットへラダに付与する。ベネス網Ｂ（ｎ）に
対するルーティングタグはその段数２ｎ−１段と同数の
ビット数を持つ２進コードである。ルーティングタグの
下位０桁は、入力してきたパケットの目的出力端子番号
を２進表現したものを付与する。ルーティングタグの上
位ｎ−１桁のうち上から第１番目（ｉ　＝　１．２．−
−−−、ｎ−１）の桁をｂｌとするとき、これを次のよ
うに定める。

ベネスＷＩＢ（ｎ−４＋１）内で 「上側の経路」を選択したときす、　＝。

「下側の経路」を選択したときす、＝１とする。これに
よりルーティングタグの全ビットが定まる。

ヘッダ変換部６では、パケットヘッダの論理チャンネル
番号を抽出し、それに対して常に２ｎ−１桁の同じルー
ティングタグを付与する。ベネス網（Ｂ（ｎ））２の第
１段目（１≦ｊ≦２ｎ−１）の単位スイッチ１はルーテ
ィングタグの最上位からｊ番目のビットが「０」である
パケットを、単位スイッチ１の上側の出力端子に、「１
」であるパケットを下側の出力端子に出力する。二つの
入力端子から入ってきたパケットが、一つの出力端子へ
競合した場合にはバッファリングを行い、先入れ先出し
で出力する。なお、上記「０」を下側経路、「１」を上
側経路としてもよい。

本スイッチ網内経路選択方法を用いることにより、ある
ひとつの論理チャンネルのパケットは常に単一の経路を
通るため、論理チャンネル内パケットシーケンスが保存
される。またフローの大きいリンクを避け、フローの小
さいリンクへ論理チャンネルごとにパケットの経路を選
択することにより、スイッチ網内でフローが集中するこ
とが防止できる。また木方法は既設定の経路の再配置は
行わないため経路設定の手順が少ない。

なお、本発明は、リンクの既設定フロー量を記憶する記
憶手段およびフロー量の比較を行い、所定の経路の選択
と、選択された経路を指定するルーティング付与の処理
を行う手段例えばプロセッサを設けることにより容易に
実現できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、パケットの論理チャン
ネル内シーケンスが保存され、スイッチ網内のパケット
フローの集中が避けられ、経路設定の手順が少ない効果
がある。また、ある論理チャンネルの経路を選択するた
めには、それ以前に設定されている論理チャンネルの通
過している平均のフロー量を知る必要がある。従って本
発明を論理チャンネルのパケットの平均フロー量が判明
しているような場合に用いれば、経路選択の際に各リン
クのフロー量の測定が不要となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による経路選択手順を示す流
れ図。 第２図はこの実施例を適用する待ち合わせ形ベネス網を
示すブロック構成図。 第３図は単位スイッチの詳細を示すブロック構成図。 第４図は従来例のベネス網を示す説明図。 第５図は従来例のバンヤン網を示す説明図。 １・・・単位スイッチ（Ｓ）、２ｎ・・ベネス１（Ｂ（
ｎ））、２−１　・・・部分スイッチｙ４（ＢＵ（ｎ−
１））　、２−２ｎ・・部分スイッチ網（Ｂａ（ｎ　　
１））　、３・・・（単位スイッチ間の）リンク、４．
１６・・・入力端子、５．１７・・・出力端子、６・・
・タグ変換回路、°６・・・ヘッダ変換部、１０・・・
ルーティング抽出部、網．１５・・・セレクタ、１２．
１４・・・制御部、１３・・・バッファメモリ。 特許出願人　　日本電信電話株式会社 代理人　　弁理士　井　出　直　孝゛ ソ 大別例　（べ本人網） 、Ｙ１２　図 大＠？１　（単仇入イ、２士ａ／７Ｘ、）系　３　図 従来例　（公序入網） 菖　４　図 フローｎｌＬ中 単イユ又イシ士 従来例　（パンマンａ＞ 萬５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）二つの入力端子と、二つの出力端子と、この二つ
   の出力端子に出力する信号が互いに衝突しないように一
   方の信号を保持するバッファメモリと、入力信号に付与
   されたルーティングタグによりいずれか一つの上記出力
   端子を選択する選択手段を含む待ち合わせ形の単位スイ
   ッチを２入力２出力のスイッチ網とみなし、２＾ｎ入力
   ２＾ｎ出力（ｎは自然数）のスイッチ網を、２＾ｎ＾−
   ＾１入力２＾ｎ＾−＾１出力の部分スイッチ網２個およ
   び２＾ｎ個の上記単位スイッチを用いて構成し、２＾ｎ
   個の単位スイッチのうち２＾ｎ＾−＾１個の単位スイッ
   チの出力端子を各部分スイッチ網の入力端子に接続し、
   残りの２＾ｎ＾−＾１個の単位スイッチの入力端子を各
   部分スイッチ網の出力端子に接続した待ち合わせ形スイ
   ッチ網で、経路を選択する待ち合わせ形スイッチ網の選
   択制御方法において、 上記スイッチ網の入力段の任意の単位スイッチの出力端
   子の一つと各部分スイッチ網のそれぞれの入力端子の一
   つとを接続する二つのリンクと、上記スイッチ網の出力
   段の任意の単位スイッチの一つの入力端子と各部分スイ
   ッチ網のそれぞれの出力端子の一つとを接続する二つの
   リンクとの合計４リンクの既設定チャンネルのフロー量
   を比較し、この４リンク中最大のフロー量を持つリンク
   を避けて二つの経路のうちの一方を選択し、最大フロー
   量のリンクが４リンク中２リンク以上ありかついずれの
   経路を選択しても必ず一方の最大フロー量のリンクを含
   む場合には、４リンク中最小フロー量のリンクを含む経
   路を選択し、経路選択を順次上記部分スイッチ網内にお
   いても再帰的に行うことにより経路選択を行い、上記ル
   ーティングタグとして経路を選択するタグを付与する ことを特徴とする待ち合わせ形スイッチ網の経路選択制
   御方法。
2. （２）ルーティングタグは、２ｎ−１ビットからなり、
   下位ｎビットはパケットの目的出力端子番号の２進展開
   表現であり、上位ｎ−１ビットのうち上からｉ番目（１
   ≦ｉ≦ｎ−１）のビットとして、２＾ｎ＾−＾ｉ＾＋＾
   １入力２＾ｎ＾−＾ｉ＾＋＾１出力のスイッチ網におい
   て選択された経路が入力段の単位スイッチの上側リンク
   の場合または下側リンクの場合に対応して「０」および
   「１」のいずれか一つを付与する特許請求の範囲第（１
   ）項に記載の待ち合わせ形スイッチ網の経路選択制御方
   法。