JPS63313938A - デジタル回路スイッチングおよびパケットスイッチング回路網およびそのスイッチング装置 - 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］ この発明は、複数の入力および出力と回路切換え接続用
の通路がそれを介して各入力から出力に設定されること
のできる複数のスイッチング装置とを具備しているデジ
タルスイッチング回路網および複数の入力チャンネルと
、複数の出力チャンネルと、各出力チャンネルをあらゆ
る入力チャンネルに接続するための交差点素子を具備す
るスイッチングマトリックスと、および交差点素子を制
御するための制御論理装置とを具備しているスイッチン
グ装置に関するものである。

［従来の技術］ そのようなスイッチング回路網およびそのようなスイッ
チング装置は一般に従来より知られている。情報の伝送
のためにデジタル装置の使用範囲は増加している。さら
に、データ伝送は著しく増加している。それ故将来のた
めに異なった型式の情報のスイッチングに適した通信回
路網が必要である。集積されるべきサービスは種々異な
っている。例えば定常的な情報流が比較的短い時間内に
存在するサービスと情報が刻々と長い期間にわたって流
れるサービスとを区別することができる。

それらの要求に適応する２つの別のスイッチング方法が
ある。ターミナル間の直Ｉト伝送路が呼（ｃａｌｌ）の
期間利用されるようにするスイッチング方法は、情報が
伝送されたか否かに拘りなく“回路スイッチングと呼ば
れる。メツセージがパケットに分割されヘッダーに含ま
れた目的地情報によりリンクからリンクへデータ回路網
を通って導かれるスイッチング方法は“パケットスイッ
チング°と呼ばれる。パケットは所望の方向の通路が自
由になるまで蓄積される。伝送路の通過スイッチングは
存在しない。特別の場合は＃積および発送（５ｔｏｒｅ
−ａｎｄ−ｆ’ｏｒｖａｒｄ　）スイッチングであり、
それにおいては分割されないメツセージはスイッチング
センターからスイッチングセンターへ、例えば電子郵便
システム中でリンクからリンクへとデータ回路網を通っ
て導かれる。定義は”　Ｎ　Ｔ　Ｇ　−Ｅ　［ｌ１ｐｌ
’ｅｌ＋Ｉｕｎｇ　０９０２”　１９８２年アイテム４
．２．１および４．２．２　　（”ｎ　ｔ　ｚ”　Ｎｏ
、８　／８２゜５４９頁）に記載されている。スイッチ
ング装置は各スイッチング方法に適合しなければならな
い。

回路スイッチングおよびパケットスイッチングの両方を
行なう一つの方法は文献（Ａ　、　　Ｃｈａｌｏｔおよ
びＲ、Ｄ　ｒｌｇｎａＬｂによるＥ　１ｃｋｔｒｌｓｃ
ｈｃｓ　Ｎ　ａｃｈｒｌｃｈｔｃｎｖｃｓｃｎ　５９巻
１／２号、　　１９８５年）に記載されている。そのシ
ステムにおいては、パケットスイッチングはスイッチン
グセンターの入力におけるパケットメモリ中に各パケッ
トを蓄積し、それから回路スイッチングシステム中の同
様のスイッチング回路網を通る通路を設定し、それから
パケットをこの通路上を伝送し最終的にこの通路をクリ
アすることによって行われる。各パケットのための通路
の設定を加速するために、呼の設定位相中に呼設定に必
要なパラメータ特に［１的地アドレスが決定され、パケ
ットの到着で直ちに利用できるように蓄積される。

完全に別の提案（Ｊ　ｏｈｎ　Ｊ　、　　Ｋ　ｕｌｚｃ
ｒおよびＷ。

Ａ　、　Ｍ　ｏｎｔｇｏｍｃｒｙ氏）も文献に記載され
ている（　Ｉ　Ｓ　Ｓ　−８４フローレンス７−１１．
１９８４年５月。

５ｅｓｓｉｏｎ　４３Ａベーパーｌ）。同様の提案は同
じ会議でトーマス氏等（ｓｅｓｓｉｏｎ　３２Ｃペーパ
ー２）によって行われている。これらの提案によれば、
散発的に発生する１１１−の命令からデジタル化したビ
デオ信号まで全ての情報はパケットに分割されてパケッ
トスイッチングによって通過する。ＫｕｌＺｅｒ氏の論
文の第６図および適切な説明によれば、個々のパケット
は段から段へ交換機を通って導かれ、その段で必要であ
れば一時的に蓄積される。

［発明の解決すべき課題］ 両方の解決方法は共に１１１点と欠点とがある。もしも
信号が高い伝送速度（いわゆる広帯域スイッチング）で
スイッチングされなければならないならば、いくつかの
利点および欠点が特に顕著になる。

この発明は上記のような装置の欠点を除去し、多くの利
点を保持させたスイッチング回路網およびスイッチング
装置を提供することを目的とするものである。

［課題解決のための手段および作用］ 前記のようなデジタルスイッチング回路網において、要
求に応じて回路切換え接続用に設定されることができる
各通路がパケット切換えメツセージ用の通路として代り
に予め設定されることができ、パケット切換えメツセー
ジ用の通路がスイッチング装置中に集り、または発散す
ることができ、スイッチング装置が各パケットをそのた
めに予め設定された通路トに切換えるために必要な機能
ユニットを具備しているデジタルスイッチング回路網お
よび前記のようなスイッチング装置において、スイッチ
ング装置がパケット処理ユニットを具備し、パケット処
理ユニットの１入力は入力チャンネルの一つに接続され
、或いは接続可能であり、パケット処理ユニットは、パ
ケットのヘッダー中に含まれた情報からアドレスを導出
するアドレスデコーダを備え、それがら前Ｊ己パケット
がそれ１こよってスイッチング装置から出て行く出力チ
ャンネルを決定し、パケット処理ユニットは前記パケッ
トの期間にわたって含まれた入力チャンネルがら出力チ
ャンネルへの接続を制御論理装置に設定させるスイッチ
ング装置とを提供することによって、この発明は全ての
欠点を有することなく多くの利点を組合わせたさらに別
の解決方法を４えるものである。

この発明によれば、デジタルスイッチング回路網は１モ
意の入力から任意の出力への通路が回路切換え接続のた
めに設定され、また所要によってはパケット切換えメツ
セージ（パケット）のために予め設定されることができ
るように構成される。

任意所定の時点でパケット切換えメツセージのために予
め設定された通路はそのノードがスイッチング回路網の
スイッチング装置内にある回路網を形成する。スイッチ
ング装置はそのために予め設定された通路において各パ
ケットを切換えるために必要な機能ユニットを具備する
。

これは単一のスイッチング回路網を所要に応じてダイナ
ミックに回路スイッチング回路網およびパケットスイッ
チング回路網に分割することを可能にする。

そのようなスイッチング回路網の構造のみならず、また
回路ボード、コネクタ、ラックおよび結線を有する構造
も木質的に純粋の回路スイッチング回路網および純粋の
パケットスイッチング回路網におけるものと同じである
。純粋の回路スイッチング回路網または純粋のパケット
スイッチング回路網に比較して、交差点を含むモジュー
ル中にのみ追加の回路が必要である。新型のスイッチン
グ装置においては、特許請求の範囲第２項および第３項
に記載したスイッチング装置のように構成されたこれら
のモジュールは大規模集積回路として構成される。この
発明によって必要とされる追加の回路は回路の複雑性を
若モ増加させるが、ターミナルビンの数および配置は不
変にできる。しかしながら、プログラム制御下であるそ
のようなスイッチング装置の制御または電源だけが装置
の費用として追加される。しかしながら、この僅がの費
用の追加により、パケットスイッチング接続または回路
スイッチング接続を所望するように設定すれることがで
きる。

［実施例］ 以下、添附図面を参照にこの発明の実施例について説明
する。

この発明は空間分割多重広帯域スイッチング回路網に適
用するものとして説明する。それにおいては、スイッチ
ング装置は広帯域集積スイッチングモジュールとして設
計されている。まずスイッチングモジュールについて、
次にスイッチング回路網について説明する。

しかしながら、この発明は広帯域用（もっと正確に菖−
えば高データ速度用）に限定されるものでもなければ、
空間分割多重スイッチングに限定されるものでもない。

ここで使用する入力、出力、チャンネル、通路および接
続等の用語はターミナルピンまたは導体トラックおよび
ＴＤＭ信号中のタイムスロットと関連している。

図はこの発明のスイッチング装置の１実施例として広帯
域スイッチングモジュール４ｏのブロック図を示す。

モジュール４０は１６個の信号入力Ｅｌ・・・２１Ｂお
よびクロック入力ＴＥを有する。これらの入力に後続し
て入力分離増幅器３が配置されている。信号入力Ｅｌ・
・・ＥＩＧから入る信号に対して、入力分離増幅器３に
後続して入力同期装置Ｉが配置されている。この入力同
期装置１に対しても入力分離増幅器３を条件付けるクロ
ックＴがクロック入力ＴＥから供給されている。したが
ってビット同期デジタル信号が入力同期装置１の出力に
現われる。

これらの出力はスイッチングマトリックスにの列線に接
続されている。スイッチングマトリックスにの行線は出
力同期装置２の入力に接続され、この出力同期装置２に
おいても信号は再びクロックＴにより（ビット）同期し
ている。これらの信号およびクロックＴは出力分離増幅
器４を通過して信号出力Ａ１・・・ＡｌＧおよびクロッ
ク出力ＴＡに至る。スイッチングマトリックスにの列線
と行線との交差点はデコードおよび制御論理装置６によ
り制御される（図の二重線）。広帯域スイッチングモジ
ュール４０は制御バスＢＵＳを介してデコードおよび制
御論理装置６により制御され、監視される。

この広帯域スイッチングモジュール４ｏは回路スイッチ
ングのために必要な全ての装置を備え、また代りのパケ
ットスイッチングを可能にする装置を追加されている。

この目的に最も重要な装置はパケット処理ユニットＰで
ある。実施例では、信号路の最大３クオーター（ｑｕａ
ｒｔｅｒ　）がパケットスイッチングに対して必要であ
ると仮定する。それ故パケット処理ユニットＰは４個の
サブユニットＰＩ・・・Ｐ４を宵し、それらはそれぞれ
第１のバケットスイッチングマトリックスＰ　Ｋ　ｌに
よりｆλ号入力Ｅ１・・・Ｅ１８の任意のものから来る
列線に接続されることのできる信号入力を有する。もし
もサブユニットの数が信号入力の数に等しいならば、第
１のパケットスイッチングマトリックスＰＫＩは直接接
続によって置換えられることができる。

パケットスイッチング装置自体はすでに知られているか
ら、パケット処理ユニットＰおよびそれに含まれたサブ
ユニットＰｌ・・・Ｐ４の作業および基本的設計もまた
原理的には知られている。パケット処理ユニットＰの主
要な仕事は各パケットに対するさらに別の通路を決定し
、この通路上をこのパケットに、例えば特定の信号出力
Ａ１・・・ＡｌＢに導くことである。まず何よりも新し
いパケットのスタートを検出することを必要とするよう
なパケットを識別することが必要である。この同期作業
のために、広い範囲の解決方法が利用できる。

原理的に、各パケットは二つの部分から構成される。第
１の部分はまた通常時間的に最初のものであり、ヘッダ
ーとしてパケットを先導し、情報の交換を制御するため
に必要な全てのデータを含んでいる。第２の部分は情報
それ自身を含んでいる。

第１の部分（ヘッダー）は少なくともさらに別の通路を
決定するために必要なデータを含んでいなければならな
い。さらにそれは例えば送信機上のデータを同期させ、
或いは含むように作用することができる。パケットのヘ
ッダーが送信機から受信機までの全ての経路で不変のま
まであり、この目的のために必要な全てのデータを含ん
でいるか、或いはヘッダーが予め定められた情報により
リンクからリンクへ更新されるか否かはこの発明と無関
係である。もしもパケットが予め定められた長さを有す
るならば、例えばスイッチング回路網中の全てのパケッ
トが同期されていてもよく、それはパケットのスタート
をマークする外部信号をスイッチング回路網の全ての広
帯域スイッチングモジュールに供給することを可能にす
る。もしもスイッチング回路網の入力においてパケット
がスイッチング回路網の各段に対する２ビツトを含むヘ
ッダーを与えられ、したがってパケットか通過する各広
帯域スイッチングモジュール４ｏに対して２ビツトを含
むヘッダーを与えられ、それらがそれぞれ４つの可能な
（Ａ号出力の一つを選択するように作用するならば、パ
ケット処理ユニットＰは非常に簡単な設＝１となる。パ
ケット処理ユニットＰは、広帯域スイッチングモジュー
ルに対するこの２個のアドレスビットが現われる瞬間を
決定するべき位置にある。これらおよび先行する段をア
ドレスするために必要な先行するアドレスビットは次の
段に通過する必要はない。それ故、もしもこれら二つの
アドレスビットが評価されたならば、適当な信号出力の
みにパケットを伝送すれば充分である。その場合に、通
過接続（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｃｏｎｎｃｃ（ｉｏｎ）がス
イッチングマトリックスに中で行われることができる。

パケット処理ユニットＰはアドレスデコーダＰＡ中の２
個の受信されたアドレスビットから１６個の信号出力Ａ
Ｉ・・・Ａ１１３の一つを選択し、デコードし、論理装
置６を制御してスイッチングマトリックスにの適当な交
差点を付勢しなければならない。

しかしながら、実際にはそのような簡単な設計のパケッ
ト処理ユニットＰ全く簡単な要求に合致するだけである
。もしも同時に２個の異なる信号入力Ｅｌ・・・Ｅ１１
３に到着する２個のパケットが同じ信号出力に導かれな
ければならないならば、すでに損失か生じる。その場合
には直ちに切換えることかできないパケットは一時的に
蓄積され、後で送られなけれはならない。これはサブユ
ニットｐｔ・・・Ｐ４中に適当なバッファを必要とする
。さらにサブユニツｌ−Ｐ　Ｌ・・・Ｐ４から信号出力
Ａ１・・・ＡＩＧへ出力することが可能でなければなら
ない。

このために第２のパケットスイッチングマトリックスＰ
　Ｋ　２が設けられる。この第２のパケットスイッチン
グマトリックスＰＫ２の交差点はデコードおよび制御論
理装置６から１；制御される。

サブユニットＰ１・・・Ｐ４中のバッファの大きさはＰ
期されるトラフィック容量および必要なサービスの程度
による。予期されるトラフィック容量が大きくなるほど
また必要なサービスの程度か高くなるほど、バッファは
大きくなる。しかしながら、バッファの容量は原理的に
入来するパケットが失われることが全く無いように保証
することは出来ない。それ故必要な場合には例えばター
ミナルにおいて失われたパケットが続いて供給されるこ
とを確保しなければならない。またスイッチングパケッ
トに対してさらに別の通路を要求するために、切迫した
、或いはすでに存在する過負荷を制御バスによって外部
に報告することもデコードおよび制御論理装置６で可能
である。このため少なくともいくつかのリンクに対して
回路スイッチングによる通路の設定が使用できる。

しかしながら、例えば、もしもパケットのスタートが入
力データ流の内容からまず決定されなければならないな
らば、およびもしもそれにも拘らず全てのパケットが切
換えられて通過されなければならないならば、バッファ
が必要である。もしもパケットスイッチングがＡにより
上述のように実効されるべきであるならば、トーマス氏
の前記論文の第９図によってサブユニットＰ１・・・Ｐ
４もまた同期のために機能ユニットを具備しなければな
らない。パケットが遅延されて広帯域スイッチングモジ
ュール４０が一時にただ一つのパケットのヘッダーだけ
を処理しなければならない場合には、パケット処理ユニ
ットＰおよびデコードおよびＵ御論理装置６に必要な回
路の量は比較的少なく維持することができる。例えば、
アドレスデコーダＰＡが一時にサブユニットＰ１・・・
Ｐ４のただ一つだけからアドレス可能であれば充分であ
る。また第２のバテノＩ・スイッチングマトリックスＰ
　Ｋ　２において、デコードおよび制御論理装置６は一
時に２個の交差点を付勢することがあってはならない。

パケットのヘッダーがただ一つのリンクのアドレス情報
を含み、アドレスがバケット処理ユニットＰ中で変更さ
れなければならないときでさえ、必要なモジュールに要
求される回路の二はもしも一時に２個のヘッダーを処理
する必要が決して必要でないならば小さいものである。

広帯域スイッチングモジュール、すなわち高速度で動作
するモジュールを示した実施例においては、この発明に
よる回路スイッチングとパケットスイッチングとの組合
せは真の回路スイッチングと異なって交差点か迅速に付
勢されることができることを要求される。それ故デコー
ドおよび制御１倫理装置６の少なくとも一部はほぼ伝送
速度に等しい速度で動作できなければならない。このた
めデコードおよび制御論理装置６は低速部分６１と高速
部分６２に分割されている。第１のパケットスイッチン
グマトリックスＰＫＩ中の交差点とスイッチングマトリ
ックスに中の交差点とは低速部分６１により付勢され、
第２のパケットスイッチングマトリックスＰＫ２中の交
差点は高速部分６２により付勢される。パケット処理ユ
ニットＰは主として高速部分Ｇ２と共同して動作する。

この発明によるデジタルスイッチング回路網においては
、説明した広帯域スイッチングモジュールはスイッチン
グ装置として使用できる。成る種の中央制御または中央
化しない制御により回路スイッチングされた接続部のた
めの通路は通常の方法によって自由に設定できる。その
代りに、その様な通路はパケットスイッチングメツセー
ジに対して予め設定されることができる。このためにそ
のような通路がそれを通って導かれる各広帯域スイッチ
ングモジュールにおいて第１のパケットスイッチングマ
トリックスＰＫＩはパケット処理ユニットＰのサブユニ
ットＰ１・・・Ｐ４の一つをこの通路に接続しなければ
ならない。さらにアドレスデコーダＰＡは予め設定され
る通路へ次にパケットを適切に導くために必要なデータ
を供給されなければならない。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明のスイッチング装置の１実施例の広帯「ス
イッチングモジュールのブロック図である。 ｌ・・・入力同期製置、２・・・出力同期装置、３・・
・入力分離増幅器、４・・・出力分離増幅器、Ｋ・・・
スイッチングマトリックス、ＰＫＩ、ＰＫ２・・・パケ
ットスイッチングマトリックス、６・・・デコードおよ
び制御論理装置、６１・・・低速部分、Ｇ２・・・高速
部分、Ｐ・・・パケット処理ユニット。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の入力および出力と回路切換え接続用の通路
   がそれを介して各入力から出力に設定されることのでき
   る複数のスイッチング装置とを具備しているデジタルス
   イッチング回路網において、要求に応じて回路切換え接
   続用に設定されることができる各通路がパケット切換え
   メッセージ用の通路として代りに予め設定されることが
   でき、パケット切換えメッセージ用の通路がスイッチン
   グ装置中に集り、または発散することができ、スイッチ
   ング装置が各パケットをそのために予め設定された通路
   上に切換えるために必要な機能ユニットを具備している
   ことを特徴とするデジタルスイッチング回路網。
2. （２）複数の入力チャンネルと、複数の出力チャンネル
   と、各出力チャンネルをあらゆる入力チャンネルに接続
   するための交差点素子を具備するスイッチングマトリッ
   クスと、および交差点素子を制御するための制御論理装
   置とを具備しているスイッチング装置において、 スイッチング装置はパケット処理ユニットを具備し、 パケット処理ユニットの１入力は入力チャンネルの一つ
   に接続され、或いは接続可能であり、パケット処理ユニ
   ットは、パケットのヘッダー中に含まれた情報からアド
   レスを導出するアドレスデコーダを備え、それから前記
   パケットがそれによつてスイッチング装置から出て行く
   出力チャンネルを決定し、 パケット処理ユニットは前記パケットの期間にわたつて
   含まれた入力チャンネルから出力チャンネルへの接続を
   制御論理装置に設定させることを特徴とするスイッチン
   グ装置。
3. （３）パケット処理ユニットは交差点素子を介して出力
   チャンネルのそれぞれに接続可能な出力を有し、含まれ
   た入力チャンネルから含まれた出力チャンネルへの通路
   においてパケットはパケット処理ユニットを通過し、パ
   ケット処理ユニットは同期、一時的蓄積またはアドレス
   変更のための機能ユニットを具備している請求項２記載
   のスイッチング装置。