JP3296040B2 - フレーム交換機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフレームヘッダとフレー
ムデータよりなるフレームの交換を行うフレーム交換機
に関する。

【０００２】近年、データを効率的に通信するために複
数のフレーム交換機とフレーム交換機相互間を接続する
伝送路よりなるフレームネットワークが構築されてい
る。このフレームネットワークにおいては、端末から出
力されるデータはフレームと称するデータの送信単位に
分割し、それぞれのフレームにフレームヘッダと称する
フレームの管理データを付加してネットワークに送出す
る。フレーム交換機ではフレームごとに付加されている
フレームヘッダの情報から、そのフレームの宛先を識別
し、指定される伝送路に送出する。

【０００３】かかるフレームネットワークにおいて、効
率的に輻輳に対応することのできるフレーム交換機が要
求される。

【０００４】

【従来の技術】図１１は従来例（１）を説明するブロッ
ク図を示す。図中の１００はフレーム交換機、１１は受
信バッファ、１２は輻輳検出部、１５はフレーム廃棄処
理部、２１は送信バッファ、３０はフレームスイッチ、
２００は伝送路である。

【０００５】図の構成において、図示省略の端末からの
受信データは受信バッファ１１に一時的に蓄積される。
輻輳検出部１２は受信バッファ１１に蓄積されたデータ
量を常時監視しており、前もって定めておいた規定値を
超えた場合には、輻輳状態と判定して、フレームリレー
通信のプロトコルに定められている、ＦＥＣＮ（Forwar
d Explicit Congestion Notification )、ＢＥＣＮ（Ba
ckward Explicit Congestion Notification ) の輻輳通
知ビットを「オン」として発信元の端末、受信先の端末
に輻輳状態を通知し、送出データを制限させる。また、
フレーム交換機１００では受信バッファ１１に蓄積した
一部のフレームをフレーム廃棄処理部１５で廃棄するこ
とにより輻輳を回避する場合もある。

【０００６】図１２は従来例（２）を説明するブロック
図を示す。図中の１００はフレーム交換機、１１は受信
バッファ、１３はデータ圧縮部、２１は送信バッファ、
２２はデータ復元部、３０はフレームスイッチ、２００
は伝送路である。

【０００７】図の構成において、図示省略の端末からの
受信データは受信バッファ１１に一時的に蓄積される。
受信バッファ１１から出力される受信データは、すべて
データ圧縮部１３で圧縮した後、フレームスイッチ３０
でスイッチングを行い、指定の伝送路２００へ送出し、
フレームスイッチ３０から端末へ送信するフレームはす
べてデータ復元部２２で復元される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来例（１）で
は、データ量が規定値を超えると、データ廃棄処理部１
５でフレームの廃棄が行われることになり、必要なデー
タが廃棄される場合も生ずる。

【０００９】また、上述の従来例（２）では、端末から
のデータをすべて圧縮する構成をとっており、データ圧
縮部１３、データ復元部２２のハードウェア量が増大
し、システムとしてのコストが大きくなる。また、全て
のフレームのデータ圧縮／復元を行うと処理遅延が生
じ、端末間の遅延時間が増大することになる。

【００１０】本発明はデータ量が増大しても、フレーム
の廃棄は行わず、また遅延時間も最低に押さえることの
できるフレームネットワークのフレーム交換機を実現し
ようとする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理を説
明するブロック図である。図中の１００はフレーム交換
機、２００はフレーム交換機１００相互間を接続する伝
送路２００である。

【００１２】また、フレーム交換機１００の中の１１は
図示省略の端末から受信した受信データを一時蓄積する
受信バッファであり、２１は端末への送信データを一時
蓄積する送信バッファであり、３０はフレームヘッダに
より指定の宛先へのスイッチングを行うフレームスイッ
チである。

【００１３】さらに、輻輳検出部１２、データ圧縮部１
３、データ復元部２２は本発明により輻輳交換機１００
に設けるものであり、輻輳検出部１２は端末からの受信
データ量が所定の量を超えたことを検出するものであ
り、データ圧縮部１３は輻輳検出部１２で受信データ量
が所定の量を超えたことを検出したときに、フレームデ
ータを圧縮し、圧縮を開始したフレームの前に圧縮開始
伝達フレームを挿入して送出し、データ復元部２２は端
末への送信データのフレームから、圧縮開始フレームが
検出されたときは、圧縮されたデータフレームの復元を
行うものであり、フレーム交換機１００にかかる手段を
設けることにより課題を解決する。。

【００１４】

【作用】フレームネットワークは複数のフレーム交換機
１００とフレーム交換機１００相互間を接続する伝送路
２００より構成されている。この中で伝送されるフレー
ムはフレームヘッダとフレームデータより構成され、フ
レームヘッダの内容から宛先が識別され、指定される宛
先へフレームスイッチ３０によりスイッチングされる。

【００１５】端末からフレームネットワークに送出され
るフレームはフレーム交換機１００の受信バッファ１１
に一時的に蓄積される。この受信バッファ１１に蓄積さ
れたデータ量を輻輳検出部１２で輻輳と判定する閾値と
比較し、輻輳状態と判定された場合にはデータ圧縮部１
３でフレームデータを圧縮するとともに、圧縮が始まる
ことを示す圧縮開始伝達フレームをそのフレームの前に
送出する。一方、端末への送信データは圧縮開始伝達フ
レームの有無を判定し、圧縮開始伝達フレームがあった
らその後のフレームについて、フレームデータの復元を
データ復元部２２で行う。

【００１６】したがって、輻輳が発生した場合のみフレ
ームデータの圧縮を行うことにより、効率的にフレーム
の伝送を行うことができる。

【００１７】

【実施例】図２は本発明の実施例の圧縮表示フラグの例
を示す。ここではフレームの先頭の２オクテットがフレ
ームヘッダ（ＤＬＣＩ、Data Link Connection Identif
ier)であり、第４オクテット以降がフレームデータであ
る。第３オクテットは圧縮を行ったことを表示するため
に挿入する１オクテットであり、この中のビット１が
「１」の場合にには圧縮、「０」の場合には非圧縮とし
た例である。

【００１８】図３は本発明の輻輳検出部の例を説明する
図である。図は受信バッファ１１の輻輳を検出する輻輳
検出部１２を示し、輻輳検出部１２の中の１２Ａはリー
ドポインタ、１２Ｂはライトポインタ、１２Ｃは設定値
レジスタ（図中設定値と示す）、１２Ｄは比較器であ
る。

【００１９】図の構成において、図示省略の端末から受
信するフレームは受信バッファ１１に蓄積される。この
とき、ライトポインタ１２Ｂは、蓄積されたフレームの
最後のアドレスを示す。受信バッファ１１に蓄積された
フレームはフレームヘッダのアドレスにしたがって図示
省略のフレームスイッチで転送される。このときリード
ポインタ１２Ａは蓄積されたフレームの先頭アドレスを
示す。このライトポインタ１２Ｂとリードポインタ１２
Ａの差が受信バッファ１１の中に蓄積されたフレームの
蓄積量を示す。受信バッファ１１の蓄積量は比較器１２
Ｄにより、設定値レジスタ１２Ｃの設定値と常時比較さ
れている。

【００２０】一時的に端末からの受信フレーム数が増加
し、受信バッファ１１の蓄積量が設定値を超えると比較
器１２Ｄは、データ圧縮器への信号線を「オン」にして
フレームデータの圧縮開始を指示する。受信バッファ１
１の蓄積量が減少して、設定値を下回ると比較器１２Ｄ
は、図示省略のデータ圧縮器への信号線を「オフ」にし
てフレームデータの圧縮中止を指示する。このとき、圧
縮開始の設定値と圧縮中止の設定値はヒステリシス特性
を持たせるために異なる値とする場合もある。

【００２１】図４は本発明のデータ圧縮部の例を説明す
る図である。データ圧縮部１３の中の１３Ａはフレーム
ヘッダ検出部、１３Ｂはフレームデータ圧縮部、１３Ｃ
は切替器、１３Ｄは圧縮表示フラグ付加部、１３Ｅ、１
３Ｆはバッファである。

【００２２】図の構成において、図示省略の端末から受
信するフレームはバッファ１３Ｅに入力され、フレーム
ヘッダとフレームデータに分離され、それぞれ別に処理
される。まずフレームヘッダはフレームヘッダ検出部１
３Ａにより分離され、圧縮表示フラグ付加部１３Ｄに渡
される。圧縮表示フラグの付加は図２で説明した通り、
１オクテットを挿入しそこに表示を行う。

【００２３】輻輳検出部１２からの信号が「オフ」のと
きは、圧縮表示フラグ付加部１３Ｄは非圧縮を示すフラ
グ「０」をヘッダに付加し、バッファ１３Ｆに書き込
む。このとき、フレームデータは切替器１３Ｃでフレー
ムデータ圧縮器１３Ｂは通さずに、そのままバッファ１
３Ｆに渡される。

【００２４】輻輳検出部１２からの信号が「オン」にな
ると、圧縮表示フラグ付加部１３Ｄは圧縮を示すフラグ
「１」をヘッダに付加し、バッファ１３Ｆに書き込む。
フレームデータは切替器１３Ｃでフレームデータ圧縮器
１３Ｂに渡され、データ圧縮アルゴリズム（例えばＺｉ
ｖ Ｌｅｍｐｅｌ法、これは公知の技術であるのでここ
では説明しない）にしたがって圧縮され、バッファ１３
Ｆに書き込まれフレームに再構成された後図示省略のフ
レームスイッチに転送される。

【００２５】図５は本発明のデータ復元部の例を説明す
る図である。データ復元部２２の中の２２Ａはフレーム
ヘッダ検出部、２２Ｂはフレームデータ復元部、２２Ｃ
は切替器、２２Ｄは圧縮表示フラグ検出除去部、２２
Ｅ、２２Ｆはバッファである。

【００２６】図の構成において、図示省略のフレームス
イッチからのフレームはバッファ２２Ｅに入力され、フ
レームヘッダとフレームデータは別に処理される。まず
フレームヘッダはフレームヘッダ検出部２２Ａにより分
離され、圧縮表示フラグ検出除去部２２Ｄに渡される。
圧縮表示フラグ検出除去部２２Ｄでは、圧縮表示フラグ
の値を読み取るとともに、フレームヘッダとフレームデ
ータの間に挿入された１オクテットを除去する。

【００２７】フレームデータはフラグの値が「０」のと
きには切替器２２Ｃでフレームデータ復元部２２Ｂを通
さずに、バッファ２２Ｆに渡される。フラグが「１」の
ときにはフレームデータは切替器２２Ｃでフレームデー
タ復元部２２Ｂに渡され、データ復元アルゴリズムにし
たがって復元された後、バッファ２２Ｆに書き込まれフ
レームに再構成された後図示省略の端末に転送される。

【００２８】図６は本発明の実施例を説明するブロック
図である。図の構成は図３〜図５で説明した輻輳検出部
１２、データ圧縮部１３、データ復元部２２をフレーム
スイッチ３０の伝送路２００側に設けたものである。図
の構成において、輻輳検出部１２で伝送路２００へ送出
するデータ量を測定し、規定値と比較する。データ量が
規定値を超えた場合にはデータ圧縮部１３でデータ圧縮
を行った上でデータを送出し、データ量が規定値以下に
なった場合はデータ圧縮を中止する。データ圧縮部１３
では輻輳検出部１２からデータ圧縮の指示をうけると、
データ圧縮アルゴリズムにしたがって、フレームのデー
タ部分の圧縮を行い、圧縮したデータをフレームのデー
タとして書き込むとともに、フレームヘッダの圧縮表示
フラグを「オン」とする。データ復元部２２は伝送路２
００から入力するフレームのフレームヘッダを監視し、
フラグが「１」となっているフレームのフレームデータ
をデータ復元アルゴリズムにしたがって復元し、復元し
たデータをフレームデータ部に書き込む。

【００２９】図７は本発明のその他の実施例（１）を説
明するブロック図である。図は伝送路２００へのデータ
量を測定し、規定値と比較し、データ量が規定値を超え
ると、そのリンクを通過するデータの発信元の端末、デ
ータの受信先の端末に対して輻輳状態を通知するシステ
ムに対するものである。図１１の従来例で説明したよう
に、フレームリレー通信においては、ＦＥＣＮ、ＢＥＣ
Ｎビットにより、輻輳通知を行うプロトコルが定められ
ている。網端のフレーム交換機１００の輻輳通知検出部
２３で輻輳通知ビットが「１」となっていることを検出
すると、データ圧縮部１３に当該パスのデータに対する
圧縮指示を発行する。データ圧縮部１３では、フレーム
ヘッダを読み取り、当該パスのフレームのデータ部を読
み出し、フレームデータを圧縮し、圧縮されたデータを
フレームデータ部に書き込むとともに、フレームヘッダ
の圧縮表示フラグに「１」をたてて送出する。データ復
元部２２ではフレームヘッダの圧縮表示フラグを監視
し、フラグが「１」のフレームを検出すると、そのフレ
ームのデータ部を読み出し、データを復元し、復元され
たデータをフレームのデータ部に書き込む。

【００３０】また、輻輳検出部１２は受信バッファ１１
のデータ量を監視し、輻輳状態と判定した場合には、輻
輳通知送出部１４により、上り方向へ輻輳通知を送出す
る。図８は本発明のデータ圧縮部のその他の例を説明す
る図である。図１、図６、図７は輻輳表示フラグにより
輻輳通知を行う例であるが、図８に示す構成のデータ圧
縮部１３を用いて圧縮開始終了伝達フレームにより輻輳
通知を行うことも可能である。図において、図示省略の
輻輳検出部よりの信号が「オン」になると圧縮開始終了
伝達フレーム作成部１３Ｇで圧縮開始伝達フレームを作
成する。一方、フレームは切替器１３Ｃによりバッファ
１３Ｅを経由して、フレームデータ圧縮部１３Ｂに入力
しフレームデータの圧縮を行う。圧縮開始伝達フレーム
は圧縮を開始したフレームの前に挿入して送出する。

【００３１】また、輻輳検出部よりの信号が「オフ」に
なると圧縮開始終了伝達フレーム作成部１３Ｇで圧縮終
了伝達フレームを作成する。フレームは切替器１３Ｃに
より切り替え圧縮を行うことなく直接送出する。このと
き、非圧縮フレームの前に圧縮終了伝達フレームを挿入
して送出する。

【００３２】図９は本発明のデータ復元部のその他の例
を説明する図である。図は圧縮開始終了伝達フレームに
より復元を行う例である。図において、フレームスイッ
チからのフレームはバッファ２２Ｅに書き込み、圧縮開
始終了フレーム検出部２２Ｇで圧縮開始終了伝達フレー
ムの検出を行う。圧縮開始フレームが検出されたとき
は、切替器２２Ｃによりフレームはフレームデータ復元
部２２Ｂに入力され、復元を行いバッファ２２Ｆを経由
して出力される。また、圧縮終了フレームが検出された
以降は復元を行う必要がないので、切替器２２Ｃで切り
替えそのまま出力する。

【００３３】図１０は本発明のその他の実施例（２）を
説明する図である。図中の１はフレーム交換機１０１〜
１０４、伝送路２０１〜２０４よりなるフレームネット
ワークであり、Ｒはルータ、Ｔ１〜Ｔ３は端末、ＮＷは
他のネットワークである。

【００３４】図中のフレーム交換機１０１〜１０４には
図示省略の次リンク判定部を設けたものである。フレー
ム交換機１０１に収容される端末Ｔ１からフレーム交換
機１０３に収容される端末Ｔ３にデータを伝送するとき
は、フレーム交換機１０１で輻輳状態を検出するとフレ
ームデータを圧縮して、リンクＬ１を通してフレーム交
換機１０２に送出する。フレーム交換機１０２では次リ
ンク判定部で次のリンクがあるか否かの判定を行う。こ
の場合には、次のリンクＬ２が存在するので、フレーム
交換機１０２ではフレームデータの復元は行わず、圧縮
データのままでフレーム交換機１０３に送出する。フレ
ーム交換機１０３はリンクの終端であるので、フレーム
データを復元してルータＲ、ネットワークＮＷを経由し
て端末Ｔ３にフレームを伝送する。また、端末Ｔ２にデ
ータを伝送するときは、フレーム交換機１０２でデータ
を復元して端末Ｔ２に送出する。

【００３５】

【発明の効果】フレーム交換機に送信データの輻輳を検
出する輻輳検出部を設け、輻輳状態を検出したときは、
フレームの中のデータ部の圧縮を行うとともに、圧縮表
示フラグを付加してフレームを送出し、受信側ではフレ
ームの中の圧縮表示フラグが付加されていることを検出
した場合はフレームのデータ部の復元を行う。また次リ
ンクがある場合には、パスの中間のフレーム交換機では
データの復元は行わず、フレームネットワークの網端の
フレーム交換機でデータ部の復元を行うことにより、効
率的にフレームの伝送を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の原理を説明するブロック図

【図２】 本発明の実施例の圧縮表示フラグの例

【図３】 本発明の輻輳検出部の例を説明する図

【図４】 本発明のデータ圧縮部の例を説明する図

【図５】 本発明のデータ復元部の例を説明する図

【図６】 本発明の実施例を説明するブロック図

【図７】 本発明のその他の実施例（１）を説明するブ
ロック図

【図８】 本発明のデータ圧縮部のその他の例を説明す
る図

【図９】 本発明のデータ復元部のその他の例を説明す
る図

【図１０】 本発明のその他の実施例（２）を説明する
図

【図１１】 従来例（１）を説明するブロック図

【図１２】 従来例（２）を説明するブロック図

【符号の説明】

１００、１０１〜１０４ フレーム交換機 １１ 受信バッファ １２ 輻輳検出部 １２Ａ リードポインタ １２Ｂ ライトポインタ １２Ｃ 設定値レジスタ １２Ｄ 比較器 １３ データ圧縮部 １３Ａ、２２Ａ フレームヘッダ検出部 １３Ｂ フレームデータ圧縮部 １３Ｃ、２２Ｃ 切替器 １３Ｄ 圧縮表示フラグ付加部 １３Ｅ、１３Ｆ、２２Ｅ、２２Ｆ バッファ １３Ｇ 圧縮開始終了伝達フレーム作成部 １４ 輻輳通知送出部 １５ フレーム廃棄処理部 ２１ 送信バッファ ２２ データ復元部 ２２Ｂ フレームデータ復元部 ２２Ｄ 圧縮表示フラグ検出除去部 ２２Ｇ 圧縮開始終了フレーム検出部 ２３ 輻輳通知検出部 ３０ フレームスイッチ ２００、２０１〜２０４ 伝送路 １ フレームネットワーク Ｌ１、Ｌ２ リンク Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ 端末 Ｒ ルータ ＮＷ ネットワーク

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端末からの受信データを一時蓄積する受
   信バッファと、端末への送信データを一時蓄積する送信
   バッファと、フレームヘッダにより指定の宛先へのスイ
   ッチングを行うフレームスイッチとを備え、フレームヘ
   ッダとフレームデータよりなるフレームの交換を行うフ
   レーム交換機において、 端末からの入力データ量が所定の量を超えたことを検出
   する輻輳検出部と、 前記輻輳検出部で、入力データ量が所定の量を超えたこ
   とを検出したときにフレームデータを圧縮し、入力デー
   タ量が所定の量を下回ったことをことを検出したときに
   フレームデータの圧縮を停止するデータ圧縮部と、 前記データ圧縮部に設けられ、フレームデータの圧縮を
   開始したフレームの前に圧縮開始伝達フレームを作成し
   て送出し、データの圧縮を停止したフレームの前に圧縮
   終了伝達フレームを作成して送出する圧縮開始終了伝達
   フレーム作成部と、 端末への送信フレームから圧縮開始伝達フレームと圧縮
   終了伝達フレームとを検出する圧縮開始終了フレーム検
   出部を備え、圧縮開始伝達フレームが検出されたらフレ
   ームデータの復元を行い、圧縮終了伝達フレームが検出
   されたら復元を停止するデータ復元部と、 を有することを特徴とするフレーム交換機。