JPH01170144A - パケット交換方式 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は交換方式、より具体的にはパケット交換方式に
関する。

（従来の技術） パケット交換システムは、単位スイッチにバッファ機能
を持った非同期式自己ルーチング多段スイッチを用いて
いる。このスイッチでヘッダ部分に宛先を示すルーチン
グ・タグを持ったパケットを交換する場合、多段スイッ
チの前半は負荷分散網として、また多段スイッチの後半
はルーチング網として動作する。パケット交換システム
にはパケットが不規則に到着するため、交換システム内
で内部輻饋の発生を抑制する必要がある。内部輻饋抑制
方法としては、単位スイッチにバッファ機−を付加し、
さらに多段スイッチの前半に負荷分散網を設けて負荷を
網内でできるだけ均一にすることが考えられている。こ
の負荷分散網における負荷分散方式としては、負荷をリ
ンクへランダムに分散する方式、および各単位スイッチ
におけるバッファの混み具合によって比較酌交いている
リンクへパケットを送出する方式が考えられている。

非同期式自己ルーチング多段スイッチの入力ポートから
一連の情報パケットが負荷分散方式による分散網に入力
されると、分散網の分散用単位スイッチはランダムにこ
れらパケットを出力端子に出力する。負荷分散網ではで
きるだけ負荷を均一に分散する。負荷分散網からルーチ
ング網に入力された一連のパケットは、別のリンクを経
由してルーチング網内を目的の出力ポートを自差して伝
達される。伝達されるパケットの発生間隔が各リンクの
情報転送能力に比べて十分大でない高速パケットの場合
には、混んでいるリンクで伝達されるパケットは後から
入力されたパケットに追い越されることがある。このた
め、一連のパケットでその順序が前後したものは、多段
スイッチに入力した順になるように出力ポートで順序を
入れ換える。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来技術による負荷分散方式では。

１つの通信において発生するパケットの発生間隔が各リ
ンクの情報転送能力内のある定められた限界に近づくと
、先に非同期式自己ルーチング多段スイッチに入力した
パケットが後から入力されたパケットに追い越されるこ
とがある。したがって、一連の情報を正しく伝えるため
には、出力ポートにおいて到達したパケットをこのスイ
ッチに入力した順に並び換える必要があり、この並び換
えは非常に大がかりなものである。

本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、一連のパ
ケットにおいてパケットの追い越しを生じない非同期式
自己ルーチング多段スイッチを実現するパケット交換方
式を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上述の問題点を解決するために、複数２１（Ｎ
は自然数）の入力ポートに到来するパケットを交換して
同複数の出力ポートから送出する非同期式自己ルーチン
グ多段スイッチを有するパケット交換方式において、自
己ルーチング多段スイッチは、入力ポートに接続され、
パケットの通信情報に先立ってパケットに含まれるルー
チング情報により、パケットが高速パケットおよび低速
パケットのいずれであるかを識別し、該識別に応じて入
力したパケットの負荷を分散する負荷分散網と、負荷分
散網と接続され、パケットのルーチング情報により出力
ポートを０指して入力したパケットをルーチングするル
ーチング網とを有し、ルーチング情報によって高速パケ
ットであること指定された１つの通信における一連のパ
ケットが、入力ポートより負荷分散網に入力されると、
一連のパケットは、負荷分散網内を同一のルートで伝達
され、ルーチング網で出力ポートを０指してルーチング
されることにより、一連のパケットが負荷分散網に入力
された順に出力ポートに到達する。

（作　用） 本発明によれば、負荷分散網にルーチング情報が高速パ
ケットを示す一連のパケットが入力されると、負荷分散
網は、これらパケットのルーチング情報により、入力し
たパケットが高速パケットであることを識別する。そし
て、これらパケットのルーチング情報により負荷分散網
内を同一のルートで伝達される。一連のパケットは、負
荷分散網内を同一のルートで伝達された後、ルーチング
網でルーチング情報により出力ポートを目指してルーチ
ングされるため、一連のパケットが負荷分散網に入力さ
れた順に出力ポートに到達する。

（実施例） 次に添付図面を参照して本発明によるパケット交換方式
の実施例を詳細に説明する。

第１図を参照すると１本発明によるパケット交換方式の
実施例に適用される非同期式自己ルーチング多段スイッ
チの構成例が示されている。自己ルーチング多段スイッ
チは、入力ポート！００〜１０？および出力ポートｌｌ
Ｏ〜１１７を有し、分散用単位スイッチ１２０で２段構
成される負荷分散網ｌＯとルーチング用単位スイッチ１
３０で３段構成されるルーチング網２０とがリンク３０
８〜３１５で接続されることにより形成されている。負
荷分散網１０は、入力ポート１００〜１０７より入力し
たパケットをできるだけ均一に分散する網である。また
ルーチング網２０は、後述するパケットの宛先情報１８
２により所定の出力ポートにルーチングするバンヤン網
である。なお、本発明に適用される非同期式自己ルーチ
ング多段スイッチは基本的には、同図に示されているも
のよりも大規模なものである。

入力ポート１００〜１０７は、２人カポート毎に前段の
４つの分散用単位スイッチ１２０の入力端子に接続され
ている０分散用単位スイッチ１２０は、２個の入力端子
と２個の出力端子を有し、バッファリング機能と後述す
るパケットの種別ビット１８０と負荷分散銅伝達情報１
８１を有するルーチング・タグに従って出力端子を選択
する出力選択スイッチ機能をもつ、前段の分散用単位ス
イッチ１２０のそれぞれの出力端子は、リンク３００〜
３０７を介し後段の４つの分散用単位スイッチ１２０の
それぞれの入力端子に接続されている。

後段の分散用単位スイッチ１２Ｇの出力端子はそれぞれ
、リンク３０８〜３１５を介しルーチング網２０の第１
段目の４つのルーチング用単位スイッチ１３０のそれぞ
れの入力端子に接続されている。

ルーチング用単位スイッチ１３０は、バッファリング機
能と宛先の出力ポートを目指して出力端子を選択する出
力選択スイッチ機能を有し、２個の入力端子と２個の出
力端子を持つ、第１段のルーチング用単位スイッチ１３
Ｇの出力端子は、それぞれリンク３１８〜３２３を介し
第２段の４つのルーチング用単位スイッチ１３０のそれ
ぞれの入力端子に接続される。また、第２段のルーチン
グ用単位スイッチ１３０の出力端子はそれぞれ、リンク
３２４〜３３１を介し第３段の４つのルーチング用単位
スイッチ１３０のそれぞれの入力端子に接続される。

第３段の単位スイッチ１３０の出力端子は出カポ−）１
１０〜１１７にそれぞれ接続されている。

第２図には本実施例で使用されるパケットのフレーム構
成例が示されている。パケットの先頭の種別ピッ）（Ｓ
）１８０は、パケットが高速パケットまたは低速パケッ
トのいずれであるかを示す種別ビットである。高速パケ
ットとは発生するパケットの間隔がスイッチの各リンク
の情報転送能力に比べて十分大でない１つの通信におけ
るパケットであり、また低速パケットとは発生するパケ
ットの間隔が各リンクの情報転送能力に比べて十分大で
ある１つの通信におけるパケットを示す。

伝達情報（ＬＤ）１８１は、種別ビット１８０が高速パ
ケットを示している場合に負荷分散網１０を伝達するル
ートを示す負荷分散銅伝達情報である。すなわち、高速
パケットは伝達情報１８１に従い分散用単位スイッチ１
２０で負荷分散網ｌＯを固定ルートで進行するように制
御される。また、種別ビット１８０が低速パケットを示
しているパケットは、負荷分散網１０内での伝達ルート
が固定されず１分散用単位スイッチ１２０によりパケッ
ト毎に空いているリンクを選んで伝達される。

宛先情報（ＤＡ）１８２は、目的の出力ポートを示す情
報を含む宛先情報であり、この情報１８２によりパケッ
トはルーチン網２０内をルーチングする０通信情報（１
）　１８３は、宛先情報１Ｂ２に示されている装置へ送
る情報データである。情報データが長い場合にはこの情
報データを分割して複数のパケットにする。このように
１つの情報データが複数のパケットに分割されたパケッ
トを一連のパケットと呼ぶ。

入力ポート１００より一連のパケット（ＡＯ）５００　
・（Ａ１）５０１　・（Ａ２）５０２およびパケット（
ＢＯ）８００　・（Ｂｌ）８０１を入力し、これら一連
のパケットを出カポ−）１１０に出力する動作を説明す
る。パケット５００　、５０１および５０２は、それぞ
れ種別ビット１８０で高速パケットとして指定されたパ
ケットである。すなわちこれらパケット５００〜５０２
は、発生するパケットの間隔が各リンクの情報転送能力
に比べて十分大でない１つの通信におけるパケットであ
る。また、パケット６００および８０１は、それぞれ種
別ビット１８０が低速パケットを示す発生するパケット
の間隔が各リンクの情報転送能力に比べて十分大である
１つの通信におけるパケットである。

高速パケット５００が負荷分散網ｌＯの前段の分散用単
位スイッチ１２０に入力されると、このパケット５００
の種別ピッ）１８０により負荷分散網１０内のルートが
固定されるよう制御される。そして、このパケット５０
０の伝達情報１８１により負荷分散網１０の伝達ルート
が固定される。

たとえば、パケット５００の伝達情報１８１が負荷分散
網ｌＯのリンク３００およびリンク３０８を伝達する情
報の場合には、前段の分散用単位スイッチ１２０に入力
されたパケット５００は、リンク３０〇−後段の分散用
単位スイッチ１２０−リンク３０８のルートでルーチン
グ網２０の第１段のルーチング用単位スイッチ１３０に
送られる。ルーチング網２０においてバケツ）　５００
は、宛先情報１８２により目的の出力ポート１１０を０
指して伝達される。すなわち、第１段のルーチング用ス
イッチ１３０−リンク３１Ｂ−第２段のルーチング用単
位スイッチ１３０−リンク３２４−第３段のルーチング
用単位スイッチ１３〇−出力３５０のルートで出力ポー
トに到達する。パケット５００は、負荷分散網１０およ
びルーチング網２０をルー）Ｒ１でスイッチングされる
。

パケット５０１および５０２は、それぞれ種別ピッ）１
８０．伝達情報１８１および宛先情報１８２のルーチン
グ・タグがパケット５００と同じであるため、パケット
５０Ｇと同様のルー）Ｒ１により出力ポート１１０に送
られる。このように高速パケット５００゜５０１および
５０２は、同一のルートすなわちルートＲ１により伝送
されるため、負荷分散網１０またはルーチング網２０で
パケットの追い越しが生じ出カポ−）１１０に到達した
時にパケットの順番が前後することがない。

低速パケット８００および８０１は、種別ビット１８０
により負荷分散網ｌＯの伝達ルートは固定されず、パケ
ット毎に空いているリンクを選んで伝達される。パケッ
トＢｏｏは、たとえばリンク３０１−分散用単位スイッ
チ１２０−リンク３１２のルートでルーチング網１０の
第１段のルーチング用単位スイッチ１３０に送られる。

そして、このパケット６００は、宛先情報１８２により
第１段のルーチング用単位スイッチ１３０−リンク３２
〇−第２段のルーチング用単位スイッチ１３０−リンク
３２８−第３段のルーチング用単位スイッチ１３０−出
力３５〇−出力ポート１１０のルートで出力ポート１１
０に到達する。パケット８００は、負荷分散網１０およ
びルーチング網２０をル−）Ｒ２でスイッチングされる
。

また、バケツ）　８０１はリンク３０１−分散用単位ス
イッチ１２０−リンク３１３のルートで第１段のルーチ
ング用単位スイッチ１３０に送られる。そしてバケツ）
　１１１０１は、宛先情報１８２により第１段のルーチ
ング用単位スイッチ１３０−リンク３２２−第２段のル
ーチング用単位スイッチ１３０−リンク３２８−第３段
のルーチング用単位スイッチ１３０−出力３５〇−出力
ポート１１０のルートで出力ポート１１０に送られる。

バケツ）　８０１は、負荷分散網ｌＯおよびルーチング
網２０をルートＲ２でスイッチングされる。

低速バケツ）　ＥｉＯｏ　、　６０１は、本実施例によ
る自己ルーチング多段スイッチの各リンクの情報転送能
力に比ベパケットの発生間隔が十分大きい、このため、
各リンクが混んでいて分散用単位スイッチ１２０および
ルーチング用単位スイッチ１３０でリンクが空くまでバ
ッファリングされたとしても、パケット６０１がバケツ
）　８００を追い越すことはない。

第３図には従来の非同期式自己ルーチング多段スイッチ
が示されている。負荷分散網５ｏを構成する分散用単位
スイッチ７００は、本実施例による分散用単位スイッチ
１２０と異なりルーチングφタグの種別ビット１８０と
伝達情報１８１に従って出力端子を選択する出力選択機
能がない、このため負荷分散網５０の分散用単位スイッ
チ７００は、高速パケットまたは低速パケットに関係な
く入力したパケットを負荷分散網５０内でできるだけ均
一に分散するためランダムにリンクへ出力スル。

たとえば、同図に示すように入カポ−）１００より一連
の高速パケー／ト（ＧＯ）８００−　（ＣＩ）８０１−
　Ｃ０２）８０２が順番にそれぞれルートＲＩＧ、Ｒ１
１およびＲ１２により出力ポート１１０に送られるとき
、パケットの順序が前後することがある。これはパケッ
トが伝達されるそれぞれのルートの輻幀状態により、分
散用単位スイッチ７００またはルーチング用単位スイッ
チ１３０でリンクが空くまでバッファリングされるため
である。出力ポート１１０にたとえばバケツ）　８００
，８０２，８０１の順に到達すると、出カポ−）１１０
でパケット８０２とパケット８０１を入れ換えて順序を
整える作業を行なう、出カポ−）１１０で行なうパケッ
トの入れ換えは非常に大がかりなものとなる。

これに対して本実施例では、パケットに種別ビット１８
０および伝達情報１８１のルーチング・タグを付加し、
このルーチング・タグにより分散用単位スイッチ１２０
の出力が決まる。すなわち１種別ビット１８０が一連の
パケットの順序が入れ換わる可能性のある高速パケット
のときは、伝達情報１８１により一連の高速パケットが
同一のルートにより出力ポートに到達するようにする。

このため、リンクの輻饋状態に拘らずパケットの順番が
前後することはない、したがって、出力ポートではパケ
ットの順番を入れ換える作業が無くなる。

また、本実施例によれば各リンクを効率的に使用できる
ためスループットが向上する。

なお、本実施例では本発明に適用される自己ル−チング
スイッチを８×８スイツチとしたが自己ルーチングスイ
ッチはこれに限定されるものではない、すなわち自己ル
ーチングスイッチは、入力ポートおよび出力ポートをそ
れぞれ２Ｎポート有する２ＮＸ　２Ｎスイツチとし、前
半の第１段から第に段までが負荷分散網、後半の第（Ｋ
＋１）段から第Ｍ段までの（Ｍ−Ｋ）段（２’−に＝　
２Ｎ）がルーチング網の非同期式自己ルーチング多段ス
イッチにも右利に適用される。

（発明の効果） 本発明によれば、パケットのルーチング情報に高速パケ
ットあるいは低速パケットの種別を示す種別ビットと高
速パケットの場合に負荷分散網を伝達するルートを示す
伝達情報ビットを含み、このルーチング情報により負荷
分散網において一つの通信の間の一連のパケットが同一
のリンクを選ぶ方法と、パケット毎に比較的室いている
リンクを選ぶ方法とを組合わせて使用する。このため。

負荷の偏りがなくなると同時に、一つの通信において入
力ポートから入力した一連のパケットがその入力した順
序で出力ポートに到達する。したがって、出力ポートに
おいてパケットの順序を入れ換えることが不要になり、
またリンクも効率的に使用できスループット向上の効果
が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパケット交換方式に適用される非
同期式自己ルーチング多段スイッチの実施例を示すスイ
ッチ構成図、 第２図は、第１図の非同期式自己ルーチング多段スイッ
チに用いられるパケットのフレーム構成を示したフレー
ム構成図、 第３図は従来技術による非同期式自己ルーチングスイッ
チを示すスイッチ構成図である。 部　の符　の説 １０．、、、、、負荷分散網 ２０、、、、、、ルーチング網 １００　Ｎ１０７　Ｌ　、出力ポート １１０〜１１？　、　、入力ボート １２Ｇ　、　、　、　、　、分散用単位スイッチ１３０
　、　、　、　、　、ルーチング用単位スイッチ１８０
　・・・・・種別ビット １８１　、　、　、　、　、伝達情報 １８２　、　、　、　、　、宛先情報 特許出願人　沖電気工業株式会社 代　理　人　書取　単離 先山　隆夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数２Ｎ（Ｎは自然数）の入力ポートに到来するパ
   ケットを交換して同複数の出力ポートから送出する非同
   期式自己ルーチング多段スイッチを有するパケット交換
   方式において、前記自己ルーチング多段スイッチは、 前記入力ポートに接続され、前記パケットの通信情報に
   先立って該パケットに含まれるルーチング情報により、
   該パケットが高速パケットおよび低速パケットのいずれ
   であるかを識別し、該識別に応じて該入力したパケット
   の負荷を分散する負荷分散網と、 該負荷分散網と接続され、前記パケットのルーチング情
   報により前記出力ポートを目指して入力したパケットを
   ルーチングするルーチング網とを有し、 前記ルーチング情報によって高速パケットであることを
   指定された１つの通信における一連のパケットが、前記
   入力ポートより前記負荷分散網に入力されると、 前記一連のパケットは、該負荷分散網内を同一のルート
   で伝達され、前記ルーチング網で前記出力ポートを目指
   してルーチングされることにより、前記一連のパケット
   が前記負荷分散網に入力された順に前記出力ポートに到
   達することを特徴とするパケット交換方式。 ２、特許請求の範囲第１項記載のパケット交換方式にお
   いて、前記パケットのルーチング情報は、該パケットが
   高速パケットおよび低速パケットのいずれであるかを示
   す種別ビット、該種別ビットが高速パケットを示してい
   るときに前記負荷分散網の伝達ルートの情報が挿入され
   る伝達情報ビット、および前記出力ポートを示す情報を
   含む宛先情報ビットにより構成されていることを特徴と
   するパケット交換方式。