JP4588259B2 - 通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信システムに関し、多数の回線を収容して、通信制御を行う通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットの急激な普及に伴って、大容量で効率的なＩＰ（Internet Protocol）トラフィックの需要が急増しており、高速かつ大容量のルーティング装置の実現が望まれている。
【０００３】
ルーティング装置では、ネットワーク上の目的アドレスまでの転送経路を選択する際、マルチキャスト通信などを行う場合には、パケットコピーの動作を伴う。
【０００４】
従来のパケットコピー技術では、まず、受信したパケットを一度バッファへ蓄積する。そして、パケット内の識別子をキーに、あらかじめ用意してあるルーティングテーブルから出力方路を検索する。その後、取得した出力方路情報にしたがってバッファからの読み出しを行うことで、１つのパケットを複数の出力方路へ送信していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来のパケットコピーを行うルーティング装置では、大容量のトラフィックを高速で処理する場合、非常に多数の回線を収容する必要があるため、パケットタイプや出力方路毎に装備するキューが膨大な数になり、また、ルーティングテーブルも大規模になってしまうといった問題があった。
【０００６】
一方、ＩＰフレームのルーティングを行う場合、可変長のフレームが入力するため、Packet by Packetの処理ではなく、フレームを意識した処理を行わなければならない。
【０００７】
すなわち、ＡＴＭの固定長パケット（セル）を対象にするPacket by Packetの処理では、セルには最初から行き先アドレスが示されているので、ルーティング時に送信順序の逆転が生じてもよく、セルを独立に扱うことができる。
【０００８】
ところが、ＩＰトラフィックの場合、可変長フレームを固定長パケットに分割してルーティングする際に、分割時のパケットの順序を保証する必要があるため、パケットを独立して扱うことができない。
【０００９】
このように、ＩＰトラフィックのマルチキャスト等の処理を行う場合、装置内では、可変長フレームを固定長パケットに分割して扱うために、バッファへの蓄積・読み出し時に、フレーム生成時のパケットの連続性を保証する必要がある。さらに、その上にマルチキャスト通信等を考慮すると、従来技術ではバッファのアドレス管理が非常に複雑になってしまい、高速処理の妨げになるといった問題があった。
【００１０】
本発明では、このような点に鑑みてなされたものであり、大容量で高速なルーティングを行い、かつ効率よく再帰的なマルチキャストを行う通信システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、通信システムが提供される。この通信システムは、入力した可変長のフレームを固定長の複数のパケットに分割し、フレームのマルチキャストを行う場合には、先頭パケットのみに、マルチキャストを行う旨のマルチキャスト識別情報を、マルチキャスト情報として付与するマルチキャスト情報付与手段と、入力回線側からのパケットまたはループバックされたパケットのいずれかを選択するパケット選択手段と、選択されたパケットの前記マルチキャスト識別情報を認識して出力方路を検索し、出力方路情報を含むタグの変換を行うタグ変換手段と、を含む入力回線インタフェース部と、前記タグにもとづいて、パケットのセルフルーティングを行うマトリクススイッチと、前記マトリクススイッチのＮ個の出力ポートに対応して配置したＮ：１のセレクタ及び前記セレクタが信号選択を行うためのセレクト情報を保持する設定レジスタを含むパケットコピー部と、を含むスイッチ部と、前記スイッチ部から出力されたパケットを格納するパケットバッファに対し、フレーム連続性を保証するスケジューリングを行って、パケットの書き込み及び読み出しを行うスケジューリング処理手段と、前記パケットバッファから読み出されたパケットを、前記入力回線インタフェース部へループバックするループバック手段と、パケットを結合してフレームを生成し、該当する出力方路から出力するパケット結合手段と、を含む出力回線インタフェース部と、を備える。また、前記スケジューリング処理手段は、前記パケットバッファに対して書き込みアドレスを発生してパケットを格納し、前記書き込みアドレスのアドレスチェーンを形成し、１フレーム分の前記アドレスのチェーンを読み出しアドレスに使用して、前記パケットバッファから１フレーム分のパケットを読み出す。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１はスイッチ装置の原理図である。スイッチ装置２は、マトリクススイッチ２１とパケットコピー部２０から構成され、パケットのルーティングを行う。
【００１３】
マトリクススイッチ２１は、Ｎ×Ｎのマトリクス状のスイッチであり、Ｎ本の入力ラインｉＬ＃１〜ｉＬ＃Ｎと接続し、Ｎ個の出力ポートＰ＃１〜Ｐ＃Ｎを持つ。
【００１４】
そして、入力ラインｉＬ＃１〜ｉＬ＃Ｎから送られてきた入力パケットに対し、パケット内に設定された、出力方路情報（パケットが向かうべき、１つの出力先が示された情報）を含むタグ（TAG）にもとづいて、パケットのセルフルーティングを行い、該当するポートＰ＃１〜Ｐ＃Ｎからパケットを出力する。
【００１５】
パケットコピー部２０は、セレクタ２２−１〜２２−ｎと設定レジスタ２３−１〜２３−ｎから構成される。セレクタ２２−１〜２２−ｎは、マトリクススイッチ２１のＮ個の出力ポートＰ＃１〜Ｐ＃Ｎに対応して配置しており、入力数：出力数がＮ：１のセレクタである。すなわち、各セレクタの入力側は、ポートＰ＃１〜Ｐ＃Ｎのすべてと接続し、各セレクタの出力側は、出力ラインｏＬ＃１〜ｏＬ＃Ｎのそれぞれと接続する。
【００１６】
設定レジスタ２３−１〜２３−ｎは、セレクタ２２−１〜２２−ｎが信号選択を行うためのセレクト情報を保持し、セレクタ２２−１〜２２−ｎに対して信号選択指示を行う。なお、セレクト情報は、上位のソフトウェアから指示される。
【００１７】
このように、パケットコピー部２０では、ポートＰ＃１〜Ｐ＃Ｎから入力されたパケットを、Ｎ列に配置したすべてのセレクタ２２−１〜２２−ｎに入力し、上位からの指示にもとづいて、各セレクタにてポートを選択してパケットを出力する。
【００１８】
このようなスイッチ装置２の構成により、入力するすべてのパケットに対してコピーを行うことが可能になる。例えば、ポートＰ＃１からのパケットを、出力ラインｏＬ＃１〜ｏＬ＃３から出力する場合、設定レジスタ２３−１〜２３−３では、上位から指示されたポートＰ＃１の識別子を保持する。
【００１９】
そして、セレクタ２２−１〜２２−３は、この設定にしたがって、信号を選択することにより、マトリクススイッチ２１にてポートＰ＃１にセルフルーティングされたすべてのパケットが、パケットコピー部２０にて出力ラインｏＬ＃１〜ｏＬ＃３から出力されることになる。
【００２０】
次にスイッチ装置２が実現するＡＰＳ（Automatic Protection Switching）制御について説明する。ＡＰＳとは、第１の系と第２の系の両系から入力されるデータに対し、１つの共通制御部（ここではスイッチ装置２に該当）でいずれか一方の系のデータだけを取り込んで処理し、第１の系と第２の系の両系から、処理後のデータを出力する機能のことをいう。
【００２１】
図２はPer−Line収容時のＡＰＳを示す図である。スイッチ装置２に対し、入力側のWorkingとProtectionそれぞれに回線インタフェース部１００ａ、１００ｂが設けられ、出力側のWorkingとProtectionそれぞれに回線インタフェース部３００ａ、３００ｂが設けられる。そして、ラインＬ＃１（ＡＣＴ）はWorkingに、ラインＬ＃１（ＳＢＹ）はProtectionに収容されている。
【００２２】
このような構成上でのＡＰＳ制御では、まずラインＬ＃１（ＳＢＹ）からのパケットは、回線インタフェース部１００ｂによって廃棄され、スイッチ装置２にはラインＬ＃１（ＡＣＴ）からのパケットのみが入力される。
【００２３】
その後、スイッチ装置２内で、セルフルーティング、パケットコピーが実行されて、Workingの回線インタフェース部３００ａ及びProtectionの回線インタフェース部３００ｂから同一パケットが出力される。
【００２４】
図３はMulti−Line収容時のＡＰＳを示す図である。Multi−Line収容として、４回線収容の場合を示している。スイッチ装置２に対し、入力側のWorkingとProtectionそれぞれに回線インタフェース部１００ｃ、１００ｄが設けられ、出力側のWorkingとProtectionそれぞれに回線インタフェース部３００ｃ、３００ｄが設けられる。
【００２５】
ラインＬ＃１（ＡＣＴ）、ラインＬ＃２（ＳＢＹ）、ラインＬ＃３（ＡＣＴ）、ラインＬ＃４（ＳＢＹ）はWorkingに、ラインＬ＃１（ＳＢＹ）、ラインＬ＃２（ＡＣＴ）、ラインＬ＃３（ＳＢＹ）、ラインＬ＃４（ＡＣＴ）はProtectionに収容されている。
【００２６】
このような構成上でのＡＰＳ制御では、ラインＬ＃２（ＳＢＹ）とラインＬ＃４（ＳＢＹ）からのパケットは、回線インタフェース部１００ｃによって廃棄され、WorkingからはラインＬ＃１（ＡＣＴ）とラインＬ＃３（ＡＣＴ）からのパケットのみが入力される。
【００２７】
また、ラインＬ＃１（ＳＢＹ）とラインＬ＃３（ＳＢＹ）からのパケットは、回線インタフェース部１００ｄによって廃棄され、ProtectionからはラインＬ＃２（ＡＣＴ）とラインＬ＃４（ＡＣＴ）からのパケットのみが入力される。
【００２８】
その後、スイッチ装置２内で、セルフルーティング、パケットコピーが実行されて、Workingの回線インタフェース部３００ｃ及びProtectionの回線インタフェース部３００ｄから同一パケットが出力される。
【００２９】
このように、Per−Line収容、Multi−Line収容にかかわらず、コピーされたパケットを、入力側で廃棄した系と同一の出力側の系にも出力することで、ＡＰＳ制御が実現される。
【００３０】
次に装置二重化制御について説明する。上記のＡＰＳでは回線インタフェース部の入力段でパケットが廃棄されているが、装置二重化制御ではスイッチ装置２の入力段でパケットが廃棄される。
【００３１】
図４は装置二重化制御を示す図である。スイッチ装置２に対し、入力側のWorkingとProtectionそれぞれに回線インタフェース部１０１−１〜１０１−ｍ、１０２−１〜１０２−ｍが設けられ、出力側のWorkingとProtectionそれぞれに回線インタフェース部３０１−１〜３０１−ｍ、３０２−１〜３０２−ｍが設けられる。
【００３２】
Protection配下のラインからのパケットは、スイッチ装置２の入力段で廃棄される。そして、Working配下のラインのパケットに関してのみ、スイッチ装置２へ入力される。
【００３３】
その後、スイッチ装置２内で、セルフルーティング、パケットコピーが実行されて、Workingの回線インタフェース部３０１−１〜３０１−ｍ及びProtectionの回線インタフェース部３０２−１〜３０２−ｍからパケットが出力される。
【００３４】
次にスイッチ装置２が実現するＳＮＯＰ（Snooping of Outgoing Port）制御について説明する。ＳＮＯＰとは、共通制御部で処理を行った後、通常の出力方路の他に、試験機へつながる方路にもパケットを出力する機能のことをいう。このＳＮＯＰ制御により、運用中に装置の動作状態を把握することができる。
【００３５】
図５はＳＮＯＰを示す図である。スイッチ装置２に対し、入力方路側に回線インタフェース部１０３−１〜１０３−ｎが設けられ、出力方路側に回線インタフェース部３０３−１〜３０３−ｎが設けられる。また、回線インタフェース部３０４の出力は試験機３１０へと接続している。
【００３６】
このような構成に対し、全入力Ｎ方路からのパケットは、スイッチ装置２に入力し、スイッチ装置２内で、セルフルーティング、パケットコピーが実行される。そして、回線インタフェース部３０３−１〜３０３−ｎから出力Ｎ方路へパケットが出力される。また、回線インタフェース部３０４を介して、コピーされたパケットが試験機３１０へ送信される。
【００３７】
以上説明したように、スイッチ装置２は、Ｎ×Ｎのマトリクススイッチ２１とパケットコピー部２０を設けて、セルフルーティング及びパケットコピー処理を行う構成とした。
【００３８】
これにより、多数の回線を収容した場合でも、大規模なキューやルーティングテーブルを設置する必要がないので、ハードウェア量を軽減でき、高速かつ大容量のルーティングを行うことが可能になる。また、スイッチ装置２の構成により、ＡＰＳ制御、装置二重化制御、ＳＮＯＰ制御を容易に実現することが可能になる。
【００３９】
次に通信システムについて説明する。図６は通信システムの構成を示す図である。通信システム５は、入力回線インタフェース部１−１〜１−ｎ（総称して、入力回線インタフェース部１）と、入力バッファ４１−１〜４１−ｎ（総称して、入力バッファ４１）と、出力回線インタフェース部３−１〜３−ｎ（総称して、出力回線インタフェース部３）と、出力バッファ４２−１〜４２−ｎ（総称して、出力バッファ４２）と、スイッチ部２（上述のスイッチ装置２に該当）とから構成される。
【００４０】
なお、入力回線インタフェース部１−１〜１−ｎはそれぞれ、入力方路ｉＨＷ＃１〜ｉＨＷ＃Ｎと接続し、出力回線インタフェース部３−１〜３−ｎはそれぞれ、出力方路ｏＨＷ＃１〜ｏＨＷ＃Ｎと接続する。
【００４１】
図７は入力／出力回線インタフェース部の構成を示す図である。同一番号の入力方路と出力方路に対する、入力回線インタフェース部と出力回線インタフェース部は、ハードウェアの構成上、同じ１つのＬＳＩ（通信装置に該当する）上に展開される。
【００４２】
例えば、図６で、入力回線インタフェース部１−１と出力回線インタフェース部３−１は、１つのＬＳＩ中に含まれる。他の回線インタフェース部も同様である。
【００４３】
通信装置５０の入力回線インタフェース部１に対し、マルチキャスト情報付与手段１１は、入力した可変長のフレームを固定長の複数のパケットに分割し、フレームのマルチキャストを行う場合には、先頭パケットのみにマルチキャスト情報として、マルチキャストを行う旨のマルチキャスト識別情報を付与する（マルチキャストを行うか否かの１ビット情報である）。
【００４４】
パケット選択手段１２は、マルチキャスト情報付与手段１１から出力されたパケット、または出力回線インタフェース部３からループバックされてきたパケットのいずれか一方を選択し、タグ変換手段１３へ送信する。
【００４５】
タグ変換手段１３は、パケット選択手段１２から出力されたマルチキャスト対象のパケット（以下、マルチキャストパケットと呼ぶ）に対し、マルチキャスト識別情報を認識し、出力方路を後述の検索テーブルを用いて検索する。そして、パケットのタグを、検索した出力方路情報を含むタグに変換する（すなわち、旧タグが付いていたらこれを落とし、次の出力先の出力方路を示す新タグをあらたに付加するということ）。
【００４６】
通信装置５０の出力回線インタフェース部３に対し、ヘッダ抽出手段３１は、スイッチ部２でルーティングやコピー処理されたパケットを受信して、パケットからヘッダを抽出する。
【００４７】
スケジューリング処理手段３２は、パケットを格納するパケットバッファを有し、フレーム連続性（フレーム生成時のパケットの連続性）を保証するスケジューリングを行って、パケットの書き込み及び読み出しを行う。このスケジューリング処理により、パケットのインターリーブを回避できる。
【００４８】
ループバック手段３３は、パケットバッファから読み出されたパケットを、入力回線インタフェース部１へループバックする。パケット結合手段３４は、パケットを結合してフレームを生成し、該当する出力方路からパケットを出力する。
【００４９】
次にマルチキャスト情報付与手段１１について説明する。図８はマルチキャスト情報付与手段１１の構成を示す図である。マルチキャスト情報付与手段１１は、分岐手段１１ａ、分割バッファ手段１１ｂ、ヘッダ生成手段１１ｃ、パケット生成手段１１ｄから構成される。
【００５０】
分岐手段１１ａは、入力方路ｉＨＷから送られてきた可変長フレーム（マルチキャスト対象のフレームとする）を受信し、ペイロード部分とヘッダ部分に分岐する。そして、ペイロード部分は、分割バッファ手段１１ｂへ、ヘッダ部分はヘッダ生成手段１１ｃへ送信する。なお、以降では、マルチキャスト対象のフレームをマルチキャストフレームと呼ぶ。
【００５１】
分割バッファ手段１１ｂは、ペイロードを蓄積し、分割して出力する。ここで、ペイロードの分割バッファ手段１１ｂへの書き込みは、パリティチェック、フレーム長チェックが正常確認された後に書き込み完了となり、完了時にはバッファ書き込み完了フラグをセットする。
【００５２】
ヘッダ生成手段１１ｃは、バッファ書き込み完了フラグがセットされた時に、ヘッダ内にあるパケットを識別するためのパケット識別子（以下、ＰＩＤ）を検索キーとして、マルチキャスト識別テーブルＴ１より、１ビットのマルチキャスト識別情報ｍＩＤを獲得する。また、これらの処理と並行して、ヘッダ内の各種情報にもとづいて、固定長パケット用のヘッダを生成する。
【００５３】
パケット生成手段１１ｄは、分割バッファ手段１１ｂで分割されたペイロードと、ヘッダ生成手段１１ｃから送信される固定長パケット用のヘッダ及びマルチキャスト識別情報ｍＩＤを受信して、固定長のパケットを生成する。
【００５４】
また、マルチキャスト識別情報ｍＩＤは、先頭パケットのみに付与し（先頭パケットのペイロード領域に格納させる）、フレームの先頭パケットを示す識別子はパケットのヘッダ内に格納される。
【００５５】
次にタグ変換手段１３について説明する。図９はタグ変換の様子を示す図である。タグ変換手段１３は、マルチキャスト対象のフレームを分割して生成された１フレームを構成する固定長パケット群（固定長パケットＰＫとする）を受信する。また、このときの先頭パケットから、マルチキャスト識別情報ｍＩＤを取得する。
【００５６】
タグ変換手段１３は、マルチキャスト識別情報ｍＩＤにより、マルチキャストパケット（マルチキャストフレーム）であることを認識すると、タグ変換手段１３内に設置された検索テーブルＴ２を用いて、固定長パケットＰＫが出力されるべき出力方路を検索する。
【００５７】
この場合、受信した固定長パケットＰＫが何番の回線番号から流れてきたものかは、上位からタグ変換手段１３に通知されるので、検索動作としては、タグ変換手段１３は最初に、自回線番号より後ろの最若番回線から検索を開始する。例えば、自回線番号が＃７ならば検索テーブルＴ２の回線番号＃８以降から検索を開始する。
【００５８】
そして、マルチキャスト対象フラグに“１”が立っている回線番号が、出力方路となる。例えば、図では回線番号＃８２に“１”が立っているので、固定長パケットＰＫは、回線番号＃８２の出力方路から出力されることになる。
【００５９】
タグ変換手段１３は、上記のような検索をして得た出力方路情報である新しいタグを、固定長パケットＰＫに付与する。ここでは、ＴＡＧ＝８２の出力方路情報を含むタグを固定長パケットＰＫに付与する。
【００６０】
また、検索手順としては、自回線番号より後ろの最若番回線から検索を順に開始した後は、最後に自回線番号に戻るようにする。例えば、自回線番号が＃７なら、回線番号＃８から＃Ｎまで順に検索を開始し、次に回線番号＃１に戻って最後に自回線番号＃７の検索を行う。
【００６１】
さらに、検索テーブルＴ２を引いての検索処理は、マルチキャスト識別情報ｍＩＤを含む先頭パケットを認識した時のみに行えばよく、後続の分割パケットには、検索して得た結果を含むタグを、順次書き換えていけばよい。
【００６２】
このように、上記の説明では、マルチキャスト情報付与手段１１がマルチキャスト識別情報ｍＩＤを付与し、タグ変換手段１３が検索テーブルＴ２を用いて出力方路を検索することで、マルチキャスト方路にパケットを転送する構成とした。
【００６３】
次にマルチキャスト方路にパケットを転送する他の実施の形態について説明する。他の実施の形態では、マルチキャスト情報付与手段１１が、マルチキャスト情報として、マルチキャスト識別情報ｍＩＤに加えて、マルチキャストすべき方路が示されたマルチキャスト方路情報を付与する。マルチキャスト方路情報とは、検索テーブルＴ２の内容と同じであり、マルチキャストすべき出力方路にビットが立っているビットマップ情報のことである。
【００６４】
このマルチキャスト方路情報を、マルチキャスト元の入力回線インタフェース部１で、先頭パケットに最初の段階で付与する。そして、通過ブロックでのタグ変換手段１３では、このマルチキャスト方路情報にもとづいてタグ変換していく。このような構成により、マルチキャスト方路にパケットを転送する制御を行ってもよい。
【００６５】
また、このような制御を行う場合、転送中にマルチキャスト方路情報に誤りが発生する可能性がある。したがって、マルチキャスト方路情報の付与時には、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）等の誤り訂正符号も同時に付与する。これにより、タグ変換手段１３では、マルチキャスト方路情報の正常性をチェックすることができる。
【００６６】
次にヘッダ抽出手段３１について説明する。図１０はヘッダ抽出手段３１の動作手順を示すフローチャートである。
〔Ｓ１〕受信したマルチキャストフレームの先頭パケットから、ペイロード領域に格納されているマルチキャスト識別情報ｍＩＤを取得する。
〔Ｓ２〕取得したマルチキャスト識別情報ｍＩＤに対して、ビット＝１であるならば、マルチキャストフラグをセットし、後述の書き込み制御手段にマルチキャスト識別情報等が含まれるヘッダ情報を転送する。
〔Ｓ３〕同一フレーム内の先頭以外のパケットについては、マルチキャストフラグにしたがって、書き込み制御手段にヘッダ情報を転送する。
【００６７】
次にスケジューリング処理手段３２について説明する。図１１はスケジューリング処理手段３２の構成を示す図である。スケジューリング処理手段３２は、パケットバッファ３２ａ、書き込み制御手段３２ｂ、フレーム組立て手段３２ｃ、読み出し制御手段３２ｄから構成される。
【００６８】
また、書き込み制御手段３２ｂは、空きアドレスキューＱ１を含み、フレーム組立て手段３２ｃは、ユニキャスト用キューＱ２とマルチキャスト用キューＱ３を含み、読み出し制御手段３２ｄは、ユニキャスト用キューＱ４とマルチキャスト用キューＱ５を含む。なお、ここでのユニキャスト用とは回線出力側を、マルチキャスト用とはループバック側を対象にしたものである。
【００６９】
書き込み制御手段３２ｂは、ヘッダ抽出手段３１から送信されたヘッダ情報にもとづいて、パケットバッファ３２ａへのパケット書き込みが可能であるか否かを判断する。書き込み可能であれば、空きアドレスキューＱ１よりＷＡ（Write Address）を取得し、パケットバッファ３２ａと、フレーム組立て手段３２ｃへＷＡを送信する。
【００７０】
パケットバッファ３２ａは、受信したＷＡにしたがって、ヘッダ抽出手段３１から送信されたパケットを書き込む。
フレーム組立て手段３２ｃは、空きアドレスキューＱ１からのＷＡにしたがって、ユニキャスト用キューＱ２においてＷＡのチェーンを形成させる。そして、１フレーム分のＷＡのキューイングが完了した時点で、組立て情報を読み出し制御手段３２ｄへ送信する。すなわち、１フレーム分の各パケットのＷＡがキューイングされたら、１フレームの組立てが完了したものとして、これらのＷＡを組立て情報として送信する。
【００７１】
読み出し制御手段３２ｄは、組立て情報を受信すると、ループバックを行う場合、マルチキャスト用キューＱ５において、ＳＧＲＰ（scheduling group）毎に、組立て情報であるＷＡにもとづいて、ＷＡチェーンを形成させる。
【００７２】
そして、ユニキャスト用キューＱ４からのＲＡ（Read Address）の発行がなく、かつ後述のループバック手段３３からのバックプレッシャ通知（後述のループバックＦＩＦＯがｆｕｌｌの時に出力される信号）がない場合に、マルチキャスト用キューＱ５は、パケットバッファ３２ａへＲＡを送信する。
【００７３】
すなわち、マルチキャスト用キューＱ５で形成したＷＡチェーンをＲＡとして用いることで、パケットバッファ３２ａに書き込まれた１フレーム分のパケットの読み出し制御を行う。また、このＲＡを、パケットバッファ３２ａから読み出し制御を行ったことを示す読み出し情報として、フレーム組立て手段３２ｃへ送信する。
【００７４】
パケットバッファ３２ａは、マルチキャスト用キューＱ５からのＲＡにしたがって、パケットの読み出しを行い、ループバック手段３３へパケットとループバック情報（ループバックされたパケットであるか否かを知らせる信号）を送信する。なお、この場合のパケットは、ループバック・パケットである。
【００７５】
フレーム組立て手段３２ｃは、読み出し情報を受信すると、マルチキャスト用キューＱ３において、ＳＧＲＰ毎に、読み出し情報であるＲＡを再度ＷＡとしてＷＡのチェーンを形成させる。そして、１フレーム分のＷＡのキューイングが完了した時点で、これを組立て情報として読み出し制御手段３２ｄへ送信する。
【００７６】
読み出し制御手段３２ｄは、組立て情報を受信すると、ユニキャストを行う場合、ユニキャスト用キューＱ４において、組立て情報であるＷＡからＷＡチェーンを形成させる。そして、ＷＡチェーンの形成後、ユニキャスト用キューＱ４は、ＷＡチェーンをＲＡとして、パケットバッファ３２ａへ送信する。また、このＲＡを読み出し情報として書き込み制御手段３２ｂへ送信する。
【００７７】
パケットバッファ３２ａは、読み出し制御手段３２ｄから受信したＲＡにしたがって、パケットの読み出しを行い、ループバック手段３３へパケットとループバック情報を送信する。
【００７８】
書き込み制御手段３２ｂでは、読み出し情報を受信すると、１フレーム分のパケットの回線側出力及びループバック側出力のそれぞれに対するスケジューリング制御が完了したものとして、該当するＲＡに対応するＷＡの解放を行う。そして、空きアドレスキューＱ１のＷＡチェーンを更新する。
【００７９】
なお、読み出し制御手段３２ｄは、ループバック手段３３からバックプレッシャ通知を受信した場合には、パケットバッファ３２ａからのパケット読み出しを停止する。これにより、後述のループバックＦＩＦＯの輻輳を軽減できる。
【００８０】
なお、スケジューリング処理手段３２は、上記で説明したスケジューリング処理を、ＱＯＳ（Quality Of Service）クラスにしたがって、優先度の高いものから行うことで、ＱＯＳを保証した制御を行うことも可能である。
【００８１】
次にループバック手段３３について説明する。図１２はループバック手段３３の構成を示す図である。ループバック手段３３は、振り分け手段３３ａ、ループバックＦＩＦＯ３３ｂ、フレームカウンタ３３ｃから構成される。
【００８２】
振り分け手段３３ａは、スケジューリング処理手段３２からのループバック情報にもとづいて、パケットをループバックＦＩＦＯ３３ｂ、または後述のパケット結合手段３４のいずれかへ送信する。
【００８３】
例えば、ループバック情報が“１”ならば、受信したパケットが、ループバックされたものであることを示し、振り分け手段３３ａは、ループバックＦＩＦＯ３３ｂへ送信する。また、ループバック情報が“０”ならば、受信したパケットが、ループバックされたものでないことを示し、パケット結合手段３４へ送信する。
【００８４】
ループバックＦＩＦＯ３３ｂは、パケットを受信すると、フレームの先頭パケット及び中間パケットに対しては、ＦＩＦＯへ書き込む際に、ＷＰ（Write Pointer）とＲＰ(Read Pointer)との比較により、ＦＩＦＯのｆｕｌｌ状態をチェックする。そして、ｆｕｌｌ状態の場合には、ＦＩＦＯ−ｆｕｌｌフラグをセットし、スケジューリング処理手段３２へバックプレッシャ通知を送信する。また、ｆｕｌｌ状態でなければＦＩＦＯへ書き込む。
【００８５】
一方、フレームの最終パケットを書き込む場合は、上記のｆｕｌｌ状態時の動作のほかに、フレームエンドフラグ及び存在フラグをセットして、後述のパケット選択手段１２へそれらを送信し、フレームカウンタ３３ｃをインクリメントする。
【００８６】
ループバックＦＩＦＯ３３ｂからのパケットの読み出しについては、後述のパケット選択手段１２からのフレーム読み出し許可通知を契機に、１フレーム分のパケットを連続的に読み出す。
【００８７】
また、フレームの先頭パケット及び中間パケットの読み出し時では、フレームエンドフラグをリセットし、ＲＰとＷＰとの比較により、ＦＩＦＯのｆｕｌｌ状態をチェックし、ｆｕｌｌ状態でなければＦＩＦＯのｆｕｌｌフラグをリセットする。
【００８８】
フレームの最終パケットを読み出す場合は、ＲＰの更新／ｆｕｌｌ状態チェックは先頭／中間パケットと同様に行い、さらにフレームエンドフラグをセットして、パケット選択手段１２へフレームエンド通知を送信する。また、フレームカウンタ３３ｃをデクリメントし、カウント値が０になれば存在フラグ（ループバック・パケットの存在を示すフラグ）をリセットし、パケット選択手段１２への存在通知を解除する。
【００８９】
次にパケット選択手段１２について説明する。図１３はパケット選択手段１２の構成を示す図である。パケット選択手段１２は、マルチキャスト・スケジューリング処理手段１２ａとパケットセレクタ１２ｂから構成される。
【００９０】
マルチキャスト・スケジューリング処理手段１２ａは、分割バッファ手段１１ｂ（図８で上述）に１フレーム分のデータが蓄積された時点で、マルチキャスト情報付与手段１１から送信されるパケット送出要求を受信する。さらに、ループバックＦＩＦＯ３３ｂ（図１２で上述）に１フレーム分のデータが蓄積された時点で、ループバック手段３３から送信される存在通知を受信する。
【００９１】
すると、マルチキャスト・スケジューリング処理手段１２ａでは、マルチキャスト情報付与手段１１から送信されたパケット（回線ハイウェイ・パケット）と、ループバック手段３３から送信されたパケット（ループバック・パケット）の調停制御を行って、いずれのパケットを選択するかの選択信号を生成する。また、マルチキャスト情報付与手段１１とループバック手段３３それぞれへ、パケット送信許可通知及びフレーム読み出し許可通知を送信する。
【００９２】
なお、調停制御は、通常、回線ハイウェイ・パケットを最優先とし、１フレーム分のパケットを読み出した後は、再度調停制御を行う。
一方、マルチキャスト情報付与手段１１よりパケット送出要求がなく、フレームエンド通知があり、かつループバック手段３３からの読み出し要求がある場合は、ループバック手段３３へフレーム読み出し許可通知を送信し、フレームエンド通知があるまで、１フレーム分のループバック・パケットを選択しつづける。
【００９３】
なお、ループバック手段３３からの読み出し要求が継続し、１フレーム分のループバック・パケットを読み出し終わったときに、マルチキャスト情報付与手段１１よりパケット送出要求があれば、回線ハイウェイ・パケットを選択する。
【００９４】
次にパケット結合手段３４について説明する。受信したパケットが、マルチキャストフレームの先頭パケットであれば、ペイロード領域からマルチキャスト識別情報ｍＩＤを除いたデータをバッファへ書き込む。
【００９５】
また、中間パケットまたは最終パケットであれば、ペイロード領域の全データをバッファに書き込む。なお、最終パケットを書き込む場合には、エンドフラグをセットし、フレームカウンタをインクリメントする。
【００９６】
一方、フレームカウンタが１以上の値を示している場合、先頭からエンドフラグがセットされているアドレスまで読み出しつづける。そして、エンドフラグがセットされているアドレスのデータを読み出すと、エンドフラグをリセットし、フレームカウンタをデクリメントする。このような処理によりパケットをフレーム化して出力することができる。
【００９７】
次に再帰マルチキャスト時のパケットの流れについて例を用いて説明する。図１４は再帰マルチキャストの一例を示す図である。
入力回線インタフェース部１−７では、入力方路ｉＨＷ＃７から入力したフレームをパケット分割し、マルチキャスト識別情報ｍＩＤを付与し、タグ情報の変換を行う（ＴＡＧ＝８２）。
【００９８】
ＴＡＧ＝８２のパケットは、入力バッファ４１−７を介してスイッチ部２へ送信され、ＨＷ＃８２へのルーティング処理が行われる（ユニキャストと同様の処理）。
【００９９】
ＴＡＧ＝８２のパケットは、出力バッファ４２−８２を介して出力回線インタフェース部３−８２へ送信される。
出力回線インタフェース部３−８２は、ＴＡＧ＝８２のパケットを出力方路ｏＨＷ＃８２へ出力し、かつ入力回線インタフェース部１−８２へループバックさせる。
【０１００】
入力回線インタフェース部１−８２は、入力方路ｉＨＷ＃８２からのパケットと、ループバックされてきたパケットの調停を行って、ループバックされてきたパケットを選択する。そして、タグ情報の変換を行う（ＴＡＧ＝８７）。
【０１０１】
ＴＡＧ＝８７のパケットは、入力バッファ４１−８２を介してスイッチ部２へ送信され、ＨＷ＃８７へのルーティング処理が行われる（ユニキャストと同様の処理）。
【０１０２】
ＴＡＧ＝８７のパケットは、出力バッファ４２−８７を介して出力回線インタフェース部３−８７へ送信される。
出力回線インタフェース部３−８７は、ＴＡＧ＝８７のパケットを出力方路ｏＨＷ＃８７へ出力し、かつ入力回線インタフェース部１−８７へループバックさせる。
【０１０３】
入力回線インタフェース部１−８７は、入力方路ｉＨＷ＃８７からのパケットと、ループバックされてきたパケットの調停を行って、ループバックされてきたパケットを選択する。そして、タグ情報の変換を行う（ＴＡＧ＝７）。
【０１０４】
ＴＡＧ＝７のパケットは、入力バッファ４１−８７を介してスイッチ部２へ送信され、ＨＷ＃７へのルーティング処理が行われる（ユニキャストと同様の処理）。
【０１０５】
ＴＡＧ＝７のパケットは、出力バッファ４２−７を介して出力回線インタフェース部３−７へ送信される。
出力回線インタフェース部３−７は、ＴＡＧ＝７のパケットを出力方路ｏＨＷ＃７へ出力する。
【０１０６】
以上説明したように、通信装置５０及び通信システム５は、入力回線側で、フレームをパケットに分割して、マルチキャスト識別情報の付与及びパケットのタグ変換を行い、出力回線側では、パケットのループバック及びループバックの際のスケジューリングを行い、該当の出力方路からパケットを結合して出力する構成とした。
【０１０７】
これにより、効率よく再帰的なマルチキャストを実現することが可能になり、複雑なアドレス管理が不要となる。また、ハードウェアの回路規模も削減され、ＬＳＩ開発工程を短縮することが可能になる。
【０１０８】
次にパケット転送停止手段について説明する。パケット転送停止手段は、回線障害等が検出された場合に、マルチキャスト方路情報の対応するビット情報をディセーブルにする。そして、障害発生した回線へのパケット転送を停止する。これにより、正常な回線へのパケット転送のみを継続することが可能になる。
【０１０９】
次に再帰マルチキャスト時におけるフレームの逆順発生について説明する。図１５はフレームの逆順発生を示す図である。入力方路ｉＨＷ＃７から、フレームｆ１→フレームｆ２→フレームｆ３の順に複数のフレームが入力し、フレームｆ１〜ｆ３が出力方路ｏＨＷ＃８２→ｏＨＷ＃８７→ｏＨＷ＃７へマルチキャストされる場合を考える。
【０１１０】
このようなマルチキャストツリーに対し、フレームｆ１が位置Ｌｐｂ１でループバックされた後に、ＨＷ＃８２が、回線障害等の理由でマルチキャスト対象から抜けたとする（ｏＨＷ＃８２からのフレーム出力が閉鎖される）。すると、フレーム転送の流れとしては、フレームｆ１は、ｉＨＷ＃７→ｏＨＷ＃８２→ｏＨＷ＃８７→ｏＨＷ＃７の順に転送されるが、パケット転送停止手段の制御により、後続のフレームｆ２、ｆ３は、ｉＨＷ＃７→ｏＨＷ＃８７→ｏＨＷ＃７の順に転送されることになる。
【０１１１】
このような場合、フレームｆ１がループバックしている間に（図中、Ａ）、ｏＨＷ＃８７へ向かってフレームｆ２が流れるために、フレームｆ２はフレームｆ１よりも先に到着する可能性があり（図中、Ｐ点）、ｏＨＷ＃８７へはフレームｆ２、ｆ１、ｆ３の順序で出力されることになる。その後、フレームｆ２、ｆ１、ｆ３の順で、位置Ｌｐｂ２でループバックされて、ｏＨＷ＃７からもフレームｆ２、ｆ１、ｆ３の順序で出力されることになる。
【０１１２】
このように、マルチキャストの実行中、マルチキャストツリーが何らかの要因で変更してしまうと、フレームの輻輳状態によって、フレームの逆順が発生してしまうおそれがあった。
【０１１３】
次にフレーム逆順発生を防止するフレーム転送について説明する。図１６はフレームの逆順発生を防止したフレーム転送を示す図である。図１５で上述したマルチキャストツリーに対し、フレームｆ１が位置Ｌｐｂ１でループバックされた後に、ＨＷ＃８２がマルチキャスト対象から抜けた場合、ＨＷ＃８２の回線側から出力されないフレームｆ２を、ＨＷ＃８２へダミーとして一旦転送して位置Ｌｐｂ１でループバックさせる。これにより、Ｐ点に対し、フレームｆ１→フレームｆ２→フレームｆ３の順に到着させることができ、フレーム逆順の発生を防止することができる。
【０１１４】
すなわち、ＨＷ＃８２がマルチキャストツリーから抜けたときに、元のマルチキャスト情報であるｏＨＷ＃８２→ｏＨＷ＃８７→ｏＨＷ＃７から、即座に変更後のマルチキャスト情報であるｏＨＷ＃８７→ｏＨＷ＃７に従うと、図１５で示したようなフレーム逆順が発生してしまう。
【０１１５】
したがって、マルチキャストツリーが変更した以後の、ある一定時間の間は、元のマルチキャスト情報の出力方路の流れに従うように制御することで、フレーム逆順発生を防止する。
【０１１６】
次にフレーム順序保証制御手段について上述の例にもとづいて説明する。図１７、図１８はフレーム順序保証制御を説明するための図である。図に示すフレームの状態は、入力回線インタフェース部１−７のｉＨＷ＃７におけるフレーム到着時の状態を示している。図１７ではフレームｆ１とフレームｆ２のバースト間隔が短く、図１８ではフレームｆ１とフレームｆ２のバースト間隔が長くなっている状態を示している。
【０１１７】
ここで、フレームの先頭パケットに付与されているＰＩＤ（パケットＩＤ）を参照して、図１９で後述するテーブルにアクセスすることで、マルチキャスト方路情報を認識することができる。このため、ＰＩＤを参照した後に、該当フレームのルーティング制御（マルチキャスト制御）が実行されることになる。
【０１１８】
したがって、フレームｆ１のＰＩＤ１の参照時間と、フレームｆ２のＰＩＤ２の参照時間との間隔である参照間隔時間ｔｒｅｆは、フレームｆ１のルーティング制御が開始されてから、次にフレームｆ２がルーティング制御されるまでの時間間隔となる。
【０１１９】
ここで図１７で、マルチキャスト変更要求時間ｔｃが図の位置で発生し、時間ｔｌｏｏｐをフレームｆ１のループバックにかかる所要時間とした場合には、マルチキャスト情報参照間隔時間ｔｒｅｆ１が、時間（ｔｃ＋ｔｌｏｏｐ）よりも小さくなるので、図１５で示したようにＰ点で、フレームｆ１とフレームｆ２の順序逆転の可能性が生じてくる（フレームｆ１が巡回しているときに、フレームｆ２のルーティング制御が実行されてしまうから）。
【０１２０】
一方、図１８のように、マルチキャスト情報参照間隔時間ｔｒｅｆ２が、時間（ｔｃ＋ｔｌｏｏｐ）よりも大きいときは、図１５で示したＰ点で、フレームｆ１とフレームｆ２の順序逆転が生じることはない（フレームｆ１の巡回が終了したときに、フレームｆ２のルーティング制御が実行されるから）。
【０１２１】
したがって、フレームｆ１のＰＩＤ１を参照した後に、マルチキャストツリー変更要求があった場合、時間ｔｒｅｆと時間（ｔｃ＋ｔｌｏｏｐ）を比較し、比較結果がｔｒｅｆ＜（ｔｃ＋ｔｌｏｏｐ）のときは、フレームｆ２のマルチキャストを、変更後のｏＨＷ＃８７→ｏＨＷ＃７とはせずに、フレームｆ１で行ったｏＨＷ＃８２→ｏＨＷ＃８７→ｏＨＷ＃７でフレームｆ２をマルチキャストする（変更前の古いタイプのマルチキャスト情報を適用する）。また、ｔｒｅｆ＞（ｔｃ＋ｔｌｏｏｐ）のときは、フレームｆ２のマルチキャストを、変更後のＨＷ＃８２→ｏＨＷ＃８７→ｏＨＷ＃７でマルチキャストする（変更後の新規のマルチキャスト情報を適用する）。
【０１２２】
次に時間算出の一般式について説明する。マルチキャスト情報参照間隔時間をｔｒｅｆ、マルチキャスト変更要求時間をｔｃ、回線削減数をＫ（最初のマルチキャストツリーから抜けた回線の数のこと。上記の例では、ＨＷ＃８２の１回線が抜けたのでＫ＝１である）、１回線当たりのループバック時間をｔｌｏｏｐとした場合に、以下の式で表される。
【０１２３】
【数１】
ｔｒｅｆ＞（ｔｃ＋Ｋ×ｔｌｏｏｐ） …（１）
を満たさない場合には、フレーム逆転順序が生じる可能性ありとして、マルチキャストツリー変更後のフレームに対し、元のマルチキャスト情報の出力方路の流れに従うように制御する。また、式（１）を満たす場合には、フレーム逆転順序が生じる可能性なしとして、マルチキャストツリー変更後のフレームに対し、変更後のマルチキャスト情報でのフレーム転送を行う。
【０１２４】
また、時間ｔｌｏｏｐの算出式は、各構成要素（入力回線インタフェース部１、スイッチ部２、出力回線インタフェース部３など）での信号伝搬の固定遅延時間の累積値をＤ１、フレームがバッファに滞留する際の最大の滞留フレームサイズをＤ２（ワーストケースを考える）、バッファから該当のフレームを読み出す際のフレーム読み出しレートをＤ３とした場合に、以下の式
【０１２５】
【数２】
ｔｌｏｏｐ＝Ｄ１＋（Ｄ２／Ｄ３） …（２）
で求められる。
【０１２６】
図１９は時間管理テーブル及び時刻設定レジスタを示す図である。時間管理テーブルＴ３は、マルチキャスト対象回線フラグＴ３ａ、前ＰＩＤ参照時刻Ｔ３ｂ、マルチキャスト変更要求時刻Ｔ３ｃ、回線削減数Ｔ３ｄ、マルチキャストツリー抜け対象回線フラグＴ３ｅから構成され、各ＰＩＤ毎にそれぞれの情報が記載される。
【０１２７】
マルチキャスト対象回線フラグＴ３ａは、マルチキャストすべき回線を示すフラグからなるビットマップ情報である。前ＰＩＤ参照時刻Ｔ３ｂは、前回のフレームのＰＩＤの参照時刻が示される。例えば、フレームｆ２の時間管理を行っている場合には、フレームｆ１のＰＩＤ１を参照した時刻がこの欄に示される。マルチキャスト変更要求時刻Ｔ３ｃは、上述したマルチキャスト変更要求時間ｔｃのことである。回線削減数Ｔ３ｄは、上述したマルチキャスト抜けの回線削減数Ｋのことである。マルチキャストツリー抜け対象回線フラグＴ３ｅは、マルチキャスト抜けの回線を示すフラグからなるビットマップ情報である。
【０１２８】
また、現在時刻設定レジスタＲ１は、装置内のタイマが一定周期でカウントしているカウント値を時刻として格納するレジスタであり、この値はＰＩＤ参照時刻やマルチキャスト変更要求時刻として用いられる。時刻設定レジスタＲ２は、上述した１回線当たりのループバック時間ｔｌｏｏｐの時刻値を格納するレジスタである。
【０１２９】
ここで、これらのテーブル値を用いて、上述した例の場合を考えると、フレームｆ１とフレームｆ２のマルチキャスト情報参照間隔時間ｔｒｅｆは、（現在時刻レジスタＲ１の設定値）−（前ＰＩＤ参照時刻Ｔ３ｂの値）により、ｔｒｅｆ＝５０００（＝５０００−０）、マルチキャスト変更要求時間ｔｃはｔｃ＝１０、回線削減数ＫはＫ＝１、１回線当たりのループバック時間ｔｌｏｏｐは時刻設定レジスタＲ２の値である４９９６である。
【０１３０】
したがって、５０００＜１０＋１×４９９６（＝５００６）となるので、式（１）は満たされず、フレーム逆転順序が生じる可能性ありとして、元のマルチキャスト情報の出力方路の流れに従うようにフレームｆ２のルーティング制御（この例では、ＨＷ＃８２へフレームｆ２をダミーとして転送する）を行うことになる。
【０１３１】
なお、上記の例ではフレーム逆順の防止策を説明するために、フレームｆ１→フレームｆ２→フレームｆ３の順に回線側から入力がある場合に、マルチキャストツリーの変更時に、フレームｆ２→フレームｆ１→フレームｆ３と逆順するものとして、フレームｆ１とフレームｆ２に対するフレーム逆順防止について説明したが、フレーム輻輳状態によってフレームｆ２→フレームｆ３→フレームｆ１と逆順するような場合でも、フレーム順序保証制御をフレームｆ１〜ｆ３に行えば、同様にしてフレーム逆順の防止を図ることができる。
【０１３２】
また、上記の説明では、式（１）の条件を満たすまで、ダミーとしてのフレームを転送するので、スイッチ部２でのスイッチ内帯域リソースが必要である。一方、他の実施の形態として、式（１）の条件が満たす場合にのみ、上位からのマルチキャストツリーの変更要求を受け付ける構成にしてもよい。このようにすればダミーフレームが不要なため、スイッチ内の帯域リソースが不要となる。ただし、この場合、式（１）の条件が満たされるまで、マルチキャストツリーの変更要求情報を保持しておく必要がある。
【０１３３】
次に図１１で説明したスケジューリング処理手段３２の、他の実施の形態について説明する。図２０はスケジューリング処理手段３２の他の実施の形態を示す図である。スケジューリング処理手段３２−１は、パケットバッファ３２ａ−１、書き込み制御手段３２ｂ−１、フレーム組立て手段３２ｃ−１、読み出し制御手段３２ｄ−１から構成される。
【０１３４】
また、書き込み制御手段３２ｂ−１は、空きアドレスキューＱ１−１（ユニキャスト用）、Ｑ１−２（マルチキャスト用）を含み、フレーム組立て手段３２ｃ−１は、ユニキャスト用キューＱ２−１とマルチキャスト用キューＱ３−１を含み、読み出し制御手段３２ｄ−１は、ユニキャスト用キューＱ４−１とマルチキャスト用キューＱ５−１を含む。
【０１３５】
書き込み制御手段３２ｂ−１は、受信したパケットがマルチキャストパケットである場合（回線出力及びループバックを行う場合）、ヘッダ抽出手段３１から送信されたヘッダ情報にもとづいて、パケットバッファ３２ａ−１へのパケット書き込みが可能であるか否かを判断する。書き込み可能であれば、空きアドレスキューＱ１−１、Ｑ１−２より２つのＷＡを取得し、パケットバッファ３２ａ−１と、フレーム組立て手段３２ｃ−１へＷＡを送信する。
【０１３６】
パケットバッファ３２ａ−１は、ヘッダ抽出手段３１から送信された１つのパケットを、受信した２つのＷＡに書き込む。
フレーム組立て手段３２ｃ−１は、空きアドレスキューＱ１−１からのＷＡにしたがって、ユニキャスト用キューＱ２−１においてＷＡのチェーンを形成させる。また、空きアドレスキューＱ１−２からのＷＡにしたがって、マルチキャスト用キューＱ３−１においてＷＡのチェーンを形成させる。
【０１３７】
そして、１フレーム分のＷＡのキューイングが完了した時点でそれぞれ独立に、読み出し制御手段３２ｄ−１のユニキャスト用キューＱ４−１及びマルチキャスト用キューＱ５−１へ組立て情報を送信する。
【０１３８】
ユニキャスト用キューＱ４−１は、組立て情報を受信すると、ＷＡチェーンをＲＡとして、パケットバッファ３２ａ−１へ送信する。また、このＲＡを読み出し情報として書き込み制御手段３２ｂ−１へ送信する。
【０１３９】
一方、マルチキャスト用キューＱ５−１は、組立て情報を受信すると、ループバック手段３３からのバックプレッシャ通知がない場合に、ＷＡチェーンをＲＡとして、パケットバッファ３２ａ−１へ送信する。また、このＲＡを読み出し情報として書き込み制御手段３２ｂ−１へ送信する。
【０１４０】
パケットバッファ３２ａ−１は、ユニキャスト用キューＱ４−１から受信したＲＡにしたがって、パケットの読み出しを行い、ループバック手段３３へパケットとループバック情報を送信する。さらに、マルチキャスト用キューＱ５−１から受信したＲＡにしたがって、パケットの読み出しを行い、ループバック手段３３へパケットとループバック情報を送信する。
【０１４１】
書き込み制御手段３２ｂ−１では、読み出し情報を受信すると、１フレーム分のパケットの回線側出力及びループバック側出力のそれぞれに対するスケジューリング制御が完了したものとして、該当するＲＡに対応するＷＡの解放を行う。そして、空きアドレスキューＱ１−１、Ｑ１−２のＷＡチェーンを更新する。
【０１４２】
以上説明したように、変形例であるスケジューリング処理手段３２−１では、ユニキャスト用キューとマルチキャスト用キューとを独立に制御する構成とした。これにより、図１１で上述したスケジューリング処理手段３２のようなユニキャスト用キューとマルチキャスト用キューとを連携して制御した場合に比べて、処理の複雑さがなくなり、バッファ量は多くなるが処理を簡易に行うことが可能になる。
【０１４３】
次に通信システム５（通信制御部５とする）を多段接続して大規模スイッチを構成した多段スイッチシステムについて説明する。図２１は多段スイッチシステムの構成を示す図である。図中、ＩＮＦ部は、入力回線インタフェース部１または出力回線インタフェース部３に対応し、ＢＵＦ部（バッファ部）は、入力バッファ４１または出力バッファ４２に対応し、Ｎ×Ｎ＿ＳＷは、入力／出力がＮ回線のスイッチ部２に対応する。ただし、このＢＵＦ部には、マルチキャスト制御を行う機能を持たせてある。
【０１４４】
多段スイッチシステム６０ａは、通信制御部５を伝送媒体で複数接続した大規模スイッチシステムである。図の例では、３段構成となっており、各段の通信制御部５の台数がＭ台あるため、１段目の回線数はＭ×Ｎ本、３段目の回線数はＮ×Ｍ本である。
【０１４５】
このような構成では、２段目と３段目の入力側のＩＮＦ部において、各々受信したパケットに対してマルチキャスト情報（マルチキャスト識別情報及びマルチキャスト方路情報を含む）の付与を行う。そして、マルチキャスト情報が付与されたマルチキャストパケットは、スイッチングされて、対応する出回線へコピーされて出力される。
【０１４６】
例えば、入回線ｉＨＷ＃１から入力されたパケットを、グループＧａの出回線ｏＨＷ＃１Ａ、ｏＨＷ＃２Ａ、ｏＨＷ＃３Ａに出力させる場合には、２段目でマルチキャストを行うことで、コピーされたパケットがｏＨＷ＃１Ａ、ｏＨＷ＃２Ａ、ｏＨＷ＃３Ａから出力される。
【０１４７】
また、入回線ｉＨＷ＃１から入力されたパケットを、グループＧｂの出回線ｏＨＷ＃１Ｂ、ｏＨＷ＃２Ｂ、ｏＨＷ＃３Ｂに出力させる場合には、２段目でのマルチキャストは必要なく、３段目でマルチキャストを行うことで、コピーされたパケットがｏＨＷ＃１Ｂ、ｏＨＷ＃２Ｂ、ｏＨＷ＃３Ｂから出力される。
【０１４８】
次に多段スイッチシステムの変形例について説明する。図２２は多段スイッチシステムの変形例の構成を示す図である。多段スイッチシステム６０ｂは、入回線／出回線側のみにＩＮＦ部を持ち、ＢＵＦ部を介してスイッチ部が多段（図の例は３段）接続された構成となっている。
【０１４９】
多段スイッチシステム６０ｂは、ＩＮＦマルチキャスト及ＢＵＦマルチキャストを行う。ＩＮＦマルチキャストとは、ＩＮＦ部で行う上記で説明してきたマルチキャストのことである。ＢＵＦマルチキャストとは、多段スイッチシステム６０ｂでのＢＵＦ部で行うマルチキャストのことである。
【０１５０】
図２３はマルチキャスト設定テーブルを示す図である。マルチキャスト設定テーブルＴ４は、ＰＩＤ毎に、ＩＮＦマルチキャストを行うか否かを示す識別子（ＵＥＮと呼ぶ）と、ＢＵＦマルチキャストを行うか否かを示す識別子（ＵＳＰと呼ぶ）と、ループバックを行うか否かを示す識別子（ＤＥＮと呼ぶ）と、の項目から構成される。
【０１５１】
ここで、ＵＥＮ＝１のときはＩＮＦマルチキャストが実行される。ＵＳＰ＝１のときはＢＵＦマルチキャストが実行される。また、ＤＥＮ＝１のときはループバックが実行される。ただし、ＤＥＮの識別子情報は、ＢＵＦマルチキャスト対象のパケットに対して設定される。そして、これらの識別子の値は、上位からのソフトウェア指示で設定される。
【０１５２】
図２４は多段スイッチシステム６０ｂの動作の一例を示す図である。
〔Ｓ１０〕ＩＮＦ部５ａは、入回線ｉＨＷ＃１から入力したパケットを受信する。そして、このパケットがマルチキャストすべきパケットである場合、このパケットのＰＩＤにもとづいて、マルチキャスト設定テーブルＴ４を参照し、ＩＮＦマルチキャストまたはＢＵＦマルチキャストのいずれを行うのかを判断する。
【０１５３】
ＩＮＦマルチキャストを行う場合には（ＵＥＮ＝１）、パケットにマルチキャスト方路情報及びタグを付与し、さらにマルチキャスト識別情報としてＩＮＦマルチキャストである旨を示す情報を付与して転送する。
【０１５４】
一方、ＢＵＦマルチキャストを行う場合には（ＵＳＰ＝１）、ＩＮＦ部５ａでは、ＢＵＦ部４ａでマルチキャスト方路情報等を付与するための空き領域の確保のみ行い、マルチキャスト方路情報は付与しない。そして、マルチキャスト識別情報としてＢＵＦマルチキャストである旨を示す情報を付与して転送する。
〔Ｓ１１〕ＢＵＦ部４ａは、ＩＮＦ部５ａからマルチキャストパケットを受信すると、マルチキャスト識別情報からこのパケットがＢＵＦマルチキャスト対象であることを認識したとする。すると、マルチキャスト方路情報を設定して、ＢＵＦ部４ａからマルチキャストを行う（図では２方路から転送されている）。
【０１５５】
なお、マルチキャストは１段目で一括して行うのではなく、２、３段目で分散して行うことにより、各段でのコピーによるスループットの劣化を抑制してもよい。
【０１５６】
また、マルチキャスト識別情報からＩＮＦマルチキャストと認識した場合、コピーはせずに、ユニキャストパケットとして、タグを参照してスイッチングを行って転送する。
〔Ｓ１２〕ＩＮＦ部５ｂ、５ｃは、転送されてきたパケットを受信すると、マルチキャスト識別情報を参照して、ＢＵＦマルチキャストされたパケットであることを認識する。そして、ＩＮＦ部５ｂ、５ｃは、マルチキャスト設定テーブルＴ４を参照し、このパケットをループバックすべきか否かの判断を行う。
【０１５７】
ここで、ＤＥＮ＝１と設定されているものとすると、ＩＮＦ部５ｂ、５ｃは、パケットをそれぞれ出回線ｏＨＷ＃１ａ、１ｂから出力すると同時に、折り返し転送として、タグを付与してループバックする。さらに、ここでは、マルチキャスト識別情報をＩＮＦマルチキャストに変換する。なお、ＤＥＮ＝０の場合には、出回線ｏＨＷ＃１ａ、１ｂへ出力のみ行い、ループバックは行わない。
【０１５８】
一方、ＩＮＦ部５ｂ、５ｃは、転送されてきたパケットを受信して、マルチキャスト識別情報から、ＩＮＦマルチキャストあることを認識した場合、マルチキャスト方路情報を参照し、自回線以外のビットが立っていたら（ｏＨＷ＃１ａ、１ｂ以外の回線にビットが立っていたら）、タグを付与してループバック処理を行い、折り返して転送する。
〔Ｓ１３〕ＢＵＦ部４ｂ、４ｃは、ループバックされたパケットを受信すると、マルチキャスト識別情報からＩＮＦマルチキャストであることを認識し、ユニキャストと同様にタグを付与して転送する。なお、マルチキャスト識別情報がＢＵＦマルチキャストであれば、ＢＵＦ部４ｂ、４ｃでマルチキャストされることになる。
〔Ｓ１４〕ルーティングの一方の側のＢＵＦ部４ｄ、４ｅは、マルチキャスト識別情報によらず、受信したパケットをユニキャストと同様にタグを付与して転送し、パケットは回線ｏＨＷ＃１ｃから出力される。
【０１５９】
また、他方のルーティング側のＢＵＦ部４ｆ、４ｇは、マルチキャスト識別情報によらず、受信したパケットをユニキャストと同様にタグを付与して転送する。
〔Ｓ１５〕ＩＮＦ部５ｄは、ループバックされてきたパケットに対して、ステップＳ１２と同様な処理行い、パケットを回線ｏＨＷ＃１ｄから出力すると同時に、折り返しが必要な場合にはループバック処理を行う。以降同様にしてパケットのルーティング制御を行う。
【０１６０】
このように、多段スイッチシステムでは、通信制御部５を多段に接続して、上記のようなルーティング制御を行う構成とした。これにより、大規模なスイッチング制御及びマルチキャスト制御を高速に行うことが可能になる。
【０１６１】
（付記１） パケットのルーティングを行うスイッチ装置において、
パケット内に設けられた、出力方路情報を含むタグにもとづいて、パケットのセルフルーティングを行うマトリクススイッチと、
前記マトリクススイッチのＮ個の出力ポートに対応して配置したＮ：１のセレクタと、前記セレクタが信号選択を行うためのセレクト情報を保持する設定レジスタと、から構成されるパケットコピー部と、
を有することを特徴とするスイッチ装置。
【０１６２】
（付記２） 第１の系と第２の系の両系から入力したパケットに対し、いずれか一方の系のパケットのルーティング及びパケットコピーの処理を行なって、前記第１の系と前記第２の系の両系から、処理後のパケットを出力するＡＰＳ制御または装置二重化制御を行うことを特徴とする付記１記載のスイッチ装置。
【０１６３】
（付記３）パケットのルーティング及びパケットコピーを行なって、通常の出力方路の他に、試験機へつながる方路にもパケットを出力するＳＮＯＰ制御を行うことを特徴とする付記１記載のスイッチ装置。
【０１６４】
（付記４） パケット通信を行う通信装置において、
入力した可変長のフレームを固定長の複数のパケットに分割し、フレームのマルチキャストを行う場合には、先頭パケットのみに、マルチキャストを行う旨のマルチキャスト識別情報を、マルチキャスト情報として付与するマルチキャスト情報付与手段と、入力回線側からのパケットまたはループバックされたパケットのいずれかを選択するパケット選択手段と、選択されたパケットの前記マルチキャスト識別情報を認識して出力方路を検索し、出力方路情報を含むタグの変換を行うタグ変換手段と、から構成される入力回線インタフェース部と、
パケットを格納するパケットバッファに対し、フレーム連続性を保証するスケジューリングを行って、パケットの書き込み及び読み出しを行うスケジューリング処理手段と、前記パケットバッファから読み出されたパケットを、前記入力回線インタフェース部へループバックするループバック手段と、パケットを結合してフレームを生成し、該当する出力方路から出力するパケット結合手段と、から構成される出力回線インタフェース部と、
を有することを特徴とする通信装置。
【０１６５】
（付記５） 多数の回線を収容して、通信制御を行う通信システムにおいて、
入力した可変長のフレームを固定長の複数のパケットに分割し、フレームのマルチキャストを行う場合には、先頭パケットのみに、マルチキャストを行う旨のマルチキャスト識別情報を、マルチキャスト情報として付与するマルチキャスト情報付与手段と、入力回線側からのパケットまたはループバックされたパケットのいずれかを選択するパケット選択手段と、選択されたパケットの前記マルチキャスト識別情報を認識して出力方路を検索し、出力方路情報を含むタグの変換を行うタグ変換手段と、から構成される入力回線インタフェース部と、
前記タグにもとづいて、パケットのセルフルーティングを行うマトリクススイッチと、前記マトリクススイッチのＮ個の出力ポートに対応して配置したＮ：１のセレクタ及び前記セレクタが信号選択を行うためのセレクト情報を保持する設定レジスタを含むパケットコピー部と、から構成されるスイッチ部と、
前記スイッチ部から出力されたパケットを格納するパケットバッファに対し、フレーム連続性を保証するスケジューリングを行って、パケットの書き込み及び読み出しを行うスケジューリング処理手段と、前記パケットバッファから読み出されたパケットを、前記入力回線インタフェース部へループバックするループバック手段と、パケットを結合してフレームを生成し、該当する出力方路から出力するパケット結合手段と、から構成される出力回線インタフェース部と、
を有することを特徴とする通信システム。
【０１６６】
（付記６） 前記タグ変換手段は、前記マルチキャスト識別情報を認識して出力方路を検索する際、自回線番号以降の最若番の回線番号から順番に検索を始めて、最後に前記自回線番号を検索することを特徴とする付記５記載の通信システム。
【０１６７】
（付記７） 前記マルチキャスト情報付与手段は、先頭パケットのみに、マルチキャストすべき方路が示されたマルチキャスト方路情報を、前記マルチキャスト情報として、マルチキャスト元で付与することを特徴とする付記５記載の通信システム。
【０１６８】
（付記８） 前記マルチキャスト情報付与手段は、前記マルチキャスト方路情報を付与する際は、誤り訂正符号を付与することを特徴とする付記７記載の通信システム。
【０１６９】
（付記９） 前記タグ変換手段は、前記マルチキャスト方路情報を持つパケット転送に対しては、出力方路の検索をせずに、前記マルチキャスト方路情報にしたがってタグ変換を行うことを特徴とする付記７記載の通信システム。
【０１７０】
（付記１０） 前記スケジューリング処理手段は、パケットバッファと、ユニキャスト用キューと、マルチキャスト用キューとを有し、ユニキャストパケットとマルチキャストパケットに対して、前記ユニキャスト用キュー及び前記マルチキャスト用キューが連携した制御を行って、前記パケットバッファのアドレスを共用して、前記スケジューリング処理を行うことを特徴とする付記５記載の通信システム。
【０１７１】
（付記１１） 前記スケジューリング処理手段は、ループバック用に読み出した読み出しアドレスを、再度書き込みアドレスとして、キュー内に前記書き込みアドレスのチェーンを形成することを特徴とする付記１０記載の通信システム。
【０１７２】
（付記１２） 前記スケジューリング処理手段は、パケットバッファと、ユニキャスト用キューと、マルチキャスト用キューとを有し、ユニキャストパケットとマルチキャストパケットに対して、前記ユニキャスト用キュー及び前記マルチキャスト用キューが独立した制御を行って、前記パケットバッファのアドレスを個別に用いて、前記スケジューリング処理を行うことを特徴とする付記５記載の通信システム。
【０１７３】
（付記１３） 前記スケジューリング処理手段は、ＱＯＳ毎に前記スケジューリング処理を行うことを特徴とする付記５記載の通信システム。
（付記１４） 前記ループバック手段は、ループバックすべきパケットを格納するメモリを有し、前記メモリがｆｕｌｌ状態の時には、前記ｆｕｌｌ状態であることを通知する信号を、前記スケジューリング処理手段へ送信することを特徴とする付記５記載の通信システム。
【０１７４】
（付記１５） 前記パケット選択手段は、入力回線側からのパケットまたはループバックされたパケットのいずれかを選択する際に、フレーム単位での調停制御を行うことを特徴とする付記５記載の通信システム。
【０１７５】
（付記１６） 障害が検出された場合には、マルチキャスト方路情報の対応するビット情報をディセーブルにし、障害発生した回線へのパケット転送を停止するパケット転送停止手段をさらに有することを特徴とする付記５記載の通信システム。
【０１７６】
（付記１７） 前記入力回線インタフェース部は、マルチキャストツリーの変更要求時に、フレーム逆順発生を防止するフレーム順序保証制御手段をさらに有し、前記フレーム順序保証制御手段は、フレームのルーティング制御間隔であるマルチキャスト情報参照間隔時間をｔｒｅｆ、マルチキャスト変更要求時間をｔｃ、回線削減数をＫ、１回線当たりのループバック時間をｔｌｏｏｐとした場合に、以下の算出式、
ｔｒｅｆ＞（ｔｃ＋Ｋ×ｔｌｏｏｐ）
を満たさない場合には、フレーム逆順が生じる可能性ありとして、変更要求前のマルチキャスト方路情報にもとづいてルーティング制御を行い、満たす場合には、変更要求後のマルチキャスト方路情報にもとづいてルーティング制御を行うことを特徴とする付記５記載の通信システム。
【０１７７】
（付記１８） 前記フレーム順序保証制御手段は、前記算出式が満たされるまで、変更要求前のマルチキャスト方路情報にもとづくルーティング制御として、前記マルチキャストツリーから抜けた回線に、ダミーとしてのフレームを転送することで、フレーム逆順発生を防止することを特徴とする付記１７記載の通信システム。
【０１７８】
（付記１９） 前記フレーム順序保証制御手段は、前記算出式が満たされる場合にのみ、前記マルチキャストツリーの変更要求を受け付けて、変更要求後のマルチキャスト方路情報にもとづいてルーティング制御を行うことで、フレーム逆順発生を防止することを特徴とする付記１７記載の通信システム。
【０１７９】
（付記２０） 多数の回線を収容して、通信制御を行う多段スイッチシステムにおいて、
入力した可変長のフレームを固定長の複数のパケットに分割し、フレームのマルチキャストを行う場合には、先頭パケットのみに、マルチキャストを行う旨のマルチキャスト識別情報を付与するマルチキャスト情報付与手段と、入力回線側からのパケットまたはループバックされたパケットのいずれかを選択するパケット選択手段と、選択されたパケットの前記マルチキャスト識別情報を認識して出力方路を検索し、出力方路情報を含むタグの変換を行うタグ変換手段と、から構成される入力回線インタフェース部と、前記タグにもとづいて、パケットのセルフルーティングを行うマトリクススイッチと、前記マトリクススイッチのＮ個の出力ポートに対応して配置したＮ：１のセレクタ及び前記セレクタが信号選択を行うためのセレクト情報を保持する設定レジスタを含むパケットコピー部と、から構成されるスイッチ部と、前記スイッチ部から出力されたパケットを格納するパケットバッファに対し、フレーム連続性を保証するスケジューリングを行って、パケットの書き込み及び読み出しを行うスケジューリング処理手段と、前記パケットバッファから読み出されたパケットを、前記入力回線インタフェース部へループバックするループバック手段と、パケットを結合してフレームを生成し、該当する出力方路から出力するパケット結合手段と、から構成される出力回線インタフェース部と、から構成される通信制御部と、
前記通信制御部を多段に接続する伝送媒体と、
を有することを特徴とする多段スイッチシステム。
【０１８０】
（付記２１） 前記通信制御部は、スイッチング前またはスイッチング後のパケットのバッファリング制御及びマルチキャスト制御を行うバッファ部をさらに有することを特徴とする付記２０記載の多段スイッチシステム。
【０１８１】
（付記２２） 前記通信制御部は、前記入力回線インタフェース部及び前記出力回線インタフェース部を用いてのマルチキャストであるＩＮＦマルチキャスト、または前記バッファ部を用いてのマルチキャストであるＢＵＦマルチキャストの少なくとも一方のマルチキャストを行うことを特徴とする付記２１記載の多段スイッチシステム。
【０１８２】
【発明の効果】
以上説明したように、大規模なルーティングテーブルなどを用意することなく、大容量で高速なルーティングが可能になり、かつ効率のよい高品質なマルチキャストを行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 スイッチ装置の原理図である。
【図２】 Per−Line収容時のＡＰＳを示す図である。
【図３】 Multi−Line収容時のＡＰＳを示す図である。
【図４】 装置二重化制御を示す図である。
【図５】 ＳＮＯＰを示す図である。
【図６】 通信システムの構成を示す図である。
【図７】 入力／出力回線インタフェース部の構成を示す図である。
【図８】 マルチキャスト情報付与手段の構成を示す図である。
【図９】 タグ変換の様子を示す図である。
【図１０】 ヘッダ抽出手段の動作手順を示すフローチャートである。
【図１１】 スケジューリング処理手段の構成を示す図である。
【図１２】 ループバック手段の構成を示す図である。
【図１３】 パケット選択手段の構成を示す図である。
【図１４】 再帰マルチキャストの一例を示す図である。
【図１５】 フレームの逆順発生を示す図である。
【図１６】 フレームの逆順発生を防止したフレーム転送を示す図である。
【図１７】 フレーム順序保証制御を説明するための図である。
【図１８】 フレーム順序保証制御を説明するための図である。
【図１９】 時間管理テーブル及び時刻設定レジスタを示す図である。
【図２０】 スケジューリング処理手段の他の実施の形態を示す図である。
【図２１】 多段スイッチシステムの構成を示す図である。
【図２２】 多段スイッチシステムの変形例の構成を示す図である。
【図２３】 マルチキャスト設定テーブルを示す図である。
【図２４】 多段スイッチシステムの動作の一例を示す図である。
【符号の説明】
２ スイッチ装置
２０ パケットコピー部
２１ マトリクススイッチ
２２−１〜２２−ｎ セレクタ
２３−１〜２３−ｎ 設定レジスタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信システムに関し、多数の回線を収容して、通信制御を行う通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットの急激な普及に伴って、大容量で効率的なＩＰ（Internet Protocol）トラフィックの需要が急増しており、高速かつ大容量のルーティング装置の実現が望まれている。
【０００３】
ルーティング装置では、ネットワーク上の目的アドレスまでの転送経路を選択する際、マルチキャスト通信などを行う場合には、パケットコピーの動作を伴う。
【０００４】
従来のパケットコピー技術では、まず、受信したパケットを一度バッファへ蓄積する。そして、パケット内の識別子をキーに、あらかじめ用意してあるルーティングテーブルから出力方路を検索する。その後、取得した出力方路情報にしたがってバッファからの読み出しを行うことで、１つのパケットを複数の出力方路へ送信していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来のパケットコピーを行うルーティング装置では、大容量のトラフィックを高速で処理する場合、非常に多数の回線を収容する必要があるため、パケットタイプや出力方路毎に装備するキューが膨大な数になり、また、ルーティングテーブルも大規模になってしまうといった問題があった。
【０００６】
一方、ＩＰフレームのルーティングを行う場合、可変長のフレームが入力するため、Packet by Packetの処理ではなく、フレームを意識した処理を行わなければならない。
【０００７】
すなわち、ＡＴＭの固定長パケット（セル）を対象にするPacket by Packetの処理では、セルには最初から行き先アドレスが示されているので、ルーティング時に送信順序の逆転が生じてもよく、セルを独立に扱うことができる。
【０００８】
ところが、ＩＰトラフィックの場合、可変長フレームを固定長パケットに分割してルーティングする際に、分割時のパケットの順序を保証する必要があるため、パケットを独立して扱うことができない。
【０００９】
このように、ＩＰトラフィックのマルチキャスト等の処理を行う場合、装置内では、可変長フレームを固定長パケットに分割して扱うために、バッファへの蓄積・読み出し時に、フレーム生成時のパケットの連続性を保証する必要がある。さらに、その上にマルチキャスト通信等を考慮すると、従来技術ではバッファのアドレス管理が非常に複雑になってしまい、高速処理の妨げになるといった問題があった。
【００１０】
本発明では、このような点に鑑みてなされたものであり、大容量で高速なルーティングを行い、かつ効率よく再帰的なマルチキャストを行う通信システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、通信システムが提供される。この通信システムは、入力した可変長のフレームを固定長の複数のパケットに分割し、フレームのマルチキャストを行う場合には、先頭パケットのみに、マルチキャストを行う旨のマルチキャスト識別情報を、マルチキャスト情報として付与するマルチキャスト情報付与手段と、入力回線側からのパケットまたはループバックされたパケットのいずれかを選択するパケット選択手段と、選択されたパケットの前記マルチキャスト識別情報を認識して出力方路を検索し、出力方路情報を含むタグの変換を行うタグ変換手段と、を含む入力回線インタフェース部と、前記タグにもとづいて、パケットのセルフルーティングを行うマトリクススイッチと、前記マトリクススイッチのＮ個の出力ポートに対応して配置したＮ：１のセレクタ及び前記セレクタが信号選択を行うためのセレクト情報を保持する設定レジスタを含むパケットコピー部と、を含むスイッチ部と、前記スイッチ部から出力されたパケットを格納するパケットバッファに対し、フレーム連続性を保証するスケジューリングを行って、パケットの書き込み及び読み出しを行うスケジューリング処理手段と、前記パケットバッファから読み出されたパケットを、前記入力回線インタフェース部へループバックするループバック手段と、パケットを結合してフレームを生成し、該当する出力方路から出力するパケット結合手段と、を含む出力回線インタフェース部と、を備える。また、前記スケジューリング処理手段は、前記パケットバッファに対して書き込みアドレスを発生してパケットを格納し、前記書き込みアドレスのアドレスチェーンを形成し、１フレーム分の前記アドレスのチェーンを読み出しアドレスに使用して、前記パケットバッファから１フレーム分のパケットを読み出す。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１はスイッチ装置の原理図である。スイッチ装置２は、マトリクススイッチ２１とパケットコピー部２０から構成され、パケットのルーティングを行う。
【００１３】
マトリクススイッチ２１は、Ｎ×Ｎのマトリクス状のスイッチであり、Ｎ本の入力ラインｉＬ＃１〜ｉＬ＃Ｎと接続し、Ｎ個の出力ポートＰ＃１〜Ｐ＃Ｎを持つ。
【００１４】
そして、入力ラインｉＬ＃１〜ｉＬ＃Ｎから送られてきた入力パケットに対し、パケット内に設定された、出力方路情報（パケットが向かうべき、１つの出力先が示された情報）を含むタグ（TAG）にもとづいて、パケットのセルフルーティングを行い、該当するポートＰ＃１〜Ｐ＃Ｎからパケットを出力する。
【００１５】
パケットコピー部２０は、セレクタ２２−１〜２２−ｎと設定レジスタ２３−１〜２３−ｎから構成される。セレクタ２２−１〜２２−ｎは、マトリクススイッチ２１のＮ個の出力ポートＰ＃１〜Ｐ＃Ｎに対応して配置しており、入力数：出力数がＮ：１のセレクタである。すなわち、各セレクタの入力側は、ポートＰ＃１〜Ｐ＃Ｎのすべてと接続し、各セレクタの出力側は、出力ラインｏＬ＃１〜ｏＬ＃Ｎのそれぞれと接続する。
【００１６】
設定レジスタ２３−１〜２３−ｎは、セレクタ２２−１〜２２−ｎが信号選択を行うためのセレクト情報を保持し、セレクタ２２−１〜２２−ｎに対して信号選択指示を行う。なお、セレクト情報は、上位のソフトウェアから指示される。
【００１７】
このように、パケットコピー部２０では、ポートＰ＃１〜Ｐ＃Ｎから入力されたパケットを、Ｎ列に配置したすべてのセレクタ２２−１〜２２−ｎに入力し、上位からの指示にもとづいて、各セレクタにてポートを選択してパケットを出力する。
【００１８】
このようなスイッチ装置２の構成により、入力するすべてのパケットに対してコピーを行うことが可能になる。例えば、ポートＰ＃１からのパケットを、出力ラインｏＬ＃１〜ｏＬ＃３から出力する場合、設定レジスタ２３−１〜２３−３では、上位から指示されたポートＰ＃１の識別子を保持する。
【００１９】
そして、セレクタ２２−１〜２２−３は、この設定にしたがって、信号を選択することにより、マトリクススイッチ２１にてポートＰ＃１にセルフルーティングされたすべてのパケットが、パケットコピー部２０にて出力ラインｏＬ＃１〜ｏＬ＃３から出力されることになる。
【００２０】
次にスイッチ装置２が実現するＡＰＳ（Automatic Protection Switching）制御について説明する。ＡＰＳとは、第１の系と第２の系の両系から入力されるデータに対し、１つの共通制御部（ここではスイッチ装置２に該当）でいずれか一方の系のデータだけを取り込んで処理し、第１の系と第２の系の両系から、処理後のデータを出力する機能のことをいう。
【００２１】
図２はPer−Line収容時のＡＰＳを示す図である。スイッチ装置２に対し、入力側のWorkingとProtectionそれぞれに回線インタフェース部１００ａ、１００ｂが設けられ、出力側のWorkingとProtectionそれぞれに回線インタフェース部３００ａ、３００ｂが設けられる。そして、ラインＬ＃１（ＡＣＴ）はWorkingに、ラインＬ＃１（ＳＢＹ）はProtectionに収容されている。
【００２２】
このような構成上でのＡＰＳ制御では、まずラインＬ＃１（ＳＢＹ）からのパケットは、回線インタフェース部１００ｂによって廃棄され、スイッチ装置２にはラインＬ＃１（ＡＣＴ）からのパケットのみが入力される。
【００２３】
その後、スイッチ装置２内で、セルフルーティング、パケットコピーが実行されて、Workingの回線インタフェース部３００ａ及びProtectionの回線インタフェース部３００ｂから同一パケットが出力される。
【００２４】
図３はMulti−Line収容時のＡＰＳを示す図である。Multi−Line収容として、４回線収容の場合を示している。スイッチ装置２に対し、入力側のWorkingとProtectionそれぞれに回線インタフェース部１００ｃ、１００ｄが設けられ、出力側のWorkingとProtectionそれぞれに回線インタフェース部３００ｃ、３００ｄが設けられる。
【００２５】
ラインＬ＃１（ＡＣＴ）、ラインＬ＃２（ＳＢＹ）、ラインＬ＃３（ＡＣＴ）、ラインＬ＃４（ＳＢＹ）はWorkingに、ラインＬ＃１（ＳＢＹ）、ラインＬ＃２（ＡＣＴ）、ラインＬ＃３（ＳＢＹ）、ラインＬ＃４（ＡＣＴ）はProtectionに収容されている。
【００２６】
このような構成上でのＡＰＳ制御では、ラインＬ＃２（ＳＢＹ）とラインＬ＃４（ＳＢＹ）からのパケットは、回線インタフェース部１００ｃによって廃棄され、WorkingからはラインＬ＃１（ＡＣＴ）とラインＬ＃３（ＡＣＴ）からのパケットのみが入力される。
【００２７】
また、ラインＬ＃１（ＳＢＹ）とラインＬ＃３（ＳＢＹ）からのパケットは、回線インタフェース部１００ｄによって廃棄され、ProtectionからはラインＬ＃２（ＡＣＴ）とラインＬ＃４（ＡＣＴ）からのパケットのみが入力される。
【００２８】
その後、スイッチ装置２内で、セルフルーティング、パケットコピーが実行されて、Workingの回線インタフェース部３００ｃ及びProtectionの回線インタフェース部３００ｄから同一パケットが出力される。
【００２９】
このように、Per−Line収容、Multi−Line収容にかかわらず、コピーされたパケットを、入力側で廃棄した系と同一の出力側の系にも出力することで、ＡＰＳ制御が実現される。
【００３０】
次に装置二重化制御について説明する。上記のＡＰＳでは回線インタフェース部の入力段でパケットが廃棄されているが、装置二重化制御ではスイッチ装置２の入力段でパケットが廃棄される。
【００３１】
図４は装置二重化制御を示す図である。スイッチ装置２に対し、入力側のWorkingとProtectionそれぞれに回線インタフェース部１０１−１〜１０１−ｍ、１０２−１〜１０２−ｍが設けられ、出力側のWorkingとProtectionそれぞれに回線インタフェース部３０１−１〜３０１−ｍ、３０２−１〜３０２−ｍが設けられる。
【００３２】
Protection配下のラインからのパケットは、スイッチ装置２の入力段で廃棄される。そして、Working配下のラインのパケットに関してのみ、スイッチ装置２へ入力される。
【００３３】
その後、スイッチ装置２内で、セルフルーティング、パケットコピーが実行されて、Workingの回線インタフェース部３０１−１〜３０１−ｍ及びProtectionの回線インタフェース部３０２−１〜３０２−ｍからパケットが出力される。
【００３４】
次にスイッチ装置２が実現するＳＮＯＰ（Snooping of Outgoing Port）制御について説明する。ＳＮＯＰとは、共通制御部で処理を行った後、通常の出力方路の他に、試験機へつながる方路にもパケットを出力する機能のことをいう。このＳＮＯＰ制御により、運用中に装置の動作状態を把握することができる。
【００３５】
図５はＳＮＯＰを示す図である。スイッチ装置２に対し、入力方路側に回線インタフェース部１０３−１〜１０３−ｎが設けられ、出力方路側に回線インタフェース部３０３−１〜３０３−ｎが設けられる。また、回線インタフェース部３０４の出力は試験機３１０へと接続している。
【００３６】
このような構成に対し、全入力Ｎ方路からのパケットは、スイッチ装置２に入力し、スイッチ装置２内で、セルフルーティング、パケットコピーが実行される。そして、回線インタフェース部３０３−１〜３０３−ｎから出力Ｎ方路へパケットが出力される。また、回線インタフェース部３０４を介して、コピーされたパケットが試験機３１０へ送信される。
【００３７】
以上説明したように、スイッチ装置２は、Ｎ×Ｎのマトリクススイッチ２１とパケットコピー部２０を設けて、セルフルーティング及びパケットコピー処理を行う構成とした。
【００３８】
これにより、多数の回線を収容した場合でも、大規模なキューやルーティングテーブルを設置する必要がないので、ハードウェア量を軽減でき、高速かつ大容量のルーティングを行うことが可能になる。また、スイッチ装置２の構成により、ＡＰＳ制御、装置二重化制御、ＳＮＯＰ制御を容易に実現することが可能になる。
【００３９】
次に通信システムについて説明する。図６は通信システムの構成を示す図である。通信システム５は、入力回線インタフェース部１−１〜１−ｎ（総称して、入力回線インタフェース部１）と、入力バッファ４１−１〜４１−ｎ（総称して、入力バッファ４１）と、出力回線インタフェース部３−１〜３−ｎ（総称して、出力回線インタフェース部３）と、出力バッファ４２−１〜４２−ｎ（総称して、出力バッファ４２）と、スイッチ部２（上述のスイッチ装置２に該当）とから構成される。
【００４０】
なお、入力回線インタフェース部１−１〜１−ｎはそれぞれ、入力方路ｉＨＷ＃１〜ｉＨＷ＃Ｎと接続し、出力回線インタフェース部３−１〜３−ｎはそれぞれ、出力方路ｏＨＷ＃１〜ｏＨＷ＃Ｎと接続する。
【００４１】
図７は入力／出力回線インタフェース部の構成を示す図である。同一番号の入力方路と出力方路に対する、入力回線インタフェース部と出力回線インタフェース部は、ハードウェアの構成上、同じ１つのＬＳＩ（通信装置に該当する）上に展開される。
【００４２】
例えば、図６で、入力回線インタフェース部１−１と出力回線インタフェース部３−１は、１つのＬＳＩ中に含まれる。他の回線インタフェース部も同様である。
【００４３】
通信装置５０の入力回線インタフェース部１に対し、マルチキャスト情報付与手段１１は、入力した可変長のフレームを固定長の複数のパケットに分割し、フレームのマルチキャストを行う場合には、先頭パケットのみにマルチキャスト情報として、マルチキャストを行う旨のマルチキャスト識別情報を付与する（マルチキャストを行うか否かの１ビット情報である）。
【００４４】
パケット選択手段１２は、マルチキャスト情報付与手段１１から出力されたパケット、または出力回線インタフェース部３からループバックされてきたパケットのいずれか一方を選択し、タグ変換手段１３へ送信する。
【００４５】
タグ変換手段１３は、パケット選択手段１２から出力されたマルチキャスト対象のパケット（以下、マルチキャストパケットと呼ぶ）に対し、マルチキャスト識別情報を認識し、出力方路を後述の検索テーブルを用いて検索する。そして、パケットのタグを、検索した出力方路情報を含むタグに変換する（すなわち、旧タグが付いていたらこれを落とし、次の出力先の出力方路を示す新タグをあらたに付加するということ）。
【００４６】
通信装置５０の出力回線インタフェース部３に対し、ヘッダ抽出手段３１は、スイッチ部２でルーティングやコピー処理されたパケットを受信して、パケットからヘッダを抽出する。
【００４７】
スケジューリング処理手段３２は、パケットを格納するパケットバッファを有し、フレーム連続性（フレーム生成時のパケットの連続性）を保証するスケジューリングを行って、パケットの書き込み及び読み出しを行う。このスケジューリング処理により、パケットのインターリーブを回避できる。
【００４８】
ループバック手段３３は、パケットバッファから読み出されたパケットを、入力回線インタフェース部１へループバックする。パケット結合手段３４は、パケットを結合してフレームを生成し、該当する出力方路からパケットを出力する。
【００４９】
次にマルチキャスト情報付与手段１１について説明する。図８はマルチキャスト情報付与手段１１の構成を示す図である。マルチキャスト情報付与手段１１は、分岐手段１１ａ、分割バッファ手段１１ｂ、ヘッダ生成手段１１ｃ、パケット生成手段１１ｄから構成される。
【００５０】
分岐手段１１ａは、入力方路ｉＨＷから送られてきた可変長フレーム（マルチキャスト対象のフレームとする）を受信し、ペイロード部分とヘッダ部分に分岐する。そして、ペイロード部分は、分割バッファ手段１１ｂへ、ヘッダ部分はヘッダ生成手段１１ｃへ送信する。なお、以降では、マルチキャスト対象のフレームをマルチキャストフレームと呼ぶ。
【００５１】
分割バッファ手段１１ｂは、ペイロードを蓄積し、分割して出力する。ここで、ペイロードの分割バッファ手段１１ｂへの書き込みは、パリティチェック、フレーム長チェックが正常確認された後に書き込み完了となり、完了時にはバッファ書き込み完了フラグをセットする。
【００５２】
ヘッダ生成手段１１ｃは、バッファ書き込み完了フラグがセットされた時に、ヘッダ内にあるパケットを識別するためのパケット識別子（以下、ＰＩＤ）を検索キーとして、マルチキャスト識別テーブルＴ１より、１ビットのマルチキャスト識別情報ｍＩＤを獲得する。また、これらの処理と並行して、ヘッダ内の各種情報にもとづいて、固定長パケット用のヘッダを生成する。
【００５３】
パケット生成手段１１ｄは、分割バッファ手段１１ｂで分割されたペイロードと、ヘッダ生成手段１１ｃから送信される固定長パケット用のヘッダ及びマルチキャスト識別情報ｍＩＤを受信して、固定長のパケットを生成する。
【００５４】
また、マルチキャスト識別情報ｍＩＤは、先頭パケットのみに付与し（先頭パケットのペイロード領域に格納させる）、フレームの先頭パケットを示す識別子はパケットのヘッダ内に格納される。
【００５５】
次にタグ変換手段１３について説明する。図９はタグ変換の様子を示す図である。タグ変換手段１３は、マルチキャスト対象のフレームを分割して生成された１フレームを構成する固定長パケット群（固定長パケットＰＫとする）を受信する。また、このときの先頭パケットから、マルチキャスト識別情報ｍＩＤを取得する。
【００５６】
タグ変換手段１３は、マルチキャスト識別情報ｍＩＤにより、マルチキャストパケット（マルチキャストフレーム）であることを認識すると、タグ変換手段１３内に設置された検索テーブルＴ２を用いて、固定長パケットＰＫが出力されるべき出力方路を検索する。
【００５７】
この場合、受信した固定長パケットＰＫが何番の回線番号から流れてきたものかは、上位からタグ変換手段１３に通知されるので、検索動作としては、タグ変換手段１３は最初に、自回線番号より後ろの最若番回線から検索を開始する。例えば、自回線番号が＃７ならば検索テーブルＴ２の回線番号＃８以降から検索を開始する。
【００５８】
そして、マルチキャスト対象フラグに“１”が立っている回線番号が、出力方路となる。例えば、図では回線番号＃８２に“１”が立っているので、固定長パケットＰＫは、回線番号＃８２の出力方路から出力されることになる。
【００５９】
タグ変換手段１３は、上記のような検索をして得た出力方路情報である新しいタグを、固定長パケットＰＫに付与する。ここでは、ＴＡＧ＝８２の出力方路情報を含むタグを固定長パケットＰＫに付与する。
【００６０】
また、検索手順としては、自回線番号より後ろの最若番回線から検索を順に開始した後は、最後に自回線番号に戻るようにする。例えば、自回線番号が＃７なら、回線番号＃８から＃Ｎまで順に検索を開始し、次に回線番号＃１に戻って最後に自回線番号＃７の検索を行う。
【００６１】
さらに、検索テーブルＴ２を引いての検索処理は、マルチキャスト識別情報ｍＩＤを含む先頭パケットを認識した時のみに行えばよく、後続の分割パケットには、検索して得た結果を含むタグを、順次書き換えていけばよい。
【００６２】
このように、上記の説明では、マルチキャスト情報付与手段１１がマルチキャスト識別情報ｍＩＤを付与し、タグ変換手段１３が検索テーブルＴ２を用いて出力方路を検索することで、マルチキャスト方路にパケットを転送する構成とした。
【００６３】
次にマルチキャスト方路にパケットを転送する他の実施の形態について説明する。他の実施の形態では、マルチキャスト情報付与手段１１が、マルチキャスト情報として、マルチキャスト識別情報ｍＩＤに加えて、マルチキャストすべき方路が示されたマルチキャスト方路情報を付与する。マルチキャスト方路情報とは、検索テーブルＴ２の内容と同じであり、マルチキャストすべき出力方路にビットが立っているビットマップ情報のことである。
【００６４】
このマルチキャスト方路情報を、マルチキャスト元の入力回線インタフェース部１で、先頭パケットに最初の段階で付与する。そして、通過ブロックでのタグ変換手段１３では、このマルチキャスト方路情報にもとづいてタグ変換していく。このような構成により、マルチキャスト方路にパケットを転送する制御を行ってもよい。
【００６５】
また、このような制御を行う場合、転送中にマルチキャスト方路情報に誤りが発生する可能性がある。したがって、マルチキャスト方路情報の付与時には、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）等の誤り訂正符号も同時に付与する。これにより、タグ変換手段１３では、マルチキャスト方路情報の正常性をチェックすることができる。
【００６６】
次にヘッダ抽出手段３１について説明する。図１０はヘッダ抽出手段３１の動作手順を示すフローチャートである。
〔Ｓ１〕受信したマルチキャストフレームの先頭パケットから、ペイロード領域に格納されているマルチキャスト識別情報ｍＩＤを取得する。
〔Ｓ２〕取得したマルチキャスト識別情報ｍＩＤに対して、ビット＝１であるならば、マルチキャストフラグをセットし、後述の書き込み制御手段にマルチキャスト識別情報等が含まれるヘッダ情報を転送する。
〔Ｓ３〕同一フレーム内の先頭以外のパケットについては、マルチキャストフラグにしたがって、書き込み制御手段にヘッダ情報を転送する。
【００６７】
次にスケジューリング処理手段３２について説明する。図１１はスケジューリング処理手段３２の構成を示す図である。スケジューリング処理手段３２は、パケットバッファ３２ａ、書き込み制御手段３２ｂ、フレーム組立て手段３２ｃ、読み出し制御手段３２ｄから構成される。
【００６８】
また、書き込み制御手段３２ｂは、空きアドレスキューＱ１を含み、フレーム組立て手段３２ｃは、ユニキャスト用キューＱ２とマルチキャスト用キューＱ３を含み、読み出し制御手段３２ｄは、ユニキャスト用キューＱ４とマルチキャスト用キューＱ５を含む。なお、ここでのユニキャスト用とは回線出力側を、マルチキャスト用とはループバック側を対象にしたものである。
【００６９】
書き込み制御手段３２ｂは、ヘッダ抽出手段３１から送信されたヘッダ情報にもとづいて、パケットバッファ３２ａへのパケット書き込みが可能であるか否かを判断する。書き込み可能であれば、空きアドレスキューＱ１よりＷＡ（Write Address）を取得し、パケットバッファ３２ａと、フレーム組立て手段３２ｃへＷＡを送信する。
【００７０】
パケットバッファ３２ａは、受信したＷＡにしたがって、ヘッダ抽出手段３１から送信されたパケットを書き込む。
フレーム組立て手段３２ｃは、空きアドレスキューＱ１からのＷＡにしたがって、ユニキャスト用キューＱ２においてＷＡのチェーンを形成させる。そして、１フレーム分のＷＡのキューイングが完了した時点で、組立て情報を読み出し制御手段３２ｄへ送信する。すなわち、１フレーム分の各パケットのＷＡがキューイングされたら、１フレームの組立てが完了したものとして、これらのＷＡを組立て情報として送信する。
【００７１】
読み出し制御手段３２ｄは、組立て情報を受信すると、ループバックを行う場合、マルチキャスト用キューＱ５において、ＳＧＲＰ（scheduling group）毎に、組立て情報であるＷＡにもとづいて、ＷＡチェーンを形成させる。
【００７２】
そして、ユニキャスト用キューＱ４からのＲＡ（Read Address）の発行がなく、かつ後述のループバック手段３３からのバックプレッシャ通知（後述のループバックＦＩＦＯがｆｕｌｌの時に出力される信号）がない場合に、マルチキャスト用キューＱ５は、パケットバッファ３２ａへＲＡを送信する。
【００７３】
すなわち、マルチキャスト用キューＱ５で形成したＷＡチェーンをＲＡとして用いることで、パケットバッファ３２ａに書き込まれた１フレーム分のパケットの読み出し制御を行う。また、このＲＡを、パケットバッファ３２ａから読み出し制御を行ったことを示す読み出し情報として、フレーム組立て手段３２ｃへ送信する。
【００７４】
パケットバッファ３２ａは、マルチキャスト用キューＱ５からのＲＡにしたがって、パケットの読み出しを行い、ループバック手段３３へパケットとループバック情報（ループバックされたパケットであるか否かを知らせる信号）を送信する。なお、この場合のパケットは、ループバック・パケットである。
【００７５】
フレーム組立て手段３２ｃは、読み出し情報を受信すると、マルチキャスト用キューＱ３において、ＳＧＲＰ毎に、読み出し情報であるＲＡを再度ＷＡとしてＷＡのチェーンを形成させる。そして、１フレーム分のＷＡのキューイングが完了した時点で、これを組立て情報として読み出し制御手段３２ｄへ送信する。
【００７６】
読み出し制御手段３２ｄは、組立て情報を受信すると、ユニキャストを行う場合、ユニキャスト用キューＱ４において、組立て情報であるＷＡからＷＡチェーンを形成させる。そして、ＷＡチェーンの形成後、ユニキャスト用キューＱ４は、ＷＡチェーンをＲＡとして、パケットバッファ３２ａへ送信する。また、このＲＡを読み出し情報として書き込み制御手段３２ｂへ送信する。
【００７７】
パケットバッファ３２ａは、読み出し制御手段３２ｄから受信したＲＡにしたがって、パケットの読み出しを行い、ループバック手段３３へパケットとループバック情報を送信する。
【００７８】
書き込み制御手段３２ｂでは、読み出し情報を受信すると、１フレーム分のパケットの回線側出力及びループバック側出力のそれぞれに対するスケジューリング制御が完了したものとして、該当するＲＡに対応するＷＡの解放を行う。そして、空きアドレスキューＱ１のＷＡチェーンを更新する。
【００７９】
なお、読み出し制御手段３２ｄは、ループバック手段３３からバックプレッシャ通知を受信した場合には、パケットバッファ３２ａからのパケット読み出しを停止する。これにより、後述のループバックＦＩＦＯの輻輳を軽減できる。
【００８０】
なお、スケジューリング処理手段３２は、上記で説明したスケジューリング処理を、ＱＯＳ（Quality Of Service）クラスにしたがって、優先度の高いものから行うことで、ＱＯＳを保証した制御を行うことも可能である。
【００８１】
次にループバック手段３３について説明する。図１２はループバック手段３３の構成を示す図である。ループバック手段３３は、振り分け手段３３ａ、ループバックＦＩＦＯ３３ｂ、フレームカウンタ３３ｃから構成される。
【００８２】
振り分け手段３３ａは、スケジューリング処理手段３２からのループバック情報にもとづいて、パケットをループバックＦＩＦＯ３３ｂ、または後述のパケット結合手段３４のいずれかへ送信する。
【００８３】
例えば、ループバック情報が“１”ならば、受信したパケットが、ループバックされたものであることを示し、振り分け手段３３ａは、ループバックＦＩＦＯ３３ｂへ送信する。また、ループバック情報が“０”ならば、受信したパケットが、ループバックされたものでないことを示し、パケット結合手段３４へ送信する。
【００８４】
ループバックＦＩＦＯ３３ｂは、パケットを受信すると、フレームの先頭パケット及び中間パケットに対しては、ＦＩＦＯへ書き込む際に、ＷＰ（Write Pointer）とＲＰ(Read Pointer)との比較により、ＦＩＦＯのｆｕｌｌ状態をチェックする。そして、ｆｕｌｌ状態の場合には、ＦＩＦＯ−ｆｕｌｌフラグをセットし、スケジューリング処理手段３２へバックプレッシャ通知を送信する。また、ｆｕｌｌ状態でなければＦＩＦＯへ書き込む。
【００８５】
一方、フレームの最終パケットを書き込む場合は、上記のｆｕｌｌ状態時の動作のほかに、フレームエンドフラグ及び存在フラグをセットして、後述のパケット選択手段１２へそれらを送信し、フレームカウンタ３３ｃをインクリメントする。
【００８６】
ループバックＦＩＦＯ３３ｂからのパケットの読み出しについては、後述のパケット選択手段１２からのフレーム読み出し許可通知を契機に、１フレーム分のパケットを連続的に読み出す。
【００８７】
また、フレームの先頭パケット及び中間パケットの読み出し時では、フレームエンドフラグをリセットし、ＲＰとＷＰとの比較により、ＦＩＦＯのｆｕｌｌ状態をチェックし、ｆｕｌｌ状態でなければＦＩＦＯのｆｕｌｌフラグをリセットする。
【００８８】
フレームの最終パケットを読み出す場合は、ＲＰの更新／ｆｕｌｌ状態チェックは先頭／中間パケットと同様に行い、さらにフレームエンドフラグをセットして、パケット選択手段１２へフレームエンド通知を送信する。また、フレームカウンタ３３ｃをデクリメントし、カウント値が０になれば存在フラグ（ループバック・パケットの存在を示すフラグ）をリセットし、パケット選択手段１２への存在通知を解除する。
【００８９】
次にパケット選択手段１２について説明する。図１３はパケット選択手段１２の構成を示す図である。パケット選択手段１２は、マルチキャスト・スケジューリング処理手段１２ａとパケットセレクタ１２ｂから構成される。
【００９０】
マルチキャスト・スケジューリング処理手段１２ａは、分割バッファ手段１１ｂ（図８で上述）に１フレーム分のデータが蓄積された時点で、マルチキャスト情報付与手段１１から送信されるパケット送出要求を受信する。さらに、ループバックＦＩＦＯ３３ｂ（図１２で上述）に１フレーム分のデータが蓄積された時点で、ループバック手段３３から送信される存在通知を受信する。
【００９１】
すると、マルチキャスト・スケジューリング処理手段１２ａでは、マルチキャスト情報付与手段１１から送信されたパケット（回線ハイウェイ・パケット）と、ループバック手段３３から送信されたパケット（ループバック・パケット）の調停制御を行って、いずれのパケットを選択するかの選択信号を生成する。また、マルチキャスト情報付与手段１１とループバック手段３３それぞれへ、パケット送信許可通知及びフレーム読み出し許可通知を送信する。
【００９２】
なお、調停制御は、通常、回線ハイウェイ・パケットを最優先とし、１フレーム分のパケットを読み出した後は、再度調停制御を行う。
一方、マルチキャスト情報付与手段１１よりパケット送出要求がなく、フレームエンド通知があり、かつループバック手段３３からの読み出し要求がある場合は、ループバック手段３３へフレーム読み出し許可通知を送信し、フレームエンド通知があるまで、１フレーム分のループバック・パケットを選択しつづける。
【００９３】
なお、ループバック手段３３からの読み出し要求が継続し、１フレーム分のループバック・パケットを読み出し終わったときに、マルチキャスト情報付与手段１１よりパケット送出要求があれば、回線ハイウェイ・パケットを選択する。
【００９４】
次にパケット結合手段３４について説明する。受信したパケットが、マルチキャストフレームの先頭パケットであれば、ペイロード領域からマルチキャスト識別情報ｍＩＤを除いたデータをバッファへ書き込む。
【００９５】
また、中間パケットまたは最終パケットであれば、ペイロード領域の全データをバッファに書き込む。なお、最終パケットを書き込む場合には、エンドフラグをセットし、フレームカウンタをインクリメントする。
【００９６】
一方、フレームカウンタが１以上の値を示している場合、先頭からエンドフラグがセットされているアドレスまで読み出しつづける。そして、エンドフラグがセットされているアドレスのデータを読み出すと、エンドフラグをリセットし、フレームカウンタをデクリメントする。このような処理によりパケットをフレーム化して出力することができる。
【００９７】
次に再帰マルチキャスト時のパケットの流れについて例を用いて説明する。図１４は再帰マルチキャストの一例を示す図である。
入力回線インタフェース部１−７では、入力方路ｉＨＷ＃７から入力したフレームをパケット分割し、マルチキャスト識別情報ｍＩＤを付与し、タグ情報の変換を行う（ＴＡＧ＝８２）。
【００９８】
ＴＡＧ＝８２のパケットは、入力バッファ４１−７を介してスイッチ部２へ送信され、ＨＷ＃８２へのルーティング処理が行われる（ユニキャストと同様の処理）。
【００９９】
ＴＡＧ＝８２のパケットは、出力バッファ４２−８２を介して出力回線インタフェース部３−８２へ送信される。
出力回線インタフェース部３−８２は、ＴＡＧ＝８２のパケットを出力方路ｏＨＷ＃８２へ出力し、かつ入力回線インタフェース部１−８２へループバックさせる。
【０１００】
入力回線インタフェース部１−８２は、入力方路ｉＨＷ＃８２からのパケットと、ループバックされてきたパケットの調停を行って、ループバックされてきたパケットを選択する。そして、タグ情報の変換を行う（ＴＡＧ＝８７）。
【０１０１】
ＴＡＧ＝８７のパケットは、入力バッファ４１−８２を介してスイッチ部２へ送信され、ＨＷ＃８７へのルーティング処理が行われる（ユニキャストと同様の処理）。
【０１０２】
ＴＡＧ＝８７のパケットは、出力バッファ４２−８７を介して出力回線インタフェース部３−８７へ送信される。
出力回線インタフェース部３−８７は、ＴＡＧ＝８７のパケットを出力方路ｏＨＷ＃８７へ出力し、かつ入力回線インタフェース部１−８７へループバックさせる。
【０１０３】
入力回線インタフェース部１−８７は、入力方路ｉＨＷ＃８７からのパケットと、ループバックされてきたパケットの調停を行って、ループバックされてきたパケットを選択する。そして、タグ情報の変換を行う（ＴＡＧ＝７）。
【０１０４】
ＴＡＧ＝７のパケットは、入力バッファ４１−８７を介してスイッチ部２へ送信され、ＨＷ＃７へのルーティング処理が行われる（ユニキャストと同様の処理）。
【０１０５】
ＴＡＧ＝７のパケットは、出力バッファ４２−７を介して出力回線インタフェース部３−７へ送信される。
出力回線インタフェース部３−７は、ＴＡＧ＝７のパケットを出力方路ｏＨＷ＃７へ出力する。
【０１０６】
以上説明したように、通信装置５０及び通信システム５は、入力回線側で、フレームをパケットに分割して、マルチキャスト識別情報の付与及びパケットのタグ変換を行い、出力回線側では、パケットのループバック及びループバックの際のスケジューリングを行い、該当の出力方路からパケットを結合して出力する構成とした。
【０１０７】
これにより、効率よく再帰的なマルチキャストを実現することが可能になり、複雑なアドレス管理が不要となる。また、ハードウェアの回路規模も削減され、ＬＳＩ開発工程を短縮することが可能になる。
【０１０８】
次にパケット転送停止手段について説明する。パケット転送停止手段は、回線障害等が検出された場合に、マルチキャスト方路情報の対応するビット情報をディセーブルにする。そして、障害発生した回線へのパケット転送を停止する。これにより、正常な回線へのパケット転送のみを継続することが可能になる。
【０１０９】
次に再帰マルチキャスト時におけるフレームの逆順発生について説明する。図１５はフレームの逆順発生を示す図である。入力方路ｉＨＷ＃７から、フレームｆ１→フレームｆ２→フレームｆ３の順に複数のフレームが入力し、フレームｆ１〜ｆ３が出力方路ｏＨＷ＃８２→ｏＨＷ＃８７→ｏＨＷ＃７へマルチキャストされる場合を考える。
【０１１０】
このようなマルチキャストツリーに対し、フレームｆ１が位置Ｌｐｂ１でループバックされた後に、ＨＷ＃８２が、回線障害等の理由でマルチキャスト対象から抜けたとする（ｏＨＷ＃８２からのフレーム出力が閉鎖される）。すると、フレーム転送の流れとしては、フレームｆ１は、ｉＨＷ＃７→ｏＨＷ＃８２→ｏＨＷ＃８７→ｏＨＷ＃７の順に転送されるが、パケット転送停止手段の制御により、後続のフレームｆ２、ｆ３は、ｉＨＷ＃７→ｏＨＷ＃８７→ｏＨＷ＃７の順に転送されることになる。
【０１１１】
このような場合、フレームｆ１がループバックしている間に（図中、Ａ）、ｏＨＷ＃８７へ向かってフレームｆ２が流れるために、フレームｆ２はフレームｆ１よりも先に到着する可能性があり（図中、Ｐ点）、ｏＨＷ＃８７へはフレームｆ２、ｆ１、ｆ３の順序で出力されることになる。その後、フレームｆ２、ｆ１、ｆ３の順で、位置Ｌｐｂ２でループバックされて、ｏＨＷ＃７からもフレームｆ２、ｆ１、ｆ３の順序で出力されることになる。
【０１１２】
このように、マルチキャストの実行中、マルチキャストツリーが何らかの要因で変更してしまうと、フレームの輻輳状態によって、フレームの逆順が発生してしまうおそれがあった。
【０１１３】
次にフレーム逆順発生を防止するフレーム転送について説明する。図１６はフレームの逆順発生を防止したフレーム転送を示す図である。図１５で上述したマルチキャストツリーに対し、フレームｆ１が位置Ｌｐｂ１でループバックされた後に、ＨＷ＃８２がマルチキャスト対象から抜けた場合、ＨＷ＃８２の回線側から出力されないフレームｆ２を、ＨＷ＃８２へダミーとして一旦転送して位置Ｌｐｂ１でループバックさせる。これにより、Ｐ点に対し、フレームｆ１→フレームｆ２→フレームｆ３の順に到着させることができ、フレーム逆順の発生を防止することができる。
【０１１４】
すなわち、ＨＷ＃８２がマルチキャストツリーから抜けたときに、元のマルチキャスト情報であるｏＨＷ＃８２→ｏＨＷ＃８７→ｏＨＷ＃７から、即座に変更後のマルチキャスト情報であるｏＨＷ＃８７→ｏＨＷ＃７に従うと、図１５で示したようなフレーム逆順が発生してしまう。
【０１１５】
したがって、マルチキャストツリーが変更した以後の、ある一定時間の間は、元のマルチキャスト情報の出力方路の流れに従うように制御することで、フレーム逆順発生を防止する。
【０１１６】
次にフレーム順序保証制御手段について上述の例にもとづいて説明する。図１７、図１８はフレーム順序保証制御を説明するための図である。図に示すフレームの状態は、入力回線インタフェース部１−７のｉＨＷ＃７におけるフレーム到着時の状態を示している。図１７ではフレームｆ１とフレームｆ２のバースト間隔が短く、図１８ではフレームｆ１とフレームｆ２のバースト間隔が長くなっている状態を示している。
【０１１７】
ここで、フレームの先頭パケットに付与されているＰＩＤ（パケットＩＤ）を参照して、図１９で後述するテーブルにアクセスすることで、マルチキャスト方路情報を認識することができる。このため、ＰＩＤを参照した後に、該当フレームのルーティング制御（マルチキャスト制御）が実行されることになる。
【０１１８】
したがって、フレームｆ１のＰＩＤ１の参照時間と、フレームｆ２のＰＩＤ２の参照時間との間隔である参照間隔時間ｔｒｅｆは、フレームｆ１のルーティング制御が開始されてから、次にフレームｆ２がルーティング制御されるまでの時間間隔となる。
【０１１９】
ここで図１７で、マルチキャスト変更要求時間ｔｃが図の位置で発生し、時間ｔｌｏｏｐをフレームｆ１のループバックにかかる所要時間とした場合には、マルチキャスト情報参照間隔時間ｔｒｅｆ１が、時間（ｔｃ＋ｔｌｏｏｐ）よりも小さくなるので、図１５で示したようにＰ点で、フレームｆ１とフレームｆ２の順序逆転の可能性が生じてくる（フレームｆ１が巡回しているときに、フレームｆ２のルーティング制御が実行されてしまうから）。
【０１２０】
一方、図１８のように、マルチキャスト情報参照間隔時間ｔｒｅｆ２が、時間（ｔｃ＋ｔｌｏｏｐ）よりも大きいときは、図１５で示したＰ点で、フレームｆ１とフレームｆ２の順序逆転が生じることはない（フレームｆ１の巡回が終了したときに、フレームｆ２のルーティング制御が実行されるから）。
【０１２１】
したがって、フレームｆ１のＰＩＤ１を参照した後に、マルチキャストツリー変更要求があった場合、時間ｔｒｅｆと時間（ｔｃ＋ｔｌｏｏｐ）を比較し、比較結果がｔｒｅｆ＜（ｔｃ＋ｔｌｏｏｐ）のときは、フレームｆ２のマルチキャストを、変更後のｏＨＷ＃８７→ｏＨＷ＃７とはせずに、フレームｆ１で行ったｏＨＷ＃８２→ｏＨＷ＃８７→ｏＨＷ＃７でフレームｆ２をマルチキャストする（変更前の古いタイプのマルチキャスト情報を適用する）。また、ｔｒｅｆ＞（ｔｃ＋ｔｌｏｏｐ）のときは、フレームｆ２のマルチキャストを、変更後のＨＷ＃８２→ｏＨＷ＃８７→ｏＨＷ＃７でマルチキャストする（変更後の新規のマルチキャスト情報を適用する）。
【０１２２】
次に時間算出の一般式について説明する。マルチキャスト情報参照間隔時間をｔｒｅｆ、マルチキャスト変更要求時間をｔｃ、回線削減数をＫ（最初のマルチキャストツリーから抜けた回線の数のこと。上記の例では、ＨＷ＃８２の１回線が抜けたのでＫ＝１である）、１回線当たりのループバック時間をｔｌｏｏｐとした場合に、以下の式で表される。
【０１２３】
【数１】
ｔｒｅｆ＞（ｔｃ＋Ｋ×ｔｌｏｏｐ） …（１）
を満たさない場合には、フレーム逆転順序が生じる可能性ありとして、マルチキャストツリー変更後のフレームに対し、元のマルチキャスト情報の出力方路の流れに従うように制御する。また、式（１）を満たす場合には、フレーム逆転順序が生じる可能性なしとして、マルチキャストツリー変更後のフレームに対し、変更後のマルチキャスト情報でのフレーム転送を行う。
【０１２４】
また、時間ｔｌｏｏｐの算出式は、各構成要素（入力回線インタフェース部１、スイッチ部２、出力回線インタフェース部３など）での信号伝搬の固定遅延時間の累積値をＤ１、フレームがバッファに滞留する際の最大の滞留フレームサイズをＤ２（ワーストケースを考える）、バッファから該当のフレームを読み出す際のフレーム読み出しレートをＤ３とした場合に、以下の式
【０１２５】
【数２】
ｔｌｏｏｐ＝Ｄ１＋（Ｄ２／Ｄ３） …（２）
で求められる。
【０１２６】
図１９は時間管理テーブル及び時刻設定レジスタを示す図である。時間管理テーブルＴ３は、マルチキャスト対象回線フラグＴ３ａ、前ＰＩＤ参照時刻Ｔ３ｂ、マルチキャスト変更要求時刻Ｔ３ｃ、回線削減数Ｔ３ｄ、マルチキャストツリー抜け対象回線フラグＴ３ｅから構成され、各ＰＩＤ毎にそれぞれの情報が記載される。
【０１２７】
マルチキャスト対象回線フラグＴ３ａは、マルチキャストすべき回線を示すフラグからなるビットマップ情報である。前ＰＩＤ参照時刻Ｔ３ｂは、前回のフレームのＰＩＤの参照時刻が示される。例えば、フレームｆ２の時間管理を行っている場合には、フレームｆ１のＰＩＤ１を参照した時刻がこの欄に示される。マルチキャスト変更要求時刻Ｔ３ｃは、上述したマルチキャスト変更要求時間ｔｃのことである。回線削減数Ｔ３ｄは、上述したマルチキャスト抜けの回線削減数Ｋのことである。マルチキャストツリー抜け対象回線フラグＴ３ｅは、マルチキャスト抜けの回線を示すフラグからなるビットマップ情報である。
【０１２８】
また、現在時刻設定レジスタＲ１は、装置内のタイマが一定周期でカウントしているカウント値を時刻として格納するレジスタであり、この値はＰＩＤ参照時刻やマルチキャスト変更要求時刻として用いられる。時刻設定レジスタＲ２は、上述した１回線当たりのループバック時間ｔｌｏｏｐの時刻値を格納するレジスタである。
【０１２９】
ここで、これらのテーブル値を用いて、上述した例の場合を考えると、フレームｆ１とフレームｆ２のマルチキャスト情報参照間隔時間ｔｒｅｆは、（現在時刻レジスタＲ１の設定値）−（前ＰＩＤ参照時刻Ｔ３ｂの値）により、ｔｒｅｆ＝５０００（＝５０００−０）、マルチキャスト変更要求時間ｔｃはｔｃ＝１０、回線削減数ＫはＫ＝１、１回線当たりのループバック時間ｔｌｏｏｐは時刻設定レジスタＲ２の値である４９９６である。
【０１３０】
したがって、５０００＜１０＋１×４９９６（＝５００６）となるので、式（１）は満たされず、フレーム逆転順序が生じる可能性ありとして、元のマルチキャスト情報の出力方路の流れに従うようにフレームｆ２のルーティング制御（この例では、ＨＷ＃８２へフレームｆ２をダミーとして転送する）を行うことになる。
【０１３１】
なお、上記の例ではフレーム逆順の防止策を説明するために、フレームｆ１→フレームｆ２→フレームｆ３の順に回線側から入力がある場合に、マルチキャストツリーの変更時に、フレームｆ２→フレームｆ１→フレームｆ３と逆順するものとして、フレームｆ１とフレームｆ２に対するフレーム逆順防止について説明したが、フレーム輻輳状態によってフレームｆ２→フレームｆ３→フレームｆ１と逆順するような場合でも、フレーム順序保証制御をフレームｆ１〜ｆ３に行えば、同様にしてフレーム逆順の防止を図ることができる。
【０１３２】
また、上記の説明では、式（１）の条件を満たすまで、ダミーとしてのフレームを転送するので、スイッチ部２でのスイッチ内帯域リソースが必要である。一方、他の実施の形態として、式（１）の条件が満たす場合にのみ、上位からのマルチキャストツリーの変更要求を受け付ける構成にしてもよい。このようにすればダミーフレームが不要なため、スイッチ内の帯域リソースが不要となる。ただし、この場合、式（１）の条件が満たされるまで、マルチキャストツリーの変更要求情報を保持しておく必要がある。
【０１３３】
次に図１１で説明したスケジューリング処理手段３２の、他の実施の形態について説明する。図２０はスケジューリング処理手段３２の他の実施の形態を示す図である。スケジューリング処理手段３２−１は、パケットバッファ３２ａ−１、書き込み制御手段３２ｂ−１、フレーム組立て手段３２ｃ−１、読み出し制御手段３２ｄ−１から構成される。
【０１３４】
また、書き込み制御手段３２ｂ−１は、空きアドレスキューＱ１−１（ユニキャスト用）、Ｑ１−２（マルチキャスト用）を含み、フレーム組立て手段３２ｃ−１は、ユニキャスト用キューＱ２−１とマルチキャスト用キューＱ３−１を含み、読み出し制御手段３２ｄ−１は、ユニキャスト用キューＱ４−１とマルチキャスト用キューＱ５−１を含む。
【０１３５】
書き込み制御手段３２ｂ−１は、受信したパケットがマルチキャストパケットである場合（回線出力及びループバックを行う場合）、ヘッダ抽出手段３１から送信されたヘッダ情報にもとづいて、パケットバッファ３２ａ−１へのパケット書き込みが可能であるか否かを判断する。書き込み可能であれば、空きアドレスキューＱ１−１、Ｑ１−２より２つのＷＡを取得し、パケットバッファ３２ａ−１と、フレーム組立て手段３２ｃ−１へＷＡを送信する。
【０１３６】
パケットバッファ３２ａ−１は、ヘッダ抽出手段３１から送信された１つのパケットを、受信した２つのＷＡに書き込む。
フレーム組立て手段３２ｃ−１は、空きアドレスキューＱ１−１からのＷＡにしたがって、ユニキャスト用キューＱ２−１においてＷＡのチェーンを形成させる。また、空きアドレスキューＱ１−２からのＷＡにしたがって、マルチキャスト用キューＱ３−１においてＷＡのチェーンを形成させる。
【０１３７】
そして、１フレーム分のＷＡのキューイングが完了した時点でそれぞれ独立に、読み出し制御手段３２ｄ−１のユニキャスト用キューＱ４−１及びマルチキャスト用キューＱ５−１へ組立て情報を送信する。
【０１３８】
ユニキャスト用キューＱ４−１は、組立て情報を受信すると、ＷＡチェーンをＲＡとして、パケットバッファ３２ａ−１へ送信する。また、このＲＡを読み出し情報として書き込み制御手段３２ｂ−１へ送信する。
【０１３９】
一方、マルチキャスト用キューＱ５−１は、組立て情報を受信すると、ループバック手段３３からのバックプレッシャ通知がない場合に、ＷＡチェーンをＲＡとして、パケットバッファ３２ａ−１へ送信する。また、このＲＡを読み出し情報として書き込み制御手段３２ｂ−１へ送信する。
【０１４０】
パケットバッファ３２ａ−１は、ユニキャスト用キューＱ４−１から受信したＲＡにしたがって、パケットの読み出しを行い、ループバック手段３３へパケットとループバック情報を送信する。さらに、マルチキャスト用キューＱ５−１から受信したＲＡにしたがって、パケットの読み出しを行い、ループバック手段３３へパケットとループバック情報を送信する。
【０１４１】
書き込み制御手段３２ｂ−１では、読み出し情報を受信すると、１フレーム分のパケットの回線側出力及びループバック側出力のそれぞれに対するスケジューリング制御が完了したものとして、該当するＲＡに対応するＷＡの解放を行う。そして、空きアドレスキューＱ１−１、Ｑ１−２のＷＡチェーンを更新する。
【０１４２】
以上説明したように、変形例であるスケジューリング処理手段３２−１では、ユニキャスト用キューとマルチキャスト用キューとを独立に制御する構成とした。これにより、図１１で上述したスケジューリング処理手段３２のようなユニキャスト用キューとマルチキャスト用キューとを連携して制御した場合に比べて、処理の複雑さがなくなり、バッファ量は多くなるが処理を簡易に行うことが可能になる。
【０１４３】
次に通信システム５（通信制御部５とする）を多段接続して大規模スイッチを構成した多段スイッチシステムについて説明する。図２１は多段スイッチシステムの構成を示す図である。図中、ＩＮＦ部は、入力回線インタフェース部１または出力回線インタフェース部３に対応し、ＢＵＦ部（バッファ部）は、入力バッファ４１または出力バッファ４２に対応し、Ｎ×Ｎ＿ＳＷは、入力／出力がＮ回線のスイッチ部２に対応する。ただし、このＢＵＦ部には、マルチキャスト制御を行う機能を持たせてある。
【０１４４】
多段スイッチシステム６０ａは、通信制御部５を伝送媒体で複数接続した大規模スイッチシステムである。図の例では、３段構成となっており、各段の通信制御部５の台数がＭ台あるため、１段目の回線数はＭ×Ｎ本、３段目の回線数はＮ×Ｍ本である。
【０１４５】
このような構成では、２段目と３段目の入力側のＩＮＦ部において、各々受信したパケットに対してマルチキャスト情報（マルチキャスト識別情報及びマルチキャスト方路情報を含む）の付与を行う。そして、マルチキャスト情報が付与されたマルチキャストパケットは、スイッチングされて、対応する出回線へコピーされて出力される。
【０１４６】
例えば、入回線ｉＨＷ＃１から入力されたパケットを、グループＧａの出回線ｏＨＷ＃１Ａ、ｏＨＷ＃２Ａ、ｏＨＷ＃３Ａに出力させる場合には、２段目でマルチキャストを行うことで、コピーされたパケットがｏＨＷ＃１Ａ、ｏＨＷ＃２Ａ、ｏＨＷ＃３Ａから出力される。
【０１４７】
また、入回線ｉＨＷ＃１から入力されたパケットを、グループＧｂの出回線ｏＨＷ＃１Ｂ、ｏＨＷ＃２Ｂ、ｏＨＷ＃３Ｂに出力させる場合には、２段目でのマルチキャストは必要なく、３段目でマルチキャストを行うことで、コピーされたパケットがｏＨＷ＃１Ｂ、ｏＨＷ＃２Ｂ、ｏＨＷ＃３Ｂから出力される。
【０１４８】
次に多段スイッチシステムの変形例について説明する。図２２は多段スイッチシステムの変形例の構成を示す図である。多段スイッチシステム６０ｂは、入回線／出回線側のみにＩＮＦ部を持ち、ＢＵＦ部を介してスイッチ部が多段（図の例は３段）接続された構成となっている。
【０１４９】
多段スイッチシステム６０ｂは、ＩＮＦマルチキャスト及ＢＵＦマルチキャストを行う。ＩＮＦマルチキャストとは、ＩＮＦ部で行う上記で説明してきたマルチキャストのことである。ＢＵＦマルチキャストとは、多段スイッチシステム６０ｂでのＢＵＦ部で行うマルチキャストのことである。
【０１５０】
図２３はマルチキャスト設定テーブルを示す図である。マルチキャスト設定テーブルＴ４は、ＰＩＤ毎に、ＩＮＦマルチキャストを行うか否かを示す識別子（ＵＥＮと呼ぶ）と、ＢＵＦマルチキャストを行うか否かを示す識別子（ＵＳＰと呼ぶ）と、ループバックを行うか否かを示す識別子（ＤＥＮと呼ぶ）と、の項目から構成される。
【０１５１】
ここで、ＵＥＮ＝１のときはＩＮＦマルチキャストが実行される。ＵＳＰ＝１のときはＢＵＦマルチキャストが実行される。また、ＤＥＮ＝１のときはループバックが実行される。ただし、ＤＥＮの識別子情報は、ＢＵＦマルチキャスト対象のパケットに対して設定される。そして、これらの識別子の値は、上位からのソフトウェア指示で設定される。
【０１５２】
図２４は多段スイッチシステム６０ｂの動作の一例を示す図である。
〔Ｓ１０〕ＩＮＦ部５ａは、入回線ｉＨＷ＃１から入力したパケットを受信する。そして、このパケットがマルチキャストすべきパケットである場合、このパケットのＰＩＤにもとづいて、マルチキャスト設定テーブルＴ４を参照し、ＩＮＦマルチキャストまたはＢＵＦマルチキャストのいずれを行うのかを判断する。
【０１５３】
ＩＮＦマルチキャストを行う場合には（ＵＥＮ＝１）、パケットにマルチキャスト方路情報及びタグを付与し、さらにマルチキャスト識別情報としてＩＮＦマルチキャストである旨を示す情報を付与して転送する。
【０１５４】
一方、ＢＵＦマルチキャストを行う場合には（ＵＳＰ＝１）、ＩＮＦ部５ａでは、ＢＵＦ部４ａでマルチキャスト方路情報等を付与するための空き領域の確保のみ行い、マルチキャスト方路情報は付与しない。そして、マルチキャスト識別情報としてＢＵＦマルチキャストである旨を示す情報を付与して転送する。
〔Ｓ１１〕ＢＵＦ部４ａは、ＩＮＦ部５ａからマルチキャストパケットを受信すると、マルチキャスト識別情報からこのパケットがＢＵＦマルチキャスト対象であることを認識したとする。すると、マルチキャスト方路情報を設定して、ＢＵＦ部４ａからマルチキャストを行う（図では２方路から転送されている）。
【０１５５】
なお、マルチキャストは１段目で一括して行うのではなく、２、３段目で分散して行うことにより、各段でのコピーによるスループットの劣化を抑制してもよい。
【０１５６】
また、マルチキャスト識別情報からＩＮＦマルチキャストと認識した場合、コピーはせずに、ユニキャストパケットとして、タグを参照してスイッチングを行って転送する。
〔Ｓ１２〕ＩＮＦ部５ｂ、５ｃは、転送されてきたパケットを受信すると、マルチキャスト識別情報を参照して、ＢＵＦマルチキャストされたパケットであることを認識する。そして、ＩＮＦ部５ｂ、５ｃは、マルチキャスト設定テーブルＴ４を参照し、このパケットをループバックすべきか否かの判断を行う。
【０１５７】
ここで、ＤＥＮ＝１と設定されているものとすると、ＩＮＦ部５ｂ、５ｃは、パケットをそれぞれ出回線ｏＨＷ＃１ａ、１ｂから出力すると同時に、折り返し転送として、タグを付与してループバックする。さらに、ここでは、マルチキャスト識別情報をＩＮＦマルチキャストに変換する。なお、ＤＥＮ＝０の場合には、出回線ｏＨＷ＃１ａ、１ｂへ出力のみ行い、ループバックは行わない。
【０１５８】
一方、ＩＮＦ部５ｂ、５ｃは、転送されてきたパケットを受信して、マルチキャスト識別情報から、ＩＮＦマルチキャストあることを認識した場合、マルチキャスト方路情報を参照し、自回線以外のビットが立っていたら（ｏＨＷ＃１ａ、１ｂ以外の回線にビットが立っていたら）、タグを付与してループバック処理を行い、折り返して転送する。
〔Ｓ１３〕ＢＵＦ部４ｂ、４ｃは、ループバックされたパケットを受信すると、マルチキャスト識別情報からＩＮＦマルチキャストであることを認識し、ユニキャストと同様にタグを付与して転送する。なお、マルチキャスト識別情報がＢＵＦマルチキャストであれば、ＢＵＦ部４ｂ、４ｃでマルチキャストされることになる。
〔Ｓ１４〕ルーティングの一方の側のＢＵＦ部４ｄ、４ｅは、マルチキャスト識別情報によらず、受信したパケットをユニキャストと同様にタグを付与して転送し、パケットは回線ｏＨＷ＃１ｃから出力される。
【０１５９】
また、他方のルーティング側のＢＵＦ部４ｆ、４ｇは、マルチキャスト識別情報によらず、受信したパケットをユニキャストと同様にタグを付与して転送する。
〔Ｓ１５〕ＩＮＦ部５ｄは、ループバックされてきたパケットに対して、ステップＳ１２と同様な処理行い、パケットを回線ｏＨＷ＃１ｄから出力すると同時に、折り返しが必要な場合にはループバック処理を行う。以降同様にしてパケットのルーティング制御を行う。
【０１６０】
このように、多段スイッチシステムでは、通信制御部５を多段に接続して、上記のようなルーティング制御を行う構成とした。これにより、大規模なスイッチング制御及びマルチキャスト制御を高速に行うことが可能になる。
【０１６１】
（付記１） パケットのルーティングを行うスイッチ装置において、
パケット内に設けられた、出力方路情報を含むタグにもとづいて、パケットのセルフルーティングを行うマトリクススイッチと、
前記マトリクススイッチのＮ個の出力ポートに対応して配置したＮ：１のセレクタと、前記セレクタが信号選択を行うためのセレクト情報を保持する設定レジスタと、から構成されるパケットコピー部と、
を有することを特徴とするスイッチ装置。
【０１６２】
（付記２） 第１の系と第２の系の両系から入力したパケットに対し、いずれか一方の系のパケットのルーティング及びパケットコピーの処理を行なって、前記第１の系と前記第２の系の両系から、処理後のパケットを出力するＡＰＳ制御または装置二重化制御を行うことを特徴とする付記１記載のスイッチ装置。
【０１６３】
（付記３）パケットのルーティング及びパケットコピーを行なって、通常の出力方路の他に、試験機へつながる方路にもパケットを出力するＳＮＯＰ制御を行うことを特徴とする付記１記載のスイッチ装置。
【０１６４】
（付記４） パケット通信を行う通信装置において、
入力した可変長のフレームを固定長の複数のパケットに分割し、フレームのマルチキャストを行う場合には、先頭パケットのみに、マルチキャストを行う旨のマルチキャスト識別情報を、マルチキャスト情報として付与するマルチキャスト情報付与手段と、入力回線側からのパケットまたはループバックされたパケットのいずれかを選択するパケット選択手段と、選択されたパケットの前記マルチキャスト識別情報を認識して出力方路を検索し、出力方路情報を含むタグの変換を行うタグ変換手段と、から構成される入力回線インタフェース部と、
パケットを格納するパケットバッファに対し、フレーム連続性を保証するスケジューリングを行って、パケットの書き込み及び読み出しを行うスケジューリング処理手段と、前記パケットバッファから読み出されたパケットを、前記入力回線インタフェース部へループバックするループバック手段と、パケットを結合してフレームを生成し、該当する出力方路から出力するパケット結合手段と、から構成される出力回線インタフェース部と、
を有することを特徴とする通信装置。
【０１６５】
（付記５） 多数の回線を収容して、通信制御を行う通信システムにおいて、
入力した可変長のフレームを固定長の複数のパケットに分割し、フレームのマルチキャストを行う場合には、先頭パケットのみに、マルチキャストを行う旨のマルチキャスト識別情報を、マルチキャスト情報として付与するマルチキャスト情報付与手段と、入力回線側からのパケットまたはループバックされたパケットのいずれかを選択するパケット選択手段と、選択されたパケットの前記マルチキャスト識別情報を認識して出力方路を検索し、出力方路情報を含むタグの変換を行うタグ変換手段と、から構成される入力回線インタフェース部と、
前記タグにもとづいて、パケットのセルフルーティングを行うマトリクススイッチと、前記マトリクススイッチのＮ個の出力ポートに対応して配置したＮ：１のセレクタ及び前記セレクタが信号選択を行うためのセレクト情報を保持する設定レジスタを含むパケットコピー部と、から構成されるスイッチ部と、
前記スイッチ部から出力されたパケットを格納するパケットバッファに対し、フレーム連続性を保証するスケジューリングを行って、パケットの書き込み及び読み出しを行うスケジューリング処理手段と、前記パケットバッファから読み出されたパケットを、前記入力回線インタフェース部へループバックするループバック手段と、パケットを結合してフレームを生成し、該当する出力方路から出力するパケット結合手段と、から構成される出力回線インタフェース部と、
を有することを特徴とする通信システム。
【０１６６】
（付記６） 前記タグ変換手段は、前記マルチキャスト識別情報を認識して出力方路を検索する際、自回線番号以降の最若番の回線番号から順番に検索を始めて、最後に前記自回線番号を検索することを特徴とする付記５記載の通信システム。
【０１６７】
（付記７） 前記マルチキャスト情報付与手段は、先頭パケットのみに、マルチキャストすべき方路が示されたマルチキャスト方路情報を、前記マルチキャスト情報として、マルチキャスト元で付与することを特徴とする付記５記載の通信システム。
【０１６８】
（付記８） 前記マルチキャスト情報付与手段は、前記マルチキャスト方路情報を付与する際は、誤り訂正符号を付与することを特徴とする付記７記載の通信システム。
【０１６９】
（付記９） 前記タグ変換手段は、前記マルチキャスト方路情報を持つパケット転送に対しては、出力方路の検索をせずに、前記マルチキャスト方路情報にしたがってタグ変換を行うことを特徴とする付記７記載の通信システム。
【０１７０】
（付記１０） 前記スケジューリング処理手段は、パケットバッファと、ユニキャスト用キューと、マルチキャスト用キューとを有し、ユニキャストパケットとマルチキャストパケットに対して、前記ユニキャスト用キュー及び前記マルチキャスト用キューが連携した制御を行って、前記パケットバッファのアドレスを共用して、前記スケジューリング処理を行うことを特徴とする付記５記載の通信システム。
【０１７１】
（付記１１） 前記スケジューリング処理手段は、ループバック用に読み出した読み出しアドレスを、再度書き込みアドレスとして、キュー内に前記書き込みアドレスのチェーンを形成することを特徴とする付記１０記載の通信システム。
【０１７２】
（付記１２） 前記スケジューリング処理手段は、パケットバッファと、ユニキャスト用キューと、マルチキャスト用キューとを有し、ユニキャストパケットとマルチキャストパケットに対して、前記ユニキャスト用キュー及び前記マルチキャスト用キューが独立した制御を行って、前記パケットバッファのアドレスを個別に用いて、前記スケジューリング処理を行うことを特徴とする付記５記載の通信システム。
【０１７３】
（付記１３） 前記スケジューリング処理手段は、ＱＯＳ毎に前記スケジューリング処理を行うことを特徴とする付記５記載の通信システム。
（付記１４） 前記ループバック手段は、ループバックすべきパケットを格納するメモリを有し、前記メモリがｆｕｌｌ状態の時には、前記ｆｕｌｌ状態であることを通知する信号を、前記スケジューリング処理手段へ送信することを特徴とする付記５記載の通信システム。
【０１７４】
（付記１５） 前記パケット選択手段は、入力回線側からのパケットまたはループバックされたパケットのいずれかを選択する際に、フレーム単位での調停制御を行うことを特徴とする付記５記載の通信システム。
【０１７５】
（付記１６） 障害が検出された場合には、マルチキャスト方路情報の対応するビット情報をディセーブルにし、障害発生した回線へのパケット転送を停止するパケット転送停止手段をさらに有することを特徴とする付記５記載の通信システム。
【０１７６】
（付記１７） 前記入力回線インタフェース部は、マルチキャストツリーの変更要求時に、フレーム逆順発生を防止するフレーム順序保証制御手段をさらに有し、前記フレーム順序保証制御手段は、フレームのルーティング制御間隔であるマルチキャスト情報参照間隔時間をｔｒｅｆ、マルチキャスト変更要求時間をｔｃ、回線削減数をＫ、１回線当たりのループバック時間をｔｌｏｏｐとした場合に、以下の算出式、
ｔｒｅｆ＞（ｔｃ＋Ｋ×ｔｌｏｏｐ）
を満たさない場合には、フレーム逆順が生じる可能性ありとして、変更要求前のマルチキャスト方路情報にもとづいてルーティング制御を行い、満たす場合には、変更要求後のマルチキャスト方路情報にもとづいてルーティング制御を行うことを特徴とする付記５記載の通信システム。
【０１７７】
（付記１８） 前記フレーム順序保証制御手段は、前記算出式が満たされるまで、変更要求前のマルチキャスト方路情報にもとづくルーティング制御として、前記マルチキャストツリーから抜けた回線に、ダミーとしてのフレームを転送することで、フレーム逆順発生を防止することを特徴とする付記１７記載の通信システム。
【０１７８】
（付記１９） 前記フレーム順序保証制御手段は、前記算出式が満たされる場合にのみ、前記マルチキャストツリーの変更要求を受け付けて、変更要求後のマルチキャスト方路情報にもとづいてルーティング制御を行うことで、フレーム逆順発生を防止することを特徴とする付記１７記載の通信システム。
【０１７９】
（付記２０） 多数の回線を収容して、通信制御を行う多段スイッチシステムにおいて、
入力した可変長のフレームを固定長の複数のパケットに分割し、フレームのマルチキャストを行う場合には、先頭パケットのみに、マルチキャストを行う旨のマルチキャスト識別情報を付与するマルチキャスト情報付与手段と、入力回線側からのパケットまたはループバックされたパケットのいずれかを選択するパケット選択手段と、選択されたパケットの前記マルチキャスト識別情報を認識して出力方路を検索し、出力方路情報を含むタグの変換を行うタグ変換手段と、から構成される入力回線インタフェース部と、前記タグにもとづいて、パケットのセルフルーティングを行うマトリクススイッチと、前記マトリクススイッチのＮ個の出力ポートに対応して配置したＮ：１のセレクタ及び前記セレクタが信号選択を行うためのセレクト情報を保持する設定レジスタを含むパケットコピー部と、から構成されるスイッチ部と、前記スイッチ部から出力されたパケットを格納するパケットバッファに対し、フレーム連続性を保証するスケジューリングを行って、パケットの書き込み及び読み出しを行うスケジューリング処理手段と、前記パケットバッファから読み出されたパケットを、前記入力回線インタフェース部へループバックするループバック手段と、パケットを結合してフレームを生成し、該当する出力方路から出力するパケット結合手段と、から構成される出力回線インタフェース部と、から構成される通信制御部と、
前記通信制御部を多段に接続する伝送媒体と、
を有することを特徴とする多段スイッチシステム。
【０１８０】
（付記２１） 前記通信制御部は、スイッチング前またはスイッチング後のパケットのバッファリング制御及びマルチキャスト制御を行うバッファ部をさらに有することを特徴とする付記２０記載の多段スイッチシステム。
【０１８１】
（付記２２） 前記通信制御部は、前記入力回線インタフェース部及び前記出力回線インタフェース部を用いてのマルチキャストであるＩＮＦマルチキャスト、または前記バッファ部を用いてのマルチキャストであるＢＵＦマルチキャストの少なくとも一方のマルチキャストを行うことを特徴とする付記２１記載の多段スイッチシステム。
【０１８２】
【発明の効果】
以上説明したように、大規模なルーティングテーブルなどを用意することなく、大容量で高速なルーティングが可能になり、かつ効率のよい高品質なマルチキャストを行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 スイッチ装置の原理図である。
【図２】 Per−Line収容時のＡＰＳを示す図である。
【図３】 Multi−Line収容時のＡＰＳを示す図である。
【図４】 装置二重化制御を示す図である。
【図５】 ＳＮＯＰを示す図である。
【図６】 通信システムの構成を示す図である。
【図７】 入力／出力回線インタフェース部の構成を示す図である。
【図８】 マルチキャスト情報付与手段の構成を示す図である。
【図９】 タグ変換の様子を示す図である。
【図１０】 ヘッダ抽出手段の動作手順を示すフローチャートである。
【図１１】 スケジューリング処理手段の構成を示す図である。
【図１２】 ループバック手段の構成を示す図である。
【図１３】 パケット選択手段の構成を示す図である。
【図１４】 再帰マルチキャストの一例を示す図である。
【図１５】 フレームの逆順発生を示す図である。
【図１６】 フレームの逆順発生を防止したフレーム転送を示す図である。
【図１７】 フレーム順序保証制御を説明するための図である。
【図１８】 フレーム順序保証制御を説明するための図である。
【図１９】 時間管理テーブル及び時刻設定レジスタを示す図である。
【図２０】 スケジューリング処理手段の他の実施の形態を示す図である。
【図２１】 多段スイッチシステムの構成を示す図である。
【図２２】 多段スイッチシステムの変形例の構成を示す図である。
【図２３】 マルチキャスト設定テーブルを示す図である。
【図２４】 多段スイッチシステムの動作の一例を示す図である。
【符号の説明】
２ スイッチ装置
２０ パケットコピー部
２１ マトリクススイッチ
２２−１〜２２−ｎ セレクタ
２３−１〜２３−ｎ 設定レジスタ
Claims (5)
- 入力した可変長のフレームを固定長の複数のパケットに分割し、フレームのマルチキャストを行う場合には、先頭パケットのみに、マルチキャストを行う旨のマルチキャスト識別情報を、マルチキャスト情報として付与するマルチキャスト情報付与手段と、入力回線側からのパケットまたはループバックされたパケットのいずれかを選択するパケット選択手段と、選択されたパケットの前記マルチキャスト識別情報を認識して出力方路を検索し、出力方路情報を含むタグの変換を行うタグ変換手段と、を含む入力回線インタフェース部と、
前記タグにもとづいて、パケットのセルフルーティングを行うマトリクススイッチと、前記マトリクススイッチのＮ個の出力ポートに対応して配置したＮ：１のセレクタ及び前記セレクタが信号選択を行うためのセレクト情報を保持する設定レジスタを含むパケットコピー部と、を含むスイッチ部と、
前記スイッチ部から出力されたパケットを格納するパケットバッファに対し、フレーム連続性を保証するスケジューリングを行って、パケットの書き込み及び読み出しを行うスケジューリング処理手段と、前記パケットバッファから読み出されたパケットを、前記入力回線インタフェース部へループバックするループバック手段と、パケットを結合してフレームを生成し、該当する出力方路から出力するパケット結合手段と、を含む出力回線インタフェース部と、
を備え、
前記スケジューリング処理手段は、前記パケットバッファに対して書き込みアドレスを発生してパケットを格納し、前記書き込みアドレスのアドレスチェーンを形成し、１フレーム分の前記アドレスのチェーンを読み出しアドレスに使用して、前記パケットバッファから１フレーム分のパケットを読み出す、
ことを特徴とする通信システム。 - 入力した可変長のフレームを固定長の複数のパケットに分割し、フレームのマルチキャストを行う場合には、先頭パケットのみに、マルチキャストを行う旨のマルチキャスト識別情報を、マルチキャスト情報として付与するマルチキャスト情報付与手段と、入力回線側からのパケットまたはループバックされたパケットのいずれかを選択するパケット選択手段と、選択されたパケットの前記マルチキャスト識別情報を認識して出力方路を検索し、出力方路情報を含むタグの変換を行うタグ変換手段と、を含む入力回線インタフェース部と、
前記タグにもとづいて、パケットのセルフルーティングを行うマトリクススイッチと、前記マトリクススイッチのＮ個の出力ポートに対応して配置したＮ：１のセレクタ及び前記セレクタが信号選択を行うためのセレクト情報を保持する設定レジスタを含むパケットコピー部と、を含むスイッチ部と、
前記スイッチ部から出力されたパケットを格納するパケットバッファに対し、フレーム連続性を保証するスケジューリングを行って、パケットの書き込み及び読み出しを行うスケジューリング処理手段と、前記パケットバッファから読み出されたパケットを、前記入力回線インタフェース部へループバックするループバック手段と、パケットを結合してフレームを生成し、該当する出力方路から出力するパケット結合手段と、を含む出力回線インタフェース部と、
を備え、
前記入力回線インタフェース部は、マルチキャストツリーの変更要求時に、フレーム逆順発生を防止するフレーム順序保証制御手段をさらに有し、前記フレーム順序保証制御手段は、フレームのルーティング制御間隔であるマルチキャスト情報参照間隔時間をｔｒｅｆ、マルチキャスト変更要求時間をｔｃ、回線削減数をＫ、１回線当たりのループバック時間をｔｌｏｏｐとした場合に、以下の算出式、
ｔｒｅｆ＞（ｔｃ＋Ｋ×ｔｌｏｏｐ）
を満たさない場合には、フレーム逆順が生じる可能性ありとして、変更要求前のマルチキャスト方路情報にもとづいてルーティング制御を行い、満たす場合には、変更要求後のマルチキャスト方路情報にもとづいてルーティング制御を行う、
ことを特徴とする通信システム。 - 前記フレーム順序保証制御手段は、前記算出式が満たされるまで、変更要求前のマルチキャスト方路情報にもとづくルーティング制御として、前記マルチキャストツリーから抜けた回線に、ダミーとしてのフレームを転送することで、フレーム逆順発生を防止することを特徴とする請求項２記載の通信システム。
- 前記フレーム順序保証制御手段は、前記算出式が満たされる場合にのみ、前記マルチキャストツリーの変更要求を受け付けて、変更要求後のマルチキャスト方路情報にもとづいてルーティング制御を行うことで、フレーム逆順発生を防止することを特徴とする請求項２記載の通信システム。
- 入力した可変長のフレームを固定長の複数のパケットに分割し、フレームのマルチキャストを行う場合には、先頭パケットのみに、マルチキャストを行う旨のマルチキャスト識別情報を、マルチキャスト情報として付与するマルチキャスト情報付与手段と、入力回線側からのパケットまたはループバックされたパケットのいずれかを選択するパケット選択手段と、選択されたパケットの前記マルチキャスト識別情報を認識して出力方路を検索し、出力方路情報を含むタグの変換を行うタグ変換手段と、を含む入力回線インタフェース部と、
前記タグにもとづいて、パケットのセルフルーティングを行うマトリクススイッチと、前記マトリクススイッチのＮ個の出力ポートに対応して配置したＮ：１のセレクタ及び前記セレクタが信号選択を行うためのセレクト情報を保持する設定レジスタを含むパケットコピー部と、を含むスイッチ部と、
前記スイッチ部から出力されたパケットを格納するパケットバッファに対し、フレーム連続性を保証するスケジューリングを行って、パケットの書き込み及び読み出しを行うスケジューリング処理手段と、前記パケットバッファから読み出されたパケットを、前記入力回線インタフェース部へループバックするループバック手段と、パケットを結合してフレームを生成し、該当する出力方路から出力するパケット結合手段と、を含む出力回線インタフェース部と、
を備え、
前記タグ変換手段は、前記マルチキャスト識別情報を認識して出力方路を検索する際、自回線番号以降の最若番の回線番号から順番に検索を始めて、最後に前記自回線番号を検索する、
ことを特徴とする通信システム。
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