JPH0276436A

JPH0276436A - 同報パケットスイッチ

Info

Publication number: JPH0276436A
Application number: JP63230339A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Suzuki; 洋鈴木
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-09-13
Filing date: 1988-09-13
Publication date: 1990-03-15

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）本発明は効率的な同報パケットスイッチの構成技術に関
する。

（従来の技術）従来の高速パケットスイッチにおける同報制御に関する
論文として、 ■１９８６年ＩＥＥＥ　Ｉｎｆｏｃｏｍ　’８６におい
てＪ、　Ｓ、　Ｔｕｒｎｅｒが発表した”Ｄｅｓｉｇｎ
　ｏｆ　ａ　Ｂｒｏａｄｃａｓｔ　Ｐａｃｈｅｔ　Ｎｅ
ｔｗｏｒｋ”■１９羽年４月ＩＥＥＥ　Ｉｎｆｏｃｏｍ
　’８８においてに、　Ｙ、　Ｅｎｇ他が発表した”Ｍ
ｕｌｔｉｃａｓｔ　ａｎｄ　Ｂｒｏａｄｃａｓｔ　５ｅ
ｒｖｉｃｅ　ｉｎ　ａＫｎｏｃｋｏｕｔ　５ｗ１ｔｃｈ
” ■１９８８年７月電子情報通信学会交換研究会５ＳＥ８
８−５６に遠藤らにより発表されたｒＡＴＭ交換アーキ
テクチャの一提案」 ■１９８７年電子情報通信学会オフィスシステム研究会
０８８７−２４にて加藤らにより発表された「広帯域ｌ
５ＤＮにおけるテレコンファレンス方式の検討］などが
代表的である。

この中で文献■はパケットスイッチの前段にて同報パケ
ットをコピーするものである。つまり、１：Ｍの同報の
場合１つのパケットがスイッチの前段（この論文中では
［コピーネットワークＪ）においてＭ個複製され、スイ
ッチの任意のＭ個の入力線へ並列に入力される。しかし
ながら、この方式では１つのパケットをスイッチに入る
前に複数個コピーするため、当然のことながらスイッチ
（この論文中では「ルーティングネットワーク」）に対
する負荷の大きさが、に２Ｍの同報の場合、Ｍ倍になっ
てしまう。

このＭ倍の負荷が、スイッチ全体に加わると、他の同報
パケットとスイッチ内で衝突を起こしたり、同報すべき
出線のみならず、スイッチ内部で同報パケットが通過す
るすべてのバッファへ負荷が加わるためスイッチが非常
に輻快しやすくなる。

もともと文献■のスイッチは高負荷時に輻快を起こしや
すいため、同報数Ｍの大きい同報呼を多く収容すること
は困難となるという問題が生ずる。これは本質的にスイ
ッチの前段でパケットのコピーを行った所に原因がある
。

文献■、■、■ではこれに対して、スイッチの内部でパ
ケットのコピーを行うような方式を提案している。

文献■及び■はまず複数の入線からのパケットを一度集
線してメモリに格納し、その後パケットのコピー動作を
行う方式を提案している。文献■では集線装置をマルチ
キャストモジュールと呼び、このモジュールの中のシェ
アードアウドプツトバッファに同報パケットを格納して
いる。文献■では一度時分割多重集線を行って、共有メ
モリの中の同報パケット用待ち行列に同報パケットを格
納している。そしてこれらのメモリからの出力時に複数
の出線へパケットを同報する。文献■では、ブロードギ
ヤストバスを用いており文献■は、時分割多重分離装置
を用いている。この文献■■の方式を第２図でより詳し
く説明する。文献■■は１：１接続のパケット通信を主
体に取り扱い、さらに１：Ｍの同報パケットスイッチ機
能が付加されているものである。第２図はそれらのうち
付加された同報パケットスイッチ部だけを示すものであ
り、文献■の同報方式の原理を示す。文献■との違いは
時分割多重のかわりにコンセントレータによる集線を行
っている点と、出線での同報フィルタ用のテーブルが、
各出線に分散して配置されている点であるが、１度メモ
リに格納後同報する点では原理的には本図と同じ動作と
なる。入線２０１〜２０３で入力されたパケットは時分
割多重部２０４で時分割多重されてメモリ２０５に格納
される。

メモリから読み出しの際に同報制御が行われる。

パケットは分岐装置２０６によってすべての出線ヘコピ
ーされる。その時所望の出線だけに出力されるためのフ
ィルタリング制御が行われる。これはテーブル２０８に
より実現される。各パケットは呼の識別番号を有する。

信号線２０７により識別番号が読みとられる。テーブル
２０８は各呼の識別番号に対してどの出線にパケットを
出力すべきか否かをビットマツプの形で保持するもので
ある。例えば出線（１，２，・・・、Ｎ）に対しく１，
０．・・・、１）とある場合、１が出力する、０が出力
しないに対応し、出線２には出力せず、出線１と、Ｎに
出力することを意味する。２０７で読みとられた識別番
号によりこの同報すべき出線を知る。この結果を制御線
２０９〜２１１でゲート２１２〜２１４へ通知する。ゲ
ート２１２〜２１４は２０６で全出線２１５〜２１７に
コピーされたパケットを所望の出線のみに出力するもの
である。さて、ここでこのメモリ２０５からのパケット
の出力速度は出線の速度Ｖに等しくなる。メモリから速
度Ｖでパケットが１つ読出される時間を単位時間とする
。ここで同報呼の平均同報数をＭとする。つまり入線か
ら入力された１つのパケットは出線ではＭ個のパケット
となって出力される。ここで出線における同報トラヒッ
クの回線利用率をｐＢとし、出線数をＮとすると、メモ
リ２０５には単位時間平均ｐＢＸＮＩＭコのパケットが
書込まれる。しかし単位時間にメモリから１つしかパケ
ットは読みだされないのでｐＢＸＮ×−≦１Ｍが成り立たなくてはいけない。つまりｐＢ≦− となり、同報トラヒックのスループット制限を与えてい
る。直感的には、メモリ２０５から１つのパケットがＭ
個の出線ヘコピーされている間、残りＮ−Ｍ個の出線に
はパケットが出力されない状況が起きることによってい
る。このような現象は一度メモリ２０５に集線を行って
からパケットの同報を行なおうとする点に本質的原因が
ある。従って１＝１通信トラヒックに比べ同報トラヒッ
クが少ない（ｐＢが小さい）か、同報数の多い場合（Ｍ
が大きい）にしかこのスイッチは使えないという問題が
ある。さて文献■ではテーブル２０８は各出線毎に分散
して（文献ではファーストアドレスフィルタ）設置され
、出線２１５の後段にさらにバッファが設置されてるが
、本質的には上記の問題点は残っている。文献■記載の
方式は文献■のスイッチ内輻快や、文献■■のようなス
ループットの制限は全くないがハードウェア量に問題が
ある。この方式を第３図に示す。入線３０１〜３０３か
ら入力されたパケットは各入線においてテーブル３２１
〜３２３にアクセスする。テーブル３２１〜３２３は第
２図のテーブル２０８と同じ機能をもつもので、パケッ
ト識別番号を３２４〜３２６から入力されると、各パケ
ットをどの出線に出力すべきかというビットマツプを３
２７〜３２９で出力する。このビットマツプをもとに各
パケットは各出線３１１〜３１３に対応するゲート３４
１〜３４９を介してメモリ３５１〜３５９に格納される
。例えば入線３０１から入力されたパケットはテーブル
３２１の（１０・・・１）により、出線３１１と３１３
に出力されるべくゲート３４１．３４３を開けてメモリ
３５１と３５３に同時格納される。各出線では入線毎の
メモリをポーリングしてパケットを出力する。例えば出
線３１１はメモリ３５１．３５４．３５７をサーチする
。さて本方式はこのように制御が簡単である反面法のよ
うな問題をもつ。入線出線の数をＮとするテーブル３２
１〜３２３はそれぞれビット幅はＮであり、テーブル数
はＮ個必要となる。従ってテーブルを構成するメモリ容
量はＮ２に比例して大きくなってしまう。

又、メモリ３５１〜３５９の数と同様Ｎ２に比例する。

すなわちハードウェア量がきわめて大きい。次にテーブ
ル３２１〜３２３が分散しているため同報のためのテー
ブル管理が、ＣＰＵ３３２にとっては複雑化する。

ＣＰＵはバス３３０を用いてＮ個のテーブルを管理する
必要があり、テーブルの更新に時間がかがる。

（発明が解決しようとする課題）このように、従来技術による同報パケットスイッチはｌ）内部輻較が起きる２）同報トラヒックのスループットの制限がある３）ハ
ードウェア規模が大きくテーブル管理が行いにくい。

等の問題点を有する。本発明は上記のどの問題点も生じ
ない効率的かつハードウェア規模が小さくテーブル管理
も容易でしかも単純な方法で同報パケットスイッチを実
現する方法を与えるものである。

（問題点を解決する手段）複数の入線と複数の出線を有し、該−つの入線からのパ
ケットを該パケットの識別情報にもとづき該出線のうち
いづれか複数へ出力する同報パケットスイッチであり、
該パケットスイッチは、複数の入線からのパケット信号
ならびに該パケットの識別情報を時分割多重する手段と
、該時分割多重されたパケット信号を全ての出線へ同報
する手段と、該同報されたパケット信号を格納し、該出
線へ出力するための第一のメモリ手段を各出線毎に有し
、かつ、各パケットの該識別情報に対応して、該複数の
出線の各々に該パケットを出力すべきか否かという情報
を保持する第二のメモリ手段と、前記時分割多重された
前記識別情報から、該第二のメモリに保持された前記複
数の出線の各々が該識別情報をもつ該パケットを出力す
べきか否かという前記情報を読み出す手段と、該読み出
された情報に従って、該パケットを前記第一のメモリ手
段に格納するか否かを制御する手段とを有する事を特徴
とする同報パケットスイッチを構成することにより、制
御が単純でありしかも効率的に同報が行なえるパケット
スイッチを提供するものである。

（作用）本発明では、スイッチの内部で同報を行うためスイッチ
の負荷は純粋に同報パケットが出力される出線だけにか
かる。従ってスイッチの輻快は起きず、又、同報パケッ
トが他のパケットへ与える影響はない。

又本発明では入力されたパケットを時分割多重しその後
、同報制御を行って、出力すべき出線においてメモリで
バッファリングを行う。つまり同報パケットをメモリへ
集中して格納せず出線毎に分散してメモリへ入力する。

従って従来例のように出線での同報トラヒック量ｐＢや
同報数Ｍに制限はない。つまり同報専用のスイッチとし
ても使用できる。又制御テーブルはすべての入線によっ
て時間分割されているので１つに集中できる。従ってテ
ーブルのハード量も少なく、ＣＰＵによる管理も一括化
できている。同報テーブルのアクセス速度は当然文献■
に比べＮ倍となる。しかしパケット長をＬとすると入線
速度ＶとしてＶＸＮ几の速度で行えばよいことを利用し
ており同報テーブル速度ネックにはならない。

（実施例）本発明の実施例を第１図に示す。入線１０１〜１０３か
ら入力されるパケットは時分割多重部１０４で多重され
る。ここで入線速度Ｖならば時分割多重部の速度はＮＸ
Ｖ（入線数；Ｎ）となる。このようにして入力されるパ
ケットのフォーマット例を第４図に示す。パケッ　ト４
０はヘッダにＶＣＩ（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｃｈａｎｎｅｌ
Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）と呼ばれるパケット識別番号４
２とデータ部４１から成る。時分割多重されたパケット
はバス１０５で全出線１３１〜１３３に同報される。こ
こで同報フィルタリング制御は次のように行われる。時
分割多重されたパケットが１つづつバス１０５に出力さ
れると同時にそのパケットの識別番号（ＶＣＬ）を読み
取る（１０６）。テーブル１０７は各識別番号に対して
そのパケットがどの出線へ出力されるべきかというビッ
トマツプが保持されている。図によると（１０・・・１
）なので出線１３２へは出力されず出線１３１、１３３
へ出力されることを意味してる。このビットマツプ情報
は制御線１０８〜１１０ゲートで１１１〜１１３に伝え
られ、所望の出線のみにパケットが出力される。出力さ
れたパケットはメモリ１２１〜１２３に格納される。メ
モリ１２１〜１２４への書込速度はＮＸＶである。一方
出線１３１〜１３３への読出しはＶである。本スイッチ
はメモリがＮ本の各出線に用意しであるので同時にメモ
リへ書き込まれるわけである。テーブルは１つだけでよ
くテーブル１０７の管理もＣＰＵ１４０により容易に行
える。メモリ及びテーブルはＮＹの速度で到来するパケ
ットによってアクセスされるが、パケット長をＬとする
といずれもパラレル展開によりＮＸＶ几にまで速度を落
とすことが容易である。

（効果）本スイッチは出力線毎にメモリを設けその直前で同報を
行う。従ってスイッチの前段での余分なパケット同志の
衝突もなく、高負荷において輻較が起きるようなことも
ない。

又、多重部の速度がＮＸＶであり各メモリが各出線の所
に設けられ、メモリのＷｒｉｔｅ速度もＮＸＶなので同
報数に関係なく同報トラヒックスループット限界は１０
０％にまで上げられる。一方、テーブルもメモリも時分
割多重して使用しているので、テーブル数は１つでその
メモリ容量は（ビットマツプ幅がＮであるので）Ｎに比
例して大きくなるだけである。又、出力バッファの数も
Ｎに比例して大きくなるだけである。テーブル数が１つ
なのでテーブルの管理、も楽である。よって、本発明に
より同報パケットスイッチが効率的かつハードウェア規
模が小さく構成でき制御もシンプルで管理しゃすいスイ
ッチが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による同報パケットスイッチの
ブロック図である。第２図は従来技術による同報パケッ
トスイッチのブロック図である。第３図は従来技術によ
る同報パケットスイッチのブロック図である。第４図は
パケットフォーマットの一例を示す図である。図において１０４・・・時分割多重部、１０５・・・バス、１０７
・・・テーブル、１１１．１１２．１１３・・・ゲート
、１２１、１２２．１２３・・・メモリ、１４０・・・
ＣＰＵをそれぞれ示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の入線と複数の出線を有し、該一つの入線か
らのパケットを該パケットの識別情報にもとづき該出線
のうちいづれか複数へ出力する同報パケットスイッチで
あり、該パケットスイッチは、複数の入線からのパケッ
ト信号ならびに該パケットの識別情報を時分割多重する
手段と、該時分割多重されたパケット信号を全ての出線
へ同報する手段と、該同報されたパケット信号を格納し
、該出線へ出力するための第一のメモリ手段を各出線毎
に有し、かつ、各パケットの該識別情報に対応して、該
複数の出線の各々に該パケットを出力すべきか否かとい
う情報を保持する第二のメモリ手段と、前記時分割多重
された前記識別情報から、該第二のメモリに保持された
前記複数の出線の各々が該識別情報をもつ該パケットを
出力すべきか否かという前記情報を読み出す手段と、該
読み出された情報に従って、該パケットを前記第一のメ
モリ手段に格納するか否かを制御する手段とを有する事
を特徴とする同報パケットスイッチ。