JPS6362431A - パケツトスイツチ網 - Google Patents

パケツトスイツチ網

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JPS6362431A
JPS6362431A JP61206966A JP20696686A JPS6362431A JP S6362431 A JPS6362431 A JP S6362431A JP 61206966 A JP61206966 A JP 61206966A JP 20696686 A JP20696686 A JP 20696686A JP S6362431 A JPS6362431 A JP S6362431A
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秀樹 片岡
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達郎 高橋
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榊原 宗
Yoshitaka Hirano
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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、パケット情報をスイッチングするパケット
交換機に係り、特に、パケット交換機内で、多数かつ高
速の回線を収容できるようにした大容量のパケットスイ
ッチ網に関する。
[従来の技術] パケットスイッチの基本的な動作は、複数の入回線から
到着するパケット情報を、−旦パブファメモリに記憶し
、記憶したパケット情報を、目的の方路に対応する出回
線に送出することである。
−(AkA?r+6に一、Ln)/−/N”+l’fj
lLIJI’−−*11プツト」、つまり、単位時間当
たりに通過させ得る最大の情報量で表現するのが一般的
である。このスルーブツトは、大回線の速度の総和、ま
たは出回線の速度の総和、あるいは、これらの総和が異
なるときには、そのうちの小さい方と等しい。
このパケットスイッチのスループットは、主にバッファ
メモリの動作速度によって制限される。
バッファメモリの能力を越えるスループットを有するパ
ケットスイッチを実現する方法とし7では、茅6図に示
すように、単位パケットスイッチを複数多段に並べて構
成する方法が知られている。
第6図において、1〜6は、それぞれが3本の大回線と
3本の出回線とを有する単位パケットスイッチであり、
2段に配置されている。
そして、入側の単位パケットスイッチl〜3の入力端子
には、大回線11〜19が接続される一方、出側の単位
パケットスイッチ4〜6の出力端子には出回線2I〜2
9が接続されている。また、単位パケットスイッチ1〜
3の出力端子と、単位パケットスイッチ4〜6の入力端
子との間は、段間リンク31〜39によって接続されて
いる。
上記単位パケットスイッチ1〜6は内部にバッファメモ
リを存しており、例えば、単位パケットスイッチIは、
パケットスイッチ網の大回線11〜13に到着したパケ
ット情報を上記バッファメモリに一時的に記憶し、パケ
ットスイッチ網の目的の出回線21〜29に応じて、リ
ンク31〜33にパケットを送出する。
従って、単位パケットスイッチlのバッファメモリには
、大回線11〜13の速度の合計でパケット情報を書き
込み、かつリンク31〜33の速度の合計でパケット情
報を読み出すだけの動作速度が要求される。
[発明が解決しようとする問題点] ところで、上述した従来のパケットスイッチ網において
は、リンク31〜39の速度が一定のために、特定のリ
ンク31〜39にトラヒックが集中した場合、パケット
情報を伝送しきれなくなり、パケット情報が失われてし
まうといった問題があった。
さらに説明する。例えば、大回線11〜19、出回線2
1〜29、およびリンク31〜39の速度がいずれも同
一の値■であると仮定する。この場合、大回線11〜1
3のパケット情報の行き先が、出回線2I〜29の内の
出回線21〜23に、しばらくの間集中すると、これら
のパケット情報は全てリンク31を経由することになる
。しかしながら、リンク31の速度が■であるため、大
回線11〜13からの全てのパケット情報を運ぶことは
不可能であり、単位パケットスイッチ1の内部のバッフ
ァメモリに蓄えきれなくなったパケット情報が失われて
しまう。
このような通話路内部でのパケットの損失を避けるには
、リンク31〜39の速度を増やせばよい。し、かじ、
この場合は、バッファメモリに要求される動作速度が増
加するという欠点がある。
一方、リンク3I〜39の速度を増加させないでパケッ
トの損失を減少させるためには、出側の単位パケットス
イッチ4〜6の出回線を1本または2本に減らす方法や
、各単位パケットスイッチ1〜6内のバッファメモリの
記憶容量を増加する方法が考えられる。しかしながら、
出回線を減らす方法では、パケットスイッチ網としての
スルーブツトが低下し、バッファメモリの8争を増加す
る方法では、ハードウェア環が増えて遅延時間か増加す
るといった欠点がある。
以上、大回線および出回線の速度が同一の値であるとし
て説明したが、異なる速度の回線を収容している場合も
同様の欠点がある。
この発明は、このような背景の下に゛なされたもので、
バッファメモリの記憶容量、動作速度を十分に活用し、
かつ少ないハードウェア量で高いスルーブツトが得られ
るパケットスイッチ網を提供することを目的とずろ。
[問題点を解決するだめの手段] 上記問題点を解決するためにこの発明は、パケット交換
機等のパケット交換を行う通話路において、 ■端子または複数端子のパケット入力端子と、■端子ま
たは複数端子のパケット出力端子と、該入力端子ならび
に出力端子から共通アクセス可能で、かつ複数のパケッ
トを記憶できる容量のバッファメモリとを有し、前記入
力端子から前記バッファメモリへの書き込み要求、なら
びに前記バッファメモリから前記出力端子への読み出し
要求により、前記バッファメモリへの書き込み、ならび
に前記バッファメモリからの読み出しを行う単位パケッ
トスイッチを、複数個多段に配置した構成と、 前記単位パケットスイッチの段間を結び、ハンドシェイ
クによる非同期のパケットデータ転送を行うリンクと、 単一の単位パケットスイッチに収容された前記リンクの
速度の和が、その単位パケットスイッチ内のバッファメ
モリの動作速度以下に収まる範囲で、前記各リンクの容
量をダイナミックに変化さけながら、ハンドシェイクに
よるデータ転送を制御する制御回路と を具備することを特徴とする。
[作用 ] 上記構成によれば、単一の単位パケットスイッチに収容
されている、パケットデータ転送用リンクの速度の和が
、その単位パケットスイッチ内のバッファメモリの動作
速度以下に収まる範囲で、各リンクの速度をダイナミッ
クに変化させることができる。この結果、単一の単位パ
ケットスイッチのリンクの内、トラヒックが集中したリ
ンクの速度を大きくする一方、他のリンクの速度を低く
し、効率的なデータ転送を行うことができる。
[実施例] 以下、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。
[第1実施例] 第1図〜第2図はこの発明の第1実施例の構成を示すブ
ロック図である。これらの図において、101〜106
は単位パケットスイッチ、■1〜19はパケットスイッ
チ網のへ回線、21〜29はパケットスイッチ網の出回
線、31〜39はリンク、41〜49はリンク31〜3
9のデータ転送をハンドシェイク技法によって行うため
の制御線である。
第2図は、上記単位パケットスイッチ101〜+06の
内、1段目の単位パケットスイッチlO1と2段目の単
位パケットスイッヂ104の内部構成を示すもので、他
の単位パケットスイッチも同僅の構成である。
1段目の単位パケットスイッチ101は、入力されたパ
ケット情報を記憶するためのバッファメモリ111と、
複数のリンク31〜33にデータを送出するための出力
回路131〜133と、選択制御回路121とを有して
いる。ここで、各出力回路131〜133は、その出力
回路に読み出すべきパケットデータがバッファメモリ1
11に蓄積されており、かつ、該出力回路がバッファメ
モリIIIから面回読み出したパケットデータの、リン
ク31〜33への送出が終わっている場合に、選択制御
回路121に対してパケットデータの読み出し要求を送
る。選択制御回路!21は、各出力回路131〜133
からの読み出し要求のアービトレーション(順序付けと
振り分け)を行って、順次要求を選択し、選択された要
求に応じたデータを各出力回路131〜133に順次読
み出すという動作を行う。
2段目の単位パケットスイッチ104は、バッファメモ
リ112と、選択制御回路+22と、入力回路141〜
143とを有している。入力回路141〜+43は、リ
ンク3.1,34.37からパケットデータが到着した
ときに、選択制御回路122に古き込み要求を送る。選
択制御回路122は、各入力回路14+−143からの
書き込み要求のアービトレーションを行って、順次入力
回路141〜143を選択し、この受信データ?時分割
でバッファメモリ112に書き込む。
このような構成において、入口III〜13に到着した
パケットデータは、バッファメモリ111のワード長に
並列展開され、lワード毎ニバッファメモリ+tiに書
き込まれろ。例えば、1パケット長か2048ビツトで
、■ワード長が32ビツトの場合には、lパケット分の
データは64回に分けら゛れて、バッファメモリ111
に古き込まれることになる。
バッファメモリ111にパケットデータが書き込まれる
と、そのヘッダ内部のルーティング情報に応じて、送出
すべき出回線に対応するリンク31〜33に、蓄積情報
が待ち行列として積み込まれる。そして、目的のリンク
31〜33が空き状態になると、パケットデータは再び
バッファメモリ21のワード長に区切られて読み出され
、2段目の単位パケットスイッチ104〜106へ転送
される。なお、上記待ち行列の制御は、単位パケットス
イッチ101内の制御部(図示略)によって行われる。
上述した、バッファメモリ111への書き込み、および
バッファメモリ111からの読み出しは、各大回線11
〜19、およびリンク31〜39に対し、時分割的に行
われる。この場合、大回線11−19は、一定の速度の
ため、大回線11〜19からの書き込みは周期的に行わ
れる。ただし、大回線11〜19に対応させて、小容量
のパケットデータ用FIFOを設けることにより、大回
線11−19からバッファメモリ111への書き込みに
、多少の自由度を持たせることは可能である。
一方、リンク31〜39でのデータ転送は、非同期のハ
ンドシェイク方式によって行われるため、バッファメモ
リ111からリンク31〜39への読み出しは、非同期
的になる。
このようにして、1段目の単位パケットスイッチ+01
−103から2段目の単位パケットスイッチ104〜;
06にパケット情報が転送され、2段目の単位パケット
スイッチ104〜106のバッファメモリ112に一時
記憶した後、出回線21〜29へ一定の速度で送出され
る。
ハンドシェイクによるデータ転送の速度は、バッファメ
モリ111からの送信データの読み出しサイクル時間、
バッファメモリ111への受信データの書き込みサイク
ル時間、およびパケットデータと制御情報とを転送する
回路の動作時間によって決定される。前記転送する回路
は、一般に、フリップフロップ、ゲート等の簡単な回路
で構成され、バッファメモリ111の動作速度よりも十
分速い速度で動作する。よって、データ転送速度は、主
に、バッファメモリ111の動作速度によって決定され
る。
例えば、単位パケットスイッチ101から単位パケット
スイッチ104へ送るパケットデータが、単位パケット
スイッチ101のバッファメモリ111に記憶されてい
ない場合、あるいは、単位パケットスイッチ104のバ
ッファメモリ112が一杯で、新たにパケットデータを
書き込めない場合には、バッファメモリ111、あるい
はバッファメモリ112の動作速度が0であるから、リ
ンク31のデータ転送速度は0となる。
一方、単位パケットスイッチ101から単位パケットス
イッチ105,106へ送るべきデータがなく、さらに
、単位パケットスイッチ102゜103から単位パケッ
トスイッチ104へ送るべきデータもないときには、単
位パケットスイッチ101では、リンク32.33に対
応する出力回路132,133からの読み出し要求がな
く、また、単位パケットスイッチ104では、リンク3
4.37に対応する入力回路142,143からの書き
込み要求がないので、複数のリンクへの読み出しや複数
のリンクからの書き込みを行う場合に比べて、単位パケ
ットスイッチ101から単位パケットスイッチ104へ
のパケットデータ転送は高速転送が可能となる。なぜな
らば、この場合、出力回路131がバッファメモリ11
1を、また入力回路141がバッファメモリ112を占
有できるため、パケットデータを読み出すサイクル時間
、およびパケットデータを書き込むサイクル時間を短く
することができるからである。
このように、出力回路131−133、入力回路141
−143の内、転送要求のあるものにバッファメモリ1
11,112のアクセス権を与えることにより、非同期
でデータ転送を行うことができ、転送速度を高めること
が可能となる。
次に、単位パケットスイッチ101〜106の内部では
、バッファメモリ111,112の等価的な動作速度を
増加するために、パケットデータを並列に展開し、書き
込み、読み出しを行う手法が用いられる。そして、例え
ば、単位パケットスイッチ+01のバッファメモリ11
1から並列に読み出されたパケットデータは、出力回路
131〜133で直列に変換され、リンク31〜33へ
供給される。また、単位パケットスイッチ104の入力
回路141に直列で到着したパケットデータは、入力回
路141で並列に変換されて、バッファメモリ112へ
書き込まれる。
第3図および第4図は、この変換を行う回路構成を示す
ものである。
第3図は、バッファメモリ111から読み出された3ビ
ツトの並列データを直列データに変換する並直列変換回
路を示すものであり、これは出力回路131の一部を構
成している。
この並直列変換回路の動作は、以下の通りである。
■並列データが供給されると、この並列データが、ハン
ドシェイク制御回路215〜217の制御の下に、デー
タバッファ205〜207にラッチされる。
■並列データがラッチされると、ハンドシェイク制御回
路215,216は、切替回路223〜226を図の実
線側に切り替える。これにより、データバッファ205
とデータバッファ208、およびハンドシェイク制御回
路215とハンドシェイク制御回路218とがそれぞれ
接続される。
■ハンドシェイク制御回路218は、ハンドシェイク制
御回路215からの制御情報で、データバッファ205
のデータをデータバッファ208へ転送する。
■データバッファ208のデータをリンク31へ送出す
る。
■ハンドシェイク制御回路215は、切替回路223.
225を破線側に切り替える。これにより、データバッ
ファ206とデータバッファ208、およびハンドシェ
イク制御回路216とハンドシェイク制御回路218と
が接続される。
■ハンドシェイク制御回路218は、ハンドシェイク制
御回路216からの制御情報で、データバッファ206
のデータをデータバッファ208に転送する。
■データバッファ208のデータをリンク31へ送出す
る。
■ハンドシェイク制御回路216は、切替回路224.
226を破線側に切り替える。これにより、データバッ
ファ207がデータバッファ208に接続され、ハンド
シェイク制御回路217がハンドシェイク制御回路21
8に接続される。
■ハンドシェイク制御回路218は、ハンドシェイク制
御回路217からの制御情報で、データバッファ207
のデータをデータバッファ208に転送する。また、ハ
ンドシェイク制御回路2+7は、次の並列データの受は
入れ準備ができたことを、選択制御回路121に知らせ
る。
[株]データバッファ208のデータをリンク31へ送
出する。
上記各動作を繰り返して、並列データが直列データに変
換される。
第4図は、リンク31から送られてきた直列デ変換回路
を示すものであり、これは第2図の入力回路141の一
部を構成している。
この直並列変換回路の動作は、以下の通りである。
■第1ビット目のデータか到着すると、このデータが、
ハンドシェイク制御回路211の制御の下に、データバ
ッファ201にラッチされる。
■データバッファ201にデータがラッチされたことが
、ハンドシェイク制御回路211から、切替回路221
を経由して、ハンドシェイク制御回路212に伝えられ
る。
■ハンドシェイク制御回路212は、ハンドシェイク制
御回路211との制御情報の授受によって、データバッ
ファ201のデータをデータバッファ202へ転送する
■ハンドシェイク制御回路212は、切替回路221を
破線側に切り替える。これにより、ハンドシェイク制御
回路211とハンドシェイク制御回路213とか接続さ
れろ。
ト目のデータは、ハンドシェイク制御回路211−切替
回路221−切替回路222→ノ1ンドシ工イク制御回
路213の経路で、ハンドシェイク制御回路213に伝
えられた制御情報によって、データバッファ203に転
送される。
■ハンドシェイク制御回路213は、切替回路222を
破線側に切り替える。これにより、ハンドシェイク制御
回路211とハンドシェイク制御回路2+4とが接続さ
れる。
■データバッファ201にラッチされた第3ビツト目の
データは、ハンドシェイク制御回路214により、デー
タバッファ204に転送される。
■その後、ハンドシェイク制御回路214は、並列デー
タの送出準備ができたことを選択制御回路122に知ら
せる。
■並列データが転送されると、ハンドシェイク制御回路
212〜214がリセットされ、同様の動作を繰り返し
て直並列変換が実行される。
この第1実施例において、大回線11−13の速度がV
1バッファメモリI11,112の情報書き込み・読み
出し速度の総和が、それぞれ3■とし、大回線11〜1
3のパケット情報の行き先が、出回線21〜23にしば
らくの間集中したとする。
このとき、単位パケットスイッチlO1のバッファメモ
リIllに記憶されているデータが、リンク31を経由
して単位パケットスイッチ+04に送られるべきパケッ
ト情報だけの場合には、リンク32.33にデータを送
る必要がないため、出力回路131がバッファメモリ2
1を占有でき、リンク31へ送出する情報のみを読み出
せばよい。従って、最高3Vの速度で、単位パケットス
イッチ網チ4への情報転送が可能となる。この結果、リ
ンク速度がVであることによる、パケット情報の通話路
内部での損失といった、従来技術の問題点は解消される
一方、単位パケットスイッチ101から、リンク31,
32.33を経由して、単位パケット情報・−チ104
,105,106へ送られるべきパケット情報が、バッ
ファメモリittに記憶されている時には、各リンク3
1,32.33が等しい速度で、すなわち、等価的に速
度Vでパケット情報を転送することができる。つまり、
一定速度Vのリンクで結線されている場合と全く同様の
転送が可能である。
バッファメモリ+12への書き込みについても同様であ
る。すなわち、単一のリンクからのみデータが到着する
ときには、高速でバッファメモリ112へ書き込み、複
数のリンクからデータが到着するときには、低速で書き
込む。
このように、ハンドシェイク技法によって単位パケット
スイッチの段間のデータ転送を行うと、単一の単位パケ
ットスイッチに収容されるパケットデータ転送用リンク
の速度の和が、その単位パケットスイッチ網のバッファ
メモリの動作速度以下に収まる範囲で、段間のリンクの
容量がダイナミックに変化し、パケットスイッチ網のス
ループットが増加するとともに、パケット情報のトラヒ
ック変動に対して柔軟に対応できる。
なお、以上の説明は、3本の回線とリンクとを収容する
単位パケットスイッチ2段の構成について行ったが、単
位パケットスイッチに収容される回線数、リンク数が変
わっても、また段数が変わ−ても同様の効果が期待でき
る。また、第3図、第4図の変換回路は、直列データと
、その3倍のビ。
ト数の並列データとの間の変換回路であるが、ビ・ニド
数の比率が何倍であっても、同様の変換回路は容易に実
現可能である。
[第2実施例] 第5図は、この発明の第2実施例の構成を示すブロック
図である。これは、3段のパケットスイチ網の構成例を
示したものである。
図において、331〜334は大回線、301〜308
は1段目の単位パケットスイッチ、311〜318は2
段目の単位パケットスイッチ、321〜324は3段目
の単位パケットスイッチである。また、341〜356
は、1段目と2段目の段間リンク、357〜36・1は
、2段目と3段目の段間リンクであり、これらの段間リ
ンク34l〜364は、いずれもハンドシェイクによる
データ転送を行うものである。
入回線301〜308は、それぞれ2個の1段目の単位
パケットスイッチに収容されている。例えば、入回線3
31は、単位パケットスイッチ301と、単位パケット
スイッチ303とに収容されている。そして、入回線3
31から出回線371.372に送られるデータのみが
、単位パケットスイッチ301のバッファメモリに蓄積
され、出回線373,374に送られるデータは、単位
パケットスイッチ303のバッファメモリに書き込まれ
る。
1段目の単位パケットスイッチ301〜308から2段
目の単位パケットスイッチ311〜3I8へのデータ転
送、および2段目の単位パケットスイッチ311〜31
8から3段目の単位パケットスイッチ321〜324へ
のデータ転送は、第1実施例と同様に、ハンドシェイク
方式で行なわれ、3段目の単位パケットスイッチ321
〜324のバッファメモリから各出回線371〜374
に送出される。
この構成においても、例えば、1段目の単位パケットス
イッチ301に収容されているリンク341.342.
2段目の単位パケットスイッチ311に収容されている
リンク341,343.3段目の単位パケットスイッチ
321に収容されているリンク357,361等、各2
本のリンクの速度の和が、単位パケットスイッチ内のバ
ッファメモリの動作速度以下に収まる範囲で、各リンク
の速度がトラヒックの偏りに応じてダイナミックに変化
し、単位パケットスイッチ段間のリンクの容量不足によ
る、パケットスイッチ網内部でのパケット損失が、発生
しないようになっている。
なお、第5図の構成では、1段目の単位パケットスイッ
チ301〜308に収容している入回線数、および3段
目の単位パケットスイッチ321〜324に収容してい
る出回線数は、それぞれ1本であるため、それだけ高速
の回線か収容できる。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明は、単位パケットスイッ
チ段間のリンクをハンドシェイクによるリンクとし、ト
ラヒックの偏りに応じて、段間リンクの速度をダイナミ
ックに変えるようにしたので、次のような効果を上げる
ことができる。
■パケットスイッチの主要部を占めるバッファメモリの
速度を最大限に活かすことができるので、パケットスイ
ッチ網のスルーブツトが増加する。
■リンク部での情報転送速度がトラヒックの変化に柔軟
に対応できるので、少ないハード量によって、パケット
損失や、平均遅延時間の少ないパケットスイッチ網が実
現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1実施例の構成を示すブロック図
、第2図は同第1実施例の単位パケットスイッチ内部の
要部の構成を示すブロック図、第3図は出力回路131
内部に設けられた並直列変換回路の構成を示すブロック
図、第4図は入力回路+41内に設けられた直並列変換
回路の構成を示すブロック図、第5図はこの発明の第2
実施例の構成を示すブロック図、第6図は従来の2段パ
ケットスイッチ網の構成を示すブロック図である。 31〜39.341〜364・・・・・・リンク、10
1−106.301〜308.311〜318.321
〜324・・・・・・単位パケットスイッチ、ill、
112・・・・・・バッファメモリ、121.122・
・・・・・選択制御回路、131−133・・・・・・
出力回路、141−143・・・・・・入力回路。 第1因 第2図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 パケット交換機等のパケット交換を行う通話路において
    、 1端子または複数端子のパケット入力端子と、1端子ま
    たは複数端子のパケット出力端子と、該入力端子ならび
    に出力端子から共通アクセス可能で、かつ複数のパケッ
    トを記憶できる容量のバッファメモリとを有し、前記入
    力端子から前記バッファメモリへの書き込み要求、なら
    びに前記バッファメモリから前記出力端子への読み出し
    要求により、前記バッファメモリへの書き込み、ならび
    に前記バッファメモリからの読み出しを行う単位パケッ
    トスイッチを、複数個多段に配置した構成と、 前記単位パケットスイッチの段間を結び、ハンドシェイ
    クによる非同期のパケットデータ転送を行うリンクと、 単一の単位パケットスイッチに収容された前記リンクの
    速度の和が、その単位パケットスイッチ内のバッファメ
    モリの動作速度以下に収まる範囲で、前記各リンクの容
    量をダイナミックに変化させながら、ハンドシェイクに
    よるデータ転送を制御する制御回路と を具備することを特徴とするパケットスイッチ網。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02249336A (ja) * 1989-03-23 1990-10-05 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> パケットスイッチ網
JPH03250943A (ja) * 1990-02-28 1991-11-08 Fujitsu Ltd パケット転送規制方式

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