(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１のコンピュータとしての機能を持つ２以上の基本要素間を接続するネットワーク装置において、
Ｎ個の基本要素の各基本要素にＮ個のスイッチデバイスより構成されるスイッチデバイス群が接続され、基本要素に直接接続されるスイッチデバイス第１、前記スイッチデバイス第１に接続されるスイッチデバイス第２、前記スイッチデバイス第２に接続されるスイッチデバイス第３、…、スイッチデバイス第（Ｎ−１）に接続される最後尾のスイッチデバイス第Ｎの順に電気的に直列接続され、かつ前記基本要素が直接接続されるスイッチデバイス第１を終端とする単方向接続によって各スイッチデバイス群は構成され、
しかも、各スイッチデバイス群の１のスイッチデバイスを環状に接続するＮ個の環状線が配設され、かつ前記基本要素が直接接続されるスイッチデバイスはそれぞれ異なる環状線に接続されてなることを特徴とするネットワーク装置。
【請求項２】
前記基本要素と前記スイッチデバイス第１とが、データの入力及び出力のために双方向接続されることを特徴とする請求項１に記載のネットワーク装置。
【請求項３】
前記環状線の接続要素である各スイッチデバイス間が、データ転送のためのため双方向に接続されることを特徴とする請求項１に記載のネットワーク装置。
【請求項４】
１のコンピュータとしての機能を持つ２以上の基本要素間を二以上のスイッチデバイス群を介して接続するネットワーク装置であって、前記スイッチデバイス群は、
二以上のスイッチデバイスが相互に接続され、そのうち一のスイッチデバイスには一以上の基本要素が接続され、かつ当該基本要素が接続されるスイッチデバイスを終端とする単方向接続によって構成され、しかも、
各スイッチデバイスが当該スイッチデバイスの属するスイッチデバイス群とは異なるスイッチデバイス群のスイッチデバイスと環状線をなして接続され、一の環状線には一以上の基本要素が接続され、かつ前記基本要素が接続されるスイッチデバイスはそれぞれ異なる環状線に接続されるように構成されることを特徴とするネットワーク装置。
【請求項５】
前記各スイッチデバイス群及び前記各環状線を構成する各スイッチデバイスが、自スイッチデバイス群の隣接するスイッチデバイスから送られてくる転送先情報付きデータを受ける入力専用のポート１と、基本要素に直接接続された場合のみ当該基本要素から送られてくる転送先情報付きデータを受ける入力専用のポート２と、自環状線上の隣接するスイッチデバイスに接続される入出力兼用のポート３及びポート５と、前記ポート３又はポート５から入力された転送先情報付きデータが自スイッチデバイス群が接続する基本要素宛のデータであるかどか判断する１対のデコーダ部と、前記デコーダ部により転送先情報付きデータが自スイッチデバイス群が接続する基本要素宛のものであると判断された場合に当該転送先情報付きデータと前記ポート１から入力された転送先情報付きデータのいずれかを選択する１のスイッチ部と、前記デコーダ部により転送先情報付きデータが自スイッチデバイス群が接続する基本要素宛のものでないと判断された場合に当該転送先情報付きデータを自環状線上の隣接するスイッチデバイスへ送り出す１対のリピータ部と、前記リピータ部から送られた転送先情報付きデータ及び前記入力専用のポート２から入力される転送先情報付きデータのどちらかを選択し前記入出力兼用のポート３又はポート５へ送り出す１対のセレクタ部と、前記スイッチ部により選択された転送先情報付きデータを送り出すための出力専用ポート４とから構成され、前記スイッチデバイス群のスイッチデバイスが自スイッチデバイス群の接続する基本要素に直接接続するスイッチデバイスでない場合、当該スイッチデバイスを接続要素とする自スイッチデバイス群内の他のスイッチデバイスへ送信するパケットを前記ポート４から出力し、前記ポート２からの入力はないように構成して成ることを特徴とする請求項１に記載のネットワーク装置。
【請求項６】
前記ポート２及びポート４を介して基本要素に直接接続した場合、前記入力専用のポート２から入力される転送先情報付きデータだけを固定的に選択し前記ポート３又はポート５へ送り出す１対のセレクタ部を備えることを特徴とする請求項５に記載のネットワーク装置。
【請求項７】
前記ポート４を介して隣接するスイッチデバイスに接続した場合、前記リピータ部から送られた転送先情報付きデータだけを固定的に選択し前記ポート３又はポート５へ送り出す１対のセレクタ部を備えることを特徴とする請求項５に記載のネットワーク装置。
【請求項８】
１のコンピュータとしての機能を持つ２以上の基本要素間を接続するネットワーク装置において、
対をなすＮ×２個の基本要素の各対にＮ個のスイッチデバイスより構成されるスイッチデバイス群が接続され、対の基本要素に直接接続されるスイッチデバイス第１、前記スイッチデバイス第１に接続されるスイッチデバイス第２、前記スイッチデバイス第２に接続されるスイッチデバイス第３、・・・、スイッチデバイス第（Ｎ−１）に接続される最後尾のスイッチデバイス第Ｎの順に電気的に直列接続され、かつ前記対の基本要素が直接接続されるスイッチデバイス第１を終端とする単方向接続によって各スイッチデバイス群は構成され、
しかも、各スイッチデバイス群の１のスイッチデバイスを第１〜第Ｎの各スイッチデバイスを各１だけ含むよう環状に接続するＮ個の環状線が配設され、かつ前記対の基本要素が直接接続されるスイッチデバイスはそれぞれ異なる環状線に接続されてなることを特徴とするネットワーク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一のコンピュータとしての機能を持つ基本要素をそれぞれ接続して、大規模なコンピュータシステムを構築する際に基本要素間を完全クロスバー接続するためのネットワーク装置に関するものである。
【０００２】
一般的に複数の基本要素間の相互接続手段としては、データ競合が発生しないよう完全クロスバー接続を採用することが性能の優位性から最も望ましいとされる。ここで完全クロスバーとは、通信をする基本要素のペアが異なればデータ通信に使用する経路（以下パス）が異なることを意味し、スイッチングによりパスの切り替える機能を有する装置を用いて完全クロスバーを実現した接続を完全クロスバー接続と言う。
【０００３】
完全クロスバー接続を実現するための一の従来技術として、性能面での優位性と単純な制御との利点から単段クロスバー装置（ＬＳＩとして提供される）を用いた基本要素間の接続方法がある。以下に、単段クロスバー装置を用いた完全クロスバー接続について図１２と図１３とを用いて説明する。
【０００４】
先ず図１２に示した、１の単段クロスバー装置を用いて完全クロスバー接続した従来例１のネットワークについて説明する。
図１２に示すように、従来例１のネットワークは、基本要素（１００−０）〜（１００−ｎ）と、各基本要素と双方向に接続された単段クロスバー装置２００とで構成される。本従来例１は基本要素を接続するためにスイッチング機能を有する１の単段クロスバー装置を用いることで完全クロスバー接続を実現させるものである。
【０００５】
しかし、本従来例１のネットワークにより実現される完全クロスバー接続は、当該ネットワークに接続する基本要素数が増加するに従い単段クロスバー装置から新規に増設した基本要素までの距離を長くとる場合がある。従ってケーブルが長くなることにより伝送レートによっては正常な通信が不可能になる問題とケーブルの保守の問題とケーブルの費用の問題との、いわゆるケーブル長限界の問題が生じる。
【０００６】
また、本従来例１のネットワークにより実現される完全クロスバー接続は、接続する基本要素数が増加するに従い、スイッチング機能に要するＬＳＩのゲート数及びポート数を増やす必要がある。このため単段クロスバー装置自体のハードウェア量の限界を超えた接続に対応できない、いわゆる実装限界の問題が生じる。
【０００７】
前記実装限界の問題に対しては、複数の単段クロスバー装置を用いた接続方法がとられた。次に図１３に示す、複数の単段クロスバー装置を用いて完全クロスバー接続した従来例２のネットワークについて説明する。
【０００８】
図１３に示すように、従来例２のネットワークは、基本要素（１００−０）〜（１００−ｎ）と、各基本要素と双方向に接続された単段クロスバー装置（２００−０）〜（２００−ｍ）とで構成される。本従来例２はデータ幅を分割して各々の単段クロスバー装置に割り当てる。これにより１の単段クロスバー装置において処理されるデータ幅が減少しＬＳＩのゲート数及びポート数が抑えられ、かかる実装限界の問題を解決できるとされてきた。
【０００９】
しかし、本従来例２のネットワークにより実現される完全クロスバー接続は、接続する基本要素数の更なる増加に伴い、接続数に応じたポート数を有する単段クロスバー装置を必要とし且つデータ幅の更なる分割を必要とする。このような場合、前記の実装限界の問題に加えデータの最小単位を超える分割をできない、いわゆるデータ幅の分割限度の問題が生じる。
【００１０】
前記従来例１及び前期従来例２のように複数の基本要素を１のネットワーク装に接続する、いわゆる集中型クロスバー方式の場合、ネットワークノードのある箇所において装置内部の故障が発生した時の故障個所を切り離すことが難しい。このため故障による影響が相互接続されたネットワークシステム全体に波及する可能性が高くなる問題が生じる。また、ネットワークノードのある箇所において装置内部の故障デバイスを交換する場合に、相互接続されたネットワークシステム全体の機能を停止する必要があるという問題が生じる。これに対し単段の完全クロスバー接続ではなく多段の完全クロスバー接続にすることにより、ある箇所で故障が発生した場合でも代替パスを用いて故障による影響を回避する方法がとられた。次に、多段の完全クロスバー接続を実現するための従来技術として、完全クロスバーＬＳＩを用いた従来例３のネットワークについて図１４を用いて説明する。
【００１１】
図１４に示すように、従来例３のネットワークは、基本要素（１００−０）〜（１００−ｎ）と、各基本要素に接続された第一層の完全クロスバーＬＳＩ（３００−０）〜（３００−ｊ）と、各第一層の完全クロスバーＬＳＩに接続された中間層の完全クロスバーＬＳＩ（４００−０）〜（４００−ｊ）とで構成される。
【００１２】
本従来例３のネットワークは、比較的小規模な完全クロスバー装置を複数段重ねることにより、全体として大規模な完全クロスバー接続のネットワークを構築でき且つ複数のパスを用いることで、ある箇所の故障を回避することができる。
【００１３】
しかし、本従来例３のネットワークにより実現される完全クロスバー接続は、ネットワークに接続する基本要素数が増加すると、これに伴い各層における完全クロスバー装置数が増加するする。このことにより、各層の完全クロスバー装置間を接続するケーブルが長くなることによるケーブル長限界の問題が生じる。
【００１４】
更に加えて本従来例３のネットワークによる多段の完全クロスバー接続は、各基本要素間接続に複数のパスを有するが、基本要素数と完全クロスバー装置数の増加に対応するために、複数パスの使用を有効に制御する手段が必要となる。これに対しては、完全クロスバー装置内に使用パスを制御するルーティング制御回路を有してはいるが、ネットワークの大規模化に伴うパス数の増加により制御回路が複雑化してしまう問題が生じる。
【００１５】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、接続する基本要素数が増加してもケーブル長を一定に保ち、接続のための装置を小規模，単純化してあらゆる規模のネットワークを構築することを可能にするネットワーク装置を提供することを課題とする。
また、ネットワークノードのある箇所において故障が発生した場合でもネットワーク全体に影響を及ぼさず、且つ代替パスの設定を容易にするネットワークの構築を可能にするネットワーク装置を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本出願第１の発明は、１のコンピュータとしての機能を持つ２以上の基本要素間を接続するネットワーク装置において、
Ｎ個の基本要素の各基本要素にＮ個のスイッチデバイスより構成されるスイッチデバイス群が接続され、基本要素に直接接続されるスイッチデバイス第１、前記スイッチデバイス第１に接続されるスイッチデバイス第２、前記スイッチデバイス第２に接続されるスイッチデバイス第３、…、スイッチデバイス第（Ｎ−１）に接続される最後尾のスイッチデバイス第Ｎの順に電気的に直列接続され、かつ前記基本要素が直接接続されるスイッチデバイス第１を終端とする単方向接続によって各スイッチデバイス群は構成され、
しかも、各スイッチデバイス群の１のスイッチデバイスを環状に接続するＮ個の環状線が配設され、かつ前記基本要素が直接接続されるスイッチデバイスはそれぞれ異なる環状線に接続されてなることを特徴とするネットワーク装置である。
【００１７】
したがって本願第１の発明のネットワーク装置によれば、接続のためのスイッチデバイス群の対は限定されないので、全ての基本要素を接続するには隣接するスイッチデバイス群同士を接続すればよく、接続のためのケーブル長が一定にできるという利点がある。しかも、全ての基本要素は専用の環状線を持つため通信を行う基本要素の対が異なれば異なる接続を与える、いわゆる完全クロスバー接続を実現できるので、異なる通信のデータの競合が発生しないという利点がある。
【００２０】
また本出願第２の発明は、本出願第１の発明のネットワーク装置において、各基本要素と前記スイッチデバイス第１とが、データの入力及び出力のために双方向接続されることを特徴とするネットワーク装置である。
【００２１】
したがって本出願第２の発明のネットワーク装置によれば、本出願第１の発明の利点があるとともに、データ通信のための双方向接続は１のスイッチデバイスのみで良いので、ネットワークを構成する基本要素が増加するに伴い上記ネットワーク装置のスイッチデバイス数が増加した場合も基本要素の接続を簡素化することができるという利点がある。
【００２３】
また本出願第３の発明は、本出願第１の発明のネットワーク装置において、前記環状線の接続要素である各スイッチデバイス間が、データ転送のためのため双方向に接続されることを特徴とするネットワーク装置である。
【００２４】
したがって本出願第３の発明のネットワーク装置によれば、データ転送方向の正逆化を実現でき代替接続の設定ができるので、あるスイッチデバイス群内のスイッチデバイスに故障が発生し当該スイッチデバイス群が使用出来なくなった場合に故障スイッチデバイス群以降に存在するスイッチデバイス群に対するデータ転送に対してのみ、環状線の逆方向のデータ転送方向を利用することで当該スイッチデバイス群以外のスイッチデバイス群に対するデータ転送の続行を可能とし局部故障によるネットワーク全体へ影響を回避することができるという利点があ
る。
【００２５】
また前記課題を解決する本出願第４の発明は、１のコンピュータとしての機能を持つ２以上の基本要素間を二以上のスイッチデバイス群を介して接続するネットワーク装置であって、前記スイッチデバイス群は、
二以上のスイッチデバイスが相互に接続され、そのうち一のスイッチデバイスには一以上の基本要素が接続され、かつ当該基本要素が接続されるスイッチデバイスを終端とする単方向接続によって構成され、しかも、
各スイッチデバイスが当該スイッチデバイスの属するスイッチデバイス群とは異なるスイッチデバイス群のスイッチデバイスと環状線をなして接続され、一の環状線には一以上の基本要素が接続され、かつ前記基本要素が接続されるスイッチデバイスはそれぞれ異なる環状線に接続されるように構成されることを特徴とするネットワーク装置である。
【００２６】
したがって本出願第４の発明のネットワーク装置によれば、基本要素から出力された転送先情報を付加したデータを自分専用の環状線に出力した場合に、通常は、いずれ転送先とされる基本要素に接続されるスイッチデバイス群内のスイッチデバイスがデータを受信し自基本要素へ転送するが、データの付加情報に誤りが有る場合、もしくは転送先のスイッチデバイス群内のスイッチデバイス故障によりデータ受信が正常に行われなかった場合に限り、転送したデータが自分専用の環状線を経由して再度自分に戻ってくるので、上記環状線によるループ接続により、正常転送が出来なかったデータが存在したことを容易に検出することができるという利点がある。
【００２７】
また本出願第５の発明は、本出願第１の発明のネットワーク装置において、前記各スイッチデバイス群及び前記各環状線を構成する各スイッチデバイスが、自スイッチデバイス群の隣接するスイッチデバイスから送られてくる転送先情報付きデータを受ける入力専用のポート１と、基本要素に直接接続された場合のみ当該基本要素から送られてくる転送先情報付きデータを受ける入力専用のポート２と、自環状線上の隣接するスイッチデバイスに接続される入出力兼用のポート３及びポート５と、前記ポート３又はポート５から入力された転送先情報付きデータが自スイッチデバイス群が接続する基本要素宛のデータであるかどうか判断する１対のデコーダ部と、前記デコーダ部により転送先情報付きデータが自スイッチデバイス群が接続する基本要素宛のものであると判断された場合に当該転送先情報付きデータと前記ポート１から入力された転送先情報付きデータのいずれかを選択する１のスイッチ部と、前記デコーダ部により転送先情報付きデータが自スイッチデバイス群が接続する基本要素宛のものでないと判断された場合に当該転送先情報付きデータを自環状線上の隣接するスイッチデバイスへ送り出す１対のリピータ部と、前記リピータ部から送られた転送先情報付きデータ及び前記入力専用のポート２から入力される転送先情報付きデータのどちらかを選択し前記入出力兼用のポート３又はポート４へ送り出す１対のセレクタ部と、前記スイッチ部により選択された転送先情報付きデータを送り出すための出力専用ポート４とから構成され、前記スイッチデバイス群のスイッチデバイスが自スイッチデバイス群の接続する基本要素に直接接続するスイッチデバイスでない場合、当該スイッチデバイスを接続要素とする自スイッチデバイス群内の他のスイッチデバイスへ送信するパケットを前記ポート４から出力し、前記ポート２からの入力はないように構成して成ることを特徴とするネットワーク装置である。
【００２８】
したがって本出願第５の発明のネットワーク装置によれば、従来の単段クロスバー装置を使用した完全クロスバー接続よりも比較的小規模のスイッチング回路で構成できるので、大規模ネットワークの完全クロスバーが実現できるという利点がある。また本出願第７の発明のネットワーク装置によれば、ネットワークに接続される基本要素数が増加してもネットワーク装置内部の構成要素が一定であるので、基本要素の増加に伴うネットワーク装置の実装限界の問題を回避できるという利点がある。
【００２９】
また本出願第６の発明は、本出願第５の発明のネットワーク装置において、前記ポート２及びポート４を介して基本要素に直接接続した場合、前記入力専用のポート２から入力される転送先情報付きデータだけを固定的に選択し前記ポート３又はポート４へ送り出す１対のセレクタ部を備えることを特徴とするネットワーク装置である。
【００３０】
また本出願第７の発明は、本出願第５の発明のネットワーク装置において、前記ポート４を介して隣接するスイッチデバイスに接続した場合、前記リピータ部から送られた転送先情報付きデータだけを固定的に選択し前記ポート３又はポート４へ送り出す１対のセレクタ部を備えることを特徴とするネットワーク装置である。
【００３１】
前記課題を解決する本出願第８の発明は、１のコンピュータとしての機能を持つ２以上の基本要素間を接続するネットワーク装置において、
対をなすＮ×２個の基本要素の各対にＮ個のスイッチデバイスより構成されるスイッチデバイス群が接続され、対の基本要素に直接接続されるスイッチデバイス第１、前記スイッチデバイス第１に接続されるスイッチデバイス第２、前記スイッチデバイス第２に接続されるスイッチデバイス第３、・・・、スイッチデバイス第（Ｎ−１）に接続される最後尾のスイッチデバイス第Ｎの順に電気的に直列接続され、かつ前記対の基本要素が直接接続されるスイッチデバイス第１を終端とする単方向接続によって各スイッチデバイス群は構成され、
しかも、各スイッチデバイス群の１のスイッチデバイスを第１〜第Ｎの各スイッチデバイスを各１だけ含むよう環状に接続するＮ個の環状線が配設され、かつ前記対の基本要素が直接接続されるスイッチデバイスはそれぞれ異なる環状線に接続されてなることを特徴とするネットワーク装置である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施の形態のネットワーク装置につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００３３】
実施の形態１
まず、本発明の実施の形態１のネットワーク装置につき、図１を参照して説明する。図１は、４の基本要素を接続する本発明の実施の形態１のネットワークを示した図である。
【００３４】
図１に示すように、実施の形態１のネットワークは、基本要素（１００−０）〜（１００−３）と、スイッチデバイス群５００〜５０３と、環状線６００〜６０３とから構成され、各スイッチデバイス群は、４のスイッチデバイスより構成され、４の基本要素（１００−０）〜（１００−３）の各基本要素に基本要素数と同数の４のスイッチデバイスより構成されるスイッチデバイス群６００〜６０３が接続される。以下に、基本要素とスイッチデバイス群との接続と、スイッチ群内の接続とを説明する。
【００３５】
基本要素（１００−０）は、スイッチデバイス群５００内のスイッチデバイス（００）と双方向に直接接続される。スイッチデバイス群５００を構成する各スイッチデバイスの接続は、まずスイッチデバイス（００）とスイッチデバイス（０１）とが、スイッチデバイス（０１）からスイッチデバイス（００）にデータが向かう方向に単方向接続される。次に、スイッチデバイス（０１）とスイッチデバイス（０２）とが、スイッチデバイス（０２）からスイッチデバイス（０１）にデータが向かう方向に単方向接続される。そして、スイッチデバイス（０２）とスイッチデバイス（０３）とが、スイッチデバイス（０３）からスイッチデバイス（０２）にデータが向かう方向に単方向接続される。従って、スイッチデバイス群５００内の各スイッチデバイス間を流れるデータの方向は、基本要素が直接接続しているスイッチデバイス（００）に向かった一方向となる。
【００３６】
同様に、基本要素（１００−１）とスイッチデバイス群５０１との接続は、基本要素（１００−１）に直接接続されるスイッチデバイス（１１）、続けてスイッチデバイス（１２），スイッチデバイス（１３），スイッチデバイス（１０）の順に接続される。基本要素（１００−２）スイッチデバイス群５０２との接続は、基本要素（１００−２）に直接接続されるスイッチデバイス（２２）、続けてスイッチデバイス（２３），スイッチデバイス（２０），スイッチデバイス（２１）の順に接続される。基本要素（１００−３）とスイッチデバイス群５０３との接続は、基本要素（１００−３）に直接接続されるスイッチデバイス（３３）、続けてスイッチデバイス（３０），スイッチデバイス（３１），スイッチデバイス（３２）の順に接続される。
次に、環状線による接続について説明する。
【００３７】
環状線６００による接続は、まず、スイッチデバイス群５００内で基本要素（１００−０）に一番目に接続（直接接続）されるスイッチデバイス（００）と、隣接するスイッチデバイス群５０３内で基本要素（１００−３）に二番目に（間接的に）接続されるスイッチデバイス（３０）とが双方向に接続される。次に、前記スイッチデバイス（３０）と、隣接するスイッチデバイス群５０２内で基本要素（１００−２）に三番目に（間接的に）接続されるスイッチデバイス（２０）とが双方向に接続される。さらに、前記スイッチデバイス（２０）と、隣接するスイッチデバイス群５０１内で基本要素（１００−１）に四番目に（間接的に）接続されるスイッチデバイス（１０）とが双方向に接続される。最後に、前記スイッチデバイス（１０）と、隣接するスイッチデバイス群５００内の前記スイッチデバイス（００）とが双方向に接続される。従って、環状線６００の接続要素は、スイッチデバイス群内の電気的に直列接続される各順番要素のスイッチデバイスを各１づつ含み、かつ各スイッチデバイスは異なるスイッチデバイス群の接続要素となる。そして、環状線６０１，環状線６０２及び環状線６０３による接続も同様に、スイッチデバイス群内の電気的に直列接続される各順番要素のスイッチデバイスを各１づつ含み、かつ各スイッチデバイスは異なるスイッチデバイス群の接続要素となる。
【００３８】
次に、本実施の形態１のネットワークのスイッチデバイス群を構成するスイッチデバイスにつき、図２を参照してその構成及び動作を説明する。図２は、スイッチデバイスの構成を示すブロック図である。
【００３９】
図２に示すように、スイッチデバイスは、ポート１〜５を有し、スイッチ２１と、セレクタ（２２−１）と、セレクタ（２２−２）と、リピータ（２３−１）と、リピータ（２３−２）と、デコーダ（２４−１）と、デコーダ（２４−２）とから構成されている。
【００４０】
本スイッチデバイスを接続要素とする環状線にて接続された、隣接するスイッチデバイス群内のスイッチデバイスより送信されて来た転送先情報付きデータ（以下パケットと呼ぶ）は、ポート３及びポート５から入力される。また、本スイッチデバイスを接続要素とする環状線にて接続された、隣接するスイッチデバイス群内のスイッチデバイスへ送信するパケットは、ポート３及びポート５から出力される。本スイッチデバイスを接続要素とするスイッチデバイス群（自スイッチデバイス群）内の他のスイッチデバイスより送信されて来たパケット（自スイッチデバイス群の接続する基本要素宛であると判断されたパケット）は、ポート１から入力される。本スイッチデバイスが自スイッチデバイス群の接続する基本要素に直接接続するスイッチデバイスである場合、ポート２とポート４とが基本要素に接続し、本スイッチデバイスから送信される当該基本要素宛のパケットは、ポート４から出力され、当該基本要素が送信するパケットは、ポート２から入力される。本スイッチデバイスが自スイッチデバイス群の接続する基本要素に直接接続するスイッチデバイスでない場合、本スイッチデバイスを接続要素とする自スイッチデバイス群内の他のスイッチデバイスへ送信するパケット（自スイッチデバイス群の接続する基本要素宛であると判断されたパケット）は、ポート４から出力され、この場合ポート２からの入力はない。
【００４１】
ポート３から入力されたパケットは、デコーダ（２４−１）へ送られる。デコーダ（２４−１）は、このパケットが自スイッチデバイス群の接続する基本要素宛であるかどうかを判断し、自スイッチデバイス群の接続する基本要素宛であればスイッチ２１へ送り出す。また、デコーダ（２４−１）は、送られて来たパケットが自スイッチデバイス群の接続する基本要素から送信されたもの（ネットワーク装置の故障、あるいは添付した転送先情報の不備により他のどの基本要素にも転送されず戻ってきたもの）であれば、この場合もスイッチ２１へ送り出す。また、前記デコーダ（２４−１）において、自スイッチデバイス群の接続する基本要素宛ではないと判断されたパケットは、リピータ（２３−１）へ送られる。前記リピータ（２３−１）は、送られて来たパケットをポート５に接続される隣接するスイッチデバイス群内のスイッチデバイスへ送信する。この際、当該パケットは、セレクタ（２２−１）を通過してポート５へ送られる。前記セレクタ（２２−１）は、ポート２に基本要素が接続される場合、ポート２から入力されるパケットのみを常に選択しポート５へ通過させ、ポート２に基本要素が接続されない場合、前記リピータ（２３−１）より送られて来るパケットのみを常に選択しポート５へ通過させる。
【００４２】
ポート５から入力されたパケットは、デコーダ（２４−２）へ送られる。デコーダ（２４−２）は、このパケットが自スイッチデバイス群の接続する基本要素宛であるかどうかを判断し、自スイッチデバイス群の接続する基本要素宛であればスイッチ２１へ送り出す。また、デコーダ（２４−２）は、送られて来たパケットが自スイッチデバイス群の接続する基本要素から送信されたもの（ネットワーク装置の故障、あるいは添付した転送先情報の不備により他のどの基本要素にも転送されず戻ってきたもの）であれば、この場合もスイッチ２１へ送り出す。また、前記デコーダ（２４−２）において、自スイッチデバイス群の接続する基本要素宛ではないと判断されたパケットは、リピータ（２３−２）へ送られる。前記リピータ（２３−２）は、送られて来たパケットをポート３に接続される隣接するスイッチデバイス群内のスイッチデバイスへ送信する。この際、当該パケットは、セレクタ（２２−２）を通過してポート３へ送られる。前記セレクタ（２２−２）は、ポート２に基本要素が接続される場合、ポート２から入力されるパケットのみを常に選択しポート３へ通過させ、ポート２に基本要素が接続されない場合、前記リピータ（２３−２）より送られて来るパケットのみを常に選択しポート３へ通過させる。
【００４３】
スイッチ２１は、前記デコーダ（２４−１）から送られて来たパケットと、前記デコーダ（２４−２）から送られて来たパケットと、ポート１から入力されたパケットとの内から１づつ選択し送り出す。このため、スイッチ２１の入力には、図示しない所定のサイズのバッファ（ＦＩＦＯ）を、入力待ち用に設ける。前記スイッチ２１より送り出されたパケットは、ポート４より出力される。
【００４４】
以上が本発明の実施の形態１のネットワークのスイッチデバイス群を構成するスイッチデバイスについての構成及び動作の説明であるが、当該ネットワークの局部に一つの故障もない場合（以下、通常時）は、各環状線を流れるデータの方向が双方向ではなく、どちらか一方向のみの流れにより通信を行う。したがって、通常時は、ポート２に基本要素が接続される場合、ポート２から入力されるパケットは、２のセレクタ２２の内どちらか１に送られる。これに対し、ネットワーク装置の局部で故障が発生した場合（以下、非常時）においてポート２に基本要素が接続される時、ポート２から入力されるパケットは、２のセレクタ２２の内どちらか１に送られるか、もしくは２のセレクタ２２のどちらにも送られる。このため、ポート２からの入力には、図示しない外部からの制御が加えられ、パケットの送り先であるセレクタの選択がなされる。
【００４５】
以下に、本発明の実施の形態１のネットワークの通常時の通信につき、図３および図４を参照して説明する。図３は、４の基本要素を接続する本発明の実施の形態１の通常時の通信を表すネットワーク図である。図４は、本発明の実施の形態１のネットワークのスイッチデバイスの通常時に動作する構成要素を示す図である。図３に示すように、通常時は、各環状線を流れるパケットの方向は１方向のみ（図３では、反時計回り）となる。したがって、通常時において動作しているスイッチデバイスの構成要素は、図４に示すものだけとなる。
【００４６】
図４に示すように、通常時のスイッチデバイスは、図２に示した構成要素と比べて、２のデコーダ２４の内の１と、２のリピータ２３の内の１と、２のセレクタ２２の内の１とが動作しないため省略している。以下に図３を用いた具体的な通信例として、基本要素（１００−３）が基本要素（１００−１）へデータ転送を行う場合にき説明する。
【００４７】
基本要素（１００−３）から転送されたパケットは、スイッチデバイス群５０３内の直接接続されるスイッチデバイス（３３）に入力される。スイッチデバイス（３３）においては、構成要素のセレクタ２２がポート２からの入力を常に選択するため、このパケットを環状線６０３を介してスイッチデバイス群５００内のスイッチデバイス（０３）へと転送する。スイッチデバイス（０３）は、受信したパケットがポート３から入力され、自スイッチデバイス群が接続する基本要素宛のものであるかどうかを、構成要素のデコーダ２４により判断する。しかし、この場合は自スイッチデバイスであるスイッチデバイス群５００が接続する基本要素（１００−０）宛のものではないので、このパケットを構成要素のリピータ２３が、隣接するスイッチデバイス群５０１内のスイッチデバイス（１３）へと転送する。スイッチデバイス（１３）においても構成要素のデコーダ２４により、受信したパケットが自スイッチデバイス群が接続する基本要素宛のものであるかどうかの判断が行われるが、この場合は、パケットに付加されている転送先情報が基本要素（１００−１）を示しているので、構成要素の自スイッチデバイス群が接続する基本要素（１００−１）に対する転送であると判断される。そして構成要素のスイッチ２１により、このパケットを自スイッチデバイス群内のスイッチデバイス（１２）へ転送する。スイッチデバイス（１２）では、同様な手段により他の基本要素から、環状線６０２を介して転送されてきたパケットと、前記スイッチデバイス（１３）から転送されてきたパケットとの間でスイッチ２１を用いた選択処理が行われる。ここで、スイッチデバイス（１３）から転送されてきたパケットが選択された場合、そのパケットはさらに自スイッチデバイス群内のスイッチデバイス（１１）へと転送される。スイッチデバイス（１１）は、基本要素（１００−１）に直接接続されるスイッチデバイスであるために、受信したパケットがそのまま基本要素（１００−１）へと転送される。すなわち、基本要素（１００−３）から基本要素（１００−１）へのパケットの転送が完了となる。
【００４８】
以上が、本発明の実施の形態１のネットワークの通常時の通信についての説明である。これに対して、ネットワークのある局部において、故障が発生した場合、当該装置を構成要素とするスイッチデバイス群を通過すべきデータの流れが止まってしまう。この場合は、通常時に使用していなかった環状線上の別方向のデータの流れを利用する。以下に本発明の実施の形態１のネットワークの非常時の通信につき、図５を参照して説明する。図５は、４の基本要素を接続する本発明の実施の形態１の非常時の通信を表すネットワーク図である。
【００４９】
図５に示すように、スイッチデバイス群５０１内に故障が発生した場合、以前に動作していた反時計回りの単方向環状線では、例えば基本要素（１００−３）から基本要素（１００−２）への通信が不可能となる。そこで基本要素（１００−３）から基本要素（１００−０）への通信については従来と同様な方向（反時計回りの方向）へパケットが投げれるように環状線を使用し、基本要素（１００−３）から基本要素（１００−２）への通信に関しては、環状線上の逆方向（時計回りの方向）にパケットを転送することでスイッチデバイス群５０１の故障の影響を受けずにスイッチデバイス群（５００−１）以外に対する通信が続行可能となる。
【００５０】
ここで、図５におけるスイッチデバイス（３３）は、環状線上の両方向にパケットを転送する。すなわち、スイッチデバイス（３３）は、直接接続された基本要素（１００−３）から入力されたパケットが、基本要素（１００−０）宛である場合、環状線６０３上の反時計回りへ転送し、基本要素（１００−２）宛である場合、環状線６０３上の時計回りへ転送する。
以上が、本発明の実施の形態１のネットワークの非常時の通信についての説明である。
【００５１】
さらに本発明の実施の形態１のネットワークにつき、例として４の基本要素を接続したネットワークから５の基本要素を接続したネットワークへの、１の基本要素の増設について図６と、図７とを用いて説明する。
【００５２】
図６は、４の基本要素を接続し、かつデータの流れる方向を反時計回りとした、本発明の実施の形態１のネットワークを示す図である。図６は、構成要素と、データの流れる方向とが図３と同様ではあるが、表現の異なった図となっている。すなわち、各スイッチデバイス群内の基本要素に直接接続されるスイッチデバイスを最上位列に並べて作図したものである。この構成に対して新たに基本要素（１００−４）を増設した場合の構成について示したのが、図７である。
【００５３】
図７は、４の基本要素を接続したネットワークから５の基本要素を接続したネットワークへの、１の基本要素の増設を示したネットワーク図である。図７に示すように、基本要素（１００−４）の増設により点線で囲まれたスイッチデバイス群およびスイッチデバイスが追加されているが、基本要素（１００−４）追加後も、必要とされる接続は隣接するスイッチデバイス群間のみである。同様に、基本要素の増設を繰り返した場合にも、必要な接続は隣接スイッチデバイス群間のみであるため、一定の接続ケーブル長の条件下で、大規模システムが上限なく構成することが可能となる。
【００５４】
実施の形態２
次に本発明の実施の形態２のネットワーク装置につき、図８及び図９を参照して説明する。
【００５５】
図８は、８の基本要素を接続する本発明の実施の形態２のネットワークを示し、かつ通常時の通信を示す図である。図８に示すように、実施の形態２のネットワークは基本要素（１００−０）〜（１００−７）と、スイッチデバイス群５００〜５０３と、環状線６００〜６０７とから構成され、各スイッチデバイス群は４のスイッチデバイスより構成される。
【００５６】
図８は、１のスイッチデバイスに２の基本要素が接続され、かつ１のスイッチデバイスに２本の環状線が接続されてなり、２の基本要素の各々が、異なる環状線を介して通信を行う。ただし、１のスイッチでバスに接続された２の基本要素間にて行われる通信に関しては、環状線を使用した通信ではなく、当該スイッチデバイスを介して行われる。すなわち、本発明の実施の形態２のネットワークのスイッチデバイスと、本発明の実施の形態１のネットワークのスイッチデバイスとは、その構成要素に違いがある。以下に本発明の実施の形態２のネットワークのスイッチデバイスにつき、図９を参照して説明する。
【００５７】
図９は、本発明の実施の形態２のネットワークのスイッチデバイスの構成を示し、かつ通常時に動作する構成要素のみを示す図である。図９に示すように、当該スイッチデバイスは、ポート（１−１）〜（１−２）と、ポート（２−１）〜（２−２）と、ポート（３−１）〜（３−２）と、ポート（４−１）〜（４−２）と、ポート（５−１）〜（５−２）とを有し、かつ通常時に動作する、スイッチ（２１−１）〜（２１−２）と、セレクタ（２２−１）〜（２２−２）と、リピータ（２３−１）〜（２３−２）と、デコーダ（２４−１）〜（２４−４）との構成要素と、図示しない非常時に動作する、前記通常時に動作する構成要素と同様の構成要素とから構成されている。
【００５８】
図９に示したスイッチデバイスは、図４に示したスイッチデバイスの構成要素に、１のデコーダを加えたものが、２だけ合体してなる構成をとっており、合体した２のスイッチデバイスは、１のＬＳＩ上に実装される。このため、基本機能としては独立したものになる。具体的には、当該スイッチデバイスが２の基本要素に直接接続されるスイッチデバイスである場合、２の基本要素のうち、一の基本要素（以下、基本要素第１）がポート（４−１）と、ポート（２−１）とに接続され、他の基本要素（以下、基本要素第２）がポート（４−２）と、ポート（２−２）とに接続される。前記基本要素第１の通信の際に動作する構成要素は、スイッチ（２１−１）と、セレクタ（２２−１）と、リピータ（２３−１）と、デコーダ（２４−１）と、デコーダ（２４−３）とであり、また、使用する環状線は、ポート（５−１）及びポート（３−１）に接続された環状線となり、そして、自スイッチデバイス群の隣接するスイッチデバイスがポート（１−１）に接続される。これに対し、前記基本要素第２の通信の際に動作する構成要素は、スイッチ（２１−２）と、セレクタ（２２−２）と、リピータ（２３−２）と、デコーダ（２４−２）と、デコーダ（２４−４）とであり、また、使用する環状線は、ポート（５−２）及びポート（３−２）に接続された環状線となり、そして、自スイッチデバイス群の隣接するスイッチデバイスがポート（１−２）に接続される。ただし、同じスイッチデバイスに接続される基本要素の間の通信は、環状線を介して行われるものではない。具体的には、基本要素第１から基本要素第２へパケットを転送する場合、ポート（２−１）より入力されたパケットは、デコーダ（２３−１）により基本要素第２へのパケットであるか、あるいはネットワーク他の基本要素へのパケットであるかどうか判断し、基本要素第２へのパケットである場合は、スイッチ（２１−２）へ送られ、前記スイッチ（２１−２）よりポート（４−２）に接続された基本要素第２に出力される。そして、当該パケットが、ネットワークの他の基本要素へのパケットである場合は、セレクタ（２２−１）へ送られる。
【００５９】
以上が、本発明の実施の形態２のネットワークとスイッチデバイスについての構成と動作の説明である。このように複数の基本要素および環状線が１つのスイッチデバイスへ接続されているような場合でも、各基本要素ごとに、専用の環状線が存在するために、完全クロスバー接続を実現し、かつ前述の実施の形態１と同様に、隣接するスイッチデバイス群間のみ接続すればよいことにより、一定長のケーブルを用いてかつ同一のスイッチデバイスを組み合わせることにより、大規模なネットワークを制限なく構築することが可能となる。
【００６０】
実施の形態３
次に、本発明の実施の形態３のネットワークにつき図１０及び図１１を参照して説明する。
【００６１】
図１０は、８の基本要素を接続する本発明の実施の形態３のネットワークを示し、かつ通常時の通信を示す図である。図１０に示すように、本発明の実施の形態３のネットワークは、基本要素（１００−０）〜（１００−７）と、スイッチデバイス群５００〜５０３と、環状線６００〜６０３とから構成され、各スイッチデバイス群は４のスイッチデバイスより構成される。
【００６２】
本発明の実施の形態３のネットワークは、１のスイッチデバイス群に２の基本要素が接続されている点で、前記実施の形態２と同様である。しかし、各スイッチデバイス間の環状線は１本のみ存在し、１の環状線を２の基本要素が共用する。例えば、基本要素（１００−０）と基本要素（１００−１）は環状線（６００−０）を介して通信を行う。このため、本発明の実施の形態３のネットワークのスイッチデバイスと、本発明の実施の形態１のネットワークのスイッチデバイス及び本発明の実施の形態２のネットワークのスイッチデバイスとには、その構成要素に違いがある。以下に本発明の実施の形態３のネットワークのスイッチデバイスにつき、図１１を参照して説明する。
【００６３】
図１１は、本発明の実施の形態３のネットワークのスイッチデバイスの構成を示し、かつ通常時に動作する構成要素のみを示す図である。図１１に示すように、当該スイッチデバイスは、ポート（１−１）〜（１−２）と、ポート（２−１）〜（２−２）と、ポート３と、ポート（４−１）〜（４−２）と、ポート５とを有し、かつ通常時に動作する、スイッチ（２１−１）〜（２１−２）と、セレクタ２２と、リピータ２３と、デコーダ（２４−１）〜（２４−２）との構成要素と、図示しない非常時に動作する、前記通常時に動作する構成要素と同様の構成要素とから構成されている。
【００６４】
図１１に示したスイッチデバイスは、図９に示したスイッチデバイスの構成要素と比べ、
（ポート）→デコーダ→リピータ→セレクタ→（ポート）
という、環状線の一のスイッチデバイスより入力されたパケットを当該環状線の他のスイッチデバイスへ出力するための一連の動作に必要な構成要素が各１づつ少ない構成をとっている。このため、１のスイッチデバイスに接続された２の基本要素から入力される各パケットは、同じ１の環状線を介して転送される。具体的には、当該スイッチデバイスが、２の基本要素に直接接続されるスイッチデバイスである場合、２の基本要素のうち、基本要素第１がポート（４−１）と、ポート（２−１）とに接続され、基本要素第２がポート（４−２）と、ポート（２−２）とに接続される。前記基本要素第１から入力されたパケットは、デコーダ（２４−１）により当該パケットが、前記基本要素第２宛のものであるかどうか判断され、前記基本要素第２宛である場合はスイッチ（２１−２）へ送られる。また、そうでない場合は、スイッチ（２１−３）へ送られる。同様に、前記基本要素第２から入力されたパケットは、デコーダ（２４−２）により当該パケットが、前記基本要素第１宛のものであるかどうか判断され、前記基本要素第１宛である場合はスイッチ（２１−１）へ送られる。また、そうでない場合は、スイッチ（２１−３）へ送られる。前記スイッチ（２１−３）では、２の基本要素からのパケットを選択（同時に２のパケットを送らないように）して、セレクタ２２へ送る。前記セレクタ２２では、当該スイッチデバイスが基本要素に直接接続される場合はリピータ２３から送られてくるパケットを常に選択しポート５へ通過されるが、この場合は、前記スイッチ（２１−３）から送られてきたパケットを常に選択しポート５へ通過させる。このように、２の基本要素が１の環状線を共用した場合には、基本要素からパケットが入力された時に１回目のスイッチング処理が行われ、さらにパケットが転送先スイッチデバイス群に到達した時にどちらの基本要素へ転送するかをセレクトするための２回目のスイッチング処理が行われることになり、これまでの実施の形態とは異なる、多段クロスバー網としての特性が現れる。この場合、１つの環状線を共用したことにより、全く異なる基本要素間で行われている通信が、１の環状線をめぐって競合することになるため、この例のネットワークは、完全クロスバー網には含まれなくなる。しかし、必要なスイッチデバイス群間の接続に関しては、他の例同様に、隣接するスイッチデバイス群間のみの接続で良く、また同様にスイッチデバイスの組み合わせ量を増やすことにより、ネットワーク規模を際限なく大規模化出来る特徴は備えている。また、このように環状線を共用化することにより、使用するケーブル数が半減し、構築コストでは他の例に比べて優れたものとなる。
【発明の効果】
本発明によりもたらされる第１の効果は、比較的小規模なスイッチデバイスを用意し、それを組み合わせることにより、小規模な完全クロスバーネットワーク構築から、本来、単一クロスバーＬＳＩでは実現出来ないような大規模な完全クロスバーネットワーク構築までを容易に実現できるようになったことである。
【００６５】
また、ネットワーク規模に依らず接続する対象が、隣接するノード間のみで良いために、接続ケーブル長の制限を受けることなく、ネットワーク構成を大規模化することを可能とする点も、同様に本発明により得られる重要な第２の効果である。
【００６６】
第３の効果として、従来の単一クロスバーＬＳＩにおいては、単一故障により全ネットワークへの障害波及の可能性がかなり大きかったが、本発明にあるような分散スイッチデバイスによるループ構成を取ることにより、完全クロスバー接続でありながら、故障箇所を避ける代替パスの提供が容易に可能となり、単一故障による全ネットワークへの障害波及を無くすことを可能とする点が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のネットワークを示す図
【図２】実施の形態１のネットワークのスイッチデバイスを示す図
【図３】実施の形態１の通常時の通信を表すネットワーク図
【図４】実施の形態１のネットワークのスイッチデバイスの通常時に動作する構成要素を示す図
【図５】実施の形態１のネットワークのスイッチデバイスの非常時に動作する構成要素を示す図
【図６】実施の形態１の別の表現によるネットワーク図
【図７】４の基本要素から５の基本要素へ、１の基本要素の増設を示した、実施の形態１のネットワークを示す図
【図８】実施の形態２のネットワークを示す図
【図９】実施の形態２のネットワークのスイッチデバイスを示す図
【図１０】実施の形態３のネットワークを示す図
【図１１】実施の形態３のネットワークのスイッチデバイスを示す図
【図１２】従来例１のネットワークを示す図
【図１３】従来例２のネットワークを示す図
【図１４】従来例３のネットワークを示す図
【符号の説明】
（１−１）〜（１−２）．ポート
（２−１）〜（２−２）．ポート
（３−１）〜（３−２）．ポート
（４−１）〜（４−２）．ポート
（５−１）〜（５−２）．ポート
（２１−１）〜（２１−３）．スイッチ
（２２−１）〜（２２−２）．セレクタ
（２３−１）〜（２３−２）．リピータ
（２４−１）〜（２４−４）．デコーダ
（００）〜（３３）．スイッチデバイス
（１００−０）〜（１００−ｎ）．基本要素
（２００−０）〜（２００−ｍ）．単段クロスバー装置
（３００−０）〜（３００−ｊ）．完全クロスバーＬＳＩ
（４００−０）〜（４００−ｊ）．完全クロスバーＬＳＩ
５００〜５０３．スイッチデバイス群
６００〜６０７．環状線
【図１】
0003599095.tif 000002
【図２】
0003599095.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003599095.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003599095.tif 000007
【図７】
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【図８】
0003599095.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0003599095.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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