(57)【要約】【課題】  パケットのバッファリングによる遅延やパケットロスがなく、品質保証のできるパケットフォワーディングを可能にするパケット送受信装置を提供する。【解決手段】  複数のパケット情報を各々時分割し多重化して伝送リンク３へ出力する多重化回路１と、時分割多重化されたデータを各々のパケット情報毎に分離して、個々のパケット情報を復元する分離回路２を有する。分離回路２から入力する各パケット情報からプリアンブルを除いて、受信するパケット長に会わせて所定タイミングで、パケット情報のデータを出力する受信回路４と、受信回路４から出力されたパケット情報のデータを先頭から順に書き込むバッファメモリ５１を備える。バッファメモリ５１に書き込まれたパケット情報のデータを、固有のクロックにより先頭から順に出力するクロック乗せ換え回路５と、クロック乗せ換え回路５から出力されるパケット情報のデータにプリアンブルを付加して出力する送信回路６を備える。【選択図】図６
2006279326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパケット情報を各々時分割し多重化して伝送リンクへ出力する多重化回路と、
伝送リンクに接続され、前記多重化回路により時分割多重化されたデータを各々の前記パケット情報毎に分離して、個々の前記パケット情報を復元する分離回路と、
前記分離回路から入力する前記各パケット情報からプリアンブルを除いて、受信するパケット長に合わせ所定タイミングで、前記パケット情報のデータを出力する受信回路と、
前記受信回路から出力された前記パケット情報のデータを先頭から順に書き込むバッファメモリを備え、このバッファメモリに書き込まれた前記パケット情報のデータを固有のクロックにより先頭から順に出力するクロック乗せ換え回路と、
前記クロック乗せ換え回路から出力される前記パケット情報のデータにプリアンブルを付加して出力する送信回路とを備えたことを特徴とするパケット送受信装置。
【請求項２】
前記分離回路は、多重化されたデータからクロックとフレーム情報を検出して、多重化された情報を前記パケット情報毎に分離し元のパケット情報に復元するとともに、前記クロックを前記クロック乗せ換え回路に出力する請求項１記載のパケット送受信装置。
【請求項３】
前記受信回路は、前記各パケット情報のプリアンブルによりパケット受信開始信号を出力するとともに、前記各パケット情報の長さを検知してパケット終了通知を出力する請求項１記載のパケット送受信装置。
【請求項４】
前記クロック乗せ換え回路は、前記受信回路からのパケット受信信号により、前記多重化されたデータのクロックでデータを前記バッファメモリに書き込み、前記送信回路によるプリアンブルの付加に伴って、前記バッファメモリからのデータの読出しを行う請求項１記載のパケット送受信装置。
【請求項５】
前記多重化回路と前記分離回路とを備え、前記受信回路と前記クロック乗せ換え回路と前記送信回路とを有したパケット時分割多重送受信装置を一対設け、このパケット時分割多重送受信装置同士を、送受信用の伝送リンクにより接続して成る請求項１記載のパケット送受信装置。
【請求項６】
複数組の前記多重化回路と前記分離回路を備え、前記各分離回路に対応して各々前記受信回路と前記クロック乗せ換え回路と前記送信回路とを設け、前記各送信回路の出力を前記各多重化回路へ切り換えて出力するスイッチ回路を設け、ルータノードを構成した請求項１記載のパケット送受信装置。
【請求項７】
前記スイッチ回路は、前記多重化回路と前記分離回路の少なくともいずれかに設けてなる請求項６記載のパケット送受信装置。
【請求項８】
前記多重化回路と前記分離回路の少なくともいずれかに前記スイッチ回路が設けられた多重化スイッチ回路を複数対設け、この複数対の多重化スイッチ回路を複数のスイッチ回路により接続してなる請求項７記載のパケット送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、データ通信における情報をパケットに分けて送受信するパケット送受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、パケット情報ｐは、図１に示すように、基本的には情報のあて先を含むヘッダｈと、実際の宛先に運ぶべき情報が載せられたデータ（ペイロード）ｄからなっている。インターネットにおいては、情報をルーティングするルータノードにおいては、ヘッダｈの部分の宛先情報を見てルーティングを実施する。データｄの長さは可変であるが、最大長が決まっており、インターネットパケットの最大長は１．５キロバイトである。パケット情報ｐは、図２に示すように、異なるあて先（当然同じでもよい）のパケット情報ｐが１本の伝送路に、パケット情報ｐ毎に時系列的に多重化され伝送される。すなわち、１つのパケット情報ｐが伝送される時間内は、そのパケット専用に伝送路が使われる。伝送路の速度が異なる場合、図２（１）のように多重化されたパケットは、伝送速度が２倍の場合は、図２（２）で示すように伝送され、占有時間が１／２となり、より多くの他のパケットを多重化して伝送することが可能となる。逆に、伝送速度が１／２になると運べるパケットの数は平均的には１／２となる。しかし、このようなパケット伝送方式は、伝送路の速度に応じて柔軟に情報を運ぶことができる。
【０００３】
このパケット多重伝送を行わしめるパケット送受信の基本原理を、図３に示す。入り線ａから入力されるパケットは、一旦入力バッファａに蓄えられる。蓄えられたパケットのＩＰヘッダを見てパケット送受信制御装置（示していない）は、そのヘッダ中に含まれるあて先を識別し、出側の出線ａに出て行くものと判断した場合には、出線ａ用の出側バッファａにデータを転送する。宛先が出線ｂを用いて伝送されるべきと判断した場合には、出力バッファｂに転送する。出力バッファに転送されたパケットは、送信するタイミングがくるまでバッファに蓄積される。
【０００４】
図３のパケット送受信回路においては、入力バッファへの書き込みは、入り線の伝送速度を検出し、その速度に基づいて実施される。また、出力バッファからの読み出しは、出線の伝送速度、すなわち、装置自身の持つクロックを用いて行われる。従って、一旦パケット情報をバッファするため、入り線速度と出線速度は周波数が一致する必要がなく、受信、送信クロックは独立に決めることが可能である。入り線同士も特に伝送速度等が一致している必要はなく、それぞれ独立に設定することが可能である。即ち、パケットネットワークは、伝送システムにあわせてデータを送ることができる柔軟性を持っていると言える。
【０００５】
一方、現在、世界で標準化されたＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy ）伝送方式によるディジタルネットワークでは、ネットワークの周波数（これをクロックという）が全世界的に同期していること（すなわち周波数が同一であること）を前提にしてディジタル情報のスイッチング、ルーティングが実施されている。しかし、パケット送受信においてはディジタル信号を取り扱うにもかかわらず、上述のごとく、各伝送路の速度は特に同期している必要が無く、これによりネットワーク全体に亘ってのクロック同期の仕組みが不要となり、安価にネットワークを構成できる。これは、パケットを一旦必ずバッファリングすることにより、このような柔軟性が得られている。
【０００６】
また、パケット伝送方式では、伝送路の空き時間に情報を伝送することができると言う利点もある。即ち、送るべき情報を伝送路満杯にして送ることが基本的にできるため、伝送路の使用率を上昇し、結果としてネットワークを安く作り上げることができる。従って、インターネットにおいては上記のパケット伝送方式が採られている。
【特許文献１】特開平８−１９０１２号公報
【特許文献２】特開２００２−２２３２０２号公報
【特許文献３】特表２０００−５１６４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の技術のパケット伝送方式の場合、複数のパケットが複数の経路から１本の高速伝送路に多重化されるとき、そのパケットのまま多重化しようとすると、バッファリングが必要となり、遅延が発生する。さらに、時間的なぶつかりがあれば、複数のパケットを多重化するための順番待ちが発生し、遅延が増大する。また、バッファ数が不足する場合には、パケットのロスが生じる恐れもある。従って、従来のパケット伝送方式は、端末−端末間では、どうしても速度の保障、品質の保証が不可能であった。
【０００８】
一方、特許文献２，３に開示されているような既存の時分割多重伝送技術であるＴＤＭ（Time Division Multiplexing）回線を用いたシステムにおいて、端末−端末間にＴＤＭ回線を設定することによってパケットロスのない、遅延バラつきが発生しないパケットの伝送、およびスイッチングが可能である。しかし、既存のＴＤＭ回線であるＳＤＨ回線は、各装置に用いるクロックがすべて同期している全国同期網が前提であり、高価であり、安価に高速の回線を確保することはきわめて難しい。
【０００９】
また、特許文献１に開示されているように、光技術で時分割多重化を実現する場合に、必要に応じてバッファレスパスを設定し、サービス来往に際して設定解除する機構で１波長を割り振る方式では、光デバイス（光スイッチ、波長多重回路、レーザダイオード等）の使用率が低下する（光デバイスの実力よりもかなりビットレートの低いところで使用せざるを得ない）ので、高コストになる。さらに、波長を１つの回線として用いる場合、高速情報を通さないと意味がない。
【００１０】
従って、光回線をできるだけ高速に使用可能であり、品質保証のできる安価なパケットフォワーディングを可能とする伝送方式が求められている。
【００１１】
この発明は、上記従来の技術の問題点に鑑みて成されたもので、パケットのバッファリングによる遅延やパケットロスがなく、品質保証のできるパケットフォワーディング技術を実現するパケット送受信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
まず、この発明は、インターネットワークを構成しているルータノードと同様に、各装置毎にクロックは基本的に独立とし、パケットの長さが有限であること、各装置が１パケット長程度の時間にはクロックの周波数がずれない程度のクロック精度を有していることを利用し、安価な時分割多重技術によるパケット伝送を可能とするものである。また、光スイッチでのバッファレススイッチング方式として、いわゆる空間分割電気スイッチを用いることにより光技術、電気技術のそれぞれの得意とする速度にあわせた方式を経済的に装置を実現することができる。
【００１３】
そこで、この発明では、伝送リンクにおいては、時分割多重によるパケットの転送方式を用い、ルータノードにおいてはバッファを用いない空間分割スイッチによるスイッチングを用いることにより、エッジルータ間にはバッファレスパス設定をおこない、それによりインターネットパケットフォワーディングを実現している。
【００１４】
以下、この発明のパケット転送方式について説明する。
【００１５】
（１）本発明における伝送の原理を、図４に示す。ここでは、３チャネルの場合を示しているが、チャネル数は任意であり一般性を失わない。パケットA、B、Cは送信回路４にて必要な情報（たとえば、パケットの先頭を示すためのプリアンブルの付与）を付加し、多重化回路１にてそれぞれのパケットをビット単位、あるいはオクテット単位に分割されて時分割多重化され、伝送リンク３に送出される。分割された各パケットは多重化回路１内の端子１A、１B、１Cから、それぞれの端子に割り当てられている伝送リンク上のチャネル（図４の場合はパケットAはチャネルI、パケットBはチャネルII、パケットCはチャネルIII）に多重化され伝送リンク３へと送出される。伝送リンク３上では図４に示す順序で伝送される。即ち、伝送リンク３上では、各チャネルに乗せられるそれぞれ分割され伝送されるパケット情報以外にフレーム同期用の情報であるフレーム情報ｆが付加される。
【００１６】
分離回路２ではこのフレーム情報ｆを識別認知し、それに基づき各チャネルを識別し、チャネルの情報が乗せられている多重化されたパケットを各チャネルに分離し、分離回路２の出力端子２A、２B、２Cに、チャネルI、II、IIIのデータを出力する。出力された各チャネルのデータは受信回路６により、パケットの先頭識別、パケット終了識別を行う。送信回路４、多重化回路１では自装置が所有しているクロックを用いて、先頭プリアンブル付与、パケットの分割、多重化、フレーム情報ｆの付加等の処理を行う。一方、それに対する受信分離回路２、受信回路６では、伝送路からくる情報からクロックを抽出し、そのクロックを用いてフレーム情報識別、多重化されたパケットの各チャネルへの分離処理、パケットの先頭識別等を実施する。従って、図４に示した範囲においてクロックはすべて送信側のクロックを用いて処理を行うことができるのでクロック系統が異なることによる情報の欠落、あるいはスタッフィングを行う必要は無い。
【００１７】
しかし、通信は必ず双方向を要求されるので、情報を送ると共に相手から来る情報を受信するようにしなければならない。受信分離回路２は、情報を正確に受信するため、必ず伝送路からのクロックを基にして、クロックを生成し情報を受信する。即ち、受信側クロックは送信クロックに従属、送信側クロックは独自で決められるということである。各送信側は、独自のクロックを用いてデータ送信を行うため、受信側クロックがポート数だけ異なることになる。そこで、各装置には、送信クロック（装置自身の独自クロック）と、受信クロックの乗せ換え機構が必ず必要となる。
【００１８】
（２）図５は、１００Mbps端末A１とA２、B１とB２、C１とC２の、各通信パスを１００Mbpsとした３つの双方向の通信を、パケット時分割多重送受信装置１０とパケット時分割多重送受信装置２０との間を３００Mbpsの伝送リンク３にてパケット時分割多重伝送する場合の構成を示す。
【００１９】
図５において、パケット時分割多重送受信装置１０における受信回路４１０a、４１０b、等は、端末A１、B１、C１からのそれぞれのクロックで独立に動作する。一方、送信回路６１０a、６１０b、等、および多重化回路１１０は、すべてパケット時分割多重送受信装置１０が持つ固有のクロックで動作するため、例えば端末A１からのパケット情報は受信回路４１０aで受け、受け側クロックを送信クロックに変換するクロック乗せ換え回路５１０aにより送信クロックに乗せ換える必要がある。送出すべきパケット情報は、パケット時分割多重送受信装置１０の固有のクロックにより動作する送信回路６１０a、６１０b、等および多重化回路１１０により多重化され、伝送リンク３に送出される。
【００２０】
一方、端末A２からのパケット情報は受信回路４２０bで受信、クロック乗せ換え回路５２０bによりパケット時分割多重送受信装置２０の有する自身のクロックに乗せ換えられ、送信回路６２０b、多重化送信回路１２０にて多重化されて伝送リンク３に送り出される。そして、パケット時分割多重送受信装置１０の分離回路２１０で受信後、各チャネルに分離され、クロック乗せ換え回路５１０bにてクロックをパケット時分割多重送受信装置１０自身のクロックに変換され、送信回路６１０bを通して端末A１にデータが送り届けられる。
【００２１】
（３）上記（１）の伝送方式、上記（２）のクロック乗せ換え方式を用いて構成する本発明におけるルータノードを図６に示す。このルータノードは、入力数３、出力数３の場合について示すもので、図６においては、パケット情報は時分割多重化されて複数の伝送リンク３を通して入力される。分離回路２に入力されたパケット時分割多重化された情報は、それぞれの分離回路２にてチャネルごとに異なる出力端子I、II、IIIに分離され出力される。分離され出力された各出力端子I、II、IIIからの信号は、受信回路４で受信する。受信回路４は入力伝送路リンク３から得られるクロックで動作するように構成し、周波数の違いによる情報の損失が発生しないようにする。受信された情報は、目的とする方路へスイッチングする前にクロック乗せ換え回路５により送信側クロック即ち、自身が持つクロックに変換し、送信回路６に入力され、プリアンブルの付与を行う送信処理行い、スイッチ回路７に入力され、目的とする多重化回路１にスイッチングされる。どの方路へスイッチングされるかについては予め、設定が成されていることとしている。そして、多重化回路においては既に述べた方法にて情報の多重化およびフレーム情報を付加する処理を行うものである。
【００２２】
以上より、この発明は、複数のパケット情報を各々時分割し多重化して伝送リンクへ出力する多重化回路と、伝送リンクに接続され、前記多重化回路により時分割多重化されたデータを各々の前記パケット情報毎に分離して、個々の前記パケット情報を復元する分離回路と、前記分離回路から入力する前記各パケット情報からプリアンブルを除いて、受信するパケット長に合わせて所定タイミングで、前記パケット情報のデータを出力する受信回路と、前記受信回路から出力された前記パケット情報のデータを先頭から順に書き込むバッファメモリを備え、このバッファメモリに書き込まれた前記パケット情報のデータを固有のクロックにより先頭から順に出力するクロック乗せ換え回路と、前記クロック乗せ換え回路から出力される前記パケット情報のデータにプリアンブルを付加して出力する送信回路とを備えたパケット送受信装置である。
【００２３】
前記分離回路は、多重化されたデータからクロックとフレーム情報を検出して、多重化された情報を前記パケット情報毎に分離し元のパケット情報に復元するとともに、前記クロックを前記クロック乗せ換え回路に出力するものである。
【００２４】
前記受信回路は、前記各パケット情報のプリアンブルによりパケット受信開始信号を出力するとともに、前記各パケット情報の長さを検知してパケット終了通知を出力するものである。また、前記クロック乗せ換え回路は、前記受信回路からのパケット受信信号により、前記多重化されたデータのクロックでデータを前記バッファメモリに書き込み、前記送信回路によるプリアンブルの付加に伴って、前記バッファメモリからのデータの読出しを行う。
【００２５】
またこの発明は、前記多重化回路と前記分離回路とを備え、前記受信回路と前記クロック乗せ換え回路と前記送信回路とを有したパケット時分割多重送受信装置を一対設け、このパケット時分割多重送受信装置同士を、送受信用の伝送リンクにより接続して成るパケット送受信装置である。
【００２６】
またこの発明は、複数組の前記多重化回路と前記分離回路を備え、前記各分離回路に対応して各々前記受信回路と前記クロック乗せ換え回路と前記送信回路とを設け、前記各送信回路の出力を前記各多重化回路へ切り換えて出力するスイッチマトリックス等のスイッチ回路を設け、ルータノードを構成したパケット送受信装置である。
【００２７】
前記スイッチ回路は、前記多重化回路と前記分離回路の少なくともいずれかに設けてなる。さらに、前記多重化回路と前記分離回路の少なくともいずれかに前記スイッチ回路が設けられた多重化スイッチ回路を複数対設け、この複数対の多重化スイッチ回路を複数のスイッチ回路により接続してなるものである。
【発明の効果】
【００２８】
この発明のパケット送受信装置によれば、高価で大がかりなシステムを必要とせず、比較的簡単な装置で、パケットロスや遅延バラツキの無い、高品質のパケット通信を可能とするものである。
【００２９】
特に、クロック乗せ換え回路を設けたことにより、パケット受信終了を待たず、受信したパケットの先頭検出により、次段へのパケット送信を開始して、次のパケットをバッファの先頭番地から常に書き込むよう構成し、バッファリング時間を一定の最小値にし、しかも、パケット受信用のクロックとパケット送信用のクロックの周波数の違いを意識しないものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、この発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。まず、多重化回路１の具体的構成例を図７に示す。クロック提供線１５によって供給される送信クロック（この送信クロックを作成する回路は示していない）により動作する送信タイミング発生回路１３により、フレームF、チャネルI、チャネルII、チャネルIIIの各タイミング信号が発生される。それらのタイミングは、フレーム信号発生回路１４から与えられるフレーム情報ｆ、及びパケット情報Ａ、パケット情報Ｂ、パケット情報Ｃに各々対応した各アンドゲート１０に供給される。各アンドゲート１０は、その出力がオア回路１１により多重化され、伝送リンク３のフレーム時間位置がチャネルI、チャネルII、チャネルIII毎に設定されて伝送リンク３に出力され、次段のルータノードへ伝送される。
【００３１】
即ち、図７における多重化回路１においては、パケット情報Ａ〜Ｃをチャネルタイミングで伝送リンク３に送り出すためのゲート１０には、固定的なチャネルのタイミングを印加し、パケット情報Ａ、Ｂ、Ｃが運ばれるチャネルが固定的になっており、その約束の下に、分離回路２は、パケット情報Ａ、Ｂ、Ｃを識別している。多重化され伝送路に送り出される情報は、図２に示した形式で送り出される。なお、オア回路１１により多重化された情報は、実際の伝送路に合せた情報符号化が、物理実現回路（PHY）１２により実施され、その結果が伝送リンク３に送出される。
【００３２】
次に、分離回路２の具体構成例を図８に示す。分離回路２では、伝送リンク３に適した符号化された情報から、図２に示すパケット情報形式に変換する（その回路は同期回路２１に含んでいる）。時分割多重化され変換された情報は、同期回路２１において、クロック周波数を抽出し、情報の先頭を示すフレーム情報ｆを見つけ出し、フレーム情報ｆと、クロックパルス及び受信データを出力する。受信フレーム情報ｆと受信クロックから受信のためのタイミングパルス発生回路２２からチャネルI、II、IIIのタイミングパルスを生成し、このタイミングパルスにより、同期回路２１より出力される受信データを、アンド回路２３により各チャネルごとに分離し、さらにフリップフロップ２４により、多重化のために細いパルスとなっていた各チャネルの情報を元の長さに復元し、出力線２５を通して各チャネルごとに設けられる受信回路４に対して伝える。
【００３３】
受信回路４の具体構成例を図９に示す。分離回路２の出力である出力線２５からの受信データはプリアンブル処理回路４１、受信パケット長検査回路４２に入力される。送受されるパケットのフォーム及び送信、受信のタイミングチャートを図１０に示す。パケットの先頭のプリアンブルは７バイトの１と０が交互に現れる交番情報であり、このプリアンブル期間中に受信回路４ではビット同期を取り、デリミタの検出によりパケットの先頭、即ちIPヘッダの先頭を検出する。検出後、それを出力することによってデータ受信中表示フリップフロップ４３をオンにする。それによりゲート４４を開き、分離回路出力線２５からの受信データを出力線４５を通して、受信したプリアンブル、デリミタを除いた受信データがクロック乗せ換え回路５に送られる。受信パケット長検査回路４２では、パケットのIPヘッダ中にあるパケット長情報に基づいて、現在受信中のパケットの長さを検査し、受信パケット長分の情報を受けた時に終了通知信号を出力する。この出力により、データ受信中表示フリップフロップ４３をリセットすることにより、不要なデータ（受信したパケットではないデータ）を後段のクロック乗せ換え回路に伝わらないようにする。パケット先頭通知情報、パケット終了情報は通知線４６、４７を通して、クロック乗せ換え回路５に伝えられ、必要な処理に用いられる。
【００３４】
クロック乗せ換え回路５の具体構成例を図１１に示す。クロック乗せ換え回路５には受信回路４（図９）のデータ線４５から受信パケット情報が入力される。入力された受信パケット情報は送受信バッファ５１に書き込まれる。送受信バッファ５１は、書き込みに用いるクロックと読み出しに用いるクロックとは独立に動作する記憶装置である。
【００３５】
書込み用のクロックは、データ受信時に分離回路２（図８）により得られる受信データのクロックを使用する。書込みカウンタ５２は送信回路６（図１２）によりすべてのデータが送り終わったときにリセットされ、新しいパケット情報は常に先頭番地から順次送受信バッファ５１に書き込まれる。送受信バッファ５１への書込み開始は、受信回路４（図９）におけるデータ受信中表示フリップフロップ４３がオンし、それにより出力線４８を通してゲート５４がオンになり、書込みカウンタ５２がカウントアップを開始することにより行われる。ゲート５４がオンになることにより、書込みカウンタ５２がカウントを開始し、受信データの書込みアドレスを順次送受信バッファ５１に供給すると共に、それと同期した書込みイネーブル信号が書込みイネーブル発生回路５３により生成され、指定された番地に適正なタイミングで受信パケット情報が記録される。受信パケット情報のデータがなくなると、データ受信中表示フリップフロップ４３がリセットされるので書込みカウンタ５２のカウントアップが停止する。
【００３６】
一方、読出し用のクロック、即ちパケット情報送信用クロックとしては、クロック乗せ換え回路５の固有のクロックを使う。読出しカウンタ５６は、書込みカウンタ５２と同時に送信回路６（図１２）によるすべてのデータが送り終わったときにリセットされ、新しいパケット情報は常に送受信バッファ５１の先頭番地から順次読み出され送信されるように構成する。即ち、データ送信中表示フリップフロップ６１（図１２）がオンしている間はカウントアップを続け、オフになるとリセットされるよう構成する。読出しの開始は、送信回路６（図１２）におけるデータ送信中表示フリップフロップ６１がオンすることにより行われる。出力線６６を通してゲート５７がオンになると、読出しカウンタ５６がカウントを開始し、送信データの読出しアドレスを順次送受信バッファ５１に供給すると共に、それと同期して読み出しイネーブル信号が読出し、イネーブル発生回路５５により生成され、指定された番地から適正なタイミングにてデータが読出され、出力線５９よりデータが送信回路６に伝送される。
【００３７】
送信データ用の読出しカウンタ５６の値は、アンド回路であるカウンタ一致検査回路５８で、書込みカウンタ５２の値との一致が判断される。読出しカウンタ５６がカウントアップされ、その値が既に停止している書込みカウンタ５２の値と一致すると、その一致出力により、まず書込みカウンタ５２がリセットされる。さらに、このカウンタ一致検査回路５８の出力は、送信終了情報線５８１により送信回路６に伝えられ、データ送信中表示フリップフロップ６１がリセットされ送信が終了し、その出力６６がオフとなる。それにより読み出しカウンタ５８のカウントアップが停止し、それと共に読出しカウンタ５６が初期値に戻る。
【００３８】
送信回路６の具体的構成例を図１２に示す。まず、受信回路４の出力であるパケット受信開始指示信号が、通信線４６を通して、プリアンブル発生回路６４に供給されると、プリアンブルパタンおよびデリミタが生成され、オア回路６３を通して送信回路出力線６５からスイッチ回路７へ送出される。プリアンブル発生回路６４は、プリアンブルパタン送出終了後、先頭ビット（デリミタ）を挿入するとともに、デリミタ送出完了信号によりデータ送出中表示フリップフロップ６１をセットする。その出力がゲート６２をオンにするとともに、さらに、クロック乗せ換え回路５のゲート５７に加えられ、読出しカウンタ５６が動作を開始して送受信バッファからデータが読み出されて読出しデータ（送出パケット情報）がクロック乗せ換え回路５の出力線５９に現れ、アンドゲート６２、オアゲート６３を通してデータが出力線６５に乗せられる。
【００３９】
送出データと受信データの時間関係は、図１０に示す通りである。受信データ中からデリミタ検出により、データ受信開始指示が出ることによって、送信データのプリアンブル送出が始まり、デリミタ送出完了により、送受信バッファより送信データが送出される。これから、受信データの先頭と、送信データの時間差は固定的に、プリアンブル長（約７バイト）のみであることがわかる。
【００４０】
次に、スイッチ回路７の構成例を図１３に示す。図１３は、入力線数が３、出力線数が３の３ｘ３のスイッチ回路例である。送出すべきデータは、送信回路６における出力線６５からスイッチ回路に入力される。スイッチ回路７では、送出データが出力線６５に現れる前に、出力すべき出力線が指定され予めフリップフロップ７１がオン状態にされており、ゲート７２は、データが入力されれば出力線７３に転送されるオン状態になっている。これらの状態を作り出すスイッチ制御回路は、図示していないが周知の装置を利用し得る。たとえば入力線iiと出力線ii’とを接続状態にするためには、その交点にあるフリップフロップ７１aを予めそのセット信号によりオン状態とし、対応するゲート７２aをオン状態にしておき、データが入力線６５aに現れると、出力線７３aに出力されるように制御される。このスイッチ回路７の出力は、出力線７３を通して図６で示すように多重化回路１のポートI’、II’、III’に接続され、多重化されてリンク伝送路３にて次のルータノードに送出される。
【００４１】
この実施形態のスイッチ回路構成例は、図６に示したノード構成に対応する。即ち、伝送路３で時分割多重されている３つのチャネルのうち、同じチャネル相互のみをスイッチする構成に対応するスイッチ回路であり、図１２に示す回路を各チャネル出力（図６では３つのチャネルI、II、III）対応に持つ必要がある。即ち、図６における分離回路のチャネルI、II、IIIが分離回路数（図６の場合には３つ）だけ出てくるので、チャネルI相互をスイッチするためのスイッチ回路が１つ、チャネルII相互をスイッチするためのスイッチ回路が１つ、さらにチャネルIII相互をスイッチするためのスイッチ回路が１つ、合計３つのスイッチ回路を必要とする。
【００４２】
このような形式のスイッチ分割は、スイッチサイズを小型にするために有効である。図６におけるルータノードにおいては、クロスポイント回路数（図１２において、フリップフロップ７１、ゲート７２で構成される回路数）は全体で、３ｘ３（１つのスイッチ回路におけるクロスポイント回路数）ｘ３（チャネル数）、であるから２７回路数となる。すべての入力回線（図６では９）がすべての出力回線（図６では９）に接続できる１つのスイッチ回路で実現する場合には、９ｘ９合計８１回路必要となる。したがって図６の回路は回路規模を小さく出来る。
【００４３】
しかし、図６の構成の装置の場合、同一チャネル相互のみのスイッチであるため機能的に不足しており、異なるチャネル相互のスイッチを別の形で実現しなければ、トラフィック特性上で問題がある。そこで、端末でチャネルを選択する方式が考えられる。この端末で選択する方式は、端末−端末間のルータ間では異なるチャネル相互間のスイッチングは行わないため、選択できるチャネル数（図６においては３チャネル）によっては、トラフィック特性、すなわち相手への接続パスを探索する時にブロックする確率が大きくなる欠点がある。
【００４４】
その確率をより小さくし、かつスイッチの小型化を実現できる方式として以下の方式が考えられる。図７の多重化回路１においては既に説明したように、パケット情報Ａ、パケット情報Ｂ、パケット情報Ｃを伝送リンク３に多重化する際、
パケット情報Ａ→伝送リンク３のチャネルI
パケット情報Ｂ→伝送リンク３のチャネルII
パケット情報Ｃ→伝送リンク３のチャネルIII
に、固定的に対応させて多重化を実施することで説明した。この対応を任意とし、対応関係をその都度システムで指定する構成とすることによって、あたかもスイッチと同様な機能を実現できる。対応を任意にさせる対象となる回路として多重化回路、分離回路の双方が考えられるが、図１４には多重化回路を任意対応構成とした多重化スイッチ回路構成例を示す。図１４の多重化スイッチ回路９においては、図７の多重化回路１のように、パケット情報を伝送リンク３に送り出すゲート１０に、固定的なチャネルのタイミングを印加するのではなく、パケット情報Ａ、Ｂ、Ｃが運ばれるチャネルを指定することによって、パケット情報Ａ、パケット情報Ｂ、パケット情報Ｃと伝送リンク３上のチャネルI、チャネルII、チャネルIIIとの対応を任意に実現できる。
【００４５】
即ち、送出タイミングに対応して開くべきゲート番号を記憶する制御メモリ９１、及びゲート番号デコーダ９２を設け、たとえば、送出タイミングIの時に開くべきゲート番号、たとえば１０aを指定すると、パケット情報Ｃが伝送リンク３上のチャネルIにより運ばれる。即ち、制御メモリ９１の各タイミング時刻にアクセスされるメモリ番地にそのタイミングで運ぶべき情報が入力されているゲート番号を指定することによって、目的とする方路へのスイッチングが可能となる。指定する情報は別途制御装置から入力線９３から制御情報として事前に与えられる。
【００４６】
図１４の多重化スイッチ回路９は、伝送リンク３を通して、次段のルータノードの分離回路４と接続されており、多重化スイッチ回路９と分離回路２の入出力を示すと図１５のように表現され、入力パケット情報と分離回路の出力チャネルを任意に決めるスイッチの機能を実現することが出来、これを多重分離スイッチ１００と称する。
【００４７】
即ち、多重分離スイッチ１００は、図１６の論理構成に示すごとく、入力ポート３、出力ポート３の３ｘ３のスイッチ回路とまったく同様の機能を有している。入りの伝送リンク数が３、出の伝送リンク数が３、各伝送リンクのチャネル数が３であるシステムにおいて、１つのルータノードと隣接するルータノードの多重化スイッチ回路、分離回路に着目した物理的構成は、図１７のように、３枚の３ｘ３のスイッチ回路の両側を３枚の３ｘ３の多重分離スイッチ１００で挟んだ形式としてみることが出来る。これを通常のスイッチ回路の機能として全体の接続構成を示すと、図１８に示すように、多重分離スイッチ１００が入り側と出側に３段ずつ（ａ〜ｃ、ｄ〜ｅ）設けられ、間にスイッチ回路７が３段（ａ〜ｃ）設けられた、３段スイッチをメッシュに接続した構成となる。さらに、一般的に、伝送リンクでの多重度をｍ、ルータノードへ入力される伝送リンク数ｎ、出力する伝送リンク数ｎとした時の論理的スイッチ構成は、図１９に示すようになる。
【００４８】
この実施形態のパケット送受信装置によれば、高価で大がかりな伝送システムを必要とせず、比較的簡単な送受信装置で、バッファレスパスを設定し、パケットロスや遅延バラツキの無い、高品質のパケット通信を可能とする。特に、クロック乗せ換え回路を設けたことにより、パケット受信終了を待たず、受信したパケットの先頭検出により、次段へのパケット送信を開始し、パケット送信終了により送受信バッファメモリカウンタをリセットして、次のパケットをバッファの先頭番地から常に書き込むよう構成し、バッファリング時間を最小にし、しかも、パケット受信用のクロックとパケット送信用のクロックの周波数の違いを無視し得るものである。
【００４９】
また、多重化スイッチ回路を備えたルータノードを構成することにより、インターネットにおけるパケット通信を、より簡単な構成で大容量の通信を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明が利用されるパケット情報を説明する概念図である。
【図２】この発明が利用されるパケット送受信方式において、速度が異なる場合のパケット伝送状態を示す概念図である。
【図３】この発明のパケット多重伝送の概念を示す図である。
【図４】この発明におけるパケット時分割多重伝送の原理を示す概念図である。
【図５】この発明におけるパケット時分割多重送受信回路の概略図である。
【図６】この発明におけるパケット時分割多重送受信装置を用いたルータノード構成を示す概念図である。
【図７】この発明のパケット送受信装置の多重化回路の概略図である。
【図８】この発明のパケット送受信装置の分離回路の概略図である。
【図９】この発明のパケット送受信装置の受信回路の概略図である。
【図１０】この発明のパケット送受信装置により送受されるパケットのフォーム及び送信、受信のタイミングチャートである。
【図１１】この発明のパケット送受信装置に用いられるクロック乗せ換え回路の概略図である。
【図１２】この発明のパケット送受信装置に用いられる送信回路を示す概略図である。
【図１３】この発明のパケット送受信装置に用いられるスイッチ回路を示す概略図である。
【図１４】この発明のパケット送受信装置に用いられる多重化スイッチ回路を示す概略図である。
【図１５】この発明のパケット送受信装置に用いられる多重分離スイッチ回路の概略図である。
【図１６】この発明のパケット送受信装置の多重分離スイッチを示す概略図である。
【図１７】この発明のパケット送受信装置の分離回路を利用したスイッチ接続構成図である。
【図１８】この発明のパケット送受信装置が適用される通常のスイッチ回路全体の論理的スイッチ接続図である。
【図１９】この発明のパケット送受信装置の伝送リンクでの論理的スイッチ構成を一般化した概念図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  多重化回路
２  分離回路
３  伝送リンク
４  受信回路
５  クロック乗せ換え回路
６  送信回路
７  スイッチ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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