(57)【要約】ノードを通じて１つ以上のリモートノードに対して並列に稼働中である複数の論理的に異なった通信リンクを確立するための通信ノードであって、入力切り替え手段と、出力切り替え手段と、前記入力切り替え手段と前記出力切り替え手段との間に接続された複数の通信資源と、ノードを通じて論理的に異なった通信リンクを確立するために、前記入力切り替え手段及び前記出力切り替え手段に接続された制御手段とを備え、前記複数の通信資源が、パケット交換、及び回路交換のサービスを含む異なる通信サービスを供給するように構成される第１の通信資源及び第２の通信資源を少なくとも備えると共に、各前記リンクが、少なくとも第１の通信資源及び第２の通信資源の内の１つを選択的に含むように構成可能であることを特徴とする通信ノード。
2006501694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノードを通じて１つ以上のリモートノードに対して同時に稼働中である複数の論理的に異なった通信リンクを確立するための通信ノードであって、
入力切り替え手段と、
出力切り替え手段と、
前記入力切り替え手段と前記出力切り替え手段との間に接続された複数の通信資源と、
ノードを通じて論理的に異なった通信リンクを確立するために、前記入力切り替え手段及び前記出力切り替え手段に接続された制御手段とを備え、
前記複数の通信資源が、パケット交換、及び回路交換のサービスを含む異なる通信サービスを供給するように構成される第１の通信資源及び第２の通信資源を少なくとも備え、  各前記リンクが、少なくとも第１の通信資源及び第２の通信資源の内の１つを選択的に含むように構成可能である
ことを特徴とする通信ノード。
【請求項２】
前記通信資源が、信号処理手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の通信ノード。
【請求項３】
前記通信資源が、パケット処理手段を備える
ことを特徴とする請求項１、または請求項２に記載の通信ノード。
【請求項４】
前記通信資源が、
前記サービスタイプの内の１つを供給するように構成される複数の第１の通信資源と、
前記サービスタイプの内の別のを供給するように構成される複数の第２の通信資源と
を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項５】
少なくとも第１の通信資源が、同期入力信号の成分を処理するように配置され、
少なくとも第２の通信資源が、非同期入力信号の成分を処理するように配置される
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項６】
信号フローからの複数のパケットは、前記第２の通信資源によって処理される
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項７】
前記入力切り替え手段が、複数の信号成分を有するように分割された少なくとも１つの入力信号を受信するように配置され、
ノードを通じた前記複数の論理的に異なった通信リンクが、信号成分の内の論理的に関連付けられた１つを用いて確立される
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項８】
前記出力切り替え手段が、信号成分を受信するように構成可能であると共に、前記信号成分を、前記信号成分を分割する少なくとも１つの出力信号に切り替え、
ノードを通じた前記論理リンクが、出力信号成分の内の論理的に関連付けられた１つを用いて拡張される
ことを特徴とする請求項７に記載の通信ノード。
【請求項９】
前記信号成分が、時分割多重、周波数分割多重、符号分割多重、及び空間分割多重の内の１つ以上を用いて分割される
ことを特徴とする請求項７、または請求項８に記載の通信ノード。
【請求項１０】
前記入力切り替え手段が、複数の分割された入力信号を同時に切り替えるように構成可能である
ことを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項１１】
前記出力切り替え手段が、複数の分割された出力信号を同時に切り替えるように構成可能である
ことを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項１２】
前記論理リンクの内の１つ以上が、論理ネットワークを確立するような２つ以上のノードの橋渡しをする
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項１３】
前記論理ネットワークの内の１つ以上が、ノードにおいて開始されるか、またはノードにおいて終了される
ことを特徴とする請求項１２に記載の通信ノード。
【請求項１４】
前記論理ネットワークの内の１つ以上が、終端端末において開始されるか、または終端端末において終了される
ことを特徴とする請求項１２に記載の通信ノード。
【請求項１５】
前記論理ネットワークの内の１つ以上が、ノードにおいて開始されると共に、ノードにおいて終了される
ことを特徴とする請求項１３に記載の通信ノード。
【請求項１６】
前記論理ネットワークの内の１つ以上が、終端端末において開始されると共に、終端端末において終了される
ことを特徴とする請求項１４に記載の通信ノード。
【請求項１７】
前記入力切り替え手段及び前記出力切り替え手段が、論理リンク上の通信データの少ない待ち時間の転送が達成されるように、論理リンク上の通信データを回線交換するように構成可能である
ことを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項１８】
複数の前記論理リンクが、前記ノードによってプログラム的に統合されると共に分解される
ことを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項１９】
通信ネットワークの一部上の論理リンクの一部を備えている複数の成分を有する少なくとも１つの入力信号を受信するための通信ノードであって、
前記少なくとも１つの入力信号を受信するための入口手段と、
前記入力信号の１つ以上の成分を有する少なくとも１つの出力信号を出力するための出口手段と、
入口手段と出口手段との間に接続された、前記少なくとも１つの入力信号の成分を受信するため、及び所定の通信プロセスに従って前記成分を処理するための１つ以上の信号処理手段と、
前記入口手段から出力される信号に、前記出口手段への途中で選択的に前記信号処理手段の１つ以上をバイパスさせるように構成可能な第１の切り替え手段と、
前記信号処理手段から出力される信号を前記出口手段に導くように構成可能な第２の切り替え手段と
を備えることを特徴とする通信ノード。
【請求項２０】
前記第１の切り替え手段が、前記信号処理手段の全てをバイパスする、前記入口手段と前記第２の切り替え手段との間の接続を提供するように構成可能である
ことを特徴とする請求項１９に記載の通信ノード。
【請求項２１】
前記入口手段と前記出口手段との間に接続された複数の信号処理手段が提供されると共に、前記複数の信号処理手段の内の各１つが、前記少なくとも１つの信号の少なくとも成分を受信し、かつ所定の通信プロセスに従って受信された成分を処理するように配置される
ことを特徴とする請求項１９、または請求項２０に記載の通信ノード。
【請求項２２】
前記複数の信号処理手段の内の第１の信号処理手段及び第２の信号処理手段が、異なる所定の通信プロセスに従って受信された成分を処理するように配置される
ことを特徴とする請求項２１に記載の通信ノード。
【請求項２３】
信号処理手段の異なるものが、開放型システム間相互接続モデルの階層１、階層２、階層３、階層４、階層５、階層６、及び階層７から選択された１つ以上の階層において信号成分を処理するように配置される
ことを特徴とする請求項２１、または請求項２２に記載の通信ノード。
【請求項２４】
前記第１の切り替え手段が、第１の信号処理手段へ少なくとも１つの入力信号の成分を供給すると共に、第２の信号処理手段へ少なくとも１つの入力信号の別の成分を供給するように構成可能である
ことを特徴とする請求項２１から請求項２３のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項２５】
入力信号のタイミングが、ノードのタイミング基準信号と同期している
ことを特徴とする請求項１９から請求項２４のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項２６】
前記成分が複数のタイムスロットであるように、入力信号が時分割多重されると共に、対応するタイムスロットが論理リンクの一部を定義する
ことを特徴とする請求項１９から請求項２５のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項２７】
予め定義されたタイミング期間で発生するフレームパルスが、フレームパルスの間でバッファされるか、及び／または切り替えらるべき多数のタイムスロットの範囲を定める
ことを特徴とする請求項２６に記載の通信ノード。
【請求項２８】
前記入口手段において複数の同期入力信号が受信されると共に、前記出口手段からの前記出力信号が、入力信号の異なるものからの成分を有する
ことを特徴とする請求項２５から請求項２７のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項２９】
第２の切り替え手段が、複数の出力信号を前記出口手段に供給すると共に、複数の出力信号の第１の出力信号及び第２の出力信号が、１つの入力信号からの成分を有する
ことを特徴とする請求項１９から請求項２８のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項３０】
入力信号の受信レートは、ノードのタイミング基準信号から独立している
ことを特徴とする請求項１９から請求項２９のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項３１】
入力信号がパケットを有する
ことを特徴とする請求項３０に記載の通信ノード。
【請求項３２】
少なくとも１つの処理手段が、パケット処理パイプラインを備える
ことを特徴とする請求項１９から請求項３１のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項３３】
第２の切り替え手段が、各パケット処理手段から供給されるパケットを、パケット処理手段によりパケットと関連付けられた宛先情報に従って切り替えるように配置される
ことを特徴とする請求項３２に記載の通信ノード。
【請求項３４】
入力信号からのパケットが、出口手段の複数の出力信号におけるパケットとして現れるように切り替えられる
ことを特徴とする請求項３１から請求項３３のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項３５】
それぞれが入力信号の異なる論理リンク上にある複数のパケットフローが、出口手段の異なる出力信号上のパケットフローとして現れるように切り替えられる
ことを特徴とする請求項３１から請求項３３のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項３６】
第１の入力信号及び第２の入力信号の論理リンク上にある複数のパケットフローが、出口手段の出力信号の異なる論理リンク上のパケットフローとして現れるように切り替えられる
ことを特徴とする請求項３１から請求項３３のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項３７】
入力信号の論理リンク上にある複数のパケットフローが、出口手段の異なる出力信号の論理リンク上のパケットフローとして現れるように切り替えられる
ことを特徴とする請求項３１から請求項３３のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項３８】
入力信号が、各パケットフローが異なる論理リンク上を伝送される複数のパケットフローに属するパケットを有し、
前記第１の切り替え手段が、所定のパケット処理プロトコルに従った処理のための適切なパケット処理パイプラインに、個々のパケットフローを提供すると共にそこから結合されたパケットフローを供給するために、入力信号を逆多重化するように制御可能である
ことを特徴とする請求項３１、または請求項３２に記載の通信ノード。
【請求項３９】
前記第２の切り替え手段が、前記パケット処理手段をバイパスすると共に、パケットにおける宛先情報に関係なくそれらを導く前記第１の切り替え手段からパケットを受信するように、交換情報によってプログラムされる
ことを特徴とする請求項３１、または請求項３２に記載の通信ノード。
【請求項４０】
前記少なくとも１つの入力信号が、ノードのタイミング基準信号と同調して指定時刻に作動する第１の入力信号と、前記ノードのタイミング基準信号から独立した受信レートを有する第２の入力信号とを備える
ことを特徴とする請求項１９から請求項３９のいずれかに記載の通信ノード。
【請求項４１】
前記少なくとも１つの入力信号が、ノードのタイミング基準信号と同調して指定時刻に作動する複数の第１の入力信号と、前記ノードのタイミング基準信号から独立した受信レートを有する複数の第２の入力信号とを備える
ことを特徴とする請求項４０に記載の通信ノード。
【請求項４２】
周期的に送信される信号成分のセットを有する信号を受信すると共に送信するための通信ノードであって、
入力切り替え手段と、
出力切り替え手段と、
前記出力切り替え手段に接続されると共に、統合された信号成分が所定の複数の信号成分の帯域幅に対応する帯域幅を有する統合された論理リンクを定義するように、セットの分割された信号成分の選択された１つが統合されるようにプログラム可能な制御手段とを備え、
セットが、お互いから分割された多数の信号成分を有し、
隣り合ったセットにおいて連結された信号成分が、通信ネットワークの一部上で多数の論理リンクを確立する
ことを特徴とする通信ノード。
【請求項４３】
前記入力切り替え手段に接続されると共に、リモートノードにおいて統合された、分割された信号成分が、分解されるようにプログラム可能な制御手段を更に備える
ことを特徴とする請求項４２に記載の通信ノード。
【請求項４４】
前記入力切り替え手段と前記出力切り替え手段との間に接続された複数の信号処理手段を更に備え、
前記入力切り替え手段が、少なくとも入力信号の成分を前記信号処理手段の内の選択された１つに供給するように構成可能である
ことを特徴とする請求項４２、または請求項４３に記載の通信ノード。
【請求項４５】
前記ノード処理手段の内の１つ以上が、統合された論理リンク上で受信された少なくとも信号成分を、そこへ転送された信号が分解された後で処理するように配置される
ことを特徴とする請求項４４に記載の通信ノード。
【請求項４６】
前記ノード処理手段の１つ以上が、統合された論理リンクを定義する分割された信号成分を分解せずに、統合された論理リンク上で受信された少なくとも信号成分を処理するように配置される
ことを特徴とする請求項４４に記載の通信ノード。
【請求項４７】
少なくとも１つの信号処理手段が、イーサネット（登録商標）、“ATM”、“IP”、“ATM”上の“IP”、イーサネット（登録商標）またはパケット化されないデータ上の“IP”の内の１つ以上をサポートするように配置される
ことを特徴とする請求項４４に記載の通信ノード。
【請求項４８】
パケットを複数のノードに送信する処理を含むことを特徴とする、請求項１、請求項１９、及び請求項４２のいずれかによるノードを備えるネットワークの一部を横断する論理リンクを設定する方法。
【請求項４９】
パケットを複数のノードに送信する処理を含むことを特徴とする、請求項４２において定義された通りに統合された論理リンクを設定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチサービス交換装置のような通信ノード、及び例えばマルチサービス交換を実行するように通信ノードを操作する方法に関するものである。
【０００２】
本発明の実施例は、例えば、“LAN”用ハブ及びブリッジ、“WAN”用ルータ、メトロスイッチ（metro switches）、光スイッチ及びルータ、ワイヤレスアクセスポイント、モバイル基地局及び端末、他の通信アプリケーションと同様の無線あるいは他の方法によるＰＤＡ及び他のハンドヘルド端末のような伝統的なネットワーク装置と同様に、チップ対チップの相互接続、ボード対ボードの相互接続、筐体対筐体の相互接続において有益である。
【背景技術】
【０００３】
通信ネットワークは、それらが伝送するように設計されているトラフィックの種類、例えば音声、ビデオ、またはデータに従って分類され得る。目的における本質的差異は、それらが設計された目的以外の目的のために使用されるとき、３種類のネットワークの弱さをこれらの各々に与える。
【０００４】
回路交換ネットワークは、新しいネットワークサービスの導入を容易にするように設計されていない。それらが最初に設計されたとき、構想されたサービスの範囲は制限されていたと共に、業界は独自仕様の標準から進歩するのが遅かった。その時以来、“SS7”信号方式（SS7 signalling）が導入されたが、しかし、これは個別のパケットネットワークに作用する。回線交換は、それが使用され得る前に確立されるべき終端間接続（end-to-end connection）を必要とする。データが接続を横断して送信され得る前に、これは、小さな、しかし、それにもかかわらず重大な遅延を付け加える。回線交換は、通常、多くのアプリケーション、特にそれらが包含しているビデオに適していない狭帯域のリンクを使用する。ここで使用される表現の「回路交換」及び「回線交換」は、現状の技術では一般的な少ない待ち時間（latency）のデータ転送を容易にする交換に関連すると共に、オリジナルの配線で接続された回路交換接続に制限されると解釈されるべきではない。
【０００５】
データネットワークは、コンピュータのような（電話と比べると）比較的洗練された端末装置が、非同期の多点対多点の接続性にアクセスすることを可能にするために、パケット交換構造を使用する。ここで使用される表現の「パケット」は、パケット交換モードにおいて交換されるデータペイロード及びヘッダを意味するために使用されることになる。パケットは、従って、例えば、セル、フレーム、及びデータグラム（datagrams）を有する。パケット交換構造は、複数のデータフローが、交換における単一セット、及びサービス品質における競争、ひいては多様性を生じさせるリンクの伝送資源へアクセスすることを可能にする。長期の投資収益を最適化するように、変わりやすいサービスを高度に管理することは、複雑で、危険で、かつ高価である。
【０００６】
更に、パケット交換は、処理されるべき全てのパケットを必要とし、不必要なレベルのネットワーク回復力を供給すると共に、価値のあるネットワーク資源を浪費している。
【０００７】
ビデオネットワークは、広帯域幅のテレビチャネルの限られた数を多数のテレビ端末に提供するために、伝統的に交換方式ではない。そのようなネットワークは、対話型通信に適していない。従って、対話型ケーブルテレビのオペレータは、彼らのケーブル基幹施設の一番上にパケット交換網を配置し、一方対話型衛星テレビのオペレータは、一般的に裏のチャネル（backchannel）を提供するために電話を使用する。
【０００８】
多重サービスを扱うことが可能であるノードを備える“集合”ネットワークは、あまり複合的ではなく、あまり高価ではなく、サービス革新の柔軟性を操作及び提供し易い。しかしながら、既知の集合ネットワークは、パケット交換データネットワークの構造に基づいている。
【０００９】
“IPv4”は、利用者に、与えられたノードの交換資源及び伝送資源に対する等しいアクセス権を与えるように設計されているパケット交換構造を備えている。これは、資源に関する競争を重大な問題にすると共に、従って、パケットが受けるサービスの品質は、不確実であり、非常に変わりやすいものでさえある。その結果、“IPv4”ネットワークオペレーターは、その主張に自身を持てる十分な上部空間を残すと共に、それが付け加える遅延、ジッタ、パケット損失が、それらの利用者要求のしきい値を下回ることにより、更に高コストで、更に高い品質のネットワークサービスのプロバイダである傾向があるか、もしくは、その最大のスループットの近くでネットワークを動作させることにより、更に低コストで、更に低い品質の、更に大きな量によるネットワークサービスのプロバイダである傾向がある。これは、利用者が受け入れることになる最大の遅延、ジッタ、及びパケット損失によってのみ制約される。
【００１０】
設計により、及び簡素化のために、“IPv4”ルータは、処理状態を把握しないと共に、それ故、回路交換ネットワーク、“ATM”ネットワーク等で使用されるプリトランスミッションスイッチ（pre-transmission switch）設定のような、設定されるべきルータを必要とする効率的な処理技術を使うことができないと共に、他の全ての無駄に消費する不十分なネットワーク処理リソースとは独立に各ヘッダを処理する。
【００１１】
標準のシリアル伝送において、パケットのビットは隣接して送信される。可変パケット長は、従ってインターパケット遅延変化（interpacket delay variation）として同様に知られているジッタを付け加える。これは、１つのパケットの到着と次のパケットの到着と間の間隔の持続期間における変動性である。処理のスピードは減少し得るが、しかしこの変動性を除去することはできないと共に、受容性のしきい値は、利用者予測を促進することにより、継続的に下げられる。
【００１２】
“IPv4”に関する別の欠点は、そのヘッダが、高速の処理のために容易に読みやすくなるように構造化されないことである。
【００１３】
多くのオーバレイ構造（overlay architectures）、及び関連するプロトコルは、ルータ資源がパケットの特別なクラスに差動的に適用されることを可能にすることによって、“IP”ネットワークにおいて区別されたサービスが提供されることを可能にするために開発された。これは、競争が管理されることを可能にする。例は、“IntServ”、“DiffServ”、及び“MPLS”である。新しいプロトコルは、サービスがアクセスされ得ると共に、再設計された“IP”ルータがこれらのサービスを供給されることを可能にするために導入される。パケットは、ルータがどの新しいサービス要素を提供したらよいかを知るように、ネットワークに対する入力の時点で（または、より早くに）特徴付けられたクラスである。“IPv4”に対するサービス区別構造（service differentiation architecture）の導入は、異なるパケットクラスが受けるサービスの相対的な品質を、ネットワークマネージャが制御することを可能にするが、しかし、パケットクラスの間で区別することの意図は、個々のエンドユーザーの間でサービスを区別するのに十分ではない。従って、パケットは、資源を求めて競争し続けることになると共に、エンドユーザーは、サービスの変動性を経験し続けることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
“IPv6”は、モバイルインターネットプロトコル、自動化されたアドレスコンフィグレーション（address configuration）、改良された安全性とルーティング（routing）、及びはるかに大きなアドレスの基盤を含む重要な強化を“IPv4”に対して導入する、“IPv4”に対する主要な構造のアップグレードである。“IPv6”は、パケット処理資源のアプリケーションが個々のアプリケーションデータフローに区別されることを可能にする２０ビットフローラベル（flow label）をヘッダに導入することによって、サービス区別要求を満足する。同様に、“IPv6”は、ヘッダ構造を固定することによってヘッダ処理の複雑さを減少させる。これは、処理がヘッダの中の所定の位置から情報を抽出し得ることを意味する。
【００１５】
“IPv6”は、それを実行することが著しいコスト、リスク、及び要求を伴うほど、“IPv4”とは全く異なる。これは、その採用に対する重大な妨害であった。
【００１６】
“ATM”は、ネットワークプロトコルの完全なセットである。“ATM”は、“適応層”と呼ばれる変換プロトコルによって、インターネットワーキング（internetworking）を実行する。これらは、特定の種類のネットワークトラフィック（例えば、“IP”トラフィック）が、多数の相互接続された“ATM”ネットワークを横断して透過的に伝送されることを可能にする。“ATM”は、交換資源が“ATM”ネットワークを横断する経路に沿って適切に印が付けられたトラフィック専用となることを可能にする仮想回線を通じて、サービス区別（service differentiation）を実現する。“ATM”セルの固定された小い大きさ及び構造は、仮想回線識別子を使用するパケットの交換が、高いスピード、かつ非常に低いジッタで達成されることを可能にする。
【００１７】
しかしながら、小さなペイロード（セル当たり４８バイト）は、以下を必要とする。
◆“IP”またはイーサネット（登録商標）より更に多くの、メガバイト当たりのパケット。
◆与えられた帯域幅に対する高いパケット処理レート。
◆更に高いネットワーク層から受信された大きなパケットの非常に多くの分割と再構築。
【００１８】
同様に“ATM”は、大きな高速の商業ネットワークに適当な、多くの洗練された特徴を提供する。ネットワーク管理、及びネットワーク装置は、相応して、“IP”に関してよりも、“ATM”に関して、更に複合的であると共に、更に高価でもある。
【００１９】
これらの欠点は、“ATM”の採用を主として高速のバックボーンネットワークに制限し、一方、更にシンプルで、更に安い“IP”及びイーサネット（登録商標）ネットワークが他の場合を独占する。
【００２０】
従って、既知のマルチサービス構造は、現存する構造の制限を、音声、ビデオ、及びデータネットワークの集合にもたらす。今までに発表されたマルチサービスの代替案においては、独立したネットワークタイプの力を利用することに対しての一致する失敗があった。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、それについて動作が改良された通信ノード、及び通信方法を提供することを目的とする。
【００２２】
本発明の特徴によると、ノードを通じて１つ以上のリモートノードに対して同時に稼働中である複数の論理的に異なった通信リンクを確立するための通信ノードであって、入力切り替え手段と、出力切り替え手段と、前記入力切り替え手段と前記出力切り替え手段との間に接続された複数の通信資源と、ノードを通じて論理的に異なった通信リンクを確立するために、前記入力切り替え手段及び前記出力切り替え手段に接続された制御手段とを備え、前記複数の通信資源が、パケット交換、及び回路交換のサービスを含む異なる通信サービスを供給するように構成される第１の通信資源及び第２の通信資源を少なくとも備え、各前記リンクが、少なくとも第１の通信資源及び第２の通信資源の内の１つを選択的に含むように構成可能であることを特徴とする通信ノードが提供される。
【００２３】
本発明の別の特徴によると、前通信ネットワークの一部上の論理リンクの一部を備えている複数の成分を有する少なくとも１つの入力信号を受信するための通信ノードであって、前記少なくとも１つの入力信号を受信するための入口手段と、前記入力信号の１つ以上の成分を有する少なくとも１つの出力信号を出力するための出口手段と、入口手段と出口手段との間に接続された、前記少なくとも１つの入力信号の成分を受信するため、及び所定の通信プロセスに従って前記成分を処理するための１つ以上の信号処理手段と、前記入口手段から出力される信号に、選択的に前記出口手段への途中で前記信号処理手段の１つ以上をバイパスさせるように構成可能な第１の切り替え手段と、記信号処理手段から出力される信号を前記出口手段に導くように構成可能な第２の切り替え手段とを備えることを特徴とする通信ノードが提供される。
【００２４】
本発明の別の特徴によると、周期的に送信される信号成分のセットを有する信号を受信すると共に送信するための通信ノードであって、入力切り替え手段と、出力切り替え手段と、前記出力切り替え手段に接続されると共に、統合された信号成分が、所定の複数の信号成分の帯域幅に対応する帯域幅を有する統合された論理リンクを定義するように、セットの分割された信号成分の選択された１つが統合されるようにプログラム可能な制御手段とを備え、セットが、お互いから分割された多数の信号成分を有し、隣り合ったセットにおいて連結された信号成分が、通信ネットワークの一部上で多数の論理リンクを確立することを特徴とする通信ノードが提供される。
【００２５】
有利に好ましい実施例は、一般的なパケット交換構造及び回路交換構造との相互運用であると共に、（“ATM”、“イーサネット（登録商標）802.3及び02.11”、“IPv4”及び“IPv6”、“MPLS”を含む）階層“2+”プロトコル及び（インフィニバンド（登録商標）、“PICMG2.16及び2.17”のような）システムの相互接続標準に適用される。
【００２６】
伝統的なパケット交換ネットワークが、多くの場合、混雑状態を管理するそれらの理論上のスループットの５０％以上を浪費する一方、好ましいネットワークは、効率を１００％達成し得る専用の終端間経路を即座に供給し得る。
【００２７】
好ましいノードは、ポリシング（policing）、ルーティング（routing）、スケジューリング（scheduling）、プロトコル変換、トンネリング（tunnelling）、分割及び再構築、ヘッダ修正、チェックサム再計算等、コスト、複雑さ、及び待ち時間を付け加えるネットワークパケット処理に対する要求を軽減する、階層１における“QoS（quality of service）”相互ネットワークを処理する。
【００２８】
好ましいノードは、異なる接続形態を有することができる論理的に異なる仮想ネットワーク中にオンザフライ（on-the-fly）で再構成されるべき一般の物理ネットワークの機能を有効にする。
【００２９】
好ましいノードの仮想ネットワークは、一般の物理ネットワークが、例えば“ATM+IP”、“IPv4+IPv6”、“イーサネット（登録商標）LAN+IP WAN”をサポートする、またはパケット化されたトラフィック及びパケット化されないトラフィックさえもサポートすることを可能にする異なるベアラサービス（bearer services）を使用すると共に分離し得る。
【００３０】
好ましいノードは、全てのネットワークオペレーターに関する集合に対して、１つの一般の移動経路を提供する。
【００３１】
好ましいノードは、マルチサービス交換システムに対して、拡張性のある基盤を提供する。
【００３２】
好ましいノードは、必要とされる少ない待ち時間を保証する。
【００３３】
好ましいノードは、ソフトで構成可能なホップ当たり（per-hop）の待ち時間を、実際には１［ｍｓ］前後とする。
【００３４】
好ましいノードは、制限されたジッタ（インターパケット遅延変化(interpacket delay variation)）を保証する。
【００３５】
好ましいノードは、順番によるパケットの引き渡しを可能にする。
【００３６】
好ましいノードは、（混雑がゼロである）専用の終端間経路を可能にする。
【００３７】
好ましいノードは、顕著な効率利得を可能にする、転送され得るパケット化されないストリーミングデータを提供する。
【００３８】
好ましいノードは、“LAN”におけるイーサネット（登録商標）、及び“WAN”において“UNA”に可能にされた“IP”の機能を有効にすると共に、“MAN”は、これらの環境において、及び更に低いコストで、“ATM”より著しく良く機能することになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明の実施例は、添付図面を参照して、一例としてのみここに説明されることになる。
【００４０】
図１を参照すると、好ましい実施例は、マルチサービスの交換のための通信ノード１０である。ノード１０は、複数の信号１４を受信するための複数のラインインタフェースユニット１２の形で、多くの物理的通信インタフェースを有する入口ステージを備えている。これらのインタフェースのうちの少なくとも１つ、及び通常それらのうちのいくつかは、同期伝送プロトコル、例えば“H.110”を利用する。物理的通信インタフェースの他のものは非同期である。例えば、同期及び非同期の信号経路の数について本発明を具体化するノードの構成は、任意であると共に、少なくともアプリケーションの一部に依存することになる。同様に、その構成は、ノードの信号経路の１つ以上が同期及び非同期の動作モードを備えているという点で、動的である可能性がある。
【００４１】
受信信号１４は、別々の経路上にあると共に、各信号は、同期または非同期のいずれでもある。この例において、各同期信号は、異なるネットワークプロトコル（例えば“IP”，“ATM”，イーサネット（登録商標））のパケット、及びパケット化されないデータ（例えば“PCM”音声）を含む様々な種類のトラフィックを連続して伝送する、複数の時分割多重されたタイムスロットとして見なされ得る。各非同期シグナルは、複数の統計的に多重化されたパケット交換サービスと見なされる可能性がある。
【００４２】
ラインインタフェースユニット１２は、第１の信号経路交換ステージ１５と接続される。このステージは、バッファリング（バッファすること）、及びタイムスロット交換“TSI”（Time Slot Interchange）と信号経路交換の両方を備える第１の同期非同期タイムスロット交換（Synchronous Asynchronous Time-Slot Interchange ：SATSI）ステージ１６、または第２の信号経路交換ステージ１７のいずれかに信号を切り替えるように配置される。“SATSI”ステージ１６は、ラインインタフェースユニット１２とラインインタフェースユニット２０との間の独立した信号経路のタイムスロットの内容を切り替えるように配置される。ラインインタフェースユニット２０は、パケット処理、信号処理、及びダイレクト接続を提供すると共に、以下に更に詳細に説明されることになるコア処理ステージ（core processing stage）１８と接続される。コア処理ステージ１８は、ラインインタフェースユニット２４経由で、第３の信号経路交換ステージ２１に接続される。ステージ１５のように、このステージは、バッファリング、及び“TSI”と信号経路交換の両方を備える第２の同期非同期タイムスロット交換（Synchronous Asynchronous Time-Slot Interchange）ステージ２２、または第４の信号経路交換ステージ２３のいずれかに信号を切り替えるように配置される。ラインインタフェースユニット２６の更なるバンクは、第４の信号経路交換ステージ２３に隣接する出口ステージを形成する。
【００４３】
“SATSI”ステージ１６、及び“SATSI”ステージ２２の内部コンポーネント、及び動作モードは、図３を参照して以下に更に詳細に説明されることになる。
【００４４】
ノード制御回路３０は、他の制御機能の中のノード資源制御部を備える。ノードのソフトウェア、及びハードウェアは、ノードで稼働するソフトウェア、またはハードウェアのいずれかにおいて実行されるプロトコルハンドラに、標準のネットワークプロトコルを使用する命令を送信することによって構成されることができる。構成は、既知の手段によって、例えばハードウェアと共有されたメモリに格納されたレジスタ値を変更することによって達成される。
【００４５】
ノード１０は、多重化、逆多重化、及びバッファリングによりプログラム的に統合されると共に分解される物理リンク帯域幅におけるチャネルの結束を可能にする。これは、１つの物理リンクが、並列に作動する様々な所望の帯域幅の多数の論理リンクとして機能することを可能にする。物理リンクは、従って同時に多数の異なるトラフィックタイプを共同で伝送する複数の論理リンクをサポートし得る。信号は、交換構造がセル毎に出力チャネルの適切な束に転送するバッファ経由で、論理リンク上に送信される。
【００４６】
各ノードにおいては、論理リンクのうちのどれでもが、それぞれ独立して“SATSI”ステージにより回路交換されるか、パケットバッファリング経由で逆多重化されるかのいずれかであり得ると共に、例えばイーサネット（登録商標）、“ATM”、“IP”、“ATM”上の“IP”、イーサネット（登録商標）上の“IP”のパケット交換ステージ、あるいは“PCM”音声または“MPEG-4”ビデオのためのデコーダのようなパケット化されないデータのための信号処理ステージのトラフィックタイプに適しているパケット処理パイプライン（packet processing pipelines）の内の１つに切り替えられる。
【００４７】
同期伝送は、フレーム、タイムスロット、及びセルにおける通信に基づいている。セルは、送信され得るか、または受信され得る最小のユニットであって、例えば“PCM”音声電話通信ネットワークに関しては８ビットである。タイムスロットは、与えられた帯域幅における１つのセルに関する伝送の期間である。与えられたセルサイズに関して、タイムスロット期間は、以下のように帯域幅に伴って変化する。
【００４８】
タイムスロット期間＝セルサイズ／帯域幅
【００４９】
セルの交換は、１つのタイムスロットの中で完了される必要がある。
【００５０】
チャネルは、（以下に説明される）フレームの中の与えられたタイムスロットの総計の送信能力である。例えば、“PCM”音声電話通信のための一方向のチャネルの帯域幅は６４［ｋｂｐｓ］である。
【００５１】
フレームは、セルのブロックか、または複数の異なるチャネル、例えば３２［Ｍｂｐｓ］の総計の帯域幅を有する、５１２個の６４［ｋｂｐｓ］チャネルと関連付けられたタイムスロットのブロックである。フレームの始まりと終わり、及びフレームの中のチャネルは、クロックパルスによって指定される。タイミングに関して共通の基準クロックを使用するノードは、同期網を形成する。
【００５２】
チャネル帯域幅、タイムスロット期間、及びセルサイズは、次式による関係がある。
【００５３】
チャネル帯域幅＝セルサイズ／タイムスロット期間
【００５４】
これらのパラメータのうちの２つが与えられると、３番目の値は従って決定できる。
【００５５】
好ましいネットワークは、従ってフレームの長さ、チャネル帯域幅、及びセルサイズにより特徴付けられ得る。
【００５６】
与えられたポートの帯域幅に関して、更に大きなセル、及び更に広いチャネル帯域幅は、フレーム当たりの交換可能なセルがほとんどないので、交換が実行されるのに必要なスピードと、記録するための交換可能なチャネルがほとんどないので、ノードのメモリに記憶される必要がある交換情報の量との両方を減少させる。
【００５７】
例えば、１［Ｇｂｐｓ］リンクは、１６００万個を超える６４［ｋｂｐｓ］音声チャネル（各々、８ビットのセルサイズ、及び１２５マイクロセカンドのタイムスロットを備える）を伝送するが、しかしこの数のリンクを管理するのは手間がかかる。一般的に、この容量の交換は、接続の数が少ないネットワーク内の一点に位置付けられると共に、従って、これらの通話の大きなグループは、同じノードへ、または同じノードから切り替えられる。これは、多くの狭帯域幅チャネルが少ない広帯域幅チャネルに多重化されることを可能にする。１［Ｇｂｐｓ］リンクは、ちょうど３２個の３２［Ｍｂｐｓ］チャネルに多重化される。
【００５８】
同様に、同期モードにおける入力ポートは、完全なフレームを交換の前でバッファすると共に、更に長いフレームは、従って更に多くの待ち時間を必要とする。
【００５９】
フレームの長さ、セルサイズ、及びチャネル帯域幅のこの関係は、同期リンクのみに適用される。それは、非同期パケット交換リンクには適用されない。例えば、そのノードは、１０［Ｍｂｐｓ］／１００［Ｍｂｐｓ］／１［Ｇｂｐｓ］／１０［Ｇｂｐｓ］のイーサネット（登録商標）ネットワークに接続することができる。
【００６０】
ノードのクロックは、任意の数のチャネルを有するフレームに関するタイミングを生成するために構成され得る。
【００６１】
“SATSI”は、以下に更に詳細に説明される４種類のバッファを利用する。入力バッファは、ラインインタフェースユニットからセルを受信する。交換バッファは、非同期モードにおいて、データをセル毎に受信すると共に、同期モードにおいて、データをフレーム毎に受信する。単方向パケットバッファ（Single-flow packet buffers）は、“SATSI”タイムスロット交換処理の間に、一度にセルを受信する。単方向パケットバッファは、セルをバッファすると共に、特別なパケットプロトコル、例えばイーサネット（登録商標）“802.3”または“IP”の有効なパケットを、もしそれらが無効である場合にはパケットを破棄する、１つ以上の関連する多方向パケットバッファ（multiple-flow packet buffers）に転送するように機能する。単方向パケットバッファは、物理的ポートに縛られず、どんな瞬間にも、物理的ポートより更に多くの単方向パケットバッファがある可能性がある。
【００６２】
多方向パケットバッファは、単方向パケットバッファからの総計の（統計的に多重化する）パケットストリームをバッファする。多方向パケットバッファは、同様に物理的ポートに縛られず、どんな瞬間にも、物理的ポートより更に多くの多方向パケットバッファがある可能性がある。それらの先頭のセルは、“SATSI”タイムスロット交換ステージによってアドレス可能な入力チャネルである。
【００６３】
多方向パケットバッファは、それらの特定のパケットプロトコルに適した優先順位付けと廃棄方針とを操作する。例えば、もしそのバッファがいっぱいであると共に、パケットがそれにコピーされる場合、そのパケットが廃棄される可能性があるか、またはそれを支持して他のパケットが廃棄される可能性がある。同様に、パケットは、例えば、より時間に敏感でないパケットに対してそれを優先させるために、裏以外の場所で待ち行列に入れられる可能性がある。
【００６４】
パケットは、以下に示される“SATSI”のパケット交換モード用いて、論理リンク上に転送される。
【００６５】
あらゆるトラフィックタイプの信号ストリームは、好ましいノードのネットワークにおけるあらゆる２つのノードの間の回路交換であり得ると共に、あらゆるノードにおける利用可能なパケット処理、または信号処理パイプラインのうちのどれでもに切り替えられ得る。パケット化されないデータは、全ての中間ノードにおいて回路交換される１つ以上の論理リンク上を終端間で伝送されると共に、系列における最後の論理リンクは、適切な信号処理ステージにおいて終端処理される。パケット化されたデータストリームは、回路交換の論理リンクとパケット交換の論理リンクとのあらゆる組み合わせに沿って伝送され得ると共に、ここで、データを締めくくる各パケット交換の論理リンクは、適切なタイプのパケット処理パイプラインに切り替えられる。
【００６６】
適切な処理パイプラインを有する好ましいノードのネットワークの中で、これは、伝統的な開放型システム間相互接続（Open Systems Interconnection）の“OSI”参照モデルにおいて定義されたように、ネットワーク層パケットである、例えば“IP”が送信されると共に、リンク層の必要性なしで処理されることを可能にする。
【００６７】
同様に、それは、パケットが、最初に新しいものをセットアップする必要なしに、確立した論理リンクにアクセスすることを可能にする。従って、好ましいノードは、少ない待ち時間、及び安全性のような回線交換の特徴と共に、「常時接続」転送、回復力のあるルーティングのようなパケット交換の特徴を柔軟に兼ね備えるサービスが供給されることを可能にする。
【００６８】
同様に、それは、１つの物理的ネットワークが、“ATM”と“IP”、または“IP”とイーサネット（登録商標）のような両立しないネットワークプロトコルを別な方法で動かす多数の仮想ネットワークを提供することも可能にする。
【００６９】
図２は、更に詳細に図１のノードの一部分、特に、ラインインターフェースステージ１２とラインインターフェースステージ２６、“SATSI”バッファリング及び交換ステージ１６と“SATSI”バッファリング及び交換ステージ２２、コアステージ１８、及びノード制御回路３０の構成要素を説明する。簡単化のために、ラインインタフェースユニット２０とラインインタフェースユニット２４との媒介物は、図２上では示されない。
【００７０】
ラインインタフェースステージ１２は、異なる入力経路＃１〜＃５に対する入口ポートをそれぞれが提供する複数のラインインタフェースユニット３２〜４０を備える。この例において、ラインインタフェースユニット３８、４０の内の選択されたものは、パケット化されない音声及びビデオのデータストリームのような、通信トラフィックの特定のタイプためのエンコーダ回路５２、５４、及びデコーダ回路５３、５５を備える。
【００７１】
それぞれの通信経路＃１〜＃５は、信号経路スイッチＳＷ１〜ＳＷ５によって、“SATSI”ステージ１６の入力バッファ５６〜６４か、または直接、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５に対する設定に基づいて適切な入力ラインに切り替えるように設定される信号経路スイッチＳＷ６〜ＳＷ１０のいずれかに切替可能である。“SATSI”ステージ１６は、図３を参照して以下に示されると共に制御回路６８に接続された、増進バッファ回路（further buffer circuitry）、多重化回路、及び交換テーブルから成る“SATSI”交換構造を備える。“SATSI”制御回路６８は、入力経路＃１〜＃５上の信号の所定のセルが、“SATSI”出力バッファ７２〜８０の選択されたものにおいて所望の順序で配置されるように、交換構造６６を制御する。
【００７２】
“SATSI”ステージ１６の出力バッファ７２〜８０は、パケット処理パイプライン８２、８３とデコーダ回路５３、５５との間でそれらの内容を交換するための信号経路スイッチＳＷ６〜ＳＷ１０か、またはノード１０を通じて直接接続８６〜９０に接続される。パケット処理パイプライン８２、８３は、図２において、第１の“SATSI”ステージ１６の信号経路スイッチＳＷ６〜ＳＷ７と第２の“SATSI”ステージ２２の信号経路スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１２との間に配置されて見られ得る。ノードを通じた直接接続は、第２の“SATSI”ステージ２２の信号経路スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５に第１の“SATSI”ステージ１６の信号経路スイッチＳＷ６〜ＳＷ１０を接続しているのが見られ得る。スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１２は、スイッチＳＷ６〜ＳＷ１０に対する設定に基づいて、適切な入力ラインに切り替えるように設定される。
【００７３】
第２の“SATSI”ステージ２２は、第１の“SATSI”ステージ１６のそれら、すなわち増進バッファ（further buffers）、多重化回路、及び交換テーブル、出力バッファ１０６〜１１４、及び制御回路１０４の制御部の入力バッファ９２〜１００、（上述の）信号経路スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１２、及び信号経路スイッチＳＷ１６〜ＳＷ２０、“SATSI”交換構造１０２に対応する構成要素を備える。スイッチＳＷ１６〜ＳＷ２０は、スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５に対する設定に基づいて、適切な入力ラインに切り替えるように設定される。スイッチＳＷ１６〜ＳＷ２０の出力は、対応する複数のラインインタフェースカード１１６〜１２４に接続される。この例において、ラインインタフェースカード１２２、及びラインインタフェースカード１２４は、所定のトラフィックタイプに特有であるエンコーダ／デコーダ回路１４２、１４４を提供される。
【００７４】
相互接続線１５０Ａ〜１５０Ｃは、“SATSI”制御回路６８と“SATSI”制御回路１０４とを、“PCI”バスのようなチップ対チップまたはボード対ボード相互接続機構装置（interconnect mechanism device）１５４を通じて、あるいは、例えばメモリマップされたＩ／Ｏの中の共用メモリを通じてマイクロプロセッサコントローラ１５２に接続する。
【００７５】
相互接続線１５１Ａ〜１５１Ｂは、クロックを“SATSI”制御回路６８、及び“SATSI”制御回路１０４に接続する。
【００７６】
ノードは、その資源、例えば“SATSI”、パケット処理パイプライン、コーデック等、及びそれらのプロパティ、例えばポートの帯域幅と伝送タイミング（同期または非同期）を発見することによって初期化すると共に、その場合に、事前準備されたあらゆる命令のセットに従って、それらを構成する。
【００７７】
非同期リンクは、１つの分割不可能なチャネルを備えると共に、パケット化されたデータを伝送する１つの論理リンクのみサポートし得る。以下に説明されるように、従ってそれらは、それらの交換テーブル内に単一の入力を有している。初期化において、各半二重の一定方向のリンクは、同様に、１つのホップ長の（one hop long）パケットがデフォルトのネットワークの信号伝達及び制御プロトコルである、例えば“IP”のためのパケット処理パイプラインに切り替えられた１つの論理リンクとして構成される。交換テーブルは、従って単一の入力によって初期化される。
【００７８】
これは、ノードが、それらがどのネットワークアドレスに接続するかのような、それらが利用可能な論理リンクの詳細を含むそれらの資源に関する適切な情報を共有するために、標準のネットワークプロトコルを使用してお互いに通信することを可能にする。情報のこの共有は、ネットワークにおけるノードが他のノードの状態について最新のものに保持されるように、関連する変更が発生するときはいつでも発生する。他のノード資源は、その場合に、物理リンクを論理リンクに分割するように構成されると共に、論理リンクを適切な処理ステージに切り替えることができる。
【００７９】
このように、制御ネットワークは、例えば利用可能な物理リンク帯域幅の一部、及び（ノードが他のトラフィックと共有する可能性がある）ノード当たり１つのパケット処理パイプラインを使用するために分割され得る。ノード資源は、その場合に、まさにデフォルトのネットワークプロトコルと互換性がないプロトコルを使用する仮想ネットワークに関する接続性及びパケット処理を同様に提供するように構成され得る。そのノードが処理を提供するであろうネットワークプロトコルの例は、“IPv4”、“IPv6”、“SNMP”、“ICMP”、“TCP”、“RSVP”、“SIP”、“H323”、“Q931”、“イーサネット（登録商標）IEEE 802.3”、“ATM”、“SS7”を含むが、しかしそれらに制限はされない。
【００８０】
図３は、第１の“SATSI”交換ステージ１６の構成要素、及び模範的関数を説明する。図３における参照符号が第１の“SATSI”交換ステージ１６に適用されるが、明確にするために、第２の“SATSI”交換ステージ２２は、対応する構成要素と操作の同じ方法を準用して備える。
【００８１】
図３の上部において、各々“SATSI”入力バッファ５６〜６４は、それぞれ対応する交換バッファ１６０〜１６８を供給する。交換バッファ１６０〜１６８の各々の中の個別アドレス空間は、各々の交換バッファに関連付けられたアドレス指定回路１７０〜１７８を用いてアドレス可能であると共に、多重化回路２０２を経由して制御回路６８に接続されている。制御回路６８は、交換情報２１０にアクセスできる。この実施例において、交換情報２１０は、複数の交換テーブルの形式であり、１つの交換テーブルは、複数のバッファ１８１〜１９０の各々と関連付けられている。これらのバッファでは、１８１、１８３、１８５、１８７、１８９は、対応するラインインタフェースユニット１９１〜１９９に接続された出力バッファであると共に、１８２、１８４、１８６、１８８、１９０は、単方向及び多方向パケットバッファを維持するために、非同期モード及びパケットスイッチモードにおける制御回路による使用に関して利用可能であるパケットフローバッファ（packet flow buffers）である。明確にするために、図３は、交換情報２１０の一部分２１５ａのみが第１の出力バッファ１８１と関連付けられることを示す。実際上、各出力バッファ１８１、１８３、１８５、１８７、１８９は、交換テーブルの中の各アドレス空間に対して、交換バッファ１６０〜１６８の内の１つ、またはパケットフローバッファ１８２、１８４、１８６、１８８、１９０の内の１つの中のソースアドレス空間を定義する交換テーブルをそれに関連付ける。パケットフローバッファ１８２、１８４、１８６、１８８、１９０、及び関連するテーブルの利用は、図３Ａを参照して以下に説明される。
【００８２】
バッファ１８１〜１９０の各々の中の個別アドレス空間は、前記バッファの各々と関連付けられたアドレス指定回路１７０ａ〜１７９ａを用いて個々にアドレス可能である。アドレス指定回路１７０ａ〜１７９ａは、多重化回路２０２を通じてスイッチ制御回路６８に接続される。ラインインタフェースユニット１９１〜１９９は、ノードの第１の“SATSI”ステージ１６とコアステージ１８との間に配置される。
【００８３】
各交換テーブルの入力チャネルフィールドは、そこから次のセルが各出力チャネルに関して交互に読まれるべき入力チャネルアドレスによってプログラムされる。同じ入力チャネルが、交換テーブルに１回以上出現する可能性がある。
【００８４】
これは、入力チャネルがそれと同時に複数の出力チャネルに切り替えられることを可能にし、マルチキャスティング及びエニーキャスティング（anycasting）等の目的のために入力を出力に複製する手段を供給する。
【００８５】
未使用である出力チャネルは、交換テーブルを変更することを望む処理が、チャネルが使用中であるかどうかを判断するのを可能にするように特徴付けられている。チャンネルが使用中でない場合にだけ、制御回路６８は、切り換えテーブルの出力チャネルの入力が修正されるのを許容する。
【００８６】
図３の例において、信号経路＃１は、同期信号経路として見なされると共に、“SATSI”ポートは、同期モードにある。フレームの開始は、フレームパルスによって、ネットワークを横断して指定される。制御回路６８は、バス２２０を経由してフレームパルスを検出すると共に、それに応じて、入力バッファ５６の内容が対応する切り換えバッファ１６０の中にをコピーされることを生じさせる。同期信号に関して、“SATSI”ステージ１６は、従ってフレーム期間内に、全体のフレームの内容を切り替える。非同期信号に関して、“SATSI”ステージ１６は、多方向パケットバッファにおいてパケットをバッファすると共に、毎回１つが切り替えられる先頭のセルを削除して（図７を参照）バッファの先頭のセルを切り替える。交換情報２１０は、各バッファ１８１〜１９０の充填の手順を制御する。
【００８７】
図３の目的に対して導入された仕様に従って、番号１から始まる入力チャネルは信号経路＃１の一部を形成し、番号２から始まる入力チャネルは信号経路＃２の一部を形成し、番号３から始まる入力チャネルは信号経路＃３の一部を形成し、...その他も同様である。出力バッファ１８１に関する交換テーブル２１５ａを参照して、出力バッファ１８１の第１のアドレス空間（チャネル）“11000”は、入力チャネル“1000”の内容Ａを受信するように指定される。出力バッファ１８１の第２のアドレス空間“11001”は、入力チャネル“3003”の内容Ｂを受信するように指定される。出力バッファ１８１の第３のアドレス空間“11002”は、入力チャネル“1004”の内容Ｃを受信するように指定される。出力バッファ１８１の第４のアドレス空間“11003”は、入力チャネル“2005”の内容Ｄ等を受信するように指定される等、出力バッファの最後の空間に関するテーブル入力まで到達する。
【００８８】
それは、明白にここに示されないが、交換テーブル２１５ａは、信号経路＃４、＃５の入力バッファ１６６、１６８から、及びパケットフローバッファ１８２、１８４、１８６、１８８、１９０から、入力チャネルも指定する。
【００８９】
どのように各出力バッファ１８１、１８３、１８５、１８７、１８９におけるアドレス空間の全てが、１つのフレーム期間の間に、交換情報２１０に従って、入力バッファ、及びパケットフローバッファにおけるアドレス空間を表す様々な入力チャネルの内容によって占められるかが、従って明白になる。
【００９０】
このように、“SATSI”交換ステージ１６、２２は、パケットストリームを含む同期及び非同期入力の混合物を、受信、交換、及び送信することができる。
【００９１】
従って、“SATSI”ステージ１６、２２は、３つの動作モードを備えている。
(i)異なる入力経路に到着する信号中のフレームにおけるタイムスロット内でセルが交換されることを可能にする同期モード。これは、分割された物理リンク帯域幅上の複数の回路交換されたリンクの機能を有効にする。
(ii)パケットを伝送する論理リンクが、単方向パケットバッファを経由して再パケット化されること、及び下り方向論理リンク（outbound logical links）上に、またはパケット処理パイプラインに転送するための１つ以上の多方向パケットバッファに統計的に多重化されることを可能にする非同期モード。
(iii)パケットルーティングアルゴリズムによって処理されたと共に、先頭に付けられる交換ヘッダを備えるパケットが、多方向パケットバッファの適切なセットを経由して下り方向論理リンクの適切なセットに転送されることを可能にするパケット交換モード。
【００９２】
排他的にではないが、一般的に、第１の“SATSI”ステージ１６を通る経路は、モード(i)、またはモード(ii)において動作し、一方第２の“SATSI”ステージ２２を通る経路は、モード(i)、またはモード(iii)において動作する。上述のモード(i)、(ii)、(iii)は、それぞれ図４、図５、及び図６を参照して、更に詳細に説明される。
【００９３】
図３Ａにおいて、３つの模範的な信号が、ノードの経路＃１、経路＃２、及び経路＃３上の入口ポートに到着していることが示される。これらのポートは、従ってポート＃１、ポート＃２、及びポート＃３としてここで参照される。経路＃１上の信号は、非同期信号であり、一方、経路＃２及び経路＃３上の信号は、同期信号である。従って、この例において、“SATSI”のポート＃１は、非同期モードにあると共に、ポート＃２、及びポート＃３は、同期モードにある。あらゆる上り方向論理リンク（inbound logical link）から伝送されたデータフローを処理するために、“SATSI TSI”交換、信号経路交換、及びパケットバッファリングは、パケット処理パイプラインを含んでいるコア処理ステージの機能を有効にする。参照符号６１によって示された点線は、ここでは表示されないが他のポートが存在することを示している。
【００９４】
“SATSI”ポート＃１において、パケットストリームのセル“Pl.l, P1.2, ...Pl.n”は、入力バッファ５６に到着すると共に、それらが到着したら、ポートの交換バッファ１６０へセル毎に転送される。入力バッファ５８、６０の内容（セルの全体のフレーム）が交換バッファ１６２、１６４に転送されるとき、ポート＃２及びポート＃３上で、同期ストリームのセルが到着すると共に、“フレームパルスの開始”が検出されるまで入力バッファ５８、６０にバッファされる。図３を参照して上述されたように、交換バッファ１６０〜１６４は、従って、入力チャネルの内容をバッファすると共に、交換テーブル経由でアドレス可能である。
【００９５】
交換テーブル２１５ａは、パケットがこの下り方向論理リンク上に多重化されることを可能にするために維持される多方向パケットバッファ１８４ａの先頭のセルのアドレスである入力チャネル“10000”から、出力チャネル“11000”がセルを受信するようにプログラムされる。これらの出力チャネルの内容は、ラインインタフェースユニット１９１経由の伝送のための出口ポート＃１の出力バッファに書き込まれる。
【００９６】
交換テーブル２１５ｘは、入口ポート＃１に到着する信号のための交換バッファ１６０の最前部のアドレスである入力チャネル“1000”から、出力チャネル“101000”がセルを受信するようにプログラムされる。この出力チャネルのセルは、非同期モード（図５を参照）で動作すると共に、特定のパケットプロトコルに従って内容を再パケット化する単方向パケットバッファ１８２においてバッファされる。制御回路６８は、以下に更に詳細に説明されるパケットバッファインタフェーステーブル２１１において、このバッファを調べると共に、このバッファから出力されるパケットを多方向パケットバッファ１８２ａ、１８４ａにコピーする。パケット“P1,P2...”等は、従って、それぞれ符号１８２、及び符号１８４で参照される多方向パケットバッファ１、及び多方向パケットバッファ２にコピーされる。
【００９７】
交換テーブル２１５ｂは、パケットがこの下り方向論理リンク上に多重化されることを可能にするために維持される多方向パケットバッファ１８２ａの先頭のセルのアドレスである入力チャネル“9000”から、出力チャネル“12001”、“12003”、“12005”がセルを受信するようにプログラムされる。同様に、交換テーブル２１５ｂも、セルＡ１、Ａ２等で構成されたストリームＡを伝送する経路＃２上の信号中の上り方向論理リンクを表す入力チャネル“3000”、“3001”から、出力チャネル“12002”、“12004”がセルを受信するように指示する。これらの出力チャネルの内容は、ラインインタフェースユニット１９３経由の伝送のための出口ポート＃２の出力バッファ１８３に書き込まれる。
【００９８】
交換テーブル２１５ｂは、パケット“Q1，Q2,...Qn”で構成されたパケットストリーム“Q”を伝送する信号＃２の中の上り方向論理リンクを表す入力チャネル“2001”、“2003”、“2005”から、出力チャネル“102000”〜“102002”がセルを受信するようにプログラムされる。パケット“Q1”は、順番にセル“Ql.l, Q1.2,...Ql.n”から構成される。対応する出力チャネルは、非同期モード（図５を参照）において動作すると共に、特定のパケットプロトコルに従ってバッファの内容を再パケット化する単方向パケットバッファ１８４においてバッファされる。制御回路１０４は、以下に更に詳細に説明されるパケットバッファインタフェーステーブル２１０において、このバッファを調べると共に、このバッファから出力されるパケットを多方向パケットバッファ１８２ａ、１８４ａにコピーする。パケット“P1，P2”等は、従って、多方向パケットバッファ１、及び多方向パケットバッファ２にコピーされる、
【００９９】
交換テーブル２１５ｃは、セル“B1、B2”等で構成されたストリーム“B”を伝送する経路＃２上の信号中の上り方向論理リンクを表す入力チャネル“2002”、“2004”から、出力チャネル“13001”、“13003”がセルを受信するようにプログラムされる。これらの出力チャネルの内容は、ラインインタフェースユニット１９５経由の伝送のための出口ポート＃３の出力バッファに書き込まれる。
【０１００】
従って、入口ポート＃２に到着する同期信号の中の論理リンク上を伝送されるパケットストリーム（Q）は、逆多重化とパケット化が行われると共に、それらのパケットは、入口ポート＃１に到着する非同期信号上で伝送されたパケットストリーム（P）からのパケットと共にバッファされる。その結果生じる統計的に多重化されたパケットフローは、一方はポート＃２の出力信号の一部分で、他方はポート＃１の出力信号の全体である、（２個の多方向パケットバッファを経由する）２つの下り方向論理リンク上に多重化される。更に、同じ帯域幅を有する２つの論理リンクの内容はスワップされる。
【０１０１】
図４〜図６を参照して説明されるように、図３に注目して説明された交換構造、及び交換技術は、“SATSI”１６、及び“SATSI”２２の全ての３つの運転モードで使用される。明確にするために、第１の“SATSI”ステージ１６に適用される参照符号のみが、ここで使用される。しかしながら、全ての３つの方法は、“SATSI”ステージ１６、または“SATSI”ステージ２２のどちらによってでも使用され得る。
【０１０２】
図３及び図３Ａから、このノードにおけるパケット処理パイプラインにより処理するために逆多重化されるべきパケットフローを伝送する各上り方向論理リンクに関して、制御回路６８、１０４が非同期モードで動作する単方向パケットバッファを作成することは明白である。そして、多重化されたパケットフローを伝送するべき各下り方向論理リンクに関して、制御回路６８、１０４は、多方向パケットバッファを作成すると共に、それをパケットバッファインタフェーステーブル経由で単方向パケットバッファからの１つ以上のパケットフローと結合させる。
【０１０３】
各単方向パケットバッファは、従って、適切な多方向パケットバッファに関する適切な識別子に対抗して、バッファに関する適切な識別子を有するパケットバッファインタフェーステーブルをプログラミングすることにより、１つ以上の多方向パケットバッファとインターフェイスされ得る。これは、多数のパケットフローが、パケット処理パイプラインへの伝送に関して、または別のノードへの論理リンク経由で１つのフローに統計的に多重化されることを可能にする。
【０１０４】
更に、パケット転送のための経路を選択及び識別するためにパケット処理パイプラインにより使用される経路情報は、パケットバッファインターフェイステーブルにおける多数の入力に対応するインタフェース識別子を使用することができる。これは、多方向パケットバッファにバッファされたパケットフローが、多数の下り方向論理リンクに複製されることを可能にする。
【０１０５】
図４は、“SATSI”を経由した経路が同期モードにおいて動作しているときに実行されるバッファのローディング処理を説明する。ステップ４００において、クロック１５５によって生成された“フレームの開始”信号は、制御回路６８によって検出されると共に、その処理は、開始するよう誘発される。ステップ４１０において、制御回路６８は、セルのフレームであるこのポートの入力バッファ５６〜６４の内容が、このポートの交換バッファ１６０〜１６８にコピーされることを生じさせる。ステップ４２０において、制御回路６８は、入力バッファ５６〜６４からセルのフレームを削除する。ステップ４２５において、制御回路６８は、このポートの出力バッファに関する“SATSI”タイムスロット交換の交換処理（図７を参照）を開始することを誘発する“交換バッファ準備完了信号（Switching Buffer Ready Signal）”を生成する。制御は、その場合に、次の“フレームの開始”信号によって誘発されるまで、処理を停止する。第２の“SATSI”ステージ２２によって実行されるときの処理は同じである。
【０１０６】
図４Ａは、“SATSI”を経由した経路が非同期モードにおいて動作しているときに実行されるバッファのローディング処理を説明する。ステップ４５０において、クロック１５５によって生成された“チャネルの開始”信号は、制御回路６８によって検出されると共に、その処理は、開始するよう誘発される。ステップ４６０において、制御回路６８は、データの単一セルであるこのポートの入力バッファ５６〜６４の内容が、このポートの交換バッファ１６０〜１６８にコピーされることを生じさせる。ステップ４７０において、制御回路６８は、入力バッファ５６〜６４からセルを削除する。ステップ４７５において、制御回路６８は、非同期パケットストリームのセルがバッファされる単方向パケットバッファに関する“SATSI”タイムスロット交換の交換処理（図７を参照）を開始することを誘発する“交換バッファ準備完了信号（Switching Buffer Ready Signal）”を生成する。制御は、その場合に、次の“フレームの開始”信号によって誘発されるまで、処理を停止する。第２の“SATSI”ステージ２２によって実行されるときの処理は同じである。
【０１０７】
図５は、“SATSI”１６の動作の非同期モードにおいて実行されるステップを説明する。
【０１０８】
セルがいずれかの単方向パケットバッファに書き込まれるたびに、“単方向パケットバッファが書き込まれた”ことを示す信号が、タイムスロット交換処理によって生成される（図７を参照）。この信号は、制御回路６８によって検出されると共に、特別な１つのフローパケットバッファに関して、非同期モードが始まるように誘発される。別の“単方向パケットバッファが書き込まれた”ことを示す信号により、その処理が終了される（ステップ５６０）前に再開される、図５において説明された処理を回避するために、この信号は無効にされる（ステップ５１５）と共に、処理の最後において再度有効にされる（ステップ５５５）。ステップ５２０において、回路構成６８は、最前部から始まるバッファの中でパケットフレームを識別するために、特別なパケットプロトコルに特有のパケットフレーミング処理（packet-framing process）を使用する。もし何もない場合、“単方向パケットバッファが書き込まれた”ことを示す信号は、再度有効にされ（ステップ５５５）、その処理は、一時的に停止する（ステップ５６０）。
【０１０９】
もし、適切に形成されたパケットがバッファにおいて識別され得る場合、制御回路６８は、特定のパケットプロトコルに従って、それが有効であるかどうかチェックする（ステップ５２５を参照）。例えば、これは、パケットのチェックサムをチェックすることを含む。もし、そうでない場合、それは廃棄され（ステップ５３０を参照）、“単方向パケットバッファが書き込まれた”ことを示す信号は、再度有効にされる（ステップ５５５を参照）と共に、その処理は停止する（ステップ５６０を参照）。
【０１１０】
もし、そのパケットが有効である場合、制御回路６８は、パケットバッファインタフェーステーブルにおいて、この単方向パケットバッファに関するインタフェース識別子を調べると共に、パケットをこのインターフェイスに関連付けられた各多方向パケットバッファにコピーする（ステップ５４０を参照）。上述されたように、多方向パケットバッファは、優先順位付けと廃棄方針を、それらの特定のパケットプロトコルに適するように操作する。
【０１１１】
ステップ５５０において、制御回路６８は、パケットとそれに先行するあらゆるセルとを、それらが正しく形成されることができないので、このバッファから削除する。“単方向パケットバッファが書き込まれた”ことを示す信号は、再度有効にされる（ステップ５５５）。制御処理は、その場合に、次の“単方向パケットバッファが書き込まれた”ことを示す信号により再度誘発されるまで（図７を参照）停止する（ステップ５６０）。第２の“SATSI”ステージ２２によって実行されるときの処理は同じである。
【０１１２】
図６は、“SATSI”１６のパケット交換モードにおいて実行されるステップを説明する。
【０１１３】
従って、この動作モードは、第２の“SATSI”ステージ２２によって最も頻繁に使用される傾向がある。それは、パケット交換のためにフォーマットされると共に、そのヘッダ（及び恐らくトレーラー（trailer））が、それに対してそれらのペイロードが転送されるべき出口のインタフェースを識別するパケット、更にペイロードの優先順位付け及び廃棄の資格のような情報を識別するパケットフレーミング処理（packet framing process）（ステップ６２０を参照）から離れた“SATSI”の動作の非同期モードに対応する。
【０１１４】
セルがいずれかの単方向パケットバッファに書き込まれるたびに、“単方向パケットバッファが書き込まれた”ことを示す信号が、タイムスロット交換処理によって生成される（図７のステップ７４５を参照）。この信号は、制御回路１０４によって検出されると共に、非同期モードが、特別な１つのフローパケットバッファに関して始まるように誘発される。別の“単方向パケットバッファが書き込まれた”ことを示す信号により、その処理が終了される（ステップ６６０）前に再開される、図６において説明された処理を回避するために、この信号は無効にされる（ステップ６１５）と共に、処理の最後において再度有効にされる（ステップ６５５）。ステップ６２０において、回路構成１０４は、最前部から始まるバッファの中でパケットフレームを識別するために、特別なパケットプロトコルに特有のパケットフレーミング処理（packet-framing process）を使用する。もしそうでない場合、“単方向パケットバッファが書き込まれた”ことを示す信号は、再度有効にされ（ステップ６５５）、そして、その処理は、一時的に停止する（ステップ６６０）。
【０１１５】
もし、適切に形成されたパケットがバッファにおいて識別され得る場合、制御回路１０４は、特定のパケットプロトコルに従って、それが有効であるかどうかチェックする（ステップ６２５を参照）。例えば、これは、パケットのチェックサムをチェックすることを含む。もし、そうでない場合、それは廃棄され（ステップ６３０を参照）、“単方向パケットバッファが書き込まれた”ことを示す信号は、再度有効にされる（ステップ６５５を参照）と共に、その処理は停止する（ステップ６６０を参照）。
【０１１６】
もし、そのパケットが有効である場合、制御回路１０４は、パケットバッファインタフェーステーブルにおいて、交換ヘッダに含まれているインタフェース識別子を調べると共に、パケットをこのインターフェイスに関連付けられた各多方向パケットバッファにコピーする（ステップ６４０を参照）。上述されたように、多方向パケットバッファは、優先順位付けと廃棄方針を、それらの特定のパケットプロトコルに適するように操作する。
【０１１７】
ステップ６５０において、制御回路１０４は、パケットとそれに先行するあらゆるセルとを、それらが正しく形成されることができないので、このバッファから削除する。“単方向パケットバッファが書き込まれた”ことを示す信号は、その場合に、再度有効にされる（ステップ６５５）。制御処理は、その場合に、次の“単方向パケットバッファが書き込まれた”ことを示す信号により再度誘発されるまで（図７を参照）停止する（ステップ６６０）。第２の“SATSI”ステージ２２によって実行されるときの処理は同じである。
【０１１８】
特に図７を参照することにより、“SATSI”ステージ１６及び“SATSI”ステージ２２により実行されるタイムスロット交換の交換処理が、ここで更に詳細に説明されることになる。処理は、出力バッファ１８１、１８３、１８５、１８７、１８９、または単方向パケットバッファのいずれかのバッファにおける入力チャネルから出力チャネルにセルを切り替える。
【０１１９】
ステップ７１０において、制御回路６８、１０４は、各セルが、入力バッファポートの入力バッファから転送されるので、制御回路によって、ポートが同期モードである各交換バッファのためにフレーム毎に１回生成された（図４を参照）交換バッファ準備完了信号、及びポートが非同期モードである各交換バッファのためにタイムスロット毎に１回生成された（図４Ａを参照）交換バッファ準備完了信号を検出する。応答において、出力チャネルポインタは、交換テーブルの最初からスタートするために、初期化される（ステップ７１５を参照）。図３の例において、信号経路＃１のためのポインタは、アドレス空間“11000”から始まる。
【０１２０】
ステップ７２０において、制御回路６８、１０４は、問題の出力チャネルに関するソース入力チャネルを決定するために、交換情報２１０にアクセスする。ステップ７２５において、（交換バッファか多方向パケットバッファのいずれかにおける）この入力チャネルに関して現在バッファされているセルが読み込まれる。ステップ７３０において、制御回路６８、１０４は、バッファが既にいっぱいであるかどうかを確認するためにチェックする。もし、そうでない場合、このセルは、バッファの位置が出力チャネルに対応する出力バッファにコピーされる（ステップ７３５を参照）。回路構成６８、１０４は、その場合に、この出力バッファが単方向パケットバッファであるか否かをチェックする。もし、そうである場合、制御回路６８は、（そのバッファに関する非同期モード処理か、またはパケット交換モード処理のいずれかの開始を誘発する）“単方向パケットバッファが書き込まれたことを示す信号”を生成する。どちらかの場合において、または、もし出力バッファがいっぱいである場合、処理はステップ７５０において継続する。
【０１２１】
回路構成６８、１０４は、その場合に、入力チャネルが多方向パケットバッファをアドレス指定するか否かをチェックする（ステップ７５０を参照）。もし、そうである場合、第２のセルであったものが第１のセルになるように、そのバッファの先頭のセルは削除される（ステップ７５５）。次に、出力チャネルポインタの値が１つ増加される（ステップ７６０を参照）。もし、処理が出力チャネルにおける最後のポインタに達しなかった場合、それはステップ７２０に戻る（参照符号７６５によって示される判断を参照）。もし、交換テーブルにおける最後のポインタが処理された場合、制御回路６８、１０４は、ステップ７７０で示されたように、処理を停止させる。
【０１２２】
使用するとき、ラインインタフェースユニット４２〜５０により受信された、及びラインインタフェースユニット４２〜５０から出力された信号ストリームは、第１の信号経路交換ステージ１５に渡される。スイッチＳＷ１〜ＳＷ５は、同様に、信号ストリームを、直接スイッチＳＷ６〜ＳＷ１０に送信するように、または“SATSI”１６、及び“SATSI”２２の交換構造を通じて送信するように設定される。これらは、ネットワークを通じて所定の論理リンクを供給するようにプログラムされた交換テーブルを使用すると共に、適切なところで、パケットバッファ経由でパケット処理のためのパケットを再構築する。多方向パケットバッファからの出力ストリームがパケット処理パイプライン８２、８３の内の適切な１つに切り替えられるのに対して、“SATSI”交換ステージ１６から出力された高い“QoS（quality of service）”の同期ストリームは、デコード回路（decoding circuitry）５３、５５に切り替えられることができると共に、ラインインタフェースユニット４９、５０経由で、例えば、電話、デジタルオーディオプレーヤー、ビデオモニタ等、または、ノードを通る直接的リンク８６〜９０の内の１つに切り替えられることができる。
【０１２３】
高い“QoS”のトラフィックは、第２の“SATSI”ステージ２２のスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５の内の１つに到着すると共に、もしそれ以上の多重化／逆多重化がストリームに関して必要とされない場合は直接対応するスイッチＳＷ１６〜ＳＷ２０に切り替えられることができるか、または、もし更なる多重化／逆多重化が必要とされる場合は“SATSI”ステージ１６を通じて切り替えられることができる。従って、トラフィックは、出口のラインインタフェースユニット１１６〜１２４のそれぞれのものに供給される。
【０１２４】
同時に、第１の“SATSI”ステージ１６によってパケット処理パイプライン８２、８３のそれぞれのものに交換されたパケットは、それらによって実行されたネットワークプロトコルに適合するように処理される。上述のように、パケット処理パイプラインが、“OSI”スタックの全ての階層を実行する必要があるとは限らない。
【０１２５】
この実施例において、パイプライン８２のステージ８２ａ〜８２ｄは、“OSI”階層２のリンクレイヤプロトコル、例えばイーサネット（登録商標）上の“IP”上で動作する“OSI”階層３のネットワークプロトコルのためのパケット処理パイプラインを実現する。パイプライン８３のステージ８３ａ及びステージ８３ｂは、“OSI”階層３のパケット処理パイプラインのみを実現する。これは、“OSI”階層３トラフィックが、“OSI”階層２のリンク階層メカニズムを使用せずに伝送されることを可能にする。本発明に従って使用される、有益なパイプラインの多くの他の例がある。
【０１２６】
ステージ８２ｄ及びステージ８３ｂは、パケット交換情報を、交換ヘッダの形で、パケット処理パイプラインのそれぞれのステージ８２ｃ及びステージ８３ａから出力されるパケットの先頭に追加する。この交換情報は、それらのペイロードが転送されるべき出口のインタフェースを識別するインタフェース識別子、更にペイロードの優先順位付け及び廃棄の資格のような情報を含む。
【０１２７】
インタフェースは、パケットバッファインタフェーステーブルにおいて指定された多方向パケットバッファのセットに対応すると共に、与えられたインタフェースに転送されたパケットは、各多方向パケットバッファにコピーされる。多方向パケットバッファは、特定のパケットプロトコルの規則に従って、このパケットに優先順位をつけるか、またはこのパケットを廃棄する。
【０１２８】
第２の“SATSI”ステージ２２の経路＃１、及び経路＃２のための入力ポートは、パケットスイッチモードにあると共に、信号経路スイッチＳＷ１１及び信号経路スイッチＳＷ１２は、信号を入力バッファ９２、９４に切り替えるように設定される。パケットバッファインタフェーステーブルによって決定されたように、（パケット処理パイプラインによって加えられたあらゆる交換情報だけ足りない）パケットは、インタフェースと対応する多方向パケットバッファのセットにコピーされる。多方向パケットバッファは、ラインインタフェースカード１１６〜１２４への供給のために、“SATSI”出力バッファ１０６〜１１４の内の選択された１つにおけるプリプログラムされた交換テーブルに従って、“SATSI”交換ステージ１０２によって切り替えられる。
【０１２９】
図９を参照すると、論理リンクは、ネットワークマネージャ、利用者、あるいはソフトウェアまたはハードウェア処理の要求で構築される。この実施例において、論理リンクを構築するための要求は、最低限、リンクの始まりと終わり、論理リンクが伝送することになっているリンクの帯域幅、及びトラフィックのクラスを指定することができる。これらのパラメータのいくつかは、あるネットワークにデフォルトを有している可能性がある。
【０１３０】
論理リンクを設定することは、下り方向経路と上り方向経路の２つの経路において発生する分散された処理である。下り方向経路上で、論理リンクを確立するための要求は、好ましい複数のノード上でソースノードから宛先ノードまでの経路が定められる。約束されたルートの記録は、経路の間に組み立てられると共に、要求データの一部として維持され、ノードは、確立するためにノードが必要とされた資源を利用可能にできるかどうかをチェックする。もし、ノードが利用可能な必要とされた資源を有している場合、それは、論理リンク及び適切な交換テーブルを設定する。もし、その要求が否定されずにその起点に達する場合、論理リンクが確立されると共に、我々に対する準備が整う。メッセージが、更なる資源の検索を停止するために送信される。
【０１３１】
もし、いくつかの各ノードにおいて、利用可能である資源が不十分な場合、ノードは、そこから要求が到着したノードに、要求が否定されたメッセージ（request denied message）を返す。そのノードのプロトコルハンドラは、その場合に、このノードと接続された他の好ましいノードを経由する代替ルートを試すことができる。このように、可能なルートの全体のツリー構造は、適当な資源を有する経路に関してテストされ得る。
【０１３２】
別の実施例は、ネットワークにおけるあらゆる２つの終端点の間の少ない待ち時間のデータ伝送を提供することができ、以下に説明される。これらの終端点は、コンピュータ、あるいは電話のようなルータまたはあらゆる消費者装置、あるいはインターネット家電により構成することができる。
【０１３３】
ネットワークは、異なった複数のチャネルを使用する、相互に接続されたノードから成る。各ノードは、管理ソフトウェアを用いて出力媒体に交換され得る入力媒体により構成する多くの専用のチャネルを供給する能力を備えている。一度、チャネルが特別なノードを通じて設定された場合、そのチャネルを通るトラフィックの全ては、ネットワークの非常に少ない待ち時間特性に帰着する、シリアルデータの形で交換される。
【０１３４】
上述のような専用チャネルは、その場合に、ネットワークにおける１つを超えるノードに及んで構築されることができる。これらのチャネルの終端点において、チャネルの構築の原因であるノードは、例えばインターネットプロトコルのルータ機能を用いて、通信トラフィックに応じると共に、該通信トラフィックを供給することになる。終端点のノードが消費者施設に位置している場合には、ルータは、例えばインターネットプロトコル電話に関する音声のような、ルータと家電器具との間の個別のチャネルに接続する。終端点のノードが例えばインターネットポイントオブプレゼンス（Internet Point of Presence）のすぐ近くに位置している場合には、ルータは、少ない待ち時間のバックボーンメディア（backbone media）と接続される広帯域スイッチまたはルータに接続することになる。この方法において、トラフィックは、全体的に非常に少ない待ち時間で、消費者装置から消費者装置までの経路が定められ得る。
【０１３５】
ネットワークのそのような１つの実現は、ノードの間のチャネルに関するワイヤレスリンクを利用する。無線は、消費者施設におけるルータを、１つ以上のそのようなネットワークノードに極めて接近した消費者によって使用される電子器具と接続するために同様に使用される。
【０１３６】
無線のような当てにならないメディアを使用しているとき、信号の冗長度を提供するために、１つの目的に対して１を超えるチャネルが設定されることができる。１つのチャネルが途中でデータの汚染を受ける事象において、同じ宛先ノードへの個別の地理的なルートをたどる別のチャネルは、途中で汚染されない可能性がある。この方法において、当てにならないメディアを使用している間にさえも、信頼できる転送は供給され得る。
【０１３７】
それらのノードは、通信要件を送信するために異なった転送チャネルを設定する。戻る経路、または受信チャネルは、通信サービスに関する要求に応えた宛先ノードによって構築される。この方法において、受信チャネル及び送信チャネルは、無関係の経路を占領する。
【０１３８】
ネットワークは、電話交換局、及びインターネットサービスプロバイダのような遺産的な通信基盤に依存しない。ネットワークは、あらゆる現存するデータネットワーク、または電話通信ネットワークとの完全な隔離状態において使用され得る。この場合、それらの家に導入されると共に、隣接するビルディング及び家のノードのネットワークの一部であるノードを有するあらゆる消費者は、それらのローカルなエリアにおけるネットワークの他のメンバーとピアツーピアの接続性に参加する。
【０１３９】
２つ以上の分離したエリアを接続したい場合に、これは、光ファイバーによって供給されるような、現存する少ない待ち時間のバックボーンを利用することによって達成され得る。そのネットワークは、非常に大きな規模のピアツーピア遠隔通信を可能にする。例えば、あらゆる消費者は、インターネットプロトコル電話をそれらのノードに接続すると共に、この電話を用いて、それらのノードと接続されたインターネットプロトコル電話を同様に有する他の消費者に電話をかけることができる。このサービスに関しては、ほとんど運営費が必要ないので、各消費者は、ネットワークノードのための安全な場所を提供すると共に、彼自身のノードに電気料金を支払う。
【０１４０】
ノード、及びインターネット家電を有する消費者が、銅線のケーブルのような旧式の加入者回線アクセス（local loop access）の形式を利用した有線電話、ダイヤルアップインターネット接続のような、通信基盤の遺産的手段に頼る別のユーザーとのインターネットプロトコルのトラフィックに参加することを望む場合に、インターネットバックボーンのプロバイダーは、インターネット電話のゲートウェイを利用する適切な方法において、トラフィックの経路を定めることができると共に、あらゆる遺産的な通話の終端料金を集めることになる。それらの料金は、前払いの電話カード（pre-paid calling cards）のような多くの方法において消費者に渡され得る。
【０１４１】
そのネットワークは、消費者が、隣人のノードにおいて、それらのインターネット電話の受話器を取って使用することを可能にする。ノードの使用に関連づけられた費用請求がないので、ショートメッセージサービス（Short Message Services）、電子メール、他のものの間の電話通信のような狭帯域幅サービスのための特別なノードに利用者を縛り付ける要求がない。
【０１４２】
消費者が海外へ移動する場合において、それらのインターネット装置は、バックボーンと接続されたノードのネットワークを有するあらゆる地理的位置で、同等にうまく機能することになる。ノード対ノードのデータ通信に関して様々な電気通信標準を利用する一方、これは、家電器具とのリンクのために、いくつか、または全てのノードにおいて一般的に１つ以上の電気通信標準を利用することによって、達成されることができる。これは、システムが、同時にグローバルな家電製品の相互運用を提供する一方、異なる領域の電気通信標準に従うことを可能にする。
【０１４３】
例えば、ドメインネームサービス（Domain Name Services）の使用は、ネットワークの“IP”アドレスに対するホストネームの解決を提供する。利用者が別の領域を巡る場合には、そのようなドメインネームサービスは、それらがどちらの分離されたノードの収集物に近いかに関係なく、消費者の到達可能性を保証するために、動的に更新される。
【０１４４】
上述のサービスは、遺産的遠隔通信システムに対する依存を減少させるために、ネットワーク内に構築されることができる。例えば電子メール、ショートメッセージサービス、及びファイアウォールを提供することを含む他のサービスは、同様にノード内に構築されることができる。大部分のこれらのサービスは、サービスに関する有効性の搬送波レベルを提供するために、多くのノード上に分散されることができる。
【０１４５】
ワイヤレスメディアが使用される場合に、スペクトル使用またはスペクトル再使用の効率的な手段が適用されることができる。送信と受信を分離するアンテナが、２つのノードの間で使用できる信号を最大限にするために、使用されることができる。
【０１４６】
ノード間のチャネルの優先的な設定は、遺産的な無線ローカルエリアネットワーク装置と比べると更に大きいスループットにつながる、より少ない終端間プロトコルのオーバーヘッドに帰着することになる。
【０１４７】
接続性を供給することが、難しかったか、または法外に高価であった地理的なエリアは、参加しているノード、及びそれらの最も近い隣り合うノードとの間に視界の明瞭な線がある限り、ワイヤレスメディアが利用されるとき、接続性を供給され得る、この方法において、広帯域幅の接続性は、多数のノードの間の非常に短いワイヤレスリンクを用いて提供され得る。
【０１４８】
そのネットワークは、特別な郊外のようなエリアを選択することによって、疑似乱数の方法において構築され得る。少しのノードは、エリア上に広げられたそのような郊外に種を蒔くために設置され得る。従って、ノードを彼らの建物に配置することを決定するあらゆる消費者は、そうすることができる。ネットワークノードを加える各消費者は、交換容量に加えたネットワークの帯域幅容量と、ドメインネームサービス、電子メールサービス、及び他のもののような、サービス容量との両方を増加させる。
【０１４９】
ネットワークは、ノードの間で十分に暗号化されたインターネットプロトコルのトラフィックを提供する。政府機関のような信用されたパーティは、盗聴することを可能にするために、暗号化キーを必要とする可能性がある。盗聴することは、例えばインターネットプロトコルのマルチキャスト（Multicasting）を用いて達成され得る。
【０１５０】
消費者を識別する手段が、ネットワークの乱用を制限するために、家電器具に装備されることができる。あらゆる数の身分証明の手段は、個人認証番号（Personal Identification Number）、または生体認証手段（biometric means）のようなものが使用されることができる。
【０１５１】
要するに、好ましい実施例は、このようにマルチサービス交換構造に関する土台を供給する。その構造は、現存するパケット及び回路交換ネットワーク構造全てをサポートすると共に拡張する。転送は、あらゆる与えられたポイントにおいて、適切なときにパケット及び回線交換の最高の組み合わせに再構成され得る。すなわち、回線交換は、ゼロ競合、ゼロ輻輳、少ない待ち時間、順序正しいパケットの引き渡し、ゼロパケット損失、及び無視して良いジッタを有していると共に、一方、パケット交換は、統計的な多重化、常時接続の有効性、及びサービス革新の採用の容易さで利益を得る。
【０１５２】
同様に好ましい装置は、異なるネットワークの間の階層１（レイヤ１）の相互作用（interworking）を可能にする。有利に、交換資源の分割に対する制御は、異なるタイプの多数の論理ネットワークが、同じ物理的ネットワーク基盤（例えば“LAN”、“WAN”、“SAN”等）上で動作することを可能にする。更に、同様に好ましい装置は、最適化されるべき価値のあるネットワーク処理資源のアプリケーションの機能を有効にする。更に、トンネリング（tunnelling）、カプセル化、変換等の必要性が、減少及び／または消去される。パケット化されないストリーミングデータのマルチキャスト転送は、好ましいノードによって同様にサポートされる。
【０１５３】
当業者は、本発明が広い範囲のアプリケーションを有していると共に、多くの異なる通信プロトコルを伝送するあらゆる既知の通信メディアに作用し得るということを認識する。発明の概念から逸脱することなく、様々な実施例は、広い範囲の修正を認める。例えば、ここに示された特定のハードウェア構成及びソフトウェア構成、またはアレンジは、制限することを意図していない。ハードウェアにおいて定義されたコンポーネントは、例えば汎用コンピュータ、特別な目的のコンピュータ、プログラムマイクロプロセッサ、またはマイクロコントローラ、アプリケーションの特定回路のようなハードウェアの電子回路もしくは論理回路、個別素子回路、プログラム可能な論理装置等の一部分として実行され得る。ソフトウェアにおいて実行されたコンポーネントは、あらゆる既知の、もしくは将来開発されるプログラミング言語において実行される。更に、ハードウェアにおいて実行された特徴は、等しくソフトウェアにおいても実行され、逆もまた同じである。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】本発明を具体化するマルチサービス交換のための好ましい通信ノードの構成図である。
【図２】図１の通信ノードの更に詳細な説明図である。
【図３】図１のノードにおける第１の同期非同期タイムスロット交換（SATSI）ステージの構成図である。
【図３Ａ−１】模範的なマルチサービス交換ノードを通じた同期信号及び非同期信号の交換を説明する構成図である。
【図３Ａ−２】模範的なマルチサービス交換ノードを通じた同期信号及び非同期信号の交換を説明する構成図である。
【図３Ａ−３】模範的なマルチサービス交換ノードを通じた同期信号及び非同期信号の交換を説明する構成図である。
【図４】図３の“SATSI”ステージの動作の同期モードにおける交換バッファのローディングを説明するフローチャートである。
【図４Ａ】図３における“SATSI”ステージの動作の非同期モードにおける交換バッファのローディングを説明するフローチャートである。
【図５】図３の“SATSI”ステージの動作の非同期モードを説明するフローチャートである。
【図６】図３の“SATSI”ステージの動作のパケット交換モードを説明するフローチャートである。
【図７】図３のタイムスロット交換の交換ステージに適用されたタイムスロット交換の交換スキームを説明するフローチャートである。
【図８】マルチサービスネットワークを通じた拡張された回路交換のチャネル及び／またはパケットチャネルを達成するために、どのように好ましい実施例が異なるネットワークをマルチサービスノードを通じて集中させるかを説明するネットワークの構成図である。
【符号の説明】
【０１５５】
１０    通信ノード
１２    ラインインタフェースユニット
１４    複数の受信信号
１５    第１の信号経路交換ステージ
１６    第１の同期非同期タイムスロット交換（Synchronous Asynchronous Time-Slot Interchange ：SATSI）ステージ
１７    第２の信号経路交換ステージ
１８    コア処理ステージ（core processing stage）
２０    ラインインタフェースユニット
２１    第３の信号経路交換ステージ
２２    第２の同期非同期タイムスロット交換（Synchronous Asynchronous Time-Slot Interchange）ステージ
２３    第４の信号経路交換ステージ
２４    ラインインタフェースユニット
２６    ラインインタフェースユニット
３０    ノード制御回路
３２〜４０    ラインインタフェースユニット
４２〜５０    ラインインタフェースユニット
５２、５４    エンコーダ回路
５３、５５    デコーダ回路
５６〜６４    入力バッファ
６６    交換構造
６８    制御回路
７２〜８０    出力バッファ
８２、８３    パケット処理パイプライン
８６〜９０    直接接続（直接的リンク）
９２〜１００    入力バッファ
１０２    “SATSI”交換構造
１０４    制御回路
１０６〜１１４    出力バッファ
１１６〜１２４    ラインインタフェースカード
１４２、１４４    デコーダ回路
１５０Ａ〜１５０Ｃ    相互接続線
１５１Ａ〜１５１Ｂ    相互接続線
１５２    マイクロプロセッサコントローラ
１５４    相互接続機構装置（interconnect mechanism device）
１５５    クロック
１６０〜１６８    交換バッファ
１７０〜１７８    アドレス指定回路
１７０ａ〜１７９ａ    アドレス指定回路
１８１〜１９０    バッファ
１８２、１８４    単方向パケットバッファ
１８２ａ、１８４ａ    多方向パケットバッファ
１９１〜１９９    ラインインタフェースユニット
２０２    多重化回路
２１０    交換情報
２１１    パケットバッファインタフェーステーブル
２１５ａ    交換テーブル
２１５ｂ    交換テーブル
２１５ｃ    交換テーブル
２１５ｘ    交換テーブル
２２０    バス
＃１〜＃５    入力経路
ＳＷ１〜ＳＷ２０    信号経路スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ−１】
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【図３Ａ−２】
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【図３Ａ−３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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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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【国際調査報告】
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