(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送路間にそれぞれ入力インタフェース部および出力インタフェース部を介してスイッチ部が接続され、前記伝送路を介して受信するパケットを宛先伝送路へ分解し、スイッチングして転送するパケット交換スイッチングシステムにおいて、
前記スイッチ部には、トラフィック量を測定するスイッチスケジューラを設け、該スイッチスケジューラで測定されたトラフィック量が所定値以下のときには、パケットを分解せずに、そのままスイッチングすることを特徴とするパケット交換スイッチングシステム。
【請求項２】
前記入力および出力インタフェース部は、前記パケットをそのまま転送するパケットルート部と、前記パケットを複数のセルに分割するセル生成部と、前記パケットルート部又は前記セル生成部を切り替える切替部とを有するパケット生成分解部を含むことを特徴とする請求項１に記載のパケット交換スイッチングシステム。
【請求項３】
前記スイッチスケジューラは、前記入力インタフェース部からのRequest信号を格納するバッファと、該バッファから得られるセル／パケット量情報を予め決められた閾値と比較する比較器と、前記Request信号に対する調停を行い転送許可信号を返送するRequestスケジューラとを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のパケット交換スイッチングシステム。
【請求項４】
前記比較器に入力される前記閾値は、異なる複数の値に選定されることを特徴とする請求項３に記載のパケット交換スイッチングシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパケット交換スイッチングシステムに関し、特にトラフィック量対応の可変長スイッチング方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パケット通信又はパケット交換サービスは、デジタルデータを一定長のパケット（荷札を付けた小包）に区切って伝送する蓄積交換サービスである。データを一定長以下のパケットに区切って送信するため、回線を占有する必要がない。従って、全データの伝送が完了するまで回線を占有する回線交換に比較して回線を共有ができるので、効率が優れているという特長を有する。
【０００３】
斯かるパケット交換サービスに関する従来技術は、例えば特開２０００−９２０８０号公報の「可変長パケットの分割装置」、特開平６−７７９８７号公報の「ＡＴＭ交換機における品質クラス別転送制御方式」および特開平７−２４５６２８号公報の「移動無線通信方式」等に開示されている。
【０００４】
図５は、従来のパケット交換スイッチングシステムの構成を示すブロック図である。このパケット交換スイッチングシステムは、伝送路ＴＬ１１−ＴＬ１２、ＴＬ２１−ＴＬ２２間に配置され、クロスポイントスイッチ（Cross-Point Switch）１４およびスイッチスケジューラ（Switch Scheduler）１５を含むスイッチ部１３を有する。このスイッチ部１３と伝送路ＴＬ１１、ＴＬ２１間には、それぞれパケット生成分解部（ＰＡＤ：Packet Assembly and Disassembly）１１およびパケットキューイング部（ＶＯＱ：Virtual Output Que）１２を含む入力インタフェース部１０が接続されている。また、スイッチ部１３と伝送路ＴＬ１２、ＴＬ２２間には、それぞれパケット／セルバッファ（ＶＩＱ：Virtual Input Que）１７およびＰＡＤ１８を含む出力インタフェースバッファ１６が接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示す従来のスイッチは、伝送路ＴＬ１１−ＴＬ１２、ＴＬ２１−ＴＬ２２を介して伝送されるデータ量であるトラフィック量に無関係に、受信したパケットを固定長のセルに分解し、スイッチングを行っていた。しかし、入力インタフェース部１０のＰＡＤ１１でパケットをセルに分解すると、各セルにヘッダを付けなければならない。このヘッダは、スイッチ内部においてスイッチングできるように付与したものであり、元のパケットからするとスイッチングする上で余分なものであり、スイッチングの効率を落とすものである。即ち、図６（ａ）に示す受信したパケット６０は、１個のペイロード６１と、その末尾に付加されたヘッダ６２とにより構成される。しかし、ＰＡＤ１１により分解されたセルは、例えば３分割された仮定すると、ペイロードセル７１ａ〜７１ｃと、これら各セルの末尾に付加されたヘッダ７２ａ〜７２ｃとにより構成される。従って、この特定例では、２個のヘッダ分が増加することとなる。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、従来技術の上述した課題に鑑みなされたものであり、スイッチング効率の低下を阻止又は軽減することが可能なパケット交換スイッチングシステムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のパケット交換スイッチングシステムは、伝送路間にそれぞれ入力インタフェース部および出力インタフェース部を介してスイッチ部が接続され、前記伝送路を介して受信するパケットを宛先伝送路へ分解し、スイッチングして転送するパケット交換スイッチングシステムであって、スイッチ部には、トラフィック量を測定するスイッチスケジューラを設け、このスイッチスケジューラで測定されたトラフィック量が所定値以下のときには、パケットを分解せずに、そのままスイッチングする。
【０００８】
また、本発明のパケット交換スイッチングシステムの好適実施形態によると、入力及び出力インタフェース部は、パケットをそのまま転送するパケットルート部と、パケットを複数のセルに分解するセル生成部と、パケットルート部又はセル製西部を切り替える切替部とを有するパケット生成分解部を含んでいる。スイッチスケジューラは、入力インタフェース部からのRequest信号を格納するバッファと、このバッファから得られるセル/パケット量情報を予め決められた閾値と比較する比較器と、Request信号に対する調停を行い転送許可信号を返送するRequestスケジューラとを備える。また、比較器に入力される閾値は、異なる複数の値に選定される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるパケット交換スイッチングシステムの好適実施形態の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
本発明によるパケット交換スイッチングシステムは、スイッチ部のスイッチスケジューラにおいてトラフィック量を測定し、この測定したトラフィック量に応じて、パケットを可変長の長さに分割してスイッチイングすることにより、スイッチング効率を上げるものである。図１に、本発明によるパケット交換スイッチングシステムの全体構成図を示す。
【００１２】
図1に示すパケット交換スイッチングシステムにおいて、伝送路ＴＬ１１−ＴＬ１２、ＴＬ２１−ＴＬ２２間にスイッチ部４が配置されている。このスイッチ部４は、クロスポイントスイッチ（Cross-Point Switch）５およびスイッチスケジューラ（Switch Scheduler）６を含んでいる。また、このスイッチスケジューラ６は、１対のＦＩＦＯ（先入れ先出し）式セル／パケット転送要求信号バッファ（ＲＥＱ  ＦＩＦＯ）２５、比較部（ＣＯＭＰ）２６およびRequestスケジューラ（ＲＥＱ  ＳＣＤ）２７により構成される。
【００１３】
また、スイッチ部４と伝送路ＴＬ１１−ＴＬ２１間には、入力インタフェース部１が接続されている。一方、スイッチ部４と伝送路ＴＬ１２−ＴＬ２２間には、出力インタフェース部７が接続されている。尚、伝送路ＴＬ、入力インタフェース部１および出力インタフェース部７の個数（ｎ）は、適宜選定可能である。即ち、本発明によるパケット交換スイッチングシステムは、n個の入力インタフェース部１、ｎ個の出力インタフェース部７およびスイッチ部4により構成されている。
【００１４】
各入力インタフェース部１は、パケット生成分解部（Packet Assembly and Disassembly : PAD)２およびパケットキューイング部（Virtual Output Que : VOQ）３で構成される。ＰＡＤ２は、トラフィック量に応じてパケットを固定長のセルに分解するか又は分解せずパケットのままで素通りさせる。ここで、「セル」とは、ＡＴＭ（非同期転送モード）セルのことではなく、装置内部の専用フォーマットに分割された固定長ブロックのことである（以下、この固定長に分割又は分解したパケットをセルという）。
【００１５】
図２は、図１中に示す入力インタフェース部１内のＰＡＤ２の拡大図である。このＰＡＤ２は、ＦＩＦＯ式パケットバッファ部（ＰＫＴ ＦＩＦＯ）１９およびパケット分解部（Disassembly of Packet：ＤＰ）２０により構成される。ＰＫＴ ＦＩＦＯ１９は、ＦＩＦＯ式のパケット格納バッファである。ＤＰ２０は、トラフィック量によってパケットをセルに分解して出力するか又は分解せずにパケットのまま出力する機能である。ＤＰ２０は、１対の切替器（Changeover Switch：ＣＨＧ）２４、パケットルート部22（Packet Route：ＰＫＴ）２２およびセル生成部（Production of Cell：ＣＥＬＬ）２３により構成されている。ＰＫＴ２２は、パケットに何も処理せず素通りさせる通路である。一方、ＣＥＬＬ２３は、パケットを複数のセルに分解して出力する。また、各入力インタフェース部１内のＶＯＱ３には、セル/パケットを宛先出力インタフェース７毎に格納する。
【００１６】
各出力インタフェース部７は、図５を参照して上述した従来技術と同様に、ＶＩＱ８およびＰＡＤ９により構成される。また、スイッチ部4は、上述の如く、クロスポイントスイッチ5およびスイッチスケジューラ6により構成される。スイッチスケジューラ6は、ｎ個の入力インタフェース部１から出力される複数のセル/パケットのスイッチングされる順番を決めたり、セル/パケットが宛先通りに送られるようにクロスポイントスイッチ5のパス制御を行なう。また、トラフィック量を測定し、その大小をＶＯＱ３、ＰＡＤ２、ＶＩＱ８およびＰＡＤ９に伝える。
【００１７】
図３は、図１中に示すスイッチスケジューラ6の拡大図である。上述の如く、ＦＩＦＯ式セル/パケット転送要求信号バッファ（ＲＥＱ ＦＩＦＯ）２５、比較部（ＣＯＭＰ）２６およびRequestスケジューラ（ＲＥＱ ＳＣＤ）２７により構成される。ＲＥＱ ＦＩＦＯ２５は、ＦＩＦＯ式にRequest信号を格納するバッファである。ＣＯＭＰ２６は、ＲＥＱ ＦＩＦＯ２５に格納されているRequest信号からトラフィックを測定し、パケットを分解し、セルをスイッチングするか又はパケットのままスイッチングするかを決定する。そして、それぞれのスイッチングができるようにＶＯＱ３、ＰＡＤ２、ＶＩＱ８およびＰＡＤ９を制御する。ＲＥＱ ＳＣＤ２７は、Request信号に対する調停を行ない、転送許可（Grant）信号をＶＯＱ３に返送する。また、Grant信号通りに、出力インタフェース部7にスイッチングできるようにＣＴＬ信号でクロスポイントスイッチ5のパス制御を行なう。
【００１８】
出力インタフェース部7は、パケット/セルバッファ8（Virtual Input Que : VIQ）とＰＡＤ９から構成される。ＶＩＱ８は、スイッチ部５からスイッチングされたセル/パケットを格納する。ＰＡＤ９では、セルは元のパケットに組み立てられ、パケットはそのまま何もしない。
【００１９】
次に、図1に示す本発明によるパケット交換スイッチングシステムの動作を説明する。入力インタフェース部１では、ＰＡＤ２において、トラフィック量が大きい場合にはパケットを固定長のセルに分解し、トラフィック量が小さい場合には分解せずパケットのまま、宛先出力インタフェース7毎のＶＯＱ３に格納する。
【００２０】
次に、図２を参照してＰＡＤ２の動作を説明する。伝送路ＴＬから出力されたパケットは、入力インタフェース部１のＰＫＴ ＦＩＦＯ１９に格納される。そして、ＰＫＴ ＦＩＦＯ１９からＤＰ２０へパケットが送られる。スイッチスケジューラ6からのＡＤ（Assembly or Disassembly）信号によりＤＰ２０を制御し、セルスイッチングかパケットスイッチングかでＣＨＧ２４のパスが切り替えられる。パケットスイッチングの場合には、パケットは何も処理されずにＰＫＴ２２を通過しＶＯＱ３に出力される。セルスイッチングの場合には、パケットはＣＥＬＬ２３に入り、セルに分割されてＶＯＱ３に出力される。
【００２１】
スイッチ部4では、スイッチスケジューラ6が、複数の入力インタフェース部１のＶＯＱ３からのRequest信号を受取り、調停し、ＶＯＱ３にGrant信号を返送すると共にクロスポイントスイッチ5を制御する。そして、ＶＯＱ３から出力されるセル/パケットを宛先の出力インタフェース部7へスイッチングさせる。
【００２２】
図３を参照して、スイッチスケジューラ6の動作を説明する。ＲＥＱ ＦＩＦＯ２５にはRequest信号がＦＩＦＯ式に格納される。Request信号には、出力インタフェース部7のポートと、入力インタフェース部1のＶＯＱ３に格納されているセル/パケット量が情報として、例えば図４に示す如きフォーマットで入っている。ＲＥＱ ＦＩＦＯ２５から、ＶＯＱ３に格納されているセル/パケット量情報を、Ｔrf信号としてＣＯＭＰ２６に送り、このＣＯＭＰ２６において、全ポートのＶＯＱ３に格納されているセル/パケット量の単位時間当りの総量を測定する。これをトラフィック量という。このトラフィック量が、予め決められた閾値を超えたときをトラフィックが大きい状態、閾値を超えていない状態をトラフィックが小さい状態とする。
【００２３】
トラフィックの大小によって、ＣＯＭＰ２６からのＡＤ（Assembly or Disassembly）信号により、セル転送かパケット転送かをＰＡＤ２、ＶＯＱ３、ＶＩＱ８およびＰＡＤ９に通知する。トラフィックが大きい状態から小さい状態になると、ＣＯＭＰ２６からＡＤ信号でＶＯＱ３、ＰＡＤ２、ＶＩＱ８およびＰＡＤ９を制御する。そして、ＰＡＤ２では、パケットを分解しないように、ＶＯＱ３およびＶＩＱ８にパケットを格納するように、ＰＡＤ９ではパケットを伝送路ＴＬに素通りする（即ち、セル分解しない）ように制御する。
【００２４】
一方、トラフィックが小さい状態から大きい状態になると、ＡＤ信号によりＰＡＤ２にはパケットを固定長のセルに分解するように、ＶＯＱ３およびＶＩＱ８にはセルを格納するように、ＰＡＤ９ではセルをパケットに生成して伝送路ＴＬに送り出すように制御する。クロスポイントスイッチ5は、スイッチスケジューラ６からの制御信号に従ってセル/パケットのルート制御、パス制御を行っている。
【００２５】
出力インタフェース部７では、スイッチ部4から出力されたセル/パケットをＶＩＱ８に出力し、ＰＡＤ９に送られる。また、ＰＡＤ９においては、セルの場合は元のパケットに組み立てられ、パケットの場合は何もされず素通りし、伝送路ＴＬに出力される。
【００２６】
本発明の他の実施形態を、図１を参照し説明する。上述の好適実施形態では、パケットをスイッチスケジューラ6内に格納されているRequest信号にパケット/セルの種別の情報しかなかったため、パケットのセルへの分解の仕方は１通りであった。本発明の他の実施形態では、Request信号にパケット量情報を入れることにより、トラフィックが小さくないとき一層効率的にスイッチングする方式として、トラフィック量をn1＞n2＞…＞nxと複数の閾値に対応させ、それぞれパケット長をr1＞r2＞…＞rxと可変長のセルに分解するという複数通りのセル分解により、スイッチングする。
【００２７】
以上、本発明によるパケット交換スイッチングシステムの好適実施形態の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。本発明の要旨を逸脱するのとなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな如く、本発明のパケット交換スイッチングシステムによると、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。スイッチング効率を大幅に改善可能である。その理由は、入力インタフェース部１内のＰＡＤ２でパケットを一律にセルに分解することなく、トラフィック量が小さい場合にはセルに分割することなく、パケットルート（ＰＫＴ）２２を介してそのまま転送し、トラフィック量が大きい場合にはセル生成器（ＣＥＬＬ）２３を介してセル転送するために、セル転送に伴うヘッダの増加が低減可能であるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるパケット交換スイッチングシステムの好適実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１中のパケット生成分解部（ＰＡＤ）の拡大ブロック図である。
【図３】図１中のスイッチスケジューラの拡大ブロック図である。
【図４】ＦＩＦＯ式セル／パケット転送要求信号バッファに格納される情報のフォーマット例である。
【図５】従来のスイッチ回路の構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示す従来技術の課題を説明する図である。
【符号の説明】
１      入力インタフェース部
２、９  パケット生成分解部（ＰＡＤ）
３      パケットキューイング部（ＶＯＱ）
４      スイッチ部
５      クロスポイントスイッチ
６      スイッチスケジューラ
７      出力インタフェース部
８      パケット／セルバッファ（ＶＩＱ）
１９    ＦＩＦＯ式パケットバッファ部
２０    パケット分解部（ＤＰ）
２２    パケットルート部（ＰＫＴ）
２３    セル生成部（ＣＥＬＬ）
２４    切替部（ＣＨＧ）
２５    ＦＩＦＯ式セル／パケット転送要求信号バッファ（ＲＥＱ  ＦＩＦＯ）
２６    比較器（ＣＯＭＰ）
２７    Requestスケジューラ（ＲＥＱ  ＳＣＤ）
【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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