(57)【要約】新規なコネクション要求のパケットを、その優先順位に対応して設けられた順位付回路に時系列に保持し、新規なコネクション要求のパケットが存在しない場合には、下位側の順位付回路に保持されているコネクション要求のパケットを、上位側の順位付回路へ順次シフトして保持する。
2002065709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のポートを備え、接続元のポートと接続先のポートとをスイッチング制御して、これら複数のポート間でパケットを転送するネットワーク・スイッチング装置であって、
各々の前記ポートに１対１に対応する複数のポート・コントローラと、前記接続元のポートと前記接続先のポートとを接続するスイッチと、前記転送されるパケットの優先順位に従って、複数の前記ポート・コントローラおよび前記スイッチを制御するスイッチ・コントローラとを備え、
前記スイッチ・コントローラは、各々の前記ポート・コントローラから送信されるコネクション要求のパケットを保持し、前記コネクション要求のパケットの優先順位に従って、当該コネクション要求のパケットの優先順位を決定する優先順位決定回路と、前記コネクション要求のパケットの優先順位に従って、前記スイッチを制御する制御部とを備えることを特徴とするネットワーク・スイッチング装置。
【請求項２】
前記優先順位決定回路は、各々の前記ポートに１対１に対応して設けられ、前記コネクション要求のパケットの優先順位に従って、各々対応するポートに転送されるコネクション要求のパケットの優先順位を決定する複数の優先順位決定キューバッファを備え、
各々の前記優先順位決定キューバッファは、前記コネクション要求のパケットの優先順位に各々対応して設けられ、前記コネクション要求のパケットの優先順位に従って、当該コネクション要求のパケットを時系列に保持する複数の順位付回路と、前記ポート・コントローラから送信される新規なコネクション要求のパケットを対応する優先順位の順位付回路に供給するよう制御するライト・セレクタとを備え、
前記新規なコネクション要求のパケットは、当該新規なコネクション要求のパケットの優先順位に応じた順位付回路に時系列に保持され、前記新規なコネクション要求のパケットが存在しない場合には、下位側の順位付回路に保持されているコネクション要求のパケットが上位側の順位付回路へ順次シフトされ、保持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・スイッチング装置。
【請求項３】
前記順位付回路は、前記新規なコネクション要求のパケット、または、下位側の順位付回路に保持されている下位の優先順位のコネクション要求のパケットを選択的に出力するセレクタと、
前記ポート数分以上のバッファセルを備え、前記セレクタから供給されるコネクション要求のパケットを時系列に保持するＦＩＦＯバッファと、
このＦＩＦＯバッファから読み出された前記コネクション要求のパケットの個数、または、時間をカウントし、そのカウント値が所定値に到達した時点でトリガ信号を出力するウェイト・カウンタと、
前記ＦＩＦＯバッファへのコネクション要求のパケットの書き込み、および、ＦＩＦＯバッファからのコネクション要求のパケットの読み出しを制御するＦＩＦＯ制御回路とを備えることを特徴とする請求項２に記載のネットワーク・スイッチング装置。
【請求項４】
前記ＦＩＦＯバッファからは、当該ＦＩＦＯバッファの全てのバッファセルにコネクション要求のパケットが格納され、次のパケットを書き込むことができない状態であることを表すフル信号、および、当該ＦＩＦＯバッファにパケットが保持されていないことを表すエンプティ信号が出力され、前記ＦＩＦＯ制御回路へ供給されると共に、前記フル信号は、エラー処理のためのステータス情報としても出力されることを特徴とする請求項３に記載のネットワーク・スイッチング装置。
【請求項５】
前記ＦＩＦＯ制御回路は、前記ウェイト・カウンタからトリガ信号を受け取ると、前記新規なコネクション要求のパケットが存在する場合であっても、前記下位側の順位付回路から供給される下位の優先順位のコネクション要求のパケットを優先的に保持するよう動作することを特徴とする請求項３または４に記載のネットワーク・スイッチング装置。
【請求項６】
前記スイッチ・コントローラは、さらに、各々の前記ポート・コントローラに１対１に対応して設けられ、各々対応するポートから入力されるパケットを保持する複数の入力キューバッファを備えることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のネットワーク・スイッチング装置。
【請求項７】
請求項６に記載のネットワーク・スイッチング装置であって、
各々の前記ポート・コントローラと各々対応する入力バッファとは個別パスで１対１に接続され、全ての前記入力バッファと前記優先順位決定回路の全ての優先順位決定キューバッファとは第１の共通バスを介して相互に接続され、
さらに、複数の前記入力キューバッファの内のどの入力キューバッファが前記第１の共通バスを使用するのかを決定する入力調停回路を備えることを特徴とするネットワーク・スイッチング装置。
【請求項８】
前記スイッチ・コントローラは、さらに、各々の前記ポート・コントローラに１対１に対応して設けられ、各々対応するポートへ出力されるパケットを保持する複数の出力キューバッファを備えることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載のネットワーク・スイッチング装置。
【請求項９】
請求項８に記載のネットワーク・スイッチング装置であって、
各々の前記ポート・コントローラと各々対応する出力バッファとは個別パスで１対１に接続され、全ての前記出力バッファと前記優先順位決定回路の全ての優先順位決定キューバッファとは第２の共通バスを介して相互に接続され、
さらに、複数の前記出力キューバッファの内のどの出力キューバッファが前記第２の共通バスを使用するのかを決定する出力調停回路を備えることを特徴とするネットワーク・スイッチング装置。
【請求項１０】
前記第１の共通バスと前記第２の共通バスとを直接接続するバイパスルートが形成されていることを特徴とする請求項９に記載のネットワーク・スイッチング装置。
【請求項１１】
前記スイッチは、クロスポイント・スイッチであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のネットワーク・スイッチング装置。
【請求項１２】
接続元のポートと接続先のポートとをスイッチング制御して、複数のポート間でパケットを転送するに際し、複数の前記ポートから送信されるコネクション要求のパケットの優先順位に従って、当該コネクション要求のパケットを時系列に保持する順位付回路であって、
各々の前記ポートから送信される新規なコネクション要求のパケット、または、下位側の順位付回路に保持されている下位の優先順位のコネクション要求のパケットを選択的に出力するセレクタと、
複数のバッファセルを備え、前記セレクタから供給されるコネクション要求のパケットを時系列に保持するＦＩＦＯバッファと、
このＦＩＦＯバッファから読み出された前記コネクション要求のパケットの個数、または、時間をカウントし、そのカウント値が所定値に到達した時点でトリガ信号を出力するウェイト・カウンタと、
前記ＦＩＦＯバッファへのコネクション要求のパケットの書き込み、および、ＦＩＦＯバッファからのコネクション要求のパケットの読み出しを制御するＦＩＦＯ制御回路とを備えることを特徴とする順位付回路。
【請求項１３】
前記ＦＩＦＯバッファからは、当該ＦＩＦＯバッファの全てのバッファセルにコネクション要求のパケットが格納され、次のパケットを書き込むことができない状態であることを表すフル信号、および、当該ＦＩＦＯバッファにパケットが保持されていないことを表すエンプティ信号が出力され、前記ＦＩＦＯ制御回路へ供給されると共に、前記フル信号は、エラー処理のためのステータス情報としても出力されることを特徴とする請求項１２に記載の順位付回路。
【請求項１４】
前記ＦＩＦＯ制御回路は、前記ウェイト・カウンタからトリガ信号を受け取ると、前記新規なコネクション要求のパケットが存在する場合であっても、前記下位側の順位付回路から供給される下位の優先順位のコネクション要求のパケットを優先的に保持するよう動作することを特徴とする請求項１２または１３に記載の順位付回路。
【請求項１５】
接続元のポートと接続先のポートとをスイッチング制御して、複数のポート間でパケットを転送するに際し、複数の前記ポートから送信されるコネクション要求のパケットの優先順位に従って、各々接続先のポートに転送されるコネクション要求のパケットの優先順位を決定する優先順位決定キューバッファであって、
前記コネクション要求のパケットの優先順位に各々対応して設けられた複数の請求項１２〜１４のいずれかに記載の順位付回路と、各々の前記ポートから送信される新規なコネクション要求のパケットを対応する優先順位の順位付回路に供給するよう制御するライト・セレクタとを備え、
前記新規なコネクション要求のパケットは、当該新規なコネクション要求のパケットの優先順位に応じた順位付回路に時系列に保持され、前記新規なコネクション要求のパケットが存在しない場合には、下位側の順位付回路に保持されているコネクション要求のパケットが上位側の順位付回路へ順次シフトされ、保持されることを特徴とする優先順位決定キューバッファ。
【請求項１６】
接続元のポートと接続先のポートとをスイッチング制御して、複数のポート間でパケットを転送するに際し、複数の前記ポートから送信されるコネクション要求のパケットを保持し、前記コネクション要求のパケットの優先順位に従って、当該コネクション要求のパケットの優先順位を決定する優先順位決定回路であって、
複数の請求項１５に記載の優先順位決定キューバッファを備えることを特徴とする優先順位決定回路。
【請求項１７】
接続元のポートと接続先のポートとをスイッチング制御して、複数のポート間でパケットを転送するに際し、前記接続元のポートと前記接続先のポートとを接続するスイッチを制御するスイッチ・コントローラであって、
請求項１６に記載の優先順位決定回路と、前記コネクション要求のパケットの優先順位に従って前記スイッチを制御する制御部とを備えることを特徴とするスイッチ・コントローラ。
【請求項１８】
請求項１７に記載のスイッチ・コントローラであって、
さらに、各々の前記ポートに１対１に対応するポート・コントローラに１対１に対応して設けられ、各々対応するポートから入力されるパケットを保持する複数の入力キューバッファを備えることを特徴とするスイッチ・コントローラ。
【請求項１９】
請求項１８に記載のスイッチ・コントローラであって、
各々の前記ポート・コントローラと各々対応する入力バッファとは個別パスで１対１に接続され、全ての前記入力バッファと前記優先順位決定回路の全ての優先順位決定キューバッファとは第１の共通バスを介して相互に接続され、
さらに、複数の前記入力キューバッファの内のどの入力キューバッファが前記第１の共通バスを使用するのかを決定する入力調停回路を備えることを特徴とするスイッチ・コントローラ。
【請求項２０】
請求項１７〜１９のいずれかに記載のスイッチ・コントローラであって、
さらに、各々の前記ポート・コントローラに１対１に対応して設けられ、各々対応するポートへ出力されるパケットを保持する複数の出力キューバッファを備えることを特徴とするスイッチ・コントローラ。
【請求項２１】
請求項２０に記載のスイッチ・コントローラであって、
各々の前記ポート・コントローラと各々対応する出力バッファとは個別パスで１対１に接続され、全ての前記出力バッファと前記優先順位決定回路の全ての優先順位決定キューバッファとは第２の共通バスを介して相互に接続され、
さらに、複数の前記出力キューバッファの内のどの出力キューバッファが前記第２の共通バスを使用するのかを決定する出力調停回路を備えることを特徴とするスイッチ・コントローラ。
【請求項２２】
前記第１の共通バスと前記第２の共通バスとを直接接続するバイパスルートが形成されていることを特徴とする請求項２１に記載のスイッチ・コントローラ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、複数のポートを備え、接続元のポートと接続先のポートとの接続を制御して、これら複数のポート間で同時にパケット転送を行うことができるネットワーク・スイッチング装置に関し、特に、これに用いられる優先順位決定回路に関するものである。
背景技術
図５に示すように、ネットワーク・スイッチング装置５０は、各ネットワークに接続されたポート・コントローラ５２（１，２，…，１０，１１，…）と中央に配置されたスイッチング・ファブリック５４によって各ポート間が接続され、各ポートからのパケットの交換を行っている。このスイッチング・ファブリックを実現する代表的な方式としては、シェアード・バス方式とクロスポイント・スイッチ方式がある。
図６に示すような高速帯域を持つバスを時間分割で使用してパケットのスイッチングを行うシェアード・バス方式は、図７に示すように同一タイミングでは、各ポート間のデータ転送を同時に行うことができない。例えば、ポート１からポート２への転送中は、ポート１０からポート１１への転送ができない。このため、この方式によるスイッチング・ファブリックの持つ交換能力は、シェアード・バスが持つ伝送能力以下となる。
これに対し、クロスポイント・スイッチを使用した場合は、図８に示すように、内蔵されたトランジスタスイッチを制御することによって、複数のポート間の接続を同時に行うことができるために、例えばクロスポイント・スイッチのパスが１Ｇｂｐｓ（ギガビット／秒）の伝送能力を持つとすれば、図８の場合最大５Ｇｂｐｓのスイッチング・ファブリックを構成することが可能である。
ここで、図９を参照して、クロスポイント・スイッチを用いたネットワーク・スイッチング装置におけるスイッチングの手順について説明する。
クロスポイント・スイッチを用いたネットワーク・スイッチング装置でパケットのスイッチング制御を行う場合、まず、同図Ａに示すように、パケットの送受信を行うポート・コントローラは、クロスポイント・スイッチ・コントローラに対してコネクション要求のパケットを送信する。
クロスポイント・スイッチ・コントローラは、同図Ｂに示すように、各ポート・コントローラから送信されてくるコネクション要求を調停し、コネクションを確立した後、接続元のポート・コントローラにコネクション確立応答のパケットを返信する。コネクションの確立とは、図８に示すようなクロスポイント・スイッチの内部パスの接続の設定を行い、転送元と転送先のポートの転送パスを作り上げる事である。
そして、コネクション確立応答を受け取ったポート・コントローラは、同図Ｃに示すように、クロスポイント・スイッチを介して接続先のポートへデータのパケットを送信し、スイッチングの処理を終了する。
ところで、クロスポイント・スイッチ方式のスイッチング装置では、前述のパケットのスイッチング制御の過程において、各ポート・コントローラからのコネクション要求を調停するに際し、各ポート・コントローラから転送されてくるコネクション要求のパケットに優先順位（プライオリティ）が設定されている場合、クロスポイント・スイッチ・コントローラは、この優先順位に従って、なおかつ時系列にコネクション要求の調停を行う必要がある。
図１０は、コネクション要求のパケットの一例の概念図である。
同図は、図９に示すスイッチング過程の概念図において、ポート・コントローラからクロスポイント・スイッチ・コントローラに送信されるコネクション要求のパケットであって、同図に示すように、コネクションを確立しようとする接続先のポート番号、このパケットの優先順位、このパケットを識別するためのパケットＩＤ（識別子）等のヘッダ情報が含まれている。
図１１を参照して説明すると、例えばポート１，２，３からほぼ同時にポート４への転送要求が発生した場合、クロスポイント・スイッチ・コントローラは、一番高い優先順位のパケットが転送されるポートへのコネクションを優先的に確立しなければならない。例えば、ポート１から転送要求のあるパケットが一番高い優先順位を持つのであれば、ポート２，３よりも、ポート１とポート４との接続を最優先に確立しなければならない。
発明の開示
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、コネクション要求のパケットに含まれる優先順位に従ってコネクション要求の調停を効率良く行うことができるネットワーク・スイッチング装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、複数のポートを備え、接続元のポートと接続先のポートとをスイッチング制御して、これら複数のポート間でパケットを転送するネットワーク・スイッチング装置であって、
各々の前記ポートに１対１に対応する複数のポート・コントローラと、前記接続元のポートと前記接続先のポートとを接続するスイッチと、前記転送されるパケットの優先順位に従って、複数の前記ポート・コントローラおよび前記スイッチを制御するスイッチ・コントローラとを備え、
前記スイッチ・コントローラは、各々の前記ポート・コントローラから送信されるコネクション要求のパケットを保持し、前記コネクション要求のパケットの優先順位に従って、当該コネクション要求のパケットの優先順位を決定する優先順位決定回路と、前記コネクション要求のパケットの優先順位に従って、前記スイッチを制御する制御部とを備えることを特徴とするネットワーク・スイッチング装置を提供するものである。
ここで、前記優先順位決定回路は、各々の前記ポートに１対１に対応して設けられ、前記コネクション要求のパケットの優先順位に従って、各々対応するポートに転送されるコネクション要求のパケットの優先順位を決定する複数の優先順位決定キューバッファを備え、
各々の前記優先順位決定キューバッファは、前記コネクション要求のパケットの優先順位に各々対応して設けられ、前記コネクション要求のパケットの優先順位に従って、当該コネクション要求のパケットを時系列に保持する複数の順位付回路と、前記ポート・コントローラから送信される新規なコネクション要求のパケットを対応する優先順位の順位付回路に供給するよう制御するライト・セレクタとを備え、
前記新規なコネクション要求のパケットは、当該新規なコネクション要求のパケットの優先順位に応じた順位付回路に時系列に保持され、前記新規なコネクション要求のパケットが存在しない場合には、下位側の順位付回路に保持されているコネクション要求のパケットが上位側の順位付回路へ順次シフトされ、保持されるのが好ましい。
また、前記順位付回路は、前記新規なコネクション要求のパケット、または、下位側の順位付回路に保持されている下位の優先順位のコネクション要求のパケットを選択的に出力するセレクタと、
前記ポート数分以上のバッファセルを備え、前記セレクタから供給されるコネクション要求のパケットを時系列に保持するＦＩＦＯバッファと、
このＦＩＦＯバッファから読み出された前記コネクション要求のパケットの個数、または、時間をカウントし、そのカウント値が所定値に到達した時点でトリガ信号を出力するウェイト・カウンタと、
前記ＦＩＦＯバッファへのコネクション要求のパケットの書き込み、および、ＦＩＦＯバッファからのコネクション要求のパケットの読み出しを制御するＦＩＦＯ制御回路とを備えるのが好ましい。
また、前記ＦＩＦＯバッファからは、当該ＦＩＦＯバッファの全てのバッファセルにコネクション要求のパケットが格納され、次のパケットを書き込むことができない状態であることを表すフル信号、および、当該ＦＩＦＯバッファにパケットが保持されていないことを表すエンプティ信号が出力され、前記ＦＩＦＯ制御回路へ供給されると共に、前記フル信号は、エラー処理のためのステータス情報としても出力されるのが好ましい。
また、前記ＦＩＦＯ制御回路は、前記ウェイト・カウンタからトリガ信号を受け取ると、前記新規なコネクション要求のパケットが存在する場合であっても、前記下位側の順位付回路から供給される下位の優先順位のコネクション要求のパケットを優先的に保持するよう動作するのが好ましい。
また、前記スイッチ・コントローラは、さらに、各々の前記ポート・コントローラに１対１に対応して設けられ、各々対応するポートから入力されるパケットを保持する複数の入力キューバッファを備えるのが好ましい。
また、上記に記載のネットワーク・スイッチング装置であって、
各々の前記ポート・コントローラと各々対応する入力バッファとは個別パスで１対１に接続され、全ての前記入力バッファと前記優先順位決定回路の全ての優先順位決定キューバッファとは第１の共通バスを介して相互に接続され、
さらに、複数の前記入力キューバッファの内のどの入力キューバッファが前記第１の共通バスを使用するのかを決定する入力調停回路を備えるのが好ましい。
また、前記スイッチ・コントローラは、さらに、各々の前記ポート・コントローラに１対１に対応して設けられ、各々対応するポートへ出力されるパケットを保持する複数の出力キューバッファを備えるのが好ましい。
また、上記に記載のネットワーク・スイッチング装置であって、
各々の前記ポート・コントローラと各々対応する出力バッファとは個別パスで１対１に接続され、全ての前記出力バッファと前記優先順位決定回路の全ての優先順位決定キューバッファとは第２の共通バスを介して相互に接続され、
さらに、複数の前記出力キューバッファの内のどの出力キューバッファが前記第２の共通バスを使用するのかを決定する出力調停回路を備えるのが好ましい。
また、前記第１の共通バスと前記第２の共通バスとを直接接続するバイパスルートが形成されているのが好ましい。
また、前記スイッチは、クロスポイント・スイッチであるのが好ましい。
また、本発明は、接続元のポートと接続先のポートとをスイッチング制御して、複数のポート間でパケットを転送するに際し、複数の前記ポートから送信されるコネクション要求のパケットの優先順位に従って、当該コネクション要求のパケットを時系列に保持する順位付回路であって、
各々の前記ポートから送信される新規なコネクション要求のパケット、または、下位側の順位付回路に保持されている下位の優先順位のコネクション要求のパケットを選択的に出力するセレクタと、
複数のバッファセルを備え、前記セレクタから供給されるコネクション要求のパケットを時系列に保持するＦＩＦＯバッファと、
このＦＩＦＯバッファから読み出された前記コネクション要求のパケットの個数、または、時間をカウントし、そのカウント値が所定値に到達した時点でトリガ信号を出力するウェイト・カウンタと、
前記ＦＩＦＯバッファへのコネクション要求のパケットの書き込み、および、ＦＩＦＯバッファからのコネクション要求のパケットの読み出しを制御するＦＩＦＯ制御回路とを備えることを特徴とする順位付回路を提供する。
ここで、前記ＦＩＦＯバッファからは、当該ＦＩＦＯバッファの全てのバッファセルにコネクション要求のパケットが格納され、次のパケットを書き込むことができない状態であることを表すフル信号、および、当該ＦＩＦＯバッファにパケットが保持されていないことを表すエンプティ信号が出力され、前記ＦＩＦＯ制御回路へ供給されると共に、前記フル信号は、エラー処理のためのステータス情報としても出力されるのが好ましい。
また、前記ＦＩＦＯ制御回路は、前記ウェイト・カウンタからトリガ信号を受け取ると、前記新規なコネクション要求のパケットが存在する場合であっても、前記下位側の順位付回路から供給される下位の優先順位のコネクション要求のパケットを優先的に保持するよう動作するのが好ましい。
また、本発明は、接続元のポートと接続先のポートとをスイッチング制御して、複数のポート間でパケットを転送するに際し、複数の前記ポートから送信されるコネクション要求のパケットの優先順位に従って、各々接続先のポートに転送されるコネクション要求のパケットの優先順位を決定する優先順位決定キューバッファであって、
前記コネクション要求のパケットの優先順位に各々対応して設けられた複数の上記のいずれかに記載の順位付回路と、各々の前記ポートから送信される新規なコネクション要求のパケットを対応する優先順位の順位付回路に供給するよう制御するライト・セレクタとを備え、
前記新規なコネクション要求のパケットは、当該新規なコネクション要求のパケットの優先順位に応じた順位付回路に時系列に保持され、前記新規なコネクション要求のパケットが存在しない場合には、下位側の順位付回路に保持されているコネクション要求のパケットが上位側の順位付回路へ順次シフトされ、保持されることを特徴とする優先順位決定キューバッファを提供する。
また、本発明は、接続元のポートと接続先のポートとをスイッチング制御して、複数のポート間でパケットを転送するに際し、複数の前記ポートから送信されるコネクション要求のパケットを保持し、前記コネクション要求のパケットの優先順位に従って、当該コネクション要求のパケットの優先順位を決定する優先順位決定回路であって、
複数の上記に記載の優先順位決定キューバッファを備えることを特徴とする優先順位決定回路を提供する。
また、本発明は、接続元のポートと接続先のポートとをスイッチング制御して、複数のポート間でパケットを転送するに際し、前記接続元のポートと前記接続先のポートとを接続するスイッチを制御するスイッチ・コントローラであって、
上記に記載の優先順位決定回路と、前記コネクション要求のパケットの優先順位に従って前記スイッチを制御する制御部とを備えることを特徴とするスイッチ・コントローラを提供する。
ここで、上記に記載のスイッチ・コントローラであって、
さらに、各々の前記ポートに１対１に対応するポート・コントローラに１対１に対応して設けられ、各々対応するポートから入力されるパケットを保持する複数の入力キューバッファを備えるのが好ましい。
また、上記に記載のスイッチ・コントローラであって、
各々の前記ポート・コントローラと各々対応する入力バッファとは個別パスで１対１に接続され、全ての前記入力バッファと前記優先順位決定回路の全ての優先順位決定キューバッファとは第１の共通バスを介して相互に接続され、
さらに、複数の前記入力キューバッファの内のどの入力キューバッファが前記第１の共通バスを使用するのかを決定する入力調停回路を備えるのが好ましい。
また、上記のいずれかに記載のスイッチ・コントローラであって、
さらに、各々の前記ポート・コントローラに１対１に対応して設けられ、各々対応するポートへ出力されるパケットを保持する複数の出力キューバッファを備えるのが好ましい。
また、上記に記載のスイッチ・コントローラであって、
各々の前記ポート・コントローラと各々対応する出力バッファとは個別パスで１対１に接続され、全ての前記出力バッファと前記優先順位決定回路の全ての優先順位決定キューバッファとは第２の共通バスを介して相互に接続され、
さらに、複数の前記出力キューバッファの内のどの出力キューバッファが前記第２の共通バスを使用するのかを決定する出力調停回路を備えるのが好ましい。
また、前記第１の共通バスと前記第２の共通バスとを直接接続するバイパスルートが形成されているのが好ましい。
発明を実施するための最良の形態
以下に、添付の図面に示す好適実施例に基づいて、本発明のネットワーク・スイッチング装置を詳細に説明する。
図１は、本発明のネットワーク・スイッチング装置の一実施例のブロック概略図である。同図に示すネットワーク・スイッチング装置１０は、４つのポートを備え、５段階の優先順位を持つパケットをスイッチング制御するもので、各々のポートに１対１に対応して設けられたポート・コントローラ１２（１〜４）と、クロスポイント・スイッチ（図示省略（図８参照））と、クロスポイント・スイッチ・コントローラ１４とを備えている。
また、クロスポイント・スイッチ・コントローラ１４は、各々のポート・コントローラ１２に１対１に対応して設けられた４つの入力キューバッファ１６（１〜４）および出力キューバッファ１８（１〜４）と、同じく各々のポート・コントローラ１２に１対１に対応して設けられた４つの優先順位決定キューバッファ２０（１〜４）からなる優先順位決定回路２２と、入力調停回路２４および出力調停回路２６と、クロスポイント・スイッチを制御するクロスポイント・スイッチＩ／Ｆ（インターフェース）２８とを備えている。
なお、図１に示す例では、説明を分かり易くするために、図中左側に入力部、右側に出力部を配置しているが、左側のポート・コントローラ１２と右側のポート・コントローラ１２の２つが別々に存在するわけではなく、両者は同一のものである。
ここで、各々のポート・コントローラ１２と各々対応する入力キューバッファ１６との間は個別のパスで１対１に接続されている。これに対し、全ての入力キューバッファ１６と優先順位決定回路２２内の全ての優先順位決定キューバッファ２０は、共通バス３０を介して相互に接続されている。このため、４つの入力キューバッファ１６の内のどの入力キューバッファ１６がこの共通バス３０を使用するのかは、入力調停回路２４によって決定される。
また、各々の入力キューバッファ１６（１〜４）と入力調停回路２４とは相互に接続され、入力キューバッファ１６（１〜４）から入力調停回路２４へは、パケットの送信を要求するためのライト要求信号が送信され、入力調停回路２４から入力キューバッファ（１〜４）へは、ライト要求信号に対応して応答信号が返信される。また、入力調停回路２４からは、優先順位決定回路２２に対して、パケットの書き込みを制御するライト信号が入力される。
同様に、全ての優先順位決定キューバッファ２０（１〜４）の出力は、共通バス３２を介して全ての出力キューバッファ１８（１〜４）に接続されている。各々の優先順位決定キューバッファ２０（１〜４）は出力調停回路２６と相互に接続されており、どの優先順位決定キューバッファ２０がこの共通バス３２を使用するのかは、出力調停回路２６によって決定される。また、出力キューバッファ１８（１〜４）とポート・コントローラ１２（１〜４）との間は１対１に接続されている。
また、同図に示すクロスポイント・スイッチ・コントローラ１４においては、入力側の共通バス３０と出力側の共通バス３２とを直接接続するバイパスルート３４が形成されている。
なお、共通バス３０，３２ならびに入力調停回路２４および出力調停回路２６を使用する代わりに、セレクタ等を使用して構成することも可能である。
図２は、優先順位決定キューバッファの一実施例の構成概略図である。
同図は、パケットの優先順位に従って、なおかつ、パケットが送信されてきた順番（時系列）にパケットの調停を行う場合の優先順位決定キューバッファ２０の構成の一例を示したもので、ライト・セレクタ３６と、パケットの５段階の優先順位に各々対応して設けられた５つの順位付回路３８（１〜５）とを備えている。
ここで、ライト・セレクタ３６は、新規なコネクション要求のパケットを対応する優先順位の順位付回路３８に供給するよう制御する。ライト・セレクタ３６には、入力調停回路２４から前述のライト信号が、ポート・コントローラ１２からコネクション要求のパケットがそれぞれ入力され、ライト・セレクタ３６からは、５段階の優先順位に各々対応する５本のライト・イネーブル信号が出力され、順位付回路３８（１〜５）に入力されている。
続いて、順位付回路３８は、後述するウェイト・カウンタに係る動作を除き、パケットの優先順位に従って、コネクション要求のパケットを時系列に保持する。図示例の場合、図中左端の順位付回路３８（１）が最も優先順位の高いパケットに対応し、以下、右側の順位付回路３８（２〜４）になるに従って優先順位が１つずつ低くなり、右端の順位付回路３８（５）が最も優先順位が低いパケットに対応する。
順位付回路３８では、図３Ａに示すように、ポート・コントローラ１２から送信されてきた新規なコネクション要求のパケットは、その優先順位に応じた順位付回路３８に時系列に保持される。また、新規なコネクション要求のパケットが存在しない場合には、図３Ｂに示すように、下位側の順位付回路に既に保持されているコネクション要求のパケットが上位側の順位付回路３８へ順次シフトされ、保持される。
図示例のネットワーク・スイッチング装置１０では、コネクション要求のパケットの優先順位毎に順位付回路３８を設け、前述のように、順次シフトする構成としているので、ポート・コントローラ１２から新規なコネクション要求のパケットが送信されると、クロスポイント・スイッチ・コントローラ１４内の優先順位決定キューバッファ２０において、優先順位に従って時系列に、その順位付けが自動的に行われる。
順位付回路３８は、例えば順位付回路３８（１）を例に挙げて説明すると、セレクタ４０と、ＮワードのＦＩＦＯバッファ４２と、ウェイト・カウンタ４４と、ＦＩＦＯ制御回路４６とを備えている。
ここで、セレクタ４０は、ＦＩＦＯ制御回路４６から供給されるセレクト信号に応じて、ポート・コントローラ１２から新規に供給されるコネクション要求のパケット、または、下位側の順位付回路３８（例えば、前段の順位付回路３８）のＦＩＦＯバッファ４２内に既に保持されており、このＦＩＦＯバッファ４２から供給される下位の優先順位のコネクション要求のパケットを選択的に出力する。セレクタ４０から出力されたパケットはＦＩＦＯバッファ４２に供給される。
ＦＩＦＯバッファ４２は、セレクタ４０から供給されるコネクション要求のパケットを時系列に保持するもので、ポート数分以上のＮ（本実施例の場合、Ｎ≧４）ワードのバッファセルを備えている。
セレクタ４０から供給されるパケットは、ＦＩＦＯ制御回路４６から供給されるライト信号ＷＲにより、ＦＩＦＯバッファ４２の初段のバッファセルに書き込まれる。そして、次のパケットが書き込まれる毎に、先に書き込まれたパケットは最終段のバッファセル側へシフトされる。また、ＦＩＦＯ制御回路４６から供給されるリード信号ＲＤにより、ＦＩＦＯバッファ４２の最終段のバッファセルに保持されているパケットが読み出される。
なお、順位付回路３８（２〜５）のＦＩＦＯバッファ４２から読み出されるパケットは、上位側の順位付回路３８（１〜４）へ供給される。また、最も優先順位の高いパケットに対応した順位付回路（図中左端の順位付回路）３８（１）のＦＩＦＯバッファ４２から読み出されるパケットは、優先順位決定後のパケットとして、転送元のポート・コントローラ１２に接続された出力キューバッファ１８に供給される。
また、ＦＩＦＯバッファ４２からは、フル信号（ＦＵＬＬ）およびエンプティ信号（Ｅｍｐｔｙ）が出力される。フル信号は、ＦＩＦＯバッファ４２の全てのバッファセルにコネクション要求のパケットが格納され、次のパケットを書き込むことができない状態であることを表す信号である。また、エンプティ信号は、ＦＩＦＯバッファ４２にパケットが保持されていないことを表す信号である。どちらの信号もＦＩＦＯ制御回路４６へ供給される。
なお、本実施例の場合、フル信号は、ステータス情報（ＦＩＦＯ  Ｆｕｌｌ）としても出力されている。このステータス情報は、エラー処理のために、割込信号等として使用される。
続いて、ウェイト・カウンタ４４は、図示例の場合、ＦＩＦＯバッファ４２から読み出されたパケットの個数をカウントする。ウェイト・カウンタ４４は、ＦＩＦＯ制御回路４６からＦＩＦＯバッファ４２に入力されるリード信号ＲＤをカウントし、そのカウント値が所定値に到達した時点で、カウント値が所定値に到達したことを表すトリガ信号を出力する。このトリガ信号はＦＩＦＯ制御回路４６へ供給される。
最後に、ＦＩＦＯ制御回路４６は、ＦＩＦＯバッファ４２へのコネクション要求のパケットの書き込み、および、ＦＩＦＯバッファ４２からのコネクション要求のパケットの読み出しを制御する。
ＦＩＦＯ制御回路４６には、前述のように、ライト・セレクタ３６からライト・イネーブル信号が、ＦＩＦＯバッファ４２からフル信号およびエンプティ信号が、ウェイト・カウンタ４４からトリガ信号がそれぞれ入力されている。また、ＦＩＦＯ制御回路４６からは、セレクタ４０に対してセレクト信号が、ＦＩＦＯバッファ４２に対してリード信号ＲＤおよびライト信号ＷＲがそれぞれ供給される。
なお、最も優先順位の低いパケットに対応する順位付回路（図中右端の順位付回路）３８（５）は、セレクタ４０およびウェイト・カウンタ４４を備える必要がない。このため、そのＦＩＦＯ制御回路４６からはセレクト信号が出力されていないし、ＦＩＦＯ制御回路４６にトリガ信号も入力されていない。また、ＦＩＦＯバッファ４２から出力されるフル信号もＦＩＦＯ制御回路４６へは供給されていない。
ところで、前述のように、ネットワーク・スイッチング装置１０では、ポート・コントローラ１２から送信されてきた新規なコネクション要求のパケットは、その優先順位に応じた順位付回路３８に時系列に保持され、新規なコネクション要求のパケットが存在しない場合には、下位側の順位付回路３８に既に保持されているコネクション要求のパケットが上位側の順位付回路３８へ順次シフトされる。
すなわち、順位付回路３８には、ポート・コントローラ１２から新規に供給されてきたコネクション要求のパケットが優先的に保持される。
しかし、上位側の順位付回路３８に送信されてくる新規なコネクション要求のパケットが絶えず存在する時には、下位側の順位付回路３８に保持されているコネクション要求のパケットは、上位側の順位付回路３８へ永久に移動することができない。
このため、図示例のネットワーク・スイッチング装置１０では、前述のウェイト・カウンタ４４を設けて、制御回路４６からＦＩＦＯバッファ４２に入力されるリード信号ＲＤをカウントし、そのカウント値、すなわち、ＦＩＦＯバッファ４２から読み出されたパケットの個数が所定値に到達した時点でトリガ信号を出力し、ＦＩＦＯ制御回路４６に対して、ＦＩＦＯバッファ４２から所定数のパケットが読み出されたことを通知する。
ＦＩＦＯ制御回路４６は、ウェイト・カウンタ４４からトリガ信号を受け取ると、新規なコネクション要求のパケットが存在する場合であっても、下位側の順位付回路３８から供給される下位の優先順位のコネクション要求のパケットを優先的に保持するよう動作する。また、新規なコネクション要求のパケットは、下位側の順位付回路３８から供給されたパケットが保持された後に続けて保持される。
なお、ウェイト・カウンタ４４のカウント値は任意の値に設定可能である。また、ウェイト・カウンタ４４は、本実施例では、ＦＩＦＯバッファ４２から読み出されたパケットが所定の個数に到達したことを検出しているが、これに限定されず、例えば時間をカウントし、所定時間が経過した時点でトリガ信号を出力するようにしてもよい。この場合も、ウェイト・カウンタ４４のカウント時間は任意の値に設定可能である。
以下、図４に示す状態遷移図を参照しながら、ＦＩＦＯ制御回路４６の動作を説明する。
図４の状態遷移図に示すように、条件１が満足された場合、ＦＩＦＯ制御回路４６は、Ｆｒｏｍ＿ＦＩＦＯ書き込みステートに遷移し、下位側の順位付回路３８から供給される、下位の優先順位のコネクション要求のパケットを保持するよう動作する。また、条件２が満足された場合、Ｎｅｗ＿ＤＡＴＡ書き込みステートへ遷移し、ポート・コントローラ１２から新規に供給されてきたコネクション要求のパケットを保持するよう動作する。
なお、新規なコネクション要求のパケットもなく、下位側の順位付回路３８にもパケットが保持されていない場合には、アイドルステート（ＩＤＬＥ）へ遷移し、ＦＩＦＯ制御回路４６は待機状態となる。
ここで、上記条件１は、以下の通りである。
すなわち、新規なコネクション要求のパケットがなく、下位側の順位付回路３８にパケットが保持されている場合、すなわち、エンプティ信号が出力されていない場合や、新規なコネクション要求のパケットがあり、ウェイト・カウンタ４４からトリガ信号が出力され、なおかつ、下位側の順位付回路３８にパケットが保持されている場合、すなわち、エンプティ信号が出力されている場合である。
また、条件２は、新規なコネクション要求のパケットがあり、なおかつ、ウェイト・カウンタ４４からトリガ信号が出力されていない場合である。
なお、条件１，２のいずれの場合も、パケットを保持しようとする順位付回路３８のＦＩＦＯバッファ４２からフル信号が出力されていないことが条件である。フル信号が出力された場合はエラーとなる。
以上のように、ネットワーク・スイッチング装置１０では、ウェイト・カウンタ４４を備えているので、下位側の順位付回路３８へ保持されたパケットについても適切なタイミングで順位付けが行われる。
次に、図１および図２に示すネットワーク・スイッチング装置１０の動作について説明する。
図１に示すネットワーク・スイッチング装置１０において、スイッチング制御を行う場合、まず、ポート・コントローラ１２から対応する入力キューバッファ１６へコネクション要求のパケットが送信される。入力キューバッファ１６は、ポート・コントローラ１２からコネクション要求のパケットを受け取ると、入力調停回路２４に対してライト要求信号を出力する。入力調停回路２４では、各々の入力キューバッファ１６（１〜４）から送信されてきたライト要求信号を受け取り、例えばラウンドロビン等の従来公知の方式で共通バス３０の調停が行われる。
その結果、入力調停回路２４から、共通バス３０の使用を許可する入力キューバッファ１６へ応答信号が返信され、この応答信号を受け取った入力キューバッファ１６から、共通バス３０上へコネクション要求のパケットが出力される。このコネクション要求のパケットは、共通バス３０を介して優先順位決定回路２２へ供給される。また、入力調停回路２４から、優先順位決定回路２２に対してライト信号が供給される。
優先順位決定回路２２では、入力キューバッファ１６から供給されたコネクション要求のパケットは、デコーダ（図示省略）等により、そのヘッダ情報に含まれる接続先のポート番号がデコードされ、この接続先のポート番号に対応した優先順位決定キューバッファ２０（１〜４）へ供給される。同じく、入力調停回路２４から供給されたライト信号も、接続先のポート番号に対応した優先順位決定キューバッファ２０へ入力される。
接続先のポート番号に対応した優先順位決定キューバッファ２０では、図２に示すように、コネクション要求のパケットは、ライト・セレクタ３６および順位付回路３８（１〜５）へ供給され、ライト信号は、ライト・セレクタ３６へ入力される。ライト・セレクタ３６では、コネクション要求のヘッダ情報に含まれる優先順位に応じて、５本のライト・イネーブル信号の内の１本のみがイネーブル状態とされる。
ライト・イネーブル信号がイネーブル状態とされた、すなわち、新規なコネクション要求のパケットがある順位付回路３８では、ウェイト・カウンタ４４から出力されるトリガ信号に応じて、ＦＩＦＯ制御回路４６の制御により、前述のように、新規なコネクション要求のパケット、または、下位側の順位付回路３８から供給される、下位の優先順位のコネクション要求のパケットのどちらかが選択的に保持される。
これに対し、ライト・イネーブル信号がイネーブル状態ではない、すなわち、新規なコネクション要求のパケットがない順位付回路３８では、下位側の順位付回路３８から供給される、下位の優先順位のコネクション要求のパケットが保持される。
また、最も優先順位の高い順位付回路３８（１）のＦＩＦＯバッファ４２から、優先順位決定後のコネクション要求のパケットが順次読み出され、本発明の制御部であるクロスポイント・スイッチＩ／Ｆ２８に供給され、その内容に応じてクロスポイント・スイッチ（図示省略）の接続が制御される。そして、コネクションが確立したクロスポイント・スイッチを介して、接続元のポートと接続先のポートとの間でデータのパケットの送受信が行われる。
なお、上記実施例では、ポート数を４ポート、コネクション要求のパケットの優先順位を５段階としたが、本発明はこれに限定されず、任意のポート数、優先順位に適用可能である。
また、ポート・コントローラ１２、入力キューバッファ１６、入力調停回路２４および出力調停回路２６、クロスポイント・スイッチＩ／Ｆ２８、クロスポイント・スイッチ等の回路構成は従来公知のものがいずれも利用可能である。また、本発明の特徴部分である優先順位決定回路の優先順位決定キューバッファを構成する、ライト・セレクタ３６、セレクタ４０、ＦＩＦＯ４２、ＦＩＦＯ制御回路４６、ウェイト・カウンタ４４等も、その具体的な回路構成は何ら限定されず、同様の機能を実現するどのような回路構成であってもよい。
本発明のネットワーク・スイッチング装置は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明のネットワーク・スイッチング装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
産業上の利用可能性
以上詳細に説明した様に、本発明のネットワーク・スイッチング装置は、新規なコネクション要求のパケットを、その優先順位に対応して設けられた順位付回路に時系列に保持し、新規なコネクション要求のパケットが存在しない場合には、下位側の順位付回路に保持されているコネクション要求のパケットを、上位側の順位付回路へ順次シフトして保持するようにしたものである。
これにより、本発明のネットワーク・スイッチング装置によれば、ポート・コントローラから新規なコネクション要求のパケットが送信されると、クロスポイント・スイッチ・コントローラ内の優先順位決定キューバッファにおいて、優先順位に従って時系列に、その順位付けが自動的に行われるので、コネクション要求の調停を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明のネットワーク・スイッチング装置の一実施例のブロック概略図である。
図２は、優先順位決定キューバッファの一実施例の構成概略図である。
図３Ａおよび図３Ｂは、コネクション要求のパケットを保持する際の動作を表す一実施例の概念図である。
図４は、コネクション要求のパケットを保持する際の動作を表す一実施例の状態遷移図である。
図５は、ネットワーク・スイッチング装置の一例の構成概略図である。
図６は、シェアード・バス方式のネットワーク・スイッチング装置の動作を説明する一例の概念図である。
図７は、シェアード・バス方式のネットワーク・スイッチング装置のバスの使用状況を説明する一例の概念図である。
図８は、クロスポイント・スイッチの一例の構成回路図である。
図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃは、パケットのスイッチング過程を表す一例の概念図である。
図１０は、コネクション要求のパケットの一例の概念図である。
図１１は、優先順位に従ってポート間のコネクションを確立する一例の概念図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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