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JP2860661B2 - Ａｔｍ交換機 - Google Patents

Ａｔｍ交換機

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JP2860661B2
JP2860661B2 JP5976089A JP5976089A JP2860661B2 JP 2860661 B2 JP2860661 B2 JP 2860661B2 JP 5976089 A JP5976089 A JP 5976089A JP 5976089 A JP5976089 A JP 5976089A JP 2860661 B2 JP2860661 B2 JP 2860661B2
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克之 山崎
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はATM（；Ａsynchronous Ｔransfer Ｍode）交
換機の構成に関するものである。
（従来の技術） ATMは、回線交換モードとパケット交換モードの全て
の情報を固定長のセル（パケット）に分解して転送する
技術であり、広帯域ISDNの伝送および交換方式として有
力視されている。このようなATMのセル交換を行なうATM
交換機の構成としては、２入力×２出力のスイッチ素子
を要素としてこれを多段に接続して交換動作を行なうも
のが自己ルーティングスイッチとして知られている。
ATMの交換は固定長パケットのセルを単位として実行
されるため、その交換性能はセル（交換）遅延時間とセ
ル（交換）廃棄率の２つの特性で示される。一方、ATM
のアプリケーションから鑑み、セル遅延時間が小さいこ
と（これを小遅延と称する）が重要であるアプリケーシ
ョン（例えば音声や動画像通信）と、セル廃棄率が小さ
いこと（これを小廃棄と称する）が重要であるアプリケ
ーション（例えばコンピュータ間データ通信）に２分類
される。一般に小遅延要求のアプリケーションは廃棄に
寛容である。例えば、音声通信ではセルの転送時間の増
大はエコーの発生となって品質上重要であるが、１セル
の廃棄があってもその結果は人間の耳には関知できな
い。また、逆にコンピュータ間データ通信ではセル廃棄
率の増大はデータ再送時間の増加を伴い品質上問題とな
るが、セル転送時間の増大はファイル転送時間の若干の
増加となるなどであり大きな問題ではない。今後のマル
チメディア通信では小遅延かつ小廃棄の要求が出てくる
ことが予想される。
第４図はこのような交換機の例であって、60−１−１
〜60−４−３は２×２の単位スイッチであり、各単位ス
イッチ間はジャンクタによって結線されている。この交
換機は、第５図に示すように単位スイッチへの入力とし
てユーザからのセル64にスイッチ内ルーティング用のヘ
ッダ（R1〜R3）61〜63を付加して交換動作を行なう。す
なわち、ヘッダ（R1）61は１ビットの情報で、その内容
によりスイッチの第１段目60−１−１〜60−４−１の２
出力の内１つを選択する。同様にヘッダ（R2）62および
ヘッダ（R3）63は、それぞれ第２段目60−１−２〜60−
４−２および第３段目60−１−３〜60−４−３で出力判
定に用いられ、結果として、ヘッダ（R1〜R3）R1〜R3の
情報により、あたかもスイッチ内を自律的にルーティン
グする形で、セルのスイッチング動作が行なわれる。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の構成では、各々の単位スイ
ッチの入側でセル到着の位相を合わせる必要があること
から、単位スイッチ毎にバッファが必要となり、結果と
してスイッチ内のセル遅延および遅延変動が大きくなる
という欠点がある。
また、原理的に単位スイッチでブロックが発生しスイ
ッチ内でセルの廃棄が起こり得る構成であることとも
に、スイッチ入力のトラヒックが各入回線で不均衡であ
る場合、急激に内部ブロック率とこれに伴うセル廃棄が
増大するという欠点がある。
一方、ATM交換機をベースとする広帯域ISDNでは、一
対多の分配形通信のためにマルチポイント接続の実現が
重要である。また、一つの通信中にコネクションの追加
・変更等が自由に行えるようにする必要があり、従来の
交換機に比較して、ATM交換機は格段のスイッチ制御能
力を実現することが求められる。
さらに、ATM交換機ではセルの遅延および廃棄に関わ
るサービスクラス制御が重要である。すなわち、ATMで
はリアルタイム性の要求される通信もそうでない通信
も、 また、セルの廃棄を許容可能な通信もそうでない通信
も、統一してセルで転送する。よって、上述のようにど
のアプリケーションが交換されるかは呼毎に要求され、
ATM加入者線上あるいはATM中継回線上というように同一
の回線上で両方のアプリケーションが要求される。従っ
て、ATM交換機は、セル対応に該セルが小遅延要求か否
か、また小廃棄要求か否かを判定し、出線の輻輳状態に
基づき非小廃棄要求セルの廃棄を行なうとともに、小遅
延要求のセルを優先的に出線へ送出するメカニズムが必
要である。
本発明はこれらの欠点に鑑みなされたもので、スイッ
チ内のセル転送遅延および遅延変動が小さく、かつスイ
ッチ内セル廃棄の無いノンブロックのセル交換が可能な
ATM交換機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） 本発明は前記問題点を解決するために、ATM回線に対
応して設けられるセルハンドラと、各セルハンドラから
の出力を全てのセルハンドラへ放送形式で転送するセル
ハンドラ数に等しい数のバスとで構成されるATM交換機
において、 セルハンドラが、 入回線から受信する各ユーザセルの論理チャネル番号
から該セルを送出する出側セルハンドラ番号と論理チャ
ネル番号を求める論理チャネル変換部と、 該論理チャネル変換部により求めた出側セルハンドラ
番号と論理チャネル番号をルーティングヘッダとしてユ
ーザセルに付加した内部セルを作成し、内部セルをバス
上へ送出するルーティングヘッダ付加部と、 バス上の内部セルから自セルハンドラ宛の内部セルを
抽出しルーティングヘッダ内の出側論理チャネル番号を
ユーザセルの論理チャネル番号へ上書きするセル抽出
部、および作成されたユーザセルを格納するセルバッフ
ァメモリ、から構成されるセルハンドラ数に等しい数の
出力バッファ部と、 各出力バッファ部からのセルを選択するセレクタ部
と、 セレクタ部で選択されたセルについてのセルバッファ
メモリのアドレスを格納する待行列と、 該待行列内の格納順序に従って、セルバッファメモリ
から順次セルを取出し出回線へ送出するセル読出し部
と、 から構成され、 呼制御プロトコルと呼処理を行う呼処理部をセルハン
ドラの後方に配置し、 論理チャネル変換部に格納されるスイッチ内ルーティ
ング情報を呼処理部からのユーザセルとして交換するこ
とに特徴がある。
また、本発明の他の特徴は、セルに対して小遅延を要
求するか否かの第１の識別子を有し、待行列の代わりに
小遅延要求および非小遅延要求に各々対応する第１の待
行列および非小遅延要求に各々対応する第１の待行列お
よび第２の待行列を設け、 第１の識別子によって小遅延を要求しているときはセ
ル読出し部が第１の待行列内のセルを第２の待行列内の
セルより優先的に送出することでる。
更に、本発明の更なる他の特徴は、セルに対して小廃
棄を要求するか否かの第２の識別子を有し、第1,第２の
待行列内の送出待ちセルの総数から出線輻輳を判定する
輻輳判定部と、セル抽出部から出力されたセルについて
セル廃棄を行なうセル廃棄部とを設け、 輻輳判定部からの出線輻輳情報によりセル廃棄部で非
小廃棄要求のセルを廃棄することである。
（作用） 以上のような構成からなる本発明によれば、ATM回線
から入力されたユーザセルのヘッダ内論理チャネル番号
から、論理チャネル変換部により出側セルハンドラ番号
と論理チャネル番号を求め、これをルーティングヘッダ
付加部でユーザセルと合わせて内部セルを作成しバス上
へ転送する。
セルハンドラはバス上を転送される内部セルをモニタ
し、自セルハンドラ番号と一致する内部セルをセル抽出
部で抽出するとともに、ルーティングヘッダ内の出側論
理チャネル番号をユーザセルの論理チャネル番号へ上書
きし、送出用のユーザセルを作成する。
作成されたユーザセルは、一旦セルバッファメモリに
格納されるとともに、そのセルバッファメモリのアドレ
スがセレクタ部へ送出される。セレクタ部は、各出力バ
ッファ部からの出力を選択し、セルバッファメモリのア
ドレスを送出して待行列へ格納する。
そして、セル読出し部が、待行列内へ格納順序に従っ
てセルバッファメモリから順次セルを読出し、ATM回線
の出線へ送出する。
また、本発明は、セレクタ部はユーザセル内の第１の
識別子によって、待行列へ小遅延要求のセルを、第１の
待行列へ非小遅延要求のセルを格納する。セル読出し部
は、第１の待行列内のセルを第２の待行列内のセルより
優先的に読出す。
更に、本発明は、輻輳判定部は第1,第２の待行列内の
送出待ちセル数から出線が輻輳状態にあるか否かを判定
し、この情報をセル廃棄部へ送る。セル廃棄部は出線輻
輳状態の時、非小廃棄セルを廃棄する。
したがって、本発明は前記欠点を解決することがで
き、スイッチ内のセル転送遅延および遅延変動が小さ
く、かつスイッチ内セル廃棄の無いノンブロックのセル
交換が可能なATM交換機を提供できる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明す
る。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。同図
において、１−１〜１−ｉ〜１−ｎはATM回線であっ
て、そのセルフォーマットは第３図に示するように、ユ
ーザセル30においてヘッダ部301〜303とユーザ情報部30
4から構成されている。ヘッダ部は必須要素として論理
チャネル識別番号（VCI）301を含み、さらに、小廃棄要
求か否かの識別子（LP）302、あるいは小遅延要求か否
かの識別子（DP）303を含む。また、10−１〜10−ｉ〜1
0−ｎはATM回線１−１〜１−ｉ〜１−ｎに対応して設け
られるセルハンドラであって、後述する本実施例のATM
交換機でのセルの交換動作の基本機能を実現するもので
ある。各々のセルハンドラ10−１〜10−ｉ〜10−ｎは放
送形式のバス11−１〜11−ｉ〜11−ｎと接続されてい
る。すなわち、セルハンドラ10−ｉの出力はバス11−ｉ
を経由して、同セルハンドラを含む全てのセルハンドラ
へ放送形式で転送される。セルハンドラ内において、入
側の論理チャネル番号と出側のセルハンドラ番号・論理
チャネル番号の対応情報、すなわちセルのスイッチ内ル
ーティング情報が論理チャネル変換部12に格納されてい
る。ATM回線１−ｉから入力されたユーザセルのヘッダ
内論理チャネル番号から、論理チャネル変換部12により
出側セルハンドラ番号・論理チャネル番号を求め、これ
をルーティングヘッダ付加部13でユーザセルと合わせて
内部セルを作成しバス11−ｉ上へ転送する。バス上の内
部セルのセルフォーマットは第３図の内部セル40に示す
通り、ユーザセル301〜304の前段にスイッチルーティン
グ用ヘッダ401−１〜401−ｋを付加した構成をとる。こ
こで、スイッチングための基本要素は、出側セルハンド
ラ番号（CHN）403と出側論理チャネル番号（VCI）404か
ら成るルーティング情報（RI1−RIk）401−１〜401−ｋ
であって、少なくとも１個、最大ｋ個のルーティング情
報がヘッダ部に入る。
さて、セルハンドラはバス11−１〜11−ｉ〜11−ｎ上
を転送される内部セルをモニタし、自セルハンドラ番号
と一致する内部セルをセル抽出部15で抽出するととも
に、ルーティングヘッダ内の出側論理チャネル番号404
をユーザセルの論理チャネル番号301へ上書きし、送出
用のユーザセルを作成する。作成されたユーザセルは、
一旦セルバッファメモリ16に格納されるとともに、その
セルバッファメモリのアドレスがセレクタ部17へ送出さ
れる。ここで、セル抽出部15およびセルバッファメモリ
16から構成される出力バッファ部14−１〜14−ｉ〜14−
ｎは、バス11−１〜11−ｉ〜11−ｎに対応して設けられ
る。セレクタ部17は、出力バッファ部14−１〜14−ｉ〜
14−ｎからの出力を選択し、セルバッファメモリ16のア
ドルスを送出して待行列18へ格納する。さらに、セル読
出し部19が、待行列18内の格納順序に従ってセルバッフ
ァメモリ16から順次セルを読出し、ATM回線の出線へ送
出する。
以上のように、本実施例では放送バスにより各セルハ
ンドラから全てのセルハンドラへセル転送されるため、
ノンブロックのセル交換が可能であり、スイッチ内部で
のセル廃棄は発生しない。また、セルの待ち合わせ箇所
は出線の待行列部のみであり、従来技術のようにスイッ
チ内の各段での待ち合わせを要しないため、スイッチ内
セル転送遅延と遅延変動を小さくできる。
特に本実施例の構成では、放送バスの伝送形式として
もATMを使用することにより、セルハンドラの入力部で
はルーティングヘッダを付加する処理のみとなり、ハー
ドウェアの簡略化と高速化が可能である。
また、本実施例の構成は一対多のマルチポイント接続
の実現にも適している。すなわち、第３図に示すよう
に、内部セル40のルーティングヘッダとして、出側セル
ハンドラ番号・論理チャネル番号のルーティング情報を
複数個401−１〜401−ｋ設け、セルハンドラ内のセル抽
出部15では自セルハンドラ宛の内部セルをすべて抽出す
る処理を加えることにより、マルチポイント接続を含め
てノンブロックでセルを交換することができる。また、
このマルチポイント交換においても、スイッチ内セル転
送遅延と遅延変動は増加しない。
本実施例は、さらにスイッチ制御能力の向上に適して
いる。すなわち、第１図に示すように呼処理部24をセル
ハンドラの後方に配置し、スイッチ制御情報をユーザセ
ルと同様にセルスイッチの対象とする。ここでスイッチ
制御情報は第３図のスイッチ制御セル50に示するよう
に、ユーザ情報の代わりに、論理チャネル変換部12に格
納される情報、すなわち入側の論理チャネル番号301
と、出側のセルハンドラ番号403・論理チャネル番号404
のスイッチルーティング情報（RI1〜RIk）401−１〜401
−ｋを入れたものである。このスイッチ制御セルは内部
セル上では、宛先のセルハンドラ番号を含むルーティン
グ情報501を持ち、さらにユーザセルとの区別用として
スイッチ制御セル識別子（SC）402を有する。セルハン
ドラ内のセル抽出部15は、受信セルからスイッチ制御セ
ル識別子（SC）402によってスイッチ制御セルを識別
し、その内容を論理チャネル変換部12へ送る。このよう
にスイッチ制御をユーザセルと同様にスイッチングの対
象とすることにより、セルハンドラ内の論理チャネル変
換部の情報の変更を容易とし、呼の通信中のスイッチの
設定・解放の処理能力を高めることができる。
さらに、本実施例の構成は、遅延と廃棄のサービスク
ラス制御の効率的な実現への拡張にも適している。
次に、第２図の実施例に従って本発明のサービスクラ
ス制御方式について説明する。
第２図において、セルの送出待ちの待行列として、第
１図では待行列18の１個のみであったが、これを遅延の
クラスによって、小遅延要求のセル用待行列20および非
小遅延要求（これは小遅延要求ではないことを示し、つ
まりセル遅延時間が小さくなるセル遅延を要求していな
いことを示す。）のセル用待行列21の２個を設けてい
る。セレクタ部17はユーザセル内の遅延要求識別子によ
って、待行列20へ小遅延要求のセルを、待行列21へ非小
遅延要求のセルを格納する。セル読出し部19は、待行列
20内のセルを待行列21内のセルより優先的に読出す。以
上の動作によって、小遅延要求のセルに対して、さらに
遅延量および遅延変動を小さくすることができる。
一方、セル廃棄の制御は第２図の輻輳判定部22および
セル廃棄部23によって実現される。ここで、輻輳判定部
22は待行列内の送出待ちセル数から出線が輻輳状態にあ
るか否かを判定し、この情報をセル廃棄部23へ送る。セ
ル廃棄部23は出線輻輳状態の時、非小廃棄セル（これは
小廃棄セルではないことを示し、つまり廃棄セルが小さ
くなることを要求していないセルを示す。）を廃棄す
る。以上の動作によって、出線輻輳状態においても、小
廃棄要求のセルについて廃棄率を小さくすることができ
る。
また、セルの遅延および廃棄の識別子は、第３図のセ
ルフォーマット例に示すように、ヘッダ内の識別子302
および303として含まれる。なお、この識別子は回線上
から受信するユーザセルに含まれても良いが、また、呼
制御プロトコルによって決定された値として交換機内で
設定しても良い。
以上のように、本実施例の構成では、セル廃棄部23と
セレクタ部17の処理は、遅延／廃棄の条件を示す識別子
302/303とセルバッファメモリのアドレスのみであり、
ユーザセル自体を処理対象としない。つまり、ユーザセ
ル内のユーザ情報部304の数十オクテット分を持ち回ら
ずに済むため、セル遅延／廃棄に係るサービスクラス制
御を高速で実行することができる。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、セルの遅延お
よび遅延変動が小さく、かつスイッチ内部でのセル廃棄
のないノンブロックのATM交換機が構成可能であり、一
対多のマルチポイント接続を容易に実現できるととも
に、高いスイッチ制御能力を実現することが可能であ
る。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の別の実施例を示す構成図、第３図は本実施例におけ
るセルフォーマットを示す図、第４図は従来のATM交換
機を示す構成図、第５図は従来例のユーザセルフォーマ
ットを示す図である。 １−１〜１−ｉ〜１−ｎ……ATM回線、 10−１〜10−ｉ〜10−ｎ……セルハンドラ、 11−１〜11−ｉ〜11−ｎ……バス、 12……論理チャネル交換部、 13……ルーティングヘッダ付加部、 14−１〜14−ｉ〜14−ｎ……出力バッファ、 15……セル抽出部、 16……セルバッファメモリ、 17……セレクタ部、 18,20,21……待行列、 19……セル読出し部、 22……輻輳判定部、 23……セル廃棄部、 24……呼処理部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−86938（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−141429（ＪＰ，Ａ) 「超高速パケットスイッチの検討」昭 和63年電子情報通信学会春季全国大会講 演論文集Ｂ−317 「ＡＴＭ交換方式に関する考察」昭和 63年電子情報通信学会秋季全国大会講演 論文集ＳＢ−４−２

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ATM回線に対応して設けられるセルハンド
    ラと、前記各セルハンドラからの出力を全てのセルハン
    ドラへ放送形式で転送するセルハンドラ数に等しい数の
    バスとで構成されるATM交換機において、 前記セルハンドラが、 入回線から受信する各ユーザセルの論理チャネル番号か
    ら該セルを送出する出側セルハンドラ番号と論理チャネ
    ル番号を求める論理チャネル変換部と、 該論理チャネル変換部により求めた出側セルハンドラ番
    号と論理チャネル番号をルーティングヘッダとしてユー
    ザセルに付加した内部セルを作成し、前記内部セルを前
    記バス上へ送出するルーティングヘッダ付加部と、 前記バス上の前記内部セルから自セルハンドラ宛の内部
    セルを抽出し前記ルーティングヘッダ内の出側論理チャ
    ネル番号を前記ユーザセルの論理チャネル番号へ上書き
    するセル抽出部、および前記作成されたユーザセルを格
    納するセルバッファメモリ、から構成されるセルハンド
    ラ数に等しい数の出力バッファ部と、 前記各出力バッファ部からのセルを選択するセレクタ部
    と、 前記セレクタ部で選択されたセルについての前記セルバ
    ッファメモリのアドレスを格納する待行列と、 該待行列内の格納順序に従って、前記セルバッファメモ
    リから順次セルを取出し出回線へ送出するセル読出し部
    と、 から構成され、 呼制御プロトコルと呼処理を行う呼処理部を前記セルハ
    ンドラの後方に配置し、 前記論理チャネル変換部に格納されるスイッチ内ルーテ
    ィング情報を前記呼処理部からのユーザセルとして交換
    することを特徴とするATM交換機。
  2. 【請求項２】前記セルに対して小遅延を要求するか否か
    の第１の識別子を有し、前記待行列の代わりに小遅延要
    求および非小遅延要求に各々対応する第１の待行列およ
    び非小遅延要求に各々対応する第１の待行列および第２
    の待行列を設け、 前記第１の識別子によって小遅延を要求しているときは
    前記セル読出し部が前記第１の待行列内のセルを前記第
    ２の待行列内のセルより優先的に送出する請求項１記載
    のATM交換機。
  3. 【請求項３】前記セルに対して小廃棄を要求するか否か
    の第２の識別子を有し、前記第1,第２の待行列内の送出
    待ちセルの総数から出線輻輳を判定する輻輳判定部と、
    前記セル抽出部から出力されたセルについてセル廃棄を
    行なうセル廃棄部とを設け、 前記輻輳判定部からの出線輻輳情報により前記セル廃棄
    部で非小廃棄要求のセルを廃棄する請求項１記載のATM
    交換機。
JP5976089A 1989-03-14 1989-03-14 Ａｔｍ交換機 Expired - Fee Related JP2860661B2 (ja)

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