JP3044653B2 - ゲートウェイ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インターネット等
の複数のネットワークを相互に接続するゲートウェイ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ゲートウェイ装置は図９に示す
ように構成され、入力ポート１１を介し一方のネットワ
ークから入力したフレームデータを一時的に対応の入力
バッファメモリ１２に一旦蓄積する。そして、宛先決定
部１３によりそのフレームデータの宛先決定を行った
後、交換制御部１５においてバッファ交換調停を行い、
その後、入力バッファメモリ１２の蓄積フレームデータ
をパケット交換スイッチ１４を介して出力バッファメモ
リ１６に転送し、対応の出力ポート１７を介し他方のネ
ットワークへ送信するものとなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、ネット
ワーク上のデータ通信は一層高速化されており、これに
追従するためにはゲートウェイ装置内の交換制御部によ
るバッファ交換調停時間が無視できなくなってきてい
る。また、従来のゲートウェイ装置では、各入力ポート
に対応して各入力バッファメモリが固定的に設けられ、
かつ各出力ポートに対応して各出力バッファメモリが固
定的に設けられているため、装置全体の構成が冗長化し
装置が大型化するとともに或ポートのフレーム蓄積用の
バッファを他のポートのフレーム蓄積用バッファに転用
できない等、装置が柔軟に構成できないという問題を生
じている。したがって本発明は、装置の冗長化を抑制し
て装置の小型化を図るとともに、装置を柔軟に構成し、
かつ装置の高速化を図ることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、複数のフレーム受信部からのフレー
ムを格納する共有メモリと、フレーム受信部のフレーム
受信に先立ち共有メモリの空きアドレス情報をフレーム
受信部に通知し受信フレームを共有メモリの空きアドレ
スに格納させる空きアドレス処理部と、フレーム受信部
による受信フレームの格納後、フレーム受信部からの交
換依頼時に受信フレームが格納された共有メモリのアド
レスを示す受信済みアドレス情報をフレーム受信部から
入力して前記宛先を示すフレーム送信部に通知し、共有
メモリに格納されている受信フレームをネットワークに
送信させるフレーム交換部とを備え、空きアドレス処理
部は、受信フレームの送信後にフレーム送信部から通知
されるアドレス情報を空きアドレスとして処理し、フレ
ーム受信部に空きアドレス情報として通知するととも
に、フレーム交換部は、フレーム受信部からの受信済み
アドレス情報が記憶される第１のテーブルと、受信ポー
トの数と送信ポートの数の組合せ数に相当する第１の数
の受信済みアドレス情報が終了アドレス情報として記憶
可能な第２のテーブルと、第１の数の受信済みアドレス
情報が先頭アドレス情報として記憶可能な第３のテーブ
ルと、第１の数の調停フラグを有し、送信ポートに対す
るフレーム送信の調停を行う調停フラグ部と、調停フラ
グ部に調停フラグがセットされると前記宛先を示す対応
の送信ポートへ受信フレームの送信を指示する送信ポー
ト別調停部と、交換依頼時にフレーム受信部から受信済
みアドレス情報とともに送られる受信ポート及び送信ポ
ートの各番号を受信すると、受信した受信ポート及び送
信ポートの各番号に基づく指定情報を求め、第２のテー
ブルの指定情報で示されるアドレスから終了アドレス情
報を検出し、第１のテーブルの終了アドレス情報で示さ
れるアドレスに受信済みアドレス情報を格納し、かつ第
２のテーブルの終了アドレス情報を受信済みアドレス情
報に書き換える終了アドレス更新部と、送信ポート別調
停部からの送信指示を入力すると、第３のテーブルの指
定情報で示されるアドレスから先頭アドレス情報を検出
し、第１のテーブルの先頭アドレス情報で示されるアド
レスから受信済みアドレス情報を取り出して前記宛先を
示すフレーム送信部に送信し共有メモリの受信フレーム
を送信ポートから送信させるとともに、第３のテーブル
の先頭アドレス情報を受信済みアドレス情報に書き換え
る先頭アドレス更新部とを備えたものである。

【０００５】また、受信ポート及び送信ポートの数の増
加に応じ、第２及び第３のテーブルに記憶可能なアドレ
ス情報の数、前記調停フラグ部の調停フラグ数、及び送
信ポート別調停部の数を増加させるようにしたものであ
る。また、同一ポート内におけるプロトコル種別の増加
に応じて、第２及び第３のテーブルに記憶されるアドレ
ス情報の数、調停フラグ部の調停フラグ数、及び送信ポ
ート別調停部の数を増加させるようにしたものである。
また、受信フレームの送信の際に、送信ポート別調停部
に帯域保証機能を付加したものである。また、受信フレ
ームの送信の際に、送信ポート別調停部に帯域制限機能
を付加したものである。また、フレーム交換部にマルチ
キャストフレームの送信機能を付加したものである。ま
た、フレーム交換部にソフトウェアインタフェースを付
加したものである。また、共有メモリへのアクセス単位
を受信フレームの最大サイズ以上としたものである。ま
た、共有メモリへのアクセス単位を受信フレームの最大
サイズより小さいサイズとしたものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は、本発明に係るゲートウェイ装置
の要部構成を示すブロック図であり、１００は宛先決定
部、１１１〜１１４は受信ポートを含むフレーム受信
部、１２１〜１２４は送信ポートを含むフレーム送信
部、１３０は共有バッファメモリ、２００はフレーム交
換部、３００は空きポインタ処理部である。

【０００７】ここで、空きポインタ処理部３００は、ネ
ットワークからのフレームデータの受信に先立ち、フレ
ーム受信部１１１〜１１４に任意のポインタ（共有バッ
ファメモリ１３０の最大アクセス単位の先頭アドレス）
情報を出力する。フレーム受信部１１１〜１１４は、フ
レームデータを受信すると、受信フレームを、宛先判定
部１００で決定された宛先情報をもとに書き換え、書き
換えたフレームを空きポインタ処理部３００から受け取
ったポインタ情報により指定される共有バッファメモリ
１３０のアドレスに順次書き込む。

【０００８】そしてフレームの書き込み終了後、フレー
ム受信部はフレーム交換部２００に対しフレームの交換
依頼を行う。フレーム交換部２００ではその交換依頼時
にフレーム受信部から受け取ったポインタ情報をフレー
ム送信部１２１〜１２４に送る。フレーム送信部ではそ
のポインタ情報が示す共有バッファメモリ１３０のアド
レスからフレームデータを読み出しネットワークへ送信
する。フレーム送信部はフレームデータのネットワーク
への送信が終了すると、共有バッファメモリ１３０から
フレームを読み出したときのポインタ情報を空きポイン
タ処理部３００に送る。そして、そのポインタ情報がフ
レーム受信部による次回の受信フレームの共有バッファ
メモリ１３０への書き込み時に使われる。

【０００９】次に図２（ａ）はフレーム交換部２００の
構成を示すブロック図である。フレーム交換部２００
は、時分割受信制御部２０１、時分割送信制御部２０
２、ポインタマップメモリセル２０３、終了ポインタ情
報テーブル２０４、先頭ポインタ情報テーブル２０５、
終了ポインタ更新部２０６、先頭ポインタ更新部２０
７、調停フラグ部２０８、及び送信ポート別調停部２０
９を有する。また、図２（ｂ）は空きポインタ処理部３
００の構成を示すブロック図であり、空きポインタ処理
部３００は、空きポインタメモリセル３０１、時分割供
給インタフェース３０２、時分割書込インタフェース３
０３を有する。

【００１０】図２（ｂ）に示す空きポインタ処理部３０
０は、単純なＦＩＦＯ構造の空きポインタメモリセル３
０１を有し、各フレーム受信部からの依頼により空きポ
インタメモリセル３０１の空きポインタを順に時分割供
給インタフェース３０２を介し各フレーム受信部に出力
する。フレーム受信部はその空きポインタを受信する
と、上述したようにそのポインタに相当する共有バッフ
ァメモリ１３０のアドレスに受信フレームを格納したの
ち、その空きポインタを受信済みポインタとして受信ポ
ート番号，送信ポート番号とともにフレーム交換部２０
０に送りフレーム交換部２００に入力させる。

【００１１】図２（ａ）に示すフレーム交換部２００の
終了ポインタ更新部２０６は、時分割受信制御部２０１
を介してフレーム受信部からその受信済みポインタ情報
を入力すると、そのフレーム受信部から入力した受信ポ
ート番号（受信元情報）と送信ポート番号（送信宛先情
報）に基づいて図３（ａ）に示す終了ポインタ情報テー
ブル２０４をアクセスし、現在の終了ポインタ情報（図
中の「１４２」）を取り出す。そしてこの終了ポインタ
情報をアドレスとしてポインタマップメモリセル２０３
（ポインタの交換用メモリ）をアクセスし、フレーム受
信部から入力している受信済みポインタ情報（図中の
「２５１」）を書き込むと同時に、終了ポインタ情報テ
ーブル２０４の該当終了ポインタ情報をフレーム受信部
から入力した受信済みポインタ情報に書き換える。

【００１２】なお、図３（ａ）の終了ポインタ情報テー
ブル及び後述の図３（ｂ）の先頭ポインタ情報テーブル
において、符号ＴＰ１〜ＴＰ４は４つのフレーム送信部
１２１〜１２４にそれぞれ内蔵される送信ポート＃１〜
＃４の各番号に対応するとともに、符号ＲＰ１〜ＲＰ４
は４つのフレーム受信部１１１〜１１４にそれぞれ内蔵
される受信ポート＃１〜＃４の各番号に対応し、送信ポ
ート及び受信ポートの数がそれぞれ４つのポートを有す
る場合、各テーブルには各送受信ポートの組合せ数１６
（４×４）に対応して１６個のデータが格納される。

【００１３】ここで、図３（ａ）の例は、フレームを受
信しメモリ１３０に書き込んだ受信ポート＃２から受信
済みポインタ情報「２５１」を入力し、その受信フレー
ムを送信ポート＃４から送信させる例であり、この場
合、終了ポインタ情報テーブル２０４ではフレームを受
信した受信ポート＃２の番号ＲＰ２と受信フレームが送
信される送信ポート＃４の番号ＴＰ４とが交差するアド
レスが選択されてそのアドレスのデータ「１４２」がポ
インマップメモリセル２０３の格納アドレスとなり、こ
の格納アドレスに受信済みポインタ情報「２５１」が書
き込まれるとともに、終了ポインタ情報テーブル２０４
の上記アドレスに受信済みポインタ情報「２５１」が書
き込まれて更新される。

【００１４】ところで、調停フラグ部２０８には、受信
ポート数と送信ポート数の組合せ数分の１６個の調停フ
ラグが存在する。ここで、終了ポインタ情報テーブル２
０４のポインタ情報の書き換えが終了すると、終了ポイ
ンタ更新部２０６は、１６個の調停フラグのうち、フレ
ーム受信部からの送信・受信ポートの各番号の組合せに
基づいて指定される指定情報に対応した調停フラグを調
停フラグ部２０８にセットする。

【００１５】ここで、送信ポートへのフレーム送信の可
否を調停する送信ポート別調停部２０９は送信ポートの
数だけ存在し、対応の調停フラグ部２０８に調停フラグ
がセットされると、送信ポート別調停部２０９は先頭ポ
インタ更新部２０７に対し該当送信ポートのフレーム送
信を指示する。すると、先頭ポインタ更新部２０７は、
図３（ｂ）に示す先頭ポインタ情報テーブル２０５をア
クセスし、この先頭ポインタ更新部２０７の前記指定情
報（即ち、フレーム受信部からの送信・受信ポートの各
番号の組合せに基づいて指定される指定情報）に相当す
るアドレスから現在の先頭ポインタ情報（図中の「１４
２」）を取り出す。そして、先頭ポインタ更新部２０７
はこの先頭ポインタ情報をアドレスとしてポインタマッ
プメモリセル２０３をアクセスし、そのアドレスに格納
されている前記終了ポインタ情報（図中の「２５１」）
を取り出し、時分割送信制御部２０２を介して先頭ポイ
ンタ情報として該当送信ポート（フレーム受信部から指
定された送信ポート）を有するフレーム送信部に送信す
るとともに、先頭ポインタ情報テーブル２０５の該当ア
ドレスの先頭ポインタ情報（「１４２」）を前記の先頭
ポインタ情報（「２５１」）に書き換える。

【００１６】フレーム送信部では先頭ポインタ情報
（「２５１」）を受信すると、共有バッファメモリ１０
３の前記先頭ポインタ情報で指定されるアドレスから受
信フレームを読み出して送信ポートを介し外部ネットワ
ークへ送信する。こうしてフレーム送信部によるフレー
ムの送信が終了すると、送信に使用された先頭ポインタ
情報は、上述したように空きポインタ処理部３００に入
力されこれが時分割書込インタフェース３０３により空
きポインタメモリセル３０１の最後尾に書き込まれる。

【００１７】ここで、先頭ポインタ情報テーブル２０５
が更新されたときにそのテーブル２０５の更新データ
と、図３（ａ）の終了ポインタ情報テーブル２０４の該
当アドレス（即ち、フレーム受信部からの送信・受信ポ
ートの各番号の組合せに基づき指定されるアドレス）の
データとの一致が検出されると、終了ポインタ更新部２
０６は、キュー内（即ち、共有バッファメモリ１３０）
に滞留している未送信のフレームは無いと判断して、調
停フラグ部２０８部の該当調停フラグをクリアする。

【００１８】なお、上述した終了ポインタ情報及び先頭
ポインタ情報の検索を行う場合、フレームのプロトコル
情報（フレーム種別またはプロトコル種別）を追加する
ことによりキューの数を簡単に増やすことが可能にな
る。即ち、プロトコル種別を付加する場合には、これに
応じて図３（ａ）に示す終了ポインタ情報テーブル２０
４のポートＴＰ，ＲＰの数、図３（ｂ）の先頭ポインタ
情報テーブル２０５のポートＴＰ，ＲＰの数、図２の調
停フラグ部２０８の数及び送信ポート別調停部２０９の
数をそれぞれ増加させることにより、キューの数を増加
させる。また、１つのポート内においてプロトコル種別
が増加すると、これに応じて同様に終了ポインタ情報テ
ーブル２０４のポートＴＰ，ＲＰの数、先頭ポインタ情
報テーブル２０５のポートＴＰ，ＲＰの数、調停フラグ
部２０８の数及び送信ポート別調停部２０９の数をそれ
ぞれ増加させることで、キューの数を増加させることが
できる。

【００１９】次に図４は、送信されるフレームの帯域保
証制御の原理を示す図であり、図２のフレーム交換部２
００の送信ポート別調停部２０９に送信データ量カウン
タと帯域保証値テーブルを付加して構成したものであ
る。図４において、２２１〜２２４はそれぞれ対応の各
フレーム受信部で一定時間内に受信された例えばフレー
ムのデータ数を計数し送信サイズ情報として出力する上
述の送信データ量カウンタ、２３０は上述の帯域保証値
テーブル、２３１はポート時分割制御部、２３２は加算
部、２３３は比較部、２４１〜２４４は帯域保証情報ビ
ット、２５１〜２５４はアンド回路、２６０は更新選択
部である。この場合、各送受信ポート、またはプロトコ
ル要素（プロトコル種別）が付加された数分用意された
調停フラグ部２０８の各調停フラグに、帯域保証情報ビ
ット２４１〜２４４を付加して実現する。

【００２０】送信フレームの帯域保証制御を行う場合
は、まずフレーム受信部からの交換依頼情報に含まれる
前記送信サイズ情報を、フレームの送信の都度、加算部
２３２で加算する。そして、比較部２３３は加算部２３
２の加算値が帯域保証値テーブル２３０に設定されてい
る保証値を超えたか否かを判定する。ここで保証値を超
えた場合は更新選択部２６０において該当の帯域保証情
報ビットをクリアする。この場合、その帯域保証情報ビ
ットに対応して調停フラグがセットされていてもその調
停フラグは対応のアンド回路により送信ポート別調停部
２０９側への伝達が阻止されることから、受信フレーム
の優先的な送信は阻止される。一方、送信ポート別調停
部２０９では帯域保証情報ビット及び調停フラグがとも
にセットされていればそのキューからのみラウンドロビ
ンにより取り出し、先頭ポインタ更新部２０７に通知す
る。この結果、該当送信ポートを有するフレーム送信部
は共有バッファメモリ１３０から受信フレームを読み出
してネットワークへ送信する。なお、クリアタイマ部２
５５は、送信データ量カウンタ２２１〜２２４を任意の
サイクルのサンプリング時間でクリアし、同一タイミン
グで帯域保証情報ビットをセットする。

【００２１】次に図５は、送信されるフレームの帯域制
限の原理を示す図であり、図４とほぼ同様構成である
が、帯域保証情報ビット２４１〜２４４の代わりに帯域
制限情報ビット２７１〜２７４を用意し、かつ帯域保証
値テーブル２３０の代わりに帯域制限値テーブル２７０
を設けるようにしたものである。送信フレームの帯域制
限制御を行う場合は、まずフレーム受信部からの交換依
頼情報に含まれる前記送信サイズ情報をフレームの送信
のたび毎に加算部２３２で加算する。そして、比較部２
３３はその加算値が帯域制限値テーブル２７０に設定さ
れている制限値を超えたか否かを判定する。ここで、制
限値を超えた場合は更新選択部２６０は該当の帯域制限
情報ビットをクリアする。これにより受信フレームの送
信が阻止される。また、送信ポート別調停部２０９は調
停フラグ部２０８に帯域制限情報ビットがセットされて
いる場合にはそのキューへの調停を行い、これにより受
信フレームが該当送信ポートから送信される。なお、ク
リアタイマ部２５５は、送信データ量カウンタ２２１〜
２２４を任意のサイクルのサンプリング時間でクリア
し、かつ同一タイミングで帯域制限情報ビットをセット
する。なお、図２のフレーム交換部２００の構成に、図
４の帯域保証機能及び図５の帯域制限機能の双方を付加
するように構成してもよい。

【００２２】次に図６（ａ）は、図２に示すフレーム交
換部２００の構成に、受信フレームの１対Ｎ送信を行う
マルチキャスト機能を付加したものであり、基本的には
図１に示すフレーム送信部と同一動作を行う。図６
（ａ）において、２８０は内部マルチキャストポート制
御部である。マルチキャストフレームがフレーム受信部
で受信されて共有バッファメモリ１３０に格納され、か
つそのときの受信済みポインタ情報が同様に終了ポイン
タ更新部２０６によりポインタマップメモリセル２０３
に格納されると、そのポインタ情報の格納アドレスは、
終了ポインタ更新部２０６，調停フラグ部２０８，送信
ポート別調停部２０９の経路で先頭ポインタ更新部２０
７に伝達される。この場合、先頭ポインタ更新部２０７
は、その格納アドレスにしたがってポインタマップメモ
リセル２０３から受信済みポインタ情報を読み出し時分
割送信制御部２０２を介し内部マルチキャストポート制
御部２８０に送って保持させる。内部マルチキャストポ
ート制御部２８０はこの保持した受信済みポインタ情報
に基づき、メモリ１３０のマルチキャストフレームを読
み出してその送信宛先を検出し調停フラグ部２０の該当
調停フラグをセットする。この調停フラグ部２０８の調
停フラグのセットに基づき対応の送信ポート別調停部２
０９により送信ポートが選択され、先頭ポインタ更新部
２０７及び時分割送信制御部２０２を介し該当送信ポー
トに選択の旨が通知される。選択された送信ポートを有
するフレーム送信部では、通常の先頭ポインタ情報テー
ブル２０５の代わりに内部マルチキャストポート制御部
２８０が保持している受信済みポインタ情報を読み出す
とともに、読み出したポインタ情報に基づき共有バッフ
ァメモリ１３０をアクセスしてマルチキャストフレーム
を読み出し、ネットワークに送信する。こうして１つの
送信ポートからマルチキャストフレームが送信される
と、そのフレームに含まれる次の送信宛先の送信ポート
から同一のマルチキャストフレームが送信される。

【００２３】ここで、フレーム送信部を構成する送信ポ
ートには、後述の図６（ｂ）に示すスコアボードが設け
られている。マルチキャストフレームを送信した送信ポ
ートは、送信が全て完了すると、自身のスコアボードの
送信未完了フラグをクリアする。そして、各送信ポート
がマルチキャストフレームを全て送信し、全ての送信未
完了フラグがクリアされると、スコアボードに格納され
ているマルチキャストフレームのポインタ情報が空きポ
インタ情報として空きポインタ処理部３００に送られ空
きポインタ処理部３００の最後尾に付加される。

【００２４】図６（ｂ）はスコアボードの一例である。
この場合、送信ポート＃１、＃２ではマルチキャストフ
レームの送信が完了し、送信ポート＃３，＃４はマルチ
キャストフレームの送信が未完了で「３０１」というマ
ルチキャストフレームのポインタ情報が送信ポート＃
３，＃４に滞留していることを示している。そして、送
信ポート＃３，＃４においてマルチキャストフレームの
送信が完了し、送信ポート＃３，＃４から送信完了とし
てポインタ情報「３０１」が返された時点でこのポイン
タ情報「３０１」は空きポインタとして空きポインタ処
理部３００の空きポインタメモリセル３０１に格納され
る。なお、図２に示すフレーム交換部２００の構成に、
このマルチキャスト機能の他、図４，図５の帯域保証機
能及び帯域制限機能の何れか一方を付加しても良く、さ
らに帯域保証機能及び帯域制限機能の双方を付加するよ
うにしても良い。

【００２５】次に図７は、図２のフレーム交換部２００
にソフトウェアインタフェースを付加した例を示す図で
あり、図２に示すフレーム交換部２００の構成に、ソフ
トウェア送信インタフェース２９１，ソフトウェア受信
インタフェース２９２及び空きポインタ取得レジスタ２
９３からなるソフトウェアインタフェースが付加された
例である。フレームがフレーム受信部で受信されて共有
バッファメモリ１３０に格納され、かつそのときの受信
済みポインタ情報が同様に終了ポインタ更新部２０６に
よりポインタマップメモリセル２０３に格納されると、
そのポインタ情報の格納アドレスは、終了ポインタ更新
部２０６，調停フラグ部２０８，送信ポート別調停部２
０９の経路で先頭ポインタ更新部２０７に伝達される。
ここでその受信フレームが本装置宛の場合は、先頭ポイ
ンタ更新部２０７は、その格納アドレスにしたがってポ
インタマップメモリセル２０３から受信済みポインタ情
報を読み出し時分割送信制御部２０２を介しソフトウェ
ア受信インタフェース２９２へ送る。ここで、本装置の
図示しないＣＰＵはプログラムの実行によりソフトウェ
ア受信インタフェース２９２から受信済みポインタ情報
を読み出し、その受信済みポインタ情報にしたがって共
有バッファメモリ１３０の受信フレームを読み出し、受
信フレームの処理を行う。

【００２６】一方、本装置からネットワークを介し他の
装置宛にフレームを送信する場合は、空きポインタ処理
部３００の空きポインタメモリセル３０１から空きポイ
ンタ情報が空きポインタ取得レジスタ２９３に格納され
る。この場合、上記ＣＰＵはプログラムの実行により空
きポインタ取得レジスタ２９３の空きポインタ情報を取
得し、共有バッファメモリ１３０のそのアドレスに直接
送信フレームを書き込み、その後ソフトウェア送信イン
タフェース２９１を介し、受信済みポインタ情報，受信
ポート番号及び送信ポート番号を時分割受信制御部２０
１を経由して終了ポインタ更新部２０６に送る。

【００２７】終了ポインタ更新部２０６では、ソフトウ
ェアの実行により送信された受信済みポイント情報等を
受信すると同様にその受信済みポイント情報をポインタ
マップメモリセル２０３に格納し、かつそのポインタ情
報の格納アドレスを調停フラグ部２０８，送信ポート別
調停部２０９の経路で先頭ポインタ更新部２０７に伝達
する。すると、先頭ポインタ更新部２０７はその格納ア
ドレスにしたがってポインタマップメモリセル２０３か
ら受信済みポインタ情報を読み出し、時分割送信制御部
２０２を介して送信ポート別調停部２０９により選択さ
れる該当送信ポートへ送信する。選択された送信ポート
を有するフレーム送信部では、共有バッファメモリ１３
０の上記受信済みポインタ情報で指定されるアドレスか
ら受信フレームを読み出して送信ポートを介しネットワ
ークへ送信する。そして、受信フレームのネットワーク
への送信が終了すると、その受信済みポインタ情報はフ
レーム送信部から空きポインタ処理部３００へ送られ、
時分割書込インタフェース３０３により、空きポインタ
メモリセル３０１の最後尾に書き込まれる。

【００２８】なお、図２のフレーム交換部２００に、こ
のソフトウェアインタフェース機能の他に、図６のマル
チキャスト機能，図４の帯域保証機能及び図５の帯域制
限機能の何れか一方を付加しても良く、さらにマルチキ
ャスト機能及び帯域保証機能の双方を付加しても良い。
また、マルチキャスト機能及び帯域制限機能の双方を付
加しても良く、帯域保証機能及び帯域制限機能の双方、
またはマルチキャスト機能，帯域制限機能及び帯域保証
機能の全てを付加するようにしても良い。

【００２９】以上の説明は、共有バッファメモリ１３０
のアクセス単位を受信フレームの最大フレームサイズ
（本実施の形態では、１５１８バイト）より大きいもの
としていたが、メモリ１３０の使用効率を上げるために
アクセス単位を上記最大フレームサイズより小さい例え
ば２５６バイトとすることで、共有バッファメモリ１３
０の使用効率を向上させることができる。この場合、受
信済みポインタ情報にこの受信フレームの位置情報が付
加される。そして同一受信フレームの後続の受信済みポ
インタ情報がある場合は、図８に示すように先頭ポイン
タ更新部２０７から送信ポート別調停部２０９に調停保
持信号を出力して再調停を行わないように構成する。以
上のような構成を上記の図２〜図７に示した全ての構成
にそれぞれ付加することにより、上記の各機能（マルチ
キャスト機能、帯域制限機能及び帯域保証機能等）を実
現する際の共有バッファメモリ１３０の利用効率を向上
させることができる。

【００３０】このように、１つの共有バッファメモリ１
３０が各フレーム受信部及びフレーム送信部で共通に利
用できるため、装置の小型化が実現できる。また、共有
バッファメモリ１３０の利用効率を向上させることがで
きる。さらに、フレーム交換部２００は１チップで実現
が可能となるため小型化され、かつＱｏＳ保証に必要な
キューの数の大量収容とそれによる帯域管理機能を実現
できる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
レームを受信するフレーム受信部と受信フレームを送信
するフレーム送信部との間に受信フレームを蓄積する共
有メモリを設けとともに、共有メモリをアクセスするア
ドレス情報をフレーム受信部とフレーム送信部との間で
リンクさせるようにしたので、共有メモリを複数のフレ
ーム受信部とフレーム送信部とで共通に使用できること
からメモリの利用効率が向上し、したがって装置の冗長
化を抑制できるとともに装置の小型化が可能になり、か
つ装置を柔軟に構成できる。また、従来装置のようなバ
ッファ交換調停機能を省略できるため、装置の高速化を
実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るゲートウェイ装置の要部構成を
示すブロック図である。

【図２】 ゲートウェイ装置内のフレーム交換部及び空
きポインタ処理部の構成を示すブロック図である。

【図３】 図２のフレーム交換部の終了ポインタ更新部
及び先頭ポインタ更新部の各更新動作を示す図である。

【図４】 図２のフレーム交換部に対し送信フレームの
帯域保証機能を付加した構成を示すブロック図である。

【図５】 図２のフレーム交換部に対し送信フレームの
帯域制限機能を付加した構成を示すブロック図である。

【図６】 図２のフレーム交換部に対し内部マルチキャ
スト機能を付加した構成を示すブロック図である。

【図７】 図２のフレーム交換部に対しソフトウェアイ
ンタフェースを付加した構成を示すブロック図である。

【図８】 送受されるフレームが蓄積される共有バッフ
ァメモリへのアクセス単位を最大フレームサイズより小
さくした場合のフレーム交換部の構成を示すブロック図
である。

【図９】 従来のゲートウェイ装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】 １００…宛先決定部、１１１〜１１４…フレーム受信
部、１２１〜１２４…フレーム送信部、１３０…共有バ
ッファメモリ、２００…フレーム交換部、３００…空き
ポインタ処理部、２０３…ポインタマップメモリセル、
２０４…終了ポインタ情報テーブル、２０５…先頭ポイ
ンタ情報テーブル、２０６…終了ポインタ更新部、２０
７…先頭ポインタ更新部、２０８…調停フラグ部、２０
９…送信ポート別調停部、２２１〜２２４…送信データ
量カウンタ、２３０…帯域保証値テーブル、２３２…加
算部、２３３…比較部、２４１〜２４４…帯域保証情報
ビット、２６０…更新選択部、２７０…帯域制限値テー
ブル、２７１〜２７４…帯域制限情報ビット、２８０…
内部マルチキャストポート制御部、２９１…ソフトウェ
ア送信インタフェース、２９２…ソフトウェア受信イン
タフェース、２９３…空きポインタ取得レジスタ、３０
１…空きポインタメモリセル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/56 H04L 12/28

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ネットワークから受信した受信フレーム
   の宛先を決定する宛先決定部と、前記ネットワークから
   フレームを受信するとともにこの受信フレームを宛先決
   定部により決定された宛先に書き換えて出力する受信ポ
   ートを含む複数のフレーム受信部と、前記フレーム受信
   部から出力されるフレームをネットワークに送信する送
   信ポートを含む複数のフレーム送信部とを備えたゲート
   ウェイ装置において、 複数のフレーム受信部からのフレームを格納する共有メ
   モリと、 フレーム受信部のフレーム受信に先立ち共有メモリの空
   きアドレス情報をフレーム受信部に通知し受信フレーム
   を共有メモリの空きアドレスに格納させる空きアドレス
   処理部と、 フレーム受信部による受信フレームの格納後、前記フレ
   ーム受信部からの交換依頼時に前記受信フレームが格納
   された共有メモリのアドレスを示す受信済みアドレス情
   報をフレーム受信部から入力して前記宛先を示すフレー
   ム送信部に通知し、共有メモリに格納されている受信フ
   レームをネットワークに送信させるフレーム交換部とを
   備え、空きアドレス処理部は、前記受信フレームの送信
   後にフレーム送信部から通知されるアドレス情報を空き
   アドレスとして処理し、フレーム受信部に前記空きアド
   レス情報として通知するとともに、 前記フレーム交換部は、 フレーム受信部からの前記受信済みアドレス情報が記憶
   される第１のテーブルと、 受信ポートの数と送信ポートの数の組合せ数に相当する
   第１の数の前記受信済みアドレス情報が終了アドレス情
   報として記憶可能な第２のテーブルと、 前記第１の数の前記受信済みアドレス情報が先頭アドレ
   ス情報として記憶可能な第３のテーブルと、 前記第１の数の調停フラグを有し、送信ポートに対する
   フレーム送信の調停を行う調停フラグ部と、 調停フラグ部に調停フラグがセットされると前記宛先を
   示す対応の送信ポート へ受信フレームの送信を指示する
   送信ポート別調停部と、 前記交換依頼時にフレーム受信部から前記受信済みアド
   レス情報とともに送られる受信ポート及び送信ポートの
   各番号を受信すると、受信した受信ポート及び送信ポー
   トの各番号に基づく指定情報を求め、前記第２のテーブ
   ルの前記指定情報で示されるアドレスから終了アドレス
   情報を検出し、前記第１のテーブルの前記終了アドレス
   情報で示されるアドレスに前記受信済みアドレス情報を
   格納し、かつ前記第２のテーブルの終了アドレス情報を
   前記受信済みアドレス情報に書き換える終了アドレス更
   新部と、 前記送信ポート別調停部からの送信指示を入力すると、
   前記第３のテーブルの前記指定情報で示されるアドレス
   から先頭アドレス情報を検出し、前記第１のテーブルの
   前記先頭アドレス情報で示されるアドレスから前記受信
   済みアドレス情報を取り出して前記宛先を示すフレーム
   送信部に送信し共有メモリの受信フレームを送信ポート
   から送信させるとともに、前記第３のテーブルの先頭ア
   ドレス情報を前記受信済みアドレス情報に書き換える先
   頭アドレス更新部と を備えた ことを特徴とするゲートウ
   ェイ装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、受信ポート及び送信ポートの数の増加に応じ、前記第２
   及び第３のテーブルに記憶可能なアドレス情報の数、前
   記調停フラグ部の調停フラグ数、及び前記送信ポート別
   調停部の数を増加させるようにした ことを特徴とするゲ
   ートウェイ装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、同一ポート内におけるプロトコル種別の 増加に応じて、
   前記第２及び第３のテーブルに記憶されるアドレス情報
   の数、前記調停フラグ部の調停フラグ数、及び前記送信
   ポート別調停部の数を増加させるようにしたことを特徴
   とするゲートウェイ装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３の何れかの請求
   項において、前記送信ポート別調停部は、フレーム受信部で一定時間
   内に受信されたデータ数を計数し送信サイズ情報として
   出力するカウンタと、送信フレームの帯域を保証する保
   証値が格納される帯域保証値テーブルとを有するととも
   に、前記調停フ ラグ部は前記帯域の保証の有無を識別す
   るための帯域保証情報ビットを有し、 前記送信ポート別調停部は、前記送信サイズ情報をフレ
   ームの送信の都度加算し、加算結果が帯域保証値テーブ
   ルの保証値を超えた場合に帯域保証情報ビットをクリア
   するとともに、帯域保証情報ビットがセットされている
   調停フラグ部がある場合は前記先頭アドレス更新部に対
   し対応の送信ポートへの受信フレームの送信を指示する
   ことを特徴とするゲートウェイ装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４の何れかの請求
   項において、 前記送信ポート別調停部は、フレーム受信部で一定時間
   内に受信されたデータ数を計数し送信サイズ情報として
   出力するカウンタと、送信フレームの帯域を制限する制
   限値が格納される帯域制限値テーブルとを有するととも
   に、前記調停フラグ部は前記帯域の制限の有無を識別す
   るための帯域制限情報ビットを有し、 前記送信ポート別調停部は、前記送信サイズ情報をフレ
   ームの送信の都度加算し、加算結果が帯域制限値テーブ
   ルの制限値を超えた場合に帯域制限情報ビットをクリア
   するとともに、帯域制限情報ビットがクリアされている
   調停フラグ部がある場合は前記先頭アドレス更新部に対
   し対応の送信ポートへの受信フレームの送信指示を行わ
   ないようにしたことを特徴とするゲートウェイ装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５の何れかの請求
   項において、前記フレーム交換部は、 受信フレームの１対Ｎ（Ｎは２以上の整数）送信を行う
   内部マルチキャストポート制御部と、 フレーム受信部によるマルチキャストフレームが受信さ
   れ共有メモリに格納された後、フレーム受信部からの交
   換依頼に基づき前記受信済みアドレス情報を前記内部マ
   ルチキャストポート制御部に伝達する伝達手段と を備
   え、前記マルチキャストポート制御部は、伝達手段によ
   り伝達された受信済みアドレス情報を受信するとこの受
   信済みアドレス情報を記憶保持し、かつこの受信済みア
   ドレス情報に基づいて共有メモリのマルチキャストフレ
   ームを読み出し、このマルチキャストフレームから送信
   宛先を検出して該当する調停フラグをセットする一方、
   前記送信ポート別調停部は調停フラグのセットに基づき
   対応の送信ポートを選択し、選択された送信ポートを有
   するフレーム送信部では内部 マルチキャストポート制御
   部が保持している受信済みアドレス情報に基づき共有メ
   モリのマルチキャストフレームを読み出し送信する こと
   を特徴とするゲートウェイ装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項６の何れかの請求
   項において、 前記フレーム交換部は、ソフトウェア送信インタフェースと、ソフトウェア受信
   インタフェースと、空きアドレス処理部から空きアドレ
   ス情報を取得するレジスタとからなるソフトウェアイン
   タフェースを備えるとともに、 フレーム受信部で受信され共有メモリに格納された受信
   フレームが自装置宛の受信フレームの場合は前記ソフト
   ウェア受信インタフェースを介して受信済みアドレス情
   報を入力するとともに、入力した受信済みアドレス情報
   に基づき共有メモリの受信フレームを入力し処理する第
   １のソフトウェア処理手段と、 前記レジスタの空きアドレス情報に応じた共有メモリの
   アドレスに自装置の送信データを格納するとともに、前
   記空きアドレス情報を受信済みアドレス情報として前記
   ソフトウェア送信インタフェースを介しフレーム送信部
   に伝達し、前記フレーム送信部から共有メモリの前記送
   信データを送信させる第２のソフトウェア処理手段と を
   備えた ことを特徴とするゲートウェイ装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし請求項７の何れかの請求
   項において、前記共有メモリへのアクセス単位を１回の受信で受信し
   た受信フレームの最大サイズ以上とした ことを特徴とす
   るゲートウェイ装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし請求項７の何れかの請求
   項において、 前記共有メモリへのアクセス単位を１回の受信で受信し
   た受信フレームの最大サイズより小さいサイズとした場
   合は、前記受信済みアドレス情報に前記受信フレームの
   前記アクセス単位毎の位置情報を付加するとともに、付
   加された前記位置情報に基づき同一受信フレームの後続
   の受信済みアドレス情報があると判断したときには、前
   記先頭アドレス更新部から前記送信ポート別調停部へ調
   停保持信号を出力して対応の送信ポートへの送信指示を
   保持させることにより、前記調停フラグのセットに基づ
   く前記送信ポート別調停部の再調停を阻止することを特
   徴とするゲートウェイ装置。