JP3919341B2 - Asynchronous transfer mode switching device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、任意のポートからの入力セルを1つのポートへ交換出力するユニキャスト機能と複数の異なるポートへ交換出力するマルチキャスト機能とを有する非同期転送モード(ATM:Asynchronous Transfer Mode)交換装置に係わり、詳しくは、上記マルチキャスト機能を効率化するためのセル送出制御の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
通信システムにおけるデータ伝送に係わる機能として、データを1つの対応する宛先毎に送信するユニキャスト機能の他、同一のデータを複数の異なる宛先に送信するマルチキャスト機能が知られている。
【0003】
一方、近年、鉄道管理システムや道路管理システムなどの構築形態として、ATM交換機能を有する複数のノード装置を光ファイバ等の伝送路を介して分散配置し、これら各ノード装置に接続されるローカル通信端末間で上記各ノード装置を介してデータを送受するATM通信ネットワークが知られている。このネットワークにおいて、上記各ノード装置は、VP(Virtual Path:仮想パス)とVC(Virtual Channel:仮想チャネル)という2レベルのパスで実現される上記伝送路と入/出力ポートを介して接続され、入力ポートから入力してくる固定長のセル(ATMセル)を、このATMセル内に含まれているVPI(Virtual Path Identifier:仮想パス識別子)及びVCI(Virtual Channel Identifier:仮想チャネル識別子)に従って出力ポートへと交換処理する機能を担っている。
【0004】
上述したマルチキャスト機能は、この種のATM通信においても適用され、特に、LANエミュレーションを実現するうえで非常に重要な機能である。ここで、上記ノード装置に当たる従来のATM交換装置でのマルチキャストの実現方法について図5及び図6を参照して説明する。図5は、従来のATM交換装置全体の概略構成を示す図であり、入側ヘッダ変換部51-1,〜,51-n、入側変換テーブル52-1,〜,52-n、ATMスイッチ53、出側ヘッダ変換部54-1,〜,54-n、出側変換テーブル55-1,〜,55-n、セル複製部56、複製テーブル57を具備して構成される。
【0005】
この従来装置において、各ポート(#1,〜,#n)から入力されたセルは、入側ヘッダ変換部51-1,〜,51-nに入力される。入側ヘッダ変換部51-1,〜,51-nは、入力セルのヘッダ部のVPI/VCI等から入側変換テーブル52-1,〜,52-nを検索し、該入力セルの出力先及びコネクション識別子を得る。
【0006】
次いで、上記入力セルは、入側変換テーブル52-1,〜,52-nから得られた情報とともにATMスイッチ53に転送される。入側変換テーブル52-1,〜,52-nから得られる出力先は、ATMスイッチ53に対する出力先を示す。ATMスイッチ53は、入側ヘッダ変換部51-1,〜,51-nにて得られた出力先に従って出側ヘッダ変換部54-1,〜,54-nに対してセルを転送する。出側ヘッダ変換部54-1,〜,54-nでは、上記セルとともに転送されてくるコネクション識別子により出側変換テーブル55-1,〜,55-nを検索し、新たなVPI/VCIを得る。更に、上記転送されてくるセルのヘッダ部をこの得られたVPI/VCIに付け替えた後、該セルを各ポート(#1,〜,#n)に出力する。
【0007】
以上は、従来装置でのセル交換に係わる基本動作であるが、この従来装置における上記マルチキャスト機能に係わる制御はセル複製部56が担っている。すなわち、この従来装置では、マルチキャストセルに対しては、参照する入側変換テーブル52-1,〜,52-nにおいて、出力先がセル複製部56となるように、セル出力先及びコネクション識別子が予め設定されている。
【0008】
この設定を基に、マルチキャストセルは、通常セルと同様、入側ヘッダ変換部51-1,〜,51-nからATMスイッチ53に転送され、該ATMスイッチ53内でルーティングされ、セル複製部56に転送される。この点からも分かるように、従来装置において、ATMスイッチ53は、マルチキャストセルかどうかは全く意識することなく、セルとともに入力される出力先に従ってセルを転送するだけの機能構成で実現される。そして、セル複製部53は、ATMスイッチ53から転送されてくるマルチキャストセルを複製してATMスイッチ53に送出することによりマルチキャストを実現する。
【0009】
セル複製部56は、例えば、図6に示す如く、識別子バッファ561、セルバッファ562、アドレス管理部563、セレクタ564、アドレスラッチ565から構成される。セル複製部56では、アドレス管理部563で管理されるライトポインタにて示されるアドレスでセルをセルバッファ562に格納するとともに、当該セルに付随して転送されてきたコネクション識別子を識別子バッファ561に格納する。この時、同時に、アドレス管理部563でライトポインタを次の空き領域を示すように更新する。
【0010】
次に、識別子バッファ561のリードポインタで示されるアドレスから、格納されているコネクション識別子をアドレスラッチ565に読み出す。同時に、アドレス管理部563おいて、次のセルが格納されている領域を示すようにリードポインタを更新する。
【0011】
更に、アドレスラッチ565に示されるアドレスにより複製テーブル57を検索し、複製テーブル57に格納されている新たな出力先、コネクション識別子、ネクストアドレス、最終セル表示を取得する。そして、アドレス管理部563のリードポインタで示されるセルバッファ562の領域からセルを読み出し、新たな出力先、コネクション識別子とともに再びATMスイッチ53に入力する。
【0012】
セル複製部56では、直前のセルによって得られたネクストアドレスをラッチし、再び複製テーブル57を検索し、同様に、新たな出力先、コネクション識別子、ネクストアドレス、最終セル表示を得る。このような複製処理を繰り返すことにより、セルデータとしては内容が同一であるが、異なる出力先を持つセルを複製して異なる宛先毎にセルを転送することが可能になる。
【0013】
最終セル表示に該セルが最終の複製セルであることが示されると、該セルが出力された後、識別子バッファ561のリードポインタで示される領域からコネクション識別子をアドレスラッチ565に読み出し、上述のような処理を行う。
【0014】
以上の動作からも分かるように、従来装置では、セル複製部56にてセルを複製することでマルチキャスト機能を実現していた。このため、セル複製部56での1セルに対して複製する回数により、セル複製部56の入力帯域と出力帯域に以下の様な関係が成立することになる。
【0015】
つまり、1セルの入力に対してnセルを複製するものとし、セル複製部56の入力帯域をmi、出力帯域をmoとすると、
mo=mi×n ‥‥‥‥‥ (1)
が成立する。
【0016】
また、セル複製部56の物理的な出力帯域は有限であるので、セル複製部56を過負荷状態としないようにするためには、物理的な最大出力帯域をmoMAXとすると、セル複製部56への入力帯域miは、
mi≦moMAX/n
に制限されることになる。
【0017】
従って、nが大きい場合、すなわちマルチキャストすべき相手が多い場合には、セル複製部56からATMスイッチ53への転送部分のボトルネックにより、各マルチキャストコネクション単位に見ると、非常に小さな帯域のトラヒックしか転送できないことになった。
【0018】
逆に、上記条件に違反してセル複製部56に対して大きい帯域のトラヒックを入力すると、セル複製部56の出力側で必要とする帯域が物理的な最大の帯域を超えてしまうため、セル複製部56内のセルバッファ562内に、時間の経過とともにセルが滞留し、最終的にはセル廃棄が発生する危険性もあった。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記従来装置では、マルチキャストセルをATMスイッチを介してセル複製部に転送するとともに、該セル複製部でセルを必要数だけ複製して再びATMスイッチに戻して交換処理することによりマルチキャスト機能を実現していたため、セル複製部の出力帯域によってその入力帯域が制限され、マルチキャストすべき相手数が増えると、過負荷すなわちセル廃棄防止の観点から、その分だけ入力帯域を小さくする必要が生じ、現実的には非常に小さな帯域のトラヒックしかマルチキャストできないという問題点があった。
【0020】
本発明は上記問題点を除去し、マルチキャストすべきセルの入力帯域を制限せずに済み、より大きな帯域のトラヒックを対象とした効率的なマルチキャスト機能を実現可能な非同期転送モード交換装置を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、任意のポートからの入力セルを1つのポートへ交換出力するユニキャスト機能と複数の異なるポートへ交換出力するマルチキャスト機能とを有する非同期転送モード交換装置において、ユニキャストセル用の第1の出力キューと、マルチキャストセル用の第2の出力キューと、入力セルに付加される経路情報及び該入力セルが入力されたポートの情報と予め設定された情報とから、マルチキャストすべきポートを示すマルチキャストタグ、及び、同一ポートに対するセル送出回数を示す同一ポート出力回数情報を含むセル送出制御情報を得る情報変換手段と、前記情報変換手段により得た前記マルチキャストタグを参照して前記入力セルがユニキャストセルかマルチキャストセルかを判別し、該入力セルのセル送出制御に係わる待ちキューを該当する前記第1または第2の出力キューに配分するとともに、前記第2の出力キューに待ちキューが配分された場合に、前記第1の出力キューに配分された待ちキューに基づく前記ユニキャストセルの送出を抑制し、前記第2の出力キューに配分された待ちキューに基づく前記マルチキャストセルの送出制御を行う際、該マルチキャストセルに対応する前記マルチキャストタグ及び前記同一ポート出力回数情報に基づき、該マルチキャストセルが同一ポートに対して複数回マルチキャストを行う必要がないセルであるか、同一ポートに対して複数回マルチキャストを行う必要があるセルであるかを判断し、同一ポートに複数回マルチキャストを行う必要がないマルチキャストセルは、対応するマルチキャストタグにより示されるマルチキャストすべき各ポートに対し、前記ユニキャストセルと同一のセルサイクルにて1回だけ送出すると共に、同一ポートに複数回マルチキャストする必要があるマルチキャストセルは、前記同一ポート出力回数情報に基づき、該当するポートに対して該当するセル出力回数だけ出力するセル送出制御手段とを具備することを特徴とする。
【0022】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記第2の出力キューに対応して設けられ、前記第1の出力キューに配分された待ちキューに基づく前記ユニキャストセルの送出を抑制したうえで行う、該第2の出力キューに配分された待ちキュー間の該各待ちキューに対応する前記マルチキャストセルのセル送出の実行期間を予め設定した期間に規制するマルチキャストスケジューラ手段を具備することを特徴とする。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係わるATM交換装置の概略構成を示すブロック図である。同図は、特に、n個の入力ポートとn個の出力ポート間のセル交換を行うn×nのスイッチ構造を有する場合の構成例である。同図に示される如く、このATM交換装置は、入側ヘッダ変換部11、入側変換テーブル12、セルバッファ13、出側ヘッダ変換部14、出側変換テーブル15、セル送出制御部16、キュー管理テーブル17を具備して構成される。
【0026】
セル送出制御部16には、テーブル制御部161、セルバッファ制御部162、出力セル判定部163、マルチキャスト制御部164が設けられる。テーブル制御部161は、キュー管理テーブル17の制御を行う。セルバッファ制御部162は、セルバッファ13にセルを書き込む時あるいはセルバッファ13からセルを読み出す時のアドレスを提供する。出力セル判定部163は、各ポート(#1,〜,#n)毎に出力すべきセルを決定する。マルチキャスト制御部164は、マルチキャストの出力帯域を制御するマルチキャストタイマを内蔵し、マルチキャスト出力の可否を出力セル判定部163に送出する。
【0027】
図2は、このATM交換装置のセル送出制御部16における出力セル選択アルゴリズムの論理構成を示す概略図である。本実施例のセル送出制御部16において、テーブル制御部161は、各ポート(#1,〜,#n)毎に優先クラス別のユニキャストキュー21-11,〜,21-1m、21-21,〜,21-2m、…、21-n1,〜,21-nmと、全ポート(#1,〜,#n)を対象とする優先クラス別のマルチキャストキュー22-1,〜,22-nの管理を行っている。ここで、例えばポート#1に対応して設けられるユニキャストキュー21-11,〜,21-1mのうち、キュー21-11は最も高い優先クラスのセルに対するキューであり、以下、キュー21-1mまで順に低い優先クラスのセルに対するキューである。かかる優先クラス別のキューの使い分けは、ポート#2,…,nに対応するユニキャストキュー21-21,〜,21-2m、…、21-n1,〜,21-nm、及びマルチキャストキュー22-1,〜,22-nにおいても同様である。
【0028】
出力セル判定部163は、各ポート(#1,〜,#n)毎に設けられ、ユニキャストキュー21-11,〜,21-1m、21-21,〜,21-2m、…、21-n1,〜,21-nmから出力するキューを決定するポートスケジューラ23-1,〜,23-nと、マルチキャストキュー22-1,〜,22-nから出力するキューを決定するマルチキャストスケジューラ24と、これらポートスケジューラ23-1,〜,23-n及びマルチキャストスケジューラ24からの出力キューを基に最終的に各ポート毎に出力するセルを選択する出力セレクタ25-1,〜,25-nと、ポート毎の出力セルの送出スケジュールを管理する出力スケジューラ26とを有している。
【0029】
なお、図2の構成は、各ポート(#1,〜,#n)毎のユニキャストセル用の出力キュー(21-11,〜,21-1m、21-21,〜,21-2m、…、21-n1,〜,21-nm)と全ポート対象のマルチキャストセル用の出力キュー(22-1,〜,22-n)とを論理的に設ける場合の例であるが、これら各キューを物理的に設けることも可能であることは言うまでもない。
【0030】
かかる出力選択アルゴリズムの基本構成を念頭におき、ここではまず、図1を参照して本実施例に係わるATM交換装置の基本的なセル交換動作について説明する。このATM交換装置において、各ポート(#1,〜,#n)から入力されたセルは、入側ヘッダ変換部11に入力される。入側ヘッダ変換部11は、入力されたセルのVPI/VCI、及び入力ポート番号を基に付属の入側変換テーブル12を検索し、マルチキャストタグ、同一ポート出力回数、優先クラス、コネクション識別子等の情報(図3参照)を得る。
【0031】
入側ヘッダ変換部11は、物理的構造として、各ポート(#1,〜,#n)毎に分割されても良いが、本実施例では、物理的に1つのものとして扱うものとする。この場合において、入側ヘッダ変換部11は、各ポート(#1,〜,#n)からの入力セルに対する上記処理を当該各ポート(#1,〜,#n)毎に時分割に行う。なお、入側ヘッダ変換部11が物理的に各ポート(#1,〜,#n)毎に分割されている場合には、入力セルに対する上記処理において、VPI/VCIのみを基に入側変換テーブル12を検索する。
【0032】
図3は、上述した入側ヘッダ変換部11での検索により得られる入側変換テーブル12のエントリの一例を示すものである。入側変換テーブル12のエントリとしては、有効31、マルチキャストタグ32、同一ポート出力回数33、優先クラス34、コネクション識別子35がある。有効31は、本エントリが有効なエントリであるかどうかを示すものである。マルチキャストタグ32は、出力ポート数分のビット数が必要であり、n×n構造のスイッチの場合はマルチキャストタグ32にnビットが割り当てられ、該セルを出力すべきポートに対応するビットに「1」が設定されている。ユニキャストの場合は、マルチキャストタグ32の1ビットにのみ「1」が設定され、マルチキャストの場合は複数のビットに「1」が設定される。
【0033】
同一ポート出力回数33は、該セルを同一出力ポートの異なる宛先に出力する必要がある時に使用され、各出力ポート(#1,〜,#n)毎に必要となる回数が設定される。優先クラス34は、出力ポート毎に優先度が異なる複数のキューが存在する場合に使用され、該セルの優先クラスが設定される。
【0034】
コネクション識別子35は、出側ヘッダ変換部14で、入側ヘッダ変換部11からセルバッファ13を通じて受け取ったセルのコネクションを識別するために使用される。但し、出側ヘッダ変換部14で該セルの入力ポート番号、VPI/VCIを参照することができればコネクションを識別できるので、該セルとともに入力ポート番号、VPI/VCIを転送すれば特別にコネクション識別子を用意しなくても良い。なお、入側変換テーブル12の各エントリはセルが到着する以前に外部からの制御により設定されている必要がある。
【0035】
上述した入側ヘッダ変換部11での入側変換テーブル12の検索後、セルデータそのものはセルバッファ13に転送され、入側変換テーブル12から得られた情報(図3参照)はテーブル制御部161に転送される。
【0036】
テーブル制御部161は、キュー管理テーブル17を使用して、当該ATM交換装置で入出力されるセルが格納されるセルバッファ13、各ポート(#1,〜,#n)毎の優先クラス別のユニキャストキュー21-11,〜,21-1m、21-21,〜,21-2m、…、21-n1,〜,21-nm、及びマルチキャストキュー22-1,〜,22-n、並びに空きキューの管理を行う。
【0037】
本実施例では、各キューの管理をリンクドリスト形式で行っており、テーブル制御部161において、各ユニキャストキュー21-11,〜,21-1m21-21,〜,21-2m、、…、21-n1,〜,21-nm、各マルチキャストキュー22-1,〜,22-n毎にリードポインタ、ライトポインタ、滞留セル数で管理し、空きキューの管理はヘッドポインタ、テールポインタ、空きキュー数で行う。
【0038】
各キュー毎のリードポインタは、セルが滞留している各キューの先頭を示し、具体的には、該当キューに関して次に出力されるべきセルが格納されているセルバッファのアドレスが示される。ライトポインタは、セルが滞留している該当キューの最後尾を示している。滞留セル数は、該当キューに滞留しているセル数を示し、出力セル判定部163に対しては滞留セル数を参照して該当キューについて出力すべきセルが存在するか否かを通知する。空きキューのヘッドポインタは、空きキューの先頭を示し、テールポインタが空きキューの最後尾を示す。空きキュー数は、現在のセルバッファの残バッファ量をセル単位で示し、「0」になっている時には新たなセルは入力されないように制御される。
【0039】
ここで、テーブル制御部161の動作について説明する。テーブル制御部161は、入側ヘッダ変換部11からセルバッファ13へのセルの書き込み時には空きキューのヘッドポインタをセルバッファ制御部162に転送し、ヘッドポインタを更新する。これと同時に、キュー管理テーブル17の同一アドレスに入側ヘッダ変換部11から転送される情報を例えば図4に示す如くに格納する。同図からも分かるようにように、セルバッファ13へのセルの書き込み時におけるキュー管理テーブル17のエントリとしては、マルチキャストタグ41、同一ポート出力回数42、コネクション識別子43、リンク識別子44がある。
【0040】
但し、当該エントリは、マルチキャストセルの場合の例である。ユニキャストセルの場合は、エンキューされるキューが出力ポート、優先クラスに1対1で対応し、同一ポートに複数回出力する必要がないため、コネクション識別子43とリンク識別子44のみ格納すれば良い。
【0041】
更に、テーブル制御部161は、入側ヘッダ変換部11より転送されてくるマルチキャストタグ32、優先クラス34から該当セルをエンキューすべきキューを決定し、該キューのライトポインタが示すキュー管理テーブル17のリンク識別子44に該当セルをエントリしたアドレスを書き込み、該キューのライトポインタを更新する。つまり、リンク識別子44は、リンクドリストで連結されている次のセルのキュー管理テーブル17のアドレスを示している。また、上記ライトポインタの更新に合わせて該キューの滞留セル数を「1」だけインクリメントする。
【0042】
セルバッファ13から出側ヘッダ変換部14へセルを読み出す時、テーブル制御部161は、出力セル判定部163により指示されるキューのリードポインタをセルバッファ制御部162に対して転送する。読み出すセルがユニキャストセルの場合は、読み出し後、該ユニキャストセルが格納されていたセルバッファ領域を解放するため、該リードポインタの値を空きキューのテールポインタで示される空きキュー領域に格納し、テールポインタを該リードポインタの値に更新する。更に、該キューのリードポインタを該リードポインタで示されるキュー管理テーブル17のエントリのリンク識別子44の値に更新する。最後に、該キューの滞留セル数カウンタを「1」だけデクリメントする。
【0043】
同一ポートに対して複数回マルチキャストを行う必要がないマルチキャストセルを出力する場合も上記ユニキャストセルの処理と同様に処理される。これに対し、同一ポートに対して複数回マルチキャストを行う必要がある場合、テーブル制御部161は、キュー管理テーブル17のエントリ内の同一ポート出力回数42を「1」だけデクリメントし、次セルサイクルにおいて再度当該セルを出力する。そして、全てのポート(#1,〜,#n)に対して同一ポート出力回数が「0」になった時点で、該マルチキャストセルが格納されているセルバッファ13の解放処理を行う。
【0044】
セルバッファ制御部162は、セルバッファ13にセルが入力あるいは出力される時に、セルバッファ13に対してアドレスを指示する。セルバッファ制御部162がセルバッファ13に対して指示するアドレスは、テーブル制御部161より与えられる。
【0045】
マルチキャスト制御部164は、マルチキャストの出力帯域を制御するマルチキャストタイマにより生成したマルチキャストの出力制御信号を出力セル判定部163に送出する。マルチキャストタイマは、1セルサイクル毎に1づつデクリメントされるタイマで、「0」になった時点でマルチキャストセルの出力を出力セル判定部163に指示する。この指示に基づき該当するマルチキャストセルが送出された後、マルチキャストタイマには外部より指定された初期値が設定される。マルチキャストタイマの初期値は、外部の制御で設定するため、マルチキャストの出力帯域を自由に変えることが可能である。
【0046】
出力セル判定部163は、各ポート(#1,〜,#n)毎に次に出力するキューを選択し、テーブル制御部161に対してセルバッファ制御部162に出力すべきセルが格納されているセルバッファアドレスの転送指示と、出側変換テーブル15に出力すべきセルのコネクション識別子の転送指示を行う。
【0047】
次に、本発明のATM交換装置での出力セルを決定するアルゴリズムについて図2を参照して説明する。同図において、テーブル制御部161は、各ポート(#1,〜,#n)毎に優先クラス別のユニキャストキュー21-11,〜,21-1m、21-21〜21-2m、…、21-n1,〜,21-nmを管理しており、これら各キューに待ちキューがあるか否かにより、出力セル判定部163に対して、各ユニキャストキュー21-11,〜,21-1m、21-21,〜,21-2m、…、21-n1,〜,21-nm毎にセルが滞留しているか否かの情報を通知する。また、テーブル制御部161は、マルチキャストキュー22-1,〜,22-nの管理も行っており、これら各キューに待ちキューがあるか否かにより、該マルチキャストキュー22-1,〜,22-n毎のセル滞留情報についても出力セル判定部163に通知する。
【0048】
なお、各キューに対する待ちキューの配分(エンキュー)は、入力セルに関して入側ヘッダ変換部11より転送されてくる入側変換テーブル12のエントリ(図3参照)のうちのマルチキャストタグ32を参照して行う。すなわち、マルチキャストタグ32上でセルを出力するポート(ポート対応ビットに「1」が設定されている)が1つしか存在しない場合は、ユニキャストセルと判断して、当該セルに係わる待ちキューをユニキャストキュー21-11,〜,21-1m、21-21,〜,21-2m、…、21-n1,〜,21-nmに配分する。これに対し、マルチキャストタグ32上でセルを出力するポートが複数存在する場合は、マルチキャストセルと判断して、当該セルに係わる待ちキューをマルチキャストキュー22-1,〜,22-nに配分する。
【0049】
出力セル判定部163では、各ポート(#1,〜,#n)毎に配置されるポートスケジューラ23-1,〜,23-nにより、出力すべきキューを決定する。ポートスケジューラ23-1,〜,23-nは、高い優先度のキューにセルがある場合には、常に高い優先度のキューを選択してセルを出力する固定優先方式をとる。但し、マルチキャストタグ32によりマルチキャストセルが出力されることが示された場合には、マルチキャストセルを優先するためにポートスケジューラ23-1,〜,23-nによりユニキャストセルが選択されないように、バックプレッシャによる制御が行われる。つまり、マルチキャストタグ32によるバックプレッシャを用いることによりユニキャストセルの出力が抑制されるため、同一ポートに対して1回のみマルチキャストするセルの場合は所望のポートに同時にマルチキャストすることが可能である。
【0050】
マルチキャストセルについては、マルチキャストスケジューラ24により出力すべきマルチキャストキュー22-1,〜,22-nを選択する。マルチキャストスケジューラ24もポートスケジューラ23-1,〜,23-nと同様に固定優先方式をとる。但し、マルチキャスト制御部164から転送されるマルチキャストタイマによるバックプレッシャ制御が行われた場合には、マルチキャストセルは選択されない。
【0051】
最終的に各ポート(#1,〜,#n)毎の出力セルを決定するのが出力セルセレクタ25-1,〜,25-nである。この出力セルセレクタ25-1,〜,25-nにより、出力すべきユニキャストセルまたはマルチキャストセルが選択される。最後に、出力スケジューラ26により、各ポート(#1,〜,#n)毎に出力すべきセルが時分割に転送される。実際には、出力セル判定部163からテーブル制御部161に対して出力すべきキュー番号が時分割に転送される。
【0052】
その後、テーブル制御部161からセルバッファ制御部162に対して、上記キュー番号に対応するリードポインタが指示される。セルバッファ制御部162は、このリードポインタに従ってセルバッファ13から該当セルを読み出し、出力ヘッダ変換部14に送出する。出側ヘッダ変換部14は、テーブル制御部161より転送されるコネクション識別子に従って出側変換テーブル15を検索し、VPI/VCIの付け替えを行った後、各出力ポート(#1,〜,#n)へ当該セルを出力する。特別にコネクション識別子を用意しない場合には、該セルの入力ポート番号とVPI/VCIにより、出側変換テーブル15を検索する。本実施例では、出側ヘッダ変換部14を物理的に1つのブロックとして扱っているので、各ポート(#1,〜,#n)へのセルの出力は時分割に行われる。
【0053】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第2の出力キューに待ちキューが配分された場合、第1の出力キューに配分された待ちキューに基づくユニキャストセルの送出を抑制し、第2の出力キューに配分された待ちキューに基づくマルチキャストセルを優先して送出する際、該マルチキャストセルに対応するマルチキャストタグ及び同一ポート出力回数情報に基づき、同一ポートに複数回マルチキャストを行う必要がないマルチキャストセルは、マルチキャストすべき各ポートに対して、同時に、かつ、ユニキャストセルと同一のセルサイクルにてマルチキャストすることができ、マルチキャストすべきセルの入力帯域を制限せずに済むと共に、同一ポートに複数回マルチキャストを行う必要があるマルチキャストセルは、該当するポートに対して同一ポート出力回数情報が示すセル出力回数だけ出力することで同一ポートの複数の異なる宛先に対するマルチキャストも可能になり、ATMセルの効率的なマルチキャスト機能を実現できる。
【0055】
更に、本発明では、上記マルチキャストタグとともに、ポート毎にマルチキャストの回数を示す同一ポート出力回数情報も併用し、該情報を基に、同一のポートに対して同一セルを複数回出力する制御機能を付加したため、同一ポートの複数の異なる宛先に対してもマルチキャストすることが可能になり、ATMセルの効率的なマルチキャスト機能を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるATM交換装置の一実施の形態を示す概略構成図。
【図2】セル送出制御部での出力セル選択アリゴリズムの論理構成を示す図。
【図3】入側変換テーブルのテーブルエントリの一例を示す図。
【図4】キュー管理テーブルのテーブルエントリの一例を示す図。
【図5】従来のATM交換装置の概略構成図。
【図6】従来のATM交換装置におけるセル複製部の概略構成図。
【符号の説明】
11 入側ヘッダ変換部
12 入側変換テーブル
13 セルバッファ
14 出側ヘッダ変換部
15 出側変換テーブル
16 セル送出制御部
161 セルバッファ制御部
162 テーブル制御部
163 出力セル判定部
164 マルチキャスト制御部
17 キュー管理テーブル
21-11,〜,21-1m、…、21-n1,〜,21-nm マルチキャストキュー
22-1,〜,22-n マルチキャストキュー
23-1,〜,23-n ポートスケジューラ
24 マルチキャストスケジューラ
25-1,〜,22-n 出力セルセレクタ
26 出力スケジューラ
31,32,33,34,35 入側変換テーブルエントリ
41,42,43,44 キュー管理テーブルエントリ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an Asynchronous Transfer Mode (ATM) switching apparatus having a unicast function for switching and outputting input cells from an arbitrary port to one port and a multicast function for switching and outputting to a plurality of different ports. Specifically, the present invention relates to an improvement in cell transmission control for improving the efficiency of the multicast function.
[0002]
[Prior art]
As functions related to data transmission in a communication system, in addition to a unicast function that transmits data for each corresponding destination, a multicast function that transmits the same data to a plurality of different destinations is known.
[0003]
On the other hand, in recent years, as a construction form such as a railway management system and a road management system, a plurality of node devices having an ATM switching function are distributedly arranged via a transmission line such as an optical fiber, and the local communication connected to each of these node devices. There is known an ATM communication network in which data is transmitted and received between terminals via each node device. In this network, each of the node devices is connected via the input / output port with the transmission path realized by a two-level path of VP (Virtual Path) and VC (Virtual Channel), A fixed-length cell (ATM cell) input from an input port is output according to a VPI (Virtual Path Identifier) and VCI (Virtual Channel Identifier) included in the ATM cell. It is responsible for the function of exchange processing.
[0004]
The multicast function described above is also applied to this type of ATM communication, and is a very important function especially for realizing LAN emulation. Here, a multicast realization method in the conventional ATM switching apparatus corresponding to the node apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the entire conventional ATM switching apparatus, including an incoming header conversion unit 51-1 to 51-n, an incoming conversion table 52-1, to 52-n, and an ATM switch. 53, egress header conversion units 54-1 to 54-n, egress conversion tables 55-1 to 55-n, a
[0005]
In this conventional apparatus, cells input from the respective ports (# 1,..., #N) are input to the incoming header conversion units 51-1 to 51-n. The ingress header conversion units 51-1 to 51-n retrieve the ingress conversion tables 52-1 to 52-n from the VPI / VCI or the like in the header portion of the input cell, and output destinations of the input cell And obtain a connection identifier.
[0006]
Next, the input cell is transferred to the
[0007]
The above is the basic operation related to the cell exchange in the conventional apparatus, but the
[0008]
Based on this setting, the multicast cell is transferred from the ingress header conversion units 51-1 to 51-n to the
[0009]
For example, as shown in FIG. 6, the
[0010]
Next, the stored connection identifier is read into the
[0011]
Further, the replication table 57 is searched by the address indicated by the
[0012]
The
[0013]
When the last cell display indicates that the cell is the last duplicate cell, after the cell is output, the connection identifier is read from the area indicated by the read pointer of the
[0014]
As can be seen from the above operation, in the conventional apparatus, the
[0015]
That is, assuming that n cells are duplicated for one cell input, and the input band of the
mo = mi × n (1)
Is established.
[0016]
Further, since the physical output band of the
mi ≦ moMAX / n
Will be limited.
[0017]
Therefore, when n is large, that is, when there are many partners to be multicast, traffic in a very small band is only seen in each multicast connection due to the bottleneck of the transfer part from the
[0018]
On the other hand, if traffic of a large band is input to the
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional apparatus, the multicast cell is transferred to the cell duplicating unit via the ATM switch, and the cell duplicating unit duplicates a required number of cells and returns to the ATM switch to perform the exchange process. Since the input bandwidth is limited by the output bandwidth of the cell duplicating unit and the number of partners to be multicast increases, it is necessary to reduce the input bandwidth accordingly from the viewpoint of preventing overload, that is, cell discard. In actuality, there was a problem that only a very small bandwidth could be multicast.
[0020]
The present invention eliminates the above-mentioned problems and provides an asynchronous transfer mode switching apparatus that can realize an efficient multicast function for traffic of a larger band, without limiting the input band of cells to be multicast. For the purpose.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object,
[0022]
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an ATM switching apparatus according to an embodiment of the present invention. This figure is an example of a configuration having an n × n switch structure that performs cell exchange between n input ports and n output ports. As shown in the figure, the ATM switching apparatus includes an input header conversion unit 11, an input conversion table 12, a
[0026]
The cell transmission control unit 16 includes a
[0027]
FIG. 2 is a schematic diagram showing a logical configuration of an output cell selection algorithm in the cell transmission control unit 16 of the ATM switching apparatus. In the cell transmission control unit 16 of the present embodiment, the
[0028]
The output
[0029]
The configuration of FIG. 2 is based on the output queues for unicast cells (21-11, ..., 21-1m, 21-21, ..., 21-2m, ...) for each port (# 1, ..., #n). , 21-n1,..., 21-nm) and output queues (22-1 to 22-n) for the multicast cells for all ports are logically provided. Needless to say, it can be physically provided.
[0030]
With the basic configuration of the output selection algorithm in mind, the basic cell switching operation of the ATM switching apparatus according to this embodiment will be described first with reference to FIG. In this ATM switching apparatus, cells input from the ports (# 1,..., #N) are input to the incoming header conversion unit 11. The ingress header conversion unit 11 searches the attached ingress conversion table 12 based on the VPI / VCI and input port number of the input cell, and determines the multicast tag, the same port output count, the priority class, the connection identifier, etc. Obtain information (see FIG. 3).
[0031]
The ingress header conversion unit 11 may be divided for each port (# 1,..., #N) as a physical structure, but in the present embodiment, it is handled as one physically. In this case, the incoming header conversion unit 11 performs the above-described processing on the input cells from the ports (# 1,..., #N) in a time-sharing manner for the ports (# 1,..., #N). When the incoming header conversion unit 11 is physically divided for each port (# 1,..., #N), the incoming conversion is performed based only on VPI / VCI in the above processing for the input cell. Search the table 12.
[0032]
FIG. 3 shows an example of the entry in the entry side conversion table 12 obtained by the search in the entry side header conversion unit 11 described above. The entries in the ingress conversion table 12 include valid 31,
[0033]
The same
[0034]
The
[0035]
After searching the input side conversion table 12 in the input side header conversion unit 11 described above, the cell data itself is transferred to the
[0036]
The
[0037]
In this embodiment, each queue is managed in a linked list format, and each unicast queue 21-11,..., 21-1m21-21,. 21-n1,..., 21-nm, each multicast queue 22-1,..., 22-n is managed by the read pointer, write pointer, and the number of staying cells. Do with numbers.
[0038]
The read pointer for each queue indicates the head of each queue where the cells stay, and specifically indicates the address of the cell buffer in which the cell to be output next is stored for the corresponding queue. The write pointer indicates the tail end of the corresponding queue where the cell is retained. The number of staying cells indicates the number of cells staying in the corresponding queue, and the output
[0039]
Here, the operation of the
[0040]
However, this entry is an example in the case of a multicast cell. In the case of a unicast cell, the queue to be enqueued corresponds to the output port and the priority class on a one-to-one basis, and it is not necessary to output to the same port a plurality of times, so only the
[0041]
Further, the
[0042]
When reading a cell from the
[0043]
When a multicast cell that does not need to be multicast multiple times for the same port is output, the same processing as the processing of the unicast cell is performed. On the other hand, when it is necessary to perform multicasting for the same port a plurality of times, the
[0044]
The cell
[0045]
The
[0046]
The output
[0047]
Next, an algorithm for determining an output cell in the ATM switching apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the
[0048]
The queue distribution (enqueue) for each queue refers to the
[0049]
The output
[0050]
For multicast cells, multicast queues 22-1,..., 22-n to be output are selected by multicast scheduler 24. Similarly to the port schedulers 23-1,..., 23-n, the multicast scheduler 24 adopts a fixed priority method. However, when the back pressure control by the multicast timer transferred from the
[0051]
The output cell selectors 25-1,..., 25-n finally determine the output cells for each port (# 1,..., #N). The output cell selectors 25-1,..., 25-n select unicast cells or multicast cells to be output. Finally, the cell to be output for each port (# 1,..., #N) is transferred in time division by the output scheduler 26. Actually, the queue number to be output from the output
[0052]
Thereafter, the
[0053]
【The invention's effect】
As explained above, according to the present invention, When a wait queue is allocated to the second output queue, transmission of unicast cells based on the wait queue allocated to the first output queue is suppressed, and multicast based on the wait queue allocated to the second output queue is performed. When sending a cell preferentially, based on the multicast tag corresponding to the multicast cell and the same port output count information, a multicast cell that does not need to be multicast multiple times to the same port At the same time, multicast cells that can be multicast in the same cell cycle as unicast cells, do not need to limit the input bandwidth of the cells to be multicast, and need to perform multiple multicasts to the same port, The same port output count information indicates the corresponding port. Becomes multicast possible for a plurality of different destinations in the same port by outputting only the number of outputs, it is possible to achieve efficient multicast functionality of the ATM cell .
[0055]
Furthermore, in the present invention, in addition to the multicast tag, the same port output frequency information indicating the number of multicast times for each port is used together, and based on this information, a control function for outputting the same cell to the same port multiple times is provided. Since it is added, it is possible to multicast to a plurality of different destinations of the same port, and an efficient multicast function of ATM cells can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an ATM switching apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a logical configuration of an output cell selection algorithm in a cell transmission control unit.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a table entry of an entry side conversion table.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a table entry in the queue management table.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventional ATM switching apparatus.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a cell duplicating unit in a conventional ATM switching apparatus.
[Explanation of symbols]
11 Incoming header converter
12 Incoming conversion table
13 Cell buffer
14 Outgoing header converter
15 Outgoing conversion table
16 Cell transmission controller
161 Cell buffer control unit
162 Table control unit
163 Output cell determination unit
164 Multicast controller
17 Queue management table
21-11, ..., 21-1m, ..., 21-n1, ..., 21-nm Multicast queue
22-1 to 22-n Multicast queue
23-1, ..., 23-n Port scheduler
24 Multicast scheduler
25-1, ..., 22-n Output cell selector
26 Output scheduler
31, 32, 33, 34, 35 Entry side conversion table entry
41, 42, 43, 44 Queue management table entry
Claims (2)
ユニキャストセル用の第1の出力キューと、
マルチキャストセル用の第2の出力キューと、
入力セルに付加される経路情報及び該入力セルが入力されたポートの情報と予め設定された情報とから、マルチキャストすべきポートを示すマルチキャストタグ、及び、同一ポートに対するセル送出回数を示す同一ポート出力回数情報を含むセル送出制御情報を得る情報変換手段と、
前記情報変換手段により得た前記マルチキャストタグを参照して前記入力セルがユニキャストセルかマルチキャストセルかを判別し、該入力セルのセル送出制御に係わる待ちキューを該当する前記第1または第2の出力キューに配分するとともに、前記第2の出力キューに待ちキューが配分された場合に、前記第1の出力キューに配分された待ちキューに基づく前記ユニキャストセルの送出を抑制し、前記第2の出力キューに配分された待ちキューに基づく前記マルチキャストセルの送出制御を行う際、該マルチキャストセルに対応する前記マルチキャストタグ及び前記同一ポート出力回数情報に基づき、該マルチキャストセルが同一ポートに対して複数回マルチキャストを行う必要がないセルであるか、同一ポートに対して複数回マルチキャストを行う必要があるセルであるかを判断し、同一ポートに複数回マルチキャストを行う必要がないマルチキャストセルは、対応するマルチキャストタグにより示されるマルチキャストすべき各ポートに対し、前記ユニキャストセルと同一のセルサイクルにて1回だけ送出すると共に、同一ポートに複数回マルチキャストする必要があるマルチキャストセルは、前記同一ポート出力回数情報に基づき、該当するポートに対して該当するセル出力回数だけ出力するセル送出制御手段と
を具備することを特徴とする非同期転送モード交換装置。In an asynchronous transfer mode switching apparatus having a unicast function for switching and outputting input cells from an arbitrary port to one port and a multicast function for switching and outputting to a plurality of different ports,
A first egress queue for unicast cells;
A second output queue for the multicast cell;
Multicast tag indicating the port to be multicast and the same port output indicating the number of cell transmissions to the same port from the route information added to the input cell and the information of the port to which the input cell is input and preset information Information conversion means for obtaining cell transmission control information including number of times information;
It is determined whether the input cell is a unicast cell or a multicast cell by referring to the multicast tag obtained by the information conversion means, and the first or second queue corresponding to the cell transmission control of the input cell is applied. When the queue is allocated to the output queue, and when the waiting queue is allocated to the second output queue, the transmission of the unicast cell based on the waiting queue allocated to the first output queue is suppressed, and the second queue When performing transmission control of the multicast cell based on the wait queue allocated to the output queue, a plurality of multicast cells are assigned to the same port based on the multicast tag corresponding to the multicast cell and the same port output count information. It is a cell that does not need to be multicast multiple times, or it can be A multicast cell that does not need to perform multicast to the same port multiple times is the same as the unicast cell for each port to be multicast indicated by the corresponding multicast tag. Multicast cells that need to be transmitted only once in the cell cycle and that need to be multicast to the same port multiple times are output based on the same port output count information and output the corresponding cell output count for the corresponding port. An asynchronous transfer mode switching apparatus comprising: a transmission control unit;
を具備することを特徴とする請求項1記載の非同期転送モード交換装置。 Provided corresponding to the second output queue and distributed to the second output queue, which is performed after suppressing the transmission of the unicast cell based on the waiting queue allocated to the first output queue. Multicast scheduler means for restricting a cell transmission execution period of the multicast cell corresponding to each waiting queue between the waiting queues to a preset period
The asynchronous transfer mode switching apparatus according to claim 1 , further comprising:
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