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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Paketschaltvorrichtung
und ein Schaltsteuerverfahren. Insbesondere betrifft die Erfindung
ein Schaltsteuersystem in einer Paketschaltvorrichtung für das Schalten
eines Pakets zwischen einem bestimmten Eingangsport und einem bestimmten
Ausgangsport unter Verwendung einer Paketkommunikationstechnologie,
wie einem ATM (Asynchroner Übertragungsmodus),
IP (Internet-Protokoll)
und so weiter.
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Herkömmlich wird
eine Paketschaltvorrichtung dieser Art aus Eingangspufferteilen 1-1 bis 1-n [Eingangspufferteile 1-2 bis 1-(n – 1) sind
aus der Abbildung beseitigt], die gelegentlich durch das Bezugszeichen 1 gekennzeichnet
werden, auf das sich im Allgemeinen bezogen wird, einem Arbiterteil 2 und
einem Schaltkernteil 5, wie in 11 gezeigt,
gebildet.
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Der
Schaltkernteil 5 führt
ein Schalten des Pakets zwischen Eingangsports 100-1 bis 100-n [Eingangsports 100-2 bis 100-(n – 1) sind
aus der Abbildung beseitigt], die gelegentlich durch das Bezugszeichen 100 gekennzeichnet
werden, auf das sich im Allgemeinen bezogen wird, und Ausgangsports 101-1 bis 101-n durch
[Ausgangsports 101-2 bis 101-(n – 1) sind aus der Abbildung
beseitigt], die gelegentlich durch das Bezugszeichen 101 gekennzeichnet
werden, auf das sich im Allgemeinen bezogen wird.
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Jeder
der Eingangspufferteile 1-1 bis 1-n schließt Logikqueues 11-1 bis 11-n [Logikqueues 11-2 bis 11-(n – 1) sind
aus der Abbildung beseitigt], die gelegentlich durch das Bezugszeichen 11 gekennzeichnet
werden, auf das sich im Allgemeinen bezogen wird, einen Paketeingangsteil 12 und
einen Paketausgangsteil 13 ein und speichert vorübergehend
die Pakete, die an den Eingangsports 100-1 bis 100-n ankommen.
Der Arbiterteil 2 führt
eine Entscheidung über
eine Ausgabeanforderung von den Eingangspufferteilen 1-1 bis 1-n für das Ausgeben
einer Ausgabeerlaubnis in Abhängigkeit
von dem Resultat der Entscheidung durch und führt Öffnungs- und Schließanweisungen
an den Kreuzungspunkten in dem Schaltkernteil 5 aus.
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Hinsichtlich
des Schaltkernteils 5 ist, wie in 12 gezeigt,
eine Konstruktion für
das Öffnen
und Schließen
(AN/AUS) der Kreuzungspunkte 50 der Übertragungswege, die sich in
Gitter-Form erstrecken, erwogen worden. In dieser Konstruktion wird, wenn
eine Mehrzahl von Eingangsports 100 Pakete an einen bestimmten
Ausgangsport 101 gleichzeitig überträgt, eine Paketkollision verursacht,
die Daten unterbricht, die durch die Pakete übermittelt werden. Folglich
muss zu der selben Zeit der Eingangsport 100 zum Übermitteln
des Pakets an den bestimmten Ausgangsport auf eins begrenzt werden.
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Als
nächstes
erfolgt eine Diskussion des Betriebs der herkömmlichen Paketschaltvorrichtung. Die
Pakete, die an den Eingangsports 100-1 bis 100-n ankommen,
werden in den Logikqueues 11-1 bis 11-n in den
jeweiligen Eingangspufferteilen gespeichert. Die Eingangspufferteile 1-1 bis 1-n überprüfen Zielausgangsports 101-1 bis 101-n durch
die Header-Informationen der führenden
Pakete der Logikqueues 11-1 bis 11-n und teilen
eine Ausgabeanforderung zum Ausgeben an einen Zielausgangsport einem
Arbiterteil 2 durch ein Ausgabeanforderungssignal mit.
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Der
Arbiterteil 2 speichert Ausgabeanforderungssignale von
sämtlichen
Eingangspufferteilen 1-1 bis 1-n. Wenn Ausgabeanforderungen
von einer Mehrzahl von Eingangspufferteilen 1-1 bis 1-n für die selben
Ausgangsports 101-1 bis 101-n (nach Auftreten
eines Konflikts) vorhanden sind, wird eine Entscheidung für das Erteilen
einer Ausgabeerlaubnis nur für
einen ausgewählten
der Eingangspufferteile 1-1 bis 1-n durchgeführt.
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Der
Arbiterteil 2 führt
eine Entscheidung zum Vermeiden einer Paketkollision an sämtlichen
Ausgangsports 101-1 bis 101-n aus. Danach wird
die Annahme und Ablehnung der Anforderung den Eingangspufferteilen 1-1 bis 1-n mitgeteilt,
indem das Ausgabeerlaubnissignal verwendet wird. Der Eingangspufferteil
n, für
den die Anforderung akzeptiert wird, überträgt das führende Paket an den Schaltkernteil 5.
Der Schaltkernteil 5 öffnet
und schließt
die Kreuzungspunkte 50 für das Schalten der vorbestimmten
Ausgangsports 101-1 bis 101-n auf der Grundlage
von dem Resultat der Entscheidung, die von dem Arbiterteil 2 erhalten
wird.
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Wie
in 13 gezeigt, wird in der obenerwähnten herkömmlichen
Paketschaltvorrichtung, wenn der Arbiterteil 2 die Entscheidung
traf, die Ausgabe an den Ausgangsport # 2 für den Eingangspuffer # 0 zu
erlauben, welcher das führende
Paket enthält,
das für
den Ausgangsport # 2 bestimmt ist, die Ausgabeerlaubnis für den Eingangspuffer
# 0 für
das Ausgeben zu dem Ausgangsport # 2 von dem Arbiterteil 2 gegeben.
Gleichzeitig wird der Schaltkernteil 5 angewiesen, den
Kreuzungspunkt zwischen dem Eingangsport # 0 und dem Ausgangsport
# 2 zu schließen,
und er wird so gesteuert, dass das Paket zwischen den betreffenden
Ports vermittelt werden kann.
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Wie
oben dargelegt, erfordert der herkömmliche Aufbau die Steuerung
des Schaltkernteils 5 entsprechend dem Inhalt der Entscheidung
in dem Arbiterteil 2 und erfordert folglich synchrone Operationen der
Eingangspufferteile 1-1 bis 1-n, des Arbiterteils 2 und
des Schaltkernteils 5 ohne Störung, wodurch die Steuerstruktur
von dem Schaltkernteil 5 kompliziert wird.
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Die
US-A-5 517 495 betrifft ein Fair Arbitrated Round Robin (FARR) – Verfahren
zum Festlegen eines Crossbars eines eingangsgepufferten Asynchroner-Übertragungsmodus-Schalters
unter Verwendung eines Arbiters.
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Ein
Artikel von Awdeh, R. Y. et al. mit dem Titel „Survey of ATM switch architectures" in Computer Networks
and ISDN Systems 27 (1995) 1567–1613 betrifft
einen (ATM) asynchronen Übertragungsmodus,
der eine Hochgeschwindigkeits-Paketschalt-Technik zur Verfügung stellt,
die sich als die meistversprechende Technologie für BISDN
herausgestellt hat. Seit den frühen
1980ern ist eine große Zahl
von Architekturen für
die ATM-Vermittlung
vorgeschlagen worden. In dieser Schrift wird ein beschreibender Überblick über ATM-Schaltarchitekturen
mit Betonung auf elektronische Space-Division-Point-to-Point-Schalter gegeben.
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Ein
Artikel von HLUCHY, M. G. et al. mit dem Titel „Queueing in High-Performance
Packet Switching" in
dem IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Bd. 6, Nr.
9, Dezember 1988, diskutiert die Probleme von Systemen, die aufgrund
der ungeplanten Natur der Ankünfte
an einem Paketschalter auftreten, wobei zwei oder mehr Pakete an verschiedenen
Eingängen
ankommen können,
die für
den selben Ausgang bestimmt sind. Die Schaltarchitektur kann einem
dieser Pakete erlauben, den Ausgang zu passieren, jedoch müssen andere
für eine
spätere Übertragung
gequeut werden. Es wird die Leistungsfähigkeit von vier unterschiedlichen
Ansätzen,
um das Queueing zur Verfügung
zu stellen, das notwendig ist, um Fluktuationen in den Paketankünften an
einem Hochleistungsschalter zu glätten, untersucht. Sie sind
1) Eingangs-Queueing, wobei an jedem Eingang zu dem Schalter ein
separater Puffer zur Verfügung
gestellt wird; 2) Eingangsglätten,
wobei ein Frame von b Paketen an jeder der N Eingangsleitungen zu
dem Schalter gespeichert wird und gleichzeitig in ein Schaltnetzwerk
der Größe Nb × Nb geladen
wird; 3) Ausgangs-Queueing, wobei Pakete in einem separaten First-In-First-Out (FIFO) – Puffer
gequeued werden, der sich an jedem Ausgang des Schalters befindet; und
4) vollständig
gemeinsames Puffern, wobei sämtliches
Queueing an den Ausgängen
erfolgt, und sämtliche
Puffer vollständig von
sämtlichen
der Ausgangsleitungen geteilt werden.
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Folglich
ist die vorliegende Erfindung angesichts des oben dargelegten Problems
ausgearbeitet worden. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine
Paketschaltvorrichtung und ein Schaltsteuerverfahren, in dem der
Betrieb des Schaltkernteils unabhängig von dem Inhalt der Entscheidung
eines Arbiterteils ausgeführt
wird, und wobei die gesamte Vorrichtung mit einer einfachen Steuerstruktur
konstruiert wird, zur Verfügung
zu stellen. Das Ziel der Erfindung wird durch die Merkmale der Ansprüche erreicht.
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Gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Paketschaltvorrichtung
zum Schalten von Paketen zwischen Eingangsports und Ausgangsports:
Eingangspufferteile,
welche zeitweilig Pakete speichern, die an den Eingangsports ankommen,
und Pakete unter Hinzufügen
von Labels ausgeben, die auf die Zielportnummern hinweisend sind;
einen
Schaltkernteil für
das Schalten der Pakete auf der Grundlage von Labels, die den Eingangspufferteilen
hinzugefügt
sind; und
einen Arbiterteil, der Eingangspufferteile einstellt,
um Ausgabeerlaubnisse für
das Ausgeben zu den Ausgangsports zur Verfügung zu stellen,
ein sortierendes
Netzwerk, das die Pakete autonom auf der Grundlage der Labels, mit
denen die Pakete versehen sind, die dem Schaltkernteil zugeführt werden,
sortiert und konzentriert.
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Entsprechend
dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Schaltsteuerverfahren
für eine
Paketschaltvorrichtung zum Schalten von Paketen zwischen Eingangsports
und Ausgangsports, die Schritte:
Ausgeben von Paketen unter
Hinzufügen
von Labels, die auf die Zielportnummern hinweisend sind, durch Eingangspufferteile,
welche vorübergehend
die Pakete speichern, die an den Eingangsports ankommen;
Schalten
der Pakete auf der Grundlage von Labels, die den Eingangspufferteilen
hinzugefügt
sind, durch einen Schaltkernteil;
Einstellen von Eingangspufferteilen,
um Ausgabeerlaubnisse für
das Ausgeben an die Ausgangsports durch einen Arbiterteil zur Verfügung zu
stellen; und
Verwenden eines sortierenden Netzwerkes, welches autonom
die Pakete auf der Grundlage der Labels, mit denen die Pakete versehen
sind, in dem Schaltkernteil sortiert und konzentriert.
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In
der oben dargelegten Konstruktion führt der Schaltkernteil autonomes
Sortieren und eine Konzentration nur mit Bezug auf die Labels durch,
die den Eingangspaketen hinzugefügt
werden, und er ist von dem Inhalt der Entscheidung des Arbiterteils
unabhängig.
Folglich ist es nicht notwendig, eine komplizierte Steuerstruktur
zu verwenden, die Synchronisation über die gesamte Paketschaltvorrichtung
herstellt, und folglich kann die Steuerung der Paketschaltvorrichtung
einfach ausgebildet werden.
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In
der bevorzugten Konstruktion kann der Arbiterteil einen Ausgabezieleinstellungsprozess
zum Erteilen der Ausgabeerlaubnis für das Ausgeben an die Ausgangsports
für die
Eingangspufferteile, welche die Pakete unter Vermeiden von Überlappung speichern,
und einen Vakanter-Port-Einstellungsprozess, der freie Ausgangsports
zuweist, die nicht durch irgend welche Eingangspufferteile besetzt sind,
für die
freien Eingangspufferteile, die keine Ausgabeerlaubnis erhalten,
ausführen.
Die Eingangspufferteile, die durch den Ausgabezieleinstellungsprozess
den Ausgangsports zugewiesen sind, können Pakete zu den zugewiesenen
Ausgangsports ausgeben und die Eingangspufferports, die durch den
Vakanter-Port-Einstellungsprozess den Ausgangsports zugewiesen sind,
können
Dummy-Pakete erzeugen und ausgeben, die an die zugewiesenen Ausgangsports
adressiert sind.
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Durch
Ausgeben der Dummy-Pakete von den freien Eingangspufferteilen, die
den freien Ausgangsports zugewiesen sind, können in dem Fall, in dem das
sortierende Netzwerk für
das Sortieren und Konzentrieren der Pakete in der Reihenfolge der
Labels, die Pakete genau zu den Zielausgangsports geschaltet werden.
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Die
Paketschaltvorrichtung kann weiterhin einen Paketfilterteil umfassen,
der entsprechend jeweiliger Ausgangsports zur Verfügung gestellt
wird, und der nur gültige
Pakete durchlässt
und ungültige Dummy-Pakete
auf der Grundlage von Informationen, die in der eigenen Vorrichtung
angewendet werden, verwirft und gültige Pakets und ungültige Dummy-Pakete
identifiziert.
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Somit
wird das ungültige
Dummy-Paket nie von der Paketschaltvorrichtung nach außen ausgegeben,
um ein Vergeuden von Netzwerkressourcen einzuschränken.
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Die
vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der ausführlichen
Beschreibung, die im folgenden gegeben wird, und aus den begleitenden
Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die jedoch nicht als die Erfindung einschränkend verstanden
werden sollten, sondern lediglich der Erklärung und dem Verständnis dienen, verstanden.
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In
den Zeichnungen:
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1 ist
ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Ausführungsform einer Paketschaltvorrichtung
entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Abbildung, die einen Aufbau eines Batcher-Netzwerkes mit der
Eingangsportzahl = Ausgangsportzahl = 16 zeigt;
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3 ist
eine Abbildung, die einen Zustand zeigt, in dem Pakete, die die
Zielteilnummern haben # 0, # 4, # 6, # 11, # 15 besitzen, durch
das Batcher-Netzwerk sortiert werden;
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4 ist
ein Flussdiagramm, das einen Fluss eines Entscheidungsprozesses
zeigt, der in dem Arbiterteil von 1 ausgeführt wird;
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5 ist
ein Flussdiagramm, das einen Fluss des Entscheidungsprozesses zeigt,
der in dem Arbiterteil von 1 ausgeführt wird;
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6 ist
eine Abbildung, die ein Beispiel eines Paketformats in der Vorrichtung
zeigt, das von dem Eingangspufferteil von 1 ausgegeben
wird;
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7 ist
eine Abbildung, die einen Paketschaltbetrieb in einer Ausführungsform
der Paketschaltvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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8 ist
eine Abbildung, die einen Zustand nach Durchführung eines Vakanter-Port-Entscheidungsprozesses
in einer Ausführungsform
der Paketschaltvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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9 ist
eine Abbildung, die einen Zustand des Ausgabeziel-Entscheidungsprozesses
nach Durchführung
eines Vakanter-Port-Entscheidungsprozesses in einer Ausführungsform
der Paketschaltvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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10 ist
eine Abbildung für
die Erläuterung des
Betriebs des Schaltkernteils und des Filterteils von 1;
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11 ist
ein Blockdiagramm, das einen Aufbau der herkömmlichen Paketschaltvorrichtung zeigt;
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12 ist
ein Blockdiagramm, das einen Aufbau des herkömmlichen Schaltkernteils zeigt;
und
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13 ist
eine Abbildung, die einen Zustand zeigt, der einen Betriebsprozess
in der herkömmlichen
Paketschaltvorrichtung zeigt.
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Die
vorliegende Erfindung wird im folgenden im Detail mit Bezug auf
die bevorzugte Ausführungsform
einer Paketschaltvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung
mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen diskutiert. In der folgenden
Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, um
ein vollständiges
Verständnis
der vorliegenden Erfindung zur Verfügung zu stellen.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das einen Aufbau von einer Ausführungsform
der Paketschaltvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 1 wird eine Ausführungsform der Paketschaltvorrichtung
aus Eingangspufferteilen 1-1 bis 1-n [Eingangsteile 1-2 bis 1-(n – 1) sind
aus der Abbildung beseitigt], die durch das Bezugszeichen 100 gekennzeichnet
werden, auf das sich im Allgemeinen bezogen wird, einen Schaltkernteil 3,
einen Arbiterteil 2 und Filterteilen 4-1 bis 4-n konstruiert
[Filterteile 4-2 bis 4-(n – 1) sind aus der Abbildung
beseitigt], die durch das Bezugszeichen 4 gekennzeichnet
sind, auf das sich im Allgemeinen bezogen wird. Die Eingangspuffer 1-1 bis 1-n schließen Logikqueues 11-1 bis 11-n [Logikqueues 11-2 bis 11-(n – 1) sind
aus der Abbildung beseitigt], die durch das Bezugszeichen 11 gekennzeichnet
sind, auf das sich im Allgemeinen bezogen wird, einen Paketeingangsteil 12 und
einen Paketausgangsteil 13 ein.
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Die
Logikqueues 11-1 bis 11-n werden so konstruiert,
dass sie sämtliche
ankommenden Pakete in der FIFO-Weise (First In First Out) speichern.
Es kann ebenso möglich
sein, einen Aufbau zum Bereitstellen von FIFO pro Strom zu haben,
zu dem das Paket gehört.
In jedem Fall ist die vorliegende Erfindung anwendbar, und eine
gleiche Wirkung kann erzielt werden. Der Aufbau der Logikqueues 11-1 bis 11-n sollte
nicht als einschränkender
Faktor für
die vorliegende Erfindung dienen.
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In
dem letzteren Fall extrahiert der Paketeingangsteil 12 Stromkennungen
aus dem Header-Bereich des Pakets, das an den Eingangsports 100-1 bis 100-n [Eingangsports 100-2 bis 100-(n – 1) sind aus
der Abbildung beseitigt] ankommt, die durch das Bezugszeichen 100 gekennzeichnet
sind, auf das sich im Allgemeinen bezogen wird, und erkennt eine Service-Klasse,
zu der das Paket gehört,
und einen Zielausgangsport, indem auf eine Strominformationsdatenbank
unter Verwenden der Stromkennung als Schlüssel Bezug genommen wird. Auf
der Grundlage des Resultats der Erkennungen werden die Pakete in passenden
Logikqueues 11-1 bis 11-n gespeichert.
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Auf
der anderen Seite werden den Eingangspufferteilen 1-1 bis 1-n Nummern
für die
Identifikation zugewiesen. In der gezeigten Ausführungsform werden für die Portnummer
N ganze Zahlen in einem Bereich von 0 bis N – 1 zugewiesen.
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Der
Schaltkernteil 3 für
das Schalten zwischen den Eingangsports 100-1 bis 100-n und
den Ausgangsports 101-1 bis 101-n [Ausgangsports 101-2 bis 101-(n – 1) sind
aus der Abbildung beseitigt], die durch das Bezugszeichen 101 gekennzeichnet
werden, auf das sich im Allgemeinen bezogen wird, ist mit einem
sortierenden Netzwerk ausgebildet. Was das sortierende Netzwerk
anbelangt, kann es ein Batcher-Netzwerk sein, das in "Sorting Networks
and Their Applications" (K.
E. Batcher, Proc. 1968, Spring Joint Computer Conf., S. 307 bis
314) vorgeschlagen wird.
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2 ist
eine Abbildung, die einen Aufbau des Batcher-Netzwerkes mit der
Eingangsportzahl = der Ausgangsportzahl = 16 zeigt. In 2 hat
das Batcher-Netzwerk einen einfachen Aufbau, in dem 2 × 2 Einheitsschalter
in einer Mehrzahl von Stufen angeschlossen sind. In dem Einheitsschalter
wird das Paket, das einen größeren Label- Wert hat, in der
gehenden Leitung der Richtung des Pfeils einsortiert, um ausgegeben
zu werden.
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Indem
man das Sortieren des Pakets, welches die Zielportnummer als Label-Wert
enthält,
in jeder Stufe in Richtung zur Ausgangsrichtung wiederholt, werden
die Label-Werte in aufsteigender Reihenfolge sortiert und von dem
Batcher-Netzwerk ausgegeben. Es sollte bemerkt werden, dass das Ausgangspaket
des Batcher-Netzwerkes in der Reihenfolge des Labels konzentriert
wird und nicht notwendigerweise zu dem Zielausgangsport ausgegeben
werden.
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3 ist
eine Abbildung, die einen Zustand zeigt, in dem Pakete, die die
Zielteilnummern # 0, # 4, # 6, # 11, # 15 besitzen, durch das Batcher-Netzwerk
sortiert werden. In 3 werden, während das Paket, welches die
Zielportnummer # 0 hat, von dem Zielausgangsport ausgegeben wird,
andere Pakete nicht von dem Zielausgangsport ausgegeben.
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Durch
das Vorsehen eines Banyan-Netzwerkes, das eine Selbst-Routing des
Pakets in der späteren
Stufe des Batcher-Netzwerkes durchführt, kann das Paket zu dem
Zielausgangsport ausgegeben werden. Dieser Aufbau wird als Batcher-Banyan-Netzwerk
bezeichnet und ist in "A
Broadband Paket Switch for Integrated Transport" (J. Y. Hui, IEEE J. Sel. Areas Comm.,
Bd. Sac-5, Nr. 8, S. 1264–1273, Okt.
1987) vorgeschlagen worden.
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In
dem Batcher-Banyan-Netzwerk wird ein Routing-Netzwerk zusätzlich zu
dem sortierenden Netzwerk notwendig, wodurch eine Erhöhung des Hardwareaufwands
verursacht wird. Der Schaltkernteil 3 der Paketschaltvorrichtung
entsprechend der vorliegenden Erfindung wird mit dem sortierenden Netzwerk
konstruiert, und die Vorrichtung wird mit einem geringeren Hardwareaufwand
konstruiert.
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4 und 5 sind
Flussdiagramme, die einen Fluss des Entscheidungsprozesses zeigen, der
in dem Arbiterteil 2 von 1 durchgeführt wird. Der
Entscheidungsprozess wird aus einem Ausgabezieleinstellungsprozess
für das
Erteilen von Ausgabeerlaubnissen für das Ausgeben zu den Ausgangsports 101-1 bis 101-n für die Eingangspufferteile 1-1 bis 1-n,
die Pakete unter Vermeiden einer Überlappung enthalten, und einem
Vakanter-Port-Einstellungsprozess
für das
Zuweisen freier Ausgangsports, die nicht durch irgendeinen Eingangspufferteil 1-1 bis 1-n besetzt
werden, zu freien Eingangspufferteilen, die keine Ausgabeerlaubnis
erhalten, gebildet.
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Wie
in 4 gezeigt, werden, dadurch dass der Ausgabezieleinstellungsprozess
zuerst ausgeführt
wird (Schritt A2 von 4), die Ausgabeerlaubnisse für das Ausgeben
zu den Ausgangsports 101-1 bis 101-n für die Eingangspufferteile 1-1 bis 1-n gegeben,
welche auszugebende Pakete besitzen, und dann wird der Vakanter-Port-Einstellungsprozess
für das
Zuweisen der freien Ausgangsports zu den freien Eingangspufferteilen
ausgeführt
(Schritt A3 von 4).
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Auf
der anderen Seite werden, wie in 5 gezeigt,
der Ausgabezieleinstellungsprozess (Schritt B2 von 5)
und der Vakanter-Port-Einstellungsprozess (Schritt B3 von 5)
parallel unter Austauschen von Informationen untereinander durchgeführt.
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In
diesem Fall ist es einfach erforderlich, dass sowohl der Ausgabezieleinstellungsprozess
als auch der Vakanter-Port-Einstellungsprozess beendet sind, bis
die Pakete von den Eingangspufferteilen 1-1 bis 1-n ausgegeben
sind. Die Art der Kombination des Ausgabezieleinstellungsprozesses
und des Vakanter-Port-Einstellungsprozesses schränkt die vorliegende Erfindung
nicht ein, und verschiedene Abänderungen,
die mit diesen verbunden sind, sollen innerhalb eines Bereichs der
vorliegenden Erfindung umfasst sein.
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6 ist
eine Abbildung, die ein Beispiel eines Paketformats in der Vorrichtung
zeigt, das von den Eingangspufferteilen 1-1 bis 1-n von 1 ausgegeben
wird. In 6 besteht ein Paketformat 300 in
der Vorrichtung aus einem BSY-Teil, einem Adressteil und einem Nutzlastteil.
Der BSY-Teil ist eine Kennung, die anzeigt, ob das Paket, das mit dem
gezeigten Format konstruiert ist, gültig ist oder nicht, wobei
ein ungültiges
Paket durch "0" angezeigt wird und
ein gültiges
Paket durch "1" angezeigt wird.
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Das
extern eingegebene Paket wird im Nutzlastteil in dem Paketeingangsteil 12 gespeichert,
und der BSY-Teil wird auf "1" eingestellt. In
den Eingangspufferteilen 1-1 bis 1-n, die die
Ausgabeerlaubnis durch den Ausgabezieleinstellungsprozess erhalten, wird
das Paket, das eine "1" in dem BSY-Teil
aufweist, aus den Logikqueues 11-1 bis 11-n für das Ausgeben
an dem Paketausgangsteil 13, indem die Zielausgangsportnummer
in dem Adressteil als Label gesetzt wird, herausgenommen.
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Wenn
die Ausgabeerlaubnis durch den Vakanter-Port-Einstellungsprozesses
erhalten wird, stellt der Paketausgabeteil 13 "0" in dem BSY-Teil ein und setzt die zugewiesene
Nummer des vakanten Ports in dem Adressteil als Label, um ein Dummy-Paket
zum Ausgeben zu erzeugen, ohne das Paket aus den Logikqueues 11-1 bis 11-n herauszunehmen.
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Die
Filterteile 4-1 bis 4-n, die für die Ausgangsports 101-1 bis 101-n angeordnet
sind, beziehen sich auf den BSY-Teil des Paketformats, um das Paket
von BSY = "1" passieren zu lassen
und das Paket von BSY = "0" zu verwerten. Dieses
erfolgt, um zu verhindern, dass das ungültige Dummy-Paket, das in der
Paketschaltvorrichtung erzeugt wird, von der Vorrichtung nach außen ausgegeben
wird.
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7 ist
eine Abbildung, die einen Paketschaltbetrieb in einer Ausführungsform
der Paketschaltvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung
zeigt. Hier werden als Eingangs- und Ausgangsportnummern/Eingangspuffernummern
0, 1, 2, 3 zugewiesen.
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Als
Ausgangszustand weist der Eingangspuffer # 0 das Paket auf, das
an den Ausgangsport # 2 adressiert ist, und der Eingangspuffer #
1 besitzt die Pakete, die an die Ausgangsports # 0, # 1, # 2 und #
3 adressiert sind. Der Eingangspuffer # 2 besitzt Pakete, die an
Ausgangsports # 0 und # 2 adressiert sind. Der Eingangspuffer #
3 weist das Paket auf, das an den Ausgangsport # 2 adressiert ist.
Es sollte bemerkt werden, dass in der gezeigten Ausführungsform
die Diskussion für
den Paketschaltbetrieb auf der Grundlage von dem Entscheidungsprozess
gegeben wird, der in 4 gezeigt ist. Es sollte bemerkt werden,
dass selbst mit dem Entscheidungsprozess, der in 5 gezeigt
wird, eine Paketschalten ähnlich zu
dem Paketschaltbetrieb durchgeführt
werden kann, der in 4 gezeigt wird.
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In 7 stellt
der Ausgabezieleinstellungsprozess des Arbiterteils 2 die
Ausgabeerlaubnis für das
Ausgeben zu dem Ausgangsport # 2 für den Eingangspuffer # 0 und
die Ausgabeerlaubnis für
das Ausgeben zu dem Ausgangsport # 0 für den Eingangspuffer # 1 zur
Verfügung.
Das Verfahren für
das Zuweisen der Ausgabeerlaubnis ist nicht auf das gezeigte Verfahren
beschränkt,
sondern es kann jegliches anwendbare Verfahren sein. Hierbei sind
die freien Ausgangsports die Ausgangsports # 1 und # 3, und die
Eingangspuffer # 2 und # 3 haben kein Paket, das an die freien Ausgangsports
ausgegeben werden kann und sind folglich freie Eingangspufferteile.
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8 ist
eine Abbildung, die einen Zustand nach Durchführung eines Vakanter-Port-Einstellungsprozesses
in einer Ausführungsform
der Paketschaltvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung
zeigt. In 8 weist der Vakanter-Port-Einstellungsprozesses
die freien Ausgangsports # 1 und # 3 den freien Eingangspuffern
# 2 bzw. # 3 zu.
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Hierbei
ist das Verfahren für
das Zuweisen der Ausgabeerlaubnis nicht auf das gezeigte Verfahren
beschränkt,
sondern kann eines von sämtlichen verwendbaren
Verfahren sein. Zum Beispiel ist es möglich, vakante Ausgangsports
zuzuweisen, die in aufsteigender Reihenfolge sortiert sind, die
Eingangspufferzahl kann in aufsteigender Reihenfolge zugewiesen
werden.
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9 ist
eine Abbildung, die einen Zustand des Ausgabezieleinstellungsprozesses
nach Durchführung
eines Vakanter-Port-Einstellungsprozesses in einer Ausführungsform
der Paketschaltvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung
zeigt. In 9 geben die Eingangspufferteile,
die die Ausgabeerlaubnis durch den Ausgabezieleinstellungsprozess
erhalten haben, die Pakete aus, die an die entsprechenden Ausgangsports
adressiert sind.
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Die
Eingangspufferteile, die durch den Vakanter-Port-Einstellungsprozess
den vakanten Ports zugewiesen sind, geben die Dummy-Pakete aus,
die in den BSY-Teilen auf "0" gesetzt sind und
denen Nummern vakanter Ports in den Adressteilen zugewiesen sind.
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10 ist
eine Abbildung für
das Erklären des
Betriebes des Schaltkernteils 3 und von Filterteilen 4-1 bis 4-4 von 1.
In 10 führt
das sortierende Netzwerk als der Schaltkernteil 3 das Sortieren und
die Konzentration auf der Grundlage von den Labelwerten, die in
den Adressteilen des Pakets, das von den Eingangspufferteilen 1-1 bis 1-4 ausgegeben
wird, gesetzt sind, aus. Der gezeigte Betrieb wird leicht verwirklicht,
indem man das Batcher-Netzwerk als das sortierende Netzwerk verwendet.
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Da
Pakete für
alle Ausgangsports ungeachtet gültiger
Pakete und Dummy-Pakete vorhanden sind, können die Pakete durch das sortierende
Netzwerk zu den Zielausgangsports ausgegeben werden. Auf der anderen
Seite wird in den Filterteilen 4-1 bis 4-4, die
das Paket empfangen, das Paket, das BSY = "0" hat,
verworfen, und das Paket, das BSY = "1" hat, wird
durchgelassen. Hierbei wird der Paketkörper von dem Nutzlastteil des
Paketformats herausgenommen.
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Wie
oben dargelegt, wird dem Schaltkernteil 3, indem das sortierende
Netzwerk in dem Schaltkernteil 3 verwendet wird, welches
autonom die Pakete auf der Grundlage der Labels, die den Eingangspaketen
hinzugefügt
werden, sortiert und konzentriert, wie ein Batcher-Netzwerk, indem
der Ausgabezieleinstellungsprozess ausgeführt wird, der die Ausgabeerlaubnis
für das
Ausgeben zu den Ausgangsports 101-1 bis 101-n für die Eingangspuffer 1-1 bis 1-n unter
Vermeiden von Überlappung
erteilt, und indem der Vakanter-Port-Einstellungsprozess, der die freien
Ausgangsports zuweist, die nicht durch die Eingangspufferteile 1-1 bis 1-n besetzt
werden, für den
freien Eingangspufferteil, der die Ausgabeerlaubnis nicht erhält, ausgeführt wird,
indem die Pakete zu den Ausgangsports 101-1 bis 101-n ausgegeben
werden, die den Eingangspufferteilen 1-1 bis 1-n durch
den Vakanter-Port-Einstellungsprozess zugewiesen sind, und indem
man die Dummy-Pakete,
die an die Ausgangsports 101-1 bis 101-n adressiert sind,
durch die Eingangspufferteile erzeugt und ausgibt, denen die Ausgangsports 101-1 bis 101-n durch den
Vakanter-Port-Einstellungsprozess zugewiesen werden, ermöglicht,
unabhängig
von dem Inhalt der Entscheidung des Arbiterteils 2 zu arbeiten.
Somit kann die Paketschaltvorrichtung mit ziemlich einfachem Aufbau,
der keine komplizierte Steuerstruktur erfordert, die die Synchronisierung über die
gesamte Vorrichtung herstellt, konstruiert werden.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung mit Bezug auf eine beispielhafte Ausführungsform
davon veranschaulicht und beschrieben worden ist, sollte es von
den Fachleuten verstanden werden, dass das Vorangehenden und viele
Abänderungen,
Auslassungen und Hinzufügungen
darin und dazu vorgenommen werden können, ohne den Bereich der
vorliegenden Erfindung zu verlassen. Folglich sollte die vorliegende
Erfindung nicht als auf die spezifische Ausführungsform, die oben dargelegt
ist, beschränkt verstanden
werden, sondern als alle möglichen
Ausführungsformen
einschließend,
die innerhalb eines Bereichs enthalten sein können, der sie umgibt und ihnen
in Bezug auf die Merkmale, die in den angefügten Ansprüchen dargelegt sind, äquivalent
ist.
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In
der vorliegenden Erfindung führt
der Schaltkernteil 3, da das sortierende Netzwerk zum autonomen
Sortieren und Konzentrieren der Pakete auf der Grundlage des Labels,
das dem Paket hinzugefügt
ist, in dem Schaltkernteil 3 verwendet wird, nur autonom
Sortieren und Konzentrieren mit Bezug nur auf ein Label des Eingangspakets
aus, um den Betrieb unabhängig
von dem Inhalt der Entscheidung, die durch den Arbiterteil 2 getroffen
wird, zu ermöglichen.
Folglich kann eine einfache Steuerung der Paketschaltvorrich tung,
die keine komplizierte Steuerstruktur erfordert, die die Synchronisierung über die gesamte
Vorrichtung herstellt, konstruiert werden.
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Auf
der andern Seite kann in der vorliegenden Erfindung, durch Ausführen des
Ausgabezieleinstellungsprozesses zum Erteilen der Ausgabeerlaubnis
zum Ausgeben zu den Ausgangsports 101-1 bis 101-n für die Eingangspufferteile 1-1 bis 1-n unter Vermeiden
von Überlappung
und des Vakanter-Port-Einstellungsprozesses für das Zuweisen des freien Ausgangsports,
der nicht durch irgendeinen Eingangspufferteil 1-1 bis 1-n besetzt
ist, zu dem freien Eingangspufferteil, der die Ausgabeerlaubnis nicht
erhält,
durch Ausgeben von Paketen zu adressierten Ausgangsports 101-1 bis 101-n durch
die Eingangspufferteile 1-1 bis 1-n, die den Ausgangsports 101-1 bis 101-n durch
den Ausgabezieleinstellungsprozess zugewiesen sind, und durch Erzeugen
und Ausgeben des Dummy-Pakets, das an die Ausgangsports 101-1 bis 101-n adressiert
ist, durch die Eingangspufferteile 1-1 bis 1-n,
die den Ausgangsports 101-1 bis 101-n durch den
Vakanter-Port-Einstellungsprozess
zugewiesen sind, das Paket genau zu dem Zielausgangsport in dem
sortierenden Netzwerk geschaltet werden, welches die Pakete in der Reihenfolge
der Labels sortiert und konzentriert.
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Des
weiteren wird durch Vorsehen der Informationen für das Paket, die auf ein gültiges Paket oder
Dummy-Paket hinweisend sind, und Anordnen der Paket-Filterteile 4-1 bis 4-n zum
Durchlassen nur gültiger
Pakete und Verwerfen der ungültigen
Dummy-Pakete entsprechend den Ausgangsports 101-1 bis 101-n der
Paketschaltvorrichtung das ungültige Dummy-Paket
nie von der Paketschaltvorrichtung nach außen ausgegeben, um das Vergeuden
der Netzwerkressourcen einzuschränken.
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Wie
oben dargelegt werden mit der vorliegenden Erfindung in der Paketschaltvorrichtung,
die ein Schalten von Paketen zwischen den Eingangsports und den
Ausgangsports ausführt,
die Pakete, die an dem Eingangsport ankommen, mit Labels ausgegeben,
die in dem Eingangspufferteil hinzugefügt werden, die auf die Zielportnummer
hinweisend sind, werden die Pakete in dem Schaltkernteil auf der Grundlage
der Labels geschaltet, die in dem Eingangspufferteil hinzugefügt werden,
werden die Eingangspufferteile zu dem Bereitstellen der Ausgabeerlaubnis
für das
Ausgeben zu den Ausgangsports durch den Arbiterteil eingestellt,
und wird das sortierende Netzwerk für das autonome Sortieren und
Konzentrieren des Pakets auf der Grundlage der Labels, die für die Pakete
bereitgestellt werden, für
den Schaltkernteil verwendet. Folglich kann der Betrieb des Schaltkern teils
von dem Inhalt der Entscheidung des Arbiterteils unabhängig sein,
so dass die gesamte Vorrichtung mit einer einfachen Steuerstruktur ausgebildet
wird.