JP3543725B2 - Packet switching device and packet switching method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット交換装置に関し、例えば、パケット通信技術を用いて特定の入力ポートと出力ポートの間でスイッチングするATM(Asynchronous Transfer Mode;非同期転送モード)、インターネット等へ適用されるパケット交換装置およびパケット交換方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、パケット交換装置は、最近のインターネットの普及に伴い、需要が高まっている。また、この需要の高まりと共に、大容量で、かつQoS(Quality ofService)を保証できるような交換機が必要とされている。この大容量の交換機を実現する手段としては、メモリアクセス速度、所要バッファ量を抑えられる入力バッファ型の交換機が有力視されている。
【0003】
しかし、入力バッファ型交換機の場合、バッファの先頭に達する位値のパケットが転送されるまで、後続のパケットは目的の出力方路が空の状態であっても転送することができないHOL(Head of Line)ブロッキングが発生し、スループットが低下するという問題点がある。
【0004】
この問題点を回避するために、入力バッファ側で出力方路別、QoSのクラス別のFIFO(First In Firt Out)を有する考え方が提案されている。この提案を実現するにあたり、入力バッファから送出されるデータが出力方路間で衝突しないために、スケジューリングを行うスケジューラが必要となる。ここで、QoSを保証するために、図5に示すようなQoSのクラス別にスケジューラを有する構成が提案されている。本従来例では、優先度の高低により二つのスケジューラ部30、31を有し、優先度のより高いFIFOからの転送要求信号を一方のスケジューラ部30で、優先度のより低いFIFOからの転送要求信号を他方のスケジューラ部31で、それぞれ処理する。
【0005】
第1に、一方のスケジューラ部30にてスケジューリングを行う。そのスケジューリングの結果により、優先度の低いFIFOからの転送要求信号に関して、既にスケジューラ部30で転送許可信号を出した方路については、この信号をマスクする。
【0006】
第2に、マスク処理を施した転送要求信号に対して、他方のスケジューラ部31にてスケジューリングを行う。これにより、高優先側で許可が得られた方路に関しては、低優先側で許可が得られることはなく、QoSが保証される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のパケット交換装置およびパケット交換方法は、以下の問題点を伴う。この第1の問題点は、QoSのクラス別にスケジューラ部が必要となり、スケジューラ部の規模が大きくなることである。
【0008】
大容量の交換機を実現する手段として、回線のRateを増加すると共に方路数を増加する傾向にある。この増加により、スケジューラ部では非常に複雑な処理を高速で実現することが求められており、この結果、スケジューラ部の規模は大きくならざるを得ない。ここで、クラス別にスケジューラ部を持つことは、かなりの規模を要することとなり実現が困難となる。
【0009】
第2の問題点は、スケジューラ部間の制御が必要となるということである。上述したように、QoSを保証するためには、優先度の高いスケジューラ部30から処理を開始し、このスケジューリング結果を、優先度の低いスケジューラ部31の処理に反映させる必要がある。このため、クラス別のスケジューラ部間の制御を行う必要がでてくる。1クラスに1スケジューラの構成をとる場合、サポートするクラス数分のスケジューラ部間の制御が必要となり、更に処理が複雑化し、規模の面でも増大化する。
【0010】
本発明は、規模の小さいスケジューラでQoSを保証するパケット交換装置およびパケット交換方法を提供することを目的とする。
【0011】
より詳細には、本発明は、同一出願人による先願発明の特願平11−034409号に示されている複数のパケットからブロックを構成し、このブロックをデータ送出の単位とする考え方を用いて、上記に掲げた従来の方法での問題点を解決するパケット交換装置およびパケット交換方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明にかかるパケット交換装置は、入力回線に対応し、同一出力方路宛の優先度の高いパケットから順にブロックを形成し、該形成されたブロックを組み立てたデータを送出する入力バッファ部と、送出されたデータの競合調整を行うスケジューラ部と、競合調整に基づきデータの出力回線への接続を切り替えるスイッチ部と、を有し、スケジューラ部は、入力バッファ部からの転送要求信号を基にデータの競合調整を行い、該競合調整の結果を転送許可信号として入力バッファ部に送出し、同時に接続アドレス信号をスイッチ部に送出することを特徴とする。
【0013】
また、本発明にかかるパケット交換装置は、入力回線および出力回線はN(但し、Nは2以上の正の整数)回線であり、スイッチ部はN個の入力回線および出力回線に対応したN×N回線の切替器であることを特徴とする。
【0014】
また、本発明にかかるパケット交換装置は、入力バッファ部は、出力方路別およびQoSクラス別のFIFO( First In Firt Out )とパケット分配部と入力バッファ制御部とブロック生成部とを具備して構成され、パケット分配部は、入力回線から入力されたパケットを、パケットの付随するヘッダの情報を基に該当するFIFOに分配し、入力バッファ制御部は、各FIFOの蓄積パケット数を管理し、スケジューラ部に対して転送要求信号を送出し、該スケジューラ部から転送許可信号を受け取った際に、ブロック生成許可信号をブロック生成部に送出し、ブロック生成部は、ブロック生成許可信号を受け取り、データを構築してスケジューラ部に送出することを特徴とする。
【0015】
また、本発明にかかるパケット交換方法は、入力バッファ部と、スイッチ部と、スケジューラ部と、を有するパケット交換装置におけるパケット交換方法であって、入力バッファ部が、入力回線に対応し、同一出力方路宛の優先度の高いパケットから順にブロックを形成し、該形成されたブロックを組み立てたデータをスケジューラ部に送出する入力バッファ工程と、スケジューラ部が、送出されたデータの競合調整を行うスケジューラ工程と、スイッチ部が、競合調整に基づきデータの出力回線への接続を切り替えるスイッチ工程と、を行い、スケジューラ工程は、スケジューラ部が、入力バッファ部からの転送要求信号を基にデータの競合調整を行い、該競合調整の結果を転送許可信号として入力バッファ部に送出し、同時に接続アドレス信号をスイッチ部に送出することを特徴とする。
【0016】
また、本発明にかかるパケット交換方法は、入力回線および出力回線はN(但し、Nは2以上の正の整数)回線であり、スイッチ工程は、スイッチ部が、N個の入力回線および出力回線に対応したN×N回線の切り替えを行うことを特徴とする。
【0017】
また、本発明にかかるパケット交換方法は、入力バッファ部は、出力方路別およびQoSクラス別のFIFO( First In Firt Out )とパケット分配部と入力バッファ制御部とブロック生成部とを具備しており、入力バッファ工程は、パケット分配部が、入力回線から入力されたパケットを、パケットの付随するヘッダの情報を基に該当するFIFOに分配し、入力バッファ制御部が、各FIFOの蓄積パケット数を管理し、スケジューラ部に対して転送要求信号を送出し、該スケジューラ部から転送許可信号を受け取った際に、ブロック生成許可信号をブロック生成部に送出し、ブロック生成部が、ブロック生成許可信号を受け取り、データを構築してスケジューラ部に送出することを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明によるパケット交換装置およびパケット交換方法の実施の形態を詳細に説明する。図1から図4を参照すると、本発明のパケット交換装置およびパケット交換方法の一実施形態が示されている。図1は、本発明のパケット交換装置およびパケット交換方法の全体の構成を説明するための図である。図2は、入力バッファ部のより詳細な構成例を示す図である。図3はブロック生成部のブロック構成例を示し、また図4はこのブロック生成部から出力されるデータのブロックフォーマット例を示す図である。
【0019】
(構成)
図1は、本発明のパケット交換装置およびパケット交換方法の原理的な構成図を示す。本実施形態のパケット交換装置およびパケット交換方法は、入力バッファ型の交換装置であり、各入力回線に対応した入力バッファ部1−1〜1−N、および競合調停を行うスケジューラ部6を有する。スケジューラ部6は、入力バッファ部1−1〜1−Nからの転送要求信号2−1〜2−Nを基にスケジューリングを行い、そのスケジューリング結果を転送許可信号3−1〜3−Nとして入力バッファ部1−1〜1−Nに送出し、同時に接続アドレス信号5−1〜5−NをN×Nスイッチ部4に送出する。
【0020】
次に、入力バッファ部1−1のより詳細な構成例を表す図2を用いて、入力バッファ部1−1〜1−Nの詳細な構成について説明する。なお、入力バッファ部1−2〜1−Nも入力バッファ部1−1〜1−Nと同様の構成をとる。入力バッファ部1−1は、出力方路別、QoSクラス別のFIFO(First In Firt Out)1−11H〜1−1NL、パケット分配部10、入力バッファ制御部12、ブロック生成部15から構成される。
【0021】
パケット分配部10は、入力回線1から入力されたパケットをそのヘッダの情報を基に、該当するFIFO1−11H〜1−1NLに分配する。入力バッファ制御部12は、各FIFOの蓄積パケット数を管理し、スケジューラ部6に対して転送要求信号2−1を送出する。スケジューラ部6から転送許可信号3−1を受け取った際には、ブロック生成許可信号14をブロック生成部15に送出する。ブロック生成部15は、ブロック生成許可信号14を受け取ると、図4に示すブロックを組み立てたデータを構築し、この構築したデータを送出する。
【0022】
図3は、データとして送出されるブロックの構成を表す。ブロックは同一出力方路宛のQoSの異なるパケットから構成される。但し、QoSを保証するために優先度の高いパケットから順にブロックを形成するものとする。
【0023】
上記のパケット交換装置およびパケット交換方法は、複数パケットをまとめたブロックをデータ送出の単位とし、同一出力方路宛でQoS(Quality of Service)の異なるパケットを1つのブロックとして送出することで、規模の小さいスケジューラでQoSを保証する構成を取っている。
【0024】
本実施形態のパケット交換装置およびパケット交換方法の各入力バッファ部1−1〜1−Nからスケジューラ部6に対して、転送要求信号2−1〜2−Nが送出される。スケジューラ部6でスケジューリングを行い、その結果、入力バッファ部1−1〜1−Nに転送許可信号3−1〜3−Nを、N×Nスイッチ部4に接続アドレス信号5−1〜5−Nを、それぞれ送出する。転送許可を得た入力バッファ部1−1〜1−Nは、図3のブロック生成部15により図4に示すブロックを生成し、データとして送出する。この内容を以下に詳述する。
【0025】
(動作)
本発明の実施例の動作を、図1から図4を参照して説明する。
初めに、図1の入力バッファ部1−1の構成を表した図2を例として、入力バッファ部の動作を示す。入力回線1から入力されたパケットは、そのヘッダの情報を基に、パケット分配部10により出力方路別、QoSクラス別のFIFO1−11H〜1−1NLの該当するFIFOに蓄積される。ここでパケット分配部10は、入力バッファ制御部12に対し、パケットが新たに蓄積されたことを表すパケット管理信号11を送出する。
【0026】
入力バッファ制御部12は、各FIFOに対応したマップを有し、蓄積されたパケット数を記憶しておく。各FIFOにおける蓄積パケット数が、ブロックの先頭に達するタイミングを転送要求条件とし、同一方路宛の高/低優先FIFOのいずれかがこの条件を満たした場合に、図1のスケジューラ部6に対して出力方路毎の転送要求信号2−1を送出する。この「ブロックの先頭に達するタイミング」とは、例えば、1ブロックの単位パケット数を“K”とした場合に、1、K+1、2×K+1、……、とする。
【0027】
図1のスケジューラ部6は、各入力回線に対応した入力バッファ部1−1〜1−Nから転送要求信号2−1〜2−Nを受け取り、各入力バッファ部1−1〜1−Nから送出されるデータが衝突しないように、スケジューリングを行う。このスケジューリングの結果、転送許可信号3−1〜3−Nを入力バッファ部1−1〜1−Nに送出する。同時に、図1のN×Nスイッチ部4に対しても接続アドレス信号5−1〜5−Nを送出する。
【0028】
ここで、転送許可信号3−1〜3−Nはデータの送出先である出力方路アドレスを表したものであり、接続アドレス信号5−1〜5−Nは各出力方路における受信先である入力方路アドレスを表したものである。N×Nスイッチ部4は、接続アドレス信号5−1〜5−Nを基に入力バッファ部1−1〜1−Nから送出されたデータをスイッチングし、該当する出力回線にデータを送出する。
【0029】
図2において、スケジューラ部6から転送許可信号3−1を受け取った入力バッファ制御部12は、許可が得られた場合にブロック生成部15に対してブロック生成許可信号14を送出する。
【0030】
図3に、図2の出力方路1宛のFIFOを例に挙げて、高優先FIFO1−11H、低優先FIFO1−11L、ブロック生成部15の詳細図を示す。また、図4に生成されるデータブロックの構成図を表す。
【0031】
図3において、ブロック生成許可信号14を受け取ったブロック生成部15は、高優先FIFO1−11H、低優先FIFO1−11Lに蓄積されたパケットからデータブロックを形成する。ブロックの先頭には、データの宛先となる出力方路のアドレス等の情報を付加する。ブロックを形成する場合、QoSを保証するために、高優先FIFO1−11Hに蓄積されたパケットH1〜H3から順番に組み立てる。高優先FIFO1−11Hのパケット数が、ブロック単位パケット数“K”に満たない場合、低優先FIFO1−11Lに蓄積されたパケットで補ってブロックを形成する。この時、ブロックを形成したパケット数を、高優先FIFO1−11H、低優先FIFO1−11Lのそれぞれについてブロック構成信号13として、図2の入力バッファ制御部12に送出する。入力バッファ制御部12は、この信号に基づき蓄積されたパケット数を管理していたマップの値を更新する。
【0032】
(効果)
上記の実施例による第1の効果は、QoSのクラス別のスケジューラが不要であるということである。このため、スケジューラの規模においてかなりの縮小が図れる。その理由は、QoSの異なるパケットを同一のデータとして処理することにより、スケジューラではクラスを意識しない構成が可能となっているからである。
【0033】
第2の効果は、入力バッファ、スケジューラの処理時間を長くとることができるということである。このため、入力バッファ、スケジューラの処理が容易となり、規模の縮小が図れる。その理由は、複数のパケットから構成されたブロックをデータ送出の単位として処理するため、入力バッファでのデータの送出、スケジューラでのスケジューリングをブロック送出にかかる時間で処理すればよく、パケットをデータ送出の単位として処理するものに比べ、かなりの時間の余裕が生じるからである。
【0034】
第3の効果は、トラヒックにおいて高いスループットを得ることができることである。その理由として次の点が挙げられる。ブロックを単一のQoSのクラスから形成することを考えた場合、QoSを保証するために、高優先FIFOのパケット数がブロック単位のパケット数に満たない場合でも次々に送出しなければならない。この場合、ブロックに満たない部分へは空のパケットを詰めるなどしてデータを送出することになり、交換機からの出力平均遅延が増大する。これらに対し、本実施例では、QoSの異なるパケットを1つのブロックとして形成することで、ブロックを形成するパケット数を単位パケット数に近づけることができ、上記に挙げたブロック単位故の欠点を補い、高いスループットを得ることができる。
【0035】
(他の実施例)
本発明の他の実施例について説明する。
図2において、スケジューラ部6に対する転送要求信号2−1は、同一出力方路宛の高優先FIFO1−11H、低優先FIFO1−11Lのいずれかのパケット数が条件を満たした場合に送出するものとした。ここで、転送要求信号2−1を送出する条件を、高優先FIFO1−11Hに蓄積されたパケット数が条件を満たした場合のみとする例が考えられる。但し、この場合、出力方路1宛の高優先FIFO1−11Hにパケットが蓄積されない時には、スケジューラ部6に対して転送要求信号2−1が送出されることがなく、低優先FIFO1−11Lに蓄積されたパケットが送出されないことが考えられる。この問題点を回避するため、高優先FIFO1−11Hにパケットが蓄積されていない場合に、低優先FIFO1−11Lに蓄積されたパケット数があるしきい値を越えた場合には、転送要求信号2−1を送出するような処理が必要となる。
【0036】
更に異なる実施例について説明する。
本発明では、実施例において2クラスのQoSについて具体的に述べてきた。ここで、Z(Z>2)クラスのQoSを保証する場合を考える。1つのスケジューラ部において、2クラスにまたがった転送要求信号を基準にスケジューリングを行うとし、Z/2のスケジューラ部を用いて、優先度の高い順にスケジューリング処理を進めていくものとする。この場合、Z/2のスケジューラ部間の制御が必要になるが、1つのクラスに対し1つのスケジューラ部を用いる場合に比べて、半分の数のスケジューラ部で構成することが可能となる。この様に、スケジューラ部で処理する転送要求信号を複数クラス(クラス数は任意)にまたがるものとすることで、更なるスケジューラ部の規模の縮小化が期待できる。
【0037】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
【0038】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明のパケット交換装置およびパケット交換方法は、入力回線に対応し、同一出力方路宛の優先度の高いパケットから順にブロックを形成したブロックを組み立てたデータを送出し、送出されたデータの競合調停を行い、この競合調整に基づきデータの出力回線への接続を切り替える。これにより、QoSを保証しつつQoSのクラス別のスケジューラが不要となり、スケジューラの規模においての縮小化が図れ、スケジューラではクラスを意識しない構成が可能となる。さらに、入力バッファ、スケジューラの処理時間を長くとることができ、入力バッファ、スケジューラの処理が容易となり、トラヒックにおいて高いスループットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のパケット交換装置およびパケット交換方法の実施形態を示すブロック構成図である。
【図2】入力バッファ部のより詳細なブロック構成図1である。
【図3】入力バッファ部のより詳細なブロック構成図2である。
【図4】ブロックフォーマットの構成例を示す図である。
【図5】従来のパケット交換措置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1−1〜1−N 入力バッファ部
2−1〜2−N 転送要求信号
3−1〜3−N 転送許可信号
4 N×Nスイッチ部
5−1〜5−N 接続アドレス信号
6 スケジューラ部
10 パケット分配部
11 パケット管理信号
12 入力バッファ制御部
13 ブロック構成信号
14 ブロック生成許可信号
15 ブロック生成部
1−11H〜1−1NH 高優先FIFO
1−11L〜1−1NL 低優先FIFO
30、31 スケジューラ部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a packet switching device, for example, an ATM (Asynchronous Transfer Mode) for switching between a specific input port and an output port using packet communication technology, a packet switching device applied to the Internet, and the like. It relates to a packet switching method.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Demand for packet switching devices has been increasing with the recent spread of the Internet. In addition, with the increase in demand, an exchange having a large capacity and capable of guaranteeing QoS (Quality of Service) is required. As means for realizing this large-capacity exchange, an input-buffer-type exchange that can suppress the memory access speed and the required buffer amount is considered to be promising.
[0003]
However, in the case of the input buffer type exchange, the HOL (Head of Head) cannot be transmitted until the packet of the rank reaching the head of the buffer is transmitted, even if the target output route is empty. Line) There is a problem that blocking occurs and throughput decreases.
[0004]
In order to avoid this problem, a concept has been proposed in which the input buffer side has a FIFO (First In First Out) for each output route and each QoS class. In realizing this proposal, a scheduler for performing scheduling is required so that data transmitted from an input buffer does not collide between output routes. Here, in order to guarantee QoS, a configuration having a scheduler for each QoS class as shown in FIG. 5 has been proposed. In this conventional example, two
[0005]
First, scheduling is performed by one
[0006]
Second, scheduling is performed by the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional packet switching device and packet switching method have the following problems. The first problem is that a scheduler unit is required for each QoS class, and the scale of the scheduler unit is increased.
[0008]
As means for realizing a large-capacity exchange, there is a tendency to increase the rate of lines and increase the number of routes. Due to this increase, the scheduler unit is required to realize extremely complicated processing at high speed, and as a result, the scale of the scheduler unit must be increased. Here, having a scheduler unit for each class requires a considerable scale and is difficult to realize.
[0009]
The second problem is that control between scheduler units is required. As described above, in order to guarantee the QoS, it is necessary to start the process from the
[0010]
An object of the present invention is to provide a packet switching device and a packet switching method that guarantee QoS with a small-scale scheduler.
[0011]
More specifically, the present invention uses a concept in which a block is formed from a plurality of packets described in Japanese Patent Application No. 11-034409 of the prior application by the same applicant, and the block is used as a unit of data transmission. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a packet switching device and a packet switching method that solve the problems of the above-mentioned conventional methods.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a packet switching device according to the present invention forms a block in order from a packet having a high priority corresponding to an input line and destined for the same output route, and assembles data formed by assembling the formed block. An input buffer unit for transmitting the data, a scheduler unit for adjusting the contention of the transmitted data, and a switch unit for switching the connection of the data to the output line based on the contention adjustment. The contention adjustment is performed based on the transfer request signal, and the result of the contention adjustment is sent to the input buffer unit as a transfer permission signal, and at the same time, the connection address signal is sent to the switch unit.
[0013]
Further, in the packet switching apparatus according to the present invention, the input line and the output line are N (where N is a positive integer of 2 or more) lines, and the switch unit has N × N lines corresponding to N input lines and output lines. It is a switcher of N lines.
[0014]
Further, in the packet switching apparatus according to the present invention, the input buffer unit includes a FIFO ( First In First Out ) for each output route and each QoS class , a packet distribution unit, an input buffer control unit, and a block generation unit. The packet distribution unit distributes a packet input from an input line to a corresponding FIFO based on information of a header attached to the packet, and the input buffer control unit manages the number of packets stored in each FIFO, A transfer request signal is sent to the scheduler unit, and when a transfer permission signal is received from the scheduler unit, a block generation permission signal is sent to the block generation unit, and the block generation unit receives the block generation permission signal, Is constructed and transmitted to the scheduler unit.
[0015]
Further, a packet switching method according to the present invention is a packet switching method in a packet switching device having an input buffer unit, a switch unit, and a scheduler unit, wherein the input buffer unit corresponds to an input line and has the same output. An input buffer step of forming a block in order from a packet having a higher priority addressed to a route, and sending data obtained by assembling the formed block to a scheduler section, and a scheduler section for adjusting contention of the sent data by the scheduler section And a switching step in which the switch unit switches the connection of the data to the output line based on the contention adjustment. The scheduler unit includes a scheduler unit in which the scheduler unit adjusts the data contention based on a transfer request signal from the input buffer unit. And transmits the result of the contention adjustment to the input buffer unit as a transfer permission signal, and at the same time, Characterized in that it sends a signal to the switch unit.
[0016]
Also, in the packet switching method according to the present invention, the input line and the output line are N (where N is a positive integer of 2 or more) lines, and the switch step is such that the switch section includes N input lines and output lines. The switching of the N × N line corresponding to the above is performed.
[0017]
In the packet switching method according to the present invention, the input buffer unit includes a FIFO ( First In First Out ) for each output route and each QoS class , a packet distribution unit, an input buffer control unit, and a block generation unit. In the input buffer step, the packet distribution unit distributes the packet input from the input line to the corresponding FIFO based on the information of the header accompanying the packet, and the input buffer control unit determines the number of packets stored in each FIFO. And sends a transfer request signal to the scheduler unit, and upon receiving a transfer permission signal from the scheduler unit, sends a block generation permission signal to the block generation unit, and the block generation unit Receiving data, constructing data, and transmitting the data to the scheduler unit.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of a packet switching device and a packet switching method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 to 4, there is shown an embodiment of a packet switching device and a packet switching method according to the present invention. FIG. 1 is a diagram for explaining the overall configuration of a packet switching device and a packet switching method according to the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a more detailed configuration example of the input buffer unit. FIG. 3 shows an example of a block configuration of the block generator, and FIG. 4 shows an example of a block format of data output from the block generator.
[0019]
(Constitution)
FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of a packet switching apparatus and a packet switching method according to the present invention. The packet switching device and the packet switching method according to the present embodiment are input buffer type switching devices, and include input buffer units 1-1 to 1-N corresponding to respective input lines and a scheduler unit 6 for performing contention arbitration. The scheduler unit 6 performs scheduling based on the transfer request signals 2-1 to 2-N from the input buffer units 1-1 to 1-N, and inputs the scheduling results as transfer permission signals 3-1 to 3-N. The connection address signals 5-1 to 5-N are sent to the buffer units 1-1 to 1-N, and simultaneously the connection address signals 5-1 to 5-N are sent to the N × N switch unit 4.
[0020]
Next, a detailed configuration of the input buffer units 1-1 to 1-N will be described with reference to FIG. 2 illustrating a more detailed configuration example of the input buffer unit 1-1. The input buffer units 1-2 to 1-N have the same configuration as the input buffer units 1-1 to 1-N. The input buffer unit 1-1 includes FIFO (First In First Out) 1-11H to 1-1NL for each output route and for each QoS class, a
[0021]
The
[0022]
FIG. 3 shows a configuration of a block transmitted as data. The block is composed of packets with different QoS destined for the same output route. However, in order to guarantee QoS, it is assumed that blocks are formed in order from a packet having a higher priority.
[0023]
The packet switching apparatus and the packet switching method described above have a scale in which a block in which a plurality of packets are combined is used as a data transmission unit, and packets having different QoS (Quality of Service) are transmitted to the same output route as one block. The QoS is guaranteed by a small scheduler.
[0024]
Transfer request signals 2-1 to 2-N are sent from the input buffer units 1-1 to 1-N of the packet switching apparatus and the packet switching method of the present embodiment to the scheduler unit 6. The scheduler 6 performs scheduling. As a result, the transfer enable signals 3-1 to 3-N are input to the input buffers 1-1 to 1-N, and the connection address signals 5-1 to 5-N are supplied to the N × N switch 4. N are sent out. The input buffer units 1-1 to 1-N that have received the transfer permission generate the blocks shown in FIG. 4 by the
[0025]
(motion)
The operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the operation of the input buffer unit will be described with reference to FIG. 2 showing the configuration of the input buffer unit 1-1 of FIG. 1 as an example. Packets input from the
[0026]
The input
[0027]
The scheduler unit 6 in FIG. 1 receives transfer request signals 2-1 to 2-N from the input buffer units 1-1 to 1-N corresponding to each input line, and receives from each of the input buffer units 1-1 to 1-N. Scheduling is performed so that transmitted data does not collide. As a result of this scheduling, transfer permission signals 3-1 to 3-N are sent to input buffer units 1-1 to 1-N. At the same time, connection address signals 5-1 to 5-N are also sent to the N × N switch unit 4 in FIG.
[0028]
Here, the transfer permission signals 3-1 to 3-N represent output route addresses to which data is transmitted, and the connection address signals 5-1 to 5-N are reception destinations in each output route. It represents a certain input route address. The N × N switch unit 4 switches the data transmitted from the input buffer units 1-1 to 1-N based on the connection address signals 5-1 to 5-N, and transmits the data to the corresponding output line.
[0029]
In FIG. 2, the input
[0030]
FIG. 3 shows a detailed view of the high-priority FIFO 1-11H, the low-priority FIFO 1-11L, and the
[0031]
In FIG. 3, upon receiving the block generation permission signal 14, the
[0032]
(effect)
A first advantage of the above embodiment is that a QoS class-specific scheduler is not required. Therefore, the size of the scheduler can be considerably reduced. The reason is that, by processing packets having different QoS as the same data, the scheduler can be configured without being aware of the class.
[0033]
The second effect is that the processing time of the input buffer and the scheduler can be extended. Therefore, the processing of the input buffer and the scheduler becomes easy, and the scale can be reduced. The reason is that, since a block composed of a plurality of packets is processed as a unit of data transmission, data transmission in the input buffer and scheduling in the scheduler need only be processed in the time required for block transmission. This is because there is a considerable time margin as compared with the case of processing as a unit.
[0034]
A third effect is that high throughput can be obtained in traffic. The reasons are as follows. Considering that blocks are formed from a single QoS class, in order to guarantee the QoS, even if the number of packets of the high-priority FIFO is less than the number of packets per block, they must be transmitted one after another. In this case, data is transmitted to a portion less than the block by filling empty packets or the like, and the average output delay from the exchange increases. On the other hand, in the present embodiment, by forming packets having different QoS as one block, the number of packets forming a block can be made closer to the number of unit packets, and the above-mentioned drawback due to the block unit is compensated. , High throughput can be obtained.
[0035]
(Other embodiments)
Another embodiment of the present invention will be described.
In FIG. 2, a transfer request signal 2-1 to the scheduler unit 6 is transmitted when any of the number of high priority FIFO 1-11H and low priority FIFO 1-11L packets addressed to the same output route satisfies the condition. did. Here, an example is considered in which the condition for transmitting the transfer request signal 2-1 is only when the number of packets stored in the high-priority FIFO 1-11H satisfies the condition. However, in this case, when no packet is stored in the high-priority FIFO 1-11H destined for the
[0036]
Another embodiment will be described.
In the present invention, two classes of QoS have been specifically described in the embodiments. Here, a case where the QoS of the Z (Z> 2) class is guaranteed will be considered. It is assumed that one scheduler performs scheduling on the basis of a transfer request signal that extends over two classes, and that the scheduling process proceeds in descending order of priority using a Z / 2 scheduler. In this case, control between the Z / 2 scheduler units is required, but the number of scheduler units can be reduced to half that of the case where one scheduler unit is used for one class. In this way, by making the transfer request signal processed by the scheduler unit span a plurality of classes (the number of classes is arbitrary), a further reduction in the scale of the scheduler unit can be expected.
[0037]
The above embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0038]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the packet switching apparatus and the packet switching method of the present invention provide data obtained by assembling blocks in which blocks corresponding to an input line and formed in the order of higher priority packets destined for the same output route are formed. The contention is performed, the contention of the transmitted data is arbitrated, and the connection of the data to the output line is switched based on the contention adjustment. This eliminates the need for a QoS class-specific scheduler while guaranteeing the QoS, reduces the size of the scheduler, and enables the scheduler to be configured without considering the class. Further, the processing time of the input buffer and the scheduler can be made longer, the processing of the input buffer and the scheduler can be facilitated, and high throughput in traffic can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a packet switching device and a packet switching method of the present invention.
FIG. 2 is a more detailed block diagram of an input buffer unit.
FIG. 3 is a more detailed block diagram 2 of an input buffer unit.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a block format.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a conventional packet switching measure.
[Explanation of symbols]
1-1 to 1-N input buffer unit 2-1 to 2-N transfer request signal 3-1 to 3-N transfer enable signal 4 N × N switch unit 5-1 to 5-N connection address signal 6
1-11L to 1-1NL Low priority FIFO
30, 31 Scheduler section
Claims (6)
前記送出されたデータの競合調整を行うスケジューラ部と、
前記競合調整に基づき前記データの出力回線への接続を切り替えるスイッチ部と、を有し、
前記スケジューラ部は、前記入力バッファ部からの転送要求信号を基に前記データの競合調整を行い、該競合調整の結果を転送許可信号として前記入力バッファ部に送出し、同時に接続アドレス信号を前記スイッチ部に送出することを特徴とするパケット交換装置。An input buffer unit for forming a block in order from a packet having a higher priority corresponding to the input line and destined for the same output route, and transmitting data obtained by assembling the formed block;
A scheduler unit for adjusting contention of the transmitted data;
Anda switch section for switching the connection to the output line of the data based on the contention adjustment,
The scheduler unit performs contention adjustment of the data based on a transfer request signal from the input buffer unit, the result of the conflict adjustment sent to the input buffer unit as the transfer permission signal, simultaneously the connection address signal switch A packet switching device for transmitting the packet to a communication unit.
前記パケット分配部は、前記入力回線から入力されたパケットを、前記パケットの付随するヘッダの情報を基に該当する前記FIFOに分配し、
前記入力バッファ制御部は、各FIFOの蓄積パケット数を管理し、前記スケジューラ部に対して前記転送要求信号を送出し、該スケジューラ部から前記転送許可信号を受け取った際に、ブロック生成許可信号を前記ブロック生成部に送出し、
前記ブロック生成部は、前記ブロック生成許可信号を受け取り、前記データを構築して前記スケジューラ部に送出することを特徴とする請求項1記載のパケット交換装置。The input buffer unit includes a first in first out (FIFO) for each output route and a QoS class, a packet distribution unit, an input buffer control unit, and a block generation unit.
The packet distribution unit distributes a packet input from the input line to the corresponding FIFO based on information of an accompanying header of the packet ,
The input buffer control unit manages the number of accumulated packets in each FIFO, and sending the transfer request signal to the scheduler section, upon receiving the transfer permission signal from the scheduler unit, the block generation permission signal Sent to the block generator,
The block generator receives the block generation permission signal, packet switching apparatus according to claim 1, wherein building the data, wherein the sending to the scheduler section.
前記入力バッファ部が、入力回線に対応し、同一出力方路宛の優先度の高いパケットから順にブロックを形成し、該形成されたブロックを組み立てたデータを前記スケジューラ部に送出する入力バッファ工程と、
前記スケジューラ部が、前記送出されたデータの競合調整を行うスケジューラ工程と、
前記スイッチ部が、前記競合調整に基づき前記データの出力回線への接続を切り替えるスイッチ工程と、を行い、
前記スケジューラ工程は、前記スケジューラ部が、前記入力バッファ部からの転送要求信号を基に前記データの競合調整を行い、該競合調整の結果を転送許可信号として前記入力バッファ部に送出し、同時に接続アドレス信号を前記スイッチ部に送出することを特徴とするパケット交換方法。 An input buffer unit, a switch unit, a packet switching method in a packet switching device having a scheduler unit,
An input buffer step in which the input buffer unit corresponds to an input line, forms a block in order from a packet having a high priority destined for the same output route, and sends data obtained by assembling the formed block to the scheduler unit ; ,
A scheduler step in which the scheduler unit performs contention adjustment of the transmitted data;
The switch unit performs a switching step of switching connection to an output line of the data based on the competition adjustment ,
The scheduler process, the scheduler unit performs the conflict adjustment of the data transfer request signal based on from the input buffer unit, and sends the result of the conflict adjustment to the input buffer unit as the transfer permission signal, connected at the same time A packet switching method comprising transmitting an address signal to the switch unit .
前記入力バッファ工程は、前記パケット分配部が、前記入力回線から入力されたパケットを、前記パケットの付随するヘッダの情報を基に該当する前記FIFOに分配し、
前記入力バッファ制御部が、各FIFOの蓄積パケット数を管理し、前記スケジューラ部に対して前記転送要求信号を送出し、該スケジューラ部から前記転送許可信号を受け取った際に、ブロック生成許可信号を前記ブロック生成部に送出し、
前記ブロック生成部が、前記ブロック生成許可信号を受け取り、前記データを構築して前記スケジューラ部に送出することを特徴とする請求項4記載のパケット交換方法。The input buffer unit includes a FIFO (First In First Out) for each output route and a QoS class, a packet distribution unit, an input buffer control unit, and a block generation unit .
In the input buffer step, the packet distribution unit distributes a packet input from the input line to a corresponding FIFO based on information of a header attached to the packet ,
The input buffer controller manages the number of accumulated packets in each FIFO, and sending the transfer request signal to the scheduler section, upon receiving the transfer permission signal from the scheduler unit, the block generation permission signal sent to the block generator,
5. The packet switching method according to claim 4 , wherein the block generation unit receives the block generation permission signal, constructs the data , and sends the data to the scheduler unit .
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