JP2001257679A - 伝送データ衝突減少方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 データ衝突の確立を大幅に低減化するこ
とにある。 【解決手段】 複数のステーションが伝送路に接続され
ているネットワークシステムにあって、前記複数のステ
ーションをグループ分けし、各グループは、先行グルー
プから送信される前フレーム１１対し、当該先行グルー
プの次フレーム送信までの遅延時間β１と次フレームを
送信する所定数のスロット分の時間β２と1スロット分
の時間とを加算した時間の経過後にフレームデータを送
信する伝送データ衝突減少方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のステーショ
ン間で例えばイーサネット（登録商標）（Ｅｔｈｅｒｎ
ｅｔ（登録商標））のようなＣＳＭＡ（Carrier Sense
Multiple Access）の伝送路を接続し、相互にデータ
の授受を行う伝送データ衝突減少方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のステーション間で相互にデータの
授受を行う場合、ＯＳＩ参照モデルの下位層となる物理
層およびデータリンク層のプロトコルとして、イーサネ
ットで代表されるＣＳＭＡと呼ばれる媒体アクセス制御
方式が採用されている。

【０００３】このＣＳＭＡの方式は、他の伝送方式と比
べて伝送路の負荷が低い時に伝送の遅延が短いという利
点をもっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このＣＳＭＡ
方式は、伝送負荷が高くなると、複数のステーション間
で送信データの衝突が増え、伝送データが消失する確立
が高くなる。

【０００５】本発明は上記事情にかんがみてなされたも
ので、伝送負荷が高くなった場合でも複数のステーショ
ン間で授受するデータの衝突を極力低減化する伝送デー
タ衝突減少方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る伝送データ衝突減少方法は、複数のス
テーションをグループ分けし、１番目グループの次フレ
ーム送信までの時間をβ１（１）、次フレームを送信す
る所定数のスロット時間をβ２（１）とすると、Ｋ番目
グループは、 β１（Ｋ）＝β１（１）＋（Ｋ−１）・｛β２（１）＋
1スロット｝ なる前記β１（Ｋ）時間後にフレームを送信するように
すれば、予め決められているプロトコルに従いつつ、グ
ループ間フレームの衝突がなくなり、データの消失が大
幅に低減化することが可能である。

【０００７】また、別の発明は、複数のステーションを
ｎ個にグループ分けし、１番目グループの次フレーム送
信までの時間をβ１（１）とすると、Ｋ（ｎ＞Ｋ）番目
グループのβ１（Ｋ）時間は、 β１（Ｋ）＝β１（１）＋（Ｋ−１）・1スロット に設定し、かつ、各グループの次フレームを送信する時
間β２は、１番目グループの次フレームを送信する所定
数のスロット時間β２（１）・ｎに設定し、前記各グル
ープはβ２（１）・ｎ時間内に交互に前記次フレームを
送信すれば、グループ相互の間で整理された状態でフレ
ームデータを送信でき、よってグループ間フレームの衝
突がなくなり、データの消失が大幅に低減することが可
能である。

【０００８】さらに、別の発明は、伝送路に接続される
各ステーションは、フレームデータ送信後、相手ステー
ションから確認フレームを受け取った後に次フレームを
送信するが、前記確認フレームにフレームデータ受信数
から定まる遅延時間変数を設定し、この確認フレームを
受け取ったステーションが前記遅延時間変数に応じた時
間経過後にフレーデータを送信すれば、伝送負荷の高低
に応じて遅延時間変数を変えつつ、衝突がないような状
態でデータを送信可能である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る伝送データ衝
突減少方法の実施の形態について図面を参照して説明す
る。

【００１０】図１は本発明に係る伝送データ衝突減少方
法を用いたネットワークシステムの概略構成図である。

【００１１】このネットワークシステムは、複数台のス
テーション１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，…，１ｎが設置さ
れ、これらステーション１ａ，１ｂ，…，１ｎ間で相互
にデータの授受を行うようにＣＳＭＡの伝送路２により
接続されている。

【００１２】このシステムは、複数のステーション１
ａ，１ｂ，…，１ｎがイーサネットのようなＣＳＭＡの
伝送路２を介して相互にデータの授受を行う構成を前提
としているが、さらに詳しくは後記するように複数台の
ステーション１ａ，１ｂ，…，１ｎを複数のグループ３
₁，３₂，…，３ｎに分け、各グループ毎に遅延時間等を
考慮しつつフレームデータを送信するものである。具体
的には後記する。

【００１３】なお、システムのネットワーク接続形態
は、バス型ネットワークとなっているが、リング型ネッ
トワークその他の接続形態であってもよい。

【００１４】(第１の実施の形態)一般に、この種のネッ
トワークにおいては、伝送負荷が高くなると、各ステー
ション間で同時にデータの送信を開始する場合が増えて
くる。特に、イーサネットのようなＣＳＭＡの方式は、
あるステーションのフレームが伝送路２に存在すると
き、データを送信しようとする他のステーションでは、
前フレームの受信終了後、乱数発生器から乱数を発生さ
せ、その乱数発生時間だけ遅延させた後、データの送信
を開始することが行われている。これは、データの衝突
を回避するための１つの対策であるが、通常過去の実
績，経験等に基づき、データの衝突が発生しない目安と
なる乱数遅延時間は３スロット時間分と考えられてお
り、他のステーションではその遅延時間経過後にデータ
を送信する。

【００１５】ここで、１スロット時間とは、任意の２つ
のステーション間において一方のステーションからフレ
ームデータを送信し、他方のステーションがそのフレー
ムデータを受信し、フレームとして認識するまでの時間
をいう。

【００１６】次に、通常の送信タイミングについて図２
を参照して説明する。

【００１７】今、ステーション１ａによる前フレーム１
１の送信中に、ステーション１ｂがフレームデータの送
信要求を行う場合、ステーション１ｂとしては、ステー
ション１ａの送信フレームが伝送路２から完全になくな
るまでの間、またはフレーム１１を受信する他のステー
ションが次フレームを受信できるようになるまでの遅延
時間，つまりステーション１ａが次フレーム送信までの
遅延時間(以下、β１時間と呼ぶ)が設けられ、このβ１
時間後、予め乱数発生数で定まるスロット数時間だけ遅
延し、この遅延時間後にステーション１ｂがフレームを
送信する。

【００１８】しかし、以上のような送信タイミング方法
では、３スロット分の乱数遅延時間の間に例えば４つの
ステーションが同時にデータを送信しようとした場合、
５割近くの衝突が発生する。

【００１９】そこで、以上のようなデータ衝突を減少す
る方法としては、乱数の遅延時間を３スロットよりも十
分長くすることが考えられるが、既にプロトコルが決ま
っている場合が多いので、３スロットの数が変えられな
い場合がある。

【００２０】そこで、本発明に係る伝送データ衝突減少
方法としては、次のような対策を講じることにより実現
する。

【００２１】（１） 先ず、複数のステーション１ａ，
１ｂ，…を複数のグループ３₁，３₂，…，３ｎに分ける
ものとする。このグループの分け方は、グループ内の送
信メッセージ数がグループ間で均等になるようなグルー
プ分け方法と、グループ内のステーション間で送信タイ
ミングをずらすといったグループ分け方法がある。

【００２２】なお、グループ内のステーションの数は、
乱数によるスロット数が「３」であるとき、同時に送信
する可能性のあるステーションの数は「４」よりも十分
少ない数とする。

【００２３】(２) さらに、図３に示すように、グルー
プ３₁，３₂，…毎に前記β１時間を変更させてフレーム
を送信するものとする。図３は２つのグループ３₁，３₂
について示しているが、第1のグループ３₁のβ１（１）
時間は従来と同じβ１時間である。

【００２４】一方、第２のグループ３₂のβ１（２）時
間は第1のグループ３₁のβ１（１）時間とβ２（１）時
間に更に1スロット分の時間を加えた時間とする。

【００２５】つまり、この伝送データ衝突減少方法は、
Ｋグループ目のβ１（Ｋ）時間は、 β１＋（Ｋ−１）×（β２＋1スロット） に設定し、このβ１（Ｋ）時間経過後にＫグループ３_K
の各ステーションがフレームを送信すれば、データの衝
突を低減でき、ひいては送信データが消失する可能性を
大幅に低減化できる。

【００２６】従って、以上のような実施の形態によれ
ば、グループ３₂の送信フレームはグループ３₁から送信
されている前フレーム１１にグループ３₁のβ２（１）
時間に１スロット時間分加えた時間後にフレームを送信
するので、グループ３₁とグループ３₂とのフレームの衝
突がなくなり、データの消失が大幅に低減でき、しかも
グループ３₁のフレーム送信は、グループ３₂のフレーム
送信よりも優先されることから、適切にデータを送信で
きる。

【００２７】また、既に決められているプロトコルに従
ってフレームの衝突を回避しつつ送信することができ
る。

【００２８】(第２の実施の形態)図４は本発明に係る伝
送データ衝突減少方法の他の実施形態を説明する送信タ
イミング図である。

【００２９】この実施の形態は、第1の実施の形態によ
るβ１時間のみの変更だけでなく、β２時間も変更する
例である。

【００３０】この伝送データ衝突減少方法は、例えば２
つのグループ３₁，３₂について述べると、第１のグルー
プ３₁のβ１（１）時間は従来と同様であるが、β２時
間に関しては拡張性を考慮して２倍の期間を設定する。

【００３１】一方、第２のグループ３₂のβ１（２）時
間は、従来のβ１（１）時間に１スロット分の時間を加
算した時間とし、さらにβ２（２）時間は第１のグルー
プ３ ₁と同様に拡張性を考慮して２倍の時間に設定し、
この２倍の拡張スロットの時間内に第１，第２のグルー
プのフレームを交互に送信するものである。

【００３２】従って、グループがｎ個存在する場合、β
２（ｎ）時間としては、従来のβ２（１）×ｎとなる。

【００３３】一方、Ｋグループ目のβ１（Ｋ）時間は、 β１＋（Ｋ−１）×1スロット｝ となる。

【００３４】従って、この実施の形態によれば、グルー
プ３₁の送信とグループ３₂の送信のタイミングは1スロ
ット分だけずらし、しかも複数のグループは、次フレー
ムを送信する所定数のスロット分時間にグループ数を乗
じた時間β２内で交互に次フレームを送信する方法であ
るので、グループ３₁とグループ３₂のフレームの衝突が
なくなり、その分データの消失を大幅に低減でき、しか
もグループ３₁の送信は、グループ３₂の送信よりも僅か
の差で優先されるので、適切にデータを送信できる。

【００３５】(第３の実施の形態)以上述べた第１および
第２の実施の形態では、負荷が低い場合の無信号時期間
における複数のステーションの同時送信要求があって
も、グループ内の衝突の発生確率は大分低くなるが、高
負荷時にはグループ内でのデータの衝突が高くなる可能
性がある。

【００３６】そこで、この実施の形態では、高負荷時の
衝突を防止するために、グループ内でトークンパッシン
グ方式を採用し、グループ内でトークンを巡回させるこ
とにより、データの衝突を防止するものである。

【００３７】なお、グループ内のステーションの数は１
以上であるが、例えばグループが単一ステーションで構
成されている場合、トークンは不要となる。この場合に
おいて、グループのまとめ方としては、例えば送信頻度
の少ないステーションを１つのグループにまとめてトー
クンを回し、送信頻度が高いステーションはそれぞれ単
一のステーションの別のグループとしてもよい。

【００３８】図５は単一トークンを使用した場合の伝送
路に流れるフレームの例を示す図である。

【００３９】この例は、伝送路２に４つのステーション
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄをもつグループが接続されてお
り、ステーション１ａ₁から順にステーション１ｂ→１
ｃ→１ｄとトークンを回し、ステーション１ｄがトーク
ンを受け取ってデータを送信した後、再びステーション
１ａにトークンを戻す。

【００４０】なお、上位層よりも下位層によるプロトコ
ルの処理時間が短いので、下位層にてトークンを巡回さ
せる方が伝送路から見ると無駄時間が少なくなる。

【００４１】図６はステーション１ａとステーション１
ｂを1グループとし、ステーション１ｃとステーション
１ｄとを１グループとし、それぞれのグループ内でトー
クンを巡回させた例である。

【００４２】従って、このような実施の形態によれば、
グループ内でトークンを巡回させつつデータを送信すれ
ば、データの衝突を防ぎながら伝送効率を上げることが
できる。

【００４３】（第４の実施の形態）この実施の形態は、
伝送負荷が高いとき各ステーションで送信要求を制限
し、データの衝突を減らす例である。

【００４４】この例は、データフレーム毎に確認フレー
ム（以下、Ａｃｋと呼ぶ）を取るものであって、図７に
一般的なＡｃｋを用いたデータの流れを示している。す
なわち、この図では、ステーション１ａ₁がステーショ
ン１ｂにデータフレームを送ると、ステーション１ｂは
当該データフレームを受け取った後にＡｃｋをステーシ
ョン１ａに送り返すものである。ステーション１ａは、
一定時間Ａｃｋを受信しなかった場合、前回のフレーム
を再送する。ステーション１ａはＡｃｋを受信した場合
であって、送信要求がある時、そのフレームを送信す
る。

【００４５】なお、Ａｃｋとしては、図８に示すように
相手ステーション番号、Ａｃｋを示すコード、シーケン
ス番号等からなる従来のＡｃｋと同様なＡｃｋを示すコ
ードの他、新たに遅延時間を付加したものが使用され
る。シーケンス番号は、相手ステーションにおけるトラ
ンザクションを管理するための管理番号である。

【００４６】以上のように従来のＡｃｋに遅延時間を付
加した理由について図９を参照して説明する。

【００４７】ステーション１ａは、受信するフレームの
統計を取り、メッセージ受信数が多いときには大きな値
とし、受信数が少ないときにはその値を小さくするよう
な遅延時間変数ｎを定め、Ａｃｋの中に当該遅延時間変
数ｎを設定し、相手ステーションに応答する。このＡｃ
ｋを受けたステーション，つまり要求フレームを送信し
たステーションは、Ａｃｋの中にある遅延時間変数ｎを
参照し、Ａｃｋを受信した後、その時間分タイマーを起
動する。

【００４８】このタイマー起動中にステーション１ｂか
ら送信要求が発生されたとき、タイマーがタイムアップ
した後に送信する。つまり、ｎ時間遅延した後、フレー
ムを送信する。タイムアップ後に送信要求があったと
き、遅延時間無しで送信を行う。

【００４９】なお、ステーション１ｂにおいてリトライ
する場合の遅延時間は従来のままである。

【００５０】従って、以上のような実施の形態によれ
ば、伝送負荷が高くなると、送信元ステーションにおい
て遅延時間が大きくなるので、送信要求数が減り、結果
として全体の伝送負荷が低くなり、衝突の確立も下がる
ことからリトライも少なくなる。よって、従来よりも伝
送効率がよくなり、応答時間も早くなる。伝送負荷が低
くなったときには、遅延時間がなくなるので、従来と同
じ応答時間となる。このように伝送負荷の状況に応じて
自動的にデータの衝突を回避するような処理を実施し、
伝送抜けを確実に防止できる。

【００５１】（第５の実施の形態）この実施の形態は、
Ａｃｋの数を減らして全体の伝送負荷を軽減する例であ
る。

【００５２】すなわち、図７において要求メッセージを
送信する相手先ステーションが同報アドレスであると
き、複数のステーションからＡｃｋが帰ってくる。バス
型伝送路の場合、同報メッセージを届けようとするステ
ーションのうち、何れか1つのステーションにメッセー
ジが届いているとき、他の届けようとしているステーシ
ョンにもメッセージが届いている可能性が高い。

【００５３】そこで、これら複数のステーションから帰
るＡｃｋを減らすことができれば、全体の伝送路負荷を
軽減できる。

【００５４】その１つは、各ステーションにおいて要求
メッセージを受信した後、Ａｃｋを返すまでの間に相互
に異なる遅延時間を設定し、その遅延時間経過後にＡｃ
ｋを返すが、この遅延時間中に他のステーションから統
一のＡｃｋを受信したとき、その遅延時間に拘わらず、
Ａｃｋの送信を中止する。

【００５５】他の１つは、複数の要求メッセージを受信
し、複数のＡｃｋを送信するに際し、Ａｃｋメッセージ
を駐留させ、１つのＡｃｋメッセージにすることによ
り、Ａｃｋを減らすものである。通常、伝送負荷が高く
なると、１つの要求メッセージに対する返そうとすると
きに待ち時間が発生するが、その間に次の要求メッセー
ジを受信する可能性が多いが、かかる場合に有効であ
る。

【００５６】このようにＡｃｋメッセージを減らすこと
により、伝送路の負荷が低下し、データ衝突の確立を少
なくできるとともに、Ａｃｋメッセージを駐留させるこ
とによりＡｃｋメッセージのヘッダーサイズやフレーム
間の時間などを節約できる。

【００５７】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ずにその要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施可能
である。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
テーションをグループ化し、各グループのスロットタイ
ムを相互に変えることにより、データ衝突の確立を大幅
に低減できる。

【００５９】また、本発明は、Ａｃｋを使用する伝送に
おいてＡｃｋにフレーム受信数に応じた遅延時間を設定
し、フレームを送信することにより、データ衝突を容易
に回避できる。

【００６０】さらに、Ａｃｋの数を減らすことにより、
伝送路の負荷を低減し、データ衝突を回避することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る伝送データ衝突減少方法を適用
するネットワークの構成図。

【図２】 各ステーションの一般的なフレーム送信タイ
ミングを説明する図。

【図３】 本発明に係る伝送データ衝突減少方法の一実
施の形態を説明する図。

【図４】 本発明に係る伝送データ衝突減少方法の他の
実施形態を説明する図。

【図５】 本発明に係る伝送データ衝突減少方法のさら
に他の実施形態を説明する図であって、グループ内の複
数のステーションが単一のトークンを巡回させる例を示
す図。

【図６】 本発明に係る伝送データ衝突減少方法のさら
に他の実施形態を説明する図であって、グループ内の複
数のステーションが複数のトークンを巡回させる例を示
す図。

【図７】 本発明に係る伝送データ衝突減少方法のさら
に他の実施形態を説明する図。

【図８】 従来のＡｃｋに用いる遅延時間を付加した新
しいＡｃｋのデータ配列図。

【図９】 図８に示すＡｃｋを用いたデータ伝送例を示
す図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，… …ステーション ２…伝送路 ３1，３2…グループ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伝送路に複数のステーションが接続され
   ているネットワークシステムにおいて、 前記複数のステーションをグループ分けし、１番目グル
   ープの次フレーム送信までの時間をβ１（１）、次フレ
   ームを送信する所定数のスロット時間をβ２（１）とす
   ると、Ｋ番目グループは、 β１（Ｋ）＝β１（１）＋（Ｋ−１）・｛β２（１）＋
   1スロット｝ なる前記β１（Ｋ）時間後にフレームを送信することを
   特徴とする伝送データ衝突減少方法。
2. 【請求項２】 伝送路に複数のステーションが接続され
   ているネットワークシステムにおいて、 前記複数のステーションをｎ個にグループ分けし、１番
   目グループの次フレーム送信までの時間をβ１（１）と
   すると、Ｋ（ｎ＞Ｋ）番目グループのβ１（Ｋ）時間
   は、 β１（Ｋ）＝β１（１）＋（Ｋ−１）・1スロット に設定し、かつ、各グループの次フレームを送信する時
   間β２は、１番目グループの次フレームを送信する所定
   数のスロット時間β２（１）・ｎに設定し、前記各グル
   ープはβ２（１）・ｎ時間内に交互に前記次フレームを
   送信することを特徴とする伝送データ衝突減少方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載する伝送
   データ衝突減少方法において、 各グループは、グループ内でトークンを巡回させながら
   次フレームを送信し、フレームデータの衝突を回避する
   ことを特徴とする伝送データ衝突減少方法。
4. 【請求項４】 伝送路に複数のステーションが接続され
   ているネットワークシステムにおいて、 前記各ステーションは、フレームデータ送信後、相手ス
   テーションから確認フレームを受け取った後に次フレー
   ムを送信するが、前記確認フレームにフレームデータ受
   信数から定まる遅延時間変数を設定し、この確認フレー
   ムを受け取ったステーションが前記遅延時間変数に応じ
   た時間経過後にフレーデータを送信することを特徴とす
   る伝送データ衝突減少方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の伝送データ衝突減少方
   法において、 前記各ステーションが同報アドレスのもとにフレーム要
   求メッセージを送信した場合、他の複数のステーション
   は、予め相互に異なる遅延時間が設定され、前記フレー
   ム要求メッセージを受けた後、前記遅延時間経過後に確
   認フレームを送信するが、この遅延時間内に統一確認フ
   レームを受信したとき、自身の確認フレームの送信を中
   止することを特徴とする伝送データ衝突減少方法。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の伝送データ衝突減少方
   法において、 各ステーションは、複数のフレーム要求メッセージを受
   信した後に前記確認フレームを送信するが、前記最初の
   フレーム要求メッセージを受信した後に送信する前記確
   認フレームを駐留し送信することにより、確認フレーム
   を減少させることを特徴とする伝送データ衝突減少方
   法。