JP2001257686A - 計算機システム及び計算機システムのデータ通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 優先度の高いデータと低いデータで送信パフ
ォーマンスに差を出す優先制御を行う。 【解決手段】 送信するパケットに優先度を示す優先度
符号列を付加しておき、優先度が低いパケットを送信す
る場合には、パケットのデータ部のデータを所定数に分
割して複数のフラグメンテッド・ペイロードを生成し、
各フラグメンテッド・ペイロードに、送信先／元アドレ
ス、タイプと、フラグメントの分割数、フラグメント番
号等のフラグメント・ヘッダと、を付加してフラグメン
テッド・パケットを生成し、各フラグメンテッド・パケ
ットＦ１、Ｆ２、Ｆ３を、パケットの予め定められた通
信間隔より長い間隔で送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、計算機システム及
び計算機システムのデータ通信方法に係り、より詳しく
は、ネットワークに接続されると共に、送信するパケッ
トに優先度を示す優先度符号列を付加しておき、前記パ
ケット同士が衝突した場合に前記優先度符号列を比較す
ることによってパケットの再送信順序を決定する計算機
システム及び計算機システムのデータ通信方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年ローカル・エリア・ネットワーク
(LAN:Local Area Network) の伝送速度は１００Mbps
(Mega Bit Per Second) が主流となりつつある。LANの
伝送速度が向上したことにより、映像や音声などの大量
のマルチメディア・データの高速伝送が可能となってき
た。同時に、近年パーソナル・コンピュータ (PC:Perso
nal Computer) のパフォーマンスが格段に向上してき
た。中央演算処理装置 (CPU:Central Processing Unit)
の計算速度が高速になり、かつメモリの容量もこれま
でと比較して非常に大きくなっている。このような状況
に伴い、PCを使って遠隔地間で会議を行うデスクトップ
会議システムや遠隔教育などの新しいアプリケーション
が現実のものとなってきている。現在さらなる高速化の
要求から、１Gbpsの伝送速度をもつLANへの移行が急速
に進められている。

【０００３】以降、計算機システムにはPC端末を想定す
る。

【０００４】PC端末をLANに接続するために、一般にネ
ットワーク・インターフェース・カード (NIC:Network
Interface Card) が使用される。まずPC端末用のNICの
概要を説明する。

【０００５】NICはPC端末のホスト・システムからネッ
トワークへ送信データを送出する働きと、ネットワーク
から入ってきた受信データをPC端末のホスト・システム
へ転送する働きをもつ。現在PC端末用のNICは、多くの
場合LANコントローラと呼ばれるIC (Integrated Circui
t) チップによって機能する。Digital Equipment社やIn
tel社などから市販されているものを含め、代表的なLAN
コントローラの構成概略図を

【図 １】に示す。１がLANコントローラであり、現在の
代表的なLANコントローラはほとんどが３２ビットの周
辺要素相互接続 (PCI:Peripheral Component Interconn
ect) バス・インターフェース２を備えている。ホスト
・システム３とLANコントローラ１の間のデータ転送は
すべてPCIバス・インターフェース２を介して行われ
る。また、通常DMAコントローラ４を備えており、LANコ
ントローラ１はバス・マスタとなり得る。ここでは一つ
のDMAコントローラしか書かれていないが、一般的には
送信用および受信用に２チャネルのDMAコントローラを
備えている。これらは各々に独立して動作し、ホスト・
システム３中のシステム・メモリ５との間のデータ転送
に使われる。ネットワーク７から流れてきた受信フレー
ムはSIA (Serial Interface Adapter) インターフェー
ス８もしくはMII (Media Independent Interface) イン
ターフェース９を介し、メディア・アクセス制御 (MAC:
Media Access Control) コントローラ１０で必要な処理
を施された後に受信用先入れ先出しメモリ (FIFO:First
-In First-Out Buffer)１２に一時格納される。また、
送信FIFO１１は送信データをネットワークへ送出する前
に一時格納しておくためのバッファ・メモリである。ホ
スト・システム３からLANコントローラ１に対するコマ
ンドおよびステータスなどの情報を含んだデータ・スト
ラクチャの受け渡しマネージメントはデータ制御部１３
で行われる。また、上記のコマンドやステータスなどを
格納しておくための多目的レジスタ１４が用意されてい
る。通常はコントロール/ステータス・レジスタ (CSR:C
ontrol/Status Regsiter) と呼ばれる名で用意され、こ
れはシステム・メモリ５上にマッピングされる。従って
LANコントローラ１からもホスト・システム３からもリ
ード/ライトが可能となる。

【０００６】ホスト・システム３からLANコントローラ
１へ送信パケットを転送する一般的な機構は以下のとお
りである。一般にホスト・システム３からLANコントロ
ーラ１へ送信パケットを転送するために、送信ディスク
リプタと呼ばれるデータ・ストラクチャが使われる。送
信ディスクリプタはPCの起動時にデバイス・ドライバに
よってシステム・メモリ５に複数割り当てられる。送信
ディスクリプタにはバッファ・アドレス領域とサイズ領
域があり、バッファ・アドレス領域には送信するパケッ
トが保持されているシステム・メモリ５のメモリ・アド
レスが、サイズ領域には送信するパケットの大きさが記
述される。デバイス・ドライバは多目的レジスタ１４に
送信ディスクリプタが存在するシステム・メモリ５のア
ドレスを書きこみ、LANコントローラ１に対して送信の
命令を出す。LANコントローラ１はデバイス・ドライバ
から送信の命令を受けると指定されたアドレスから送信
ディスクリプタをリードする。リードされた送信ディス
クリプタには送信するパケットが格納されているシステ
ム・メモリ５中のアドレスが記述されているので、その
アドレスから指定されたサイズだけリードし、送信FIFO
１１へ格納する。送信FIFO１１に格納されたデータはMA
Cコントローラ１０によってネットワーク７へと送出さ
れる。

【０００７】受信パケットをLANコントローラ１からPC
端末のホスト・システム３へ転送する機構は以下のとお
りである。一般にLANコントローラ１からPC端末のホス
ト・システム３へ受信フレームを転送するために、受信
ディスクリプタと呼ばれるデータ・ストラクチャが使わ
れる。受信ディスクリプタはPCの起動時にデバイス・ド
ライバによってシステム・メモリ５に複数割り当てられ
る。通常ステータス領域、コマンド領域、アクチャル・
バイト領域に加えバッファ・アドレス領域およびサイズ
領域がある。ステータス領域には受信フレームの情報や
受信中に生じたエラーの情報がセットされる。コマンド
領域にはLANコントローラの動作を制御するパラメータ
を用意する。アクチャル・バイト領域は実際の受信フレ
ームの大きさを書き込む領域である。また、バッファ・
アドレス領域はシステム・メモリ５上に用意された受信
フレーム格納用バッファ・メモリの先頭アドレスを示
し、サイズ領域は受信フレームを格納するためにシステ
ム・メモリ５上に用意されたバッファ・メモリの大きさ
を示す。受信ディスクリプタはシステム・メモリ５内に
連続して割り当てられており、一般にリング構造となっ
た受信ディスクリプタがよく使用される。即ち、最後の
受信ディスクリプタは最初の受信ディスクリプタのアド
レスを知らせる。LANコントローラ１は起動時に、デバ
イス・ドライバによってシステム・メモリ５にエントリ
された受信ディスクリプタ・テーブルのうち、最初の受
信ディスクリプタの内容をシステム・メモリ５からLAN
コントローラ１上の多目的レジスタ１４へとコピーして
おく。ネットワーク７から受け取った受信フレームはLA
Nコントローラ１に到着すると、一旦LANコントローラ１
上の受信FIFO１２に貯えられる。そして、現在多目的レ
ジスタ１４にコピーしてある受信ディスクリプタのバッ
ファ・アドレス領域が指定する、システム・メモリ５上
に用意された受信フレーム格納用バッファ・メモリへ転
送される。その後受信ディスクリプタのステータスおよ
びアクチャル・バイト領域がセットされる。受信処理の
最後に、ホスト・システム３が受信フレームについての
情報を得るため、受信ディスクリプタの一部はシステム
・メモリの元の場所へコピーされる。また、受信処理の
完了をホスト・システム３へ伝えるためにLANコントロ
ーラ１からホスト・システム３に対して割り込みを発生
するのが一般的である。以後、続く受信フレームの転送
に備えて、次の新しい受信ディスクリプタの内容をLAN
コントローラ１上の多目的レジスタ１４へコピーする。
一方、デバイス・ドライバはシステム・メモリ５に転送
された受信フレームをさらに上位のソフトウェアに渡
し、使用後の受信ディスクリプタを再利用可能なように
クリーニングする。

【０００８】次にデータ通信プロトコルについて説明す
る。

【０００９】LANに用いられる代表的なネットワークに
はイーサネット（登録商標） （Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登
録商標）） がある。Ethernetで使用されているプロト
コルはCSMA/CD (Carrier Sense MultipleAccess/Collis
ion Detection) と呼ばれる方式で、IEEE８０２.３で規
格化されている。CSMA/CDでは、パケットを送信するPC
端末 (以降、送信端末と呼ぶ) がパケットを送信する前
にネットワーク・チャネルのキャリアをセンシングし、
キャリアがなければパケットの送信を開始し、キャリア
があればキャリアがなくなるのを待ってからパケットの
送信を開始する。送信されたパケットがネットワーク上
のすべての端末に到着するまでには伝播遅延があるの
で、ほぼ同時に複数の送信端末がパケットの送信を開始
しようとしてキャリアをセンシングすると、互いにキャ
リアの存在を確認できず、各々の送信端末がパケットの
送信を開始してしまう場合が起こりえる。この場合はパ
ケット同士の衝突が起こり、各々の送信端末はランダム
な時間を待機した後に同じパケットを再送信することに
なる。各々の送信端末が待機している間はネットワーク
が使用されない。CSMA/CDでは通信量が増加するにつれ
てパケット同士の衝突頻度が高くなり、従って極端にネ
ットワークの使用効率が悪くなることが知られている。

【００１０】特開平５-２５２１７０号公報では送信す
るパケットに優先度を示す符号列 (以降、優先度符号列
と呼ぶ) を付加し、送信されたパケットが衝突した場合
には付加された優先度符号列の値を比較して、衝突した
パケットの再送信順序を決定し、衝突が生じたパケット
を送信した二つの送信端末のうちどちらか一方はランダ
ムな時間を待つことなしに送信ができるデータ通信方式
を提案している。

【００１１】特開平５-２５２１７０号公報で提案され
るデータ通信方式では、少なくともどちらか一方の送信
端末はパケットを直ちに送信できるので、ネットワーク
の使用効率が良い。

【００１２】特開平５-２５２１７０号公報で提案され
るデータ通信方式は、伝送媒体に光ファイバとスターカ
プラを利用する。スターカプラは電源を必要としない受
動型デバイスであり、自送信端末以外のネットワーク端
末すべてへパケットを分配し、かつ送信したパケットに
衝突が起きた場合でも自送信端末だけは他送信端末が送
信したパケットを正常に受信することができる特性を持
っている。スターカプラの構成については特開平５-３
４５７号公報に開示されており、特開平５-２５２１７
０号公報で提案されるデータ通信方式はNICに加え、ス
ターカプラの特性を利用して実現される。

【００１３】特開平５-２５２１７０号公報に開示され
た発明を応用し、各ユーザが送信端末ごとに、もしくは
各アプリケーションのデータごとに、さらには音声・動
画を含むマルチメディア・データのコーデックごとにあ
らかじめ優先度符号列に差をつけておけば、この優先度
符号列を用いることで特定のデータを優先的にネットワ
ークに送信することが可能な優先制御を実現することが
できる。

【００１４】LANにおける優先制御はデスクトップ会議
や遠隔教育など、いくつかのアプリケーションにおいて
非常に重要な技術である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】特開平５-２５２１７
０号公報に開示された前記従来技術を利用してネットワ
ークの優先制御を行うことが可能だが、いくつかの問題
のために、必ずしも優先度の差が送信パフォーマンスに
反映されず、優先制御の効果が小さい。

【００１６】一つは、ある送信端末が優先度の高いパケ
ットを送信しようとしても、別の送信端末が優先度の低
いパケットを送信している間はパケットを送信できない
ということである。最悪の場合、他送信端末がEthernet
の最大パケットの送信を開始したばかりであれば、１５
１４バイトのデータを送信している間待たされることに
なる。今後Gigabit Ethernetでサポートされるジャンボ
・パケットにおいては、この問題はより一層深刻なもの
となる。非常に重要、かつリアルタイム性の要求される
データのパケットであるにもかかわらず、他送信端末が
優先度の低いパケットを送信しているために長い時間送
信を待たされるという事態は優先制御を実現する上で好
ましくない。

【００１７】また、一つは、優先度の低いデータの送信
が完了するのを待って、ある送信端末が優先度の高いデ
ータを送信しようとした場合、優先度の低いデータが続
けて送信を行おうとすると衝突が発生する場合がある。
衝突が生じた場合、優先度の高いデータが直ちに再送さ
れるものの、この衝突はオーバーヘッドとなる。

【００１８】本発明は、上記事実に鑑み成されたもの
で、優先度の高いデータと低いデータで送信パフォーマ
ンスに差を出す優先制御を行うことの可能な計算機シス
テム及び計算機システムのデータ通信方法を提案するこ
とを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため請求
項１記載の発明は、ネットワークに接続されると共にパ
ケットに優先度を示す優先度符号列を付加して送信する
計算機システムのデータ通信方法であり、請求項２記載
のデータ通信方式は、請求項１記載の計算機システムに
前記ネットワークを介して接続されると共に前記送信さ
れたパケットを受信する計算機システムのデータ通信方
法である。

【００２０】送信側の計算機システム（請求項１）は、
優先度が低いパケットを送信する場合、該パケットか
ら、パケット内のデータ部分のデータを分割した分割デ
ータと、該分割データの全体の中の位置を表す位置デー
タと、を各々含む複数の小パケットを生成し、前記生成
した各小パケットを、パケットの予め定められた通信間
隔より長い間隔でネットワークへ送出する。即ち、各小
パケットを送出する間隔は、パケットの予め定められた
通信間隔より長い間隔であり、これは、優先度が高いパ
ケットの送信を妨げることがないように意図されたもの
である。

【００２１】このように、優先度が低いパケットを送信
する場合、該パケットから複数の小パケットを生成し、
生成した各小パケットを、優先度が高いパケットの送信
を妨げることがないようにパケットの予め定められた通
信間隔より長い間隔でネットワークへ送出するので、優
先度が高いパケットが送信される際に起きるかもしれな
い衝突を回避することができる。

【００２２】なお、受信側の計算機システム（請求項
２）は、受信した小パケット内における前記位置データ
に基づいて、全ての小パケットを受信したか否かを判断
し、全ての小パケットを受信した場合、前記位置データ
に基づいて、受信した全ての小パケットから元のパケッ
トへと合成する。

【００２３】なお、請求項３、請求項４はそれぞれ、請
求項１、請求項２と同様な作用・効果を奏するので、そ
の説明を省略する。

【００２４】ところで、送信側の計算機システムを、請
求項３のように、前記送信したパケットの優先度が低い
か否かを判断する判断手段と、前記判断手段により前記
送信したパケットの優先度が低いと判断された場合、前
記送信するパケットから、パケット内のデータ部分のデ
ータを分割した分割データと、該分割データの全体の中
の位置を表すデータと、を各々含む複数の小パケットを
生成する生成手段と、前記生成手段により生成されたた
各小パケットを、前記優先度が高いとした場合にパケッ
トを再送信する時間経過する毎にネットワークへ送出す
る送出手段と、を備えた場合には、具体的には、次のよ
うにすることができる。

【００２５】即ち、請求項４のように、生成手段を、前
記判断手段により前記送信するパケットの優先度が低い
と判断された場合、前記パケットのデータ部分のデータ
を複数のフラグメンテッド・ペイロードに分割するパケ
ット分割手段と、フラグメンテッド・ペイロードに付加
するフラグメント・ヘッダを生成するフラグメント・ヘ
ッダ生成手段と、前記フラグメント・ヘッダを前記フラ
グメンテッド・ペイロードに付加して前記小パケットと
してフラグメンテッド・パケットを構成するフラグメン
テッド・パケット生成手段と、を備えて構成する。

【００２６】なお、請求項５のように、前記フラグメン
ト・ヘッダ生成手段は、少なくともパケットがいくつの
フラグメントに分割されたかを示すフラグメント数、何
番目のフラグメントであるかを示すフラグメント番号、
フラグメンテッド・パケットのデータ長、送信元端末と
属するパケットを識別するフラグメント識別符号列を構
成要素とするフラグメント・ヘッダを生成する。

【００２７】また、請求項６のように、前記パケット分
割手段は、パケットの優先度を示す優先度符号列の値と
パケットのサイズによって分割するフラグメンテッド・
ペイロードの数を決定する。

【００２８】加えて、請求項７のように、前記判断手段
は、前記送信したパケットの優先度がしきい値より低い
か否かを判断することにより前記低いか否かを判断す
る。一方、請求項８のように、前記判断手段は、コーデ
ックの種類に基づいて前記低いか否かを判断する。

【００２９】また、受信側の計算機システムを、請求項
９のように、前記パケットを受信する受信手段と、前記
受信手段により受信された小パケット内の前記位置デー
タ基づいて、全ての小パケットを受信したか否かを判断
する判断手段と、前記判断手段により全ての小パケット
を受信したと判断した場合、前記位置データに基づい
て、受信した全ての小パケットから元のパケットへ合成
する合成手段と、を備えた場合には、具体的には、次の
ようにすることができる。

【００３０】特に、受信側の計算機システムを、請求項
４乃至請求項８の何れか１項に記載の計算機システムに
接続した場合には、請求項１０のように、前記判断手段
は、前記受信手段により受信されたパケットがフラグメ
ンテッド・パケットであることを確認するフラグメント
・ヘッダ確認手段と、フラグメンテッド・パケットのフ
ラグメント・ヘッダの情報を保持するフラグメント情報
保持手段と、を含み、 前記合成手段は、前記フラグメ
ント情報保持手段に保持された前記フラグメント・ヘッ
ダの情報を受け取って、受け取ったフラグメント・ヘッ
ダの情報に基づいて、受信した全ての小パケットから元
のパケットへ合成する。

【００３１】この場合、請求項１１のように、前記フラ
グメンテッド・パケットには優先度が低いか否かを示す
フラグメント・ビットか設けられ、前記フラグメント・
ヘッダ確認部は、受信したパケットのフラグメント・ビ
ットを確認することにより、優先度が低いか否かを確認
し、前記フラグメント合成手段は、前記フラグメント・
ヘッダ確認部でフラグメント・ビットに基づいて優先度
が低いと確認されたフラグメンテッド・パケットに対し
て元のパケットへ合成する処理を施す。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。

【００３３】本実施の形態に係るデータ通信方法は、パ
ケットの優先度が低い場合、パケットから複数のフラグ
メントを生成し、各々を一つの小パケット（フラグメン
ト・パケット）にして送信する。各小パケットを送信す
る間隔を大きくする。これらの処理機能はNICとNICのデ
バイス・ドライバに実装される。以下、詳細に説明す
る。

【００３４】図２は実施の形態を実施する上で想定する
ネットワーク・システムの構成を示した概略図である。
点線で囲まれた１５がネットワークを構成する最小セグ
メントであり、計算機システムとしてのネットワーク端
末１６(a)〜１６(c)が光ファイバ１７とスターカプラ１
８を介して接続されている。ここではスターカプラ１８
に接続されているネットワーク端末１６は３台である
が、接続される端末台数は何台であっても構わない。以
後、本実施の形態ではわかりやすくするためにネットワ
ークを構成する最小セグメント１５の中で説明する。ま
たネットワーク端末１６(a)〜１６(c)としてはPC端末を
想定する。

【００３５】図３は、ネットワーク端末１６(a)と１６
(b)が同時にパケットを送信し、パケット同士の衝突が
生じる場合の振る舞いを説明する図である。送信してい
るネットワーク端末１６(a)と１６(b)は互いのパケット
を正しく受信できるが、第三者であるネットワーク端末
１６(c)は二つのパケットが重なってしまうために正し
いパケットを受信できない。従ってネットワーク端末１
６(a)と１６(b)は再度送信を行う。この時の送信順序は
送信されたパケットのフレーム中に含まれている優先度
符号列の値を比較することによって決定される。

【００３６】図４は、パケットの構成を示す図である。
パケットは優先度符号列領域２１と、６バイトの送信先
アドレス領域２２、６バイトの送信元アドレス領域２
３、２バイトのタイプ領域２４とデータ部分２５に加
え、最初と最後にプリアンブル領域２０およびFCS (Fra
me Check Sequence) 領域２６が付け加えられて構成さ
れる。

【００３７】プリアンブル領域２０と送信先アドレス領
域２２の間に優先度符号列領域２１が確保されていると
ころが通常のEthernetフレームと異なる部分である。本
実施の形態では優先度符号列領域２１のサイズを２バイ
トとし、最初の１ビットをフラグメント・ビット２７と
して使い、残りの１５ビットが優先度を示す優先度符号
２８とする。

【００３８】本実施の形態において、優先度符号列領域
２１はソフトウェア(デバイス・ドライバ)により形成さ
れる。優先度符号２８の値、即ち優先度が低い場合、そ
のパケットのデータ部分２５は複数のフラグメントに分
割して送信される。この時、複数のフラグメントに分割
されたデータのパケット（後述するフラグメンテッド・
パケット）はその事実を示すためにフラグメント・ビッ
ト２７に’１'がセットされる。

【００３９】また、図５に、データ部分２５の詳細な構
造と複数のフラグメントに分割された様子を示す。デー
タ部分２５はIP基本ヘッダ２９、IP拡張ヘッダ３０およ
びペイロード・データ３１から構成される。本発明では
優先度が低いデータを送信する場合、データ部分２５を
複数個のフラグメントに分割して送信するが、この例で
は３つのフラグメントに分割した場合が示されている。
フラグメント化された３つのパケットはもともと一つの
パケット・フレームであるので、受信側では一つのパケ
ットに合成されなくてはならない。そこで、フラグメン
トに分割されたそれぞれのデータ(これをフラグメンテ
ッド・ペイロードと呼ぶことにする)には合成するとき
に必要となる情報（詳細は後述する）をフラグメント・
ヘッダとして付加する。

【００４０】ネットワークを流れるパケットは大部分が
あるまとまりのある大きなデータの一部分であり、実は
各々のパケットは既に１５１４バイト以下のサイズのフ
ラグメントに分割されたものである。これらのパケット
はIP拡張ヘッダにフラグメント情報が与えられており、
受信側のTCP/IP層でこの情報を見ることで元の大きなデ
ータへと合成される。

【００４１】本実施の形態でも、IP拡張ヘッダに与えら
れるフラグメント情報と同じ情報要素をフラグメント・
ヘッダに記述することでデータ部分２５のフラグメント
への分割が実現できる。

【００４２】図６に、フラグメント・ヘッダの一構成例
を示す。この例では、フラグメント・ヘッダはフラグメ
ント数とフラグメント番号とフラグメンテッド・ペイロ
ード長およびフラグメント識別符号列から構成されてお
り、最低限の必要構成要素である。

【００４３】フラグメント数はデータ部分２５が分割さ
れたフラグメントの数を与える。またフラグメント番号
は、そのフラグメンテッド・ペイロードが分割された何
番目であるかを示す。またフラグメンテッド・ペイロー
ド長は分割されたフラグメンテッド・ペイロードの長さ
を示す。フラグメントに分割されたパケットは他の送信
端末から送信される場合もあり、また同じ送信端末から
でも別のパケットがフラグメントに分割されて送信され
るかもしれない。そこで、フラグメント識別符号列には
パケットを送信する端末と送信されるパケットに固有の
値を示しておく。最も簡単な方法はMACアドレスに加
え、PC端末起動後から順に連番を割り振った値にするこ
とである。本実施の形態では説明を簡単にするために、
フラグメント・ヘッダが４バイトで構成されるものとし
て説明する。

【００４４】次にフラグメンテッド・ペイロードにフラ
グメント・ヘッダを付加し、さらにパケットとしてのフ
レームを構成 (これをフラグメンテッド・パケットと呼
ぶことにする) し、ネットワークに送信する方法および
手順と、複数のフラグメントに分割されたパケットを受
信し、元のパケットに戻すまでの方法および手順につい
て詳細に説明する。

【００４５】図７は、本実施の形態を実施するデータ通
信装置の一構成例である。前述した一般的なLANコント
ローラ１の構成に加え、フラグメント・ヘッダ生成部３
２、フラグメント・ヘッダ確認部３４およびフラグメン
ト情報部３５から構成されている。(ここではSIAインタ
ーフェース８およびMIIインターフェース９は省略して
ある。) 図８はフラグメンテッド・パケットを生成するまでの流
れを説明するための図である。図１３はフラグメンテッ
ド・パケットを生成するまでの処理の流れを説明するた
めの図である。なお、図１３は、後述するように、Ｏ
Ｓ、デバイス・ドライバ、及びＮＩＣのデータ制御部１
３の処理手順を説明する説明図である。なお、図１４は
図１３におけるステップ６６の詳細図である。

【００４６】これらの図面を用いて最初に、ラグメンテ
ッド・ペイロードにフラグメント・ヘッダを付加し、さ
らにパケットとしてのフレーム(フラグメンテッド・パ
ケット)を構成し、ネットワークに送信する方法および
手順について詳細に説明する。

【００４７】システム・メモリ５における所定領域５Ａ
に、送信先/元アドレス（図８では、０ｘ○○○○等で
示した）及びタイプや送信データが格納された後、アプ
リケーションから送信命令があると、ステップ５０で、
OSはNICのデバイス・ドライバをコールし、デバイス・
ドライバに送信先/元アドレス及びタイプや送信データ
が格納されているシステム・メモリ５のアドレスとそれ
らのサイズ（図８では、○○ｂｙｔｅｓで示した）を伝
え、送信命令を出す。

【００４８】ここで、図８に示すように、デバイス・ド
ライバは、PC端末の初期化時にあらかじめシステム・メ
モリ５に、所定領域５Ｂを確保している。即ち、上記送
信に必要な情報（送信先/元アドレス及びタイプや送信
データが格納されているシステム・メモリ５のアドレ
ス）を保持するためのデータ・ストラクチャ、即ち送信
ディスクリプタを複数個用意してある。

【００４９】ステップ５２で、送信命令されたデバイス
・ドライバは、この予め用意した送信ディスクリプタ５
Ｂに、送信に必要な情報のリストを格納する。ステップ
５４で、デバイス・ドライバは、同時に優先度符号列を
作成し、最初の送信ディスクリプタ５Ｂ１にこの情報を
記述する。優先度符号列はコーデックの種類に基づいて
決定して良い。即ち、コミュニケーション使用の、例え
ば、ビデオ会議などの動画データや音声データ等のリア
ルタイム性の強いデータについては、文字やテキスト等
の保存性のあるデータより優先度が高くされる。ステッ
プ５６で、優先度が低いと判断し、後述するようにフラ
グメントに分割して送信するべきである場合には、ステ
ップ５８で、フラグメント・ビットに’１'をセットす
る。なお、優先度が低いと判断されなかった場合には、
ステップ６０で、フラグメント・ビットに’０'をセッ
トする。

【００５０】ここで、優先度が高いか低いかの判定は、
例えばあらかじめ優先度符号列がとり得る値の範囲に閾
値を設定しておき、決定した優先度符号列が閾値を超え
るか否で判断する。

【００５１】ステップ６２で、デバイス・ドライバはNI
Cの状態を監視し、NICが送信可能な状態と判断した場合
には、ステップ６４で、NICに対して送信開始の命令を
発生する。NICはデバイス・ドライバからの送信命令を
受けると、ステップ６６でNIC制御を行う。以下、図１
４を参照して詳細に説明する。

【００５２】まず、ステップ６８で、送信ディスクリプ
タ５Ｂをシステム・メモリ５からリードし、NIC内部の
第一の多目的レジスタ１４に保持する。次のステップ７
０で、リードした送信ディスクリプタに書かれているメ
モリ・アドレスから、やはり送信ディスクリプタに書か
れているサイズ分のデータをシステム・メモリ５からリ
ードする。

【００５３】ステップ７２で、フラグメント・ビットに
１がセットされているか否かを判断する。即ち、上記ス
テップ７０でリードしたデータの最初の２バイトは優先
度符号列で、かつこの最初のビットはフラグメント・ビ
ットとなっている。データ制御部１３はフラグメント・
ビットを確認し、このビットが’０'であれば、ステッ
プ８４で、従来技術に記載した要領で通常のパケットの
送信を行う。つまり、すべての送信ディスクリプタに記
述されたデータをNIC内部に用意された送信データ用FIF
O１１に格納し、送信用FIFO１１のデータにプリアンプ
ルとFCSをNICで付加してパケットの生成が完了し、送信
する。

【００５４】一方、データ制御部１３は、フラグメント
・ビットが’１'であると判断した場合は、これからリ
ードしてくるパケットはフラグメントに分割して送信す
るべきであることを理解する。最初の１６バイトは優先
度符号列、送信先/送信元アドレスおよびタイプであ
り、これらはフラグメンテッド・パケットを構成する上
で、すべてのフラグメンテッド・ペイロードに付加する
べき必要な情報である。そこで、ステップ７４で、デー
タ制御部１３は第二の多目的レジスタ１４に、この情報
を一時格納する。

【００５５】次のステップ７４で、データの分割数を決
定する。実際のデータ分割はデータ制御部１３が行う。
第一の多目的レジスタ１４に保持された送信ディスクリ
プタから、それぞれの送信ディスクリプタに記述された
データのサイズと、それらの和としてパケット全体のデ
ータのサイズを知ることができるので、これらの情報か
ら、データ２５（図４参照）をいくつのフラグメントに
分割するかを決定する。

【００５６】最も簡単な方法は一つの送信ディスクリプ
タが記述するデータごとにフラグメンテッド・パケット
を構成して送信してしまう方法である。もしEthernetで
規定された最小パケットのサイズ以下となる場合はダミ
ーデータを付加してしまえばよい。ただしこの方法だと
送信のオーバーヘッドが大きくなる。そこで、Ethernet
で規定された最小パケットのサイズ以下となる場合は複
数の送信ディスクリプタが記述するデータを合わせて一
つのフラグメンテッド・パケットを構成するようにして
もよい。従って、フラグメンテッド・ペイロード長は基
本的に一つの送信ディスクリプタに記述されたデータの
サイズであり、そうでない場合は複数の送信ディスクリ
プタに記述されたデータのサイズを加算した値となる。

【００５７】最も理想的な方法は、分割する数を優先度
符号列の値とパケットのサイズに関連づける方法であ
る。はじめからパケットのサイズがそれ程大きくなけれ
ば、例えば二つのフラグメンテッド・ペイロードに分割
すれば十分であるかもしれない。また、優先度がそれ程
低くないパケットであれば、パケットはあまり細かく分
割されるべきではない。図１２に分割する数を優先度符
号列の値とパケットのサイズに関連づけるテーブルの一
例を示す。データ制御部１３はこのテーブルを参照して
パケットの分割数を決定してもよい。

【００５８】ステップ７８で、フラグメント・ヘッダを
生成する。即ち、上記ステップ７６で決定されたフラグ
メントの分割数はフラグメント・ヘッダ生成部３２によ
ってフラグメント・ヘッダに書かれる。また、フラグメ
ント・ヘッダ生成部３２はフラグメント番号を順番に割
り当てる。さらにフラグメント識別符号列を加えて最終
的にフラグメント・ヘッダ（位置データ）が生成され
る。

【００５９】ステップ８０で、データ制御部１３は選択
部３３を制御し、システム・メモリ５からリードするデ
ータ、フラグメント・ヘッダ生成部３２から付加される
フラグメント・ヘッダ、及び、第二の多目的レジスタに
保持されいる優先度符号列、送信先/元アドレスおよび
タイプを、１つの組（フラグメンテッド・パケット）と
して順に送信FIFO１１へ格納する。

【００６０】以上のようにしてフラグメンテッド・パケ
ット（小パケット）が生成される。即ち、本実施の形態
ではNICがシステム・メモリ５からリードするデータの
うち最初の２バイトが優先度符号列であり、リードした
優先度符号列のフラグメント・ビットに’１'がセット
されていれば、このようにパケットは細分化される。最
も簡単な実装は一つの送信ディスクリプタに記述された
データごとにパケットにする。

【００６１】そして、ステップ８２で、各フラグメンテ
ッド・パケットＦ１、Ｆ２、Ｆ３を、後述するように、
優先度の高い送信データ（パケット）の送信に必要な時
間、例えば、複数クロック間経過する毎に、１つづつ送
信する。即ち、１つのフラグメンテッド・パケットの送
信が終了するとMACコントローラ１０はデータ制御部１
３に送信の終了を伝える。データ制御部１３は次のパケ
ットの送信処理を開始するが、複数クロック間ウェイト
した後で送信処理を開始するようにする。このことで、
フラグメンテッド・パケットの送信間隔が長くなる。

【００６２】次に、複数のフラグメントに分割されたパ
ケットを受信し、元のパケットに戻すまでの方法および
手順について詳細に説明する。フラグメンテッド・パケ
ットは複数の送信端末から混ざって到着する可能性があ
る。また、同じ送信端末からのフラグメンテッド・パケ
ットであっても他のパケットに属するものである可能性
がある。さらに、フラグメンテッド・パケットは必ずし
もフラグメント番号順に到着することが保証されない。
次に、いかにしてこれらのばらばらに、かつ混ざって到
着するフラグメンテッド・パケットを合成するかについ
て、図１０及び図１５を参照しながら説明する。これら
の図１０及び図１５も複数のフラグメントに分割された
パケットを受信し、元のパケットに戻すまでの方法およ
び手順を説明する説明図である。

【００６３】ステップ８６で、MACコントローラ１０は
届いたフレームの所定部分、即ち、プリアンブルとFCS
を取り除き、受信FIFO１２へと格納する。ステップ８８
で、同時にフラグメント・ヘッダ確認部３４は到着した
パケットの最初のビット、即ち優先度符号列に含まれる
フラグメント・ビットを確認する。フラグメント・ビッ
トに１がセットされているか否かを判断する。フラグメ
ント・ビットに’０'がセットされていれば通常のパケ
ットなので、ステップ１０６で、従来技術に記載した要
領でシステム・メモリへ転送すれば良い。

【００６４】一方、フラグメント・ビットに’１'がセ
ットされていれば、現在到着したパケットはより大きな
パケットを構成する一要素、即ちフラグメンテッド・パ
ケットであることを知る。従って、このフレームの１７
バイト目から２１バイト目はフラグメント・ヘッダであ
り、それ以降がフラグメンテッド・ペイロードであると
判断できる。

【００６５】ステップ９０で、データ制御部１３はMAC
コントローラ１０から受信完了を知らされると、受信FI
FO１２に格納されたデータをシステム・メモリ５にライ
トするため、DMAコントローラ４へ命令する。一般的
に、NICのシステムの初期化時に受信データを格納する
ためのメモリ領域５Ｃがシステム・メモリ５に確保され
ている。本実施の形態では、あらかじめこの領域５Ｃを
フラグメンテッド・パケット用と通常のパケット用に区
別しておき、フラグメント・ヘッダ確認部３４からの信
号でデータ制御部１３がライトする領域を選択する。フ
ラグメント・ヘッダ確認部３４によってフラグメンテッ
ド・パケットが到着したと判断された場合はフラグメン
テッド・パケット用のメモリ領域５Ｃへライトしてい
く。

【００６６】ステップ９２で、フラグメント・ヘッダ確
認部３４はフラグメント情報保持部３５に各フラグメン
テッド・パケットに付加されたフラグメント・ヘッダの
内容と、フラグメンテッド・パケットをライトしたシス
テム・メモリ５のメモリ・アドレスと、を保持する。本
実施の形態において、フラグメント情報保持部３５は４
バイト×２を単位としたレジスタを８個もっている。図
９にフラグメント情報保持部３５がもつレジスタの基本
単位を示す。この場合８個のフラグメント分割までに対
応可能となる。同じパケットに属するフラグメンテッド
・パケットの情報はすべてこのフラグメント情報保持部
３５に格納される。フラグメント情報保持部３５は複数
個あり、フラグメント情報保持部３５の数だけ別のパケ
ットのフラグメント分割に対応できる。フラグメント・
ヘッダ確認部３４は空いているフラグメント情報保持部
３５を選んで使用する。

【００６７】ステップ９４で、全てのフラグメンテッド
・パケットがそろったか否かを判断する。即ち、フラグ
メント・ヘッダ確認部３４はフラグメント・ヘッダに記
述された全フラグメント数とフラグメント番号を見てい
るので、一つのパケットの要素となるすべてのフラグメ
ンテッド・パケットがそろったことを確認できる。すべ
てのフラグメンテッド・パケットがそろったことを確認
すると、ステップ９６で、これをデータ制御部１３へ伝
え、フラグメント情報保持部３５に保持した一連のフラ
グメンテッド・パケットの情報を上位のシステム・メモ
リへライトするようにDMAコントローラに命令し、転送
する。転送が終了すると使用されたフラグメント情報保
持部３５はクリーニングされ、再利用される。

【００６８】一方、データ制御部１３は転送が終わる
と、ステップ９８で、フラグメントされたパケットを受
信したことを示す割り込みを発生する。OSはデバイス・
ドライバの割り込み処理ルーチンをコールし、デバイス
・ドライバはフラグメントに分割されたパケットを受信
したことを知る。

【００６９】ステップ１００で、デバイス・ドライバ
（合成手段）はまずシステム・メモリ５にライトされた
フラグメント情報を確認する。即ち、システム・メモリ
５中どこに何番目のフラグメントされたパケットが分散
しているかを知る。また、最初の１６バイトが優先度符
号列、送信先/送信元アドレスおよびタイプであり、次
の４バイトがフラグメント・ヘッダであることを知って
いる。従って、ステップ１０２で、これらの情報から、
細分化されたパケットを正確に並べ替え、合成する。元
のパケットに合成されると、ステップ１０４で、デバイ
ス・ドライバはOSに対してパケットの到着を知らせる。

【００７０】以上がばらばらに到着するフラグメンテッ
ド・パケットを合成して通常のパケットに合成する方法
であり、この方法ではOSからはパケットがフラグメント
に分割されて送られてきたことは見えない。

【００７１】このようにして、優先度の低いデータを複
数のフラグメントに分割しても、受信側では問題なくパ
ケットを合成できる。優先度の低いデータは複数のフラ
グメントに分割して送信し、またフラグメント化された
パケットは送信間隔を大きくすることで、優先度の差に
よる期待通りの優先制御が可能となる。

【００７２】図１１に、本実施の形態の効果を表す図を
示す。図１１(a)が従来の場合、図１１(b)が本発明を実
施した場合である。斜線が引かれた部分は衝突によるオ
ーバーヘッドである。時間T=０に優先度の高いパケット
の送信を開始しようとしても、図１１(a)では優先度の
低いパケットが完全に送信されるまでパケットの送信が
できない。一方、図１１(b)では優先度の低いパケット
がフラグメントに分割され、各フラグメント・パケット
を所定時間経過する毎に送信するので、最初のフラグメ
ンテッド・データが送信されれば、その後の所定時間内
に優先度の高いデータを送信でき、待ち時間が短く有利
である。また、フラグメンテッド・パケットの送信間隔
が広いので、優先度の高いパケットが送信されるときに
衝突から回避される。

【００７３】以上説明したように本実施の形態によって
パケット・データに保持された優先度を示す符号列によ
って優先制御を行う場合に、優先度の高い送信データが
優先度の低い送信データの送信完了を待つ時間が短縮さ
れ、優先度の高い送信データは効率的に送信可能とな
る。従って、優先度の差が送信パフォーマンスに反映さ
れ、より制御性の高い優先制御が実現可能である。

【００７４】以上説明した実施の形態では、フラグメン
テッド・ヘッダとして上記情報をフラグメンテッド・ペ
イロードに付加しているが、本発明はこれに限定される
ものではなく、フッタとして上記情報をフラグメンテッ
ド・ペイロードに付加するようにしてもよい。

【００７５】また、前述した実施の形態では、優先度が
高いか低いかの判定は、例えば、あらかじめ優先度符号
列がとり得る値の範囲に閾値を設定しておき、決定した
優先度符号列が閾値を超えるか否で判断しているが、本
発明はこれに限定されるものではなく、例えば、パケッ
ト・データの内容で判断してもよい。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、優先度が
低いパケットを送信する場合、該パケットから複数の小
パケットを生成し、生成した各小パケットを、優先度が
高いパケットの送信を妨げることがなくかつパケットの
予め定められた通信間隔より長い間隔でネットワークへ
送出するので、優先度が高いパケットが送信される際に
起きるかもしれない衝突を回避することができる、とい
う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】LANコントローラの構成を示す概略図である。

【図２】ネットワーク・システムの構成を示す概略図で
ある。

【図３】パケットの衝突が生じる場合を示す図である。

【図４】パケットの構成図である。

【図５】データ部分の構成とフラグメント分割を表す図
である。

【図６】フラグメント・ヘッダの一構成例を示す図であ
る。

【図７】本発明を実施するデータ通信装置の一構成例で
ある。

【図８】フラグメンテッド・パケットを生成するまでの
流れを説明するための図である。

【図９】フラグメント情報保持部がもつレジスタの基本
単位である。

【図１０】フラグメンテッド・パケットを合成するまで
の流れを説明するための図である。

【図１１】本発明の効果を表す図である。

【図１２】分割する数を優先度符号列の値とパケットの
サイズに関である。

【図１３】ラグメンテッド・パケットを生成するまでの
流れを説明する説明図である。

【図１４】図１３のステップ６６の詳細な説明図であ
る。

【図１５】フラグメンテッド・パケットを合成するまで
の流れを説明する説明図である。

【符号の説明】

１３ データ制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B089 JB24 KA12 KC39 KE01 MA02 5K030 HA08 HB17 HC14 LE05 LE14 MB11 5K033 CB17 CC01 5K034 EE11 HH01 HH02 MM08 MM21 MM25 9A001 BB02 BB03 BB04 CC06 CC07 DD10 EE04 JJ18 KK56 LL02

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ネットワークに接続されると共にパケッ
   トに優先度を示す優先度符号列を付加して送信する計算
   機システムのデータ通信方法であって、 優先度が低いパケットを送信する場合、該パケットか
   ら、パケット内のデータ部分のデータを分割した分割デ
   ータと、該分割データの全体の中の位置を表す位置デー
   タと、を各々含む複数の小パケットを生成し、 前記生成した各小パケットを、パケットの予め定められ
   た通信間隔より長い間隔でネットワークへ送出する、 ことを特徴とするデータ通信方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の計算機システムに前記ネ
   ットワークを介して接続されると共に前記送信されたパ
   ケットを受信する計算機システムのデータ通信方法であ
   って、 受信した小パケット内における前記位置データに基づい
   て、全ての小パケットを受信したか否かを判断し、 全ての小パケットを受信した場合、前記位置データに基
   づいて、受信した全ての小パケットから元のパケットへ
   と合成する、 ことを特徴としたデータ通信方法。
3. 【請求項３】 ネットワークに接続されると共にパケッ
   トに優先度を示す優先度符号列を付加して送信する計算
   機システムであって、 前記送信するパケットの優先度が低いか否かを判断する
   判断手段と、 前記判断手段により前記送信するパケットの優先度が低
   いと判断された場合、前記送信するパケットから、パケ
   ット内のデータ部分のデータを分割した分割データと、
   該分割データの全体の中の位置を表すデータと、を各々
   含む複数の小パケットを生成する生成手段と、 前記生成手段により生成されたた各小パケットを、パケ
   ットの予め定められた通信間隔より長い間隔でネットワ
   ークへ送出する送出手段と、 を備えた計算機システム。
4. 【請求項４】 前記生成手段は、 前記判断手段により前記送信するパケットの優先度が低
   いと判断された場合、前記パケットのデータ部分のデー
   タを複数のフラグメンテッド・ペイロードに分割するパ
   ケット分割手段と、 フラグメンテッド・ペイロードに付加するフラグメント
   ・ヘッダを生成するフラグメント・ヘッダ生成手段と、 前記フラグメント・ヘッダを前記フラグメンテッド・ペ
   イロードに付加して前記小パケットとしてフラグメンテ
   ッド・パケットを構成するフラグメンテッド・パケット
   生成手段と、 を備えたことを特徴とする請求項３記載の計算機システ
   ム。
5. 【請求項５】 前記フラグメント・ヘッダ生成手段は、
   少なくともパケットがいくつのフラグメントに分割され
   たかを示すフラグメント数、何番目のフラグメントであ
   るかを示すフラグメント番号、フラグメンテッド・パケ
   ットのデータ長、送信元端末と属するパケットを識別す
   るフラグメント識別符号列を構成要素とするフラグメン
   ト・ヘッダを生成することを特徴とする請求項４記載の
   計算機システム。
6. 【請求項６】 前記パケット分割手段は、パケットの優
   先度を示す優先度符号列の値とパケットのサイズによっ
   て分割するフラグメンテッド・ペイロードの数を決定す
   ることを特徴とした請求項４又は請求項５記載の計算機
   システム。
7. 【請求項７】 前記判断手段は、前記送信したパケット
   の優先度がしきい値より低いか否かを判断することによ
   り前記低いか否かを判断することを特徴とする請求項３
   乃至請求項６の何れか１項に記載の計算機システム。
8. 【請求項８】 前記判断手段は、コーデックの種類に基
   づいて前記低いか否かを判断することを特徴とする請求
   項３乃至請求項６の何れか１項に記載の計算機システ
   ム。
9. 【請求項９】 請求項３乃至請求項８の何れか１項に記
   載の計算機システムに前記ネットワークを介して接続さ
   れると共に前記送信されたパケットを受信する計算機シ
   ステムであって、 前記パケットを受信する受信手段と、 前記受信手段により受信された小パケット内の前記位置
   データ基づいて、全ての小パケットを受信したか否かを
   判断する判断手段と、 前記判断手段により全ての小パケットを受信したと判断
   した場合、前記位置データに基づいて、受信した全ての
   小パケットから元のパケットへ合成する合成手段と、 を備えた計算機システム。
10. 【請求項１０】 前記計算機システムは、請求項４乃至
    請求項８の何れか１項に記載の計算機システムに接続さ
    れ、 前記判断手段は、 前記受信手段により受信されたパケットがフラグメンテ
    ッド・パケットであることを確認するフラグメント・ヘ
    ッダ確認手段と、 フラグメンテッド・パケットのフラグメント・ヘッダの
    情報を保持するフラグメント情報保持手段と、 を含み、 前記合成手段は、前記フラグメント情報保持手段に保持
    された前記フラグメント・ヘッダの情報を受け取って、
    受け取ったフラグメント・ヘッダの情報に基づいて、受
    信した全ての小パケットから元のパケットへ合成する、 ことを特徴とする請求項８記載の計算機システム。
11. 【請求項１１】 前記フラグメンテッド・パケットには
    優先度が低いか否かを示すフラグメント・ビットか設け
    られ、前記フラグメント・ヘッダ確認部は、受信したパ
    ケットのフラグメント・ビットを確認することにより、
    優先度が低いか否かを確認し、 前記フラグメント合成手段は、前記フラグメント・ヘッ
    ダ確認部でフラグメント・ビットに基づいて優先度が低
    いと確認されたフラグメンテッド・パケットに対して元
    のパケットへ合成する処理を施す、 ことを特徴とした請求項１０記載の計算機システム。