JP2002512485A - 二重リングトポロジにおける動的同期転送モード用の方法及び装置 - Google Patents

二重リングトポロジにおける動的同期転送モード用の方法及び装置

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ハカン ラムフェルト ラーズ
マルクス ハイデル ラーズ
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ダイナーク インコーポレイテッド ドゥーイング ビジネス アズ ダイナミック ネットワーク アーキテクチャー インコーポレイテッド イン カリフォルニア
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Abstract

(57)【要約】 ファイバ方向が互いに逆の２つのリングトポロジ（１２、１４）を具える動的同期転送モードネットワーク（１０）である。第１動的同期転送モードリングトポロジ（１２）は、フレームを受信及び送信する複数のノード（６０〜７０）を具える。時間スロットがこれらのノード（６０〜７０）に動的に割り当てられ、第１リングトポロジ（１２）は、第１ファイバ方向（Ｄ1）のみにフレームを送信すべく適応されている。また第２動的同期転送モードリングトポロジ（１４）も、複数のノード（６０〜７０）を第１リングトポロジ（１２）と共有する。第２リングトポロジ（１４）は、第１ファイバ方向（Ｄ1）とは逆の第２方向（Ｄ2）のみにフレームを転送する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 技術分野 本発明は、回線交換ネットワークにおける、逆のファイバ方向を有する二重リ
ングトポロジを具える動的同期転送モード（ＤＴＭ）アーキテクチャに関するも
のである。
【０００２】 発明の背景及び概要 次世代のネットワークでは、ファクス、メールを含む遅延に不感応な非同期ア
プリケーションのようなサービスと、オーディオ及びビデオを含む、実時間要求
があり遅延に敏感なアプリケーションを伴うファイル転送とが統合されるように
なる。これらのアプリケーションは一般に、異なるネットワーク技術によって支
えられてきており、異なるネットワーク間の統合は限定的かつ煩雑なものであっ
た。過去には、非同期通信はインターネットのようなパケット交換及びストアア
ンドフォワード（蓄積転送）技術を用いるコンピュータネットワークによって提
供されてきた。他方では、実時間同期通信は回線交換の時分割多重電話ネットワ
ークによって提供されてきた。
【０００３】 回線交換ネットワークには多くの魅力的な特徴がある。例えば、回線どうしが
相互に隔離されていて、これは１つの回線上のトラヒックが他の回線上の動作に
影響されないことを意味する。これにより、タイミング要求のあるアプリケーシ
ョンに往々にして適切な一定の遅延時間によって、伝送品質を保証することがで
きる。さらに回線交換ネットワークでは、データに関係する情報と制御に関係す
る情報とが分離している。回線を確立または終了する際にのみ制御情報の処理を
行い、データ流の処理及びいかなる輻輳の制御をも必要とせずに実際のデータ伝
送を行うことができる。これにより大量のデータを効率良く伝送することができ
る。
【０００４】 通常の回線交換ネットワークの静的な特性により、これらのネットワークが往
々にして、ある種類の情報の流れにとって不適切なものとなっている。一般に回
線には固定の静電容量があり、設定遅延時間が長く、かつ同報通信のサポートが
貧弱である。これらの欠点は、例えば回線交換ネットワークにおけるコンピュー
タ通信の効率的なサポートを困難にしている。このことが代替の解決方法を探索
する動機となり、有力な見解は、次世代の遠隔通信ネットワークは非同期伝送モ
ード（ＡＴＭ）にもとづくセル交換であるべきということである。セルは小型、
固定サイズのパケットであり、よってＡＴＭはパケット交換に類似している。こ
のことは、パケット交換の多くの弱点がセル交換ネットワーク、特にサービスの
品質を保証する領域に存在するという意味でもある。従って異なる種類の情報の
流れに対するサポートを統合するために、アドミッション制御、トラヒック調整
、リンク上のパケットのスケジューリング、及び受信機での再同期化のような追
加的なメカニズムが必要である。パケット交換及びセル交換ネットワーク一般に
ついて、特にＡＴＭについての主な関心事の一つは、これらのメカニズムをコス
ト効果のある方法で提供し、かつ利用することができるか否かということである
。
【０００５】 ＣＳＭＡ／ＣＤ、トークンリング及びＦＤＤＩのような共用媒体ローカルエリ
アネットワーク（ＬＡＮ）は、インターネットにおけるルータまたはブリッジに
よって接続されるビルディングブロックとして用いられている。拡張の容易性、
増設ノードの低コスト性、支障ノードに対する許容性が組み合わされて、簡単、
フレキシブルかつ強固なネットワークとなっている。また共用媒体は、ＩＰマル
チキャスト（同報通信）のような新マルチキャストプロトコルの効率的な応用を
促進するものである。
【０００６】 今日用いられている共用メディアの欠点は通常、どの時点でも１つの端末しか
送信することができず、従ってすべてのネットワークセグメントを有効に利用し
ていないということである。再利用すべき媒体の容量がとれるように設計を行う
ことができるが、これには往々にして高速アクセス制御での複雑性が増すという
代償がある。また共用媒体用のアクセス制御メカニズムはネットワークの規模に
も直接依存し、かつ通常ローカルエリア環境に対してのみ有効なものである。
【０００７】 前述のように、通常用いられる主な２種類のネットワークは、電話に用いられ
る接続指向の回線交換ネットワーク、及びコンピュータに用いられ、インターネ
ットに好適な、接続のないパケット交換ネットワークである。回線交換ネットワ
ークをデータ通信に用いる際には、情報がバースト（大量発生）する間には回線
を開いたままにしておかなければならず、このことは往々にしてネットワーク容
量の非有効な利用となる。この問題は、ユーザの要求の動的な変化に比べて回線
管理動作が遅いために生じるものである。通常の回線交換ネットワークにおける
オーバヘッドの他の原因は、情報の流れが一方向である際に、ネットワークに１
００％のオーバヘッドを加える対称二重チャネルを要求することの限界である。
またこの制約はマルチキャスト交換を低効率にして、その実現を困難にするもの
である。他方では、パケット交換ネットワークは送信を行う前にリソースの予約
が必要であり、かつ各メッセージにヘッダ情報を付加しなければならない。さら
に、パケット交換ネットワークにおけるいかなるレイテンシ（待ち時間）も正確
に予測することができず、バッファオーバフローまたはヘッダの変容のためにパ
ケットを喪失することさえありうる。後の２つの要因は、パケット交換ネットワ
ークにおけるリアルタイムサービスのサポートを困難にしている。輻輳回避メカ
ニズムは異なるユーザの情報流を隔離することができる。しかしこれらの設計は
、往復のパケット遅延時間との比較が可能な時間尺度での動作に限定されるもの
である。
【０００８】 ＤＴＭは、リソースの動的再割り当てによって増強された高速回線交換にもと
づくものであり、マルチキャストチャネルを良好にサポートし、かつアクセス遅
延時間を短くする手段を有するという点で、回線交換及びパケット交換多くの利
点を組合わせた広帯域のネットワークアーキテクチャである。ＤＴＭアーキテク
チャは同期化法を含むメディアのアクセスから、ルート（通信経路）割り当て及
び受信機での論理ポートのアドレス指定にまで及ぶものである。ＤＴＭは種々の
情報の流れをサポートすべく設計されており、アプリケーション間の通信用に、
あるいはＡＴＭまたはＩＰ（インターネットプロトコル）のような他のプロトコ
ル用の搬送波ネットワークとして直接用いることができる。
【０００９】 通信チャネルの確立及び終了に関連する信号発生の遅延時間で、高速回線交換
の効率がおよそ決まることが示されている。ＤＴＭはチャネルを高速に、２００
〜３００マイクロ秒以内に確立すべく設計されている。ＤＴＭは、制御に関係す
る情報とデータに関係する情報とを分離し、かつマルチキャスト（同報通信）、
マルチレート（多重通信速度）、大容量チャネルを用いて種々の異なる情報の流
れのクラスをサポートする点で、バースト交換とは異なるものである。例えばそ
の時点でのユーザの要求に依存して、既存のチャネルに割り当てたリソースを増
加または減少させることができる。たとえＤＴＭネットワークがあらゆるメッセ
ージ毎にチャネルを確立する可能性があっても、このやり方はすべての情報の流
れについて適切ではありえない。むしろ、情報バースト毎にチャネルを確立する
か、アイドル（空き）期間中にもチャネルが確立されたままにするかは、利用者
が決定することである。
【００１０】 ＤＴＭの概念は、チャネルをデータ通信の抽象化として用いることである。Ｄ
ＴＭチャネルは様々な点で電話回線と異なるものである。第１には、確立遅延時
間が短いので、ユーザの要求が変化するのと同じ速さでリソースを動的に割り当
て／解放することができるという点である。第２には、ＤＴＭチャネルは単信で
あり、通信が一方向の際のオーバヘッドを最小化するという点である。第３には
、ＤＴＭチャネルは多数のビットレートを供与して、ユーザの多様な容量要求を
サポートするという点である。最後には、ＤＴＭチャネルはマルチキャストであ
り、いかなる宛先数も可能であるという点である。
【００１１】 ＤＴＭチャネルは、チャネルを確立した後に制御情報を転送する必要がなく、
ネットワークリソースを大量のデータ転送用に、非常に高度に利用することがで
きる。いかなるリアルタイム情報の流れのサポートも有効に行い、ネットワーク
内の保安、輻輳制御、または流れ制御に関係する問題が存在しない。前述のよう
に制御情報がデータ情報から分離され、これによりマルチキャストをより複雑で
ないものにしている。送信遅延時間は無視できる程度（即ち１２５μＳ未満）で
あり、ＡＴＭにおけるようなバッファオーバフローによって起こるデータ損失の
可能性が事実上存在しない。ビットエラーレートはもととなるリンク技術に依存
するものであり、チャネル設定でリソースを厳格に予約するため、切換えは簡単
かつ高速になる。
【００１２】 ＤＴＭトポロジはリングとして構築することができ、これは二重バス構造に比
べてハードウエア要求を５０％低減するという利点を有するものである。ＤＴＭ
トポロジは１本の光ファイバのみを用いることによってすべてのノードがリング
トポロジ上で相互に通信することができ、これはすべてのノードが相互に通信で
きるようにするために少なくとも２本の逆方向のファイバを常時必要とするバス
構造とは対照的でなものある。これに加えて、ＤＴＭトポロジではバス構造にお
ける各ノード上の負荷が不均等に分布しうる。
【００１３】 特に本発明は、逆のファイバ方向を有する２つのリングトポロジを具える動的
同期転送モードネットワークである。第１の動的同期転送モードリングトポロジ
は、フレームを受信及び送信する複数のノードを有するものである。時間スロッ
トがこれらのノードに動的に割り当てられ、第１リングトポロジは第１ファイバ
方向のみにフレームを送信すべく適応されている。また第２の動的同期転送モー
ドリングトポロジも、複数のノードを第１リングトポロジと共有するものである
。第２リングトポロジは第１ファイバ方向とは逆の第２ファイバ方向のみにフレ
ームを送信するものである。また第１及び第２リングトポロジの各々は、これら
のノードによって送信されたフレームを記憶するための拡張可能なバッファセグ
メントを有する拡張ノードを具えることができる。
【００１４】 発明を実施するための好適な形態 図１及び図２に示すように、本発明は第１リングトポロジ１２及び第２リング
トポロジ１４を有する動的同期転送モード（ＤＴＭ）リングトポロジシステム１
０である。リングトポロジ１２、１４の総容量は、複数の１２５マイクロ秒のサ
イクルに分割することができ、このサイクルはさらに複数の６４ビットのスロッ
トに分割することができる。
【００１５】 ＤＴＭリングトポロジ１２、１４の１つの特徴は、このサイクル時間及びスロ
ット長が、ＤＴＭリングトポロジ１２、１４を通して一定であることが好ましい
ということである。ＤＴＭリングトポロジ１２、１４は、接続されているすべて
のノードによって共用できるような容量を有する光ファイバ媒体１３、１５のよ
うな、多数のアクセスがある一方向媒体用に設計されている。これらのスロット
は要求に応じて、これらのノード間で動的に割り当てられる。
【００１６】 第１リングトポロジ１２は、図１に矢印Ｄ１で示す反時計回りのような第１回
転方向にデータを転送すべく適応され、第２リングトポロジ１４は、図１に矢印
Ｄ２で示す時計回りのような第２回転方向にデータを転送すべく適応されている
。第１ファイバ方向が第２ファイバ方向と異なる限り、第１回転方向を時計回り
、第２回転方向を反時計回りとしてもよいことは明らかである。第１及び第２リ
ングトポロジ１２、１４が共に、１２５マイクロ秒サイクルの整数倍の有効長を
有することが好ましい。以下に詳述するように、これらのリングトポロジの実際
長が１２５マイクロ秒の整数倍でなくても、このリングトポロジの有効長を拡張
ノードで調整することができる。
【００１７】 リングトポロジ１２の物理的な長さが前記サイクル時間の整数倍でなくても、
第１リングトポロジ１２は、このリングトポロジの有効長を精密に調整するため
に用いることができる拡張ノード１６を具えることができる。拡張ノード１６は
、時間スロットから成る入りサイクルまたは入りフレームを記憶するためのＦＩ
ＦＯ（先入れ先出し）待ち行列１８のような拡張可能なバッファを具えることが
できる。待ち行列１８は、新たなサイクルの送信時における待ち行列１８内のい
ずれの入りサイクルの利用可能性とも無関係に、拡張ノード１６がサイクルが周
期的に（１２５マイクロ秒毎に）第１リングトポロジ１２内に生成されるように
することによって、このリングトポロジを時間的に拡張して、拡張ノード１６の
利用を最適化するのに適切な時間分だけ、入りサイクルを待ち行列１８内に記憶
することができる。
【００１８】 第１リングトポロジ１２は複数のノード６０〜７０を有し、これらのうち少な
くとも１つを拡張ノード１６として選択することが好ましい。拡張ノード１６を
選択する方法は、所定番号が最大または最小のノードを選択するというような適
切な選択方法に従って実行することができる。
【００１９】 同様に第２リングトポロジ１４は、第２リングトポロジの有効長を精密に調整
するために用いることができる拡張ノード２２を具えることが好ましい。拡張ノ
ード２２は、拡張可能なＦＩＦＯ待ち行列２４を具えて、拡張ノード２２の利用
を最適化し、かつ拡張ノード２２内で入りサイクルまたは入りフレームを適切に
同期させることができる。第２リングトポロジ１４は第１リングトポロジ１２と
ノードを共用するが、第２リングトポロジ１４のファイバ方向は第１リングトポ
ロジ１２のファイバ方向とは逆である。
【００２０】 図３に、整数個の時間スロットとして規定することができ、約１２５マイクロ
秒に相当する完全時間サイクル５０の詳細を示す。サイクル５０は、フレーム５
２と複数のギャップスロット５４とに分割することができる。フレーム５２はペ
イロード（有効データ）を搬送するためのデータスロットと、制御及び管理メッ
セージを搬送するための制御スロットとを含むように用いることができる。リン
グトポロジ１０内の各ノードが１２５マイクロ秒に完全に同期することができず
、かつギャップスロット５４はノード間のあらゆる変動を調整するために用いる
ことができるので、各サイクル５０にギャップスロット５４を含める必要がある
。ギャップスロット５４は決してペイロードを搬送することなく、調整メカニズ
ムとしてのみ用いられることが好ましい。ギャップスロットの数を増減調整して
、平均サイクル時間が１２５マイクロ秒に非常に近くなるようにすることができ
る。
【００２１】 また好適な実施例では、フレーム５２は、このフレームの先頭に配置され、新
たなサイクルの開始を規定する開始スロット５６を含むこともできる。このよう
にしてフレーム５２が、サイクル５０内のスロットの総数よりやや少ない固定数
のスロットから成るようになる 。
【００２２】 一般的に、本発明のＤＴＭリングトポロジ１２、１４によって提供されるサー
ビスは、複数のチャネルにもとづくことが好ましい。チャネルは、送信機及び任
意数の受信機を有する一組の時間スロットとして規定することができる。これに
より、チャネルの容量によって決まる速度でデータが受信機に到着することが保
証されることになる。物理的に共用される媒体上のチャネルは、時分割多重（Ｔ
ＤＭ）の図で表わすことができる（図２参照）。共用媒体の総容量は、１２５マ
イクロ秒の長さを有する複数のサイクル２６に分割することができ、このサイク
ルはさらに６４ビットスロット２８に分割することができる。他のサイクル長及
びスロット長を用いることができることは明らかである。伝送媒体は光ファイバ
に加えて、同軸ケーブルまたは他の大容量の媒体とすることができる。本明細書
では、伝送媒体を光ファイバとして記述する。
【００２３】 時間スロットはデータスロット３０と制御スロット３２とに分けられることが
好ましい。以下で詳細に述べるように、各ノード６０〜７０は、このノードに関
連する少なくとも１つの制御スロット３２へのアクセス権を有し、この制御スロ
ットはネットワーク内の他のノードに制御情報を送ることができる。例えば制御
メッセージはユーザからの要求があり、かつ他のノードからの制御メッセージに
応答して送るか、あるいは管理目的で複数の制御メッセージを同時に送ることが
できる。制御スロット３２が総容量のごく一部分を構成し、大部分のスロットは
ペイロード情報を搬送するデータスロット３０とすることができることが好まし
い。
【００２４】 リングトポロジ１２、１４内の、すべての接続されたノード６０〜７０、及び
拡張ノード１６、２２は、利用可能なすべてのデータスロットを共用するもので
ある。ＤＴＭの概念の重要な特徴は、図２に示すような時分割多重法である。サ
イクル内の特定スロットの組の位置は、どのノードがこの特定スロットの組への
アクセス権を有するかを特定するために用いることができる。換言すれば、デー
タスロットは常に、特定時刻にちょうど１つのノードによって所有され、特定時
刻のデータスロットの所有者のみが、このデータスロットを特定のセグメントに
情報を送るために用いることができる。スロット再利用を行う場合には、同じス
ロットを２人以上のユーザが同時に使用することができるが、これらのスロット
はリングトポロジ１２、１４の異なるセグメントにある。
【００２５】 しかし、他のノードが要求を満足させるためにより多くのスロットを必要とす
る場合に、例えばデータスロットまたは一組のデータスロットを他のノードに動
的に割り当てることによって、あるノードがリングトポロジ内の他のノードにリ
ソースを動的に割り当てることができる。このようにデータスロットの所有権は
変化しうるものであり、かつノードどうしが制御スロット３２を通して交渉する
ものである。各ネットワークノードにおいて、データスロットへのアクセス権を
制御し、かつネットワーク始動及びエラー回復のようなネットワーク管理動作を
行うノードコントローラを設けることができる。ノードコントローラの主な仕事
は、ユーザからの要求によってチャネルを確立及び終了すること、及びユーザの
要求に応じてネットワークリソースを管理することである。制御スロットは専ら
ノードコントローラ間のメッセージ用に用いられることが好ましい。前述のよう
に、各ノードコントローラは各サイクル内の少なくとも１つの制御スロットへの
アクセス権を有し、このスロットはこのノードコントローラが制御メッセージを
下流のノードに伝えるために用いられる。制御スロットへの書き込みアクセス権
が排他的であるので、ノードコントローラは他のノード及びネットワーク負荷に
かかわらず、常にそのコントロールスロットへのアクセス権を有する。あるノー
ドが用いる制御スロットの数は、ネットワーク動作中に変化しうるものである。
【００２６】 前述のように、サイクル内の大部分のスロットがデータスロットである。デー
タスロットへのアクセス権は、リングトポロジ内のノードに接続しているユーザ
の要求に依存して時間と共に変化しうる。スロットへの書き込みアクセス権は、
スロットトークン（またはトークンと略す）によって制御することができる。ノ
ードコントローラがスロットに対応するトークンを所有する場合にのみ、このノ
ードコントローラがこのスロット内にデータを書き込むことができる。トークン
プロトコルは競合なくスロットにアクセスすることを保証するものであり、これ
は２つ以上のノードが特定セグメント用の同じスロット内にデータを書き込むこ
とを意味する。
【００２７】 ネットワーク内のノード間で利用可能な自由トークンのプール（蓄積）につい
ての情報を分配するために、状態メッセージを用いることができる。このように
して各ノードが、このノードが有する自由トークンの数についての状態情報を定
期的に広報することができる。他のノードはこの情報をこれらのノードの状態表
に記憶することができる。より大きな容量が必要なノードは、このノードの状態
表を調べて、どのノードからさらにスロットを要求すべきかを決定する。広報状
態情報はトークン情報の現在状態の概要を提供するものであり、もはや譲与でき
るトークンを有しないノードにトークン要求が送られた場合には、トークン要求
を拒絶できるようにする。
【００２８】 本発明のＤＴＭシステムは、どのノードがこのネットワーク内で用いられる割
り当てシステムに従ってスロットを割り当てたかに依存して、データスロットへ
の多重アクセスができるようにする。このようにして、サイクル内でのスロット
の位置を用いて、どのノードがこれらのデータスロットを使おうとしているかを
特定することができ、メッセージにヘッダを含める必要がなくなる。
【００２９】 ＤＴＭプロトコルに従えば、リングトポロジ１２、１４内の拡張ノード１６、
２２及びノード６０〜７０が、拡張ノード１６、２２を含む、前のノードによっ
て送信されたか、あるいは前のノードから受信したフレームのスロットを読み込
むと、これらのノードはこれらのスロットの情報をコピーして、この情報を特定
ノードのローカルユーザに送り、同じ情報をリングトポロジ１２，１４内の次の
ノードに送信することができる。またスロット再利用法を用いる場合には、ノー
ド６０〜７０がこれらのスロットの情報を読み込んでコピーし、コピーした情報
をローカルユーザに送り、そして次のノードにフレームを転送する前に、この情
報を変更するか、あるいは新たな情報をスロット内に書き込むことができる。も
ちろんこれらのノードは、特定ノードの情報を読み込むこともコピーすることも
できない。
【００３０】 前述のように本発明の１つの重要な特徴は、リングトポロジシステム１０全体
の同期を維持するために、サイクル時間を一定にすることが好ましいということ
である。これに加えて、各サイクルが一定数のスロットを有するが、あらゆるサ
イクル内の各スロットは、いかなる情報を含むことも、情報を含まないこともで
きる。なお、光ファイバ１３、１５内の１秒当たりのビットレートを増加して、
これによりネットワークのリングトポロジ１２、１４の同期を失うことなく、１
サイクル当たりのスロット数を増加させることができるということも重要である
。またリングトポロジシステム１０を、異なる速度で運用され、サイクル時間及
びスロット長が一定の場合に同期が維持される他のネットワークに接続すること
までも可能である。
【００３１】 スロット再利用法を用いる場合には、単一スロットをリングトポロジ上で多数
回用いることができる。スロット再利用は、分離したセグメントにまたがる同一
スロット内のものを同時に送信することを可能にするものである。スロット再利
用は、リングトポロジ１２、１４における共用リンクをより良好に利用する一般
的な方法として記述することができる。
【００３２】 ＤＴＭにおけるスロット再利用ができるようにするために、ブロックトークン
フォーマットを拡張して、このフォーマットで表現されるセグメントを記述する
パラメータを含ませることができる。またトークン管理プロトコルを変更して、
スロット番号の次元並びにセグメントの次元での競合を回避することもできる。
【００３３】 第１ＤＴＭリングトポロジ１２が第２リングトポロジ１４のファイバ方向と逆
のファイバ方向を有するということは、リングトポロジシステム１０の容量を向
上することである。このシステムの容量は、使用する特定の光ファイバの１秒当
たりのビットレートに部分的に依存するものである。例えば１秒当たりのビット
レートを１秒当たり１０億ビットのような固定値にすることができる。もちろん
１秒当たりのビットレートをこれより高い値または低い値にすることができる。
光ファイバのビットレートがより高いほど、１２５マイクロ秒当たりのスロット
数がより多くなる。以下に詳細に説明するように、リングトポロジ１２、１４内
のスロットを、これらのリングトポロジ内のあるセグメントで再利用することに
よって、リングトポロジシステム１０実際のスループット（速度性能）を、光フ
ァイバ１３、１５のビットレートより高くすることができる。換言すれば、異な
るユーザが同じスロットをリングトポロジ内の異なるセグメントで使用して、あ
るスロットを２回以上使用することができる。しかし、メッセージまたはチャネ
ルによって要求されるスロット数が１サイクル内のスロット数を超える場合には
、１サイクル当たりのスロット数は、フレームを送るのにスロットが使用される
回数を増加させるだけではない。
【００３４】 リングトポロジ１２、１４が共に同じファイバ方向を有するものとすれば、シ
ステム１０の総容量はリングトポロジ１４のビットレートにリングトポロジ１２
のビットレートを加えた値になり、即ち総ビットレートは、これらのリングトポ
ロジの一方のみのビットレートの２倍になる。
【００３５】 リングトポロジ１２、１４に、互いに逆のファイバ方向を設けることによって
、フレームがソースノードからデスティネーションノードまで進まなければなら
ない平均距離が、一重のリングトポロジ１２の平均距離の半分に低減される。一
重リングトポロジまたはファイバ方向が同じ二重リングトポロジにおける平均移
動距離はリング一周の半分であるが、逆のファイバ方向を有する二重リングトポ
ロジにおける平均移動距離は、リング一周の４分の１に過ぎない。平均距離を低
減することによって、逆のファイバ方向を有する二重リングの総容量は、両リン
グが同じファイバ方向を有する二重リングの総容量の２倍になる。
【００３６】 このようにして、どのソースノードからどのデスティネーションノードに到達
することもできるので、リングトポロジの容量は二重バストポロジに比べて２倍
になる。これとは対照的に、バストポロジ内のどのソースノードからどのデステ
ィネーションノードにも到達することができるようにするために、バストポロジ
には各方向に１本ずつ少なくとも２本のバスが必要である。同じファイバ方向を
有する二重リングトポロジは、一重リングトポロジに比べて２倍の容量になる。
逆のファイバ方向を有する二重リングトポロジは、同じファイバ方向を有する二
重リングトポロジに比べて２倍の容量になる。従って、逆のファイバ方向を有す
る二重リングトポロジの総容量は通常のバストポロジの８倍になる。
【００３７】 本発明の二重リングトポロジシステム１０においては、各ノードの識別番号を
用いることによって、ソースノードがデスティネーションノードへの最短路を選
択することができる。例えば、図１に示すソースノード６１からデスティネーシ
ョンノード６９への最短路は時計回りＤ2であり、リングトポロジ１４を使用し
てデスティネーションノード６９に到達する前に少なくとも４つのノードを通る
必要がある。前述のように、時計回りまたは反時計回りのいずれかの方向に情報
を伝送することができる。最短路は次のもののうちの最小のものとして計算する
ことができる：a)（デスティネーションノード（６９）の時系列的番号）−（ソ
ースノード（６１）の時系列的番号）、ここでは８となる；ｂ）（ソースノード
（６１）の時系列的番号）＋（リングトポロジ（１２）内のノードの総数）−（
デスティネーションノード（６９）の時系列的番号）、ここでは４となる。４の
方が８より小さいので、最短路であるＤ2方向にメッセージを送ることになる。
【００３８】 前述のように、拡張ノード１２またはリングトポロジ１０内の他のいずれのノ
ードも、チャネル用の一組のデータスロットを各ノードに割り当て、かつチャネ
ル確立制御メッセージを送ることによって、チャネルを確立することができる。
この制御メッセージは単一ノードまたはマルチキャストグループのいずれかに宛
てることができ、そしてチャネルが確立され、どのスロットが使用されているか
を知らせるものである。
【００３９】 通常の回線は往々にして、送信機と受信機との間の１点対１点の接続である。
他方では、ＤＴＭではリングトポロジ内のいくつかのノードが１つのスロットを
読み込むことができるので、ＤＴＭはマルチキャストを本質的にサポートする共
用媒体を使用するものである。
【００４０】 アクセス遅延時間は、要求がノードに到着した時点からデータ転送が開始され
る時点までの間の平均時間である。これはチャネル確立のオーバヘッドの尺度で
あり、スロットを割り当て、チャネル確立メッセージを送信機に送り、そして最
初のデータのスロットを送るのに要する時間を含むものである。マルチホップ（
多重反射）の場合には、送信機はデータの送信を開始する前に、受信機からの、
両リングトポロジ上にチャネルが確立されたことの確認を待機する。シングルホ
ップ（単反射）の場合には、送信機が単独で受信機へのチャネルを確立すること
ができ、従ってスロットが割り当てられ次第、データの送信を開始することがで
きる。
【００４１】 低負荷条件の際には、アクセス遅延時間は主に、ノードが転送要求を処理する
のに要する時間、最初の利用可能な制御スロット（チャネル確立メッセージ用の
）の待ち時間、及び最初のデータスロットの待ち時間から成る。負荷が増加する
と、ノードは他のノードからのスロットを要求しなければならず、遅延時間がよ
り長くなりうる。
【００４２】 チャネル確立用及び帯域幅再割り当て用の制御メッセージは、何組かのトーク
ンをパラメータとして搬送することができる。しかし制御メッセージは６４ビッ
トであることが好ましく、従って少数のパラメータしか有することができない。
このことは、ユーザが広帯域での転送を要求する場合には、チャネルを確立する
ためにいくつかの制御メッセージを送る必要がありうることを意味する。このこ
とは余分なアクセス遅延時間をもたらし、信号化容量を消費するものである。チ
ャネル確立及びトークン再割り当て中に送る必要のある情報量を低減するために
、いくつかのメカニズムが考案されている。トークン管理における第１の最適化
は、ブロックトークンを導入することである。ブロックトークンは単一の制御メ
ッセージで転送することができ、これはトークンのグループを表わすものである
が、トークンの特定の組合わせに対してのみ用いることができる。例えばブロッ
クトークンは、スロット番号、及びグループ内の連続スロット数を与えるオフセ
ットによって表わすことができる。ブロックトークンの最適化は、トークンプー
ルが小片に断片化されていないことを仮定するものである。自由プール内の小さ
いトークンブロックの量が問題となりうるものであり、これは断片化と称される
ものである。
【００４３】 トークンプロトコルは、リングトポロジ上の２つのノードがデータスロットを
決して同時に使用することができないことを保証するものである。このプロトコ
ルは時として旧式的すぎるものである。図４に３つのトークン（Ａ、Ｂ及びＣ）
を３つのチャネル用に予約するやり方の例を示す。ノードがセグメントによって
接続され、チャネルは通常、リング構造上のセグメントのサブセット（ハッチを
付した部分）を使用し、残りの部分（白色部分）は予約されるが未使用のままと
し、従って分与されたリソースを有効に使用していない。より良好な代案は図５
に示す例のように、これらのチャネルが送信機と受信機との間のセグメント上の
容量を予約するのみとすることである。この場合には、リングトポロジ上で単一
のスロットを多数回使用することができる。チャネルＤはチャネルＥと同じスロ
ットを使用するが、これらは異なるセグメント上にある。同様にチャネルＦとチ
ャネルＧとは同じスロットを使用するが、これらは異なるセグメント上にある。
これはスロット再利用と称されるものである。スロット再利用は、リングトポロ
ジ上の分離したセグメントにまたがる同じスロット内のものを同時に送信するこ
とを可能にする。またリングトポロジが環形であるので、セグメント１６からセ
グメント２までのように、終端セグメントから始端セグメントまでのスロットを
予約することも可能である。このことはリング構造の追加的な特徴であり、一重
または二重の直線バストポロジでは不可能なことである。
【００４４】 ＤＴＭトポロジの利用に影響しうる追加的な要因が存在する。第１には、各ノ
ードが制御スロットの形式で信号化容量を割り当てられ、このことは、固定のリ
ンク容量を与えられた多数のノードを有するリング上で、データ転送に利用でき
るスロットがより少なくなることを意味する。第２には、スロットトークンがノ
ード間に再割り当てされている間には、対応するスロットをデータ転送用に使用
することができないので、トークンの再割り当てがオーバヘッドを招来しうると
いうことである。
【００４５】 本発明は好適な実施例について記述しているが、特許請求の範囲に記載した本
発明の範疇を逸脱することなく、いくつかの代案及び変形法を考案しうることは
明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の二重リングトポロジの概略図である。
【図２】 制御時間スロットから分離したデータ時間スロットを有する本発明の
ＤＴＭサイクルの概略図である。
【図３】 フレーム及びギャップスロットを含むＤＴＭサイクルの概略図である
。
【図４】 リングトポロジにおける３つのセパレートチャネルを示す概略図であ
る。
【図５】 本発明のＤＴＭリングトポロジにおける異なるセグメントのスロット
の再利用を示す概略図である。
【手続補正書】特許協力条約第１９条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年７月２０日（１９９９．７．２０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１５】 前記拡張ノードが前記フレームを前記拡張バッファに記憶させ
るステップと、前記フレームを同期させるステップとをさらに具えることを特徴
とする請求項１４に記載のフレーム送信方法。
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１１月２日（２０００．１１．２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ラーズ マルクス ハイデル スウェーデン国 18142 リディンゴ マ ルクス キルクヴェイゲン 38 Ｆターム(参考） 5K047 AA15 BB02 BB13 BB16 CC01

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フレームを受信及び送信する第１ノード、第２ノード及び第３ノ
    ードを有する第１の動的同期転送モードリングトポロジを具え、前記第１リング
    トポロジが、複数の時間スロットに分割可能な時間サイクルの時分割多重を利用
    して、時間スロットの第１組を前記第１ノードに動的に割り当て、時間スロット
    の第２組を前記第２ノードに動的に割り当て、時間スロットの第３組を前記第３
    ノードに動的に割り当て、前記時間スロットの第１組の一部分が前記第２ノード
    に動的に割り当て可能であり、前記第１トポロジが第１ファイバ方向のみにフレ
    ームを送信すべく適応され； さらに、前記第１ノード及び前記第２ノードを前記第１リングトポロジと共有
    する第２の動的同期転送モードリングトポロジを具え、前記第２リングトポロジ
    が、前記第１ファイバ方向とは逆の第２ファイバ方向のみにフレームを送信すべ
    く適応され； かつ前記第３ノードが、前記第１ノード及び前記第２ノードによって送信され
    る入りフレームを記憶する拡張可能なバッファセグメントを有する拡張ノードで
    ある ことを特徴とする情報送信用の動的同期転送モードネットワーク。
  2. 【請求項２】 前記時分割多重が、容量を動的なデータスロットと静的な制御ス
    ロットとに分割可能な時間サイクルに分割するものであり、前記第１ノードが第
    １制御スロットへの排他的な書き込みアクセス権を与えられ、前記第２ノードが
    第２制御スロットへの排他的な書き込みアクセス権を与えられ、前記第３ノード
    が第３制御スロットへの排他的な書き込みアクセス権を与えられていることを特
    徴とする請求項１に記載の動的同期転送モードネットワーク。
  3. 【請求項３】 前記第２の動的同期転送モードリングトポロジがさらに、前記第
    １ノード及び前記第２ノードによって送信された入りフレームを記憶する拡張可
    能なバッファセグメントを有する拡張ノードである第４ノードを具えることを特
    徴とする請求項１に記載の動的同期転送モードネットワーク。
  4. 【請求項４】 前記バッファセグメントがＦＩＦＯ待ち行列であることを特徴と
    する請求項３に記載の動的同期転送モードネットワーク。
  5. 【請求項５】 前記第１ノード及び前記第２ノードを、前記第１リングトポロジ
    及び前記第２リングトポロジの両方に接続して、前記第１ノード及び前記第２ノ
    ードが、前記第１リングトポロジ上及び前記第２リングトポロジ上の両方でフレ
    ームを受信及び送信することができるようにしたことを特徴とする請求項１に記
    載の動的同期転送モードネットワーク。
  6. 【請求項６】 前記第１リングトポロジ及び前記第２リングトポロジが組合わせ
    のスループットを有し、かつ前記第１リングトポロジが第１のスループットを有
    し、前記組合わせのスループットが前記第１のスループットの４倍であることを
    特徴とする請求項１に記載の動的同期転送モードネットワーク。
  7. 【請求項７】 第１ノード、第２ノード及び第３ノードを有し、かつ複数の時間
    スロットに分割可能な時間サイクルから成る時分割多重容量を有し、第１ファイ
    バ方向のみにフレームを送信する第１動的同期転送モードリングトポロジを用意
    するステップと； 前記第１ノード、前記第２ノード及び前記第３ノードを前記第１リングトポロ
    ジと共用し、かつ前記第１方向とは逆の第２方向のみにフレームを送信する第２
    動的同期転送モードリングトポロジを用意するステップと； 時間スロットの第１組を前記第１ノードに動的に割り当てるステップと； 時間スロットの第２組を前記第２ノードに動的に割り当てるステップと； 前記第２ノードが、前記第１ノードからの前記時間スロットの第１組の一部分
    を要求するステップと； 前記第１ノードが、前記時間スロットの第１組の一部分を前記第２ノードに割
    り当てるステップと； 前記第２組の時間スロットと前記時間スロットの第１組の前記割り当てた一部
    分とでチャネルを形成するステップと； 前記第２ノードから前記第１ノードまでの最短路を決定するステップと； 前記最短路が前記第１方向である場合には、前記フレームを前記第２ノードか
    ら前記第１ノードまで、前記第１リングトポロジ上の前記第１方向に送信し； 前記最短路が前記第２方向である場合には、前記フレームを前記第２ノードか
    ら前記第１ノードまで、前記第２リングトポロジ上の前記第２方向に送信するス
    テップと を具えることを特徴とする二重動的同期転送モードリングトポロジにおけるフレ
    ーム送信方法。
  8. 【請求項８】 前記時間スロットの第１組の一部分を割り当てるステップがさら
    に、前記時間スロットの第１組の一部分へのアクセス権を前記第２ノードに与え
    るステップを具えることを特徴とする請求項７に記載のフレーム送信方法。
  9. 【請求項９】 前記時間サイクルを動的な時間スロットと静的な制御スロットと
    に分割するステップと、第１制御スロットを前記第１ノードに割り当て、第２制
    御スロットを前記第２ノードに割り当てるステップとをさらに具えることを特徴
    とする請求項７に記載のフレーム送信方法。
  10. 【請求項１０】 前記第２制御スロット内の制御メッセージを、前記第２ノード
    から前記第１ノードに送るステップをさらに具えることを特徴とする請求項７に
    記載のフレーム送信方法。
  11. 【請求項１１】 前記フレームを前記第１方向に送信するステップがさらに、前
    記時間スロットの第２組及び前記時間スロットの第１組の一部分のどのスロット
    を前記フレームを搬送するチャネル用に割り当てるかを、前記第１ノードに伝え
    る制御メッセージを前記第１ノードに送信するステップを具えることを特徴とす
    る請求項７に記載のフレーム送信方法。
  12. 【請求項１２】 複数のノードを有し、かつ各々が多数の時間スロットに分割可
    能な容量を有する第１及び第２リングトポロジを用意するステップを具え、前記
    第１リングトポロジがソースノードを有し、前記第２リングトポロジがデスティ
    ネーションノードを有し、前記第１リングトポロジが第１方向のみにフレームを
    送信すべく適応され、前記第２リングトポロジが前記第１方向とは逆の第２方向
    のみにフレームを送信すべく適応され； さらに、前記第１リングトポロジの前記第１方向における、前記ソースノード
    から前記デスティネーションノードまでの第１ノード数を特定するステップと； 前記第２リングトポロジの前記第２方向における、前記ソースノードから前記
    デスティネーションノードまでの第２ノード数を特定するステップと； 前記第２ノード数が前記第１ノード数より大きい場合には、フレームを前記ソ
    ースノードから前記デスティネーションノードまで前記第１方向に送信し； 前記第１ノード数が前記第２ノード数より大きい場合には、フレームを前記ソ
    ースノードから前記デスティネーションノードまで前記第２方向に送信するステ
    ップと を具えることを特徴とする二重動的同期転送モードリングトポロジにおけるフレ
    ーム送信方法。
  13. 【請求項１３】 拡張バッファを有する拡張ノードを前記第１リングトポロジに
    用意するステップをさらに具えることを特徴とする請求項１２に記載のフレーム
    送信方法。
  14. 【請求項１４】 前記拡張ノードが前記フレームを受信して、前記フレームを、
    前記拡張ノードの下流にあるノードに転送するステップをさらに具えることを特
    徴とする請求項１３に記載のフレーム送信方法。
  15. 【請求項１５】 前記拡張ノードが前記フレームを前記拡張バッファに記憶させ
    るステップと、前記フレームを同期させるステップとをさらに具えることを特徴
    とする請求項１４に記載のフレーム送信方法。
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