JP2004534448A - 信号ルートセレクタ及び信号ルーティング方法 - Google Patents

Abstract

複数の別々のルートの１つを経てソース(1)と行先(2,5,6)との間に信号をルーティングするための信号ルートセレクタ(14)が開示される。この信号ルートセレクタ(14)は、ソースと行先との間の送信が選択されたルートにおいて成功したか又は失敗したかを決定する応答モニタ(17)と、ルートに対する成功及び失敗の記録を維持し、送信がいずれかのルートにおいて成功となる確率を決定するための手段(18)と、別々のルートに対する成功の確率に基づいて送信のためのルートを選択するルート選択手段(15,16)とを備えている。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号ソースと信号行先との間で複数の別々のルートの１つに沿って信号をルーティングするための信号ルートセレクタ及び方法に係る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
本発明は、システムをフォールトトレラントとするために信号ソースと信号行先との間の相互接続ネットワークを複製する送信システムに特に適している。
【０００３】
本発明によれば、ソースと行先との間に信号をルーティングするための信号ルートセレクタであって、ソースと行先との間に複数の別々のルートがあるような信号ルートセレクタにおいて、ソースと行先との間の送信が成功したか又は失敗したかを決定する手段と、ルートに対する成功及び失敗の記録を維持する手段と、ルートに対する成功及び失敗の記録に基づいて送信のためのルートを選択する手段とを備えたことを特徴とする信号ルートセレクタが提供される。
【０００４】
好ましくは、信号ルートセレクタは、動作中に、ルートに対する成功及び失敗の記録に基づいて送信成功の確率値をルートに与え、そしてその与えられた確率値に基づいてルートを選択する。
好ましくは、信号ルートセレクタは、動作中に、繰り返された成功に対する第１限界値と、繰り返された失敗に対する第２限界値との間の範囲の確率値を与える。
【０００５】
好ましくは、信号ルートセレクタは、動作中に、ルートの使用についての選択された比に対し全てのルートにおける繰り返された成功に対する限界値間の実質的に中間に存在する通常値を含む確率値を与える。
１つの構成において、信号ルートセレクタは、動作中に、ルートの使用の比をルートの等しい使用として選択する。
好ましくは、信号ルートセレクタは、成功及び失敗から導出された変数の値の範囲に対して上記通常値が同じに保たれるように動作する。
【０００６】
好ましくは、信号ルートセレクタは、限界値が与えられたルートが、その与えられた確率値に基づいて時々選択されるように動作する。
好ましくは、信号ルートセレクタは、送信のためのルートの選択が、次式に基づき成功の確率ｆ（ｓ）を与えた後に行われるように動作し、
ｆ（ｓ）＝１−２^-s ｓ＝１、２・・ｎの場合
ｆ（ｓ）＝１／２ ｓ＝０の場合
ｆ（ｓ）＝２^s ｓ＝−１、−２・・−ｎの場合
これは、不連続であり、
但し、ｓは、変数で、常に整数であり、且つ送信試みの成功及び失敗から次のように導出され、即ち
第１送信ネットワークを使用する試みが成功した場合には、ｓ＜０であれば、ｓ＝ｓ＋１とし、
別の送信ネットワークを使用する試みが成功した場合には、ｓ＞０であれば、ｓ＝ｓ−１とし、
第１送信ネットワークを使用する試みが失敗した場合には、｜ｓ｜＜ａｓｌｉｍｉｔ１であれば、ｓ＝ｓ−１とし、
別の送信ネットワークを使用する試みが失敗した場合には、｜ｓ｜＜ａｓｌｉｍｉｔ２であれば、ｓ＝ｓ＋１とする。
【０００７】
本発明の第２の特徴によれば、ソースと行先との間の複数の別々のルートの１つに沿って信号をルーティングする方法であって、ソースと行先との間の送信が成功したか又は失敗したかを決定し、ルートに対する成功及び失敗の記録を維持し、そしてルートに対する成功及び失敗の記録に基づいて送信のためのルートを選択するという段階を備えたことを特徴とする方法が提供される。
【０００８】
好ましくは、上記方法は、更に、ルートに対する成功及び失敗の記録に基づいて送信成功の確率値をルートに与え、そしてその与えられた確率値に基づいてルートを選択する段階を含む。
好ましくは、上記確率値は、繰り返された成功に対する第１限界値と、繰り返された失敗に対する第２限界値との間の範囲である。
好ましくは、上記確率値は、ルートの使用についての選択された比に対し全てのルートにおける繰り返された成功に対する限界値間の実質的に中間に存在する通常値を含む。
【０００９】
一実施形態において、上記ルートの使用の選択された比は、ルートの等しい使用である。
好ましくは、成功及び失敗から導出された変数の値の範囲に対して上記通常値が同じに保たれる。
好ましくは、限界値が与えられたルートは、その与えられた確率値に基づいて時々選択される。
【００１０】
好ましくは、上記方法は、送信のためのルートの選択を、次式に基づき成功の確率ｆ（ｓ）を与えた後に行い、
ｆ（ｓ）＝１−２^-s ｓ＝１、２・・ｎの場合
ｆ（ｓ）＝１／２ ｓ＝０の場合
ｆ（ｓ）＝２^s ｓ＝−１、−２・・−ｎの場合
これは、不連続であり、
但し、ｓは、変数で、常に整数であり、且つ送信試みの成功及び失敗から次のように導出され、即ち
第１送信ネットワークを使用する試みが成功した場合には、ｓ＜０であれば、ｓ＝ｓ＋１とし、
別の送信ネットワークを使用する試みが成功した場合には、ｓ＞０であれば、ｓ＝ｓ−１とし、
第１送信ネットワークを使用する試みが失敗した場合には、｜ｓ｜＜ａｓｌｉｍｉｔ１であれば、ｓ＝ｓ−１とし、
別の送信ネットワークを使用する試みが失敗した場合には、｜ｓ｜＜ａｓｌｉｍｉｔ２であれば、ｓ＝ｓ＋１とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明によるルートセレクタ及び信号ルーティング方法を一例として説明する。
図１には、第１接続ネットワーク３及び第２の別の接続ネットワーク４により信号行先２に接続された信号ソース１が示されている。
【００１２】
この信号ソース１は、送信ユニット１１を備え、これは、第１ブリッジ回路１２及び第２ブリッジ回路１３に接続される。信号行先２は、第１受信ユニット２１を備え、これは、第３ブリッジ回路２２及び第４ブリッジ回路２３に接続される。第１ブリッジ回路１２は、第１接続ネットワーク３により第３ブリッジ回路２２に接続され、そして第２ブリッジ回路１３は、第２接続ネットワーク４により第４ブリッジ回路２３に接続される。接続ネットワーク３及び４は、ソースと行先との間に両方向通信を与える。従って、ソース１も各受信ユニットを備え、そして信号行先２も各送信ユニットを備えている。本発明の説明を容易にするために、ソースから行先への１つの通信方向に必要なコンポーネントのみを図示して説明する。
【００１３】
ルートセレクタ１４は、信号ソース１の送信ユニット１１に含まれ、そしてソースと行先との間で別々の接続ネットワーク（以下「ルート」と称する）を経ての信号のルーティングを制御するように動作できる。図２は、本発明による信号ルートセレクタ１４の回路図である。この信号ルーター１４は、送信ユニットからの信号を選択されたルートへ選択的にルーティングするように動作できるセレクタ１５と、このセレクタ１５の動作を制御するための制御ユニット１６と、行先によりソースへ送信される応答を監視するための応答モニタ１７と、メモリ１８とを備えている。応答モニタ１７は、制御ユニット１６に接続され、そして選択されたルートを経ての送信が受信ユニットにより首尾良く受信されたかどうかのデータを制御ユニットに供給するように動作できる。メモリ１８は、別々のルートの各々に対する成功及び失敗の数の記録を維持するように動作できる。図２では、信号ルートセレクタ１４は、送信ユニットとは個別のものとして示されているが、実際には、ルートセレクタは、送信ユニット内のアルゴリズムとして実施することもできる。応答モニタ１７は、ＩＥＥＥ１３９４ネットワークやイーサネットネットワーク内に存在する所有権のある通信プロトコル又はＴＣＰプロトコルを使用して応答を便利に監視する。
【００１４】
図１を再び参照すると、動作中に、信号ソース１の送信ユニット１１は、第１ブリッジ回路１２、第１接続ネットワーク３及び第３ブリッジ回路２２を経て信号行先２の第１受信ユニット２１へ信号を送信し、そして信号が第１受信ユニット２１に到着すれば、その第１受信ユニット２１から同じ信号ルートにより応答を受信する。或いは又、信号ソース１の第１送信ユニット１１は、第２ブリッジ回路１３、第２接続ネットワーク４及び第４ブリッジ回路２３を経て信号行先２の第１受信ユニット２１へ信号を送信し、そして信号が第１受信ユニット２１に到着すれば、応答モニタ１７により検出される同じ信号ルートにより応答を受信する。信号に対する応答を受信するために特定の周期が許されており、この特定の周期内に応答が生じないと、応答モニタにより、使用信号ルートの欠陥として注目される。
【００１５】
ルートセレクタ１４の制御回路１６は、信号ソース１と信号行先２との間の信号送信に使用するために第１接続ネットワーク３又は第２接続ネットワーク４のいずれかを選択する。この選択は、特定のルート（ネットワーク接続）を経て信号を送信する以前の成功した試みの記録に基づいて行われ、これは、応答モニタ１７を使用して決定されてメモリ１８に記憶されたものである。
【００１６】
ルートセレクタ１４、特に、制御ユニット１６は、第１ブリッジ回路１２、第１接続ネットワーク３及び第３ブリッジ回路２２によるルートの選択の確率が、次のように定義された不連続関数ｆ（ｓ）として表わされるように動作し、
ｆ（ｓ）＝１−２^-s ｓ＝１、２・・ｎの場合
ｆ（ｓ）＝１／２ ｓ＝０の場合
ｆ（ｓ）＝２^s ｓ＝−１、−２・・−ｎの場合
但し、ｓは、常に整数である。
【００１７】
図５においては、不連続領域ＡＢ、ＢＣ及びＣＤを含み、両限界が含まれたｓ＝−４からｓ＝５の範囲に対して関数ｆ（ｓ）が示されている。
図５から明らかなように、ｆ（ｓ）の値は、ｓの値が１、０及び−１の範囲にある場合に１／２であり、そしてｆ（ｓ）は、大きな正のｓに対する第１の漸近限界（ａｓｌｉｍｉｔ１）値‘１’と、大きな負のｓに対する第２の漸近限界（ａｓｌｉｍｉｔ２）値‘０’とを有する。
【００１８】
動作中に、送信ネットワーク３を経ての送信の各試みに続いて、第１の送信ネットワーク３を経てルーティングされる次の送信の確率が、試みが成功であったかどうかに基づいて調整される。送信ネットワーク３を経ての送信の試みが失敗したときには、第２の送信ネットワーク４を使用する試みがなされる。ｓの既存値は、結果に基づいて次のように変更される。
送信ネットワーク３を使用する試みが成功した場合に、ｓ＜０であれば、ｓ＝ｓ＋１とし、
送信ネットワーク４を使用する試みが成功した場合に、ｓ＞０であれば、ｓ＝ｓ−１とし、
送信ネットワーク３を使用する試みが失敗した場合には、｜ｓ｜＜ａｓｌｉｍｉｔ１であれば、ｓ＝ｓ−１とし、
送信ネットワーク４を使用する試みが失敗した場合には、｜ｓ｜＜ａｓｌｉｍｉｔ２であれば、ｓ＝ｓ＋１とする。
【００１９】
送信ネットワーク３（図１）を使用する試みが成功であると、ｆ（ｓ）＝１／２においてｓの値が領域ＢＣ（図５）に存在するときに確率値がｓの正の方向に移動し、そして送信ネットワーク３（図１）で失敗した後に送信ネットワーク４（図１）を使用する試みが成功すると、ｆ（ｓ）＝１／２においてｓの値が領域ＢＣ（図５）に存在するときに確率値がｓの負の方向に移動する。１／２＜ｆ（ｓ）＜１においてｓの値が領域ＣＤ（図５）にあるときに送信ネットワーク３（図１）を使用する試みが失敗であると、確率値がｓの負の方向に移動し、従って、ｆ（ｓ）の値を減少させる。０＜ｆ（ｓ）＜１／２においてｓの値が領域ＡＢ（図５）にあるときに送信ネットワーク４（図１）を使用する試みが失敗であると、確率値がｓの正の方向に移動し、従って、ｆ（ｓ）の値を増加させる。
【００２０】
図１及び５において、応答モニタ１７は、送信された信号に対する応答を監視し、そして応答が得られないことを検出する。応答が得られないと、そのたびに、制御ユニット１６は、選択優先順を別の接続ネットワークに向けて移動させ、別のネットワークに対して送信の試みがなされる。試みが成功するたびに、優先順が中性（ｓ＝０）位置に向って移動して戻される。この移動には限度があり、そして接続ネットワークの欠陥が長時間持続しても、その欠陥のある接続ネットワークにおいて少数回の試みが依然行われる。従って、この構成は、信号ソース１が、ルートセレクタ１４の作用のもとで、欠陥のあるネットワークの回復に自律的に応答し、そして多数の欠陥が存在してもネットワークに対してバランスの取れた需要を維持することができる。
【００２１】
第１接続ネットワーク３及び第２接続ネットワーク４の両方が動作するときには、２つの接続ネットワークは、信号ソース１と信号行先２との間の信号の送信においてほぼ等しい数の試みを受け取り、そして各ネットワークがそれによりなされる全ての需要を満足する限りその状態が持続する。
【００２２】
図３を参照すれば、図１の信号ソース１が接続ネットワーク３及び４により別の信号行先５に接続されて示されており、信号行先５は、第５ブリッジ回路５２、第６ブリッジ回路５３、及び受信ユニット５４、５５を備えている。
図３に示すように、受信ユニット５４が欠陥であり（これはＸ印で示す）、その結果、信号ソース１内の応答モニタ１７は、欠陥のある受信ユニット５４が所要の行先であるときに接続ネットワーク３及び４の両方における試みが失敗であることを記録する。
【００２３】
図５に示す確率関数を適用すると、ｓの値は、主として、−１と０との間又は０と１との間で移動し、その移動の間に、ｆ（ｓ）の値は実質的に１／２に留まり、接続ネットワーク３及び４がほぼバランスした状態で使用される。
図４を参照すると、図１の信号ソース１は、分岐式の接続ネットワーク７及び８により、図１の信号行先２と、第２の信号行先６とに接続され、この信号行先６は、第７ブリッジ回路６２、第８ブリッジ回路６３及び各受信ユニット６１を備えている。
【００２４】
分岐式接続ネットワーク７は、信号ソース１の第１ブリッジ回路１２を、信号行先２の第３ブリッジ回路２２及び第２信号行先６の第７ブリッジ回路６２に接続する。接続ネットワーク８は、信号ソース１の第２ブリッジ回路１３を、信号行先２の第４ブリッジ回路２３及び第２信号行先６の第８ブリッジ回路６３に接続する。図４に示すように、接続ネットワーク７は、第１ブリッジ回路１２と第３ブリッジ回路２２との間に欠陥（Ｘ印で示す）を有し、一方、接続ネットワーク８は、第２ブリッジ回路１３と第８ブリッジ回路６３との間に欠陥（Ｘ印で示す）を有する。
【００２５】
送信ユニット１１が第１受信ユニット２１へ１０ミリ秒ごとに送信を試みそして第４受信ユニット６１へ１秒ごとに送信を試み、実質的に全ての試みが成功する状態においては、第４受信ユニット６１への送信の試みと試みとの間に、関数ｆ（ｓ）の値は、信号ソース１の第２ブリッジ回路１３のために図５の領域ＣＤへと移動する。やがて、第４受信ユニット６１へ送信する次の試みがなされたときには、確率的に、信号ソース１の第２ブリッジ回路１３がｆ（ｓ）の既存の値に基づいて最初に選択される。最初の試みは、第２ブリッジ回路１３と第８ブリッジ回路６３との間に欠陥の接続ネットワーク８が存在するために失敗に終わる。この失敗に続いて、第１ブリッジ回路１２及び接続ネットワーク７を使用する試みがなされ、成功となる。
【００２６】
図４に示す状態において、図示された接続ネットワーク欠陥にも拘らず、信号ソース１が信号行先２の受信ユニット２１及び第２信号行先６の受信ユニット６１の両方に送信を試みる場合に、信号ソース１の性能は、ルートセレクタ１４の作用のもとで、信号行先においてより頻繁にアクセスされるユニットに有利なものとなる。全体的な効果として、スループットは、現在状態に適応するように最適化される。
【００２７】
信号ソース１に含まれたルートセレクタ１４は、次の結果を与える。
− 一対の別々の接続ネットワークのいずれかの接続ネットワークの静寂な（非検出の）欠陥に対して保護する。
− ２つの別々の接続ネットワークのいずれかに欠陥があってもスループットを維持する。
− 欠陥のある接続ネットワークの回復に自動的に応答する。
− ２つのネットワークの両方に欠陥が生じた後にそのいずれかの回復に迅速に応答する。
− 接続ネットワークの外部の欠陥、例えば、受信ユニットの欠陥に対して弾力的である。
− ２つの接続ネットワークの両方の部分的欠陥の間にバランスの取れたスループットを維持する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるルートセレクタを含む信号ソースが２つの接続ネットワークにより信号行先に接続された状態を示す図である。
【図２】本発明による信号ルートセレクタの回路図である。
【図３】本発明によるルートセレクタを含む信号ソースが、２つの接続ネットワークにより、欠陥素子を有する信号行先に接続された状態を示す図である。
【図４】本発明によるルートセレクタを含む信号ソースが、一部欠陥のある２つの接続ネットワークにより、２つの信号行先に接続された状態を示す図である。
【図５】ルートセレクタが、信号送信に使用できるルートの特定の１つを選択する確率を示すグラフである。

Claims (16)

1. ソース(1)と行先(2,5,6)との間に信号をルーティングするための信号ルートセレクタ(14)であって、上記ソースと行先との間に複数の別々のルート(3,4;7,8)があるような信号ルートセレクタ(14)において、上記ソースと行先との間の送信が成功したか又は失敗したかを決定する手段(17)と、ルートに対する成功及び失敗の記録を維持する手段(18)と、ルートに対する成功及び失敗の記録に基づいて送信のためのルートを選択する手段(15,16)とを備えたことを特徴とする信号ルートセレクタ。
2. 動作中に、ルートに対する成功及び失敗の記録に基づいて送信成功の確率値をルートに与え、そしてその与えられた確率値に基づいてルートを選択する請求項１に記載の信号ルートセレクタ。
3. 動作中に、繰り返された成功に対する第１限界値と、繰り返された失敗に対する第２限界値との間の範囲の確率値を与える請求項２に記載の信号ルートセレクタ。
4. 動作中に、ルートの使用についての選択された比に対し全てのルートにおける繰り返された成功に対する限界値間の実質的に中間に存在する通常値を含む確率値を与える請求項３に記載の信号ルートセレクタ。
5. 動作中に、ルートの使用の比をルートの等しい使用として選択する請求項４に記載の信号ルートセレクタ。
6. 成功及び失敗から導出された変数の値の範囲に対して上記通常値が同じに保たれるように動作する請求項４又は５に記載の信号ルートセレクタ。
7. 限界値が与えられたルートが、その与えられた確率値に基づいて時々選択されるように動作する請求項１ないし６のいずれかに記載の信号ルートセレクタ。
8. 送信のためのルートの選択が、次式に基づき成功の確率ｆ（ｓ）を与えた後に行われるように動作し、
   ｆ（ｓ）＝１−２^-s ｓ＝１、２・・ｎの場合
   ｆ（ｓ）＝１／２ ｓ＝０の場合
   ｆ（ｓ）＝２^s ｓ＝−１、−２・・−ｎの場合
   これは、不連続であり、
   但し、ｓは、変数で、常に整数であり、且つ送信試みの成功及び失敗から次のように導出され、即ち
   第１送信ネットワークを使用する試みが成功した場合には、ｓ＜０であれば、ｓ＝ｓ＋１とし、
   別の送信ネットワークを使用する試みが成功した場合には、ｓ＞０であれば、ｓ＝ｓ−１とし、
   第１送信ネットワークを使用する試みが失敗した場合には、｜ｓ｜＜ａｓｌｉｍｉｔ１であれば、ｓ＝ｓ−１とし、
   別の送信ネットワークを使用する試みが失敗した場合には、｜ｓ｜＜ａｓｌｉｍｉｔ２であれば、ｓ＝ｓ＋１とする請求項１ないし７のいずれかに記載の信号ルートセレクタ。
9. ソースと行先との間の複数の別々のルートの１つに沿って信号をルーティングする方法であって、ソースと行先との間の送信が成功したか又は失敗したかを決定し、ルートに対する成功及び失敗の記録を維持し、そしてルートに対する成功及び失敗の記録に基づいて送信のためのルートを選択するという段階を備えたことを特徴とする方法。
10. ルートに対する成功及び失敗の記録に基づいて送信成功の確率値をルートに与え、その与えられた確率値に基づいてルートを選択する段階を備えた請求項９に記載の方法。
11. 上記確率値は、繰り返された成功に対する第１限界値と、繰り返された失敗に対する第２限界値との間の範囲である請求項１０に記載の方法。
12. 上記確率値は、ルートの使用についての選択された比に対し全てのルートにおける繰り返された成功に対する限界値間の実質的に中間に存在する通常値を含む請求項１１に記載の方法。
13. 上記ルートの使用の選択された比は、ルートの等しい使用である請求項１２に記載の方法。
14. 成功及び失敗から導出された変数の値の範囲に対して上記通常値が同じに保たれる請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 限界値が与えられたルートは、その与えられた確率値に基づいて時々選択される請求項１０ないし１４のいずれかに記載の方法。
16. 送信のためのルートの選択は、次式に基づき成功の確率ｆ（ｓ）を与えた後に行われ、
    ｆ（ｓ）＝１−２^-s ｓ＝１、２・・ｎの場合
    ｆ（ｓ）＝１／２ ｓ＝０の場合
    ｆ（ｓ）＝２^s ｓ＝−１、−２・・−ｎの場合
    これは、不連続であり、
    但し、ｓは、変数で、常に整数であり、且つ送信試みの成功及び失敗から次のように導出され、即ち
    第１送信ネットワークを使用する試みが成功した場合には、ｓ＜０であれば、ｓ＝ｓ＋１とし、
    別の送信ネットワークを使用する試みが成功した場合には、ｓ＞０であれば、ｓ＝ｓ−１とし、
    第１送信ネットワークを使用する試みが失敗した場合には、｜ｓ｜＜ａｓｌｉｍｉｔ１であれば、ｓ＝ｓ−１とし、
    別の送信ネットワークを使用する試みが失敗した場合には、｜ｓ｜＜ａｓｌｉｍｉｔ２であれば、ｓ＝ｓ＋１とする請求項９ないし１５のいずれかに記載の方法。

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