JP2563936B2 - ル−プ式通信方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、大規模ネットワークに適用するのに好適な
ループ式通信方式に関する。

（従来の技術） 情報化社会の発展に伴い、複数の情報システム（局）
をデータ伝送路を介して相互に接続し、より高度な情報
処理を実現するネットワークシステムが、例えばプロセ
ス制御ネットワークシステムやOA用ネットワークシステ
ム、ファクトリー・オートメーション用ネットワークシ
ステム等として種々開発されている。

ところで最近の傾向としては、独立に存在する各種の
ネットワークを統合し、あるいは複合して、さらに高度
な情報処理を可能とする大規模で高度なネットワークの
開発が要求されている。このような大規模ネットワーク
に対する基本的な要求は、 高速・長距離伝送が可能なネットワークであること、 音声、静止画、動画、コードデータ等の種々のメディ
アに対応可能なマルチメディアネットワークであるこ
と、 回線交換とパケット交換とを統合できること、 多種多様な端末の収容が可能であり、各種方式のネッ
トワークを支線として接続可能なこと、等からなる。

このような要求に応えるべく、パケット交換方式と回
線交換方式との親和性に優れ、また光通信技術の利用が
容易で大規模ネットワークシステムの構築が容易な、例
えば第７図に示すように、伝送路を介して各局をループ
状に接続してなるループ式通信方式が注目されている。

またそのフレーム・フォーマットとしては、例えば第
８図に示すように一定周期のフレームを同期領域、制御
領域、回線交換領域、パケット交換領域に分割し、回線
交換領域およびパケット交換領域の領域を、その端末や
支線のトラフィック特性に応じて使用することが考えら
れている。

なお、回線交換は、上記回線交換領域に多数のスロッ
トを設け、そのスロットを端末の要求に応じて割当てる
ことによってトランスペアレントに実現される。このス
ロットの割当てを行うための接続制御データが、例えば
上記フレームを分割して設定された制御領域を用いて通
信される。

ちなみに上記接続制御データをパケット交換領域を用
いて通信し、その接続制御を行うことが考えられている
が、大規模なネットワークを構築した場合、スループッ
トの低下を招くという不具合がある。またパケット交換
を行わない局にもパケット交換機能を設けることが必要
となる等の問題がある。

また上述した交換制御を分散方式で行うか、あるいは
集中方式で行うかの問題もあるが、分散方式を採用した
場合、各スロットに閉塞ビットを必要とし、また閉塞ビ
ットに誤りが生じたときの回復が複雑である等の不具合
がある。また、分散方式を採用するとデマインド・アサ
イン方式を実現することが困難である等の問題がある。

これに対して集中方式を採用すると、制御局における
負担が大きいが、スロット管理が容易であり、また閉塞
ビットが不要なのでスロット数を多く取ることができる
等の利点がある。

このような事情から、その接続制御をループ内に設け
た制御局により集中的に行うことが得策であると考えら
れている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、多数の端末を収容する大規模なネットワー
クにあっては、前述したフレームフォーマットの制御領
域を用いて接続制御データを通信するだけでは、大量に
発生する端末からの呼を処理しきれないという問題があ
る。

すなわち、局間の通信に使用される１つのスロットを
設定するためには数回にわたって異なる情報量の接続制
御を送受する必要がある。

このため、端末からの呼が大量に発生すると、制御領
域の使用中の確率が高くなり、各局からの発呼要求が待
たされたり、制御局からの応答が得られなくなることが
頻繁に生じシステムの性能の低下を招く。

そこで第８図に示した制御領域の帯域を広げることが
考えられる。

ところがこの場合、制御領域１回で送受できる情報量
が接続制御情報より長い場合には制御領域の使用中の確
率を低くする効果はあるが、制御領域１回で送受できる
情報量が接続制御情報より短い場合には制御領域の使用
中の確率を低下させることはできず、むしろ伝送路の利
用効率の低下を招くことになる。

そこで、制御領域を複数のチャネルに分割することが
考えられている。この場合、制御局は個々のチャネルを
用いて各局との間で接続制御パケットを通信することが
可能となる。つまり接続制御に利用される制御領域のパ
イプを実質的に太くすることができる。

そしてこの場合、第８図に示した制御領域を１つのチ
ャネルとして利用する場合、制御領域の帯域を接続制御
情報の最大値が１回で送受できるようにすることが、大
量の呼を処理するには有利であるように、複数のチャネ
ルに分割する場合でも各チャネルを同様に設定すること
が、同様に大量の呼の処理には有利である。

しかしながらこのことは、伝送路の速度が非常に速
く、しかも１つのフレームの帯域を非常に広く設定でき
る場合に成り立つものであり、一般には上記伝送路の速
度は技術的に上限があり、また１つのフレームの帯域は
有限なものとして考えなければならない。

すなわち、帯域が有限であるフレームの制御領域の帯
域を広げることは、接続制御により割当てられるデータ
通信領域が少なくなり、システム全体での通信可能容量
を低下させてしまうことになる。

このため、たとえば複数のチャネルに分割された制御
領域の各チャネルの帯域を接続制御情報の最大値よりも
小さく（例えば接続制御情報の平均値）設定するするこ
とにより、冗長な部分はある程度減少し、制御領域もあ
る程度小さくすることができる。

しかし、ループ通信システム内の制御のような短い情
報（数バイト程度）と、外部に接続されるPBX等の回線
交換を行う機器間で送受される接続制御情報（数十バイ
ト程度）のような比較的長い情報の両者が頻繁に送受さ
れるようなシステムの場合、ループ通信システム内の制
御のような短い情報（数バイト程度）の送受に対し、制
御領域の帯域を有効に使用できず、外部に接続されるPB
X等の回線交換を行う機器間で送受される接続制御情報
（数十バイト程度）のような比較的長い情報の送受に対
し、１つのチャンネルで送受できない接続情報は、数回
にわたり制御領域を利用して伝送をしなければならな
い。また、後者の数回にわたり制御領域を利用して伝送
しなければならない場合、転送の時間がかかるばかりで
なく、送信または受信の順序性について注意しなければ
ならない。つまり、各チャネルに順番を示す領域を設
け、送信順に番号を付すことにより、受信側で順序を判
断することが考えられるが、この場合、手順および回路
が非常に複雑になるという問題がある。

本発明はこのような事情に対処してなされたものでそ
の目的とするところは、制御領域を効率よく利用し、大
量の発呼に対しても速やかに接続制御を行うことのでき
る大規模ネットワークに適した実用性の高いループ式通
信方式を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち本発明のループ式通信方式は、制御局を含む
複数の局が伝送路を介してループ状に接続され、制御領
域と複数のスロットに分割されたデータ通信領域とを有
するフレームを前記伝送路上に周回させ、前記制御領域
を用いて接続制御パケットを前記各局間で伝送するとと
もに、前記接続制御パケットを使った接続制御に基づき
前記制御局が割り当てた前記データ通信領域のスロット
を用いて前記各局間のデータ通信を行うループ式通信方
式において、前記制御領域を複数の制御領域チャネルに
分割し、前記各制御領域チャネルにより独立して前記接
続制御を行うことを可能とし、前記各制御領域チャネル
の帯域をシステム条件に応じて適応的に設定したことを
特徴としている。

（作 用） 本発明のループ式通信方式において、制御領域が複数
の異なる帯域のチャネルに分割され、分割された各制御
領域チャネルは各々独立して接続制御を行うことができ
るので、制御局は個々の前記チャネルを用いて各局との
間で接続制御パケットを通信することが可能となり、大
量の呼に対して迅速に対処することが可能となる。

また、各制御領域チャネルの帯域をシステム条件に応
じて適応的に設定しており、接続制御情報に適した帯域
のチャネルを選択して使うことができるので、制御領域
を効率的に利用することができるようになる。

したがつて、大規模ネットワークに適した実用性の高
いものとなる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例につき説明す
る。

第１図はこの実施例に係る通信フレームのフォーマッ
ト例を示すもので、Ａは回線交換とパケット交換とを統
合したときのフォーマット例、Ｂは回線交換だけの場合
のフォーマット例を示している。

フォーマットＡは、同期領域、ｎチャネルの制御領
域、回線交換領域、パケット交換領域からなる。

フォーマットＢは、同期領域、ｎチャネルの制御領
域、回線交換領域からなる。

上記したフォーマットＡおよびフォーマットＢの制御
領域の各チャネルは、それぞれ異なる帯域に設定されて
いる。これは、制御領域の各チャネルのフォーマット
が、第１図中Ｃに示すように、空塞表示、宛先局アドレ
ス、宛先端末番号、送信局アドレス、送信端末番号、コ
マンド、データ、データ長およびチェックコードにより
構成されているのであるが、このなかのデータの長さを
変えることによって実現される。

そして、これら各チャネルを個々に用いて各局と制御
局との間で接続制御パケットを通信するようにされてい
る。

なお、上記分割設定される制御領域のチャネルの数お
よび帯域は、ネットワークにおける端末収容数等のシス
テム規模、接続制御パケットの長さ等に応じて最適に設
定されるものである。具体的には、例えばシステムコン
フィギュレーション時にそのチャネル数と帯域を設定す
るようにすればよい。

第２図はこのようなチャネルを介してループ通信シス
テム内の制御情報や外部に接続されるPBX等の回線交換
を行う機器間で送受される接続制御情報を通信する局の
構成例を示すものである。

この局の構成とその作用につき説明すると、受信機１
により受信されたデータは、直並列交換回路２に取込ま
れて接続制御部３、回線交換部４、パケット交換部５に
それぞれ供給される。これらの接続制御部３、回線交換
部４、パケット交換部５は、CPUバス６を介してCPU7、
およびメモリ８との間でデータの送受を行ってそれぞれ
の機能を呈する。

フレーム同期検出回路９は、同期領域に挿入された同
期信号からフレームの先頭を検出しており、この検出タ
イミングで受信タイミング発生回路10が起動され、かつ
スロットカウンタ11が、初期化されている。このスロッ
トカウンタ11は、上記受信タイミング発生回路10が発生
するワードクロックを計数して各スロットのタイミング
をそれぞれ検出している。

このスロットカウンタ11が発生するスロットタイミン
グ信号に従って前述した接続制御部３、回線交換部４、
パケット交換部５が該当受信データの入力タイミングを
知り、そのデータの入力を行うことになる。

またこの局からの送信データは、送信タイミング発生
回路12の制御の下で、前記接続制御部３、回線交換部
４、パケット交換部５からセレクタ13を介して選択的
に、つまり前述したフォーマットでタイミング制御され
て並直列変換回路14に与えられ、送信機15から送信され
る。

なお、セレクタ13は、局からの送信データがないと
き、前記直並列変換回路２を介して受信された信号を選
択して、これを並直列回路14に与えるものである。この
セレクタ13によって通信データが該局をバイパスされ
る。

また上記接続制御部３は、例えば第３図に示すように
構成される。

すなわち、制御領域検出部21は、前記スロットカウン
タ11が検出出力するチャネル番号から受信フレームの制
御領域を検出している。この制御領域の検出によって受
信データ中の制御領域のデータが受信ラッチ回路22に取
込まれる。

この受信ラッチ回路22に取込まれたデータは、空チャ
ネル検出回路23にてチャネルの検出に供され、またDA監
視回路24にてそのデータが自局宛のものであるか否かが
検出されている。そして自局宛のデータである場合に
は、受信制御部25が起動され受信ラッチ回路22に格納さ
れたデータが受信バッファ26の自分のチャネルに対応し
た領域に転送され、その後CPU7に取込まれる。なお、受
信バッファ26は、各チャネルごとに個別に設定されてい
る。すなわち受信バッファ26はメモリで構成されてお
り、各チャネルに対応して、第４図に示すように、領域
を割当てて使用する。また、各チャネルの境界検出は、
チャネル境界検出回路27で行う。

チャネル境界検出回路27はスロット番号とワードクロ
ックおよびシステムコンフィグレーション時に得た情報
ならびに前述したごとく制御領域を分割設定した異なる
帯域の情報から、前述した制御領域を分割設定した異な
る帯域のチャネルの境界を検出しており、チャネルカウ
ンタ28は、その検出信号を計数してチャネル番号を求め
ている。

局が制御領域によって送信を行う場合、予めCPU7およ
び送信バッファ回路30にデータをセットし、セットした
データの先頭アドレスと使用するチャネル番号を送信制
御部29へ伝える。送信制御部29は空チャネル検出時にお
けるチャネル番号とCPU7から伝えられたチャネル番号と
が一致すると、送信要求を送信タイミング発生回路12に
与えるとともに送信バッファ回路30に送信タイミング信
号を印加する。この結果、局の送信要求に従って予め送
信バッファ回路30にセットされていた制御データが送信
ラッチ回路31に転送され、この送信ラッチ回路31からセ
レクタ13を介して制御データが送出される。

なお、通信バッファ回路30は、各チャネルごとに個別
に設定される。すなわち受信バッファ回路30はメモリで
構成されており、各チャネルに対応して、第５図に示す
ように、領域を割当てて使用する。また、各チャネルの
境界検出は、チャネル境界検出回路27で行う。

また、回線交換部４は複数の回線交換端末を収容して
いる。そして、各局に収容されたされた回線交換端末間
で回線交換が行われる。回線交換を行う際、回線交換部
４は接続情報をCPU7、接続制御部３を介し、フレーム上
の制御領域を使用して通信する。

また、パケット交換部５はパケット交換端末を収容し
ている。そして、各局に収容されたパケット交換端末間
でパケット交換が行われる。

また、接続制御部３を介して各局間の制御情報も転送
される。

CPU7は各部からの送信要求に対し、各部からの情報を
使用するチャネルの帯域に合せてパケット化する。その
後、パケット化したデータを送信バッファ回路30にセッ
トし、セットした開始アドレスと送信を行うチャネルを
送信制御部29へ通知する。送信制御部29は送信動作が終
了すると、CPU7へ送信終了を通知する。

また、CPU7は各部からパケットを受信すると、パケッ
ト中のコマンドおよびデータを解釈し、システム制御、
接続制御等のため各部の制御を行う。

次にシステムの動作を説明するために、ループ式通信
システム内の制御のような短い情報（数バイト程度:10
バイト以下と仮定）と、回線交換を行う機器間で送受さ
れる接続制御情報（数十バイト程度:100バイト以下と仮
定）のような比較的長い情報が制御領域を使用して通信
される場合を想定する。

制御領域はこの２つの情報の量に合せてチャネル１お
よびチャネル２の帯域をシステムコンフィグ時に設定す
る。ここでは制御領域を２つに分割する場合を考えてい
る。ループ式通信システム内の制御のような短い情報
（数バイト程度:10バイト以下と仮定）にはチャネル
１、回線交換を行う機器間で送受される接続制御情報
（数十バイト程度:100バイト以下と仮定）にはチャネル
２を用いて情報の送受を行う。

まず、ループ式通信システム内の制御のための送信要
求が発生すると、CPU7はパケット１タイプ（チャネル１
の帯域に対応したパケット）のパケット化を行い、パケ
ットを送信バッファ回路30のチャネル１に対応した領域
にセットし、セットした開始アドレスと送信を行うチャ
ネル番号を送信制御部29へ通知する。送信制御部29は送
信動作が終了すると、CPU7へ送信終了を通知する。CPU7
はチャネル１送信終了を受取ると次のデータを送信バッ
ファ回路30のチャネル１に対応した領域を転送すること
ができる。

一方、チャネル１より自局宛てのデータを受信した場
合、CPU7はパケットを分解し、コマンドおよびデータを
解釈し、局内の各部（回線交換部４以外）の制御を行
う。

また、回線交換を行う機器間で送受される接続制御の
ための送信要求が発生すると、CPU7はパケット２タイプ
（チャネル２の帯域に対応したパケット）のパケット化
を行い、パケットを送信バッファ回路30のチャネル２に
対応した領域にセットし、セットした開始アドレスと送
信を行うチャネル番号を送信制御部29へ通知する。送信
制御部29は送信動作が終了すると、CPU7へ送信終了を通
知する、CPU7はチャネル２送信終了を受取ると次のデー
タを送信バッファ回路30のチャネル２に対応した領域に
転送することができる。

一方、チャネル２より自局宛てのデータを受信した場
合、CPU7はパケットを分解し、コマンドおよびデータを
解釈し、回線交換部４の制御を行う。

なお、上記の例では制御領域を２つの異なる帯域に分
割した場合について説明したが、２つ以上の複数に分割
することも可能である。

また、以上の説明では、適切な帯域の空チャネルを検
出したとき、そのチャネルを利用して局から制御局への
送信を行ったが、局から制御局への通信に利用可能なチ
ャネルが予め特定されているような場合、例えば第６図
に示すように、チャネル番号比較器32を用いてチャネル
カウンタ28が検出したチャネル番号が、その局で利用可
能なものか否かを判定し、その上でそのチャネルが空で
あるか否かを判定して接続制御データの送信を制御する
ようにすればよい。

以上説明したように本システムにあっては、フレーム
の制御領域を分割設定してなる複数の異なる帯域のチャ
ネルを個々に用いて制御局と各局との間での接続制御デ
ータをそれぞれ通信するので、接続制御データの通信を
効率よく行うことができる。つまり、その空チャネルを
利用して１つの制御局と複数の局との間で同時に接続制
御データを通信し、回線接続のスロット割当て等を迅速
に行うことができる。

すなわち、制御領域が複数のチャネルに分割されてそ
れぞれ局と制御局との間の接続制御データの通信に独立
に用いられるので、制御局と各局とを結ぶ制御領域のパ
イプを実質的に太くすることができる。従って複数の局
からの大量の呼に対して迅速に処理することが可能とな
る。

また、接続制御情報に適した帯域のチャネルを利用し
て通信を行うので制御領域を効率的に利用できる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施す
ることができ、各種のネットワークシステムに適用する
ことができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のループ式通信方式によれ
ば、制御領域を効率よく利用することができ、大量の発
呼に対して速やかに接続制御を行うことができるので、
大規模ネットワークに適した実用性の高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における通信フレームのフォ
ーマット構成例を示す図、第２図は局の構成例を示す
図、第３図は局の接続制御部の構成例を示す図、第４図
は接続制御部の受信バッファ回路の領域設定を説明する
ための図、第５図は接続制御部の送信バッファの領域設
定を説明するための図、第６図は送信チャネルの検出例
を示す図、第７図はループ形ネットワークの概略構成を
示す図、第８図は従来システムにおける通信フレームの
フォーマット構成例を示す図である。 ３……接続制御部 ４……回線交換部 ５……パケット交換部 ７……CPU ９……フレーム同期検出回路 10……受信タイミング発生回路 11……スロットカウンタ 12……送信タイミング発生回路 13……セレクタ 21……制御領域検出回路 23……空チャネル検出回路 24……DA監視回路 25……受信制御部 27……チャネル境界検出回路 28……チャネルカウンタ 29……送信制御部 32……チャネル番号比較器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岸 治 川崎市幸区柳町70番地 株式会社東芝柳 町工場内 (72)発明者 岩崎 和則 川崎市幸区柳町70番地 株式会社東芝柳 町工場内 (56)参考文献 特開 昭59−204338（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−25742（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−168365（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御局を含む複数の局が伝送路を介してル
   ープ状に接続され、制御領域と複数のスロットに分割さ
   れたデータ通信領域とを有するフレームを前記伝送路上
   に周回させ、前記制御領域を用いて接続制御パケットを
   前記各局間で伝送するとともに、前記接続制御パケット
   を使った接続制御に基づき前記制御局が割り当てた前記
   データ通信領域のスロットを用いて前記各局間のデータ
   通信を行うループ式通信方式において、 前記制御領域を複数の制御領域チャネルに分割し、前記
   各制御領域チャネルにより独立して前記接続制御を行う
   ことを可能とし、前記各制御領域チャネルの帯域をシス
   テム条件に応じて適応的に設定したことを特徴とするル
   ープ式通信方式。