JP3034406B2 - ローカルエリアネットワーク装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、データ転送をそのデー
タの要求時間内に終了するローカルエリアネットワーク
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラント制御や工業用オートメーション
分野における通信手段としてローカルエリアネットワー
ク（以下ＬＡＮと略す）の導入が進んでいるが、このよ
うな分野では通信手段に対しデータ転送を要求してから
一定時間内（以下この時間を要求時間と称する）にデー
タが宛先まで転送されること（すなわち、データ転送遅
延が要求時間以内であること）が重要である。これをタ
イムクリティカル性あるいはデータ転送の定時性と呼
ぶ。また、このタイムクリティカル性が要求されるデー
タを同期データと称する。

【０００３】従来のローカルエリアネットワーク装置で
は、このタイムクリティカル性を達成するために、ＬＡ
Ｎの各ノードにおいて送信が要求される同期データに対
し予め該データを遅延なく転送するのに十分な帯域（時
間）を割り当てていた。またタイムクリティカル性が要
求されないデータ（以下、非同期データと称す）は、同
期データに割り当てた帯域の残りの帯域を使って転送し
ていた。

【０００４】しかしながら、同期データの長さや到着間
隔が常に一定な場合、すなわちトラヒックが固定的な場
合は、上記手法により同期データに割り当てた帯域を効
率的に利用できるものの、それ以外の場合、すなわちト
ラヒックが動的な場合は、同期データが必要とする最大
の帯域を各ノードに予め割り当てておかなければなら
ず、帯域使用率の低下を招き不経済である。そこで、各
ノードに帯域を予め割り当てる代わりに同期データの到
着の都度同期データの帯域を割り当てる方法が提案され
ている。一例として、特開平３−１５９４３６号公報
「トークンパッシングシステム」で開示されているＬＡ
Ｎ装置における同期データの転送方法を説明する。

【０００５】ここで、トークンパッシングとは、国際標
準化機構（以下、ＩＳＯと略す）標準８８０２で規定さ
れているトークンリング及びトークンバスやＩＳＯ標準
９３１４で規定されているＦＤＤＩ（Ｆｉｂｒｅ Ｄｉ
ｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｄａｔａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）
で使用されているＬＡＮのアクセス方式であり、データ
の送信権を表すトークンと称する特定の情報をノード間
で巡回させるものである。

【０００６】図１３は、上記公報におけるＬＡＮの構成
図であり、図中１はＬＡＮ、２０１は同期データ帯域を
割り当てる帯域管理局（以下、管理ノードとも称す）、
２０２は同期データの送信元である発呼局（以下、送信
元ノードとも称す）、２０３は同期データの宛先である
着呼局（以下、宛先ノードとも称す）を示す。また図１
４は上記公報における送信元ノード２０２から宛先ノー
ド２０３へのデータ転送手順を示すシーケンス図であ
る。ここで、転送される帯域使用要求、応答要求、帯域
使用許可、接続要求、肯定応答、同期データ、帯域返
却、返却応答は、ＬＡＮ１上でフレームと呼ばれるデー
タ形式として表現され転送される。

【０００７】次に、図１３および図１４に示される従来
ＬＡＮ装置のデータ転送手順について説明する。送信元
ノード２０２は、送信するデータを発生する通信アプリ
ケーションから同期データを受けとると、帯域使用要求
を管理ノードへ送信して前記同期データを送信するため
の帯域を要求する。管理ノードは帯域使用要求に対しま
ずこれを受けとったことを示す要求応答を送信元ノード
へ送信し、更に帯域が割り当て可能なら帯域使用許可も
送信する。送信元ノードは帯域使用許可を受信すると、
宛先ノードへ論理的通信路（以下コネクションとも称す
る）の設定を要求する接続要求を送信し、宛先ノードか
らコネクション設定の受け入れを示す肯定応答を受信す
ると、同期データを宛先ノードへ送信する。同期データ
の送信が終わると送信元ノードは、管理ノード２０１へ
帯域返却を送信し、割り当てられた帯域の使用を終了す
ることを知らせる。これに応じて、管理ノード２０１は
前記帯域返却を受けとったことを示す返却応答を返送す
る。

【０００８】なお、上記と類似した例として、特開昭６
２−２１７７４９号公報「ローカルエリアネットワーク
装置」があるが、同期データの転送を集中管理する管理
手段を設ける点は上記公報と同様である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術によるＬＡ
Ｎ装置は上記のように動作するので、次のような問題点
があった。

【００１０】すなわち、管理ノードを設けたため、この
ノードに障害が発生すると同期データへの帯域割り当て
が行えなくなるという問題がある。上記公報では、管理
ノードの予備を複数設け、動作中の管理ノードに障害が
発生した場合は予備ノードの中から新たな管理ノードを
決定するという手順を開示しているが、この方法をとっ
た場合は手順の複雑化及び各ノードへの予備ノード機能
の付加によるコスト上昇を招くという欠点がある。

【００１１】また、通信アプリケーションからノードへ
同期データ送信を要求したとき、管理ノードへ問い合わ
せないと該同期データを要求時間内に転送できるか否か
判らないので、通信アプリケーションへ同期データ送信
要求への応答（肯定ないし拒絶）が返るまで時間を要し
ている。その結果、例えば通信アプリケーションがノー
ドへ同期データ送信要求を出すとき１回のシステムコー
ル呼び出しとして記述することができず、要求とその応
答を別々のタイミングで記述する必要が生じ、通信アプ
リケーションにおけるＬＡＮ制御プログラムの複雑化を
招くなどの欠点があった。

【００１２】また、各ノードにおいて帯域割り当て用フ
レームや帯域返却用フレームを送受信するので、これら
のフレームについての繁雑なプロトコル処理が必要にな
るという欠点がある。特にノードの電源断や帯域返却２
１６の紛失により割り当て済みの帯域が返却されないま
まになることがあるので、管理ノード２０１から各ノー
ドの帯域使用状況を問い合わせるなど、図９に示す手順
に加え帯域使用状況監視のための手順も必要になる。

【００１３】さらに、従来のタイムクリティカル性は、
同期データが宛先ノードに到着するまでの時間を問題と
していたが、実際には、同期データが宛先ノードにおい
て受信されるだけではなく、処理されるまでの時間が問
題になる。すなわち、同期データは、宛先ノードで処理
されて初めてここで利用可能になるため、この処理がさ
れるまでの時間が所定の要求時間内であることが要求さ
れる。しかし、上記従来例では、このようなことが考慮
されていないため、実際のプラントの制御などにおい
て、確実な制御を行えないという問題点があった。

【００１４】特に、宛先ノードにおいて、未処理の受信
データがたくさんあれば、これから送る同期データの処
理に時間がかかる。従来の装置ではこのような状況は全
く考慮されていなかった。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、一定の要求時
間内に宛先ノードにおいて受信データの処理を完了する
ことを要求される同期データを該同期データが送信可能
になるまで蓄積する送信データ蓄積手段と、上記送信デ
ータ蓄積手段に蓄えられた同期データの宛先ノード別の
量を測定する送信データ量測定手段と、上記送信データ
量測定手段により測定された同期データ量を含む同期デ
ータ量通知メッセージを組み立てるメッセージ組み立て
手段と、上記メッセージ組み立て手段において組み立て
られた同期データ量通知メッセージを他ノードへ送信す
るメッセージ送信手段と、他のノードからの同期データ
量通知メッセージを受信するメッセージ受信手段と、メ
ッセージ受信手段から得られる他のノードの宛先ノード
別同期データ量を記憶する同期データ量記憶手段と、上
記送信しようとする同期データについて該データの要求
時間内に宛先ノードにおいて処理を完了できるか否かを
上記測定手段と、上記同期データ量記憶手段において得
られる情報に基づき予測する予測手段と、上記予測手段
により要求時間内に宛先ノードにおいて受信データの処
理を完了できないと判断された同期データをローカルエ
リアネットワークに送出するのを禁止する禁止手段とを
各ノードにおいて備えることを特徴とする。

【００１６】また、上記受信手段において、受信した同
期データを処理が可能になるまで蓄積する受信データ蓄
積手段と、この受信データ蓄積手段に蓄えられた同期デ
ータ量を測定する受信データ量測定手段とをさらに含
み、上記メッセージ組み立て手段は上記受信データ量測
定手段で測定した受信データ蓄積手段に蓄えられている
同期データ量についての情報を含めて同期データ量通知
メッセージを組み立て、上記予測手段は、受信した同期
データ量通知メッセージ中の受信データ蓄積量について
の情報も考慮して、宛先ノードにおいて処理が完了する
か否かを予測することを特徴とする。

【００１７】また、該ローカルエリアネットワークは、
トークンパッシング方式であり、ノード間を巡回するト
ークンに同期データ量通知メッセージを相乗りさせるこ
とを特徴とする。

【００１８】また、上記同期データ量通知メッセージを
ブロードキャストフレームに搭載して送信することを特
徴とする。

【００１９】また、上記予測手段は、新たな同期データ
が発生する度に、該同期データの送信宛先での処理が要
求時間内に終了するか否かを判定することを特徴とす
る。

【００２０】また、上記予測手段は、上記メッセージ送
信手段による送信タイミングに至った時に上記送信デー
タ蓄積手段に蓄積されている同期データについて該同期
データに対する要求時間が守れるか否かを判定し、上記
禁止手段は、判定手段に要求時間を守れないと判定され
た同期データの送信を禁止することを特徴とする。

【００２１】上記送信データ蓄積手段に蓄積されている
同期データの各々について該同期データに対する要求時
間が経過したか否かを判定する判定手段をさらに有し、
上記禁止手段は、判定手段に要求時間を経過したと判定
された同期データの送信を禁止することを特徴とする。

【００２２】また、本発明は、トークンパッシング方式
を利用し各ノードがトークン保持時間にデータをトーク
ンに乗せて伝送するのローカルエリアネットワーク装置
であって、一定の要求時間内に宛先ノードにおいて受信
データの処理を完了することを要求される同期データを
該同期データが送信可能になるまで蓄積する送信データ
蓄積手段と、上記送信データ蓄積手段に蓄えられた同期
データ量を測定する送信データ量測定手段と、上記送信
データ量測定手段により測定された同期データ量を含む
同期データ量通知メッセージを組み立てるメッセージ組
み立て手段と、上記メッセージ組み立て手段において組
み立てられた同期データ量通知メッセージをトークンに
乗せて、他ノードへ送信するメッセージ送信手段と、他
のノードからの同期データ量通知メッセージを受信する
メッセージ受信手段と、メッセージ受信手段から得られ
る他のノードの同期データ量を記憶する同期データ量記
憶手段と、各ノードのトークン保持時間を上記送信デー
タ量測定手段によって測定した送信データ蓄積手段に蓄
積されている同期データ量に基づいて決定するトークン
保持時間決定手段とを各ノードにおいて備えることを特
徴とする。

【００２３】また、上記トークン保持時間決定手段は、
直前のトークン保持時間決定の際に送信データ蓄積手段
に蓄積されていた同期データについての送信が終了した
時点で、次のトークン保持時間を決定することを特徴と
する。

【００２４】また、トークン保持時間決定の周期の途中
において、直前のトークン保持時間決定の後に発生した
新規同期データ量を測定する新規同期データ量測定手段
と、この新規同期データ量についてのメッセージを送信
する新規同期データ量送信手段と、受信した各ノードに
おける新規同期データ量に基づいて各ノードのトークン
保持時間を補正する補正手段とをさらに備えることを特
徴とする。

【００２５】また、上記新規同期データ量送信手段は、
新規同期データ量測定手段において、測定した新規同期
データ量が所定量以上となったときにメッセージを送信
することを特徴とする。

【００２６】また、上記送信データ蓄積手段に蓄積され
ている同期データについて該データの要求時間内に受信
データの処理を完了できるか否かを上記測定手段と上記
同期データ量記憶手段において得られる情報に基づき予
測する予測手段と、上記予測手段により要求時間内に宛
先ノードにおいて受信データの処理を完了できないと判
断された同期データをローカルエリアネットワークに送
出するのを禁止する禁止手段とをさらに備えることを特
徴とする。

【００２７】さらに、上記同期データに対する要求時間
は、該同期データ毎に変更可能であることを特徴とす
る。

【００２８】

【作用】送信データ蓄積手段に蓄えられた送信待ち同期
データ量を測定し、この送信待ち同期データ量をそれぞ
れの宛先ノードと共に他のノードに通知する。各ノード
は、上記通知によりすべてのノードにおける送信待ち同
期データ量を宛先ノード別に知ることができる。そこ
で、これに基づいて、送信しようとする同期データにつ
いて、宛先ノードにおいて処理が完了するまでの時間が
計算できる。そして、その計算で求められた時間が、当
該同期データの要求時間内であった場合には、これを送
信し、要求時間を超える場合には、当該同期データを廃
棄する。従って、宛先ノードにおいて、所定の要求時間
内に処理が完了する同期データのみが送信され、タイム
クリティカル性を保証することができる。

【００２９】このように、本発明では、同期データが宛
先ノードで処理されるまでの時間を保証することができ
るためシステムをより確実なものにできる。

【００３０】管理ノードが不要である。このため、管理
ノードの障害対策が不要になり、また帯域割り当て・返
却・監視のための処理も不要になる。また、各ノードと
管理ノード間の帯域割り当て・返却に伴う帯域に消費や
同期データ転送前の帯域割れ当てに伴う遅延がなくなる
のでＬＡＮの使用効率が上がると共に同期データ転送時
の遅延が減少する。

【００３１】また、各ノードにおいて、他のノードの受
信済みの処置待ち同期データ量を知ることができる。そ
こで、この同期データ量に基づいて、そのノードを宛先
ノードとする送信データの処理完了までの時間を正確に
予測することができる。

【００３２】各ノードを巡回するトークンに同期データ
量情報を相乗りさせることにより、同期データ量通知に
伴うＬＡＮの使用帯域の消費を最小限に抑制できる。

【００３３】ブロードキャストフレームに同期データ量
情報を搭載することにより、標準ＬＡＮに準拠した市販
のＬＡＮ制御ＬＳＩを使用することができる。

【００３４】新たな同期データが発生する度に、その同
期データが要求時間内に宛先ノードにおいて処理される
か否かを判定することにより、同期データの送信要求に
ただちに応答できるので、通信アプリケーションにおい
て同期データ送信要求を同期的に記述することができ、
通信アプリケーションの作成が容易になる。

【００３５】送信タイミングに至ったときに、要求時間
が守れるかを判定すれば、トークン保持時間において、
要求時間が守れるかについて正確な予測が行える。

【００３６】また、本発明によれば、同期データ量通知
により認識した各ノードの送信待ち同期データ量に基づ
いてトークン保持時間（帯域使用時間）を決定する。こ
れによって、帯域使用時間の最適割り当てが達成でき、
効率的な同期データの伝送を達成することができる。

【００３７】また、割り当ての際に存在した送信待ち同
期データの送信が終了した時に、次の帯域使用時間割り
当てを行うことにより、同期データの量に則した割り当
てを行うことができる。

【００３８】また、割り当て後の新規同期データ量に応
じて、割り当てを補正することのよって、より現状に則
した割り当てを行うことができる。

【００３９】また、割り当て後の新規同期データ量が所
定量を超えた時に、再割り当てを行うことによって、再
割り当てが必要な時に再割り当てを行うことができる。

【００４０】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
いて説明する。ここで、本実施例では、上記の従来例と
同じく、基本的にはトークンパッシング方式のＬＡＮを
対象としている。

【００４１】図１は、本発明の実施例に係るＬＡＮの全
体構成を示す図であり、図において１はＬＡＮ、２ａ〜
２ｃはノード、３ａ〜３ｃは前記ノード２ａ〜２ｃそれ
ぞれが自ノード内の同期データ量を他ノードへ通知する
ための同期データ量通知、４はノード２ａにおいて通信
アプリケーションから渡された同期データをＬＡＮ上へ
送信可能になるまで蓄えておく同期データキュー、５は
同じく通信アプリケーションから渡された非同期データ
をＬＡＮ上へ送信可能になるまで蓄えておく非同期デー
タキューである。また、４ａは同期データキュー４に蓄
積されている同期データ数を測定する測定部である。同
期データ量通知３ａ〜３ｃは、例えば同期データキュー
４内の同期データの個数であるが、総オクテット数のよ
うな該ノードに蓄えられている同期データ全ての送信に
要する時間を表す数値であってもよい。

【００４２】次に、本実施例における同期データ量の通
知及びデータ転送について説明する。図２において、２
ａ〜２ｃはノード、３ａ〜３ｃは同期データ量通知、６
は同期データ、７はノード２ａにおいて同期データ送信
の可否を判断し要求時間内に送信不能と判断した同期デ
ータを廃棄する廃棄処理、８はノード２ａにおける同期
データの送信処理である。不能と判断した同期データを
廃棄する廃棄処理、８はノード２ａにおける同期データ
の送信処理である。

【００４３】まず、同期データ量通知の手順について説
明する。各ノード、例えばノード２ａは、適当なタイミ
ングで自ノード内の同期データ量を測定する。この測定
は、測定部４ａにより行い、同期データキュー４内の同
期データ個数、または総オクテット数、あるいは両者の
組み合わせに基づいた同期データキュー４内の全てのデ
ータの送信に要する時間を求める。次に、求めた個数な
いしオクテット数ないし時間を同期データ量通知３ａに
格納し、他ノード、すなわち２ｂ及び２ｃへ送信する。
この手順は、ノードによらず同じである。

【００４４】また、データ転送手順は以下の通りであ
る。各ノード、例えばノード２ａは、適当なタイミング
で廃棄処理７を実行する。この廃棄処理７は、次のよう
な手順で行う。まず、他ノードから通知された同期デー
タ量からＬＡＮ１上での自己の帯域（使用可能時間）を
予測すると共に、自ノード内の同期データ量（同期デー
タキュー４内の蓄積状態）からこの待ち時間を予測し、
該同期データが送信可能になるまでの経過時間を予測す
る。そして、この経過時間と該同期データのＬＡＮ上で
の転送遅延と宛先ノードにおける該同期データの処理に
必要な時間を予測し、これらの合計が該同期データの要
求時間を超えるか否かを判定する。そして、宛先ノード
における処理が完了するまでの時間が該同期データにつ
いての要求時間を超えていた場合には、その同期データ
を廃棄する。そして、ノード２ａは、同期データ送信処
理８を実行する。ノード２ａは、廃棄処理７により廃棄
されなかった同期データを、宛先ノードへ向けＬＡＮ１
上を送出する。

【００４５】次に、トークンに相乗りさせる方式の同期
データ量通知の転送方法について説明する。図３はトー
クンパッシングＬＡＮのトークンフォーマットの例を示
す図であり、各ノードＮｉ毎に宛先ノードｎｉ毎の同期
データ量をそれぞれのサブフィールドに格納している。
すなわち、トークン情報、Ｎ１，Ｎ２， … Ｎｉの各
ノードが保持する同期データ量を宛先ノードｎ１〜ｎｉ
別に格納している。従って、このトークンを受領するこ
とによって、すべてのノードにおける送信すべき同期デ
ータ量およびすべてのノードにおいて受領すると予想さ
れる同期データ量を認識することができる。ここで、こ
のトークンフォーマットを用いる場合は、予め各ノード
に１から連続した番号が付いているものとしている。

【００４６】他ノードへの同期データ量情報の送信につ
いて説明する。各ノードは自ノードにトークンが到着し
たとき、次のようにしてトークンに同期データ量情報を
書き込み、次ノード宛てに送信する。すなわち、各ノー
ドは、トークンを受領した場合に、自ノードに対応する
サブフィールドに自ノード内の同期データ数を宛先ノー
ド別に書き込む。例えば自ノードが第１のノードなら、
１番目のサブフィールドに同期データ数を書き込んで送
信する。

【００４７】一方、他ノードからの同期データ量情報の
受信は、次のように行う。すなわち、各ノードはトーク
ンが到着するとサブフィールドから同期データ数を読み
出し、ノード毎に用意した記憶領域に格納すると共に、
宛先ノード別に集計し、集計した値を各ノード別の記憶
領域に格納する。但し自ノード内の同期データ数は同期
データキュー４での待ち数から判るので、必ずしもトー
クンから読み出す必要はない。

【００４８】以上の動作により、トークンに同期データ
量情報を相乗りさせて通知することができる。なお、上
記の説明ではトークン内に設定すべき値として各ノード
において送信待ち状態にある同期データの数を用いた
が、同期データの総オクテット数等、該ノードで送信待
ち状態にある同期データ全ての送信に要する時間を表す
別の値を用いることもできる。

【００４９】次に、ブロードキャストフレームを利用す
る同期データ量通知の転送方法について説明する。図４
は、この例の同期データ量の通知に使用されるブロード
キャストフレームのフォーマット例を示す図であり、す
べてのノードを宛先とするブロードキャストフレームで
あることを示すブロードキャストフレームの後に、本ブ
ロードキャストフレームの送信元ノード番号のフィール
ドが用意され、その後に、送信元ノード番号で表される
ノードにおける宛先ノード別の同期データ数がそれぞれ
格納される。

【００５０】他ノードへの同期データ量情報の送信は、
各ノードにおいて適当な送信契機毎に送信元ノード番号
フィールドに自ノードの番号、同期データ数フィールド
に自ノードで送信待ち状態にある同期データ数を宛先ノ
ード別に格納したブロードキャストフレームを作成し、
ＬＡＮ１へ送出することで実現する。

【００５１】一方、他ノードからの同期データ量情報の
受信は、上記した同期データ量を搭載したブロードキャ
ストフレームを他ノードから受信したとき、送信元ノー
ド番号フィールドを読み出してどのノードの同期データ
数であるか識別すると共に、同期データ数フィールドか
ら読み出した同期データ数を加算して該ノードに対応す
る記憶領域に格納する。また、各ノードから送信されて
きたブロードキャストフレームにおける同期データ数を
宛先ノード別に集計し、各ノード別に送信されてくる同
期データ数を記憶する。

【００５２】なお、同期データ量情報を搭載したブロー
ドキャストフレームの送信契機としては、例えばトーク
ンパッシング方式のＬＡＮにおいてはトークンを保持し
ているときしかフレームを送信できないので、適当な回
数トークンが巡回する毎にトークン解放前にブロードキ
ャストフレームを送信する方法がある。

【００５３】以上の動作により、ブロードキャストフレ
ームに同期データ量情報を搭載して他ノードへ通知する
ことができる。なお、上記の説明ではブロードキャスト
フレーム内に設定すべき値として各ノードにおいて送信
待ち状態にある同期データの数を用いたが、同期データ
の総オクテット数等、該ノードで送信待ち状態にある同
期データ全ての送信に要する時間を表す別の値を用いる
こともできる。

【００５４】次に、この発明に係るＬＡＮ装置のハード
ウェア構成について説明する。図５は、ノードのハード
ウェア構成の一例を示すブロック図であり、図において
５１は通信アプリケーションとデータをやりとりする通
信アプリケーション・インタフェース、５２は通信アプ
リケーションから受けとってＬＡＮへ送信されるデータ
やＬＡＮから受信して通信アプリケーションへ渡される
データが一時的に蓄えられるバッファメモリ、５３はＬ
ＡＮへのフレーム送信やＬＡＮからのフレーム受信を行
うＬＡＮインタフェース、５４は上記で説明した同期デ
ータ量通知手段やデータ送信手順をコンピュータプログ
ラムの形で記述して格納するプログラムメモリ、５５は
前記プログラムメモリ５４内のプログラムに従って前記
通信アプリケーション・インタフェース５１やＬＡＮイ
ンタフェース５３を制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、５６は前記通信ア
プリケーション・インタフェース５１〜前記プログラム
メモリ５４と前記ＣＰＵ５５との間で情報を転送するバ
スである。ここでＩＳＯ８８０２やトークンバス・トー
クンリングやＦＤＤＩ等標準化されたＬＡＮではＬＡＮ
制御ＬＳＩが市販されているため、これらのＬＡＮ向け
にはＬＡＮインタフェース５３で市販のＬＡＮ制御ＬＳ
Ｉを使用することが多い。

【００５５】以上の構成により、この発明に係るＬＡＮ
装置のハードウェアは、従来の技術によるＬＡＮ装置の
ハードウェアから大きな変更なく実装が可能である。

【００５６】次に、通信アプリケーションから渡された
同期データの処理手順について図６に基づいて説明す
る。まず、通信アプリケーションから同期データを渡さ
れる（１０１）と、該同期データが要求時間内に宛先ノ
ードにおいて処理できるか否か判定する（１０２）。こ
の判定は、要求時間Ｔと、宛先ノードにおいて該同期デ
ータについての処理が完了するまでの予測時間を比較す
ることによって行う。このため、当該同期データも含み
ＬＡＮ上の各ノード（ｉ）で送信待ち状態にある同期デ
ータ数（Ｑｉ）の総和と同期データをＬＡＮ上で転送す
る時に転送遅延時間の平均（ｄ）の積をとり宛先ノード
に到着するまでの時間を算出すると共に、宛先ノード
（ｊ）における受信同期データ量Ｒｊにノード内におけ
る処理に必要な平均時間（ｅ）の積をとり、これを加算
する。これによって、通信アプリケーションから受けと
った同期データが宛先ノードにおいて処理されるまでの
時間を計算することができる。そこで、この時間と当該
同期データの要求時間Ｔとを比較する。

【００５７】そして、通信アプリケーションから受けと
った同期データの宛先ノードにおいて処理されるまでの
時間が、要求時間Ｔ未満であったならば、該同期データ
を含み現在送信待ち状態にある同期データを全部送信し
終わっても要求時間を超えないので、該同期データは要
求時間内に送信できると判定される。そこで、該同期デ
ータを同期データキュー４に追加すると共に、通信アプ
リケーションへ該同期データの送信要求に対する肯定応
答を返す（１０３）。また、宛先ノードにおける処理が
要求時間内に完了しない場合には、当該同期データを廃
棄すると共に、通信アプリケーションへ当該同期データ
の送信要求に対する拒絶応答を返す。

【００５８】このように、本実施例によれば通信アプリ
ケーションから同期データを受けとったときに、即時に
該同期データが要求時間内に宛先ノードにおいて処理可
能であるか否かを判定する。そして、この判定結果が、
通信アプリケーションに通知される。

【００５９】図７は、ＦＤＤＩのようなトークンパッシ
ングＬＡＮに適用した場合の各ノードにおけるトークン
到着時の同期データ処理の動作の一例を示すフローチャ
ートである。各ノードはトークンを受けとる（１２１）
と、測定部４ａにより自ノードの同期データキュー４を
調べ、送信待ち状態の同期データがあるかを判定する
（１２２）。送信待ちの同期データがあれば、その同期
データについて、要求時間内に宛先ノードにおいて処理
が終了するか否かを判定する（１２３）。この判定は、
現在時刻（ｔ）と該同期データのＬＡＮ上の転送遅延時
間（ｄ）と宛先ノードにおける処理までの時間（ｄＲ
ｊ）と和から該同期データが通信アプリケーションから
渡された時間（ａ）を引き算し、得られた時間と要求時
間Ｔを比較することによって行う。

【００６０】そして、要求時間内に処理が完了するので
あれば、該同期データをトークンに乗せる（１２４）。
一方、要求時間内に処理が完了しないのであれば、該同
期データを廃棄し、これを通信アプリケーションに通知
する（１２５）。

【００６１】同期データキュー４内の１つ同期データに
対しこのような処理が終了した場合には、再度同期デー
タキュー４内を調べ、同期データが存在するかを判定す
る（１２６）。同期データがあった場合には、トークン
が自ノードに到着してからの経過時間がトークンパッシ
ング方式のプロトコルで定められたトークン保持時間を
超えていないかどうかを判定する（１２７）。そして、
トークン保持時間を超えていなかった場合には、１２３
に戻り同期データキュー４内の同期データについてトー
クンに乗せるか否かの判定を繰り返す。一方、１２７に
おいて、トークン保持時間を超えていれば、トークンを
解放し（１２９）、次ノード宛てにトークンを送出す
る。なお、１２２または１２６において同期データがな
い場合には、非同期データを送信してから（１２８）、
トークンを解放する（１２９）。

【００６２】さらに、図８に他の実施例の構成を示す。
この例では各ノード２は、受信済み処理待ちデータキュ
ー１０およびこの受信済み処理待ちデータキュー１０内
に蓄積されている同期データ数を測定する測定部１０ａ
を有している。

【００６３】そして、本実施例では、トークンに受信済
み処理待ち同期データ数を乗せる。このトークンの構成
を図９に示す。このように、各ノードのサブフレームに
受信済み処理待ち同期データ数ｒｉを含める。従って、
このトークンを受領することによって、他のノードにお
ける受信済み処理待ち同期データ数を認識することがで
きる。従って、宛先ノードにおける同期データの処理が
要求時間内に完了するか否かを判定する際に、この受信
済み処理待ち同期データ数を考慮して処理完了時間を算
出することができる。すなわち、上述した算出時間に平
均処理時間（ｅ）と受信済み処理待ち同期データ数ｒｉ
の積を加算することでより正確な処理完了時間の予測が
行える。なお、トークンの送出などについては上述の実
施例と同様である。

【００６４】さらに、ブロードキャストフレームに同期
データ数を乗せる場合には、図１０のような構成にする
ことができる。すなわち、送信待ち同期データ数の後
に、自ノードの受信済み処理待ち同期データキュー１０
内の蓄積同期データ数ｒｉを追加する。これによって
も、各ノードは、宛先ノードにおける受信済み処理待ち
同期データ数を認識することができ、処理正確な処理完
了までの時間を予測することができる。

【００６５】次に、さらに他の実施例について、図１１
に基づいて説明する。本実施例では、各ノード内の送信
待ち同期データ量情報に基づいて、各ノードにおけるト
ークン保持時間を変更する。すなわち、上述のようにし
て、各ノードは、他のノードにおける送信待ち同期デー
タ量を認識する。

【００６６】そして、各ノードの送信待ち同期データ数
に応じて各ノードにおけるトークン保持時間を次のよう
にして決定する。例えば、ＬＡＮ１に接続されているノ
ードが２ａ〜２ｃの３つであって、このＬＡＮ１におけ
る所定のトークン循環時間を守るためのトークン保持可
能時間の合計が６τであったとする。ここで、τは、ト
ークン保持基準時間である。そして、各ノード２ａ，２
ｂ，２ｃにおける送信待ち同期データ量が、それぞれ
４、２、６であったとする。この場合には、各ノード２
ａ，２ｂ，２ｃのトークン保持時間を２τ、τ、３τに
設定する。これによって、トークン保持時間が、そのノ
ードが持っている送信待ち同期データ量に応じたものに
なる。従って、上述の図７のフローチャートにおけるス
テップ１２６において、送信待ち同期データを多く有し
ているノードでは、トークン保持時間が大きくなってお
り、効率的な送信を行うことができる。なお、各ノード
において、同一の式に基づいて自己のトークン保持時間
を決定するため、トークン保持時間について、特別にデ
ータの伝達を行う必要はない。

【００６７】また、本実施例において、必要なのは送信
待ち同期データ数を各ノードにおいて知ることである。
従って、通信アプリケーションから受けとった同期デー
タが宛先ノードに受信され、処理するまでの時間を遵守
できない場合にその同期データを廃棄する必要は必ずし
もない。しかし、この時間を保証することが好適であ
り、この場合には、上記図７のフローチャートによる処
理を行えば良い。

【００６８】さらに、本実施例によれば、トークン保持
時間は、そのときの送信待ち同期データ数に基づいて決
定されている。そこで、その時送信待ちであった同期デ
ータを送信待ちであった同期データをすべて送信した
後、トークン保持時間割り当てを変更する。従って、ト
ークン保持時間の決定後に通信アプリケーションから送
られてきた新規の同期データについては、次に割り当て
の後送信される。

【００６９】このような方法であると、図１２（ａ）に
示すように、トークン保持時間の割り当ての頻度がその
時送信待ちであった同期データ量に応じて変化すること
になる。しかし、新規発生の同期データの状態によって
は、次のトークン保持時間の変更のタイミングに至る前
にトークン保持時間の割り当てを早めに変更した方が良
い場合もある。

【００７０】そこで、トークン保持時間の決定後、所定
のタイミングで、新規に受けとった同期データの量を他
のノードに通知し、この新規同期データ量に応じて、ト
ークン保持時間を変更すると良い。この新規同期データ
量の通知は、上述の場合と同様にして行える。

【００７１】さらに、この再割り当てのタイミングは、
トークン保持時間の決定の後所定時間経過した場合に行
っても良いが、いずれかのノードのおいて、割り当て後
の新規受入れ同期データ量が所定量値以上になった場合
に、トークン保持時間の再割り当てを行うと良い。

【００７２】このように、新規同期データ受入れ量が所
定値以上になった場合には、送信待ち同期データ量にか
なりの変化が行ったものとみなせるため、本方式により
効果的なトークン保持時間の割り当てが行える。

【００７３】また、上記実施例において、同期データに
対する要求時間は、それぞれ別に設定される。このた
め、同期データの緊急度に合わせて、好適な処理が行え
る。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各ノードは、上記通知によりすべてのノードにおける送
信待ち同期データ量を宛先ノード別に知ることができ、
これに基づいて、送信しようとする同期データについ
て、宛先ノードにおいて処理が完了するまでの時間が計
算できる。そして、その計算で求められた時間が、当該
同期データの要求時間内であった場合には、これを送信
し、要求時間を超える場合には、当該同期データを廃棄
する。従って、宛先ノードにおいて、所定の要求時間内
に処理が完了する同期データのみが送信され、タイムク
リティカル性を保証することができる。これによって、
同期データが宛先ノードで処理されるまでの時間を保証
することができるためシステムをより確実なものにでき
る。

【００７５】管理ノードが不要である。このため、管理
ノードの障害対策が不要になり、また帯域割り当て・返
却・監視のための処理も不要になる。また、各ノードと
管理ノード間の帯域割り当て・返却に伴う帯域に消費や
同期データ転送前の帯域割り当てに伴う遅延がなくなる
のでＬＡＮの使用効率が上がると共に同期データ転送時
の遅延が減少する。

【００７６】また、各ノードにおいて、他のノードの受
信済みの処置待ち同期データ量を知ることができる。そ
こで、この同期データ量に基づいて、そのノードを宛先
ノードとする送信データの処理完了までの時間を正確に
予測することができる。

【００７７】各ノードを巡回するトークンに同期データ
量情報を相乗りさせることにより、同期データ量通知に
伴うＬＡＮの使用帯域の消費を最小限に抑制できる。

【００７８】ブロードキャストフレームに同期データ量
情報を搭載することにより、標準ＬＡＮに準拠した市販
のＬＡＮ制御ＬＳＩを使用することができる。

【００７９】新たな同期データが発生する度に、その同
期データが要求時間内に宛先ノードにおいて処理される
か否かを判定することにより、同期データの送信要求に
ただちに応答できるので、通信アプリケーションにおい
て同期データ送信要求を同期的に記述することができ、
通信アプリケーションの作成が容易になる。

【００８０】送信タイミングに至ったときに、要求時間
が守れるかを判定すれば、トークン保持時間において、
要求時間が守れるかについて正確な予測が行える。

【００８１】また、本発明によれば、同期データ量通知
により認識した各ノードの送信待ち同期データ量に基づ
いてトークン保持時間（帯域使用時間）を決定する。こ
れによって、帯域使用時間の最適割り当てが達成でき、
効率的な同期データの伝送を達成することができる。

【００８２】また、割り当ての際に存在した送信待ち同
期データの送信が終了した時に、次の帯域使用時間割り
当てを行うことにより、同期データの量に則した割り当
てを行うことができる。

【００８３】また、割り当て後の新規同期データ量に応
じて、割り当てを補正することによって、より現状に則
した割り当てを行うことができる。

【００８４】また、割り当て後の新規同期データ量が所
定量を超えた時に、再割り当てを行うことによって、再
割り当てが必要な時に再割り当てを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のＬＡＮの全体構成を示す図である。

【図２】同実施例における同期データ量通知手順および
データ転送手順を示す図である。

【図３】トークンパッシングＬＡＮのトークンフォーマ
ット例を示す図である。

【図４】ブロードキャストフレームのフォーマット例を
示す図である。

【図５】ノードのハードウェア構成を示す図である。

【図６】通信アプリケーションソフトから同期データが
渡された時の各ノードの動作例を示すフローチャートで
ある。

【図７】トークンパッシングＬＡＮに適用した場合の各
ノードにおけるトークン到着時の同期データ処理の動作
を示すフローチャートである。

【図８】他の実施例のＬＡＮの全体構成を示す図であ
る。

【図９】トークンパッシングＬＡＮのトークンフォーマ
ット例を示す図である。

【図１０】ブロードキャストフレームのフォーマット例
を示す図である。

【図１１】さらに他の実施例のＬＡＮの全体構成を示す
図である。

【図１２】トークン保持時間決定の頻度を示す図であ
る。

【図１３】従来の装置におけるＬＡＮの構成例を示す図
である。

【図１４】従来の装置において送信元ノードから宛先ノ
ードへのデータ転送手順を示すシーケンス図である。

【符号の説明】

１ ＬＡＮ ２ ノード ３ 同期データ量通知 ４ 同期データキュー ４ａ 測定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 厚井 裕司 神奈川県鎌倉市大船五丁目１番１号 三 菱電機株式会社 通信システム研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/42

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定の要求時間内に宛先ノードにおいて
   受信データの処理を完了することを要求される同期デー
   タを該同期データが送信可能になるまで蓄積する送信デ
   ータ蓄積手段と、 上記送信データ蓄積手段に蓄えられた同期データの宛先
   ノード別の量を測定する送信データ量測定手段と、 上記送信データ量測定手段により測定された同期データ
   量を含む同期データ量通知メッセージを組み立てるメッ
   セージ組み立て手段と、 上記メッセージ組み立て手段において組み立てられた同
   期データ量通知メッセージを他ノードへ送信するメッセ
   ージ送信手段と、 他のノードからの同期データ量通知メッセージを受信す
   るメッセージ受信手段と、 メッセージ受信手段から得られる他のノードの宛先ノー
   ド別同期データ量を記憶する同期データ量記憶手段と、 上記送信しようとする同期データについて該同期データ
   の要求時間内に宛先ノードにおいて処理を完了できるか
   否かを上記測定手段と、上記同期データ量記憶手段にお
   いて得られる情報に基づき予測する予測手段と、 上記予測手段により要求時間内に宛先ノードにおいて受
   信データの処理を完了できないと判断された同期データ
   をローカルエリアネットワークに送出するのを禁止する
   禁止手段と、 を各ノードで備えることを特徴とするローカルエリアネ
   ットワーク装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 さらに、 上記受信手段において、受信した同期データを処理が可
   能になるまで蓄積する受信データ蓄積手段と、 この受信データ蓄積手段に蓄えられた同期データ量を測
   定する受信データ量測定手段と、 を含み、 上記メッセージ組み立て手段は上記受信データ量測定手
   段で測定した受信データ蓄積手段に蓄えられている同期
   データ量についての情報を含めて同期データ量通知メッ
   セージを組み立て、 上記予測手段は、受信した同期データ量通知メッセージ
   中の受信データ蓄積量についての情報も考慮して、宛先
   ノードにおいて処理が完了するか否かを予測することを
   特徴とするローカルエリアネットワーク装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の装置において、 該ローカルエリアネットワークは、トークンパッシング
   方式であり、 ノード間を巡回するトークンに同期データ量通知メッセ
   ージを相乗りさせることを特徴とするローカルエリアネ
   ットワーク装置。
4. 【請求項４】 請求項１または２記載の装置において、 上記同期データ量通知メッセージをブロードキャストフ
   レームに搭載して送信することを特徴とするローカルエ
   リアネットワーク装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の装置に
   おいて、 上記予測手段は、新たな同期データが発生する度に、該
   同期データの送信宛先での処理が要求時間内に終了する
   か否かを判定することを特徴とするローカルエリアネッ
   トワーク装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の装置に
   おいて、 上記予測手段は、上記メッセージ送信手段による送信タ
   イミングに至った時に、上記送信データ蓄積手段に蓄積
   されている同期データについて該同期データに対する要
   求時間が守れるか否かを判定し、 上記禁止手段は、判定手段に要求時間を守れないと判定
   された同期データの送信を禁止することを特徴とするロ
   ーカルエリアネットワーク装置。
7. 【請求項７】 トークンパッシング方式を利用し、各ノ
   ードがトークン保持時間にデータをトークンに乗せて伝
   送するのローカルエリアネットワーク装置であって、 一定の要求時間内に宛先ノードにおいて受信データの処
   理を完了することを要求される同期データを該同期デー
   タが送信可能になるまで蓄積する送信データ蓄積手段
   と、 上記送信データ蓄積手段に蓄えられた同期データ量を測
   定する送信データ量測定手段と、 上記送信データ量測定手段により測定された同期データ
   量を含む同期データ量通知メッセージを組み立てるメッ
   セージ組み立て手段と、 上記メッセージ組み立て手段において組み立てられた同
   期データ量通知メッセージをトークンに乗せて、他ノー
   ドへ送信するメッセージ送信手段と、 他のノードからの同期データ量通知メッセージを受信す
   るメッセージ受信手段と、 メッセージ受信手段から得られる他のノードの同期デー
   タ量を記憶する同期データ量記憶手段と、 各ノードのトークン保持時間を上記送信データ量測定手
   段によって測定した送信データ蓄積手段に蓄積されてい
   る同期データ量に基づいて決定するトークン保持時間決
   定手段と、 を各ノードで備えることを特徴とするローカルエリアネ
   ットワーク装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の装置において、 上記トークン保持時間決定手段は、直前のトークン保持
   時間決定の際に送信データ蓄積手段に蓄積されていた同
   期データについての送信が終了した時点で、次のトーク
   ン保持時間を決定することを特徴とするローカルエリア
   ネットワーク装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載の装置において、 トークン保持時間決定の周期の途中において、直前のト
   ークン保持時間決定の後に発生した新規同期データ量を
   測定する新規同期データ量測定手段と、 この新規同期データ量についてのメッセージを送信する
   新規同期データ量送信手段と、 受信した各ノードにおける新規同期データ量に基づい
   て、各ノードのトークン保持時間を補正する補正手段
   と、 をさらに備えることを特徴とするローカルエリアネット
   ワーク装置。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の装置において、 上記新規同期データ量送信手段は、新規同期データ量測
    定手段において、測定した新規同期データ量が、所定量
    以上となったときに、データ量通知メッセージを送信す
    ることを特徴とするローカルエリアネットワーク装置。
11. 【請求項１１】 請求項７〜１０記載の装置において、 上記送信データ蓄積手段に蓄積されている同期データに
    ついて該データの要求時間内に受信データの処理を完了
    できるか否かを上記測定手段と上記同期データ量記憶手
    段において得られる情報に基づき予測する予測手段と、 上記予測手段により要求時間内に宛先ノードにおいて受
    信データの処理を完了できないと判断された同期データ
    をローカルエリアネットワークに送出するのを禁止する
    禁止手段と、 をさらに備えることを特徴とするローカルエリアネット
    ワーク装置。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれかに記載の装
    置において、 上記同期データに対する要求時間は、該同期データ毎に
    変更可能であることを特徴とするローカルエリアネット
    ワーク装置。