JP3085846B2 - 通信ネットワーク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】独自に布設された共通の伝送媒体
に、コントロールステーションあるいはプログラマブル
コントローラなど情報データを発受信する複数の局が接
続され、通信制御権（トークン）を順次受け渡すことに
より情報の伝送を行う通信ネットワークに関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の加入局が回線を共有してトークン
パスを行うローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）など
の通信ネットワークでは、新たに通信ネットワークに参
加しようとする局は、トークンの譲渡先として登録され
るために他の参加局から認識されなければならない。他
局から認識されるための参加方法としては、下記（１）
の能動的参加方法と、イ）とロ）に区分される受動的参
加方法（２）とが使われている。 （１）能動的参加方法 新たに通信ネットワークに参加しようとする局が、通信
ネットワークに対して何らかの信号を注入し、それまで
に確立されていた通信関係を強制的に再構成または初期
化させ、この過程で参加登録を行う。 （２）受動的参加方法 イ）通信ネットワークを管理する特定局が、参加の可能
性のある未参加局にして参加勧誘を行い、有効な応答が
返ってきた場合にはこの局を登録する。

【０００３】ロ）トークンを保有する局が、隣接する局
番号を持つ局が未参加の場合に、この局に対する参加勧
誘を行い、有効な応答が返ってきた場合にはこの局を登
録する。トークンパスによってデータ伝送が行われるネ
ットワークでは、情報データは、図８に示すような構成
のメッセージフレームＭを単位として伝送される。

【０００４】メッセージフレームＭは、フレームの開始
を示す開始フラグＯＦで始まるヘッダＨを先頭に、ヘッ
ダに続くデータフィールドＤＦと、フレームメッセージ
の受信が正しく行われたか否かを検査するフレームチェ
ックシーケンスＦＣＳ及びフレームの終結を示すフラグ
（クローズフラグ）ＥＦが付加されて構成される。ヘッ
ダＨは更に送信先の宛先やデータ格納場所に関する情報
などが格納されたアドレスフィールドＡＦと、送受信相
手局に対する動作の指令応答を示す制御フィールドＣＦ
とによって構成されており、このヘッダにトークンを表
す領域が定められている。

【０００５】ネットワークにつながる各局は、メッセー
ジフレームＭを受信してヘッダＨのトークンを得ること
によって通信権を確保し、ヘッダＨの内容を解読して指
令された処理を行い、自身のデータ処理によって得た他
局に伝送すべきデータおよびメッセージを加え、必要な
場合ヘッダＨの内容の一部書き替えを行って新たに構成
したメッセージフレームＭを次局に送出する。したがっ
て処理が自局に関係しないメセージフレームを受信した
局は、実質的に受信したと同じ内容のメッセージフレー
ムＭを次局に転送することとなる。

【０００６】上記のような手順によって、ネットワーク
参加局間でデータが高速定周期で交換されるためには、
トークンがネットワークを一巡するに要する時間が短く
一定であることが必要である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術による
参加方法を用いる通信ネットワークには以下のような問
題がある。 能動的参加方法（１）の問題点 通信ネットワークに優乱を与え、正常な通信を妨げるこ
とになるので、データ交換の高速性と定周期性とが要求
される通信システムには適しない。

【０００８】受動的参加方法（２）の問題点 一般に、未参加局が応答可能な状態にあるか否かが判ら
ず、応答の有無が予想できないので、参加勧誘時には比
較的長い応答待ち時間が必要である。特に、以下に定義
する例外伝送と前後して応答待ち時間が発生すると、ト
ークン一巡時間が長くなり、通信の効率が低下する。

【０００９】ここで例外伝送とは、「データ交換の高速
性・定周期性が要求される通信システムにおいて、例外
的に発生し通常よりも長い処理時間を要する伝送」と定
義され、以下の場合を含む。 ・特定局との間で行われる複雑な伝送手順を要する伝送 ・通常時の伝送に比べてデータ量の多い伝送 ・未参加局の参加勧誘のように、応答時間の管理が困難
な伝送 ・送信エラー、受信エラーの発生 さらに、前記の特定局を管理する受動的参加方法（２）
のイ）には、トークン一巡時間を管理できるが、一方、
管理局の負荷が増加し、管理局の脱落時などにおける新
管理局の決定とネットワークの再構成過程にムダ時間が
発生する、などの問題点があり、また、隣接局を問い合
わせる受動的参加方法（２）のロ）には、特定局の負担
が増えない、勧誘頻度が高く加入が早いという利点があ
る反面、トークン保有局の単独の判断で参加勧誘を行う
ので、トークン一巡時間にバラツキが生じ、参加勧誘頻
度が高くなる分無応答である確率が高くなり、応答待ち
によるムダ時間が増える、などの問題点がある。

【００１０】本発明は、これらの問題を解決して、参加
勧誘過程が特定の局に依存せず、かつトークン一巡時間
を短くするような、参加勧誘手段を有する通信ネットワ
ークを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的達成のため、
本願第１の発明による通信ネットワークにおいては、各
情報処理装置に、例外的に発生し通常よりも長い処理時
間を必要とする例外伝送が、自局の通信制御権保有期間
内に発生したことを他局に通知する例外伝送発生情報を
ネットワーク接続局間で受渡しされるメッセージフレー
ムのヘッダに書込む例外伝送発生通知手段と、通信ネッ
トワークへの参加が期待されながら未だ参加していない
局の存在を通知する未参加局存在情報を前記ヘッダに書
き込む未参加局存在通知手段と、通信制御権を得た際
に、前記例外伝送発生情報と未参加局存在情報とに基づ
き、未参加局に対する参加勧誘の可否を決定する勧誘実
施決定手段と、を設ける。

【００１２】また本願第２の発明による通信ネットワー
クにおいては、各情報処理装置に、通信ネットワークへ
の参加が期待されながら未だ参加していない局の存在を
通知する未参加局存在情報をネットワーク接続局間で受
渡しされるメッセージフレームのヘッダに書込む未参加
局存在通知手段と、ネットワークにつながる局が通信制
御権を得て行う通信処理の内容が通常通信の範囲に属す
るとき、その処理期間を計測して累計し、例外通信処理
が発生したとき、前記累計値をリセットし次の通常通信
処理の開始からの処理期間を計測して累計する通常伝送
期間計測手段と、通信制御権を保有した際に、前記未参
加局存在情報と通常伝送期間計測手段によって得られる
処理時間の情報とに基づいて未参加局に対する参加勧誘
の可否を決定する勧誘実施判定手段と、を設ける。

【００１３】

【作用】上記第１の発明によるネットワークでは、各情
報処理装置に設けられた例外伝送発生通知手段と未参加
局存在通知手段とによって、通信制御権を得て通信処理
を行う局に、例外伝送の発生と未参加局存在の状況が伝
えられ、通信制御権を得た局は、参加勧誘可否決定手段
によっては、伝送された上記の例外伝送発生情報と未参
加局存在情報の内容を調べ、例外伝送の発生がなく未参
加局が存在する場合には未参加局への参加勧誘を行い、
例外伝送が発生している場合には、未参加局が存在して
も参加勧誘を行わず、自局の通信処理の終了次第ただち
に次の参加局に通信権を引渡す。

【００１４】また、本願第２の発明によるネットワーク
では、通常伝送期間測定手段が各局が行う通信処理が通
常伝送処理に属している間の処理期間の累計を測定して
通信制御権を得た局に伝えるので、通信制御権を得た局
は勧誘実施決定手段において通常伝送期間の値を調べ、
この値が予め設定した値を超えている場合には、長期間
例外伝送の発生がなく伝送期間に余裕があると判断し、
未参加局への参加勧誘を行う。一方、通常伝送期間の累
計値が設定値を超えていないときには、例外伝送が発生
して通常伝送期間測定手段の計測累計値がリセットされ
てから間もないと判断し、未参加局が存在しても参加勧
誘を行わず、次局に通信権を引渡す。

【００１５】

【実施例】説明を理解しやすくするため、局番号Ｓ１か
らＳ４を持つ４個の局で構成される図７に例示の簡素の
構成の通信ネットワークにおいて、当初は未参加である
局番号Ｓ２の局が参加の勧誘を受け、通信ネットワーク
に加入する経過を例に本発明の通信ネットワークを説明
する。

【００１６】図７において、矢印ｃ１〜ｃ４は情報処理
装置相互間の論理的な接続を示す論理リングで、物理的
な接続構成はリング形、バス形、スター形のいずれであ
ってもよい。はじめに、メッセージフレームのヘッダ部
に例外伝送の発生と未参加局の存在をメッセージフレー
ム伝送先の局に通知する手段を設け、この手段によって
得られる情報をもとに、未参加局に対する参加勧誘の可
否を決定する勧誘実施決定手段を備えた本願第１の発明
による通信ネットワークの実施例を図１に示し、この図
によって本発明を説明する。

【００１７】図１の（ａ）は各手段間のシグナルフロー
を示す図であり、（ｂ）は局間で伝送されるメッセージ
フレームの構成を示し、（ｃ）はメッセージフレームの
ヘッダに設けられた例外伝送の発生と未参加局の存在の
通知手段としての「例外伝送発生フラグ」と「未参加局
存在フラグ」の一実施例の構造を示している。図１の
（ａ）において、例外伝送発生通知手段１が生成する例
外伝送発生通知情報ａは、自局が通信制御権（トーク
ン）を保有している期間内に例外伝送が発生したことを
他局に通知するためのもので、本例のように４個の局で
構成されているネットワークの場合には、図１の（ｂ）
に例示のようにメッセージフレームのヘッダに例外伝送
発生フラグとして領域を確保した図１の（ｃ）に示すよ
うな４ビットの２値データで表すことができる。例外伝
送発生フラグの局番Ｓ１からＳ４に対応する各ビットは
例外伝送が発生した場合に１、発生しなかった場合に０
として、トークン譲渡先局に伝送する。

【００１８】図１の（ａ）において、未参加局存在通知
手段２が生成する未参加局存在通知情報ｂは、通信ネッ
トワークへの参加が期待されながら未だ参加していない
局の存在を通知するためのもので、上記の例外伝送発生
通知情報ａと同じく、メッセージフレームのヘッダに未
参加局存在フラグとして領域を確保した図１の（ｄ）に
示すような４ビットの２値データで表すことができる。
未参加局存在フラグ局番Ｓ１からＳ４に対応する各ビッ
トは、当該局が未参加の場合に１、参加し登録された場
合に０として、トークン譲渡先局に伝送する。

【００１９】図１の（ａ）に示されている勧誘実施決定
手段３による未参加局への参加勧誘は、トークを譲渡さ
れた局が行う通信処理のフローのなかで実行される。図
２に、勧誘実施決定手段３を含む通信ソフトの処理内容
を表すフローチャートを示し、勧誘の手順を説明する。 Ｐ１ 前トークン保有局からトークンを譲渡される。

【００２０】Ｐ２ 通信機構を管理する応用プログラム
の要求に従って伝送を行う。ここで行う伝送としては、
通常伝送として扱えるような所要時間の短い伝送や、特
定局との間で行われる複雑な伝送手順を要する伝送、な
どがある。 Ｐ３ 前記伝送が正常に終了したか否かを判定する。前
記伝送のうち後者は正常終了であっても、通常以上の伝
送時間を要するので、例外伝送として扱う。

【００２１】例外伝送が発生した場合は、自局番の対応
する例外伝送発生フラグを１にセットし、次の局にトー
クンを譲渡する。この時、他局がセットしたフラグはそ
のまま値を変えずに残す。 Ｐ４ 正常終了の場合、前トークン保有局から送信され
た例外伝送発生フラグの有無を調べる。例外伝送発生フ
ラグが有る場合、自局がセットしたものであるかどうか
判定し、他局がセットしたものである場合は、先行する
トークン一巡期間内に例外伝送が発生し余分の時間を費
やしていることになるので、直ちに次の局にトークンを
譲渡する。

【００２２】Ｐ５ 例外伝送発生フラグが無い場合、前
トークン保有局から送信された未参加局存在フラグの有
無を調べる。未参加局が無い場合は、自局番の対応する
例外伝送発生フラグを０（例外伝送発生なし）にセット
し、次の局にトークンを譲渡する。この時、他局がセッ
トしたフラグはそのまま値を変えずに残す。 Ｐ６ 未参加局が有る場合は、当該局に対して参加勧誘
を行う。有効な応答が返ってきた場合は、この局番を参
加局として登録し、同時に未参加局存在フラグの当該ビ
ットを０（参加・登録状態）にする。

【００２３】Ｐ７ 参加勧誘を行ったので、例外伝送発
生フラグを１（例外伝送発生あり）にセットし、次の局
にトークンを譲渡する。 この手順に従って、未参加局（局番Ｓ２）に対して勧誘
を行い、通信ネットワークに参加させる過程を表１に示
す。なお、この例では勧誘以外の例外伝送（送信・受信
エラーや、大量データ伝送、複雑な伝送手順を伴う伝
送）は発生しないものとしている。

【００２４】

【表１】

【００２５】勧誘以外の例外伝送（送信・受信エラー
や、大量データ伝送、複雑な伝送手順を伴う伝送）が発
生する場合は、例外伝送発生フラグ１が含まれる機会が
増え、従って未参加局Ｓ２に対する参加勧誘が行われる
頻度が低下する。上記の本願第１の発明による通信ネッ
トワークにおいては、例外伝送の発生は、メッセージフ
レームを受信してトークンを得た局が、ヘッダフィール
ドの内容を解読して導かれる要求に従って伝送を、伝送
の内容に対応して予め定められた手順の中から選択した
手順によって実行するとき、選択した手順に対応して定
まることを前提としている。

【００２６】つぎに、通信権（トークン）を得た局が行
う通常伝送の実行期間を計測して積算する通常伝送期間
計測手段を設け、メッセージフレームのヘッダに未参加
局の存在をメッセージフレーム伝送先の局に通知する未
参加局存在通知手段を設け、通常伝送期間計測手段と未
参加局存在通知手段によって得られる情報をもとに、未
参加局に対する参加勧誘の可否を決定する勧誘実施判定
手段を備えた本願第２の発明による通信ネットワークの
実施例を図３に示し、この図によって本願第２の発明を
説明する。図３の（ａ）は各手段間のシグナルフローを
示す図であり、（ｂ）は局間で伝送されるメッセージフ
レームの構成を示す図である。

【００２７】図３の（ａ）における通常伝送期間計測手
段４は、通信ネットワーク全体として例外伝送が発生し
ていない連続期間を測定するためのもので、種々の方法
によりこの期間を測定することができ、その１実施例を
図４に示す。図４に例示の通常伝送期間計測手段におい
ては、共通時刻管理手段６が生成して通信ネットワーク
に接続する全ての局が共有する時刻データと、例外伝送
発生時刻を他局に通知するための例外伝送発生時刻デー
タｄとの差を時間差演算手段７で演算することで、所望
の通常伝送期間を得る。ここで、例外伝送発生時刻デー
タｄは、自局のトークン保有期間内に例外伝送が発生し
たトークン保有局が、この発生時刻をトークン譲渡先局
に対してトークンとともに伝送するもので、新たにトー
クンを獲得した局で例外伝送が発生した際にこの時刻デ
ータを更新する以外は、同一の時刻データを順次トーク
ン譲渡先に転送する。

【００２８】また、通信ネットワーク全体で共通時刻を
参照するためには、 ・特定の時刻管理機能を持つ局が全局あてに共通時刻
や、それぞれの局が持つ時計を校正するための情報など
を通知する ・公衆回線を通じて標準時刻データを入手する ・他の複数の局の時刻データを入手して平均化し、自局
の時計を修正する（マルチプロセッサシステムにおける
クロック同期方式（特許出願公告平５−２８８６４）） などの手段を用いれば良い。

【００２９】図３の（ａ）における通常伝送期間計測手
段４の他の実施例を図５に示す。図５の通常伝送期間計
測手段の実施例では、通信ネットワークに接続する全て
の局に対して一斉に例外伝送の発生を通知する例外伝送
発生通報手段11、定周期で値を更新するカウンタ10と、
例外伝送の発生と同時にカウンタの値を初期化するカウ
ンタ初期化手段９とを用い、このカウンタ10が規定の値
に達することをもって通常伝送期間の経過を判定する。

【００３０】図５の実施例に置いては、例外伝送の発生
は通信ネットワーク全体で同時に認識されなければなら
ないが、これは例えば、全局あての同報通信（ブロード
キャスト伝送）などで実現可能である。また、伝送距離
が短い場合には、この信号のための専用線を用意し、ハ
ードウェア的に通知することも可能である。図６に、図
３の（ａ）に符号５で示されている勧誘実施判定手段を
含む通信ソフトの処理内容を表すフローチャートを示
し、勧誘の手順を説明する。

【００３１】Ｐ１ 前トークン保有局からトークンを譲
渡される。 Ｐ２ 通信機構を管理する応用プログラムの要求に従っ
た伝送行う。ここで行う伝送としては、通常伝送として
扱えるような所要時間の短い伝送や、特定局との間で行
われる複雑な伝送手順を要する伝送、がある。 Ｐ３ 前期伝送が正常に終了したか否かを判定する、前
期伝送のうち後者は正常終了であっても、通常以上の伝
送時間を要するので、例外伝送として扱う。

【００３２】例外伝送が発生したとき、図４に例示の通
常伝送期間計測手段を用いている場合には例外伝送発生
時刻データを作成し、図４に例示の通常伝送期間計測手
段を用いている場合には例外伝送発生を全局あてに通知
する。 Ｐ４ 正常終了の場合、通常伝送期間ｔを調べる。通常
伝送期間ｔが所定の値Ｔに到達していなければ、直ちに
次の局にトークンを譲渡する。

【００３３】Ｐ５ 通常伝送期間ｔが所定の値Ｔに到達
していれば、期間Ｔにわたり例外伝送が発生していない
ことを意味するので、前トークン保有局から送信された
未参加局存在フラグの有無を調べる。 Ｐ６ 未参加局が無い場合は、次の局にトークンを譲渡
する。未参加局が有る場合は、当該局に対して参加勧誘
を行う。有効な応答が返ってきた場合は、この局番を参
加局として登録し、同時に未参加局存在フラグの当該ビ
ットを０（参加・登録状態）にする。

【００３４】Ｐ７ 参加勧誘を行なったので、第１の実
施例では例外伝送発生時刻データを作成し、第２の実施
例では例外伝送発生通信信号を全局あてに通知し、次の
局にトークンを譲渡する。 この手順に従って、未参加局（局番Ｓ２）に対して勧誘
を行い、通信ネットワークに参加させる過程を表２に示
す。なお表１の例の場合と同様に、ここでも勧誘以外の
例外伝送（送信・受信エラーや、大量データ伝送、複雑
な伝送手順を伴う伝送）は発生しないものとする。

【００３５】

【表２】

【００３６】

【発明の効果】本願第１の発明においては、未参加局に
対する参加勧誘の可否決定に際して、トークンを譲渡さ
れた時点に先行するトークン一巡期間中に例外伝送が発
生していない場合で、しかも参加勧誘の対象となる未参
加がある場合にのみ、トークンを譲渡された局が参加勧
誘を行うので、参加勧誘過程が特定の局に依存せず、か
つトークン一巡時間を短くするような、参加勧誘機構が
実現されるという効果が得られる。

【００３７】また本願第２の発明によると、未参加局に
対する参加勧誘の可否決定に際して、トークンを譲渡さ
れた時点に先行する一定期間内に例外伝送が発生してい
ない場合で、しかも参加勧誘の対象となる未参加局があ
る場合にのみ、トークンを譲渡された局が参加勧誘を行
うことによって、参加勧誘過程が特定の局に依存せず、
かつトークン一巡時間を短くするような、参加勧誘機構
が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願第１の発明の一実施例を説明する説明図

【図２】本願第１の発明の一実施例において通信局が行
う通信処理のフローチャート

【図３】本願第２の発明の一実施例を説明するシグナル
フロー図とメッセージフレームの構成図

【図４】通常伝送期間計測手段の一実施例の構成を示す
図

【図５】通常伝送期間計測手段の他の実施例の構成を示
す図

【図６】本願第２の発明の一実施例において通信局が行
う通信処理のフローチャート

【図７】４局からなる通信ネットワークシステムの１例
を示す構成図

【図８】ネットワーク構成局間で授受されるメッセージ
フレームの従来の構成を示す図

【符号の説明】

Ｓｔ トークン保有局 １ 例外伝送発生通知手段 ２ 未参加局存在通知手段 ３ 勧誘実施決定手段 ４ 通常伝送期間計測手段 ５ 勧誘実施判定手段 ６ 共通時刻管理手段 ７ 時間差演算手段 ８ 例外伝送発生時刻通知手段 ９ カウンタ初期化手段 10 カウンタ 11 例外伝送発生通報手段 Ｍ メッセージフレーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−136799（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/437

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の情報処理装置で構成され、通信制御
   権を順次受け渡すことにより送信局と受信局間の伝送の
   調停を行う通信ネットワークにおいて、 各情報処理装置に、例外的に発生し通常よりも長い処理
   時間を必要とする例外伝送が、自局の通信制御権保有期
   間内に発生したことを他局に通知する例外伝送発生情報
   をネットワーク接続局間で受渡しされるメッセージフレ
   ームのヘッダに書込む例外伝送発生通知手段と、 通信ネットワークへの参加が期待されながら未だ参加し
   ていない局の存在を通知する未参加局存在情報を前記ヘ
   ッダに書き込む未参加局存在通知手段と、 通信制御権を得た際に、前記例外伝送発生情報と未参加
   局存在情報とに基づき、未参加局に対する参加勧誘の可
   否を決定する勧誘実施決定手段と、 を設けたことを特徴とする通信ネットワーク。
2. 【請求項２】複数の情報処理装置で構成され、通信制御
   権を順次受け渡すことにより送信局と受信局間の伝送の
   調停を行う通信ネットワークにおいて、 各情報処理装置に、通信ネットワークへの参加が期待さ
   れながら未だ参加していない局の存在を通知する未参加
   局存在情報をネットワーク接続局間で受渡しされるメッ
   セージフレームのヘッダに書込む未参加局存在通知手段
   と、 ネットワークにつながる局が通信制御権を得て行う通信
   処理の内容が通常通信の範囲に属するとき、その処理期
   間を計測して累計し、例外通信処理が発生したとき、前
   記累計値をリセットし次の通常通信処理の開始からの処
   理期間を計測して累計する通常伝送期間計測手段と、 通信制御権を保有した際に、前記未参加局存在情報と通
   常伝送期間計測手段によって得られる処理時間の情報と
   に基づいて未参加局に対する参加勧誘の可否を決定する
   勧誘実施判定手段と、 を設けたことを特徴とする通信ネットワーク。