JP3372818B2 - ネットワークの通信制御方法およびシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＡＴＭ（As
ynchronous Transfer Mode：非同期転送モード）のよう
に帯域を確保して通信を行うネットワークにおいて、ア
クセス制御等を含めた制御を行うネットワークの通信制
御方法およびシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＡＴＭを使用してネットワーク
をリング型に構成し、通信を行う際、リング型ネットワ
ークの特性を生かした通信制御の分散管理を行い、ま
た、各通信ノードに対して公平なアクセス制御を実現し
ようとする場合は次のように行う。即ち、管理情報を通
信するパケット／セル等のヘッダ情報として持つか、あ
るいは、管理情報だけの特殊なパケット／セル等を設
け、それを各ノード間で通信しあう等のネゴシエーショ
ンを行った後に通信を始める。このような技術を開示し
ている文献として、例えば、「伊藤 匡他 加入者アク
セス高速リングネットワーク（ＡＴＭＲ）の構成法に関
する検討 ＮＴＴ交換システム研究所 SSE90 −41」
等がある。

【０００３】図２は、従来のセルフォーマットとセルア
クセス制御を示す図である。セルのヘッダには、図中
（ａ）に示すように、アクセス制御のための情報である
ＡＣＦ（アクセス制御情報）が組み込まれている。この
情報を図中（ｂ）、（ｃ）に示すように、各ノードがチ
ェックし、セルに書き込んで良いか等のアクセス制御を
行っている。アクセス制御はＡＴＭを基本としているこ
とから、セルに対するアクセス制御がそのままネットワ
ークに対するアクセス制御となり、ネットワーク内の各
ノードが公平なアクセスができるフェアネスを実現する
ため、ウインドウサイズを設け、ウインドウサイズ毎の
通信を行うように制御されている。また、分散で管理す
るため、上述したＡＣＦの情報を用いて各ノードの状態
を各々で関知し、各ノードが独立して送信を再開できる
ための特殊セルを送出できるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＡＴＭのような帯域を
確保して通信を行うネットワークにおいて、ネットワー
ク構成をリング型に構成する等により、通信を分散管理
する場合、どの帯域をどの通信ノードに対して割り当て
るかという情報を管理するための情報を必要とし、その
ためのネゴシエーションが必要となる。

【０００５】しかしながら、このネゴシエーションを行
うために、例えば、通信を行っているパケット等のヘッ
ダに必要な情報を組み込む場合には、ヘッダのオーバヘ
ッドが増え、特殊な情報をやり取りして行う場合には、
余分なトラフィックが増える等の問題が生じる。また、
帯域の管理を分散ではなく、集中管理する場合において
も、割り当て情報等を通信するパケット等のヘッダ情報
にその管理情報を持たせなければ管理できないため、分
散管理の時と同様にヘッダのオーバヘッド等の問題があ
る。特にネットワークがリング型等のシェア型構成の場
合には、各通信ノードが公平に通信できる制御を行うこ
とが必要である。

【０００６】このような点から、特別なネゴシエーショ
ンを必要とせず、各ノードに対して公平に通信制御を行
うことのできるネットワークの通信制御方法およびシス
テムの実現が望まれていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決するために、以下の構成を採用する。 〈請求項１の構成〉 複数のノードが固有の帯域を時分割で確保するネットワ
ークの通信制御方法であって、固有の帯域をフレーム中
のタイムスロットに対応させると共に、フレーム中の特
定位置のタイムスロットを、各ノードが自ノードとして
使用するタイムスロットとして設定し、かつ、各ノード
は、フレーム中の予め固定した位置のタイムスロットを
自ノードが使用するタイムスロットとして処理すると共
に、次ノードに対応したタイムスロットの位置がフレー
ム中の予め固定した位置となるようタイムスロットの位
置を順次入れ替えてフレームを送信することを特徴とす
るネットワークの通信制御方法である。

【０００８】〈請求項１の説明〉フレーム中の特定位置
のタイムスロットとは、例えば、ヘッダの次に位置する
先頭のタイムスロットであるが、そのタイムスロットの
位置は、どこであってもよい。更に、タイムスロットの
位置をシフトさせる数として、例えば、タイムスロット
を一つずつフレームの後ろ方向にシフトさせるが、例え
ば、二つずつシフトさせる等、その数とシフト方向は種
々選択が可能である。

【０００９】このような構成により、請求項１の発明で
は、従来のように通信時にネットワークのフェアネスを
実現するためにウインドウ等の情報をやり取りすること
なく通信が可能になるため、無駄なトラフィック等を削
減することができる。また、各ノード内で、フレーム内
のタイムスロットを順次シフトさせることにより、どの
帯域がどのノードに割り当てられるかという管理情報を
必要とせず、ネットワークのアクセス制御を行うことが
できる。

【００１０】〈請求項２の構成〉請求項１において、タ
イムスロットの数はノードと同数以上であることを特徴
とするネットワークの通信制御方法である。

【００１１】〈請求項２の説明〉請求項２の発明は、請
求項１の発明において、ノードの数とタイムスロットの
数との関係を規定したものである。即ち、ノードの数と
タイムスロットの数とは、例えば同数であるが、少なく
ともノード数以上のタイムスロットが存在すれば、同数
でなくてもよい。特に、フレーム中のタイムスロットの
数をノードと同数にすれば、全てのタイムスロットを効
率よく使用することができる。

【００１２】〈請求項３の構成〉各ノードがポイントツ
ーポイントで接続され、各ノードが等しい帯域を確保す
るネットワークの通信制御システムにおいて、各ノード
は、各帯域に対応した伝送路にそれぞれ接続され、他ノ
ード宛にデータを中継するとともに自ノードのデータを
送信する送信部と、伝送路にそれぞれ接続され、他ノー
ドの送信部からのデータを受信する受信部とを備えると
共に、各ノードは、各受信部の伝送路をシフトさせて自
ノードの送信部にそれぞれ接続する共に、受信部のうち
特定の受信部を自ノードに割り当てられたデータの受信
部とし、かつ、特定の受信部の伝送路が接続された送信
部を、自ノードのデータを送信する送信部として使用す
るよう構成したことを特徴とするネットワークの通信制
御システムである。

【００１３】〈請求項３の説明〉請求項３の発明は、ノ
ード内部で帯域に対応した伝送路をシフトさせるように
したものである。この発明では、送信部／受信部等の物
理構成でネットワークのフェアネスを実現しているた
め、送信部／受信部に接続される伝送路の伝送能力がそ
のまま各ノードに割り当てられる帯域という構成にな
り、帯域確保型のネットワークに適応しやすいという効
果がある。しかも、全てのノードの構成および機能が同
じであるため、装置を開発する際のコストの低減化に寄
与し、また、動作処理能力も向上させることができると
いう効果がある。

【００１４】〈請求項４の構成〉請求項３において、伝
送路の数はノードと同数以上であることを特徴とするネ
ットワークの通信制御システムである。

【００１５】〈請求項４の説明〉請求項４の発明は、請
求項３のシステムにおいて、伝送路の数とノードの数と
の関係を示したものである。即ち、伝送路とノードの数
との関係は、少なくともノード以上の伝送路が存在すれ
ば伝送路がノード数より多くてもよい。特に、伝送路の
数をノードと同数にすれば、全ての伝送路を効率よく使
用することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。 《具体例１》 〈構成〉図１は本発明の具体例１としてネットワークの
通信制御方法を示す説明図である。図のシステムは、４
個のノード１，２，３，４がリング型に接続されたネッ
トワークを示している。各ノード間の伝送には、図示の
ように、フレームと呼ばれる単位でのデータ通信が行わ
れる。フレームは、ヘッダ（Header）と、各ノード１，
２，３，４が公平に通信を行うためのタイムスロット
（Time Slot ）ＴＳで構成されている。このフレーム内
のタイムスロットＴＳは、接続ノード数により変化させ
るか、または初期設定で定められた値となる。初期設定
がＮの場合、このネットワークに接続できるノード数の
最大値はＮになるという制約条件が付加される。接続ノ
ード数により変化させる場合には、ネットワーク立ち上
げ時において、各ノード間でネゴシエーションを行う等
の処理を施すことで、分散環境下でも実現可能である。
また、ヘッダには、フレームの先頭が分かる識別子やデ
ータ通信で必要な誤り訂正符号等の情報が含まれてい
る。本具体例では、タイムスロットＴＳの数は、ノード
１，２，３，４と同数の４個となるよう構成されてい
る。

【００１７】各ノード１，２，３，４は、受信したフレ
ームを、ヘッダとタイムスロットＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ
３，ＴＳ４に分離し、各タイムスロットＴＳ１，ＴＳ
２，ＴＳ３，ＴＳ４に入っているデータより、自ノード
が受信すべきデータを受信し、そうでないものは中継を
行う。また、各ノード１，２，３，４は、データの中継
および送信の際、分割したタイムスロットＴＳ１，ＴＳ
２，ＴＳ３，ＴＳ４を予め定められた順序でシフトさせ
る機能を有している。本具体例では、ヘッダの次のタイ
ムスロットＴＳ（フレーム中の先頭タイムスロット）を
自ノードに割り当てられたタイムスロットＴＳと設定し
ており、次ノードに送信する場合は、各タイムスロット
ＴＳをヘッダとは逆方向に１個シフトさせ、次ノードに
割り当てられているタイムスロットＴＳが先頭タイムス
ロットとなるようにして送信するよう構成されている。

【００１８】〈動作〉図中の各ノード１，２，３，４の
データ伝送方向は、図中の時計回り、即ち、ノード１→
ノード２→ノード３→ノード４であるとする。そして、
自ノードに割り当てるタイムスロットＴＳ１，ＴＳ２，
ＴＳ３，ＴＳ４は、先頭タイムスロットＴＳに設定して
いるため、例えば、タイムスロットＴＳ１をノード１に
割り当てた場合、タイムスロットＴＳ２はノード２、タ
イムスロットＴＳ３はノード３、タイムスロットＴＳ４
はノード４にそれぞれ割り当てられる。

【００１９】各ノード１，２，３，４では、フレームを
受信すると、ヘッダとタイムスロットＴＳ１，ＴＳ２，
ＴＳ３，ＴＳ４とを分離し、自分に割り当てられている
ＴＳ（先頭のタイムスロット）以外のＴＳから自分の受
信すべきデータを受信する。送信データは自分に割り当
てられているＴＳ（先頭のタイムスロット）にデータを
乗せる。各タイムスロットＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，Ｔ
Ｓ４を後ろ方向（ヘッダとは逆方向）にシフトさせ、次
ノードに送信する。例えば、図示のようにノード３を例
として説明する。

【００２０】ノード３に送られてくるフレームは、図示
のように、ヘッダ、ＴＳ３，ＴＳ２，ＴＳ１，ＴＳ４の
順になっている。上述したように、タイムスロットＴＳ
３がノード３に割り当てられているタイムスロットであ
るため、このタイムスロットにデータを書き込み、それ
以外のタイムスロットから自分が受信すべきデータを受
信する。そして、このフレームを送信する場合は、各タ
イムスロットを後ろ方向に一つずつシフトし、タイムス
ロットＴＳ４が先頭タイムスロットとなるようフレーム
を組み立てる。そして、次ノードであるノード４では、
ノード３と同様の処理を行う。

【００２１】このように、各ノード１，２，３，４は、
同じように予め決められた位置にあるタイムスロットに
送信データを書き込み、また、受信タイムスロットを同
じようにシフトさせる。

【００２２】〈効果〉以上のように、具体例１によれ
ば、各ノード１，２，３，４をリング型に構成し、各ノ
ード１，２，３，４が、ポイントツーポイント（point
to point）方式で接続されている場合、各ノード１，
２，３，４間のデータ通信にフレーム等の通信単位を設
け、このフレーム内には各ノード１，２，３，４が伝送
できる帯域を確保したタイムスロットＴＳ１，ＴＳ２，
ＴＳ３，ＴＳ４で構成することにより、従来のように通
信時にネットワークのフェアネスを実現するためにウイ
ンドウ等の情報をやり取りすることなく通信が可能にな
るため、無駄なトラフィック等を削減することができ
る。また、各ノード１，２，３，４内で、フレーム内の
タイムスロットＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４を予め
決められた法則に従ってシフトさせることにより、どの
帯域がどのノードに割り当てられるかという管理情報を
必要とせず、ネットワークのアクセス制御を行うことが
できる。

【００２３】《具体例２》 〈構成〉図３は、本発明の具体例２としてネットワーク
の通信制御システムを示す構成図である。図のシステム
は、４個のノード１００，２００，３００，４００が、
伝送路５００によりリング状になるよう接続されたネッ
トワークを示している。即ち、ノード１００はノード２
００に、ノード２００はノード３００に、ノード３００
はノード４００に、ノード４００はノード１００にリン
グ状になるよう接続されている。また、伝送路５００の
おける各伝送路５０１〜５０４は独立した伝送路であ
り、これらはＡＴＭ等の帯域を示している。

【００２４】各ノード１００〜４００では、受信部およ
び送信部を備えており、これらの受信部および送信部
は、接続されているノード数と同じか、若しくはそれよ
りも大きな数となっている。例えば、ノード１００で
は、４個の受信部１０１Ｒ〜１０４Ｒと、４個の送信部
１０１Ｓ〜１０４Ｓが設けられ、受信部１０１Ｒで受信
したデータは、送信部１０２Ｓで送信されるといったよ
うに、順次シフトさせて次ノードに転送するよう構成さ
れている。これは、他のノード２００〜４００内の受信
部および送信部の構成も同様となっている。

【００２５】更に、各ノード１００〜４００では、自ノ
ードのデータの送受信には予め決められた受信部および
送信部を使用するよう構成されている。例えば、各ノー
ド１００〜４００は、全て同じ位置にある受信部１０４
Ｒ，２０４Ｒ，３０４Ｒ，４０４Ｒおよび送信部１０１
Ｓ，２０１Ｓ，３０１Ｓ，４０１Ｓを用いて送受信する
よう構成されている。

【００２６】〈動作〉各ノード１００〜４００では、自
ノード宛のデータを受け取る場合は、受信部１０４Ｒ，
２０４Ｒ，３０４Ｒ，４０４Ｒで受信したデータを選択
する。そして、各ノード１００〜４００では、その内部
で、受信部１０４Ｒ，２０４Ｒ，３０４Ｒ，４０４Ｒが
接続されている伝送路が、送信部１０１Ｓ，２０１Ｓ，
３０１Ｓ，４０１Ｓに接続されるように伝送路をシフト
する。また、各ノード１００〜４００では、自ノードか
らの送信データは、送信部１０１Ｓ，２０１Ｓ，３０１
Ｓ，４０１Ｓを用いて送信する。尚、他の伝送路のデー
タは単に順番にシフトさせるのみとする。

【００２７】このような動作により、順番にシフトされ
てきた伝送路が自ノードに戻ってきたときには、自ノー
ドが出した伝送路と同じ、若しくはどのノードも使用し
ていなかった伝送路、あるいはもう既にリング内を１周
以上している伝送路であるため、伝送路にあるデータを
破棄して新たなデータを送信しても、再送等の処理を施
す場合など以外には基本的に問題がない。

【００２８】〈効果〉以上のように、具体例２によれ
ば、各ノード１００〜４００がネットワークに接続され
ているノード数以上の送信部／受信部を持ち、各ノード
１００〜４００内で受信したデータを中継する際、伝送
路を予め決められた法則に従ってシフトさせ、予め決め
られた伝送路に対してデータを送信するようにしたの
で、ネットワーク内における送信権の争奪や、ネゴシエ
ーションを必要とせずに完全なネットワークのフェアネ
スを実現することができ、かつ、送信権等の管理を分散
で行うことができる。

【００２９】また、送信部／受信部等の物理構成で実現
するため、送信部／受信部に接続される伝送路の伝送能
力がそのまま各ノードに割り当てられる帯域という構成
になり、帯域確保型のネットワークに適応しやすいとい
う効果がある。しかも、全てのノードの構成および機能
が同じであるため、装置を開発する際のコストの低減化
に寄与し、また、動作処理能力も向上させることができ
るという効果がある。

【００３０】《利用形態》上記各具体例では、リング型
構成を例にとって説明したが、リング型以外のポイント
ツーポイントで接続していくリニア型、ツリー型等の各
種構成法を用いたネットワークにも適応できる。また、
具体例２のように、物理的な構成により実現する場合、
各ノード内において伝送路が仮想的に分離されればよい
ため、実際の接続される伝送路が接続ノード数分ある必
要はない。

【００３１】また、上記各具体例では、タイムスロット
や伝送路を一つずつシフトさせるようにしたが、これ以
外の構成であってもよい。例えば、シフト量を二つずつ
とし、各ノードに割り当てるタイムスロットや伝送路を
二つとする。そして、各ノードでは、タイムスロットや
伝送路を二つ用いるかあるいは一つだけ用いるかを選択
することで、伝送能力を自由に選択できるといった効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体例１としてネットワークの通信制
御方法の説明図である。

【図２】従来のセルフォーマットとセルアクセス制御を
示す図である。

【図３】本発明の具体例２としてネットワークの通信制
御システムの構成図である。

【符号の説明】

１〜４、１００〜４００ ノード １０１Ｒ〜１０４Ｒ，２０１Ｒ〜２０４Ｒ，３０１Ｒ〜
３０４Ｒ，４０１Ｒ〜４０４Ｒ 受信部 １０１Ｓ〜１０４Ｓ，２０１Ｓ〜２０４Ｓ，３０１Ｓ〜
３０４Ｓ，４０１Ｓ〜４０４Ｓ 送信部 ５００ 伝送路

フロントページの続き (72)発明者 小沼 良平 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−167596（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−149141（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/42

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のノードが固有の帯域を時分割で確
   保するネットワークの通信制御方法であって、 前記固有の帯域をフレーム中のタイムスロットに対応さ
   せると共に、フレーム中の特定位置のタイムスロット
   を、各ノードが自ノードとして使用するタイムスロット
   として設定し、かつ、各ノードは、フレーム中の予め固
   定した位置のタイムスロットを自ノードが使用するタイ
   ムスロットとして処理すると共に、次ノードに対応した
   タイムスロットの位置が前記フレーム中の予め固定した
   位置となるようタイムスロットの位置を順次入れ替えて
   前記フレームを送信することを特徴とするネットワーク
   の通信制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 タイムスロットの数はノードと同数以上であることを特
   徴とするネットワークの通信制御方法。
3. 【請求項３】 各ノードがポイントツーポイントで接続
   され、各ノードが等しい帯域を確保するネットワークの
   通信制御システムにおいて、 前記各ノードは、 前記各帯域に対応した伝送路にそれぞれ接続され、他ノ
   ード宛にデータを中継するとともに自ノードのデータを
   送信する送信部と、 前記伝送路にそれぞれ接続され、他ノードの前記送信部
   からのデータを受信する受信部とを備えると共に、 前記各ノードは、前記各受信部の伝送路をシフトさせて
   自ノードの送信部にそれぞれ接続する共に、前記受信部
   のうち特定の受信部を自ノードに割り当てられたデータ
   の受信部とし、かつ、当該特定の受信部の伝送路が接続
   された送信部を、自ノードのデータを送信する送信部と
   して使用するよう構成したことを特徴とするネットワー
   クの通信制御システム。
4. 【請求項４】 請求項３において、 伝送路の数はノードと同数以上であることを特徴とする
   ネットワークの通信制御システム。