JP3689704B2

JP3689704B2 - Communication system and communication method

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Publication number: JP3689704B2
Application number: JP2003175680A
Authority: JP
Inventors: 民生飯塚; 恒一郎桜庭; 弘司鴨志田; 芳昭足達
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2020-08-31
Also published as: JP2004007740A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、通信システム及び通信方法に関する。具体的には、特に音声，画像データなどのマルチメディア用データ及び緊急を要するプラント用データなどの遅延の許されない通信に好適なリアルタイム性が要求されるデータとその他の遅延がある程度許されるデータが混在する通信システム及び通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＡＲＰＡ(Defence Advanced Research Project Agency)プロトコルのＴＣＰ（Transmission Control Protocal）／ＩＰ（Internet Protocol）やＩＳＯ（International Standards Organization）のＯＳＩ（Open Systems Interconnecttion）プロトコルのようなプロトコルを使用した通信システムにおいて、通信の遅延が許されるデータと遅延の許されないデータ（マルチメディア，プラントデータのようなリアルタイム性が要求されるデータ）を共存させてもリアルタイム性を保持した通信を実現できる通信システムの構築がエンドユーザから求められている。この種の方式として、例えば、特開平4−180425 号公報に記載のように、受信データ処理の順序を通信相手端末のネットワークアドレスと通信相手プロセスに対応付けた情報に従い優先制御する方式がある。また、例えば特開昭63−287231号公報に記載のように、網間中継装置において受信したデータのデータ長に注目し優先的に処理するデータか否かを判定する方式がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の通信システムの優先制御は、同じプロトコルを使用する各アプリケーションの通信プログラムごとに優先制御を行うこと、あるいは同じ通信プログラムであっても通信相手により優先制御を行うことに配慮されていない。
【０００４】
また、従来の通信システムの優先制御は、アプリケーションの通信プログラムで扱うデータごとにリアルタイム性に応じた優先処理レベルを設定する点に配慮されていない。
【０００５】
さらに、従来、システムを設計，構築する上で使い勝手が悪いという課題があった。
【０００６】
さらに従来、通信する端末の間に網間中継装置で接続され複数のネットワークから構成されるような通信システムにおける優先制御に配慮がなされていない。
【０００７】
さらに、従来の通信システムの優先制御は、優先データが連続した場合、非優先データの送信又は受信処理が中断されるため、データ送信端末で送信タイムアウトとなり再送が頻発することによる通信網の輻輳状態の防止、あるいは論理回線の切断等の防止に配慮がなされていない。
【０００８】
本発明の目的は、アプリケーションの通信プログラムが扱うデータごとに通信上の制限を設けることなく優先制御を実現しようとするものである。
【０００９】
また、本発明の目的は、網間中継装置を含む通信システムにおいて優先制御を実現しようとするものである。
【００１０】
また、本発明の目的は、高優先データの処理が連続して発生しても、低優先データに飢餓状態を発生させず、通信網の輻輳防止，論理回線の切断防止を実現しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、通信システムにおいて、送信又は受信データ内の優先判定情報と予め登録された優先データ情報からデータの送信又は受信処理の順序をデータごとに決定することである。すなわち、具体的には、プロトコルにより規定された端末アドレスが割り当てられている複数の端末装置が通信網によって接続され、前記各端末装置間でプロトコル情報が格納されたデータを送信又は受信する通信システムにおいて、優先的に送信又は受信処理をするか否かを判定する優先判定情報を送信又は受信データ内のあるプロトコルヘッダ情報とする手段と、前記優先判定情報のうち優先的に送信又は受信するデータの優先判定情報を予め優先データ情報として登録する登録手段と、前記送信又は受信データから優先判定情報を取り出し、優先データ情報として登録されているデータか判定する判定手段と、優先データ情報として登録されているデータの場合、登録されていないデータよりも優先的にデータを送信又は受信処理する送信又は受信処理手段と、を設けたことである。
【００１２】
つまり、本発明は、マルチメディア，プラントデータのようなリアルタイム性が要求されるデータとある程度の遅延が許されるデータが混在した通信システムにおいて、送信又は受信データ内の優先判定情報と予め登録された優先データ情報からデータの送信又は受信処理の順序をデータごとに決定する。それによって、アプリケーションの通信プログラムが扱うデータごとに通信上の制限を設けることなく優先制御できる。
【００１３】
また、上記目的を達成するための本発明の特徴は、複数の通信網が接続されるような通信システムにおいて、送信又は受信されるデータを、送信先又は送信元の通信網の一方の通信網の伝送データサイズに分割して、データ分割識別子を付け、そのデータ分割識別子と優先度を対応付け、分割データの送信時又は受信時、そのデータの分割識別子に対応する優先度に基づいて優先制御することである。すなわち、具体的には、プロトコルにより規定された端末アドレスが割り当てられている複数の端末装置が通信網によって接続され、前記各端末装置間でプロトコル情報が格納されたデータを送信又は受信する通信システムにおいて、送信データを分割する送信データ分割手段と、データを受信時、分割された前記送信データ内のプロトコルヘッダの優先判定情報から優先データか非優先データかを判定する優先判定手段と、受信データのヘッダ内のデータ分割識別子と優先か否かを対応付けた表を記憶する表記憶手段と、分割された前記送信データを受信時、そのデータ分割識別子が優先か否かを前記表から判定する表判定手段と、表判定手段における判定結果に従い、送信又は受信処理の優先制御を行う手段とを設けたことである。
【００１４】
つまり、本発明は、データの送信処理で決定した優先処理順序をデータ内のプロトコルヘッダの優先度情報に格納しその情報に従い送信・受信の優先制御を行う。また、分割したデータのデータ送信時又はデータ受信時データ内のプロトコルヘッダの優先判定情報から優先度を決定し、そのデータのデータ分割識別子と対応付けた表を持ち、分割されたデータの受信時そのデータの識別子に対応する優先度を表から求め優先制御する。それによって、データ内のプロトコルヘッダにサービス識別子を持たないデータに対しても優先制御でき、複数の通信網間を接続する網間中継装置，端末へ適用できる。
【００１５】
さらに、上記目的を達成するための本発明の特徴は、優先処理するデータがある回数連続して発生したとき、あるいは低優先のデータが発生してからある時間経過しても処理されない場合、高優先のデータ処理に影響を与えない程度により低優先のデータを処理することである。すなわち、具体的には、優先処理するデータを連続して送信・受信処理できる上限回数を登録する手段と、非優先処理するデータの送信・受信処理要求が発生してから優先処理するデータを連続して送信，受信処理した回数を積算する積算手段と、優先処理するデータの送信あるいは受信処理において、前記積算手段により積算された回数が上記登録された上限回数以上か否かを判定する手段と、上限回数以上の場合、非優先処理待ちデータを登録されたデータ数分優先的に送信又は受信処理手段とを設けたことである。又、上限回数の代わりに、送信又は受信処理するデータがシステム内に残留できる上限時間を用いてもよく、又、送信又は受信処理するデータがシステム内に残留できる上限時間を各優先処理レベルごとに登録するレベル別上限時間を用いてもよい。
【００１６】
つまり、本発明は、優先処理するデータがある回数連続して発生した場合、あるいは低優先のデータが発生してからある時間経過しても処理されない場合、高優先のデータ処理に影響を与えない程度に、より低優先のデータを処理する。それによって、高優先データが連続して発生した場合においても低優先データの送信又は受信処理が完全に中断しないようになるので、不必要な再送処理による通信網の輻輳状態，論理回線の切断を回避することができる。
【００１７】
上記した本発明の特徴および上記した以外の本発明の特徴は、以下の記載により、さらに明確とされる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図を用いて詳細に説明する。
＜システムの全体構成＞
初めに、本発明が対象とする通信システムの全体構成を図２に示す。複数の端末２００〜２０６が標準的なＬＡＮ，ＷＡＮ等の通信網２１１〜２１４に接続され、各通信網２１１〜２１４が網間中継装置２０７〜２１０によって接続されている。そして、各端末，網間中継装置には、世界標準あるいは業界標準の通信プロトコルが実装され、プロトコルにより規定されたネットワークアドレスが割り当てられる。各端末には、通信プログラムが搭載され、各端末間でデータを送受信しながらシステム全体の業務処理を進める。通信プログラムからのデータ送信要求，通信網からのデータ受信は、端末に実装されている通信プロトコルを介しそれぞれ通信網へ送信，通信プログラムへ渡される。ある端末の通信プログラムから通信相手の端末へデータを送信すると、複数の通信網を網間中継装置により中継され通信相手の端末へ届く。
【００１９】
データをどの端末へ届けるかは、ＯＳＩ参照モデルで対応付けるとネットワーク層プロトコルで規定されるネットワークアドレスで決定され、宛先端末上でどのプロセスへデータを届けるかは、ＯＳＩ参照モデルで対応付けるとトランスポート層プロトコルで規定される宛先サービス識別子で決定される。
【００２０】
以下、実施例では、通信プロトコルとしてＤＡＲＰＡプロトコルのＴＣＰ，
ＵＤＰ，ＩＰを使用する通信システムを例に説明する。ＤＡＲＰＡプロトコルのＴＣＰ／ＩＰでは、ネットワークアドレスがインターネットアドレス，サービス識別子がポート番号になる。各端末の通信プログラムは、他端末の通信プログラムとデータ通信する場合、コネクション型かデータグラム型のいずれかの通信方法を用い、通信相手端末のインターネットアドレスと宛先ポート番号を明示し、通信相手の端末，通信プログラムと論理的に結合する。相手通信プログラムは、送信元インターネットアドレスと送信元ポート番号により応答を返す先の端末，通信プログラムを識別する。通常、コネクション型の通信であればコネクション確立時に、送信元インターネットアドレス，宛先インターネットアドレス，送信元ポート番号，宛先ポート番号が決定される。データグラム型の通信時は、データ単位に決定する。
〔実施例１〕
＜構成＞
以下、第１の実施例について説明する。
【００２１】
本発明の通信システムの優先通信制御方式の構成を図１に示す。通信システム内の各端末１４０等、通信システム内の業務処理を行う通信プログラム処理部１２０，プロトコル送信処理部１４１，プロトコル受信処理部１４３，通信装置１１１を介し通信網へのデータ送信処理部１２６，通信網からのデータ受信処理部（データ受信手段とも称す）１３０，送受信データの処理待ちキュー制御部１４２，１４４を有する。プロトコル送信処理部１４１は、ＴＣＰ／ＩＰプロトコル送信処理部１２１〜１２２から成り、プロトコル受信処理部１４３は、TCP／ＩＰプロトコル受信処理部１３４〜１３５から成る。送受信データの処理待ちキュー制御部１４２，１４４は、データを優先的に処理するか否かを決定するデータの優先判定手段１２３，１３１と、送受信処理待ちキュー１２７，１３６へ接続する手段１２４，１３２と、送受信処理待ちキュー１２４，１３２からデータを取り出す手段１２５，１３３から成る。更に、補助記憶装置１００に優先データ情報を記憶する優先データ情報登録ファイル１０１が設けられ、主記憶上に優先データ情報登録メモリ１０２，送信・受信処理上限登録ファイル１０３を配置し優先的に送受信するデータの優先データ情報をデータの優先判定手段１２３，１３１に知らせる。
【００２２】
優先データ情報登録ファイル１０１に登録された優先データは、データ内に格納される通信プロトコル情報のプロトコル種別，ＴＣＰヘッダ内の宛先および送信元ポート番号，ＩＰヘッダ内の宛先および送信元ネットワークアドレスから成り、送受信データを優先的に送受信処理するか否かの判定に使用する優先判定情報となる。優先データ情報登録ファイル１０１は、通信システムの構築時に設定され、システム立ち上げ時に主記憶上の優先データ情報登録メモリ１０２に記憶，管理される。補助記憶装置１００の優先データ情報を全ての端末、および網間中継装置に格納する必要はなく、優先データ情報管理サーバ端末がシステム内に存在し、その他の端末，網間中継装置は、立ち上げ時通信要求を発行し自装置内の優先データ情報登録メモリ１０２に取り込んでもよい。また、この優先データ情報は、静的に割り付けても、動的に追加，変更，削除等の操作を行っても構わない。
【００２３】
網間中継装置は、端末の上記構成と比較すると通信プログラム処理部１２０やＴＣＰプロトコル送受信処理部１２１，１３５を搭載していない装置もあるが通常上記端末１４０と同じような構成になる。ただし、網間中継装置は、二つ以上の通信網へ二つ以上の通信装置により接続され、それぞれの通信網から受信したデータを別の通信網へ送信し中継する機能を備えている。
【００２４】
通信システムへの外部からの入力は、通信ネットワーク（通信網とも称す）１１０上の所定の端末より行われ、通信装置１１１，データ受信手段１３０，受信データの優先判定手段１３１，受信データの接続手段１３２，１３６，受信データの取り出し手段１３３，ＩＰプロトコルの受信処理部１３４，ＴＣＰプロトコルの受信処理部１３５，通信プログラム処理部１２０の順で伝達され処理が行われる。
【００２５】
処理結果の通信システムの外部への出力は、通信プログラム処理部１２０，ＴＣＰプロトコルの送信処理部１２１，ＩＰプロトコルの送信処理部１２２，送信データの優先判定手段１２３，送信データの接続手段１２４，送信処理待ちキュー１２７，送信データの取り出し手段１２５，データ送信手段１２６，通信装置１１１の順で伝達され処理が行われ、通信ネットワーク１１０上の所定の端末上へ出力される。
【００２６】
システム内のいずれかの端末の通信プログラムがデータ出力し、通信網を流れ宛先端末の上記入力時の処理手順で、受信側通信プログラムに、データが届けられる。ただし、網間中継装置が介在する場合は、通信ネットワーク１１０上の所定の端末より入力が行われ、通信装置１１１，データ受信手段１３０，受信データの優先判定手段１３１，受信データの接続手段１３２，１３６，受信データの取り出し手段１３３，ＩＰプロトコルの受信処理部１３４，ＩＰプロトコルの送信処理部１２２，送信データの優先判定手段１２３，送信データの接続手段124,送信処理待ちキュー１２７，送信データの取り出し手段１２５，データ送信手段１２６，通信装置１１１の順で伝達され処理が行われ、通信ネットワーク１１０上の所定の端末上へ出力される。
＜送信処理＞
図１を用いて、通信プログラムから通信網へデータ送信するまでの処理を示す。通信プログラム処理部１２０から送信されたデータは、プロトコル送信処理部１４１のＴＣＰプロトコル処理部１２１でＴＣＰヘッダを付加し、次にＩＰプロトコル送信処理部１２２でＩＰヘッダが付加される。そして、送信データの優先判定手段１２３にてデータ内のプロトコルヘッダ内の情報をチェックし優先送信するか非優先送信かを判定し、送信処理待ちキュー１２７の優先データ処理待ちキューか非優先データ処理待ちキューのいずれかに送信データの接続手段１２４にて接続する。送信データの接続手段１２４にて、送信処理待ちキュー１２７に一つもデータが接続されていない場合、かつデータ送信手段１２６にて通信装置１１１へデータの送信要求を発行していない場合は、送信処理待ちキュー１２７にデータを接続せずに直接データ送信手段１２６へデータを渡す。データ送信手段１２６で送信データにデータリンク層ヘッダ（ＬＡＮへの送信時はＭＡＣヘッダ）を付加し、通信装置１１１を送信起動し通信網１１０へデータ送信する。
【００２７】
データ送信手段１２６にて通信装置１１１へデータを送信要求を発行し、かつ送信処理待ちキュー１２７に一つもデータが接続されていない場合、あるいはデータ送信手段１２６にて通信装置１１１へデータを送信要求を発行し、かつ送信処理待ちキュー１２７にデータが接続されている場合は、送信処理待ちキュー
１２７にデータを接続する。このキューに接続されたデータは、データ送信手段１２６が現在通信装置１１１へ送信要求している処理が終了し、通信装置１１１から終了割り込みを受けた時点で送信処理待ちキュー１２７より次に送信すべきデータを送信データの取り出し手段１２５により取り出し通信装置１１１へ送信要求する。送信データの取り出し手段１２５により取り出されるデータ数は、次に通信装置１１１が受付可能なデータ数である。つまり、通信装置１１１がデータ送信手段１２６から要求されたデータを通信網１１０へ送信し終了するまでの間送信処理待ちキュー１２７に溜め込まれる。そして次に通信網へのデータ送信手段１２６が動作するときに送信データの取り出し手段１２５にて優先データから順にデータを取り出し送信処理を行う。
＜受信処理＞
図１により、通信網からデータを受信し通信プログラムへ渡すまでの処理を説明する。通信装置１１１が通信網１１０からデータを受信すると通信装置１１１からデータ受信手段１３０に割り込みで報告され、データ受信手段１３０が通信装置１１１からデータを取り込む。受信データの優先判定手段１３１にて受信データ内のプロトコルヘッダ内の情報をチェックし優先受信するか非優先受信かを判定し、受信処理待ちキュー１３６の優先データ処理待ちキューか非優先データ処理待ちキューのいずれかに受信データの接続手段１３２にて接続する。受信処理待ちキュー１３６に一つもデータが接続されていない場合は、プロトコル受信処理部１４３を起動し、一連の割り込み報告による受信処理を終了する。データが接続されている場合は、受信処理を即終了する。プロトコル受信処理部１４３が起動されると受信データの取り出し手段１３３により受信処理待ちキュー136から次に処理すべき優先度の高いデータを一つ取り出し、ＩＰプロトコル受信処理部１３４へデータを渡し、自端末宛てのデータであれば上位のＴＣＰプロトコル受信処理部１３５経由で通信プログラム処理部１２０へデータを渡す。
【００２８】
ＩＰプロトコル受信処理部１３４にて自端末宛てでないデータでかつ中継すべきデータと判断した場合は、受信データをプロトコル送信処理部１４１のＩＰプロトコル送信処理部１２２へ渡し、送信データの優先判定手段１２３，送信データの接続手段１２４，送信データの取り出し手段１２５，データ送信手段１２６を経由し送信する。
【００２９】
プロトコル受信処理部１４３は、受信処理待ちキュー１３６にデータが接続されている限り上記のプロトコル受信処理を繰り返す。プロトコル受信処理部143が動作中であっても通信網からのデータ受信手段１３０は、割り込み動作する。このため通信装置１１１から受信したデータは、受信処理待ちキュー１３６に接続され溜め込まれる。この溜め込まれたデータをプロトコル受信処理部１４３への受信データの取り出し手段１３３にてデータを取り出しプロトコルの受信処理を行う。
＜優先判定情報＞
受信，送信データが優先すべきデータか非優先データかを判定するために参照するプロトコルヘッダ内の優先判定情報について説明する。
【００３０】
図３に、通信網を流れるデータフレーム３００の構成例を示す。データフレーム３００は、データリンク層としてＩＥＥＥ８０２.３を用いた場合のＴＣＰ／ＩＰのフレーム構成例である。この他、イーサネットフレームやＩＥＥＥ８０２フレームがある。ＴＣＰ／ＩＰプロトコルを用いた場合の優先判定情報は、データのプロトコル種別，ＴＣＰヘッダ３３０内の宛先ポート番号３３２，送信元ポート番号３３１、およびＩＰヘッダ３２０内の宛先インターネットアドレス322,送信元インターネットアドレス（ＩＮＡ）３２１である。
【００３１】
プロトコル種別は、ＩＥＥＥ８０２.３のＭＡＣヘッダ，ＬＬＣ(Logical Link Control),ＳＮＡＰ(Sub Network Access Point)から成る物理ヘッダ３１０内のＳＮＡＰヘッダ内のプロトコルタイプ３１１を用いる。プロトコルタイプ３１１は、ＤＡＲＰＡプロトコルとしてリクエスト・フォー・コメンツ（RFC）内にタイプ番号とプロトコル名が記載されており１６進数表記でＩＰプロトコルが８００，ＡＲＰが８０６と決められている。更にプロトコル種別を限定するために、プロトコルタイプ３１１がＩＰのとき、ＩＰヘッダ３１２内のプロトコル３２６（ＩＰの上位プロトコル）を用いる。プロトコル３２６としては、ＴＣＰ，ＵＤＰ、およびＩＣＭＰなどのプロトコルがＲＦＣで定義されている。インターネットアドレスは、ＩＰヘッダ３２０の送信元ＩＮＡ（インターネットアドレス）３２１，宛先ＩＮＡ３２２を用いる。ポート番号は、ＴＣＰあるいはＵＤＰヘッダ３３０内の送信元ポート番号３３１，宛先ポート番号３３２を用いる。
【００３２】
図４に示す形式により、図１の優先データ情報登録メモリ１０２に、上記優先判定情報の内どの組み合わせを優先的に送受信するかが格納されている。すなわち、データの物理ヘッダ３１０内のプロトコルタイプ４０１，ＩＰヘッダ内のプロトコルタイプ４０２，送信元のＩＮＡ４０３，宛先のＩＮＡ４０４，送信元ポート番号４０５，宛先ポート番号４０６が、それぞれの対応する部分に格納されている。プロトコルには、直接、通信プログラム処理部１２０において通信プログラムの処理に使用するＴＣＰ，ＵＤＰプロトコルとＡＲＰ，ＩＣＭＰのようなシステム内のプロトコル処理から使用され通信プログラムからは直接使用されないプロトコルがある。全てのプロトコルを優先データ情報として登録すると優先データ情報登録メモリを検索するオーバーヘッドが大きくなり通信性能が遅延するため、ＡＲＰ，ＩＣＭＰのような直接通信プログラムから使用されないプロトコルは、予め優先データとして処理しても良い。優先データ情報登録メモリを検索するオーバーヘッドを高速化するためのハッシュ化等の処理も組み込む。また、優先判定する情報全てを比較しなくても良いように優先データ情報登録メモリに格納される値が０の場合、その項目の比較を行わない。この値は０でも−１でも構わないが優先判定情報内で用いられない値である必要がある。
＜優先判定＞
図５に、送受信データの優先判定手段の一例のフローチャートを示す。この例では、処理５００，５０５にて送受信するデータのプロトコル種別をチェックし、ＡＲＰ，ＩＣＭＰである場合無条件に優先データとし、ＡＲＰ，ＩＣＭＰ，ＴＣＰ，ＵＤＰ以外のプロトコルである場合非優先データとして扱う。データがＴＣＰ，ＵＤＰプロトコルならば処理５１０〜５５０にてデータと優先データ情報登録メモリ内全ての宛先，送信元ポート番号、および宛先，送信元インターネットアドレスを比較する。優先データ情報が０の場合は比較せずに次の優先データ情報の比較を行う。登録されている場合、優先データとし、登録されていない場合には、非優先データとする。
【００３３】
処理５００，５０５の代わりに、優先データ情報登録メモリ内の情報項目プロトコルタイプ４０１とデータヘッダ内のプロトコルタイプ３１１，プロトコル３２６とＩＰ上位プロトコル４０２の比較処理を、処理５１０と５０５の間に入れることもできる。データヘッダ内のプロトコルタイプ３１１，プロトコル326と優先データ情報登録メモリ内の情報項目プロトコルタイプ４０１，ＩＰ上位プロトコル４０２の一致する項目が登録されている場合処理５０１以降の判定を行い、一致する項目が登録されていない場合、非優先データと判断する。
＜処理待ちキュー構成＞
上記のようにデータの優先判定を行った後、送受信データの接続手段により送受信データ処理待ちキューに接続する。送信・受信処理待ちキューへのデータ接続方法，取り出し方法を説明する前に送信・受信処理待ちキューの構成について説明する。
【００３４】
図６に、送信・受信データ処理待ちキューの構成図を示す。送信・受信データ処理待ちキューは、送信・受信データの処理待ちキュー制御に使用する情報から成るキューヘッダ６１０，優先データの処理待ちキュー６２０と非優先データの処理待ちキュー６３０から成る。優先データ処理待ちレベルキュー６２０，非優先データ処理待ちレベルキュー６３０の構造は同じ構造である。各処理待ちキューには、各キューごとに連続して取り出せるためのデータ数である連続取り出し可能最大データ数６２１，６３１と、現在の連続取り出し可能データ数６２２，６３２，各キューに現在いくつの処理待ちデータが接続されているかをカウントする処理待ちデータ数６２３，６３３，該当優先レベルキューに接続されているデータのＦＩＦＯの処理待ち状態のデータリストの先頭と最後のデータのデータヘッダアドレス６２４，６３５と６２５，６３５から成る。各キューに接続されるデータの内部処理構造６４０は、データの属性や優先情報等のデータ制御情報を格納するデータ管理ヘッダ６４１とデータ部６４２からなる。
【００３５】
上記処理待ちキューの初期情報の一例を次に示すと、図６のキューヘッダ610内のトータルデータ数６１１が０の場合である。
【００３６】
送信又は受信できる上限回数は、補助記憶装置１００に送信又は受信処理上限登録ファイル１０３を配置し、優先と非優先のそれぞれの処理上限回数を登録する。この上限回数は、データの送信又は受信処理を開始するまでに、送信又は受信処理待ちキュー６００の優先データ処理待ちキュー６２０内の連続取り出し上限回数６２１と非優先データ処理待ちキュー６３０内の連続取り出し上限回数６３１に格納する。現在の連続取り出し回数６２２，６３２、その他の処理待ちデータ数、先頭処理待ちデータアドレス６２４，６３４、および最終処理待ちデータアドレス６２５，６３５には０が格納される。取り出し上限回数６２１，６３１以外の情報は、処理待ちキューへのデータ接続処理，データ取り出し処理により値が変更される。
＜接続方法＞
図７に、送受信処理待ちキューへのデータの接続方法のフローチャートを示す。処理７１０で接続するデータが優先か非優先かを判定する。処理７２０にて優先データならば優先データの処理待ちキューの最終処理待ちデータアドレス625で示されるデータの次に接続し、優先データ処理待ちキューの処理待ちデータ数６２３を１加算する。非優先データならば処理７３０にて非優先データの処理待ちキューの最終処理待ちデータアドレス６２５で示されるデータの次に接続し、非優先データ処理待ちキューの処理待ちデータ数６２３を１加算する。最後に処理７４０にてキューヘッダ内のトータルデータ数６１１を１加算する。
＜取り出し方法＞
次に、図８に、送信・受信データ処理待ちキューから送信処理するデータ、あるいは受信処理するデータを取り出す方法のフローチャートを示す。この処理には優先データが連続処理されることにより非優先データが送信又は受信処理待ちキューから取り出せず飢餓状態に陥ることを防止する処理も含めている。このフローに示す飢餓状態防止方法は、優先データ，非優先データの連続処理回数を用いた１例である。
【００３７】
処理８１０〜８２５は、優先データ処理待ちキューからのデータ取り出し処理である。処理８５０〜８６０が非優先データ処理待ちキューからのデータ取り出し処理である。処理８３０，８４０，８４５，８６５，８７０は、飢餓状態防止のための調整処理部である。非優先データの飢餓状態を防止するため、各キューの連続取り出し上限回数と現在の連続取り出し回数を用い、優先データの連続取り出し数を現在の連続取り出し回数でカウントし、連続取り出し上限回数を越えた（又は上限回数と等しい）時、非優先データがあれば非優先データを取り出す。この時に非優先データをいくつ処理するかは、登録されている非優先データ処理待ちキューの取り出し上限回数で決まる。
【００３８】
通常優先データが存在する場合は、非優先データが存在しても処理８１０〜
８３０により処理待ちキューから優先データが取り出され、優先データ処理待ちキュー６２０の処理待ちデータ数６２３と連続取り出し回数６２２が減算される。優先データ処理待ちキュー６２０の連続取り出し回数が、連続取り出し上限回数と等しくなる（処理８１５）と優先データの取り出しを中断し、非優先データが存在するかチェック（処理８４０）する。非優先データが存在する場合は、処理８５５〜８６０にて非優先データの取り出しを行う。この後、処理８６５にて、非優先データの連続取り出し回数６３２が連続取り出し上限回数６３１を越えた（又は上限回数６３１と等しい）場合、非優先データおよび優先データの処理待ちキューの連続取り出し回数６３２，６２２を０に設定する（処理８７０）。
【００３９】
この連続取り出し回数の初期化（処理８４５，８７０）は、送信・受信処理待ちキューにデータが一つも存在しなくなった時（処理８１０−８５０−８７０）、優先データは存在するが優先データの連続取り出し回数が連続取り出し上限回数となり、非優先データの取り出しを行おうとしたが非優先データが存在していなかった時(処理８４０−８４５)、優先データ，非優先データとも取り出し回数６２２，６２３が連続取り出し上限回数と等しくなった時(処理８６５−８７０)行われる。連続取り出し回数の初期化は、優先データの取り出しを中断する必要がなくなったタイミングで行う。
【００４０】
上記は、連続取り出し回数を積算する積算手段と、積算値が上限回数に達したか否か判定する積算値上限回数判定手段を用いた例である。
【００４１】
このほか、予め連続取り出し回数を上限回数で初期化し、データを取り出すごとに減算し、０になったか否か判定する方式でもよい。
【００４２】
上記の優先データ，非優先データの連続処理回数による飢餓状態防止策の他に次方式でも良い。補助記憶装置１００にシステム内に残留できる上限時間を送信・受信処理上限登録ファイル１０３に登録し、データの送信又は受信までにそれぞれの処理待ちキューに格納する。そして、送信・受信処理待ちキューにデータを接続した後、一定周期にキューに接続されているデータのデータヘッダ内の待ち時間カウンタを加算し、残留上限時間を越えたデータ（又は残留上限時間と等しいデータ）を準優先データとし処理待ちキューから取り出す。この時本来の優先データの遅延を招かないよう取り出し個数を優先データ複数個に対し準優先データ一つというように調整し取り出す。また、回数による方式と接続されてからの待ち時間両方を組み込んだ取り出し方法でもよい。これらについての詳細な例は、実施例３にて示す。
【００４３】
本実施例によれば、プロトコル種別，ＩＰヘッダ内のインターネットアドレス、およびＴＣＰあるいはＵＤＰヘッダ内のポート番号を用いて優先送信処理，優先受信処理したいデータを判別でき、通信プログラムで送受信するデータ単位にリアルタイム性が要求されるデータを優先処理できる効果がある。また、優先判定情報をポート番号だけにすることにより通信システム内のサービス種別単位に優先処理でき優先判定の処理オーバーヘッドを低減することもできる。
〔実施例２〕
以下、実施例２について説明する。
【００４４】
実施例１では、データ受信時もＴＣＰあるいはＵＤＰのポート番号とＩＰのインターネットアドレスを優先判定情報として用いた例を示した。しかし、ＴＣＰあるいはＵＤＰからの送信データサイズが下位通信網の最大転送バイト数よりも大きい場合、送信データをセグメンティング（分割）し、受信データをリアセンブル（再組み立て）する。このセグメンティングされたデータには、ＴＣＰやＵＤＰヘッダを含まないデータフレームも存在してしまう。つまり、セグメンティングされたデータを受信した時に実施例１で示した優先判定情報だけでは優先データか非優先データかを判定できない場合が生じる。これを回避する方法について、この実施例２で説明する。
【００４５】
上記セグメンティング，リアセンブル処理は、ＩＰプロトコルとして規定されており周知である。この送信データのセグメンティングしたデータは、ＩＰプロトコルではフラグメントと呼ばれている。このフラグメントの概略図を図９に示す。データ９００をＩＰプロトコルが送信依頼された場合、ＩＰヘッダ９０２からユーザデータ２の９０４までのデータサイズが送信先の通信網が扱える最大転送バイト数より大きい時、データ９１０とデータ９２０のようにデータを分割する。図９には、二つに分割した図を示している。一つ目のデータ９１０には、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ９１３が付加されるが、二つ目以降の分割されるデータにはＴＣＰ／ＵＤＰヘッダは付加されない。ＩＰプロトコルでは、一つのデータを複数に分割し送信する場合、データを受信した側で再組み立てできるための情報を各分割データ内のＩＰヘッダ９１２，９２２に格納するようになっている。図３のデータ分割識別子３２７，フラグ３２４，ＦＯ３２５の情報が再組み立てに使用する情報である。
【００４６】
実施例１では、送信データの判定手段を、図１のＩＰプロトコル送信処理部１２２の次に置き処理していたが、実施例２では、ＩＰプロトコル送信処理部１２２でデータ分割処理を行う前に置く。そして優先判定した結果を元に分割するデータ全てのＩＰヘッダのタイプオブサービスフィールド（図９の９５０）内のデータグラムの優先度（図９の９５１）にデータの優先か否かの識別子を格納する。以後の優先送信処理は、この優先識別子により優先データか非優先データかを判断する以外、実施例１と同じである。格納するデータの優先識別子の値は、送信データの優先判定により優先データか非優先データかを識別した後で、それぞれに対応付けて登録されている優先識別子を用いる。
【００４７】
データ受信処理の構造は、実施例１の場合と略同じ。ただし、図１の受信データの優先判定手段１３１が、実施例１で示した方法と異なる。すなわち、異なる部分は、プロトコル種別がＩＰプロトコルであると認識した後の優先データか非優先データかの判定を、図９のＩＰヘッダ内タイプオブサービス情報中のデータグラムの優先度９５１を用いて行うところである。この優先度９５１は、上記データ送信処理で説明した通り、予め優先データと非優先データに対して優先識別子を対応付けて置き、その優先識別子の値に従い優先判定を行う。優先判定後の処理は、実施例１と同じ処理を行う。
【００４８】
本実施例によれば、最大転送バイト数の異なる下位通信網が複数存在する通信システムにおける網間中継装置で送受信データがセグメンティングされてもどのデータを優先的に処理するかを判別でき、本発明を適用できる通信機器に制限を付けずに優先制御を行える効果がある。
【００４９】
本実施例では、データ送信時、優先データと非優先データに対応するデータの優先度をデータ内のプロトコルヘッダの優先度情報９５１に格納し、データを受信時、データ内のプロトコルヘッダの優先度情報９５１に従いデータの受信処理を優先制御する例を示した。この方法では、予め端末がデータ内のプロトコルヘッダの優先度情報９５１に優先するか否かを示す優先識別子を設定しなければいけない。このため、上記処理を行わない端末からデータを受信し中継する場合にＩＰプロトコルに準拠した端末，網間中継装置で、処理が正常動作しない場合又は優先判定ができない場合が発生する。これを回避するために、データ送信時データ内のプロトコルヘッダの優先度情報９５１を格納せずに、実施例１の通り送信する。そして、図３に示すような、予め受信したデータのＩＰヘッダ内のIdentification（データ識別子）３２７，フラグメントオフセット３２５，フラグ３２４を監視し、分割されたデータの先頭データと判断した場合、そのデータが優先すべきデータかを優先判定情報より決定し、優先データであるとき、データ分割識別子ごとに記憶する。一つのデータ分割識別子に１ビット割り付け、データ分割識別子ごとに優先データか否かを管理できるようにする。初期値はオフとし、分割データの先頭データのヘッダ情報から優先すべきデータと判断したときに、対応するデータ分割識別子のフラグをオンする。受信したデータのＩＰヘッダ内のフラグメントオフセット，フラグから分割された２個目以降のデータと判断した場合、ＩＰヘッダ内のデータ分割識別子に対応するフラグがオンであれば、優先データ、オフであれば非優先データとして処理する。分割されたデータの最後のデータを受信した場合、優先判定を実施後、ＩＰヘッダ内のデータ分割識別子に対応するフラグがオフする。この方法では、プロトコルヘッダの優先度情報に優先するか否かを示す値を設定する処理を採用しない端末からのデータも網間中継装置で中継するデータに対し優先制御でき、かつＩＰプロトコルで規定されるデータグラムの優先度９５１をサポートしている端末、網間中継装置でもプロトコル違反をすることなく優先制御できる効果がある。
〔実施例３〕
以下、実施例３について説明する。実施例１，２では、優先と非優先の２レベルの優先制御であるが、実施例３では、優先制御を２レベル以上の複数の優先処理レベルで実施する場合の実施例について説明する。
【００５０】
通信システム内の優先通信制御方式の構成は、実施例１で説明した図１の構成と略同じであるが、優先データ情報登録ファイル１０１と優先データ情報登録メモリ１０２の構成，送信又は受信処理上限登録ファイル１０２，送信・受信処理待ちキュー１２７，１３６の構成，処理待ちキュー内の各種管理情報が異なる。更に、送信・受信データの優先判定手段１２３，１３１や送信・受信データの接続手段１２４，１３２、および送信・受信データの取り出し手段１２５，１３３でそれぞれ優先処理レベルを考慮した処理を行う。また、低い優先レベルの飢餓状態を防止するための手段として、本実施例では、定周期残留積算手段１５０を使用する。優先判定情報の構成，通信プログラムから通信網へデータ送信するまでの処理、および通信網からデータを受信し通信プログラムへ渡すまでの処理は、実施例１と同じである。
【００５１】
優先データ情報は、実施例１で説明した図４の構成に優先レベルを追加した図１０の構成を用いる。この優先データ情報に登録されている優先判定情報を持つデータの優先レベルは、図１０の優先判定情報と一致した情報内の優先処理レベル１００７値を用いて以後の送信・受信処理の優先制御を行う。データの優先判定情報が優先データ情報登録メモリ１０２に登録されていない場合は、最も低い優先処理レベルを割り当て、送信・受信処理する。
【００５２】
図１１に、優先レベルを３とした場合の送信・受信処理待ちキューの構成を示す。送信・受信処理待ちキュー１１００は、キューヘッダ１１１０と使用する優先処理レベル数分の優先処理レベルごとの処理待ちキュー１１１０，１１２０，１１３０，１１４０から成る。キューヘッダ１１１０には、各優先処理レベルごとの処理待ちキューに接続されているトータルデータの数を格納するトータルデータ数１１１１，飛び越しデータリスト１１１２、および優先処理レベル数1113，飛び越しデータ数１１１４から成る。飛び越しデータリスト１１１２は、低い優先レベルのデータが処理待ちキューに接続されてから定周期残留積算手段150にて飢餓状態と判断したデータを最優先で送信待ちするリストである。優先処理レベル数１１１３は、通信システム内で使用する優先処理レベルの数を予め決定し登録しておく。各優先処理レベルごとの処理待ちキューの構成情報１１２１〜１１２３、およびキューに接続するデータ構造１１４０は、データヘッダに残留カウンタ１１５０を持つ以外は、実施例１で説明したものと同様のものである。
【００５３】
キューヘッダ情報１１１０の初期値は、トータルデータ数１１１１と飛び越しデータ数が０，優先データ情報登録ファイル１０１より入力し、優先処理レベル数に予め登録された値を格納する。各優先レベルごとの処理待ちキューの処理待ちデータ数１１２１が０，残留上限値１１２３は、送信・受信処理上限登録ファイル１０３より入力し、予め登録された値を初期値とする。キューヘッダ1110と優先レベル１１２０，１１３０，１１４０ごとの処理待ちキュー内のデータリストは、データが接続されていない状態にする。
＜優先判定＞
優先処理レベル化した優先制御で使用する送信・受信データの優先判定方法は、図５の処理５５５のように無条件に優先データとする処理の代わりに、データ内の優先判定情報と図１０の優先データ情報登録メモリに登録されている優先データ情報の一致する情報内の優先処理レベル１００７をデータの優先処理レベルとする処理方法である。また、ＡＲＰとＩＰ以外のプロトコルタイプ，ＩＣＭＰ，ＴＣＰ，ＵＤＰ以外のＩＰプロトコル上位のプロトコル，優先データ情報登録メモリに登録されていない優先判定情報のデータの場合（処理５００〜５１０）は、処理５６０の代わりに最も低い優先処理レベルのデータとして扱う。これらプロトコルも図１０に示す優先データ情報登録ファイルに登録しておくことにより優先処理レベルを設定することも可能である。上記データの優先判定後、図１１のデータヘッダ１１４１内に優先処理レベル１１５１を格納し、データの処理待ちキューへの接続処理へ渡す。以後データを通信網へ送信するか、あるいは受信データを通信プログラムに渡すまで各処理でデータヘッダ内の優先処理レベル１１５１を参照する。
【００５４】
又、データの送信要求時あるいはデータ受信時からシステム内に残留している時間を積算するための残留カウンタ１１５０をデータヘッド内に有する。残留カウンタ１１５０は、データの送信要求時あるいはデータ受信時に０で初期化する。
＜データの接続＞
送信・受信データを送信・受信処理待ちキュー１１００へ接続するのは、データの接続手段にて行い、接続フローを図１２に示す。データは、処理１２００にてデータの優先処理レベルに対応する処理待ちキューの一番最後に接続し、この優先レベルキューの処理待ちデータ数を１加算する。そして処理１２１０にてキューヘッダのトータルデータ数を１加算する。
＜データの取り出し＞
以下、優先処理レベルをレベルで、送信・受信処理待ちキューを処理待ちキューで、優先レベルごとの処理待ちキューをレベルキューで説明する。処理待ちキューからレベルを用いて一つのデータを取り出すフローチャートを図１３に示す。実際の処理では図１３の処理フローを取り出したいデータ数分ループし、データを取り出す。取り出し処理の説明を簡単にするため一つのデータを取り出す処理に限定している。
【００５５】
処理１３００にて現在処理待ちキューにデータが接続されているかをキューヘッダのトータルデータ数で判定する。データが接続されていない場合は、データなしとして処理を終了する。一つ以上のデータが接続されている場合は、低い優先レベルのデータが飢餓状態に陥った時に接続されるキューヘッダ内の飛び越しデータリストにデータが接続されているかを処理１３０５でチェックする。飛び越しデータが存在する場合は、処理１３３５〜１３４０でキューヘッダからデータを外しトータルデータ数１１１１と飛び越しデータ数１１１４を１減算する。この飛び越しデータリストへデータを接続するのは、定周期残留積算手段にて行う。この手段については、後ほど説明する。通常は、処理１３０５〜１３３０を繰り返し、最も高い優先レベルのキューから順に低いレベルのキューをサーチし取り出せるデータが存在するかサーチする。現在のサーチ対象レベルキューにデータがあるか処理１３１０で判定する。処理待ちデータがある場合、処理1315にてデータを一つ取り出し、処理１３２０で処理待ちキューのトータルデータ数、現在のサーチ対象レベルキューの処理待ちデータ数を１減算する。処理１３１０でサーチ中の対象レベルキューにデータがない場合は、処理１３２５にてサーチする優先レベルを変更する。その結果のサーチ優先レベルが最低レベルを越えたかを処理１３３０で判定し、越えていない場合は、処理１３０５から次の優先レベルキューのサーチを繰り返す。処理１３３０で、最低レベルを越えた場合は、取り出せるデータなしとして終了する。
＜定周期残留積算手段＞
次に、図１４に、定周期で起動され処理待ちキュー内に接続されるデータの残留時間の積算手段についての処理手順を示し説明する。この処理は、予め登録された時間に従い、一定周期で起動され、図１４のフローチャートに示す処理を実行する。処理１４００で処理待ちキューに最優先レベルキューの処理待ちデータおよびキューヘッダ内の飛び越しデータ以外のデータがあるか判定し、ない場合は処理を終了する。最優先データと飛び越しデータ以外のデータがある場合は、最優先レベルより一つ下の優先レベルのキューから順に最低レベルのキューまで処理１４０５〜１４２０を繰り返し、全ての処理待ちデータのデータヘッダ内残留カウンタ１１５０を１加算する。加算した結果、そのデータのレベルキューの残留上限値１１２３を越えた（又は等しい）場合は、飢餓状態のデータと判断（処理１４２０）し、処理１４２５〜１４３０でそのデータを接続されているレベルキューから外しキューヘッダの飛び越しリスト１１１２の一番後ろへ接続し、処理待ちデータ数１１２１を１減算する。
【００５６】
本実施例によれば、複数の優先処理レベルを用いるので、リアルタイム性が要求されるデータをさらに送信・受信処理する際に優先順序化することができる。また、定周期残留積算手段を用いるので、高優先データが連続して発生した場合においても低優先データの送信・受信処理が完全に中断しないようになるので、不必要な再送処理による通信網の輻輳状態，論理回線の切断を回避できる効果がある。
〔実施例４〕
以下、実施例４について説明する。実施例３の場合は、実施例２で説明したセグメンティングされるデータに対して優先判定情報を取り込めず優先判定ができない場合がある。そこで、本実施例では、実施例３の場合に、実施例２で説明したセグメンティング，リアセンブルされるデータに対しての優先制御方法を取り入れた複数の優先処理レベルによる通信方法を説明する。
【００５７】
送信データの判定手段を、実施例３では、図１のＩＰプロトコル送信処理部１２２の次に置き処理していたが、本実施例では、ＩＰプロトコル送信処理部１２２でデータ分割処理を行う前に置く。そして、優先判定手段にて求めた優先処理レベルを分割するデータ全てのＩＰヘッダのタイプオブサービスフィールド（図９の９５０）内のデータグラムの優先度（図９の９５１）に格納する。以後の優先送信処理は、実施例３と同様である。優先度とする値は、優先処理レベル値を直接格納しても、優先レベルと優先度変換表により変換した値を格納しても良く、通信システム内で統一されていればよい。データ受信処理の構造は、実施例３と略同様である。ただし、図１の受信データの優先判定手段１３１が実施例３で示した方法と異なる。異なる点は、プロトコル種別がＩＰプロトコルであると認識した後の優先判定を、図９のＩＰヘッダ内タイプオブサービス情報中のデータグラムの優先度（図９の９５１）を用いて行う点である。上記データ送信処理で説明したとおり、予め優先処理レベルとＩＰヘッダ内の優先度を対応付けて置き、優先度９５１の登録値に従い優先判定を行う。優先判定後の処理は、実施例３と同様の処理を行う。
【００５８】
本実施例によれば、データのセグメンティングに対応しているので、実施例３の効果に加え、複数の異なる通信網からなる通信システムへも適用可能となる効果がある。
【００５９】
本実施例では、データ送信時、優先処理レベルをデータ内のプロトコルヘッダの優先度情報に格納し、データを受信時、データ内のプロトコルヘッダの優先度情報に従いデータの受信処理を優先制御する例を示した。この方法では、予め端末がデータ内のプロトコルヘッダの優先度情報に優先する処理レベルを設定しておく必要がある。このため、上記処理を行わない端末からのデータを受信し中継する場合に優先処理レベル判定できない問題が発生する。これを回避するために、データ送信時、データ内のプロトコルヘッダの優先度情報を格納せずに送信する。そして、予め受信したデータのＩＰヘッダ内のデータ分割識別子（Identification），フラグメントオフセット，フラグを監視し、分割されたデータの先頭データと判断した場合、そのデータが優先すべきデータかを優先判定情報より決定し、優先データである時、データ分割識別子ごとに記憶する。そして、受信したデータ分割識別子と優先処理レベルを対応付ける表を管理する。初期値は、０とし、分割データの先頭データのヘッダ情報から優先処理レベルを決定し、そのデータ分割識別子と優先処理レベルを記憶する。受信したデータのＩＰヘッダ内のフラグメントオフセット，フラグから、分割されたデータの２個目以降のデータであると判断した場合、ＩＰヘッダ内のデータ分割識別子が前記表に記憶されていれば、その優先処理レベルに送信又は受信処理する。分割されたデータではあるが、対応するデータ分割識別子が前記表に記憶されていない場合は、先頭データがまだ到着していない、又は途中で破棄されたと見做し、予め登録されている優先処理レベルで送信又は受信処理する。その後、先頭データが到着した場合は、そのデータの分割識別子と優先処理レベルを上記表に記憶する。分割データの最後のデータを受信した場合、優先判定を実施した後、そのデータの分割識別子と優先処理レベルを上記表から削除する。高速検索できるためのハッシュ化による検索，登録、および削除などの方法により上記表の管理を行う。この方法によれば、異なる構成の端末からのデータを網間中継装置で中継するデータに対して優先処理レベルによる優先制御ができる。
【００６０】
以上説明したように、マルチメディア，プラントデータの様なリアルタイム性が要求されるデータとある程度の遅延が許されるデータが混在した通信システムにおいて、データの送受信処理の順序をデータごとに決定できるので、アプリケーションの通信プログラムが扱うデータごとに通信上の制限を設けることなく優先制御できる効果がある。また、アプリケーションの通信プログラムに、通信上の制限を設けることなく通信データ単位に優先処理レベルを設定できる。さらに、データ内のプロトコルヘッダにサービス識別子を持たないデータに対しても優先制御できるため、種別の異なる複数の通信網を中継する網間中継装置へも適用できる効果がある。高優先データが連続して発生した場合においても低優先データの送受信処理が完全に中断しないようになるので、不必要な再送処理による通信網の輻輳状態，論理回線の切断を回避できる効果がある。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、アプリケーションの通信プログラムが扱うデータごとに通信上の制限を設けることなく優先制御を実現できる。
【００６２】
また、本発明によれば、網間中継装置を含む通信システムにおいて優先制御を実現できる。
【００６３】
また、本発明によれば、高優先データの処理が連続し発生しても、低優先データに飢餓状態を発生させず、通信網の輻輳防止，論理回線の切断防止を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】通信システムの優先通信制御方式の構成図。
【図２】通信システム全体の図。
【図３】ＴＣＰ／ＩＰデータフレームの構成図。
【図４】実施例１の優先データ情報登録メモリの構成図。
【図５】実施例１のデータの優先判定手順を示す図。
【図６】実施例１の送受信データの処理待ちキューの構成図。
【図７】実施例１の送受信データを処理待ちキューへ接続する手順を示す図。
【図８】実施例１の処理待ちキューから送受信データを取り出す手順を示す図。
【図９】実施例２のＩＰプロトコルによるセグメンティング処理を示す図。
【図１０】実施例３の優先データ情報登録メモリの構成図。
【図１１】実施例３の送受信データの処理待ちキューの構成図。
【図１２】実施例３の送受信データを処理待ちキューへ接続する手順を示す図。
【図１３】実施例３の処理待ちキューから送受信データを取り出す手順を示す図。
【図１４】実施例３の定周期残留積算手段の手順を示す図。
【符号の説明】
１００…補助記憶装置、１０１…優先データ情報登録ファイル、１０２…優先データ情報登録メモリ、１０３…送信・受信処理上限登録ファイル、１１０…通信網、１１１…通信装置、１２０…通信プログラム処理部、１２１…ＴＣＰプロトコルの送信処理部、１２２…ＩＰプロトコルの送信処理部、１２３…送信データの優先判定手段、１２４…送信データの接続手段、１２５…送信データの取り出し手段、１２６…データ送信手段、１２７…送信処理待ちキュー、１３０…データ受信手段、１３１…受信データの優先判定手段、１３２…受信データの接続手段、１３３…受信データの取り出し手段、１３４…ＩＰプロトコルの受信処理部、１３５…ＴＣＰプロトコルの受信処理部、１４０…中央処理装置，主記憶装置、１４１…プロトコル送信処理部、１４２…送信データの処理待ちキュー制御部、１４３…プロトコル受信処理部、１４４…受信データの処理待ちキュー制御部、１５０…定周期残留積算手段。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a communication system and a communication method. Specifically, there are data that requires real-time characteristics suitable for non-delayable communication, such as multimedia data such as voice and image data, and urgent plant data, and other data that allows some delay. The present invention relates to a mixed communication system and communication method.
[0002]
[Prior art]
In communication systems using protocols such as DARPA (Defence Advanced Research Project Agency) protocol TCP (Transmission Control Protocol) / IP (Internet Protocol) and ISO (International Standards Organization) OSI (Open Systems Interconnection) protocol, End-users will establish a communication system that can realize communication that maintains real-time performance even if data that allows delay and data that does not allow delay (data that requires real-time performance such as multimedia and plant data) coexist. It has been demanded. As a method of this type, for example, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 4-180425, there is a method of performing priority control on the order of received data processing according to information associated with a network address of a communication partner terminal and a communication partner process. Further, as described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-287231, there is a method for determining whether or not the data is preferentially processed by paying attention to the data length of the data received in the internetwork relay device.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The prioritized control of the conventional communication system is not considered to perform the priority control for each communication program of each application using the same protocol, or to perform the priority control by the communication partner even for the same communication program.
[0004]
Further, the priority control of the conventional communication system does not take into consideration that the priority processing level corresponding to the real-time property is set for each data handled by the application communication program.
[0005]
Furthermore, conventionally, there has been a problem that the usability is poor in designing and constructing a system.
[0006]
Further, conventionally, consideration has not been given to priority control in a communication system configured by connecting a plurality of networks with terminals that communicate with each other through an inter-network relay device.
[0007]
In addition, the priority control of the conventional communication system is a congestion state of the communication network due to transmission timeout at the data transmission terminal and frequent retransmission because the transmission or reception processing of non-priority data is interrupted when priority data continues. No consideration is given to prevention of disconnection or disconnection of logical lines.
[0008]
An object of the present invention is to realize priority control without providing communication restrictions for each data handled by an application communication program.
[0009]
Another object of the present invention is to realize priority control in a communication system including an inter-network relay device.
[0010]
Another object of the present invention is to prevent congestion of a communication network and prevention of disconnection of a logical line without causing starvation in low priority data even when high priority data is continuously processed. It is.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A feature of the present invention for achieving the above object is that, in a communication system, the order of data transmission or reception processing is determined for each data from priority determination information in transmission or reception data and pre-registered priority data information. It is. Specifically, a communication system in which a plurality of terminal devices to which terminal addresses defined by a protocol are assigned are connected by a communication network, and data in which protocol information is stored is transmitted or received between the terminal devices. Means for determining whether or not to preferentially perform transmission or reception processing as priority determination information in the transmission or reception data, and data to be transmitted or received with priority among the priority determination information Registration means for previously registering priority determination information as priority data information, determination means for extracting priority determination information from the transmission or reception data and determining whether the data is registered as priority data information, and registration as priority data information Data is sent or received with priority over unregistered data. A signal or the reception processing unit, is to a provided.
[0012]
That is, the present invention is pre-registered with priority determination information in transmission or reception data in a communication system in which data that requires real-time properties such as multimedia and plant data and data that allows a certain degree of delay are mixed. The order of data transmission or reception processing is determined for each data from the priority data information. As a result, priority control can be performed for each piece of data handled by the communication program of the application without providing communication restrictions.
[0013]
In order to achieve the above object, a feature of the present invention is that in a communication system in which a plurality of communication networks are connected, data to be transmitted or received is transmitted to one of the communication networks of the transmission destination or the transmission source. Data transmission identifiers, data division identifiers are assigned, priorities are associated with the data division identifiers, and priority control is performed based on the priority corresponding to the division identifiers of the data when transmitting or receiving the divided data. It is to be. Specifically, a communication system in which a plurality of terminal devices to which terminal addresses defined by a protocol are assigned are connected by a communication network, and data in which protocol information is stored is transmitted or received between the terminal devices. A transmission data dividing unit for dividing the transmission data, a priority determination unit for determining whether the data is priority data or non-priority data from the priority determination information of the protocol header in the divided transmission data when the data is received, and reception data Table storage means for storing a table associating whether or not the data division identifier in the header is prioritized, and determining whether or not the data division identifier has priority when receiving the divided transmission data A table determining unit and a unit for performing priority control of transmission or reception processing according to the determination result in the table determining unit are provided.
[0014]
That is, according to the present invention, the priority processing order determined in the data transmission processing is stored in the priority information of the protocol header in the data, and transmission / reception priority control is performed according to the information. Also, when sending divided data, when receiving data, when determining the priority from the priority determination information in the protocol header in the data, having a table associated with the data division identifier of the data, and when receiving the divided data The priority corresponding to the identifier of the data is obtained from the table, and priority control is performed. As a result, priority control can be applied to data that does not have a service identifier in the protocol header in the data, and it can be applied to an inter-network relay device or terminal that connects a plurality of communication networks.
[0015]
Furthermore, the feature of the present invention for achieving the above object is that the data to be preferentially processed is generated a certain number of times, or is not processed even if a certain time elapses after low priority data is generated. This is to process low priority data to such an extent that it does not affect priority data processing. Specifically, means for registering the upper limit number of times that data to be preferentially processed can be transmitted / received continuously, and data to be preferentially processed after a non-prioritized data transmission / reception processing request is generated Means for integrating the number of times of transmission and reception processing, and means for determining whether or not the number of times integrated by the integration means is equal to or greater than the registered upper limit number in data transmission or reception processing for priority processing When the number is equal to or greater than the upper limit number, transmission or reception processing means is provided preferentially for the number of registered non-priority processing waiting data. Instead of the upper limit count, an upper limit time that allows data to be transmitted or received to remain in the system may be used, and an upper limit time that data to be transmitted or received can remain in the system is determined for each priority processing level. You may use the upper limit time for each level registered in.
[0016]
In other words, the present invention does not affect high-priority data processing if data to be preferentially processed is generated a certain number of times or if it is not processed even after a certain period of time has elapsed since low-priority data was generated. To the extent it processes lower priority data. As a result, even if high-priority data is continuously generated, transmission or reception processing of low-priority data will not be interrupted completely. It can be avoided.
[0017]
The characteristics of the present invention described above and the characteristics of the present invention other than those described above will be further clarified by the following description.
[0018]
【Example】
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<Overall system configuration>
First, FIG. 2 shows the overall configuration of a communication system targeted by the present invention. A plurality of terminals 200 to 206 are connected to communication networks 211 to 214 such as a standard LAN or WAN, and the communication networks 211 to 214 are connected by inter-network relay devices 207 to 210. Each terminal and the inter-network relay device is implemented with a world standard or industry standard communication protocol, and a network address defined by the protocol is assigned. Each terminal is equipped with a communication program, and business processing of the entire system is advanced while data is transmitted and received between the terminals. The data transmission request from the communication program and the data reception from the communication network are transmitted to the communication network and passed to the communication program via the communication protocol installed in the terminal. When data is transmitted from a communication program of a certain terminal to a communication partner terminal, a plurality of communication networks are relayed by the inter-network relay device and reach the communication partner terminal.
[0019]
The terminal to which data is delivered is determined by the network address defined by the network layer protocol when it is associated with the OSI reference model. The process to which the data is delivered on the destination terminal is determined by the transport layer when it is associated with the OSI reference model. It is determined by the destination service identifier specified by the protocol.
[0020]
Hereinafter, in the embodiment, TCP of DARPA protocol as a communication protocol,
A communication system using UDP and IP will be described as an example. In the DARPA protocol TCP / IP, a network address is an Internet address, and a service identifier is a port number. When the communication program of each terminal performs data communication with the communication program of other terminals, use either a connection type or datagram type communication method, specify the Internet address and destination port number of the communication partner terminal, and Logically connected to terminals and communication programs. The partner communication program identifies the terminal and communication program to which a response is returned by the source Internet address and the source port number. Normally, in connection-type communication, the source Internet address, destination Internet address, source port number, and destination port number are determined when the connection is established. During datagram type communication, it is determined in data units.
[Example 1]
<Configuration>
The first embodiment will be described below.
[0021]
The configuration of the priority communication control system of the communication system of the present invention is shown in FIG. Each terminal 140 in the communication system, such as a communication program processing unit 120 that performs business processing in the communication system, a protocol transmission processing unit 141, a protocol reception processing unit 143, a data transmission processing unit 126 to the communication network via the communication device 111, A data reception processing unit (also referred to as data receiving means) 130 from a communication network and processing queue control units 142 and 144 for transmission / reception data are provided. The protocol transmission processing unit 141 includes TCP / IP protocol transmission processing units 121 to 122, and the protocol reception processing unit 143 includes TCP / IP protocol reception processing units 134 to 135. The transmission / reception data processing queue control units 142 and 144 are data priority determination units 123 and 131 for determining whether to process data preferentially, and units 124 and 132 connected to the transmission / reception processing queues 127 and 136. And means 125 and 133 for fetching data from the transmission / reception processing waiting queues 124 and 132. Further, a priority data information registration file 101 for storing priority data information is provided in the auxiliary storage device 100, and a priority data information registration memory 102 and a transmission / reception processing upper limit registration file 103 are arranged on the main memory for preferential transmission / reception. Data priority data information is notified to the data priority determination means 123 and 131.
[0022]
The priority data registered in the priority data information registration file 101 is composed of the protocol type of communication protocol information stored in the data, the destination and source port number in the TCP header, the destination and source network address in the IP header. This is the priority determination information used for determining whether or not transmission / reception data is preferentially transmitted / received. The priority data information registration file 101 is set when the communication system is constructed, and is stored and managed in the priority data information registration memory 102 in the main memory when the system is started up. It is not necessary to store the priority data information of the auxiliary storage device 100 in all terminals and inter-network relay devices, the priority data information management server terminal exists in the system, and other terminals and inter-network relay devices are started up. A time communication request may be issued and taken into the priority data information registration memory 102 in the own apparatus. The priority data information may be assigned statically or may be dynamically added, changed, or deleted.
[0023]
Compared with the above-described configuration of the terminal, the inter-network relay device usually has a configuration similar to that of the terminal 140 although some devices are not equipped with the communication program processing unit 120 and the TCP protocol transmission / reception processing units 121 and 135. However, the inter-network relay device is connected to two or more communication networks by two or more communication devices, and has a function of transmitting and relaying data received from each communication network to another communication network.
[0024]
Input from the outside to the communication system is performed from a predetermined terminal on a communication network (also referred to as a communication network) 110, and includes a communication device 111, data receiving means 130, received data priority determining means 131, and received data connecting means. 132, 136, received data extraction means 133, IP protocol reception processing unit 134, TCP protocol reception processing unit 135, and communication program processing unit 120 are transmitted and processed in this order.
[0025]
The output of the processing result to the outside of the communication system includes a communication program processing unit 120, a TCP protocol transmission processing unit 121, an IP protocol transmission processing unit 122, a transmission data priority determination unit 123, a transmission data connection unit 124, a transmission Processing is performed in the order of the processing waiting queue 127, transmission data extraction unit 125, data transmission unit 126, and communication device 111, and the data is output to a predetermined terminal on the communication network 110.
[0026]
The communication program of one of the terminals in the system outputs data, flows through the communication network, and the data is delivered to the receiving-side communication program by the processing procedure at the time of the input of the destination terminal. However, when an inter-network relay device is present, input is performed from a predetermined terminal on the communication network 110, the communication device 111, the data receiving means 130, the received data priority determining means 131, the received data connecting means 132, 136, reception data extraction means 133, IP protocol reception processing section 134, IP protocol transmission processing section 122, transmission data priority determination means 123, transmission data connection means 124, transmission processing wait queue 127, transmission data extraction The data is transmitted in the order of the means 125, the data transmission means 126, and the communication device 111, and is output to a predetermined terminal on the communication network 110.
<Transmission process>
The processing from the communication program to data transmission to the communication network will be described with reference to FIG. Data transmitted from the communication program processing unit 120 is added with a TCP header by the TCP protocol processing unit 121 of the protocol transmission processing unit 141, and then an IP header is added by the IP protocol transmission processing unit 122. Then, the transmission data priority determination means 123 checks the information in the protocol header in the data to determine whether to perform priority transmission or non-priority transmission. The transmission data connection means 124 is connected to one of the waiting queues. If no data is connected to the transmission processing waiting queue 127 in the transmission data connection unit 124 and if no data transmission request is issued to the communication device 111 in the data transmission unit 126, transmission processing is performed. The data is directly transferred to the data transmission means 126 without connecting the data to the waiting queue 127. The data transmission unit 126 adds a data link layer header (MAC header at the time of transmission to the LAN) to the transmission data, activates the communication device 111 and transmits the data to the communication network 110.
[0027]
When the data transmission unit 126 issues a data transmission request to the communication device 111 and no data is connected to the transmission processing waiting queue 127 or when the data transmission unit 126 transmits a data transmission request to the communication device 111. , And the data is connected to the transmission processing queue 127, the transmission processing queue
The data is connected to 127. Data connected to this queue is transmitted next from the transmission processing waiting queue 127 when the processing that the data transmission means 126 currently requests transmission to the communication device 111 is completed and an end interrupt is received from the communication device 111. The data to be transmitted is extracted by the transmission data extraction means 125 and a transmission request is made to the communication device 111. The number of data extracted by the transmission data extracting unit 125 is the number of data that can be received next by the communication device 111. That is, the communication apparatus 111 stores the data requested from the data transmission unit 126 in the transmission processing queue 127 until the data is transmitted to the communication network 110 and is terminated. Next, when the data transmission unit 126 to the communication network operates, the transmission data extraction unit 125 extracts data in order from the priority data and performs transmission processing.
<Reception processing>
With reference to FIG. 1, a process from receiving data from a communication network to passing it to a communication program will be described. When the communication device 111 receives data from the communication network 110, the communication device 111 reports an interrupt to the data receiving unit 130, and the data receiving unit 130 takes in the data from the communication device 111. The received data priority determination means 131 checks the information in the protocol header in the received data to determine whether to receive priority or non-priority reception, and waits for priority data processing waiting queue or non-priority data processing waiting in the reception processing waiting queue 136. The received data is connected to any one of the queues by the connection means 132. If no data is connected to the reception processing waiting queue 136, the protocol reception processing unit 143 is activated and the reception processing by a series of interrupt reports ends. If data is connected, the reception process is immediately terminated. When the protocol reception processing unit 143 is activated, the reception data extraction unit 133 extracts one high-priority data to be processed next from the reception processing waiting queue 136, passes the data to the IP protocol reception processing unit 134, and automatically If the data is destined for the terminal, the data is passed to the communication program processing unit 120 via the upper TCP protocol reception processing unit 135.
[0028]
When the IP protocol reception processing unit 134 determines that the data is not addressed to the terminal itself and should be relayed, the received data is passed to the IP protocol transmission processing unit 122 of the protocol transmission processing unit 141, and the transmission data priority determination unit 123 is transmitted. , Transmission data connection means 124, transmission data extraction means 125, and data transmission means 126.
[0029]
The protocol reception processing unit 143 repeats the protocol reception processing as long as data is connected to the reception processing waiting queue 136. Even when the protocol reception processing unit 143 is operating, the data receiving means 130 from the communication network performs an interrupt operation. For this reason, data received from the communication device 111 is connected to and accumulated in the reception processing wait queue 136. The stored data is extracted from the collected data by the reception data extraction means 133 to the protocol reception processing unit 143, and the protocol reception processing is performed.
<Priority determination information>
The priority determination information in the protocol header referred to for determining whether the received / transmitted data should be prioritized or non-prioritized data will be described.
[0030]
FIG. 3 shows a configuration example of the data frame 300 flowing through the communication network. The data frame 300 is a TCP / IP frame configuration example when IEEE802.3 is used as a data link layer. In addition, there are Ethernet frames and IEEE 802 frames. The priority determination information when the TCP / IP protocol is used includes data protocol type, destination port number 332 in the TCP header 330, source port number 331, destination Internet address 322 in the IP header 320, and source Internet address. (INA) 321.
[0031]
As the protocol type, protocol type 311 in the SNAP header in the physical header 310 made up of IEEE 802.3 MAC header, LLC (Logical Link Control), and SNAP (Sub Network Access Point) is used. The protocol type 311 is a DARPA protocol in which the type number and the protocol name are described in Request for Comments (RFC). The IP protocol is 800 and the ARP is 806 in hexadecimal notation. In order to further limit the protocol type, when the protocol type 311 is IP, the protocol 326 (IP upper protocol) in the IP header 312 is used. As the protocol 326, protocols such as TCP, UDP, and ICMP are defined by RFC. As the Internet address, a source INA (Internet address) 321 and a destination INA 322 of the IP header 320 are used. As the port number, the source port number 331 and the destination port number 332 in the TCP or UDP header 330 are used.
[0032]
In the format shown in FIG. 4, the priority data information registration memory 102 shown in FIG. 1 stores which combination of the priority determination information is preferentially transmitted / received. That is, the protocol type 401 in the data physical header 310, the protocol type 402 in the IP header, the source INA 403, the destination INA 404, the source port number 405, and the destination port number 406 are stored in the corresponding portions. ing. Protocols include protocols that are used directly from the protocol processing in the system such as TCP and UDP protocols and ARP and ICMP that are used for processing of the communication program in the communication program processing unit 120 and are not used directly from the communication program. If all protocols are registered as priority data information, the overhead for searching the priority data information registration memory increases and communication performance is delayed. Therefore, protocols that are not used by direct communication programs such as ARP and ICMP are processed in advance as priority data. May be. Processing such as hashing for speeding up the overhead of searching the priority data information registration memory is also incorporated. In addition, when the value stored in the priority data information registration memory is 0 so that it is not necessary to compare all the information for priority determination, the item is not compared. This value may be 0 or −1, but should be a value that is not used in the priority determination information.
<Priority determination>
FIG. 5 shows a flowchart of an example of transmission / reception data priority determination means. In this example, the protocol type of the data to be transmitted / received in processes 500 and 505 is checked. If it is ARP or ICMP, it is unconditionally preferred data, and if it is a protocol other than ARP, ICMP, TCP or UDP, it is designated as non-priority data. deal with. If the data is TCP or UDP protocol, the data and all the destinations, source port numbers, and destinations and source Internet addresses in the priority data information registration memory are compared in processes 510 to 550. When the priority data information is 0, the next priority data information is compared without comparison. When it is registered, it is regarded as priority data, and when it is not registered, it is regarded as non-priority data.
[0033]
Instead of the processing 500 and 505, the comparison processing of the information item protocol type 401 in the priority data information registration memory, the protocol type 311 in the data header, the protocol 326 and the IP upper protocol 402 is put between the processing 510 and 505. You can also. When matching items of the protocol type 311 and protocol 326 in the data header and the information item protocol type 401 and the IP upper protocol 402 in the priority data information registration memory are registered, the process 501 and subsequent determinations are performed. If not registered, it is determined as non-priority data.
<Processing queue configuration>
After the data priority determination as described above, the transmission / reception data connection means is connected to the transmission / reception data processing waiting queue. The configuration of the transmission / reception processing wait queue will be described before explaining the method of connecting and retrieving data from / to the transmission / reception processing wait queue.
[0034]
FIG. 6 shows a configuration diagram of a transmission / reception data processing waiting queue. The transmission / reception data processing waiting queue includes a queue header 610 composed of information used for transmission / reception data processing waiting queue control, a priority data processing waiting queue 620, and a non-priority data processing waiting queue 630. The priority data processing waiting level queue 620 and the non-priority data processing waiting level queue 630 have the same structure. In each processing queue, the maximum number of continuously extractable data 621 and 631, which is the number of data that can be continuously extracted for each queue, and the current number of continuously extractable data 622 and 632, and how many processes are currently in each queue. The number of processing waiting data 623, 633 for counting whether waiting data is connected The data header addresses 624, 635 of the data list in the processing waiting state of the FIFO of data connected to the corresponding priority level queue And 625,635. The data internal processing structure 640 connected to each queue includes a data management header 641 for storing data control information such as data attributes and priority information, and a data portion 642.
[0035]
An example of the initial information of the processing queue is shown below when the total number of data 611 in the queue header 610 in FIG.
[0036]
For the upper limit number of times of transmission or reception, the transmission or reception processing upper limit registration file 103 is arranged in the auxiliary storage device 100, and the upper and lower processing upper limit counts are registered. The upper limit number of times is the continuous extraction upper limit number 621 in the priority data processing waiting queue 620 of the transmission or reception processing waiting queue 600 and the continuous extraction in the non-priority data processing waiting queue 630 before starting the data transmission or reception processing. Stored in the upper limit number 631. 0 is stored in the current number of consecutive fetches 622, 632, the number of other processing waiting data, the head processing waiting data addresses 624, 634, and the final processing waiting data addresses 625, 635. The values of information other than the retrieval upper limit counts 621 and 631 are changed by data connection processing to the processing queue and data retrieval processing.
<Connection method>
FIG. 7 shows a flowchart of a method for connecting data to the transmission / reception processing waiting queue. In step 710, it is determined whether the data to be connected has priority or non-priority. If it is priority data in the process 720, it is connected next to the data indicated by the final process wait data address 625 of the priority data process wait queue, and the process wait data count 623 in the priority data process wait queue is incremented by one. If it is non-priority data, the process 730 connects to the data indicated by the final process wait data address 625 of the non-priority data process wait queue, and adds 1 to the number of process wait data 623 in the non-priority data process wait queue. Finally, in process 740, 1 is added to the total number of data 611 in the queue header.
<Removal method>
Next, FIG. 8 shows a flowchart of a method of extracting data to be transmitted or received from the transmission / reception data processing waiting queue. This process includes a process for preventing the non-priority data from being taken out of the transmission or reception process waiting queue and falling into a starvation state by continuously processing the priority data. The starvation state prevention method shown in this flow is an example using the number of continuous processing of priority data and non-priority data.
[0037]
Processing 810 to 825 is data extraction processing from the priority data processing waiting queue. Processing 850 to 860 is data extraction processing from the non-priority data processing waiting queue. Processes 830, 840, 845, 865, and 870 are adjustment processing units for preventing starvation. In order to prevent starvation of non-priority data, the maximum number of consecutive fetches for each queue and the current number of consecutive fetches are used, and the number of consecutive fetches of priority data is counted as the current number of consecutive fetches. (Or equal to the upper limit number), if there is non-priority data, the non-priority data is extracted. The number of non-priority data to be processed at this time is determined by the upper limit number of retrievals of the registered non-priority data processing queue.
[0038]
When normal priority data exists, even if non-priority data exists, processing 810-
In step 830, priority data is extracted from the processing queue, and the number of processing data 623 in the priority data processing queue 620 is subtracted from the number of consecutive extractions 622. When the number of consecutive retrievals in the priority data processing waiting queue 620 becomes equal to the maximum number of consecutive retrievals (process 815), the priority data retrieval is interrupted and it is checked whether non-priority data exists (process 840). If non-priority data exists, non-priority data is extracted in processes 855 to 860. Thereafter, in process 865, when the number of consecutive retrievals of non-priority data 632 exceeds the maximum number of consecutive retrievals 631 (or is equal to the upper limit number of times 631), the number of sequential retrievals 632 of the waiting queue for non-priority data and priority data. , 622 are set to 0 (process 870).
[0039]
This initialization of the number of consecutive fetches (processes 845 and 870) is performed when there is no data in the transmission / reception process waiting queue (processes 810-850-870), but priority data exists but priority data is continuously stored. When the number of times of retrieval becomes the maximum number of continuous retrievals and non-priority data is attempted to be retrieved, but there is no non-priority data (processing 840-845), the number of retrievals 622 and 623 are consecutive for both priority data and non-priority data. This process is performed when the upper limit of the number of extractions is reached (processes 865-870). Initialization of the number of consecutive fetches is performed at a timing when it is no longer necessary to interrupt the fetching of priority data.
[0040]
The above is an example using the integrating means for integrating the number of continuous extractions and the integrated value upper limit number determining means for determining whether or not the integrated value has reached the upper limit number.
[0041]
In addition, a method may be employed in which the number of consecutive fetches is initialized in advance with the upper limit count, and is subtracted each time data is fetched to determine whether or not the number has reached zero.
[0042]
In addition to the above-mentioned starvation state prevention measures by the number of continuous processing of priority data and non-priority data, the following method may be used. The upper limit time that can remain in the system in the auxiliary storage device 100 is registered in the transmission / reception processing upper limit registration file 103, and stored in each processing waiting queue until data transmission or reception. Then, after connecting the data to the transmission / reception processing waiting queue, the waiting time counter in the data header of the data connected to the queue is added at a fixed period, and the data exceeding the remaining upper limit time (or the remaining upper limit time and Equal data) is taken as the semi-priority data and is taken out from the processing queue. At this time, the number of extracted data is adjusted so as to be one semi-priority data with respect to a plurality of priority data so as not to cause delay of the original priority data. Moreover, the taking-out method incorporating both the method based on the number of times and the waiting time after being connected may be used. Detailed examples of these are given in Example 3.
[0043]
According to the present embodiment, it is possible to determine the data to be preferentially sent and received by using the protocol type, the Internet address in the IP header, and the port number in the TCP or UDP header. There is an effect of preferentially processing data that requires real-time performance. In addition, by using only the port number as the priority determination information, priority processing can be performed for each service type in the communication system, and the processing overhead for priority determination can be reduced.
[Example 2]
Example 2 will be described below.
[0044]
In the first embodiment, an example in which a TCP or UDP port number and an IP Internet address are used as priority determination information even when data is received. However, when the transmission data size from TCP or UDP is larger than the maximum transfer byte number of the lower communication network, the transmission data is segmented (divided) and the received data is reassembled (reassembled). The segmented data includes a data frame that does not include a TCP or UDP header. That is, when segmented data is received, it may not be possible to determine whether the data is priority data or non-priority data using only the priority determination information shown in the first embodiment. A method for avoiding this will be described in the second embodiment.
[0045]
The segmenting and reassembling processes are defined as IP protocols and are well known. The segmented data of the transmission data is called a fragment in the IP protocol. A schematic diagram of this fragment is shown in FIG. When an IP protocol transmission request is made for data 900, when the data size from IP header 902 to user data 2 904 is larger than the maximum transfer byte number that can be handled by the destination communication network, data 910 and data 920 are displayed. Split. FIG. 9 shows a diagram divided into two. A TCP / UDP header 913 is added to the first data 910, but a TCP / UDP header is not added to the second and subsequent divided data. In the IP protocol, when one piece of data is divided and transmitted, information that can be reassembled on the side receiving the data is stored in IP headers 912 and 922 in each piece of divided data. The information of the data division identifier 327, the flag 324, and the FO 325 in FIG. 3 is information used for reassembly.
[0046]
In the first embodiment, the transmission data determination unit is placed next to the IP protocol transmission processing unit 122 in FIG. 1, but in the second embodiment, before the IP protocol transmission processing unit 122 performs the data division processing. Put. Based on the priority determination result, an identifier indicating whether or not the data is prioritized is stored in the priority (951 in FIG. 9) of the datagram in the type of service field (950 in FIG. 9) of all the IP headers to be divided. To do. The subsequent priority transmission processing is the same as that of the first embodiment except that it is determined whether the priority data is non-priority data or not by this priority identifier. The priority identifier value of the data to be stored uses the priority identifier registered in association with each other after identifying whether the data is priority data or non-priority data by the priority determination of the transmission data.
[0047]
The structure of the data reception process is substantially the same as in the first embodiment. However, the received data priority determination means 131 in FIG. 1 is different from the method shown in the first embodiment. That is, the different part is determined by using the priority 951 of the datagram in the type of service information in the IP header of FIG. 9 to determine whether the data is a priority data or non-priority data after recognizing that the protocol type is an IP protocol. Is about to do. As described in the data transmission process, the priority level 951 associates a priority identifier with priority data and non-priority data in advance, and performs priority determination according to the value of the priority identifier. The processing after the priority determination is the same as that in the first embodiment.
[0048]
According to the present embodiment, it is possible to determine which data is preferentially processed even when transmission / reception data is segmented by an inter-network relay device in a communication system in which a plurality of lower-layer communication networks having different numbers of maximum transfer bytes exist. There is an effect that priority control can be performed without restricting communication devices to which the invention can be applied.
[0049]
In this embodiment, at the time of data transmission, the priority of the data corresponding to the priority data and the non-priority data is stored in the priority information 951 of the protocol header in the data, and when the data is received, the priority of the protocol header in the data An example in which priority is given to data reception processing according to the information 951 has been shown. In this method, a priority identifier indicating whether the terminal has priority over the priority information 951 in the protocol header in the data must be set in advance. For this reason, when data is received and relayed from a terminal that does not perform the above-described processing, there may occur a case where processing does not operate normally or priority determination cannot be performed in a terminal or an inter-network relay device compliant with the IP protocol. In order to avoid this, the priority information 951 of the protocol header in the data at the time of data transmission is not stored, but is transmitted as in the first embodiment. When the identification (data identifier) 327, the fragment offset 325, and the flag 324 in the IP header of the previously received data as shown in FIG. 3 are monitored and determined as the head data of the divided data, the data is Whether the data should be prioritized is determined from the priority determination information. When the data is priority data, the data is stored for each data division identifier. One bit is assigned to one data division identifier, and it is possible to manage whether or not the data is priority data for each data division identifier. The initial value is off, and when it is determined that the data should be prioritized from the header information of the head data of the divided data, the corresponding data division identifier flag is turned on. If it is determined that the received data is the fragment offset in the IP header and the second and subsequent data divided from the flag, if the flag corresponding to the data division identifier in the IP header is on, the priority data may be off. Is processed as non-priority data. When the last data of the divided data is received, priority determination is performed, and then the flag corresponding to the data division identifier in the IP header is turned off. In this method, data from a terminal that does not employ processing for setting a value indicating whether or not to prioritize the priority information in the protocol header can be controlled with respect to data relayed by the inter-network relay device, and specified by the IP protocol. Even in a terminal or an inter-network relay device that supports the priority 951 of the datagram to be transmitted, priority control can be performed without violating the protocol.
Example 3
Example 3 will be described below. In the first and second embodiments, priority and non-priority two-level priority control are described. In the third embodiment, an example in which priority control is performed at a plurality of priority processing levels of two or more levels will be described.
[0050]
The configuration of the priority communication control method in the communication system is substantially the same as the configuration of FIG. 1 described in the first embodiment, but the configurations of the priority data information registration file 101 and the priority data information registration memory 102, the upper limit of transmission or reception processing The configuration of the registration file 102, transmission / reception processing queues 127, 136, and various management information in the processing queues are different. Further, the transmission / reception data priority determination means 123, 131, transmission / reception data connection means 124, 132, and transmission / reception data extraction means 125, 133 perform processing in consideration of the priority processing level. Further, as a means for preventing a low priority level starvation state, in this embodiment, the fixed period residual accumulation means 150 is used. The configuration of the priority determination information, the processing until data transmission from the communication program to the communication network, and the processing until data is received from the communication network and passed to the communication program are the same as in the first embodiment.
[0051]
As the priority data information, the configuration of FIG. 10 in which priority levels are added to the configuration of FIG. 4 described in the first embodiment is used. The priority level of the data having the priority determination information registered in the priority data information is set to the priority control of the subsequent transmission / reception processing using the priority processing level 1007 value in the information coincident with the priority determination information of FIG. Do. If the data priority determination information is not registered in the priority data information registration memory 102, the lowest priority processing level is assigned to perform transmission / reception processing.
[0052]
FIG. 11 shows the configuration of the transmission / reception processing wait queue when the priority level is 3. The transmission / reception processing waiting queue 1100 includes a queue header 1110 and processing waiting queues 1110, 1120, 1130, 1140 corresponding to the number of priority processing levels used. The queue header 1110 includes a total data number 1111 for storing the total number of data connected to the processing queue for each priority processing level, an interlaced data list 1112, a priority processing level number 1113, and an interlaced data number 1114. . The interlaced data list 1112 is a list that waits for transmission with the highest priority for data that is determined to be in a starved state by the fixed-period residual accumulating unit 150 after data of a low priority level is connected to the processing queue. The number of priority processing levels 1113 is determined and registered in advance as the number of priority processing levels used in the communication system. The configuration information 1121 to 1123 of the waiting queue for each priority processing level and the data structure 1140 connected to the queue are the same as those described in the first embodiment except that the data header has a residual counter 1150. .
[0053]
The initial value of the queue header information 1110 is input from the priority data information registration file 101 with the total data number 1111 and the interlaced data number 0, and stores a value registered in advance as the priority processing level number. The processing queue data number 1121 in the processing queue for each priority level is 0, and the remaining upper limit value 1123 is input from the transmission / reception processing upper limit registration file 103, and a value registered in advance is set as an initial value. The data list in the processing queue for each of the queue header 1110 and the priority levels 1120, 1130, and 1140 is in a state where no data is connected.
<Priority determination>
The priority determination method of the transmission / reception data used in the priority control with the priority processing level is replaced with the priority determination information in the data, instead of the processing for unconditionally setting the priority data as in processing 555 in FIG. This is a processing method in which the priority processing level 1007 in the information that matches the priority data information registered in the priority data information registration memory is set as the data priority processing level. In the case of a protocol type other than ARP and IP, a protocol higher in the IP protocol other than ICMP, TCP, and UDP, or data of priority determination information not registered in the priority data information registration memory (processes 500 to 510), process 560 is performed. Instead, it is treated as data with the lowest priority processing level. These protocols can be registered in the priority data information registration file shown in FIG. 10 to set the priority processing level. After the priority determination of the data, the priority processing level 1151 is stored in the data header 1141 of FIG. 11 and is transferred to the data connection waiting queue processing. Thereafter, the priority processing level 1151 in the data header is referred to in each process until the data is transmitted to the communication network or the received data is passed to the communication program.
[0054]
Further, the data head has a residual counter 1150 for accumulating the time remaining in the system from the time of data transmission request or data reception. Residual counter 1150 is initialized to 0 when data transmission is requested or data is received.
<Data connection>
The transmission / reception data is connected to the transmission / reception processing waiting queue 1100 by the data connection means, and the connection flow is shown in FIG. In the process 1200, the data is connected to the end of the process waiting queue corresponding to the priority processing level of the data, and 1 is added to the number of data waiting to be processed in this priority level queue. In step 1210, the total number of data in the queue header is incremented by one.
<Retrieving data>
Hereinafter, the priority processing level will be described as a level, the transmission / reception processing waiting queue will be described as a processing waiting queue, and the processing waiting queue for each priority level will be described as a level queue. FIG. 13 shows a flowchart for extracting one piece of data from the queue for processing using the level. In actual processing, the processing flow in FIG. 13 is looped as many times as the number of data to be extracted, and the data is extracted. In order to simplify the description of the extraction process, the process is limited to the process of extracting one piece of data.
[0055]
In processing 1300, it is determined from the total number of data in the queue header whether data is currently connected to the processing queue. If no data is connected, the process ends as no data. If one or more data are connected, it is checked in step 1305 whether the data is connected to the interlaced data list in the queue header to be connected when the low priority level data is starved. If there is interlaced data, processing 1335 to 1340 removes the data from the queue header and subtracts 1 from the total data number 1111 and the interlaced data number 1114. Data is connected to the interlaced data list by the fixed period residual accumulation means. This means will be described later. Normally, the processes 1305 to 1330 are repeated to search for queues with lower levels in order from the queue with the highest priority level and search for data that can be taken out. It is determined in process 1310 whether there is data in the current search target level queue. If there is processing-waiting data, one data is extracted in processing 1315, and in processing 1320, 1 is subtracted from the total number of data in the processing-waiting queue and the current processing target level queue. If there is no data in the target level queue being searched in process 1310, the priority level searched in process 1325 is changed. In step 1330, it is determined whether the search priority level as a result exceeds the minimum level. If not, the next priority level queue search is repeated from step 1305. If the minimum level is exceeded in process 1330, the process ends with no data to be extracted.
<Fixed-period residual integration means>
Next, FIG. 14 shows a processing procedure for the means for accumulating the remaining time of data that is activated at a fixed cycle and connected in the processing queue. This process is started at a constant cycle according to a pre-registered time, and executes the process shown in the flowchart of FIG. In processing 1400, it is determined whether or not there is data other than processing waiting data in the highest priority level queue and interlaced data in the queue header in the processing waiting queue. If there is data other than the highest priority data and interlaced data, the processing 1405 to 1420 is repeated from the priority level queue one level lower than the highest priority level to the lowest level queue, and all the data waiting for processing remain in the data header. The counter 1150 is incremented by one. As a result of addition, when the remaining upper limit 1123 of the level queue of the data is exceeded (or equal), it is determined that the data is starved (processing 1420), and the level queue to which the data is connected in processing 1425 to 1430 Is removed from the queue header jump list 1112 and the processing waiting data number 1121 is decremented by one.
[0056]
According to the present embodiment, since a plurality of priority processing levels are used, it is possible to prioritize the data that requires real-time processing when further transmitting / receiving the data. In addition, since the fixed period residual integration means is used, even when high priority data is continuously generated, transmission / reception processing of low priority data is not completely interrupted. It has the effect of avoiding congestion and disconnection of logical lines.
Example 4
Hereinafter, Example 4 will be described. In the case of the third embodiment, priority determination information may not be taken into the segmented data described in the second embodiment and priority determination may not be performed. Therefore, in the present embodiment, a communication method using a plurality of priority processing levels incorporating the priority control method for the segmented and reassembled data described in the second embodiment in the case of the third embodiment will be described.
[0057]
In the third embodiment, the transmission data determination unit is placed next to the IP protocol transmission processing unit 122 in FIG. 1, but in this embodiment, before the IP protocol transmission processing unit 122 performs the data division processing, Put. Then, the priority processing level obtained by the priority determination means is stored in the priority (951 in FIG. 9) of the datagram in the type of service field (950 in FIG. 9) of all the data to be divided. Subsequent priority transmission processing is the same as in the third embodiment. The priority value may be stored directly as the priority processing level value, or may be stored as a value converted by the priority level and the priority conversion table, and may be unified within the communication system. The structure of the data reception process is substantially the same as in the third embodiment. However, the received data priority determination means 131 in FIG. 1 is different from the method shown in the third embodiment. The difference is that the priority determination after recognizing that the protocol type is the IP protocol is performed using the priority (951 in FIG. 9) of the datagram in the type of service information in the IP header of FIG. . As described in the data transmission process, the priority processing level is associated with the priority in the IP header in advance, and priority determination is performed according to the registered value of the priority 951. The processing after the priority determination is the same as that in the third embodiment.
[0058]
According to the present embodiment, since data segmentation is supported, in addition to the effect of the third embodiment, there is an effect that the present invention can be applied to a communication system including a plurality of different communication networks.
[0059]
In this embodiment, when data is transmitted, the priority processing level is stored in the priority information of the protocol header in the data, and when receiving data, the data reception processing is prioritized according to the priority information of the protocol header in the data. showed that. In this method, it is necessary for the terminal to set a processing level that prioritizes the priority information of the protocol header in the data in advance. For this reason, there is a problem that the priority processing level cannot be determined when receiving and relaying data from a terminal that does not perform the above processing. In order to avoid this, at the time of data transmission, it transmits without storing the priority information of the protocol header in the data. Then, the data division identifier (Identification), fragment offset, and flag in the IP header of the data received in advance are monitored, and when it is determined that the data is the head data of the divided data, the priority determination information indicates whether the data should be prioritized. When it is priority data, it is stored for each data division identifier. Then, a table that associates the received data division identifier with the priority processing level is managed. The initial value is 0, the priority processing level is determined from the header information of the head data of the divided data, and the data division identifier and the priority processing level are stored. If it is determined from the fragment offset and flag in the IP header of the received data that the data is the second or subsequent data of the divided data, if the data division identifier in the IP header is stored in the table, Send or receive processing to the priority processing level. If it is divided data but the corresponding data division identifier is not stored in the table, it is assumed that the top data has not yet arrived or has been discarded, and pre-registered priority processing Send or receive at the level. Thereafter, when the head data arrives, the division identifier and priority processing level of the data are stored in the above table. When the last data of the divided data is received, priority determination is performed, and then the division identifier and priority processing level of the data are deleted from the table. The above table is managed by methods such as retrieval, registration, and deletion by hashing for high-speed retrieval. According to this method, it is possible to perform priority control based on the priority processing level for data relayed by the relay apparatus between the networks having different configurations.
[0060]
As described above, in a communication system in which data that requires real-time properties such as multimedia and plant data and data that allows a certain amount of delay are mixed, the order of data transmission / reception processing can be determined for each data. There is an effect that priority control can be performed without setting communication restrictions for each data handled by the communication program of the application. In addition, the priority processing level can be set for each communication data unit without setting communication restrictions in the application communication program. Furthermore, since priority control can be performed even for data that does not have a service identifier in the protocol header in the data, there is an effect that can be applied to an inter-network relay device that relays a plurality of different types of communication networks. Even when high-priority data occurs continuously, transmission / reception processing of low-priority data will not be interrupted completely, so there is an effect of avoiding communication network congestion and logical line disconnection due to unnecessary retransmission processing. .
[0061]
【The invention's effect】
According to the present invention, priority control can be realized without providing communication restrictions for each data handled by an application communication program.
[0062]
Further, according to the present invention, priority control can be realized in a communication system including an inter-network relay device.
[0063]
Further, according to the present invention, even if processing of high priority data occurs continuously, it is possible to prevent congestion of a communication network and prevention of disconnection of a logical line without causing starvation in low priority data.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a priority communication control method of a communication system.
FIG. 2 is a diagram of the entire communication system.
FIG. 3 is a configuration diagram of a TCP / IP data frame.
FIG. 4 is a configuration diagram of a priority data information registration memory according to the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a data priority determination procedure according to the first embodiment;
FIG. 6 is a configuration diagram of a transmission / reception data processing waiting queue according to the first embodiment;
FIG. 7 is a diagram illustrating a procedure for connecting transmission / reception data according to the first embodiment to a processing queue.
FIG. 8 is a diagram showing a procedure for extracting transmission / reception data from the processing queue in the first embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing segmentation processing by the IP protocol according to the second embodiment.
FIG. 10 is a configuration diagram of a priority data information registration memory according to a third embodiment.
FIG. 11 is a configuration diagram of a transmission / reception data processing waiting queue according to a third embodiment;
FIG. 12 is a diagram illustrating a procedure for connecting transmission / reception data according to the third embodiment to a processing queue.
FIG. 13 is a diagram illustrating a procedure for extracting transmission / reception data from a processing queue according to the third embodiment.
FIG. 14 is a diagram illustrating a procedure of a fixed period residual accumulation unit according to the third embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Auxiliary storage device, 101 ... Priority data information registration file, 102 ... Priority data information registration memory, 103 ... Transmission / reception process upper limit registration file, 110 ... Communication network, 111 ... Communication apparatus, 120 ... Communication program processing part, 121 ... TCP protocol transmission processing unit, 122 ... IP protocol transmission processing unit, 123 ... Transmission data priority determination means, 124 ... Transmission data connection means, 125 ... Transmission data extraction means, 126 ... Data transmission means, 127 ... Transmission processing waiting queue, 130 ... data receiving means, 131 ... received data priority judging means, 132 ... received data connection means, 133 ... received data extraction means, 134 ... IP protocol reception processing section, 135 ... TCP protocol Reception processing unit, 140 ... central processing unit, main storage device, 141 ... protocol Transmission processing unit, the processing queue control unit 142 ... transmission data, 143 ... protocol reception processing section, 144 ... process queue control unit of the received data, 150 ... periodic residual integrating means.

Claims

In a communication system in which a plurality of terminal devices are communicably connected and information is transmitted or received between the terminal devices, information exchanged between the terminals is configured as a data frame, and the data frame includes protocol type information and Including a data area,
Determining means for determining whether the protocol type information is a predetermined type from the transmission or reception data frame;
In the case where the predetermined protocol type is determined by the determination, processing means for preferentially processing data stored in the data area of the data frame or processing a data frame storing data in the data area is provided. A communication system characterized by the above.

In a communication method for transmitting or receiving information between terminal devices, information exchanged between the terminals is configured as a data frame, and the data frame includes protocol type information and a data area,
Determining whether the protocol type information is a predetermined type from the transmitted or received data frame;
A communication method comprising: preferentially processing data stored in a data area of the data frame or processing a data frame storing data in the data area when the determination indicates that the protocol type is a predetermined protocol type.