JPH03117052A - 多重伝送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多重伝送方法に関し、更に詳述すれば、複数局
からの送信が伝送路上で衝突した場合の処理を改善した
多重伝送方法に関する。

〔従来の技術〕

Ｃ３ＭＡ／ＣＤ（Ｃａｒｒｉｅｒ　　Ｓｅｎｓｉｎｇ　
　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　　Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏ１１ｉｓｉ
ｏｎ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式と称される多重伝送方
法が実用化されている。これは、１□６Ｎ（１，ｏｃａ
ｌ　ＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）のアクセス方式の一つで
あって、以下のような手順でアクセス制御を行う。

伝送路に接続している各局は信号送信を行うに際して、
伝送路上の信号の有無、換言すれば他局による信号送信
が現に行われているか否かをチエツクし、伝送路上に信
号が検知されなければ信号送信を行う。伝送路上に信号
が検知された場合には他局による信号送信が現に行われ
ているということであるから、その信号送信が終了する
まで待機する。

ある局から信号送信した際にたまたま他にも同時に送信
した局がある場合には複数の局から送信された信号が伝
送路上で衝突することになるが、この場合には伝送路上
の信号波形から衝突が検知される。衝突が検知されると
、送信した局では所定のアルゴリズムにより決定される
待機時間が経遇した後に再送信する。なお、待機時間は
標°牛イーサネット規格（ＩＥＥＥ　８０３．３）にて
衝突回数に応じて下記式にて決定される。

待機時間−５１，２Ｘ２″−１（μ５ｅｃ）但し、ｎ：
衝突回数 このような従来のＣ５Ｍ＾／ＣＤ方式では、トラフィッ
ク量、即ち通信量が増加してスループットがたとえば５
０〜７５％に達すると急激にレスポンスタイムが劣化し
て送信が成功しない確率が高くなるという事態を招来す
る。

上述のような従来のＣ５ＭＡ／ＣＤ方式の問題に鑑ノで
、適応型Ｃ５Ｍ＾／ＣＤ方式と称される多重伝送方法が
電子通信学会技報ｌＮ−２１（１９８９−０６）におい
て提案されている。

この適応型Ｃ５ＭＡ／ＣＤ方式では、総トラフィック量
Ｇを下記（１）式にて定めている。

Ｇ＝Ｇｎｅｗ＋Ｇｒｅｐｔ　　−ｆｌｌ但し、Ｇ：総ト
ラフィック量 Ｇｎｅｗ：ｔｌ？メンセージトラフィック■Ｇｒｅｐｔ
　：再送メソセージトラフインク量華位は総て回／ｓｅ
ｃ また再送メツセージトラフィック量Ｇｒｅｐｔと再送試
行率μ（単位は回／５ｅｃ）との間には下記（２）式の
関係がある にｒ６ｐｊ　　ＱＣμ　　・（２１ なお、再送試行率μは待機時間の平均値の逆数である。

そしてこの適応型ＣＳＭＡ／ＣＩ）方式では、平均成功
送信間隔りを最小にずべく適応化を施す。即ち、第６図
に示す如く、一つの成功送信が終了した時点ｔｉ面直後
ら各局が送信を試みるため衝突が発生ずるが、やがて時
点ｔ２に至ると次の成功送信が開始されるので、時点１
１からこの成功送信が終了する時点Ｌ３までの間隔りが
最小となるようにする。

以下、第７図のフローチャートを参照して説明する。

平均成功送信間隔りは下記（３）式にて表される。

但し、δ：平均局間伝播遅延時間 α：　Ｊａｍｍｉｎｇ時間（衝突発生時に全局に衝突発
生を通知するための信号 の発生期間） Ｔ：バケソト長 新メソセージ間隔及び再送メソセージ 間隔は指数分布を仮定している。

なお、ここでδはバス型１．ＡＮの平均局間伝播遅延時
間であり、下記式にて表される。

３（Ｍ−１） 但し、Ｍ：総局数 τ：バス型ＬＡＮの最大伝播遅延肋間 ここで、 ｄＬ／ｄＧ＝　０ となるように、即ち平均成功送信間隔りが最小となるよ
うに総トラフィック景Ｇを選択しくステップＳｌ）、そ
れを最適トラフィック量Ｇｏとする。

そして、新メンセージトラフィック１ｌＧｎｅ−の増加
、即ちスループットの増加に拘わらずに総トラフインク
量Ｇを最適トラフィックｌＧｏならしめるべく、再送試
行率μ（回／５ｅｃ）を更新する。

以上が適応型Ｃ５ＭＡ／ＣＤ方式の概要であるが、平均
成功送信間隔りを最小化する再送試行率μを決定するた
めに、総トラフィック量Ｇ及び総トラフィックＩＣ中の
新メツセージトラフィック量Ｇｎｅｗの割合を以下の手
順で決定する。

一つの成功送信間隔りにおける平均衝突回数ｎと総トラ
フィック量Ｇとの間には下記（４）式の関係があり、平
均衝突回数ｎを観測すること（ステップＳ２）により総
トラフィックｌｉＧの推定値を求めること（ステップＳ
３）が可能である。

ｅａ　（ｄＪ） 。＝　　　　　　　　　・・・（４） Ｇα十１ また、総トラフィック量Ｇ中の新メソセージトラフィッ
ク量Ｇｎｅｗの比率γは、イーサネットフレーム中の一
つのビットを新メソセージと再送メソセージとの識別用
に割当て、これを利用して新メソセージを観測してその
量を計数しくステップＳ４）、下記（５）式に基づいて
総トラフィック量Ｇと新メンセージトラフィック量Ｇｎ
ｅｉ＋との比率γを求めている。

また、それぞれのノードにおける新メ・ノセージ発生率
λと総トラフイ・ツク量Ｇと新メ・ノセージトラフィソ
ク量Ｇｎｅｗとの比率γとの関係は下記（５゛）式にて
求められる　（ステ・ノブ３５）。

但し、Ｍ：総局数 ｉ：ハソクログ局数（衝突に関与した 後に再送信の開始を所定のアルボ リズムに従って待機している局） λ：各ノードの新メソセージ発生率 （回／５ｅｃ） なお、上述のような新メ・ノセージと再送メ・ノセジと
の識別に使用する目的で適応型Ｃ３ＭＡ／ＣＤ方式では
標準イーサネットフレームの中の１ビツトを使用してい
るため、標準イーサネ・ノドフレームとの互換性がなく
なっている。

最後に、再送試行率μを常時最適な値μ０に維持するた
めに下記（６）式に従ってμを更新する（ステップＳ６
）。

（１−γ）Ｇ 但し、メｊ（：現時点までの最適再送試行率（６）式に
おいて、　「（１−γ）ＧＪは新メツセージの観測値か
ら算出された再送メツセージトラフィック量であり、ｒ
Ｇｏ−γＧ」は最適トラフィック量と観測された新メツ
セージトラフィック量との差であるから、現時点での新
メソセージ発生率に対応する最適再送試行率が（６）式
により求められる。

即ち、（６）式は最適再送試行率と現状の再送試行率と
の比を１にずべくμを更新することを意味している。

この適応型Ｃ５ＭＡ／ＣＤ方式は定性的には、再送試行
率増加時の衝突回数増加によるオーバヘッド増加傾向と
再送試行率減少時の回線利用率の低下傾向とをトレード
オンすべく、再送試行率を新メソセージ発生率に対応し
て調節する適応制御方法である。

以上のように適応型Ｃ３ＭＡ／ＣＤ方式を従来のイーサ
ネットのＣ３Ｍ＾／ＣＤ方式と比較すると、第８図のグ
ラフに示す如く、スループットの遅延特性が改善される
。

第８図は横軸にスループソＩ・を、縦軸にパゲソト長Ｔ
にて正規化された遅延時間をそれぞれとっており、・で
表された線は従来のイーザネソト型Ｃ５Ｍ＾／ＣＤ方式
の、×で表された線は適応型Ｃ５’ＭＡ／ＣＤ方式の特
性をそれぞれ示している。なお、第８図中の○で表され
た線は後述する如く本発明方法の特性を示している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで上述のような従来の適応型Ｃ３Ｍ＾／Ｃ１）方
式では、既に述べた如く、実際に最適化を行う処理に際
して伝送路上の二つの統旧パラメータ、即ち総トラフイ
ンク量及び新メツセージトラフィック量の観測が必要で
あり、そのためにプロセッサの負担が大きくなるという
問題がある。また、新メンセージトラフィック量の観測
のために標準型イーサネットフレームとの互換性がない
という大きな問題もある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
標準イーサネットフレームを使用し、且つ再送試行率調
節のための伝送路の統計上のパラメータの観測が不要で
プロセッサの負担が軽く、更に適応型ＣＳにＡ／ＣＤ方
式とほぼ同程度の特性のＣＳＭＡ／ＣＤ方式の多重伝送
方法の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前述の従来の適応型Ｃ３ＭＡ／ＣＤ方式では、（１１式
及び（２）式中の総トラフィック量Ｇと新メンセージト
ラフィック量Ｇｎｅｉ＋とを観測しつつ（３）式の平均
成功送信間隔りを最小とする最適トラフィック量ＧＯに
総トラフィック量Ｇを近付けるべく、再送メツセージト
ラフインク量Ｇｒｅｐｔと比例関係にある再送試行率μ
を調節している。最適制御時には、各局における新メソ
セージ発生率λ　（回／５ｅｃ）の増加に伴ってスルー
プットが増加すると再送試行率μは低下する。

これに対して、本発明方法では衝突発生時に、衝突に関
与していない局の送信権を次の他局の成功送信が完了す
るまで停止させる再送制限を採用することにより、等価
的に再送試行率を調節する。

換言すれば、μＱＣＧｒ６ｐｊを再送制限側に従って等
価的に調節する。

本発明の多重伝送方法は、伝送路に接続された複数の局
それぞれが信号送信をする際に、前記伝送路が空いてい
る場合は直ちに信号送信し、前記伝送路が他局により使
用中である場合は成功送信が完了するまで待機し、他局
と同時送信して衝突が発生した場合には所定のアルゴリ
ズムに従って決定される期間待機した後に再送信する多
重伝送方法であって、衝突発生に際して、衝突に関与し
ていない局は他局による次の成功送信が完了するまで信
号送信を停止することを特徴とする。

（作用〕 本発明の多重伝送方法では、衝突発生時に、衝突に関与
していない局の送信権が次の他局の成功送信が完了する
まで停止されるので、新メソセージ発生率λ　（回／５
ｅｃ）の増大に伴っ“Ｃ衝突回数が増加すると、等価的
に再送試行率が調節されて適応型Ｃ５ＭＡ／ＣＤ方式と
ほぼ同程度のレスポンスが得られる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。

第１図は本発明に係る多重伝送方法の第１の実施例を実
施した場合の各局におけるモード遷移の状況を示す模式
図である。

本発明の多重伝送方法では各局に送信モードと送信停止
モードとが設定される。送信停止モードである期間にお
いては、その局からの信号送信は停止される。即ち送信
停止モード期間中はその局には送信権は与えられない。

一方、送信モードである期間においては、その局で送信
メソセージが発生した場合に他局が成功送信中であれば
ラインビジーと見做してその送信が完了するまで待機す
る。そして、他局の送信完了に伴って送信権が与えられ
、送信を開始する。

この第１の実施例においては以下の如くモード遷移する
。

自局が送信モードであるｊｔＪ１間中に自局または他局
が送信に成功した場合、　ｆ＋ｉ突が発生し且つ自局が
衝突に関与している場合には送（ａモードが維持される
。

自局が送信モードであるが送信要求が発生していない期
間中に自局が関与しない衝突が発生した場合には、送信
モードから送信停止モードへ遷移する。

自局が送信停止モードである期間中に自局が関与しない
衝突が発生した場合には、送（３停止１−モードが維持
される。

自局が送信停止モードである期間中に他局が行っていた
成功通信が完了した場合には、送信モードへ遷移する。

従って、ある局が送信モードである期間において他局同
士の衝突が発生した場合には、その局は送信モードから
送信停止モードへ遷移し、次の他局による信号送信が成
功し完了した場合に送信モードへ遷移する。また、ある
局が送信停止モードである期間において他局同士の衝突
が発生した場合には、その局は送信停止モードを維持し
、次の他局による信号送信が成功し完了した場合に送信
モードへ遷移する。このため第３図に示す如く、他局が
送信中に自局において送信すべきメツセージが発生した
場合には、他局の送信が完了した時点で自局に送信権が
与えられて送信が開始される。

第２図は本発明に係る多重伝送方法の第２の実施例を実
施した場合のそれぞれの局におけるモード遷移の状況を
示す模式図である。

第２の実施例においては前述の第１の実施例における送
信モードと同様のモードを第１の送信モードとし、その
他に第２の送信モードが設定されている。即ち、他局の
送信が完了した場合に直ちに送信権が与えられるモード
を第１の送信モードとし、他局の送信が完了した場合に
乱数発生により決定される待機時間が経過した後に送信
権が与えられるモードを第２の送信モードとする。

このような第２の実施例では、以下の如くモード遷移す
る。

自局が第１の送信モードである期間中に自局及び他局が
送信に成功した場合、衝突が発生し且つ自局が衝突に関
与している場合には、第１の送信モードが維持される。

自局が第１の送信モードである期間中に自局が関与しな
い衝突が発生した場合には、第１の送信モードから送信
停止モードへ遷移する。

自局が送信停止モードである期間中に自局が関与しない
衝突が発生した場合には、送信停止モードが維持される
。

自局が送信停止モードである期間中に他局成功通信を完
了した場合には、第２の送信モードへ遷移する。

自局が第２の送信モードである期間においては送信メソ
セージが無い場合、衝突に関与した場合及び自局の送信
が成功した場合に、それぞれ第１の送信モードへ遷移す
る。

従って、ある局が第１の送信モードである期間において
他局同士の衝突が発生した場合には、その局は第１の送
信モードから送信停止モードへ遷移し、次の他局による
信号送信が成功し完了した場合に第２の送信モードへ遷
移する。そして、乱数発生による待機時間が経過した後
になお他局が送信中であれば第２の送信モードを維持し
、他局が送信中でなければ（自身が送信に成功するかま
たは衝突が発生するか）第１の送信モードへ遷移する。

また、ある局が送信停止モードである期間において他局
同士の衝突が発生した場合には、その局は送信停止モー
ドを維持し、次の他局による信号送信が成功し完了した
場合に第２の送信モードへ遷移する。その後は上述同様
である。このため第４図に示す如く、他局が送信中に自
局において送信すべきメソセージが発生した場合には、
他局の送信が完了した時点で乱数発生による待機時間が
設定され、その後に自局に送信権が与えられて送信が開
始される。

以上のような本発明の多重伝送方法の能力を検証するた
めに、シミュレーションによりスループットレスポンス
特性の劣化の程度を評価した。

第１に、本発明方法（以下、再送制限型Ｃ３ＭＡ　／Ｃ
口方式という）と従来例としてのＲｉｆ述の適応型ＣＳ
ｈ＾／ＣＤ方式との特性比較を行った。また第２に、本
発明方法であるの再送制限型Ｃ３ＭＡ／ＣＤ方式の両実
施例についても比較を行った。

前述の第８図のグラフは従来例としての適応型Ｃ５ＭＡ
／ＣＤ方式のスループ・ノドレスポンス特性を示し、第
５図は本発明方法である再送制限型Ｃ３Ｍ＾／ＣＤ方式
のスループットレスポンス特性を示している。なお、第
５図において口で表した線は第１の実施例の、○で表し
た線は第２の実施例の特性をそれぞれ示し、・で表した
線は参考とし°ζ従来のイーサネット型Ｃ３ＭＡ／ＣＤ
方式の１．ｌｌ性を示している。

両図の比較によれば、本発明方法である再送制限型Ｃ５
ＭＡ／ＣＤ方式と従来の適応型Ｃ３ＭＡ／ＣＤ方式とは
そのスループソＩ・レスポンスに有意な差はほとんどみ
られない。

また第５図による本発明の両実施例の比較では、第２の
実施例が第１の実施例よりは若干特性が良いことが理解
される。これは、第２の送信モードにおいては他局の成
功送信完了直後の衝突確率が第１の送信モードに比して
低いことによる。

〔発明の効果〕

以上に詳述した如（、本発明に係る多重伝送方法では、
従来の適応型Ｃ５ＭＡ／ＣＤ方式に比して、標準イーサ
ネットフレームを使用しているので互換性があるにも拘
わらず伝送路上の統計量の観測が不要であり、そのため
のプロセッサの負荷が軽減され、更に特性が従来に比し
てほとんど低下することがないという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る多重伝送方法の第１の実施例によ
る各局のモード遷移の状況を示す模式図、第２図は同第
２の実施例による各局のモード遷移の状況を示す模式図
、第３図は第１の実施例による送信開始のタイミングを
示すタイミングチャート、第４図は第２の実施例による
送信開始のタイミングを示すタイミングチャート、第５
図は本発明の二つの実施例と従来のイーサネット型Ｃ５
Ｍへ／ＣＤ方式のスループット遅延特性を示すグラフ、
第６図は成功送信間隔を説明するクィミングチャート、
第７図は従来の適応型Ｃ３Ｍ＾／ＣＤ方式の適応化のア
ルゴリズムを示すフローチャート、第８図はは従来のイ
ーサネット型Ｃ５ＭＡ／ＣＤ方式、適応型ＣＳ門＾／Ｃ
Ｄ方式及び本発明方法のスループット遅延特性を示すグ
ラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、伝送路に接続された複数の局それぞれが信号送信を
   する際に、前記伝送路が空いている場合は直ちに信号送
   信し、前記伝送路が他局により使用中である場合は成功
   送信が完了するまで待機し、他局と同時送信して衝突が
   発生した場合には所定のアルゴリズムに従って決定され
   る期間待機した後に再送信する多重伝送方法において、 衝突発生に際して、衝突に関与していない局は他局によ
   る次の成功送信が完了するまで信号送信を停止すること
   を特徴とする多重伝送方法。