JPH04306938A - ループ構造を有するマンハッタンストリートネットワーク - 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】

【０００１】技術分野 本発明は、マンハッタンストリート構造を有するローカ
ルエリアネットワークに関する。

【０００２】発明の背景 典型的に比較的短い距離においてデータを伝送する能力
を求める市場要求に応じて、ローカルエリアネットワー
ク（ＬＡＮ）が開発された。ＬＡＮは、比較的密集した
地理上の地域に代表的に設置されている複数の局を相互
接続する電気通信ネットワークである。対照的に、長距
離通信ネットワークは、巨大な地理上の地域に広がる。 ２つのタイプのネットワークの相違点たとえば地理上の
地域は、デザインの相違にしばしば立ち至る。例えば、
ノードの物理的位置すなわち２つまたはそれ以上の線路
が相交わる点は、長距離ネットワークにおいて主として
地勢により決定されるが、ＬＡＮにおけるノードの位置
は、地理よりむしろ、２局間の通信頻度すなわちどの程
度ひんぱんに２局が互いに話しているか、伝送手段、伝
送遅延などのような、他の考慮すべき事柄によりしばし
ば決定される。

【０００３】ＬＡＮの効率を最適化しようとして、異な
るトポロジー的形態が開発された。これらの形態には、
スター、リング、バス、ツリーが含まれている。これら
のトポロジーの全ての論議は、本発明を理解するのに必
要ではないので、与えられないであろう。リングまたは
ループシステムが、本発明に関係があるので論議される
であろう。ループシステムは、リング中に多数の直列接
続された局を有している。このようなシステムの記述に
ついては、例えば１９８１年１０月６日に発行された米
国特許第４２９３９４８号を見よ。ループ形態は各局が
ループに直接接続されているので単純かつ簡単であるが
、能率的動作のための必要条件を考慮すると、システム
がどの局が情報を送信しどの局が情報を受信するのかを
決定する規則正しい手段を有していなければならないこ
とが明らかである。開発された１つの手段は、トークン
と名付けられている。システム動作の間、局は、トーク
ンを受信するまで待機しかつトークンを所有する間のみ
送信する。宛先とされた局は、宛先とされなかった局が
信号を再生しループ上の次の局にそれを送信する間に、
情報を写す。元となる局は、ループを一周した後ループ
からその情報を除去する。トークンリングは、同期か非
同期のいずれかとされる。

【０００４】記述されたループシステムは、一定方向で
あり、いろいろな支障、すなわち２局間の単一線路を含
むこと、それによってもしループのいくつかの部分がほ
かの部分よりもより広範囲にわたって使用されるならば
破滅的な故障及び減少された能率になりがちのシステム
になることを必然的に蒙る。他の理由のためだけでなく
これらの支障を克服するために、ファイバーデストリビ
ューテッドデータインターフェースのような双方向ルー
プシステムが開発された。頭字語ＦＤＤＩにより一般に
参照されるこのシステムは、一次リング及び二次リング
として参照される２つのリングを使用するトークンリン
グネットワークである。情報は、２つのリング内を反対
方向に流れるが、１つのループのみが欠陥がない時には
典型的に使用される。局は、Ａ級局もしくはＢ級局のど
ちらかとして称せられる。Ａ級局は、２つの入力と２つ
の出力を有し、それぞれのうちの１つが一次リングに、
もう１つが二次リングに接続されている。Ｂ級局は、１
つだけの入力と１つだけの出力を有し、一次リングのみ
に接続されている。各局は、リング内の欠陥を確認する
ことができ、そしてネットワークがそれ自身を再形成し
かつ動作を継続する段階、すなわちシステムが配送制御
を使用する段階を開始する。

【０００５】このシステムは、多くの場所で好都合に使
用されているが、それとその他のループシステムとはい
ろいろな制限を受ける。２つのリングのうちの１つは、
他のリングよりもっと一般に使用されている、かくして
システム利用が減っている。さらに、各局は、もし欠陥
が存在する時のみ一般に使用される、パケットすなわち
ビットの定義されたセットを切替えるための手段を一次
リングと二次リングの間に有している。したがって、こ
の切替手段は、二次ループ上のパケットを伝送するため
の手段と同様に、欠陥がない時はあまり使用されない。 また、いずれかの２つの局は非常に限られた数の使用可
能な線路により接続され、その数は局の数が増えるよう
には増えない。さらに、ループ間の移動は、ループ上の
位置を占めるが局機能を実行しないブリッジと称する装
置によって遂行される。

【０００６】これらの制限のいくつかは、メッシュネッ
トワークの使用により避けることができる。このような
ネットワークは、多数の相交わる水平線及び垂直線すな
わち進路を有し、交差点もしくはノードに設置された局
または他の装置を備えている。メッシュネットワークは
、かくして複数の点対点通信線路またはチャンネルを有
する。メッシュネットワークは、多数の局間選択線路を
備えているため、ループネットワークに比較して好都合
に使用され、かくしてネットワークをループシステムよ
りも欠陥に対してより抵抗力あるものにするとともに、
過酷な使用の折に代替ルートを提供する。あるメッシュ
ネットワークは、マンハッタンストリートネットワーク
と名付けられ、頭字語ＭＳＮにより一般に参照される。 例えば、ＭＳＮの詳細な記述のあるＡＴ＆Ｔテクニカル
ジャーナル、１９８５年９月号、１６５９〜１６８５ペ
ージのマクゼムチュクによる記事を見よ。第１の複数の
水平に走る線路と第２の複数の垂直に走る線路とを備え
たメッシュなので、ＭＳＮという名称は、ネットワーク
を記述している。マンハッタンの町はそれぞれ一般に東
西（水平）及び南北（垂直）に走っているため、第１及
び第２の複数の線路は各々ストリートとアベニューとし
て参照される。第１及び第２の複数の線路が交差する各
点は、２つの入力と２つの出力を有するノードとなる。 各パケットは、発信元として２つの座標（１つは列で１
つは行）により確認され、かつ目的地として２つの座標
により確認される。発信元と目的地の間のルートの選択
があり、それにより欠陥のあるルートと使用中のノード
の両方を避けられるので、ＭＳＮは比較的能率的なシス
テムである。

【０００７】システム資源の比較的経済的な使用とＭＳ
Ｎの切替の容易さとは、トークンループシステムにおい
ては実現されていなかった。

【０００８】発明の概要 電気通信ネットワークは、第一の方向に一般に配置され
かつ複数の列を形成する複数の一次トークンリングと、
第二の方向に一般に配置されかつ少なくとも１つの行を
形成する少なくとも１つの二次トークンリングと、複数
の局とを含み、各々の局は第１及び第２の組の入力及び
出力端子を含んでいることが記述されている。第１の組
及び第２の組の入力及び出力端子は、各々一次トークン
リング及び二次トークンリングに接続されている。各局
は、さらに一次リング及び二次リングの間でパケットを
切替えるための手段を含み、それにより複数のリングが
マンハッタンストリートネットワークに配置されている
。局は、局に接続された、両リングにおいてトークンを
扱うための手段をさらに含む。１つの実施態様において
、少なくとも１つのリングは光ファイバーを含む。他の
実施態様において、ネットワークは複数の二次トークン
リングを含む。好適な実施態様において、少なくとも１
つの一次リング及び少なくとも１つの二次リングは同一
局に接続され、かつファイバーデストリビューテッドデ
ータインターフェースネットワークを形成する。他の好
適な実施態様において、少なくとも１つの局は集中装置
を含み、ネットワークはさらに集中装置に接続されたロ
ーカルエリアネットワークを有する。さらに他の実施態
様において、ネットワーク内の局は、発信元局と目的局
の間のルートを決定する手段を含む。

【０００９】実施例の説明 本発明による代表的トークンループシステムの配置図が
図１に描かれている。描かれたネットワークは、４×４
ＦＤＤＩネットワークであり、すなわちそれは、１６局
と、第一の方向（水平）に一般に配置された４つのルー
プ１１〜１４と、第二の方向（垂直）に一般に配置され
た４つのループ２１〜２４を有している。１６局は、局
（ｉ，ｊ）として個別に参照することができ、ｉはｉ番
目の列（ｉ＝１，２，３，４）、ｊはｊ番目の行（ｊ＝
１，２，３，４）を表わしている。局は、かくして複数
のだいたい水平な（第一の方向）ループ１１〜１４と複
数のだいたい垂直な（第二の方向）ループ２１〜２４に
より相互接続されている。各水平ループと各垂直ループ
は、各々、列と行を表わす。水平及び垂直ループの両者
は、図解的に示されるように局を介して通過する。各局
は、各々、第１及び第２の組が一次及び二次ループに接
続されている状態の第１及び第２の組の入力及び出力端
子を有している。論議されたＦＤＤＩという専門用語に
順応して、水平及び垂直ループは、各々、一次及び二次
リング、またはその逆として、参照することができる。 かくして、一次及び二次リングは、各々第１及び第２の
方向に配置される。リングがトークリングであること、
またその方向が図面においてループ上の矢印により示さ
れるパケット伝達の方向に関連しておりかつ地理上の方
向に従う必要がないことが理解されるであろう。描かれ
たネットワークは、必要な信号及び制御の情報と同様に
、音声及びデータの両方を扱うことができる。一次と称
せられるリングの選択は、ネットワークを記述すること
において任意である。すなわち、一次、二次という表現
はネットワークを記述することにおいて交換可能である
。

【００１０】描かれたネットワークは、結合されたＭＳ
ＮとＦＤＤＩネットワークであり、簡潔にはＭ−ＦＤＤ
Ｉネットワークとして参照される。すなわち、ＦＤＤＩ
一次リングのノードは、列もしくはストリート上の局で
あり、ＦＤＤＩ二次リングのノードは、行もしくはアベ
ニュー上の局である。もちろん、ＦＤＤＩとは別に双方
向トークンリングシステムを使用しても良い。一次及び
二次リングの両者は同時に利用され、また各リングは同
時にトークンを所有することができる。一次及び二次リ
ングの両者は、普通の双方向リングシステムに比較して
同等な利用がなされ、またそれゆえシステム的利用を増
加させるであろう。全てのリングは、同時に動作するこ
とができる。リングすなわち伝送メディアは、光ファイ
バーで形成される。描かれたネットワークは、理想化さ
れた対称的ネットワークである。実際上、ネットワーク
は対称的である必要はなく、すなわち同数の行と列であ
る必要がなく、また例えば、欠けたノード（局）及び／
又は不完全な列または不完全な行を有していても良い。 たとえ描かれたネットワーク自身が小さいために、描か
れたネットワークのノード容量が小さくても、実際のネ
ットワークの容量は、非常に大きいかも知れないし、ま
た描かれたネットワークの容量よりしばしば大きいであ
ろう。例えば、もし各ＦＤＤＩループが、ｎ個のノード
を支持できるなら、全ての使用可能なノードが局を有す
る場合ネットワークの容量はｎ×ｎとなる。

【００１１】ネットワークはトークンリングネットワー
クであるが、メッシュネットワークのように形成されか
つ図２の考察の後に明らかになる通り、メッシュネット
ワークの特徴である高い度合いの欠陥許容範囲を有して
いる。描かれたネットワークは、局（２，２）と局（２
，３）の間の水平ループ１２における欠陥３０例えば断
線を除いて、図１に示されているものと同じネットワー
クである。局（２，１）が局（２，４）と通信したがっ
ていると仮定して見よ。それは、欠陥のためにループ１
２上では全く実行することができない。パケットは、欠
陥を回避するためにあるループから別のループへ変えな
ければならず、そしてパケットがループからループへ移
動するように切替え作用が生じる。実例となる代替ルー
プは、図２において太線で示されている。より詳細には
、パケットは例えば局（２，１）から、垂直ループ２２
に方向を切替えるところの局（２，２）へ移動し、そし
て局（１，２）に移動する。それは、それから水平ルー
プ１１に方向を切替え、局（１，３）と局（１，４）に
移動する。後者の局において、それは垂直ループ２４に
方向を切替え、局（４，４）及び（３，４）を介して局
（２，４）に到達する。これは多くの使用可能なルート
のうちの単なる１つである。

【００１２】パケットがあるループから別のループに移
動するとき実行される切替え作用は、バッファ作用を含
み、同一ループ上で局から局へパケットを移動している
より少しも能率的ではないために、最適進路は、欠陥の
ある場合、ない場合の両方とも、局内移動の数よりもむ
しろループ内移動の数に依存する。パケットは、それら
がどんなトークンリングシステムにおいても実行するの
と同じように、ループの回りを回り、そして切替え作用
は、パケットがあるループから別のループへ移動する場
合のみ生じる。かくして、パケットが一次ループから二
次ループへ方向を切替える時、ノードは、宛先承認、線
路決定、パケットをバッファすること、及びあるリング
から別のリングへパケットを写すこと等のような切替え
作用を実行しなければならない。ノードは、切替えなけ
ればならないかどうか最初はわからないので、到来する
パケットをバッファすることは目的宛先が解読される時
まで実行される。バッファすることは、第２のループの
ためのトークンの目的宛先が受信されかつパケットが送
信されるまで同様に必要とされる。

【００１３】図３は、本発明によるノードすなわち局の
構造の概略図である。一次入力及び出力３０１、３０２
が各々描かれており、二次入力及び出力３０３、３０４
が各々描かれている。さらに、ＦＤＤＩ局仕様のありふ
れた周知の部分が描かれており、次の４つの部分、すな
わち物理層媒体従属部（ＰＭＤ）Ａ及びＢ、物理層プロ
トコル（ＰＨＹ）Ａ及びＢ、媒体アクセス制御部（ＭＡ
Ｃ）及び局統御部（ＳＭＴ）を含んでいる。ＰＭＤは、
開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）物理層の下部副層
に相当し、光学的送信機及び受信機を明示する。ＰＨＹ
は、上部副層に相当し、ＰＨＹ作用を明示する。ＭＡＣ
プロトコルは、ＯＳＩデータリンク層の下部副層に相当
し、媒体アクセス、アドレッシング、フレームフォーマ
ット、エラーチェッキング及びトークンマネージメント
のためのルールを定義する。ＳＭＴスタンダードは、シ
ステム統御作用と、最適実行またはＦＤＤＩネットワー
クにおける局の接続要求のために必要とされる制御を明
示する。それはまた、２局間のルートを決定するための
手段と同様に、トークンの制御のための構成要素を含む
。また、システムバス、メモリ管理、メモリ、バッファ
及び中央処理装置が示されている。局は、２つの局すな
わち切替え作用に伴う一次リングのための局と二次リン
グのための局と、一般に等価である。描かれた構成要素
は、必要な時に、パケットを一次リングから二次リング
へ、またその逆に、切り替える。構成要素はまたトーク
ンを管理する。これらの構成要素は当業者に周知であり
、さらなる記述は本発明を実行する当業者に必要ではな
い。

【００１４】ルート選択についてのいくつかのコメント
は適切である。類別された制御が使用される。単一リン
グルートはゼロ等級ルートと称せられるだろう、２つの
リングルートは、１等級ルートと称せられるだろう、３
つのリングルートは、２等級ルートと称せられるだろう
等々。等級は、ルートにおけるリングの数より１つ少な
いスイッチの数と等価である。欠陥がない状態が最初に
考えられるであろう。使用可能なルートが発信元局に基
づいて考察される場合、最も低い等級のルートが最も高
い優先性を有しており、常に選択される。発信元及び目
的地が同じトークンリング上にない一般的なケースでは
、２つの１等級ルートがあり、それらは等価である。 １つのルートは、水平にそれから垂直に伝送し、もう１
つのルートは、垂直にそれから水平に伝送する、すなわ
ち一次リングが使用されそれから二次リングが使用され
るか、またはその逆となる。一般的に、発信元局すなわ
ち発信元ノードは１等級ルートを選択し、選択されたル
ープにパケットを送信する。パケットは、目的座標の１
つに匹敵する座標を有するノードに到達するまでこのル
ープ上を伝わる。パケットは、同一座標のリング上へ写
される。パケットは、目的が達成されるまでこのリング
上を伝わる。

【００１５】欠陥がある場合のルート選択は、ここに記
述したプロセス及び図２に記述されたものと大体におい
て類似している。しかしながら、各ノードでの決定は、
それに続く２つの隣接するノードのうちのどちらに欠陥
があるかどうかに関して行なわれる。もし欠陥がなけれ
ば、パケットは同一ループの次のノードに送られる。も
し欠陥があれば、パケットは、欠陥のあるループよりむ
しろ動作するノードを有するループに切替えられる。

【００１６】ＦＤＤＩネットワークを初期化する方法を
理解している当業者は、記述されたネットワークを初期
化する方法を簡単に理解するであろう。例えば、水平も
しくは垂直ループのいずれか一方が、最初に初期化され
得る。垂直または水平ループは、それから、最初の初期
化におけるノードのために得られる値を使用して初期化
される。プロセスは、得られた値が希望する段階に収束
するまで続けられる。

【００１７】ネットワークへのノードの追加は、図４の
考察後に気がつくであろう通り、比較的容易である。描
かれたネットワークは、水平ループ１３が元来無かった
こと及び水平ループ１３が局（３，２）を供給するネッ
トワークの元の形態に追加されたことを除き、図１に描
かれているものと類似している。すなわち、元のネット
ワークは、３×４のネットワークで、局（３，２）を有
していなかった。一般に、新しい局は、垂直ループ又は
水平ループのいずれか一方に追加され得る。もし局が２
局間の垂直ループに追加されるなら、新しい水平ループ
がその唯一の局として新しい局を伴って作り出される。 もし新しい局が水平ループに追加されるなら、新しい垂
直ループがその唯一の局として新しい局を伴って作り出
される。

【００１８】本発明は、平面的実行に関して記述された
が、通例の拡大慣例を使用して立体において実行され得
る。ネットワークがどのように高層ビルディングに拡張
され得るかの簡単な解説は、一般原則を例示することで
十分であろう。ビルディングは、Ａ級集中装置またはハ
ブにより表わされる。ビルディング内のＢ級局は、集中
装置に接続され、それにより既に存在していた２つの水
平次元に垂直次元を加える。もちろん、リング以外のト
ポロジー、例えばスターまたはツリーは、第３のまたは
垂直の次元において使用され得る。

【００１９】記述された実施態様の変形は、当業者に容
易に思い付かれるであろう。例えば、たとえＦＤＤＩが
光ファイバーで実行されているとしても、本発明は、銅
線及び自由空間のような他の伝送メディアや他のループ
形態によって実施し得る。さらに、たとえ本発明がＬＡ
Ｎに関して論じられていたとしても、長距離ネットワー
クにも同様に実行され得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＭ−ＦＤＤＩネットワークを示す
。

【図２】ネットワークにおける欠陥を回避するためのＭ
−ＦＤＤＩの再配置図を示す。

【図３】ノード構造の概略図である。

【図４】ネットワークに対するノードの追加例を示す。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第一の方向に一般に配置されかつ複数
   の列を形成する複数の一次トークンリング（例えば１１
   、１２、１３、１４）と、第二の方向に一般に配置され
   かつ少なくとも１つの行を形成する少なくとも１つの二
   次トークンリング（例えば２１）と、複数の局（例えば
   １，１）とからなり、前記局の各々は、それぞれ一次ト
   ークンリング（例えば１１、１２、１３、１４）及び二
   次トークンリング（例えば２１）に接続されている第一
   及び第二の組の入力及び出力端子（例えば３０１−３０
   ２、３０３−３０４）を含み、前記局の各々は、さらに
   、一次リング（例えば１１、１２、１３、１４）及び二
   次リング（例えば２１）の間でパケットを切替えるため
   の手段を含み、それにより複数のトークンリングがマン
   ハッタンストリートネットワークに配置されていること
   を特徴とする電気通信ネットワーク。
2. 【請求項２】　　第二の方向に配置されかつ複数の行を
   形成する複数の二次トークンリング（例えば２１、２２
   、２３、２４）を含む請求項１記載のネットワーク。
3. 【請求項３】　　少なくとも１つのリング（例えば１１
   ）が光ファイバーを含む請求項２記載のネットワーク。
4. 【請求項４】　　少なくとも１つの一次リング（例えば
   １１）及び少なくとも１つの二次リング（例えば２１）
   が、同一局（例えば１，１）に接続されかつファイバー
   コントリビューテッドデータインターフェースネットワ
   ークを含む請求項３記載のネットワーク。
5. 【請求項５】　　少なくとも１つの局（例えば１，１）
   が集中装置を含み、ネットワークが前記集中装置に接続
   されたローカルエリアネットワークをさらに含む請求項
   １記載のネットワーク。
6. 【請求項６】　　局が少なくとも２局間の線路を決定す
   るための手段をさらに含む請求項２記載のネットワーク
   。
7. 【請求項７】　　局が、一次リング（例えば１１、１２
   、１３、１４）及び二次リング（例えば２１、２２、２
   ３、２４）においてトークンを扱うための手段をさらに
   含む請求項１記載のネットワーク。