JPH0795745B2 - トークンパツシングシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、構内通信等に用いられるリングネツトワーク
に関する。

従来の技術 本発明が適応される従来例のリングネツトワークの構成
例を第３図に示す。このリングネツトワークは、データ
の送受信を行う局15,16,17,18が伝送路19によりリング
状に接続されており、リング上では、トークンパツシン
グと呼ばれるアクセス方式により、パケツト交換が行わ
れる。

トークンパツシングとは、各局が共有するリング伝送路
の使用権を調停するアルゴリズムであり、リング伝送路
上には、トークンと呼ばれる送信権を示す特定ビツトパ
ターンが巡回しており、送信局はこのトークンを獲得
し、消去し、パケツト化した送信データをした後、ただ
ちにトークンを下流局に送出するアクセスアルゴリズム
である。

このトークンパツシングの場合、局のパケツト送出後、
ただちにトークンを開放するため、次の下流局は、トー
クンを獲得し、上流局のパケツトに連結してパケツトを
送出できる。このため、トークンの時間位置はパケツト
の連結ごとに遅れることになる。つまり、トークンの周
回時間により、リングの負荷が検出できることになる。

局は、音声等の遅延に厳しい高優先度データ（以降、同
期データと称す）と、コンピユータ間のフアイル転送の
ように遅延に厳しくない低優先度データ（以降、非同期
データと称す）の双方の通信を実現するため、リングの
負荷がトークンの周回時間の監視で検出できることを用
いた時間トークンパツシングアルゴリズムを用いる。

各局は、トークン周回時間を検出するトークン周回タイ
マを保持し、トークン周回時間を監視する。トークン周
回時間が一定値を越える場合、リングの負荷が重いこと
を示すため、同期データ送信のみを許し、トークン周回
時間が一定値以内の場合は、リングの負荷が軽いため、
非同期データ送信も許すトークンパツシングである。

時間トークンパツシングシステムにおいて、同期データ
転送を無制限に許容すると、トークンの周回時間が大き
くなりすぎるため、リング内の同期転送量を制限し、ト
ークンの遅延を抑える必要があり、非同期データ転送を
行わない場合の同期データ転送のみでのトークンの周回
時間を目標トークン周回時間に制限している。これによ
り、非同期データ転送も含めた最大トークン周回時間が
目標トークン周回時間の２倍以下であることになる。ト
ークン周回時間がこの値を越えると、アルゴリズムが破
壊されていることから、リングの再初期化が行われる。

時間トークンパツシングにおいては、リング上で遅延に
最も厳しい同期データ通信を必要とする局に合わせて、
トークン周回時間を決定しなければならない。このた
め、リングの初期化時のトークン発生以前の状態におい
て、リング上の各局は、自局で必要とするトークン周回
時間をトークン要求パケツトと呼ぶ特殊なパケツト中に
書き込み、連続送出を行う。上流からの受信パケツト中
の要求トークン周回時間値が自局で必要とするトークン
周回時間値より小さな場合、自局のパケツト送信を中止
し、リピートすることにより、最小トークン周回要求値
を持つトークン要求パケツトのみがリングを巡回するこ
とになる。これにより、リング中での最小トークン周回
時間を要求した局が調停に勝ち残るとともに、リング上
の全局に目標トークン周回時間が認識される。この後、
勝ち残つた局がトークンを発生し、以降時間トークンプ
ロトコルが実行される。

時間トークンパツシングシステムにおいて、同期データ
転送量を制限する必要があるため、各局は同期データ転
送を開始する際、自局の同期データ転送により同期デー
タ転送の総量が規定値を越えるか否かを判定している。
これを実現する従来例を、第４図により説明する。第４
図は局のネツトワークコントローラ部分の構成図を示
す。第４図において、20はリング伝送路であり、入力デ
ータはトークンおよび同期パケツト検出器21に送られ、
同期パケツト通過期間中、この検出器21から同期データ
量カウンタ22を歩進させる計数動作信号が送られる。カ
ウンタ22では、同期パケツトが通過するごとにそのパケ
ツト長が加算される。トークン通過が検出されると、同
期データ量レジスタ23にカウンタ22の値が転送されると
ともにカウンタ22はリセツトされ、あらためて同期デー
タ量のカウントを行う。同期データ転送を起動するプロ
セツサ24は、レジスタ23を読むことにより、常時、前回
のトークン一巡中存在した同期データ量が検出できる。
同期データ量が、制限量より少ない場合、プロセツサ24
はトークンパツシングコントローラ25に同期データ転送
の起動をかけ、トークンパツシングコントローラ25は伝
送路20中にトークンを検出することにより、同期パケツ
トを送信する。以上のような手順により、現在のリング
上の同期データ転送量を推定し、新たな同期データ転送
の起動を判定している。

発明が解決しようとする課題 前述のような時間トークンプロトコルによる同期データ
転送起動の判定では、以下のような問題があつた。

同期データ転送として、電話のサービスがある。電話の
場合、一方の話者の平均有音率は50％以下であり、パケ
ツト伝送を行う場合は、無音期間のパケツトを送信しな
いことにより、伝送帯域の有効活用をおこなうことが通
常である。このため、音声パケツトの発生量は最大値が
決定されているのみで、多くの変動がある。

音声伝送を行おうとする局が、従来例の方法で同期デー
タ量を推定し、新たな同期データ転送により同期データ
量が増大しても、トークン周回の遅延が目標トークン周
回時間の制限を越えないと判断しても、リング上ですで
に行われている音声の有音率が高まつた場合、時間トー
クンプロトコルのアルゴリズムが異常となり、リングの
再初期化が行われてしまう場合があつた。

これは、同期データ転送開始時の同期データ量の管理を
現在の量で判断しており、同期データの最大発生量で判
断していないためである。

本発明は、上記問題を解決するもので、リング上の同期
データ転送の最大値を認識することにより、同期データ
量が変動しても、正確に新たな同期データ転送の可否を
判定することができ、時間トークンプロトコルアルゴリ
ズムを安定に維持することができるトークンパツシング
システムを提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記問題を解決するために、本発明は、時間トークンプ
ロトコルにより音声等の同期データ転送を実現するリン
グネツトワークシステムであつて、リング上に帯域管理
局を設け、前記帯域管理局は目標トークン周回時間以内
で伝送可能な最大高優先度データ帯域を予め決定し、高
優先度データ通信を行う局は、通信を開始するのに先立
ち、前記帯域管理局に高優先度データの通信帯域を通知
することにより、優先データ通信開始の許可を求め、前
記帯域管理局は、最大高優先度データ帯域以内である場
合は高優先度データ送信を許容することを、最大高優先
度データ帯域を越える場合は高優先度データ用帯域が不
足していることを前記高優先度データ送信要求局に通知
するように構成したものである。

さらに本発明は、上記帯域管理局を複数設け、各局は、
リング初期化時に、自局アドレスを含む帯域管理局存在
を示すパケツトを連続して送信し、各帯域管理局は、自
局よりアドレスが大きい帯域管理局が存在する場合は、
送信を停止して待機帯域管理局となり、高優先度データ
送信要求パケツトに応答しないように制御し、自局送信
フレームが連続して到達することにより自局アドレスが
帯域管理局中最大であることを検出した場合は、動作帯
域管理局となり、高優先度データ送信要求パケツトに応
答するとともに、高優先度データ送信要求を受信する都
度および一定時間ごとに帯域管理状態の情報を待機帯域
管理局に通知し、待機帯域管理局は一定時間毎の動作帯
域管理局からの状態通知が到着しない場合、初期化時と
同様の手順で新たに動作帯域管理局を決定するように構
成したものである。

作用 上記構成により、時間トークンプロトコルシステムにお
いて、帯域管理局が同期データ転送における最大データ
発生量の情報を把握しているため、新たな同期データ転
送を開始する際に、常に正確なデータ転送の可否が判断
でき、時間トークンプロトコルアルゴリズムの安定な維
持が可能となる。

また、リング中に待機帯域管理局を設けることにより、
動作帯域管理局の障害時にも、同期データ転送の管理が
中断なく実行できる。

実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

本発明を実施した場合のトークンプロトコルによるリン
グネツトワークのシステム構成は、従来例である第３図
と同様である。第３図において、局15を本発明による帯
域管理機能を有するものとする。このシステムで、従来
と同様に、時間トークンプロトコルによるリングの初期
化の時点で、リング内での目標トークン周回時間が決定
される。この値はリング内で帯域管理局として動作する
局にも認識される。これにより、帯域管理局は、無負荷
時のトークン周回時間と目標トークン周回時間の差を求
め、これを伝送路の速度で除算すれば、目標トークン周
回時間内で存在できる最大許容同期データ量を求めるこ
とができる。たとえば、電話音声の場合、単方向の音声
伝送に最大64Kbpsのデータ転送が必要となる。これは、
電話音声の有音率が100％とみなした最大データ転送量
である。目標トークン周回時間をたとえば8mSとする
と、音声パケツトは最大でも8mS以内に送信権を獲得で
きる。この場合、64バイトの音声パケツトで、64Kbpsの
同期データ転送がおこなわれる。この値（64バイト）で
最大許容同期データ量を除算することにより、リングで
収容可能な音声回線（単方向）が求められる。単方向を
許容回線数の根拠とするのは、伝送媒体共有形ワークで
は、同報通信（放送形）が多用されるためである。

音声等の同期データ転送を行う局の転送手順を第１図を
用いて説明する。第１図において、同期データ転送おこ
なおうとする局（以降発呼局と称す）は帯域管理局に帯
域使用要求をパケツト１により帯域管理局に送る。接続
要求パケツトには、同期データ転送の宛先局アドレス、
同報であるか否か、最大伝送速度、単方向か双方向の通
信であるか、属性、機密要求および課金情報等が含まれ
る。帯域使用要求パケツトの宛先アドレスは、帯域管理
機能を持つ局を指定する機能アドレスによる同報を用い
る。帯域管理局では、受信した帯域使用要求パケツト１
の情報と、自局に保持しているデータベース中の現在ま
で許した同期データ転送量のとりうる最大値から、この
同期データ転送を許した場合の同期データの最大量を判
断し、時間トークンプロトコルに違反しないなら、帯域
使用を許可するパケツト２を送出する。発呼局は同期デ
ータ転送の許可を得たので、以降宛先局に同期データを
転送する。同期転送が終了した時点で、局は帯域管理局
に帯域返却３を通知し、帯域管理局はデータベース中か
らリング上での現在の使用帯域量を減算する。

帯域使用要求１を許可した場合、目標トークン周回時間
の制限を守れない可能性があるときは帯域管理局は回線
ビジーとして発呼局に接続拒否の通知を行う。

上記実施例では、帯域管理局がリング中に唯一存在して
いるが、この帯域管理局に障害が発生した場合、リング
での同期データの帯域管理がおこなわれなくなる。この
ため、リング中に待機帯域管理局を設け、動作帯域管理
局に障害が発生した場合、ただちに、待機局が動作局と
なり帯域管理を行う必要がある。

動作帯域管理局はリング中で唯一でなければならないの
で、リング初期化時に次の手順で行う。

これは、局のMACアドレスが全て一意であることを用い
ており、リング初期化時に、帯域管理機能を保有する全
局は、帯域管理局を指示する機能アドレスを宛先とし、
自局のMACアドレスを発信元とする帯域管理局存在パケ
ツトをリングに送出する。各帯域管理局は、受信した帯
域管理局存在パケツトの発信元アドレスと自局のMACア
ドレスを比較し、自局アドレスが受信パケツトの発信元
アドレスより小さい場合、これをリピートするとともに
待機帯域管理局になる。自局のMACアドレスが、受信パ
ケツトの発信元アドレスより大きい場合、帯域管理局存
在パケツトを送信し続ける。自局アドレスと同一の場
合、自局がリング中で動作帯域管理局になる権利を獲得
したことになり、動作帯域管理局に遷移する。

動作帯域管理局は、一定時間ごとおよび呼接続を認めて
帯域を使用させた場合に、データベースの内容を帯域管
理局宛の機能アドレスにより、ブロードキヤストする。
各待機帯域管理局は、動作帯域管理局からのパケツトが
到着しなかつた場合で、後述する再送も行われない場
合、待機帯域管理局間での動作局調停を行い、権利を得
た待機局が動作局に遷移する。

待機管理局が動作管理局に遷移する場合、遷移以前の同
期データ帯域使用情報が必要となる。

このため、同期データ帯域使用情報が更新された場合、
動作帯域管理局はリング内の待機帯域管理局にこれを通
知する。このとき、リング内のトラヒツクを上げないた
めに、帯域管理局宛の機能アドレスによる同報を用い
る。

同報通信の場合、宛先局の受信バツフアに空きが存在し
ない場合や、伝送路上でパケツトにデータ誤りが発生
し、必ずしも全ての宛先局で受信されない場合が存在す
る。このとき、動作帯域管理局の帯域使用状況の通知に
同報を用いると、待機局のデータベースに不一致が生ず
る可能性があり、待機局が動作局に遷移した後、発呼局
の帯域使用要求の可否応答を誤ることある。

このため、同報通信を行う局は、同報パケツトに通番を
付与して送信し、各受信局は、受信した同報パケツトの
通番を監視し、通番が重複したなら、これを廃棄し、通
番が欠如したなら、該通番のパケツトの再送を送信局に
要求する手順を用いる。

第２図によりこの例を示す。第２図では、リング上で、
動作局のパケツトが待機局A,B,Cの順で巡回するとして
いる。第２図において、発呼局から、帯域使用要求４が
動作帯域管理局に到着し、動作帯域管理局が自局のデー
タベース中の同期帯域使用状況の情報を書き換える際
に、通番として“1"を持つ同報パケツト（１）５によ
り、データベースの更新情報を送信する。各受信待機局
は、この情報により、各々のデータベースの更新を行
う。

動作帯域管理局は、帯域返却通知６が到着したなら、デ
ータベース中の同期帯域使用量からこの呼の使用してい
た帯域分を削除し、この情報を通番として２を持つ同報
パケツト（２）７により、各待機局に通知する。以降、
同様に、同報パケツトを通信する際は、通番を１だけ増
加させて使用する。

いま、通番“3"を持つ同報パケツト（３）８が、待機局
Ａで受信された後、伝送路上で誤りが発生したとする。
この場合、待機局Ｂ、Ｃでは、同報パケツト（３）８は
受信されない。次に、通番“4"を持つ同報パケツト
（４）９が待機局Ａ、Ｂ、Ｃで受信される。このとき、
待機受信局Ｂ、Ｃは、通番“3"を持つ同報パケツトを受
信していないことを検出する。これにより、待機局Ｂ、
Ｃは、各々、通番３の同報パケツト再送要求10,11を動
作局に対して送信する。動作局は受信再送要求パケツト
の発信元アドレスから発信局個別アドレスを検出し、同
報パケツト（３）の内容を持ち、通番が“3"であること
を明示したパケツトを個別アドレスにより再送する。以
降、動作局は、通番“4"を持つ同報パケツト（４）12か
ら同報送信を開始する。同報パケツト（４）は重複する
が、各受信局では、同一通番パケツトは破棄するため、
各局のデータベースの統一は保たれる。また、待機局Ｂ
において、通番“5"を持つ同報パケツト13が、受信バツ
フア不足で受信されなかつた場合も、再送要求パケツト
14が動作局に送られ、同様の手順で再送が行われる。

上記手法は、同報通信の場合の通信の信頼性向上のた
め、一般的に使用できる手法である。

発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、同期データ転送
量の最大量をリング上の帯域管理局が一元管理すること
が可能であり、時間トークンパツシングを維持できるう
えに、各局が分散して同期データ量を監視する必要が無
いため、容易に実現可能である。また、リング中に待機
帯域管理局を設け、常に同一帯域使用状況データベース
を持つ場合、帯域管理局の障害時にも、同期データ転送
の管理が中断なく実行できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による同期データ転送手順を
説明する概念図、第２図は本発明の他の実施例による同
報通信手順を説明する概念図、第３図は本発明が適応さ
れるリングネツトワークシステムの構成例を示す状態
図、第４図は従来例による局の機能を説明する局構成図
である。 15,16,17,18……データ送受信局、19,20……リング伝送
路、21……トークンおよび同期パケツト検出器、22……
同期データ量カウンタ、23……同期データ量レジスタ、
24……プロセツサ、25……トークンパツシングコントロ
ーラ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】データの送受信を行う局をリング伝送路に
   より接続し、各局はリング伝送路を唯一巡回するトーク
   ンと称する特定ビツトパターンを獲得することによりパ
   ケツト化したデータを前記リング伝送路に送出し、直後
   にトークンを解放するトークンパツシングシステムであ
   り、さらに、各局はリング中での目標トークン周回時間
   を決定する手段と、トークン周回時間を監視する手段を
   持ち、前記目標トークン周回時間よりトークン周回時間
   が遅い場合は高優先度データのみを、トークン周回時間
   が目標トークン周回時間より早い場合は低優先度データ
   の送信も許す時間トークンプロトコルを実行するトーク
   ンパツシングシステムであつて、リング上に帯域管理局
   を設け、前記帯域管理局は目標トークン周回時間以内で
   伝送可能な最大高優先度データ帯域を算出し、高優先度
   データ通信を行う局は、通信を開始するのに先立ち、前
   記帯域管理局に高優先度データの通信帯域を通知するこ
   とにより優先データ通信開始の許可を求め、前記帯域管
   理局は、最大高優先度データ帯域以内である場合は高優
   先度データ送信を許容することを、最大高優先度データ
   帯域を越える場合は高優先度データ用帯域が不足してい
   ることを前記高優先度データ送信要求局に通知するよう
   に構成したトークンパツシングシステム。
2. 【請求項２】請求項１記載のトークンパツシングシステ
   ムであつて、帯域管理局を複数設け、各局は、リング初
   期化時に、自局アドレスを含む帯域管理局存在を示すパ
   ケツトを連続して送信し、各帯域管理局は、自局よりア
   ドレスが大きい帯域管理局が存在する場合は、送信を停
   止して待機帯域管理局となり、高優先度データ送信要求
   パケツトに応答しないように制御し、自局送信フレーム
   が連続して到着することにより自局アドレスが帯域管理
   局中最大であることを検出した場合は、動作帯域管理局
   となり、高優先度データ送信要求パケツトに応答すると
   ともに、高優先度データ送信要求を許可する都度および
   一定時間ごとに帯域管理状態の情報を待機帯域管理局に
   通知し、待機帯域管理局は一定時間毎の動作帯域管理局
   からの状態通知が到着しない場合、初期化時と同様の手
   順で新たに動作帯域管理局を決定するように構成したト
   ークンパツシングシステム。
3. 【請求項３】請求項１記載のトークンパツシングシステ
   ムであつて、同報通信を行う局は、同報パケツトに通番
   を付与して送信し、各受信局は受信した同報パケツトの
   通番を監視し、通番が重複したときはこれを廃棄し、通
   番が欠如したときはこの欠如した通番のパケツトの再送
   を送信局に要求するように構成したトークンパツシング
   システム。
4. 【請求項４】請求項２記載のトークンパツシングシステ
   ムであつて、動作帯域管理局が待機帯域管理局へ帯域割
   当情報を通知する場合、動作帯域管理局は同報パケツト
   に通番を付与して送信し、各待機帯域管理局は受信した
   同報パケツトの通番を監視し、通番が重複したときはこ
   れを廃棄し、通番が欠如したときはこの欠如した通番の
   パケツトの再送を送信局に要求するように構成したトー
   クンパツシングシステム。