JPH09214519A

JPH09214519A - 実時間通信システム

Info

Publication number: JPH09214519A
Application number: JP2155596A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Shimakawa; 博光島川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】ネットワーク資源の確保と解放が実時間で実
行でき、クライアント・ノードが新たにチャネルを設定
する場合に、実際に使用されていない他のチャネルのた
めにネットワーク資源が占有され新たにチャネルが確立
できなくなるのを防ぐこと。【解決手段】この発明に係る実時間通信システムは、
複数のノードと、この複数のノード間に形成されるチャ
ネルと、通信要求時に、要求する通信Ｃｎを所定の時刻
までに終了させるべきデッドラインｄが使用されている
チャネル通信Ｃ１、Ｃ２と要求する通信Ｃｎがチャネル
６を使用する期間の長さｌとの和より大きい場合に通信
許可を与える判定手段とを設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＡＴＭやＥｔｈ
ｅｒｎｅｔ等のネットワークにおけるデータ転送方式に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、例えば「ＤｉｌｉｐＤ．Ｋａ
ｎｄｌｕｒ，ＫａｎｇＧ．Ｓｈｉｎ，Ｄｏｍｅｎ
ｉｃｏＦｅｒｒａｒｉ著、Ｒｅａｌ−ＴｉｍｅＣｏ
ｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｉｎＭｕｌｔｉｈｏｐＮ
ｅｔｗｏｒｋｓ，ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎ
ｏｎＰａｒａｌｌｅｌａｎｄＤｉｓｔｒｉｂｕｔ
ｅｄＳｙｓｔｅｍｓ，Ｖｏｌ．５，Ｎｏ．１０，
Ｏｃｔｏｂｅｒ１９９４」に示された互いに通信を
行なう複数のノード間において実時間通信を保証する従
来方式の構成を示す図である。

【０００３】図において、１はサーバ・ノード、２はク
ライアント・ノード、４はクライアント・ノード２上の
通信機能、７はサーバ・ノード１上のチャネル管理機
能、１５はノード間を結ぶリンクである。

【０００４】このような従来の実時間通信方式では、デ
ータの通信はクライアント・ノード２間で１対１の単方
向通信で行なわれ、クライアント・ノードＸ（以下ノー
ドＸと呼ぶ）２が他のクライアント・ノードＹ（以下ノ
ードＹと呼ぶ）２にデータを通信する場合は、ノードＸ
２は、ノードＸ２からノードＹ２にチャネルを形成する
ためにサーバ・ノード１にこのときのパケットの大き
さ、パケット送信の間隔そして受信ノードがパケットを
受けとった時に許される遅延等の通信パラメータを送付
して新たにチャネルを設定することが可能かどうかの通
信要求をする。

【０００５】このときにサーバ・ノード１の管理機能７
はノードＸから送付された通信パラメータを基に、ノー
ドＸ２からノードＹ２に至るのに通る各リンク１５に対
してこれら通信パラメータを満足するのに必要な、リン
ク１５上の通信帯域、両端・中間ノード２上のバッファ
量とＣＰＵ処理能力等のネットワーク資源があるかどう
かを判定する。もし十分なネットワーク資源が存在する
なら、そのネットワーク資源を確保して新たにチャネル
を設定し他のチャネルには使わせないようにする。

【０００６】次に、チャネルが設定されたならば、送信
ノードＸ２は受信ノードＹ２に、チャネル確立時に指定
した通信パラメータを守ってデータを転送する。このよ
うに各クライアント・ノード２が予め宣言した通信パラ
メータを守って通信を行なうことによって、すべてのク
ライアント・ノード２の通信は実時間性を保って実施さ
れることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の実
時間通信システムでは、チャネルの使用期間を管理する
手段がなかった。また、データが周期的に転送される周
期データ転送とデータが一度だけ制約時間内に転送され
る実時間メッセージ転送とを区別しておらず、周期デー
タ転送と実時間メッセージ転送それぞれに合わせてデー
タ通信が終了したことをサーバ・ノード上のチャネル管
理機能に通知する手段がなかった。そのために、一度設
定されたチャネルがいつまでも残存し、通信システムを
使用する時間が長くなるにつれて新しくチャネルを設定
することが困難になるという問題があった。

【０００８】この発明はかかる問題点を解決するために
なされたもので、チャネルの使用期間を管理するチャネ
ル管理機能を実時間データベースで実現し、データ通信
の終了をクライアント・ノードからサーバ・ノードへ通
知する手段を設けることにより、ネットワーク資源の確
保と解放が実時間で実行でき、クライアント・ノードが
新たにチャネルを設定する場合に、実際に使用されてい
ない他のチャネルのためにネットワーク資源が占有され
新たにチャネルが確立できなくなるのを防ぐことを目的
とする。さらに、各クライアント・ノードからサーバ・
ノードに至るチャネル確立と消滅時に通信するデータ専
用のチャネルを設けることにより、他の通信に妨害され
ることなく、チャネル確立と消滅時に通信するデータを
実時間で通信できる実時間通信方式を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る実時間通
信システムは、複数のノードと、この複数のノード間に
形成されるチャネルと、通信要求時に、使用可能なチャ
ネルの使用可能時間内に被処理情報の処理が可能であれ
ば制御ノードが通信処理の許可を通信要求ノードに与え
る判定手段とを設けたものである。また、複数のノード
と、この複数のノード間に形成されるチャネルと、通信
要求時に、使用可能なチャネルの使用可能時間内に要求
されるチャネルの使用期間が設定可能であれば制御ノー
ドが通信処理の許可を通信要求ノードに与える判定手段
とを設けたものである。

【００１０】さらに、ノードと制御ノード間に形成する
チャネルは、専用チャネルである。また、通信要求時に
要求したチャネル使用期間より実際のチャネル使用期間
が短かったときにチャネル使用の終了を制御ノードに伝
達し、制御ノードは要求の登録を抹消する。さらに、通
信要求時に要求するチャネル使用期間は、チャネル使用
期限を限定しない。また、転送方式は、ＡＴＭである。
さらに、ノード間の転送方式は、ＣＢＲサービスであ
る。さらにまた、ノード間の転送方式は、ＶＢＲサービ
スである。

【００１１】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は本発明の実施の形態を示す図であ
る。図において、１はサーバ・ノード、２はクライアン
ト・ノード、３はサーバ・ノード１上でチャネルの管理
を行なう実時間データベースで既存の各チャネルについ
て送信ノード、受信ノード、使用するリンク、使用する
ネットワーク資源そして使用期間等を登録している。４
はクライアント・ノード２上の通信機能、５はチャネル
確立・消滅時にデータを転送する専用チャネル、６はク
ライアント・ノード２間でデータを転送するためのチャ
ネルである。以後の説明ではネットワークはＡＴＭを用
い、クライアント・ノードＸ２がクライアント・ノード
Ｙ２にデータを転送する場合を例に説明する。

【００１２】すべてのクライアント・ノード２とサーバ
ノード１とは専用チャネル５を使って結ばれている。専
用チャネル５は送信ノード２から受信ノード２へのチャ
ネル５を確立する際にクライアント・ノード２がチャネ
ル確立の要求をサーバノード１に転送するために用いら
れる。チャネル確立の要求転送は実時間でかつデータの
喪失なく行われる必要があるため、また、要求時に転送
されるデータが小さいことから、専用チャネル５はＣＢ
Ｒ（ＣｏｎｓｔａｎｔＢｉｔＲａｔｅ）通信方式を
用いて実現する。

【００１３】ＣＢＲ通信方式は、チャネル設立時にピー
クレートで帯域を割り当てる通信方式で、実時間でデー
タの通信が行え、またデータの喪失がない。しかし、ピ
ークレートで帯域を割り当てるため、無駄が多い通信方
式である。これらの説明は、「清水洋、鈴木洋著，ＡＴ
Ｍ―ＬＡＮ、ソフト・リサーチ・センター刊」に詳し
い。

【００１４】クライアント・ノードＸ２上の通信機能４
は、クライアント・ノードＹ２への通信を始める前にサ
ーバ・ノード１上の実時間データベース３に、通信パラ
メータ、通信がチャネル６を使用するチャネル使用期
間、チャネル確立を判定する際に判定にかけてもよい時
間（以下デッドラインと呼ぶ）を専用チャネル５を使っ
て通信し、チャネル確立を申請する。チャネル確立申請
時にチャネル６の使用期間の終端がわからない場合に
は、ユーザが指定するまでデータを周期的に転送する場
合のように、チャネル６の使用期間を限定せずに「無
限」として申請する。

【００１５】クライアント・ノードＸ２上の通信機能４
からチャネル確立の申請がされると、サーバ・ノード１
上の実時間データベース３は申請されたチャネル６が確
立できるかどうかを判定する。チャネル確立の判定には
以下のような方法を用いる。クライアント・ノードＸ２
上の通信機能４から新たに申請されたチャネル６に対し
て、申請されたチャネル６の使用期間に、それが使用す
るすべてのリンクで申請されたネットワーク資源が利用
可能な状態であるかを、既登録の情報をもとに判定す
る。チャネル６を登録した表だけでなく、判定の際には
高速化のために各リンクに対しそれを使用しているチャ
ネル６の一覧表を実時間データベース３は持っているも
のとする。もしすべてのリンクで申請されただけのネッ
トワーク資源が利用可能なら、新たにチャネル６を登録
する。そして、リンクを使用するチャネル一覧表も更新
して、判定結果をクライアント・ノードＸ２上の通信機
能４に通知する。ネットワーク資源が利用不可能なら登
録も更新も行わずに、判定結果をクライアント・ノード
Ｘ２上の通信機能４に通知する。ただし、この判定処理
中にデッドラインを超過してしまった場合には、実時間
データベース３は何も登録せず、クライアント・ノード
Ｘ２上の通信機能４にも何も通知しない。

【００１６】クライアント・ノードＸ２上の通信機能４
とサーバ・ノード１上の実時間データベース３との通信
は、ＣＢＲ通信方式に基づき、予めネットワーク資源が
確保された専用チャネル５を使って行なわれるので、他
のチャネル６から妨害されることがなくデータの転送は
予測された時間内に終了する。したがって、クライアン
ト・ノードＸ２上の通信機能４は、Ｔ＝（デッドライン）＋２ × （予測された
転送時間）をタイムアウト時間としてタイマをセットすればよい。
サーバ・ノード１上の実時間データベース３から回答が
返ってくる前にタイムアウトした場合には、実時間デー
タベース３が処理を中断したのであるから、クライアン
ト・ノードＸ２上の通信機能４はチャネル確立に失敗し
たものとみなす。

【００１７】実時間データベース３はチャネル６の使用
期間を表現するのに、例えば、１単位時間を１ビットで
表現したメモリを持つこととする。チャネル６が時刻ｔ
１からｔ２まで使用されているとき、時刻ｔ１からｔ２
までに相当するビットを１とし、残りのビットを０とす
る。また、実時間データベース３がチャネル６の使用期
間を登録するためには膨大なメモリを必要とするが、実
用上問題のない未来の時間までのチャネルだけを実時間
データベース３に登録するという制約を設けることによ
り、メモリの必要量を押えることができる。チャネル６
の使用期間の終了点が「無限」として申請されたチャネ
ルに対しては、例えば、データベース中の「無限」を示
すエントリにフラグを立てることにより表現する。

【００１８】実時間データベース３が維持すべきチャネ
ル６の使用期間を表現したデータは時間が経過するとと
もに更新されなければならない。これを表現するために
は、図２に示すように各チャネル６の使用期間を表現し
たメモリをリングバッファ８を用いて実現する。時間の
経過とともにリングバッファ８を回転させることによ
り、現時点より一定期間先の未来の時点までを表現する
ことができる。使用期間の終了点が「無限」として申請
されたチャネル６に対しては、リングバッファ８が回転
するごとに新しく登録可能となった時間に相当するビッ
トに１を立てる。

【００１９】新たにチャネル６を設定することができれ
ば、クライアント・ノードＸ２上の通信機能４はクライ
アント・ノードＹ２への通信を開始する。クライアント
・ノードＸ２からクライアント・ノードＹ２への通信は
図３に示すような構成で行なわれる。図において、９は
データを送信する送信プログラム、１０はデータを受信
する受信プログラム、１１は送信バッファ、１２は受信
バッファ、１３は送信パケット、１４は受信パケットで
ある。通信を行なうアプリケーション・プログラムには
送信プログラム９と受信プログラム１０がある。各クラ
イアント・ノード２には通信機能４がアプリケーション
・プログラムとは独立したプログラムとして存在してい
る。

【００２０】チャネル確立の際にはアプリケーション・
プログラムが通信パラメータとチャネル６の使用期間を
決定し、サーバ・ノード１上の実時間データベース３に
チャネル確立の可否を判定してもらう。チャネル６を設
定することができれば、送信プログラム９は送信すべき
データを送信バッファ１１に入れる。送信側の通信機能
４は送信バッファ１１からデータを切り出して送信パケ
ット１３を作りチャネル６を使ってそれを送信する。送
信においては、チャネル確立のときに指定した通信パラ
メータに適合するように送信機能がパケットを切り出し
て通信するので、チャネル上の通信が実時間性を保つこ
とが保証される。さらに送信側の通信機能４は、チャネ
ル確立のときに指定したチャネル６の使用期間を超過し
てパケットを送出することはしない。

【００２１】チャネル確立のときに申請したチャネル６
の使用期間通りにチャネル６の使用を終了した場合に
は、送信側の通信機能４はサーバ・ノード１上の実時間
データベース３に特に何も知らせない。しかし、チャネ
ル確立のときに申請したチャネル６の使用期間よりも早
くチャネル６の使用を終了する場合や、チャネル確立の
ときにチャネルを無限に使用すると指定した場合にチャ
ネル６の使用を途中で終了したときには、送信側の通信
機能４はサーバ・ノード１上の実時間データベース３に
チャネル６の使用を終了する旨を告げる。このことによ
り、実時間データベース３は通信路を有効に利用したチ
ャネル確立の判定が可能となる。

【００２２】本実施の形態では、チャネル確立の際に要
求したチャネル使用期間内に新たにチャネル６を設定で
きればチャネル使用許可を与え、通信が終了したチャネ
ル６に対しては終了したことを伝達するので、一度設定
されたチャネル６がいつまでも残存し、通信システムを
使用する時間が長くなるにつれて新しくチャネル６を設
定することが困難になることがない。また、送信クライ
アント・ノード２から受信クライアント・ノード２に至
るチャネル６をＣＢＲ通信方式に基づいた専用チャネル
５に設定したので、他の通信に妨害されることなく、チ
ャネル確立と消滅時に通信するデータを実時間で通信す
ることができる。

【００２３】実施の形態２．本実施の形態は、サーバ・
ノード１とクライアント・ノード２との通信を行う専用
チャネル５にＣＢＲ通信方式を用いるかわりに、送信ク
ライアント・ノード２から受信クライアント・ノード２
に至るチャネルを予めＶＢＲ（ＶａｒｉａｂｌｅＢｉ
ｔＲａｔｅ）通信方式に基づいて設定する。ＶＢＲ通
信方式は、チャネル設立時に統計的帯域割当を行なう通
信方式で、可変ビットレートでの転送に向いている。し
かし、実時間で通信できるが、データは喪失されるかも
しれない。

【００２４】サーバ・ノード１上の実時間データベース
３は、送信クライアント・ノード２からチャネル設定要
求が来た時点で、実際に使われているチャネル６を考慮
して、要求されているチャネル６を使用しても他の既設
のチャネル６に影響が出ないかどうかを判定する。例え
ば、図４に示すようにデータの喪失を許さない場合には
３本しかチャネル６を設立できない場合を想定する。こ
のような場合においてもＶＢＲ通信方式に基づくチャネ
ル６をデータの喪失を許して３本以上設立しておき、実
際にチャネル６を使用する際には必ず３本以下のチャネ
ル６しか使用されないようにサーバ・ノード１上の実時
間データベース３がチャネルに対する判定を行なう。

【００２５】本実施の形態では、サーバ・ノード１とク
ライアント・ノード２との通信を行う専用チャネル５に
ＶＢＲ通信方式を用いているので、ＣＢＲ通信方式を用
いた場合のように、チャネル設立時にピークレートで帯
域を割り当てていないため、確立できるチャネル６の数
を多くとることができる。チャネル６の確立・消滅は時
間のかかる操作であるため、１回のデータ転送には多く
の時間がかかってしまうおそれがあるが、本実施の形態
ではチャネル６の数を多くとることができるためチャネ
ル設立・消滅にかかる時間を節約することができる。

【００２６】実施の形態３．本実施の形態での実時間通
信システムは、サーバ・ノード１上の実時間データベー
ス３がチャネル確立の判定を行う際に、要求するチャネ
ルの使用期間を通信がチャネルを使用する期間の開始時
点と終了時点で指定するのではなく、通信Ｃｎを所定の
時刻までに終了させるべきデッドラインｄで指定する。
すなわち、要求する通信Ｃｎを所定の時刻までに終了さ
せるべきデッドラインｄが使用されているチャネル通信
と通信Ｃｎがチャネル６を使用する期間の長さｌとの和
より大きい場合に通信許可を与えるようにする実時間通
信システムである。例えば図５に示されるように通信Ｃ
１，Ｃ２の使用期間がＣ１：［ｔ１，ｔ２］，Ｃ２：［−∞， ∞］であって、時刻ｔ２以降なら要求される通信Ｃｎのため
の新しいチャネル６を確立することができる場合に、通
信Ｃｎを終了させるべき時刻ｄに対してｔ２＋ｌ ≦ ｄが満たされるなら、新しいチャネル６を確立することが
できると判定する。

【００２７】本実施の形態では、チャネル確立の際にデ
ッドラインで指定したチャネル使用期間内に新たにチャ
ネル６を設定できればチャネル使用許可を与え、通信が
終了したチャネル６に対しては終了したことを伝達する
ので、一度設定されたチャネル６がいつまでも残存し、
通信システムを使用する時間が長くなるにつれて新しく
チャネル６を設定することが困難になることがない。さ
らに、実際の使用期間を柔軟に決定できるので、ネット
ワーク資源をさらに効率的に利用することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、チャネ
ル確立の際に要求したチャネル使用期間内に新たにチャ
ネル６を設定できればチャネル使用許可を与え、通信が
終了したチャネル６に対しては終了したことを伝達する
ので、一度設定されたチャネル６がいつまでも残存し、
通信システムを使用する時間が長くなるにつれて新しく
チャネル６を設定することが困難になることがなく、通
信路を有効に利用したチャネル確立の判定が可能とな
る。さらに、送信クライアント・ノード２から受信クラ
イアント・ノード２に至るチャネルをＣＢＲ通信方式に
基づいた専用チャネルに設定したので、他の通信に妨害
されることなく、チャネル確立と消滅時に通信するデー
タを実時間で通信することができる。また、サーバ・ノ
ード１とクライアント・ノード２との通信を行う専用チ
ャネル５にＶＢＲ通信方式を用いているので、ＣＢＲ通
信方式を用い多場合のように、チャネル設立時にピーク
レートで帯域を割り当てていないため、確立できるチャ
ネル６の数を多くとることができ、チャネル設立・消滅
にかかる時間を節約することができる。さらに、デッド
ラインを用いてチャネル確立の判定を行うので、実際の
使用期間を柔軟に決定でき、ネットワーク資源をさらに
効率的に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態１を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態１を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態２を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態３を示す図である。

【図６】従来の実時間通信システムを示す図である。

【符号の説明】

１サーバ・ノード２クライアント
・ノード３実時間データベース４通信機能５専用チャネル６チャネル７チャネル管理機能８リングバッフ
ァ９送信プログラム１０受信プログラ
ム１１送信バッファ１２受信バッファ１３送信パケット１４受信パケット１５リンク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のノードと、前記複数のノード間に
形成されるチャネルと、通信要求時に、使用可能なチャ
ネルの使用可能時間内に被処理情報の処理が可能であれ
ば制御ノードが通信処理の許可を通信要求ノードに与え
る判定手段とを備えたことを特徴とする実時間通信シス
テム。
【請求項２】複数のノードと、前記複数のノード間に
形成されるチャネルと、通信要求時に、使用可能なチャ
ネルの使用可能時間内に要求されるチャネルの使用期間
が設定可能であれば制御ノードが通信処理の許可を通信
要求ノードに与える判定手段とを備えたことを特徴とす
る実時間通信システム。
【請求項３】ノードと制御ノード間に形成するチャネ
ルは、専用チャネルであることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２記載の実時間通信システム。
【請求項４】通信要求時に要求したチャネル使用期間
より実際のチャネル使用期間が短かったときにチャネル
使用の終了を制御ノードに伝達し、前記ノードは要求の
登録を抹消することを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か１項記載の実時間通信システム。
【請求項５】通信要求時に要求するチャネル使用期間
は、チャネル使用期限を限定しないことを特徴とする請
求項４記載の実時間通信システム。
【請求項６】転送方式は、ＡＴＭであることを特徴と
する請求項１〜５のいずれか１項記載の実時間通信シス
テム。
【請求項７】ノード間の転送方式は、ＣＢＲサービス
であることを特徴とする請求項６記載の実時間通信シス
テム。
【請求項８】ノード間の転送方式は、ＶＢＲサービス
であることを特徴とする請求項６記載の実時間通信シス
テム。