JPS60130942A - 計算機用ネツトワ−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】 〔発明の技術分野〕 本発明は効率の良いノクケット通信を行い得る計算機用
ネットワークに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近時、オフィス・オートメーション化に伴つ〜 て種々の計算機用ネットワークが提唱されている。この
計算機ネットワークは、リング（ルー：１７°）形、バ
ス形、スター形等のネットワーク構成を採シ、このネッ
トワークに参加している複数の局間で、例えばデータを
ノクケット化して通信している。このようにしてノ臂ケ
ット通信を行う場合、複数の局が一斉にノ４ケットを送
信すると、伝送路上においてパケットの衝突が生じ、通
信障害が発生することから、一般に１つの親局を定め、
この親局の管理の下で複数の局（子局）からのノヤケッ
ト通信を制御している。例えば、送信データを有する子
局が親局に対して送信要求を出し、親局から許可へ得た
のちノヤケットを送信している。然し乍ら、このように
その都度、親局の許可をもらって）４ケツトを送信する
には、相当複雑な伝送路管理が必要となった。

しかも、ネットワーク効率を高めることができなかった
。

そこで最近、親局が発生するフレームヘッダに従って、
予め順序付けられた子局が上記フレームヘッダの送信完
了、または前子局の７４ケツト送償完了を検出して順に
ノクケットを送信するようにしたネットワーク方式が提
唱されている。゛この場合、送信データを持たない子局
はノ４ケッ卜を送信しないことから、親局はこれを検出
して上記子局の代り一一代理ノ４ケットを送信するよう
にしている。然し乍ら、このようにして親局が代理パケ
ットを送信するには、前局のパケット送信完了時点から
所定のタイムアウト時間を検出し、これによって子局が
パケット送信を行わないことを確認する必要がある。こ
のタイムアウト時間は、任意の局間での最大遅延時間の
２倍以上を見込んで設定する必要があシ、この長い？イ
ムアウト時間の必要によってネットワーク効率の低下を
招いていた。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情を考慮してなされたの向上を図
ることのできる計算機用ネットワークを提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明、は、親局が発生するフレームヘッダに従って順
にノｆケットを送信する各子局が送信データを有しない
とき、データ部の無いダミーパケットを送信するように
したものである。

即ち、送信データを持たない子局は、フレームヘッダの
送信完了、または前子局の・９ケツト送信の完了を検出
したとき、直ちにダミーパケットを送信した、ノクケッ
ト送信権を次の局に回すようにしたものである。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば、ネットワークに参加している
局が、送信データの有無に拘らず必ずパケットを送信す
るので、親局がタイムアウト検出して代理パケットを送
信する機会が大幅に削減される。これ故、タイムアウト
検出に要する時間を少なくしてフレーム長の短縮化を図
り、ネットワーク効率の向上を図ることが可能となる。

つまり、親局は電源オフ等によりネットワークに参加し
ていない局についてのみ代理〔発明の実施例〕 以下、図面を参照して本発明の一実施例につき説明する
。

本発明に係る計算機用ネットワークは、伝送路を同軸ケ
ーブルを用いて構成する場合、第１図に示すように複数
の局１１．１２〜１ｎをパス２に接続してパス形とし、
また伝送路を光ファイバを用いて構成する場合には、第
２図に示すように複数の局１１＋１２〜１　をスターカ
ップう３に接続したスター形として構成される。これら
の各局は、それぞれ親局として働き得る機能を備え、成
る１つの局が親局となった場合には、残りの局はそれぞ
れ子局となるように、誼親局と子局の機能を併せ持った
構成を有する。

しかして、この種のネットワークにおいて、信頼性と実
時間性を備えることは非常に重要であり、次のようにし
て、その目的を達成している。

実時間性とは、送信パケットを有する局が、成る一定期
間以内に必ず送信権（伝送路使用権）を確保し得ること
を意味し、例えばプ四セス制御分野等にあって、定期的
に複数の制御点におけるデータを収集する機能を実現す
るとき等において、必須の性能である。ちなみに従来に
あっては、トークン−Ａ？シング（Ｔｏｋｅｎ　ＰＰａ
ｍｍｌｎ　）等の方式が知られているが、本実施例では
、インフリジット・トークン・ノ臂シング（ｌｍｐＨｃ
ｌｔＴｏｋｅｎ　Ｐａｓｓｉｎｇ　）と名付けられる方
式が採用される。

この方式は、Ｔｏｋｅｎを順に送シ、このＴｏｋｅｎを
保持した局がパケットの送信権を確保すると云うような
従来方式とは異なり、複数の局に予めノ４ケット送信の
順序を定めておき、前の局がパケット送信を完了したと
きに、次の局では暗黙のうちにＴｏｋｅｎが渡されたと
判断して自己ノクケットの送信動作を開始するようにし
たものである。

このような方式の採用により、従来のトークン・ノやシ
ング方式で見られるように、トークンを送る相とデータ
を送る相とにパスを交互に切換える必要がなくなるので
、たとえ信号伝送の基本クロックが高くなったとしても
、伝送路の使用効率が悪くなるようなことがなくなる。

またネットワークの信頼性については、大略専一１Ｃ− ）１￥Ｃ用いて、第１図または第２図に示すようにパ１
、。

（能動素子）は−切用いないようにしている。

そして、ネットワークを構成する局に関しては、前述し
たように全ての局が親局となシ得る機能を備え、そのう
ちの１つの局のみが選択的に親局として働くようにして
いる。尚、親局は、親局としての機能と共に子局として
の機能を同時に呈することは云うまでもない。

以上が、本発明に係る計算機用ネットワークの基本的な
概要である。

第３図は本ネットワークにおけるフレーム構成を示す亀
のである。ネットワークを構成する複数の局のうち、選
択的に定められた親局はフレームヘッダ（ＦＨ）と称さ
れる／４’ケットを送信し、このフレームヘッダの送信
完了を検出して、複数の子局が予め定められた順序で、
順に前局のＡ？チケット信の完了を検出してパケットを
送信このパケットの種類は、後述するように、上記フレ
ームヘッダを含めて４種類準備されている。１つの／や
ケラトは、例えば第４図に示すように１バイトのヘッダ
部、１バイトのディス１テイネーシヨン（通信先）アド
レス部、１パイ：） Ｊｉ、＋、卜のソース（送信元：自局）アドレス部、１
バによって構成される。前記へ、ダ部は、その値が「０
」であるとき、そのパケットが前記親局が発生するフレ
ームヘッダ（ＦＩ（）であること１′を示している。ま
たヘッダ部の値が「１」であるときには代理パケット、
「２」であるときにはデータノクケット、「３」である
ときにはダミーパケットであることを示している。

代理／（’ケラトは、前記子局が何らかの理由によって
）ぐケラト送信を′行わ力いとき、例えば故障、保守、
電源オフ等によりてネットワークに不参加状態にあると
き、この子局に代って前記親局が代理に発生する７４ケ
ツトである。またデータ・２ケツトは、子局が本来の形
式に則って送信データをＡケラト化して送信するもので
あり、この場合データ部の長さはその送信データ量に応
じてＯ〜２０４２バイトの範囲で可変される。

更にダミーパケットは、ネットワークに参加している局
が、その時点で送信データを持たないとき、上記データ
Ａ’ケットに代えて送信するものであシ、この場合前記
データ部はＯバイトに設定されて、その冗長が最小限に
抑えられる。

また前記データタイプは、そのパケットが優先パケット
か、非優先パケットか等を区別するものであり、通信先
の局ではこのデータタイプと、現処理中の状態とを比較
して、通信パケットの取込みを制御する。尚、ＣＲＣコ
ードは、通ニ信・臂ケットのデータ誤り検出に用いられ
るもの；・１ １であることは云うまでもない。

１Ｊ ｊｌ　第５図は、本ネットワークにおける各局の親局設
定への試行手順と、ノヤケット送信の手順を概略的に示
したものである。この図を参照して、本ネットワークの
動作につき説明する。

先ず親局の設定手順について説明する。親局の設定が行
われるケースは典形的な例として３種類ある。その１つ
は、ネットワークを構成する複数の局が１つづつ電源を
投入し、順にネットワークに参加する場合、２つ目は複
数の局が同時に電源投入を行ってネットワークに参加す
る場合、３つ目は親局が何らかの理由によってネットワ
ークから離脱し、残った局の中から改めて親局を選ぶ場
合である。しかして、複数の局が順にネットワークに参
加する場合、ネットワークに参加した局はそれぞれ伝送
路上のキャリアを検出する。尚、このキャリア検出は、
第３図に示すスロット間隔よりも十分に長い時間に亘っ
て行われる。このとき、最初の局は、キャリアを検出す
るので、順に子局となる。前記が正常であることを確認
したのち、フレームヘッダの伝送路上における衝突が発
生しないことを確認した上で親局となる。尚、上記タイ
ムスロット期間における自己Ａ？パケット戻シチェック
は、前述したように伝送路が受動素子で構成され、送信
ノやケラトが必ず自局に折返してくることを利用して行
われるものである。仮シに、パス２まで、あるいはスタ
ーカッシラ３までの伝送路上の送信側、または受信側に
断線が存在すると、当然のことながら自己パケットの戻
シがなくなる。この場合には、速やかに電源をオフする
等し、その状況をオペレータに通知する等して復旧にあ
たる。

ところで、前記２番目のケースとして、最初に複数の局
が同時にネットワークに参加した場合、これらの各局は
伝送路にキャリアが存在しないことから、それぞれフレ
ームヘッダを送信することになる。従って、これらの各
局からのフレームヘッダが伝送路上において衝突する。

前記衝突検出は、このようなフレームヘッダの衝突を検
出するもので、これによって各局は、１′晶局以外に親
局設定の試行を行・ている局が存・；− ）在することを知る。しかして、この衝突検出時”には
、各局はそれぞれ所定のバ・クオフ時間の経過の後、改
めて前記キャリア検出からの手順を繰返す。上記バック
オフ時間は、各周毎にそれぞれ定められた相互に異なる
時間からなシ、例えば、各局に対して予め定められたノ
クケットの送信順位（スロット番号：Ｎ）に基づいて、
Ｎｘ（一定時間） として設定されている。従って、前記各局は、そのスロ
ット番号に対応したバックオフ時間を経たのち、順に親
局設定の試行を行うことになるので、ここではタイムス
ロット番号の若い局が最初に親局設定の試行を行うこと
に彦る。そして、このときには他の局は、未だ親局設定
の試行を開始しでいないことから、上記タイムスロット
番号の若い局が親局となることになる。

このようにして、１つの局が親局となシ、・この親局が
発生するフレームヘッダに従って、複数の局が順に前局
のパケット送信の完了を検出してパケットの送信を行う
ことになる。

また、上記の如くして設定された親局がネットワークか
ら離脱した場合、親局からのフレームヘッダがなくなる
ので、各局はパケットを送信しなくなる。これによって
伝送路上のキャリアが長時間に亘って無くなるので、子
局となっていた各局はそれぞれ親局の消滅を検知し、そ
れぞれ前述した所定のバックオフ時間を経過したのちに
、前述した親局設定の試行を行うことスロット番号の若
い局が親局となり、他の局は再び子局となる。

このようにして本ネットワークにあっては、ネットワー
クを構成する複数の局のうちのいずれかが、そのネット
ワークの状況に応じて親局−となる。そして、この親局
の設定と同時にフレームヘッダを送信してネットワーク
全体を管理することになる。しかも、前述したように、
伝送路上にキャリアが存在しなくなった場合、各局が速
やかに親局設定の試行をそれぞれ行って親局な定めるの
で、親局の消滅期間を十分に短く抑えることができる。

ちなみに従来にあっては、１フレーム中に１個所しかな
いフレームヘッダの存在を検出した上で親局の不在を判
定しているので、親局の不在時点から１フレ一ム時間以
上の経過がなければその判定ができなかった。然し乍ら
、本ネットワークによれば、後述するように最大タイム
スロット間隔の経過だけで親局の不在を判定できること
になるので、その効果は絶大である。

ットワークを構成する各局は、その通信ノクケットのヘ
ッダ部をチェックしておシ、フレームヘッダであること
を判別する。このフレームヘッダを検出してスロットカ
ウンタを初期化し、該カウンタをノぐケラト送信による
キャリアを検出する都度インクリメントする。この場合
、通信パケットのキャリアでスロットをカウントするの
で、仮シに上記ノクケットにノイズが混入してエラー・
千ケットとなったとしても、スロットのカウント動作は
正常に行われる。そして、このスロットカウント値に基
づいて自局のスロットを判定し、前局のパケット送信の
完了（キャリアの一時消失）を検出してＡＩパケット送
信を行う。このとき局は、自己局が送信データを有する
か否かに応じて、送信データを有する場合には前記第４
図に示す如き／４′ケットを組立てて送信し、また送信
データが無いときには前記データ部がθバイトのダミー
パケットを組立てて送信している。尚、親局は、１つの
局としてデータをパケット化して、その定められたスロ
ットに送信すると共に、前記スロットカウンタが所ｉ値
に達したとき、フレームヘッダパケットを構成して、こ
れを送信している。

尚、上記の如くして各局がパケットを送信する都度、こ
れら・の各局は、自己パケットがその子ロット期間内に
自己に戻ってくるか否かを判定して、それぞれ伝送路の
状態を監視していることは云うまでもない。そして、自
己パケットの戻シがない場合は、伝送路の断線等の事故
が発生していると判定している。

ところで、ネットワークを構成する全ての局が該ネット
ワークに参加している場合、上述したように親局が発生
するフレームヘッダに従って上記各局が順にパケットを
送信するが、電源オフ等によってネットワークに不参加
の局が存在するｉ合、スロットの順番がその局になって
も、核間からｉ４ケットが送信されることはない。

このような場合、核間に続く局がキャリア検出にキるス
ロットカウンタのインクリメントを行えないことから、
パケット通信が中断する虞れがある。そこでこのような
場合には、前記親局は、キャリアが一時的に消失するフ
レーム間隔（アイドル期間）の検出を行い、一定期間以
上のアイドルが続く場合には、そのスロットの局がネッ
トワークに不参加であると看做して、上記局に代って代
理ｉ４ケットを送出している。このアイドル期間検出の
時間は、ネットワークにおける任意の局間における最大
伝播遅延時間に”比して十分に長く設定される。これに
よって親局が代理パケットを送信したのちに、伝播遅延
の最も長い局からのノ母ケットが親局に到達してパケッ
トの衝突が生じると云うような不具合が未然に防がれて
いる。

このようにしてアイドル期間の検出を行い、親局から代
理ノ母ケットを送信する場合に、前述、したダミーパケ
ットがシステムに対して有効な役割シを果す。即ち、ダ
ミーパケットを用いない場合には、データノクケットが
送信され力いことから、その都度上記アイドル期間の検
出を行って代理ｔＪ？ケットを送信する必要が生じる。

この場合、システム的には支障を招くことはないが、前
述し−たようにアイドル期間検出はネットワークの最大
伝播遅延時間以上に亘って行われる。この為、パケット
間隔が必然的に長くなることが否めず、フレーム全体に
占める割合が大きくなる。このことはネットワーク効率
の低下を意味する。

この点、前述したダミーパケットを用いれば、送信デー
タが無い場合であってもパケット間隔が通常と変りなく
、従って局がネットワークに不参加の場合にだけ前記ア
イドル期間検出を行って代理パケットを送信すれば良い
ことになる。

仁れ故、送信データが無くても、これによるネレトワー
ク効率の低下を招くことがない。

しかして、上述の如く順に送信されるノ母ケットは、各
局においてそれぞれチェックされている。このチェック
は、前記ノ４ケットのディスティネーションアドレスの
識別による、通信ノククットが自局宛のものか否かの判
定、データタイプの識別による優先度の判定等からなる
・そして、通信ノクケットが自局宛のものである場合、
上記優先度と自己の状態に応じて通信パケットの受信取
込みが行われる。また同時に各局は、通信ノ４ケットが
代理ノクケットであるか否かを識別しており、該通信ノ
臂ケットが代理／ぐケラトである場合には、そのときの
スロットカウンタの値から、そのスロットに対応した局
のネットワーク不参加を検出している。この代理ノ４ケ
ットの判定は、前述したヘッダ部の情報に従って行われ
ることは云うまでもカい。そして、ネットワーク不参加
の情報は、その局への送信データがある場合、そのデー
タパケット通信を中止する等の制御情報として用いられ
る。従って、ネ局を設定し、親局が発生するフレームヘ
ッダに従って各局が順にデータフ４ケツト、或いはダミ
ーノ９ケットを送信し、且つ子局がネットワーク不参加
の場合は親局が代理パケットを送信する。

そして、これらのノ４ケット送信時には、各局がそれぞ
れそのスロット期間内における自己ノ母ケットの戻りを
検出して、伝送路の異常をそれぞれ分散して管理し、ま
た代理−ぐケラトの検出を行って送信手順の簡略化を図
っている。更には、このようにして順に送信されるパケ
ットのパヶ、ト間隔の異常から親局の不在を速やかに検
出して親局設定を遅滞なく行うようにしている。

これ故、本ネ、トヮークによれば、効率の良いシステム
運用を図シ、そのネットワーク効率の向上を図ることが
可能となる。また各局がそれぞれ自己Ａ？パケット戻り
を検出して伝送路の異常を監視しているので、伝送路の
異常を有すうな不具合がない。またこの異常検出によっ
て、華の回復措置を速やかに講じることができるので、
システム保全性が高い等の効果が奏せられ゛パる。尚、
自・ぐケラトのチェックについては、ソースアドレスの
チェックやＣＲＣコードに基づく誤り検出等によって行
えばよく、その異常判定も、例えば連続３回の異常検出
等として行えばよい。

また本システムは、スロット数を一定とするものでは彦
＜、ネットワークを構成する複数の局にスロット番号を
割当て、これらのスロット番号に従って各局が動作する
ものであるので、任意の局数からなるネットワークを効
率良く構築することができ、また局数の変化にも十分に
対処し得る等の効果が奏せられる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えばネットワークを構成する局の数や、ノヤケットの構
成等は仕様に応じて定めれば良い。また各局における・
ぐケラト送信手順も、第５図に示す例に限定される−も
のではない。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すもので、第１図および第２
図はそれぞれネットワークの基本構成を示す図、第３図
はフレームの構成を示す図、第４図は）Ｊ？パケット構
成を示す図、第５図は親局設定の試行手順とパケット送
信の手順を示す図である。 １１＋１２〜Ｉｎ・・・局、２・・・パス、３・−・ス
ターカップラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パス形またはスター形のネットワークを構成する親局と
   複数の子局とからなシ、これらの各子局は親局が発生す
   るフレームヘッダに従って予め定められた順序で順にパ
   ケットを送信するに際して、送信データを有さないとき
   にはデータ部の無いダミーパケットを送信してなること
   を特徴とする計算機用ネットワーク。