JPS60130943A - 計算機間ネツトワ−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〕 本発明は信頼性および拡張性に優れた計算機間ネットワ
ークに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近時、各種の計算機間ネットワークが開発されている。

しかして、ネットワークを構成するＪ数の局間で、デー
タをパケット化して通信すそして、この親局の管理の下
で、例えば親局が発生するフレームヘッダに従って他の
局（子局）が順にノぐケラト全送信するようにしている
。ところが、このようなネットワーク方式にあっては、
親局として定められた局は常にネットワークに参加する
必要があり、またこの親局が参加しないときにはネット
ワークが動作しないと云う不具合がある。

そこで、ネットワークを構成する全ての局に親局として
働き得る機能全持たせ、各局からフレームヘッダ全それ
ぞれ発生させて、自局が発生したフレームヘッダ以外の
フレームヘッダを検出したときには子局となり、且つ自
局の７し一ムヘッダしか検出されないときには親局とな
ってシステムを運用する方式が提唱されている。

然し乍ら、フレームヘッダの送出による親局設定の試行
は、長期間に亘ってフレームヘッダが検出式れないとき
にしか行われない為、換言すレバフレームヘッダは１フ
レーム中の１個所にしか存在せず、これを検出した上で
親局設定の試行が行われるので、親局が設定され、シス
テムが正常に運用されるまでの応答が悪いと云う問題が
あった。

〔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もので、そ
の目的とするところは、親局の設定を迅速に行ってシス
テム全効率良く運用することのできる信頼性の高い計算
機間ネットワークを提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明はネットワークへの参加時に、伝送路上のキャリ
アを検出し、キャリアの検出時には子局となると共に、
キャリアの非検出時にはフレームヘッダを送信し、フレ
ームヘッダの衝突がない場合に親局となるようにし、ま
た上記フレームヘッダの衝突がある場合には一定のバッ
クオフの後、上記キャリアの検出およびフレームヘッダ
の送出とその衝突検出全繰返し行わしめて親局または子
局となるようにしたものであり、更には一旦子局となっ
たのちには前記伝送路上のキャリアを検出し、キャリア
の非検出時・には一定のバックオフ全行ったのち前記親
局設定の試行全行わしめる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、親局が存在して正常な通信が
行われている場合には、局間の最大伝播遅延時間の２倍
以下の期間、つまり通信パケットのアイドル期間以外に
は、常にキャリアが存在していること全有効に利用して
、キャリアが上記アイドル期間以上存在しないとき、速
かに親局設定の試行を行うので、親局の設定が迅速に、
且つ効率良く行われる。つまり、長い期間に亘るフレー
ムヘッダの検出と異なり、１フレーム中の多くのアイド
ル期間全利用して親局設定の試行全行うことができる。

従って、何らかの理由により親局が機能を停止したとし
ても、他の局が速やかに親局となり得るので、ネットワ
ークの機能回復が早く、ここに信頼性の高いシステム全
構築し得る等、絶大な効果が奏せられる。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施伝につき説明する
。

本発明に係る計算機間ネットワークは、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１．，１．〜１ｎをバス２に接続してパス形とし、
また伝送路を光フこれらの各局は、それぞれ親局として
働き得る機能全備え、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、ｉ親局と
子局の機能を併せ持った構５！２．全有する。

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

実時間性とは、送信ａ４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、例えばプロ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・パシング（Ｔｏｋｅｎ　Ｐａｓ
ｓｉｎｇ）等の方式が知られているが、本実施師では、
インノリジット・トークン・ノやシンク（Ｉｍｐｌｉｃ
ｉｔ’ｌ＋）ｌ（ａｎ　Ｐａｓｓｉｎｇ　）と名付けら
れる方式が採用される。

この方式は、　Ｔｏｋｅｎを順に送り、このＴｏｋｅｎ
を保持した局がパケットの送信権全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ｉＪ？ケッジッ
信の順序を定めておき、前の局がｉｊチケット信を完了
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やジ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・パシン
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、大略的に伝送路
を受動素子のみで構成すること、およびネットワーク全
構成する全ての局を同じ構造として均質化することによ
って達成している。

即ち、伝送路全回転ケーブルや光ファイバのみを用いて
、第１図または第２図に示すようにパス形、スター形の
構成としている。そして、この伝送路にはリピータ等と
称される再生装置（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り得る機能を備え、そのう
ちの１つの局のみが髪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間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も
のである。ネットワーク全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
れるパケットを送信し、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・やジット送信の完了を検出してパケット全送信
このノやジットの種類は、後述するように上記フレーム
ヘッダ全含めて４種類準備されている。１つのパケット
は、例えば第４図に示すように１バイトのヘッダ部、１
バイトのディスティネーション（通信先）アドレス部、
１パイ）ノソース（送信元：自局）アドレス部、１バイ
トのデータタイプ部、そしてＯ〜２０４２バイトのデー
タ部と、２バイトのＣＲＣコード部とによって構成され
る。前記ヘッダ部は、その値が「Ｏ」であるとき、その
ノやジットが前記親局がＩＦ、するフレームヘッダ（Ｆ
Ｈ）であること全示している。またヘッダ部の値が「ｌ
」であるときには代理ノやジット、「２」であるときに
はデータパケット、「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。

代理パケットは、前記子局が何らかの理由によって・ぐ
ジット送信を行わないとき、例えば故障、保守、電源オ
フ等によっ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りに発生するノ臂ジットで
ある。またデータパケットは、子局が本来の形式に則っ
て送信データをパケッ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０〜
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？持たないとき、上記データ
部ぐジットに代えて送信するものであり、この場合前記
データ部は０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、そのノぐジットが優先Ａ’チ
ケット、非優先パケットか等を区別する吃のであり、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・ぐケットの取込み全制御する。尚、Ｃ
ＲＣコードは、通信パケットのデータ誤９検出に用いら
れるものであることは云うまでもない。

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、パケット送信の手順全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、ネットワーク全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
複数の周転同時に電源投入を行ってネットワークに参加
干 １する場合、３つ目は親１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音
道ぶ場合である。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、キャリアが
検出されないことからフレームヘッダを送信して親局設
定の試行全行うが、２番目以降に参加した局は、最初に
参加した局によるキャリア全検出するので、順に子局と
なる。前記最初に一ネットワークに参加した局は、フレ
ームヘッダの送信後、そのスロット期間内における上記
フレームヘッダの戻り全検出して、伝送路が正常である
こと全確認したのち、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パケットの戻り
チェ、ツタは、前述したように伝送路が受動素子で構成
され、送信パケットが必ず自局に折返して〈゛ること金
利用して行われるものである。仮りに、ぷス２まで、あ
るいはスターカップラ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
パケットの戻りがなくなる。この場合には、速やかに嘔
源全オフする等し、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シないことから、それぞれフレ
ームヘッダ全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、自局以外に親局設
定の試行を行っている局が存在すること全知る。しかし
て、この衝突検出時には、各局はそれぞれ所定のバック
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、そのスト
ロット番号に対応したノ々ツクオフ時間を経たのち、順
に親局設定の試行全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
ことになる。

そして、このときには他の局は、未だ親局設定の試行全
開始していないことから、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つの局が親局となり、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
・母ジット送信の完了全検出してノぐケラトの送信を行
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）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全検知し、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になる。この場合
にあっても、最も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なるので、上述した２番目の例と
同様に上記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。

となる。そして、この親局の設定と同時にフレ・ニへヘ
ッダ全送信してネットワーク全体ｔ−管理１１′ 局が速やかに親局設定の試行をそれぞれ行って親局を定
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。

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。

以上、親局の設定手順について説明した。しかして、こ
のようにして親局が設定されたのちには次のようにして
各局のパケット送信が行われる。親局がフレームヘッダ
を送信すると、ネットワーク全構成する各局は、その通
信パケットのへ、〆部全チェックしており、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、該カウンタをパケッ
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、通信ノ千ジットのキャリアでスロットを
カウントするやで、仮りに上記ノ４ジットにノイズが混
入して隼う−パ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）全検出してパ
ケットの送信全行う。このとき局は、自己局が送信デー
タ全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Ｉ？チケット組立てて送へし、
また送信データが無いときには前記データ部がＯバイト
のダミーｊＩＰジットを組立てて送信している。尚、親
局け、１つの局としてデータをノ母ジット化して、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
ウンタが所定値に達したとき、フレームヘッダバケツ）
１−構成して、これを送信している。

尚、上記の如くして各局が・やクット’ｔ−送信する都
度、これらの各局は、自己ノ母ジットがその、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て上記
各局が順に・ｆケラトを送信するが、電源オフ等によっ
てネットワークに不参加の局カ存によるス０．）カウン
タのインクリメント全行えないことから、ノ４＋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ａ＋ｆッ
トヲ送出している。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
代理ノヤジット全送信したのちに、伝播遅延の最も長い
局からのパケットが親局に到達して・々ケラトの衝突が
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全行い、親局から代
理パ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り全果す。即ち、ダミー
パケットを用いない場合には、データパケットが送信さ
れないことから、その都度上記アイドル期間の検出全行
、？て代理パケット全送信する必要が生じる。こ・′１ の場合、システム的には支障全招くことはない１： ρ（、前述したようにアイドル期間検出はネットワ−ク
の最大伝播遅延時間以上に亘って行われる。この為、ツ
クナツ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Ｐｍ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）臂ジットを送信すれば良
いことになる。

これ故、送信データが無くても、これによるネットワー
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４ケッる。この
チェックは、前記パケットのディスティネーションアド
レスの識別による、゛通信パケ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、通信ノやナツ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ノやナツト
の受信取込みが行われる。また同時に各局は、通信パケ
ットが代理パケットであるか否かを識別しており、該通
信ノ４＋ットが代理ノ母ジットであふ場合には、そのと
きのス０．）カウンタの値”外う、ソのスロットに対応
した局のネットヮー：！ り不参加を検出している。この代理７４ケツトの判定は
、前述したヘッダ部の情報に従って行われることは云う
までもない。そして、ネツトワーり不参加の情報は、そ
の局への送信データがある場合、そのデータフ４ケツト
通信を中止する等の制御情報として用いられる。従って
、ネットワーク不参加の局へ、ノ母ケット通信不成立の
情報に従って何度も同じデータを再送することがなくな
り、通信手順の大幅な簡略化′ｆｔ図ることが可能とな
る。

以上説明したように、本ネットワークによれば、ネット
ワークを構成する複数の局の中で親局を設定し、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パケ
ット、或いはグミ／ｆジットを送信し、且つ子局がネッ
トワーク不参加の場合は親局が代理ノ４ジットを送信す
る。

そして、これらのノ臂ジット送信時には、各局がこのよ
うにして順に送信されるノぐナツトのノぐケチ゛′″１ ｉｉ＋−”ｉ。

：、、／、）間隔の異常から親局の不在を速やかに検出
〜１゜ 、シ１て親局設定を遅滞なく行うようにしている。

１　。

ニ」゛これ故、本ネットワークによれば、効率の良いシ
ステム運用全図り、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パケットの
戻りを検出して伝送路のｈ常を監視しているので、伝送
路の異常を有す藁屑が例えばキャリアが検出されないと
云う理′山だけからそのまま親局設定の試行全繰返して
行い、正常なネットワークの通信全妨害するような不具
合がない。またこの異常検出によって、その回復措置を
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る。尚、自パケットのチェックに
ついては、ソースアドレスのチェックや、ＣＲＣフード
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な
く、ネットワーク全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率が奏せられる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでけない。例
えばネットワーク全構成する局の数や、ノクジットの構
成等は仕様に応じて定めれば良い。また各局におけるパ
ケット送信手順も、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図はパケットの構成を
示す図、第５図は親局設定の試行手順とｉＱチケット信
の手順全示す図である。 Ｊ、、Ｊ、〜１ｎ・・・局、２・・・パス、３・・・ス
ターカップラ。

Claims (1)

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
   る複数の局からなり、これらの各局はネットワークへの
   参加時に一定期間のキャリア検出全行って該キャリアの
   検出時は子局となり、該キャリアの非検出時にはフレー
   ムヘッダを送信してこのフレームヘッダの衝突検出を行
   い、該フレームヘッダの衝突検出時には所定のパックオ
   フ後に上記キャリア検出を繰返して行うと共に、該フレ
   ームヘッダの衝突の非検出時には親局となり、且つ一担
   子局となった各局は、前゛記キャリアが検出されなくな
   ったときには所定時間パックオフしたのち前記キャリア
   検出とフレームヘッダの送信およびその衝突検出を行っ
   て親局または子局の選択を行うことを特徴とする計算機
   間ネットワーク。 ／ＱＸ　、ａ　ｈ　＋　７　廿ＨＩｔｉｔｌ＋　＆ｊ！
   ＃＋ｒ　ｚａｑ’ｚａ−＋　ｅ９められな相互に異なる
   時間からなるものである特許請求の範囲第１項記載の計
   算機間ネットワーク。 （３）　フレームヘッダの衝突検出は、フレームヘッダ
   パケットの送信元アドレスと自己アドレスとの比較、ま
   たはＣＲＣによるエラー検出の少なくとも１つを用いて
   行われるものである特許請求の範囲第１項記載の計算機
   間ネットワーク。