JPWO2002035774A1 - Data multiplexing network mechanism - Google Patents

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JPWO2002035774A1
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Abstract

主目的は、非同期通信において、従来のデータ多重化装置であるスター型のホストコンピュータを、トークンパッシングによるサブネットに置き換えることである。しかし、本発明のサブネットを構成する各ノードは、送信中にトークンを保持する必要はない。なお、リング型トポロジーで接続されているノードを論理で切断し、直線接続の論理バス型にする方法も提供する。
サブネットやノードの主たる機能と機構は次の通りである。
1) トークン(41)進行方向と逆方向にデータ(42〜45)を送出する。
2) 各ノード(29〜39)はデータ長と同等容量のFIFOメモリ(43)を有す。
3) 輻輳状態を回避するフロー制御データは、トークン信号に続き送出する。
4) ネットワークの接続状況を把握できるデータと方法を提供する。
The main purpose is to replace a star-type host computer, which is a conventional data multiplexing device, with a subnet by token passing in asynchronous communication. However, each node constituting the subnet of the present invention does not need to hold the token during transmission. In addition, a method is also provided in which nodes connected in a ring topology are logically disconnected to make a logical bus type of linear connection.
The main functions and mechanisms of subnets and nodes are as follows.
1) Token (41) Transmits data (42-45) in the direction opposite to the traveling direction.
2) Each node (29 to 39) has a FIFO memory (43) having a capacity equal to the data length.
3) Flow control data for avoiding the congestion state is transmitted following the token signal.
4) Provide data and methods that can grasp the network connection status.

Description

技術分野
本発明は、データを多重化した伝送を実現させる方法として多重化装置を使用せず、サブネットを構成する多数のノードが、データ送出・転送・受信について決められた条件処理を満たすことによって、広域伝送路におけるデータ多重化を実現する機構に関する。
背景技術
データ多重化には、QAM(quadrature amplitude moduration)と呼ばれる位相シフトなどによる搬送波利用方法、TDM(time division multiplexer)と呼ばれるタイムスロットにデータを格納する時分割多重方法などがある。後者のTDMについては、ATM(Asynchronous Transfer Mode)として発展し、タイムスロットにデータを格納する方法において非同期である。しかし、時分割多重にタイムスロットを用いる条件として、パケット長を一定にする必要がある。タイムスロットを用いない方式であればパケット長に制限が無くなる。従来のタイムスロットを用いない時分割多重の方法は、スター型ネットワークとして構築し、1台のホストコンピュータを中心としたスター型トポロジーで接続され、多数の端末コンピュータから送られたデータを、ホストコンピュータ内部で多重化を実現させていた。
ネットワークの構造は、ポイントツーポイントチャネルとブロードキャストチャネルに大別される。ポイントツーポイントチャネルは、スター型、リング型、トリー型に分類され、ブロードキャストチャネルはバス型と分類されている。ポイントツーポイントチャネルとブロードキャストチャネルを融合した方法は、IEEE標準802.5トークンリング、及び、PCT/JP99/04284(トークンによる調停機構を有するネットワーク)である。
IEEE標準802.4トークンバスは、バス型のブロードキャストチャネルに論理的なリングを用いてトークンを巡回させている。逆に、従来のリング型のポイントツーポイントチャネルにおいては、論理的なバスにすることが実現されていないため、リング型におけるノードコンピュータの故障対策は貧弱であった。
通信ネットワークには、性能が劣化する輻輳問題がある。多重化装置間での輻輳制御方法は、サブネット中を循環する多数のパーミットを用いる方法、チョークパケットを生成する方法、フロー制御による方法などがある。いずれにしても、制御データをすべての多重化装置間に伝達し、制御データによって処理する必要がある。
本発明の基礎となる先行技術は、前掲したPCT/JP99/04284(トークンによる調停機構を有するネットワーク)である。しかしながら、本発明の国際出願時において、公開されておらず、優先権主張の期間も過ぎているので、先行技術として概略を説明する。
なお、用語として、“ノード”“分岐器”“端末器”を前掲の明細書で使用しているが、本明細書では、“ノード”“分岐器”“終端器”とする。
また、“ノード”は、2端子を有する“バスノード”及び1端子を有する“端末ノード”に分けて概略を説明する。なお、本明細書では、“ノード”の構成をCPU部とMARS−IF(Message Access and Repeat Server interface)に分ける。MARSの概念は、国際公開番号WO96/31968(PCT/JP95/00653転送識別と調停機構を有するコンピュータ用ネットワークシステム)で詳細に述べられている。簡単に説明すると、MARSの概念は、送信される宛先ヘッダーなどのメッセージでもって、ネットワークを構築するIMP(Interface Message Processor)、データ交換機、中継システム・ハブ・ノードなどと呼ばれるサーバーに対し、データ部の転送先などを規定し、動作を促すことが出来、コンピュータはデータ列のヘッダーで動作指示を与えだけで済む。
先行技術の概略
図1は、PCT/JP99/04284の図1を一部変更したネットワークである。
ポイントツーポイントチャネルで“ノード”“分岐器”“終端器”を接続するが、データの流れとしては、ブロードキャストチャネルのバス型を実現させる。従って、任意のノードから送信されたデータは、2端子を有する“バスノード”で転送され、“分岐器”で複数の伝送路のすべてに転送され、“終端器”または1端子を有する“端末ノード”で消滅する。なお、送信データの発信が可能な部材は、ノードコンピュータだけであり、“分岐器”は受信したデータを転送するに過ぎない。
ポイントツーポイントチャネル接続であるが故に、何時でも隣接する部材間で送信可能とすれば、伝送路が全二重通信であれば伝送路でデータ競合しないが、半二重通信であれば伝送路でデータ競合が起こる。データ競合を避けるため、先行技術においては、トークンを用いて送信データの発信を制御している。トークンは“バスノード”を通過し、“分岐器”であらかじめ決められている伝送路に送出され、“終端器”または“端末ノード”で折り返して送出される。従って、トークンは永遠に巡回し続けることになる。
トークンが到来した“バスノード”または“端末ノード”は、送信データの発信権を得る。送信データの発信後にトークンを巡回させる。
部材ごとに、機能をまとめると、次の様になる。
“バスノード”(符号番号31,32,33,34,35)の機能:
トークンが到来すると、送信データの発信が可能。
受取データをノードコンピュータで受信し、転送データとして送出。
受取トークンを他の伝送路に送出。
“端末ノード”(符号番号29)の機能:
トークンが到来すると、送信データの発信が可能。
受取データをノードコンピュータで受信する。
受取トークンを返送。
“分岐器”(引用符号70)の機能:
受取データを他のすべての伝送路に送出。
受取トークンをあらかじめ決められている伝送路に送出。
“終端器”(引用符号50,60)の機能:
受取データを消滅させる。
受取トークンを返送。
以上が先行技術の概略である。なお、ポイントツーポイントのネットワークで、ブロードキャストチャネルが実現できることを開示しているため、すべての部材に番号を冠する必要がないことを強調している。しかし、ネットワークを有効利用するには、ノード部材に番号を付けるのが賢明である。図1で、31〜35および29は、枠の中に番号を記載し、50,60,70については番号を冠する必要がないので、引き出し線を用いて符号を記載した。
最後に、本発明を開示するのに、先行技術との違いを明確にするため、従来のノードの機能を、先行技術の〔発明の開示〕から抜粋し、掲載する。
なお、文章の先頭に冠した番号は、以後の説明に利用する。
◆ 先行ノードの機能
1−1.伝送路を切断して挿入するため、2つの伝送路接続端子を有する。
1−2.任意の一方の伝送路接続端子からトークン信号を受け取ったならば、送信データがなければ直ちに、送信データがあれば送信データ送出後、トークン信号を他方の伝送路接続端子から送出する。
1−3.一方の伝送路接続端子からデータ信号を受信すれば、他方の伝送路接続端子から送出する。
1−4.自己の送信データの送出開始は、トークン信号を受け取った時であり、2つの伝送路接続端子から送出する。
1−5.データ信号またはトークン信号の送信中を除き、2つの伝送路接続端子からの信号を受信できる。
発明の開示
本発明は、データを多重化した伝送を実現させる方法として1台の多重化装置の替わりに、サブネットを構成する多数のノードが、データ送出・転送・受信について決められた条件処理を満たすことによって、広域伝送路におけるデータ多重化を実現する機構を提供する。更に、送受信データのヘッダーメッセージを、MARS−IF(Message Access and Repeat Server interface)が処理をすることで、より応用範囲を広げる。
本発明を次の順で開示する。
最初に本発明が適用される多重について簡単に述べ、サブネットで実現させることを説明し、ネットワークトポロジーについて発明の開示をする。
次に、“ノード”の機能について発明の開示をする。
最後に、“ノード”の構成をCPU部とMARS−IFに分け、CPU部の負担を軽減させるための、MARS−IFの処理について発明の開示をする。
■ ネットワークトポロジー
図2は、階層構造ネットワークである。10や20をコンピュータまたはIMP(Interface Message Processor)として見れば、スター型をトリー構造で接続したネットワークとなる。また、階層構造であるが故に、図2の左側に示した様に、伝送速度は上位階層になる程早くなる。
20を中心に見れば、下位層に接続されている伝送路は11であり4本ある。また、更なる上位層に接続されている伝送路は14であり1本である。従って、20は、4本の10Mbps通信データを100Mbps通信データに多重化していることになる。本発明は、20を1台のホストコンピュータまたはIMPとせずに、サブネットとして提供する。
20がサブネットであるが故に、内部はノードがサブネット伝送路に接続され、下位層伝送路11と広域伝送路14を接続する機能を有している。
以上が、本発明を適用する多重化された階層構造ネットワークである。以後、サブネットについて、詳細に開示する。
サブネット20は、先行技術がバス型であるので、図2においてバス型として記載した。しかし、本発明では、ノードの接続形状としては、リング型でも構わない。本発明は、サブネットを構成する部材をリング型に配置しても、実質はバス型とする方法を請求第1項として掲げた。
従来のトークンバスは、トポロジーはバス型であるが論理的なリングを用いてトークンを巡回させている。逆に、本発明は、トポロジーがリング型であり、トークンを実接続と異なる論理的なリングにすることで、先行技術のバス型と同値にさせることになり、論理上でバス型とする方法である。
■ “ノード”の機能
先行技術のノードは、〔先行技術の概略〕で説明した。本発明のノードが処理する機能について、〔先行技術の概略〕に続き番号を冠して述べる。
◆ サブネットにおけるノード機能
2−1.任意の一方の伝送路接続端子からトークン信号を受け取ったならば、直ちに、他の一方の伝送路端子からトークン信号を送出する。
但し、トークン信号送出予定端子からデータを送出中ならば、データ送出完了までトークンを留保し、データ送出後にトークン信号を送出する。
2−2.自己の送信データの送出は、指定が無ければトークン信号を受け取った伝送路接続端子からであり、トークン信号を受信した直後とする。
2−3.任意の一方の伝送路接続端子からデータを受信したならば、自己のFIFOメモリ(first in,first out memory)に蓄え、他の一方の伝送路端子からFIFOメモリに蓄えたデータを送出する。
但し、FIFOメモリのデータ送出予定端子から自己送信データを送出中ならば、データ送出完了後にメモリのデータ送出を開始する。なお、データが複数パケットに分割されいる場合は、1パケットの送出後とする。
◆ 輻輳状態をフロー制御で回避するデータ処理のノード機能
3−1.前掲2−1及び前掲2−2に記載したトークン信号に、制御データとして数字を付加し、一連の自己送信データ送出前に1回だけ増加させ、一連の自己送信データ送出後に1回だけ減少させる。
3−2.前掲2−2において、次の但し書きを付加する。
但し、トークン信号に付加した制御データの数字が、あらかじめ決められている値以上ならば、自己の送信データを送出しない。
本発明のサブネットは、トークンの捉え方が従来や先行技術と異なる。本発明のトークンは、送信データの発信権を得るトリガーの役目であり、トークン信号を直ちに次のノードに送出する。従って、先行技術の様に送信データの発信中にトークン信号を保有する必要がないし、従来技術に使われている様に、トークン付き送信データの概念ではない。トークン信号を単なるトリガー信号にするために必要な条件は、トークン信号の到来端子に送信データを送出し、他方の端子にトークン信号を送出することである。トークンを送信データの発信権を得るトリガーとして利用することにより、同時刻に信号送出が可能となり、伝送路効率が高まった。
先行技術でトークンを番号で管理する必要がないので、トークンは単純な信号列で充分としている。本発明の制御データ数字付きトークンは、従来技術のトークンの様に番号付きトークンと同様の信号形態であるが、添付数字の意味が、輻輳状態をフロー制御で回避させる数字であり、ノードの識別用の数字ではない。
■ MARS−IFの処理
“ノード”は、CPU部とMARS−IFで構成する。CPU部の負担を軽減するために、MARS−IFがデータ転送に関し多種類の処理をする。
多種類の処理を促す基礎データは、CPU部からMARS−IFを通じて送信する送信データの先頭に付ける。この送信データの先頭に付けた処理を促す基礎データをACM(Access Control Message)と命名し、以後、説明する。
ACMは、複数のルーティング用ビットと複数の送信データ性質ビットに分けられる。
◆ ルーティング用ビットは、受信ノードが接続されている伝送路を選択するためにある。送信データを発信するCPU部は、送出端子を指定したルーティング用ビットを用いる。MARS−IFは、ルーティング用ビットに従い送出端子を選択して送信データを送出するが、送出データのルーティング用ビットは送出するMARS−IFで消去される。データを受信したMARS−IFは、受信端子に応じてルーティング用ビットを立て、CPU部に転送する。データを受信したCPU部は、データ先頭のACMを調べれば、送信元ノードが接続されている伝送路を知ることができる。CPU部がルーティング用ビットを使用することにより、サブネットの伝送路使用効率を上げることができる。
◆ 送信データ性質ビットは、サブネットを構成する多数のノードに対して、受信を促すか否かを決めるためにある。データ性質ビットによって、4種類に分けられ、MARS−IFは4種類の処理をする。4種類について、データを受け取ったMARS−IFの処理を列挙する。
※ ブロードキャストチャネル用データ:
自己CPU部にデータを転送し、CPU部は受信する。
隣接するノードにも転送し、他のCPU部が受信できる様にする。
※ 宛先付ブロードキャストチャネル用データ:
自己CPU部にデータを転送するか否かを判断する。
データに記載されている宛先が自己ノード番号と合致すれば、
自己CPU部にデータを転送し、CPU部は受信する。
データに記載されている宛先が自己ノード番号と合致しなければ、
自己CPU部にデータを転送しない。
隣接するノードにも転送し、他のノードは受信判断ができる様にする。
※ 宛先を特定するデータ:
自己CPU部にデータを転送するか否かを判断する。
データに記載されている宛先が自己ノード番号と合致すれば、
自己CPU部にデータを転送し、CPU部は受信する。
なお、隣接するノードには転送しない。
データに記載されている宛先が自己ノード番号と合致しなければ、
自己CPU部にデータを転送しないが、隣接するノードに転送する。
※ 隣接ノードを宛先とするデータ:
自己CPU部にデータを転送し、CPU部は受信する。
なお、隣接するノードには転送しない。
以上の4種類について、従来技術と対応させて説明する。
“ブロードキャストチャネル用データ”は、従来のバス型と同じであり、すべての伝送路に接続しているノードにデータが行き渡る。
“宛先付ブロードキャストチャネル用データ”は、従来のネットワークでのグループ別ブロードキャストに相当する。
“宛先を特定するデータ”は、一般的なネットワークにおいて多用されている使用方法である。しかし、従来のバス型ネットワークは、伝送路が直接分岐されているので、隣接するノードに転送しないことができず、伝送路は高効率でなかった。なお、先行技術においては、伝送路が直接分岐されていないが、宛先付ブロードキャストチャネル用データ”を使用してCPU部が選択していた。
“隣接ノードを宛先とするデータ”は、データを受け取ったMARS−IFの処理は同じであるが、送信データを送出するMARS−IFの処理によって、更に2つに分けられる。1つはトークンの到来で送出を開始し、他方はトークンの到来に無関係でCPU部から送信データを受け取ったならば直ちに送出する。前者は、先行技術のネットワーク特有のデータ送出であり、ネットワークのトポロジーを調査することが可能となる。後者は、トークンを必要としないデータ送出なので、従来のポイントツーポイントにおけるデータ送受信に相当する。
発明を実施するための最良の形態
最初に、ノードを構成する部材として、CPU部とMARS−IFに分けるのが、発明を実施するための最良の形態であることを述べる。
次に、個別の請求項に基づく最良の形態を説明する。
最後に、請求項を総合した最良の形態を示して説明する。
図2の20は、本発明を実施するサブネットであると説明した。広域伝送路14付近を拡大したものが、図3の広域伝送路付近の接続実施例である。
図3の拡大図には、ノード35、36、37があり、広域伝送路14と下位層伝送路11がノード35に、下位層伝送路12がノード36に、下位層伝送路13がノード37に各々接続され、サブネット伝送路25がノード35と36を、サブネット伝送路26がノード36と37を接続する。なお、図2では下位層伝送路を代表符号11として記載したが、図3では11、12、13と個別に記載した。なお、サブネット伝送路24と27は、他のノードや終端器に接続される。ノード35はCPU部35とMARS−IF35から構成し、ノード36はCPU部36とMARS−IF36から構成し、同様に、ノード37の構成はCPU部37とMARS−IF37で構成する。MARS−IFの詳細動作回路は〔産業上の利用可能性〕で説明する。
図2で下位層伝送路11の10Mbpsデータは、20で多重化され広域伝送路14に送られると説明した。図3で更に詳細に見れば、下位層伝送路12や13の10Mbpsデータは、CPU部36や37で受信され、MARS−IF36や37を通過し、伝送路25や26で伝送され、MARS−IF35からCPU部36に送られ広域伝送路14で100Mbpsデータとして送信された結果としてデータ多重化となる。なお、広域伝送路14、及び、サブネット伝送路24、25、26、27は100Mbpsの伝送速度であり、下位層伝送路11、12、13は10Mbpsの伝送速度である。
図3で、サブネット伝送路について見れば、MARS−IFがデイジーチェーン接続されているに過ぎない。各々のMARS−IFにデータの発受信できるCPU部が従属接続されている。逆に、CPU部から見れば、広域伝送路や下位層伝送路のデータを、自己の従属接続されているMARS−IFに渡すか受取るかの動作をすることだけである。従って、ノードをCPU部とMARS−IFに分割してデータ処理することが、発明を実施するための最良の形態となるであろう。
以後の説明で、CPU部とMARS−IFの機能を明確に分離する必要がない場合は“ノード”と記載し、機能を分割する必要がある場合は“CPU部”または“MARS−IF”と記載する。
個別の請求項に基づく最良の形態を、〔発明の開示〕に沿って、説明する。
■ ネットワークトポロジーの実施形態
図4は、リング型伝送路をバス型伝送路にする機構図である。
図4でノード31、32、33、34、35及び29は、各々伝送路16、17、18、19、21及び22で接続され、ノードがリングで接続されている。更に、詳細に図4を見れば、ノード29が論理で伝送路を切断している。この論理での切断は、ノード29の内容として、終端器50と端末ノード29に分離されていることから、切断されていることが解かるであろう。なお、ノード31〜35については同じ論理接合であり、論理で切断されていない。ノード31〜35については、先行技術を示した図1と同じ機構であり、代表としてノード33を記載した様に、内容は2端子バスノードである。ノード29については、図1の端末ノード29と終端器50が同居している。従って、図4のリング型伝送路は、“終端器”─“ノード31”─“ノード32”─“ノード33”─“ノード34”─“ノード35”─“端末ノード29”と、直線で接続されたバス型と同値になる。
終端器50は、先行技術で既に示されている機構内容と同じである。しかし、端末ノード29については、先行技術で開示されていないので詳細に説明する。
1端子を有する“端末ノード”は、次の機構を有する。
※ 伝送路の終端に接続するため、1つの伝送路接続端子を有する。
※ 伝送路接続端子からトークン信号をすべて受け取ったならば、
送信データがなければ直ちに、送信データがあれば送信データ送出後、
トークン信号を返送する。
※ 伝送路接続端子からデータ信号を受信すれば、
自己宛データであれば、受信データとし、
自己宛データでなければ、破棄する。
上記の機構により、先行技術の終端器とノードの両方の特徴を有する端末ノードとなる。端末ノードは、自己宛データか否かを判定するため、ノード番号が付けられているのが望ましい。しかし、終端器は番号を付ける必要は無い。番号の必要性と不必要性を明確にするため、図4のノード29の記載において、破線枠内の端末ノード29と終端器で構成を示し、50は終端器から引出線を描いた。
図1において、端末ノード29と終端器50を撤去し、新たなノード29で接続したならば、33、29、31、32及び分岐器70でリングが形成され、分岐器70からデイジーチェーン接続で35、34及び終端器60が接続されていることになる。この“e”字ノード接続トポロジーは、論理で切断する個所によって“ε”字接続または“C”字接続のトポロジーにできる。すなわち、一般に、本発明のサブネットを構成する部材をリング型に配置しても、実質はバス型とする方法は、実際のネットワークを構築する場合に、自由にノードを接続する施工をした後、運用に際して、論理切断によって、バス型にできることを示している。このことは、ノードの故障に対処する新たな方法を提供するだけでなく、サブネットの伝送路混雑状況にも対処する方法となり得る。なお、切断する論理をMARS−IF内部に配置するならば、CPU部に影響を与えない。
■ “ノード”の機能の実施形態
最初に、以下の説明文において、文の末尾などに記載している[2−3]などは、〔先行技術の概略〕および〔発明の開示〕にて、ノードの機能を個別に述べた各項目の先頭に記した番号であり、関連した項目を示していることを明確にしておく。
図7は、サブネットと広域伝送路の接続実施例である。終端器60と50の間に、ノード34、35、36、37、38がポイント・ツー・ポイントで接続されている。[1−1]伝送路23、24、25、26、27、28とノード34〜38および終端器60、50でサブネットが形成され、ノード35から広域伝送路14が敷設されている。また、各々のノードに、図2の20の様に、下位層伝送路が接続されているが省略した。
図8は、図7のノードおよび終端において、データの流れを時間経過で表現した機構説明図である。時間は、図8の上側から下側に向かって流れている。すなわち、時間軸は図8の左側に示した矢印で示される。時間軸にT0、T1の目盛りを記入している。破線で囲われた60、34、35、36、37、38、50は、図7で示したノードと終端器の内部におけるトークンとデータの留保状況を各々示している。トークンは横長の小さい長方形で示し、トークンの引用符号は41である。データは縦長の長方形で示し、引用符号は42および43である。データを示す長方形に記入している35_36Aや35_34などは、“宛先_送信元”を表し、データの区別をする。破線で囲われたノード34から38のデータについて、破線内の左側、例えば、38内の35_38Y、37内の35_37、36内の35_36Aなどのデータは、左側の伝送路端子から送出するデータである。破線内の右側、例えば、34内の35_34のデータは、右側の伝送路端子から送出するデータである。破線内の中央、例えば、37内の35_38Y、36内の35_38Y、35内の35_34などのデータは、FIFOメモリに一時記憶しているデータで、特に強調するため引用符号を43とした。
以上で、本発明の広域伝送路14においてデータ多重化を実現するノード機能について説明をする準備が整った。
更に、図8において、隣接しているトークン41の間に記入しているt0、t1、t2、t3、t4は、サブネットを構成する伝送路に流れているトークンに付加した制御データの数字を記載したものである。ノード34、36、37、38内に、[+1]、[0]、[−1]と記入しているものと併せることで、本発明の輻輳状態を回避するためのフロー制御データ処理機能について説明する準備が整った。
図8でノード35〜38が[2−1]から[2−3]の機能を満たせば、広域伝送路14に流れるデータは、データ多重化された結果が得られていることを説明する。
◆ サブネットにおけるノード機能の実施形態
図8で時刻T0において、ノード34、36と38が、広域伝送路14の接続端子を持つノード35に、データ35_34、35_36Aと35_36B、35_38Yを送信する希望を持ち、更に、時刻T1において、ノード37と38が、広域伝送路接続端子を持つノード35にデータ35_37、35_38Zを送信する希望を持ったとする。以下、時間の経過に沿って詳細に述べる。
時刻T0において、トークンが終端器60にあれば、伝送路23を通じてノード34にトークンが送られる。
ノード34は、左隣から来たトークンを受信する。送るデータは35_34なので、右隣にデータを送出できない。[2−2]
トークンを右隣のノード35に送出する。[2−1]
ノード35は、左隣から来たトークンを受信する。送るデータがないので、トークンを右隣のノード36に送出する。[2−1]
ノード36は、左隣から来たトークンを受信する。送るデータは35_36Aなので、左隣にデータ35_36Aを送出する。[2−2]
また、トークンを右隣のノード37に送出する。[2−1]
備考:左隣へのデータ送出と右隣へのトークン送出は、同時刻に行われる。
ノード37は、左隣から来たトークンを受信する。送るデータがないので、トークンを右隣のノード38に送出する。[2−1]
同時刻にノード35は、右隣からのデータ35_36Aの受信を開始する。受信データはFIFOメモリに蓄え、左隣のノード34に送出する。[2−3]
ノード38は、左隣から来たトークンを受信する。送るデータは35_38Yなので、左隣にデータ35_38Yを送出する。[2−2]
また、同時に、トークンを右隣の終端器50に送出する。[2−1]
終端器50は、左隣から来たトークンを受信し、左隣にトークンを送出する。
同時刻にノード37は、右隣からのデータ35_38Yの受信を開始する。受信データはFIFOメモリに蓄え、左隣のノード36に送出する。[2−3]
ノード38は、右隣から来たトークンを受信する。しかし、左隣へデータ35_38Yを送信中なので、左隣への送出トークンを留保する。[2−1]
同時刻にノード36は、右隣からのデータ35_38Yの受信を開始する。受信データはFIFOメモリに蓄える。[2−3]
備考:左隣へは自己送出データ35_36Aを送出中であり、右隣からのデータ35_38Yの受信も同時に行われる。
暫くしてノード36は、左隣に送ったデータ35_36Aの送信が完了する。FIFOメモリに蓄えている転送データ35_38Yの送出を始める。[2−3]
備考:FIFOメモリは、転送データ35_38Yをすべて蓄えることができる容量で充分である。なぜならば、右隣から35_38Yを受信中に左隣から35_38Yを送信している時刻が存在するからである。
ノード35は、右隣から35_36Aのデータをすべて受信後に、右隣から35_38Yの転送データ受信を開始し、FIFOメモリに蓄え、左隣のノード34に送出する。[2−3]
なお、自己宛データであるから広域伝送路14にも送出できる。
備考:ノード35のFIFOメモリの容量は非常に少なくても構わない。なぜならば、右隣から35_36Aや35_38Yを受信中に左隣からほとんど同時刻に転送するからである。また、35_36Aや35_38Yは、自己宛のデータであると判断したならば、図3の広域伝送路14へ送出することができるからである。
トークン留保中のノード38は、左隣への送出データ35_38Yの送出完了後、トークンを左隣へ送出する。[2−1]
ノード37は、右隣から35_38Yのデータをすべて受信後に、右隣からトークンを受信する。35_38Yのデータをすべて左隣のノード36に転送後、トークンを左隣のノード36に送出する。[2−1,2−3]
ノード36は、右隣から35_38Yのデータをすべて受信後に、右隣からトークンを受信する。35_38Yのデータをすべて左隣のノード36に転送後、トークンを左隣のノード36に送出する。[2−1,2−3]
ノード35は、右隣から35_38Yのデータをすべて受信後に、右隣からトークンを受信する。35_38Yのデータをすべて左隣のノード34に転送後、トークンを左隣のノード34に送出する。[2−1,2−3]
なお、自己宛データであるから広域伝送路14にも送出できる。
ノード34は、時刻T0から右隣へデータ35_34の送出を希望していた。T0後、始めて右隣からトークンを受信したので、右隣にデータ35_34を送出する。[2−2]
また、同時に、トークンを左隣のノード60に送出する。[2−1]
終端器60は、右隣から来たトークンを受信し、右隣にトークンを送出する。
同時刻にノード35は、左隣からのデータ35_34の受信を開始する。受信データはFIFOメモリに蓄え、右隣のノード36に送出する。[2−3]
なお、自己宛データであるから広域伝送路14にも転送できる。
ノード34は、左隣から来たトークンを受信する。しかし、右隣へデータ35_34を送信中なので、右隣への送出トークンを留保する。[2−1]
時刻T1になったので、ノード37はデータ35_37を、ノード38はデータ35_38Zを、広域伝送路接続端子を持つノード35に、送信する希望を持った。
右隣への送出トークン留保中のノード34は、右隣への送出データ35_34の送出完了後、トークンを右隣へ送出する。[2−1]
ノード35は、左隣から35_34のデータをすべて受信後に、左隣からトークンを受信する。35_34のデータをすべて右隣のノード36に転送後、トークンを右隣のノード36に送出する。[2−1,2−3]
なお、自己宛データであるから広域伝送路14にも送出できる。
ノード36は、左隣から来たトークンを受信する。送るデータは35_36Bなので、左隣にデータ35_36Bを送出する。[2−2]
また、同時に、トークンを右隣のノード37に送出する。[2−1]
備考:一般に送信データは、パケット化される。パケット化されたデータ群が、35_36Aや35_36Bである。
ノード37は、時刻T1から左隣へデータ35_37の送出を希望していた。T1後、始めて左隣からトークンを受信したので、左隣にデータ35_37を送出する。[2−2]
また、同時に、トークンを右隣のノード38に送出する。[2−1]
同時刻にノード35は、右隣からのデータ35_36Bの受信を開始する。受信データはFIFOメモリに蓄え、左隣のノード34に送出する。[2−3]
なお、自己宛データであるから広域伝送路14にも送出できる。
ノード38は、左隣から来たトークンを受信する。送るデータは35_38Zなので、左隣にデータ35_38Zを送出する。[2−2]
また、同時に、トークンを右隣のノード35に送出する。[2−1]
終端器50は、左隣から来たトークンを受信し、左隣にトークンを送出する。
同時刻にノード37は、右隣からのデータ35_38Zの受信を開始する。受信データはFIFOメモリに蓄える。[2−3]
備考:左隣へは自己送出データ35_37を送出中であり、右隣からのデータ35_38Zの受信が同時刻に行われる。
ノード38は、右隣から来たトークンを受信する。しかし、左隣へデータ35_38Zを送信中なので、左隣への送出トークンを留保する。[2−1]
暫くしてノード36は、左隣に送ったデータ35_36Bの送信が完了する。FIFOメモリに蓄えている転送データ35_37の送出を始める。[2−3]
備考:FIFOメモリは、転送データ35_37をすべて蓄えることができる容量で充分である。なぜならば、右隣から35_37を受信中に左隣から35_37を送信している時刻が存在するからである。
暫くしてノード37は、左隣に送ったデータ35_37の送信が完了する。FIFOメモリに蓄えている転送データ35_38Zの送出を始める。[2−3]
ノード35は、右隣から35_36Bのデータをすべて受信後に、右隣から35_37の転送データ受信を開始し、FIFOメモリに蓄え、左隣のノード34に送出する。[2−3]
なお、自己宛データであるから広域伝送路14にも送出できる。
トークン留保中のノード38は、左隣への送出データ35_38Zの送出完了後、トークンを左隣へ送出する。[2−1]
ノード37は、右隣から35_38Zのデータをすべて受信後に、右隣からトークンを受信する。35_38Zのデータをすべて左隣のノード36に転送後、トークンを左隣のノード36に送出する。[2−1,2−3]
ノード36は、右隣から35_37のデータをすべて受信後に、引き続き、右隣から35_38Zの受信を開始し、すべて受信後に、右隣からトークンを受信する。35_37および35_38Zのデータをすべて左隣のノード35に転送後、トークンを左隣のノード35に送出する。[2−1,2−3]
ノード35は、右隣から35_36Bのデータをすべて受信後に、引き続き、右隣から35_37の受信を開始し、すべて受信後に、右隣から35_38Zの受信を開始し、すべて受信後に、右隣からトークンを受信する。トークンを左隣のノード35に送出する。[2−1,2−3]
なお、自己宛データであるから広域伝送路14にも転送できる。
備考:すべてのノードのFIFOメモリは、転送データのパケット1つ分を蓄えることができる容量で充分である。なぜならば、右隣から35_36Bを受信中に左隣から35_36Bを送信している時刻が存在し、同様に、右隣から35_37を受信中に左隣から35_37を送信し、右隣から35_38Zを受信中に左隣から35_38Zを送信しているからである。
ノード34は、右隣から来たトークンを受信する。送るデータがないので、トークンを左隣の終端器60に送出する。[2−1]
終端器60は、右隣から来たトークンを受信する。
以上の様に、ノードは[2−1][2−2][2−3]に記載した機能を発揮すれば、広域伝送路14に、データ35_36A、35_38Y、トークン通過の隙間、データ35_34、トークン通過の隙間、データ35_36B、35_37、35_38Z、トークン通過の隙間、とデータ多重化が実現されることを理解されたであろう。
もし、サブネットに多数のノードが接続されていて、一斉に広域伝送路端子を持つノード35にデータの送信を希望したならば、殆ど連続したデータ列となり、トークン通過時間の比率が低下する。このことは、広域伝送路14の伝送効率が100%に近づくことになる。
しかし、広域伝送路14で音声データの送受信をすれば、すべてのノードが同時にデータ送信を希望すると、接続先の交換装置から分配されたデータを復調し音声に変換する場合に、音声が途切れることが起こる。従って、電話回線などに利用するデータ多重化装置においては、最大回線容量が決められている。
本発明のサブネットによるデータ多重化機構における最大回線容量は、自己ノードにトークンが通過する1サイクル時間に、送信または受信するパケット個数に依存する。すなわち、図8の例では、ノード35は“4”であり、他のノードは“1”である。なぜならば、ノード35については、右隣から到来したトークンが再び右隣から到来するトークンの一巡の時間に、35_34、35_36B、35_37、35_38Zの4個のパケットを受信する。他のノードについては、トークンが一巡する時間に、1個のパケットしか送信していないからである。
◆ 輻輳状態をフロー制御で回避するデータ処理のノード機能の実施形態
図8で時刻T0において、ノード34、36と38が、広域伝送路14の接続端子を持つノード35に、データ35_34、35_36Aと35_36B、35_38Yを送信する希望を持ち、更に、時刻T1において、ノード37と38が、広域伝送路接続端子を持つノード35にデータ35_37、35_38Zを送信する希望を持ったとする。以下、時間の経過に沿って、各ノードについて、トークンに付加する制御数字の処置を詳細に述べる。
ノード34の制御数字の変遷について、時間経過に沿って番号を冠して述べる。
1.時刻T0において、自己送信データの送出を希望した。トークンに付加する制御数字として、[+1]を記載し準備する。[3−1]
この手続きは、一連の自己送信データ35_34の送出前に1回だけ行う。
2.トークンt0が左隣から来たので、t0に[+1]を加えt1とし、[+1]を[0]に書き換える。トークンt1を右隣に送出する。[3−1]
この手続きは、トークンに付加する制御数字を変化させるプログラムである。但し、プログラムであるため、以下に述べるように数字が変化するとは限らない。
3.トークンt3が右隣から来たので、t3に[0]を加えt3とし、[0]を[0]に書き換える。データ35_34を右隣に送出し、トークンt3を左隣に送出する。[3−1,2−2]
4.トークンt3が左隣から来たので、t3に[0]を加えt3とし、[0]を[0]に書き換える。データ35_34を右隣へ送出中なので、トークンt3を留保し、データ35_34を送出後、トークンt3を右隣に送出する。[2−1,3−1]
5.データ35_34の送出後、制御数字を減少させるため、[0]を減少した数字[−1]に書き換え、次にトークンが来た場合に備える。
この手続きは、一連の自己送信データ35_34の送出後に1回だけ行う。
6.トークンt2が右隣から来たので、t2に[−1]を加えt1とし、[−1]を[0]に書き換える。トークンt1を左隣に送出する。[3−1]
ノード35の制御数字の変遷について、時間経過に沿って番号を冠して述べる。
1.時刻T0において、自己送信データの送信を希望していない。トークンに付加する制御数字として、初期設定で[0]を記載し準備する。[3−1]
2.任意の一方の伝送路接続端子からトークンが来たら、トークンの添字に[0]を加え、[0]を[0]に書き換え、他の一方の伝送路端子からトークン信号を送出する。[2−1,3−1]
ノード36の制御数字の変遷について、時間経過に沿って番号を冠して述べる。
1.時刻T0において、自己送信データの送出を希望した。トークンに付加する制御数字として、[+1]を記載し準備する。[3−1]
この手続きは、一連の自己送信データ35_36Aと35_36Bの送出前に1回だけ行う。
2.トークンt1が左隣から来たので、t1に[+1]を加えt2とし、[+1]を[0]に書き換える。データ35_36Aを左隣に送出し、トークンt2を右隣に送出する。[3−1,2−2]
3.トークンt3が右隣から来たので、t3に[0]を加えt3とし、[0]を[0]に書き換える。トークンt3を左隣に送出する。[3−1,2−1]
4.トークンt3が左隣から来たので、t3に[0]を加えt3とし、[0]を[0]に書き換える。データ35_36Bを左隣に送出し、トークンt3を右隣に送出する。[3−1,2−2]
5.一連のパケットデータ35_36Bの送出後、制御数字を減少させるため、[0]を減少した数字[−1]に書き換え、次にトークンが来た場合に備える。この手続きは、一連の自己送信パケットデータ35_36Aと35_36Bの送出後に1回だけ行う。
6.トークンt3が右隣から来たので、t3に[−1]を加えt2とし、[−1]を[0]に書き換える。トークンt2を左隣に送出する。[3−1,2−1]
ノード37の制御数字の変遷について、時間経過に沿って述べる。
1.時刻T0において、自己送信データの送出を希望していない。トークンに付加する制御数字として、初期設定で[0]を記載し準備する。[3−1]
2.任意の一方の伝送路接続端子からトークンが来たら、トークンの添字に[0]を加え、[0]を[0]に書き換え、他の一方の伝送路端子からトークン信号を送出する。[2−1,3−1]
3.時刻T1において、自己送信データの送出を希望した。トークンに付加する制御数字として、[0]を増加させ[+1]を記載し準備する。[3−1]
この手続きは、一連の自己送信データ35_37の送出前に1回だけ行う。
4.トークンt3が左隣から来たので、t3に[+1]を加えt4とする。
輻輳状態を回避する値が“4”であるならば、
今までの説明と同様で、[+1]を[0]に書き換える。データ35_37を左隣に送出し、トークンt4を右隣に送出する。[3−1,2−2]
輻輳状態を回避する値が“3”であるならば、
右隣に送出するトークンをt3とする。従って、トークンに付加する制御数字は[+1]で変化させない。
制御数字が[0]でないため、左隣からトークンが来ても、左隣へデータ35_37を送出できない。[3−2]
5.輻輳状態を回避する値が“4”であるならば、
図8に記載している状態なので、データ35_37の送出後、制御数字を減少させるため、[0]を減少した数字[−1]に書き換え、次にトークンが来た場合に備える。
この手続きは、一連の自己送信データ送出後に1回だけ行う。
輻輳状態を回避する値が“3”であるならば、
図8に記載していない状態で、データ35_37を送出していないので、制御数字は[+1]を保持している。
6.トークンが右隣から来た。
輻輳状態を回避する値が“4”であるならば、
右隣から来たトークンはt4であり、t4に[−1]を加えt3とし、[−1]を[0]に書き換える。トークンt3を左隣に送出する[3−1,2−1]
輻輳状態を回避する値が“3”であるならば、
右隣から来たトークンはt3であり、t3に[+1]を加えるとt4になるので、トークンに付加する制御数字は[+1]で変化させない。従って、トークンt3を左隣に送出する。[3−2,2−1]
ノード38の制御数字の変遷について、時間経過に沿って述べる。
1.時刻T0において、自己送信データの送出を希望した。トークンに付加する制御数字として、[+1]を記載し準備する。[3−1]
この手続きは、一連の自己送信データ35_38Yの送出前に1回だけ行う。自己送信データ35_38Yと35_38Zが一連のデータであるならば、ノード36の制御数字の変遷と同様になる。しかし、35_38Yと35_38Zは一連のデータではなく別々のデータを別々のパケットにしたものであった。
2.トークンt2が左隣から来たので、t2に[+1]を加えt3とし、[+1]を[0]に書き換える。データ35_38Yを左隣に送出し、トークンt3を右隣に送出する。[3−1,2−2]
3.トークンt3が右隣から来たので、t3に[0]を加えt3とし、[0]を[0]に書き換える。データ35_38Yを左隣へ送出中なので、トークンt3を留保し、データ35_38Yを送出後、トークンt3を左隣に送出する。[2−1,3−1]
4.自己送信データ35_38Yの送出後、制御数字を減少させるため、[0]を減少した数字[−1]に書き換え、次にトークンが来た場合に備える。
5.時刻T1において、次の自己送信データ35_38Zの送信を希望した。トークンに付加する制御数字として、[−1]を増加させ、[0]と記載し準備する。[3−1]
この手続きは、一連の自己送信データ35_38Zの送出前に1回だけ行う。
6.輻輳状態を回避する値が“4”であるならば、
トークンt4が左隣から来たので、t4に[0]を加えt4とし、[0]を[0]に書き換える。新たなデータ35_38Zを左隣に送出し、トークンt4を右隣に送出する。[3−1,2−2]
輻輳状態を回避する値が“3”であるならば、
トークンt3が左隣から来たので、t3に[0]を加えt3とし、[0]を[0]に書き換える。新たなデータ35_38Zを左隣に送出し、トークンt4を右隣に送出する。[3−1,2−2]
輻輳状態を回避する値が“3”のとき、ノード37はデータ35_37を送信できなかった。しかし、ノード38では新たなデータ35_38Zを送信できる。この違いは、ノード38を通過するトークンが一巡する時間以内に新たなデータ送出希望であったため、前回データ35_38Yと今回データ35_38Zの区別を、ノード38内の処理でしているにも関わらず、トークンに付加する制御数字に変化を起こさせる機会が無かったからである。もし、トークンが一巡以上しているならば、輻輳状態を回避する値が“3”のとき、35_38Zも送信することができない。
7.トークンt4(またはt3)が右隣から来たので、t4(またはt3)に[0]を加えt4(またはt3)とし、[0]を[0]に書き換える。データ35_38Zを左隣へ送出中なので、トークンt4(またはt3)を留保し、データ35_38Zを送出後、左隣に送出する。[3−1,2−1]
8.一連の自己送信データ35_38Zの送出後、制御数字を減少させるため、[0]を減少した数字[−1]に書き換え、次にトークンが来た場合に備える。
この手続きは、一連の自己送信データ35_38Zの送出後に1回だけ行う。
以上の様に、輻輳状態を回避する[3−1][3−2]の機構は、各々のノードの手続き処理(プログラム)で実現できることを理解されたであろう。
■ MARS−IFの処理の実施形態
CPU部からMARS−IFを通じて送信する送信データの先頭に付けられたACM(Access Control Message)のビットによって、MARS−IFは処理をする。ACMは、複数のルーティング用ビットと複数の送信データ性質ビットに分けられる。図5、図6に記載した様に、先頭2ビットをルーティング用とし、次の4ビットを送信データ性質ビットとして、以後、説明する。説明の準備として、先に、図9、図10について述べる。
図9は、図7におけるノード36付近の接続を拡大したものである。図9のノード35、36、37において、左隣用端子をX、右隣用端子をYとした。従って、ノード35の右隣用端子Yは、ノード36の左隣用端子Xに伝送路25で接続する。ノード36の右隣用端子Yは、ノード37の左隣用端子Xに伝送路26で接続すべきところ、誤って、ノード37の右隣用端子Yに伝送路26で接続し、ノード37の左隣用端子Xを右隣への伝送路27に接続した。
図10は、図9のノードおよび終端器において、データの流れを時間経過で表現した説明図である。時間は、図10の上側から下側に向かって流れている。すなわち、時間軸は図10の左側に示した矢印で示される。時間軸にT2、T3の目盛りを記入している。トークンを横長の小さい長方形で示し、伝送路におけるトークンの移動を矢印で記載した。データを縦長の長方形で示し、伝送路におけるデータの移動を太い矢印で記載した。破線で囲われた60、35、36、37および50は、図9で示したノードと終端器の内部における伝送路端子XとY、トークンおよびデータの留保状況を各々示している。伝送路接続端子XとYについては、図10の35と36で、Xが左隣でありYが右隣である。しかし、37についてはYが左隣でありXが右隣となって、逆になっている。
図10の35の右側や中央および37の左側に”01”、36の左側に”10”、36の中央および37の中央に”11”と記載した数字は、ルーティングビットを示している。なお、破線枠内の中央に記載した”11”や”01”は、データ送信時に付けるルーティングビットで示し、右側または左側に記載した”1”や”10”は、データ受信時に付けられたルーティングビットを示すことで、理解し易い様にした。
◆ ルーティング用ビット処理の実施形態
図5のフォーマット51、52、53については、先頭が“11”“nn”“01”と異なる以外は、まったく同じである。51は、CPU部が自己MARS−IFへデータ送信時に記載するルーティングの状態である。52は、MARS−IF間、すなわち、図9で示すならば、伝送路24〜27に流れているデータである。53は、MARS−IFが自己CPU部への転送データ、すなわち、CPU部が受信するデータである。なお、ルーティングビットが2ビットなので、4種の状態が起こる。4種の状態に応じ、第1表を51のCPU部がMARS−IFに送信端子を指示するルーティングビットとし、第2表を53のMARS−IFがCPU部に受信端子を表示するルーティングビットとして掲げる。
図8で、ノード34は、自己送信データ35_34を右隣に送出し、ノード36、37、38は、自己送信データ35_36A、35_37、35_38Yなどを左隣に送出した。自己送信データを右隣に送信すべきか、または、左隣に送信すべきかを、すでに各ノードが知っているものとして扱った。もちろん、従来技術の様に、データ送出方向を事前に調査し、ルーティングテーブルを作成し、データ送出時にテーブルを参照することで、データ送出方向を決定することができる。本発明のルーティングについて、51、52、53のビット変遷の例を挙げて説明する。
図10の時刻T2で、終端器60がノード35に向かってトークンを送出し、ノード36と37は、ノード35に送信する希望を持ったとする。しかし、ノード36、37は、伝送路接続端子の状況を把握していないとする。
【表1】CPU部がMARS−IFに送信端子を指示するルーティングビット

Figure 2002035774
【表2】MARS−IFがCPU部に受信端子を表示するルーティングビット
Figure 2002035774
ノード36のCPU部は、時刻T2で、データ35_36Sを送信する準備をする。35_36Sの先頭2ビットは、“11”である。[表1]
備考:ノード36は、ノード35の接続方向を知らないため、“11”として全接続端子にデータを送信する。
暫くしてノード36のMARS−IFは、端子Xからトークンを受信した。
CPU部からの指示に従い、35_36Sを、XおよびY端子から送信する。[1−4,表1,2−2]
備考:CPU部36は、“11+35_36S”のデータをMARS−IF36に送り、MARS−IF36は、データ“11+35_36S”を“nn+35_36S”に変換し、伝送路25、26に送出する。従って、伝送路25、26に流れているデータは、CPU部36が作成した“11”が削除されている。[1−4]は、先行技術のノード機能である。MARS−IFの機能で、先頭2ビットの“11”は[2−2]に記載した“指定”に相当する。
ノード35とノード37は、データ35_36Sの受信を開始した。
MARS−IF35は、端子Yから受信したデータ35_36Sを自己宛と判断したので、CPU部35に“01+35_36S”を伝える。[表2]
ノード37は、時刻T2で、最初のデータ35_37Sの先頭2ビットを“11”として、送信する準備をしていた。[表1]
しかし、トークンではなくデータ35_36Sを受信したので、端子Xから伝送路27へ、転送データとして35_36Sを送出する。[1−3,2−3]
ノード36は、最初のデータ35_36Sの送信が完了したので、トークンを端子Yから送出する。[1−2,2−1]
ノード37は、端子Yからトークンを受信した。CPU部からの指示に従い、35_37Sを、XおよびY端子から送信する。[1−4,表1,2−2]
ノード36は、データ35_37Sの受信を開始した。自己宛データでないので、端子Xから伝送路25へ、転送データとして送出する。[1−3,2−3]
MARS−IF35は、端子Yから受信したデータ35_37Sを自己宛と判断したので、CPU部35に“01+35_37S”を伝える。[表2]
ノード37は、最初のデータ35_37Sの送信が完了したので、トークンを端子Xから送出する。[1−2,2−1]
CPU部35は、“01”付きデータ35_36S”の受信を完了した。返事をするデータとして、“01+36_35R”を作成した。
引き続き“01+35_37S”の受信を完了した。返事をするデータとして、“01+37_35R”を作成した。
備考:データ受信端子は、送信元ノードの接続方向を示していることになるので、受信ルーティングビット状態を、返信ルーティングビットとする。
MARS−IF35は、CPU部35から“01+36_35R”および“01+37_35R”を受け取り、端子Yに送出するデータであることを知った。端子Yからトークンが来るまで待機する。[表1,2−2]
備考:サブネットによるデータ多重化機構における最大回線容量として、図8の例では、ノード35は“4”であり、他のノードは“1”であると説明した。ここでは、データ36_35Rおよび37_35Rの異なる2パケットを連続して送信する予定であり、トークン制御データとして加算する数字を[+2]として待機したとする。[3−1]
ノード35は、トークンが端子Yからきたので、データ36_35Rおよび37_35Rを連続して送出する。[表1,2−2]
MARS−IF36は、自己宛データ36_35Rの受信を開始した。端子Xから受信したので、CPU部36に“10+36_35R”を伝える。[表2]
MARS−IF37は、自己宛データ37_35Rの受信を開始した。端子Yから受信したので、CPU部37に“01+37_35R”を伝える。[表2]
以上の様に、第1表と第2表の処理をすることで、ルーティングが施される。従って、ルーティングテーブルを作成し参照しなくとも、受信データを参照するだけで、返送ルーティングが確保できる。
ノード36と37のCPU部が、自己MARS−IFから受け取るルーティングビットは“10”“01”と異なっている。このことは、図9でノード37の伝送路接続において、右隣の伝送路と左隣の伝送路が逆に接続していたことに起因する。しかし、いづれにしても、データを送信したノードは、受信した端子側にあるので、伝送路を逆に接続しても、正しくルーティングがなされる。
◆ データ性質ビット処理の実施形態
〔発明の開示〕で、4種類のデータ性質、送出時のトークン利用状況、更に、ネットワークのトポロジーを調査することができると述べた。これらのデータ性質を、第3表にデータ性質ビットとして、例示し、まとめて掲げる。第3表のデータ性質ビットとして、4ビットを使用したが、“x”記載したビットは、“0”あるいは“1”と、自由に規定できる。なお、この“x”と同様に、図5や図6の“y”については、“0”あるいは“1”と、自由に規定できる。
〔発明の開示〕で、MARS−IFの処理は、図3のノード35、36、37、あるいは、図4のノード33の様な2端子バスノードであり、図3の1端子を有する端末ノード、終端器、分岐器のデータ処理について、明確に示されていないので、第3表の分類に沿って、データ受信についての処理を、まとめて記載する。
【表3】データ性質ビットとデータ性質の対応
Figure 2002035774
分岐器は、データ性質ビット“1100”の受信データを除き、データ到来の伝送路を除くすべての伝送路へ送出する。
“00xx”:ブロードキャストチャネル用データの受信
2端子バスノード:すべてのデータを受信し、他の伝送路へ送出する。
端末ノード:すべてのデータを受信し、送出しない。
終端器:送出しない。
“01xx”:宛先付ブロードキャストチャネル用データの受信
2端子バスノード:自己宛データを受信し、他の伝送路へすべて送出する。
端末ノード:自己宛データを受信し、他の伝送路へすべて送出しない。
終端器:すべて送出しない。
“10xx”:宛先を特定するデータの受信
2端子バスノード:自己宛データを受信し、
自己宛データでないならば、他の伝送路へ送出する。
端末ノード:自己宛データを受信し、他の伝送路へすべて送出しない。
終端器:すべて送出しない。
“1100”:トークンを利用したトポロジー調査用データの受信
2端子バスノード:すべて受信し、CPU部で送出判断をする。
端末ノード:すべて受信し、CPU部で送出判断をする。。
分岐器:あらかじめ決められている1つの伝送路へ送出する。
終端器:“1100”のデータ性質ビットを示すコードのみ、もしくは、
すべて受信データを、トークンの到来で送出する。
なお、トークンは、コードまたはデータ送出後に、送出される。
“1101”:トークンを利用する隣接ノードを宛先とするデータ、及び、
“111x”:トークンを無視する隣接ノードを宛先とするデータの受信
2端子バスノード:すべて受信し、他の伝送路へ送出しない。
端末ノード:すべて受信し、他の伝送路へ送出しない。
終端器:すべて送出しない。
以上が、データ性質ビットにより、受信したサブネットを構築する部材の処理である。データ性質ビット“1101”と“111x”のデータについて、最良の実施形態を述べる。
本発明のデータ多重化ネットワーク機構は、トークンによる調停機構を有するネットワークを先行技術として用いている。もし、トークンが消滅したならば、システムダウンになり、ネットワークとして機能しなくなる。通常、トークンの消滅は、ネットワーク構築部材や伝送路の一部の故障、あるいは、トークン信号伝達時に、ノイズによりトークン信号が変化した場合である。従って、トークンが消滅しても、大部分の構築部材は正常であり、時には、すべて正常である。よって、ネットワークの故障を調べるのに、トークンを必要としない通信形態をネットワークに有しているならば、故障原因を探るのために、故障しているネットワークを利用できる。なお、トークンが巡回している正常時に、データ性質ビット“111x”のデータを送出することもできるが、データ競合が発生することになり、ネットワークのシステムダウンになる。
以下、正常にトークンが巡回しているものとする。従って、データ性質ビット“111x”のデータを送信する故障個所調査用通信形態を除いて述べる。
データ性質ビットで分類した“1100”や“1101“は、隣接ノードを宛先とする。隣接ノードへの通信形態は、ポイントツーポイントチャネル用の基本形式であり、一般に良く知られているRS−232−C(CCITT勧告V2.4)などが挙げられるであろう。本発明のデータ多重化ネットワーク機構は、ポイントツーポイントチャネル用をブロードキャストチャネルに変える先行技術を使っているが、チャネル形態の基本は、ポイントツーポイントチャネルである。従って、ポイントツーポイントチャネルを利用する場合、必ずしも、ノードの宛先を必要としない。データ性質ビット処理の発明たる部分は、ポイントツーポイントチャネルを利用して、サブネットのトポロジーを調査する方法である。よって、データ性質ビット“1100”の処理に関する実施形態を詳述する。
前掲の第3表の分類に沿ってのまとめた“1100”の受信処理で、ノードに関して、データの送出はCPU部で送出判断をすると記載した。CPU部の送出判断基準を第4表に示す。なお、分岐器と終端器は、元々CPU部が必要ないため、第4表は適用されない。
サブネットが図1の場合において、データ性質ビット“1100”を使い、ノード32がトポロジー調査を希望した例を挙げ、時間経過に沿って説明する。
ノード32は、フレーム61の調査ノード番号を“32”とし、“yy”に適当な2進数を記入して、“011100yy/32”とし、MARS−IF32に送出する。[表4−1]
備考:ノード32の調査ノード番号を“32”とした。もし、ノード番号が未定であれば、“32”を“00”などの未使用ノード番号にしても構わない。接続調査を希望したノードを区別できれば充分である。
MARS−IF32は、ルーティング用ビットが“01”なので、ノード32の端子Yから“nn1100yy/32”を送出する。[表1]
備考:図1でノード32の端子Yに接続している伝送路は、ノード31に接続されても、分岐器70に接続されていても構わないが、ノード32の端子Yとノード31が接続されていたとする。
【表4】データ性質ビットが“1100”のとき、CPU部の処理
Figure 2002035774
MARS−IF31は、“nn1100yy/32”を受信し、CPU部31に“011100yy/32”を送出する。[表2]
備考:CPU部31がMARS−IF31から受け取るルーティングビットは、端子Xから受信したなら“10”であり、端子Yから受信したなら“01”である。端子Yから受信したとする。[表2]
CPU部31は、“011100yy/32”のデータを受信した。ルーティング用ビットをローテートさせ、“101100yy/32”とする。[表4−3]
CPU部31は、トポロジー調査の初期送信をしていないので、フレーム62の値として“101100yy/32/31”をMARS−IF31に送信データとして渡す。[表4−4]
備考:ビット列“100”を右ローテートさせると“010”になり、左ローテートさせると“001”になる。しかし、“01”または“10”である2ビットならば、右ローテートも左ローテートも同じ値になり、反転した2ビットと同じ結果となる。[表4−3]
MARS−IF31は、“nn1100yy/32/31”を、端子Xから終端器50に送信する。[表1]
終端器50は、“nn1100yy/32/31”を受信した。“nn1100yy”を送出する。
備考:前掲の第3表の分類に沿ってのまとめた“1100”受信で、端末器の送出は“1100”のデータ性質ビットを示すコード、もしくは、全受信データであるから、簡単なコードだけを送出した。
MARS−IF31は、“nn1100yy”を端子Xから受信し、“101100yy”をCPU部31に送出する。[表2]
備考:CPU部31の接続端子は、端子Yがノード32側であるとした。従って、終端器50からの受信は、端子Xからの受信となる。
CPU部31は、“101100yy”のデータを受け取った。コードだけの受信であるから、前回送信したデータ“101100yy/32/31”を、受信したとみなす。[表4−2]
CPU部31は、トポロジー調査の初期送信をしていないので、フレーム63の値として“011100yy/32/31/31”をMARS−IF31に送信データとして渡す。[表4−3,表4−4]
MARS−IF31は、“nn1100yy/32/31/31”を、端子Yからノード32に送信する。[表1]
MARS−IF32は、“nn1100yy/32/31/31”を端子Yから受信し、CPU部32に“011100yy/32/31/31”を送出する。[表2]
CPU部32は、“011100yy/32/31/31”のデータを受け取り、ルーティング用ビットをローテートさせ“101100yy/32/31/31”とする。[表4−2]
CPU部32は、トポロジー調査の初期送信を“011100yy/32”としていた。ACM部ついて合致判断をすると、先頭のルーティング用ビットが異なるので、データ“101100yy/32/31/31/32”を、フレーム63の値として送信する。[表4−4]
MARS−IF31は、“nn1100yy/32/31/31/32”を、端子Xから分岐器70に送信する。[表1]
分岐器70は、“nn1100yy/32/31/31/32”を受信した。
一般データであれば、分岐器が受信したデータを他のすべての端子から送信するが、データ性質ビットが“1100”なので、トークンの様に巡回転送され、ノード33に送出する。
備考:前掲の第3表の分類に沿ってのまとめた“1100”データの受信で、分岐器の処置として、あらかじめ決められている1つの伝送路へ送出する、と記載した。元々、分岐器はトークン信号の送出先をあらかじめ決めている。もちろん、“1100”データの受信端子に対応する送出端子を、トークン信号の送出先と異なっていても構わないが、同じとした。
ノード33は、“??1100yy/32/31/31/32”を分岐器70から受信し、送出データを“nn1100yy/32/31/31/32/33”として、端末ノード29に送出する。[表1,表4−4]
備考:図6の63や上記でルーティングビットを“??”として記載したが、実際には、“01”あるいは“10”である。
端末ノード29は、“??1100yy/32/31/31/32/33”をノード33から受信し、送出データを“nn1100yy/32/31/31/32/33/29”として、ノード33に送出する。[表1,表4−4]
以下、ノード33、分岐器70、ノード35、ノード34、端末器60、ノード34、ノード35、分岐器70で、同様な処理がなされる。CPU部32がMARS−IF32から受け取ったデータのルーティング用ビットを[表4−2]でローテートさせたフレーム63のデータは、“011100yy/32/31/31/32/33/29/33/35/34/34/35”となる。ノード32は、トポロジー調査の初期送信を“011100yy/32”としていた。ACM部ついて合致判断をすると、同一なので、受信データの分析によりサブネット接続状況を知る。なお、分析するデータはコードを除く。[表4−4]
よって、“32/31/31/32/33/29/33/35/34/34/35”のデータ列が、ノード32を中心としたサブネットの接続状況を表現している。このデータ列の分析方法を、簡単に例示する。
1)同一の番号が続いているならば、隣接は“終端器”である。
例:“31/31”、“34/34”が続いている。
従って、“31”と“34”は、“終端器”に接している。
2)接続データ列に、番号が一つしかなければ、“端末ノード”である。
例:“29”は一つしかないので、“端末ノード29”である。
3)終端器および端末ノードを中心にして、左右対象番号があれば直線接続。
例:“32/31(端末器)31/32”から、 ─ノード32─ノード31─終端器。
“33/端末ノード29/33”から、 ─ノード33─端末ノード29。
“35/34(端末)34/35”から、 ─ノード35─ノード34─終端器。
4)3)で得られた直線接続と、調査開始ノード、分岐器接続を、考慮すれば、調査開始ノードは、サブネットのトポロジーを得ることができる。
以上で、個別の請求項に基づく最良の形態説明を終え、請求項を総合した最良の形態を示して説明する。
図11は、図8や図10と同様に、時間経過で表現した機構説明図である。時間は図11の上側から下側に向かって流れており、時間軸としての図11の左側に示した矢印で示される。図8や図11と異なる点を挙げる。
終端器60を端末ノード29に変えた。ノード31、32、33および39を付け加えた。一枚の紙面に収める図11にするため、ノード35についてのみ、“宛先_送信元”を記載した。引用符号44のデータは、ノード31と33間で送受信される。データ31_33または33_31を表し、明確に示すため“X”を書き入れた。また、引用符号45のデータは、ノード37と32間で送受信されるデータ32_37を表し、データ32_37及び37_32を明確に示すため“/”を書き入れた。
図8のノード35において、左隣に送出したデータ35_36A、35_38Y、右隣に送出したデータ35_34、左隣に送出したデータ35_36B、35_37、35_38Zについて、“省略”と記載した。また、図10に記載したデータも“省略”と記載した。しかし、宛先が示されているので、データ性質ビットを“10xx(宛先を特定するデータ)”とすれば、第3表の分類に沿ってのまとめた受信処理から、“省略”ではなく“消滅”になり、図11では削除した。
図11で“X”が書き込まれているデータ44は、ノード33と31間のノード32を単純に通過する。また、“/”が書き込まれているデータ45は、ノード37と32間のノード36、35、34、33を単純に通過する。その他のデータは、ノード35と送受信をする。従って、宛先と送信元のノード以外は、“X”や“/”のデータと同様に、中間にあるノードを単純に通過する。
ノード35の送信データに注目すると、左側の34から到来したトークン信号をトリガーとして、データ34_35、33_35、69_35を送信し、右側の36から到来したトークン信号をトリガーとして、データ39_35、36_35、38_35を送信し、続いて、左側の34から到来したトークン信号をトリガーとして、データ34_35、33_35、69_35を送信した。データ33_35と69_35の送信時間間隔は、“/”のデータ45の有無により異なる。もちろん、データ33_35と69_35の送信時間間隔を最小にするならば、“/”のデータ45は、データ69_35送信後にノード35で転送される。しかし、データ33_35と69_35の送信時間間隔を最小にする条件として、FIFOメモリ43の容量は大きくなる。
FIFOメモリの容量を最小にするには、次の順で送出端子の優先権を持たせることが、最良の実施形態である。
1.転送データ:MARS−IFが伝送路端子から受取るデータ
2.送信データ:MARS−IFに従属しているCPU部から受取るデータ
3.トークン信号
トークン信号の送出は、最下位の優先権であるため、[2−1]に記載された様に、送出予定の伝送路端子が使用されていると、トークン送出が留保される。なお、ノード35は、トークンが1巡する間に、34_35、33_35、69_35、および、39_35、36_35、38_35の6個のパケットを送信する。この意味は、本発明の目的が図2での広域伝送路における多重化を実現することにあり、上位の広域伝送路14から受取ったデータを下位の広域伝送路11へすみやかに転送するためである。
もし、図11の端末ノード29と終端器50が、図4に記載したリング接続のノード29と同値であれば、ノード35を単純に通過させるデータ“/”が多くなる処置として、端末ノード29を2端子バスノードとし、ノード36または37で論理切断することで、ノード35を単純に通過させるデータ“/”を、非常に少なくし、サブネットの伝送路利用効率を高めることができる。
ノードをCPU部とMARS−IFに分割した。処理変化が大きい輻輳制御部分をCPU部のプログラムで実現させ、MARS−IFを小さなLSIとするならば、先行技術に記載されている回路の一部変更で実現できる。
よって、MARS−IFの機能を満足させるインターフェースLSIを製作するための指針となるブロック図を〔産業上の利用可能性〕で述べる。
産業上の利用可能性
図12は、CPU部に、主に輻輳制御を担当させ、MARS−IFをインターフェースLSI76にすることで、本発明を産業に利用できるようにしたものである。以下、図12について説明する。
CPU部は、上位広域伝送路14と下位広域伝送路11を通じて、ネットワークを構築し、また、インターフェースLSI76を通じてサブネットと接続する。CPU部と76の信号伝達線として、RT、ST、CTR、CTW、SD、RDの名称を与える。
RT,ST:RTは、制御データ付きトークンを76からCPU部に、STは制御データ付きトークンをCPU部から76に、伝達する信号線である。
CTR,CTW:CTRは76からCPU部に、CTWはCPU部から76に、制御信号を伝達する信号線である。
SD,RD:SDはサブネットに送出するデータをCPU部から76に、RDはサブネットから得るデータを76からCPU部に、伝達する信号線である。
インターフェースLSI76は、伝送路接続端子X78と伝送路接続端子Y79を持っている。76の内部ブロックは、X側の伝送路からの受信信号をトークン信号とデータ信号に分離する80、Y側の伝送路からの受信信号をトークンとデータに分離する81、X側の伝送路へ送信信号を与えるパラレル/シリアル変換器82、Y側の伝送路へ送信信号を与えるパラレル/シリアル変換器83、受信トークンを一時保管するバッファ84、受信データを記憶するFIFOメモリ85、84と85に記憶した信号を制御するコントローラ86、CPU部が送出した制御データ付きトークンを一時保管するバッファ87、CPU部が送出したデータを一時保管するバッファ88、各ブロック間の信号伝達を制御するコントローラ89、および、バッファ84内の制御データ付きトークンをCPU部への送出するゲート90、FIFO85内のデータをCPU部へ送出するゲート91、FIFO85内の転送データをX側へ送出するゲート92、Y側へ送出するゲート93、バッファ84内の制御データが付いていないトークンを直接X側へ送出するゲート94、直接Y側へ送出するゲート95、バッファ88内の送信データをX側へ送出するゲート96、Y側へ送出するゲート97、バッファ87内の制御データ付きトークンをX側へ送出するゲート98、Y側へ送出するゲート99、で構成されている。なお、ゲート90〜99の制御線は、89に接続されているが、煩雑な図になるのを避けるため省略した。
図12の構成において、終端器をX側とするには、80の“Data”出力を図6のコード以外のデータならば停止させ、80がトークン信号の到来を89に知らせることで、94のゲートを開く制御を行う。もし、図6のコードを80が受信したことを89に知らせたならば、85にデータが記憶されるが、先頭のコードのみを92で通過させることで対応できる。もちろん、85のデータをすべて92から送出しても良い。なお、サブネットに、只一つのトークン信号しか存在しないので、終端器側でない79からトークンが到来したとき、受送信制御をしても、データやトークンが論理切断されていることになる。なぜならば、図11で、伝送路端子XとYの両方から同時にデータを受取ることはないことは、明白である。
図12の構成において、終端器をY側とするには、81の“Data”出力を図6のコード以外のデータならば停止させ、81がトークン信号を89に知らせることで、95のゲートを開く制御を行う。もし、図6のコードを81が受信したことを89に知らせたならば、85にデータが記憶され、記憶データすべて、あるいは、データ先頭のコードのみを、93で通過させることで対応できる。
図12の構成において、ゲート90、98、99を開く制御をせず、コントローラ89が〔先行技術の概略〕で示した[1−1]〜[1−5]の制御をすれば、“先行技術で示されたノード”が実現できる。なお、FIFO85は、先入れ先出しメモリで有るが故に、先行技術で示されたノードにおいて、単純なバッファの役目をする。
図12の構成において、ゲート90、98、99を開く制御をせず、コントローラ89が〔発明の開示〕で示した[2−1]〜[2−3]の制御をすれば、2端子バスノードにおけるMARS−IF機能が実現できる。なお、端末ノードに使われるMARS−IF機能を実現させるには、80または81において、終端器としての機能を優先させれば良い。
図12の構成において、ゲート94を開く制御をせず、制御データ付トークンを、ゲート90を通過させてCPU部に送り、ゲート98、99を開く制御を89で行うことで、CPU部が〔発明の開示〕で示した[3−1]〜[3−2]の制御をすれば、輻輳状態を回避する制御データの処理をするノード機能が実現できる。
ルーティングビットの処理の内、受信端子を受信データに付加するには、データ受信時に80または81がデータの先頭に付加すれば良い。なお、受信データは、FIFO85に送られる。
ルーティングビットの処理の内、CPU部から送られたデータの先頭2ビットで、送出端子を選択しデータを変更する処置については、コントローラ89が送信データバッファ88を調べ、ゲート96または97を開くことで送出端子を選択できる。データの変更処理は、パラレル/シリアル変換器82および83でシリアルデータにする際に、ルーティングビットを消去すれば良い。
データ性質ビットによる受信処理は、第3表の説明を、ゲート91、92および93に適用させれば良い。
以上の様に、図12の各ゲートを制御することで、MARS−IFがインターフェースLSIで実現できる。
本発明の主目的は、多重化装置であるスター型のホストコンピュータを、サブネットで置き換えることにあった。しかし、産業上の利用として、サブネットをLAN(Local Aria Network)として利用しても、何ら差し障りも生じない。なぜならば、階層構造の図2で、最上層の広域伝送路14を接続するホストコンピュータに相当する機材は、現実社会において存在しない。また、逆に、最下層の広域伝送路には、パーソナルコンピュータや産業機械のセンサーなどが接続されている。しかし、信号伝達速度は光速を越えることができないので、サブネットの大きさに制限がある。
最後に、サブネットを構成するノード間の距離と伝送路データ転送速度についての考察を述べる。
本発明は、〔背景技術〕の文頭で示したデータ多重の一つであるQAMの利用でないので、1bps/baudの変調として考察する。
図11で、ノード37がデータ32_37の送信を開始し、
同時に、トークンを隣接ノード38に送り出し、
ノード38がデータ35_38の送信を開始した場合、
ノード37がデータ35_38の受信を開始するまでに、
信号は 37→38→37と伝送路を往復する。
1パケットが50バイト(50×8bit)で100Mbpsの伝送速度ならば、
1パケットが伝送路を占有する帯域長は、
帯域長=50×8×光速/100M=1200m  である。
従って、ノード間距離=帯域長/2=600m  であるならば、
ノード37のFIFOに、データ35_38を蓄えることなく、
データ35_38がノード36に転送される。
以上の計算から、
100Mbpsの伝送速度で、ノード間距離600mの場合、
1パケットが50バイトより多ければ、
サブネットの伝送路利用効率は、最大100%まで高めることが可能である。
しかし、1パケットが50バイトより少なければ、
サブネットの伝送路利用効率に限界が生じる。
もちろん、ノード間距離を短くしたり、低い伝送速度でサブネットを利用するならば、1パケットのデータ長を50バイトより少なくしても、伝送路利用効率を、最大100%まで高めることが可能である。
なお、図8、図10、図11において、1パケットのデータ長を同じにして記載したが、図6でのフレームフォーマット61、62、63の様に、データ長が異なる多種類のパケットを、本発明のサブネット伝送路で通信しても、上記の伝送路利用効率に影響するだけであることを、述べておく。
【図面の簡単な説明】
図1は、先行技術のサブネットである。
図2は、本発明が適用される階層構造の多重通信ネットワークの例である。
図3は、図2の20を拡大した広域伝送路付近の接続実施例である。
図4は、リング型伝送路をバス型伝送路にする機構図である。
図5は、ルーティング調査用フレーム・フォーマットである。
図6は、サブネット接続調査用フレーム・フォーマットである。
図7は、サブネットと広域伝送路の接続実施例である。
図8は、図7でのデータの流れを時間経過で表現した機構説明図である。
図9は、図7の接続実施例の拡大図である。
図10は、図9でのルーティング機構を時間経過で表現した図である。
図11は、データの流れを時間経過で表現した総合説明図である。
図12は、MARS−IFをLSIで実現した場合のブロックである。
符号の説明
10、20:本発明の実施形態であるサブネット
11〜14:広域伝送路
15〜19、21〜28:サブネット内の伝送路
29:データおよびトークンを論理で非接続にしたノード
31〜39:ノード
41:トークン
42〜46:送受信データまたは転送中データ
43:一時記憶ができるFIFOメモリに蓄えられたデータ
50、60、70:特定番号不要な終端器、または、特定番号不要な分岐器
51〜53:ルーティング調査用フレーム・フォーマット
61〜63:サブネット接続調査用フレーム・フォーマット
76〜99:MARS−IFのブロック回路Technical field
The present invention does not use a multiplexing device as a method for realizing multiplexed transmission of data, and a large number of nodes constituting a subnet satisfy a predetermined condition processing for data transmission, transfer and reception, thereby achieving wide area transmission. The present invention relates to a mechanism for realizing data multiplexing in a transmission path.
Background art
Data multiplexing includes a method of using a carrier such as phase shift called QAM (quadrature amplitude modulation), and a time division multiplexing method of storing data in a time slot called TDM (time division multiplexer). The latter TDM is developed as an ATM (Asynchronous Transfer Mode) and is asynchronous in a method of storing data in a time slot. However, as a condition for using time slots for time division multiplexing, it is necessary to keep the packet length constant. If the method does not use a time slot, there is no limit on the packet length. The conventional time-division multiplexing method that does not use time slots is constructed as a star network, connected in a star topology centering on one host computer, and transmitting data sent from many terminal computers to the host computer. Multiplexing was realized internally.
The network structure is roughly divided into a point-to-point channel and a broadcast channel. Point-to-point channels are classified into star, ring, and tree types, and broadcast channels are classified as bus types. Methods that combine the point-to-point channel and the broadcast channel are IEEE standard 802.5 Token Ring and PCT / JP99 / 04284 (network with arbitration mechanism by token).
The IEEE standard 802.4 token bus circulates tokens using a logical ring on a bus-type broadcast channel. Conversely, in a conventional ring-type point-to-point channel, since a logical bus is not realized, the ring-type node computer has a poor measure against failure.
Communication networks have congestion problems that degrade performance. As a method of controlling congestion between multiplexing apparatuses, there are a method using a large number of permits circulating in a subnet, a method for generating a choke packet, a method using flow control, and the like. In any case, control data must be transmitted between all multiplexing devices and processed by the control data.
The prior art on which the present invention is based is PCT / JP99 / 04284 (network having an arbitration mechanism using tokens) described above. However, at the time of the international filing of the present invention, it has not been published and the period for claiming the priority has passed, so that the prior art will be briefly described.
Although the terms “node”, “branch device” and “terminal device” are used in the above-mentioned specification, they are referred to as “node”, “branch device” and “terminator” in this specification.
Further, the “node” will be schematically described by dividing it into a “bus node” having two terminals and a “terminal node” having one terminal. In this specification, the configuration of a “node” is divided into a CPU unit and a MARS-IF (Message Access and Repeat Server interface). The concept of MARS is described in detail in International Publication No. WO 96/31968 (PCT / JP95 / 00653, a network system for computers having a transfer identification and arbitration mechanism). In brief, the concept of MARS is that a message such as a destination header is transmitted to a server called an IMP (Interface Message Processor), a data exchange, a relay system, a hub node, or the like that constructs a network. The operation can be prompted by specifying the transfer destination of the data, and the computer need only give the operation instruction in the header of the data string.
Overview of prior art
FIG. 1 is a network obtained by partially changing FIG. 1 of PCT / JP99 / 04284.
The "node", "branch device", and "termination device" are connected by a point-to-point channel. The data flow realizes a broadcast channel bus type. Therefore, data transmitted from an arbitrary node is transferred by a "bus node" having two terminals, is transferred by a "branch device" to all of a plurality of transmission paths, and is "terminator" or "terminal node having one terminal.""Will disappear. The only member capable of transmitting transmission data is the node computer, and the "branch unit" merely transfers the received data.
Because of the point-to-point channel connection, if data can be transmitted between adjacent members at any time, if the transmission path is full-duplex communication, there is no data contention on the transmission path. Causes data race. In order to avoid data conflict, in the prior art, transmission of transmission data is controlled using a token. The token passes through the “bus node”, is transmitted to a predetermined transmission path by the “branch device”, and is returned after being returned by the “terminator” or “terminal node”. Thus, the token will continue to travel forever.
The "bus node" or "terminal node" from which the token has arrived obtains the transmission right of the transmission data. Cycle the token after sending the transmission data.
The functions are summarized as follows for each member.
Functions of "bus node" (code numbers 31, 32, 33, 34, 35):
When the token arrives, transmission data can be sent.
Received data is received by the node computer and sent out as transfer data.
Send the received token to another transmission path.
Functions of “terminal node” (code number 29):
When the token arrives, transmission data can be sent.
The received data is received by the node computer.
Return the receiving token.
The functions of the "branch device" (reference numeral 70):
Sends received data to all other transmission paths.
Send the received token to a predetermined transmission path.
Functions of “Terminal” (reference numerals 50 and 60):
Delete received data.
Return the receiving token.
The above is the outline of the prior art. In addition, since it discloses that a broadcast channel can be realized in a point-to-point network, it emphasizes that it is not necessary to number all members. However, it is advisable to number the node members in order to use the network effectively. In FIG. 1, numerals 31 to 35 and 29 indicate the numbers in the frames, and numerals 50, 60, and 70 are indicated by using lead lines because there is no need to add the numbers.
Finally, in order to clarify the difference from the prior art in disclosing the present invention, the functions of the conventional nodes are extracted from the prior art [disclosure of the invention] and described.
The number at the beginning of the text will be used in the following description.
◆ Function of preceding node
1-1. It has two transmission line connection terminals for cutting and inserting the transmission line.
1-2. If a token signal is received from any one of the transmission path connection terminals, the token signal is transmitted from the other transmission path connection terminal immediately if there is no transmission data, immediately after the transmission data is transmitted if there is transmission data.
1-3. When a data signal is received from one transmission path connection terminal, it is transmitted from the other transmission path connection terminal.
1-4. The transmission of its own transmission data is started when the token signal is received, and is transmitted from two transmission path connection terminals.
1-5. Except during transmission of a data signal or a token signal, signals from two transmission path connection terminals can be received.
Disclosure of the invention
The present invention provides a method for implementing multiplexed data transmission, in which a large number of nodes constituting a subnet satisfy conditional processing for data transmission, transfer, and reception instead of one multiplexer. And a mechanism for realizing data multiplexing in a wide area transmission path. Further, a header message of transmission / reception data is processed by a MARS-IF (Message Access and Repeat Server interface), so that the range of application is further expanded.
The present invention is disclosed in the following order.
First, the multiplexing to which the present invention is applied will be briefly described, the implementation in a subnet will be described, and the invention will be disclosed regarding the network topology.
Next, the invention will be disclosed with respect to the function of the “node”.
Lastly, the invention will be disclosed with respect to the processing of the MARS-IF for reducing the load on the CPU by dividing the configuration of the "node" into the CPU and the MARS-IF.
■ Network topology
FIG. 2 shows a hierarchical network. If 10 or 20 is viewed as a computer or an IMP (Interface Message Processor), it becomes a network in which the star type is connected in a tree structure. In addition, because of the hierarchical structure, as shown on the left side of FIG.
Looking mainly at 20, the number of transmission paths connected to the lower layer is 11, which is four. The number of transmission lines connected to the further upper layer is 14, one. Therefore, 20 means that four 10 Mbps communication data are multiplexed to 100 Mbps communication data. The present invention provides 20 as a subnet instead of a single host computer or IMP.
Since 20 is a subnet, the nodes are internally connected to a subnet transmission line and have a function of connecting the lower layer transmission line 11 and the wide area transmission line 14.
The above is the multiplexed hierarchical structure network to which the present invention is applied. Hereinafter, the subnet will be disclosed in detail.
The subnet 20 is described as a bus type in FIG. 2 since the prior art is a bus type. However, in the present invention, the connection shape of the nodes may be a ring shape. The first aspect of the present invention provides a method of substantially forming a bus even if the members constituting the subnet are arranged in a ring shape.
In the conventional token bus, although the topology is a bus type, tokens are circulated using a logical ring. Conversely, the present invention provides a method in which the topology is a ring type, and the token is formed in a logical ring different from the actual connection, so that the token is made equivalent to the bus type of the prior art, and the bus type is logically used. It is.
■ “Node” function
Prior art nodes have been described in [Prior Art Summary]. The functions performed by the node according to the present invention will be described with numbers following [Overview of Prior Art].
◆ Node function in subnet
2-1. As soon as the token signal is received from one of the transmission path connection terminals, the token signal is transmitted from the other transmission path terminal.
However, if the data is being transmitted from the token signal transmission scheduled terminal, the token is reserved until the data transmission is completed, and the token signal is transmitted after the data transmission.
2-2. Unless otherwise specified, the transmission of its own transmission data is from the transmission path connection terminal that has received the token signal, and immediately after the token signal is received.
2-3. When data is received from any one transmission path connection terminal, the data is stored in its own FIFO memory (first in, first out memory), and the data stored in the FIFO memory is transmitted from the other transmission path terminal.
However, if the self transmission data is being transmitted from the data transmission scheduled terminal of the FIFO memory, the data transmission of the memory is started after the completion of the data transmission. If the data is divided into a plurality of packets, it is assumed that one packet has been transmitted.
◆ Data processing node function to avoid congestion by flow control
3-1. A number is added as control data to the token signals described in 2-1 and 2-2 above, and the number is increased only once before transmitting a series of self-transmission data, and is decreased only once after transmitting a series of self-transmission data. .
3-2. In 2-2, the following proviso is added.
However, if the number of the control data added to the token signal is equal to or greater than a predetermined value, the control unit does not transmit its own transmission data.
The subnet of the present invention differs from the conventional and prior arts in how tokens are captured. The token of the present invention serves as a trigger for obtaining the transmission right of transmission data, and immediately sends a token signal to the next node. Therefore, there is no need to hold a token signal during transmission of transmission data as in the prior art, and it is not the concept of transmission data with a token as used in the prior art. The necessary condition for making the token signal a simple trigger signal is to transmit the transmission data to the incoming terminal of the token signal and transmit the token signal to the other terminal. By using the token as a trigger for obtaining the transmission data transmission right, it is possible to transmit a signal at the same time, and the transmission path efficiency is improved.
Since it is not necessary to manage tokens by numbers in the prior art, a simple signal sequence is sufficient for the token. The control data numbered token of the present invention has the same signal form as the numbered token like the prior art token, but the meaning of the attached number is a number that avoids the congestion state by flow control, and the identification of the node. Not for numbers.
■ MARS-IF processing
The “node” includes a CPU and a MARS-IF. In order to reduce the load on the CPU unit, the MARS-IF performs various types of processing regarding data transfer.
Basic data for prompting various types of processing is added to the head of transmission data transmitted from the CPU unit through the MARS-IF. The basic data that prompts the process attached to the head of the transmission data is named ACM (Access Control Message), and will be described below.
The ACM is divided into a plurality of routing bits and a plurality of transmission data property bits.
◆ The routing bit is for selecting the transmission path to which the receiving node is connected. The CPU that transmits the transmission data uses a routing bit designating a transmission terminal. The MARS-IF selects a transmission terminal in accordance with the routing bit and transmits the transmission data, but the routing bit of the transmission data is erased by the MARS-IF to be transmitted. The MARS-IF that has received the data sets a routing bit in accordance with the receiving terminal and transfers the bit to the CPU. The CPU unit that has received the data can know the transmission path to which the transmission source node is connected by checking the ACM at the head of the data. By using the routing bits by the CPU unit, the transmission line use efficiency of the subnet can be improved.
◆ The transmission data property bit is for determining whether or not to urge a large number of nodes constituting the subnet to receive. MARS-IF performs four types of processing according to data property bits. For four types, the processing of the MARS-IF that received the data is listed.
* Data for broadcast channel:
The data is transferred to its own CPU unit, which receives it.
The data is also transferred to an adjacent node so that other CPU units can receive the data.
* Data for broadcast channel with destination:
It is determined whether to transfer data to its own CPU unit.
If the destination described in the data matches the own node number,
The data is transferred to its own CPU unit, which receives it.
If the destination described in the data does not match the own node number,
Does not transfer data to its own CPU.
The data is also transferred to an adjacent node so that the other nodes can judge the reception.
* Data specifying the destination:
It is determined whether to transfer data to its own CPU unit.
If the destination described in the data matches the own node number,
The data is transferred to its own CPU unit, which receives it.
It is not transferred to the adjacent node.
If the destination described in the data does not match the own node number,
It does not transfer data to its own CPU, but transfers it to an adjacent node.
* Data addressed to an adjacent node:
The data is transferred to its own CPU unit, which receives it.
It is not transferred to the adjacent node.
The above four types will be described in association with the related art.
"Broadcast channel data" is the same as the conventional bus type, and data is distributed to nodes connected to all transmission paths.
“Destination broadcast channel data” corresponds to broadcast by group in a conventional network.
“Data specifying a destination” is a usage method that is frequently used in a general network. However, in the conventional bus-type network, since the transmission path is directly branched, it cannot be transferred to an adjacent node, and the transmission path is not highly efficient. In the prior art, the transmission path is not directly branched, but is selected by the CPU using "broadcast channel data with destination".
“Data destined for an adjacent node” has the same processing of the MARS-IF that has received the data, but is further divided into two according to the processing of the MARS-IF that sends out the transmission data. One starts sending when a token arrives, and the other immediately sends when transmission data is received from the CPU unit irrespective of the token arrival. The former is a network-specific data transmission of the prior art, and it is possible to investigate the topology of the network. The latter is data transmission that does not require a token, and thus corresponds to conventional point-to-point data transmission and reception.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, it will be described that the best mode for carrying out the present invention is to divide a node and a MARS-IF into members constituting a node.
Next, the best mode based on the individual claims will be described.
Finally, the best mode in which the claims are integrated will be described.
2 has been described as a subnet for implementing the present invention. FIG. 3 shows an example in which the vicinity of the wide area transmission line 14 is enlarged.
In the enlarged view of FIG. 3, there are nodes 35, 36, and 37. The wide area transmission line 14 and the lower layer transmission line 11 are at the node 35, the lower layer transmission line 12 is at the node 36, and the lower layer transmission line 13 is at the node 37. The subnet transmission line 25 connects the nodes 35 and 36, and the subnet transmission line 26 connects the nodes 36 and 37. In FIG. 2, the lower-layer transmission line is described as the representative code 11, but in FIG. The subnet transmission lines 24 and 27 are connected to other nodes and terminators. The node 35 includes a CPU 35 and a MARS-IF 35, and the node 36 includes a CPU 36 and a MARS-IF 36. Similarly, the configuration of the node 37 includes a CPU 37 and a MARS-IF 37. The detailed operation circuit of the MARS-IF will be described in [Industrial Applicability].
In FIG. 2, it has been described that 10 Mbps data of the lower layer transmission line 11 is multiplexed by 20 and sent to the wide area transmission line 14. 3, the 10 Mbps data of the lower-layer transmission lines 12 and 13 is received by the CPU units 36 and 37, passes through the MARS-IFs 36 and 37, is transmitted by the transmission lines 25 and 26, and is transmitted by the MARS-IFs. The data is multiplexed as a result of being transmitted from the IF 35 to the CPU unit 36 and transmitted as 100 Mbps data over the wide area transmission path 14. The wide area transmission line 14 and the subnet transmission lines 24, 25, 26, and 27 have a transmission speed of 100 Mbps, and the lower layer transmission lines 11, 12, and 13 have a transmission speed of 10 Mbps.
In FIG. 3, the MARS-IF is only daisy-chain connected in terms of the subnet transmission path. CPU units capable of transmitting and receiving data are cascaded to each MARS-IF. Conversely, from the viewpoint of the CPU unit, the only operation is to pass or receive the data of the wide area transmission line or the lower layer transmission line to the MARS-IF which is cascade-connected. Therefore, dividing a node into a CPU and a MARS-IF and performing data processing will be the best mode for carrying out the invention.
In the following description, when it is not necessary to clearly separate the functions of the CPU unit and MARS-IF, it is described as “node”, and when it is necessary to divide the functions, it is described as “CPU unit” or “MARS-IF”. Describe.
The best mode based on the individual claims will be described along with [Disclosure of the Invention].
■ Embodiment of network topology
FIG. 4 is a diagram illustrating a mechanism in which a ring-type transmission line is changed to a bus-type transmission line.
In FIG. 4, nodes 31, 32, 33, 34, 35, and 29 are connected by transmission lines 16, 17, 18, 19, 21, and 22, respectively, and the nodes are connected by rings. Further, referring to FIG. 4 in detail, the node 29 logically disconnects the transmission path. It can be seen that the disconnection in this logic is disconnected because the contents of the node 29 are separated into the terminator 50 and the terminal node 29. The nodes 31 to 35 have the same logical connection and are not disconnected by logic. The nodes 31 to 35 have the same mechanism as that of FIG. 1 showing the prior art, and have a two-terminal bus node as described as the node 33 as a representative. As for the node 29, the terminal node 29 and the terminator 50 in FIG. Therefore, the ring transmission line of FIG. 4 is represented by a straight line such as “terminator” ─ “node 31” ─ “node 32” ─ “node 33” ─ “node 34” ─ “node 35” ─ “terminal node 29” It has the same value as the connected bus type.
The terminator 50 has the same structure as that already shown in the prior art. However, the terminal node 29 is not disclosed in the prior art and will be described in detail.
A “terminal node” having one terminal has the following mechanism.
* It has one transmission line connection terminal to connect to the end of the transmission line.
* If all token signals are received from the transmission line connection terminal,
If there is no transmission data, immediately after sending the transmission data if there is transmission data,
Returns the token signal.
* If a data signal is received from the transmission path connection terminal,
If it is data addressed to itself, it will be received data,
If it is not self-addressed data, discard it.
The above mechanism results in a terminal node that has the characteristics of both a prior art terminator and a node. The terminal node is desirably assigned a node number in order to determine whether or not the data is addressed to itself. However, the terminators need not be numbered. In order to clarify the necessity and unnecessaryness of the numbers, in the description of the node 29 in FIG. 4, the configuration is shown by the terminal node 29 and the terminator in the broken line frame, and 50 draws a leader line from the terminator.
In FIG. 1, if the terminal node 29 and the terminator 50 are removed and connected at the new node 29, a ring is formed by 33, 29, 31, 32 and the branch unit 70, and a daisy chain connection is established from the branch unit 70. 35 and 34 and the terminator 60 are connected. The “e” node connection topology can be a “ε” connection or a “C” connection topology depending on where it is cut off by logic. That is, in general, even if the members constituting the subnet of the present invention are arranged in a ring shape, the method of substantially forming a bus type is, when constructing an actual network, after constructing to freely connect nodes, In operation, it indicates that a bus can be made by logical disconnection. This not only provides a new method for dealing with node failures, but may also be a method for dealing with transmission line congestion in subnets. If the disconnection logic is arranged inside the MARS-IF, it does not affect the CPU section.
■ Embodiment of the "node" function
First, in the following description, [2-3] and the like described at the end of the sentence are described in [Summary of Prior Art] and [Disclosure of the Invention], respectively, in which the functions of the nodes are individually described. It is clear that this is the number at the beginning of the item and indicates the related item.
FIG. 7 shows an embodiment of connection between a subnet and a wide area transmission line. Nodes 34, 35, 36, 37, 38 are connected point-to-point between terminators 60 and 50. [1-1] A subnet is formed by the transmission lines 23, 24, 25, 26, 27, 28, the nodes 34 to 38, and the terminators 60, 50, and the wide area transmission line 14 is laid from the node 35. In addition, a lower layer transmission line is connected to each node as shown in FIG.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a mechanism in which the flow of data is expressed with the passage of time at the nodes and the terminations in FIG. Time flows from the upper side to the lower side in FIG. That is, the time axis is indicated by the arrow shown on the left side of FIG. The scales of T0 and T1 are written on the time axis. Reference numerals 60, 34, 35, 36, 37, 38, and 50 surrounded by broken lines show the reservation status of tokens and data inside the nodes and terminators shown in FIG. 7, respectively. The token is shown as a horizontally long small rectangle, and the reference number of the token is 41. The data is shown as a vertical rectangle and the reference numbers are 42 and 43. 35_36A, 35_34, and the like written in a rectangle indicating data indicate “destination_transmission source” and distinguish data. Regarding the data of the nodes 34 to 38 surrounded by the broken line, the data on the left side in the broken line, for example, 35_38Y in 38, 35_37 in 37, 35_36A in 36, etc. are data transmitted from the transmission line terminal on the left side. . Data on the right side in the broken line, for example, 35_34 in 34 is data transmitted from the transmission line terminal on the right side. The data in the center of the broken line, for example, 35_38Y in 37, 35_38Y in 36, 35_34 in 35, etc. are data temporarily stored in the FIFO memory.
As described above, the preparation for describing the node function for realizing the data multiplexing in the wide area transmission path 14 of the present invention is completed.
Further, in FIG. 8, t0, t1, t2, t3, and t4 written between the adjacent tokens 41 denote the numbers of the control data added to the tokens flowing on the transmission path constituting the subnet. It was done. The flow control data processing function for avoiding the congestion state according to the present invention by combining with [+1], [0], and [-1] in the nodes 34, 36, 37, and 38 Ready to explain.
In FIG. 8, it will be described that if the nodes 35 to 38 satisfy the functions of [2-1] to [2-3], the data multiplexed on the wide-area transmission path 14 is obtained.
◆ Embodiment of node function in subnet
In FIG. 8, at time T0, the nodes 34, 36 and 38 have a desire to transmit data 35_34, 35_36A and 35_36B, 35_38Y to the node 35 having the connection terminal of the wide area transmission line 14, and further, at time T1, It is assumed that 37 and 38 have a desire to transmit data 35_37, 35_38Z to the node 35 having the wide area transmission line connection terminal. The details will be described below with the passage of time.
At time T0, if the token is in the terminator 60, the token is sent to the node 34 through the transmission path 23.
Node 34 receives the token from the left neighbor. Since the data to be sent is 35_34, data cannot be sent to the right. [2-2]
The token is sent to the node 35 on the right. [2-1]
The node 35 receives the token coming from the left side. Since there is no data to send, the token is sent to the node 36 on the right. [2-1]
Node 36 receives the token from the left neighbor. Since the data to be sent is 35_36A, the data 35_36A is sent to the left. [2-2]
Further, the token is transmitted to the node 37 on the right side. [2-1]
Note: Data transmission to the left and token transmission to the right are performed at the same time.
The node 37 receives the token from the left neighbor. Since there is no data to send, the token is sent to the node 38 on the right. [2-1]
At the same time, the node 35 starts receiving data 35_36A from the right side. The received data is stored in the FIFO memory and sent to the node 34 on the left. [2-3]
Node 38 receives the token from the left neighbor. Since the data to be transmitted is 35_38Y, the data 35_38Y is transmitted to the left. [2-2]
At the same time, the token is sent to the terminator 50 on the right. [2-1]
The terminator 50 receives the token from the left neighbor and sends the token to the left neighbor.
At the same time, the node 37 starts receiving data 35_38Y from the right side. The received data is stored in the FIFO memory and sent to the node 36 on the left. [2-3]
Node 38 receives the token from the right neighbor. However, since the data 35_38Y is being transmitted to the left side, the transmission token to the left side is reserved. [2-1]
At the same time, the node 36 starts receiving data 35_38Y from the right side. The received data is stored in a FIFO memory. [2-3]
Note: The self-transmission data 35_36A is being transmitted to the left side, and the data 35_38Y from the right side is also received at the same time.
After a while, the node 36 completes the transmission of the data 35_36A sent to the left. The transmission of the transfer data 35_38Y stored in the FIFO memory is started. [2-3]
Remark: The FIFO memory has a capacity enough to store all the transfer data 35_38Y. This is because there is a time at which 35_38Y is transmitted from the left while 35_38Y is received from the right.
After receiving all the data of 35_36A from the right side, the node 35 starts receiving the transfer data of 35_38Y from the right side, stores it in the FIFO memory, and sends it to the node 34 on the left side. [2-3]
Since the data is addressed to itself, it can be transmitted to the wide area transmission path 14.
Note: The capacity of the FIFO memory of the node 35 may be very small. This is because while receiving 35_36A and 35_38Y from the right side, it is transferred from the left side almost at the same time while receiving. Also, if it is determined that 35_36A or 35_38Y is data addressed to itself, it can be transmitted to the wide area transmission line 14 in FIG.
After the completion of the transmission of the transmission data 35_38Y to the left side, the node 38 holding the token transmits the token to the left side. [2-1]
After receiving all the data of 35_38Y from the right side, the node 37 receives the token from the right side. After transferring all the data of 35_38Y to the node 36 on the left, the token is transmitted to the node 36 on the left. [2-1, 2-3]
After receiving all the data of 35_38Y from the right side, the node 36 receives the token from the right side. After transferring all the data of 35_38Y to the node 36 on the left, the token is transmitted to the node 36 on the left. [2-1, 2-3]
After receiving all the data of 35_38Y from the right side, the node 35 receives the token from the right side. After transferring all the data of 35_38Y to the node 34 on the left, the token is sent to the node 34 on the left. [2-1, 2-3]
Since the data is addressed to itself, it can be transmitted to the wide area transmission path 14.
The node 34 has requested transmission of the data 35_34 rightward from the time T0. After T0, the token is received from the right side for the first time, so that the data 35_34 is transmitted to the right side. [2-2]
At the same time, the token is transmitted to the node 60 on the left. [2-1]
The terminator 60 receives the token from the right side and sends the token to the right side.
At the same time, the node 35 starts receiving data 35_34 from the left side. The received data is stored in the FIFO memory and sent to the node 36 on the right. [2-3]
Since the data is addressed to itself, it can be transferred to the wide area transmission path 14 as well.
Node 34 receives the token from the left neighbor. However, since the data 35_34 is being transmitted to the right side, the sending token to the right side is reserved. [2-1]
Since the time T1 has come, the node 37 wishes to transmit the data 35_37 and the node 38 transmits the data 35_38Z to the node 35 having the wide area transmission line connection terminal.
The node 34 holding the transmission token to the right neighbor sends the token to the right after completing the transmission of the transmission data 35_34 to the right. [2-1]
After receiving all the data of 35_34 from the left side, the node 35 receives the token from the left side. After transferring all the data of 35_34 to the node 36 on the right, the token is sent to the node 36 on the right. [2-1, 2-3]
Since the data is addressed to itself, it can be transmitted to the wide area transmission path 14.
Node 36 receives the token from the left neighbor. Since the data to be sent is 35_36B, the data 35_36B is sent to the left side. [2-2]
At the same time, the token is transmitted to the node 37 on the right. [2-1]
Remark: Generally, transmission data is packetized. Packetized data groups are 35_36A and 35_36B.
The node 37 has requested the transmission of the data 35_37 to the left from time T1. After T1, for the first time, a token is received from the left neighbor, so data 35_37 is sent to the left neighbor. [2-2]
At the same time, the token is transmitted to the node 38 on the right. [2-1]
At the same time, the node 35 starts receiving data 35_36B from the right side. The received data is stored in the FIFO memory and sent to the node 34 on the left. [2-3]
Since the data is addressed to itself, it can be transmitted to the wide area transmission path 14.
Node 38 receives the token from the left neighbor. Since the data to be sent is 35_38Z, the data 35_38Z is transmitted to the left. [2-2]
At the same time, the token is sent to the node 35 on the right. [2-1]
The terminator 50 receives the token from the left neighbor and sends the token to the left neighbor.
At the same time, the node 37 starts receiving data 35_38Z from the right side. The received data is stored in a FIFO memory. [2-3]
Remarks: The self transmission data 35_37 is being transmitted to the left side, and the data 35_38Z from the right side is received at the same time.
Node 38 receives the token from the right neighbor. However, since the data 35_38Z is being transmitted to the left side, the transmission token to the left side is reserved. [2-1]
After a while, the node 36 completes the transmission of the data 35_36B sent to the left. The transmission of the transfer data 35_37 stored in the FIFO memory is started. [2-3]
Remark: The FIFO memory has a capacity enough to store all the transfer data 35_37. This is because there is a time at which 35_37 is being transmitted from the left while 35_37 is being received from the right.
After a while, the node 37 completes the transmission of the data 35_37 sent to the left. The transmission of the transfer data 35_38Z stored in the FIFO memory is started. [2-3]
After receiving all the data of 35_36B from the right side, the node 35 starts receiving the transfer data of 35_37 from the right side, stores it in the FIFO memory, and sends it to the node 34 on the left side. [2-3]
Since the data is addressed to itself, it can be transmitted to the wide area transmission path 14.
The node 38 that has reserved the token transmits the token to the left side after the transmission of the transmission data 35_38Z to the left side is completed. [2-1]
After receiving all the data of 35_38Z from the right side, the node 37 receives the token from the right side. After transferring all the data of 35_38Z to the node 36 on the left, the token is transmitted to the node 36 on the left. [2-1, 2-3]
The node 36 starts receiving 35_38Z from the right side after receiving all the data of 35_37 from the right side, and receives the token from the right side after receiving all. After transferring all the data of 35_37 and 35_38Z to the node 35 on the left, the token is transmitted to the node 35 on the left. [2-1, 2-3]
The node 35 starts receiving 35_37 from the right side after receiving all the data of 35_36B from the right side, and starts receiving 35_38Z from the right side after receiving all. Receive. The token is sent to the node 35 on the left. [2-1, 2-3]
Since the data is addressed to itself, it can be transferred to the wide area transmission path 14 as well.
Remarks: The FIFO memories of all nodes have a capacity enough to store one packet of transfer data. This is because there is a time when 35_36B is transmitted from the left side while receiving 35_36B from the right side, and similarly, 35_37 is transmitted from the left side while receiving 35_37 from the right side, and 35_38Z is received from the right side. This is because 35_38Z is transmitted from the left side inside.
Node 34 receives the token from the right neighbor. Since there is no data to send, the token is sent to the terminator 60 on the left. [2-1]
The terminator 60 receives the token from the right side.
As described above, if the node performs the functions described in [2-1] [2-2] [2-3], the data 35_36A and 35_38Y, the token passage gap, the data 35_34, It will be appreciated that token multiplexing, data 35_36B, 35_37, 35_38Z, token passing variance, and data multiplexing are implemented.
If a large number of nodes are connected to the subnet and it is desired to transmit data to the nodes 35 having the wide area transmission path terminals at the same time, the data stream becomes almost continuous, and the token passing time ratio decreases. This means that the transmission efficiency of the wide area transmission path 14 approaches 100%.
However, if voice data is transmitted and received over the wide area transmission line 14, if all nodes desire data transmission at the same time, the voice may be interrupted when demodulating the data distributed from the connected switching device and converting it to voice. Happens. Therefore, in a data multiplexing device used for a telephone line or the like, the maximum line capacity is determined.
The maximum line capacity in the data multiplexing mechanism based on subnets of the present invention depends on the number of packets transmitted or received in one cycle time when a token passes through its own node. That is, in the example of FIG. 8, the node 35 is “4”, and the other nodes are “1”. This is because the node 35 receives four packets 35_34, 35_36B, 35_37, and 35_38Z during the cycle of the token that has arrived from the right neighbor again. This is because, for the other nodes, only one packet is transmitted during the cycle of the token.
◆ Embodiment of node function of data processing to avoid congestion state by flow control
In FIG. 8, at time T0, the nodes 34, 36 and 38 have a desire to transmit data 35_34, 35_36A and 35_36B, 35_38Y to the node 35 having the connection terminal of the wide area transmission line 14, and further, at time T1, It is assumed that 37 and 38 have a desire to transmit data 35_37, 35_38Z to the node 35 having the wide area transmission line connection terminal. In the following, the processing of the control numeral added to the token for each node will be described in detail over time.
The transition of the control numeral of the node 34 will be described with the number over time.
1. At time T0, transmission of self-transmission data is desired. [+1] is described and prepared as a control number to be added to the token. [3-1]
This procedure is performed only once before transmitting a series of self-transmission data 35_34.
2. Since the token t0 comes from the left side, [+1] is added to t0 to be t1, and [+1] is rewritten to [0]. The token t1 is transmitted to the right. [3-1]
This procedure is a program for changing a control numeral added to a token. However, since it is a program, the numbers do not always change as described below.
3. Since the token t3 comes from the right side, [0] is added to t3 to be t3, and [0] is rewritten to [0]. The data 35_34 is transmitted to the right and the token t3 is transmitted to the left. [3-1, 2-2]
4. Since the token t3 comes from the left side, [0] is added to t3 to be t3, and [0] is rewritten to [0]. Since the data 35_34 is being transmitted to the right side, the token t3 is reserved, and after transmitting the data 35_34, the token t3 is transmitted to the right side. [2-1, 3-1]
5. After the transmission of the data 35_34, [0] is rewritten to the reduced number [−1] in order to reduce the control number, in preparation for the next token.
This procedure is performed only once after transmitting a series of self-transmission data 35_34.
6. Since the token t2 comes from the right side, [-1] is added to t2 to be t1, and [-1] is rewritten to [0]. The token t1 is sent to the left. [3-1]
The transition of the control numeral of the node 35 will be described with the number over time.
1. At time T0, transmission of self-transmission data is not desired. [0] is described and prepared as a control number to be added to the token in the initial setting. [3-1]
2. When a token comes from any one transmission line connection terminal, [0] is added to the subscript of the token, [0] is rewritten to [0], and a token signal is transmitted from the other transmission line terminal. [2-1, 3-1]
The transition of the control numbers of the node 36 will be described with numbers over time.
1. At time T0, transmission of self-transmission data is desired. [+1] is described and prepared as a control number to be added to the token. [3-1]
This procedure is performed only once before transmitting a series of self-transmission data 35_36A and 35_36B.
2. Since the token t1 comes from the left side, [+1] is added to t1 to be t2, and [+1] is rewritten to [0]. The data 35_36A is transmitted to the left and the token t2 is transmitted to the right. [3-1, 2-2]
3. Since the token t3 comes from the right side, [0] is added to t3 to be t3, and [0] is rewritten to [0]. The token t3 is sent to the left. [3-1, 2-1]
4. Since the token t3 comes from the left side, [0] is added to t3 to be t3, and [0] is rewritten to [0]. The data 35_36B is transmitted to the left, and the token t3 is transmitted to the right. [3-1, 2-2]
5. After the transmission of the series of packet data 35_36B, [0] is rewritten to the reduced number [−1] in order to reduce the control number, in preparation for the next token. This procedure is performed only once after transmitting a series of self-transmitted packet data 35_36A and 35_36B.
6. Since the token t3 comes from the right side, [-1] is added to t3 to be t2, and [-1] is rewritten to [0]. The token t2 is transmitted to the left. [3-1, 2-1]
The transition of the control numeral of the node 37 will be described with time.
1. At time T0, transmission of self-transmission data is not desired. [0] is described and prepared as a control number to be added to the token in the initial setting. [3-1]
2. When a token comes from any one transmission line connection terminal, [0] is added to the subscript of the token, [0] is rewritten to [0], and a token signal is transmitted from the other transmission line terminal. [2-1, 3-1]
3. At time T1, it is desired to transmit self-transmission data. As control numbers to be added to the token, [0] is increased and [+1] is described and prepared. [3-1]
This procedure is performed only once before transmitting a series of self-transmission data 35_37.
4. Since the token t3 comes from the left side, [+1] is added to t3 to be t4.
If the value to avoid the congestion state is “4”,
As described above, [+1] is rewritten to [0]. The data 35_37 is transmitted to the left and the token t4 is transmitted to the right. [3-1, 2-2]
If the value to avoid the congestion state is “3”,
The token to be transmitted to the right is t3. Therefore, the control number added to the token is not changed by [+1].
Since the control digit is not [0], even if a token comes from the left side, the data 35_37 cannot be sent to the left side. [3-2]
5. If the value to avoid the congestion state is “4”,
Since the state is described in FIG. 8, after the data 35_37 is transmitted, [0] is rewritten to the decreased number [−1] in order to decrease the control number, and the next token is prepared.
This procedure is performed only once after transmitting a series of self-transmission data.
If the value to avoid the congestion state is “3”,
Since the data 35_37 is not transmitted in a state not described in FIG. 8, the control numeral holds [+1].
6. Token came from right next.
If the value to avoid the congestion state is “4”,
The token coming from the right side is t4, and [-1] is added to t4 to be t3, and [-1] is rewritten to [0]. Sends the token t3 to the left side [3-1, 2-1]
If the value to avoid the congestion state is “3”,
The token coming from the right side is t3, and when [+1] is added to t3, it becomes t4, so the control number added to the token is not changed by [+1]. Therefore, the token t3 is transmitted to the left. [3-2, 2-1]
The transition of the control numeral of the node 38 will be described with time.
1. At time T0, transmission of self-transmission data is desired. [+1] is described and prepared as a control number to be added to the token. [3-1]
This procedure is performed only once before transmitting a series of self-transmission data 35_38Y. If the self-transmitted data 35_38Y and 35_38Z are a series of data, the process is the same as the transition of the control number of the node 36. However, 35_38Y and 35_38Z are not a series of data but separate data into separate packets.
2. Since the token t2 comes from the left side, [+1] is added to t2 to be t3, and [+1] is rewritten to [0]. The data 35_38Y is sent to the left and the token t3 is sent to the right. [3-1, 2-2]
3. Since the token t3 comes from the right side, [0] is added to t3 to be t3, and [0] is rewritten to [0]. Since the data 35_38Y is being transmitted to the left side, the token t3 is reserved, and after transmitting the data 35_38Y, the token t3 is transmitted to the left side. [2-1, 3-1]
4. After the transmission of the self-transmission data 35_38Y, [0] is rewritten to the reduced number [-1] in order to reduce the control number, in preparation for the next token.
5. At time T1, transmission of the next self-transmission data 35_38Z is desired. As a control number to be added to the token, [-1] is increased and described as [0] and prepared. [3-1]
This procedure is performed only once before transmitting a series of self-transmission data 35_38Z.
6. If the value to avoid the congestion state is “4”,
Since the token t4 comes from the left side, [0] is added to t4 to be t4, and [0] is rewritten to [0]. The new data 35_38Z is transmitted to the left and the token t4 is transmitted to the right. [3-1, 2-2]
If the value to avoid the congestion state is “3”,
Since the token t3 comes from the left side, [0] is added to t3 to be t3, and [0] is rewritten to [0]. The new data 35_38Z is transmitted to the left and the token t4 is transmitted to the right. [3-1, 2-2]
When the value for avoiding the congestion state is “3”, the node 37 cannot transmit the data 35_37. However, the node 38 can transmit new data 35_38Z. This difference is due to the desire to send new data within the time that the token passing through the node 38 makes one round, so that the distinction between the previous data 35_38Y and the current data 35_38Z is performed in the processing within the node 38, This is because there was no opportunity to cause a change in the control number added to the token. If the token has made one round or more, when the value for avoiding the congestion state is “3”, 35_38Z cannot be transmitted.
7. Since the token t4 (or t3) comes from the right side, [0] is added to t4 (or t3) to be t4 (or t3), and [0] is rewritten to [0]. Since the data 35_38Z is being transmitted to the left side, the token t4 (or t3) is reserved, and after transmitting the data 35_38Z, it is transmitted to the left side. [3-1, 2-1]
8. After transmitting the series of self-transmission data 35_38Z, [0] is rewritten to the reduced number [−1] in order to reduce the control number, in preparation for the next token.
This procedure is performed only once after transmitting a series of self-transmission data 35_38Z.
As described above, it will be understood that the mechanism of [3-1] [3-2] for avoiding the congestion state can be realized by the procedure processing (program) of each node.
■ Embodiment of MARS-IF processing
The MARS-IF performs processing according to an ACM (Access Control Message) bit added to the head of transmission data transmitted from the CPU unit through the MARS-IF. The ACM is divided into a plurality of routing bits and a plurality of transmission data property bits. As described in FIGS. 5 and 6, the first two bits are used for routing, and the next four bits are used as transmission data property bits. As a preparation for explanation, FIGS. 9 and 10 will be described first.
FIG. 9 is an enlarged view of the connection near the node 36 in FIG. In the nodes 35, 36, and 37 in FIG. 9, the left adjacent terminal is X, and the right adjacent terminal is Y. Therefore, the terminal Y on the right side of the node 35 is connected to the terminal X on the left side of the node 36 via the transmission line 25. The terminal Y on the right side of the node 36 should be connected to the terminal X on the left side of the node 37 via the transmission line 26, but is erroneously connected to the terminal Y on the right side of the node 37 via the transmission line 26. The terminal X for the left side was connected to the transmission line 27 to the right side.
FIG. 10 is an explanatory diagram expressing the flow of data over time in the nodes and terminators in FIG. The time flows from the upper side to the lower side in FIG. That is, the time axis is indicated by the arrow shown on the left side of FIG. T2 and T3 scales are written on the time axis. The tokens are indicated by small horizontal rectangles, and the movement of the tokens on the transmission path is indicated by arrows. The data is indicated by a vertically long rectangle, and the movement of the data on the transmission path is indicated by a thick arrow. Reference numerals 60, 35, 36, 37, and 50 surrounded by broken lines indicate the reservation states of the transmission line terminals X and Y, the token, and the data inside the node and the terminator shown in FIG. 9, respectively. Regarding the transmission line connection terminals X and Y, in FIG. 10, 35 and 36, X is on the left and Y is on the right. However, for 37, Y is on the left and X is on the right, and vice versa.
In FIG. 10, the numbers “01” on the right and center of 35 and on the left of 37, “10” on the left of 36, and “11” on the center of 36 and 37 indicate the routing bits. Note that “11” and “01” described in the center of the broken line frame are indicated by routing bits added at the time of data transmission, and “1” and “10” described at the right or left side are routing bits added at the time of data reception. The bits are shown to make it easier to understand.
◆ Embodiment of bit processing for routing
The formats 51, 52, and 53 in FIG. 5 are exactly the same except that the head is different from “11”, “nn”, and “01”. Reference numeral 51 denotes a routing state described when the CPU unit transmits data to its own MARS-IF. Reference numeral 52 denotes data flowing between the MARS-IF, that is, the data flowing through the transmission paths 24-27 in FIG. Reference numeral 53 denotes data transferred by the MARS-IF to its own CPU unit, that is, data received by the CPU unit. Since the routing bits are two bits, four states occur. According to the four states, the first table is used as routing bits for the CPU unit 51 to indicate the transmission terminal to the MARS-IF, and the second table is used as the routing bits for the MARS-IF 53 indicating the reception terminal in the CPU unit. Raise.
In FIG. 8, the node 34 sends out its own transmission data 35_34 to the right, and the nodes 36, 37, 38 send out its own transmission data 35_36A, 35_37, 35_38Y, etc. to the left. Whether to transmit the self-transmission data to the right or to the left is treated as what each node already knows. Of course, as in the prior art, the data transmission direction can be determined by examining the data transmission direction in advance, creating a routing table, and referring to the table when transmitting data. The routing of the present invention will be described with reference to examples of bit transitions 51, 52, and 53.
At time T2 in FIG. 10, it is assumed that the terminator 60 sends a token toward the node 35, and the nodes 36 and 37 have a desire to transmit to the node 35. However, it is assumed that the nodes 36 and 37 do not know the status of the transmission line connection terminal.
[Table 1] Routing bit for CPU unit to indicate transmission terminal to MARS-IF
Figure 2002035774
[Table 2] Routing bits for MARS-IF indicating receiving terminal in CPU
Figure 2002035774
At time T2, the CPU unit of the node 36 prepares to transmit the data 35_36S. The first two bits of 35_36S are “11”. [Table 1]
Note: Since the node 36 does not know the connection direction of the node 35, it transmits data to all connection terminals as "11".
After a while, the MARS-IF of the node 36 receives the token from the terminal X.
According to the instruction from the CPU unit, 35_36S is transmitted from the X and Y terminals. [1-4, Tables 1, 2-2]
Remarks: The CPU unit 36 sends the data “11 + 35_36S” to the MARS-IF 36, and the MARS-IF 36 converts the data “11 + 35_36S” into “nn + 35_36S” and sends out the data to the transmission lines 25 and 26. Therefore, “11” created by the CPU unit 36 is deleted from the data flowing through the transmission paths 25 and 26. [1-4] is a node function of the prior art. In the MARS-IF function, "11" of the first two bits corresponds to "designation" described in [2-2].
The nodes 35 and 37 have started receiving the data 35_36S.
Since the MARS-IF 35 determines that the data 35_36S received from the terminal Y is addressed to itself, the MARS-IF 35 transmits “01 + 35_36S” to the CPU unit 35. [Table 2]
At the time T2, the node 37 prepares for transmission by setting the first two bits of the first data 35_37S to “11”. [Table 1]
However, since data 35_36S is received instead of the token, 35_36S is transmitted as transfer data from the terminal X to the transmission path 27. [1-3, 2-3]
Since the transmission of the first data 35_36S has been completed, the node 36 sends out the token from the terminal Y. [1-2, 2-1]
The node 37 has received the token from the terminal Y. According to the instruction from the CPU unit, 35_37S is transmitted from the X and Y terminals. [1-4, Tables 1, 2-2]
The node 36 has started receiving the data 35_37S. Since it is not data addressed to itself, it is transmitted from terminal X to transmission line 25 as transfer data. [1-3, 2-3]
Since the MARS-IF 35 determines that the data 35_37S received from the terminal Y is addressed to itself, the MARS-IF 35 transmits “01 + 35_37S” to the CPU unit 35. [Table 2]
Since the transmission of the first data 35_37S has been completed, the node 37 sends the token from the terminal X. [1-2, 2-1]
The CPU unit 35 has completed the reception of the data 35_36S with “01.” As the reply data, “01 + 36_35R” is created.
Subsequently, the reception of “01 + 35_37S” is completed. "01 + 37_35R" was created as the reply data.
Remark: Since the data receiving terminal indicates the connection direction of the transmission source node, the reception routing bit state is set as the return routing bit.
The MARS-IF 35 receives “01 + 36_35R” and “01 + 37_35R” from the CPU unit 35 and knows that the data is to be transmitted to the terminal Y. It waits until a token comes from terminal Y. [Table 1, 2-2]
Note: In the example of FIG. 8, the node 35 is “4” and the other nodes are “1” as the maximum line capacity in the data multiplexing mechanism using subnets. Here, it is assumed that two different packets of data 36_35R and 37_35R are to be continuously transmitted, and that the number to be added as the token control data is set to [+2] and the process stands by. [3-1]
The node 35 continuously sends data 36_35R and 37_35R since the token comes from the terminal Y. [Table 1, 2-2]
The MARS-IF 36 has started receiving the self-addressed data 36_35R. Since it has been received from the terminal X, "10 + 36_35R" is transmitted to the CPU section 36. [Table 2]
The MARS-IF 37 has started receiving the self-addressed data 37_35R. Since it has been received from the terminal Y, “01 + 37 — 35R” is transmitted to the CPU unit 37. [Table 2]
As described above, routing is performed by performing the processing of Tables 1 and 2. Therefore, return routing can be ensured only by referring to the received data without creating and referring to the routing table.
The routing bits received from the own MARS-IF by the CPU units of the nodes 36 and 37 are different from "10" and "01". This is because the transmission line on the right and the transmission line on the left are connected in reverse in the transmission line connection of the node 37 in FIG. However, in any case, the node that has transmitted the data is located at the terminal that has received the data, so that even if the transmission paths are connected in reverse, the routing is performed correctly.
◆ Embodiment of data property bit processing
According to the Disclosure of the Invention, it was stated that four types of data properties, token use status at the time of transmission, and network topology can be investigated. These data properties are illustrated and summarized in Table 3 as data property bits. Although four bits are used as the data property bits in Table 3, the bits described in "x" can be freely defined as "0" or "1". Note that, like “x”, “y” in FIGS. 5 and 6 can be freely defined as “0” or “1”.
[Disclosure of the Invention] In the MARS-IF process, a terminal node having one terminal in FIG. 3 is a two-terminal bus node such as the nodes 35, 36, and 37 in FIG. 3 or the node 33 in FIG. Since the data processing of the terminator and the branching device is not clearly shown, the processing for data reception will be described together according to the classification in Table 3.
[Table 3] Correspondence between data property bits and data properties
Figure 2002035774
The branching unit transmits the data to all the transmission lines except for the transmission line from which the data arrives, except for the reception data of the data property bit “1100”.
“00xx”: Reception of data for broadcast channel
Two-terminal bus node: receives all data and sends it out to another transmission path.
Terminal node: receives all data and does not transmit.
Terminator: Not sent.
“01xx”: Reception of broadcast channel data with destination
Two-terminal bus node: receives data addressed to itself and sends it out to other transmission paths.
Terminal node: Receives data addressed to itself and does not send it out to other transmission paths.
Terminator: Not send all.
“10xx”: Reception of data specifying destination
2-terminal bus node: receives data addressed to itself,
If the data is not addressed to itself, it is transmitted to another transmission path.
Terminal node: Receives data addressed to itself and does not send it out to other transmission paths.
Terminator: Not send all.
“1100”: Receiving topology investigation data using token
Two-terminal bus node: All signals are received, and the CPU determines transmission.
Terminal node: All are received, and the CPU determines transmission. .
Branching device: Transmits to one predetermined transmission line.
Terminator: Only a code indicating a data property bit of “1100”, or
All the received data is transmitted when the token arrives.
The token is transmitted after transmitting the code or the data.
“1101”: data addressed to an adjacent node using the token, and
“111x”: Reception of data addressed to an adjacent node ignoring the token
Two-terminal bus node: receives all and does not transmit to other transmission paths.
Terminal node: Receives all and does not transmit to other transmission paths.
Terminator: Not send all.
The above is the processing of the members that construct the received subnet based on the data property bits. The best embodiment will be described for data of data property bits “1101” and “111x”.
The data multiplexing network mechanism of the present invention uses a network having a token arbitration mechanism as a prior art. If the token disappears, the system will go down and will not function as a network. Usually, the disappearance of the token occurs when a failure occurs in a part of a network construction member or a transmission path, or when the token signal changes due to noise during transmission of the token signal. Thus, even though the token has expired, most building components are normal, and sometimes all are normal. Therefore, if the network has a communication mode that does not require a token to check for a network failure, the failed network can be used to find the cause of the failure. It should be noted that data of the data property bit "111x" can be transmitted when the token is circulating normally, but data competition occurs and the network system goes down.
Hereinafter, it is assumed that the token is circulating normally. Therefore, the description will be given except for a communication mode for investigating a fault location for transmitting data of the data property bit “111x”.
“1100” and “1101” classified by the data property bits have an adjacent node as a destination. The form of communication to an adjacent node is a basic form for a point-to-point channel, and may be RS-232-C (CCITT recommendation V2.4) which is generally well known. Although the data multiplexing network mechanism of the present invention uses the prior art to change from a point-to-point channel to a broadcast channel, the basis of the channel configuration is a point-to-point channel. Therefore, when using a point-to-point channel, the destination of the node is not necessarily required. The invention part of the data property bit processing is a method for investigating the subnet topology using a point-to-point channel. Therefore, an embodiment relating to the processing of the data property bit “1100” will be described in detail.
In the reception processing of "1100" in accordance with the classification in Table 3 described above, it is described that the CPU unit determines whether to transmit data for a node. Table 4 shows the transmission judgment criteria of the CPU unit. Note that the branch unit and the terminator do not originally require a CPU unit, so Table 4 is not applied.
In the case where the subnet is as shown in FIG. 1, an example in which the node 32 desires a topology check using the data property bit “1100” will be described along time.
The node 32 sets the investigation node number of the frame 61 to “32”, writes an appropriate binary number in “yy”, sets the number to “011100yy / 32”, and sends it to the MARS-IF32. [Table 4-1]
Remarks: The investigation node number of the node 32 is “32”. If the node number is undetermined, “32” may be changed to an unused node number such as “00”. It suffices to be able to distinguish nodes that have requested a connection survey.
The MARS-IF 32 sends “nn1100yy / 32” from the terminal Y of the node 32 because the routing bit is “01”. [Table 1]
Note: The transmission path connected to the terminal Y of the node 32 in FIG. 1 may be connected to the node 31 or to the branching device 70, but the terminal Y of the node 32 is connected to the node 31. Suppose it had been.
Table 4 Processing of CPU when data property bit is "1100"
Figure 2002035774
The MARS-IF 31 receives “nn1100yy / 32” and sends “011100yy / 32” to the CPU unit 31. [Table 2]
Note: The routing bit received by the CPU unit 31 from the MARS-IF 31 is “10” when received from the terminal X and “01” when received from the terminal Y. It is assumed that the signal is received from the terminal Y. [Table 2]
The CPU unit 31 has received the data “011100yy / 32”. The routing bit is rotated to “101100yy / 32”. [Table 4-3]
Since the initial transmission of the topology investigation has not been performed, the CPU unit 31 passes “101100yy / 32/31” as the value of the frame 62 to the MARS-IF 31 as transmission data. [Table 4-4]
Note: If the bit string "100" is rotated right, it becomes "010", and if it is rotated left, it becomes "001". However, if the two bits are “01” or “10”, both the right rotate and the left rotate have the same value, which is the same as the inverted two bits. [Table 4-3]
The MARS-IF 31 transmits “nn1100yy / 32/31” to the terminator 50 from the terminal X. [Table 1]
The terminator 50 has received “nn1100yy / 32/31”. “Nn1100yy” is transmitted.
Remarks: When receiving "1100" in accordance with the classification in Table 3 above, the terminal sends a code indicating the data property bit of "1100" or all received data, so only a simple code Was sent.
The MARS-IF 31 receives “nn1100yy” from the terminal X and sends “101100yy” to the CPU unit 31. [Table 2]
Remarks: The connection terminal of the CPU section 31 has the terminal Y on the node 32 side. Therefore, reception from the terminator 50 is reception from the terminal X.
The CPU unit 31 has received the data of “101100yy”. Since only the code is received, the previously transmitted data “101100yy / 32/31” is regarded as received. [Table 4-2]
Since the initial transmission of the topology investigation is not performed, the CPU unit 31 passes “011100yy / 32/31/31” as the value of the frame 63 to the MARS-IF 31 as transmission data. [Table 4-3, Table 4-4]
The MARS-IF 31 transmits “nn1100yy / 32/31/31” from the terminal Y to the node 32. [Table 1]
The MARS-IF 32 receives “nn1100yy / 32/31/31” from the terminal Y and sends “011100yy / 32/31/31” to the CPU unit 32. [Table 2]
The CPU unit 32 receives the data “011100yy / 32/31/31” and rotates the routing bits to “101100yy / 32/31/31”. [Table 4-2]
The CPU unit 32 sets the initial transmission of the topology investigation to “011100yy / 32”. When a match is determined for the ACM part, the leading routing bit is different, so that the data “101100yy / 32/31/31/32” is transmitted as the value of the frame 63. [Table 4-4]
The MARS-IF 31 transmits “nn1100yy / 32/31/31/32” to the branching unit 70 from the terminal X. [Table 1]
The branching device 70 has received “nn1100yy / 32/31/31/32”.
If it is general data, the data received by the branching device is transmitted from all other terminals. However, since the data property bit is "1100", the data is cyclically transferred like a token and transmitted to the node 33.
Remarks: It is stated that, upon receiving "1100" data summarized according to the classification in Table 3 above, as a treatment of the branching device, the data is transmitted to one predetermined transmission line. Originally, the branching device previously determined the transmission destination of the token signal. Of course, the sending terminal corresponding to the receiving terminal of the “1100” data may be different from the sending destination of the token signal, but they are the same.
The node 33 receives “?? 1100yy / 32/31/31/32” from the branching unit 70 and sends out the transmission data to the terminal node 29 as “nn1100yy / 32/31/31/32/33”. [Table 1, Table 4-4]
Note: Although the routing bit is described as “??” in 63 of FIG. 6 and above, it is actually “01” or “10”.
The terminal node 29 receives “?? 1100yy / 32/31/31/32/33” from the node 33 and sets the transmission data as “nn1100yy / 32/31/31/32/33/29” to the node 33. Send out. [Table 1, Table 4-4]
Hereinafter, similar processing is performed in the node 33, the branching device 70, the node 35, the node 34, the terminal device 60, the node 34, the node 35, and the branching device 70. The data of the frame 63 in which the routing bit of the data received by the CPU unit 32 from the MARS-IF 32 is rotated in [Table 4-2] is “011100yy / 32/31/31/32/33/29/33/35”. / 34/34/35 ". The node 32 sets the initial transmission of the topology investigation to “011100yy / 32”. When the match is determined for the ACM unit, since they are the same, the subnet connection status is obtained by analyzing the received data. Data to be analyzed excludes codes. [Table 4-4]
Therefore, the data string of “32/31/31/32/33/29/33/35/34/34/35” expresses the connection status of the subnet centering on the node 32. An analysis method of this data string will be briefly described.
1) If the same number follows, the neighbor is a "terminator".
Example: "31/31", "34/34" are continued.
Therefore, “31” and “34” are in contact with “terminator”.
2) If there is only one number in the connection data string, it is "terminal node".
Example: Since there is only one "29", it is "terminal node 29".
3) Straight connection with left and right target numbers centering on the terminator and terminal node.
Example: From "32/31 (terminal) 31/32", {Node 32} Node 31} Terminator.
From “33 / terminal node 29/33”, {node 33} terminal node 29.
From “35/34 (terminal) 34/35”, {Node 35} Node 34} Terminator.
4) Considering the straight-line connection obtained in 3), the investigation start node, and the branching device connection, the investigation start node can obtain the subnet topology.
The description of the best mode based on the individual claims is completed above, and the best mode based on the claims is shown and described.
FIG. 11 is an explanatory diagram of the mechanism expressed with the passage of time, similarly to FIGS. 8 and 10. Time flows from the upper side to the lower side in FIG. 11, and is indicated by an arrow shown on the left side in FIG. 11 as a time axis. Points different from FIG. 8 and FIG. 11 will be described.
The terminator 60 was changed to the terminal node 29. Nodes 31, 32, 33 and 39 have been added. "Destination_source" is described only for the node 35 in order to make FIG. 11 fit on one sheet of paper. The data of the reference numeral 44 is transmitted and received between the nodes 31 and 33. "X" is written to represent data 31_33 or 33_31 and to clearly indicate them. The data of the reference numeral 45 represents the data 32_37 transmitted and received between the nodes 37 and 32, and “/” is written to clearly show the data 32_37 and 37_32.
In the node 35 of FIG. 8, the data 35_36A, 35_38Y transmitted to the left, the data 35_34 transmitted to the right, and the data 35_36B, 35_37, 35_38Z transmitted to the left are described as "omitted". Further, the data described in FIG. 10 is also described as “omitted”. However, since the destination is indicated, if the data property bit is set to “10xx (data specifying the destination)”, the reception processing according to the classification in Table 3 is not “omitted” but “disappeared”. ", And is deleted in FIG.
The data 44 in which “X” is written in FIG. 11 simply passes through the node 32 between the nodes 33 and 31. The data 45 in which “/” is written simply passes through the nodes 36, 35, 34 and 33 between the nodes 37 and 32. Other data is transmitted and received to and from the node 35. Therefore, the nodes other than the destination and the source nodes simply pass through intermediate nodes, similarly to the data of “X” and “/”.
Paying attention to the transmission data of the node 35, the data 34_35, 33_35, and 69_35 are transmitted with the token signal arriving from the left 34 as a trigger, and the data 39_35, 36_35, and 38_35 are generated with the token signal arriving from the right 36 as a trigger. Then, the data 34_35, 33_35, and 69_35 were transmitted using the token signal coming from the left 34 as a trigger. The transmission time interval between the data 33_35 and 69_35 differs depending on the presence / absence of the data 45 of “/”. Of course, if the transmission time interval between the data 33_35 and 69_35 is minimized, the data 45 of “/” is transferred by the node 35 after the transmission of the data 69_35. However, as a condition for minimizing the transmission time interval between the data 33_35 and 69_35, the capacity of the FIFO memory 43 increases.
In order to minimize the capacity of the FIFO memory, it is the best embodiment to give the sending terminal priority in the following order.
1. Transfer data: data that the MARS-IF receives from the transmission line terminal
2. Transmission data: data received from the CPU subordinate to the MARS-IF
3. Token signal
Since the transmission of the token signal is the lowest priority, the transmission of the token is reserved if the transmission path terminal to be transmitted is used as described in [2-1]. The node 35 transmits six packets of 34_35, 33_35, 69_35, and 39_35, 36_35, 38_35 during one cycle of the token. This means that the object of the present invention is to realize the multiplexing in the wide area transmission line in FIG. 2 and to immediately transfer the data received from the upper wide area transmission path 14 to the lower area wide transmission path 11. is there.
If the terminal node 29 and the terminator 50 in FIG. 11 have the same value as the ring-connected node 29 shown in FIG. 4, as a measure to increase the amount of data “/” that simply passes through the node 35, the terminal node 29 Is a two-terminal bus node, and logically disconnected at the node 36 or 37, the data "/" that simply passes through the node 35 can be extremely reduced, and the transmission line utilization efficiency of the subnet can be increased.
The node was divided into a CPU section and a MARS-IF. If the congestion control portion where the processing change is large is realized by a program of the CPU unit and the MARS-IF is a small LSI, it can be realized by a partial modification of the circuit described in the prior art.
Therefore, a block diagram serving as a guideline for manufacturing an interface LSI satisfying the function of the MARS-IF will be described in [Industrial Applicability].
Industrial applicability
FIG. 12 shows that the present invention can be used in industry by causing the CPU unit to mainly handle congestion control and making the MARS-IF an interface LSI 76. Hereinafter, FIG. 12 will be described.
The CPU unit constructs a network through the upper wide area transmission path 14 and the lower wide area transmission path 11, and connects to a subnet through the interface LSI 76. Names of RT, ST, CTR, CTW, SD, and RD are given as signal transmission lines for the CPU unit and 76.
RT, ST: RT is a signal line for transmitting a token with control data from 76 to the CPU unit, and ST is a signal line for transmitting a token with control data from the CPU unit to 76.
CTR, CTW: CTR is a signal line for transmitting a control signal from 76 to the CPU unit, and CTW is a signal line for transmitting a control signal from the CPU unit to 76.
SD, RD: SD is a signal line for transmitting data to be transmitted to the subnet from the CPU unit to 76, and RD is a signal line for transmitting data obtained from the subnet from 76 to the CPU unit.
The interface LSI 76 has a transmission line connection terminal X78 and a transmission line connection terminal Y79. The internal block 76 separates the received signal from the transmission line on the X side into a token signal and a data signal 80, separates the received signal from the transmission line on the Y side into a token and data 81, and transmits to the transmission line on the X side A parallel / serial converter 82 for supplying a transmission signal, a parallel / serial converter 83 for supplying a transmission signal to the Y-side transmission path, a buffer 84 for temporarily storing a received token, and FIFO memories 85, 84 and 85 for storing received data. A controller 86 for controlling the stored signals, a buffer 87 for temporarily storing a token with control data transmitted by the CPU unit, a buffer 88 for temporarily storing data transmitted by the CPU unit, a controller 89 for controlling signal transmission between blocks, And a gate 90 for sending the token with control data in the buffer 84 to the CPU unit, A gate 91 for sending data to the CPU unit, a gate 92 for sending transfer data in the FIFO 85 to the X side, a gate 93 for sending to the Y side, and a token without control data in the buffer 84 is directly sent to the X side. A gate 94, a gate 95 for sending directly to the Y side, a gate 96 for sending the transmission data in the buffer 88 to the X side, a gate 97 for sending to the Y side, and a gate for sending the token with control data in the buffer 87 to the X side 98, and a gate 99 for sending out to the Y side. Although the control lines of the gates 90 to 99 are connected to 89, they are omitted to avoid complicated figures.
In the configuration of FIG. 12, in order to set the terminator to the X side, the “Data” output of 80 is stopped if it is data other than the code of FIG. 6, and 80 informs 89 of the arrival of the token signal. Control to open the gate. If the code 80 in FIG. 6 is notified to 89 that the code has been received, data is stored in 85, but this can be handled by passing only the first code at 92. Of course, all of the 85 data may be sent from 92. Since there is only one token signal in the subnet, when a token arrives from 79 other than the terminator, the data and the token are logically disconnected even if the transmission / reception control is performed. This is because it is apparent in FIG. 11 that data is not received from both the transmission line terminals X and Y at the same time.
In the configuration of FIG. 12, in order to set the terminator to the Y side, the “Data” output of 81 is stopped if it is data other than the code of FIG. Control opening. If the code 81 shown in FIG. 6 is notified to 89 that the code 81 has been received, the data is stored in 85 and all the stored data or only the code at the head of the data can be passed through 93 to cope with it.
In the configuration of FIG. 12, if the controller 89 controls [1-1] to [1-5] shown in [Overview of Prior Art] without controlling to open the gates 90, 98, and 99, the “preceding The "node shown by technology" can be realized. Since the FIFO 85 is a first-in first-out memory, it serves as a simple buffer in the node shown in the prior art.
In the configuration of FIG. 12, if the controller 89 controls [2-1] to [2-3] shown in [Disclosure of the Invention] without controlling the gates 90, 98 and 99 to open, the two-terminal bus node Can realize the MARS-IF function. In order to realize the MARS-IF function used for the terminal node, the function as the terminator may be prioritized in 80 or 81.
In the configuration of FIG. 12, the token with control data is sent to the CPU through the gate 90 without performing the control to open the gate 94, and the control to open the gates 98 and 99 is performed by 89, whereby the CPU [3-1] to [3-2] described in [Disclosure of the Invention], a node function for processing control data for avoiding a congestion state can be realized.
In the processing of the routing bit, to add the receiving terminal to the received data, 80 or 81 may be added to the head of the data at the time of data reception. The received data is sent to the FIFO 85.
In the processing of the routing bits, the controller 89 examines the transmission data buffer 88 and opens the gate 96 or 97 for selecting the transmission terminal and changing the data at the first two bits of the data transmitted from the CPU unit. Use to select the sending terminal. In the data change processing, when the parallel / serial converters 82 and 83 convert the data into serial data, the routing bits may be deleted.
In the reception process using the data property bits, the description in Table 3 may be applied to the gates 91, 92, and 93.
As described above, the MARS-IF can be realized by the interface LSI by controlling each gate in FIG.
A main object of the present invention is to replace a star-type host computer, which is a multiplexing device, with a subnet. However, no problem occurs even if the subnet is used as a LAN (Local Area Network) for industrial use. This is because, in the hierarchical structure shown in FIG. 2, there is no equipment corresponding to the host computer that connects the wide-area transmission path 14 in the uppermost layer in the real world. Conversely, a sensor of a personal computer, an industrial machine, or the like is connected to the lowermost wide-area transmission line. However, since the signal transmission speed cannot exceed the speed of light, the size of the subnet is limited.
Finally, a consideration is given of the distance between the nodes constituting the subnet and the transmission data rate.
Since the present invention does not use QAM, which is one of the data multiplexes shown at the beginning of [Background Art], it is considered as 1 bps / baud modulation.
In FIG. 11, the node 37 starts transmitting data 32_37,
At the same time, send the token to the adjacent node 38,
When the node 38 starts transmitting the data 35_38,
By the time the node 37 starts receiving the data 35_38,
The signal reciprocates on the transmission path from 37 to 38 to 37.
If one packet is 50 bytes (50 × 8 bits) and the transmission speed is 100 Mbps,
The bandwidth length that one packet occupies the transmission path is
Band length = 50 × 8 × light speed / 100M = 1200 m.
Therefore, if the distance between nodes = bandwidth / 2 = 600 m,
Without storing the data 35_38 in the FIFO of the node 37,
The data 35_38 is transferred to the node 36.
From the above calculations,
At a transmission speed of 100 Mbps and a distance of 600 m between nodes,
If one packet is more than 50 bytes,
The transmission path utilization efficiency of the subnet can be increased up to 100%.
However, if one packet is less than 50 bytes,
There is a limit to the transmission path utilization efficiency of the subnet.
Of course, if the distance between nodes is shortened or the subnet is used at a low transmission rate, the transmission path utilization efficiency can be increased up to 100% even if the data length of one packet is less than 50 bytes. is there.
In FIGS. 8, 10 and 11, one packet has the same data length. However, as in the frame formats 61, 62, and 63 in FIG. It should be noted that communication on the subnet transmission line of the present invention only affects the above-mentioned transmission line utilization efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a prior art subnet.
FIG. 2 is an example of a multiplex communication network having a hierarchical structure to which the present invention is applied.
FIG. 3 shows a connection example in the vicinity of a wide area transmission line obtained by enlarging 20 in FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating a mechanism in which a ring-type transmission line is changed to a bus-type transmission line.
FIG. 5 shows a frame format for routing investigation.
FIG. 6 shows a frame format for checking a subnet connection.
FIG. 7 shows an embodiment of connection between a subnet and a wide area transmission line.
FIG. 8 is an explanatory diagram of the mechanism in which the flow of data in FIG. 7 is represented by the passage of time.
FIG. 9 is an enlarged view of the connection example of FIG.
FIG. 10 is a diagram showing the routing mechanism in FIG. 9 over time.
FIG. 11 is a comprehensive explanatory diagram expressing the flow of data over time.
FIG. 12 is a block diagram when the MARS-IF is realized by an LSI.
Explanation of reference numerals
10, 20: subnet according to an embodiment of the present invention
11 to 14: Wide area transmission path
15 to 19, 21 to 28: transmission path in the subnet
29: Node where data and token are logically disconnected
31 to 39: node
41: Token
42 to 46: transmission / reception data or data being transferred
43: Data stored in FIFO memory that can be temporarily stored
50, 60, 70: Terminator not requiring a specific number or branching device not requiring a specific number
51-53: Frame format for routing investigation
61 to 63: Subnet connection investigation frame format
76 to 99: MARS-IF block circuit

【0007】
ータが複数パケットに分割されている場合は、1パケットの送出後とする。
◆ 輻輳状態をフロー制御で回避するデータ処理のノード機能
3−1.前掲2−1及び前掲2−2に記載したトークン信号に、制御データとして数字を付加し、一連の自己送信データ送出前に1回だけ増加させ、一連の自己送信データ送出後に1回だけ減少させる。
3−2.前掲2−2において、次の但し書きを付加する。
但し、トークン信号に付加した制御データの数字が、あらかじめ決められている値以上ならば、自己の送信データを送出しない。
本発明のサブネットは、トークンの捉え方が従来や先行技術と異なる。本発明のトークンは、送信データの発信権を得るトリガーの役目であり、トークン信号を直ちに次のノードに送出する。従って、先行技術の様に送信データの発信中にトークン信号を保有する必要がないし、従来技術に使われている様に、トークン付き送信データの概念ではない。トークン信号を単なるトリガー信号にするために必要な条件は、トークン信号の到来端子に送信データを送出し、他方の端子にトークン信号を送出することである。トークンを送信データの発信権を得るトリガーとして利用することにより、同時刻に信号送出が可能となり、伝送路効率が高まった。本発明のトークンをトリガー・トークンと呼ぶ。
先行技術でトークンを番号で管理する必要がないので、トークンは単純な信号列で充分としている。本発明の制御データ数字付きトークンは、従来技術のトークンの様に番号付きトークンと同様の信号形態であるが、添付数字の意味が、輻輳状態をフロー制御で回避させる数字であり、ノードの識別用の数字ではない。
■ MARS−IFの処理
“ノード”は、CPU部とMARS−IFで構成する。CPU部の負担を軽減するために、MARS−IFがデータ転送に関し多種類の処理をする。
多種類の処理を促す基礎データは、CPU部からMARS−IFを通じて送信
[0007]
If the data is divided into a plurality of packets, it is after the transmission of one packet.
◆ Node function of data processing to avoid congestion state by flow control 3-1. A number is added as control data to the token signals described in 2-1 and 2-2 above, and the number is increased only once before transmitting a series of self-transmission data, and is decreased only once after transmitting a series of self-transmission data. .
3-2. In 2-2, the following proviso is added.
However, if the number of the control data added to the token signal is equal to or greater than a predetermined value, the control unit does not transmit its own transmission data.
The subnet of the present invention differs from the conventional and prior arts in how tokens are captured. The token of the present invention serves as a trigger for obtaining the transmission right of transmission data, and immediately sends a token signal to the next node. Therefore, there is no need to hold a token signal during transmission of transmission data as in the prior art, and it is not the concept of transmission data with a token as used in the prior art. The necessary condition for making the token signal a simple trigger signal is to transmit the transmission data to the incoming terminal of the token signal and transmit the token signal to the other terminal. By using the token as a trigger for obtaining the transmission data transmission right, it is possible to transmit a signal at the same time, and the transmission path efficiency is improved. The token of the present invention is called a trigger token.
Since it is not necessary to manage tokens by numbers in the prior art, a simple signal sequence is sufficient for the token. The control data numbered token of the present invention has the same signal form as the numbered token like the prior art token, but the meaning of the attached number is a number that avoids the congestion state by flow control, and the identification of the node. Not for numbers.
(3) MARS-IF processing The "node" is composed of a CPU and a MARS-IF. In order to reduce the load on the CPU unit, the MARS-IF performs various types of processing regarding data transfer.
Basic data that prompts various types of processing is transmitted from the CPU unit through MARS-IF.

【0037】
以上で、個別の請求項に基づく最良の形態説明を終え、請求項を総合した最良の形態を示して説明する。
図11は、図8や図10と同様に、時間経過で表現した機構説明図である。時間は図11の上側から下側に向かって流れており、時間軸としての図11の左側に示した矢印で示される。図8や図11と異なる点を挙げる。
終端器60を端末ノード29に変えた。ノード31、32、33および39を付け加えた。一枚の紙面に収める図11にするため、ノード35についてのみ、“宛先_送信元”を記載した。引用符号44のデータは、ノード31と33間で送受信されるデータ31_33または33_31を表し、明確に示すため“X”を書き入れた。また、引用符号45のデータは、ノード37と32間で送受信されるデータ32_37を表し、データ32_37及び37_32を明確に示すため“/”を書き入れた。
図8のノード35において、左隣に送出したデータ35_36A、35_38Y、右隣に送出したデータ35_34、左隣に送出したデータ35_36B、35_37、35_38Zについて、“省略”と記載した。また、図10に記載したデータも“省略”と記載した。しかし、宛先が示されているので、データ性質ビットを“10xx(宛先を特定するデータ)”とすれば、第3表の分類に沿ってのまとめた受信処理から、“省略”ではなく“消滅”になり、図11では削除した。
図11で“X”が書き込まれているデータ44は、ノード33と31間のノード32を単純に通過する。また、“/”が書き込まれているデータ45は、ノード37と32間のノード36、35、34、33を単純に通過する。その他のデータは、ノード35と送受信をする。従って、宛先と送信元のノード以外は、“X”や“/”のデータと同様に、中間にあるノードを単純に通過する。
ノード35の送信データに注目すると、左側の34から到来したトリガー・トークンによって、データ34_35、33_35、69_35を送信し、右側の36から到来したトリガー・トークンによって、データ39_35、36_35、38_35を送信し、続いて、左側の34から到来したトリガー・トークンによって、データ34_35、33_35、69_35
[0037]
The description of the best mode based on the individual claims is completed above, and the best mode based on the claims is shown and described.
FIG. 11 is an explanatory diagram of the mechanism expressed with the passage of time, similarly to FIGS. 8 and 10. Time flows from the upper side to the lower side in FIG. 11, and is indicated by an arrow shown on the left side in FIG. 11 as a time axis. Points different from FIG. 8 and FIG. 11 will be described.
The terminator 60 was changed to the terminal node 29. Nodes 31, 32, 33 and 39 have been added. "Destination_source" is described only for the node 35 in order to make FIG. 11 fit on one sheet of paper. The data denoted by the reference numeral 44 represents the data 31_33 or 33_31 transmitted and received between the nodes 31 and 33, and “X” is written therein for clarity. The data of the reference numeral 45 represents the data 32_37 transmitted and received between the nodes 37 and 32, and “/” is written to clearly show the data 32_37 and 37_32.
In the node 35 of FIG. 8, the data 35_36A, 35_38Y transmitted to the left, the data 35_34 transmitted to the right, and the data 35_36B, 35_37, 35_38Z transmitted to the left are described as "omitted". Further, the data described in FIG. 10 is also described as “omitted”. However, since the destination is indicated, if the data property bit is set to “10xx (data specifying the destination)”, the reception processing according to the classification in Table 3 is not “omitted” but “disappeared”. ", And is deleted in FIG.
The data 44 in which “X” is written in FIG. 11 simply passes through the node 32 between the nodes 33 and 31. The data 45 in which “/” is written simply passes through the nodes 36, 35, 34 and 33 between the nodes 37 and 32. Other data is transmitted and received to and from the node 35. Therefore, the nodes other than the destination and the source nodes simply pass through intermediate nodes, similarly to the data of “X” and “/”.
Focusing on the transmission data of the node 35, data 34_35, 33_35, 69_35 is transmitted by the trigger token arriving from the left side 34, and data 39_35, 36_35, 38_35 is transmitted by the trigger token arriving from the right side 36. , Followed by data 34_35, 33_35, 69_35 by the trigger token coming from the left 34.

【0038】
を送信した。データ33_35と69_35の送信時間間隔は、“/”のデータ45の有無により異なる。もちろん、データ33_35と69_35の送信時間間隔を最小にするならば、“/”のデータ45は、データ69_35送信後にノード35で転送される。しかし、データ33_35と69_35の送信時間間隔を最小にする条件として、FIFOメモリ43の容量は大きくなる。
FIFOメモリの容量を最小にするには、次の順で送出端子の優先権を持たせることが、最良の実施形態である。
1.転送データ:MARS−IFが伝送路端子から受取るデータ
2.送信データ:MARS−IFに従属しているCPU部から受取るデータ
3.トークン信号(トリガー・トークン信号を含む)
トークン信号の送出は、最下位の優先権であるため、[2−1]に記載された様に、送出予定の伝送路端子が使用されていると、トークン送出が留保される。なお、ノード35は、トークンが1巡する間に、34_35、33_35、69_35、および、39_35、36_35、38_35の6個のパケットを送信する。この意味は、本発明の目的が図2での広域伝送路における多重化を実現することにあり、上位の広域伝送路14から受取ったデータを下位の広域伝送路11へすみやかに転送するためである。
もし、図11の端末ノード29と終端器50が、図4に記載したリング接続のノード29と同値であれば、ノード35を単純に通過させるデータ“/”が多くなる処置として、端末ノード29を2端子バスノードとし、ノード36または37で論理切断することで、ノード35を単純に通過させるデータ“/”を、非常に少なくし、サブネットの伝送路利用効率を高めることができる。
ノードをCPU部とMARS−IFに分割した。処理変化が大きい輻輳制御部分をCPU部のプログラムで実現させ、MARS−IFを小さなLSIとするならば、先行技術に記載されている回路の一部変更で実現できる。
よって、MARS−IFの機能を満足させるインターフェースLSIを製作するための指針となるブロック図を〔産業上の利用可能性〕で述べる。
[0038]
Sent. The transmission time interval between the data 33_35 and 69_35 differs depending on the presence / absence of the data 45 of “/”. Of course, if the transmission time interval between the data 33_35 and 69_35 is minimized, the data 45 of “/” is transferred by the node 35 after the transmission of the data 69_35. However, as a condition for minimizing the transmission time interval between the data 33_35 and 69_35, the capacity of the FIFO memory 43 increases.
In order to minimize the capacity of the FIFO memory, it is the best embodiment to give the sending terminal priority in the following order.
1. 1. Transfer data: data that the MARS-IF receives from the transmission line terminal 2. Transmission data: data received from the CPU subordinate to the MARS-IF Token signal (including trigger token signal)
Since the transmission of the token signal is the lowest priority, the transmission of the token is reserved if the transmission path terminal to be transmitted is used as described in [2-1]. The node 35 transmits six packets of 34_35, 33_35, 69_35, and 39_35, 36_35, 38_35 during one cycle of the token. This means that the object of the present invention is to realize the multiplexing in the wide area transmission line in FIG. 2 and to immediately transfer the data received from the upper wide area transmission path 14 to the lower area wide transmission path 11. is there.
If the terminal node 29 and the terminator 50 in FIG. 11 have the same value as the ring-connected node 29 shown in FIG. 4, as a measure to increase the amount of data “/” that simply passes through the node 35, the terminal node 29 Is a two-terminal bus node, and logically disconnected at the node 36 or 37, the data "/" that simply passes through the node 35 can be extremely reduced, and the transmission line utilization efficiency of the subnet can be increased.
The node was divided into a CPU section and a MARS-IF. If the congestion control portion where the processing change is large is realized by a program of the CPU unit and the MARS-IF is a small LSI, it can be realized by a partial modification of the circuit described in the prior art.
Therefore, a block diagram serving as a guideline for manufacturing an interface LSI satisfying the function of the MARS-IF will be described in [Industrial Applicability].

【0007】
ータが複数パケットに分割されている場合は、1パケットの送出後とする。
◆ 輻輳状態をフロー制御で回避するデータ処理のノード機能
3−1.前掲2−1及び前掲2−2に記載したトークン信号に、制御データとして数字を付加し、一連の自己送信データ送出前に1回だけ増加させ、一連の自己送信データ送出後に1回だけ減少させる。
3−2.前掲2−2において、次の但し書きを付加する。
但し、トークン信号に付加した制御データの数字が、あらかじめ決められている値以上ならば、自己の送信データを送出しない。
本発明のサブネットは、トークンの捉え方が従来や先行技術と異なる。本発明のトークンは、送信データの発信権を得るトリガーの役目であり、トークン信号を直ちに次のノードに送出する。従って、先行技術の様に送信データの発信中にトークン信号を保有する必要がないし、従来技術に使われている様に、トークン付き送信データの概念ではない。トークン信号を単なるトリガー信号にするために必要な条件は、トークン信号の到来端子に送信データを送出し、他方の端子にトークン信号を送出することである。トークンを送信データの発信権を得るトリガーとして利用することにより、同時刻に信号送出が可能となり、伝送路効率が高まった。本発明のトークンをトリガー・トークンと呼ぶ。
先行技術でトークンを番号で管理する必要がないので、トークンは単純な信号列で充分としている。本発明の制御データ数字付きトークンは、従来技術のトークンの様に番号付きトークンと同様の信号形態であるが、添付数字の意味が、輻輳状態をフロー制御で回避させる数字であり、ノードの識別用の数字ではない。
■ MARS−IFの処理
“ノード”は、CPU部とMARS−IFで構成する。CPU部の負担を軽減するために、MARS−IFがデータ転送に関し多種類の処理をする。
多種類の処理を促す基礎データは、CPU部からMARS−IFを通じて送信
[0007]
If the data is divided into a plurality of packets, it is after the transmission of one packet.
◆ Node function of data processing to avoid congestion state by flow control 3-1. A number is added as control data to the token signals described in 2-1 and 2-2 above, and the number is increased only once before transmitting a series of self-transmission data, and is decreased only once after transmitting a series of self-transmission data. .
3-2. In 2-2, the following proviso is added.
However, if the number of the control data added to the token signal is equal to or greater than a predetermined value, the control unit does not transmit its own transmission data.
The subnet of the present invention differs from the conventional and prior arts in how tokens are captured. The token of the present invention serves as a trigger for obtaining the transmission right of transmission data, and immediately sends a token signal to the next node. Therefore, there is no need to hold a token signal during transmission of transmission data as in the prior art, and it is not the concept of transmission data with a token as used in the prior art. The necessary condition for making the token signal a simple trigger signal is to transmit the transmission data to the incoming terminal of the token signal and transmit the token signal to the other terminal. By using the token as a trigger for obtaining the transmission data transmission right, it is possible to transmit a signal at the same time, and the transmission path efficiency is improved. The token of the present invention is called a trigger token.
Since it is not necessary to manage tokens by numbers in the prior art, a simple signal sequence is sufficient for the token. The control data numbered token of the present invention has the same signal form as the numbered token like the prior art token, but the meaning of the attached number is a number that avoids the congestion state by flow control, and the identification of the node. Not for numbers.
(3) MARS-IF processing The "node" is composed of a CPU and a MARS-IF. In order to reduce the load on the CPU unit, the MARS-IF performs various types of processing regarding data transfer.
Basic data that prompts various types of processing is transmitted from the CPU unit through MARS-IF.

【0037】
以上で、個別の請求項に基づく最良の形態説明を終え、請求項を総合した最良の形態を示して説明する。
図11は、図8や図10と同様に、時間経過で表現した機構説明図である。時間は図11の上側から下側に向かって流れており、時間軸としての図11の左側に示した矢印で示される。図8や図11と異なる点を挙げる。
終端器60を端末ノード29に変えた。ノード31、32、33および39を付け加えた。一枚の紙面に収める図11にするため、ノード35についてのみ、“宛先_送信元”を記載した。引用符号44のデータは、ノード31と33間で送受信されるデータ31_33または33_31を表し、明確に示すため“X”を書き入れた。また、引用符号45のデータは、ノード37と32間で送受信されるデータ32_37を表し、データ32_37及び37_32を明確に示すため“/”を書き入れた。
図8のノード35において、左隣に送出したデータ35_36A、35_38Y、右隣に送出したデータ35_34、左隣に送出したデータ35_36B、35_37、35_38Zについて、“省略”と記載した。また、図10に記載したデータも“省略”と記載した。しかし、宛先が示されているので、データ性質ビットを“10xx(宛先を特定するデータ)”とすれば、第3表の分類に沿ってのまとめた受信処理から、“省略”ではなく“消滅”になり、図11では削除した。
図11で“X”が書き込まれているデータ44は、ノード33と31間のノード32を単純に通過する。また、“/”が書き込まれているデータ45は、ノード37と32間のノード36、35、34、33を単純に通過する。その他のデータは、ノード35と送受信をする。従って、宛先と送信元のノード以外は、“X”や“/”のデータと同様に、中間にあるノードを単純に通過する。
ノード35の送信データに注目すると、左側の34から到来したトリガー・トークンによって、データ34_35、33_35、69_35を送信し、右側の36から到来したトリガー・トークンによって、データ39_35、36_35、38_35を送信し、続いて、左側の34から到来したトリガー・トークンによって、データ34_35、33_35、69_35
[0037]
The description of the best mode based on the individual claims is completed above, and the best mode based on the claims is shown and described.
FIG. 11 is an explanatory diagram of the mechanism expressed with the passage of time, similarly to FIGS. 8 and 10. Time flows from the upper side to the lower side in FIG. 11, and is indicated by an arrow shown on the left side in FIG. 11 as a time axis. Points different from FIG. 8 and FIG. 11 will be described.
The terminator 60 was changed to the terminal node 29. Nodes 31, 32, 33 and 39 have been added. "Destination_source" is described only for the node 35 in order to make FIG. 11 fit on one sheet of paper. The data denoted by the reference numeral 44 represents the data 31_33 or 33_31 transmitted and received between the nodes 31 and 33, and “X” is written therein for clarity. The data of the reference numeral 45 represents the data 32_37 transmitted and received between the nodes 37 and 32, and “/” is written to clearly show the data 32_37 and 37_32.
In the node 35 of FIG. 8, the data 35_36A, 35_38Y transmitted to the left, the data 35_34 transmitted to the right, and the data 35_36B, 35_37, 35_38Z transmitted to the left are described as "omitted". Further, the data described in FIG. 10 is also described as “omitted”. However, since the destination is indicated, if the data property bit is set to “10xx (data specifying the destination)”, the reception processing according to the classification in Table 3 is not “omitted” but “disappeared”. ", And is deleted in FIG.
The data 44 in which “X” is written in FIG. 11 simply passes through the node 32 between the nodes 33 and 31. The data 45 in which “/” is written simply passes through the nodes 36, 35, 34 and 33 between the nodes 37 and 32. Other data is transmitted and received to and from the node 35. Therefore, the nodes other than the destination and the source nodes simply pass through intermediate nodes, similarly to the data of “X” and “/”.
Focusing on the transmission data of the node 35, data 34_35, 33_35, 69_35 is transmitted by the trigger token arriving from the left side 34, and data 39_35, 36_35, 38_35 is transmitted by the trigger token arriving from the right side 36. , Followed by data 34_35, 33_35, 69_35 by the trigger token coming from the left 34.

【0038】
を送信した。データ33_35と69_35の送信時間間隔は、“/”のデータ45の有無により異なる。もちろん、データ33_35と69_35の送信時間間隔を最小にするならば、“/”のデータ45は、データ69_35送信後にノード35で転送される。しかし、データ33_35と69_35の送信時間間隔を最小にする条件として、FIFOメモリ43の容量は大きくなる。
FIFOメモリの容量を最小にするには、次の順で送出端子の優先権を持たせることが、最良の実施形態である。
1.転送データ:MARS−IFが伝送路端子から受取るデータ
2.送信データ:MARS−IFに従属しているCPU部から受取るデータ
3.トークン信号(トリガー・トークン信号を含む)
トークン信号の送出は、最下位の優先権であるため、[2−1]に記載された様に、送出予定の伝送路端子が使用されていると、トークン送出が留保される。なお、ノード35は、トークンが1巡する間に、34_35、33_35、69_35、および、39_35、36_35、38_35の6個のパケットを送信する。この意味は、本発明の目的が図2での広域伝送路における多重化を実現することにあり、上位の広域伝送路14から受取ったデータを下位の広域伝送路11へすみやかに転送するためである。
もし、図11の端末ノード29と終端器50が、図4に記載したリング接続のノード29と同値であれば、ノード35を単純に通過させるデータ“/”が多くなる処置として、端末ノード29を2端子バスノードとし、ノード36または37で論理切断することで、ノード35を単純に通過させるデータ“/”を、非常に少なくし、サブネットの伝送路利用効率を高めることができる。
ノードをCPU部とMARS−IFに分割した。処理変化が大きい輻輳制御部分をCPU部のプログラムで実現させ、MARS−IFを小さなLSIとするならば、先行技術に記載されている回路の一部変更で実現できる。
よって、MARS−IFの機能を満足させるインターフェースLSIを製作するための指針となるブロック図を〔産業上の利用可能性〕で述べる。
[0038]
Sent. The transmission time interval between the data 33_35 and 69_35 differs depending on the presence / absence of the data 45 of “/”. Of course, if the transmission time interval between the data 33_35 and 69_35 is minimized, the data 45 of “/” is transferred by the node 35 after the transmission of the data 69_35. However, as a condition for minimizing the transmission time interval between the data 33_35 and 69_35, the capacity of the FIFO memory 43 increases.
In order to minimize the capacity of the FIFO memory, it is the best embodiment to give the sending terminal priority in the following order.
1. 1. Transfer data: data that the MARS-IF receives from the transmission line terminal 2. Transmission data: data received from the CPU subordinate to the MARS-IF Token signal (including trigger token signal)
Since the transmission of the token signal is the lowest priority, the transmission of the token is reserved if the transmission path terminal to be transmitted is used as described in [2-1]. The node 35 transmits six packets of 34_35, 33_35, 69_35, and 39_35, 36_35, 38_35 during one cycle of the token. This means that the object of the present invention is to realize the multiplexing in the wide area transmission line in FIG. 2 and to immediately transfer the data received from the upper wide area transmission path 14 to the lower area wide transmission path 11. is there.
If the terminal node 29 and the terminator 50 in FIG. 11 have the same value as the ring-connected node 29 shown in FIG. 4, as a measure to increase the amount of data “/” that simply passes through the node 35, the terminal node 29 Is a two-terminal bus node, and logically disconnected at the node 36 or 37, the data "/" that simply passes through the node 35 can be extremely reduced, and the transmission line utilization efficiency of the subnet can be increased.
The node was divided into a CPU section and a MARS-IF. If the congestion control portion where the processing change is large is realized by a program of the CPU unit and the MARS-IF is a small LSI, it can be realized by a partial modification of the circuit described in the prior art.
Therefore, a block diagram serving as a guideline for manufacturing an interface LSI satisfying the function of the MARS-IF will be described in [Industrial Applicability].

Claims (5)

多数のノードをポイントツーポイント接続によってリング型に敷設し、
更に、トークンを利用してデータ競合を避けるトークンリング型ネットワークに関し、
トークン利用によるバス型ネットワークにする方法として、
2つの伝送路接続端子を持つ多数のノードから、
任意の1つのノードを選択し、
選択したノードの一方の端子について、
トークン信号を受信するとトークン信号を返送し、
データ信号を受信すると破棄させることで、
終端器の機能を持たせ、
選択したノードの他方の端子について、
トークン信号を受信するとトークン信号を返送し、
データ信号に関して受送信可能にさせることで、
端末ノードの機能を持たせることを、
選択したノード内部素子の論理によって、
終端器および端末ノードの異なる機能を接続端子別に実現させ、
多数のノードを実接続でリング型にしたネットワークであっても、
ノードが直線接続されたバス型と同値の機構を有するトークンリング型ネットワーク。
Many nodes are laid in a ring by point-to-point connection,
Furthermore, regarding a token ring type network that uses tokens to avoid data races,
As a way to make a bus type network using tokens,
From many nodes with two transmission path connection terminals,
Select any one node,
For one terminal of the selected node,
When the token signal is received, the token signal is returned,
By receiving the data signal and discarding it,
With the function of a terminator,
For the other terminal of the selected node,
When the token signal is received, the token signal is returned,
By making it possible to receive and transmit data signals,
To have the function of terminal node,
Depending on the logic of the selected node internal element,
Different functions of terminator and terminal node are realized for each connection terminal,
Even in a network where many nodes are ring-shaped with real connections,
A token ring network having a mechanism equivalent to a bus type in which nodes are connected in a straight line.
トークンを利用してデータ競合を避けるネットワークにおいて、
2つの伝送路接続端子を持つノード部材のデータ送信機構として、
任意の一方の伝送路接続端子からトークン信号を受け取ったならば、
他方の伝送路接続端子からトークン信号を送出し、
自己ノードを発信元にする送信データがあれば、
トークン信号を受け取った伝送路接続端子へ送出し、
トークン信号および送信データを異なる伝送路接続端子へ送出することで、同時刻に、トークン信号および送信データを送出可能とするノード部材のデータ送信機構。
In networks that use tokens to avoid data races,
As a data transmission mechanism of a node member having two transmission path connection terminals,
If a token signal is received from any one transmission line connection terminal,
Send a token signal from the other transmission path connection terminal,
If there is transmission data originating from the own node,
Sends the token signal to the transmission path connection terminal that received it,
A data transmission mechanism of a node member capable of transmitting a token signal and transmission data at the same time by transmitting a token signal and transmission data to different transmission path connection terminals.
トークンを利用してデータ競合を避けるネットワークにおいて、
数字を付加したトークン信号をトークンとして巡回させ、
トークンを受信したノードの処理として、
数字があらかじめ決められた値より大きいならば、
自己ノードを発信元にするデータを送信不可とし、
数字があらかじめ決められた値未満であれば、
自己ノードを発信元にするデータを送信可とすること、
自己ノードを発信元にするデータを送る場合の処理として、
データ発信時に到来したトークンに、
発信するデータ量に応じた数字を加えたトークンを送出し、
データ送信後に到来するトークンに、
発信したデータ量に応じた数字を減じたトークンを送出すること、
によって、
ネットワーク輻輳状態を回避するためのフロー制御方法。
In networks that use tokens to avoid data races,
Cycle the token signal with the number added as a token,
As the process of the node that received the token,
If the number is greater than the predetermined value,
Disables transmission of data originating from its own node,
If the number is less than the predetermined value,
Allow transmission of data originating from its own node,
When sending data originating from the own node,
Tokens arrived at the time of data transmission,
Send a token with a number according to the amount of data to be sent,
In the token that arrives after data transmission,
Sending a token with a number reduced according to the amount of data sent,
By
Flow control method for avoiding network congestion.
ネットワークに接続するノード、および、受送信するデータに関し、
ノードを1つのCPU部と1つのインターフェース部に分け、
複数の伝送路接続端子を有するインターフェース部の処理として、
データを伝送路から受信したならば、
受信した伝送路接続端子に対応するビットをデータ先頭に付加し、
CPU部にデータを転送し、
データをCPU部から受信したならば、
受信したデータ先頭に記載されたビットに対応する伝送路接続端子を選択し、
選択した伝送路接続端子にデータを転送すること、
によって、
CPU部が、データ先頭のビットを解析することで受信した伝送路接続端子を把握でき、データ先頭のビットに指示状態を記載することで送信する伝送路接続端子を選択できる効果を有するインターフェース部。
Regarding nodes connected to the network, and data to be transmitted and received,
Divide the node into one CPU part and one interface part,
As processing of the interface unit having a plurality of transmission path connection terminals,
When data is received from the transmission line,
A bit corresponding to the received transmission path connection terminal is added to the head of the data,
Transfer the data to the CPU,
If data is received from the CPU,
Select the transmission path connection terminal corresponding to the bit described at the head of the received data,
Transferring data to the selected transmission path connection terminal,
By
An interface unit having an effect that the CPU unit can grasp the received transmission line connection terminal by analyzing the first bit of the data, and select the transmission line connection terminal to be transmitted by writing the instruction state in the first bit of the data.
バス型のネットワークに接続された部材である分岐器または終端器に関し、
ネットワークの接続状況を把握するためのデータ列が到来すると、
複数の伝送路接続端子を有する分岐器の処理として、
任意の1つの伝送路接続端子からデータ列を受信したならば、
他のすべての伝送路接続端子の中から、
あらかじめ決められている1つの伝送路接続端子に、
すべての到来したデータ列を送出すること、
只1つの伝送路接続端子を有する終端器の処理として、
ネットワークの接続状況を把握するためのコード、もしくは、
すべての到来したデータ列を送出すること、
によって、ネットワークの接続状況を把握するデータ列を隣接部材に転送することが可能な分岐器および終端器。
Regarding a switch or a terminator that is a member connected to a bus-type network,
When a data stream arrives to understand the network connection status,
As processing of a branching device having a plurality of transmission line connection terminals,
If a data string is received from any one transmission line connection terminal,
From among all other transmission line connection terminals,
To one predetermined transmission line connection terminal,
Sending out all incoming data streams,
As processing of the terminator having only one transmission line connection terminal,
A code for grasping the network connection status, or
Sending out all incoming data streams,
A branching device and a terminator capable of transferring a data sequence for grasping a network connection status to an adjacent member.
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