TWI600335B - Communication system and communication method - Google Patents

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TWI600335B
TWI600335B TW105123546A TW105123546A TWI600335B TW I600335 B TWI600335 B TW I600335B TW 105123546 A TW105123546 A TW 105123546A TW 105123546 A TW105123546 A TW 105123546A TW I600335 B TWI600335 B TW I600335B
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Koji Shibata
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Mitsubishi Electric Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Description

通訊系統以及通訊方法
本發明是關於一種在控制網路中所使用的通訊系統及通訊方法。
在複數連接裝置(節點)的控制網路中，採用設置即時通訊頻寬與非即時通訊頻寬的時分割通訊方式，藉此，得到一種可保證即時通訊之頻寬的方法。
在此種保證即時通訊之頻寬的方法中，針對某一節點，於即時通訊頻寬被分配的期間，得以抑制來自其它節點的傳送，所以，即時通訊頻寬被分配之後的節點可傳送所要的即時通訊資料。
但是需要考慮到，在非即時通訊頻寬中，當某一節點實施非即時通訊時，同一時點有其它節點的非即時通訊發生。結果，這意味著非即時通訊頻寬的吃緊傾向。
此問題可藉由將非即時通訊頻寬設定到某種程度的大小來解決。不過，在此情況下，即時通訊的通訊週期這次會變得比較長，即時通訊的通訊頻寬則變得較窄，所以，原本進行優先性的必要性提高的控制反而難以實行而產生了問題。
專利文獻1：特表2004-515122號
相對於此，在習知的通訊系統中，有一種被揭露的技術(專利文獻1)為了不干擾即時通訊頻寬，在中繼傳送非即時通訊資料時，主要儲存中繼資料到下一個週期的非即時通訊開始時間為止，藉此，進行資料傳送。
不過，在習知的通訊系統中，需要一種可以在所有節點進行主要儲存的緩衝記憶體，所以成本提高。
又，即使為了不使成本產生影響而將此緩衝記憶體變小，也會有資料廢棄發生，於是，非即時通訊資料在到達位址之前常常都被主要儲存，對等待肯定回應(ACK)的傳送資料而言，再次傳送處理不會發生，更加使非即時通訊頻寬吃緊。
本發明是為了消解上述之課題的發明，提供一種包括第一通訊裝置及複數個第二通訊裝置的通訊系統，其特徵為：上述第二通訊裝置包括：第一傳訊控制部，傳送需要即時性之第一資料通訊；及第二傳訊控制部，將不需要即時性之第二資料通訊的傳訊請求作為上述第一資料通訊的一部分，將其傳送至上述第一通訊裝置，根據從上述第一通訊裝置接收的頻寬的情報傳送第二資料通訊；上述第一通訊裝置包括：傳訊管理部，管理上述第二資料通訊用的通訊頻寬，在接收上述第二資料通訊的請求之後，將上述通訊頻寬的空頻寬的情報傳送至傳送上述第二資料通訊之請求的第二通訊裝置。
根據本發明，可不包括對從屬裝置儲存傳送中斷處理等之資料的緩衝器而進行非即時通訊。
1‧‧‧CPU
2‧‧‧記憶體
3‧‧‧記憶裝置
4‧‧‧通訊裝置
5‧‧‧輸入裝置
6‧‧‧顯示裝置
100‧‧‧主裝置
110‧‧‧網路介面部
110a‧‧‧網路介面部
110b‧‧‧網路介面部
120‧‧‧傳訊控制部
121‧‧‧即時傳訊控制部
122‧‧‧非即時傳訊控制部
123‧‧‧非即時傳訊管理部
124‧‧‧通訊訊框產生部
130‧‧‧收訊控制部
140‧‧‧通訊週期控制部
200‧‧‧從屬裝置
200a‧‧‧從屬裝置a
200b‧‧‧從屬裝置b
200c‧‧‧從屬裝置c
210‧‧‧網路介面部
210a‧‧‧網路介面部
210b‧‧‧網路介面部
220‧‧‧傳訊控制部
221‧‧‧即時傳訊控制部
222‧‧‧非即時傳訊控制部
223‧‧‧通訊訊框產生部
230‧‧‧收訊控制部
240‧‧‧通訊週期控制部
500‧‧‧通訊系統
第1圖為本實施型態之通訊系統的構造圖的其中一例。
第2圖為本實施型態之主裝置、從屬裝置的硬體構造圖的其中一例。
第3圖為本實施型態之主裝置的機能構造圖的其中一例。
第4圖為本實施型態之非即時通訊頻寬表的其中一例。
第5圖為表示本實施型態之非即時傳送管理部123之處理的流程圖。
第6圖為本實施型態之從屬裝置的機能構造圖的其中一例。
第7圖為表示本實施型態之非即時傳訊控制部222之處理的流程圖。
第8圖為表示本實施型態之通訊訊框產生部206之處理的流程圖。
第9圖為表示本實施型態之非即時通訊訊框之構造之其中一例的圖。
第10圖為本實施型態之通訊系統的通訊流程圖的其中一例。
第11圖為本實施型態之複數個從屬裝置在同一週期傳送傳送請求時的通訊流程圖的其中一例。
實施本發明的最適當型態如下所示。此外，發明的內容不受以下所記述之內容的限定。
第1實施型態.
在第1圖中，表示本實施型態之通訊系統500的構造的其中一例。
如第1圖所示，通訊系統500為線形網路，包括主裝置(第一通訊裝置)100及複數個從屬裝置(第二通訊裝置)200a~200c。此外，在第1圖中，有由從屬裝置200a、從屬裝置200b、從屬裝置200c所構成的範例，以下將針對此進行敘述。
此外，連接主裝置100與複數個從屬裝置200的網路可為第1圖所示的線形網路，亦可為環形、星形、匯流排形等其它形狀的網路，這些網路皆可適用本實施型態。
主裝置100週期性地傳送含有對從屬裝置200之控制指令的即時通訊(第一資料通訊)資料，各從屬裝置200對主裝置100週期性地傳送含有對控制指令回應的即時通訊資料。
又，主裝置100及從屬裝置200非週期地實施不含控制指令之網際網路通訊協定(IP)通訊等非即時通訊(第二資料通訊)資料的收發。
本實施型態之主裝置100、從屬裝置200的硬體構造例如第2圖所示。各裝置由CPU1、記憶體2、記憶裝置3、通訊裝置4、輸入裝置5及顯示裝置6(未顯示於圖式)所構成。
CPU1執行程式。更具體地說，就主裝置100而言，CPU1執行用來實現主裝置100之機能構成要素的程式，就從屬裝置200而言，CPU1執行用來實現從屬裝置200之機能構成要素的程式。
記憶體2為揮發性的記憶裝置，具體地說，為RAM(隨機存取記憶體)。
記憶裝置3為非揮發性的記憶裝置，其可為 HDD(硬碟)、快閃記憶體等。
CPU1所執行的程式被儲存在記憶裝置3中，被載入記憶體2，由CPU1來執行。
通訊裝置4為用來與其它裝置收發訊的電路，可為大型積體電路(LSI)、現場可程式閘陣列(FPGA)等。
輸出入裝置5為連接主裝置、從屬裝置的裝置，可為伺服馬達等。
此外，本構造不受此一例限定，亦可為其他構造。
本實施型態中的主裝置100的機能構造圖如第3圖所示。
主裝置100由網路介面部110a~110b、傳訊控制部120、收訊控制部130、通訊週期控制部140所構成。
此外，本實施型態中的主裝置100可作為跨越複數個網路而連接的橋接裝置。因此，雖然即將說明第3圖所示的主裝置100由網路介面部110a及網路介面部110b構成的情況，但實際上網路介面部110可以只有一個或2個以上。
網路介面部110與網路連接，對其它節點進行通訊訊框的接收及傳送。
網路介面部110對網路傳送由傳訊控制部120轉送的通訊訊框。又，網路介面部110接收來自網路的通訊訊框，解析收訊訊框的資料。
收訊訊框的資料被解析後，若為以主裝置100為目的地的單點傳播訊框或以主裝置100所屬的多點傳播群組為目的地的多點傳播訊框或廣播訊框，網路介面部110將收訊資料轉送到 收訊控制部130。
又，收訊訊框的資料被解析後，若為非即時傳訊請求情報的通知或收訊訊框從另一網路介面中繼傳送的資料(傳送至其它裝置的訊框，或者，多點傳送或廣播的訊框)，網路介面部110對傳訊控制部120轉送收訊資料。
傳訊控制部120由即時傳訊控制部121、非即時傳訊控制部122、非即時傳訊管理部(傳訊管理部)123及通訊訊框產生部124所構成。
即時傳訊控制部121藉由比較從通訊週期控制部140通知的時間情報及現在的時刻，判斷是否為傳送即時資料的時間。
若判斷為傳送即時資料的時間，即時傳訊控制部121將即時資料轉送至通訊訊框產生部124。
在非即時傳訊控制部122中，在有需要傳送之非即時通訊資料的情況下，比較從通訊週期控制部140通知的時間情報和從非即時傳訊管理部123通知的空頻寬情報，主裝置100若判斷出為可傳送的時間，便將欲傳送之非即時資料轉送至通訊訊框產生部124。
非即時傳訊管理部123在從網路介面部110轉送的收訊訊框的資料為來自從屬裝置的非即時傳訊請求情報的情況下，進行非即時傳訊頻寬的管理。
所謂非即時傳訊頻寬，是指在通訊週期內的即時通訊用之頻寬以外的頻寬。亦即，在非即時傳訊管理部，各通訊週期的可使用非即時通訊頻寬可在如第4圖所示的非即時通訊頻寬表 進行管理，對從屬裝置進行非即時傳訊頻寬的分配。
在此使用第5圖說明非即時傳訊管理部123所進行的「非即時傳訊頻寬的管理」。
非即時傳訊管理部123判斷從從屬裝置200接收的收訊訊框是否為非即時傳訊請求(S301)。
所接收的收訊訊框為非即時傳訊請求時(S301：YES)，非即時傳訊管理部123檢索各通訊週期內的空頻寬，將空頻寬分配至該非即時傳訊請求端(S302)。
例如，各通訊週期中尚未使用於即時通訊且目前為止未被分配至從屬裝置200的非即時傳訊用之通訊頻寬被分配至該非即時傳訊請求從屬裝置。
非即時傳訊管理部123將被分配的頻寬情報及被分配的ID作為非即時傳訊許可情報，對通訊訊框產生部124給予通知(S303)。又，非即時傳訊許可情報可為第4圖的通訊週期編號。又，亦可為自時刻情報、非即時傳訊許可情報傳送至從屬裝置的週期以來的經過週期數。
接受到的收訊訊框若不是非即時傳訊請求(S301：NO)，非即時傳訊管理部123便反覆收訊訊框的接收(S301)。
通訊訊框產生部124在從即時傳訊控制部121或非即時傳訊控制部122有收訊資料轉送的情況下，產生通訊訊框，對網路介面部110轉送通訊訊框。
此外，當產生通訊訊框時，若從非即時通訊管理部123有非即時傳訊許可情報的通知，在該從屬裝置(請求非傳訊的從屬裝置)端的即時通訊訊框的訊框標頭或非即時傳訊訊框中儲 存非即時傳訊許可情報。
收訊控制部130將從網路介面部110轉送的資料除存在記憶體2或記憶裝置3中。
通訊週期控制部140進行在通訊系統500唯一設定的通訊週期情報的管理。所謂通訊週期情報，可為以絕對時刻為基準來設定的主裝置可傳訊時間(通訊頻寬)的情報，或開始傳送即時資料的時點情報。該通訊週期情報會給予傳訊控制部120通知。
通訊週期情報為使用者所設定的值，其為被程式化之後載入記憶體的值。
本實施型態中的從屬裝置200的機能構造圖如第6圖所示。
從屬裝置200由網路介面部210a~210b、傳訊控制部220、收訊控制部230、通訊週期控制部240所構成。
此外，本實施型態中的從屬裝置200和主裝置100的狀況相同，亦可作為跨越複數個網路而連接的橋接裝置。因此，關於第6圖所示的從屬裝置200，將說明其由網路介面部210a及網路介面部210b構成的情況，但網路介面部210可為一個，亦可為2個以上。
網路介面部210與網路連接，對其它節點進行通訊訊框的接收及傳送。
網路介面部210對往路傳送由傳訊控制部220轉送的通訊訊框。又，網路介面部210接收來自網路的通訊訊框，解析收訊訊框的資料。
收訊訊框的資料被解析後，若從屬裝置為應接收之訊框，網路介面部210對收訊控制部230轉送收訊資料。
又，收訊訊框的資料被解析後，若為非即時傳訊請求情報的通知或收訊訊框從另一網路介面中繼傳送的資料(傳送至其它裝置的訊框，或者，多點傳送或廣播的訊框)，對另一網路介面部轉送收訊訊框。
傳訊控制部220由即時傳訊控制部(第一傳訊控制部)221、非即時傳訊控制部(第二傳訊控制部)222及通訊訊框產生部223所構成。
收訊控制部230與在第3圖中所說明的主裝置100的收訊控制部130相同。
即時傳訊控制部221與主裝置的即時傳訊控制部121相同。
非即時傳訊控制部222的處理流程如第7圖所示。
非即時傳訊控制部222判斷從屬裝置200中是否有非即時傳訊請求(S501)。例如，非即時傳訊請求從CPU進行通知。
若有非即時傳訊請求(S501：YES)，非即時傳訊控制部222對通訊訊框產生部223通知傳訊請求情報(S502)。
傳訊請求情報可為欲傳送的訊框數、該訊框的優先性情報等。
非即時傳訊控制部222在對通訊訊框產生部223通知傳訊請求情報後，接著，從網路介面部210接收收訊訊框(S503)。
若從網路介面部210取得非即時通訊許可情報(S503：YES)，非即時傳訊控制部222根據該許可情報，將非即 時資料轉送至通訊訊框產生部223。
通訊訊框產生部223的處理流程如第8圖所示。
通訊訊框產生部223若有即時傳訊控制部221或非即時傳訊控制部222的轉送資料，便會啟動。
所接收的資料若有從非即時傳訊控制部222的轉送資料(S602：非即時)，通訊訊框產生部223產生非即時通訊訊框(S603)，將其轉送至網路介面部210(S604)。在第9圖中，表示非即時通訊訊框的構造的其中一例。
非即時通訊訊框若為乙太網路(註冊商標)等，會藉由乙太網路型態(Ethernet Type)來識別即時通訊訊框。乙太網路通訊協定資料單元(Ethernet PDU)內可設定即時資料及非即時資料的識別區域來進行識別。
接收到的資料若為來自即時傳訊控制部221的轉送資料(S602：即時)，通訊訊框產生部223產生即時資料訊框(S605)。
接著，通訊訊框產生部223進行轉送資料是否含有非即時傳訊請求情報的判斷(S606)。
若轉送資料含有非即時傳訊請求情報(S606：YES)，通訊訊框產生部223在欲產生的即時通訊訊框的標頭情報中儲存非即時傳訊請求情報(S607)。
若轉送資料不含有非即時傳訊請求情報(S606：NO)，通訊訊框產生部223會儲存所產生之即時通訊訊框之標頭情報中不含有非即時傳訊請求的內容(S608)。
通訊訊框產生部223將已產生的即時通訊訊框轉送至網路介面部210(S609)。
通訊週期控制部240與主裝置100的通訊週期控制部140相同。
接著，將使用第10圖及第11圖，說明通訊流程。在第10圖及第11圖中，與在第1圖所說明過的相同，將敘述具有主裝置100、從屬裝置200a、從屬裝置200b、從屬裝置200c的範例。
主裝置100以既定週期進行對各從屬裝置的即時通訊(向下通訊)，各從屬裝置對主裝置100，進行向上通訊的即時通訊。
通訊週期由使用者來設定。例如，若將通訊週期設定為1ms，700μs作為即時通訊的頻寬，剩下的300μs作為可使用於非即時通訊的頻寬。這些時間可從整個系統的即時通訊資料量來算出。
在此以僅有從屬裝置200b實施非即時傳訊為例，使用第10圖來進行說明。
從屬裝置200b針對即時通訊訊框，將表達出欲進行1500位元組之非即時通訊資料之傳送的非即時傳訊請求情報，儲存於即時通訊訊框的標頭部中(701)。
接收到儲存有非即時傳訊請求資料之即時通訊訊框的主裝置100將第4圖所示的通訊週期和從可使用於非即時通訊之頻寬許可傳送的頻寬分配至從屬裝置200b。在此，通訊週期編號12的頻寬分配至從屬裝置200b。
此被分配的頻寬作為非即時傳訊許可情報，儲存至即時通訊訊框的標頭情報中，被傳送至從屬裝置200b(702)。
例如，被分配的頻寬若許可1個週期以後的傳送，作為非 即時傳訊許可情報，可儲存從傳送傳訊許可通知之通訊週期(通訊週期編號11)以來的經過通訊週期(通訊週期編號12的頻寬已被分配，所以經過通訊週期為1)(在圖內，1個週期後作為傳訊許可)。
已接收主裝置100傳送出之非即時傳訊許可情報的從屬裝置200b在接收非即時傳訊許可情報的通訊週期的1個週期後，實施非即時傳訊(703)。
接著，複數個從屬裝置200以同一週期傳送非即時傳訊請求的情況，使用第11圖來說明。
第11圖說明了從屬裝置200a,200b,200c在同一週期內同時將非即時傳訊請求傳送到主裝置100的情況(801,802,803)。從屬裝置200a,200b,200c分別要求了1500位元組的非即時通訊資料的傳送。
當主裝置100接收從從屬裝置200a,200b,200c接收非即時傳訊要求時，便參照非即時通訊頻寬表，從各通訊週期中可使用的非即時通訊頻寬，分配頻寬至從屬裝置。
當非即時通訊頻寬表為如第4圖所示的狀態時，主裝置100真對從屬裝置200a和從屬裝置200b，在傳送通訊許可通知的週期(通訊週期編號13)之後的1個週期傳送許可非即時通訊的通知，對從屬裝置200c在2個週期後傳送許可非即時通訊的通知。
從屬裝置200a，從屬裝置200b，從屬裝置200c接收該許可情報。從屬裝置200a及從屬裝置200b在許可通知接收的下一個通訊週期(821,822)進行所要的非即時通訊，從 屬裝置200c在2個週期後進行所要的非即時通訊(823)。
此外，當主裝置100從從屬裝置200接收非即時通訊請求而考慮空頻寬時，主裝置100可使接收傳訊要求通知的順序優先，也可通知從屬裝置通訊時點。
又，傳訊要求情報中事先設定表示要優先處理哪個從屬裝置的優先性，主裝置100可比較參照從各從屬裝置傳送過來的優先性，藉此，對優先性高的從屬裝置，許可更早時點的傳訊。
如上所述，根據本實施型態，當主裝置100從從屬裝置200接收非即時傳訊請求時，從所管理的各通訊週期中的可使用的即時通訊頻寬將頻寬分配至從屬裝置200，傳送通訊許可通知，藉由具有這樣的構造，不需要儲存資料容量大的緩衝記憶體，也不會因非即時通訊而產生對即時通訊的干擾，可保證非即時通訊的頻寬，進而以良好效率實施非即時通訊。
100‧‧‧主裝置
200a‧‧‧從屬裝置a
200b‧‧‧從屬裝置b
200c‧‧‧從屬裝置c
500‧‧‧通訊系統

Claims (3)

  1. 一種通訊系統，包括第一通訊裝置及複數個第二通訊裝置，其特徵為：上述第二通訊裝置包括：第一傳訊控制部，傳送需要即時性之第一資料通訊；及第二傳訊控制部，將不需要即時性之第二資料通訊的傳訊請求作為上述第一資料通訊的一部分，將其傳送至上述第一通訊裝置，根據從上述第一通訊裝置接收的頻寬的情報傳送第二資料通訊；上述第一通訊裝置包括：傳訊管理部，管理上述第二資料通訊用的通訊頻寬，在接收上述第二資料通訊的請求之後，將上述通訊頻寬的空頻寬的情報傳送至傳送上述第二資料通訊之請求的第二通訊裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項之通訊系統，其中，上述第二資料通訊的請求具有優先性的情報，上述傳訊管理部從複數個第二通訊裝置於同一通訊週期內接收第二資料通訊的請求之後，將已傳送上述優先性高之第二資料通訊之請求的第二通訊裝置作為優先，傳送空頻寬的情報。
  3. 一種通訊方法，於包括第一通訊裝置及複數個第二通訊裝置的通訊系統，其特徵為：上述第二通訊裝置中的通訊步驟包括：第一傳訊控制步驟，傳送需要即時性之第一資料通訊；及 第二傳訊控制步驟，將不需要即時性之第二資料通訊的傳訊請求作為上述第一資料通訊的一部分，將其傳送至上述第一通訊裝置，根據從上述第一通訊裝置接收的頻寬的情報傳送第二資料通訊；上述第一通訊裝置中的通訊步驟包括：傳訊管理步驟，管理上述第二資料通訊用的通訊頻寬，在接收上述第二資料通訊的請求之後，將上述通訊頻寬的空頻寬的情報傳送至傳送上述第二資料通訊之請求的第二通訊裝置。
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