(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送路に複数のステーションが接続されているネットワークシステムにおいて、
前記複数のステーションをグループ分けし、１番目グループの次フレーム送信までの時間をβ１（１）、次フレームを送信する所定数のスロット時間をβ２（１）とすると、Ｋ番目グループは、
β１（Ｋ）＝β１（１）＋（Ｋ−１）・｛β２（１）＋1スロット｝
なる前記β１（Ｋ）時間後にフレームを送信することを特徴とする伝送データ衝突減少方法。
【請求項２】
伝送路に複数のステーションが接続されているネットワークシステムにおいて、
前記複数のステーションをｎ個にグループ分けし、１番目グループの次フレーム送信までの時間をβ１（１）とすると、Ｋ（ｎ＞Ｋ）番目グループのβ１（Ｋ）時間は、
β１（Ｋ）＝β１（１）＋（Ｋ−１）・1スロット
に設定し、かつ、各グループの次フレームを送信する時間β２は、１番目グループの次フレームを送信する所定数のスロット時間β２（１）・ｎに設定し、前記各グループはβ２（１）・ｎ時間内に交互に前記次フレームを送信することを特徴とする伝送データ衝突減少方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する伝送データ衝突減少方法において、
各グループは、グループ内でトークンを巡回させながら次フレームを送信し、フレームデータの衝突を回避することを特徴とする伝送データ衝突減少方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のステーション間で例えばイーサネット（Ethernet）のようなＣＳＭＡ（Carrier  Sense  Multiple  Access）の伝送路を接続し、相互にデータの授受を行う伝送データ衝突減少方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数のステーション間で相互にデータの授受を行う場合、ＯＳＩ参照モデルの下位層となる物理層およびデータリンク層のプロトコルとして、イーサネットで代表されるＣＳＭＡと呼ばれる媒体アクセス制御方式が採用されている。
【０００３】
このＣＳＭＡの方式は、他の伝送方式と比べて伝送路の負荷が低い時に伝送の遅延が短いという利点をもっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このＣＳＭＡ方式は、伝送負荷が高くなると、複数のステーション間で送信データの衝突が増え、伝送データが消失する確立が高くなる。
【０００５】
本発明は上記事情にかんがみてなされたもので、伝送負荷が高くなった場合でも複数のステーション間で授受するデータの衝突を極力低減化する伝送データ衝突減少方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る伝送データ衝突減少方法は、複数のステーションをグループ分けし、１番目グループの次フレーム送信までの時間をβ１（１）、次フレームを送信する所定数のスロット時間をβ２（１）とすると、Ｋ番目グループは、
β１（Ｋ）＝β１（１）＋（Ｋ−１）・｛β２（１）＋1スロット｝
なる前記β１（Ｋ）時間後にフレームを送信するようにすれば、予め決められているプロトコルに従いつつ、グループ間フレームの衝突がなくなり、データの消失が大幅に低減化することが可能である。
【０００７】
また、別の発明は、複数のステーションをｎ個にグループ分けし、１番目グループの次フレーム送信までの時間をβ１（１）とすると、Ｋ（ｎ＞Ｋ）番目グループのβ１（Ｋ）時間は、
β１（Ｋ）＝β１（１）＋（Ｋ−１）・1スロット
に設定し、かつ、各グループの次フレームを送信する時間β２は、１番目グループの次フレームを送信する所定数のスロット時間β２（１）・ｎに設定し、前記各グループはβ２（１）・ｎ時間内に交互に前記次フレームを送信すれば、グループ相互の間で整理された状態でフレームデータを送信でき、よってグループ間フレームの衝突がなくなり、データの消失が大幅に低減することが可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る伝送データ衝突減少方法の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は本発明に係る伝送データ衝突減少方法を用いたネットワークシステムの概略構成図である。
【００１１】
このネットワークシステムは、複数台のステーション１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，…，１ｎが設置され、これらステーション１ａ，１ｂ，…，１ｎ間で相互にデータの授受を行うようにＣＳＭＡの伝送路２により接続されている。
【００１２】
このシステムは、複数のステーション１ａ，１ｂ，…，１ｎがイーサネットのようなＣＳＭＡの伝送路２を介して相互にデータの授受を行う構成を前提としているが、さらに詳しくは後記するように複数台のステーション１ａ，１ｂ，…，１ｎを複数のグループ３1，３2，…，３ｎに分け、各グループ毎に遅延時間等を考慮しつつフレームデータを送信するものである。具体的には後記する。
【００１３】
なお、システムのネットワーク接続形態は、バス型ネットワークとなっているが、リング型ネットワークその他の接続形態であってもよい。
【００１４】
(第１の実施の形態)
一般に、この種のネットワークにおいては、伝送負荷が高くなると、各ステーション間で同時にデータの送信を開始する場合が増えてくる。特に、イーサネットのようなＣＳＭＡの方式は、あるステーションのフレームが伝送路２に存在するとき、データを送信しようとする他のステーションでは、前フレームの受信終了後、乱数発生器から乱数を発生させ、その乱数発生時間だけ遅延させた後、データの送信を開始することが行われている。これは、データの衝突を回避するための１つの対策であるが、通常過去の実績，経験等に基づき、データの衝突が発生しない目安となる乱数遅延時間は３スロット時間分と考えられており、他のステーションではその遅延時間経過後にデータを送信する。
【００１５】
ここで、１スロット時間とは、任意の２つのステーション間において一方のステーションからフレームデータを送信し、他方のステーションがそのフレームデータを受信し、フレームとして認識するまでの時間をいう。
【００１６】
次に、通常の送信タイミングについて図２を参照して説明する。
【００１７】
今、ステーション１ａによる前フレーム１１の送信中に、ステーション１ｂがフレームデータの送信要求を行う場合、ステーション１ｂとしては、ステーション１ａの送信フレームが伝送路２から完全になくなるまでの間、またはフレーム１１を受信する他のステーションが次フレームを受信できるようになるまでの遅延時間，つまりステーション１ａが次フレーム送信までの遅延時間(以下、β１時間と呼ぶ)が設けられ、このβ１時間後、予め乱数発生数で定まるスロット数時間だけ遅延し、この遅延時間後にステーション１ｂがフレームを送信する。
【００１８】
しかし、以上のような送信タイミング方法では、３スロット分の乱数遅延時間の間に例えば４つのステーションが同時にデータを送信しようとした場合、５割近くの衝突が発生する。
【００１９】
そこで、以上のようなデータ衝突を減少する方法としては、乱数の遅延時間を３スロットよりも十分長くすることが考えられるが、既にプロトコルが決まっている場合が多いので、３スロットの数が変えられない場合がある。
【００２０】
そこで、本発明に係る伝送データ衝突減少方法としては、次のような対策を講じることにより実現する。
【００２１】
（１）  先ず、複数のステーション１ａ，１ｂ，…を複数のグループ３1，３2，…，３ｎに分けるものとする。このグループの分け方は、グループ内の送信メッセージ数がグループ間で均等になるようなグループ分け方法と、グループ内のステーション間で送信タイミングをずらすといったグループ分け方法がある。
【００２２】
なお、グループ内のステーションの数は、乱数によるスロット数が「３」であるとき、同時に送信する可能性のあるステーションの数は「４」よりも十分少ない数とする。
【００２３】
(２)  さらに、図３に示すように、グループ３1，３2，…毎に前記β１時間を変更させてフレームを送信するものとする。図３は２つのグループ３1，３2について示しているが、第1のグループ３1のβ１（１）時間は従来と同じβ１時間である。
【００２４】
一方、第２のグループ３2のβ１（２）時間は第1のグループ３1のβ１（１）時間とβ２（１）時間に更に1スロット分の時間を加えた時間とする。
【００２５】
つまり、この伝送データ衝突減少方法は、Ｋグループ目のβ１（Ｋ）時間は、
β１＋（Ｋ−１）×（β２＋1スロット）
に設定し、このβ１（Ｋ）時間経過後にＫグループ３Kの各ステーションがフレームを送信すれば、データの衝突を低減でき、ひいては送信データが消失する可能性を大幅に低減化できる。
【００２６】
従って、以上のような実施の形態によれば、グループ３2の送信フレームはグループ３1から送信されている前フレーム１１にグループ３1のβ２（１）時間に１スロット時間分加えた時間後にフレームを送信するので、グループ３1とグループ３2とのフレームの衝突がなくなり、データの消失が大幅に低減でき、しかもグループ３1のフレーム送信は、グループ３2のフレーム送信よりも優先されることから、適切にデータを送信できる。
【００２７】
また、既に決められているプロトコルに従ってフレームの衝突を回避しつつ送信することができる。
【００２８】
(第２の実施の形態)
図４は本発明に係る伝送データ衝突減少方法の他の実施形態を説明する送信タイミング図である。
【００２９】
この実施の形態は、第1の実施の形態によるβ１時間のみの変更だけでなく、β２時間も変更する例である。
【００３０】
この伝送データ衝突減少方法は、例えば２つのグループ３1，３2について述べると、第１のグループ３1のβ１（１）時間は従来と同様であるが、β２時間に関しては拡張性を考慮して２倍の期間を設定する。
【００３１】
一方、第２のグループ３2のβ１（２）時間は、従来のβ１（１）時間に１スロット分の時間を加算した時間とし、さらにβ２（２）時間は第１のグループ３1と同様に拡張性を考慮して２倍の時間に設定し、この２倍の拡張スロットの時間内に第１，第２のグループのフレームを交互に送信するものである。
【００３２】
従って、グループがｎ個存在する場合、β２（ｎ）時間としては、従来のβ２（１）×ｎとなる。
【００３３】
一方、Ｋグループ目のβ１（Ｋ）時間は、
β１＋（Ｋ−１）×1スロット｝
となる。
【００３４】
従って、この実施の形態によれば、グループ３1の送信とグループ３2の送信のタイミングは1スロット分だけずらし、しかも複数のグループは、次フレームを送信する所定数のスロット分時間にグループ数を乗じた時間β２内で交互に次フレームを送信する方法であるので、グループ３1とグループ３2のフレームの衝突がなくなり、その分データの消失を大幅に低減でき、しかもグループ３1の送信は、グループ３2の送信よりも僅かの差で優先されるので、適切にデータを送信できる。
【００３５】
(第３の実施の形態)
以上述べた第１および第２の実施の形態では、負荷が低い場合の無信号時期間における複数のステーションの同時送信要求があっても、グループ内の衝突の発生確率は大分低くなるが、高負荷時にはグループ内でのデータの衝突が高くなる可能性がある。
【００３６】
そこで、この実施の形態では、高負荷時の衝突を防止するために、グループ内でトークンパッシング方式を採用し、グループ内でトークンを巡回させることにより、データの衝突を防止するものである。
【００３７】
なお、グループ内のステーションの数は１以上であるが、例えばグループが単一ステーションで構成されている場合、トークンは不要となる。この場合において、グループのまとめ方としては、例えば送信頻度の少ないステーションを１つのグループにまとめてトークンを回し、送信頻度が高いステーションはそれぞれ単一のステーションの別のグループとしてもよい。
【００３８】
図５は単一トークンを使用した場合の伝送路に流れるフレームの例を示す図である。
【００３９】
この例は、伝送路２に４つのステーション１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄをもつグループが接続されており、ステーション１ａ1から順にステーション１ｂ→１ｃ→１ｄとトークンを回し、ステーション１ｄがトークンを受け取ってデータを送信した後、再びステーション１ａにトークンを戻す。
【００４０】
なお、上位層よりも下位層によるプロトコルの処理時間が短いので、下位層にてトークンを巡回させる方が伝送路から見ると無駄時間が少なくなる。
【００４１】
図６はステーション１ａとステーション１ｂを1グループとし、ステーション１ｃとステーション１ｄとを１グループとし、それぞれのグループ内でトークンを巡回させた例である。
【００４２】
従って、このような実施の形態によれば、グループ内でトークンを巡回させつつデータを送信すれば、データの衝突を防ぎながら伝送効率を上げることができる。
【００４３】
（その他の実施の形態）
（１）  この実施の形態は、伝送負荷が高いとき各ステーションで送信要求を制限し、データの衝突を減らす例である。
【００４４】
この例は、データフレーム毎に確認フレーム（以下、Ａｃｋと呼ぶ）を取るものであって、図７に一般的なＡｃｋを用いたデータの流れを示している。すなわち、この図では、ステーション１ａ1がステーション１ｂにデータフレームを送ると、ステーション１ｂは当該データフレームを受け取った後にＡｃｋをステーション１ａに送り返すものである。ステーション１ａは、一定時間Ａｃｋを受信しなかった場合、前回のフレームを再送する。ステーション１ａはＡｃｋを受信した場合であって、送信要求がある時、そのフレームを送信する。
【００４５】
なお、Ａｃｋとしては、図８に示すように相手ステーション番号、Ａｃｋを示すコード、シーケンス番号等からなる従来のＡｃｋと同様なＡｃｋを示すコードの他、新たに遅延時間を付加したものが使用される。シーケンス番号は、相手ステーションにおけるトランザクションを管理するための管理番号である。
【００４６】
以上のように従来のＡｃｋに遅延時間を付加した理由について図９を参照して説明する。
【００４７】
ステーション１ａは、受信するフレームの統計を取り、メッセージ受信数が多いときには大きな値とし、受信数が少ないときにはその値を小さくするような遅延時間変数ｎを定め、Ａｃｋの中に当該遅延時間変数ｎを設定し、相手ステーションに応答する。このＡｃｋを受けたステーション，つまり要求フレームを送信したステーションは、Ａｃｋの中にある遅延時間変数ｎを参照し、Ａｃｋを受信した後、その時間分タイマーを起動する。
【００４８】
このタイマー起動中にステーション１ｂから送信要求が発生されたとき、タイマーがタイムアップした後に送信する。つまり、ｎ時間遅延した後、フレームを送信する。タイムアップ後に送信要求があったとき、遅延時間無しで送信を行う。
【００４９】
なお、ステーション１ｂにおいてリトライする場合の遅延時間は従来のままである。
【００５０】
従って、以上のような実施の形態によれば、伝送負荷が高くなると、送信元ステーションにおいて遅延時間が大きくなるので、送信要求数が減り、結果として全体の伝送負荷が低くなり、衝突の確立も下がることからリトライも少なくなる。よって、従来よりも伝送効率がよくなり、応答時間も早くなる。伝送負荷が低くなったときには、遅延時間がなくなるので、従来と同じ応答時間となる。このように伝送負荷の状況に応じて自動的にデータの衝突を回避するような処理を実施し、伝送抜けを確実に防止できる。
【００５１】
（２）  この実施の形態は、Ａｃｋの数を減らして全体の伝送負荷を軽減する例である。
【００５２】
すなわち、図７において要求メッセージを送信する相手先ステーションが同報アドレスであるとき、複数のステーションからＡｃｋが帰ってくる。バス型伝送路の場合、同報メッセージを届けようとするステーションのうち、何れか1つのステーションにメッセージが届いているとき、他の届けようとしているステーションにもメッセージが届いている可能性が高い。
【００５３】
そこで、これら複数のステーションから帰るＡｃｋを減らすことができれば、全体の伝送路負荷を軽減できる。
【００５４】
その１つは、各ステーションにおいて要求メッセージを受信した後、Ａｃｋを返すまでの間に相互に異なる遅延時間を設定し、その遅延時間経過後にＡｃｋを返すが、この遅延時間中に他のステーションから統一のＡｃｋを受信したとき、その遅延時間に拘わらず、Ａｃｋの送信を中止する。
【００５５】
他の１つは、複数の要求メッセージを受信し、複数のＡｃｋを送信するに際し、Ａｃｋメッセージを駐留させ、１つのＡｃｋメッセージにすることにより、Ａｃｋを減らすものである。通常、伝送負荷が高くなると、１つの要求メッセージに対する返そうとするときに待ち時間が発生するが、その間に次の要求メッセージを受信する可能性が多いが、かかる場合に有効である。
【００５６】
このようにＡｃｋメッセージを減らすことにより、伝送路の負荷が低下し、データ衝突の確立を少なくできるとともに、Ａｃｋメッセージを駐留させることによりＡｃｋメッセージのヘッダーサイズやフレーム間の時間などを節約できる。
【００５７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されずにその要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施可能である。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ステーションをグループ化し、各グループのスロットタイムを相互に変えることにより、データ衝突の確立を大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る伝送データ衝突減少方法を適用するネットワークの構成図。
【図２】  各ステーションの一般的なフレーム送信タイミングを説明する図。
【図３】  本発明に係る伝送データ衝突減少方法の一実施の形態を説明する図。
【図４】  本発明に係る伝送データ衝突減少方法の他の実施形態を説明する図。
【図５】  本発明に係る伝送データ衝突減少方法のさらに他の実施形態を説明する図であって、グループ内の複数のステーションが単一のトークンを巡回させる例を示す図。
【図６】  本発明に係る伝送データ衝突減少方法のさらに他の実施形態を説明する図であって、グループ内の複数のステーションが複数のトークンを巡回させる例を示す図。
【図７】  本発明に係る伝送データ衝突減少方法のさらに他の実施形態を説明する図。
【図８】  従来のＡｃｋに用いる遅延時間を付加した新しいＡｃｋのデータ配列図。
【図９】  図８に示すＡｃｋを用いたデータ伝送例を示す図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，…  …ステーション
２…伝送路
３1，３2…グループ
【図１】
0003725000.tif 000002
【図２】
0003725000.tif 000003
【図３】
0003725000.tif 000004
【図４】
0003725000.tif 000005
【図５】
0003725000.tif 000006
【図６】
0003725000.tif 000007
【図７】
0003725000.tif 000008
【図８】
0003725000.tif 000009
【図９】
0003725000.tif 000010