(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
必要に応じた長さのデータを含む転送単位を転送させてデータの送達を行うネットワークシステムのデータ送達装置において、
前記データの転送単位内にデータ最終受取先の受渡完了時間を含むデータパケットから当該受渡完了時間を読み取る識別手段と、
前記ネットワーク上でのデータ最終受取先までの前記データパケットの移動可能経路の予想遅延時間を記憶する記憶手段と、
前記受渡完了時間から「現在時刻＋移動予定経路の予想遅延時間」を引いて余裕時間を算出し、「余裕時間÷前記移動予定経路の予想遅延時間」により得られる算出パラメータが予め定める条件に適合するとき、前記識別手段で取り出される宛先情報に基づき、宛先までの複数の移動可能経路の予想遅延時間を再び算出して前記記憶手段に記憶し、前記記憶手段に記憶される複数の移動可能経路の予想遅延時間の中から最適な経路を採択して前記データパケットの移動予定経路を変更し、この移動予定経路を変更してもデータパケットの最終受取先への受け渡しが前記受渡完了時間に間に合わないと判断するとき当該データパケットを破棄する判断破棄手段とを備えたことを特徴とするネットワークシステムのデータ送達装置。
【請求項２】
前記データパケットは、一定の長さのデータの転送単位からなることを特徴とする請求項１記載のネットワークシステムのデータ送達装置。
【請求項３】
必要に応じた長さのデータを含む転送単位を転送させてデータの送達を行っているネットワークシステムにおいて、
前記データの転送単位内にデータ最終受取先の受渡完了時間を含むデータパケットから当該受渡完了時間を読み取る識別手段と、
前記ネットワーク上でのデータ最終受取先までの前記データパケットの移動可能経路の予想遅延時間を記憶する記憶手段と、
前記受渡完了時間から「現在時刻＋移動予定経路の予想遅延時間」を引いて余裕時間を算出し、「余裕時間÷前記移動予定経路の予想遅延時間」により得られる算出パラメータが予め定める条件に適合するとき、前記識別手段で取り出される宛先情報に基づき、宛先までの複数の移動可能経路の予想遅延時間を再び算出して前記記憶手段に記憶し、前記記憶手段に記憶される複数の移動可能経路の予想遅延時間の中から最適な経路を採択して前記データパケットの移動予定経路を変更し、この移動予定経路を変更してもデータパケットの最終受取先への受け渡しが前記受渡完了時間に間に合わないと判断するとき当該データパケットを破棄する判断破棄手段とを備えたことを特徴とするネットワークシステム。
【請求項４】
必要に応じた長さのデータを含む転送単位を転送させてデータの送達を行っているネットワークシステムのデータ送達方法において、
前記ネットワーク上でのデータ最終受取先までの前記データパケットの移動可能経路の予想遅延時間を記憶し、
前記データの転送単位内にデータ最終受取先の受渡完了時間と移動予定経路とを含むデータパケットから当該受渡完了時間を読み取り、
前記受渡完了時間から「現在時刻＋移動予定経路の予想遅延時間」を引いて余裕時間を算出し、「余裕時間÷前記移動予定経路の予想遅延時間」により得られる算出パラメータが予め設定された条件に適合するとき、移動可能経路の予想遅延時間のデータを再び算出し、再び算出された移動可能経路の予想遅延時間のデータに基づいて、当該データパケットの前記移動予定経路を最適な経路に変更し、
この移動予定経路を変更してもデータパケットの最終受取先への受け渡しが前記受渡完了時間に間に合わないとき、当該データパケットを破棄することを特徴とするネットワークシステムのデータ送達方法。
【請求項５】
前記データパケットは、一定の長さのデータの転送単位からなることを特徴とする請求項４記載のネットワークシステムのデータ送達方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、伝送路を経由して交信し、データを送達するネットワークシステムのデータ送達装置および方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、様々な目的、用途のため、例えばＬＡＮ、ＷＡＮ等のネットワークシステムが構築されている。
図７は、従来のネットワークシステムの一例を示す構成図である。
【０００３】
このようなネットワークシステムは、データの交信のための制御を行うノード（Ｎｏｄｅ）Ｎ１〜ＮＮ（図７ではＮ１〜Ｎ５までを示す）と、ノードに接続されたホスト機器であるプログラマブルコントローラＰＣ１〜ＰＣＮ（図７ではＰＣ１〜ＰＣ７までを示す）と、ノードの相互間を接続する通信ケーブルからなる伝送路（Ｌｉｎｋ）Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３．．．、Ｌ１２、Ｌ１４．．．との組み合わせから構成されている。
【０００４】
図７において、プログラマブルコントローラＰＣ１〜ＰＣＮは、相互にデータ交信が必要になると、宛先情報，送信元情報，送信するデータの種別，受け取った先での処理の仕方等の情報であるヘッダを送信データ本体につけてデータパケットにまとめ、ノードに対して送信要求を行う。これを受け取ったノードは、伝送路の空きを見つけてデータパケットをネットワーク上に送出する。データパケットは、最終目的先のプログラマブルコントローラＰＣに接続されるノードに至る経路上のノードや伝送路を経由して最終目的先のプログラマブルコントローラＰＣに送達される。
【０００５】
このようなネットワークシステムは、例えば製造自動化の現場で、製造ラインに分散されて設置された製造機械等を制御、監視するコントローラ群がこれらの自動化現場内の機器間において交信するような場合に使用されている。
【０００６】
しかし、ネットワークシステムの形態としては図７で示したもの以外にも、例えばバス型ではＥＴＨＥＲＮＥＴ（ＩＳＯ  ＩＳ８８０２．３）やトークンバス（ＩＳＯ  ＩＳ８８０２．４）ＬＡＮ、また、ループ型ではトークンリング（ＩＳＯ  ＩＳ８８０２．５）ＬＡＮなど、標準ＬＡＮとしても様々なものがある。
【０００７】
さらに、近年、ネットワークシステムの高速化と伝送路の有効利用として色々な種類のデータ、例えば連続定期的な転送を必要とする音声情報や大量な情報量を必要とする画像情報、テキストやファイルデータなどをも統合して通信できる伝送方式として、次世代高帯域ＩＳＤＮ用のＡＴＭ（非同期転送）が注目されており、方式の標準化作業が活発に行われている。
【０００８】
ＡＴＭ方式は、ヘッダと４８バイトのユーザ情報エリアからなる５３バイト一定長のデータパケット（セルともいう）により通信を行うことで、データの統合化を実現しようとしている。また、ＡＴＭでは各ノードにスイッチが設けられている。そして、通信経路の交換は、ヘッダ情報に含まれる通信経路情報をもとに、入力ポートからスイッチに流入するセルを対応する出力ポートに導くように当該スイッチを切り替えることで行われる。このような操作が各ノードのスイッチ毎で繰り返されることによって、セルが最終目的先に送達される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のネットワークシステムでは、ホスト機器がデータ通信しようとしたとき、送出したデータパケットは、最終目的先に到達するまでにネットワークシステムの時々刻々のデータ通信要求の状態に左右されて、期待された時間内に送達されるとは限らないという問題点を有している。
【００１０】
さらに、このような従来のネットワークシステムにおいて、期待された時間以内にデータ送達ができなかったデータパケットは、もはや有効利用されることはないにもかかわらず、最終目的先に送達されるまでネットワークシステム内を転送され続ける。このため、この無意味なデータパケットがネットワークの渋滞を助長し、ネットワークシステムの利用効率を悪化させるという問題点がある。
【００１１】
ネットワークシステムの渋滞の問題に対処するのに、例えばＡＴＭは、ホストからのデータ通信の要求があったときに、ホストの送出できる単位時間あたりのデータ量を折衝により決定するようにしている。そして、仮にホストがこれに違反して過大なセルをネットワークに流入しようとした場合、過大なセルを違反セルとして廃棄することでネットワークの渋滞を防止し、結果として接続された多数のホスト機器に対してネットワークの利用効率を上げようとしている。
【００１２】
しかしながら、ＡＴＭのように事前に使用できる通信容量を折衝により決定し、各ホスト機器がこれを守ることで渋滞を押さえる、つまり折衝で決定した通信性能内でデータ送達を行うシステムは、通信量の平均値やピーク値を用いて折衝規則の設定を行う必要があるので、データの発生状態が予めある程度わかっていなければその効率的な運用をすることができない。例えば製造自動化現場で使用されるコントローラ間での通信は、通信要求の発生がランダムであり、ＡＴＭのような事前に通信性能を決定しておくシステムを対応させることが難しい。
【００１３】
一方、データ送信元と受取先との間で、送達確認ためのフィードバック通信をする機能を有したネットワークシステムがある。このようなシステムでは、前述したように受取先、つまり最終目的先が期待された時間を経過した後にデータを受け取った場合、受取先が送信元に無意味な確認通信を行うこととなる。そして、送信元ではフィードバック通信を確認するために、データ送達が成功したか失敗したかを監視し続けており、これが次動作の開始の遅れをますます助長している。このような状況は、監視時間の設定について、失敗確認に対応できる監視時間と、次動作の開始遅れの少ないきめ細かな監視ができる監視時間との兼ね合いを難しいものにしている。
【００１４】
さらに、最終転送先に至る通信経路が複数可能なシステム構成の場合であっても、従来のシステムは、通常時には、予め定めた経路を用いて運用されている。この経路設定はほとんどの場合、静的に行われており、現状経路に異常があった場合などに初めて代替え経路への変更が行われる。また、公衆網においては動的な経路変更を行っているものがあるが、これは、統計情報をもとに１日のある時間帯に別の経路を設定してネットワーク全体の渋滞を緩和しようとするものにすぎず、個々のデータパケットの事情に対応したものではない。
【００１５】
本発明は、このような実情を考慮してなされたもので、個々のデータパケットの受け渡し時間に関する事情に適合するようにデータ送達を行い、また、ネットワークの渋滞を緩和可能とするネットワークシステムのデータ送達装置および方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に対応する発明は、必要に応じた長さのデータを含む転送単位を転送させてデータの送達を行うネットワークシステムのデータ送達装置において、データの転送単位内にデータ最終受取先の受渡完了時間を含むデータパケットから受渡完了時間を読み取る識別手段と、ネットワーク上でのデータ最終受取先までのデータパケットの移動可能経路の予想遅延時間を記憶する記憶手段と、受渡完了時間から「現在時刻＋移動予定経路の予想遅延時間」を引いて余裕時間を算出し、「余裕時間÷移動予定経路の予想遅延時間」により得られる算出パラメータが予め定める条件に適合するとき、識別手段で取り出される宛先情報に基づき、宛先までの複数の移動可能経路の予想遅延時間を再び算出して記憶手段に記憶し、記憶手段に記憶される複数の移動可能経路の予想遅延時間の中から最適な経路を採択して前記データパケットの移動予定経路を変更し、この移動予定経路を変更してもデータパケットの最終受取先への受け渡しが前記受渡完了時間に間に合わないと判断するときデータパケットを破棄する判断破棄手段とを備えたネットワークシステムのデータ送達装置である。
【００１７】
また、請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明において、データパケットは、一定の長さのデータの転送単位からなるネットワークシステムのデータ送達装置である。
【００１８】
さらに、請求項３に対応する発明は、必要に応じた長さのデータを含む転送単位を転送させてデータの送達を行っているネットワークシステムにおいて、データの転送単位内にデータ最終受取先の受渡完了時間を含むデータパケットから受渡完了時間を読み取る識別手段と、ネットワーク上でのデータ最終受取先までのデータパケットの移動可能経路の予想遅延時間を記憶する記憶手段と、受渡完了時間から「現在時刻＋移動予定経路の予想遅延時間」を引いて余裕時間を算出し、「余裕時間÷移動予定経路の予想遅延時間」により得られる算出パラメータが予め定める条件に適合するとき、識別手段で取り出される宛先情報に基づき、宛先までの複数の移動可能経路の予想遅延時間を再び算出して記憶手段に記憶し、記憶手段に記憶される複数の移動可能経路の予想遅延時間の中から最適な経路を採択してデータパケットの移動予定経路を変更し、この移動予定経路を変更してもデータパケットの最終受取先への受け渡しが受渡完了時間に間に合わないと判断するときデータパケットを破棄する判断破棄手段とを備えたネットワークシステムである。
【００１９】
次に、請求項４に対応する発明は、必要に応じた長さのデータを含む転送単位を転送させてデータの送達を行っているネットワークシステムのデータ送達方法において、ネットワーク上でのデータ最終受取先までのデータパケットの移動可能経路の予想遅延時間を記憶し、データの転送単位内にデータ最終受取先の受渡完了時間と移動予定経路とを含むデータパケットから受渡完了時間を読み取り、受渡完了時間から「現在時刻＋移動予定経路の予想遅延時間」を引いて余裕時間を算出し、「余裕時間÷移動予定経路の予想遅延時間」により得られる算出パラメータが予め設定された条件に適合するとき、移動可能経路の予想遅延時間のデータを再び算出し、再び算出された移動可能経路の予想遅延時間のデータに基づいて、データパケットの移動予定経路を最適な経路に変更し、この移動予定経路を変更してもデータパケットの最終受取先への受け渡しが受渡完了時間に間に合わないとき、データパケットを破棄するネットワークシステムのデータ送達方法である。
【００２０】
また、請求項５に対応する発明は、データパケットは、一定の長さのデータの転送単位からなるネットワークシステムのデータ送達方法である。
【００２７】
【作用】
したがって、まず、請求項１又は４に対応する発明のネットワークシステムのデータ送達装置および方法においては、まず、識別手段によって受取り先での受渡完了時刻がデータパケットから読み取られる。
【００２８】
次に、判断破棄手段によって、受渡完了時間から「現在時刻＋移動予定経路の予想遅延時間」を引いて余裕時間を算出し、この余裕時間と移動予定経路の予想遅延時間とを比較することにより、予め定められた条件のとき、記憶手段に記憶された移動可能経路のうち、データパケットの受け取り先への受け渡しが間に合う移動予定経路が選択され、これに変更される。データパケットの受け取り先への受け渡しが間に合わないと判断されるとき、判断破棄手段によって、当該データパケットは破棄される。
【００２９】
したがって、無意味なデータパケットがネットワーク上から排除されるので、本発明は、ネットワークの渋滞解消につながり、データ転送の高速化に寄与する。また、データパケットは、無駄になることなく、有効なうちに受取り先に送達される。
【００３５】
また、請求項２又は５に対応する発明のネットワークシステムのデータ送達装置および方法においては、請求項１又は４に対応する発明と同様な作用の他、データパケットのデータ長が一定であり、これは例えばＡＴＭ方式の仕様に対応している。
【００３６】
データパケットのデータ長が一定の場合、データ転送における渋滞等による時間遅れはデータパケットの数に比例するので、記憶手段に記憶される予想遅延時間は非常に信頼性の高いものとすることができる。
【００３７】
したがって、本発明によって、請求項１、２、４、５の発明に関するネットワークシステムを、受渡完了時刻以内での送達可能性が確定的なネットワークシステムとすることができる。
【００４０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。
図１は本発明の一実施例に係るデータ送達装置を適用したネットワークシステムを示す構成図である。
【００４１】
図１において、ネットワークシステムは、データの交信のための制御を行う少なくとも一つのノードＮ＃１〜Ｎ＃Ｎ（すなわちＮｏｄｅ、図１はＮ＃１〜Ｎ＃５までを示しており、以下、任意のノードを示すときはノードＮ＃ｎと記す）と、ノードに接続された例えばプログラマブルコントローラ、パソコン、ワークステーション、大型計算機等であるホスト機器Ｈ＃１〜Ｈ＃ＮＮ（図１はＨ＃１〜Ｈ＃７までを示しており、以下、任意のホスト機器を示すときはホスト機器Ｈ＃ｎと記す）と、ノード〜ホスト機器間又はノード相互間を接続する通信ケーブルからなる伝送路Ｌ＃１、Ｌ＃２、Ｌ＃３．．．、Ｌ＃１２、Ｌ＃１４．．．（以下、任意の伝送路を示すときは伝送路Ｌ＃ｎと記す）との組み合わせから構成されている。
【００４２】
図１において、ホスト機器Ｈ＃ｎは、データ送信時に、送信データ本体と、最終受取先を指定した宛先情報，最終受取先でのデータ受取りの完了期限の時刻すなわち完了時間を指定した完了時間情報，当該データパケット１の処理の優先度を指定した優先処理クラス情報，転送処理における経路選択の実施を指定した経路選択情報および送出元を示す送出元情報とをデータパケット１（ＡＴＭで用いるセルを含む）にまとめ、対応する伝送路Ｌ＃ｎを介して接続されたノードＮ＃ｎに対し、データ送信を要求するように構成されている。ただし、場合によってはホストＨ＃ｎでは、優先処理クラス情報と経路選択情報を指定しないこともある。その場合、優先処理クラスの優先度は最低レベルとなり、経路は予め定められているものとなる。
【００４３】
また、上記の各情報は、送信するデータの種別，受け取った先での処理の仕方等の情報をも含む、例えばＡＴＭで用いるようなヘッダ内に含ませるようにしてもよいし、送信データ本体に挿入しても構わない。
【００４４】
図２は本実施例のノードを示す構成図である。
ノードＮ＃１〜Ｎ＃Ｎの内の任意の一つのノードＮ＃ａは、図２において、他のノードＮ＃ｎあるいはホストＨ＃ｎからデータパケット１が入力される少なくとも一つの入力部２（図２には一つのみ示す）と、データパケット１を入力部２から出力部４へ転送する転送部３と、データパケット１を次の送出先のノードＮ＃ｎあるいはホストＨ＃ｎに出力する少なくとも一つの出力部４（図２には一つのみ示す）と、これらが接続された共通バス５とを備えている。
【００４５】
さらに、ノードＮ＃ａは、共通バス５に接続されている時計部６，第１の記憶部７，第２の記憶部８および共通制御用マイコン９を備えている。
入力部２に入力されるデータパケット１は、信号受信入力回路２１において受信されて入力バッファ２２に記憶され、その後、入力キュー部２３に一旦入力された後、又は入力バッファ２２から直接に、入力ポート部２４を介して転送部３により出力部４に転送される。
【００４６】
また、データパケット１は、信号受信入力回路２１から入力バッファ２２に記憶されると共に、第１の識別部２５に必要な情報を取り出されている。そして、この情報と第２の識別部２６からの情報に基づいて判断部２７が、データパケット１の扱いについて判断を下し、その判断指示に従ってデータ挿入部２８が、入力バッファ２２あるいは入力キュー部２３に記憶されているデータパケット１へのデータの変更、挿入、優先度変更（順序入れ替え）等を行っている。
【００４７】
さらに、第１の識別部２５に取り出された情報は、優先制御部２９に入力され、優先制御部２９はこの情報に基づいて入力バッファ２２から入力キュー部２３へのキューイングおよび入力ポート部２４を制御している。
【００４８】
まず、信号受信入力回路２１は、他のノードＮ＃ｎあるいはホストＨ＃ｎからの伝送路Ｌ＃ｎが接続されており、データパケット１を受信可能に構成されている。
【００４９】
入力バッファ２２は、信号受信入力回路２１で受信したデータパケット１を記憶する記憶バッファを有し、データ挿入部２８によって、この記憶されたデータを変更可能に、かつ、記憶されたデータを入力キュー部２３に、又は入力ポート部２４を介して転送部３に出力可能に構成されている。
【００５０】
入力キュー部２３は、優先処理クラスの異なる待ち行列である少なくとも１つの、本実施例においては３つのキュー２３ａ，２３ｂおよび２３ｃを備えている。各キュー２３ｘには、優先制御部２９からの指示により優先度に応じたデータパケット１が後端から入力され、先頭のデータパケット１を入力ポート部２４を介して出力する。さらに、入力キュー部２３は、各キュー２３ｘ内に記憶された各データパケット１のデータを、データ挿入部２８によって変更可能に構成されており、さらに、各データパケット１をデータ挿入部２８によって各キュー２３ｘ内または各キュー２３ｘ間で移動可能に構成されている。
【００５１】
入力ポート部２４は、通常動作時ではキュー２３ａ，２３ｂおよび２３ｃの先頭にあるデータパケット１を、各キュー２３ｘの優先度に応じて予め定められた頻度で、転送部３へ送出する接続の切替を行う。一方、入力ポート部２４は、優先制御部２９からの入力切替信号２９ａが入力されたとき、入力バッファ２２に記憶されているデータパケット１を転送部３へ送出する接続の切替を行う。例えば図２では、転送部３への接続はキュー２３ａにされている。
【００５２】
第１の識別部２５は、受信したデータパケット１の特定のエリアに含まれており、送出元のホストＨ＃ｎ又は途中のノードＮ＃ｎで設定、挿入された各情報、すなわち、宛先情報と完了時間情報と優先処理クラス情報と経路選択情報と送出元情報とをデータパケット１から取り出す。
【００５３】
第２の識別部２６は、第１の識別部２５で取り出された宛先情報に基づいて、第１の記憶部７に記憶されている必要な複数の経路の予想送達時間および渋滞情報を取り出す。このとき、必要な複数の経路とは、当該ノードＮ＃ａから宛先情報に記された最終受取先に送達するための他のノードＮ＃ｘあるいは最終受取先ホストＨ＃ｘに至るのに可能な全経路のことである。
【００５４】
第１の記憶部７は、他のノードＮ＃ｘ（又はホストＨ＃ｘ）に至る経路の情報を得るの必要な情報として、当該ノードＮ＃ａ以外のノードＮ＃ｎにいたる可能な全経路、各経路使用時の予想送達時間、各経路に対応した次の転送ノード、渋滞情報等を記憶する。例えば当該ノードＮ＃ａがノードＮ＃３であったとき、図３に示すような情報が記憶されている。
【００５５】
ここで、予想送達時間とは、経路と経路上の各ノードＮ＃ｎ，伝送路Ｌ＃ｎの性能等から算出される値、または、各経路が渋滞していないときの実際の送達時間から決まる値であり、渋滞情報とは、各経路の混雑状況を知るためのの指標となるもの、または、渋滞によりノードにおいて遅延する時間である。この渋滞情報は、本実施例では、一つ先のノードでの処理状況に関する情報を用いている。
【００５６】
これ以外にも様々な種類の渋滞情報を用いることが考えられる。例えば各経路上の各ノードの入力キュー部２３に入っているデータパケット１の数でもよいし、これに入力キュー部２３内の各キューの優先処理クラスの情報等まで考慮したものを用いてもよい。さらに、例えば過去に受け取ったデータパケットおよび送り出したデータパケットに記された又は記した経路選択情報等を用いて算出し、予想したものでもよい。
【００５７】
判断部２７は、第１の識別部２５で取り出された完了時間情報，経路選択情報および送出元情報、第２の識別部２６で取り出された各経路の予想送達時間および渋滞情報、時計部６から取り出された現在時刻情報、に基づいて、完了時間にデータパケット１の最終受取先への受け渡しが間に合うか否かのを判定し、この判定をもとに、現状維持指令、経路変更指令、優先処理クラス指定指令、データ破棄指令等を含む判定結果情報を出力する。このとき、判断部２７は、予想送達時間と渋滞情報とにそれぞれ必要な係数を加減乗除することによって、予想遅延時間を算出する。さらに、判定処理結果情報と第２の記憶部８の情報とに基づいて，次に転送するノードＮ＃ｎ（あるいはホストＨ＃ｎ）に対応する出力ポート番号を出力する。
【００５８】
ここで、時計部６は、許容される誤差範囲内で全ノードおよび全ホストの動作を同期化する。
さらに、第２の記憶部８は、当該ノードＮ＃ａから目標とするノードＮ＃ｘへの経路上での当該ノードＮ＃ａの一つ先のノードＮ＃ｂに至る伝送路Ｌ＃ａｂにつながる出力ポート情報を保持する。図４に、ノードＮ＃３における第２の記憶部８の内容例を示す。
【００５９】
データ挿入部２８は、判断部２７から出力された判定結果情報と次に転送するノードＮ＃ｎへの出力ポート番号とに基づいて、まだ入力バッファ２２残っているか又は既に入力キュー部２３に入力されているデータパケット１内に出力ポート番号，その他の必要な情報を埋め込みあるいは変更する。
【００６０】
また、判定結果情報に優先処理クラス指定指令が含まれており、データパケット１が既に入力キュー部２３のいずれかのキュー２３ｘに入力されている場合、データ挿入部２８は、指定された優先処理クラスのキュー２３ｘ内の必要な順番にデータパケット１を移すことができる。
【００６１】
一方、優先制御部２９は、第１の識別部で抽出された優先処理クラス情報が最高優先処理クラスに指定されていたとき、入力バッファ２２内にあるデータパケット１を転送部３に送出するように入力ポート部２４の切り替えを行い、その他の優先処理クラスであったときは、優先処理クラスに応じて対応するキュー２３ｘにデータパケット１が入力されるように入力キュー部２３に指示し、制御する。
【００６２】
入力部制御部２１０は、ノードＮ＃ａ内の各部やその他の付帯される要素間でのデータ伝送処理に関連するタイミングを制御し、必要なタイミング信号の発生等を制御するスケジュール部から構成されている。
【００６３】
転送部３は、入力ポート部２４から入力されるデータパケット１を、次に送出するノードＮ＃ｂに対応する出力ポート部４１へ、当該データパケット１を転送制御するスイッチ機能から構成されている。このスイッチは、ＡＴＭスイッチ、ＥＴＨＥＲＮＥＴスイッチ、ＦＤＤＩスイッチ、その他様々なものが考えられる。
【００６４】
また、出力部４は、出力ポート部４１と信号送信出力回路４２と出力部制御部４３とによって構成されている。
出力ポート部４１は、記憶素子を有し、転送部３から転送され、当該ノードＮ＃ａから経路上の次のノードＮ＃ｂに送出するデータパケット１を一時的にバッファリングする。
【００６５】
信号送信出力回路４２は、当該ノードＮ＃ａから他のノードＮ＃ｎもしくはホスト機器Ｈ＃ｎに伝送路Ｌ＃ｎを介して接続されており、出力ポート部４１内のデータパケット１を送出する。
【００６６】
出力部制御部４３は、ノードＮ＃ａ内の各部やその他の付帯される要素間でのデータ伝送処理に関連するタイミングを制御し、必要なタイミング信号の発生等を制御するスケジュール部から構成されている。
【００６７】
共通制御用マイコン９は、その他，ノードＮ＃ａの動作上必要な制御を行うように構成されている。
なお、受渡完了時刻は、例えば完了時間である。また、識別手段は、例えば第１の識別部２５によって構成されており、記憶手段は、例えば第１の記憶部７によって構成されている。さらに、判断破棄手段は、例えば第２の識別部２６と第２の記憶部８と判断部２７とデータ挿入部２８と優先制御部２９とによって構成されている。また、確認送信手段は、例えばデータ挿入部２８によって構成されている。さらに、データ発信手段は、例えばホスト機器Ｈ＃ｎによって構成されており、データ転送手段は、例えばノードＮ＃ｎによって構成されている。
【００６８】
次に、以上のように構成された本実施例のネットワークシステムのデータ送達装置の動作について説明する。
本実施例のネットワークシステムでは、まず、送信データ本体に、宛先情報と完了時間情報と優先処理クラス情報と経路選択情報と送出元情報とを加えてデータパケット１として、ホスト機器Ｈ＃ｎから送出する。
【００６９】
次に、データパケット１を受け取ったノードＮ＃ｎ内の入力部２において、第１の識別部２５によって上記の宛先情報と完了時間情報と優先処理クラス情報と経路選択情報と送出元情報とが取り出される。
【００７０】
この中の優先処理クラス情報が最優先処理クラスに指定されていれば、優先制御部２９は、入力ポート部２４に優先処理信号２９ａを発し、これを受け取った入力ポート部２４は、入力バッファ２２内にバッファリングされている当該データパケット１を最優先で転送部３に入力する。また、他の優先クラスであれば、データパケット１は、優先制御部２９の指示、制御により入力キュー部２３中の対応するキュー２３ｘに入力される。
【００７１】
一方、第１の識別部２５に入力された上記各情報のうち宛先情報が第２の識別部２６に入力され、第２の識別部２６は、この情報をもとに第１の記憶部７から最終的な受取先へのすべての経路をこの各経路に対応する予想送達時間および渋滞情報をピックアップし、判断部２７に入力する。
【００７２】
そして、判断部２７は、第１の識別部、第２の識別部からの情報をもとに、判定を行い、その結果を判定結果情報として出力する。
この判定は、図５に示すフロー図に沿って以下のように行われる。
【００７３】
すなわち、まず、予想送達時間と渋滞情報から経路選択情報で現状指定されている経路（特に指定されていなければあらかじめ定められている静的な経路）についての予想遅延時間を算出する。そして、完了時間（すなわち、最終受取先でのデータ受取りの完了期限の時刻）から、「現在時刻＋予想遅延時間」をひいて、これを余裕時間とする。η１＝余裕時間／予想遅延時間を算出し、これをパラメータη１とする（ＳＴ１）。
【００７４】
次に、パラメータη１が１より大きいか否かを調べ（ＳＴ２）、η１＞１であれば、判定結果情報を経路および優先処理クラスについて現状維持（現状維持指令）であるとする（ＳＴ３）。
【００７５】
さらに、η１≦１のときは、可能な全経路について、前述の場合と同様にしてそれぞれ予想遅延時間を算出し（ＳＴ４）、予想遅延時間が最も短い経路を新たな経路として採択する。そして、判定結果情報に、採択された新たな経路を経路選択情報内の経路とするような経路変更指令を加える（ＳＴ５）。
【００７６】
そして、新たに採択された経路についてのパラメータη２＝余裕時間／予想遅延時間、を算出する（ＳＴ６）。
次に、パラメータη２が１より大きいか否かを調べ（ＳＴ７）、η２＞１であれば、判定結果情報に優先処理クラスについての現状維持指令を付け加える（ＳＴ８）。
【００７７】
さらに、η２＜１の場合には、予め設定された、あるいは状況に応じて設定され直す、データ破棄を行うか否かの基準パラメータβとパラメータη２とを比較し（ＳＴ９）、η２≧βであれば、判定結果情報に必要な優先処理クラスを指定するよう指示する優先処理クラス指定指令を付け加える（ＳＴ１０）。例えば本実施例の場合、入力バッファ２２からの直接転送を含め、４つの優先処理クラスがあるので、η２の値が小さいものほど優先度の高い優先処理クラスを割り当てればよい。
【００７８】
また、η２＜βであれば、データパケット１の最終受取先への受け渡しは完了時間に間に合わないものとして、判定結果情報にデータ破棄指令を付け加える（ＳＴ１１）。このとき、データ破棄指令には、当該データパケット１の破棄と共に、送出元へデータを破棄したことを知らせるデータパケット１を送出するような指示を加える。このデータ破棄の通知は、様々な方法が考えられるが、本実施例では、元のデータパケット１をデータ挿入部２７によって破棄通知データパケット１ｂに書き換えることで実現されている。
【００８０】
判定結果情報作成後、データパケット１の次の送出先が確定するので、判断部２７は、判定結果情報と第２の記憶部８の情報をもとに、出力ポート番号を決定する。
【００８１】
次に、データ挿入部２８は、入力バッファ２２あるいは入力キュー部２３内にある当該データパケット１を判定結果情報に基づいて変更し、また、当該データパケット１に出力ポート番号を埋め込む。
【００８２】
データ挿入部２８による判定結果情報に基づいた変更等は、以下の通りである。
１）経路および優先処理クラスについて現状維持指令：なにもしない。
２）経路変更指令：経路選択情報を、新たに採択された経路に変更する。
３）優先処理クラスについての現状維持指令：優先処理クラス情報は変更しない。
４）優先処理クラス指定指令：指定された優先処理クラスに優先処理クラス情報を変更する。さらに、データパケット１が既にキュー２３ｘのいずれかに入っている場合、さらに、入力キュー部２３内の対応するキュー２３ｘの必要な順番にデータパケット１の移動を行う。例えば当該データパケット１が最優先処理クラスに変更されたとき、転送部３に次に転送されるキュー２３ｘの先頭にデータパケット１を移動させる。
５）データ破棄指令：送信データ本体を破棄する。判定結果情報、および、データ破棄判定に至るまでに判断部２７で検討された情報を含むデータ破棄の通知の確認情報をデータパケット１に加え、残りの部分を送信元にデータパケット１（破棄通知データパケット１ｂ）を送達するのに必要な情報に書き換える。
【００８３】
このように、データパケット１は、必要なデータ変更、出力ポート番号の埋め込み、優先処理等がなされ、転送部３に送られる。
そして、転送部３は、埋め込まれた出力ポート番号に対応する出力部４の出力ポート部４１内にデータパケット１を転送し、転送されたデータパケット１は信号送信出力回路４２から次のノードＮ＃ｂあるいはホストＮ＃ｂに送出される。
【００８４】
上述した構成および動作により、本実施例によるネットワークシステムのデータ送達装置および方法は、以下に記述するような効果を奏する。
（１）データパケット内に、宛先情報と送信元情報と完了時間情報を含ませるようにし、これを第１の識別部２５で取り出し、第１の記憶部７に記憶されている予想遅延時間に関する情報（すなわち予想送達時間および渋滞情報）とからデータパケット１が完了時間に間に合うか否かを判断部２８で判断して、間に合わない場合にはデータパケット１を破棄するようにしているので、無意味になると予めわかっているデータパケットをネットワーク上からは除去できるので、ネットワークに無意味な渋滞を緩和し、ひいてはネットワークシステムにおけるデータ送達の高速化をはかることができる。
（２）上記（１）の構成・効果に加え、データパケットを破棄するさいには、データパケット破棄に関する情報をのせたデータパケットを送信元に送出するようにしたので、データパケットの送信元はこれらの情報から必要な対策を取ることができる。
【００８５】
また、このようなネットワークシステムは、データ送信元と受信先との間でフィードバック通信を行うネットワークシステムの一種となっている。本実施のシステムでは、データ転送が失敗するか否かをノード上で判断できるので、フィードバック通信の戻りが非常に早い。したがって、送信元で行っているデータ送達が成功したか失敗したかを監視する監視時間を短く設定でき、次動作の開始遅れの少ないきめ細かな監視ができるようになる。
（３）上記（１）の構成・効果に加え、データパケット内に優先処理クラス情報を含ませるようにし、優先処理クラスを変更したときにデータパケット１が完了時間に間に合うか否かを判断部２８で判断できるようにし、クラス変更により間に合う場合には当該データパケットの優先処理クラス情報内の優先処理クラスの優先度を上げるようにしたので、そのままでは無意味化するデータパケットの数を減らし、ネットワークシステムの効率的な運用をはかることができる。ひいてはネットワークシステムにおけるデータ送達の高速化をはかることができる。
（４）上記（１）の構成・効果に加え、データパケット内に経路選択情報を含ませるようにし、経路を変更したときにデータパケット１が完了時間に間に合うか否かを判断部２８で判断できるようにし、経路変更により間に合う場合には当該データパケットの移動経路を変更するようにしたので、そのままでは無意味化するデータパケットの数を減らし、ネットワークシステムの効率的な運用をはかることができる。ひいてはネットワークシステムにおけるデータ送達の高速化をはかることができる。
（５）上記（２）と（３）、（２）と（４）、（３）と（４）、または、（２）と（３）と（４）の構成を組み合わせることで、それぞれの効果をより一層向上させることができる。
【００８６】
本実施例によるネットワークシステムのデータ送達装置および方法を適用させたネットワークシステムは、上述の効果を有していることはいうまでもない。
また、本実施例のネットワークシステムのデータ送達装置および方法、またはネットワークシステムを用いることで、製造自動化の現場で、製造ラインに分散されて設置された製造機械や中央のオペレーティングを、インテリジェント機能を応用してプログラマブルに制御し、又は、監視・操作をしているコントローラ群について、これらの自動化現場内の機器間における協調動作を実現することができる。
【００８７】
図６は本発明の他の実施例に係るネットワークシステムのデータ送達装置を示す構成図であり、図１，２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００８８】
図１において、ホストＨ＃ｎｂは、先の実施例のホストＨ＃ｎと同様な構成を有する他、データパケット１２作成時に、前述各情報の他、データパケット１２が探索データパケット１２ｂ又は１２ｃであるか否かの探索当否情報と、探索データパケット１２ｂ又は１２ｃであるときには送出時刻を付加する。
【００８９】
図２において、第１の識別部２５ｂは、先の実施例の機能と同様な構成の他、データパケット１２から探索当否情報を取り出し、探索当否情報と共に宛先情報をデータ挿入部２８ｂに出力する。
【００９０】
データ挿入部２８ｂは、第１の識別部から送られる探索当否情報および宛先情報から当該データパケット１２が探索データパケット１２ｂ又は１２ｃであり、かつ、当該ノードＮ＃ａｂが探索データパケット１２ｂ又は１２ｃの宛先であることを確認したとき、予め設定されている規則に基づいて、探索データパケット１２ｂ又は１２ｃを送出元に送り返せるように変更し、探索データパケット１２ｂ又は１２ｃが入力バッファ２２内にある間に処理時刻、すなわちノード処理時刻を付加する。
【００９１】
次に、以上のように構成された本実施例のネットワークシステムのデータ送達装置の動作について説明する。
ホストＨ＃ｎｂは、検索データパケット１２ｂに最高優先処理クラスの優先処理クラス情報を付加して送出する。このとき、検索データパケット１２ｂは、宛先のノードＮ＃ａｂに達するまでの各ノードＮ＃ｎにおいて、入力キュー部２３に入力されることなく、入力バッファ２２から直接、転送部３により転送される。
【００９２】
宛先のノードＮ＃ａｂに達すると、検索データパケット１２ｂは、データ挿入部２８ｂによって、送出元に送り返されるように各情報の変更がなされ、ノード処理時刻が付け加えられる。
【００９３】
このように、検索データパケット１２ｂは、可能な最短時間で送出元と宛先を往復する。
したがって、この検索データパケット１２ｂが送出元に帰着したときの帰着時刻とノード処理時刻の差を求めると、送出元と宛先とを通った経路の送達時間が求まる。
【００９４】
例えば本実施例において、データパケット１２の全データ長を例えばＡＴＭのように一定長にすると、非常に確定的な送達時間を求めることができる。
したがって、このようにして求められた送達時間を第１の記憶部７内の予想送達時間として用いれば、完了時間内にデータパケット１２を送達できるか否かについて非常に信頼性の高い予測を行うことができる。
【００９５】
本実施例のように構成されたネットワークシステムのデータ送達装置の第２の動作について説明する。
ホストＨ＃ａｂは、検索データパケット１２ｃに渋滞状況をチェックしたい優先処理クラスの優先処理クラス情報を付加し、となりのノードＮ＃ａｂを宛先として送出する。
【００９６】
ノードＮ＃ａｂにおいて、検索データパケット１２ｃであると検出されたデータパケット１２は、データ挿入部２８ｂによって、送出元に送り返されるように各情報の変更がなされ、ノード処理時刻が付け加えられる。
【００９７】
この検索データパケット１２ｃが送出元に帰着したときの帰着時刻とノード処理時刻の差（差１）を求め、ノード処理時刻と送出時刻の差（差２）を求める。
信号受信入力回路２１，入力バッファ２２，転送部３および出力部４で要する時間は装置の性能で決まっているので、差１−差２はノードＮ＃ａｂでの指定された優先処理クラスのキュー２３ｘの渋滞状況を反映したものとなる。したがって、差１−差２に装置の性能から決まる係数を加減乗除することにより、優先処理クラス別の渋滞情報を作成することができる。
【００９８】
このように作成された渋滞情報は、実際の渋滞状況を反映しているので、これを第１の記憶部７のデータとして用いれば完了時間内にデータパケット１２を送達できるか否かについて非常に信頼性の高い予測を行うことができる。
【００９９】
なお、本実施例の第２の動作では、目標のノードに到達まで往路と復路に当たるノードでは、最優先処理クラスで伝送し、目標のノードのみで調べたい優先処理クラスで処理するように構成させれば、離れたノードの渋滞情報を調べることもできる。
【０１００】
上述した構成および動作により、本実施例によるネットワークシステムのデータ送達装置および方法は、以下に記述するような効果を奏する。
すなわち、先の実施例の構成・効果（１）〜（５）に加え、データパケットをＡＴＭ方式のような一定の長さのものを使用すれば、本実施例で得られる予想送達時間および渋滞情報は、正確なものとなるので、送達可能性の評価が非常に正確でしたがって効率的なネットワークシステムを構築することができる。
【０１０１】
なお、本発明は、送達されるデータパケットの種類や構成について特に限定されるものではなく、広く一般に適応することが可能である。また、本発明の実施例では、ネットワーク構成としてスター型のものを例示したが、同じくスター型の構成をとるＡＴＭネットワークに適用できることはいうまでもない。
【０１０２】
さらに、本発明は、スター型の構成のネットワークシステムに限定されるものでなく、直線状にノードが配列されたものや、リング状にノードが配置されたもの等に対しても広く一般的に適用できることはいうまでもない。
【０１０３】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、個々のデータパケットの受け渡し時間に関する事情に適合するようにデータ送達を行い、また、ネットワークの渋滞を緩和可能とするネットワークシステムのデータ送達装置および方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るデータ送達装置を適用したネットワークシステムを示す構成図。
【図２】同実施例のノードを示す構成図。
【図３】同実施例の第１の記憶装置の内容例を示す図。
【図４】同実施例の第２の記憶装置の内容例を示す図。
【図５】同実施例の判断部における判定結果情報作成のフローを示す図。
【図６】本発明の他の実施例に係るネットワークシステムのデータ送達装置を示す構成図。
【図７】従来のネットワークシステムの一例を示す構成図。
【符号の説明】
１、１２…データパケット、２…入力部、２２…入力バッファ、２３…入力キュー部、２４…入力ポート部、２５…第１の識別部、２６…第２の識別部、２７…判断部、２８…データ挿入部、２９…優先制御部、３…転送部、４…出力部、７…第１の記憶部、８…第２の記憶部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003625302.tif 000006
【図６】
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【図７】
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