(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の帯域管理対象ノードと１以上の帯域管理非対象ノードが接続されるネットワークの帯域使用状況を検知する帯域管理ノードを有する帯域管理システムにおいて、
前記帯域管理ノードは、検知された帯域使用状況に基づいて、前記帯域管理対象ノードの出力する帯域予約データの転送に遅延が生じる可能性があると判断した場合に、前記帯域管理対象ノードのネットワークインタフェースカードに設定された送信制御パラメータの変更命令を前記帯域管理対象ノードに送信する帯域制御手段を有し、
前記帯域管理対象ノードは、受信された前記変更命令に基づいて前記送信制御パラメータを変更し、前記帯域予約データの転送を当該変更された送信制御パラメータに基づいて実行するデータ転送手段を有し、
前記の遅延が生じる可能性があると判断された場合に、前記帯域管理対象ノードより出力される前記帯域予約データを前記帯域管理非対象ノードより出力されるデータより優先的に転送することを特徴とする帯域制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の帯域制御システムにおいて、
前記帯域制御手段は、前記帯域予約データの転送レートが予約された帯域の変動許容率を下回った場合に、前記帯域予約データの遅延が生じる可能性があると判断することを特徴とする帯域制御システム。
【請求項３】
請求項１に記載の帯域制御システムにおいて、
前記帯域制御手段は、前記帯域予約データの転送レートが予約された帯域の変動許容率を上回った場合には、前記帯域管理対象ノードのネットワークインタフェースカードに設定された送信制御パラメータを当初の設定値に戻す方向に変更させる変更命令を前記帯域管理対象ノードに送信することを特徴とする帯域制御システム。
【請求項４】
請求項１に記載の帯域制御システムにおいて、
前記送信制御パラメータは、最小アイドル時間であることを特徴とする帯域制御システム。
【請求項５】
請求項１に記載の帯域制御システムにおいて、
前記送信制御パラメータは、リトライ時間であることを特徴とする帯域制御システム。
【請求項６】
１以上の帯域管理対象ノードと１以上の帯域管理非対象ノードが接続されるネットワークの帯域使用状況を検知する帯域管理ノードを有する帯域管理システムにおいて、
前記帯域管理対象ノードは、
前記帯域管理ノードが、検知された帯域使用状況に基づいて、前記帯域管理対象ノードの出力する帯域予約データの転送に遅延が生じる可能性があると判断した場合に、前記ネットワークを流れるパケットに含まれる情報に基づいて、当該パケットの送信終了時刻を算出する算出手段と、
前記算出された送信終了時刻の経過後であって、送信制御パラメータである最小アイドル時間の経過前、又は前記最小アイドル時間の論理的限界値の経過前に前記帯域予約データの転送を開始するデータ転送手段と、を有し、
前記の遅延が生じる可能性があると判断された場合に、前記帯域対象管理ノードより出力される前記帯域予約データを前記帯域管理非対象ノードより出力されるデータより優先的に転送することを特徴とする帯域制御システム。
【請求項７】
請求項６に記載の帯域制御システムにおいて、
前記帯域予約データの転送は、前記算出された送信終了時刻の経過後であって、リトライ時間経過後に実行されることを特徴とする帯域制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一ネットワーク上で帯域管理制御を必要とするシステムと帯域管理制御を必要としないシステムを共存させるネットワークシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
帯域を制御する代表的なプロトコルとしてＲＳＶＰに関して説明する。
【０００３】
ＲＳＶＰは、まずデータを送信するノードが受信ノードまでの経路を設定し、次に受信ノードが遅延時間や優先度の情報を含む予約情報を逆の経路で送り、この過程でこの送信ノードと受信ノードの間に介在する各ルータの帯域を予約していくプロトコルである。
【０００４】
一つのネットワーク上に複数のノードが存在するネットワークで、上記の帯域予約プロトコルを利用する場合には、あるノードが帯域予約をしていないデータを送信しないよう、すべてのノードにおいて帯域予約プロトコルを実装するアプリケーションを稼動させておく必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように上記の様な帯域予約プロトコルを用いた帯域制御方式の場合、すべてのノードにおいて帯域制御プロトコルを実施するアプリケーションを搭載し稼動させておかなければならないため、帯域制御を必要とするシステムと、帯域制御を必要としないシステムが一つのネットワーク上に混在させる為には、帯域制御を必要としないシステムの全てのノードに帯域制御プロトコルを実施するアプリケーションを搭載しなければならないと言う問題が発生する。
【０００６】
本発明の目的は、同一ネットワーク上において、帯域制御を必要としないシステムのノードに対して変更を加えることなく、帯域制御を必要とするシステムと帯域制御を必要としないシステムの共存を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
帯域管理対象ノードにおいては、ネットワークに接続され他ノードから自ノードの転送レートを制御するための制御メッセージを受信し自ノードの送信データの転送レート制御する手段と、ネットワークの通信内容の一部あるいは全部を傍受する手段と、さらにノードに搭載されたネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）で、他ノードのＮＩＣより優先的にメッセージを送信することの出来る優先送信制御を行う手段を有する。
【０００８】
帯域管理マネージャノードにおいては、ネットワークに接続されネットワークの通信内容の一部あるいは全部を傍受する手段と、前記他ノードの転送レートを制御する機能を所有するノードに対して転送レートを制御するメッセージを送信する手段を有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明を行う前に、本実施例で対象とするイーサネットに関して説明する。
【００１０】
イーサネットは、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のバス型ＬＡＮで、送信データを持つノードは現在通信が行われているかどうかをチェックし、空いていればＬＡＮ上にデータを送出する。しかし、複数のノードが同じ判断を行って同時にパケットの送出を始めてしまう場合があり、この場合パケットの衝突が発生する。パケットの衝突が発生したときには、各ノードが衝突を検知して直ちに送出を中止する。各ノードは衝突を繰り返さないように、乱数に基づく異なった再送待ち時間を待ち、再度送信を試みる。また、転送と転送の間、最小アイドル時間（空白時間）を待たなければならないことになっていて、その最小アイドル時間は、基本的にどのＮＩＣでも同じ値にセットされている。これはあるノードが転送を開始しているかどうかを確認するために、その伝播時間分は、転送を控えなければならないことを意味する。本実施例では、前記ネットワーク長と転送速度から算出される前記最小アイドル時間の論理的限界値をΔＴａと呼ぶこととする。
【００１１】
以上のように、通常イーサネットのＮＩＣの最小アイドル時間はどれでも一定であるので、あるノードのＮＩＣの最小アイドル時間だけを短くすれば、そのノードは他のノードよりも送信のチャンスが増えることになり、結果的にそのノードは他のノードよりも転送レートを上げることが可能となる。本実施例は、このイーサネットの動作原理を利用するものである。
【００１２】
本発明の実施の形態について説明を行う。
【００１３】
図１を用いて、本発明を実施する、複数のカメラとセンサを使った監視系ネットワーク機器がＯＡ系ネットワーク機器と混在して運用されているシステム構成を簡単に説明する。すなわち、本システムにおいては、監視システムとＯＡシステムが混在して存在している。
【００１４】
カメラ４０はカメラ制御装置３０を介して、センサ６０はセンサ制御装置５０を介して、モニタ１６はモニタ制御装置１８を介してネットワーク１０に接続され、ユーザが操作する監視卓制御装置２０には、ディスプレイ１４、入力装置であるマウス２４、キーボード２２が装備され、他のコントローラと同じくネットワーク１０に接続される。ユーザ１２は、この監視卓制御装置２０を使って、該システムの実行を行う。操作卓２０はシステム上に複数設置することも可能である。
【００１５】
監視システムの運用時には、操作卓２０からの指示に基づいて、カメラ４０からの映像が、ネットワーク１０を介してモニタ１６へ表示される。センサ６０は、火災、侵入などの異常を検知すると、そのアラーム情報を、操作卓２０を介してユーザ１２に知らせる。なお、監視システムでは、同時に複数のカメラからの映像を、ネットワーク１０を介して複数のモニタ１６にそれぞれ表示させる。
【００１６】
さらにネットワーク１０には、パソコン６０とプリンタ６２、及びメールサーバ、ドメインネームサーバ、などの機能を有するサーバ６４からなるＯＡシステムの機器も接続されており、ＯＡシステムとして運用されている。
【００１７】
図２は監視卓制御装置２０のハード構成を示した図であり、ネットワークインターフェースカード１１２、ＣＰＵ１０２、メモリ１０４、キーボード２２やマウス２４を制御する入出力コントローラ１０６、そしてモニターコントローラ１０８がバス１１０によって接続されている。
【００１８】
図３はモニタ制御装置１８−１のハードウェア構成を示した図であり、映像を表示するモニタ１６−１を制御するモニタコントローラ１２０、ＣＰＵ１２２、メモリ１２４、及び、ネットワークインターフェースカード１２６がバス１２８により接続されている。
【００１９】
図４は、本実施例の帯域管理対象ノードであるカメラ制御装置３０−１のハードウェア構成を示した図であり、ビデオカメラ４０−１を制御するカメラコントローラ１３６、ＣＰＵ１３２、メモリ１３４、及び、ネットワークインターフェースカード１３０−Ａがバス１３８で接続されている。
【００２０】
図５はセンサー制御装置５０のハード構成を示した図であり、センサー群６０に接続されセンサーの設定やセンサーからの異常検出信号を読み込むセンサーコントローラ１４６、ＣＰＵ１４２、メモリ１４４、及びネットワークインターフェースカード１４０がバス１４８によって接続されている。
【００２１】
図６は監視卓制御装置２０のメモリ１０４に格納されているソフトウェアの構成を示した図である。即ち、ネットワークインターフェースカード１１２を制御するためのネットワークインターフェースカード制御ドライバ１７４、ネットワーク１０を介して指定された装置へメッセージを転送する、一対−通信、及び、ネットワークに接続された全装置にメッセージを転送するブロードキャスト通信を提供する通信管理モジュール１７２、及びモニター１４とキーボード２２とマウス２４を制御する入出力装置制御ドライバ１５０が格納されている。またこれらのソフトを利用するモジュールとしてＧＵＩ制御モジュール１５２、映像／アラーム表示モジュール２１５が格納されており、それぞれ通信管理モジュール１７２と転送レートの異なる複数の送信キュー１６６−Ａ、１６６−１、受信キュー１７０を介して連携する。転送レート管理モジュール１６４は、データ転送サービスの種類と状況に応じてこれらの送信キューを使いわける。
【００２２】
転送サービスモジュール１５６は、データ転送を要求する場合に、その転送サービス種別に応じた処理を行う。ここで、転送サービス種別には、“帯域予約転送サービス”、“統計多重転送サービス”などがある。これらの転送サービスで転送されるデータを、それぞれ帯域予約データ、統計多重データと呼ぶ。さらに転送レート管理モジュール１６４は、ネットワークインターフェースカード制御ドライバを介してネットワークインターフェースカードの制御を行う。帯域管理マネージャモジュール１６０は、通信路のデータ転送サービスに応じた帯域の予約、開放、転送レートの算出、またネットワークに通信遅延が発生した場合には、遅延解消のための優先送信制御、およびその解除を行う。これらの実行は、通信管理モジュール１７２を介して他のノードへコマンドを発行することにより実現する。
【００２３】
図７はモニタ制御装置１８−１のメモリ１２４に格納されているソフトウェアの構成を示した図である。ネットワークインターフェースカード制御ドライバ１９８、通信管理モジュール１９６、モニタを制御するためのモニタ制御ドライバ１８０が格納されている。また、これらを利用するモジュールとして、モニタ制御モジュール１８４、受信データの制御を行う受信制御モジュール１８８が格納されている。
【００２４】
図８は、本実施例の帯域管理対象ノードであるカメラ制御装置３０−１のメモリ１３４に実装されるソフトウェア構成を示した図であり、ネットワークインターフェースカード制御ドライバ２００、通信管理モジュール２０２、ビデオカメラ４０−１を制御するためのカメラ制御ドライバ２１８が格納されている。またこれらのソフトを利用するモジュールとしてカメラ制御モジュール２１６が格納されており、それぞれ通信管理モジュール２０２と受信キュー２０４、送信キュー２０６を介して連携する。
【００２５】
ネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）１３０−１は、ネットワークインターフェースカード制御ドライバ２００−１を介して、通常のイーサネットカードの機能に加え以下の機能を制御できる。
【００２６】
（１）、最小アイドル時間の論理的限界値ΔＴａを下限として、最小アイドル時間を変更する機能
（２）、ネットワーク上でコリジョン（衝突）が発生した場合に再送までの時間を待つリトライ時間を変更する機能
（３）全パケット受信モードで、パケットの特定位置の情報を読み取ることでパケットの長さやその他の情報を検出し、そのパケットの送信終了時間を検知する機能。この機能を用いることで、（１）の最小アイドル時間の論理的限界値ΔＴａを待たずに、送信を開始することを可能とする。
【００２７】
図９はセンサー制御装置５０−１のメモリ１４４内に格納されているソフトウェアの構成を示した図であり、ネットワークインターフェースカード制御ドライバ２２０、通信管理モジュール２２２、センサー６０を制御するためのセンサー制御ドライバ２３８が格納されている。またこれらのソフトウェアを利用するモジュールとしてセンサー制御モジュール２３６、アラーム送信モジュール２３０が格納されており、それぞれ通信管理モジュール２２２と受信キュー２２４、複数の送信キュー（２２６−Ａ、…２２６−１）を介して連携する。またセンサーが異常を検出した時、アラームにセットする表示メッセージを格納するメッセージ管理テーブル２３２も格納されている。
【００２８】
図１０はパソコン６１−１のハード構成を示した図であり、ネットワークインターフェースカード６１３、ＣＰＵ６１２、メモリ６１４、キーボードやマウスを制御する入出力コントローラ６１６、そしてモニターコントローラ６１８がバス６１０によって接続されている。
【００２９】
図１１はパソコン６０−１のメモリ６１４に格納されているソフトウェアの構成を示した図である。ネットワークインターフェースカード制御ドライバ６１４２、及びネットワークインターフェースカード制御ドライバのＡＰＩを使いあるいは使わずに構成される各種モジュール６１４６、入出力装置制御ドライバ６１４８が格納されている。
【００３０】
図１２はプリンタ６２のハード構成を示した図であり、ネットワークインターフェースカード６２２、ＣＰＵ６２６、メモリ６２４、印字装置６２８がバス６２０によって接続されている。
【００３１】
図１３はプリンタ６４のメモリ６２４に格納されているソフトウェアの構成を示した図である。ネットワークインターフェースカード制御ドライバ６２４２、及びネットワークインターフェースカード制御ドライバのＡＰＩを使い、あるいは使わずに構成される各種モジュール６２４６、印刷装置制御ドライバ６２４８が格納されている。
【００３２】
図１４はサーバ６４のハード構成を示した図であり、ネットワークインターフェースカード６４１、ＣＰＵ６４２、メモリ６４４、キーボードやマウスを制御する入出力コントローラ６４６、そしてモニターコントローラ６４８がバス６４０によって接続されている。
【００３３】
図１５はサーバ６４のメモリ６４４に格納されているソフトウェアの構成を示した図である。ネットワークインターフェースカード制御ドライバ６４４２、及びネットワークインターフェースカード制御ドライバのＡＰＩを使い、あるいは使わずに構成される各種モジュール６４４６、入出力制御ドライバ６４４８が格納されている。
【００３４】
図１６、図１７に本システムにおける監視システムの運用形態の一例を示す。
【００３５】
図１６では、複数のカメラノード（３０−Ａ、３０−Ｂ）からモニタノード（１６−Ａ、１６−Ｂ）へ画像データを送信している（５０２、５０４）。同時にセンサノード（５０−Ａ、５０−Ｂ）からは、接続されたセンサからのアラーム情報を監視卓制御装置２０へ転送している（５０６、５０８）。
【００３６】
図１７では、図１６からの状態が切り替わり、別のカメラノード（３０−Ｃ、３０−１）からモニタノード（１６−Ｃ、１６−１）へ画像データを転送している（５１０、５１２）。またセンサノード（５０−１）からは、接続されたセンサからのアラーム情報を監視卓制御装置２０へ転送している（５１４）。また同時に、パソコン６０−Ａからプリンタ６２に印刷用のデータも転送している。
【００３７】
監視システムでは、このように順次映像巡回を行っている最中に、センサ６０が何らかの異常（火災、侵入など）を検知し、センサノード５０がそのアラーム情報をユーザのいる監視卓制御装置２０へ報告する。このように画像データとともに、アラーム情報のような制御データが混在してネットワーク上１０を流れる。さらにこのネットワーク１０には、ＯＡシステムとして稼動しているサーバ６４、パソコン６１、およびプリンタ６２からなるＯＡ系のデータも流れている。この様なデータを、前述の帯域予約データ、統計多重データと区別する為に、“その他のデータ”と呼ぶこととする。
【００３８】
次に図１８〜図２０を使って、上記の運用を行っている際の、通信路の帯域について説明する。
【００３９】
図１８では、通信路の全有効帯域５２０の幅をＢ１とすると、そのうちＢ２分だけ帯域予約データに割り当て、Ｂ３分を統計多重データ及びその他のデータ（例えばＯＡ系のデータ）に割り当てる。ここで帯域予約データは、映像のデータのようにデータサイズが大きく、一定周期で連続的に流れるデータに適用されるため、予め流れる映像の本数、１映像フレームの大きさが判れば、占有帯域幅も割り出せる。従って、それをもとに帯域を確保すれば、映像データ転送中は無駄なく帯域を使用する事が出来る。
【００４０】
一方、統計多重データ及びＯＡ系などのその他のデータは、データサイズは小さいが、発生タイミングが予測できないデータに使われる。従って、ノード数とデータサイズから占有最大帯域を割り出しても、実際に使われるのはそれよりもはるかに小さい帯域であると予想できる。
【００４１】
図１８に示す幅Ｂ３で帯域を見積もっていても、実際に使われるのは、図１９に示す５２６の状態になる可能性もあり、あるいは図２０に示す５２８の状態になる可能性もある。
【００４２】
図２０は、火災等の発生により複数センサが同時発報した場合やあるいはＯＡ系のパソコンから大量にデータ転送などの処理が発生し、統計多重転送サービスのデータやＯＡ系のデータが予定された帯域を超えて発生した様子を示す。この状況では、通信路の負荷が増大し、帯域予約データ、統計多重データ、およびＯＡ系データのそれぞれにおいて、予定した通信帯域幅を使うことができなくなり、データの遅延やデータの紛失の恐れがある。
【００４３】
通常の方式では、カメラノードのような帯域管理対象ノードが送出する帯域予約データの転送レートを抑制させることが可能であるが、センサノードやＯＡ系ノードのように帯域管理非対象ノードが送出する統計多重データおよびその他のデータに対しては、転送レートを抑制させることは出来ない。
【００４４】
図２１は、帯域予約転送サービス実行のシーケンスを示す。ユーザからの選択あるいはユーザプログラムにより帯域予約転送サービス実行の指示があると（６０００）、転送サービスモジュール２４０は帯域管理マネージャに対して、帯域予約要求６０２０を発行する。帯域管理マネージャは、空き帯域があれば帯域確保ＯＫ６０４０を返す。転送サービスモジュールは画像転送要求を一斉同報６０６０し、必要なカメラノードはそれを受けて画像伝送を開始する。画像伝送を開始したカメラノードは、次に停止要求が受け取るまでは、画像を決められた転送レートで送り続ける。このように、帯域予約データは、画像データのようにデータが大きく、予め転送タイミングが予測され一定間隔で送り続けられるものに適用できる。
【００４５】
図２２は、統計多重転送サービス実行のシーケンスを示す。
【００４６】
異常を検知したセンサが接続されているセンサノードは、異常発生とともにアラーム報告を監視卓ノードへ送信する。この際、使われるのは統計多重転送サービスであり、この転送サービス使用は、帯域マネージャへの帯域確保は行わない。これにより、データ転送を即時に行うことができる。このように、統計多重転送サービスは、制御データのような小さいデータで、発生が散発的で、しかも発生タイミングの予測ができないようなデータに使用する。
【００４７】
なお、ＯＡ系ノードは、上記の帯域予約転送サービス、統計多重転送サービスのいずれにも属さず、データの発生タイミングやデータ量はＯＡ系のノードを操作するユーザに依存している。これらのＯＡ系のノードは、監視システムのノードと同一のネットワーク上に存在するが、監視システムのシステム構成要素ではない。
【００４８】
次に、優先送信制御・優先送信制御解除機能について、図２３〜図２７を用いて説明する。優先送信制御・優先送信制御解除機能とは、図２０の状態で通信路の負荷が増大した場合でも、帯域予約転送サービスの品質を維持するものであり、具体的には帯域予約データの転送レートを保持するものである。
【００４９】
まず、優先送信制御を行うためには、通信路の負荷を検出しなければならない。
【００５０】
本システムでは各種のデータが占有している通信路の利用帯域を検出する手段として、監視卓制御装置２０の帯域管理マネージャモジュール１６０が検出する。帯域管理マネージャモジュール１６０は、ネットワークインターフェースカード１１２に対して、全パケット受信モードに切り替えるよう命令を発することで、ネットワーク上のすべての転送パケットを受信することができるようにする。帯域管理マネージャモジュール１６０が、この全パケット受信モードを使って転送レートを検出する手段を以下に述べる。
【００５１】
図２３に帯域制御マネージャが管理する帯域情報テーブル１５４のフォーマットを示す。エリア３３２には、確保した帯域を識別する識別子をセットする帯域識別子エリア、エリア３３４には確保した帯域幅を、エリア３３６は優先送信制御時に帯域制御対象ノードに送信するパラメータの一つであるＮＩＣの最小アイドル時間を、エリア３３８には同じく帯域制御対象ノードに送信するパラメータの一つであるリトライ時間が格納されている。
【００５２】
図２４に、監視システムにおいて使用される各ノードの通信管理モジュール間で送受信されるデータのフォーマット３５０を示す。このフォーマットは、下位のプロトコル（たとえばＴＣＰ・ＵＤＰ／ＩＰ）のプロトコルで使用されるメッセージのデータ部に展開されるものであり、通信管理モジュールで解釈されることになる。
【００５３】
３５２はこのメッセージの内容を示すトランザクションコードＴＣＤをセットするエリア、３５３はこのメッセージが帯域予約メッセージである場合は、帯域識別子が入る。３５４は送信元制御装置のアドレスＳＡをセットするエリア、３５６は送信先制御装置のアドレスＤＡをセットするエリア、３５８はエリア３６０にセットされるメッセージ本体部のデータ長Ｌをセットするエリアである。各制御装置内のモジュールはこのフォーマットでメッセージを作成し、通信管理モジュールに送信を依頼する。ここでトランザクションコード（以後ＴＣＤと略す）、及び各制御装置のアドレスは事前に割り当てておくものとする。また送信先アドレスＤＡに予め決められた値、例えば“０”をセットすることにより、ブロードキャストが指定できるものとする。
【００５４】
一方、メッセージの受信については、通信管理モジュールに対して受信すべきメッセージのＴＣＤを指定して受信要求を出すことにより、ネットワーク上に指定されたＴＣＤのメッセージがブロードキャストされた場合、或いは当該ノード宛てに送られてきた場合、そのメッセージが要求元のモジュールに渡されるものとする。
【００５５】
図２５は、帯域管理マネージャモジュール１６０の転送レート検出のフローである。
【００５６】
処理１００１で監視卓制御装置２０のＮＩＣを全プロセス受信モードにセットし、処理１００２で、監視卓制御装置２０の入出力デバイスから、あるいは予め設定ファイルに記述された転送レートを観測する時間である検出インターバル時間Δｔ入力を入力し、処理１００４で現在の時刻を記録する。処理１００６で検出終了時間ｔ２を算出すると、処理１００８で所定の時間に至るとシグナルをプログラムに送るタイマデーモンを生成し終了時間ｔ２をセットする。処理１０４０で時刻ｔ２になりシグナルがやってくるまで、処理１０１０でネットワーク上を流れるすべてのパケットをＮＩＣより受信し、バッファに格納する。処理１０１２で、そのバッファからパケットの一つを取出し、処理１０１４でそのパケットの大きさを測定する。この場合、下位プロトコルで使われたヘッダ部の大きさも含める。処理１０１６にてデータ部のフォーマットを調べる。ここでは、受信したデータ部が前述した３５０の通信データフォーマットに当てはめた時、合理的な値として取出せるかどうかを調べ、そのデータが監視システムのものであるか否かを検知する。
【００５７】
処理１０２０では、さらに通信データフォーマットの３５０のエリア３５２，３５４，３５６，３５８を調べ、このデータが監視システム用帯域予約データ、監視システム用統計多重データ、およびそれ以外のデータであるのか判別し、それぞれ処理１０２２、１０２４、１０２８にてデータ量を加算する。さらに処理１０２２では、各々の帯域識別子単位でもデータ量を計算する。処理１０２９でそのパケットを廃棄し、処理１０３０でバッファにまだパケットが残っているかどうかを調べる。残っている場合には、処理１０１２に戻る。残っていない場合には、処理１０３２で各種のデータが占有した帯域幅を算出する。この算出はそれぞれのデータを加算した総データ量を検出インターバル時間Δｔで割ることで得られる。処理１０３４でこの各種データの占有帯域幅を帯域情報テーブル１５４と比較し、処理１０３６で帯域予約データの転送レート変更の裁可を決定する。
【００５８】
この裁可の基準は、帯域予約データ以外のデータの転送量が増加し、帯域予約データの転送に遅延などが発生する恐れがあるかどうかであり、恐れありと判定した場合、帯域管理対象ノードのＮＩＣに対して最小アイドル時間を小さくすることやその他の手段で帯域予約データの占有帯域を確保し、帯域予約データ以外のデータの占有帯域を小さくする処理を実施する。この後、処理１０３８で、それぞれのデータ量を０にリセットして処理１００４に戻る。
【００５９】
図３５は、処理１０３６の帯域予約データの転送レート変更の裁可処理を示している。処理１０３６−１では帯域識別子ごとの占有帯域を参照し、処理１０３６−２では各々の帯域が３３６の帯域許容率を上回っていないかを調べる。上回っている場合には、処理１０３６−３で送信を行っているノードのＮＩＣの最小アイドル時間に、最小アイドル時間のチューニング調整時間間隔であるΔＴ１時間を加え、リトライ時間をデフォルト値に戻す。上回っていない場合は、処理１０３６−４で逆に下回っていないかを調べる。下回っていなかったときは処理を終了する。処理１０３６−５では、該当ノードの最小アイドル時間からΔＴ時間引き、処理１０３６−６で最小アイドル時間が論理的限界値より小さいかどうかを調べる。
【００６０】
小さい場合は、処理１０３６−７で該当ノードのＮＩＣのリトライ時間からリトライ時間のチューニング調整時間間隔であるΔＴ２時間を引く。処理１０３６−８でリトライ時間が０以下になっていた場合は、リトライ時間を０として処理１０３６−９にて最優先制御指示コマンドのセットを行う。後述するが、最優先制御とは前記のアイドル時間、リトライ時間をまったく待たずに送信を行う方法で、論理上必ず優先送信が実現する処理を行うものである。
【００６１】
以上の中において、帯域予約対象ノードに対して優先制御メッセージの送信が必要となった場合には、処理１０３６−１０にてメッセージの送信を行う。
【００６２】
図２６では、処理１０３６で優先送信制御を行う為に帯域予約データのＮＩＣのパラメータ変更が決定された場合の処理シーケンスを示している。処理２６６でパラメータ変更が決定されると、処理２６８でそれぞれの帯域予約データの送受信を行っているカメラノード３０−Ａ，３０−Ｂ、およびモニタノード１８−Ａ，１８−Ｂに対してＮＩＣの最小アイドル時間の変更やその他のパラメータの変更を指示するメッセージが送信される。
【００６３】
優先送信処理を指示された帯域管理対象ノードでは、優先送信制御をおこなうことになる（２７０，２７２）、が帯域管理対象ノードおよび帯域管理非対象ノードの両方で帯域のすべてを使い切っている状態では、通常、転送レートを変更することは一般的には不可能である。
【００６４】
そこで、本実施例では、イーサネットの性質を利用して、転送レート変更機能を有しないノードである帯域管理非対象ノードの転送レートを落とし、実質的に帯域管理対象ノードの帯域を保持する具体的な例を示す。
【００６５】
図２７に、帯域管理マネージャが優先送信制御要求を発行するときの通信パケット３５０−Ａの例を示す。３５２−Ａには“優先送信制御要求”を示すＴＣＤ番号を入力し、３５４−Ａにはこの要求を送信する監視卓制御装置のアドレス番号を、ＤＡエリア３５６−Ａにはブロードキャストを指定する番号を、メッセージ本体部のデータ長Ｌエリア３５８−Ａにはバイト長を、データエリア３６０−Ａには、優先送信制御のための各種パラメータをセットする。
【００６６】
図２８に、帯域管理マネージャが最小アイドル時間変更要求を発行するときの通信パケット３５０−Ｃの例を示す。３５２−Ｃには“最小アイドル時間変更”を示すＴＣＤ番号を入力し、３５４−Ｃにはこの要求を送信する監視卓制御装置のアドレス番号を、ＤＡエリア３５６−Ｃにはブロードキャストを指定する番号を、メッセージ本体部のデータ長Ｌエリア３５８−Ｃにはバイト長を、データエリア３６０−Ｃには、変更最小アイドル時間を入力する。
【００６７】
なお３５２−Ｃは、“最小アドレス時間変更”を示すＴＣＤ番号の他に、“リトライ時間変更”、“他ノードパケット送信終了時間推測”などのＴＣＤ番号も存在し、データエリア３０６−ＣにはこのＴＣＤに応じた値が入力されることになる。
【００６８】
これらのパラメータによる効果を、図２９〜図３３を使って具体的に説明する。
【００６９】
図２９は、一般のイーサネット用のＮＩＣの送信開始時の動作を示している。ＮＩＣは、キャリアを検出すると、そのキャリアが消滅し最小アイドル時間の論理的限界値ΔＴａよりも、長い時間である最小アイドル時間を待ち、さらにその後他の送信を待機しているＮＩＣと衝突しないように、乱数的に決められたコリジョン回避用の時間（リトライ時間）を待ち、その間別のキャリアが検出されないのを確認してから、送信を開始する。
【００７０】
図３０は、本発明の実施例で使用する帯域管理対象ノード用のＮＩＣの送信開始時の動作を示している。提案ＮＩＣそ、最小アイドル時間の論理的限界値ΔＴａを下限として、自由に最小アイドル時間を変更することが出来る為、この時間を短くし、さらにリトライ時間を待っても、通常のＮＩＣよりも送信開始時刻を早めることが出来るようになる。こうすることで、一般のＮＩＣを実装しているノードよりも送信のチャンスが増えることになり、結果として転送レートを向上させることが可能となる。
【００７１】
図３１は、一般のイーサネット用のＮＩＣでコリジョンが発生し再送を開始する時の動作を示している。コリジョンが発生した場合、ある一定のリトライ時間とさらにその後他の送信を待機しているＮＩＣと衝突しないように、乱数的に決められたリトライ時間を待ち、再送を開始する。
【００７２】
図３２は、本発明の実施例で使用する帯域管理対象ノード用のＮＩＣでコリジョンが発生し再送を開始する時の動作を示している。コリジョンが発生した場合、ある一定のリトライ時間とさらにその後他の送信を待機しているＮＩＣと衝突しないように、乱数的に決められたリトライ時間を待ち、再送を開始する。この際、このリトライ時間を短くすることによって、一般のＮＩＣを実装しているノードよりも送信のチャンスが増えることになり、結果として転送レートを向上させることが可能となる。
【００７３】
図３３は、本発明の実施例で使用する帯域管理対象ノード用のＮＩＣが、他のノードパケットを観測し、その送信終了時刻を予想して送信を開始する時の動作を示している。ＮＩＣが、全パケット受信モードで他のパケットの内容を読み取り、パケットの特定位置の情報を読み取ることでパケットの長さやその他の情報を検出し、パケットの送信終了時間を検知する。ＮＩＣは、この終了時間の後、乱数的に決められたリトライ時間を待ち、送信を開始する。この場合は、ＮＩＣはキャリアが消滅する正確な時刻をすでに知っていることになる為、キャリアが消失したことを確認すること無しに、いきなり送信を開始することになる。従って、最小アイドル時間の論理的限界値ΔＴａすら待たずに送信を開始することが可能である。この方式を利用すれば、事実上他の一般用ＮＩＣが送信するチャンスは全くなくなり、この提案ＮＩＣを有するノードによる最優先送信制御が実現可能となる。
【００７４】
本実施例においては、上記の提案ＮＩＣの状態を変更するパラメータである「最小アイドル時間」「リトライ時間」の変更や、他ノードのパケット送出終了時間を予め算出して、キャリアの消失を確認せずに送信を開始する方法によって
、他の一般的なＮＩＣを使用しているノードより優先してデータの送信が可能となるが、この方式を利用した場合の各種データによる帯域占有率の関係は、対象とする各種ノード数などのシステムの規模は勿論、センサ制御ノード、ＰＣ、サーバなどの帯域管理非対象ノードのデータ長やデータ送信頻度などによって動的に変化するため、その予測は不可能である。
【００７５】
従って、帯域管理マネージャモジュール１６０の転送レート検出のフローを随時実行し、ネットワークに過剰な負荷を与えない頻度で、図２８のパケット長変更要求メッセージを送信するし、動的に帯域予約データの帯域を常に確保するようにチューニングを続けるようにする。
【００７６】
図３４は、帯域予約サービスを行う帯域管理対象ノードが、優先送信制御要求メッセージを受信して指示された通りのパラメータをＮＩＣにセットする処理を示すフローである。処理３９０−１でメッセージを受け取りその内容のチェックを行う。処理３９０−２でそのメッセージが優先送信制御要求メッセージであるかどうかを確認し、そうでなかった場合は処理３９０−３で該当のその他の処理を行う。処理３９０−４でアイドル時間の変更が指示されていた場合は、処理３９０−５で自ノードのＮＩＣに対してネットワークインターフェースカード制御ドライバを介して自ノードＮＩＣのアイドル時間の再設定を行う。処理３９０−６でリトライ時間の変更が指示されていた場合は、処理３９０−７で自ノードのＮＩＣに対してネットワークインターフェースカード制御ドライバを介して自ノードＮＩＣのリトライ時間の再設定を行う。処理３９０−６で最優先送信処理指示されていた場合は、処理３９０−７で自ノードのＮＩＣに対してネットワークインターフェースカード制御ドライバを介して最優先送信処理の設定を行う。処理３９０−１０では、いずれの処理も行えなかったので、エラーログにエラー内容を記入して、処理を終了する。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の効果は、ネットワーク帯域管理の機能を有するノードとネットワーク帯域管理機能を有しないノードが混在するネットワークシステムにおいて、ネットワーク帯域管理機能を有しないノードの転送制御を実現し動的なネットワーク帯域制御を行うことを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るシステムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の監視システムにおける、ユーザが操作を行う監視卓制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態の監視システムにおける、モニタ制御装置のハードウェア構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態の監視システムにおける、カメラ制御装置のハードウェア構成図である。
【図５】本発明の実施形態の監視システムにおける、センサ制御装置のハードウェア構成図である。
【図６】本発明の実施形態の監視システムにおける、監視卓制御装置のソフトウェア構成図である。
【図７】本発明の実施形態の監視システムにおける、モニタ制御装置のソフトウェア構成図である。
【図８】本発明の実施形態の監視システムにおける、カメラ制御装置のソフトウェア構成図である。
【図９】本発明の実施形態の監視システムにおける、センサ制御装置のソフトウェア構成図である。
【図１０】本発明の実施形態のＯＡシステムにおける、パソコンのハードウェア構成図である。
【図１１】本発明の実施形態のＯＡシステムにおける、パソコンのソフトウェア構成図である。
【図１２】本発明の実施形態のＯＡシステムにおける、プリンタのハードウェア構成図である。
【図１３】本発明の実施形態のＯＡシステムにおける、プリンタのソフトウェア構成図である。
【図１４】本発明の実施形態のＯＡシステムにおける、サーバのハードウェア構成図である。
【図１５】本発明の実施形態のＯＡシステムにおける、サーバのソフトウェア構成図である。
【図１６】本発明の実施形態の監視システムにおける、監視システムの運用形態の一例を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態の監視システムにおける、監視システムの運用形態の一例を示す図である。
【図１８】本発明の実施形態の監視システムにおける、監視システムが管理する通信路帯域の分配の様子を示す図である。
【図１９】本発明の実施形態の監視システムにおける、監視システムが管理する通信路帯域の分配の様子を示す図である。
【図２０】本発明の実施形態の監視システムにおける、監視システムが管理する通信路帯域の分配の様子を示す図である。
【図２１】本発明の実施形態の監視システムにおける、監視システムの行う帯域予約転送サービスの動作シーケンスの例を示す図である。
【図２２】本発明の実施形態の監視システムにおける、統計多重転送サービス実行のシーケンスを示す図である。
【図２３】本発明の実施形態の監視システムにおける、帯域制御マネージャが管理する帯域情報テーブルのフォーマットを示す図である。
【図２４】本発明の実施形態の監視システムにおける、各ノードの通信管理モジュール間で送信されるデータのフォーマットを示す図である。
【図２５】本発明の実施形態の監視システムにおける、帯域管理マネージャモジュールが転送レート検出のフローチャート及び帯域管理マネージャモジュールが帯域予約データの転送方式の変更を判断するフローチャートである。
【図２６】本発明の実施形態の監視システムにおける、帯域管理マネージャモジュールにおいて帯域予約データの転送レート変更が決定された場合の処理シーケンスを示す図である。
【図２７】本発明の実施形態の監視システムにおける、帯域管理マネージャが優先送信制御要求を発行するときの通信パケットを示す図である。
【図２８】本発明の実施形態の監視システムにおける帯域管理マネージャが、最小アイドル時間変更要求を発行するときの通信パケットを示す図である。
【図２９】本発明の実施形態の監視システムにおける、一般のイーサネット用のＮＩＣの送信開始時の動作を示す図である。
【図３０】本発明の実施形態の監視システムにおける、帯域管理対象ノード用のＮＩＣの送信開始時の動作を示す図である。
【図３１】本発明の実施形態の監視システムにおける、一般のイーサネット用のＮＩＣでコリジョンが発生し再送を開始する時の動作を示す図である。
【図３２】本発明の実施形態の監視システムにおける、帯域管理対象ノード用のＮＩＣでコリジョンが発生し再送を開始する時の動作を示している。
【図３３】本発明の実施形態の監視システムにおける、帯域管理対象ノード用のＮＩＣが、他のノードパケットを観測し、その送信終了時刻を予想して送信を開始する時の動作を示す図である。
【図３４】本発明の帯域予約サービスを行う帯域管理対象ノードが、優先送信制御要求メッセージを受信して指示された通りのパラメータをＮＩＣにセットする処理を示すフローである。
【図３５】本発明の実施形態の監視システムにおける、帯域管理マネージャモジュールが転送レート検出のフローチャート及び帯域管理マネージャモジュールが帯域予約データの転送方式の変更を判断するフローチャートである。
【符号の説明】
１０…ネットワーク、    １２…ユーザ、    １４…ディスプレイ、
３０…カメラ制御装置、  ４０…カメラ、    ５０…センサ制御装置、
６０…センサ。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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