(57)【要約】【課題】中継遅延を減少させ、ネットワーク上での通信の衝突を回避し、ネットワークのスループットを向上させることができる時分割多重アクセスネットワークシステムにおける中継通信方法及び中継装置を得る。【解決手段】中継装置がリンク情報を取得するステップと、通信装置及び中継装置が通信枠割当て情報を取得するステップと、中継装置が、リンク情報と通信枠割当て情報とに基づき、各通信時間枠ごとに、受信リンク及び送信リンクを決定するステップと、通信装置が、当該通信装置に割り当てられた通信時間枠において、通信データを送信するステップと、中継装置が、当該通信時間枠に対応する受信リンクから通信データを受信し、当該通信時間枠に対応する送信リンクへ通信データを送信するステップと、通信装置が、当該通信装置に割り当てられた通信時間枠において、通信データを受信するステップとを有するものである。【選択図】図１
2008294641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通信装置と、該通信装置と通信回線により接続された１又は複数の中継装置とにより構成され、前記複数の通信装置間で前記中継装置を介して時分割によってデータ通信を行う時分割多重アクセスネットワークシステムにおける中継通信方法であって、
前記中継装置が、前記各通信回線に対応する前記通信装置の識別情報であるリンク情報を取得するステップと、
前記通信装置及び前記中継装置が、各通信時間枠に割り当てられた前記通信装置の識別情報である通信枠割当て情報を取得するステップと、
前記中継装置が、前記リンク情報と前記通信枠割当て情報とに基づき、各通信時間枠ごとに、通信データを受信する受信通信回線及び通信データを送信する送信通信回線を決定するステップと、
前記通信装置が、当該通信装置に割り当てられた通信時間枠において、通信データを送信するステップと、
前記中継装置が、当該通信時間枠に対応する前記受信通信回線から通信データを受信し、当該通信時間枠に対応する前記送信通信回線へ前記通信データを送信するステップと、
前記通信装置が、当該通信装置に割り当てられた通信時間枠において、通信データを受信するステップと
を有することを特徴とする時分割多重アクセスネットワークシステムにおける中継通信方法。
【請求項２】
前記リンク情報を取得するステップは、
前記通信装置から送信された通信データに含まれる当該通信装置の識別情報と、当該通信データを受信した前記通信回線とに基づき、前記各通信回線に対応する前記通信装置の識別情報を取得することを特徴とする請求項１記載の時分割多重アクセスネットワークシステムにおける中継通信方法。
【請求項３】
複数の通信装置との間で通信回線により接続されて時分割によって通信を行う中継装置であって、
当該中継装置が、前記通信回線に対応する前記各通信装置の識別情報であるリンク情報と、各通信時間枠に割り当てられた前記通信装置の識別情報である通信枠割当て情報とを取得し、
前記リンク情報と前記通信枠割当て情報とに基づき、各通信時間枠ごとに、通信データを受信する受信通信回線、および通信データを送信する送信通信回線を決定し、
当該通信時間枠に対応する前記受信通信回線から通信データを受信し、当該通信時間枠に対応する前記送信通信回線へ前記通信データを送信することを特徴とする中継装置。
【請求項４】
前記中継装置は、前記通信装置から送信された通信データに含まれる当該通信装置の識別情報と、当該通信データを受信した前記通信回線とに基づき、前記各通信回線に対応する前記通信装置の識別情報を取得し、前記リンク情報を生成することを特徴とする請求項３記載の中継装置。
【請求項５】
前記中継装置は、前記通信枠割当て情報を前記通信装置及び前記中継装置に同報送信するネット管理装置と通信回線により接続されることを特徴とする請求項３又は４記載の中継装置。
【請求項６】
前記中継装置は、スイッチングハブであることを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の中継装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、時分割多重アクセスネットワークシステムにおける中継通信方法及び中継装置に関し、特にネットワークのスループットの向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）で通信を行う情報通信において、通信装置同士が直接通信できず、第３の通信装置を介して中継通信する場合に、データの宛先が存在するリンク（通信回線）にだけデータを送出する中継装置として、スイッチングハブがある。その方式にはストアアンドフォワード、カットスルー、フラグメントフリー等がある。ストアアンドフォワードは、中継装置が一度通信データ全体を受信、蓄積した後に、通信データ中に含まれる宛先を見て、その宛先に到達するリンクに通信データを送出する。カットスルーは、通信データ中に宛先が現れるまで中継器が通信データを受信、蓄積し、宛先が現れた時点で送出するリンクを決定し、その時点からそのリンクに通信データの送出を開始する。フラグメントフリーでは、宛先を含む通信データ中の重要情報である制御データまで受信、蓄積した、制御データを完全に受信した時点から宛先へのリンクに通信データの送出を開始する。
【０００３】
また、従来のスイッチングハブとしては、例えば、「複数のポートを有し、ポート間でフレーム転送を行うスイッチングハブにおいて、そのフレーム転送方式をカットスルー方式又はストア＆フォワード方式のいずれかに設定する方式設定部を各ポート毎に設け、各ポート個別にフレーム転送方式が設定できるようにしたことを特徴とするスイッチングハブ。」が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１６２９１７号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、中継に際しての遅延が最も小さい方式であるカットスルーによる中継においても、データフレーム中の宛先アドレスを読み込むまでは、そのデータフレームを送出することができず、わずかであれ中継遅延が発生する。この遅延は中継が多段になる場合には累積することになり、時分割多重アクセスネットワークシステムのように、通信タイミングが時間で管理される通信システムにおいては、遅延した通信が、次に発生した通信の時間枠に食い込み、衝突を起こしたり、通信時間枠が終了して受信が受け付けられないことがある。その結果、通信エラーが発生してスループットが低下し、又は必要な機能が実現できなくなるという問題点があった。
【０００６】
したがって、時分割多重アクセスネットワークシステムにおいて、中継遅延を減少させ、ネットワーク上での通信の衝突を回避し、ネットワークのスループットを向上させることができる時分割多重アクセスネットワークシステムにおける中継通信方法及び中継装置が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る時分割多重アクセスネットワークシステムにおける中継通信方法は、複数の通信装置と、該通信装置と通信回線により接続された１又は複数の中継装置とにより構成され、前記複数の通信装置間で前記中継装置を介して時分割によってデータ通信を行う時分割多重アクセスネットワークシステムにおける中継通信方法であって、前記中継装置が、前記各通信回線に対応する前記通信装置の識別情報であるリンク情報を取得するステップと、前記通信装置及び前記中継装置が、各通信時間枠に割り当てられた前記通信装置の識別情報である通信枠割当て情報を取得するステップと、前記中継装置が、前記リンク情報と前記通信枠割当て情報とに基づき、各通信時間枠ごとに、通信データを受信する受信通信回線及び通信データを送信する送信通信回線を決定するステップと、前記通信装置が、当該通信装置に割り当てられた通信時間枠において、通信データを送信するステップと、前記中継装置が、当該通信時間枠に対応する前記受信通信回線から通信データを受信し、当該通信時間枠に対応する前記送信通信回線へ前記通信データを送信するステップと、前記通信装置が、当該通信装置に割り当てられた通信時間枠において、通信データを受信するステップとを有するものである。
【０００８】
本発明に係る中継装置は、複数の通信装置との間で通信回線により接続されて時分割によって通信を行う中継装置であって、当該中継装置が、前記通信回線に対応する前記各通信装置の識別情報であるリンク情報と、各通信時間枠に割り当てられた前記通信装置の識別情報である通信枠割当て情報とを取得し、前記リンク情報と前記通信枠割当て情報とに基づき、各通信時間枠ごとに、通信データを受信する受信通信回線、および通信データを送信する送信通信回線を決定し、当該通信時間枠に対応する前記受信通信回線から通信データを受信し、当該通信時間枠に対応する前記送信通信回線へ前記通信データを送信するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、中継装置が、各通信時間枠ごとに、通信データを受信する受信通信回線及び通信データを送信する送信通信回線を決定し、当該通信時間枠に対応する受信通信回線から通信データを受信し、当該通信時間枠に対応する送信通信回線へ通信データを送信することにより、中継遅延を減少させ、ネットワーク上での通信の衝突を回避し、ネットワークのスループットを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る時分割多重アクセスネットワークシステムの構成図である。図１に示すように、時分割多重アクセスネットワークシステム（以下、「ネットワーク」ともいう）は、ネット管理装置１、通信装置２、通信装置３、通信装置４、通信装置５、中継装置６、及び中継装置７により構成されており、各装置は、通信回線であるリンクａ〜ｆ（以下、総称して単に「リンク」ともいう）で接続されている。ネット管理装置１及び通信装置２〜５（以下、総称して単に「通信装置」ともいう）は、所定の通信データを送信及び受信する機能を有する。中継装置６及び中継装置７（以下、総称して単に「中継装置」ともいう）は、例えばスイッチングハブなどにより構成され、通信データを中継する機能を有する。尚、各装置間の通信回線（リンク）は有線でも無線でも良く、所定の通信プロトコルにより相互に接続されるものである。
【００１１】
図１において、各リンクの両端の装置同士は直接通信が可能である。例えば、ネット管理装置１と中継装置６とはリンクａを用いて直接通信が可能である。また、通信装置２と通信装置３とは、中継装置６を介し、リンクｂとリンクｃとを用いて中継通信が可能である。更に、多段階の中継が可能であり、例えばネット管理装置１と通信装置５とは中継装置６及び中継装置７を介し、リンクａ、リンクｄ、及びリンクｆを用いて通信可能である。尚、本実施の形態１においては、通信装置が４台、中継装置が２台の場合を説明するが、これに限らず、任意の台数によりネットワークを構成することができる。また、ネット管理装置１の機能を通信装置２〜５の何れかの装置に含めて、通信装置がネット管理装置１の動作を兼務しても良い。
【００１２】
このネットワークの多元接続方式は、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）を用いる。つまり、通信装置２〜５は、事前に割り当てられた通信時間枠にのみ通信が許されるものとする。ネット管理装置１がこのネットワーク内で通信時間枠の割り当て機能を持つものとする。ネット管理装置１は、ある基準や要求に従い、通信枠割当て情報（後述）を通信装置２〜５及び中継装置６及び７に同報送信（ブロードキャスト）により通知する。この通信枠割当て情報について図２により次に説明する。
【００１３】
図２は実施の形態１に係る通信枠割当て情報の例を示す図である。通信枠割当て情報は、時分割多重アクセス方式において、各通信時間枠に割り当てられた通信装置の識別情報を示すものである。図２に示す例において、例えば、開始時刻Ｔ１から時間枠長Ｄ１の通信時間枠、つまり、時刻Ｔ１から時刻（Ｔ１＋Ｄ１）迄は、通信装置２から通信装置３に対しての通信が可能となる時間枠である。その結果、この通信時間枠では、リンクｂ、リンクｃが通信データ（情報）を伝達する必須のリンクとなる。このように、通信装置２〜５は、ネット管理装置１から通知された通信時間枠割当て通知に基づいて、通信データの送信及び受信を行う。次に、この通信データの構成について図３により説明する。
【００１４】
図３は実施の形態１に係る通信データの構成例を示す図である。図３に示すように、通信データは、少なくとも、送信元及び送信先の通信装置を識別する情報（通信装置の識別情報）を有するヘッダ部と、送受信する情報である通信データ本体とにより構成される。図３の例においては、通信装置２（送信元）から通信装置３（送信先）に対しての通信データを示している。このような通信データを通信装置２〜５は、中継装置６又は７を介して送受信する。次に、本実施の形態１における中継装置の中継動作について図４〜図７を参照しながら以下に説明する。
【００１５】
まず、中継装置によるリンク情報の取得について説明する。
中継装置は、初回中継時やネットワーク構築後所定の期間など、後述する動作によって、通信データを取り込むことなく中継動作を行う前に、各リンクに対応する通信装置の識別情報であるリンク情報を取得する。中継装置は、通信を中継すると同時に、通信データを読み取り、送信元に到達するリンクを学習する。
【００１６】
例えば、中継装置６が、通信装置２から通信装置３への通信データを中継するとき、通信装置２から送信された通信データに含まれる当該通信装置２の識別情報と、当該通信データを受信したリンクｂ（通信回線）とに基づき、リンクｂに対応する通信装置２の識別情報を取得する。即ち、通信データ中に含まれる送信元（通信装置２）と通信データが到達したリンク（リンクｂ）との情報から、通信装置２がリンクｂの先にあることを記憶する。尚、このリンク情報は、上記のように中継装置が通信データから取得する場合に限らず、例えば、ネットワーク構成時に当該情報を外部から（例えば手入力により）中継装置に与えても良い。
【００１７】
次に、中継装置は、上記動作により取得したリンク情報と、ネット管理装置１から通知された通信枠割当て情報とに基づき、各通信時間枠ごとに、通信データを受信する受信リンク（受信通信回線）及び通信データを送信する送信リンク（送信通信回線）を決定する。この受信リンク及び送信リンクの決定動作の例を図４により説明する。
【００１８】
図４は実施の形態１に係る中継装置６の持つ情報を示す図である。図４に示すように、例えば、中継装置６が、リンク情報として、通信装置２がリンクｂの先に、通信装置３がリンクｃの先にあることを学習したとする。ネット管理装置１からの通信枠割当て情報により、開始時刻Ｔａから時間枠長Ｄａの間に、通信装置２から通信装置３への通信があり、開始時刻Ｔｂから時間枠長Ｄｂの間に、通信装置３から同報通信があることを知らされたとする。このとき、中継装置６は、開始時刻Ｔａから時間枠長Ｄａの間においては、送信元である通信装置２に対応するリンク情報から、受信リンクをリンクｂとして決定し、送信先である通信装置３に対応するリンク情報から、送信リンクをリンクｃとして決定する。同様に、開始時刻Ｔｂから時間枠長Ｄｂの間においては、送信元である通信装置３に対応するリンク情報から、受信リンクをリンクｃとして決定する。また、このとき送信先は同報であるので、リンク情報のすべて（リンクａ〜ｄ）を送信リンクとして決定する。
このように決定した各通信時間枠ごとの受信リンク及び送信リンクを用いて、通信データを取り込むことなく中継動作を行う。このような中継動作において、送信先及び送信元に応じた中継方法の判断について図５を用いて次に説明する。
【００１９】
図５は実施の形態１に係る中継装置の中継方法の判断を示す図である。図５に示すように、中継装置は、受信した通信枠割当て情報の送信先及び送信元に応じて、各通信時間枠ごとに、以下の（ａ）〜（ｄ）のように中継方法の判断する。
【００２０】
（ａ）送信先が同報の場合。
送信元にかかわらず、受信した通信データを取り込むことなく、受信リンク以外の全てのリンクに中継する。
（ｂ）送信先が単一の通信装置でリンク情報が既知、送信元が送信先と同一のリンクの場合。
中継を行わない。この場合は当該中継装置を介した通信が行われないからである。例えば、中継装置６において、通信装置４から通信装置５への通信が行われる通信時間枠である。
（ｃ）送信先が単一の通信装置でリンク情報が既知、送信元が送信先と別のリンクの場合。
受信した通信データを取り込むことなく、送信リンクにのみ中継する。
（ｄ）送信先が単一の通信装置でリンク情報が未知の場合。
送信元にかかわらず、受信したデータを取り込むことなく、受信リンク以外の全てのリンクに中継する。
【００２１】
次に、上記図４で示した情報例における中継装置６の中継動作の例を図６及び図７により説明する。
【００２２】
図６は実施の形態１に係る中継装置６のＴａ〜Ｔａ＋Ｄａでの中継動作を示す図、図７は実施の形態１に係る中継装置６のＴｂ〜Ｔｂ＋Ｄｂでの中継動作を示す図である。
【００２３】
図６に示すように、開始時刻ＴａからＴａ＋Ｄａの間は、中継装置６は通信データの内容をチェック（読み取り）したり蓄積したりすることなく、受信リンクであるリンクｂから来る通信データを、送信リンクであるリンクｃに送出する。一方、リンクａ、リンクｄには通信データを送出しない。つまり、このときの中継方法の判断は上記（ｃ）である。
【００２４】
図７に示すように、開始時刻ＴｂからＴｂ＋Ｄｂの間は、中継装置６は通信データの内容をチェック（読み取り）したり蓄積したりすることなく、受信リンクであるリンクｃから来る通信データを、送信リンクであるリンクａ、リンクｂ、及び、リンクｄに送出する。つまり、このときの中継方法の判断は上記（ａ）である。
【００２５】
以上のような動作により、送信元の通信装置が、当該通信装置に割り当てられた通信時間枠において、通信データを送信し、中継装置が、当該通信時間枠に対応する受信リンクから通信データを受信し、当該通信時間枠に対応する送信リンクへ通信データを送信する。そして、送信先の通信装置が、当該通信装置に割り当てられた通信時間枠において、通信データを受信することにより通信データの中継が行われる。
【００２６】
以上のように本実施の形態１においては、中継装置は、リンク情報と通信枠割当て情報とに基づき、各通信時間枠ごとに、受信リンク及び送信リンクを決定し、この決定した各通信時間枠ごとの受信リンク及び送信リンクを用いて、通信データを取り込むことなく中継動作を行うことにより、通信データを受信する都度宛先を確認する必要がないため、中継遅延を減少させることが可能となる。
この結果、中継遅延によるネットワーク上での通信の衝突を回避し、ネットワークのスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態１に係る時分割多重アクセスネットワークシステムの構成図である。
【図２】実施の形態１に係る通信枠割当て情報の例を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る通信データの構成例を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る中継装置６の持つ情報を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る中継装置の中継方法の判断を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る中継装置６のＴａ〜Ｔａ＋Ｄａでの中継動作を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る中継装置６のＴｂ〜Ｔｂ＋Ｄｂでの中継動作を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ネット管理装置、２  通信装置、３  通信装置、４  通信装置、５  通信装置、６  中継装置、７  中継装置、ａ  リンク、ｂ  リンク、ｃ  リンク、ｄ  リンク、ｅ  リンク、ｆ  リンク。
【図１】
2008294641.tif 000003
【図２】
2008294641.tif 000004
【図３】
2008294641.tif 000005
【図４】
2008294641.tif 000006
【図５】
2008294641.tif 000007
【図６】
2008294641.tif 000008
【図７】
2008294641.tif 000009