(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードが接続される単一の伝送路を介して、ノード間で情報授受を行う、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のローカルエリアネットワークシステムにおいて、
各ノードは、情報処理装置と、この情報処理装置につながり情報の通信を行う通信制御装置と、を備え、
各通信制御装置は、
上記情報処理装置につながり、同期通信用の送受信データを一時格納する同期通信用送受信バッファと、
上記情報処理装置につながり、非同期通信用の送受信データを一時格納する非同期通信用送受信バッファと、
同期通信用の論理回線番号が付され、上記同期通信バッファにつながる同期通信用送受信回路と、
非同期通信用の論理回線番号が付され、上記非同期通信用送受信バッファにつながる非同期通信用送受信回路と、
上記非同期通信用送受信回路と上記同期通信用送受信回路とを、選択的に上記単一伝送路に切替えて接続可能な切替スイッチと、
この切替スイッチの切替えを行う同期制御手段と、
を具え、更に各ノードの同期制御手段は、全ノード共通の同一タイミングによる同期通信期間を指定する第１の切替信号と、それ以外の時間帯を非同期通信期間とする第２の切替信号とを発生し、上記第１の切替信号によって自己ノード内の同期通信用送受信回路と上記単一伝送路とが接続し、第２の切替信号によって自己ノード内の非同期通信用送受信回路と上記単一伝送路とが接続するように上記切替スイッチを切替えるものとし、
かくして、同期通信期間への切替スイッチの切替えが行われた期間中にあっては、各ノードの同一論理回線番号の付されている同期用送受信回路相互間において上記単一伝送路を介して同期通信を行い、非同期通信期間への切替スイッチの切替えが行われた期間中にあっては、各ノードの同一論理回線番号の付されている非同期用送受信回路相互間において上記単一伝送路を介して非同期通信を行うものとしたＣＳＭＡ／ＣＤ方式のローカルエリアネットワークシステム。
【請求項２】
複数のノードが接続される単一の伝送路を介して、ノード間で情報授受を行う、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のローカルエリアネットワークシステムのノード内通信制御装置において、
ノード内の情報処理装置につながり、同期通信用の送受信データを一時格納する同期通信用送受信バッファと、
上記情報処理装置につながり、非同期通信用の送受信データを一時格納する非同期通信用送受信バッファと、
同期通信用の論理回線番号が付され、上記同期通信バッファにつながる同期通信用送受信回路と、
非同期通信用の論理回線番号が付され、上記非同期通信用送受信バッファにつながる非同期通信用送受信回路と、
上記非同期通信用送受信回路と上記同期通信用送受信回路とを、選択的に上記単一伝送路に切替えて接続可能な切替スイッチと、
この切替スイッチの切替えを行う同期制御手段と、
を具え、更に同期制御手段は、全ノード共通の同一タイミングによる同期通信期間を指定する第１の切替信号と、それ以外の時間帯を非同期通信期間とする第２の切替信号とを発生し、上記第１の切替信号によって自己ノード内の同期通信用送受信回路と上記単一伝送路とが接続し、第２の切替信号によって自己ノード内の非同期通信用送受信回路と上記単一伝送路とが接続するように上記切替スイッチを切替えるものとし、
かくして、同期通信期間への切替スイッチの切替えが行われた期間中にあっては、各ノードの同一論理回線番号の付されている同期用送受信回路相互間において上記単一伝送路を介して同期通信を可能とし、非同期通信期間への切替スイッチの切替えが行われた期間中にあっては、各ノードの同一論理回線番号の付されている非同期用送受信回路相互間において上記単一伝送路を介して非同期通信を可能としたＣＳＭＡ／ＣＤ方式のローカルエリアネットワークシステムのノード内通信制御装置。
【請求項３】
請求項１において、送受信回路のうちの１つが伝送路に接続された場合に、伝送路に接続されていない送受信回路に送信要求が発生し送信失敗したときには当該通信制御装置は伝送プロトコル上で一時的な障害として該送信失敗を検出し、伝送プロトコルにおけるリトライ処理を実行することを特徴とする通信制御装置。
【請求項４】
請求項１において、前記同期制御手段は前記特定の送受信回路を前記伝送路に接続させる周期を計測するタイマを有し、伝送路上にブロードキャストされた時間合わせ用フレームを受信する毎に該タイマを初期化することを特徴とする通信制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＣＳＭＡ／ＣＤ（carrier sense multiple access with collision detection）方式を採用するローカルエリアネットワークに接続される通信制御装置に係り、特に、非同期通信の他に同期通信も単一の伝送路上で実現する通信制御装置とネットワークシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
リアルタイム性の保証が必要となるローカルエリアネットワークシステムでは、例えば特開平１―１５７１４３号公報に記載されているように、伝送プロトコルとして、標準規格（ex.IEEE802.4、FDDI）のトークンパッシング方式やタイムスロット方式等、プロトコル自体で最大送信遅延時間が保証できるものを採用する必要がある。
【０００３】
しかし、通信制御装置が簡単になり、しかも障害に強いという利点を持つために、近年のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）は、イーサネットをベースとしたＣＳＭＡ／ＣＤ方式を採用したものが普及している。このＣＳＭＡ／ＣＤ方式では、ネットワークアクセスの制御を各ノードに分散し、伝送路にデータを送信しようとする端末が伝送路を監視し、他の端末装置（ノード）が信号を送信していないときに自身がデータ送信を行うという方法をとり、複数の端末装置が同時に伝送路に送信したときはこれを信号の衝突（collision）として検出し、所要の待ち時間後に再び送信をリトライするようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したＣＳＭＡ／ＣＤ方式を用いたＬＡＮは、各ノードを構成する通信制御装置の装置構成が簡単となり、しかもネットワークが障害に強いという利点があるため、リアルタイム性を保証したトークンパッシング方式などを採用したＬＡＮよりも普及している。しかし、このＣＳＭＡ／ＣＤ方式を採用したＬＡＮは非同期通信が基本であり、通信のリアルタイム性は保証されない。
【０００５】
しかるに、このＣＳＭＡ／ＣＤ方式のＬＡＮを採用しようとするユーザでも、通信データの種類によっては、非同期通信ではなく、リアルタイム性を持ちデータ送信の最大遅延時間の保証がある同期通信を望んでいる。斯かる要望を満たすために、同期通信用のＬＡＮと非同期通信用のＬＡＮの２つの物理的に異なるＬＡＮを両方とも設置しているユーザもいるが、これではコストがかかってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式を採用したローカルエリアネットワークの伝送路を用いて、リアルタイム性が必要な同期通信と、リアルタイム性が不必要でデータの送信量が規定できない非同期通信の両方を実現する通信制御装置とネットワークシステムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数のノードが接続される単一の伝送路を介して、ノード間で情報授受を行う、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のローカルエリアネットワークシステムにおいて、
各ノードは、情報処理装置と、この情報処理装置につながり情報の通信を行う通信制御装置と、を備え、
各通信制御装置は、
上記情報処理装置につながり、同期通信用の送受信データを一時格納する同期通信用送受信バッファと、
上記情報処理装置につながり、非同期通信用の送受信データを一時格納する非同期通信用送受信バッファと、
同期通信用の論理回線番号が付され、上記同期通信バッファにつながる同期通信用送受信回路と、
非同期通信用の論理回線番号が付され、上記非同期通信用送受信バッファにつながる非同期通信用送受信回路と、
上記非同期通信用送受信回路と上記同期通信用送受信回路とを、選択的に上記単一伝送路に切替えて接続可能な切替スイッチと、
この切替スイッチの切替えを行う同期制御手段と、
を具え、更に各ノードの同期制御手段は、全ノード共通の同一タイミングによる同期通信期間を指定する第１の切替信号と、それ以外の時間帯を非同期通信期間とする第２の切替信号とを発生し、上記第１の切替信号によって自己ノード内の同期通信用送受信回路と上記単一伝送路とが接続し、第２の切替信号によって自己ノード内の非同期通信用送受信回路と上記単一伝送路とが接続するように上記切替スイッチを切替えるものとし、
かくして、同期通信期間への切替スイッチの切替えが行われた期間中にあっては、各ノードの同一論理回線番号の付されている同期用送受信回路相互間において上記単一伝送路を介して同期通信を行い、非同期通信期間への切替スイッチの切替えが行われた期間中にあっては、各ノードの同一論理回線番号の付されている非同期用送受信回路相互間において上記単一伝送路を介して非同期通信を行うものとしたＣＳＭＡ／ＣＤ方式のローカルエリアネットワークシステムを開示する。
【０００８】
更に本発明は、複数のノードが接続される単一の伝送路を介して、ノード間で情報授受を行う、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のローカルエリアネットワークシステムのノード内通信制御装置において、
ノード内の情報処理装置につながり、同期通信用の送受信データを一時格納する同期通信用送受信バッファと、
上記情報処理装置につながり、非同期通信用の送受信データを一時格納する非同期通信用送受信バッファと、
同期通信用の論理回線番号が付され、上記同期通信バッファにつながる同期通信用送受信回路と、
非同期通信用の論理回線番号が付され、上記非同期通信用送受信バッファにつながる非同期通信用送受信回路と、
上記非同期通信用送受信回路と上記同期通信用送受信回路とを、選択的に上記単一伝送路に切替えて接続可能な切替スイッチと、
この切替スイッチの切替えを行う同期制御手段と、
を具え、更に同期制御手段は、全ノード共通の同一タイミングによる同期通信期間を指定する第１の切替信号と、それ以外の時間帯を非同期通信期間とする第２の切替信号とを発生し、上記第１の切替信号によって自己ノード内の同期通信用送受信回路と上記単一伝送路とが接続し、第２の切替信号によって自己ノード内の非同期通信用送受信回路と上記単一伝送路とが接続するように上記切替スイッチを切替えるものとし、
かくして、同期通信期間への切替スイッチの切替えが行われた期間中にあっては、各ノードの同一論理回線番号の付されている同期用送受信回路相互間において上記単一伝送路を介して同期通信を可能とし、非同期通信期間への切替スイッチの切替えが行われた期間中にあっては、各ノードの同一論理回線番号の付されている非同期用送受信回路相互間において上記単一伝送路を介して非同期通信を可能としたＣＳＭＡ／ＣＤ方式のローカルエリアネットワークシステムのノード内通信制御装置を開示する。
【０００９】
このように、非同期通信と同期通信を別々の回線（送受信回路）に割り当てれば、非同期通信の送信頻度や送信データ量がどんなに多くとも、同期通信の帯域には影響が出ず、同期通信のデータ送信最大遅延時間を保証でき、リアルタイム性を確保できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るネットワークシステムの要部構成図である。このネットワークシステムはＣＳＭＡ／ＣＤ方式を採用して構成され、複数のノード１が単一の伝送路２に接続されている。各ノード１は同一構成であり、通信制御装置１１と、情報処理装置１２とから成る。
【００１１】
通信制御装置１１は、複数の送受信回路１１１と、複数の送受信回路１１１のいずれか１つの送受信回路１１１を選択して伝送路２に接続する切換部１１２と、切換部１１２の切換を制御する同期制御部１１３と、夫々の送受信回路１１１対応に設けられた送受信バッファ１１４と、各送受信バッファ１１４と情報処理装置１２との間に設けられるインタフェース部１１５とを備えて成り、この通信制御装置１１は、情報処理装置１２のデータ送信要求に基づき伝送路２に対してデータを送信し、また、伝送路２からのデータを受信して情報処理装置１２に受け渡す。
【００１２】
各ノード１に設けられた同期制御部１１３は、自ノード１内の複数の送受信回路１１１のうちの予め決められた１つの送受信回路１１１（以下、特定送受信回路という。）を同一のタイミングで伝送路２に接続させるように切換部１１２を切換制御し、これらの特定送受信回路１１１間での同期通信を行う。そして、他のタイミングでは、他の任意の送受信回路１１１を切換部１１２に選択させて非同期通信を行う。このため、情報処理装置１２は、同期通信しなければならない送信データであれば、特定送受信回路１１１に当該送信データを渡し、非同期通信でよい送信データであれば他の任意の送受信回路１１１に当該送信データを渡すこととなる。
【００１３】
以下、ノード１のデータ送受信動作を説明する。
情報処理装置１２は、送信データを作成した後、通信制御装置１１に対して送信要求を発行する。この送信要求は、予め通信制御装置１１内の各送受信回路１１１毎に割り当てられた論理回線番号と共に発行される。
【００１４】
送信要求を受けた通信制御装置１１は、インタフェース部１１５を経由して、当該送信データを論理回線番号に対応した送受信バッファ１１４に格納すると共に、送受信回路１１１にて伝送路２に対するデータ送信を試みる。
【００１５】
複数の送受信回路１１１のうち１つの送受信回路１１１のみが切換部１１２により選択され伝送路２に接続されるため、接続された送受信回路１１１の送信は成功する。一方、伝送路２に接続されていない他の送受信回路１１１の送信は失敗するため、これらの送受信回路１１１は、リトライ動作に入る。リトライに入った送受信回路１１１は、伝送路２に接続された時点で送信動作が成功し、終了する。ここでのリトライ動作は、送受信回路１１１が独自に実施するものでも、情報処理装置１２まで含めて実施するものでもかまわない。
【００１６】
各通信制御装置１１は、夫々の同期制御部１１３により同期をとり、グループを構成するノード群の全通信制御装置１１において、同一時点では同一論理回線番号に対応する送受信回路１１１（特定送受信回路）を伝送路２に接続するように切換部１１２を制御する。即ち、データを送信した或るノード１の通信制御装置１１の送受信回路１１１の論理回線番号と、データを受信する他のノードの通信制御装置１１内の送受信回路１１１の論理回線番号は常に同じになる。これにより、同一論理回線番号にて指定される特定送受信回路１１１間で同期通信が実現される。
【００１７】
伝送路２からデータを受信した送受信回路１１１は、送受信バッファ１１４，インタフェース部１１５を介して情報処理装置１２に受信データを受け渡す。
【００１８】
図２は、上述した送受信動作のタイムチャートを示す図である。送信ノードの情報処理装置は、同期通信を必要とする送信データを送受信回路＃１（特定送受信回路）に渡し、非同期通信で良い送信データは送受信回路＃２に渡す。ここで、或る同一タイミングにおいて、送信ノードと受信ノードの夫々の切換部が伝送路に接続する送受信回路として＃１の特定送受信回路を選択すると、送信ノードの送受信回路＃１が持っている送信データが伝送路を介して受信ノードの特定送受信回路＃１に送られ、その受信データが受信ノードの情報処理装置に渡される。
【００１９】
一方、送信ノードの送受信回路＃２も、自分が保持する送信データを伝送路へ流そうとするが、切換部が送受信回路＃２を伝送路に接続していないため、その送信は失敗する。送受信回路＃２は、伝送路に接続されるまでの間、送信のリトライを繰り返すが、切換部が送受信回路＃２を伝送路に接続した後、送受信回路＃２の送信動作は成功し、その送信データが伝送路を介して受信ノードの送受信回路＃２あるいは他の送受信回路（図示せず）に受信され、当該受信データが受信ノードの情報処理装置に渡される。尚、図２の例では、送受信回路＃２の送信のリトライを送受信回路＃２自身が実施しているが、送信のリトライは、情報処理装置が実施してもかまわない。
【００２０】
このように、一方の送受信回路を非同期通信に割り当て、他方の送受信回路を同期通信に割り当てることにより、同期通信の送信最大遅延時間を保証することが可能となる。図３は、比較のために、通常の通信制御装置（送受信回路を同期通信用，非同期通信用と割り当てない）を用いた場合のタイムチャートを示す図である。各ノードにおいて、同期通信の送信要求は一定時間以内に一定量のみ発生し、非同期通信の送信要求は時間，量とも不定で発生する。伝送プロトコルにＣＳＭＡ／ＣＤを用いた場合、伝送路に送出されるデータは、伝送路に接続されるノードが３台以上ある場合、必ずしも送信要求が発生した順番とならず、同期通信の送信最大遅延時間を保証することはできない。図３の例では、ノード３の同期通信の送信要求が処理されていない。この様に、情報処理装置が同期通信用の送信データとして送信要求しただけでは、送信最大遅延時間は保証されない。
【００２１】
これに対し、通信制御装置の提供する複数の論理的な回線を、送信要求が非同期に発生しかつ１回の転送データが大きい非同期通信と、１回の転送データ量が規定可能であるが送信最大遅延時間を保証することが必要な同期通信に割り当て、各ノードにおける通信制御装置内の同期通信に割り当てた特定送受信回路を所定時間毎に同時に伝送路に接続することで、非同期通信の影響を受けずに、同期通信の送信最大遅延時間を保証することが可能となる。特に、このネットワークシステムにおいて、ネットワークの伝送プロトコルとしてＣＳＭＡ／ＣＤ方式を採用し、同期通信を使用する通信での所定時間内に各ノードから送信する回数とデータ量の総量を制限することにより、同期通信内での送信最大遅延時間を保証することが可能となる。
【００２２】
図４は、上述した送信最大遅延時間を保証するタイムチャートである。図４に示す様に、各ノードにおける非同期通信用の送信データは、各ノードにおける送受信回路として同期用でない例えば送受信回路＃２が切換部で選択されているときに伝送路に送出される。そして、各ノードにおける同期用の送信データは、特定の送受信回路＃１が切換部により選択されている間に、伝送路に送出される。
【００２３】
従って、
各ノードの同期通信の送信量（時間換算）の総和
＜  同期用の送受信回路の接続時間
という条件の下で、送信最大遅延時間Ｔは、
Ｔ  ＝  非同期用の送受信回路の接続時間
＋  各ノードの同期通信の送信量（時間換算）の総和
として保証される。
【００２４】
切換部が複数の送受信回路のうち１つの送受信回路を選択して伝送路に接続したとき、他の送受信回路は伝送路から切り離される。この切り離された状態のときに情報処理装置が送信データを当該送受信回路に渡して送信要求が発生した場合、その送信データを伝送路に流すには、当該送受信回路が伝送路に接続されたとき送信のリトライを実行する必要がある。そこで、送信に失敗した送受信回路に対し、送信失敗を一時的な障害であると認識させることで、伝送プロトコルによるリトライ処理を実行させる。
【００２５】
図５は、伝送プロトコルとしてＣＳＭＡ／ＣＤ方式を採用した場合に、上述した送信失敗を一時的な障害であると認識させる回路例を示す図である。この図５において、２つの送受信ＬＳＩ１００，１０１と、トランス１０２との間には、スイッチ１０３，１０４を設ける。そして、切り換え信号により、一方のスイッチ１０３（または１０４）が送受信ＬＳＩ１００（または１０１）とトランス１０２とを接続したとき、他方のスイッチ１０４（または１０３）は、送受信ＬＳＩ１０１（または１００）とトランス１０２との接続を遮断すると共に、ｊａｍ信号生成器１０５を送受信ＬＳＩ１０１（または１００）の受信端子に接続する構成とする。
【００２６】
これにより、トランス１０２を介して伝送路に接続されなかった送受信ＬＳＩが送信動作をした場合には、ｊａｍ信号が当該送受信ＬＳＩに受信され、この送受信ＬＳＩは、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のプロトコルで衝突（コリジョン）が発生したと認識し、送信のリトライを行うこととなる。
【００２７】
図６は、複数のノードで同時に送受信回路を特定の同期通信用送受信回路に切り換える構成の一例を示す図である。このネットワークシステムには、１台のタイミング生成ノード１０が設置されており、このタイミング生成ノード１０は、「時間あわせフレーム」を所定周期で伝送路２にブロードキャスト送信する。各ノード１では、いずれかの送受信回路１１１がこの「時間あわせフレーム」を受信し、その送受信回路１１１が持っているフレーム判別回路１１１ａにて「時間あわせフレーム」であると判別した場合、同期制御部１１３（図１）のタイマを初期化する。この同期制御部１１３のタイマは、予め設定されている周期で切換信号を切換部１１２に出力することで、全ノードが当該周期にて同期通信用送受信回路を伝送路２に接続する。各ノードでのタイマの誤差の修正や、新規追加ノードに対応するため、「時間あわせフレーム」は一定周期毎に送信される必要がある。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式を用いたローカルエリアネットワークでも、リアルタイム性が必要な同期通信と、リアルタイム性が不必要でデータの送信量が規定できない非同期通信の両方を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るネットワークシステムの構成図である。
【図２】図１に示す通信制御装置の動作のタイムチャートである。
【図３】同期用，非同期用の送受信回路を持たない通信制御装置を用いて同期／非同期通信を実施した場合のタイムチャートである。
【図４】同期用，非同期用の送受信回路を持った通信制御装置を用いて同期／非同期通信を実施した場合のタイムチャートである。
【図５】送信失敗によるリトライ動作を行わせる回路構成の一例を示す図である。
【図６】同期制御部１３の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１  ノード
２  伝送路
１１  通信制御装置
１２  情報処理装置
１１１  送受信回路
１１２  切換部
１１３  同期制御部
１１４  送受信バッファ
１１５  インタフェース部
１００、１０１  送受信ＬＳＩ
１０２  トランス
１０３、１０４  スイッチ
１０５  ｊａｍ信号生成器
【図１】
0004157267.tif 000002
【図２】
0004157267.tif 000003
【図３】
0004157267.tif 000004
【図４】
0004157267.tif 000005
【図５】
0004157267.tif 000006
【図６】
0004157267.tif 000007