JP3783672B2

JP3783672B2 - Real-time communication method

Info

Publication number: JP3783672B2
Application number: JP2002270889A
Authority: JP
Inventors: 隆裕中野; 正明岩嵜; 雅彦中原; 理竹内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2017-03-27
Also published as: JP2003163671A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネットワークのデータ通信手順に関し、特に、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式を用いたデータ通信における、帯域保証を目的とする。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＡＮで一般的に用いられる通信方法として、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式がある。ＣＳＭＡ／ＣＤ方式を用いたデータ通信では、データの送信を以下の手順で行なっている。
【０００３】
１、データの送信を要求するノード（情報処理装置）が、伝送路の状態を確認する。
【０００４】
２、伝送路が空いていればデータの送信を開始する。空いていなければ空くまで待つ。
【０００５】
３、データを送信中のノードは、送信したデータと、伝送路の状態を比較し、同時に複数のノードが同一伝送路上にデータ送信を行ない、データの衝突を起こしていないかを監視する。
【０００６】
４、データを送信中のノードは、送信を完了するまでに、データの衝突を検知した場合、送信をやめ、データの衝突が起きたことを知らせるコリジョン信号を伝送路上、すべてのノードに発する。
【０００７】
５、また、データを送信中のノードは、送信を完了するまでに、コリジョン信号を受信した場合も同様に送信をやめる。
【０００８】
６、４、もしくは、５で、データを送信中のノードが送信をやめた場合、ランダムに待ち時間をとった後、再度１からデータ送信の手順を繰り返す。
【０００９】
７、１〜４の手順で、無事データの送信が完了すると、送信要求に対して正常な送信完了を返す。
【００１０】
８、１〜４の手順で一定回数以上、データの衝突によってデータ送信が失敗した場合、データ送信をやめ、送信要求に対して送信エラーを返す。
【００１１】
アプリケーションなどからデータ送信の要求が起きたノードは、いつでも先の手順に基づきデータ送信を開始する。
【００１２】
この通信方法では、大量のデータ転送中でも、伝送路が占有されることがなく、データ送信の要求が起きたノードが、いつでも大量のデータ転送に割り込んで、データの送信を開始することが可能であり、リアルタイム性を必要としない従来のデータ転送では、多く用いられていた。
【００１３】
しかし、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のデータ転送では、他のデータ送信との衝突などにより、パケット（データ転送の単位となる、ひと塊のデータ）の損失や、遅延が発生する。リアルタイム性を必要としないデータ転送では、タイムアウトの検出や、データの再送を行なうことで、パケットの損失などに対処可能だが、パケットの遅延、データの再送などは、通信のリアルタイム性を損なうため、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式を用いた既存のＬＡＮでは、リアルタイム性を保証した通信は困難である。
【００１４】
このような問題点を従来開示された技術例がマルチメディアＬＡＮ方式（特開平３−１５５２４１）に記載されている。
【００１５】
マルチメディアＬＡＮ方式は、ＬＡＮシステムを構成する全ての情報処理装置がＬＡＮシステム全体で同期を取るための特別な装置を備え、ＬＡＮシステム全体で同期を取り、一定の時間間隔で、同期制御タイムスロット、同期転送タイムスロット及び非同期転送タイムスロットを設けて、同期転送タイムスロットにおいて、リアルタイムのマルチメディアデータを転送し、非同期転送タイムスロットで、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式などのアクセス方式を用いてリアルタイム性を必要としないデータ転送を可能にしている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
テレビ会議システムや、ビデオオンデマンドシステムなどは、音声や動画像などをデジタル化した連続メディアを、ネットワークを用いた分散環境でリアルタイムに処理するアプリケーションである。これらのアプリケーションでは、データ通信において、単位時間あたりの通信データ量を保証できなければ、連続メディアの再生処理にデータ転送が間に合わず、再生処理が不完全になり、音声の途切れや、画像の乱れを引き起こしてしまう。即ち、これらのアプリケーションを実現するためには、単位時間あたりの通信データ量を保証する帯域を保証したデータ通信が必要となる。
【００１７】
前記マルチメディアＬＡＮ方式では、同期転送タイムスロット、同期制御タイムスロットを用いて帯域保証を可能にしているが、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式を用いた従来のＬＡＮシステムと比べ、ＬＡＮシステムを構成する全ての情報処理装置がＬＡＮシステム全体で同期を取るための特別な装置を備える必要がある点が問題となる。つまり、既設のＬＡＮ装置を流用することができない。
【００１８】
本発明は、このような問題点を解決するために、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式を用いた従来のＬＡＮ上に、帯域保証を実現するためのモジュールを付加し、リアルタイム性を保証したデータ通信を可能にすることを目標としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の情報処理装置をＣＳＭＡ／ＣＤ方式の通信回線で接続し、該回線に接続された情報処理装置間でデータの転送を行なうＬＡＮシステムにおいて、前記情報処理装置が、送信契機を一定間隔おきに一回に抑え、かつ、一回の送信で送出するデータ量を設定されたデータ量以下に抑える送信抑制手段を備えることを特徴とするＬＡＮシステムを構成する。ＬＡＮシステムで、前記一定間隔に相当する時間内に、伝送可能なデータ量よりも該回線に接続された情報処理装置が送信するデータ量の総和が小さくなるよう設定することで、前記一回の送信で送出するデータ送信を前記一定間隔に相当する時間内に完了することが可能となる。
【００２０】
また、本発明は、前記情報処理装置の１つである特定の情報処理装置がマスタであり、前記情報処理装置がデータを送信する前に、送信要求をマスタに申請する送信要求申請手段と、マスタが通信回線で利用可能な帯域幅と申請された送信要求の数から、送信要求を行なっている情報処理装置１台あたりに割り当てる帯域を決定する帯域幅決定手段と、決定された帯域幅を通信回線に接続されている全ての情報処理装置に通知する帯域申請許可通知手段と、帯域申請の許可によって一回の送信で送出するデータ量の設定を変更する送信抑制データ量変更手段を備えることを特徴とするＬＡＮシステムを構成する。一回の送信で送出するデータ量の設定を変更可能にすることで、送信要求のない情報処理装置に割り当てられる帯域を効率良く利用することが可能となる。
【００２１】
さらに、本発明は、前記情報処理装置の１つである特定の情報処理装置がマスタであり、前記情報処理装置がデータを送信する前に、データの送信に使用する帯域幅をマスタに申請する帯域幅申請手段と、マスタが通信回線で利用可能な帯域幅と、申請された帯域幅から、申請の可否を判断し、結果を申請した情報処理装置に通知する帯域申請許可通知手段と、帯域申請の許可によって一回の送信で送出するデータ量の設定を変更する送信抑制データ量変更手段を備えることを特徴とするＬＡＮシステムを構成する。指定した帯域幅の確保が可能になり、リアルタイム性を保証した通信が可能となる。
【００２２】
さらに、請求項４の申請されていない帯域幅を請求項３の通信回線で利用可能な帯域幅とし、かつ、請求項４の帯域申請許可通知を、申請した情報処理装置に替えて通信回線に接続されている全ての情報処理装置にし、マスタが請求項３の送信要求と請求項４の帯域幅申請を扱う手段を独立に備えることを特徴とするＬＡＮシステムを構成する。リアルタイム性が必要のない通信に請求項３の帯域を、リアルタイム性が必要な通信に請求項４の帯域を用いることで、リアルタイム通信と非リアルタイム通信の混在が可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態１を、図１から図８を用い詳細に説明する。まず、本発明に関わる構成要素の概要を述べ、次に、処理手順とデータ構造の詳細を述べる。
【００２４】
ここでは、本発明に関わるネットワーク（ＬＡＮ）および、ハードウェア、ソフトウェアのシステム構成要素について概説する。
【００２５】
図１は、本発明に関わるＬＡＮ構成要素を示す。ＬＡＮは、１台以上（図１の例では３台）の情報処理装置（１０１ａ）（１０１ｂ）（１０１ｃ）が、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のネットワーク（１１１）を介して接続されている。
【００２６】
図２は、本発明に関わるハードウェア構成要素を示す。情報処理装置（１０１）は、図１の情報処理装置（１０１ａ）（１０１ｂ）（１０１ｃ）のハードウェア構成を示す。情報処理装置（１０１）は、プロセッサ（１０３）、主メモリ（１０４）、外部タイマ（１０５）、ネットワーク入出力コントローラ（１０２
）がバス（１０６）を介して接続されている。ネットワーク（１１１）は、ネットワーク入出力コントローラ（１０２）に接続されている。
【００２７】
ネットワーク入出力コントローラ（１０２）は、ＤＭＡ転送機能を備え、プロセッサ（１０３）の指示にしたがって、データを主メモリ（１０４）とネットワーク入出力コントローラ（１０２）の間で転送する。プロセッサ（１０３）からネットワーク入出力コントローラ（１０２）への指示は、主メモリ（１０４）上の入出力コマンドとして渡される。ネットワーク入出力コントローラは、複数の入出力コマンドをポインタによって連鎖したコマンド・チェインを一括処理する機能を備える。外部タイマ（１０５）は、一定の時間間隔ごとに、プロセッサ（１０３）に外部割り込みを発生する機能を持つ。この割り込みの時間間隔は、オペレーティングシステム（ＯＳ）によって制御することができる。
【００２８】
図３は、本発明に関わるソフトウェア構成要素を示す。上述のネットワーク入出力コントローラなどのハードウェアは、アプリケーション・プログラム（ユーザ・プロセス）が不当にこれらを使用できないようにオペレーティングシステムが制御し、ユーザ・プロセスは、システム・コールを発行することにより、これらのハードウェアを間接的に利用する。
【００２９】
ユーザ・プロセスから発行されるデータの送信要求を処理するために、オペレーティング・システム内部には、入出力バッファ（３１２）、および、送信要求キュー（３１１）、送信コマンドキュー（３１３）、通信帯域情報（３１４）等の制御データ、および、送信要求モジュール（３０１）、送信抑制モジュール（３０２）、タイマ割り込みハンドラ（３０３）、スケジューラ（３０４）等のソフトウェア・モジュールが存在する。
【００３０】
タイマ割り込みが発生すると、プロセッサ（１０３）は現在実行中のプログラムを中断し、タイマ割り込みハンドラ（３０３）を起動する。このハンドラ（３０３）は、スケジューラ（３０４）を介して、送信抑制モジュール（３０２）を起動する。送信抑制モジュール（３０２）は、送信要求キュー（３１１）、通信帯域情報（３１４）を参照し、通信帯域情報（３１４）に従い送信要求を、送信コマンドキュー（３１３）に移す。
【００３１】
次に、主要なデータ構造と処理手順について説明する。
【００３２】
送信要求キュー（３１１）および、送信要求コマンド（４０２）の構造を、図４に示す。送信要求キュー（３１１）には、送信要求コマンド（４０２）がキューイングされる。
【００３３】
送信要求コマンド（４０２）は、以下の各フィールドを有する。
【００３４】
１）次要求へのポインタ（４１１）…複数の送信要求コマンドをチェイニングするためのポインタ。
【００３５】
２）バッファアドレス（４１２）…送信するバッファの先頭アドレスを示す。
【００３６】
３）転送データ長（４１３）…送信するデータのサイズをバイト単位で指定する。
【００３７】
送信コマンドキュー（３１２）および、送信コマンド（５０２）の構造を、図５に示す。送信コマンドキュー（３１２）には、送信コマンド（５０２）がキューイングされる。
【００３８】
送信コマンド（５０２）は、以下の各フィールドを有する。
【００３９】
１）次コマンドへのポインタ（５１１）…複数のコマンドをチェイニングするためのポインタ。
【００４０】
２）バッファアドレス（５１２）…送信するバッファの先頭アドレスを示す。
【００４１】
３）転送データ長（５１３）…送信するデータのサイズをバイト単位で指定する。
【００４２】
通信帯域情報（３１４）の構造を図６に示す。通信帯域情報（３１４）は、以下の各フィールドを有する。
【００４３】
１）通信帯域（６０１）…当該情報処理装置（１０１）が送信契機の間隔（６０４）ごとに送信可能なデータ長の上限値を示す。この値Ｍ［バイト］は、例えば、情報処理装置の数（６０２）をＣ［台］、伝送速度（６０３）をＶ［バイト／秒］、送信契機の間隔（６０４）をｔ［秒］として、次の式１で計算する。
【００４４】
【数１】

２）情報処理装置の数（６０２）…当該ＬＡＮ（１１１）に接続されている情報処理装置の数を示す。たとえば、この数を情報処理装置の起動状況から起動されている情報処理装置の数に変えることで、効率を上げることが可能である。
【００４５】
３）伝送速度（６０３）…当該ＬＡＮ（１１１）の伝送速度を示す。
【００４６】
４）送信契機の間隔（６０４）…本発明のＬＡＮシステムで一意に決定した送信契機の間隔を示す。例えば、０．０４［秒］とする。次に、図３に示す主要なソフトウェア・モジュールの処理フローを説明する。
【００４７】
送信要求モジュール（３０１）の処理フローを図７に示す。送信要求モジュールは、アプリケーションがデータを送信する手段を提供する。ステップ（７０１）において、新規に送信要求（４０２）を作成し、バッファアドレスフィールド（４１２）に送信バッファのアドレスを格納し、転送データ長フィールド（４１３）に送信データ長をバイト単位で格納する。ステップ（７０２）において、ステップ（７０１）で作成した送信要求（４０２）を送信要求キュー（３１１）に接続する。
【００４８】
送信抑制モジュール（３０２）の処理フローを図８に示す。送信抑制モジュールは、送信契機の間隔（６０４）おきに起動される。ステップ（８０１）において送信要求データ長を示す局所変数ｓｕｍの値を０にクリアする。ステップ（８０２）において、送信要求へのポインタを示す局所変数Ｐに、送信要求キュー（３１１）に接続されている先頭の送信要求（４０２）へのアドレスを代入する。ステップ（８０３）において、局所変数Ｐの値が、ＮＵＬＬであった場合にはステップ（８０７）に進み、ＮＵＬＬ以外であった場合にはステップ（８０４）に進む。ステップ（８０４）において、局所変数ｓｕｍに局所変数Ｐが指す送信要求（４０２）の転送データ長フィールド（４１３）の値を加算する。ステップ（８０５）において、局所変数ｓｕｍの値が通信帯域情報（３１４）の通信帯域（６０１）を越えているかを検査し、越えていない場合にはステップ（８０６）に進み、越えていた場合には、ステップ（８０７）に進む。ステップ（８０６）において、局所変数Ｐの指す送信要求（４０２）を、送信要求キュー（３１１）から送信コマンドキュー（３１３）に移動し、ステップ（８０２）に進む。ステップ（８０７）において、入出力コントローラ（１０２）に、送信コマンドキュー（３１３）の先頭の送信コマンド（５０２）のポインタを指定し、起動を行なう。
【００４９】
入出力コントローラ（１０２）は、送信抑制モジュール（３０２）に起動されると、指定された送信コマンド（５０２）から次コマンドポインタフィールド（５１１）で接続されている順に、バッファアドレスフィールド（５１２）、転送データ長フィールド（５１３）に従ったデータをネットワーク（１１１）に送出する。
【００５０】
ネットワーク（１１１）に送出されるデータの量は、ネットワーク（１１１）に接続されている全ての情報処理装置（１０１ａ）（１０１ｂ）（１０１ｃ）が、前記（式１）に従っているため、送信契機の間隔時間内に伝送可能なデータの量を越えることはない。また、再送機能を持つＣＳＭＡ／ＣＤ方式のネットワークでは、送信衝突が発生しても所定送信契機の間隔時間内に送信が完了する。以下、本作用を利用し、リアルタイム通信を可能にする本発明の実施の形態２を図９から図２７を用い詳細に説明する。まず、本発明に関わる構成要素の概要を述べ、次に、処理手順とデータ構造の詳細を述べる。
【００５１】
図９は、本発明に関わるＬＡＮ構成要素を示す。図１に示す構成に加え、情報処理装置（９０１）が接続されている。情報処理装置（９０１）のハードウェア構成は、図２に示す情報処理装置（１０１）の構成と何ら変わりない。
【００５２】
図１０、および、図１１は、本発明に関わるソフトウェア構成要素を示す。図１０において、一般ノードである情報処理装置（１０１ａ）（１０１ｂ）（１０１ｃ）のソフトウェア構成要素を示し、図１１において、帯域管理ノードである情報処理装置（９０１）のソフトウェア構成要素を示す。
【００５３】
図１０において、ユーザ・プロセスから発行されるデータの送信要求を処理するために、オペレーティング・システム内部には、入出力バッファ（３１２）、および、帯域情報テーブル（１０１１）、送信コマンドキュー（３１３）等の制御データ、および、ＮＲＴ（ＮｏｎＲｅａｌ−Ｔｉｍｅ）送信要求モジュール（１００１）、ＲＴ（Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ）送信要求モジュール（１００２）、送信抑制モジュール（１００３）、帯域予約モジュール（１００５）、帯域解放モジュール（１００６）、帯域情報管理モジュール（１００７）、タイマ割り込みハンドラ（３０３）、入出力割り込みハンドラ（１００４）、スケジューラ（３０４）等のソフトウェア・モジュールが存在する。
【００５４】
タイマ割り込みが発生すると、プロセッサ（１０３）は現在実行中のプログラムを中断し、タイマ割り込みハンドラ（３０３）を起動する。このハンドラ（３０３）は、スケジューラ（３０４）を介して、送信抑制モジュール（１００３）を起動する。送信抑制モジュール（１００３）は、帯域情報テーブル（１０１１）に従い送信要求を、送信コマンドキュー（３１３）に移す。
【００５５】
入出力完了割り込みが発生すると、プロセッサ（１０３）は現在実行中のプログラムを中断し、入出力割り込みハンドラ（１００４）を起動する。このハンドラ（１００４）は、スケジューラ（３０４）を介して、帯域情報管理モジュール（１００７）を起動する。帯域情報管理モジュール（１００５）は入出力バッファ（３１２）に格納されたデータを元に帯域情報テーブル（１０１１）の更新を行なう。
【００５６】
図１１において、ユーザ・プロセスから発行されるデータの送信要求を処理するために、オペレーティング・システム内部には、入出力バッファ（３１２）、および、帯域情報テーブル（１０１１）、送信コマンドキュー（３１３）、グローバル帯域情報テーブル（１１１１）等の制御データ、および、ＮＲＴ（ＮｏｎＲｅａｌ−Ｔｉｍｅ）送信要求モジュール（１００１）、ＲＴ（Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ）送信要求モジュール（１００２）、送信抑制モジュール（１１０１）、帯域予約モジュール（１００５）、帯域解放モジュール（１００６）、帯域情報管理モジュール（１１０２）、タイマ割り込みハンドラ（３０３）、入出力割り込みハンドラ（１１０４）、スケジューラ（３０４）等のソフトウェア・モジュールが存在する。
【００５７】
入出力完了割り込みが発生すると、プロセッサ（１０３）は現在実行中のプログラムを中断し、入出力割り込みハンドラ（１１０４）を起動する。このハンドラ（１１０４）は、スケジューラ（３０４）を介して、帯域情報管理モジュール（１１０２）を起動する。帯域情報管理モジュール（１１０２）は入出力バッファ（３１２）に格納されたデータを元に帯域情報テーブル（１０１１）、グローバル帯域情報テーブル（１１１１）の更新を行なう。
【００５８】
次に、図１０に示す主要なデータ構造について説明する。
【００５９】
図１２は、帯域情報テーブル（１０１１）の構造を示す。帯域情報テーブル（１０１１）は、ＮＲＴ送信要求、および、ＲＴ送信要求の通信路ごとにエントリ（１２１１）〜（１２１５）をもつ。各エントリには通信路を識別子を示す通信路ＩＤフィールド（１２０１）、割り当てられた通信帯域幅を示す帯域幅フィールド（１２０２）、および、送信要求をキューイングする送信要求キューヘッダ（４０１）からなる。帯域情報テーブル（１０１１）の第１エントリ（１２１１）は、ＮＲＴ送信要求に関する情報を示す特別なエントリである。
【００６０】
図１３は、ＮＲＴ送信要求モジュール（１００１）の処理フローを示す。ステップ（１３０１）は、帯域情報テーブル（１０１１）のエントリ（１２１１）〜（１２１５）へのポインタを示す局所変数Ｐに、帯域情報テーブル（１０１１）の第１エントリ（１２１１）へのポインタを設定する。ステップ（１３０２）は、送信要求（４０２）を局所変数Ｐが指すエントリの送信要求キューヘッダ（４０１）に接続する。
【００６１】
図１４は、ＲＴ送信要求モジュール（１００２）の処理フローを示す。ステップ（１４０１）は、帯域情報テーブル（１０１１）のエントリ（１２１１）〜（１２１５）へのポインタを示す局所変数Ｐに、帯域情報テーブル（１０１１）の通信路ＩＤ（１２０１）と引数ｉｄが一致する帯域情報テーブル（１０１１）のエントリへのポインタを設定する。ステップ（１４０２）は、送信要求（４０２）を局所変数Ｐが指すエントリの送信要求キューヘッダ（４０１）に接続する。
【００６２】
ＲＴ送信要求モジュール（１００２）は、ユーザプログラムに対してＲＴデータ送信を受け付けるインタフェースを下記のように提供する。
【００６３】
＜関数名＞
send_RT(id,qh)
＜引数＞
id ：確保した帯域を持つ通信路を示す通信路ＩＤ
qh ：送信要求を接続するキューヘッダへのポインタ
＜説明＞
通信路ＩＤｉｄを持つ通信路を用いてデータ送信を行なう。ユーザプログラムが送信要求を連鎖させたキューを用い、一度に複数の送信要求を受け付ける。確保した帯域幅以上のデータ送信はエラーとなる。
【００６４】
図１５は、送信抑制モジュール（１００３）の処理フローを示す。送信抑制モジュール（１００３）は、タイマ割り込みハンドラ（３０３）に設定された間隔、例えば４０ミリ秒おきに、スケジューラ（３０４）を介して起動される。ステップ（１５０１）は、帯域情報テーブル（１０１１）のエントリ（１２１１）〜（１２１５）へのポインタを示す局所変数Ｑに、帯域情報テーブル（１０１１）の第１エントリ（１２１１）へのポインタを設定する。ステップ（１５０２）において送信要求データ長を示す局所変数ｓｕｍの値を０にクリアする。ステップ（１５０３）において、送信要求へのポインタを示す局所変数Ｐに、局所変数Ｑの指すエントリの送信要求キューヘッダ（４０１）に接続されている先頭の送信要求（４０２）へのアドレスを代入する。ステップ（１５０４）において、局所変数Ｑの値が、ＮＵＬＬであった場合にはステップ（１５０８）に進み、ＮＵＬＬ以外であった場合にはステップ（１５０５）に進む。ステップ（１５０５）において、局所変数ｓｕｍに局所変数Ｐが指す送信要求（４０２）の転送データ長フィールド（４１３）の値を加算する。ステップ（１５０６）において、局所変数ｓｕｍの値が局所変数Ｑが指すエントリの帯域幅フィールド（１２０２）の値を越えているかを検査し、越えていない場合にはステップ（１５０７）に進み、越えていた場合には、ステップ（１５０８）に進む。ステップ（１５０７）において、局所変数Ｐの指す送信要求（４０２）を、局所変数Ｑが指すエントリの送信要求キューヘッダ（４０１）から送信コマンドキュー（３１３）に移動し、ステップ（１５０３）に進む。ステップ（１５０８）において、局所変数Ｑが帯域情報テーブル（１０１１）の最終エントリであるかを判断し、最終エントリである場合にはステップ（１５１０）に進み、最終エントリでない場合にはステップ（１５０９）に進む。ステップ（１５０９）において、局所変数Ｑを局所変数Ｑの指すエントリの次のエントリへのポインタに設定し、ステップ（１５０２）に進む。ステップ（１５１０）において、入出力コントローラ（１０２）に、送信コマンドキュー（３１３）の先頭の送信コマンド（５０２）のポインタを指定し、起動を行なう。
【００６５】
図１６は、帯域予約モジュール（１００５）の処理フローを示す。ステップ（１６０１）において、帯域予約パケット（１９０１）のために入出力バッファ（３１２）を確保し、確保した帯域予約パケット（１９０１）の送信先ＭＡＣアドレスフィールド（１９１１）に同報アドレスを、送信元ＭＡＣアドレスフィールド（１９１２）と、要求元ＭＡＣアドレスフィールド（１９２４）には、自ノードのＭＡＣアドレスを、パケットタイプフィールド（１９１３）に帯域予約パケットを示す値を、コマンドフィールド（１９２１）にＲＥＳＶ＿ＢＡＮＤＷＩＤＴＨを、帯域幅フィールド（１９２３）にユーザが要求する帯域幅を設定する
。ステップ（１６０２）において、送信要求（４０２）を確保し、確保した送信要求（４０２）のバッファアドレスフィールド（４１２）に帯域予約パケット（１９０１）のアドレスを、転送データ長フィールド（４１３）に帯域予約パケット（１９０１）のデータ長を設定する。ステップ（１６０３）において、ステップ（１６０２）にて確保した送信要求（４０２）を帯域情報テーブル（１０１１）の第１エントリ（１２１１）の送信要求キューヘッダ（４０１）に接続する。ステップ（１６０４）において、帯域情報管理モジュール（１００７）から、帯域予約パケット（１９０１）への応答パケット（２００１）到着の通知を待つ。ステップ（１６０５）において、到着通知を受けた応答パケット（２００１）のコマンドフィールド（２０２１）の値がＲＥＳＶ＿ＢＡＮＤＷＩＤＴＨ＿ＯＫと一致するとステップ（１６０６）に進み、一致しなければステップ（１６０８）に進む。ステップ（１６０６）において、通信路ＩＤに応答パケット（２００１）の識別子フィールド（２０２２）の値を設定する。ステップ（１６０７）において、正常終了を示す値を返り値として設定し終了する。ステップ（１６０８）において、帯域予約に失敗したことを示す値を返り値として設定し終了する。
【００６６】
帯域予約モジュール（１００５）は、ユーザプログラムに対して帯域予約を受け付けるインタフェースを下記のように提供する。
【００６７】
＜関数名＞
reserve_bandwidth(bw,id)
＜引数＞
bw ：ユーザが要求する帯域幅
id ：確保した帯域を持つ通信路を識別する通信路ＩＤを格納する領域へのポインタ
＜説明＞
帯域幅ｂｗを持つ通信路を確保する。確保に成功すると正常終了を示す返り値を、確保に失敗すると帯域予約に失敗したことを示す値を返り値を得る。ＲＴ通信を行なうには、この関数で得たｉｄを用いてＲＴ送信要求モジュールを起動する。
【００６８】
図１７は、帯域解放モジュール（１００６）の処理フローを示す。ステップ（１７０１）において、帯域予約パケット（１９０１）のために入出力バッファ（３１２）を確保し、確保した帯域予約パケット（１９０１）の送信先ＭＡＣアドレスフィールド（１９１１）に同報アドレスを、送信元ＭＡＣアドレスフィールド（１９１２）と、要求元ＭＡＣアドレスフィールド（１９２４）には、自ノードのＭＡＣアドレスを、パケットタイプフィールド（１９１３）に帯域予約パケットを示す値を、コマンドフィールド（１９２１）にＣＡＮＣＥＬ＿ＢＡＮＤＷＩＤＴＨを、識別子フィールド（１９２２）にユーザが解放する通信路を示す識別子を設定する。ステップ（１７０２）において、送信要求（４０２）を確保し、確保した送信要求（４０２）のバッファアドレスフィールド（４１２）に帯域予約パケット（１９０１）のアドレスを、転送データ長フィールド（４１３）に帯域予約パケット（１９０１）のデータ長を設定する。ステップ（１７０３）において、ステップ（１７０２）にて確保した送信要求（４０２）を帯域情報テーブル（１０１１）の第１エントリ（１２１１）の送信要求キューヘッダ（４０１）に接続する。ステップ（１７０４）において、帯域情報管理モジュール（１００７）から、帯域予約パケット（１９０１）への応答パケット（２００１）到着の通知を待つ。ステップ（１７０５）において、到着通知を受けた応答パケット（２００１）のコマンドフィールド（２０２１）の値がＣＡＮＣＥＬ＿ＢＡＮＤＷＩＤＴＨ＿ＯＫと一致するとステップ（１７０６）に進み、一致しなければステップ（１７０７）に進む。ステップ（１７０６）において、正常終了を示す値を返り値として設定し終了する。ステップ（１７０７）において、帯域予約に失敗したことを示す値を返り値として設定し終了する。
【００６９】
帯域解放モジュール（１００６）は、ユーザプログラムに対して帯域解放を受け付けるインタフェースを下記のように提供する。
【００７０】
＜関数名＞
cancel_bandwidth(id)
＜引数＞
id ：解放する帯域を持つ通信路を示す通信路ＩＤ
＜説明＞
通信路ＩＤidを持つ通信路を解放する。解放に成功すると正常終了を示す返り値を、確保に失敗すると帯域予約に失敗したことを示す値を返り値を得る。この関数で、解放に成功した通信路ＩＤは無効となる。
【００７１】
図１８は、帯域情報管理モジュール（１００７）の処理フローを示す。ステップ（１８０１）において、入出力割り込みハンドラ（１００４）に通知された入出力バッファ（３１２）上の応答パケット（２００１）のコマンドフィールド（２０２１）の値を検査する。ステップ（１８０２）において、ステップ（１８０１）で検査したコマンドフィールド（２０２１）の値がＲＥＳＶ＿ＢＡＮＤＷＩＤＴＨ＿ＯＫと一致するとステップ（１８０６）に進み、一致しなければステップ（１８０３）に進む。ステップ（１８０３）において、ステップ（１８０１）で検査したコマンドフィールド（２０２１）の値がＣＡＮＣＥＬ＿ＢＡＮＤＷＩＤＴＨ＿ＯＫと一致すると、ステップ（１８０７）に進み、一致しなければステップ（１８０４）に進む。ステップ（１８０４）において、ステップ（１８０１）で検査したコマンドフィールド（２０２１）の値がＲＥＰＬＹ＿ＮＧと一致すると、ステップ（１８０８）に進み、一致しなければステップ（１８０５）に進む。ステップ（１８０６）において、帯域予約完了処理を行ない、ステップ（１８０５）に進む。ステップ（１８０７）において、帯域解放完了処理を行ない、ステップ（１８０５）に進む。ステップ（１８０８）において、要求無効化処理を行ないステップ（１８０５）に進む。ステップ（１８０５）において、入出力割り込みハンドラ（１００４）から再度、帯域予約パケットの到着通知を確認し、到着通知があればステップ（１８０１）に進み、なければ処理を終了する。
【００７２】
図２１は、帯域予約完了処理（１８０６）の詳細を示す。ステップ（２１０１）において、帯域情報テーブル（１０１１）から空きエントリ（１２１５）を得る。ステップ（２１０２）において、空きエントリ（１２１５）の通信路ＩＤフィールド（１２０１）にステップ（１８０１）で通知された応答パケット（２００１）の識別子フィールド（２０２２）の値を設定する。ステップ（２１０３）において、空きエントリ（１２１５）の帯域幅フィールド（１２０２）にステップ（１８０１）で通知された応答パケット（２００１）の帯域幅フィールド（２０２３）の値を設定する。ステップ（２１０４）において、空きエントリ（１２１５）の送信要求キューヘッダ（４０１）を初期化する。ステップ（２１０５）において、応答パケット（２００１）の到着通知待ちをしている帯域予約モジュール（１００５）に応答パケット（２００１）の到着通知を行なう。
【００７３】
図２２は、帯域解放完了処理（１８０７）の詳細を示す。ステップ（２２０１）において、帯域情報テーブル（１０１１）から通信路ＩＤ（１２０１）に、ステップ（１８０１）で通知された応答パケット（２００１）の識別子フィールド（２０２２）と同じ値を持つエントリ（１２１４）を得る。ステップ（２２０２）において、エントリ（１２１４）の送信要求キューヘッダ（４０１）に接続されている送信要求（４０２）を、全て帯域情報テーブル（１２１１）の第１エントリ（１２１１）の送信要求キューヘッダ（４０１）に繋ぎかえる。ステップ（２２０３）において、エントリ（１２１４）の通信路ＩＤフィールド（１２０１）に、空きエントリを示す値を設定する。ステップ（２２０４）において、応答パケット（２００１）の到着通知待ちをしている帯域解放モジュール（１００６）に応答パケット（２００１）の到着通知を行なう。
【００７４】
図２３は、要求無効化処理（１８０８）の詳細を示す。ステップ（２３０１）において、応答パケット（２００１）の到着通知待ちをしている帯域予約モジュール（１００５）、または、帯域解放モジュール（１００６）にステップ（１８０１）で通知された応答パケット（２００１）の到着通知を行なう。
【００７５】
図１９は、帯域要求パケットの構造を示す。帯域要求パケット（１９０１）は、送信先ＭＡＣアドレスフィールド（１９１１）、送信元ＭＡＣアドレスフィールド（１９１２）、パケットタイプフィールド（１９１３）、コマンドフィールド（１９２１）、識別子フィールド（１９２２）、帯域幅フィールド（１９２３）、要求ノードＭＡＣアドレスフィールド（１９２４）を備える。コマンドフィールド（１９２１）には、ＲＥＳＶ＿ＢＡＮＤＷＩＤＴＨ、ＣＡＮＣＥＬ＿ＢＡＮＤＷＩＤＴＨを示す値が設定可能である。
【００７６】
図２０は、応答パケットの構造を示す。応答パケット（２００１）は、送信先ＭＡＣアドレスフィールド（２０１１）、送信元ＭＡＣアドレスフィールド（２０１２）、パケットタイプフィールド（２０１３）、コマンドフィールド（２０２１）、識別子フィールド（２０２２）、帯域幅フィールド（２０２３）、要求ノードＭＡＣアドレスフィールド（２０２４）を備える。コマンドフィールド（２０２１）には、ＲＥＳＶ＿ＢＡＮＤＷＩＤＴＨ＿ＯＫ、ＣＡＮＣＥＬ＿ＢＡＮＤＷＩＤＴＨ＿ＯＫ、ＲＥＰＬＹ＿ＮＧを示す値が設定可能である。
【００７７】
図２４は、グローバル帯域情報テーブル（１１１１）の構造を示す。グローバル帯域情報テーブル（１１１１）は、利用可能帯域最大値（２４２１）と、割り当て済み帯域幅（２４２２）と、当該ネットワーク（１１１）に接続されている情報処理装置の数（２４２３）と、ネットワークの伝送速度（２４２４）と、送信契機の間隔（２４２５）と、帯域予約した通信路毎にエントリ（２４１１）〜（２４１５）を持つ。各エントリは、通信路を識別する識別子フィールド（２４０１）、割り当てた通信帯域幅を示す帯域幅フィールド（２４０２）からなる。
【００７８】
図２５は、帯域予約モジュール（１１０５）の処理フローを示す。ステップ（２５０１）において、帯域予約パケット（１９０１）のために入出力バッファ（３１２）を確保し、確保した帯域予約パケット（１９０１）の送信先ＭＡＣアドレスフィールド（１９１１）に同報アドレスを、送信元ＭＡＣアドレスフィールド（１９１２）に自ノードのＭＡＣアドレスを、パケットタイプフィールド（１９１３）に帯域予約パケットを示す値を、コマンドフィールド（１９２１）にＲＥＳＶ＿ＢＡＮＤＷＩＤＴＨを、帯域幅フィールド（１９２３）にユーザが要求する帯域幅を、要求元ＭＡＣアドレスフィールド（１９２４）に０を設定する。ステップ（２５０２）において、帯域予約パケット（１９０１）の処理をグローバル帯域情報管理モジュール（１１０２）に通知する。ステップ（２５０３）において、帯域情報管理モジュール（１００７）から、帯域予約パケット（１９０１）への応答パケット（２００１）到着の通知を待つ。ステップ（２５０４）において、到着通知を受けた応答パケット（２００１）のパケットタイプフィールド（２０２１）の値がＲＥＳＶ＿ＢＡＮＤＷＩＤＴＨ＿ＯＫと一致するとステップ（２５０５）に進み、一致しなければステップ（２５０７）に進む。ステップ（２５０５）において、通信路ＩＤを応答パケット（２００１）の識別子フィールド（２０２２）の値に設定する。ステップ（２５０６）において、正常終了を示す値を返り値として設定し終了する。ステップ（２５０７）において、帯域予約に失敗したことを示す値を返り値として設定し終了する。
【００７９】
図２６は、帯域解放モジュール（１１０６）の処理フローを示す。ステップ（２６０１）において、帯域予約パケット（１９０１）のために入出力バッファ（３１２）を確保し、確保した帯域予約パケット（１９０１）の送信先ＭＡＣアドレスフィールド（１９１１）に同報アドレスを、送信元ＭＡＣアドレスフィールド（１９１２）に自ノードのＭＡＣアドレスを、パケットタイプフィールド（１９１３）に帯域予約パケットを示す値を、コマンドフィールド（１９２１）にＣＡＮＣＥＬ＿ＢＡＮＤＷＩＤＴＨを、識別子フィールド（１９２２）にユーザが解放する通信路を示す識別子を、要求元ＭＡＣアドレスフィールド（１９２４）に０を設定する。ステップ（２６０２）において、帯域予約パケット（１９０１）の処理をグローバル帯域情報管理モジュール（１１０２）に通知する。ステップ（２６０３）において、帯域情報管理モジュール（１００７）から、帯域予約パケット（１９０１）への応答パケット（２００１）到着の通知を待つ。ステップ（２６０４）において、到着通知を受けた応答パケット（２００１）のコマンドフィールド（２０２１）の値がＣＡＮＣＥＬ＿ＢＡＮＤＷＩＤＴＨ＿ＯＫと一致するとステップ（２６０５）に進み、一致しなければステップ（２６０６）に進む。ステップ（２６０５）において、正常終了を示す値を返り値として設定し終了する。ステップ（２６０６）において、帯域解放に失敗したことを示す値を返り値として設定し終了する。
【００８０】
図２７は、グローバル帯域情報管理モジュール（１１０２）の処理フローを示す。ステップ（２７０１）において、処理する帯域予約パケット（１９０１）へのポインタを局所変数Ｐに取る。ステップ（２７０２）において、Ｐの指す帯域予約パケット（１９０１）のコマンドフィールド（１９２１）の値がＲＥＳＶ＿ＢＡＮＤＷＩＤＴＨならばステップ（２７１１）に進み、さもなくばステップ（２７０３）に進む。ステップ（２７０３）において、Ｐの指す帯域予約パケット（１９０１）のコマンドフィールド（１９２１）の値がＣＡＮＣＥＬ＿ＢＡＮＤＷＩＤＴＨならばステップ（２７２１）に進み、さもなくばステップ（２７０４）に進む。ステップ（２７０４）において、次に処理する帯域予約パケット（１９０１）が到着しているかを検査し、到着していればステップ（２７０１）に進み、到着していなければ終了する。ステップ（２７１１）において、グローバル帯域情報テーブル（１１１１）の空きエントリ（２４１５）を局所変数Ｑに取る。ステップ（２７１２）において、Ｐの指す帯域予約パケット（１９０１）の帯域幅フィールド（１９２３）の値が、利用可能帯域最大値（２４２１）の値と割り当て済み帯域幅（２４２２）の値の差未満であればステップ（２７１３）に進み、さもなければステップ（２７３１）に進む。ステップ（２７１３）において、割り当て済み帯域幅（２４２２）の値に、Ｐが指す帯域予約パケット（１９０１）の帯域幅フィールド（１９２３）の値を加える。ステップ（２７１４）において、Ｑが指すエントリ（２４１５）の帯域幅フィールド（２４０２）に、Ｐが指す帯域予約パケット（１９０１）の帯域幅フィールド（１９２３）の値を、Ｑが指すエントリ（２４１５）の識別子フィールド（２４０１）と、Ｐが指す帯域予約パケット（１９０１）の識別子フィールド（１９２２）に識別子を設定する。この識別子は、同時に一つの通信路エントリを識別可能であればどのような決め方をしても良いが、例えば、Ｑが指すエントリ（２４１５）のアドレス値とする。ステップ（２７１５）において、Ｐの指す帯域予約パケット（１９０１）の送信先ＭＡＣアドレスフィールド（１９１１）に、送信元ＭＡＣアドレスフィールド（１９１２）の値を、パケットタイプフィールド（１９１３）に応答パケットを示す値を設定し、Ｐの指すパケットを応答パケット（２００１）とし、タイプフィールド（２０２１）にＲＥＳＶ＿ＢＡＮＤＷＩＤＴＨ＿ＯＫを設定する。ステップ（２７１６）において、Ｐが指す応答パケット（２００１）の送信先ＭＡＣアドレスが０であるかを判断し、０であればステップ（２７１９）に進み、０でなければステップ（２７１７）に進む。ステップ（２７１７）において、送信要求（４０２）を確保し、確保した送信要求（４０２）のバッファアドレスフィールド（４１２）に帯域予約パケット（１９０１）のアドレスを、転送データ長フィールド（４１３）に応答パケット（２００１）のデータ長を設定する。ステップ（２７１８）において、ステップ（２７１７）にて確保した送信要求（４０２）を帯域情報テーブル（１０１１）の第１エントリ（１２１１）の送信要求キューヘッダ（４０１）に接続し、ステップ（２７０４）に進む。ステップ（２７１９）において、Ｐの指す応答パケット（２００１）の到着を帯域管理モジュール（１００７）に対して通知し、ステップ（２７０４）に進む。ステップ（２７２１）において、グローバル帯域情報テーブル（１１１１）から、Ｐの指す帯域要求パケット（１９０１）の識別子フィールド（１９２２）の値と同じ識別子フィールド（２４０１）の値を持つエントリ（２４１４）を検索し、そのエントリ（２４１４）へのポインタを局所変数Ｑにとる。ステップ（２７２２）において、ステップ（２７２１）で検索に失敗した場合にはステップ（２７３１）に進み、検索に成功した場合にはステップ（２７２３）に進む。ステップ（２７２３）において、割り当て済み帯域幅（２４２２）の値からＱの指すエントリ（２４１４）の帯域幅フィールド（２４０２）の値を引く。ステップ（２７２４）において、Ｑの指すエントリ（２４１４）の識別子フィールド（２４０１）に空きエントリを示す値を設定する。ステップ（２７２５）において、Ｐの指す帯域予約パケット（１９０１）の送信先ＭＡＣアドレスフィールド（１９１１）に、送信元ＭＡＣアドレスフィールド（１９１２）の値を、パケットタイプフィールド（１９１３）に応答パケットを示す値を設定し、Ｐの指すパケットを応答パケット（２００１）とし、タイプフィールド（２０２１）にＣＡＮＣＥＬ＿ＢＡＮＤＷＩＤＴＨ＿ＯＫを設定し、ステップ（２７１６）に進む。ステップ（２７３１）において、Ｐの指す帯域予約パケット（１９０１）の送信先ＭＡＣアドレスフィールド（１９１１）に、送信元ＭＡＣアドレスフィールド（１９１２）の値を、パケットタイプフィールド（１９１３）に応答パケットを示す値を設定し、Ｐの指すパケットを応答パケット（２００１）とし、タイプフィールド（２０２１）にＲＥＰＬＹ＿ＮＧを設定し、ステップ（２７１６）に進む。
【００８１】
例えば、帯域情報テーブル（１０１１）の第一エントリ（１２１１）の帯域幅フィールド（１２０２）の値には、当該情報処理装置（１０１）が送信契機の間隔（２４２５）ごとに送信可能なデータ長の上限値を示す。この値Ｍｎ［バイト］は、例えば、情報処理装置の数（２４２３）をＣ［台］、伝送速度（２４２４）をＶ［バイト／秒］、送信契機の間隔（２４２５）をｔ［秒］、ＮＲＴ通信に割り当てる帯域幅の割合をＳｎとして、次の式２で計算する。
【００８２】
【数２】

グローバル帯域情報テーブル（１１１１）の利用可能帯域最大値（２４２１）、Ｍｒ［バイト］は、次の式３で計算する。
【００８３】
【数３】

さらに、既存の通信方法を利用するネットワーク入出力コントローラと、本発明による通信方法を利用するネットワーク入出力コントローラを併せ持つ情報処理装置を用いることで、既存ネットワークと、本発明のネットワークとのブリッジ装置を容易に実現可能である。
【００８４】
【発明の効果】
広く普及しているイーサネットに対して、本発明を適用することで、既存ハードウェアを変更することなく、ＬＡＮにおいて、帯域を保証したリアルタイム通信を提供することができる。さらに、ハードウェアで帯域保証を実現しているＡＴＭなどと、本発明を適用したＬＡＮとの間にブリッジ装置を設けることで、インター・ネットワークにおけるリアルタイム通信も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のＬＡＮの構成要素である。
【図２】ハードウェア構成要素である。
【図３】実施の形態１のソフトウェア構成要素である。
【図４】実施の形態１の送信要求の構造である。
【図５】実施の形態１の送信コマンドの構造である。
【図６】実施の形態１の通信帯域情報の構造である。
【図７】実施の形態１の送信要求モジュールの処理フローである。
【図８】実施の形態１の送信抑制モジュールの処理フローである。
【図９】実施の形態２のＬＡＮの構成要素である。
【図１０】実施の形態２の一般ノードのソフトウェア構成要素である。
【図１１】実施の形態２の帯域管理ノードのソフトウェア構成要素である。
【図１２】実施の形態２の帯域情報テーブルの構造である。
【図１３】実施の形態２のＮＲＴ送信要求モジュールの処理フローである。
【図１４】実施の形態２のＲＴ送信要求モジュールの処理フローである。
【図１５】実施の形態２の送信抑制モジュールの処理フローである。
【図１６】一般ノードの帯域予約モジュールの処理フローである。
【図１７】一般ノードの帯域解放モジュールの処理フローである。
【図１８】実施の形態２の帯域情報管理モジュールの処理フローである。
【図１９】帯域要求パケットの構造である。
【図２０】応答パケットの構造である。
【図２１】帯域予約完了処理の処理フローである。
【図２２】帯域解放完了処理の処理フローである。
【図２３】要求無効化処理の処理フローである。
【図２４】グローバル帯域情報テーブルの構造である。
【図２５】帯域管理ノードの帯域予約モジュールの処理フローである。
【図２６】帯域管理ノードの帯域解放モジュールの処理フローである。
【図２７】グローバル帯域情報管理モジュールの処理フローである。
【符号の説明】
１０１…情報処理装置、３０２…送信抑制モジュール、
１０１１…帯域情報テーブル、１１１１…グローバル帯域情報テーブル。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a data communication procedure of a network, and particularly aims at bandwidth guarantee in data communication using a CSMA / CD system.
[0002]
[Prior art]
As a communication method generally used in a LAN, there is a CSMA / CD method. In data communication using the CSMA / CD method, data transmission is performed according to the following procedure.
[0003]
1. A node (information processing apparatus) that requests data transmission confirms the state of a transmission path.
[0004]
2. If the transmission line is free, data transmission is started. If not, wait until it is free.
[0005]
3. The node that is transmitting data compares the transmitted data with the state of the transmission path, and simultaneously, a plurality of nodes perform data transmission on the same transmission path to monitor whether a data collision has occurred.
[0006]
4. If a node that is transmitting data detects a data collision before completing the transmission, it stops transmission and issues a collision signal notifying that a data collision has occurred to all nodes on the transmission path.
[0007]
5. Also, a node that is transmitting data stops transmitting in the same manner when it receives a collision signal before completing the transmission.
[0008]
When the node that is transmitting data stops transmission at 6, 4, or 5, the data transmission procedure is repeated from 1 again after taking a waiting time at random.
[0009]
When the transmission of data is successfully completed in steps 7 and 1-4, a normal transmission completion is returned in response to the transmission request.
[0010]
If the data transmission fails due to data collision more than a fixed number of times in the procedures of 8 and 1-4, the data transmission is stopped and a transmission error is returned in response to the transmission request.
[0011]
A node that has requested data transmission from an application or the like always starts data transmission based on the previous procedure.
[0012]
This communication method does not occupy the transmission path even during a large amount of data transfer, and the node that requested the data transmission can interrupt the large amount of data transfer at any time and start data transmission. In the conventional data transfer that does not require real-time property, it is often used.
[0013]
However, in the data transfer of the CSMA / CD system, a packet (a piece of data serving as a unit of data transfer) is lost or delayed due to a collision with other data transmission. In data transfer that does not require real-time performance, it is possible to deal with packet loss by detecting timeouts and resending data. However, packet delays and data resends impair communication real-time performance. In an existing LAN using the CSMA / CD system, it is difficult to perform communication with real time guarantee.
[0014]
A technical example which has been disclosed in the past is described in the multimedia LAN system (Japanese Patent Laid-Open No. 3-155241).
[0015]
The multimedia LAN system includes a special device for synchronizing all the information processing devices constituting the LAN system with the entire LAN system. The LAN system synchronizes with the entire LAN system, and a synchronization control time slot at regular intervals. Synchronous transfer time slot and asynchronous transfer time slot are provided, real-time multimedia data is transferred in the synchronous transfer time slot, and real-time property is required by using an access method such as CSMA / CD method in the asynchronous transfer time slot. Data transfer is possible.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
Video conferencing systems, video on demand systems, and the like are applications that process real-time digital media such as audio and moving images in a distributed environment using a network. In these applications, if the amount of communication data per unit time cannot be guaranteed in data communication, data transfer will not be in time for continuous media playback processing, playback processing will be incomplete, audio interruptions, and image disturbances. Will cause. That is, in order to realize these applications, data communication that guarantees a bandwidth that guarantees the amount of communication data per unit time is required.
[0017]
In the multimedia LAN system, the bandwidth guarantee is made possible by using the synchronous transfer time slot and the synchronous control time slot, but all the information constituting the LAN system is compared with the conventional LAN system using the CSMA / CD system. The problem is that the processing device needs to be provided with a special device for synchronizing the entire LAN system. That is, the existing LAN device cannot be diverted.
[0018]
In order to solve such problems, the present invention adds a module for realizing bandwidth guarantee to a conventional LAN using the CSMA / CD method, and enables data communication with guaranteed real-time performance. The goal is to do.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a LAN system in which a plurality of information processing apparatuses are connected by a CSMA / CD communication line and data is transferred between the information processing apparatuses connected to the line. A LAN system is provided that includes transmission suppression means that suppresses data at a fixed interval once and suppresses the amount of data transmitted in one transmission to a set data amount or less. In the LAN system, by setting the total amount of data transmitted by the information processing apparatus connected to the line to be smaller than the amount of data that can be transmitted within a time corresponding to the predetermined interval, It is possible to complete data transmission to be transmitted within a time corresponding to the predetermined interval.
[0020]
Further, the present invention provides a transmission request applying means for applying a transmission request to the master before the specific information processing apparatus as one of the information processing apparatuses is a master and the information processing apparatus transmits data; Bandwidth determination means for determining a bandwidth to be allocated to each information processing apparatus making a transmission request from the bandwidth that the master can use on the communication line and the number of requested transmission requests, and the determined bandwidth A bandwidth application permission notifying means for notifying all information processing devices connected to the communication line, and a transmission suppression data amount changing means for changing the setting of the data amount to be transmitted in one transmission upon permission of the bandwidth application A LAN system characterized by the above is configured. By making it possible to change the setting of the amount of data to be transmitted in one transmission, it is possible to efficiently use the bandwidth allocated to the information processing apparatus that does not request transmission.
[0021]
Further, according to the present invention, a specific information processing apparatus that is one of the information processing apparatuses is a master, and before the information processing apparatus transmits data, the master applies for a bandwidth to be used for data transmission. Bandwidth application means, bandwidth available to the master on the communication line, bandwidth application permission notifying means for judging whether application is possible from the requested bandwidth, and notifying the information processing device that has applied for the result, A LAN system is provided that includes transmission suppression data amount changing means for changing the setting of the amount of data to be transmitted in one transmission upon permission of the application. The specified bandwidth can be secured, and communication with real-time performance can be ensured.
[0022]
Further, the unapplied bandwidth of claim 4 is set to a bandwidth that can be used on the communication line of claim 3, and the bandwidth application permission notification of claim 4 is replaced with the applied information processing apparatus on the communication line. The LAN system is characterized in that all the information processing apparatuses connected to the master have means for handling the transmission request of claim 3 and the bandwidth application of claim 4 independently. By using the bandwidth of claim 3 for communication that does not require real-time performance and the bandwidth of claim 4 for communication that requires real-time performance, real-time communication and non-real-time communication can be mixed.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. First, the outline of the components related to the present invention will be described, and then the details of the processing procedure and data structure will be described.
[0024]
Here, the system components of the network (LAN) and hardware and software related to the present invention will be outlined.
[0025]
FIG. 1 shows the LAN components involved in the present invention. In the LAN, one or more (three in the example of FIG. 1) information processing apparatuses (101a) (101b) (101c) are connected via a CSMA / CD network (111).
[0026]
FIG. 2 shows the hardware components involved in the present invention. The information processing apparatus (101) indicates the hardware configuration of the information processing apparatuses (101a) (101b) (101c) in FIG. The information processing apparatus (101) includes a processor (103), a main memory (104), an external timer (105), and a network input / output controller (102).
Are connected via a bus (106). The network (111) is connected to the network input / output controller (102).
[0027]
The network input / output controller (102) has a DMA transfer function, and transfers data between the main memory (104) and the network input / output controller (102) in accordance with instructions from the processor (103). An instruction from the processor (103) to the network input / output controller (102) is passed as an input / output command on the main memory (104). The network input / output controller has a function of batch processing a command chain in which a plurality of input / output commands are chained by pointers. The external timer (105) has a function of generating an external interrupt to the processor (103) at regular time intervals. The time interval of this interrupt can be controlled by the operating system (OS).
[0028]
FIG. 3 shows the software components involved in the present invention. Hardware such as the network I / O controller described above is controlled by the operating system so that application programs (user processes) cannot use them illegally, and user processes issue these system calls. Indirect use of hardware.
[0029]
In order to process a data transmission request issued by a user process, an input / output buffer (312), a transmission request queue (311), a transmission command queue (313), and communication band information are provided in the operating system. There are control data such as (314) and software modules such as a transmission request module (301), a transmission suppression module (302), a timer interrupt handler (303), and a scheduler (304).
[0030]
When a timer interrupt occurs, the processor (103) interrupts the currently executing program and starts the timer interrupt handler (303). The handler (303) activates the transmission suppression module (302) via the scheduler (304). The transmission suppression module (302) refers to the transmission request queue (311) and the communication band information (314), and moves the transmission request to the transmission command queue (313) according to the communication band information (314).
[0031]
Next, main data structures and processing procedures will be described.
[0032]
The structure of the transmission request queue (311) and the transmission request command (402) is shown in FIG. A transmission request command (402) is queued in the transmission request queue (311).
[0033]
The transmission request command (402) has the following fields.
[0034]
1) Pointer to next request (411): Pointer for chaining a plurality of transmission request commands.
[0035]
2) Buffer address (412)... Indicates the head address of the buffer to be transmitted.
[0036]
3) Transfer data length (413): Specifies the size of data to be transmitted in bytes.
[0037]
The structure of the transmission command queue (312) and the transmission command (502) is shown in FIG. A transmission command (502) is queued in the transmission command queue (312).
[0038]
The transmission command (502) has the following fields.
[0039]
1) Pointer to next command (511): Pointer for chaining a plurality of commands.
[0040]
2) Buffer address (512)... Indicates the start address of the buffer to be transmitted.
[0041]
3) Transfer data length (513): Designates the size of data to be transmitted in bytes.
[0042]
The structure of the communication band information (314) is shown in FIG. The communication band information (314) has the following fields.
[0043]
1) Communication band (601): Indicates the upper limit of the data length that the information processing apparatus (101) can transmit at every transmission trigger interval (604). This value M [bytes] is, for example, the number of information processing devices (602) as C [units], the transmission rate (603) as V [bytes / second], and the transmission trigger interval (604) as t [seconds] The following equation 1 is used for calculation.
[0044]
[Expression 1]

2) Number of information processing devices (602): Indicates the number of information processing devices connected to the LAN (111). For example, it is possible to increase efficiency by changing this number to the number of information processing apparatuses activated from the activation status of the information processing apparatus.
[0045]
3) Transmission speed (603): Indicates the transmission speed of the LAN (111).
[0046]
4) Interval of transmission trigger (604): Indicates the interval of transmission trigger uniquely determined in the LAN system of the present invention. For example, 0.04 [seconds]. Next, the processing flow of the main software module shown in FIG. 3 will be described.
[0047]
The processing flow of the transmission request module (301) is shown in FIG. The transmission request module provides a means for an application to transmit data. In step (701), a new transmission request (402) is created, the address of the transmission buffer is stored in the buffer address field (412), and the transmission data length is stored in bytes in the transfer data length field (413). In step (702), the transmission request (402) created in step (701) is connected to the transmission request queue (311).
[0048]
The processing flow of the transmission suppression module (302) is shown in FIG. The transmission suppression module is activated every transmission trigger interval (604). In step (801), the value of the local variable sum indicating the transmission request data length is cleared to zero. In step (802), the address to the first transmission request (402) connected to the transmission request queue (311) is substituted into the local variable P indicating the pointer to the transmission request. In step (803), if the value of the local variable P is NULL, the process proceeds to step (807), and if it is other than NULL, the process proceeds to step (804). In step (804), the value of the transfer data length field (413) of the transmission request (402) pointed to by the local variable P is added to the local variable sum. In step (805), it is checked whether the value of the local variable sum exceeds the communication band (601) of the communication band information (314). If not, the process proceeds to step (806). Advances to step (807). In step (806), the transmission request (402) pointed to by the local variable P is moved from the transmission request queue (311) to the transmission command queue (313), and the process proceeds to step (802). In step (807), the pointer of the transmission command (502) at the head of the transmission command queue (313) is designated to the input / output controller (102), and activation is performed.
[0049]
When the input / output controller (102) is activated by the transmission suppression module (302), the buffer address field (512), in the order connected by the next command pointer field (511) from the designated transmission command (502), Data according to the transfer data length field (513) is sent to the network (111).
[0050]
The amount of data sent to the network (111) is determined by the transmission trigger because all the information processing devices (101a) (101b) (101c) connected to the network (111) comply with the above (Formula 1). The amount of data that can be transmitted within the interval time is not exceeded. Further, in a CSMA / CD system network having a retransmission function, transmission is completed within a predetermined transmission trigger interval time even if a transmission collision occurs. Hereinafter, a second embodiment of the present invention that enables real-time communication using this function will be described in detail with reference to FIGS. First, the outline of the components related to the present invention will be described, and then the details of the processing procedure and data structure will be described.
[0051]
FIG. 9 shows the LAN components involved in the present invention. In addition to the configuration shown in FIG. 1, an information processing apparatus (901) is connected. The hardware configuration of the information processing apparatus (901) is not different from the configuration of the information processing apparatus (101) shown in FIG.
[0052]
10 and 11 show software components related to the present invention. 10 shows software components of the information processing apparatuses (101a) (101b) (101c) that are general nodes, and FIG. 11 shows software components of the information processing apparatus (901) that is a bandwidth management node.
[0053]
In FIG. 10, in order to process a transmission request for data issued from a user process, an input / output buffer (312), a bandwidth information table (1011), a transmission command queue (313) are provided in the operating system. Control data such as NRT (Non Real-Time) transmission request module (1001), RT (Real-Time) transmission request module (1002), transmission suppression module (1003), bandwidth reservation module (1005), bandwidth release Software modules such as a module (1006), a bandwidth information management module (1007), a timer interrupt handler (303), an input / output interrupt handler (1004), and a scheduler (304) exist.
[0054]
When a timer interrupt occurs, the processor (103) interrupts the currently executing program and starts the timer interrupt handler (303). The handler (303) activates the transmission suppression module (1003) via the scheduler (304). The transmission suppression module (1003) moves the transmission request to the transmission command queue (313) according to the bandwidth information table (1011).
[0055]
When an input / output completion interrupt occurs, the processor (103) interrupts the currently executing program and starts the input / output interrupt handler (1004). The handler (1004) activates the bandwidth information management module (1007) via the scheduler (304). The bandwidth information management module (1005) updates the bandwidth information table (1011) based on the data stored in the input / output buffer (312).
[0056]
In FIG. 11, in order to process a transmission request for data issued from a user process, an input / output buffer (312), a bandwidth information table (1011), a transmission command queue (313) are provided in the operating system. , Control data such as a global bandwidth information table (1111), NRT (NonReal-Time) transmission request module (1001), RT (Real-Time) transmission request module (1002), transmission suppression module (1101), bandwidth reservation Software modules such as a module (1005), a bandwidth release module (1006), a bandwidth information management module (1102), a timer interrupt handler (303), an input / output interrupt handler (1104), and a scheduler (304) exist.
[0057]
When an input / output completion interrupt occurs, the processor (103) interrupts the currently executing program and starts the input / output interrupt handler (1104). The handler (1104) activates the bandwidth information management module (1102) via the scheduler (304). The bandwidth information management module (1102) updates the bandwidth information table (1011) and the global bandwidth information table (1111) based on the data stored in the input / output buffer (312).
[0058]
Next, the main data structure shown in FIG. 10 will be described.
[0059]
FIG. 12 shows the structure of the bandwidth information table (1011). The bandwidth information table (1011) has entries (1211) to (1215) for each NRT transmission request and RT transmission request communication path. Each entry includes a communication channel ID field (1201) indicating an identifier of a communication channel, a bandwidth field (1202) indicating an allocated communication bandwidth, and a transmission request queue header (401) for queuing a transmission request. . The first entry (1211) of the bandwidth information table (1011) is a special entry indicating information related to the NRT transmission request.
[0060]
FIG. 13 shows a processing flow of the NRT transmission request module (1001). A step (1301) sets a pointer to the first entry (1211) of the bandwidth information table (1011) in a local variable P indicating a pointer to the entries (1211) to (1215) of the bandwidth information table (1011). . Step (1302) connects the transmission request (402) to the transmission request queue header (401) of the entry pointed to by the local variable P.
[0061]
FIG. 14 shows a processing flow of the RT transmission request module (1002). In step (1401), the local variable P indicating a pointer to the entries (1211) to (1215) in the bandwidth information table (1011) matches the communication path ID (1201) in the bandwidth information table (1011) and the argument id. A pointer to the entry of the bandwidth information table (1011) is set. In step (1402), the transmission request (402) is connected to the transmission request queue header (401) of the entry indicated by the local variable P.
[0062]
The RT transmission request module (1002) provides an interface for accepting RT data transmission to the user program as follows.
[0063]
<Function name>
send_RT (id, qh)
<Argument>
id: communication channel ID indicating a communication channel having a reserved bandwidth
qh: Pointer to the queue header to connect the transmission request
<Description>
Data transmission is performed using a communication channel having the communication channel IDid. The user program accepts a plurality of transmission requests at once using a queue in which transmission requests are chained. Data transmission exceeding the reserved bandwidth results in an error.
[0064]
FIG. 15 shows a processing flow of the transmission suppression module (1003). The transmission suppression module (1003) is activated via the scheduler (304) at intervals set in the timer interrupt handler (303), for example, every 40 milliseconds. The step (1501) sets a pointer to the first entry (1211) of the bandwidth information table (1011) in the local variable Q indicating the pointer to the entries (1211) to (1215) of the bandwidth information table (1011). . In step (1502), the value of the local variable sum indicating the transmission request data length is cleared to zero. In step (1503), the local variable P indicating the pointer to the transmission request is assigned the address to the first transmission request (402) connected to the transmission request queue header (401) of the entry indicated by the local variable Q. . In step (1504), if the value of local variable Q is NULL, the process proceeds to step (1508), and if it is not NULL, the process proceeds to step (1505). In step (1505), the value of the transfer data length field (413) of the transmission request (402) pointed to by the local variable P is added to the local variable sum. In step (1506), it is checked whether the value of the local variable sum exceeds the value of the bandwidth field (1202) of the entry pointed to by the local variable Q. If not, the process proceeds to step (1507). If yes, go to Step (1508). In step (1507), the transmission request (402) pointed to by the local variable P is moved from the transmission request queue header (401) of the entry pointed to by the local variable Q to the transmission command queue (313), and the process proceeds to step (1503). In step (1508), it is determined whether the local variable Q is the final entry of the bandwidth information table (1011). If it is the final entry, the process proceeds to step (1510). Proceed to In step (1509), the local variable Q is set as a pointer to the entry next to the entry pointed to by the local variable Q, and the process proceeds to step (1502). In step (1510), the pointer of the transmission command (502) at the head of the transmission command queue (313) is designated in the input / output controller (102), and activation is performed.
[0065]
FIG. 16 shows a processing flow of the bandwidth reservation module (1005). In step (1601), the input / output buffer (312) is reserved for the bandwidth reservation packet (1901), and the broadcast address is set in the transmission destination MAC address field (1911) of the reserved bandwidth reservation packet (1901). In the MAC address field (1912) and the request source MAC address field (1924), the MAC address of the own node, the value indicating the bandwidth reservation packet in the packet type field (1913), RESV_BANDWIDTH in the command field (1921), The bandwidth requested by the user is set in the bandwidth field (1923).
. In step (1602), the transmission request (402) is secured, the address of the bandwidth reservation packet (1901) is reserved in the buffer address field (412) of the secured transmission request (402), and the bandwidth reservation is made in the transfer data length field (413). The data length of the packet (1901) is set. In step (1603), the transmission request (402) secured in step (1602) is connected to the transmission request queue header (401) of the first entry (1211) of the bandwidth information table (1011). In step (1604), the notification of arrival of the response packet (2001) to the bandwidth reservation packet (1901) is waited from the bandwidth information management module (1007). In step (1605), if the value of the command field (2021) of the response packet (2001) that received the arrival notification matches with RESV_BANDWIDTH_OK, the process proceeds to step (1606), and if not, the process proceeds to step (1608). In step (1606), the value of the identifier field (2022) of the response packet (2001) is set to the communication path ID. In step (1607), a value indicating normal end is set as a return value, and the process ends. In step (1608), a value indicating that the bandwidth reservation has failed is set as a return value, and the process ends.
[0066]
The bandwidth reservation module (1005) provides an interface for accepting bandwidth reservation to the user program as follows.
[0067]
<Function name>
reserve_bandwidth (bw, id)
<Argument>
bw—bandwidth requested by the user
id: Pointer to the area for storing the communication channel ID for identifying the communication channel having the reserved bandwidth
<Description>
A communication path having a bandwidth bw is secured. If the reservation is successful, a return value indicating normal termination is obtained, and if the reservation fails, a value indicating failure in bandwidth reservation is returned. In order to perform RT communication, the RT transmission request module is activated using the id obtained by this function.
[0068]
FIG. 17 shows a processing flow of the bandwidth release module (1006). In step (1701), the input / output buffer (312) is reserved for the bandwidth reservation packet (1901), and the broadcast address is set in the transmission destination MAC address field (1911) of the reserved bandwidth reservation packet (1901). The MAC address field (1912) and the request source MAC address field (1924) indicate the MAC address of the own node, the packet type field (1913) indicates a bandwidth reservation packet, the command field (1921) indicates CANCEL_BANDWIDTH, An identifier indicating a communication path released by the user is set in the identifier field (1922). In Step (1702), a transmission request (402) is secured, the address of the bandwidth reservation packet (1901) is reserved in the buffer address field (412) of the secured transmission request (402), and the bandwidth is reserved in the transfer data length field (413). The data length of the packet (1901) is set. In step (1703), the transmission request (402) secured in step (1702) is connected to the transmission request queue header (401) of the first entry (1211) of the bandwidth information table (1011). In step (1704), the notification of arrival of the response packet (2001) to the bandwidth reservation packet (1901) is waited from the bandwidth information management module (1007). In step (1705), if the value of the command field (2021) of the response packet (2001) that received the arrival notification matches with CANCEL_BANDWIDTH_OK, the process proceeds to step (1706), and if not, the process proceeds to step (1707). In step (1706), a value indicating normal end is set as a return value, and the process ends. In step (1707), a value indicating that the bandwidth reservation has failed is set as a return value, and the process ends.
[0069]
The bandwidth release module (1006) provides an interface for accepting bandwidth release to the user program as follows.
[0070]
<Function name>
cancel_bandwidth (id)
<Argument>
id: Communication channel ID indicating the communication channel having the bandwidth to be released
<Description>
Release the communication path having the communication path IDid. If release is successful, a return value indicating normal termination is obtained, and if reservation fails, a value indicating failure in bandwidth reservation is obtained. With this function, the channel ID that has been successfully released becomes invalid.
[0071]
FIG. 18 shows a processing flow of the bandwidth information management module (1007). In step (1801), the value of the command field (2021) of the response packet (2001) on the input / output buffer (312) notified to the input / output interrupt handler (1004) is checked. In step (1802), if the value of the command field (2021) checked in step (1801) matches RESV_BANDWIDTH_OK, the process proceeds to step (1806), and if not, the process proceeds to step (1803). In step (1803), if the value of the command field (2021) checked in step (1801) matches CANCEL_BANDWIDTH_OK, the process proceeds to step (1807), and if not, the process proceeds to step (1804). In step (1804), if the value of the command field (2021) checked in step (1801) matches REPLY_NG, the process proceeds to step (1808), and if not, the process proceeds to step (1805). In step (1806), bandwidth reservation completion processing is performed, and the flow proceeds to step (1805). In step (1807), band release completion processing is performed, and the flow proceeds to step (1805). In step (1808), request invalidation processing is performed, and the flow proceeds to step (1805). In step (1805), the arrival notification of the bandwidth reservation packet is confirmed again from the input / output interrupt handler (1004). If there is an arrival notification, the process proceeds to step (1801), and if not, the process ends.
[0072]
FIG. 21 shows details of the bandwidth reservation completion processing (1806). In step (2101), an empty entry (1215) is obtained from the bandwidth information table (1011). In step (2102), the value of the identifier field (2022) of the response packet (2001) notified in step (1801) is set in the communication path ID field (1201) of the empty entry (1215). In step (2103), the value of the bandwidth field (2023) of the response packet (2001) notified in step (1801) is set in the bandwidth field (1202) of the empty entry (1215). In step (2104), the transmission request queue header (401) of the empty entry (1215) is initialized. In step (2105), the arrival notification of the response packet (2001) is sent to the bandwidth reservation module (1005) waiting for the arrival notification of the response packet (2001).
[0073]
FIG. 22 shows details of the band release completion processing (1807). In step (2201), an entry (1214) having the same value as the identifier field (2022) of the response packet (2001) notified in step (1801) is transferred from the bandwidth information table (1011) to the communication path ID (1201). obtain. In step (2202), all the transmission requests (402) connected to the transmission request queue header (401) of the entry (1214) are all transmitted to the transmission request queue header of the first entry (1211) of the bandwidth information table (1211). 401). In step (2203), a value indicating an empty entry is set in the communication path ID field (1201) of the entry (1214). In step (2204), the arrival notification of the response packet (2001) is sent to the bandwidth release module (1006) waiting for the arrival notification of the response packet (2001).
[0074]
FIG. 23 shows details of the request invalidation processing (1808). Arrival of the response packet (2001) notified in step (1801) to the bandwidth reservation module (1005) or the bandwidth release module (1006) waiting for the arrival notification of the response packet (2001) in step (2301) Make a notification.
[0075]
FIG. 19 shows the structure of a bandwidth request packet. The bandwidth request packet (1901) includes a destination MAC address field (1911), a source MAC address field (1912), a packet type field (1913), a command field (1921), an identifier field (1922), and a bandwidth field (1923). ) And a request node MAC address field (1924). In the command field (1921), values indicating RESV_BANDWIDTH and CANCEL_BANDWIDTH can be set.
[0076]
FIG. 20 shows the structure of the response packet. The response packet (2001) includes a transmission destination MAC address field (2011), a transmission source MAC address field (2012), a packet type field (2013), a command field (2021), an identifier field (2022), and a bandwidth field (2023). And a request node MAC address field (2024). In the command field (2021), values indicating RESV_BANDWIDTH_OK, CANCEL_BANDWIDTH_OK, and REPLY_NG can be set.
[0077]
FIG. 24 shows the structure of the global bandwidth information table (1111). The global bandwidth information table (1111) includes the maximum available bandwidth (2421), the allocated bandwidth (2422), the number of information processing devices connected to the network (111) (2423), and the network There are entries (2411) to (2415) for the transmission rate (2424), the transmission trigger interval (2425), and the bandwidth-reserved communication paths. Each entry includes an identifier field (2401) for identifying a communication path and a bandwidth field (2402) indicating the allocated communication bandwidth.
[0078]
FIG. 25 shows the processing flow of the bandwidth reservation module (1105). In step (2501), the input / output buffer (312) is reserved for the bandwidth reservation packet (1901), and the broadcast address is set in the transmission destination MAC address field (1911) of the reserved bandwidth reservation packet (1901). The MAC address field (1912) indicates the MAC address of the own node, the packet type field (1913) indicates a bandwidth reservation packet, the command field (1921) indicates RESV_BANDWIDTH, and the bandwidth requested by the user in the bandwidth field (1923). The width is set to 0 in the request source MAC address field (1924). In step (2502), the processing of the bandwidth reservation packet (1901) is notified to the global bandwidth information management module (1102). In step (2503), a notification of arrival of the response packet (2001) to the bandwidth reservation packet (1901) is waited from the bandwidth information management module (1007). In step (2504), if the value of the packet type field (2021) of the response packet (2001) that has received the arrival notification matches RESV_BANDWIDTH_OK, the process proceeds to step (2505), and if not, the process proceeds to step (2507). In step (2505), the communication path ID is set to the value of the identifier field (2022) of the response packet (2001). In step (2506), a value indicating normal end is set as a return value, and the process ends. In step (2507), a value indicating that the bandwidth reservation has failed is set as a return value, and the process ends.
[0079]
FIG. 26 shows a processing flow of the bandwidth release module (1106). In step (2601), the input / output buffer (312) is reserved for the bandwidth reservation packet (1901), and the broadcast address is set in the transmission destination MAC address field (1911) of the reserved bandwidth reservation packet (1901). A communication path in which the user releases the MAC address of the own node in the MAC address field (1912), the value indicating the bandwidth reservation packet in the packet type field (1913), CANCEL_BANDWIDTH in the command field (1921), and the identifier field (1922). Is set to 0 in the request source MAC address field (1924). In step (2602), the processing of the bandwidth reservation packet (1901) is notified to the global bandwidth information management module (1102). In step (2603), the bandwidth information management module (1007) waits for notification of arrival of the response packet (2001) to the bandwidth reservation packet (1901). In step (2604), if the value of the command field (2021) of the response packet (2001) that received the arrival notification matches with CANCEL_BANDWIDTH_OK, the process proceeds to step (2605), and if not, the process proceeds to step (2606). In step (2605), a value indicating normal end is set as a return value, and the process ends. In step (2606), a value indicating that band release has failed is set as a return value, and the process ends.
[0080]
FIG. 27 shows a processing flow of the global bandwidth information management module (1102). In step (2701), a pointer to the bandwidth reservation packet (1901) to be processed is taken as a local variable P. In step (2702), if the value of the command field (1921) of the bandwidth reservation packet (1901) pointed to by P is RESV_BANDWIDTH, the process proceeds to step (2711). Otherwise, the process proceeds to step (2703). In step (2703), if the value of the command field (1921) of the bandwidth reservation packet (1901) pointed to by P is CANCEL_BANDWIDTH, the process proceeds to step (2721). Otherwise, the process proceeds to step (2704). In step (2704), it is checked whether the bandwidth reservation packet (1901) to be processed next has arrived. If it has arrived, the process proceeds to step (2701), and if not, the process ends. In step (2711), the empty entry (2415) of the global bandwidth information table (1111) is taken as a local variable Q. In step (2712), the value of the bandwidth field (1923) of the bandwidth reservation packet (1901) indicated by P is less than the difference between the value of the maximum available bandwidth (2421) and the value of the allocated bandwidth (2422). If yes, go to Step (2713), otherwise go to Step (2731). In step (2713), the value of the bandwidth field (1923) of the bandwidth reservation packet (1901) pointed to by P is added to the value of the allocated bandwidth (2422). In step (2714), in the bandwidth field (2402) of the entry (2415) pointed to by Q, the value of the bandwidth field (1923) of the bandwidth reservation packet (1901) pointed to by P is set to the value of the entry (2415) pointed to by Q. Identifiers are set in the identifier field (2401) and the identifier field (1922) of the bandwidth reservation packet (1901) pointed to by P. This identifier may be determined in any way as long as one communication path entry can be identified at the same time. For example, the identifier is the address value of the entry (2415) pointed to by Q. In step (2715), the value of the source MAC address field (1912) in the destination MAC address field (1911) of the bandwidth reservation packet (1901) pointed to by P, and the value indicating the response packet in the packet type field (1913) , The packet pointed to by P is set as a response packet (2001), and RESV_BANDWIDTH_OK is set in the type field (2021). In step (2716), it is determined whether or not the destination MAC address of the response packet (2001) pointed to by P is 0. If it is 0, the process proceeds to step (2719), and if not 0, the process proceeds to step (2717). In step (2717), the transmission request (402) is secured, the address of the bandwidth reservation packet (1901) is stored in the buffer address field (412) of the secured transmission request (402), and the response packet is stored in the transfer data length field (413). A data length of (2001) is set. In step (2718), the transmission request (402) secured in step (2717) is connected to the transmission request queue header (401) of the first entry (1211) of the bandwidth information table (1011), and the process proceeds to step (2704). move on. In step (2719), the arrival of the response packet (2001) pointed to by P is notified to the bandwidth management module (1007), and the process proceeds to step (2704). In step (2721), an entry (2414) having the same identifier field (2401) value as the identifier field (1922) value of the bandwidth request packet (1901) indicated by P is searched from the global bandwidth information table (1111). , A pointer to the entry (2414) is taken as a local variable Q. In step (2722), if the search fails in step (2721), the process proceeds to step (2731), and if the search is successful, the process proceeds to step (2723). In step (2723), the value of the bandwidth field (2402) of the entry (2414) indicated by Q is subtracted from the value of the allocated bandwidth (2422). In step (2724), a value indicating an empty entry is set in the identifier field (2401) of the entry (2414) indicated by Q. In step (2725), the value of the transmission destination MAC address field (1911) of the bandwidth reservation packet (1901) pointed to by P is the value of the transmission source MAC address field (1912), and the value indicating the response packet is the packet type field (1913). , The packet pointed to by P is set as a response packet (2001), CANCEL_BANDWIDTH_OK is set in the type field (2021), and the process proceeds to step (2716). In step (2731), the value of the source MAC address field (1912) in the destination MAC address field (1911) of the bandwidth reservation packet (1901) pointed to by P, and the value indicating the response packet in the packet type field (1913) , The packet pointed to by P is set as a response packet (2001), REPLY_NG is set in the type field (2021), and the process proceeds to step (2716).
[0081]
For example, the value of the bandwidth field (1202) of the first entry (1211) of the bandwidth information table (1011) includes the data length that can be transmitted by the information processing device (101) at every transmission trigger interval (2425). Indicates the upper limit. This value Mn [bytes] is, for example, the number of information processing devices (2423) is C [units], the transmission speed (2424) is V [bytes / second], the transmission trigger interval (2425) is t [seconds], The ratio of the bandwidth allocated to NRT communication is set as Sn and is calculated by the following formula 2.
[0082]
[Expression 2]

The maximum available bandwidth value (2421) and Mr [bytes] in the global bandwidth information table (1111) are calculated by the following Equation 3.
[0083]
[Equation 3]

Furthermore, by using an information processing apparatus having a network input / output controller that uses an existing communication method and a network input / output controller that uses a communication method according to the present invention, a bridge device between the existing network and the network of the present invention can be obtained. It can be easily realized.
[0084]
【The invention's effect】
By applying the present invention to widely used Ethernet, it is possible to provide real-time communication with guaranteed bandwidth in a LAN without changing existing hardware. Further, by providing a bridge device between an ATM or the like that realizes bandwidth guarantee by hardware and a LAN to which the present invention is applied, real-time communication in an inter-network is also possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a component of a LAN according to a first embodiment.
FIG. 2 is a hardware component.
FIG. 3 is a software component of the first embodiment.
FIG. 4 shows a structure of a transmission request according to the first embodiment.
FIG. 5 shows a structure of a transmission command according to the first embodiment.
FIG. 6 shows a structure of communication band information according to the first embodiment.
FIG. 7 is a processing flow of a transmission request module according to the first embodiment.
FIG. 8 is a processing flow of the transmission suppression module according to the first embodiment.
FIG. 9 shows the components of the LAN according to the second embodiment.
FIG. 10 is a software component of a general node according to the second embodiment.
FIG. 11 is a software component of a bandwidth management node according to the second embodiment.
FIG. 12 shows a structure of a bandwidth information table according to the second embodiment.
FIG. 13 is a processing flow of the NRT transmission request module according to the second embodiment.
FIG. 14 is a processing flow of an RT transmission request module according to the second embodiment.
FIG. 15 is a processing flow of the transmission suppression module according to the second embodiment.
FIG. 16 is a processing flow of a bandwidth reservation module of a general node.
FIG. 17 is a processing flow of a bandwidth release module of a general node.
FIG. 18 is a processing flow of the bandwidth information management module according to the second embodiment.
FIG. 19 shows a structure of a bandwidth request packet.
FIG. 20 shows a structure of a response packet.
FIG. 21 is a processing flow of bandwidth reservation completion processing.
FIG. 22 is a processing flow of bandwidth release completion processing.
FIG. 23 is a processing flow of request invalidation processing;
FIG. 24 is a structure of a global bandwidth information table.
FIG. 25 is a processing flow of a bandwidth reservation module of the bandwidth management node.
FIG. 26 is a processing flow of a bandwidth release module of the bandwidth management node.
FIG. 27 is a processing flow of the global bandwidth information management module.
[Explanation of symbols]
101 ... Information processing device 302 ... Transmission suppression module,
1011 ... Band information table, 1111 ... Global band information table.

Claims

  CSMA / A data transmission management method executed by a plurality of transmission nodes connected to a CD network,
  Each of the plurality of transmitting nodes is
  CSMA / A queue for managing data to be transmitted to the CD network;
  Storage means for storing the number of bytes of data that can be transmitted within a predetermined period;
  Each of the plurality of transmitting nodes is
  CSMA / Managing the order of data transmission to the CD network using the queue;
  At each predetermined period, the CSMA according to the queue / And a step of limiting the amount of data to be transmitted to the CD network to be equal to or less than the number of bytes stored in the storage means.

  A data transmission management method according to claim 1, wherein
  Further, each of the plurality of transmitting nodes is
  CSMA / The data is characterized in that another transmitting node connected to the CD network executes a step of changing the number of bytes stored in the storage means according to the amount of data transmitted within a predetermined period. Transmission management method.

  A data transmission management method according to claim 2, wherein
  CSMA / A master node is further connected to the CD network,
  The master node manages the amount of data transmitted by each of the plurality of transmission nodes within a predetermined period,
  Each of the plurality of transmitting nodes is
  A data transmission management method, wherein the number of bytes stored in the storage means is changed based on a notification from the master node.

  A data transmission management method according to claim 3, wherein
  Each of the plurality of transmitting nodes is
  The total amount of data transmitted by each of the plurality of transmission nodes within a predetermined period is the CSMA. / A data transmission management method, wherein the number of bytes stored in the storage means is changed so as not to exceed a physical bandwidth of a CD network.

A data transmission management method according to claim 4, wherein
Each of the plurality of transmitting nodes is
A step of transmitting a bandwidth reservation request to the master node;
Transmitting data to a CSMA / CD network using a reserved communication band in response to a response from the master node ;
And a step of changing the number of bytes stored in the storage unit based on a bandwidth reserved by another transmission node.

  CSMA / A sending node connected to the CD network,
  CSMA / A queue for managing data to be transmitted to the CD network;
  Storage means for storing the number of bytes of data that can be transmitted within a predetermined period;
  The data is transmitted according to the queue according to the queue while limiting the amount of data to be transmitted within a predetermined period to the number of bytes stored in the storage means. / A transmission node comprising a control means for transmitting to a CD network.

The transmission node according to claim 6, wherein
Furthermore, the CSMA / Another transmission node connected to the CD network has bandwidth information management means for changing the number of bytes stored in the storage means according to the amount of data to be transmitted within a predetermined period. Sending node

The transmission node according to claim 7, wherein
The bandwidth information management means is the CSMA. / The total amount of data transmitted by each of a plurality of transmitting nodes connected to the CD network within a predetermined period is the CSMA. / A transmission node, wherein the number of bytes stored in the storage means is changed so as not to exceed a physical bandwidth of a CD network.

The transmission node according to claim 7, wherein
The bandwidth information management means is the CSMA. / The CSMA managing the amount of data transmitted by each of a plurality of transmission nodes connected to the CD network within a predetermined period / A transmission node, wherein the number of bytes stored in the storage means is changed based on a notification from a master node connected to a CD network.

  The transmission node according to claim 9, wherein
  Furthermore, it has a bandwidth reservation means for transmitting a bandwidth reservation request to the master node,
  The control means uses the reserved bandwidth based on a response from the master node. / Send data to the CD network,
  The bandwidth information management means is the CSMA. / A transmission node, wherein the number of bytes stored in the storage means is changed based on a bandwidth reserved by another transmission node connected to the CD network.