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JP4866950B2 - Information task control method using medium access control (MAC) method of optical fiber network time division multiple access - Google Patents
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JP4866950B2 - Information task control method using medium access control (MAC) method of optical fiber network time division multiple access - Google Patents

Information task control method using medium access control (MAC) method of optical fiber network time division multiple access Download PDF

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Description

本発明は、光ファイバーネットワークのノードのメディア帯域幅アクセス権をノードらに有効で合理的に分配することができ、これにより、区域ネットワーク、都会ネットワーク、又は公衆ネットワークなどに適用可能であり、ネットワークの建設コストを減少することができ、ブロードバンド使用率を向上することができる光ファイバーネットワーク時分割多重アクセスの媒体アクセス制御(MAC)方法を利用する情報タスク制御方式(システム/方法)に関するものである。 The present invention can effectively and reasonably distribute the media bandwidth access rights of nodes of an optical fiber network to the nodes, and can be applied to an area network, an urban network, a public network, etc. can reduce the construction cost, to a medium access control of the optical fiber network time division multiple access can be improved broadband utilization information task control scheme using (MAC) how (system / method).

Hartley-Shannon定理(通路/情報容量定理)によると、メディアを伝送する通路の容量は、伝送媒体の帯域幅と、信号ノイズ比と、に規制される。このように、高帯域幅と高信号ノイズ比とを有する伝送媒体は、より大きい通路容量を有する。ワイヤと光ファイバーとを比べると、光ファイバーのノイズが極めて少なく、光ファイバーの帯域幅がワイヤの帯域幅よりも高いので、光ファイバーの通路容量がワイヤの通路容量よりも遥かに多い。これにより、通信ネットワークの建設は、ワイヤの代りに、光ファイバーを採用する。   According to the Hartley-Shannon theorem (path / information capacity theorem), the capacity of a path for transmitting media is regulated by the bandwidth of the transmission medium and the signal-to-noise ratio. Thus, a transmission medium having a high bandwidth and a high signal to noise ratio has a larger path capacity. Compared to wire and optical fiber, the optical fiber has much less noise and the optical fiber has a higher bandwidth than the wire, so the optical fiber has a much larger passage capacity than the wire. As a result, the construction of the communication network employs optical fibers instead of wires.

媒体をシェアするネットワークの帯域幅使用率が高く、且つネットワークのトポが極めて簡単であるので、建設コストを減少することが極めて容易である。各種類のアクセス制御のステップ、例えばキャリヤ検知多重アクセス(Carrier sense multiple access,CAMA)、キャリヤ検知多重アクセス/衝突測定(Carrier sense multiple access with collision detection,CAMA/CD)、トークンリング(Token ring)、トークンバス(Token bus)、及び時分割多重アクセス(Time-division multiple access,TDMA)などは、媒体をシェアするネットワークに適用され、ネットワークノードのアクセス制御をする。   It is very easy to reduce the construction cost because the bandwidth utilization of the network sharing medium is high and the network topping is very simple. Each type of access control step, for example, carrier sense multiple access (CAMA), carrier sense multiple access with collision detection (CAMA / CD), token ring, A token bus, a time-division multiple access (TDMA), and the like are applied to a network sharing a medium and perform access control of a network node.

計算機の通信において、現在、多くの区域ネットワークがキャリヤ検知多重アクセス/衝突測定(Carrier sense multiple access with collision detection,CAMA/CD)の多重アクセスプロトコルを使用する。このプロトコルの適用可能な媒体はワイヤである。インターネットのサービスが盛んに発展している現在では、通路容量の拡大が強く要請されるが、ワイヤを採用する区域ネットワークは、伝送距離と帯域幅とが規制され、通路容量を増加すると、伝送距離が短縮され、通信品質が悪化する虞がある。これにより、通信ネットワークの建設は、ワイヤの代りに光ファイバーを採用し続ける。   In computer communications, many regional networks currently use a multiple access protocol of carrier sense multiple access with collision detection (CAMA / CD). The applicable medium of this protocol is a wire. At the present time when Internet services are actively developed, it is strongly required to increase the passage capacity. However, in the area network that uses wires, the transmission distance and bandwidth are regulated, and if the passage capacity is increased, the transmission distance is increased. May be shortened and communication quality may be deteriorated. As a result, the construction of communication networks continues to employ optical fibers instead of wires.

デジタル化の発展とサービス整合との要請の下で、DQBDネットワーク(Distributed-queue Dual-bus,二待ち行列二バス、IEEE 802.6)プロトコルは、1990年に提出され、サービス整合の目的を達成する、LAN(Local Area Networks)、又はMAN(Metropolitan Area Networks)の標準とされる。このようなネットワークは、二バストポであり、時分割多重アクセス(Time-division multiple access,TDMA)技術を結合して整合サービスを提供する。   DQBD network (Distributed-queue Dual-bus, IEEE 802.6) protocol was submitted in 1990 to achieve the goal of service alignment, under the demand of digital development and service alignment. LAN (Local Area Networks) or MAN (Metropolitan Area Networks) standards. Such a network is a two-bus toppo and combines time-division multiple access (TDMA) technology to provide a consistent service.

このようなネットワークプロトコルは、即時的(例えば音声またはマルチメディアの情報タスク)と非即時的(例えばデータの情報タスク)な情報タスクを整合する能力を有する。伝送媒体が光ファイバーであるので、コード間違率が極めて低く、高速通信サービスに適用することができ、サービスの品質が極めて高い。このようなネットワークは、時分割多重アクセス(Time-division multiple access,TDMA)を採用するので、パケットが衝突せず、帯域幅使用率が高く、ネットワークの提供する情報タスクが通路容量を超えても、通路容量に近づける高帯域幅使用率を達することができ、且つこれは二バスのトポであるので、全二重通信のサービスを達成することができる。   Such network protocols have the ability to coordinate information tasks that are immediate (eg, voice or multimedia information tasks) and non-immediate (eg, data information tasks). Since the transmission medium is an optical fiber, the code error rate is extremely low, it can be applied to a high-speed communication service, and the quality of service is extremely high. Such networks employ time-division multiple access (TDMA), so packets do not collide, bandwidth utilization is high, and information tasks provided by the network exceed the path capacity. A high bandwidth utilization rate approaching the path capacity can be reached, and since this is a two-bus topo, a full-duplex service can be achieved.

DQDBネットワークは、上記の区域ネットワークまたは都会ネットワークが持たない特性を有するが、非即時的な情報タスクの媒体アクセス制御方式(Medium Access Control,MAC)に対して、ネットワークのノードの媒体アクセス権の分配が不公平である問題があった。このような問題により、TDMA光ファイバーネットワークは、上流のノードの媒体アクセス権が下流のノードの媒体アクセス権よりも高い。これにより、同じネットワークで互いに独立する関係を有するユーザらは、帯域幅使用権利に紛争がある。   The DQDB network has characteristics that the above-mentioned area network or urban network does not have, but it distributes the media access rights of the nodes of the network to the medium access control (MAC) for non-immediate information tasks. There was a problem that was unfair. Due to such problems, in the TDMA optical fiber network, the media access right of the upstream node is higher than the media access right of the downstream node. As a result, users who have an independent relationship with each other in the same network have a dispute about the right to use the bandwidth.

DQDBネットワークの各ノード(Nodes)には、情報(Messages)が発生するときに、この情報が若干のセクションに分割されて、各セクションが順次にセル(Cells)のキャリアとされて、一つ一つがバッファーにセーブされて、伝送されることを待つ。ノード内にあるバッファーは、分散式待ち行列(Distributed Queues,DQ)と、ローカル待ち行列(Local Queues,LQ )と、の二種類に分属される。ノード内にあり分散式待ち行列に属するバッファーは、一つのセル(53ビット)のセーブ長さだけを有し、ノードにより資料をバスの空きスロットに書き込む前に、資料がこのバッファーに一時的にセーブされて、DQSM(DQDB State Mechanism)により書込みのタイミングを制御する。ローカル待ち行列は、セルが発生されたときの一時的なセーブ処であり、待ち行列に最も早くセーブされるセルが分散式待ち行列に移送されて伝送を待つ。セルがローカル待ち行列から分散式待ち行列に進入してから、このセルをバスの空きスロットに書き込む直前までの時間は、分散式待ち行列の遅延時間(DQ遅延)と称する。セルが発生されてから、ローカル待ち行列から分散式待ち行列に進入するまでの待ち時間は、ローカル待ち行列の遅延時間(LQ遅延)と称する。ノードのDQ平均遅延とLQ平均遅延とは、ネットワークにおけるこのノードの位置(スロット発生器(Slot Generator)からの距離)と、発生する情報タスク量の多くさと、によって変化する。セルの遅延時間がノードとスロット発生器との距離によって変化することは、上記のアクセスの不公平の現象である。   When information (Messages) is generated in each node (Nodes) of the DQDB network, this information is divided into a number of sections, and each section is made a cell (Cells) carrier one by one. Wait for one to be saved in the buffer and transmitted. Buffers in the node are divided into two types, distributed queues (DQ) and local queues (LQ). A buffer that belongs to a distributed queue in a node has a save length of only one cell (53 bits), and the material is temporarily stored in this buffer before the node writes the material to an empty slot on the bus. It is saved and the timing of writing is controlled by DQSM (DQDB State Mechanism). The local queue is a temporary save process when a cell is generated, and the cell that is saved the earliest in the queue is transferred to the distributed queue and waits for transmission. The time from when a cell enters the distributed queue from the local queue to just before writing this cell to an empty slot on the bus is referred to as the distributed queue delay time (DQ delay). The waiting time from when a cell is generated until it enters the distributed queue from the local queue is referred to as the local queue delay time (LQ delay). The DQ average delay and LQ average delay of a node vary depending on the position of the node in the network (distance from the slot generator) and the amount of information task generated. The fact that the cell delay time varies depending on the distance between the node and the slot generator is the above-mentioned unfair phenomenon of access.

この問題は1990年の前後に盛んに討論され、上記のアクセスの不公平の現象を改善するために、多くの制御計算方法が提出され、これらの制御方法は、使用する改善対策によって2種類に大別される。一つはスロット再使用の対策であり、二つは分散式待ち行列を改善するアクセス制御計算法である。スロット再使用の対策は、元の一部の受動ノードを主動ノードに変わることにより、読み書かれたスロットを削除し、バスの下流のノードの使用可能な空きスロットを増加し、そうすると、下流のノードのDQ遅延時間を短縮することができる。なお、分散式待ち行列を改善するアクセス制御計算法の主な目的は、下流のノードが空きスロットを即時に得られるようにすると共に、上流のノードが下流のノードの多すぎる伝送要求に影響されて情報タスクが渋滞することを防止する。この目的を達成するために、アクセス制御計算法は、帯域幅を取っておくことと、帯域幅を浪費することと、をバランスすることが必要である。IEEE 802.6のDQDB MACプロトコルは、帯域幅バランシング(Bandwidth balancing)の計算法を採用し、帯域幅を取っておく方式により補償をし、そうすると、下流のノードの帯域幅アクセスが不公平である問題を改善することができる。IEEE 802.6のDQDB MACプロトコルは、帯域幅バランシング(Bandwidth balancing)の計算法を採用し、帯域幅を取っておく方式により補償をするが、下流のノードの帯域幅アクセスが不公平である問題を徹底的に改善することができない。   This problem was actively discussed before and after 1990, and many control calculation methods were submitted to improve the above-mentioned phenomenon of unfair access. These control methods were divided into two types depending on the improvement measures used. Broadly divided. One is a countermeasure for slot reuse, and the other is an access control calculation method for improving the distributed queue. The slot reuse strategy removes the read and written slots by changing some of the original passive nodes to the primary node, increasing the available free slots on the nodes downstream of the bus, and The DQ delay time of the node can be shortened. The main purpose of the access control calculation method to improve the distributed queue is to allow the downstream node to obtain an empty slot immediately, and the upstream node is affected by too many transmission requests of the downstream node. Prevent information tasks from getting jammed. In order to achieve this goal, the access control calculation method needs to balance saving bandwidth and wasting bandwidth. The IEEE 802.6 DQDB MAC protocol employs a bandwidth balancing calculation method, which compensates for bandwidth savings, so that downstream node bandwidth access is unfair. Can be improved. IEEE 802.6's DQDB MAC protocol uses bandwidth balancing calculation method to compensate for bandwidth savings, but thorough the problem of unfair bandwidth access to downstream nodes Cannot be improved.

下流のノードの帯域幅アクセスが不公平である問題により、DQDBネットワークの各ノードの分散式待ち行列の遅延時間が影響される。待ち行列が複数のバッファーから構成され、なお、「分散式待ち行列」というのは、待ち行列内にあるセル又はパケットのバッファーが各ノードに分散され、DQDBネットワークにとって、各ノードが分散式待ち行列のセルのバッファーを有する。各ノードは、同じMACプロトコルを適用し、分散式待ち行列のバッファーにセーブされたセルの内容を光ファイバーのバスにある空きスロットに書き込むタイミングを独自に決定する。各ノードが分散式待ち行列のセルのバッファーの書出し時間を独自に決定するが、適用するMACプロトコルは分散式待ち行列のFirst-Come-First-Serve(FCFS)のサービス要求を達成することが必要である。ネットワークは、この特徴を利用し、各ノードがバスによって資料を伝送する順番を決め、すなわち、ネットワークが分散式の制御プロトコルにより分散式待ち行列を制御し、資料の伝送を先に申請するノードがバスにある空きスロットをより早く使用することができる。   The problem of unfair bandwidth access of downstream nodes affects the delay time of distributed queues at each node in the DQDB network. The queue consists of multiple buffers. Note that the “distributed queue” is a buffer of cells or packets in the queue distributed to each node. For the DQDB network, each node is a distributed queue. Cell buffer. Each node applies the same MAC protocol and uniquely determines when to write the contents of the cells saved in the distributed queue buffer to an empty slot in the fiber optic bus. Each node decides its own buffer buffer cell write time, but the MAC protocol to be applied must achieve the distributed queue first-come-first-serve (FCFS) service request It is. The network uses this feature to determine the order in which each node transmits data over the bus, that is, the network controls the distributed queue using a distributed control protocol, and the node that applies for transmission of the material first Free slots on the bus can be used more quickly.

DQDBネットワークのノードの分散式待ち行列の遅延特性を了解することにより、アクセス権の分配が不公平である問題を解決するために、DQDBネットワークを分析する方法が複数提出され、これらの方法は、Bisdikian氏の近似単一ノード分析モデル(an approximate single-node analytical model)を基づく。このモデルにおいて、各ノードがパケットを伝送したいときには、安定状態発生関数(the steady-state generation function)により、その下流のノードの当該ノードに伝送する「伝送要求ニーズ数」を発生する。このノードが伝送要求ニーズ数を得た後、ノードのパケットを伝送したい分散式待ち行列の遅延を容易に決定することができる。このようなモデルの分析の結果によると、DQDBネットワークのノードの分散式待ち行列の遅延がノードのネットワークにおける位置によって変化することを証明できる。簡単に言うと、従来の分析方法は、MACプロトコルの操作の詳細を考慮して、分散式待ち行列の遅延の分析を施す。DQDBネットワークのMACプロトコルが極めて複雑であるので、このプロトコルをモジュール化することにより待ち行列の遅延を分析することが極めて困難なことである。このようなMACプロトコルを基づく方法によれば、DQ遅延を精確に分析することが無理であるので、アクセス権の分配が不公平である問題を解決することができない。   In order to solve the problem of unfair distribution of access rights by understanding the delay characteristics of the distributed queues of the nodes in the DQDB network, several methods of analyzing the DQDB network have been submitted, Based on Bisdikian's an approximate single-node analytical model. In this model, when each node wants to transmit a packet, the “steady-state generation function” generates a “number of transmission request needs” to be transmitted to that node in the downstream node. After this node has obtained the required number of transmission requests, it is possible to easily determine the delay of the distributed queue to which the node's packets are to be transmitted. According to the results of the analysis of such a model, it can be proved that the delay of the distributed queue of nodes in the DQDB network varies with the position of the nodes in the network. In short, conventional analysis methods perform distributed queue delay analysis, taking into account the details of the operation of the MAC protocol. Since the MAC protocol of the DQDB network is very complex, it is very difficult to analyze the queue delay by modularizing this protocol. According to such a method based on the MAC protocol, it is impossible to accurately analyze the DQ delay, and thus the problem of unfair access right distribution cannot be solved.

TDMAネットワークの角度から見れば、DQDBネットワークにおける分散式待ち行列の遅延はTDMAネットワークにおける待ち時間と同じである。TDMAネットワークにおける待ち時間は、ノードの伝送したいパケットが待ち行列のバスの伝送システムと連接するバッファーに進入してから、当該パケットがバスの伝送システムの空きスロットに書き込まれるまでの時間を指す。この定義はDQDBネットワークにおける分散式待ち行列の遅延と同様である。これにより、DQDBネットワークにおける分散式待ち行列の遅延と、TDMAネットワークにおける待ち時間とは、同じ性質を有する。TDMAネットワークにおける待ち時間がネットワークのトポに従って変化すると、TDMAネットワークのノードの平均待ち時間がノードの位置の関数であり、そうすると、光ファイバーのTDMAネットワークには、アクセス権の分配が不公平である問題が何時も存在する。上記の仮設な特性が実際に存在する場合には、DQDBネットワークのアクセス権の分配が不公平である問題を解決することができない。逆に、上記の仮設な特性が実際に存在しない場合には、TDMAネットワークにおける待ち時間を分析した後、DQDBネットワークにおけるアクセス権の分配が不公平である問題を解決することができる。   From the perspective of the TDMA network, the delay of the distributed queue in the DQDB network is the same as the latency in the TDMA network. The waiting time in the TDMA network indicates the time from when a packet to be transmitted by a node enters a buffer connected to the transmission system of the queued bus to when the packet is written in an empty slot of the bus transmission system. This definition is similar to the distributed queue delay in DQDB networks. Thereby, the delay of the distributed queue in the DQDB network and the waiting time in the TDMA network have the same property. If the latency in a TDMA network varies according to the network topo, the average latency of the nodes in the TDMA network is a function of the position of the nodes, and so the problem with optical fiber TDMA networks is that the distribution of access rights is unfair. It always exists. If the above temporary characteristics actually exist, the problem of unfair distribution of access rights in the DQDB network cannot be solved. On the other hand, if the above-mentioned temporary characteristics do not actually exist, the problem of unfair distribution of access rights in the DQDB network can be solved after analyzing the waiting time in the TDMA network.

安定なTDMAネットワークにとって、どのようなMACプロトコルを使用しても、ネットワークの受ける負荷は、ユーザの伝送要求の負荷と同じはずである。これにより、TDMAネットワークにおける待ち時間の分析は、TDMAシステムにおけるスロットの使用状況を観察によって完成可能であり、MACプロトコルの制御の操作の詳細を考慮する必要がない。TDMAシステムの使用状況を観察することから明らかなように、あるノードでのパケットの待ち時間の長さは、次の利用可能なスロットのこのノードに到達する確率に直接に影響される。なお、この確率は、ネットワークのノードの情報タスクの分布と、伝送媒体の容量とによって決定する。   For a stable TDMA network, whatever the MAC protocol is used, the load on the network should be the same as the load on the user's transmission request. Thus, latency analysis in a TDMA network can be completed by observing the slot usage in a TDMA system, without having to consider the details of the MAC protocol control operations. As is apparent from observing the usage of the TDMA system, the length of packet latency at a node is directly affected by the probability of reaching this node in the next available slot. This probability is determined by the distribution of information tasks at the nodes of the network and the capacity of the transmission medium.

分析の結果から、TDMAのノードの平均待ち時間が当該ノードの情報タスク量の関数であることが分かる。TDMAのシステム容量が極めて大きい場合には、ノードの平均待ち時間が分析されるノードの情報タスク量と逆比例し、すなわち、ノードの情報タスク量が大きいほど、ノードの平均待ち時間が短い。これにより、MACプロトコルが情報タスクを制御する能力をする場合には、ノードの平均待ち時間がノードのネットワークにおける位置とノードの間の距離とに関係しないことが分かる。言い換えると、TDMAの光ファイバーネットワークにおいて、MACプロトコルが情報タスクを制御する能力をする場合には、アクセス権の分配が不公平である問題は存在しない。   The analysis results show that the average waiting time of a TDMA node is a function of the information task amount of the node. When the system capacity of TDMA is extremely large, the average waiting time of the node is inversely proportional to the information task amount of the analyzed node, that is, the larger the information task amount of the node, the shorter the average waiting time of the node. This shows that when the MAC protocol has the ability to control information tasks, the average latency of a node is not related to the location of the node in the network and the distance between the nodes. In other words, in a TDMA fiber optic network, there is no problem of unfair access right distribution when the MAC protocol has the ability to control information tasks.

このように、出願者は、上記の分析を基づいて、光ファイバーのTDMAネットワークのMACプロトコルを提案し、これは、情報タスクを制御することにより、ノードのアクセス制御を決定する。言い換えると、MACプロトコルは、情報タスクを制御することにより、ノードの待ち行列でのセーブされる情報のバスに伝送するタイミングを決定する。そうすると、光ファイバーのTDMAネットワークにおけるノードの間のアクセス権の分配が不公平である問題を徹底的に解決することができる。   Thus, based on the above analysis, the applicant proposes a MAC protocol for fiber optic TDMA network, which determines the access control of the node by controlling the information task. In other words, the MAC protocol controls the information task to determine when to transmit the saved information bus in the node's queue. Then, the problem of unfair distribution of access rights among nodes in an optical fiber TDMA network can be solved thoroughly.

本発明の主な目的は、MACプロトコルは、情報タスクを制御することによって、ノードの待ち行列でのセーブされる情報のバスに伝送するタイミングを決定することにより、光ファイバーのTDMAネットワークにおけるノードの間のアクセス権の分配が不公平である問題を徹底的に解決することができ、区域ネットワーク、都会ネットワーク、又は公衆ネットワークなどに適用可能であり、ネットワークの建設コストを減少することができ、ブロードバンド使用率を向上することができる光ファイバーネットワーク時分割多重アクセスの媒体アクセス制御(MAC)方法を利用する情報タスク制御方式(システム/方法)を提供することにある。 The main object of the present invention is to control the information task between the nodes in a fiber optic TDMA network by controlling the information tasks and by determining when to transmit the saved information bus in the node queue. It is possible to thoroughly solve the problem of unfair distribution of access rights, and it can be applied to regional network, urban network, public network, etc., it can reduce the construction cost of network and use broadband and to provide a medium access control of the optical fiber network time division multiple access, which can improve the rate (MAC) information task control method that utilizes how (system / method).

本願の第発明に記載の情報タスク制御方式は、光ファイバーネットワークのノードにより光ファイバーの帯域幅の時分割多重アクセスを制御するときに、媒体アクセス制御(MAC)プロトコル(又は方法)でもって情報タスクを制御する光ファイバーネットワーク時分割多重アクセスの媒体アクセス制御(MAC)方法を利用し、光ファイバーネットワークにおけるスロット流れを複数のフレームに分割し、各フレームが1/TB個のスロットを含み、TBが基本情報タスク量とされ、各ノードの情報タスク量がTBの整数倍であり、一つのフレームが第n個のノードに到達するときに、このノードが伝送を待っている情報をフレームのアイドルしているスロットに連続に書き込み、連続に書き込み可能な最大情報数は、T(n)/TBよりも小さく、又はT(n)/TBと同じ、T(n)は第n個のノードの情報タスク量であり、連続に書き込み可能な最大情報数は、フレームが到達する前に、逆計数カウンターにロードされ、待ち行列にセーブされた情報数がT(n)/TBを超えた場合には、逆計数カウンターの最大値がT(n)/TBと同じ、待ち行列にセーブされた情報数がT(n)/TBを超えていない場合には、逆計数カウンターの最大値が待ち行列内の情報数と同じ、毎度、情報を送り出す度に、逆計数カウンターが1を減らし、逆計数カウンターが0に帰ったときに、このノードが情報の伝送を停止し、このとき、待ち行列にセーブされた情報は、次のフレームが到達したときに、次の上記のような情報タスク制御周期をリスタートすることを特徴とする情報タスク制御方式である。 In the information task control system according to the first invention of the present application, when the time division multiple access of the optical fiber bandwidth is controlled by the node of the optical fiber network, the information task is performed by the medium access control (MAC) protocol (or method). utilizing medium access control (MAC) method of the control optical fiber network time division multiple access, the slot flow in the optical fiber network into a plurality of frames, each frame includes a 1 / T B slots, T B basic is an information task quantity, information tasks of the nodes is an integer multiple of T B, when one frame reaches the first n nodes, and idle frames of information which the node is waiting for a transmission write to and have slots continuous, maximum number of information that can be written in succession, T (n) / T less than B, also T (n) / T the same as B, T (n) is the information task of the n nodes, the maximum number of information that can be written in succession, before the frame reaches, loaded reversed counting counter , when the number of information saved in the queue exceeds T (n) / T B is the same maximum value of the reverse count counter and T (n) / T B, the number of information saved in the queue When T (n) / T B is not exceeded, the maximum value of the counter counter is the same as the number of information in the queue. Every time information is sent, the counter counter decrements by 1 and the counter counter When this node returns to 0, this node stops transmitting information, and the information saved in the queue is then transferred to the next information task control cycle as the next frame arrives. This is an information task control system characterized by restarting.

本発明の光ファイバーネットワーク時分割多重アクセスの媒体アクセス制御(MAC)方法を利用する情報タスク制御方式によれば、次のような効果がある。
(1)MACプロトコルは、情報タスクを制御することによって、ノードの待ち行列でのセーブされる情報のバスに伝送するタイミングを決定することにより、光ファイバーのTDMAネットワークにおけるノードの間のアクセス権の分配が不公平である問題を徹底的に解決することができる。
According to the information task control method using a medium access control (MAC) how the fiber optic network time division multiple access of the present invention, the following effects.
(1) The MAC protocol distributes access rights among nodes in a fiber optic TDMA network by controlling the information tasks and determining when to transmit the saved information bus in the node queue. Can solve the problem of being unfair.

(2)区域ネットワーク、都会ネットワーク、又は公衆ネットワークなどに適用可能であり、ネットワークの建設コストを減少することができ、ブロードバンド使用率を向上することができる。   (2) The present invention can be applied to an area network, an urban network, a public network, and the like, can reduce the construction cost of the network, and can improve the broadband usage rate.

本発明の一実施形態の光ファイバーのTDMAネットワークの構築を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing the construction of an optical fiber TDMA network according to an embodiment of the present invention. FIG. T1(n)に対応するノード平均待ち時間の曲線図である。T is a curve diagram of the corresponding node average waiting time 1 (n). T2(n)に対応するノード平均待ち時間の曲線図である。To T 2 (n) is a curve diagram of the corresponding node average latency. T3(n)に対応するノード平均待ち時間の曲線図である。T is a curve diagram of the corresponding node average waiting time 3 (n). ノードの間隔の第1個の情報タスク分配モデルに対する効果曲線図である。It is an effect curve figure with respect to the 1st information task distribution model of the space | interval of a node. ノードの間隔の第2個の情報タスク分配モデルに対する効果曲線図である。It is an effect curve figure with respect to the 2nd information task distribution model of the space | interval of a node. ノードの間隔の第3個の情報タスク分配モデルに対する効果曲線図である。It is an effect curve figure with respect to the 3rd information task distribution model of the space | interval of a node.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
TDMAネットワークにとって、情報を伝送したいノードは、「伝送要求」を先に送り出すことにより全ネットワークを通知し、空きスロットを予約することが必要である。予約する空きスロットの数量は、送り出される「伝送要求」の数量と同じである。予約する空きスロットの数量が多くなる場合には、そのノードの平均待ち時間が短くなる。TDMAノードの平均待ち時間がスロットアクセス権を査定する標準とされる場合には、より多い情報タスク量が発生するノードは、より多いアクセス権を有する。言い換えると、TDMAノードは、発生される情報タスク量の多くさにより媒体のアクセス権を奪い取る。TDMAノードの平均待ち時間と、そのノードの情報タスク量との関係は、下記のように導出される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
For a TDMA network, a node that wants to transmit information needs to notify the entire network by sending out a “transmission request” first and reserve an empty slot. The number of empty slots to be reserved is the same as the number of “transmission requests” sent out. When the number of empty slots to be reserved increases, the average waiting time of the node is shortened. If the average waiting time of a TDMA node is the standard for assessing slot access rights, nodes that generate a larger amount of information tasks have more access rights. In other words, the TDMA node takes away the access right of the medium due to the large amount of information task generated. The relationship between the average waiting time of a TDMA node and the information task amount of that node is derived as follows.

TDMAノードの平均待ち時間の導出は、三つのネットワーク操作条件に基づく。一つは、分析されるネットワークがフルロードの状態にある。二つは、各「伝送要求」が一つだけの空きスロットを予約可能である。三つは、ノードのアクセス制御が「伝送要求」の発送数量を規制しない。この三つのネットワーク操作条件は、全てのノードが自由に競争可能であり、任意のスロットのアクセス権を奪い取ることができる。安定でN個のノードを含むTDMAネットワークの場合には、Rをネットワークのバスでのスロットの速度とし、T(n)をネットワークにおける第n個のノードの発生する情報タスク量とし、nがノードの順番であり、且つ0≦n<Nである。そうすると、T(n)は、   The derivation of the average latency of the TDMA node is based on three network operating conditions. For one, the network being analyzed is in full load. Second, it is possible to reserve an empty slot with only one “transmission request”. Third, the access control of the node does not regulate the dispatch quantity of “transmission request”. Under these three network operation conditions, all nodes can freely compete and can take away the access right of an arbitrary slot. For a TDMA network that is stable and includes N nodes, R is the speed of the slot on the network bus, T (n) is the amount of information tasks generated by the nth node in the network, and n is the node And 0 ≦ n <N. Then T (n) is

Figure 0004866950
r(n)は、第n個のノードに取られ情報を伝送するスロットの数量である。
第1個の操作条件と公式(1)とにおいて、全てのT(n)の和は、
Figure 0004866950
r (n) is the number of slots taken by the nth node to transmit information.
In the first operating condition and formula (1), the sum of all T (n) is

Figure 0004866950
Figure 0004866950

第n個のノードの角度から見れば、伝送媒体でのスロットは三種類に分けられる。これらは、使用されたスロットと、予約されたスロットと、自由スロットと、である。使用されたスロットは、上流のノードの情報を受けた。予約されたスロットは、下流のノードの情報を伝送する。自由スロットは、第n個のノードが使用可能なスロットである。これらの自由スロットは、第n個のノードに予約されたことが可能であり、予約されている可能性もある。安定なネットワークにおいて、第n個のノードに自由スロットの現れる確率は、第n個のノードの情報タスク量と同じ、又は第n個のノードの情報タスク量よりも大きい。第n個のノードの情報タスク量がT(n)であり、且つこのネットワークがフルロードであるので、第n個のノードが自由スロットを取る確率はT(n)である。   When viewed from the angle of the nth node, the slot in the transmission medium is divided into three types. These are used slots, reserved slots, and free slots. The used slot received upstream node information. The reserved slot transmits downstream node information. The free slot is a slot in which the nth node can be used. These free slots can be reserved for the nth node and may be reserved. In a stable network, the probability that a free slot appears in the nth node is the same as the information task amount of the nth node or larger than the information task amount of the nth node. Since the information task amount of the nth node is T (n) and this network is fully loaded, the probability that the nth node takes a free slot is T (n).

第n個のノードの発生する資料セクションにとって、この資料セクションは、連接するバスのバッファーに進入して、伝送されることを待つ状態になった後、このノードのi番目のスロットが自由スロットと仮設する。pw(n,i)をこの資料セクションがi番目のスロットに書き込まれる確率とし、i=1,2,…,Rであり、pw(n,i)は、 For the data section generated by the nth node, this data section enters the buffer of the connected bus and waits for transmission, and then the i-th slot of this node becomes a free slot. Temporary. Let p w (n, i) be the probability that this source section will be written into the i-th slot, i = 1,2, ..., R, and p w (n, i) is

Figure 0004866950
Figure 0004866950

M(n)を第n個のノードの最大待ち時間とする。第n個のノードは一秒ごとにr(n)個のスロットを使用するので、M(n)は、   Let M (n) be the maximum waiting time of the nth node. Since the nth node uses r (n) slots per second, M (n) is

Figure 0004866950
公式(4)に公式(1)のr(n)を代入すると、M(n)は、
Figure 0004866950
Substituting r (n) of formula (1) into formula (4), M (n) becomes

Figure 0004866950
Figure 0004866950

μ(n)を第n個のノードの平均待ち時間とする場合には、μ(n)は、   When μ (n) is the average waiting time of the nth node, μ (n) is

Figure 0004866950
公式(6)に公式(5)のM(n)を代入すると、μ(n)は、
Figure 0004866950
Substituting M (n) of formula (5) into formula (6), μ (n) becomes

Figure 0004866950
Figure 0004866950

ネットワークのスロット速度Rが一定であれば、公式(7)は、第n個のノードの平均待ち時間は、第n個のノードの情報タスク量だけに従って変化し、ノードの所在位置と各ノードの間の距離とに関係せず、更に、媒体のシェアを促進するMACプロトコルと関連しないことを示す。   If the slot speed R of the network is constant, the formula (7) shows that the average waiting time of the nth node changes according to only the information task amount of the nth node, and the location of the node and each node It shows that it is not related to the distance between, and is not related to the MAC protocol that promotes the share of the medium.

高速ネットワークにとって、Rが無限大に近接する。これにより、高速ネットワークでのμ(n)は、   For high-speed networks, R is close to infinity. As a result, μ (n) in a high-speed network is

Figure 0004866950
公式(8)によると、高速TDMAノードの平均待ち時間は、ノードの情報タスク量と逆比例する。簡単に言うと、高速TDMAネットワークにとって、ノードの情報タスク量が多いほど、平均待ち時間が短い。すなわち、高速TDMAネットワークにおいて、ノードの平均待ち時間はネットワークのトポと関係しない。言い換えると、高速TDMAノードの媒体アクセス権は、ノードの情報タスク量に従って変化する。このように、使用するMACプロトコルが適当な情報タスク制御能力を含めば、このネットワークの媒体アクセス権は、ノードらに有効で合理に分配されることができる。
Figure 0004866950
According to the formula (8), the average waiting time of the high-speed TDMA node is inversely proportional to the information task amount of the node. Simply put, for high-speed TDMA networks, the higher the amount of information tasks in a node, the shorter the average waiting time. That is, in a high-speed TDMA network, the average waiting time of the node is not related to the network topology. In other words, the medium access right of the high-speed TDMA node changes according to the information task amount of the node. Thus, if the MAC protocol used includes the appropriate information task control capability, the media access rights of this network can be effectively and reasonably distributed to the nodes.

光ファイバーネットワークは高容量を有する高速ネットワークであるので、上記の高速TDMAノードの平均待ち時間がそのノードの情報タスク量と逆比例する特性は、TDMAの光ファイバーネットワークにとって、極めて自然的である。これにより、TDMAの光ファイバーネットワークのMACプロトコルが適当な情報タスク制御能力を含めば、このネットワークの媒体アクセス権は、ノードらに公平で合理に分配されることができる。   Since the optical fiber network is a high-speed network having a high capacity, the characteristic that the average waiting time of the high-speed TDMA node is inversely proportional to the information task amount of the node is extremely natural for the TDMA optical fiber network. Thus, if the MAC protocol of the TDMA optical fiber network includes appropriate information task control capability, the media access rights of this network can be distributed fairly and reasonably to the nodes.

上記の発明を実証するために、本発明は、時分割多重アクセスのネットワークに情報タスク制御能力を有するMACを適用し、アクセス制御を施すことを例にして説明する。   In order to demonstrate the above-described invention, the present invention will be described by taking an example of applying access control by applying a MAC having information task control capability to a time division multiple access network.

光ファイバーネットワークのTDMAネットワークのノードのMAC制御方法の効果を試験するために、若干のネットワーク稼動条件の仮設が提出され、そうすると、光ファイバーTDMAネットワークのシミュレーションが便利になる。図1は本発明の一実施形態の光ファイバーのTDMAネットワークの構築を示す模式図である。スロット発生器(slot generators)とスロットターミネータ(slot terminators)との間の媒体は一本の光ファイバーである。光ファイバーでのスロット流れは、スロット発生器から送り出されて、スロットターミネータに沈み込む。全部のネットワークには、N個のノードを有する。全てのノードは左から右へ番号が順番に付けられる。各ノードの番号も、全部のネットワークのトポのノードの位置とされる。スロット発生器により一つのスロットを光ファイバーに送り込む時間の間隔は、一つのスロット時間と称する。この他、隣接するノードと関係する間隔と、情報の長さ及びノードの間の情報タスクの分配などの稼動条件とは下記に詳細に説明する。   In order to test the effectiveness of the MAC control method of a TDMA network node in a fiber optic network, a temporary provision of some network operating conditions is submitted, which makes it convenient to simulate a fiber optic TDMA network. FIG. 1 is a schematic diagram showing the construction of an optical fiber TDMA network according to an embodiment of the present invention. The medium between the slot generators and the slot terminators is a single optical fiber. The slot flow in the optical fiber is pumped out of the slot generator and sinks into the slot terminator. All networks have N nodes. All nodes are numbered sequentially from left to right. The number of each node is also set as the position of the topo node in all networks. The time interval for sending one slot into the optical fiber by the slot generator is called one slot time. In addition, the interval related to the adjacent node and the operating conditions such as the length of information and the distribution of information tasks among the nodes will be described in detail below.

あるシミュレーションの脚本において、各対の隣接するノードの間の間隔が同じであり、この間隔はスロット長さの整数倍である。ノードの平均待ち時間がノードの間隔に従って変化するかどうかを確認するために、シミュレーションの脚本におけるノードの間の間隔が脚本によって変化するが、本来のノードの情報タスクの分配が変わらない。全部のシミュレーションの脚本において、情報の長さが一定であり、各情報の長さが一つのスロットの運び長さと同じである。ノードの情報タスクの分配は、ノードの平均待ち時間の変化を影響するので、情報タスクの分配が脚本によって変化し、これにより、光ファイバーTDMAネットワークの「理想的な公平行為」の特性を検査することができる。   In a simulation script, the spacing between each pair of adjacent nodes is the same, and this spacing is an integer multiple of the slot length. In order to check whether the average waiting time of the node changes according to the node interval, the interval between the nodes in the simulation script changes depending on the script, but the distribution of the information task of the original node does not change. In all simulation scripts, the length of information is constant and the length of each information is the same as the carrying length of one slot. Node information task distribution affects changes in node average latency, so information task distribution varies from script to script, thereby examining the “ideal fair behavior” characteristics of fiber optic TDMA networks Can do.

情報タスクの制御を容易に完成するために、一つの基本情報タスク量を情報タスクの分配の根拠とする。TBを基本情報タスク量とする。TBの量は、各脚本における情報タスクの分配によって決定する。各脚本において、何れかのノードの情報タスク量はTBの整数倍であり、言い換えると、脚本における最小の可能ノード情報タスク量はTBである。TBを引用すれば、各種類の光ファイバーTDMAネットワークでの情報タスクの分配を容易に定義することができ、情報タスクの制御も各種類の情報タスクの分配に容易に合せることができる。 In order to easily complete control of information tasks, one basic information task amount is used as a basis for distributing information tasks. Let T B be the basic information task amount. The amount of T B is determined by the distribution of information tasks in each script. In each script, information tasks of any node is an integer multiple of T B, in other words, the smallest possible node information task quantity in screenplay is T B. To quote T B, the distribution of information tasks in each type of optical fibers TDMA network can be easily defined, control information tasks can also be adjusted easily to the distribution of each type of information task.

情報タスクを制御できるMACの操作の実例は下記に説明する。情報タスク制御のMACの操作はフレームによって完成する。光ファイバーでのスロット流れは複数のフレームに分割される。各フレームは1/TB個のスロットを含む。一つのスロットが第n個のノードに到達したときに、このノードが伝送を待っている情報をフレームにある空きスロットに連続に書き込み、連続に書き込み可能の最大情報数量は、T(n)/TBよりも小さく、又はT(n)/TBと同じべきであって、T(n)が第n個のノードの情報タスク量である。この連続に書き込み可能の最大情報数量は、フレームが到達する前に、逆計数カウンターにロードされる。待ち行列にセーブされた情報数量がT(n)/TBよりも大きいときには、逆計数カウンターの最大値がT(n)/TBと同じである。待ち行列にセーブされた情報数量がT(n)/TBよりも大きくないときには、逆計数カウンターの最大値が待ち行列内の情報数量と同じ筈である。そして、一つの情報を送り出すごとに、逆計数カウンターが1減らす。逆計数カウンターが0になると、このノードが情報の伝送を即時に停止し、このとき、待ち行列にセーブされた情報は、次のフレームが到達したときに、次の上記のような情報タスク制御周期をリスタートする。 Examples of MAC operations that can control information tasks are described below. Information task control MAC operations are completed by frame. The slot flow in the optical fiber is divided into a plurality of frames. Each frame includes 1 / T B slots. When one slot reaches the nth node, information that this node is waiting for transmission is continuously written in empty slots in the frame, and the maximum information quantity that can be continuously written is T (n) / It should be smaller than T B or equal to T (n) / T B, and T (n) is the information task amount of the nth node. This maximum continuously writable information quantity is loaded into the inverse counting counter before the frame arrives. When saved Qty queue is greater than T (n) / T B, the maximum value of the reverse count the counter is the same as T (n) / T B. When the information quantity saved in the queue is not greater than T (n) / T B , the maximum value of the counter counter should be the same as the information quantity in the queue. Each time one piece of information is sent out, the inverse counting counter is decremented by one. When the reverse count counter reaches 0, this node immediately stops transmitting information. At this time, the information saved in the queue is the information task control as described above when the next frame arrives. Restart the cycle.

このネットワークをシミュレーションする目的は、光ファイバーTDMAネットワークが「理想的な公平行為」の特性に合うかどうかを検査する。検査される光ファイバーTDMAネットワークは、情報タスクを制御する能力を有するMACプロトコルによりアクセスを制御することが必要である。「理想的な公平行為」というのは、ノードの情報タスク量を変わらない前提で、光ファイバーTDMAネットワークのノードの平均待ち時間はノードのネットワークにおける関連位置に従って変化する。上記の関連位置は、ノードの位置と、ノードの間の間隔と、を含む。このように、ノードの間の情報タスクの分配と間隔とは、シミュレーションの脚本に従って変化するべきである。   The purpose of simulating this network is to test whether an optical fiber TDMA network meets the characteristics of "ideal fair behavior". The fiber optic TDMA network to be inspected needs to control access through a MAC protocol that has the ability to control information tasks. “Ideal fair behavior” is based on the premise that the information task amount of a node does not change, and the average waiting time of the node of the optical fiber TDMA network changes according to the related position in the network of the node. The related position includes the position of the node and the interval between the nodes. Thus, the distribution and spacing of information tasks among nodes should change according to the simulation script.

一方、公式(8)に示すように、分析によって得られるノード平均待ち時間は、シミュレーションの結果の確認に利用される。Drmsを分析とシミュレーションとのノード平均待ち時間の誤差の実効値とすれば、Drmsは、 On the other hand, as shown in formula (8), the node average waiting time obtained by the analysis is used for confirming the result of the simulation. If D rms is the effective value of the error in the average node waiting time between analysis and simulation, then D rms is

Figure 0004866950
公式におけるμs(n)とμ(n)とは、それぞれシミュレーションと分析とによる第n個のノードの平均待ち時間とされる。
Figure 0004866950
Μ s (n) and μ (n) in the formula are the average waiting time of the nth node by simulation and analysis, respectively.

下記のシミュレーションの結果を示す図面において、横軸の数字はノードのシリーズ番号である。ノードのシリーズ番号は離散な数字であるので、図面における全ての曲線が短い直線から構成される。縦軸におけるノード平均待ち時間のユニットは、スロット時間で示す。   In the drawings showing the simulation results below, the numbers on the horizontal axis are the series numbers of the nodes. Since the node series numbers are discrete numbers, all the curves in the drawing are composed of short straight lines. The unit of average node waiting time on the vertical axis is indicated by slot time.

ノード平均待ち時間と、「理想的な公平行為」と、に対する光ファイバーTDMAネットワークのノードの情報タスク量の影響を了解するために、3種類の情報タスクモデルを使用しシミュレーションをする。この3種類の情報タスクモデルにおいて、各ノードの情報タスク量はTBの整数倍である。光ファイバーが一方向に情報を伝送し、全てのノードの情報がこのシミュレーションネットワークイから送り出されないので、全部の情報タスク分配モデルでは、第(N-1)個のノードが情報タスク量を発生しない。第1個の情報タスク分配モデルでは、T1(n)を第n個のノードを情報タスク量とすれば、 In order to understand the influence of the information task amount of the node of the optical fiber TDMA network on the average node waiting time and the “ideal fair behavior”, three types of information task models are used for simulation. In this three information task model, information tasks of the nodes is an integer multiple of T B. Since the optical fiber transmits information in one direction and the information of all nodes is not sent out from this simulation network, the (N-1) th node does not generate information task amount in all information task distribution models. . In the first information task distribution model, if T 1 (n) is the nth node as the information task amount,

Figure 0004866950
Figure 0004866950

上記の定義において、スロット発生器に近づけるノードは最大の情報タスク量を有する。その他のノードは、ノードの番号が大きいほど、情報タスク量が少ない。この定義に基づいて、一つのフレームにおいて、第n個のノードの取り可能な最大スロット数量は(N-n-1)である。このネットワークがフルロードであるので、   In the above definition, the node approaching the slot generator has the maximum information task amount. For other nodes, the larger the node number, the smaller the information task amount. Based on this definition, the maximum number of slots that can be taken by the nth node in one frame is (N−n−1). Since this network is full loaded,

Figure 0004866950
Figure 0004866950

第1個の情報タスク分配モデルに応じて、一つのフレームの含むスロット数量が(F1)である。 In accordance with the first information task distribution model, the number of slots included in one frame is (F 1 ).

Figure 0004866950
Figure 0004866950

第1個の情報タスク分配モデルに基づくシミュレーションの結果を図2で示す。このシミュレーションのネットワークは40個のノードを含む。図2において、実線は分析によるノード平均待ち時間の変化を示し、破線はシミュレーションによるノード平均待ち時間の変化を示す。2本の曲線は殆ど完全に重ねる。2本の曲線で示すノード平均待ち時間の誤差の実効値は、   The result of the simulation based on the first information task distribution model is shown in FIG. This simulation network includes 40 nodes. In FIG. 2, a solid line indicates a change in the average node waiting time due to the analysis, and a broken line indicates a change in the average node waiting time due to the simulation. The two curves almost completely overlap. The effective value of the error of the average node waiting time shown by the two curves is

Figure 0004866950
Figure 0004866950

この誤差の実効値はほぼゼロであり、その結果、本発明のノード平均待ち時間の推論が正確であり、且つ光ファイバーTDMAネットワークに対するシミュレーションが極めて精確であることを確認である。   The effective value of this error is almost zero, which confirms that the inference of the node average latency of the present invention is accurate and that the simulation for the fiber optic TDMA network is very accurate.

第2個の情報タスク分配モデルにおいて、ノードは、ノードのシリーズ番号が大きいほど、情報タスク量が多い。T2(n)を第n個のノードの情報タスク量とすれば、 In the second information task distribution model, a node has a larger amount of information task as the series number of the node is larger. If T 2 (n) is the information task amount of the nth node,

Figure 0004866950
Figure 0004866950

この定義において、スロット発生器に近づけるノードは、その情報タスク量が最も少ない。その他のノードは、ノードの番号が大きいほど、情報タスク量が多い。この定義に基づいて、一つのフレームにおいて、第n個のノードの取り可能な最大スロット数量は(n+1)である。一つのフレームの含むスロット数量F2がF1と同じであり、両者が(N(N-1))/2である。図3は第2個の情報タスク分配モデルのネットワークのノード平均待ち時間の変化の概略図である。図3において、実線と破線とはそれぞれ分析とシミュレーションとによるノード平均待ち時間の変化を示す。2本の曲線は殆ど完全に重ねる。2本の曲線で示すノード平均待ち時間の誤差の実効値は、0.047958である。n1を図2におけるノードのシリーズ番号とし、n2を図3におけるノードのシリーズ番号として、図2と図3との変化を比較すれば、その結果、n1がn2と同じかどうかにも係らず、T1(n1)がT2(n2)と同じ限り、n1とn2とのノード平均待ち時間は必ず同じである。この現象から明らかなように、光ファイバーTDMAネットワークのMACプロトコルが情報タスクを制御する能力を有する場合には、各ノードの平均待ち時間は、ノード自身の情報タスク量だけに関係し、ノードのネットワークにおける位置に関係しない。 In this definition, the node approaching the slot generator has the smallest amount of information task. The other nodes have a larger amount of information tasks as the node number is larger. Based on this definition, the maximum number of slots that can be taken by the nth node in one frame is (n + 1). The slot quantity F 2 included in one frame is the same as F 1 , and both are (N (N−1)) / 2. FIG. 3 is a schematic diagram of changes in the average node waiting time of the network of the second information task distribution model. In FIG. 3, a solid line and a broken line indicate changes in the node average waiting time due to analysis and simulation, respectively. The two curves almost completely overlap. The effective value of the node average waiting time error indicated by the two curves is 0.047958. If n 1 is the series number of the node in FIG. 2 and n 2 is the series number of the node in FIG. 3, comparing the changes between FIG. 2 and FIG. 3, the result is whether n 1 is the same as n 2. Nevertheless, as long as T 1 (n 1 ) is the same as T 2 (n 2 ), the node average waiting time of n 1 and n 2 is always the same. As is clear from this phenomenon, if the MAC protocol of the fiber optic TDMA network has the ability to control information tasks, the average latency of each node is only related to the node's own information task amount, and in the node's network Regardless of position.

上記の二つのシミュレーションの結果の比較によれば、ネットワークの情報タスクの分布が平均であるときには、各ノードの平均待ち時間が同じであることを予測できる。この予測を検査するために、第3個の情報タスク分配モデルが均一に分布されることを仮設する。第3個の情報タスク分配モデルにおいて、T3(n)を第n個のノードの情報タスク量とすれば、T3(n)=1/(N-1)=TBである。各フレームはK(N-1)個のスロットを含み、Kが自然数である。一つのフレームにおいて、各ノードの取り可能な最大スロット数量はKである。このシミュレーションにおいて、選択されるKは2である。平均に分布する情報タスク分配のシミュレーションの結果は図4で示す。 According to the comparison of the results of the above two simulations, when the distribution of information tasks in the network is average, it can be predicted that the average waiting time of each node is the same. In order to test this prediction, it is assumed that the third information task distribution model is uniformly distributed. In the three information task distribution model, if T 3 (n) of information tasks of the n nodes, T 3 (n) = 1 / (N-1) = a T B. Each frame includes K (N-1) slots, where K is a natural number. In one frame, the maximum number of slots that each node can take is K. In this simulation, the selected K is 2. FIG. 4 shows the result of the simulation of information task distribution distributed on the average.

図4において、実線と破線とはそれぞれ分析とシミュレーションとによるノード平均待ち時間の変化を示す。2本の曲線は殆ど完全に重ねる。2本の曲線で示すノード平均待ち時間の誤差の実効値は、0.003766である。全部のノードの平均待ち時間は殆ど同じである。これは予測の結果と一致する。   In FIG. 4, a solid line and a broken line indicate changes in the node average waiting time due to analysis and simulation, respectively. The two curves almost completely overlap. The effective value of the error of the node average waiting time indicated by the two curves is 0.003766. The average waiting time of all nodes is almost the same. This is consistent with the prediction results.

下記のシミュレーションは、隣接するノードの間の間隔のノード平均待ち時間に対する影響を検査する。上記の三つのシミュレーションの脚本において、ノードの間の間隔は一つのスロットの長さである。以下のシミュレーションの脚本において、ノードの間の間隔は三つのスロットの長さであるが、他の稼動条件が上記の三つのシミュレーションの脚本と同じである。図5はノードの間隔の第1個の情報タスク分配モデルに対する効果曲線図であり、図6はノードの間隔の第2個の情報タスク分配モデルに対する効果曲線図であり、図7はノードの間隔の第3個の情報タスク分配モデルに対する効果曲線図である。且つノードの間の間隔は、一つのスロットの長さと、三つのスロットの長さと、を使用してシミュレーションをする。   The following simulation examines the effect of the spacing between adjacent nodes on the node average latency. In the above three simulation scripts, the spacing between nodes is the length of one slot. In the following simulation scripts, the distance between nodes is the length of three slots, but the other operating conditions are the same as the above three simulation scripts. FIG. 5 is an effect curve diagram for the first information task distribution model of the node spacing, FIG. 6 is an effect curve diagram for the second information task distribution model of the node spacing, and FIG. 7 is the node spacing. It is an effect curve figure with respect to the 3rd information task distribution model. The distance between nodes is simulated using the length of one slot and the length of three slots.

図5から図7に示すように、実線は隣接するノードの間の間隔が一つのスロットの長さを使用してシミュレーションをする結果であり、破線は隣接するノードの間の間隔が三つのスロットの長さを使用してシミュレーションをする結果である。2本の曲線は殆ど完全に重ねる。図5の各曲線で示すノード平均待ち時間の誤差の実効値は0.001235であり、図6の各曲線で示すノード平均待ち時間の誤差の実効値は0.03755であり、図7の各曲線で示すノード平均待ち時間の誤差の実効値は0.000176である。各誤差の実効値はほぼゼロである。これは、ノード平均待ち時間がノードの間の間隔に影響されないことを示す。   As shown in FIG. 5 to FIG. 7, the solid line is the result of simulation using the length of one slot for the interval between adjacent nodes, and the broken line is the slot for three slots between adjacent nodes. This is a result of simulation using the length of. The two curves almost completely overlap. The effective value of the node average waiting time error indicated by each curve in FIG. 5 is 0.001235, the effective value of the node average waiting time error indicated by each curve in FIG. 6 is 0.03755, and the node indicated by each curve in FIG. The effective value of the average waiting time error is 0.000176. The effective value of each error is almost zero. This indicates that the node average latency is not affected by the spacing between nodes.

本発明は、光ファイバーネットワークに適用することができる。   The present invention can be applied to an optical fiber network.

Claims (1)

光ファイバーネットワークのノードにより光ファイバーの帯域幅の時分割多重アクセスを制御するときに、媒体アクセス制御(MAC)プロトコル(又は方法)でもって情報タスクを制御する光ファイバーネットワーク時分割多重アクセスの媒体アクセス制御(MAC)方法を利用し、
光ファイバーネットワークにおけるスロット流れを複数のフレームに分割し、各フレームが1/TB個のスロットを含み、TBが基本情報タスク量とされ、各ノードの情報タスク量がTBの整数倍であり、
一つのフレームが第n個のノードに到達するときに、このノードが伝送を待っている情報をフレームのアイドルしているスロットに連続に書き込み、連続に書き込み可能な最大情報数は、T(n)/TBよりも小さく、又はT(n)/TBと同じ、T(n)は第n個のノードの情報タスク量であり、
連続に書き込み可能な最大情報数は、フレームが到達する前に、逆計数カウンターにロードされ、
待ち行列にセーブされた情報数がT(n)/TBを超えた場合には、逆計数カウンターの最大値がT(n)/TBと同じ、
待ち行列にセーブされた情報数がT(n)/TBを超えていない場合には、逆計数カウンターの最大値が待ち行列内の情報数と同じ、毎度、情報を送り出す度に、逆計数カウンターが1を減らし、
逆計数カウンターが0に帰ったときに、このノードが情報の伝送を停止し、このとき、待ち行列にセーブされた情報は、次のフレームが到達したときに、次の上記のような情報タスク制御周期をリスタートすることを特徴とする、情報タスク制御方式。
Optical fiber network time division multiple access medium access control (MAC) for controlling information tasks with a medium access control (MAC) protocol (or method) when controlling optical fiber bandwidth time division multiple access by a node of an optical fiber network )
The slot flow in an optical fiber network is divided into a plurality of frames, each frame includes 1 / T B slots, T B is the basic information task amount, and the information task amount of each node is an integer multiple of T B ,
When a frame reaches the nth node, information that this node is waiting for transmission is continuously written in the idle slot of the frame, and the maximum number of information that can be continuously written is T (n ) / T B or the same as T (n) / T B , T (n) is the information task amount of the nth node,
The maximum number of information that can be written continuously is loaded into the counter counter before the frame arrives,
When the number of information saved in the queue exceeds T (n) / T B , the maximum value of the counter counter is the same as T (n) / T B.
If the number of information that is saved in the queue does not exceed the T (n) / T B is the same as the number of information of the maximum value in the queue for reverse counting counter, every time, every time to feed the information, reverse counting The counter decrements 1
When the backcount counter returns to 0, this node stops transmitting information, and at this time the information saved in the queue is the next information task as described above when the next frame arrives. An information task control system characterized by restarting a control cycle.
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