JPH07105805B2

JPH07105805B2 - フレーム送信制御方法及び装置

Info

Publication number: JPH07105805B2
Application number: JP2266605A
Authority: JP
Inventors: ジヨエル・アーウイン・ゲイヤー; ジヨセフ・キンマン・リー; ケニス・トーマス・ウイルソン
Original assignee: インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン
Priority date: 1989-10-20
Filing date: 1990-10-05
Publication date: 1995-11-13
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: US4964113A; EP0424302A2; EP0424302A3; DE69017142D1; EP0424302B1; DE69017142T2; JPH03145353A

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野本発明は通信ネットワークに関し、より具体的には、ト
ークンの解除（開放）前にリングに複数フレームをステ
ーションが送信できる時に、送信帯域幅の最適利用を行
うための方法及び装置に関する。本発明は、トークン保
持タイマー（THT）を時間基準として使用して、その時
間内に送信できる完全フレームの最大数を計算する。

B.従来技術及びその課題トークン・リング・ネットワークでは、送信ステーショ
ンが単一フレーム・モード又は複数フレーム・モードの
いずれかを使用してフレームを送ることができる。単一
フレーム・モードでは、それが取得する使用可能な各ト
ークン毎にフレームを１つだけステーションは送信す
る。複数フレーム・モードでは、使用可能なトークン毎
に複数のフレームをステーションは送信する。利用可能
なトークン毎にステーションが送信できるフレームの最
大数は、利用可能な規格、すなわち、トークン・リング
についてのIEEE802.5規格又はファイバ分配データ・イ
ンターフェース（FDDI）についてのANSI規格X3T9.5のい
ずれかにおいて特定されているトークン保持タイマーに
より制限される。

複数フレーム送信シーケンスの送信を管理する１つの方
法として、送信ステーションが、そのフレーム待ち行列
をそれが待ち行列の最終フレームに到達するまで送信す
るということがある。その時点で、仮にTHTが終了して
いなければ、送信ステーションは、現フレームの終了区
切り文字の中間フレーム・ビット（Ｉビット）に最終フ
レームのマークを付けることにより、送信シーケンスを
終了する。送信フレーム・シーケンスがTHTウィンドウ
の最後において完了していない場合、送信ステーション
は部分的に送信された最終フレームを打ち切り、トーク
ンを解除（開放）する。

この方法は単純で安価に実施できるが、主要な不具合と
して、送信された最終フレームがTHTウィンドウに対し
て相対的に長いフレームであり、THTの終了のために打
ち切られる場合、部分的な最終フレームの送信に使用し
たリング帯域幅が消耗するということがある。これによ
ると、ネットワークの処理能力が大幅に減少する。この
方法は、FDDIのためのANSI X3T9.5プロトコルしか利用
できない。トークン・リング用のIEEE802.5プロトコル
には利用できず、その理由は、このプロトコルの送信装
置はフレームの打ち切り後にトークンを解除（開放）し
ないためである。

従って、それ以外の場合はトークン保持タイマーの終了
にともなって打ち切られることになるフレームの送信を
排除するようなフレーム待ち行列で待機中の別のフレー
ムの送信を行うかどうかを決定し、かつ、IEEE802.5及
びFDDIプロトコルの両方に適用できる方法及び装置が必
要となっている。

従って本発明の目的は、複数フレーム送信シーケンスで
送信される可変長フレームの数を自動的に調節するため
の最終フレーム決定アルゴリズムを提供することにあ
る。

本発明の別の目的は、最大送信時間ウィンドウが消滅し
た時に送信された部分的な最終フレームを打ち切ること
により引き起こされるリング帯域幅の消耗を防止する最
終フレーム決定アルゴリズムを提供することにある。

更に本発明の別の目的は通常トークン解除（開放）、及
び早期トークン解除（開放）の両方と、IEEE802.5及ANS
I X3T9.5（FDDI）規格の両方と、単一フレーム及び複数
フレーム送信モードの両方に適用できる最終フレーム決
定アルゴリズムを提供することにある。

更に本発明の別の目的は、単純で安価に実施でき、ネッ
トワーク速度から独立しており、時間測定回路を全く必
要としない最終フレーム決定アルゴリズム用の装置を提
供することにある。

C.課題を解決するための手段上記及びその他の課題及び解決するために、本発明によ
る最終フレーム決定アルゴリズムでは、別のフレームの
送信を決定する際に、時間を測定する代わりに、送信さ
れたオクテット（バイト）を数える。送信ステーション
は、常に、送信しようとする次のフレームの長さに注目
する。各送信シーケンスの開始点において、送信ステー
ションは、THT時間ウィンドウ内で送信ステーションが
送信できるデータ・バイトの最大量を管理するのに使用
される総合送信長カウンター（TTLEN）として識別され
たカウンターを設定する。次に送信ステーションは、そ
れが送信する各データ・バイトでTTLENを減少させる。
現フレームの後書きを送信する前に、送信ステーション
は、次のフレームの長さ（NFLEN）をTTLENカウンターの
残留計数値と比較する。TTLEN計数値が次のフレームの
長さよりも小さい場合、送信ステーションは、フレーム
後書きの終了区切り文字のＩビットで最終フレームとし
て現フレームにマークを付けることにより、送信シーケ
ンスを終了させ、次に、早期トークン解除（開放）モー
ドの場合は、トークンを解除（開放）する。TTLEN計数
値が次のフレームの長さよりも大きい場合、送信ステー
ションは中間フレームとして現フレームにマークを付
け、次のフレームの送信を継続する。最終フレーム決定
アルゴリズムは、伝達された各フレームのフレーム検査
シーケンス（FCS）を送信する前に行われる。最終フレ
ーム決定アルゴリズムは、総合送信待ち行列がTHT時間
ウィンドウを超えている場合に、リング帯域幅を全く消
耗させない。次に、本発明の上述の特徴及び効果を添付
図面に関連させて更に詳細に説明する。

D.実施例本発明を、IEEE802.5プロトコルで使用されるフレーム
構造に関して以下に詳細に説明する。当業者であれば、
ここに記載した最終フレーム決定アルゴリズムを、FDDI
用のANSI X3T9.5プロトコルや、リング・トポロジを使
用した別のプロトコルに容易に適用できる。

IEEE802.5トークン・リング・プロトコルのフレーム構
造及び区切り文字パターンは第2A図〜第2E図に示す通り
である。トークン・リング・フレーム構造は、ここで
は、フレームの別のフィールドに対する最終フレーム決
定アルゴリズムの作用及びタイミングを説明するために
使用している。

第2A図に示す全体フレーム構造は、開始区切り文字（S
D）、アクセス制御フィールド（AC）、フレーム制御フ
ィールド（FC）、宛先アドレス（DA）、起点アドレス
（SA）、情報フィールド、フレーム検査シーケンス（FC
S）、終了区切り文字（ED）、フレーム状況フィールド
（FS）を含んでいる。フレーム見出しはSD、AC、FC、D
A、SAフィールドで構成されている。フレーム後書きはF
CS、ED、FSフィールドで構成されている。第2B図及び第
2C図には、それぞれ、開始区切り文字及び終了区切り文
字データ・パターンが示されている。IEEE802.5トーク
ン・リング用途では、終了区切り文字の最初の６ビット
だけがパターンの復号において考慮され、最後の２つは
無視される。Ｉビットは、フレームが中間フレームであ
るか最終フレームであるかを指示するのに使用される
が、そのＩビットはビット番号６の最初の半分に追従す
る。Ｉビットは送信ステーションにより設定されて、送
信フレームが最終フレーム又は中間フレームのいずれか
であるかを指示するようになる。Ｉビットのゼロは最終
フレームを表す。Ｉビットの１は中間フレームを表す。
EDIはエラー検知指示ビットを表す。第2D図はアクセス
制御バイトのビット・パターンを示している。トークン
指示（TI）ビットは、フレーム（TI＝１）又はトークン
（TI＝０）が送信中であるかどうかを指示するのに使用
される。図中、Ｐはプライオリティ制御ビット、Ｒは予
約制御ビット、MCはモニタ制御ビットを表す。第2E図
は、開始区切り文字とアクセス制御バイト、終了区切り
文字で構成されるトークンについてのビット・パターン
を示している。

最終フレーム決定アルゴリズムを実施する装置のブロッ
ク線図が第１図に示されている。入力されたリング・デ
ータは、最初に、ディファレンシャル・マンチェスター
・コードからトランジショナル・コードへマンチェスタ
ー・トランジショナル複号装置（M/T）10により変換さ
れる。復号された直列リング・データは16ビット・デー
タ非直列化装置12へシフトされ、該装置12が直列データ
流を並列データ流に非直列化する。データ非直列化装置
12の並列出力部には、開始区切り文字（SD）検知装置14
と、終了区切り文字（ED）検知装置16と、トークン検知
装置18とが設けてあり、それらは、内部制御バス20を介
して複数フレーム送信有限ステート・マシン（TXFSM）3
0に接続している。最終決定フレームアルゴリズムに採
用された論理フロー・シーケンスはTXFSM30により制御
される。

送信動作中、アダプタ・プロセッサ40は、読み取り専用
記憶装置（ROM）42に記憶されたそのマイクロコードを
通して、割り当てられた送信フレーム待ち行列を開始
し、ランダム・アクセス記憶装置（RAM）に設けられた
送信バッファ44にそれらを記憶する。送信データは直接
記憶装置アクセス（DMA）バス制御ブロック46を介して
送信データ第１先入れ先出し（FIFO）バッファ48へ移さ
れる。送信装置・直列化装置マルチプレクサ50におい
て、発生装置52で発生させられた区切り文字とフレーム
・データは、プロトコル・フレーム構造に従って送信装
置データ直列化装置54内へ多重化される。ここにおい
て、並列データ流は直列データ流に変換され、送信装置
データ・マルチプレクサ制御ブロック60へ送られる。送
信装置が繰り返しモードにあるか送信モードにあるかに
よって、送信出力は繰り返しデータ経路58又は送信デー
タ経路56からそれぞれ選択される。個々のビットは、そ
れらが送信装置データ・マルチプレクサ制御ブロック60
を通過する際に、ライン62を介してTXFSM30により変更
できる。最後に、トランジショナル・コードとなってい
る直列送信データは、トランジッショナル・マンチェス
ター符号化装置（T/M）70によりディファレンシャル・
マンチェスター・コードに戻される。

各複数フレーム送信シーケンスの最初において、TXFSM3
0が保持レジスター22から最大許容送信バイト値（TDMA
X）を総合送信長カウンター（TTLEN）24へロードする。
TBMAXは、システム初期化中に保持レジスター22へロー
ドされる。各送信フレームの最後において、TXFSM30は
次のフレームの長さを次フレーム長カウンター（NFLE
N）26へロードし、フレーム長比較装置28においてTTLEN
及びNFLENカウンター24、26の比較が開始される。比較
の結果、フレームが中間フレームであるか最終フレーム
であるかに応じた適当な値にTXFSM30が終了区切り文字
でＩビットを設定する。

第3A図及び第3B図には、最終フレーム決定アルゴリズム
についてのフロー・チャートが示されている。アルゴリ
ズムは、ブロック100で示す如く、繰り返しモードにあ
る送信装置で開始される。割り当てられた送信フレーム
待ち行列を送信できる準備が整うと（ブロック100）、
送信装置は使用可能なトークンを捜し始める（ブロック
120）。使用可能なトークンがブロック130で得られた
後、送信装置は、ブロック140で示される如く、フレー
ムのアクセス制御フィールドにおけるTIビット時間で送
信モードに入る。TIビットの位置は先の第2D図に示され
ている。同時に、ブロック150において、送信装置は送
信可能な最大バイト値（TBMAX）を保持レジスター22か
ら総合送信長カウンター24へロードする。TBMAX値は、
アダプタ初期化中にマイクロコードで計算され、TBMAX
保持レジスター22に記憶される。TBMAX値を計算する式
は以下の通りである： TEMAX＝THTB−［２（FCS＋ED＋FS＋IFG）＋２（SD）］なお、THTB＝トークン保持時間ウィンドウのオクテット
（バイト）の数 FCS＝フレーム検査シーケンスのオクテットの数 ED＝終了区切り文字のオクテットの数 FS＝フレーム状況フィールドのオクテットの数 IFG＝インターフレーム・ギャップ・オクテットの数 SD＝開始区切り文字のオクテットの数 TTLENカウンター24にTBMAX値がロードされると、それ
は、送信された各バイト（ブロック160）の最後におい
てブロック170で減少させられる。送信装置が、決定ブ
ロック180で試験された送信中のフレームの情報フィー
ルドの最後のデータ・バイトを送信すると、それは、ブ
ロック190において送信待ち行列で待機中のフレームが
それ以上であるかどうかを調べる。

それ以上のフレームが送信待ち行列にない場合（決定ブ
ロック200）、送信装置は現フレームを最終フレームと
して処理する。送信装置はフレーム検査シーケンスの４
つのバイトを送信し（ブロック210、決定ブロック22
0）、送信された最終区切り文字において０にＩビット
を設定し（ブロック230）、１バイトフレーム状況フィ
ールド（ブロック240）及びインターフレーム・ギャッ
プ又はIFG（ブロック250）を送信する。最終IFGバイト
（決定ブロック260）の送信後、早期トークン解除（開
放）が採用されている場合、ブロック270においてトー
クンが解除（開放）される。通常トークン解除（開放）
モードの場合には、遊び文字の送信が戻りフレームの起
点アドレス（SA）が認識されるまで行われ、その時点で
トークンが解除（開放）される。トークンを解除（開
放）すると、送信装置は繰り返しモードに移る（ブロッ
ク100）。

決定ブロック200において、別のフレームが送信待ち行
列で待機していることが分かると、送信装置はTTLENカ
ウンターの現値をブロック300において、NFLENカウンタ
ーに含まれる次のフレームのバイト長と比較する。TTLE
N値がNFLEN値よりも小さい場合（ブロック310）、残り
のTHTウィンドウは次のフレームを送信するのに不充分
となる。従って、送信装置は現フレームを最終フレーム
として処理し、送信待ち行列にフレームが全くない場合
に説明したのと同じ処理を繰り返し、具体的には、FCS
を送信し、Ｉビットをゼロに設定し、EDを送信し、FSバ
イトとIFGを送信し、トークンを解除（開放）する。

TTLEN値がNFLEN値よりも大きいか、又はそれに等しい
時、送信装置は現フレームを中間フレームとして処理
し、FCSを送信して、送信された終了句切り文字のＩビ
ットを１に設定し、FSバイトとIFGと次のフレームとを
送信する。TTLENカウンターはFCSの各バイトの後で減少
させられる（ブロック330及び特定ブロック340）。同様
に、TTLENカウンターは、終了区切り文字とフレーム状
況バイトとインターフレーム・ギャップとをそれぞれ送
信した後に、ブロック350、360、370において各送信バ
イトの後で減少させられる。最終IFGバイトが決定ブロ
ック380で示されるように送信された後、次のフレーム
の開始区切り文字が送信され、TTLENカウンターが再び
ブロック390で減少させられる。この点において、次の
フレームの送信のためにブロック160に制御が戻され
る。この行程シーケンスで具体化される処理方法は、送
信待ち行列の最終フレームが伝達されるまで、又は、残
留THTウィンドウ長が不足して送信待ち行列の次のフレ
ームを送ることができなくなるまで継続する。

最終フレーム決定アルゴリズムに関して、以下の２点を
明瞭にする必要がある。第１の点は、送信待ち行列の第
１フレームのフレーム長が検査されないということであ
る。フレーム長が検査されない理由は、適用される規格
が一切の送信フレームの最大フレーム長をトークン保持
タイマー（THT）のバイト容量よりも小さく制限するた
めである。すなわち、複数フレーム送信待ち行列の第１
フレームは常に送信されるようになっていなければなら
ない。第２の点は、最終フレーム決定アルゴリズム、最
大許容送信バイト値（TBMAX）をゼロに設定することに
より、単一フレーム送信モードにし得るという点であ
る。TBMAXの計算方法の２つの例を、16メガビット／秒
（Mbps）及び４メガビット・トークン・リングについて
以下に記載する。

例1:リング速度＝16,000,000ビット／秒＝2,000,000バイト／秒バイト送信時間＝1/2,000,000秒＝5E−７秒トークン保持タイマー（THT）＝10ミリ秒＝0.010秒 THTウィンドウで送信できるバイトの数： THTB＝0.010秒/5E−７秒＝20,000バイト TBMAX＝THTB−｛２（FCS＋ED＋FS＋IFG）＋２（SD）｝＝20,000−｛２（４＋１＋１＋５）＋２（１）｝＝19,976バイト例2:リング速度＝4,000,000ビット／秒＝500,000ビット／秒バイト送信時間＝1/500,000秒＝2E−６秒トークン保持タイマー（THT）＝10ミリ秒＝0.010秒 THTウィンドウで送信できるバイトの数： THTB＝0.010秒/2E−６秒＝5,000バイト TBMAX＝THTB−｛２（FCS＋ED＋FS＋IFG）＋２（SD）｝＝5,000−｛２（４＋１＋１＋５）＋２（１）｝＝5,000−16 ＝4,984バイト上述の例において、16Mbpsトークン・リングでのIFGは
５バイトであり、4Mbpsトークン・リングでは１バイト
である。

最終フレーム決定アルゴリズムで取り扱う２つの異なる
最終フレーム終了状態をシナリオ的に例示したものが第
4A図及び第4B図に示してある。第4A図において、フレー
ムF1、F2、F3、F4を含んで送信準備の整った割り当て済
み送信フレーム待ち行列長はTHT時間ウィンドウよりも
短い。この場合、送信装置は待ち行列の全てのフレーム
を送るだけの充分な時間を有している。従って、実際の
送信されたフレーム待ち行列は、送信準備の整った割り
当て済みフレーム待ち行列と同じである。トークンT1は
フレームF4が送信された後に解除（開放）される。

第4B図において、送信準備の整った割り当て済み送信フ
レーム待ち行列長はTHT時間ウィンドウよりも大きい。
この場合、送信装置は最終フレームF4を送信できるだけ
の充分な時間を有していない。実際の送信されたフレー
ム待ち行列は、第３フレームF3の最後において、トーク
ンが最後で解除（開放）された状態で終了する。フレー
ムF4は次の送信待ち行列のために保持されることにな
る。

以上に本発明をその特定の実施例に関連させて説明した
が、無論、その形態や詳細について様々な変更を本発明
の範囲から逸脱することなく行うことができる。

E.発明の効果以上説明したように、本発明によれば、トークン・リン
グ・ネットワークにおける送信帯域幅を最適に利用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するためのブロック線図、第2A図
ないし第2E図は、IEEE802.5プロトコル規格に関連して
使用されるフレーム構造及び句切り文字を示す図、第3A
図及び第3B図は本発明の最終フレーム決定アルゴリズム
に関する流れ図、第4A図及び第4B図は最終フレーム決定
アルゴリズムで処理される２つの異なる最終フレーム終
了状態をシナリオ的に例示する図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−250742（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−233951（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各ステーションが送信トークンの取得後に
送信時間ウィンドウ中にリングへ複数フレームを送信で
きるとともに、リングに送信された各フレームが、フレ
ーム見出しと、情報フィールドと、フレーム後書きとを
有するようなコンピュータ・ネットワークのトークン・
リングへのフレームの送信を制御するための装置であっ
て、上記トークン・リングの動作速度を選択する手段と、送信時間ウィンドウ中に送信できる最大フレーム・バイ
ト長を決定する手段と、送信されるべきフレームを記憶するためのバッファ手段
と、送信バッファで待機中のフレームを送信する手段と、送信時間ウィンドウ中に送信されたバイト総数を確認す
る手段と、送信のために待機している次のフレームの送信の結果、
送信されたバイト総数が最大送信バイト長を超えること
になる時にフレームの送信を終了させる手段とを備えて
いることを特徴とするフレーム制御装置。
【請求項２】最大フレーム・バイト長を決定する上記手
段が、上記動作速度に基づいて上記ウィンドウで送信で
きるバイト数に上記送信時間ウィンドウを変換する論理
手段を含んでいる請求項１記載の装置。
【請求項３】各ステーションが送信トークンの取得後に
送信時間ウィンドウ中にリングへ複数フレームを送信で
きるとともに、リングに送信された各フレームが、フレ
ーム見出しと、情報フィールドと、フレーム後書きとを
有するようなコンピュータ・ネットワークのトークン・
リングへのフレームの送信を制御するための方法であっ
て、上記トークン・リングの動作速度を選択するステップ
と、送信時間ウィンドウ中に送信できる最大フレーム・バイ
ト長を決定するステップと、送信バッファで待機中のフレームを送信して、送信され
たバイト総数を確認するステップと、送信のために待機している次のフレームの送信の結果、
送信されたバイト総数が最大送信バイト長を超えるとフ
レームの送信を終了させるステップとを備えていること
を特徴とするフレーム制御方法。
【請求項４】最大フレーム・バイト長を決定する上記ス
テップが、上記動作速度に基づいて上記ウィンドウで送
信できるバイト数を決定するステップを有する請求項３
記載の方法。