JPH07307759A

JPH07307759A - 網間接続装置

Info

Publication number: JPH07307759A
Application number: JP6101083A
Authority: JP
Inventors: Tokuyuki Anzai; 徳幸安在
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-05-16
Filing date: 1994-05-16
Publication date: 1995-11-21

Abstract

(57)【要約】【目的】網間接続装置において、ルール型推論を用い
るファジー制御により最適な送信遅延時間を求め、通信
網のトラフィックに応じた輻輳制御を実現する網間接続
装置を提供することを目的とする。【構成】待機時間と単位時間当たりの衝突回数から、
知識ベースの有するメンバシップ関数を用いて送信遅延
時間を決定し、キャリアセンス後の送信タイミングおよ
び、衝突検出後の再送タイミングをとるように構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通信網のトラフィック
に応じた輻輳制御を行う網間接続装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】複数のＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier Sense
Multiple Access / Collision Detec-tion bus）型通信
網、たとえばイーサーネットを相互接続し、効率のよい
ネットワークを構築するためには、網間接続装置が必要
となる。以下、図面を参照しながら従来の網間接続装置
の構成について説明する。

【０００３】図７は、従来の網間接続装置の構成を示す
ブロック図、図８は同網間接続装置におけるデータパケ
ットの概略書式を示す図である。図７において、１，
２，３は、一つのＣＳＭＡ／ＣＤ型通信網を接続し、そ
の通信網に接続される他の通信ノードとデータパケット
の送受信を行う通信部、４，５，６は、この通信部１，
２，３に接続される通信網の伝送路上に他の通信ノード
が送信したデータパケットが有るかないかを監視するキ
ャリアセンス部、７，８，９は、この通信部１，２，３
の送信したデータパケットとその他の通信ノードが送信
したデータパケットとの衝突を監視する衝突検出部、１
０は、この通信部１，２，３が受信したデータパケット
の有する宛先アドレスと予め決められた経路情報とに従
い、網間接続装置に接続される複数の通信網の中から送
信先の通信網を決定する制御部である。

【０００４】以上のように構成された従来の網間接続装
置について、以下にその動作を説明する。ここで、通信
部１と接続される通信網を便宜上、通信網１と呼ぶこと
にする。同様に、通信部２、および通信部３と接続され
る通信網を、それぞれ通信網２、通信網３と呼ぶことに
する。具体例として、通信網１に接続される任意の通信
ノードが通信網２に接続される任意の通信ノードへデー
タパケットを送信する場合について説明する。

【０００５】ところで、通信網に接続される複数の通信
ノード（正確には、通信網との接続点）の中から、任意
の通信ノードを一意に決定するために、それぞれの通信
ノードには、アドレスが割り当てられる。このアドレス
は、ネットワークアドレス部とノードアドレス部により
構成される。接続される通信網が異なるノードには、ネ
ットワークアドレス部の異なるアドレスが割り当てら
れ、また同一の通信網に接続される通信ノードには、ネ
ットワークアドレス部が同じであり、異なるノードアド
レス部を有するアドレスが割り当てられる。図７の網間
接続装置においては、通信部１、通信部２、および通信
部３に、ネットワークアドレス部の異なるアドレスが割
り当てられることになる。

【０００６】まず、通信網１に接続される任意の通信ノ
ードでは、通信網２に接続される任意の通信ノードのア
ドレスを宛先とするデータパケットを作成する。図８
（ａ）は、そのデータパケットの概略書式を示してい
る。図８（ａ）において、１１は本データパケットを送
信する通信ノードのアドレスが格納される部分であり、
１２は本データパケットを受け取る通信ノードのアドレ
スが格納される部分であり、１３は本データパケットに
より伝達されるデータの内容が格納される部分である。
具体例に沿って説明すると、１１には通信網１に接続さ
れる任意の通信ノードのアドレスが設定され、１２には
通信網２に接続される任意の通信ノードのアドレスが設
定される。図８（ａ）に示すデータパケットは、実際に
は、通信ノードの通信処理の中で、図８（ｂ）に示され
るように、図８（ａ）のデータパケットをカプセル化し
て、新たなデータパケットを構成して、通信網内に送信
される。ここで、図８（ａ）のデータパケットは、開放
型システム間相互接続（ＯＳＩ）の参照モデルでのネッ
トワーク層間の情報であり、図８（ｂ）のデータパケッ
トは、データリンク層間の情報に相当する。また、上記
アドレスはネットワーク層にて使用される識別子情報で
あり、図８（ｂ）のデータパケットでは、データリンク
層で認識できる識別子情報が使用される。それを物理ア
ドレスと呼び、上記アドレスと区別する。結局、各通信
ノード（正確には、通信網との接続点）には、アドレス
と物理アドレスが割り当てられ、それらの対応をとる手
段を各通信ノードは有しているものとする。図８（ｂ）
において、１４は本データパケットを受け取る通信ノー
ドの物理アドレスが格納される部分であり、１５は本デ
ータパケットを送信する通信ノードの物理アドレスであ
る。１６は本データパケットにより伝達されるデータの
内容が格納される部分であり、図８（ａ）のデータパケ
ットそのものを含む。

【０００７】通信網１に接続される任意の通信ノード
は、図８（ｂ）のデータパケットを作成する際、図８
（ａ）の宛先アドレス１２を参照し、その宛先アドレス
１２のネットワークアドレス部が、自己に付与されたア
ドレスのネットワークアドレス部（通信網１のネットワ
ークアドレス）と一致していれば、図８（ａ）の宛先ア
ドレス１２に対応する物理アドレスを図８（ｂ）の宛先
物理アドレス１４に設定する。逆に、図８（ａ）の宛先
アドレス１２のネットワークアドレス部が、自己に付与
されたアドレスのネットワークアドレス部（通信網１の
ネットワークアドレス）と一致していなければ、図８
（ｂ）の宛先物理アドレス１４には、図７の通信部１に
割り当てられた物理アドレスを設定する。つまり、通信
網１に接続される任意の通信ノードが通信網２に接続さ
れる任意の通信ノードへ送信するデータパケットは、図
８（ｂ）のデータパケットにカプセル化されて、上記し
たように通信網１と接続される網間接続装置の通信部１
に送信される。

【０００８】図７において、通信部１は通信網１からデ
ータパケットを受信すると、そのデータ内容を制御部１
０に引き渡す。制御部１０の受け付けたデータ内容は、
図８（ａ）に示す書式をしており、制御部１０は図８
（ａ）の宛先アドレス１２を参照して、宛先アドレス１
２と同一のネットワークアドレス部を有する通信部を探
す。ここでは、宛先アドレス１２は通信部２に付与され
たアドレスのネットワークアドレス部（通信網２のネッ
トワークアドレス）を有しており、制御部１０は、受け
付けたデータパケットを通信部２へ中継すればよいこと
がわかる。通信部２は、制御部１０より送信要求された
データパケットを図８（ｂ）に示す新たなデータパケッ
トでカプセル化して通信網２へ送信する。その時の図８
（ｂ）の宛先物理アドレス１４には、図８（ａ）の宛先
アドレス１２が示す通信ノードの物理アドレス、つまり
通信網２に接続される任意の通信ノードの物理アドレス
が設定される。上記したように、網間接続装置は通信網
１から通信網２へデータパケットを中継するが、次に、
データパケットを中継する際、従来の網間接続装置が有
する送信アルゴリズムについて説明する。

【０００９】図９は、従来の網間接続装置の有する送信
アルゴリズムを示すフローチャートであり、これに沿っ
て、従来の網間接続装置の送信処理を説明する。従来の
網間接続装置では、網間でのデータ通信を中継する際、
まず、送信先の通信網内に、他の通信ノードが送信した
データパケットがあるかどうかを監視するが、これをキ
ャリアセンスと呼ぶ。図７のキャリアセンス部４，５，
６がそれぞれ通信網１，２，３内にデータパケットがあ
るかどうかを監視している。

【００１０】通信部は、データパケットを送信する前
に、キャリアセンス部４，５，６へ、送信先の通信網
内、他の通信ノードが送信したデータパケットがあるか
どうかを問い合わせる（ステップ１）。他の通信ノード
が送信したデータパケットがないことを確認すると、送
信先の通信網へデータパケットの送信を試みる（ステッ
プ２）。また送信先の通信網内に他の通信ノードが送信
したデータパケットがあることが確認されると、ある規
定時間だけ待った後（送信タイミング）、再度、キャリ
アセンス部４，５，６へ監視の問い合わせを行う（ステ
ップ３）。データパケットの送信後、送信したデータパ
ケットと他の通信ノードの送信したデータパケットとが
衝突したかどうかを監視する（ステップ４）。図７の衝
突検出部７，８，９は、それぞれ通信部１，２，３の送
信したデータパケットの衝突を監視している。通信部
１，２，３はデータパケット送信後からの一定時間、衝
突検出部７，８，９から衝突したことの通知がなけれ
ば、そのデータパケットの送信は成功したものと判断す
る。逆に、データパケット送信後から一定時間以内に、
衝突検出部７，８，９から衝突したことの通知がある
と、ある規定時間だけ待った後（再送タイミング）、再
送を試みる（ステップ５）。従来では、この場合のキャ
リアセンス後の送信タイミング（ステップ３）および、
衝突検出後の再送タイミング（ステップ５）による待ち
時間の長さは、乱数により決定する方法がとられてい
た。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来構成では送信先の通信網のトラフィックによらずに
送信を試みるので、送信先通信網のトラフィックの輻輳
を助長する危険性があった。また、キャリアセンス後の
送信タイミングおよび、衝突検出後の再送タイミングに
よる待ち時間の長さを乱数により決定していたので、送
信先の通信網のトラフィックに応じた適切な待ち時間を
決定することができないという問題点があった。

【００１２】本発明は上記課題を解決し、キャリアセン
ス後の送信タイミングおよび、衝突検出後の再送タイミ
ングによる送信遅延時間を決定する際、送信先通信網の
トラフィックに応じた、最適な送信遅延時間を決定する
ことができる網間接続装置を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、一つのＣＳＭＡ／ＣＤ型通信網を接続し、
その通信網に接続される他の通信ノードとデータパケッ
トの送受信を行う通信部と、この通信部に接続される通
信網の伝送路上に他の通信ノードが送信したデータパケ
ットが有るかないかを監視するキャリアセンス部と、こ
の通信部の送信したデータパケットとその他の通信ノー
ドが送信したデータパケットとの衝突を監視する衝突検
出部と、前記通信部が受信したデータパケットの有する
宛先アドレスと予め決められた経路情報とに従い、この
網間接続装置が接続する複数の通信網の中から送信先の
通信網を決定する制御部と、この網間接続装置内で時計
機能を果たす周期割り込み発生部と、通信部ごとに前回
データパケットを送信した時点から現在までの時間を計
測する待機時間計測部と、通信部ごとに単位時間当たり
の衝突回数を計測する衝突回数計測部と、待機時間計測
部および衝突回数計測部より得られる計測値をもとに、
通信部ごとの送信遅延時間を決定するもとになるメンバ
シップ関数を記憶する知識ベースとを設けて網間接続装
置を構成したものである。

【００１４】

【作用】上記構成により、各通信部における前回、デー
タパケットを送信してから現在までの待機時間と、各通
信部における単位時間当たりの衝突回数とから、知識ベ
ースの有するメンバシップ関数を用いてファジー推論
し、各通信部における送信遅延時間を決定するように作
用し、さらに、キャリアセンス後の送信タイミングおよ
び、衝突検出後の再送タイミングをとる場合、上記送信
遅延時間だけ待って、送信するように作用する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図１は本発明の一実施例の網間接
続装置の構成を示すブロック図である。図１において、
３１，３２，３３は、一つのＣＳＭＡ／ＣＤ型通信網を
接続し、その通信網に接続される他の通信ノードとデー
タパケットの送受信を行う通信部、３４，３５，３６
は、通信部３１，３２，３３に接続される通信網の伝送
路上に他の通信ノードが送信したデータパケットが有る
かないかを監視するキャリアセンス部、３７，３８，３
９は、通信部３１，３２，３３の送信したデータパケッ
トとその他の通信ノードが送信したデータパケットとの
衝突を監視する衝突検出部、４０は通信部３１，３２，
３３が受信したデータパケットの有する宛先アドレスと
予め決められた経路情報とに従い、網間接続装置に接続
される複数の通信網の中から送信先の通信網を決定する
制御部、４１は網間接続装置内で時計機能を果たす周期
割り込み発生部、４２は通信部３１，３２，３３ごとに
前回データパケットを送信してから現在までの時間を計
測する待機時間計測部、４３は通信部３１，３２，３３
ごとに単位時間当たりの衝突回数を計測する衝突回数計
測部、４４は上記待機時間計測部４２および上記衝突回
数計測部４３より得られる計測値から、通信部３１，３
２，３３ごとに送信遅延時間を決定するものになるメン
バシップ関数を記憶する知識ベースである。

【００１６】以上のように構成された網間接続装置にお
いて、通信網間でデータパケットを中継する場合の動作
は、上記した従来例の説明と同様である。また、本実施
例の網間接続装置が、データパケットを中継する際の送
信アルゴリズムについても、図９と同様のフローチャー
トで表されるが、キャリアセンス後の送信タイミングお
よび、衝突検出後の再送タイミングによる送信遅延時間
の長さを決定する方法が従来例とは異なり、以下、本実
施例のファジー推論により送信遅延時間を決定する方法
について説明する。

【００１７】図２は本発明の一実施例の知識ベースの有
する待機時間、単位時間当たりの衝突回数、送信遅延時
間をファジー集合で表現するために使用したメンバシッ
プ関数を示すグラフである。また図３、図４、図５、図
６は同知識ベースの有するメンバシップ関数にもとづい
て最適な送信遅延時間を推論する過程と推論結果を示す
グラフである。

【００１８】図２（ａ）は待機時間の長さを判断するた
めに用いるメンバシップ関数であり、横軸を待機時間、
縦軸にはある待機時間に対して、その短い度合い、中く
らいの度合い、長い度合いを示すマッチング度を表す。
まず、短い度合いについては、待機時間が０ミリ秒から
約２ミリ秒までは短い度合いは１であり、約２ミリ秒か
ら短い度合いは徐々に下がり、約６ミリ秒で短い度合い
は０になる。中くらいの度合いについては、待機時間が
４ミリ秒までは、中くらいの度合いは０であり、約４ミ
リ秒から中くらいの度合いは徐々に上がり、５ミリ秒の
時に中くらいの度合いは１になる。待機時間が６ミリ秒
を過ぎると、中くらいの度合いは徐々に下がり、約８ミ
リ秒で中くらいの度合いは０になる。長い度合いについ
ては、待機時間が０ミリ秒から約６ミリ秒までは長い度
合いは０であり、約６ミリ秒から長い度合いは徐々に上
がり、約９ミリ秒で長い度合いは１となり、待機時間９
ミリ秒以上では、長い度合いは１である。図２（ｂ）の
衝突回数を表すメンバシップ関数、図２（ｃ）の送信遅
延時間を表すメンバシップ関数についても同様である。

【００１９】キャリアセンス後の送信タイミングおよ
び、衝突検出後の再送タイミングをとる場合の送信遅延
時間を推論するために必要なファジー推論ルールを以下
のように定義する。

【００２０】ルール１「待機時間が長くて、衝突回数が
少ないときは送信遅延時間を短くする。」。ルール２
「待機時間が中くらいで衝突回数が中くらいのときは送
信遅延時間を中くらいにする。」、ルール３「待機時間
が短くて、衝突回数が多いときは送信遅延時間を長くす
る。」。

【００２１】図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は待機時間お
よび単位時間当たりの衝突回数をもとに、ルール１から
ルール３を用いて送信遅延時間を決定する方法を示す図
である。ここでは、待機時間が７．２ミリ秒、単位時間
当たりの衝突回数が５回である場合の送信遅延時間を求
める。まず、図３（ａ）において、待機時間７．２ミリ
秒の長い度合いは０．４、図３（ｂ）において、衝突回
数５回の少ない度合いは０．２５である。これらの値
を、複数の処理結果に対しては度合いを示す値が小さい
方を用いて決定するというＭａｘ−Ｍｉｎ合成重心法に
より処理すると、送信遅延時間の短い度合いが０．２５
の範囲にあるのは、図３（ｃ）の斜線部分の領域にな
る。

【００２２】同じく、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）につ
いては、待機時間、および衝突回数をルール２にもとづ
いて処理し、送信遅延時間を求めたものである。図４
（ａ）において、待機時間７．２ミリ秒の中くらいの度
合いは０．４、図４（ｂ）において、衝突回数５回の中
くらいの度合いは１．０である。これらの値をＭａｘ−
Ｍｉｎ合成重心法により処理すると、送信遅延時間の中
くらいの度合いが０．４の範囲にあるのは、図４（ｃ）
の斜線部分の領域になる。

【００２３】同じく、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）につ
いては、待機時間、および衝突回数をルール３にもとづ
いて処理し、送信遅延時間を求めたものである。図５
（ａ）において、待機時間７．２ミリ秒の短い度合いは
０、図５（ｂ）において、衝突回数５回の多い度合いは
０．２である。待機時間７．２の短い度合いが０である
ので、送信遅延時間の長い度合いも０となる。

【００２４】以上のようにして求められた図３（ｃ）、
図４（ｃ）、および図５（ｃ）の図形を重ね合わせる
と、図６のようになり、待機時間７．２ミリ秒、衝突回
数５回の時の送信遅延時間は斜線部分の重心Ｇにより決
定することができる。

【００２５】なお、上記実施例において提示したメンバ
シップ関数を示すグラフ、および数値は一例であり、必
要に応じて異なるグラフ、数値を採用することは何等差
し支えない。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、キ
ャリアセンス後の送信タイミングおよび、衝突検出後の
再送タイミングをとる場合の送信遅延時間を簡単なメン
バシップ関数を用いて最適な値に決定することが可能と
なる。また、送信遅延時間を決定する要素として、前回
データパケットを送信してから現在までの待機時間と、
単位時間当たりの衝突回数を採用したが、送信遅延時間
を決定する要素を増やし、その要素を表すメンバシップ
関数を定義することで、送信遅延時間を更に最適に調整
することができ、通信網のトラフィックに応じた適切な
輻輳制御を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の網間接続装置の構成を示す
ブロック図

【図２】（ａ）本発明の知識ベースが待機時間の長さを
判断するために用いるメンバシップ関数を示すグラフ（ｂ）本発明の知識ベースが単位時間あたりの衝突回数
を判断するために用いるメンバシップ関数を示すグラフ（ｃ）本発明の知識ベースが送信遅延時間を判断するた
めに用いるメンバシップ関数を示すグラフ

【図３】（ａ）本発明の知識ベースがルール１から待機
時間の長さをメンバシップ関数を示すグラフから求める
過程の説明図（ｂ）本発明の知識ベースがルール１から単位時間あた
りの衝突回数をメンバシップ関数を示すグラフから求め
る過程の説明図（ｃ）本発明の知識ベースがルール１から送信遅延時間
をメンバシップ関数を示すグラフから求める過程の説明
図

【図４】（ａ）本発明の知識ベースがルール２から待機
時間の長さをメンバシップ関数を示すグラフから求める
過程の説明図（ｂ）本発明の知識ベースがルール２から単位時間あた
りの衝突回数をメンバシップ関数を示すグラフから求め
る過程の説明図（ｃ）本発明の知識ベースがルール２から送信遅延時間
をメンバシップ関数を示すグラフから求める過程の説明
図

【図５】（ａ）本発明の知識ベースがルール３から待機
時間の長さをメンバシップ関数を示すグラフから求める
過程の説明図（ｂ）本発明の知識ベースがルール３から単位時間あた
りの衝突回数をメンバシップ関数を示すグラフから求め
る過程の説明図（ｃ）本発明の知識ベースがルール３から送信遅延時間
をメンバシップ関数を示すグラフから求める過程の説明
図

【図６】本発明の一実施例の知識ベースの有するメンバ
シップ関数にもとづいて最適な送信遅延時間を推論する
過程と推論結果を示すグラフ

【図７】従来の網間接続装置の構成を示すブロック図

【図８】（ａ）従来の網間接続装置のデータパケットの
ネットワーク層の情報を示す図（ｂ）従来の網間接続装置のデータパケットのデータリ
ンク層の情報を示す図

【図９】従来の網間接続装置の有する送信アルゴリズム
を示すフローチャート

【符号の説明】

３１，３２，３３通信部３４，３５，３６キャリアセンス部３７，３８，３９衝突検出部４０制御部４１周期割り込み発生部４２待機時間計測部４３衝突回数計測部４４知識ベース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のＣＳＭＡ／ＣＤ型通信網を相互接続
して網間のデータ通信を中継する網間接続装置であっ
て、一つのＣＳＭＡ／ＣＤ型通信網を接続し、その通信
網に接続される他の通信ノードとデータパケットの送受
信を行う通信部と、この通信部に接続される通信網の伝
送路上に他の通信ノードが送信したデータパケットが有
るかないかを監視するキャリアセンス部と、前記通信部
の送信したデータパケットとその他の通信ノードが送信
したデータパケットとの衝突を監視する衝突検出部と、
前記通信部が受信したデータパケットの有する宛先アド
レスと予め決められた経路情報とに従い、この網間接続
装置が接続する複数の通信網の中から送信先の通信網を
決定する制御部と、この網間接続装置内で時計機能を果
たす周期割り込み発生部と、通信部ごとに前回データパ
ケットを送信してから現在までの時間を計測する待機時
間計測部と、通信部ごとに単位時間当たりの衝突回数を
計測する衝突回数計測部と、前記待機時間計測部および
前記衝突回数計測部より得られる計測値をもとに、通信
部ごとの送信遅延時間を決定するもとになるメンバシッ
プ関数を記憶する知識ベースとを備え、網間のデータ通
信を中継する際、前記送信遅延時間だけのタイミングを
とり、送信先の通信網にデータパケットを送信すること
を特徴とする網間接続装置。