JPH0761075B2

JPH0761075B2 - データ転送装置

Info

Publication number: JPH0761075B2
Application number: JP2028600A
Authority: JP
Inventors: ジヨン・マイケル・ジヨンソン; ジエームズ・アンドレ・ロツク; デイバカラ・ケイ・アール・ウドパ
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: 1989-02-09
Filing date: 1990-02-09
Publication date: 1995-06-28
Anticipated expiration: 2010-06-28
Also published as: EP0382668A2; US4954965A; EP0382668A3; DE69026127T2; EP0382668B1; JPH02241157A; DE69026127D1

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野本発明は、キャリア検知多重アクセス／衝突検出通信法
に関し、特に、その方法におけるフレーム使用の最適化
に関する。

B.従来の技術現在のキャリア検知多重アクセス／衝突検出（CSMA/C
D）通信プロトコルでは、複数の装置がネットワーク中
で通信ケーブル／バスによって結合されている。第１の
装置は、第２の装置に送るデータを有する場合、キャリ
アまたはケーブルを検査して、第２の装置が現在データ
を送信しているかどうか調べる。他の装置がケーブルを
使用していない場合には、第１の装置はデータを送信
し、また回線を検査して、そのデータが第２の装置から
送信されるデータと衝突しないことを確かめる。データ
は、IEEE規格802.3「キャリア検知多重アクセス／衝突
検出アクセス方式及び物理層仕様」に合致したフレーム
と呼ばれるエンティティにパッケージされる。フレーム
は、実際のデータの他に、フレームの発信元と宛先、フ
レームの形式、フレームの開始、検査データ、プリアン
ブル、埋込み域を識別する情報も含んでいる。

フレーム長は、装置間で合意され、衝突を常に検出でき
るのに充分な長さにすべきである。この長さは、帯域幅
利用度を最大にしようとして、ネットワーク上のトラフ
ィック量に基づいて変えられていた。米国特許第454365
4号明細書は、プリアンブルが衝突検出を確実にするの
に充分な長さとなることを保証する方法を記載してい
る。上記特許では、プリアンブルのサイズが、通信ネッ
トワークの伝播特性に応じて変えられる。

C.発明が解決しようとする課題キャリア検知多重アクセス／衝突検出ネットワークに伴
う１つの問題は、一時に１レコードしか送信できないこ
とである。このため、レコードのサイズがフレーム中の
データ用に残されている余地よりも大きいかまたは小さ
い場合には、困難を生じ得る。平均サイズのデータが収
容されるようにフレームのサイズを最適化しようとする
ことはできるが、その場合でもフレームは衝突検出を確
実にするのに充分な長さがなければならない。米国特許
4771391号明細書は、ネットワークへのノード獲得アク
セスにおける遅延が最小になるように、情報パケットの
長さを最適化する方法を記載している。米国特許468803
5号明細書に記載されているような異なる通信プロトコ
ルでは、データ長フィールド中の「モア・ビット」を使
って、レコードの別の部分が将来のフレームに入ってく
ることを指示する。IEEE規格には、「モア・ビット」の
挿入用に定義されたフィールドはない。

データがより小さな数個のレコードからなる場合には、
埋込みフィールドを増やしてフレームの残部をうめて、
一度に１つずつデータを送る。これは、少なくとも２つ
の点でまったく無駄が多い。第１に、フレームを送信す
る際に、衝突の可能性が存在する。衝突が発生した場
合、フレームは、後で再試行プロトコルによって決定さ
れる時に、再送信しなければならない。データは多数の
フレームに分けられ、その各フレームが新たな衝突の機
会にさらされるので、レコードを伝送する際の衝突の機
会が増加する。さらに、複数の装置からのすべてのデー
タを別々に送信する場合には、送信されるフレームの数
がもっと多くなり、やはり衝突の機会が増加する。

D.課題を解決するための手段キャリア検知多重アクセス／衝突検出プロトコルにおい
て、通信ネットワーク上のある装置から別の装置に送信
されるデータが、フレーム、すなわち所定のサイズの情
報の断片にされる。フレーム中のフィールドの１つであ
る埋込み（pad）フィールドを使って、そのフレームの
全サイズを、ネットワークのどこかで起こった別のフレ
ームとの衝突を送信側が確実に検出できるのに充分な大
きさにする。埋込みフィールドは、データ・レコードが
次のフレーム中で継続される時を識別し、また多数のデ
ータ・レコードが同じフレームで送信される時を識別す
るように、本発明によって修正される。このようにし
て、所定サイズのフレームの利用度が最適化される。

好ましい１つの実施例では、埋込みフィールド中の最初
のバイトがモア・ビットを含んでいる。次の７ビット
は、フレーム順序を指示する。これは、受信側装置でデ
ータ・レコードを適正な順序でアセンブルするのを助け
る。大きなレコードが断片に分割される時、モア・ビッ
トがオンにセットされる。モア・ビットは、最後のデー
タ・フレームでオフにセットされる。また、データがよ
り小さな断片に分割されない場合にも、オフにセットさ
れる。

送信されるデータが多数の小さなレコードから構成され
ている場合、送信されるデータ・フレームが所定の最適
なサイズになるように、レコードがブロック化される。
レコードは、80バイトのデータ、すなわち、幅80字の表
示装置上の１印刷行、または他の任意の所望の長さのデ
ータから構成されている。レコードをブロック化するた
め、レコード長を含むように、埋込みフィールドを修正
する。２つ以上のレコードを組み合わせると利益が得ら
れるものの、少なくとも４個のレコードをこのようにし
て組み合わせる。

別の実施例では、埋込みフィールド中の１バイトが、ブ
ロック化されたレコードの数、及び各ブロック化レコー
ドの長さを指示する。ブロック化されたレコードの数を
用いると、任意の埋込みデータに対してレコードの長さ
が識別できる。

大きなレコードを複数のフレームに分解すると、大きな
レコードを送信する装置が通信媒体を独占しないことが
保証される。単一の装置からの１個の長いフレームがネ
ットワークを塞がず、他の装置もフレームを送信する機
会をもつ。また、ネットワークの帯域幅利用度を最適化
するように計算されたフレームのサイズを保持する。レ
コードのブロック化についても同じことが言える。４個
のレコードを別々に送信して、余分の争奪を引き起こ
し、衝突の機会を増加させるのではなく、４つのレコー
ドすべてを単一のフレームで送信する。

大きなレコードの分解は種々の通信プロトコルで行なわ
れ、小さなレコードのブロック化は少なくともいくつか
の入力／出力プロトコルで行なわれてきたが、どちら
も、キャリア検知多重アクセス／衝突検出環境では行な
われていない。光ファイバ通信回線など高い帯域幅の通
信媒体が利用可能となるにつれて、フレームが通信媒体
の全長を伝播するのに要する時間がキャリア検知多重ア
クセス／衝突検出の重大な限界となることは明白であ
る。これは、およそ衝突を検出するのに要する時間であ
って、媒体帯域幅の改善によって改善されない。本発明
は、データをフレームにパッケージする際の柔軟性をず
っと大きくし、媒体の伝播時間に基づいてその長さを選
択してきたこのようなフレームの使用を最適にする。し
たがって、本発明に従ってデータをパッケージすること
により、所望通り、利用可能な帯域幅が最大になるよう
に、フレーム長を選択することができる。フレームの使
用度も最大になり、このため、利用可能な帯域幅の利用
度がさらに増大する。

E.実施例本発明を、第１図に示した実施のバス・ネットワーク多
重アクセス・ローカル・エリア・ネットワークに関して
説明する。ただし、本発明は、バス・トポロジならびに
リング・トポロジを含む広範囲のローカル・エリア・ネ
ットワークに適用可能であり、特定のアクセス方式やプ
ロトコルだけに限定されるものではない。

本発明によると、バス20上の各ノードは、バス・アダプ
タ22、フレーム最適化機構24、さらにホスト26やワーク
ステーション28などの利用装置を含んでいる。ワークス
テーション28は、通常、鍵盤、マイクロプロセッサ、記
憶装置、及び表示装置を含む。また、印刷装置あるいは
磁気テープ装置や磁気ディスク装置などの２次記憶装置
でもよい。

本明細書に開示されている発明は、フレーム最適化機構
24にある。その動作は、第５図及び第６図に詳しく示
す。本発明によると、フレーム最適化機構は、フレーム
のサイズに基づいて、ノードからバス・アダプタ22を介
してバス20に送られるレコードのブロック化及び連鎖を
制御する。バス・アダプタ22は、従来技術で周知であ
り、米国特許第4507777号明細書に記載されているよう
なリング・アダプタに類似していてもよい。バス・アダ
プタは、多重アクセス・プロトコルを使って、ノード
に、バス20上のフレームを受け入れ、発送させる。バス
・アダプタは、変調と復調を含む電気信号変換をデータ
に対して実行し、バス・データからタイミング信号を抽
出し、タイミング信号を使ってデータを同期させ、バス
20上に送りだす。また、フレーム最適化機構24が使用す
るために、所期のデータをフレームから取り外す。

キャリア検知多重アクセス／衝突検出用のフレーム書式
を第２図に示す。論理リンク制御（LLC）フレームと媒
体アクセス制御（MAC）フレームの２種類のフレームが
存在する。論理リンク制御フレームは、端末間のエラー
制御及び肯定応答を行ない、また端末間のフロー制御も
行なう。

媒体アクセス制御フレームは、フレームの送受信のため
にネットワークへのアクセスを得るための論理をもたら
す。この場合、アクセス制御が集中化されているか、そ
れとも分散化されているか、及びどのようにしてネット
ワークにアクセスするかなどの考慮が問題になってく
る。ネットワークにアクセスするには、通常、ラウンド
・ロビン、予約、争奪という３つの手法のうちの１つを
使用する。

フレーム中のそれぞれのフィールドは、次のように定義
される。

DSAP−宛先サービス・アクセス点 SSAP−発信元サービス・アクセス点 CONTROL−フレームの種類とバス制御ビットを識別する
フィールド DATA−交換しようとする可変長データがこのフィールド
に入れられる。フレーム最適化機構が、ブロック化され
たレコードまたは連鎖されたレコードを選択する。

PREAMBLE−７バイト。ビット同期を確率し、フレームの
第１ビットを位置決めするために受信側が使用するフレ
ーム。

SFD−フレーム開始区切り文字（フレームの始めを指示
する） DA−宛先アドレス SA−発信元アドレス LEN−後続の論理リンク制御（LLC）フィールドの長さ LLC−論理リンク制御フレーム PAD−フレームが、キャリア検知多重アクセス／衝突検
出の適正な動作にとって充分な長さとなるように保証す
るために追加されたバイト列。

FCS−フレーム検査列（32ビットの巡回冗長検査）。発
信元アドレスから始まる全フィールドに基づく。

これらのフィールドの目的は、IEEE802.3規格に十分に
定義されている。PADフィールドは、フレームが衝突が
常に検出されるのに充分な長さになることを保証するた
めに用いられる。フレームが短か過ぎる場合には、ネッ
トワーク上で遠く離れている２個のノードが時間的に近
接してフレームを送信し、衝突を見つけられないことが
ある。フレームは、衝突を見つけて、不良データを検出
することを保証するのに充分な長さでなければならな
い。その後、しばらく待ってからフレームを再送信す
る。

本発明による埋込み（pad）フィールドの修正形が、第
３図、第4a図、第4b図に示されている。第３図では、連
鎖フィールドと呼ばれる１バイトの埋込みフィールド
が、Ｍで表わされるモア・ビットを含むように修正され
ている。レコードがフレームにとって長すぎる場合は、
フレーム中のＭビットが“1"にセットされ、各フレーム
でレコードの１部分だけが送信される。受信側ノードの
フレーム最適化機構は、データの他にＭビットを含む埋
込みフィールドの連鎖バイトも与えられ、すべてのフレ
ームからレコードを再構築する。

埋込みフィールド連鎖バイトの残りのビットは、Ｆで表
され、ばらばらの大きなレコードを構成するフレームの
順序を識別するのに使用される。これは、単に、フレー
ム番号である。非常に大きなレコードを送ることが予想
される場合は、フレーム番号用に使用される埋込みフィ
ールド・ビットを、連鎖バイトを増すように拡張するこ
とができる。レコード再構築機能をフレーム最適化機構
に移し、ワークステーションやホストで走行している適
用業務プログラムから離すことにより、大きなレコード
を分解して通信プロトコルと整合性をもたせるように、
このような適用業務プログラムを特にプログラミングす
る必要がなくなる。

レコードのブロック化用の埋込みフィールドの書式を、
第4a図及び第4b図に示す。レコードのサイズは、ゼロ・
バイトからＮバイトまで変動することができる。ただ
し、Ｎは第4b図では数ｋバイトになり得る。データの各
行が約80バイトのレコードとなっている、ファイル転送
などの適用業務プログラムでは、送信されるデータ・フ
レームが最適サイズになるようにレコードをブロック化
する。80バイトが、大抵のCRT表示装置にとって典型的
なレコード・サイズであり、データの１行を構成する。
132バイトは、広幅印刷装置と整合性をもつサイズであ
る。その他のサイズのレコードも、本発明の範囲内に含
まれる。レコードをブロック化し、または同じフレーム
に入れるため、それらのレコード長を含むように埋込み
フィールドを修正する。第4a図のレコード長標識11、1
2、13、14に見られるように、最大４個のレコードがブ
ロック化される。通常、埋込みフィールドは、任意の、
すなわち「どうでもよい」データを有する。

レコードは、最適サイズのフレームに収容できるデータ
の長さ未満の場合、短いと見なされる。理想的には、短
いレコードは、収容できるデータの最大量の半分未満で
ある。

別の実施例では、埋込みフィールドの１バイトが、ブロ
ック化されたレコードの数を指示する。第4a図で11、1
2、13、14にある他のバイトは、各レコードの長さを指
示する。埋込みフィールドの残りは、必要な最少フレー
ム・サイズを得るための任意に埋め込まれたデータを含
んでいる。

好ましい実施例では、埋込みフィールドの第１バイトは
第３図の連鎖情報を含み、後続の４バイトはブロック化
レコードの長さを指示する。第4a図のように、モア・ビ
ットＭがオンであり、後続４バイトがゼロでない場合に
は、宛先ノードのフレーム最適化機構は、フレームのデ
ータ部分に連鎖データが存在することを知る。

第4b図には、可変数のレコードをブロック化するための
埋込みフィールドが示されている。第１バイトのビット
は、すべてゼロにセットされる。第２バイト“N"はブロ
ック化されるレコードの数を指示し、l₁ないしl_nは各レ
コードの長さを指示する。

埋込みフィールド中のその他のバイトは、IEEEプロトコ
ルに対するこの拡張を支援するノードを識別するために
使用される。これらのバイトは、装置から最初の通信が
あった後、フレーム最適化機構によって解析される。こ
の後、フレーム最適化機構は、ノードからの以前の通信
に基づいて、フレーム最適化を適用しあるいは適用しな
い。このようにして、拡張された能力を有するノード
が、その能力を有しないノードと共存し得る。

第5a図及び第5b図の流れ図では、送信されるレコードを
フレーム最適化機構がホストまたはワークステーション
から受け取る。次のレコードを調べて、これが最適サイ
ズのフレームにとって長すぎるかどうか決定する。長す
ぎる場合には、レコードを、所定の最適フレーム・サイ
ズと整合性のある断片に分解する。整合性を得るには、
レコードの各断片がフレームのデータ・フィールドにぴ
ったりはまるべきであり、他のフィールドも含めたレコ
ードの全長が、所定の最適長にほぼ等しくなるべきであ
る。フレーム中でＭは１に等しくセットされ、レコード
の断片とフレーム番号がフレームに追加され、宛先情報
と発信元情報の追加、冗長検査など、次にカプセル封じ
やフィールド書込みを行なうため、フレームがバス・ア
ダプタに送られる。最後のレコード断片のカプセル封じ
が行なわれた場合、Ｍがゼロにセットされ、フレームに
データ及びフレーム番号が追加されてから、バス・アダ
プタに送られる。

レコードが長すぎなかった場合には、第5b図の流れをた
どる。まず、レコードをフレームに追加する。ついで、
フレーム中にさらにレコードを入れる余地があるかどう
か決定する。余地のない場合には、フレームをバス・ア
ダプタに送る。さらに余地がある場合には、次のレコー
ドを受け取る。それが長すぎる場合には、次のフレーム
用に保管し、現フレームをバス・アダプタに送り、そこ
で埋込みを行なう、次のレコードが長すぎない場合に
は、これをフレームに追加し、これのレコード長フィー
ルド及び最初のレコードを埋込みフィールドに追加す
る。好ましい実施例では、これを最大４個のレコードに
ついて続け、続いて、カプセル封じ及び送信のため、フ
レームをバス・アダプタに送る。

第６図には、宛先フレーム最適化機構を詳しく示す。ま
ず、フレームをバス・アダプタから受け取って、Ｍを検
査する。Ｍが“1"であるか、または直前のフレームで
“1"であった場合には、データ・フィールド中のデータ
を埋込みフィールド中のフレーム番号に従ってレコード
に追加する。このフレーム中でＭが“0"の場合には、レ
コードは完成していて、ホストまたはワークステーショ
ンで走行中の適用業務プログラムに渡される。フレーム
が連鎖動作の一部でなかった、換言すると、最後の２フ
レームのどちらも“1"に設定されたＭを有していなかっ
た場合には、埋込みフィールド中の長さフィールドを調
べる。長さフィールドが複数レコードの存在を指示して
いない場合には、レコードをフレームから抽出し、適用
業務プログラムに渡す。連鎖もブロック化も適用されて
いない時を識別するには、第２バイトすなわち、第4b図
中のＮをすべて１に設定すればよい。この場合、レコー
ドは適用業務プログラムに渡される。フレーム中に複数
のレコードが存在する場合には、これを長さの表示に従
って抽出し、次いで適用業務プログラムに渡す。

本発明を、１つまた複数の実施例に関連して説明してき
たが、当技術分野の専門家なら理解できるように、他の
実施例も本発明の範囲内に含まれる。７ビットで表現で
きないほど多数のフレームにレコードを分解しすぎた場
合、埋込みフィールドの連鎖フィールド中のフレーム数
ビットを拡張することができる。埋込みデータと異なる
データを含む長さフィールドに頼らずにレコードがブロ
ック化されているフレーム中で、さらに１バイトを使っ
て、レコードがブロック化されたことを指示することも
できる。埋込みフィールドをさらに使用して、装置がこ
うしたIEEEキャリア検知多重アクセス／衝突検出の拡張
を支援するかどうかを識別することも、本発明の範囲内
に含まれる。

F.発明の効果本発明を用いれば、CSMA/CD方式でデータを伝送する時
のフレームの使用効率を向上させ、かつ衝突を減少させ
て、データ伝送の効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、フレーム使用の最適化を利用するバス構成の
構成図である。第２図は、本発明による、データを送信するのに使用さ
れるフレームの構成図である。第３図は、レコードが後のフレーム中で継続することを
指示するのに用いられるフレームの埋込みフィールド・
バイトの構成図である。第4a図は、レコードの連鎖を識別するのに用いられる埋
込みフィールド・バイトの構成図である。第4b図は、レコードのブロック化を識別するのに用いら
れる埋込みフィールド・バイトの構成図である。第5a図及び第5b図は、フレーム中における埋込みフィー
ルドとデータのアセンブリを示す流れ図である。第６図は、フレームからの埋込みフィールドとデータの
ディスアセンブリを示す流れ図である。 20……バス、22……バス・アダプタ、24……フレーム最
適化機構、26……ホスト、28……ワークステーション。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者デイバカラ・ケイ・アール・ウドパアメリカ合衆国ノース・カロライナ州ダラーム、アパートメント・エイチ201、サウス・アルストンアヴエニユー5011番地

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】データ転送用のキャリア検知多重アクセス
／衝突検出プロトコルを有する、ネットワークに結合さ
れたノード間でデータを転送する装置であって、各ノードごとに、別のノードに転送すべきデータ・レコードを識別する手
段と、上記識別手段に結合された、送信されるデータ・レコー
ドからデータを含むフレームを生成する手段と、上記フレーム生成手段に結合された、単一のレコードか
らなるデータを送信される１以上の異なるフレームにて
送るべきかどうかを決定する手段と、上記フレーム生成手段に結合された、単一のレコードか
らのデータを含む異なるフレームを識別するための標識
を上記フレームに挿入する手段と、上記フレーム生成手段に結合された、同じフレームに含
まれるデータ・レコード同士を区別するための標識を上
記フレームに挿入する手段と、上記識別手段に結合された、上記フレームを他のノード
に送信する手段と、を含む装置。
【請求項２】データ転送用のキャリア検知多重アクセス
／衝突検出プロトコルを有する、ネットワークに結合さ
れたノード間でデータを転送する装置であって、各ノードごとに、別のノードに転送すべきデータ・レコードを識別する手
段と、上記識別手段に結合された、送信されるデータ・レコー
ドからデータを含むフレームを生成する手段と、上記フレーム生成手段に結合された、レコード中になお
データが存在することを指示するモア・ビットをフレー
ムの埋込みフィールドに挿入する手段と、上記フレーム生成手段に結合された、レコード中のデー
タの順序を指示するレコード番号をフレームの埋込みフ
ィールドに挿入する手段と、上記ネットワークに結合された、ネットワークから少な
くとも１以上のフレームを受信する手段と、上記フレーム受信手段に結合された、上記フレームの各
々がモア・ビット及びレコード番号を有し、多数のフレ
ームに含まれるデータからレコードをアセンブルする手
段と、を含む装置。
【請求項３】データ転送用のキャリア検知多重アクセス
／衝突検出プロトコルを有する、ネットワークに結合さ
れたノード間でデータを転送する装置であって、各ノードごとに、別のノードに転送すべきデータ・レコードを識別する手
段と、上記識別手段に結合された、送信されるデータ・レコー
ドからデータを含むフレームを生成する手段と、上記フレーム生成手段に結合された、短いレコードを検
出する手段と、上記フレーム生成手段に結合された、送信するフレーム
中で短いレコードを組み合わせる手段と、上記フレーム生成手段に結合された、上記の組み合わせ
たレコードの長さを表す標識を上記フレームの埋込みフ
ィールドに挿入する手段と、を含む装置。
【請求項４】データ転送用のキャリア検知多重アクセス
／衝突検出プロトコルを有する、ネットワークに結合さ
れたノード間でデータを転送する装置であって、各ノードごとに、別のノードに転送すべきデータ・レコードを識別する手
段と、上記識別手段に結合された、送信されるデータ・レコー
ドからデータを含むフレームを生成する手段と、上記フレーム生成手段に結合された、レコード中になお
データが存在することを指示するモア・ビットをフレー
ムの埋込みフィールドに挿入する手段と、上記フレーム生成手段に結合された、レコード中のデー
タの順序を指示するレコード番号をフレームの埋込みフ
ィールドに挿入する手段と、上記ネットワークに結合された、ネットワークから少な
くとも１以上のフレームを受信する手段と、上記フレーム受信手段に結合された、上記フレームの各
々がモア・ビット及びレコード番号を有し、多数のフレ
ームに含まれるデータからレコードをアセンブルする手
段と、上記フレーム生成手段に結合された、短いレコードを検
出する手段と、上記フレーム生成手段に結合された、送信するフレーム
中で短いレコードを組み合わせる手段と、上記フレーム生成手段に結合された、上記の組み合わせ
たレコードの長さを表す標識を上記フレームの埋込みフ
ィールドに挿入する手段と、を含む装置。