DE69527006T2

DE69527006T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung von Paketdaten in einem Netzwerksystem

Info

Publication number: DE69527006T2
Application number: DE69527006T
Authority: DE
Inventors: Yasuhisa Shiobara
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-07-19
Filing date: 1995-07-18
Publication date: 2003-01-16
Anticipated expiration: 2015-07-19
Also published as: US5699519A; JP3625302B2; JPH0832623A; DE69527006D1; KR960006400A; EP0693839A2; KR0155457B1; EP0693839A3; EP0693839B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Datenübertragung, die auf ein Netzwerksystem anwendbar sind.
Einige Netzwerksysteme, wie beispielsweise ein LAN, ein WAN, etc. umfassen Knoten zum Durchführen einer Datenübertragungssteuerung, Hostvorrichtungen, die jeweils mit dem Knoten verbunden sind, und Übertragungsleitungen, wie beispielsweise Kommunikationskabel, die die Knoten miteinander verbinden.
Fig. 1 zeigt ein herkömmliches Netzwerksystem dieser Art. Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, umfasst das Netzwerksystem Knoten N1-NN (nur Knoten N1-N5 werden einfachheitshalber gezeigt), programmierbare Controller PC1-PCN (nur Controller PC1-PC7 sind gezeigt) als Hostvorrichtungen und Übertragungsleitungen L1, L2, L3, ..., L12 und L14.
Wenn eine Datenübertragung zwischen programmierbaren Controllern PC1-PCN notwendig ist, kombiniert ein programmierbarer Controller auf der Senderseite einen Header und Hauptdaten in ein Datenpaket (das einfach "Paket" genannt wird). Hier sei nachstehend angenommen, dass jedes Paket sowohl Daten einer festen Länge als auch Daten einer nicht festen Länge umfasst. Der Header umfasst Adressendaten, Senderdaten, Daten, die die Art der Übertragungsdaten angeben, und Daten, die die Art und Weise des Verarbeitens an einem Ziel angeben. Ein Knoten auf der Empfängerseite gibt eine Anforderung zum Übertragen von Daten an einen Knoten auf der Senderseite aus. Wenn der Knoten auf der Senderseite die Anforderung empfangen hat, überträgt er ein Paket an eine nicht belegte Übertragungsleitung in dem Netzwerk. Das Paket wird an einen programmierbaren Controller-PC des Ziels über eine einzige Übertragungsleitung oder eine Mehrzahl von Übertragungsleitungen übertragen.
Das oben beschriebene Netzwerksystem kann nicht nur in einem Kommunikationsnetzwerk sondern ebenfalls in einem automatisierten Fertigungsbetrieb verwendet werden. Bei dem automatisierten Fertigungsbetrieb sind verschiedene Herstellungsmaschinen getrennt entlang eines Fließbands angeordnet, und Controller sind zur Überwachung und Steuerung der Maschine installiert. Das Netzwerksystem wird verwendet, um verschiedene Daten zwischen den Controllern zu übertragen.
Anstatt des in Fig. 1 gezeigten Netzwerks gibt es verschiedene Arten von Netzwerksystemen, wie beispielsweise ein Netzwerksystem vom Bustyp (z. B. ETHERNET (ISO IS8802.3); TOKEN BUS (ISO IS8802.4)) oder ein Netzwerksystem vom Schleifentyp (z. B. TOKEN RING (ISO IS8802.5)). Ferner wurde neuerdings ein ATM (Asynchronous Transfer Mode) hervorgehoben. Der ATM kann die Geschwindigkeit der Datenübertragung und den Wirkungsgrad der Übertragungsleitungen in einem Netzwerksystem erhöhen. Der ATM kann sogar in einem ISDN (Integrated Services Digital Network) verwendet werden. Der ATM führt die Kommunikation mit Zellen durch. Jede Zelle ist ein 53 Byte-Paket einer vorbestimmten Länge, das aus einem Header und einem Anwenderdatenbereich von 48 Bytes aufgebaut ist. In dem ATM weist jeder Knoten seinen dedizierten Schalter auf, der betrieben wird, um Übertragungsleitungen von einer zu der anderen auf der Grundlage von in dem Header enthaltenen Übertragungsleitungsdaten umzuschalten, um eine an den Schalter übertragene Zelle durch einen Einlass-Port an einen Auslass-Port zu führen. Die Zelle wird an ein Ziel als Ergebnis von Schaltvorgängen durch die Schalter einiger Knoten übertragen.
Bei dem herkömmlichen Netzwerksystem wird die Paketübertragung durch Datenkommunikations-Anforderungen beeinflusst, die vorübergehend in dem System ausgegeben werden, bis es ein Ziel erreicht. Daher wird das Paket nicht notwendigerweise an ein Ziel innerhalb einer erwarteten Zeitdauer übertragen. Wenn das Paket nicht innerhalb der erwarteten Zeitdauer übertragen wird, kann es nicht wirksam verwendet werden. Die Übertragung auch eines nicht mehr nützlichen Pakets wird in dem Netzwerksystem fortgesetzt, bis es das Ziel erreicht. Derartige nutzlose Pakete fördern den Verkehrsstau in dem Netzwerksystem und verschlechtern den Wirkungsgrad des Netzwerksystems.
Um einen Verkehrsstau in dem Netzwerksystem zu vermeiden, trifft die ATM die folgende Vorsichtsmaßnahme:
Wenn eine Hostvorrichtung eine Anforderung zur Datenübertragung ausgegeben hat, bestimmt der ATM durch Verhandeln (negotiation) die Menge von Daten, die von der Hostvorrichtung pro Einheitsstunde übertragen werden können. Wenn die Hostvorrichtung versucht, eine übermäßige Menge von Zellen zu übertragen, verwirft der ATM diese Zellen, um einen Verkehrsstau zu verhindern, wodurch es ermöglicht wird, die miteinander verbundenen Hostvorrichtungen das Netzwerk mit hohem Wirkungsgrad benutzen.
Der ATM, in dem die Datenübertragung innerhalb einer durch die Verhandlung bestimmten Kommunikationskapazität durchgeführt wird, muss jedoch eine Kommunikationsregel basierend auf dem Durchschnittswert oder dem Spitzenwert einer Kommunikationsmenge einstellen. Es sei denn, dass das Auftreten von Daten vorher ungefähr erfasst werden kann, kann keine effiziente Datenübertragung erwartet werden. Bei der Kommunikation zwischen in einem automatisierten Fertigungsbetrieb verwendeten Controllern werden beispielsweise Anforderungen zur Kommunikation zufällig ausgegeben. Daher ist es schwierig, auf die Controller ein System, wie beispielsweise das ATM, anzuwenden, dessen Kommunikationskapazität vorbestimmt ist.
Andererseits gibt es ein Netzwerksystem, das eine Funktion zum Durchführen einer Rückkopplungskommunikation aufweist, um die Übertragung von Daten zwischen einem Sender und einem Zielempfänger zu bestätigen. Bei diesem System überträgt, wenn der Zielempfänger (d. h. der letzte Empfänger, an den Daten übertragen werden) Daten nach Ablauf einer erwarteten Zeitspanne empfängt, er seinerseits ein Nutzlos- Bestätigungssignal (useless confirmation signal) an den Sender. Der Sender fährt andererseits fort zu überwachen, ob die Datenübertragung erfolgreich war, um die Rückkopplungskommunikation zu bestätigen. Als Ergebnis wird der Start des nächsten Vorgangs unvermeidbar bedeutsam verzögert. Unter den oben beschriebenen Umständen ist es schwierig, eine Überwachungszeitspanne zum Bestätigen, ob die Datenübertragung erfolgreich war, mit einer Überwachungszeitspanne zum Verringern der Verzögerung des Beginns des nächsten Vorgangs auszugleichen.
Außerdem wird bei dem herkömmlichen Netzwerksystem normalerweise eine einzige Kommunikationsroute verwendet, um Daten an jedes Ziel zu übertragen, sogar wenn das System eine Mehrzahl von Kommunikationsrouten für jedes Ziel aufweist. Die Leitungseinstellung wird in den meisten Fällen statisch durchgeführt. Wenn beispielsweise eine Anormalität auf einer vorliegenden Route aufgetreten ist, wird die Route zum ersten Mal in eine Ersatzroute geändert.
Ferner gibt es ein öffentliches Netzwerk, das eine dynamische Routenänderung durchführt. In diesem Fall wird jedoch der Verkehrsstau des gesamten Netzwerks basierend auf statistischen Daten durch Einstellen einer anderen Route nur in einer vorbestimmten Zeitzone gelockert. Somit hängt die Lockerung des Verkehrsstaus nicht von den Bedingungen eines einzelnen Pakets ab.
Die US-4 569 042 offenbart ein System, in dem durch Überwachen der Umlaufzeit Pakete, wenn sie nicht von einem Empfänger innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer empfangen werden können, verworfen werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Datenübertragungsverfahren und eine -vorrichtung bereitzustellen, die imstande sind, den Verkehrsstau der Datenübertragung in einem Netzwerksystem zu lockern.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum selektiven Übertragen von Datenpaketen über ein Netzwerk bereitgestellt, in dem Pakete verworfen werden, wenn sie nicht von einem Empfänger innerhalb einer vorgegebenen Dauer empfangen werden können, gekennzeichnet durch:
Mittel zum Einfügen von Daten in die Pakete, die eine Empfangszeitgrenze betreffen, innerhalb der das Paket empfangen werden soll;
Mittel zum Bestimmen, ob das Paket in der Empfangszeitgrenze empfangen werden wird oder nicht, basierend auf der Empfangszeitgrenze, einer erwarteten Paketübertragungszeitspanne, die aus der Empfangszeitgrenze berechnet wird, und einem gegenwärtigen Zeitpunkt; und
Mittel zum Verwerfen des Pakets, wenn das Bestimmungsmittel bestimmt hat, dass das Paket nicht in der Empfangszeitgrenze empfangen wird, und zum Übertragen des Pakets über das Netzwerk, wenn das Bestimmungsmittel bestimmt hat, dass das Paket von dem Zielempfänger in der Empfangszeitgrenze empfangen wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum selektiven Übertragen von Datenpaketen über ein Netzwerk bereitgestellt, in dem die Pakete verworfen werden, wenn sie nicht von einem Empfänger innerhalb einer vorgegebenen Dauer empfangen werden können, gekennzeichnet durch:
die Schritte zum Einfügen in die Pakete von Daten bezüglich einer Empfangszeitgrenze in der das Paket von dem Empfänger zu empfangen ist;
Bestimmen, ob das Paket in der Empfangszeitgrenze empfangen werden wird oder nicht, basierend auf der Empfangszeitgrenze, einer erwarteten Paketübertragungszeitspanne, die von der Empfangszeitgrenze berechnet wird, und einem gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird; und
Verwerfen des Pakets, wenn der Bestimmungsschritt bestimmt hat, dass das Paket nicht in der Empfangszeitgrenze empfangen wird, und Übertragen des Pakets über das Netzwerk, wenn der Bestimmungsschritt bestimmt hat, dass das Paket von dem Zielempfänger in der Empfangszeitgrenze empfangen wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum selektiven Übertragen von Datenpaketen über ein Netzwerk bereitgestellt, in dem die Pakete verworfen werden, wenn sie nicht von einem Empfänger innerhalb einer vorgegebenen Dauer empfangen werden können, gekennzeichnet durch:
Datenempfangsmittel zum Empfangen des über das Netzwerk übertragenen Pakets;
Speichermittel zum Erhalten und Speichern einer erwarteten Übertragungszeitspanne, die von dem empfangenen Paket zur Übertragung an den Empfänger benötigt wird;
Akquisitionsmittel zum Erhalten der Empfangszeitgrenze von dem Empfangspaket;
Vergleichermittel zum Vergleichen der Übertragungszeitspannendaten, die aus der aus dem Speichermittel gelesenen erwarteten Übertragungszeitdauer und dem gegenwärtigen Zeitpunkt bestehen, mit der Empfangszeitgrenze, die von dem Paket erhalten wurde;
Bestimmungsmittel zum Bestimmen, ob das Paket in der Empfangszeitgrenze empfangen werden wird oder nicht, basierend auf dem von dem Vergleichermittel erhaltenen Vergleichsergebnis;
Verwerfungsmittel zum Verwerfen des Pakets, wenn das Bestimmungsmittel bestimmt, dass das Paket nicht in der Empfangszeitgrenze empfangen werden wird; und
Mittel zum Übertragen des Pakets über das Netzwerk, wenn das Bestimmungsmittel bestimmt hat, dass das Paket in der Empfangszeitgrenze empfangen werden wird.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum selektiven Übertragen von Datenpaketen über ein Netzwerk bereitgestellt, in dem die Pakete verworfen werden, wenn sie nicht von einem Empfänger innerhalb einer vorgegebenen Dauer empfangen werden können, gekennzeichnet durch:
Empfangen des über das Netzwerk übertragenen Pakets,
Erhalten und Speichern der erwarteten Übertragungszeitspanne, die für das empfangene Paket für die Übertragung zu dem Empfänger benötigt wird:
Erhalten der Empfangszeitgrenze aus dem empfangenen Paket;
Vergleichen der Übertragungszeitspannendaten, die aus der erwarteten, aus dem Speichermittel gelesenen Übertragungszeitspanne und einem gegenwärtigen Zeitpunkt bestehen, mit der Empfangszeitgrenze, die von dem Paket erhalten wurde;
Bestimmen, ob das Paket in der Empfangszeitgrenze empfangen werden wird oder nicht, basierend auf dem in dem Vergleichsschritt erhaltenen Vergleichsergebnis;
Verwerfen des Pakets, wenn bestimmt wird, dass das Paket nicht in der Empfangszeitgrenze empfangen werden wird; und
Übertragen des Pakets über das Netzwerk, wenn bestimmt wird, dass das Paket in der Empfangszeitgrenze empfangen werden wird.
Diese Erfindung kann vollständiger aus der folgenden ausführlichen Beschreibung beispielhaft in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in denen zeigt/zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen Netzwerksystems zeigt;
Fig. 2 eine Ansicht, die eine Datenübertragungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 3 ein Blockdiagramm, das einen in der Vorrichtung von Fig. 2 benutzten Knoten zeigt;
Fig. 4 eine Tabelle, die in einer in der Vorrichtung von Fig. 2 benutzten ersten Speichervorrichtung gespeicherte Daten zeigt;
Fig. 5 eine Tabelle, die in einer in der Vorrichtung von Fig. 2 benutzten zweiten Speichereinheit gespeicherte Daten zeigt;
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm, das das Wesen des Betriebs der Erfindung zeigt;
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm, das beim Erläutern der Vorbereitung der Bestimmungsergebnisdaten in einem Bestimmungsabschnitt nützlich ist; und
Fig. 8 eine Datenübertragungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Ein Netzwerksystem, auf das eine Datenübertragungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angewendet wird, wird mit Bezug auf Fig. 2 erläutert. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, umfasst das Netzwerksystem Knoten N#1-N#N (nur die Knoten N#1-N#5 sind gezeigt); Hostvorrichtungen H#1-H#NN (nur Hostvorrichtungen H#1-H#7 sind gezeigt), die mit den Knoten verbunden sind; und Übertragungsleitungen L#1, L#2, L#3, ..., L#12, L#14, ..., wie beispielsweise Kommunikationskabel, die die Knoten mit den Hostvorrichtungen oder die Knoten untereinander verbinden. Ferner bezeichnen Zeichen N#n, H#n und L#n, die später erscheinen werden, einen beliebigen Knoten (voluntary node, eine beliebige Hostvorrichtung (voluntary host) bzw. eine beliebige Übertragungsleitung (voluntary transmission line). Jede der Hostvorrichtungen H#1 -H#NN ist typischerweise aus einem programmierbaren Controller, einem Personal-Computer, einer Workstation oder einem Großrechner aufgebaut.
Zur Zeit der Datenübertragung vereinigt jede Hostvorrichtung H#n Hauptübertragungsdaten und Peripheriedaten in ein Paket 1 und gibt eine Anforderung zur Übertragung an einen entsprechenden Knoten N#n aus, der mit der Hostvorrichtung H#n über eine entsprechende Übertragungsleitung L#n verbunden ist. Die Peripheriedaten umfassen Adressdaten, die ein Ziel angeben, Empfangszeitgrenzdaten, die eine Zeitgrenze angeben, in der Daten zu empfangen sind, Prioritätsdaten, die die Priorität der Verarbeitung des Pakets 1 angeben, Routen-Auswahldaten, die eine zu verwendende Übertragungsroute angeben, und Senderdaten, die einen Sender angeben.
Es ist jedoch möglich, dass die Hostvorrichtung H#n die Prioritätsdaten und die Routen-Auswahldaten nicht aufweisen kann. In diesem Fall wird betrachtet, dass die Priorität am niedrigsten und keine Übertragungsleitung vorbestimmt ist.
Außerdem können die Peripheriedaten ebenfalls Daten, die die Art der Übertragungsdaten angeben, Daten, die die Art und Weise des Verarbeitens am Ziel angeben, etc. umfassen. Alle in den Peripheriedaten enthaltenen Daten können in einem Header enthalten sein, wie er bei dem ATM verwendet wird, oder können in die Hauptübertragungsdaten eingefügt werden.
Fig. 3 zeigt einen bei der Ausführungsform verwendeten Knoten.
Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, umfasst ein beliebiger Knoten N#a der Knoten N#1-N#N mindestens einen Eingangsabschnitt 2 (nur ein Eingangsabschnitt ist in Fig. 3 gezeigt) zum Empfangen des Pakets 1 von einem anderen Knoten N#n oder einer Hostvorrichtung H#n; mindestens einen Ausgangsabschnitt 4 (nur ein Ausgangsabschnitt ist in Fig. 3 gezeigt) zum Ausgeben des Pakets 1 an das Ziel, d. h. den Knoten N#n oder die Hostvorrichtung H#n; einen Übertragungsabschnitt 13 zum Übertragen des Pakets 1 von dem Eingangsabschnitt 2 an den Ausgangsabschnitt 4; und einen gemeinsamen Bus 5, der die obigen Abschnitte miteinander verbindet.
Der Knoten N#a umfasst ferner einen mit dem gemeinsamen Bus 5 verbundenen Taktabschnitt 6, einen ersten Speicherabschnitt 7, einen zweiten Speicherabschnitt 8 und einen Mikrocomputer 9 zur gemeinsamen Steuerung.
In dem Eingangsabschnitt 2 wird das Paket 1 von einer Signal-Empfangs/Eingangs-Schaltung 21 empfangen und in einem Eingangspuffer 22 gespeichert. Nachdem es einmal in einen Eingangswarteschlangenabschnitt 23 oder direkt von dem Eingangspuffer 22 eingegeben wurde, wird das Paket 1 an den Ausgangsabschnitt 4 mittels des Übertragungsabschnitts 3 über einen Eingangsportabschnitt 24 übertragen.
Wenn das Paket 1 von der Schaltung 21 an den Eingangspuffer 22 übertragen wird, leitet ein erster Erkennungsabschnitt 25 notwendige Daten aus dem Paket 1 her. Ein Bestimmungsabschnitt 27 bestimmt auf der Grundlage von Daten von den ersten und zweiten Erkennungsabschnitten 25 und 26, wie mit dem Paket 1 umzugehen ist. In Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis führt ein Dateneinfügungsabschnitt 28 eine Änderung der Daten, eine Einfügung der Daten, eine Änderung der Priorität (Änderung der Reihenfolge), etc. durch.
Die von dem ersten Erkennungsabschnitt 25 hergeleiteten Daten werden in einen Prioritätssteuerabschnitt 29 eingegeben, der seinerseits den Warteschlangenbetrieb von dem Eingangspuffer 22 zu dem Eingangswarteschlangenabschnitt 23 und den Eingangsportabschnitt 24 auf der Grundlage der hergeleiteten Daten steuert.
Die Signal-Empfangs/Eingangs-Schaltung 21 ist mit einer Übertragungsleitung L#n verbunden, die mit dem Knoten N#n oder der Hostvorrichtung H#n verbunden ist, so dass sie das Paket 1 empfangen kann.
Der Eingangspuffer 22 umfasst einen Speicherpuffer zum Speichern des von der Schaltung 21 empfangenen Pakets 1. Der Puffer 22 kann in dem Speicherpuffer gespeicherte Daten mit dem Dateneinfügungsabschnitts 28 ändern und ebenfalls die gespeicherten Daten an den Eingangswarteschlangenabschnitt 23 oder den Übertragungsabschnitt 3 über den Eingangsportabschnitt 24 liefern.
Der Eingangswarteschlangenabschnitt 23 umfasst mindestens eine Warteschlange. Bei dieser Ausführungsform umfasst der Eingangswarteschlangenabschnitt 23 drei Warteschlangen 23a, 23b und 23c unterschiedlicher Verarbeitungsprioritätsklasse. In Übereinstimmung mit dem Befehl des Prioritätssteuerabschnitts 29 empfängt jede Warteschlange 23x Pakete 1 mit unterschiedlichen Prioritätsgraden in der Reihenfolge niedrigerer Priorität und gibt sie in der Reihenfolge höherer Priorität aus. Ferner ist der Eingangswarteschlangenabschnitt 23 derart angeordnet, dass der Inhalt jedes in jeder Warteschlange 23x gespeicherten Pakets 1 mittels des Dateneinfügungsabschnitts 28 geändert werden kann, und das Paket kann in jede Warteschlange 23x oder zwischen unterschiedlichen Warteschlangen 23x mittels des Dateneinfügungsabschnitts 28 bewegt werden.
Während eines gewöhnlichen Vorgangs führt der Eingangsportabschnitt 24 das Umschalten der Verbindung durch, um jeweilige Pakete 1 mit höchster Priorität in den Warteschlangen 23a, 23b und 23c an den Übertragungsabschnitt 3 mit einer vorbestimmten Frequenz in der Reihenfolge der Priorität der Warteschlangen zu übertragen. Wenn andererseits der Eingangsportabschnitt 24 ein Eingangsummschaltsignal 29a von dem Prioritätssteuerabschnitt 29 empfangen hat, führt er ein Umschalten der Verbindung durch, um ein in dem Eingangspuffer 22 gespeichertes Paket 1 an den Übertragungsabschnitt 3 zu übertragen. Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer Verbindung, bei der die Warteschlange 23a mit dem Übertragungsabschnitt 3 verbunden ist.
Der erste Erkennungsabschnitt 25 leitet aus dem empfangenen Paket 1 alle in einem vorbestimmten Bereich des Pakets enthaltene Daten her, die eingestellt und von der Senderhostvorrichtung H#n oder dem Knoten N#n auf der Route eingefügt wurden. Das heißt, dass der Abschnitt 25 die Adressdaten, die Empfangszeitgrenzdaten, die Prioritätsklassendaten, die Routenauswahldaten und die Senderdaten herleitet.
Der zweite Erkennungsabschnitt 26 leitet aus dem ersten Speicherabschnitt 7 Daten her, die die erwarteten Übertragungszeitspannen angeben, die erforderlich sind, um die notwendigen Routen zu nehmen, und Daten, die einen Verkehrsstau angeben, auf der Grundlage der von dem ersten Erkennungsabschnitt 25 hergeleiteten Adressdaten. Die notwendigen Routen bedeuten alle Routen, die von dem gegenwärtigen Knoten N#a zu einem anderen Knoten N#x führen, was durch die Adressdaten angegeben wird, und die zum Übertragen von Daten an die Hostvorrichtung H#x des Ziels oder von dem gegenwärtigen Knoten N#a an die Hostvorrichtung H#x des Ziels notwendig sind.
Der erste Speicherabschnitt 7 speichert als notwendige Daten, um Daten auf einer Route zu erhalten, die zu einem anderen Knoten N#x führt (oder der Hostvorrichtung H#x des Ziels), alle Routen, die zu irgendeinem Knoten N#n verschieden von dem gegenwärtigen N#a führen, eine erwartete Übertragungszeitspanne, die erforderlich ist, um Daten über jede Route zu übertragen, den nächsten Knoten, der jeder Route entspricht, Verkehrsstaudaten, etc. Wenn beispielsweise der vorliegende Knoten N#a der Knoten N#3 ist, werden Daten gespeichert, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.
Die erwartete Zeitspanne wird auf der Grundlage jeder Route und der Leistung jedes Knotens N#n und jeder Übertragungsleitung L#n auf der Route, etc. oder auf der Grundlage der tatsächlichen Übertragungszeitspanne jeder Route, wenn kein Verkehrsstau auf der Route stattfindet, berechnet. Die Verkehrsstaudaten geben einen Index zum Erhalten eines Belegtzustands jeder Route oder eine Verzögerungszeit an jedem Knoten in Folge des Verkehrsstaus an. Bei der Ausführungsform werden Daten hinsichtlich der Rate der Verarbeitung am nächsten Knoten als Verkehrsstaudaten verwendet.
Verschiedene Daten können anstatt der obigen als Verkehrsstaudaten verwendet werden. Beispielsweise kann die Anzahl der Pakete 1, die in dem Eingangswarteschlangenabschnitt 23 jedes Knotens in jeder Route gespeichert sind, als Verkehrsstaudaten verwendet werden. Daten über die Prioritätsklasse jeder Warteschlange in dem Eingangswarteschlangenabschnitt 23 sowie auch die Anzahl der Pakete können in den Verkehrsstaudaten enthalten sein. Alternativ können die Verkehrsstaudaten erwartete Daten sein, die aus den Routenauswahldaten etc. berechnet werden, die in einem vorher empfangenen Paket oder einem gegenwärtig empfangenen Paket enthalten sind.
Der Bestimmungsabschnitt 27 bestimmt, ob das Paket 1 in einer Empfangszeitgrenze empfangen werden kann oder nicht, auf der Grundlage der Empfangszeitgrenzdaten, der Routenauswahldaten und der Senderdaten, die von dem ersten Erkennungsabschnitt 25 gelesen wurden, die erwarteten Übertragungszeitdaten und der Verkehrsstaudaten jeder Route, die von dem zweiten Erkennungsabschnitt 26 gelesen wurden, und gegenwärtige Zeitdaten, die von dem Taktabschnitt 6 gelesen wurden. Auf der Grundlage der Bestimmung gibt der Abschnitt 27 Bestimmungsergebnisdaten einschließlich eines Gegenwärtiger-Zustand-Beibehaltungsbefehls, eines Routenänderungsbefehl, einen Prioritätsklassen- Kennzeichnungsbefehls, eine Datenverwerfungsbefehls, etc. aus. Dann berechnet der Abschnitt 27 eine erwartete Verzögerungszeitspanne durch Durchführen einer Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division einer erweiterten Übertragungszeitspanne und Verkehrsstaudaten mit der Anwendung jeweils notwendiger Koeffizienten. Außerdem gibt der Abschnitt 27 eine Ausgangsportnummer aus, die dem nächsten Knoten N#n (oder der Hostvorrichtung H#n) entspricht, auf der Grundlage der Bestimmungsergebnisdaten und der in dem zweiten Speicherabschnitt 8 gespeicherten Daten.
Der Taktabschnitt 6 synchronisiert die Vorgänge aller Knoten und aller Hostvorrichtungen innerhalb eines erlaubten Fehlerbereichs.
Der zweite Speicherabschnitt 8 speichert Daten an einem mit einer Übertragungsleitung L#ab zwischen dem gegenwärtigen Knoten N#a und dem nächsten Knoten N#b verbundenen Ausgangsport, der an der Route positioniert ist, die von dem gegenwärtigen Knoten N#a zu einem Zielknoten N#x führt. Fig. 5 zeigt Daten, die in dem zweiten Speicherabschnitt 8 des Knotens N#3 gespeichert sind.
Auf der Grundlage der von dem Bestimmungsabschnitt 27 ausgegebenen Bestimmungsergebnisdaten und einer dem nächsten Knoten N#n entsprechenden Ausgangsportnummer, fügt der Dateneinfügungsabschnitt 28 Ausgangsportnummerdaten und andere notwendige Daten in das Paket 1 ein, das noch in dem Eingangspuffer 22 vorliegt oder bereits in den Eingangswarteschlangenabschnitt 23 eingegeben ist, oder ändert diese Daten.
Die Bestimmungsergebnisdaten umfassen einen Prioritätsklassen-Kennzeichnungsbefehl. Wenn das Paket 1 bereits in irgendeiner Warteschlange 23x des Eingangswarteabschnitts 23 eingegeben ist, kann der Dateneinfügungsabschnitt 28 das Paket 1 zu demjenigen Teil der Warteschlange 23x verschieben, der durch den Prioritätsklassen-Kennzeichnungsbefehl gekennzeichnet ist.
Der Prioritätssteuerabschnitt 29 schaltet den Eingangsportabschnitt 24 um, so dass das Paket 1 in dem Eingangspuffer 22 an den Übertragungsabschnitt 3 übertragen wird, wenn die von dem ersten Erkennungsabschnitt gelesenen Prioritätsklassendaten die höchste Prioritätsklasse angeben. Wenn andererseits die Daten eine andere Prioritätsklasse angeben, steuert der Steuerabschnitt 29 den Eingangswarteschlangenabschnitt 23, um das Paket 1 in eine Warteschlange 23x einzugeben, die der zugewiesenen Prioritätsklasse entspricht.
Ein Eingangssteuerabschnitt 210 umfasst einen Planungsabschnitt zum Steuern des Timings der Datenübertragungsverarbeitung jedes Elements in dem Knoten N#a und zwischen in der Nachbarschaft des Knotens angeordneten Elementen, wodurch die Erzeugung der notwendigen Timing-Signale, etc. gesteuert wird.
Der Übertragungsabschnitt 3 umfasst einen Schalter mit einer Funktion zum Übertragen des von dem Eingangsportabschnitt 24 eingegebenen Pakets 1 an einen Ausgangsportabschnitt 41, der dem nächsten Knoten N#b entspricht. Dieser Schalter kann aus einem ATM-Schalter, einem ETHERNET-Schalter, einem FDDI-Schalter, etc. gebildet sein.
Der Ausgangsabschnitt 4 umfasst den Ausgangsportabschnitt 41, einen Übertragungssignalausgangsschaltung 42 und einen Ausgangsabschnittsteuerabschnitt 43.
Der Ausgangsportabschnitt 41 umfasst ein Speicherelement zum vorübergehenden Puffern des Pakets 1, das von dem Übertragungsabschnitt 3 übertragen wurde und von dem gegenwärtigen Knoten N#a an den nächsten Knoten N#b auf der Route auszugeben ist.
Die Übertragungssignalausgangsschaltung 42 ist mit einem anderen Knoten N#n oder einer Hostvorrichtung H#n mittels einer Übertragungsleitung L#n verbunden und überträgt das Paket in dem Ausgangsportabschnitt 41.
Der Ausgangsabschnittsteuerabschnitt 43 umfasst einen Planungsabschnitt zum Steuern des Timings der Datenübertragungsverarbeitung jedes Elements in dem Knoten N#a und zwischen in der Nachbarschaft des Knotens positionierten Elementen, wodurch die Erzeugung von notwendigen Timing-Signalen, etc. gesteuert wird.
Der gemeinsame Steuermikrocomputer 9 ist aufgebaut, um diejenigen verschiedenen Steuervorgänge verschieden von den oben beschriebenen durchzuführen, die notwendig sind, um den Knoten N#a zu betreiben.
Der Betrieb der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Datenübertragungsvorrichtung, die in dem Netzwerksystem benutzt wird, wird nun erläutert. Mit Bezug zuerst auf Fig. 6 wird der Betrieb erläutert. Der Hauptpunkt der Erfindung liegt in einem Datenübertragungsverfahren zum Übertragen eines Pakets, das eine Empfangszeitgrenze aufweist, über ein Netzwerk. Dieses Verfahren umfasst einen Datenempfangsschritt 100, einen Speicherschritt 101, einen Akquisitionsschritt 102, einen Vergleichsschritt 103, einen Bestimmungsschritt 104, einen Verwerfungsschritt 105 und einen Datenübertragungsschritt 106.
Bei dem Datenempfangsschritt 100 wird ein über das Netzwerk übertragenes Paket empfangen. Bei dem Speicherschritt 101 wird die erwartete Übertragungszeitspanne, die erforderlich ist, um das in dem Datenempfangsschritt 100 empfangene Paket an ein Ziel zu übertragen, erhalten und gespeichert. In dem Akquisitionsschritt 102 wird die Empfangszeitgrenze, in der in dem Datenempfangsschritt 100 empfangene Paket das Ziel erreichen sollte, von dem Paket erfasst. In dem Vergleichsschritt 103 werden Laufzeitdaten, die die erwartete Laufzeitspanne des in dem Speicherschritt 101 gelesenen Pakets und dem gegenwärtigen Zeitpunkt angibt, mit der in dem Akquisitionsschritt 102 erhaltenen Empfangszeitgrenze verglichen. Auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses in dem Vergleichsschritt 103 wird in dem Bestimmungsschritt 104 bestimmt, ob das Paket von der Hostvorrichtung des Ziels in der Empfangszeitgrenze empfangen wird oder nicht. Wenn in dem Bestimmungsschritt 104 bestimmt wird, dass das Paket nicht in der Empfangszeitgrenze empfangen wird, wird das Paket in dem Verwerfungsschritt 105 verworfen. Wenn andererseits in dem Bestimmungsschritt 104 bestimmt wird, dass das Paket in der Empfangszeitgrenze empfangen wird, wird das Paket über das Netzwerk übertragen.
Genauer gesagt kombiniert in dem Netzwerksystem der Ausführungsform eine beliebige Hostvorrichtung H#n in das Paket 1 die Hauptübertragungsdaten, die Adressdaten, die Zeitgrenzendaten, die Prioritätsklassendaten, die Routenauswahldaten und die Senderdaten, wodurch das Paket 1 an einen Knoten N#n übertragen wird.
Dann leitet in dem Eingangsabschnitt 2 des Knotens N#n der erste Erkennungsabschnitt 25 von dem Paket 1 die Adressdaten, die Zeitgrenzdaten, die Prioritätsklassendaten, die Routenauswahldaten und die Senderdaten her.
Wenn die Prioritätsklassendaten die höchste Prioritätsklasse angeben, erzeugt der Prioritätssteuerabschnitt 29 ein Prioritätsverarbeitungssignal 29a an dem Eingangsportabschnitt 24. Der Eingangsportabschnitt 24 beliefert seinerseits den Übertragungsabschnitt 3 mit dem in dem Eingangspuffer 22 gepufferten Paket 1 bevorzugt gegenüber anderen Paketen. Wenn andererseits die Prioritätsklassendaten eine Prioritätsklasse verschieden von der höchsten angeben, steuert der Prioritätssteuerabschnitt 3 den Eingangswarteschlangenabschnitt 23, um das Paket 1 in eine entsprechende Warteschlange 23x einzugeben.
Die in den verschiedenen Daten enthaltenen Adressdaten, die in dem ersten Erkennungsabschnitt 25 eingegeben werden, werden an den zweiten Erkennungsabschnitt 26 geliefert. Auf der Grundlage der gelieferten Daten wählt der zweite Erkennungsabschnitt 26 alle zu dem Ziel führende Routen und eine erwartete Übertragungszeitspanne und Verkehrsstaudaten entsprechend jeder Route aus, wodurch die ausgewählten Daten in den Bestimmungsabschnitt 27 eingegeben werden.
Der Bestimmungsabschnitt 27 führt eine Bestimmung auf der Grundlage der Daten von den ersten und zweiten Erkennungsabschnitten aus und gibt die Bestimmungsergebnisse aus.
Die Bestimmung wird ausführlicher mit Bezug auf das Ablaufdiagramm von Fig. 7 erläutert.
Zuerst wird eine erwartete Verzögerungszeitspanne für die gegenwärtig gekennzeichnete Route (oder eine vorbestimmte statische Route, wo keine bestimmte Route gekennzeichnet ist) basierend auf den Routenauswahldaten, aus der erwarteten Übertragungszeitspanne und den Verkehrsstaudaten berechnet. Eine Abstandszeitspanne wird durch Subtrahieren des Endpunkts der erwarteten Verzögerungszeitspanne, wie er vom gegenwärtigen Zeitpunkt eingestellt ist, von der Empfangszeitgrenze berechnet. η1 = der Abstandszeitspanne/die erwartete Verzögerungszeitspanne, die als ein Parameter η1 verwendet wird, wird berechnet (ST1).
Danach wird bestimmt, ob der Parameter η1 größer als 1 ist oder nicht (ST2). Wenn η1 > 1 ist, wird ein Gegenwärtiger-Zustand-Beibehaltungsbefehl hinsichtlich der Route und der Prioritätsklasse zu den Bestimmungsergebnisdaten hinzugefügt (ST3).
Wenn η1 ≤ 1 ist, wird eine erwartete Verzögerungszeitspanne für jede übliche Route auf die gleiche Art und Weise, wie es oben beschrieben ist, berechnet (ST4), wodurch als eine neue Route eine Route mit der kürzesten erwarteten Verzögerungszeitspanne ausgewählt wird. Ein Routenänderungsbefehl, der ermöglicht, dass die neuausgewählte Route als die Routenauswahldaten eingestellt werden, wird zu den Bestimmungsergebnisdaten hinzugefügt (ST5).
Dann wird ein Parameter η2 ( = die Abstandszeitspanne/die erwartete Verzögerungszeitspanne) für die neu ausgewählte Route berechnet (ST6).
Nachfolgend wird bestimmt, ob η2 größer als 1 ist oder nicht (ST7). Wenn η2 größer 1 ist, wird ein Gegenwärtiger- Zustand-Beibehaltungsbefehl hinsichtlich der Prioritätsklasse zu den Bestimmungsergebnisdaten hinzugefügt (ST8).
Außerdem wird der Parameter η2 mit einem voreingestellten (oder in Übereinstimmung mit den Bedingungen rückgesetzten) Bezugsparameter β verglichen, um zu bestimmen, ob die Daten zu verwerfen sind oder nicht (ST9). Wenn η2 ≥ β, wird ein Prioritätsklassen-Kennzeichnungsbefehl, um eine notwendige Prioritätsklasse zuzuweisen, zu den Bestimmungsergebnisdaten hinzugefügt (ST10). Diese Ausführungsform benutzt vier Prioritätsklassen einschließlich einer Klasse zum Übertragen von Daten direkt von dem Eingangspuffer 22. Je niedriger der Wert des Parameters η2 ist, desto höher wird eine zugewiesene Prioritätsklasse.
Wenn andererseits η2 < β ist, wird bestimmt, dass das Paket 1 nicht in der Empfangszeitgrenze empfangen werden kann, und ein Datenverwerfungsbefehl wird zu den Bestimmungsergebnisdaten hinzugefügt (ST11). Der Datenverwerfungsbefehl umfasst einen Befehl, um den Sender über die Tatsache zu benachrichtigen, dass das Paket 1 verworfen wurde, sowie auch einen Befehl, um das Paket 1 zu verwerfen. Die Datenverwerfungsverarbeitung kann auf verschiedene Arten gemeldet werden. Bei dieser Ausführungsform wird der Bericht durch Neuschreiben des Pakets 1 in ein Verwerfungsberichtspaket 1b mittels des Dateneinfügungsabschnitts 27 verwirklicht.
Da das Ablaufdiagramm von Fig. 7 zum Erstellen der Bestimmungsergebnisdaten nur ein Beispiel ist, kann ein Ablaufdiagramm, das Schritte einer unterschiedlichen Reihenfolge aufweist, (beispielsweise wird der Schritt ST2 mit dem Schritt ST4 oder der Schritt ST4 mit dem Schritt ST9 ausgetauscht), oder ein Ablaufdiagramm einer unterschiedlichen Konzipierung verwendet werden.
Da die nächste Stelle, an die das Paket 1 übertragen wird, nach der Erstellung der Bestimmungsergebnisdaten bestimmt wird, bestimmt der Bestimmungsabschnitt 27 eine Ausgangsportnummer auf der Grundlage der Bestimmungsergebnisdaten und der in dem zweiten Speicherabschnitt 8 gespeicherten Daten.
Der Dateneinfügungsabschnitt 28 ändert den Inhalt des in dem Eingangspuffer 22 oder in der Eingangswarteschlange 23 gespeicherten Pakets 1 auf der Grundlage der Bestimmungsergebnisdaten und fügt die Ausgangsportnummer in das Paket 1 ein.
Die von dem Dateneinfügungsabschnitt 28 auf der Grundlage der Bestimmungsergebnisdaten durchgeführte Änderung, etc. sind wie folgt:
(1) Wenn der Gegenwärtiger-Zustand-Beibehaltungsbefehl hinsichtlich sowohl der Route als auch der Prioritätsklasse ausgegeben wird, wird keine Änderung durchgeführt.
(2) Wenn der Routenänderungsbefehl ausgegeben wird, werden die Routenauswahldaten geändert, um eine neu ausgewählte Route anzugeben.
(3) Wenn der Gegenwärtiger-Zustand-Beibehaltungsbefehl hinsichtlich der Prioritätsklasse ausgegeben wird, werden die Prioritätsklassendaten nicht geändert.
(4) Wenn der Prioritätsklassen-Kennzeichnungsbefehl ausgegeben wird, werden die Prioritätsklassendaten geändert, um die gekennzeichnete Prioritätsklasse anzugeben. Ferner wird, wenn das Paket 1 bereits in einer Warteschlange 23x in dem Eingangswarteschlangenabschnitt 23 gespeichert ist, die Reihenfolge des Pakets 1 in Übereinstimmung mit der gekennzeichneten Klasse geändert. Wenn die Prioritätsklasse des Pakets 1 in die höchste geändert wird, wird das Paket 1 zu einem oberen Abschnitt derjenigen der Warteschlangen 23x bewegt, von der die nächste Übertragung durchgeführt wird.
(5) Wenn der Datenverwerfungsbefehl ausgegeben wird, werden die Hauptübertragungsdaten verworfen. Das Paket 1 wird in ein Verwerfungsmeldungspaket 1b durch Modifizieren des Pakets 1 neu geschrieben, um nur Bestätigungsdaten zum Melden des Verwerfens der Daten zu erhalten, die aus den Bestimmungsergebnisdaten und Daten bestehen, die von dem Bestimmungsschritt 27 durch den Prozess bis zu der Datenverwerfungsbestimmung geprüft wurden.
Somit wird das Paket 1 an den Übertragungsabschnitt 3 übertragen, nachdem die notwendige Datenänderung, Einfügung der Anzahl der Ausgangsports und die Prioritätsbearbeitung, etc. durchgeführt wurden.
Der Übertragungsabschnitt 3 überträgt das Paket 1 an denjenigen Ausgangsportabschnitt 41 des Ausgangsabschnitts 4, der der eingefügten Ausgangsportzahl entspricht. Das Paket 1 wird dann von der Übertragungssignalausgangsschaltung 42 an den nächsten Knoten N#b oder Hostvorrichtung H#b übertragen.
Mittels der oben beschriebenen Struktur und des Betriebs liefert die Datenübertragungsvorrichtung des Netzwerksystems gemäß der Ausführungsform die folgenden Vorteile:
(1) Der Bestimmungsabschnitt 28 bestimmt, ob das Paket 1 in der Empfangszeitgrenze empfangen wird oder nicht, auf der Grundlage der Adressendaten, der Senderdaten und der Empfangszeitgrenze, die in dem Paket 1 enthalten sind und von dem ersten Erkennungsabschnitt 25 hergeleitet werden, und ebenfalls auf der Grundlage der erwarteten Verzögerungszeitspanne (d. h. die erwartete Übertragungszeitspanne und die Verkehrsstaudaten), die in dem ersten Speicherabschnitt 7 gespeichert sind. Wenn bestimmt wird, dass das Paket nicht in der Empfangszeitgrenze empfangen wird, wird das Paket verworfen. Somit wird jedes Paket, das geschätzt wird, nutzlos zu werden, vorher von dem Netzwerk entfernt, und somit kann "bedeutungslose" Verkehrsstau in dem Netzwerk gelockert werden, wodurch eine Hochgeschwindigkeitsübertragung von Daten verwirklicht wird.
(2) Zusätzlich zu Struktur und dem Vorteil, die oben beschrieben sind, wird ein Paket mit Daten hinsichtlich der Paketverwerfung an den Sender zur Zeit des Verwerfens des Pakets 1 übertragen. Daher kann der Sender des Pakets 1 eine notwendige Maßnahme mittels des Verwerfungsberichtpakets treffen.
Außerdem wird das oben beschriebene Netzwerksystem als ein Rückkopplungsnetzwerksystem zum Durchführen einer Rückkopplungskommunikation zwischen dem Sender von Daten und deren Empfänger betrachtet. Da in dem bei der Ausführungsform verwendeten Netzwerksystem in der Stufe eines Knotens bestimmt wird, ob Daten umsonst übertragen werden oder nicht, kann die Rückkopplungskommunikation sehr schnell durchgeführt werden. Dem gemäß ist es ausreichend, wenn der Sender nur eine kurze Überwachungszeitspanne einstellt, um zu überwachen, ob die gegenwärtig durchgeführte Datenübertragung erfolgreich war oder versagt hat. Folglich kann der Sender einen empfindlichen Überwachungsvorgang durchführen, der ermöglicht, dass einer Verzögerung bei dem Start des nächsten Vorgangs Einhalt geboten wird.
(3) Zusätzlich zu der Struktur und dem Vorteil, die in Punkt (1) erwähnt sind, ist das Netzwerksystem derart aufgebaut, dass das Paket 1 Prioritätsklassendaten umfasst; der Bestimmungsabschnitt 28 kann bestimmen, ob das Paket 1 in der Empfangszeitgrenze empfangen werden wird oder nicht, wenn die Prioritätsklasse in dem Paket 1 geändert wird; und die von den Prioritätsklassendaten des Pakets 1 angegebene Prioritätsklasse wird angehoben, wenn bestimmt wird, dass das Paket 1 in der Empfangszeitgrenze als Ergebnis eines Änderns der Prioritätsklasse empfangen wird. Mittels dieser Struktur wird die Anzahl von Paketen, die nutzlos werden, wenn ihre Prioritätsklassen nicht geändert werden, wodurch die Geschwindigkeit der Datenübertragung in dem Netzwerk erhöht wird.
(4) Zusätzlich zu der Struktur und dem Vorteil, die in Punkt (1) erwähnt sind, ist das Netzwerksystem derart aufgebaut, dass das Paket 1 Routenauswahldaten umfasst; der Bestimmungsabschnitt 28 kann bestimmen, ob das Paket in der Empfangszeitgrenze empfangen werden wird oder nicht, wenn die Route geändert wird; und die Route wird geändert, wenn das Paket 1 in der Empfangszeitgrenze als Ergebnis dieses Änderns empfangen werden kann. Mittels dieser Struktur kann die Anzahl von Paketen, die nutzlos werden, wenn ihre Routen nicht geändert werden, verringert werden, wodurch die Geschwindigkeit der Datenübertragung in dem Netzwerk erhöht wird.
(5) Eine Multiplikatorwirkung kann durch Kombinieren der Strukturen in den Punkten (2) und (3), (2) und (4), (3) und (4), oder (2), (3) und (4) erhalten werden.
Ferner kann die Datenübertragungsvorrichtung und das Datenübertragungsverfahren, die in dem Netzwerksystem verwendet werden, oder das Netzwerksystem mit der Verwendung von intelligenten Funktionen oder einem darin benutzten zentralen Betriebssystem eine programmierbare Steuerung der Maschinen, die getrennt entlang dem Fließband in einem automatisierten Fertigungsbetrieb installiert sind, verwirklichen. Ferner ermöglichen sie, dass Controller zum Überwachen und Betreiben der Maschinen und des Betriebssystems, um sie anzutreiben, miteinander kooperieren.
Fig. 8 zeigt eine Datenübertragungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In Fig. 8 sind Elemente, die denjenigen in Fig. 2 und 3 ähnlich sind, durch entsprechende Bezugsziffern bezeichnet, und Erläuterungen werden nur für unterschiedliche Elemente gegeben.
Bei dieser Ausführungsform weist eine beliebige Hostvorrichtung H#nb eine Struktur ähnlich derjenigen der bei der ersten Ausführungsform benutzten Hostvorrichtung H#n auf, mit der Ausnahme, dass Suchdaten, die angeben, ob ein Paket 12 mit einem Suchpaket 12b oder 12c identisch ist, zu den verschiedenen in dem Paket 12 enthaltenen Datenelemente hinzugefügt werden, und der Übertragungszeitpunkt des Pakets 12 wird zu den Daten hinzugefügt, wenn das Paket 12 mit dem Suchpaket 12b oder 12c identisch ist.
Ferner weist bei dieser Ausführungsform ein erster Erkennungsabschnitt 25b eine Struktur ähnlich derjenigen des bei der ersten Ausführungsform verwendeten ersten Erkennungsabschnitts 25 mit der Ausnahme auf, dass er die Suchdaten von dem Paket 12 herleitet, und die Suchdaten und die Adressdaten an einen Dateneinfügungsabschnitt 28b ausgibt.
Wenn der Dateneinfügungsabschnitt 28b aus den Suchdaten und den von dem ersten Erkennungsabschnitt 25b gelieferten Adressdaten erkennt, dass das Paket 12 mit dem Suchpaket 12b oder 12c identisch ist, und der gegenwärtige Knoten N#ab das Ziel des Suchpakets ist, ändert der Abschnitt 28b den Inhalt des Pakets 12, so dass das Paket dem Sender zurückgegeben werden kann. Ferner fügt der Abschnitt 28b dem Paket 12 Daten hinzu, die den Zeitpunkt der Verarbeitung an dem Knoten betreffen, während das Paket in dem Eingangspuffer 22 des Knotens bleibt.
Ein Betrieb der in dem Netzwerksystem benutzten Datenübertragungsvorrichtungen gemäß der zweiten Ausführungsform wird nun erläutert.
Die Hostvorrichtung H#nb überträgt das Suchpaket 12b, nachdem sie zu den Paketprioritätsklassen Daten hinzufügt, die die höchste Prioritätsklasse angeben. Dann wird das Suchpaket 12b an den Übertragungsabschnitt 3 direkt von dem Eingangspuffer 22 übertragen (ohne Durchlaufen des Eingangswarteschlangenabschnitts 23) in jedem Knoten N#n, bis es den Knoten N#ab des Ziels erreicht.
Wenn das Suchpaket 12b den Knoten N#ab des Ziels erreicht hat, wird sein Inhalt von dem Dateneinfügungsabschnitt 28 geändert, so dass er an den Sender zurückgegeben werden kann, und wird gleichzeitig mit Daten bezüglich des Verarbeitungszeitpunkts des Knotens versehen.
Somit bewegt sich das Suchpaket 12b zwischen dem Sender und dem Ziel in einer Zeitspanne hin und her, die so kurz wie möglich ist.
Die Übertragungszeitspanne, die erforderlich ist, um Daten durch die von dem Sender zu dem Ziel führende Route zu übertragen, wird aus der Differenz zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Suchpaket 12b den Sender erreicht hat, und dem Verarbeitungszeitpunkt an dem Knoten berechnet.
Wenn die Gesamtdatenlänge des Pakets 12 konstant gehalten wird, wie in dem Fall einer ATM, kann eine extrem genaue Übertragungszeitspanne erhalten werden.
Mit der somit erhaltenen genauen Übertragungszeitspanne als die erwartete Übertragungszeitspanne in dem ersten Speicherabschnitt 7 wird eine hoch zuverlässige Schätzung, ob das Paket 12 in der Übertragungszeitgrenze übertragen werden kann oder nicht, möglich.
Ein zweiter Betrieb der in dem Netzwerksystem gemäß der zweiten Ausführungsform benutzten Datenübertragungsvorrichtung wird erläutert.
Die Hostvorrichtung H#ab überträgt an den benachbart dazu angeordneten Knoten N#ab ein Suchpaket 12c, das mit Prioritätsklassendaten versehen ist, die eine Prioritätsklasse angeben, deren Verkehrsstauzustand zu prüfen ist.
In dem Knoten N#ab wird der Inhalt des Pakets 12, das als das Suchpaket 12c erkannt wird, von dem Dateneinfügungsabschnitt 28 geändert, so dass er zu dem Sender zurückgegeben werden kann, und gleichzeitig mit Daten über den Verarbeitungszeitpunkt bezüglich des Knotens versehen.
Die Differenz (Differenz 1) zwischen dem Zeitpunkt, bei dem das Suchpaket 12b den Sender erreicht hat, und dem Verarbeitungszeitpunkt an dem Knoten wird berechnet. Ferner wird die Differenz (Differenz 2) zwischen dem Bearbeitungszeitpunkt an dem Knoten und dem Übertragungszeitpunkt an dem Sender berechnet. Da die Verarbeitungszeitspanne, die bei jeder der Signal- Empfangs/Eingangs-Schaltung 21, dem Eingangspuffer 22, dem Übertragungsabschnitt 3 und dem Ausgangsabschnitt 4 benötigt wird, auf der Grundlage ihrer Leistung vorbestimmt wird, werden die Differenzen 1 und 2 angesehen, einen Verkehrsstauzustand an einer Warteschlange 2x einer zugewiesenen Prioritätsklasse in dem Knoten N#ab widerzuspiegeln. Dem gemäß können Verkehrsstaudaten für jede Prioritätsklasse durch Durchführen einer Addition, Subtraktion, Multiplikation oder Division mit Bezug auf die Differenzen 1 und 2 mit aus der Leistung jeder der Vorrichtungen bestimmten Koeffizienten erstellt werden.
Da die so erstellten Verkehrsstaudaten den tatsächlichen Verkehrsstau widerspiegeln, ermöglicht das Verwenden der Verkehrsstaudaten als die Daten in dem ersten Speicherabschnitt 7 eine hochzuverlässige Schätzung, ob das Paket 12 in der Übertragungszeitgrenze übertragen werden kann oder nicht.
Es können sogar Verkehrsstaudaten an einem entfernten Knoten untersucht werden, wenn der zweite Betrieb der zweiten Ausführungsform derart modifiziert wird, dass das Paket mit der höchsten Priorität bei allen Mittelknoten auf der Route zwischen dem Sender und dem Ziel übertragen wird, und nur an dem Knoten des Ziels in Übereinstimmung mit einer zu untersuchenden Prioritätsklasse verarbeitet wird.
Mittels der Struktur und des Betriebs, die oben beschrieben sind, können die Vorrichtung und das Verfahren, die in dem Netzwerksystem zur Datenübertragung verwendet werden, die folgenden Vorteile liefern:
Zusätzlich zu den in den Punkten (1)-(5) gemäß der ersten Ausführungsform angeführten Strukturen und Vorteile kann, wenn Pakete einer konstanten Länge verwendet werden, wie bei dem ATM-System, eine erwartete Übertragungszeitspanne und Verkehrsstaudaten genauer erhalten werden. Folglich kann eine sehr genaue Schätzung mit Bezug auf die Möglichkeit der Übertragung durchgeführt werden, wodurch ein wirksames Netzwerksystem eingerichtet wird.
Bei der Erfindung ist die Art oder Struktur eines zu übertragenden Pakets nicht besonders beschränkt, wobei jedoch verschiedene Arten von Paketen verwendet werden können.
Ferner wird bei den Ausführungsformen eine Netzwerkstruktur vom "Konstellationstyp" als ein Beispiel benutzt. Es ist selbstverständlich, dass die Erfindung auf ein ATM-Netzwerk einer Konstellationstypstruktur anwendbar ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf ein Netzwerksystem einer Konstellationstypstruktur begrenzt, sondern ist ebenfalls auf eine Struktur, in denen Knoten linear angeordnet sind, eine Struktur, in denen Knoten ringförmig angeordnet sind, etc. anwendbar
Wie es oben erläutert ist, kann die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Datenübertragung bereitstellen, die in einem Netzwerksystem verwendet werden und die Datenübertragungen derart durchführen können, dass Bedingungen hinsichtlich der Empfangszeitgrenze jedes Pakets passen, und die den Verkehrsstau in dem Netzwerk lockern können.

Claims

1. Vorrichtung zur selektiven Übertragung von Datenpaketen über ein Netzwerk, in dem Pakete verworfen werden, wenn sie nicht von einem Empfänger innerhalb einer vorgegebenen Dauer empfangen werden können, gekennzeichnet durch:

Mittel zum Einfügen von Daten betreffend einer Empfangszeitgrenze, innerhalb der das Paket von dem Zielempfänger zu empfangen ist, in das Paket;

Mittel (25, 26, 27) zum Bestimmen, ob das Paket in der Empfangszeitgrenze empfangen werden wird oder nicht, basierend auf der Empfangszeitgrenze, einer erwarteten Paketübertragungszeitspanne, die von der Empfangszeitgrenze berechnet wird, und einem gegenwärtigen Zeitpunkt; und

Mittel (23, 24, 28, 29) zum Verwerfen des Pakets, wenn das Bestimmungsmittel (25, 26, 27) bestimmt hat, dass das Paket nicht in der Empfangszeitgrenze empfangen wird, und zum Übertragen des Pakets über das Netzwerk, wenn das Bestimmungsmittel (25, 26, 27) bestimmt hat, dass das Paket von dem Zielempfänger in der Empfangszeitgrenze empfangen wird.

2. Verfahren zum selektiven Übertragen von Datenpaketen über ein Netzwerk, in dem die Pakete verworfen werden, wenn sie nicht von einem Empfänger innerhalb einer vorgegebenen Dauer empfangen werden können, gekennzeichnet durch:

die Schritte des Einfügens von Daten bezüglich einer Empfangszeitgrenze, innerhalb derer das Paket von dem Empfänger zu empfangen ist, in die Pakete;

Bestimmen (100, 101, 102, 103, 104), ob das Paket in der Empfangszeitgrenze empfangen werden wird oder nicht, basierend auf der Empfangszeitgrenze, einer erwarteten Paketübertragungszeitspanne, die von der Empfangszeitgrenze berechnet wird, und einem gegenwärtigen Zeitpunkt; und

Verwerfen (105, 106) des Pakets, wenn der Bestimmungsschritt (100, 101, 102, 103, 104) bestimmt hat, dass das Paket nicht in der Empfangszeitgrenze empfangen wird, und Übertragen des Pakets über das Netzwerk, wenn der Bestimmungsschritt (100, 101, 102, 103, 104) bestimmt hat, dass das Paket in der Empfangszeitgrenze empfangen wird.

3. Vorrichtung zum selektiven Übertragen von Datenpaketen über ein Netzwerk, in dem die Pakete verworfen werden, wenn sie nicht von einem Empfänger innerhalb einer vorgegebenen Dauer empfangen werden können, gekennzeichnet durch:

Datenempfangsmittel (21) zum Empfangen des über das Netzwerk übertragenen Pakets;

Speichermittel (7, 8,) zum Erhalten und Speichern einer erwarteten Übertragungszeitspanne, die von dem empfangenen Paket zur Übertragung an den Empfänger benötigt wird;

Akquisitionsmittel (25, 26) zum Erhalten der Empfangszeitgrenze von dem Empfangspaket;

Vergleichermittel (27) zum Vergleichen der Übertragungszeitspannendaten, die aus der aus dem Speichermittel (7, 8) gelesenen erwarteten Übertragungszeitdauer und dem gegenwärtigen Zeitpunkt bestehen, mit der Empfangszeitgrenze, die von dem Paket erhalten wurde;

Bestimmungsmittel (27) zum Bestimmen, ob das Paket in der Empfangszeitgrenze empfangen werden wird oder nicht, basierend auf dem von dem Vergleichermittel (27) erhaltenen Vergleichsergebnis;

Verwerfungsmittel (23, 24, 28, 29) zum Verwerfen des Pakets, wenn das Bestimmungsmittel (27) bestimmt, dass das Paket nicht in der Empfangszeitgrenze empfangen werden wird; und

Mittel (28) zum Übertragen des Pakets über das Netzwerk, wenn das Bestimmungsmittel (27) bestimmt hat, dass das Paket in der Empfangszeitgrenze empfangen werden wird.

4. Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, die des Weiteren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verwerfungsmittel (21, 24, 28, 29) Mittel (28) zum Übertragen zumindest von Daten, die das Verwerfen des Pakets anzeigen, an einen Sender des Pakets hat, wenn es das Paket verwirft.

5. Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, die des Weiteren dadurch gekennzeichnet ist, dass:

das Paket Daten bezüglich der Priorität der Datenübertragung enthält;

das Bestimmungsmittel (27) Mittel zum Lesen der Daten bezüglich der Priorität hat; und

das Verwerfungsmittel (23, 24, 28, 29) Mittel zum Ändern der Priorität, die aus dem Paket gelesen wurde, in Übereinstimmung mit vorgegebenen Bedingungen hat, wenn ein Bestimmungsergebnis bezüglich der Empfangszeitgrenze des Pakets mit den vorgegebenen Bedingungen zusammenpasst, um die Datenübertragung entsprechend der von dem Paket gelesenen Priorität zu ermöglichen.

6. Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, die des Weiteren dadurch gekennzeichnet ist, dass:

das Paket Daten bezüglich der geplanten Übertragungsroute enthält;

das Bestimmungsmittel (27) Mittel zum Lesen der Daten bezüglich der geplanten Übertragungsroute des Pakets hat; und

das Verwerfungsmittel (23, 24, 28, 29) Mittel zum Ändern der geplanten Übertragungsroute des Pakets auf der Grundlage der in dem Speichermittel (7, 8) gespeicherten Daten und bezüglich einer erwarteten Zeitspanne, die für das Paket zum Durchlaufen einer möglichen Route erforderlich ist, aufweist, wenn ein Bestimmungsergebnis bezüglich der Empfangszeitgrenze des Pakets mit den vorgegebenen Bedingungen übereinstimmt.

7. Verfahren zum selektiven Übertragen von Datenpaketen über ein Netzwerk, in dem die Pakete verworfen werden, wenn sie nicht von einem Empfänger innerhalb einer vorgegebenen Dauer empfangen werden können, gekennzeichnet durch:

Empfangen (100) des über das Netzwerk übertragenen Pakets;

Erhalten und Speichern (101) der erwarteten Übertragungszeitspanne, die für das empfangene Paket für die Übertragung zu dem Empfänger benötigt wird;

Erhalten (102) der Empfangszeitgrenze aus dem empfangenen Paket;

Vergleichen (103) der Übertragungszeitspannendaten, die aus der erwarteten, aus dem Speichermittel gelesenen Übertragungszeitspanne und einem gegenwärtigen Zeitpunkt bestehen, mit der Empfangszeitgrenze, die von dem Paket erhalten wurde;

Bestimmen (104), ob das Paket in der Empfangszeitgrenze empfangen werden wird oder nicht, basierend auf dem in dem Vergleichsschritt (103) erhaltenen Vergleichsergebnis;

Verwerfen (105) des Pakets, wenn bestimmt wird, dass das Paket nicht in der Empfangszeitgrenze empfangen werden wird; und

Übertragen (106) des Pakets über das Netzwerk, wenn bestimmt wird, dass das Paket in der Empfangszeitgrenze empfangen werden wird.

8. Datenübertragungsverfahren nach Anspruch 7, das des Weiteren dadurch gekennzeichnet ist, dass der Verwerfungsschritt (105) den Schritt des Übertragens von zumindest Daten, die das Verwerfen des Pakets anzeigen, an den Sender des Pakets enthalten, wenn das Paket verworfen wird.

9. Datenübertragungsverfahren nach Anspruch 7, das des Weiteren dadurch gekennzeichnet ist, dass der Verwerfungsschritt (105) den Schritt des Übertragens des Pakets über das Netzwerk enthält, wenn in dem Bestimmungsschritt bestimmt wurde, dass das Paket in der Empfangszeitgrenze empfangen werden wird.

10. Datenübertragungsverfahren nach Anspruch 7, das des Weiteren dadurch gekennzeichnet ist, dass:

das Paket Daten bezüglich der Priorität der Datenübertragung enthält;

der Bestimmungsschritt (104) den Schritt des Lesens der Daten bezüglich der Priorität enthält; und

der Verwerfungsschritt (105) den Schritt des Änderns der aus dem Paket gelesenen Priorität in Übereinstimmung mit vorgegebenen Bedingungen enthält, wenn ein Bestimmungsergebnis bezüglich der Empfangszeitgrenze des Pakets mit den vorgegebenen Bedingungen übereinstimmt, um die Datenübertragung entsprechend der aus dem Paket gelesenen Priorität zu ermöglichen.

11. Datenübertragungsverfahren nach Anspruch 7, das des Weiteren dadurch gekennzeichnet ist, dass:

das Paket Daten bezüglich der geplanten Übertragungsroute enthält;

der Bestimmungsschritt (104) den Schritt des Lesens der Daten bezüglich der geplanten Übertragungsroute des Pakets enthält; und

der Verwerfungsschritt (105) den Schritt des Änderns der geplanten Übertragungsroute des Pakets basierend auf den in dem Speichermittel gespeicherten Daten und bezüglich einer erwarteten Zeitspanne, die für das Paket zum Durchlaufen einer möglichen Übertragungsroute benötigt wird, enthält, wenn ein Bestimmungsergebnis bezüglich der Empfangszeitgrenze des Pakets mit den vorgeghebenen Bedingungen übereinstimmt.