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平成 2 年度
信州大学工学部卒業論文
ルーティングサーバを用いた ULVAN の拡張
情報工学科
1854 和崎 克己
1
目次
1
はじめに
2
2
ULVAN の 拡 張
3
2.1
ULVAN に つ い て . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
2.2
ULVAN を 構 成 す る 装 置 に つ い て . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
2.2.1
MCC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
2.2.2
MCCII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2.3
ULVAN の パ ケット 構 成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
2.4
ULVAN の 拡 張 の 方 法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.4.1
MCCII 周 辺 レ ベ ル で の 接 続 . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.4.2
MCC 周 辺 レ ベ ル で の 接 続 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2.4.3
MCC の 集 線 機 能 を 利 用 し た 接 続 . . . . . . . . . . . . . .
9
2.5
3
4
5
松 本 キャン パ ス へ の 拡 張 例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
ル ー ティン グ サ ー バ を 用 い た 拡 張
13
3.1
バック ボ ー ン リ ン グ で の 拡 張 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.2
バック ボ ー ン リ ン グ 拡 張 の 問 題 点 . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.2.1
信頼性
3.2.2
伝 送 速 度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.3
ル ー ティン グ サ ー バ の 特 徴 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.4
ル ー ティン グ サ ー バ の 応 用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
ル ー ティン グ サ ー バ FMCCII の ハ ー ド ウェア
22
4.1
FMCCII の 特 徴 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.2
FMCCII の ブ ロック 図 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.3
繊 維 学 部 の 場 合 の 接 続 例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
MCC の 64Kbps 化 に つ い て
26
2
目次
6
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5.1
MCC の 64Kbps 化 の 意 義 と 特 徴
5.2
高 速 版 MCC の 周 辺 チャン ネ ル ハ ー ド ウェア . . . . . . . . . . . . 27
本研究のまとめ
28
6.1
ル ー ティン グ サ ー バ に つ い て . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
6.2
ULVAN チャン ネ ル 拡 張 に つ い て . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
6.3
MCC の 高 速 化 に つ い て . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1. は じ め に
1
3
はじめに
近 年 の コ ン ピュー タ 利 用 に お け る ネット ワ ー ク の 需 要 は 増 加 の 一 途 を た
どって い る ．当 研 究 室 で 開 発 ，敷 設 ，運 営 さ れ て き た キャン パ ス ネット ワ ー
ク，ULVAN も 敷 設 か ら 6 年 が 過 ぎ た ．そ の 間 に 回 線 の ス ピ ー ド アップ な ど
の 性 能 向 上 が な さ れ ，回 線 数 も 工 学 部 で 295 回 線 ，松 本 キャン パ ス で 160
回 線 を 数 え る ま で に なった ．そ し て 現 在 も 他 の 学 科 ，学 部 か ら ネット ワ ー
ク 拡 張 の 要 望 が 出 て い る ．今 回 ，特 に 要 望 が 強 い 繊 維 学 部 へ の 拡 張 の 検
討 を 行った ．
従 来 ま で に ULVAN で 行った 拡 張 と し て は 松 本 地 区 の 拡 張 が あ る ．こ の 場
合 は 松 本 地 区 に も 新 た な ULVAN を 構 築 し ，工 学 部 ，松 本 地 区 の ２ つ ネッ
ト ワ ー ク を 接 続 す る と い う 形 で 拡 張 を し た ．こ の 場 合 ，片 方 の ネット ワ ー
ク か ら 他 方 の 資 源 を 利 用 す る 場 合 は ，2 つ の ネット ワ ー ク の 接 続 回 線 数 が
そ の 同 時 利 用 数 の 上 限 と なって し ま う．現 実 の 状 況 と し て は ，工 学 部 ，松
本 キャン パ ス に は そ れ ぞ れ 日 立 製 大 型 計 算 機 の M260，M240 が あ り ULVAN
の 主 な 利 用 法 の 遠 隔 LOGIN は ，工 学 部 は 工 学 部 内 ，松 本 は 松 本 内 と いっ
た 閉 じ た ネット ワ ー ク 内 で 利 用 さ れ る こ と が 多 かった ．そ の た め 工 学 部 か
ら 松 本 キャン パ ス ，松 本 キャン パ ス か ら 工 学 部 と いった 利 用 は 余 り 多 く な
く，こ の 方 法 が 適 用 で き た ．
し か し ，今 回 検 討 し た 繊 維 学 部 に は 大 型 計 算 機 が 無 い た め に ，そ の 拡 張
の 構 成 と し て は ULVAN の バック ボ ー ン リ ン グ の 一 部 を 繊 維 学 部 ま で もっ
て い き ，ク ラ ス タ リ ン グ を 統 括 す る MCCII を 設 置 す る 方 法 が 考 え ら れ た ．
し か し こ の 方 法 に は リ ン グ 型 ネット ワ ー ク と い う 事 に 起 因 す る 問 題 が 多
く，単 純 に 拡 張 し て し まって は ，ネット ワ ー ク リ ン グ 全 体 の 信 頼 性 の 低 下 ，
将来の高速化の阻害などの問題が出てきた．
本研究では，これらの問題を解決するためにルーティングサーバの FMCCII
（FilterMCCII）を 開 発 し た ．そ し て 現 在 ，周 辺 チャン ネ ル で 9600bps の 速 度
を 実 現 し て い る タ ー ミ ナ ル サ ー バ の MCC を 高 速 化 を 行った ．高 速 化 は 周
辺 チャン ネ ル を 64Kbps に し ，静 止 画 像 な ど 大 量 デ ー タ を 実 用 レ ベ ル で 行
え る よ う に し ，ULVAN の マ ル チ メ ディア 化 を 促 進 さ せ る も の で あ る ．
2. ULVAN の 拡 張
2
2.1
4
ULVAN の 拡 張
ULVAN に つ い て
ULVAN（ = United Local Value Added Network ）は ，実 際 の 端 末 装 置 な ど を
接 続 す る MCC と 呼 ば れ る 通 信 制 御 装 置 が 構 成 す る ク ラ ス タ リ ン グ と ，そ
の ク ラ ス タ リ ン グ を ま と め あ げ る MCCII と 呼 ば れ る 装 置 が 構 成 す る バッ
ク ボ ー ン リ ン グ の 2 重 の リ ン グ 構 造 を とって い る ．
そ し て バック ボ ー ン リ ン グ に は ネット ワ ー ク 全 体 を コ ン ト ロ ー ル し 全 周
辺 チャン ネ ル に サ ー ビ ス を 提 供 す る CM–1 と 呼 ば れ る 装 置 が 接 続 さ れ て い
る（Figure 1）．
図 1: ULVAN の 2 重 リ ン グ
2. ULVAN の 拡 張
5
ULVAN の デ ー タ の 流 れ は ，端 末 < A > か ら 出 た デ ー タ は ，
端末
MCC
MCC
MCC
MCCII
MCCII
CM − 1
<A>
< B > : パ ケット 化
<C>
<D>
< E > : ヘッダ を 更 に 付 加
<F >
<G>
と い う 流 れ で CM–1 に 集 め ら れ る ．逆 に CM–1 か ら の 返 答 な ど の サ ー ビ
スは，
CM − 1
MCCII
MCCII
MCC
端末
<G>
<H>
< E > : ヘッダ 削 除
< B > : パ ケット 解 体
<A>
と い う 流 れ で 端 末 に 返 さ れ る ．全 て の ULVAN の サ ー ビ ス は こ の デ ー タ
の流れで行われる．
2.2
2.2.1
ULVAN を 構 成 す る 装 置 に つ い て
MCC
MCC（ = Multi–channel Communication Controller ）は ，8 つ の 周 辺 チャン ネ
ル と 1 つ の ホ ス ト チャン ネ ル を 持 つ 通 信 制 御 装 置 で あ る ．双 方 の チャン ネ
ル は 共 に 非 同 期 方 式 で ，標 準 的 に 周 辺 チャン ネ ル は 9600bps，ホ ス ト チャン
ネ ル は 76.8Kbps の 伝 送 速 度 で あ る ．周 辺 チャン ネ ル は 最 高 19200bps に す る
こ と が 可 能 で あ る ．基 本 的 に ，全 て の 端 末 装 置 類 は MCC の 周 辺 チャン ネ
ルに接続される．
MCC は 各 周 辺 チャン ネ ル か ら の デ ー タ を パ ケット 化 し ホ ス ト チャン ネ ル
に 送 信 し ，逆 に ホ ス ト チャン ネ ル に 受 信 し た パ ケット を 分 解 し 各 周 辺 チャ
ン ネ ル に 振 り 分 け る 機 能 を 持って い る ．MCC は 各 周 辺 チャン ネ ル に デ ー
2. ULVAN の 拡 張
6
タ を 受 信 し て な い か 随 時 監 視 し ，一 定 時 間 バッファリ ン グ す る と パ ケット
化 し ホ ス ト チャン ネ ル か ら 送 信 す る ．ま た 特 殊 な コ ー ド（CR）を 受 信 し た
場 合 や ，BREAK を 受 信 し た 場 合 は 即 時 に パ ケット 化 を 行 い ホ ス ト チャン
ネ ル か ら 送 信 す る ．1 つ の ク ラ ス タ リ ン グ に MCC は 最 高 4 台 ま で 接 続 可
能 で あ る ．前 述 し た よ う に 1 台 の MCC は 8 つ の 周 辺 チャン ネ ル を 持って い
る の で ，1 ク ラ ス タ リ ン グ で 最 高 32 の 周 辺 チャン ネ ル を 持 つ こ と が で き る
（Figure 2）．
図 2: ク ラ ス タ リ ン グ 上 の MCC
2.2.2
MCCII
MCCII は MCC 同 様 に 8 つ の 周 辺 チャン ネ ル と 1 つ の ホ ス ト チャン ネ ル を
も つ 装 置 で あ る ．双 方 の チャン ネ ル は や は り 共 に 非 同 期 式 で 標 準 的 な 伝
送 速 度 は 周 辺 チャン ネ ル で 76.8Kbps，ホ ス ト チャン ネ ル で 1Mbps で あ る ．そ
の 周 辺 チャン ネ ル に は MCC が 構 成 す る ク ラ ス タ リ ン グ が 接 続 さ れ る ．そ
し て ホ ス ト チャン ネ ル に は バック ボ ー ン リ ン グ が 接 続 さ れ る ．
MCCII は 周 辺 チャン ネ ル に MCC か ら の パ ケット を 受 信 す る と バッファリ
ン グ し ，パ ケット の END コ ー ド が 送 ら れ て く る と 受 信 し た パ ケット に 更
に ヘッダ を 付 加 し て ホ ス ト チャン ネ ル か ら 送 信 す る ．逆 に ホ ス ト チャン ネ
ル に パ ケット を 受 信 す る と ，ヘッダ を 取 り 除 き MCC の パ ケット に 戻 し 周 辺
チャン ネ ル に 振 り 分 け る ．
現 在 バック ボ ー ン リ ン グ に は 最 高 4 台 ま で の MCCII を 接 続 す る こ と が で
2. ULVAN の 拡 張
7
き る ．前 述 し た よ う に 1 台 の MCCII は 8 つ の 周 辺 チャン ネ ル を 持 つ の で ，
バック ボ ー ン リ ン グ に は 32 個 の ク ラ ス タ リ ン グ を 接 続 で き る こ と に な る ．
前 述 し た 通 り 1 ク ラ ス タ リ ン グ は 最 大 32 の 周 辺 チャン ネ ル を 持 て る の で ，
ネット ワ ー ク 全 体 の チャン ネ ル 数 は ク ラ ス タ リ ン グ 数 32 と 1 ク ラ ス タ リ ン グ
に 接 続 可 能 な チャン ネ ル 数 32 の 積 を 取 り 1024 チャン ネ ル と な る（Figure 3）．
図 3: バック ボ ー ン リ ン グ 上 の MCCII お よ び ULVAN の 最 大 構 成
2.3
ULVAN の パ ケット 構 成
ULVAN の ，ク ラ ス タ リ ン グ と バック ボ ー ン リ ン グ の 2 つ の リ ン グ 内 で は
そ れ ぞ れ パ ケット の 形 で デ ー タ の 伝 送 ，交 換 を 行って い る ．MCC の 周 辺
チャン ネ ル で 受 信 さ れ た デ ー タ は ，MCC に よ り ヘッダ と 場 合 に よって は エ
ン ド コ ー ド を 付 加 さ れ て パ ケット と な る ．ク ラ ス タ リ ン グ を 通って き た そ
の パ ケット を 受 信 し た MCCII は ，更 に ヘッダ を 付 加 し バック ボ ー ン リ ン グ
2. ULVAN の 拡 張
8
に 送 出 す る ．MCC で 付 加 さ れ る ヘッダ の チャン ネ ル を 示 す ビット 数 が 5 の
た め 1 つ の ク ラ ス タ リ ン グ 内 の 周 辺 チャン ネ ル 数 は 32 と な り，MCC ビット
数 が 5 の た め バック ボ ー ン リ ン グ に 接 続 で き る ク ラ ス タ リ ン グ は 32 と な
る ．パ ケット の 構 成 図 を Figure 4 に 示 す．
2.4
ULVAN の 拡 張 の 方 法
ULVAN に は 従 来 か ら 遠 隔 地 へ の い ろ い ろ な 拡 張 の 方 法 が 考 え ら れ て き
た ．そ の 方 法 は す べ て ULVAN を 他 の 地 区 に 新 た に 構 築 し ，ULVAN ど う し
を 接 続 す る も の で あった ．
この方法の長所は次のようである．
• 地 区 ご と に 別 の ネット ワ ー ク と な る の で 使 用 で き る チャン ネ ル 数 が
多い
• ネット ワ ー ク に 障 害 が 発 生 し た と き に も 他 の 地 区 に 影 響 を 与 え な い
ま た ，こ の 方 法 の 短 所 は 次 の よ う で あ る ．
• 他 の ネット ワ ー ク 内 の 資 源 を 利 用 す る と き に は ネット ワ ー ク 間 の 接
続 回 線 数 が ，同 時 に 利 用 で き る 最 大 回 線 数 に なって し ま う
ネット ワ ー ク 間 の 接 続 方 法 に よ り ULVAN ど う し の 接 続 は 次 の 種 類 に 分
けられる．
2.4.1
MCCII 周 辺 レ ベ ル で の 接 続
こ れ は ，MCCII の 周 辺 チャン ネ ル ど う し を 接 続 す る も の で あ る ．こ の 方
法 の 特 徴 は ，1 つ の 接 続 に よ り 32 チャン ネ ル 分 の 接 続 が 得 ら れ る 点 で あ
る ．こ の 方 法 で は 1 つ の ク ラ ス タ リ ン グ を 2 つ の ネット ワ ー ク で 共 有 す る
こ と に な る（Figure 5）．
2. ULVAN の 拡 張
9
図 4: ULVAN の パ ケット 構 成
2. ULVAN の 拡 張
10
図 5: MCCII レ ベ ル で の 拡 張
2.4.2
MCC 周 辺 レ ベ ル で の 接 続
こ の 方 法 は ，MCC の 周 辺 チャン ネ ル ど う し を 接 続 す る も の で あ る ．こ
の 方 法 で は ，1 カ 所 つ な ぐ と 1 チャン ネ ル 接 続 し た こ と に な る ．MCCII の
周 辺 を 接 続 し て し ま う と ，1 つ の ク ラ ス タ リ ン グ が 接 続 の た め に 占 有 さ
れ て し ま う が ，こ の 方 法 で は ，接 続 す る チャン ネ ル を 選 択 が で き る た め
自 由 度 が 高 く なって い る（Figure 6）．
2.4.3
MCC の 集 線 機 能 を 利 用 し た 接 続
こ の 方 法 は ，先 の 方 法 と 本 質 的 に は 違 い は 無 い ．周 辺 チャン ネ ル を 何 本
も の 回 線 で 結 ぶ 場 合 ，長 距 離 に な る と 線 を 引 き 回 す の は 経 費 ，労 力 と も
大 変 な 無 駄 が 出 て し ま う．そ こ で MCC の 集 線 機 能 を 利 用 し て 実 際 に 引 き
回 す 線 の 数 を 減 ら し た の が こ の 方 法 で あ る（Figure 7）．
2. ULVAN の 拡 張
11
図 6: MCC 周 辺 レ ベ ル の 接 続
図 7: MCC の 集 線 機 能 を 利 用 し た 接 続
2. ULVAN の 拡 張
2.5
12
松 本 キャン パ ス へ の 拡 張 例
ULVAN で は ，今 ま で に 松 本 キャン パ ス へ の 拡 張 を 行った ．こ の 際 に 採 用
し た 方 法 は ，MCC 周 辺 レ ベ ル で の 接 続 で あ る ．
実 際 に は ，マ イ ク ロ 回 線 を 使 用 す る た め の 装 置 な ど も 入 り，よ り 複 雑 で
あ る ．こ の と き に は ，ク ラ ス タ リ ン グ を 松 本 ま で 延 ば し ，松 本 キャン パ ス
内 で 工 学 部 ULVAN の MCC 松 本 ULVAN の MCC の 周 辺 チャン ネ ル を 接 続 し
た ．マ イ ク ロ 回 線 の 部 分 で は ，当 研 究 室 で 開 発 し た 非 同 期–X21 コ ン バ ー
タ を 介 し て ，同 期 方 式 の X21 の 規 格 で 64Kbps の ス ピ ー ド で 伝 送 を 行って い
る（Figure 8）．
松 本 キャン パ ス の 場 合 の 特 徴 と し て は ，工 学 部 ，松 本 キャン パ ス に は そ
れ ぞ れ 日 立 製 コ ン ピュー タ M260 と 日 立 製 コ ン ピュー タ M240 が あ る た め ，
ULVAN の 利 用 の 多 く を 占 め る 遠 隔 LOGIN は ，各 地 区 の 閉 じ た ネット ワ ー
ク 内 で 利 用 さ れ る こ と が 多 い ．そ の た め 工 学 部 か ら 松 本 ，松 本 か ら 工 学
部 へ と い う ネット ワ ー ク 間 の 接 続 チャン ネ ル は 数 チャン ネ ル で あ る が ，相
互利用のニーズには対応できている．
2. ULVAN の 拡 張
13
図 8: 松 本 キャン パ ス へ の 拡 張 例
3. ル ー ティン グ サ ー バ を 用 い た 拡 張
3
3.1
14
ル ー ティン グ サ ー バ を 用 い た 拡 張
バック ボ ー ン リ ン グ で の 拡 張
今 回 検 討 し た 繊 維 学 部 の 場 合 は 松 本 の 場 合 と は 異 なって い る ．繊 維 学
部 に は ホ ス ト と な る 大 型 機 が 無 い た め ，そ の 利 用 の ほ と ん ど は 工 学 部 の
M260 へ の 遠 隔 LOGIN と 考 え ら れ る ．そ の た め 松 本 と 同 じ 手 法 で ネット ワ ー
ク を 拡 張 す る と ，ネット ワ ー ク 間 の 接 続 回 線 数 が 同 時 に 利 用 で き る 回 線
数 の ボ ト ル ネック と なって し ま う．
そ こ で 繊 維 学 部 に は 新 た に ネット ワ ー ク を 構 築 す る の で は な く，工 学 部
の ネット ワ ー ク の 一 部 と す る こ と に し た ．こ う し て し ま え ば ，繊 維 学 部 と
工 学 部 は 同 一 ネット ワ ー ク な の で ，互 い に 自 由 に 接 続 す る こ と が で き る ．
繊 維 学 部 を 工 学 部 の ネット ワ ー ク の 一 部 に す る と いって も ，そ の 方 法 は い
く つ か 考 え ら れ る ．今 回 は 回 線 数 が 必 要 と い う こ と で ，バック ボ ー ン リ ン
グ の 一 部 を 繊 維 学 部 に 延 ば す こ と に し た ．Figure 9 が そ の 論 理 図 で あ る ．
3.2
バック ボ ー ン リ ン グ 拡 張 の 問 題 点
こ の 方 法 で は 他 地 区 の 資 源 を 自 由 に 活 用 で き る 長 所 が あ る が ，以 下 の
問題がある．
(1) 信 頼 性 の 問 題
バック ボ ー ン リ ン グ と い う １ つ の リ ン グ を 長 距 離 に ま で 延 ば し ，間 に
マイクロ回線などの装置を経由するためリング全体としての信頼性
が 下 がって し ま う．
(2) 伝 送 速 度 の 問 題
バック ボ ー ン リ ン グ を 拡 張 す る と い う こ と は バック ボ ー ン リ ン グ の 一
部 に マ イ ク ロ 回 線 が 含 ま れ る こ と に な る ．バック ボ ー ン リ ン グ は 標 準
的 に は １ Mbps で あ る の で ，マ イ ク ロ 回 線 の 部 分 も 同 程 度 の 速 度 で 伝
送 を 行 う 必 要 が あ る ．ま た 今 回 は 必 要 な 速 度 を 得 ら れ た と し て も ，今
後 の 高 速 化 の ボ ト ル ネック と な る 可 能 性 が あ る ．
(3) 回 線 数 の 問 題 繊 維 学 部 に MCCII を 置 い た と し て も ，使 用 で き る 回 線
数 は 256 回 線 と い う こ と に なって し ま う．
3. ル ー ティン グ サ ー バ を 用 い た 拡 張
図 9: バック ボ ー ン リ ン グ の 拡 張 そ の 1
15
3. ル ー ティン グ サ ー バ を 用 い た 拡 張
16
(1) と (2) に つ い て は ，リ ン グ 型 ネット ワ ー ク 特 有 の 問 題 で あ る の で ，説
明を加える．
3.2.1
信頼性
リ ン グ 型 ネット ワ ー ク で は ，そ の デ ー タ は 1 つ の ノ ー ド か ら 出 る と ，次々
と リ ン グ を 構 成 す る ノ ー ド を 経 て ，目 的 の ノ ー ド へ と 送 ら れ る ．そ の た
め に 1 つ の ノ ー ド，ま た は 1 つ の 伝 送 路 に 障 害 が 発 生 し た だ け で も そ こ で
デ ー タ は 消 失 し て し ま う．特 に ULVAN な ど の 単 方 向 リ ン グ で は ，ネット
ワ ー ク の 機 能 を 果 た せ な く なって し ま う（Figure 10）．
そ の た め に リ ン グ 型 ネット ワ ー ク は ，1 つ の 建 物 内 だ け で ネット ワ ー ク
を 構 築 す る 場 合 や ，ロ ー カ ル エ リ ア ネット ワ ー ク の よ う に 自 由 に 保 守 点
検 で き る 同 一 敷 地 内 な ど の 場 合 は ，保 守 性 が よ い た め 安 定 し た 利 用 が 期
待 で き る が ，離 れ た 場 所 な ど 点 検 が 容 易 で は な い 場 所 に ノ ー ド が あ る 場
合 に は ，復 旧 ま で に 多 大 な 時 間 が か かって し ま う こ と が あ る ．
図 10: リ ン グ 型 ネット ワ ー ク の 信 頼 性
3. ル ー ティン グ サ ー バ を 用 い た 拡 張
3.2.2
17
伝送速度
リ ン グ 型 ネット ワ ー ク の も う 1 つ の 短 所 と し て は リ ン グ 内 に 一ヶ所 で も
処 理 の 遅 い ノ ー ド や 伝 送 速 度 の 遅 い 回 線 が あ る と ネット ワ ー ク 全 体 の 速
度が低下してしまうというものがある．
Figure 11 に お い て ノ ー ド A が ノ ー ド D に デ ー タ を 送 る こ と を 考 え る ．こ
の と き ノ ー ド B，C 間 で 伝 送 速 度 が 他 の 回 線 よ り も 遅 い と す る ．す る と ，
ノ ー ド A で 発 生 し ，ノ ー ド A，B 間 を 送 ら れ て き た デ ー タ は ，ノ ー ド B，C
間 の 伝 送 速 度 が 遅 い た め に ノ ー ド C に 蓄 積 さ れ て し ま う．ノ ー ド C，D 間
は ま た 伝 送 速 度 の 速 い 回 線 と な る が ，ノ ー ド C に 送 ら れ て く る デ ー タ 量
は ノ ー ド B，C 間 の 伝 送 速 度 で 決 め ら れ て し ま う た め に ，ノ ー ド C で デ ー
タ 待 ち に なって し ま う．こ れ に よ り，ネット ワ ー ク 全 体 の 伝 送 速 度 は ，最
も遅い伝送路の影響を強く受けることになる．
図 11: リ ン グ 型 ネット ワ ー ク の 伝 送 速 度 の 問 題
3.3
ル ー ティン グ サ ー バ の 特 徴
こ れ ら の 問 題 を 解 決 す る た め に 繊 維 学 部 の ノ ー ド を 直 接 工 学 部 の バッ
ク ボ ー ン リ ン グ に 入 れ る の で は な く，今 回 開 発 し た FMCCII（FilterMCCII）
3. ル ー ティン グ サ ー バ を 用 い た 拡 張
18
と 名 付 け た ル ー ティン グ サ ー バ を 介 し て 接 続 を す る（Figure 12）．
こ の FMCCII は ，工 学 部 か ら 受 信 し た パ ケット で 工 学 部 宛 の パ ケット は
繊 維 学 部 の リ ン グ に 送 信 せ ず に す ぐ に 工 学 部 の バック ボ ー ン リ ン グ に 送
信 す る ．こ れ に よ り，繊 維 学 部 の バック ボ ー ン リ ン グ に は ，繊 維 学 部 宛 の
パ ケット と 繊 維 学 部 か ら 送 信 さ れ た パ ケット し か 流 れ な い こ と に な り，以
下の効果が期待できる．
(1) 信 頼 性 向 上
繊 維 学 部 の バック ボ ー ン リ ン グ に は 工 学 部 発 で 工 学 部 宛 の パ ケット は
通 ら な い の で ，繊 維 学 部 で の 障 害 に よ り 工 学 部 の ネット ワ ー ク 全 体 が
ダウンすることはなくなる．
(2) 伝 送 速 度 の 問 題 の 解 決
必 要 な パ ケット し か マ イ ク ロ 回 線 を 通 さ な い の で 工 学 部 に あ る 回 線
だ け を 独 自 に ス ピ ー ド アップ す る こ と が 可 能 で あ る ．
3.4
ル ー ティン グ サ ー バ の 応 用
今 回 開 発 し た ル ー ティン グ サ ー バ は ，遠 隔 地 の ノ ー ド を リ ン グ の 中 に
組 み 込 む こ と が で き る ．遠 隔 地 が 一ヶ所 の 場 合 ，現 実 の 配 線 は Figure 13 の
上 段 に 近 く な る が ，そ の 考 え 方 と し て は 下 段 の と お り 1 つ の リ ン グ の 途
中にあるリングの弧の一部をバイパスすると考えることもできる．
こ の ル ー ティン グ サ ー バ を 用 い る 場 合 ，そ の 使 用 は 1 つ の リ ン グ に 1 回
と い う わ け で は な く，2 回 ，3 回 と 複 数 回 使 用 で き る ．こ れ に よ り，A 地 区
か ら B 地 区 ，C 地 区 と い う よ う な 拡 張 も 可 能 で あ る（Figure 14）．
ま た ，A 地 区 か ら B 地 区 ，B 地 区 か ら C 地 区 と い う 拡 張 も 可 能 で あ る
（Figure 15）．
3. ル ー ティン グ サ ー バ を 用 い た 拡 張
図 12: ル ー ティン グ サ ー バ を 入 れ た バック ボ ー ン リ ン グ
19
3. ル ー ティン グ サ ー バ を 用 い た 拡 張
図 13: ル ー ティン グ サ ー バ の 論 理 図
20
3. ル ー ティン グ サ ー バ を 用 い た 拡 張
図 14: ル ー ティン グ サ ー バ に よ る 拡 張 例 そ の 1
21
3. ル ー ティン グ サ ー バ を 用 い た 拡 張
図 15: ル ー ティン グ サ ー バ に よ る 拡 張 例 そ の 2
22
4. ル ー ティン グ サ ー バ FMCCII の ハ ー ド ウェア
4
23
ル ー ティン グ サ ー バ FMCCII の ハ ー ド ウェア
4.1
FMCCII の 特 徴
FMCCII の ル ー ティン グ 機 能 に オ ー バ ー ヘッド が あって は ，リ ン グ 全 体 の
伝 送 速 度 に 影 響 を 与 え て し ま う．そ こ で FMCCII に は 高 速 な 処 理 が 要 求 さ
れ る ．そ の た め に 以 下 の 高 速 化 手 法 を 取 り 入 れ た ，
(1) パ ケット 転 送 の ハ ー ド ウェア 化
FMCCII は そ の 内 部 の パ ケット 転 送 を ハ ー ド ウェア で 高 速 に 行って い る ．
そ の た め CPU は 転 送 に 関 し て は パ ケット 単 位 で 転 送 命 令 を 出 す だ け
でよい．
(2) 処 理 の 並 列 性
パ ケット の 内 部 転 送 は 専 用 の バ ス を 使 用 し て い る た め ，パ ケット の 転
送 中 に も CPU は 他 の 仕 事 を 実 行 す る こ と が で き る ．
(3) 2 つ の マ イ ク ロ プ ロ セッサ の 導 入
パ ケット の 分 岐 ，合 流 の 処 理 を 2 つ の CPU が 独 立 し て 行 う．
以 上 の よ う な 高 速 化 手 法 に よ り FMCCII の ル ー ティン グ 機 能 に よ る オ ー
バ ー ヘッド は 全 く 無 く なって い る ．
4.2
FMCCII の ブ ロック 図
FMCCII は 大 き く 4 つ の 部 分 か ら 構 成 さ れ る（Figure 16）．
(1)
(2)
(3)
(4)
工 学 部 リ ン グ か ら の パ ケット 受 信
工 学 部 リ ン グ へ の パ ケット 送 信
繊 維 学 部 リ ン グ か ら の パ ケット 受 信
繊 維 学 部 リ ン グ へ の パ ケット 送 信
こ の う ち ，(1)(4) の 機 能 は CPU1 が ，(2)(3) の 機 能 は CPU2 が 行 う．
CPU1 は パ ケット の 分 岐 を 行 う CPU で あ る ．CPU1 は 工 学 部 リ ン グ か ら
の パ ケット を 受 信 す る と ，ヘッダ を 解 析 し 工 学 部 宛 の パ ケット は 工 学 部 リ
ン グ 宛 の 内 部 バッファへ 転 送 し ，繊 維 学 部 宛 の パ ケット は 繊 維 学 部 宛 の 内
部 バッファへ 転 送 す る ．
4. ル ー ティン グ サ ー バ FMCCII の ハ ー ド ウェア
24
CPU2 は パ ケット の 合 流 を 行 う CPU で あ る ．CPU2 は 工 学 部 リ ン グ か ら
受 信 し た パ ケット が 蓄 え ら れ る 内 部 バッファ，ま た は 繊 維 学 部 リ ン グ か ら
受 信 し た パ ケット が 蓄 え ら れ る 内 部 バッファに デ ー タ が 入 る と 工 学 部 リ ン
グ へ の 送 信 を 行 う．
4.3
繊維学部の場合の接続例
実 際 に 繊 維 学 部 に ネット ワ ー ク を 接 続 す る に あ た り，工 学 部 ，繊 維 学 部
間のマイクロ回線の部分では当研究室で製作されたマイクロ回線とのイ
ン タ ー フェー ス を し よ う す る こ と に な る ．こ の イ ン タ ー フェー ス を 利 用 す
る こ と に よ り マ イ ク ロ 回 線 を 1.544Mbps の 速 度 で 利 用 す る こ と が 可 能 に な
る ．そ の た め 現 在 の ULVAN の バック ボ ー ン リ ン グ の 転 送 速 度 1Mbps を 損
な う こ と な く 接 続 で き る ．Figure 17 は こ れ ら の 装 置 を 含 ん だ 実 際 の 接 続
図である
4. ル ー ティン グ サ ー バ FMCCII の ハ ー ド ウェア
図 16: FMCCII の 機 能 ブ ロック 図
25
4. ル ー ティン グ サ ー バ FMCCII の ハ ー ド ウェア
図 17: マ イ ク ロ 回 線 I/F を 入 れ た 接 続 図
26
5. MCC の 64Kbps 化 に つ い て
5
5.1
27
MCC の 64Kbps 化 に つ い て
MCC の 64Kbps 化 の 意 義 と 特 徴
現 在 ，タ ー ミ ナ ル サ ー バ MCC で は 周 辺 チャン ネ ル は 非 同 期 方 式 で 伝 送
速 度 が 最 高 19200bps と なって い る ．こ の 速 度 で は ，TSS 端 末 と し て の 利 用
で は 十 分 な 速 度 と 言 え る が ，画 像 デ ー タ な ど の 大 量 の デ ー タ 転 送 す る た
め に は ，実 用 的 な レ ベ ル と は と て も 言 え な い も の で あ る ．
今 回 開 発 し た 高 速 版 MCC で は 周 辺 チャン ネ ル は 同 期 方 式 で 伝 送 速 度 が
64Kbps と な り，静 止 画 像 の 転 送 を 実 用 レ ベ ル で 実 現 し ULVAN の マ ル チ メ
ディア 化 を 促 進 す る も の で あ る ．特 徴 と し て は 同 期 方 式 を 取 り 入 れ た た
め ，64Kbps と い う 高 速 伝 送 で あ り な が ら ，広 く 普 及 し て い る パ ー ソ ナ ル
コ ン ピュー タ に ハ ー ド ウェア の 拡 張 無 し に 接 続 で き る こ と で あ る ．こ の 高
速 化 MCC は ホ ス ト チャン ネ ル が 307.2Kbps で 1 チャン ネ ル ，周 辺 チャン ネ ル
は ，64Kbps で 8 チャン ネ ル と い う 構 成 を 取 る（Figure 18）．
図 18: ク ラ ス タ リ ン グ 上 の 高 速 版 MCC
5. MCC の 64Kbps 化 に つ い て
5.2
28
高 速 版 MCC の 周 辺 チャン ネ ル ハ ー ド ウェア
Figure 19 に 示 す の が 高 速 版 MCC の 周 辺 チャン ネ ル の ブ ロック 図 で あ る ．
CPU の 負 荷 を 減 ら す た め に 順 序 回 路 に よ り FIFO メ モ リ を 用 い た 送 受 信
バッファを 構 成 し ，同 期 確 立 の た め の SYNC キャラ ク タ の 検 出 ，同 期 ず れ
の 検 出 を 容 易 に す る た め の ハ ー ド ウェア を 持って い る ．ま た ，SYNC キャ
ラ ク タ の 除 去 を 完 全 に ハ ー ド ウェア で 行って い る ．
図 19: 周 辺 チャン ネ ル の 機 能 ブ ロック 図
6. 本 研 究 の ま と め
6
6.1
29
本研究のまとめ
ル ー ティン グ サ ー バ に つ い て
今 回 開 発 し た ル ー ティン グ サ ー バ に よ り，リ ン グ 型 の コ ン ピュー タ ネッ
ト ワ ー ク を よ り 複 雑 な ト ポ ロ ジ ー に 適 用 さ せ た ．そ の 結 果 ，リ ン グ 型 ネッ
ト ワ ー ク を 長 距 離 に 敷 設 す る 場 合 に 信 頼 性 の 低 下 を 防 ぎ ，ま た 地 域 的 な
拡 張 ，性 能 向 上 も 可 能 と し た ．こ の 方 法 に よ り い く つ か の 遠 隔 地 に あ る
端 末 装 置 類 を リ ン グ 型 ネット ワ ー ク の 中 に 同 等 に 加 え る こ と が で き ，ま
た ネット ワ ー ク 全 体 と し て の 信 頼 性 を 向 上 さ せ る こ と が で き る ．
ル ー ティン グ サ ー バ 自 身 の 処 理 能 力 と し て は ，1Mbyte/sec す な わ ち 8Mbps
で あ り，バック ボ ー ン リ ン グ は 1Mbps で あ る の で 十 分 な 処 理 能 力 を 持って
い る ．今 後 の 課 題 と し て は ，今 回 開 発 し た FMCCII を 実 際 の 環 境 の 中 で 試
験していくことが必要なことが挙げられる．
6.2
ULVAN チャン ネ ル 拡 張 に つ い て
今 回 開 発 し た ル ー ティン グ サ ー バ に よ り，遠 隔 地 の 端 末 を 同 じ リ ン グ の
中 に 入 れ ，同 等 に 扱 う こ と が 可 能 に なった ．こ う な る と ，同 一 リ ン グ 内 に
よ り 多 く の 端 末 の 接 続 要 望 が で て く る ．こ の と き 問 題 に な る の が ，1 ネッ
トワークにおける最大回線数である．
現 在 ，ULVAN で は 最 高 で 1024 の 周 辺 チャン ネ ル を 扱 え る が 現 在 工 学 部 で
295 チャン ネ ル 使 用 さ れ ，ク ラ ス タ リ ン グ 数 で は 最 大 数 32 の う ち 20 が 使 用
さ れ て い る ．現 在 ，当 研 究 室 で は ULVAN の チャン ネ ル 数 を 増 や す 計 画 が
あ り，そ の た め の ハ ー ド ウェア 開 発 も 行って い る ．論 理 的 に は ，チャン ネ ル
を 識 別 す る ヘッダ を 拡 張 す る こ と に な る が ，こ の 方 法 が 実 現 す る と チャン
ネ ル 数 は 現 在 の ヘッダ 内 10bit（1024 チャン ネ ル ）か ら ，24bit（16777216 チャ
ン ネ ル ）に 拡 張 さ れ る（Figure 20）．
6.3
MCC の 高 速 化 に つ い て
ULVAN に 接 続 さ れ る 全 て の 端 末 な ど の 機 器 は MCC の 周 辺 チャン ネ ル に
接 続 さ れ る ．よって ，MCC の 高 速 化 は ULVAN の 使 用 の 可 能 性 を 広 げ る こ
6. 本 研 究 の ま と め
30
図 20: パ ケット ヘッダ の 拡 張
と に な る ．今 回 の 64Kbps 化 は ，静 止 画 の 伝 送 を は じ め と す る ，大 量 デ ー
タ 伝 送 を サ ポ ー ト す る も の で あ り，既 存 の パ ー ソ ナ ル コ ン ピュー タ に ハ ー
ド ウェア の 拡 張 無 し に 接 続 で き る も の と し て は ，ほ ぼ 限 界 に 近 い も の で
ある．
現 在 の と こ ろ MCCII に 直 接 接 続 し て い る が ，将 来 的 に 64Kbps が 普 及 す
る と 現 行 の MCCII で は ，回 線 容 量 が 足 り な く な る 恐 れ が あ る ．今 後 の 課
題 と し て は ，CM–1，MCCII の 更 な る 高 速 化 が あ げ ら れ る ．
参考文献
31
参考文献
[1] 中 村 ，不 破 : “A Simple Programming Method of State Transition Diagrams
for Parallel Processings” , JOURNAL OF INFORMATION PROCESSING ,
Vol.5 , No.3 , pp.148–154 (1982)
[2] 不 破 ，中 村 ，中 沢 ，三 井 : “FMS の た め の 簡 易 プ ロ グ ラ ミ ン グ 法” , 第
28 回 自 動 制 御 連 合 公 演 会 , pp.297–298 (1985)
[3] 水 野 : “無 手 順 LAN の 高 速 化 に つ い て” , 昭 和 61 年 度 信 州 大 学 大 学 院
修 士 論 文 (1987)
[4] 清 水 : “ULVAN の 高 速 化 と マ イ ク ロ 回 線 に よ る ブ リッジ に つ い て” , 昭
和 62 年 度 信 州 大 学 大 学 院 修 士 論 文 (1988)
[5] 新 村 : “M 系 列 を 利 用 し た 統 合 デ ジ タ ル ネット ワ ー ク” , 平 成 元 年 度 信
州 大 学 大 学 院 修 士 論 文 (1990)
[6] 相 浦 : “リ ン グ 形 ネット ワ ー ク に お け る ル ー ティン グ・サ ー バ に つ い て”
, 平 成 2 年 度 信 州 大 学 大 学 院 修 士 論 文 (1991)
[7] “信 州 大 学 画 像 情 報 ネット ワ ー ク シ ス テ ム 7GHz 中 容 量 ディジ タ ル 多 重
無 線 装 置 取 扱 説 明 書 第 2 版” , NEC 日 本 電 気 株 式 会 社 , 昭 和 62 年 7 月
(1988)
参考文献
32
謝辞
本 研 究 を 進 め る に あ たって 多 岐 に 渡 る 御 指 導 を 賜 り ま し た 中 村 八 束 教
授 に 厚 く 御 礼 申 し 上 げ ま す．
公 私 に 渡って 御 協 力 ，御 助 言 ，御 指 導 頂 き ま し た 不 破 泰 先 生 及 び 江 口 正
義 先 生 に 感 謝 い た し ま す．そ し て ，つ た な い わ た し を 助 け て く れ た 堀 内
美 恵 子 さ ん と 情 報 基 礎 講 座 の 皆 さ ん に 感 謝 い た し ま す．
本 研 究 の 回 路 製 作 を 含 め ，並 行 し て 進 め た 研 究 の 全 般 に わ たって ，新 村
正 明 さ ん ，相 浦 広 国 さ ん の 指 導 を い た だ き ま し た ．ま た ，ULVAN の 運 営
や 保 守 に あ たって は ，ネット ワ ー ク 研 究 グ ル ー プ の 皆 さ ん の 協 力 を い た だ
き ま し た ．そ の ほ か 様々な 面 で 協 力 下 さった 皆 様 を 含 め ，こ の 場 を 借 り て
お 礼 申 し 上 げ ま す．