JPH01112847A - リング型のローカルエリアネットワーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、航空機内でデジタル音声を通信するのに特に
有用な多ノードリングを備えたローカルエリアネットワ
ークに係る。

従来の技術 本出願人の英国特許出願第８７１７３６４号（参照番号
Ｉ／７４１５／ＡＢＡ）に開示されたように、リングの
ノードに配置されたオペレータ及び無ＭＣ機のような種
々のステーション間にデジタル音声及び制御データを通
すのに特に適した多ノードリングが本出願人によって発
明されている。

該特許出願に請求されているように、同じ長さの多数の
パケットがリングに循環され、各アクティブなノードは
、リングに永久的に接続されたバケット長さのレジスタ
を備えており、モしてノードは、これが送信する各パケ
ットをいっばい又は空として表示するための手段と、受
信しているパケットがいっばいであるか空であるかを上
記表示に基づいてテストする手段と、受信したパケット
が・空でない限りそのノードによる新たなデータのパケ
ットの送信を防止する手段とを有している。

発明が解決しようとする課題 この形式のリングは、実際には、レジスタ挿入リングと
スロット付きリングとの混成体である。

既存のスロット付きリングにおいては、特に、ビットレ
ートが高い場合及びノード数が多い場合に１つ又は複数
のレジスタにクロックでタイミングを合わせてデータを
入れたり出したりするように注意を払わなければならな
い。このようにクロックでタイミングを合わせてデータ
を出したり入れたりする動作の間にはデータが失われな
いようにしなければならず、又、クロックの周波数が若
干具なることによってジッタが生じてはならない。

例えば、受信クロックと送信クロックが同じであって入
ってくるデータにロックされる場合には、ジッタを招く
と共に最終的にエラーを生じさせる。

これを解消する試みにおいては、全てのノードのクロッ
クを非常に正確に形成して互いにロックしないようにす
ることができるが、このようにしても、大抵の高精度ク
リスタルは成る程度の差があるので、結局はエラーを招
くことになる。

そこで１本発明の目的は、上記形式のリング型ネットワ
ークにおいてデータをクロックでタイミングをとるこれ
らの問題を解消することである。

課題を解決するための手段 本発明は、共通長さのパケットをリングとやり取りする
ために各ノードが個別の受信及び送信レジスタを有して
いるような多ノードリングと。

受信レジスタをクロックでタイミングどりするために受
信レジスタにデータロックされた受信クロックと、送信
レジスタをクロックでタイミングどりするための独立し
た送信クロックとを具備していて、この送信クロックは
、入力パケットの所定の部分が受信レジスタに受け取ら
れた瞬間に、受信レジスタに接続されたトリガ手段によ
ってトリガされるようなローカルエリアネットワークを
提供する。従って、送信クロックは自走式であり、そし
て受信クロックはデータロックされ、更に。

ノード内でデータが集塊することによって成るデータが
失われるのを回避するために、送信データパケットのス
タートは受信したパケット内の固定点によってトリガさ
れる。

入力パケットの上記所定の部分は、全てのパケット内の
同じ位置に配置された同期ビットの位置によって画成さ
れ、各ノードは、受信レジスタ内の同期ビットを検出す
る手段を有しているのが好ましい。

実施例 本発明を良く理解するために、添付図面を参照して好ま
しい実施例を詳細に説明する。

航空機の通信制御システムのための逆回転リング型ロー
カルエリアネットワークは、小さなパケットのデジタル
音声信号及び制御データの両方をノードからノードへと
送信する。第４図に示す例では、ノードの数が４であり
、これらは２つのリングＡ、　Ｂ　（通常は、リングＡ
のみが接続される）によって相互接続されている。４つ
のノードＰ、Ｑ、Ｒ及びＳは、各々、第１図に示された
形式のものであり、縦の破線より右側の部分はノード付
近のリングの部分を構成し、そしてその左側の部分はそ
のノードのリングにアクセスする手段を表わしている。

ノード間の直列データ転送は、多ノードの光ファイバ２
によって行なわれ、この光ファイバは、９ｍのＳＭＡコ
ネクタによって終端接続されている。一対の電気−光学
コンバータ３は、ノードにおいて光ファイバ２とのイン
ターフェイスを構成し、例えば１．８５０ｎｍ、１３０
０ｎｍ又は１５５０ｎｍの光波長で動作する。リングの
ビットレートは、２０メガビット／秒であり、その裕度
は±５キロビット／秒であり、ノード間で直列データ転
送を行なうための送信コード化方法は、ｒマンチェスタ
■バイフェーズ」に合致する。

同じ長さで且つ個数がアクティブなノード１の数に等し
いパケットがリングに循環される。実際に、各パケット
は１つのスロットを占有し１次のパケットからスロット
間ギャップだけ分離される。各スロットは、２８×８ビ
ツトバイトの空間。

即ち、２２４ビツトを占有する。

各ノードは、２つのシフトレジスタを備え、その各々は
長さが正確に１パケット分であり、受信レジスタＲＸ及
び送信レジスタＴＸとして働く。

レジスタＲＸは、ワイヤ１００及びスイッチ１７によっ
てレジスタＴＸをバイパスし、従って、データは、受信
レジスタＲＸ又は送信レジスタＴＸのいずれかから選択
的にクロックされる。シフトレジスタＲＸ及びＴＸの左
側の第１図の部分によって表わされたパケット組立／分
解部分１３（第３図及び第６図）は、必要に応じて、受
信レジスタからデータを読み取ると共に、リングに送信
するために成るフォーマットでデータを送信レジスタに
書き込む。

パケットのフォーマットは次の通りである。

各パケットの２８バイトは、ヘッダメツセージとして知
られている４バイトのオーバーヘッドと、デジタル音声
又は制御データのいずれかのフォーマットである２４バ
イトの情報とに分割される。

第１のオーバーヘッドバイトは、パケットの同期をとる
ために割り当てられ、同期検出器３６によって読み取ら
れる。第２のオーバーヘッドバイトは制御フィールドを
形成し、その８ビツトは、モニタビット、いっばい状態
／空状態ビット、データ／音声ビット、送信／受信ＰＴ
Ｔビット、オーバーライドビット及びパリティビットを
備えており、その機能については以下で述べるが、これ
らビットは対応する論理ユニット２８ないし３２及び３
５によって検出される。４つのオーバーヘッドバイトの
第３は、発信ノード、即ち、パケットがリングに送り出
されたところのノードのアドレスを指示する２進コード
を含んでおり、これは。

アドレスデコーダ３３によって検出される。オーバーヘ
ッドバイトの第４は、特殊なアドレスを含んでいるが、
その目的は本発明を理解する上で重要ではない。

又、パケット組立／分解部分１３は、送信レジスタＴＸ
のオーバーヘッドバイトをセットするための対応するユ
ニット１９ないし２４及び２６を備えている。

音声パケット及びデータパケットは、データ音声ビット
のセツティングによって区別される。

いずれの形式のパケットの情報部分も情報リーダ３４に
よって読み取られ、対応する情報書き込みユニット２５
によって送信レジスタへ書き込まれる。音声パケットの
情報部分は、１９２ビツトのデジタルコード音声を含み
、これは２ミリ秒以下の経過時間に対応する。データパ
ケットの情報フィールドは、ネットワークの対応するノ
ードにおいて無線及び暗号子を選択、制御及び同調した
り、内蔵されたテスト情報（ＢＩＴＩ）をダウンロード
したり、或いはダメージを受けたリングの再構成を行な
ってモニタノードの再割当てを行なったりする機能を果
たし、これらの機能は以下で詳細に説明する。

データバスは、受信レジスタＲＸから送信読み取り装置
３４へ情報バイトを搬送しそして２つのスイッチ３９．
４０と制御インターフェイス４２とによって情報書き込
みユニット２５へ送り込む、パケット組立／分解部分１
３から外部の装置。

例えば、パイロットのヘッドホンへ情報を読み出すこと
が必要とされる場合には、情報がバスを経て出力ＦＩＦ
Ｏレジスタ４１へ送られる。外部の装置からリングへ情
報を送信することが必要とされる場合には、これがラッ
チ４３からスイッチ４０を経て情報書き込みユニット２
５へ送られる。

媒体アクセス方法及び始動手順について以下に説明する
。ノード１に関連した装置がオフに切り換えられたとき
には、電気ワイヤ４がそのノードの他の電気装置を遮断
し、電気スイッチ５が閉じられる。次いで、リング上の
データが実質上遅延を招くことなく光学−電気コンバー
タ３間で転送される。装置がオンに切り換えられたとき
には、ギャップセンサ１４（第１図及び第２図）がビッ
トレート検出器６に応答°して、パケット間のギャップ
を探索する。パケット間ギャップが見っがると、その信
号が制御インターフェイス４２に送られ、該インターフ
ェイスは、電気スイッチ５を開くと共に電気装置の他部
分を動作状態にもっていくことにより分路を遮断する。

第２図を参照すれば、インアクティブな状態からアクテ
ィブな状態へのこの変化は、ワイヤ４がリングＡに接続
された位置から、受信及び送信レジスタがリングＡに接
続された図示された位置までスイッチ１５及び１６を移
動することによって概略的に示される。

送信レジスタＴＸからのパケットの送信は。

゛これがスロット間ギャップに延びるように制御される
。これにより、リングに既に存在するデータの破壊が回
避される。同様に、電源のオフ切り換えに対しても、ス
ロット間ギャップ中にスイッチングプロセスが反転され
る。

送信及び受信レジスタのクロック動作について説明する
。数個のノードから画側以上のノードまでのうちの何等
かの個数のノードを有していて高いビットレートで動作
するリングにおいては、クロック動作を行なうのに特別
の注意が必要である０本発明の好ましい態様においては
、受信クロックがデータロックされ、即ち、データをタ
イミングを合わせて受信レジスタＲＸに入れるためのク
ロックが入ってくるデータ流から復帰される。

これは、従来の技術を用いてクロック復帰ユニット３７
によって行なわれる。然し乍ら、送信クロックは自走式
であり、従って１周波数が若干具なるクロック間に生じ
るジッタが回避される。ノード内にデータが集塊するこ
とによって若干のデータが失われるのを回避するために
、送信レジスタＴＸからのデータの送信は、パケット位
置カウンタ３８によって発生されるトリガ信号によって
開始され、このパケット位置カウンタは、パケットの所
定ビットが受信レジスタＲＸに到達するのを監視する。

従って、送信クロック発生器１８は、受信したパケット
内の固定点によってトリガされる。これが第３図に示さ
れており、この場合、受信及び送信クロック発生器各々
３７及び１８のエラーΔＦ１及びΔＦ２は互いに等しく
なく１発生されるタロツクは受信されるクロックと独立
している。

リングの通常の動作について以下に説明する。

全てのパケットは、順次クロックでタイミングをとられ
て受信レジスタＲＸに入れられる。いっばい／空状態ビ
ットは、対応するユニット２９によ゛って監視される。

パケットがいっばいである場合には、発信アドレスが、
アドレスデコーダ３３により、制御インターフェイス４
２から発生されたノードのアドレスと比較される。次い
で、アドレスデコーダ３３は、パケットが同じノードか
ら発信されたか、ノードが通信しようとするアドレスか
ら発信されたか、或いは無視されるべきノードから発信
されたかに基づいて、各々「それ自身」、「希望」又は
「無視」という３つの出力のうちの１つを発生する。パ
ケットが「いっばい」であって、アドレスデコーダ３３
の出力が「無視」又は「希望」である場合には、スイッ
チ１７が受信レジスタＲＸの出力をワイヤ１００を経て
リングに接続し、従って、リング内の中継器（遅延を伴
う）として働いて、パケットを無変更の状態で（おそら
く、以下で述べるモニタビットを除いて）再送信する。

アドレスデコーダの出力が「無視」される場合には、情
報がレジスタから読み取られないが、その出力が「希望
」される場合には、情報読み取りユニット３４によって
情報が読み取られ、ＦＩＦＯユニット４１に送られる。

パケットが「いっばい」の状態であるが、アドレスデコ
ーダ３３の出力が「それ自身」である場合には、スイッ
チ１７が送信レジスタＴＸをリングに接続し、受信レジ
スタＲＸに記憶されたパケットが放棄され、次の入りパ
ケットによってオーバーライドされる。送信レジスタＴ
Ｘは、新たな「いっばい」パケット又は「ダミー」パケ
ットのいずれかを送信し、いっばい／空状態ビットは。

リングの次のノードにおいて後で破壊するように「空」
にセットされる。「それ自身Ｊのパケットを破・壊する
目的は、パケットがリングに沿って２回以上送信される
のを防止することである。

「空」であると分かったパケットは、「それ自身」のパ
ケットと同様に処理され、即ち、新たな「いっばい」の
パケット、又は送信を待機しているパケットがない場合
には「空」のダミーパケットが送信レジスタＴＸによっ
て送信される。元の「空」パケットは受信レジスタＲＸ
において放棄される。

何等かの仕方でそれらのソースアドレスがダメージを受
け、従って、それらの発信ノードによって否認されてい
るパケットがリングに堆積するのを防ぐために、ダメー
ジを受けたパケットが監視される。これは、リング上の
ノードの１つをモニタノードとして指定することによっ
て行なわれる。全てのノードはモニタノードとなること
ができ、モニタノードは始動されるリング上の最初のノ
ードとして指定される。然し乍ら、このノードに欠陥が
生じた場合には、モニタノード機能を再指定するために
再スタート手順が設けられている。

モニタモード制御器２７はモニタ機能を制御し、即ち、
その入力は、受信レジスタＲＸのモニタビットに関連し
たモニタ読み取り／書き込みユニット２８から取り出さ
れる。モニタモード制御器は、いずれかのレジスタＲＸ
又はＴＸのモニタビット及び送信レジスタＴＸのいっば
い／空状態ビットをセットすることができる。

第１図に示されたノード１がモニタノードであると仮定
すれば、モニタモード制御器２７は、いずれかのレジス
タから送られる全てのパケットのモニタビットがセット
されるように確保する。

モニタノードに到達するパケットのモニタビットがセッ
トされていると分ｂ１す、従って、その発信ノードによ
って除去され損なったことを指示している場合には、い
っばい／空状態ビットを「空」にセットすることにより
そのパケットを破壊しなければならない。パケットは、
リングの次のノードの受信レジスタにおいてオーバーラ
イドされる。

ノードに関連した制御パネル上のスイッチによって必要
とされるＰＴＴ及びオーバーライド機能は、例えば、オ
ペレータが必要とする特定の設備に基づいて、特定ノー
ド間でパケットを通信する仕方を変更する。内蔵のテス
ト情報（ＢＩＴＩ）は、リングネットワークからデータ
パケットを介して必要とされたときにノードからリング
ネットワークに送信されねばならない。

第４図及び第５図を参照し、リングネットワークの二重
の冗長度について説明する。通常の動作においては、逆
回転リングＡ、Ｂの一方のみが使用される。然し乍ら、
ノードに欠陥が生じた場合又はノード間のリングの一部
分に欠陥が生じた場合には、リングを動的に再構成する
ための手段が設けられている。第５図を参照すれば、各
リングＡ、Ｂは、図示されたノードの領域において。

光フアイバ部分Ａ１、Ａ２；Ｂｌ、Ｂ２を相互接続する
（第１図の光学−電気コンバータ３を経て）電気ワイヤ
４Ａ、４Ｂを有している。これらのワイヤ接続は、第１
図のスイッチ５に各々対応するスイッチ５Ａ、５Ｂによ
り、ノード制御ユニット５０からの信号により動作され
るネットワークユニット５１の制御のもとで切断される
。受信レジスタＲＸは、制御ユニット５０により制御さ
れる二重スイッチＳＲにより、スイッチ５Ｂのファイバ
部分Ｂｌ側でワイヤ４Ｂに接続されるか又はスイッチ５
Ａのファイバ部分Ａ２側でワイヤ４Ａに接続されるかの
いずれかである。これに対応して、送信レジスタＴＸは
、制御ユニット５０によって制御される二重スイッチＳ
Ｔにより、スイッチ５Ｂのファイバ部分Ｂ２側でワイヤ
４Ｂに接続されるか又はスイッチ５Ａのファイバ部分Ａ
１側でワイヤ４Ａに接続されるかのいずれかである。通
常の動作においては、第１図に示すように、リングＡの
みが使用され、リングＢは冗長である。この構成では、
スイッチＳ、Ｔ及びＳＲが第５図に示すように面抵抗を
リングＡのワイヤ４Ａに接続する。

各ノードの制御ユニット５０は、これが受け取るパケッ
トの「ループバック」制御ビットの状態をチエツクし、
リングＡからリングＢに「ループバック」するために（
又はリングＢからパケットを受け取った場合にはそれと
反対に）それ自身を再構成することが別のノードによっ
て要求されているかどうか判断する。ループバックが要
求される場合には、スイッチＳＴが切り換えられて、送
信レジスタＴＸがファイバ部分Ｂ２側の他のすング（図
示された例では、リングＢ）に接続される。これにより
、ファイバ部分Ａ２からレジスタＲＸ及びＴＸを経てフ
ァイバ部分Ｂ２にループバックが生じるようにされる。

第４図に示されたように、４つのノードＰ。

Ｑ、Ｒ及びＳより成るネットワークにおいてノードＰと
Ｑとの間に欠陥が生じた場合に、ループバックが生じる
。

欠陥は、ノードＰ及びＱにループバックを有するように
ループを図示されたように再構成することによって矯正
される。これは次のように行なわれる。ノードＱは、ノ
ードＰからの信号を検出しないか又はノードＰからの誤
ったデータの一定流を検出し、従って、リングＡではな
くてリングＢからデータを受け取るようにそれ自身のル
ープバックスイッチを選択し、再構成パケット（「ルー
プバックｊビットが適当にセットされた）をノードＲに
送信し、そしてノードＲからの応答を短時間待機する。

ノードＲはこの再構成パケットをノードＳに中継し、ノ
ードＳは対応するパケットをノードＰに中継する。従っ
て、この手順は、ノードＰが応答欠陥を検出するまでリ
ングをめぐって続けられ、応答欠陥が検出されると、ノ
ードＰの制御ユニット５０が適当なループバックスイッ
チを切り換えて、その送信レジスタをリングＢに接続す
る。このプロセスは、１ミリ秒より長くはかきらない。

再構成プロセスの結果として、光フアイバリンクの欠陥
ではなくてノードに欠陥を生じたことが分かった場合に
は、そのノードがネットワークから永久的に切り離され
、即ち、バイパスされ（例えば、スイッチ５Ａ、５Ｂを
閉じることによって）そしてループバックスイッチがそ
れらの元の位置にリセットされる。このプロセスは、５
ミリ秒より長くはかＮらない。

パイロットのようなオペレータは多数のチャンネルを同
時に聴くことがしばしば必要とされる。

もちろん、このような同時のチャンネル受信が混乱を生
じないように確保することが重要である。

ネットワークのスロット割当ては動的な性質を有するも
のであるから、開始及び終了点を明確に定めた主フレー
ム構造体では実用的ではない、むしろ、各ノードは、そ
れ自身のサンプル、即ち、それ自身のサンプルエポック
間のインターバルを用いてそれ自身のフレーム周期を発
生する。これが第７図に示されており、ここでは、オペ
レータのノードによって送られたパケットが波形７−１
のパルスとして示されておりそして選択されたチャンネ
ル、即ち選択されたノードから受け取られたパケットが
３つの別々の波形７−２．７−３及び７−４の対応パル
スとして表わされている。従って、受信ノードは、それ
自身のサンプルエポック内に現われるネットワークから
の全てのパケットが同時に生じたものと仮定する。第７
図に示すように、隣接する破線対間に現われる３つのパ
ケットの各グループは、同時に生じたものと仮定する。

例えば、各音声パケットが１つのサンプルを含んでいる
と仮定すれば、１２ＫＨｚのサンプルレートの場合、各
ノードは８３μ秒ごとにパケットを発生する。

第６図を参照すれば、パケット組立／分解部分１３から
受け取られたサンプルは、１つのサンプルエポックの周
期にｂたってサンプルフォーマット化ユニット４４に記
憶される。サンプルフォーマット化ユニット４４は、各
入力チャンネルごとに１つの出力チャンネルを含む並列
出力を備えており、各出力チャンネルは、ユニット４６
−１．４６−２．４６−３、等々において、利得係数記
憶袋＠４５から得られた利得係数で利得調整される６利
得ｇ４！１された出力は加算ユニット４７において加算
され、そのデジタル出力は、デジタル／アナログコンバ
ータ４８においてアナログの音声信号に変換される。

【図面の簡単な説明】

第１１１４は、本発明によるリングの１つのノードを示
すブロック図、 第２図は、第１図のノードの一部分の簡単化されたブロ
ック図であり、リングをアクセスする仕方及び始動手順
を示す図、 第３図は、第１図のノードの一部分の簡単化されたブロ
ック図であって、ノードの受信及び送信レジスタにクロ
ックでタイミングをとってデータを入れたり出したりす
る仕方を示す図、第４図は、本発明による４つのノード
を有する二重冗長度の逆回転リングを示す図、第５図は
、第４図のリングの各ノードに組み込まれたスイッチン
グシステムを示す図、第６図は、リングのノードの１つ
に設けられた装置で、リングの多数のノードから音声信
号を多数同時にチャンネル受信するための装置を示すブ
ロック図、そして 第７図は、第６図の装置の動作を示す波形図である。 １・・・アクティブなノード ２・・・光ファイバ ３・・・光学−電気コンバータ ５・・・電子スイッチ ６・・・ビットレート検出器 ＴＸ・・・送信レジスタ ＲＸ・・・受信レジスタ １３・・・パケット組立／分解部分 １４・・・ギャップセンサ １７・・・スイッチ ２５・・・情報書き込みユニット ３４・・・情報読み取り装置 ３６・・・同期検出器 ３７・・・クロック復帰ユニット ３８・・・パケット位置カウンタ ３９．４０・・・スイッチ ４１・・・ＦＩＦＯレジスタ ４２・・・制御インターフェイス ４３・・・ラッチ ゆ。 昭和　　年　　月　　日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）共通長さのパケットをリングとやり取りするため
   に各ノードが個別の受信レジスタ（ＲＸ）及び送信レジ
   スタ（ＴＸ）を有しているような多ノードリングと、受
   信レジスタをクロックでタイミングどりするために受信
   レジスタにデータロックされた受信クロック（３７）と
   、送信レジスタをクロックでタイミングどりするための
   独立した送信クロック（１８）とを具備していて、この
   送信クロックは、入力パケットの所定の部分が受信レジ
   スタに受け取られた瞬間に、受信レジスタに接続された
   トリガ手段（３８）によってトリガされることを特徴と
   するローカルエリアネットワーク。
2. （２）入力パケットの上記所定の部分は、全てのパケッ
   ト内の所定の位置にある同期ビットの位置によって定め
   られ、各ノードは、受信レジスタ内の上記同期ビットを
   検出する手段（３６）を有している請求項１に記載のロ
   ーカルエリアネットワーク。
3. （３）上記受信及び送信レジスタはシフトレジスタであ
   る請求項１に記載のローカルエリアネットワーク。