JPH01114134A - 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）には、同じ長さの多数のパケッ
トが循環されるリングが開示されており、各アクティブ
なノードは、リングに永久的に接続されたパケット長さ
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。こ
のプロトコルを有するリングは、ノードにおける種々の
ステーション間、例えば、オペレータと無線受信器及び
送信器との間でデジタル音声を送信するのに特に適して
いると分かっている。

発明が解決しようとする課題 このようなリング、実際には、多数のパケットを循環す
るために多ノードリングを含むローカルエリアネットワ
ークにおいては、パケットを上に沓き込んでそのデータ
を＠壊する前にリングに沿って１回パケットを循環させ
るだけでよい。通常、リングのプロトコルは、発信ノー
ドが１回の循環の後に情報を破壊するか又はその後のノ
ードによって情報を上に書き込みできるようなノードで
ある。この通常のプロセスでは、リングがいっばいのパ
ケットで飽和してノードがリングに情報を送信するのを
妨げるような事態を回避しなければならない。パケット
がいっばいであるが空であるかについての情報、即ち、
とっておくべきがオーバーライトしてもよいかについて
の情報は、通常、パケットの１つ以上の制御ビットに含
まれる。

このようなプロトコルに伴う問題は、１つ又は複数の制
御ビットにエラーが生じることによって上記の通常の方
法が無効となってしまい、１つ以上のパケットが不定に
循環してリングを非効率的なものにすることである。

課題を解決するための手段 本発明によれば、ローカルエリアネットワークは、モニ
タフラグ及びその発信ノードのアドレスを各々含む多数
のパケットを循環するための多ノードリングを具備し、
各ノードは、それが送信する全てのパケットのモニタフ
ラグを「オフ」にセットすると共にリングを１回循環し
た後にそれが発信する全てのパケットをキャンセルする
ための手段を有し、又、少なくとも１つのノードは。

それが受信して再送信する全てのパケットのモニタフラ
グをｒオン」にセットすると共にそれが受信するパケッ
トであって他のノードによってキャンセルされ損なった
ためにモニタフラグがｒオン」になっているようなパケ
ットをキャンセルするためのモニタ手段を有している。

好ましくは、各ノードは、そ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、
壺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送信の
ためのそのパケットへのデータの書き込みを阻止する手
段とを備えており、上記モニタ手段は、パケットを「空
」として表示することにより上記キャンセルを実行し、
パケットが次のノードにおいてオーバーライトされるよ
うにする。

好ましくは、各アクティブなノードは、リングに永久的
に接続されたパケット長さのレジスタを含み、このレジ
スタは、シフトレジスタであるのが好ましい。又、パケ
ット長さのレジスタは、パケット長さの送信レジスタを
バイパスできる受信レジスタであるのが便利である。

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、９■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、８５０ｎｍ、１３００
ｎｍ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、「マンチェスタ■
バイフェーズＪ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、次のバケツ１−からスロッ
ト間ギャップだけ分離される。各スロットは、２８Ｘ８
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、オーバーライト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マレる。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．
４ｏ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○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がらスイッチ４０を経て情報
書き込みユニット２５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１く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）がピ
ッ１−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つかると２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。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、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、発生されるクロッ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４２
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ｒ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トされる。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」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／ＩＦ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Ｒ
Ｘ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
トされていると分かり、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
トされる。

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及びオーバーライト機能は、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０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４
Ａ、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
るニガスイッチＳＲにより、スイッチ５Ｂのファイバ部
分Ｂ１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
れるニガスイッチＳＴ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５
Ａのファイバ部分Ａｌ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ＳＴ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、これが受は取るパケッ
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からパケットを受は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側の他のリング（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からデータを受は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」ビットが適当にセットされた）をノードＲに
送信し、モしてノード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＼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は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
受は取られたサンプルは、１つのサンプルエポックの周
期にわ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
憶装置４５から得られた利得係数で″利得調整される。

利得調整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１図は、本発明によるリングの１つ（２，１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 手続補正書（方式） 昭和　　年　　月　　日 １、事件の表示　　　昭和６３年特許願第１８２７５１
号３、補正をする者 事件との関係　　出願人 名称　　　ジ−イージー　マルコニ　リミテッド４、代
理人 ５、補正命令の日付　　　昭和６３年１０月２５日６、
補正の対象　　　　　全図面 ７、補正の内容

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）モニタフラグ及びその発信ノードのアドレスを各
   々含む多数のパケットを循環するための多ノードリング
   （２）を具備し、各ノードは、それが送信する全てのパ
   ケットのモニタフラグを「オフ」にセットすると共にリ
   ングを１回循環した後にそれが発信する全てのパケット
   をキャンセルするための手段（２７、１９）を有し、又
   、少なくとも１つのノードは、それが受信して再送信す
   る全てのパケットのモニタフラグを「オン」にセットす
   ると共にそれが受信するパケットであって他のノードに
   よってキャンセルされ損なったためにモニタフラグが「
   オン」になっているようなパケットをキャンセルするた
   めのモニタ手段（２７、１９）を有していることを特徴
   とするローカルエリアネットワーク。
2. （２）各ノードは、それが送信する各パケットを「いっ
   ぱい」又は「空」として表示するための手段（２０）と
   、受信しているパケットが「いっぱい」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（２９）
   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阻止する手段とを
   備えており、上記モニタ手段（２７）は、パケットを「
   空」として表示することにより上記キャンセルを実行し
   、パケットが次のノードにおいてオーバーライトされる
   ようにする請求項１に記載のローカルエリアネットワー
   ク。
3. （３）上記モニタフラグは、各パケットの１つの制御ビ
   ットより成る請求項１に記載のローカルエリアネットワ
   ーク。
4. （４）各アクティブなノードは、リングに永久的に接続
   されたパケット長さのレジスタを含む請求項１に記載の
   ローカルエリアネットワーク。
5. （５）パケット長さのレジスタは、パケット長さの送信
   レジスタと並列に接続された受信レジスタである請求項
   ４に記載のローカルエリアネットワーク。
6. （６）上記各レジスタはシフトレジスタである請求項４
   又は５に記載のローカルエリアネットワーク。