JPH01238243A - 信号同期方式 - 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〕 本発明は信号同期方式に係り、特にトークンパシングバ
スを利用し互いに離れた複数地点で例えば電圧、電流等
の瞬時値を同時に求めるためのサンプリング信号等の信
号同期方式に関する。

〔従来の技術〕

ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）は近年急速に普
及しつつあるが、その中で注目すべき動向のひとつに米
国ゼネラルモータース（ＧＭ）社の提唱したＭ　Ａ　Ｐ
　（Ｍｅ（ｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ａｕｔｏｍａｔｉ
ｏｎＰｒｏｔｏｃｏ　Ｑ　）と呼ばれる工業用ＬＡＮに
対する関心の高まりがあげられる。

ＦＡ、ＯＡのためにロボット、コンピュータ等多数の機
器が工業、事務所に導入されているが、これらの機器へ
の接続を容易からっ安価に行なえることを目的としてＭ
ＡＰの標準化が進められている。一企業のＬＡＮという
よりも業界の標準を目ざしており、多数の有力企業が参
加している。

ｌ５Ｏ（国際標準化機構）の○Ｓ　Ｉ　（Ｏｐｅｎ　Ｓ
ｙｓｔｅｍｓＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）階層モ
デルの各層を埋める形で標準化が進められており、下位
２層（物理層、データリング層）のうち理論リング制御
サブレイヤを除く部分けＩＥＥＥ　（米国の電気、電子
技術者会議）８０２．４　委員会の１・−クンパシング
バスが使用される。

このトークンパシングバスの構成例を第５図に示す。ネ
ットワークを構成する局１１〜１ｏはタップと呼ばれる
分岐装置３１〜３ｏを介して同軸ケーブル２に接続され
る。バス形ネットワークには各局が任意にデータを送信
する方式（Ｃ５ＭＡ／ＣＤ）もあるが、伝送データ量が
増大して負荷が大きくなると伝送効率が急速に低下する
という欠点がある。これに対しこのトークンパシングバ
スは、決定論的アクセス方式によりこの欠点を避けてい
る。即ち、１−一グンと呼ばれる送信権がトークンパシ
ングバスに加入している各局間で順番に受けわたされ、
同一時刻に複数の局が送信されることが防止される。１
・−クンはアドレスの大きい局から小さい局へ順番にわ
たされ、また各局は自局が１・−クンをわたすべき局（
後続局）を記憶しており、これによりトークンが巡回す
る論理上のリング（論理リング）が構成される。しかし
この論理リングが固定的なものであると、新しく局が加
入したい場合も加入できず、また加入局のいずれかが故
障すると論理リングが壊れて通信が停止してしまうこと
になる。それ故に、１−一クンパシングバスでは次のよ
うなリング維持機能を備えている。

（１）ノイズ等によりトークンが一時的に消失した時は
、前トークン保持局がトークンの再発行を行う。

（２）後続局が故障した場合は、その局の後続局にトー
クンをわたし故障局を論理リングから除去する。

（３）はぼ一定の周期で新局観誘を行ない、論理リング
に加入を希望する局の加入を許可する。

〔発明が解決しようとする課題〕

トークンパシングバスを含むＬＡＮを利用して機器の高
速制御を行う応用分野では、トークンパシングバスに加
入している各局で特定信号を同時刻に繰り返し発生する
必要があるシステムもある。

例えば、複数地点で電圧、電流、変位、加速度等の瞬時
値を同期に求めるためのサンプリング信号の発生があげ
られる。したがって、ＬＡＮの有力な標準のひとつであ
るトークンパシングバスを用いてこのような信号同期を
行なえれば、トークンパシングバスが元来備える即時性
、自己回復性。

拡張性の優れた特徴と併せてトークンパシングバスの用
途を一層広くすることができる。

トークンパシングバスを用いて信号同期を行なう方法と
しては、特定の局を主局とし主局が周期的に発するデー
タフレームを利用して主局以外の局（従局）が主局に合
わせて同期をとる方法が考えられる。第４図のトークン
パシングバスの伝送信号例の構成図を用いてこれを説明
する。主局は局１１とする。主局が発生する同期信号（
以下、主同期信号と略す）Ｓｌは周期Ｔで発生している
。

もしも、主局１１よりデータフレームＤ１を主同期信号
Ｓ１に同期して送信できれば、従局１２〜１゜はデータ
フレームＤ１の受信時刻から逆算して主同期信号Ｓ１の
発生時刻を知ることができる。

トークンパシングバスではデータフレームＤ１はその宛
先アドレスを適切に識定すれば全従局にほぼ同時に受信
されるからである。

前記した信号同期を実現するには、主局１１においてい
かにして主同期信号Ｓ１に同期してデータフレームＤ１
を送信するかという問題がある。

本来トークンパシングバスにおいてはトークンは論理リ
ング維持のためのアルゴリズムに従って巡回し、その巡
回周期は同期信号周期Ｔとは異なることは勿論、新局の
勧誘やトークンパシング再試行などが確立現象的に行な
われるため常に変化するものと考えねばならない。従っ
て、トークンパシングバスを用いて信号同期を行なうに
は、主局１１が主同期信号Ｓｌに同期してデータフレー
ムＤ１を送信することを可能ならしめる手段が不可欠で
ある。その一方法として主局１１がトークンを受信後直
ちに送信すべきデータフレームＤ１の送信を前記主同期
信号Ｓ１の時刻まで待たせる方法が考えられる。しかし
、この場合無信号状態が長く続くことになり、主局１１
にトークンを送信した先行局が１−一クンパシングが失
敗したとみなしてトークンを再送信し、さらには主局１
１を故障とみなして論理リングから外してしまうという
問題がある。

このような問題に対する手法として主局が同期データフ
レームの送信に先立って空データフレームを送信し、か
つこの空データフレームの長さを主局のトークン受信時
刻に応じて変えることにより、同期データフレームＤＩ
の送信時刻を調節するという手法がある。しかしこの手
法ではネットワークへの加入局数が少ない場合には、第
３図に示す様に同期の主局においてトークンを送信して
から、再び自局宛のトークンが着信するまでの時間ｔ＋
Ｎｒが短く、空データフレームの長さを演算し送信待ち
行列の先頭に加える処理が間に合わない場合があり、こ
の場合には同期を維持できなくなる。

本発明の目的はネットワークへの加入局数に対応した同
期信号を同期の主局となる同期主局から同期の従局とな
る同期従局に送信することによりネットワークへの加入
局数の多少にかかわらず各局間で安定した信号同期が計
れる信号同期方式を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点は、所定の通信規約に基づいて各局間の通信
を行なうネットワークの信号同期方式において、同期の
主局となる同期主局は送信終了時刻を知る手段を備え、
該同期主局が送信する同期データフレームの送信、終了
時刻を調整するために前記同期データフレームの送信に
先立って空データフレームを送信し、かつ前記ネットワ
ークへの加入局数が所定数未満の場合は前記空データフ
レームを固定長部分１と可変長部分２とに分け該固定長
部分１は前記同期主局へのトークン着信の前に送信待ち
行列の先頭に入れ、前記可変長部分２は前記送信終了時
刻を知る手段により検出した前記同期データフレームの
前回の送信終了時刻と主同期信号との時間差に基づいて
前記可変長部分２のフレーム長さを計算したうえで前記
固定長部分１に続けて前記送信待ち行列に加え、前記ネ
ットワークへの加入局数が所定数以上の場合は前記空デ
ータフレームを可変長部分３のみとして、該可変長部分
３は前記送信終了時刻を知る手段により検出した前記同
期データフレームの前回の送信終了時刻と前記主同期信
号との時間差に基づいて＋’＋ｒＪ記町変長部分３のフ
レーム長さを計算したうえで前記同期主局へのトークン
の着信の前に送信待ち行列の先頭に入れることにより前
記空データフレームに続く前記同期データフレームを前
記主同期信号に同期して送信するとともに、同期の従局
となる局は前記同期データフレームの受信終了時刻を検
知することにより前記同期主局に追随して信号同期を行
うことを特徴とする信号同期方式により解決される。

〔作用〕

所定の通信規約に基づいて各局間の通信を行うネットワ
ークの信号同期方式において、同期の主局となる同期主
局は送信終了時刻を知る手段を備え、該同期主局が送信
する同期データフレームの送信終了時刻を調整するため
に前記同期データフレームの送信に先立って空データフ
レームを送信し、かつ前記ネットワークへの加入局数が
所定数未満の場合は前記空データフレームを固定長部分
１と可変長部分２とに分け、該固定長部分１は前記同期
主局へのトークン着信の前に送信待ち行列の先順に入れ
、前記可変長部分２は前記送信終了時刻を知る手段によ
り検出した前記同期データフレームの前回の送信終了時
刻と主同期信号との時間差に基づいて前記可変長部分２
のフレーム長さを計算したうえで前記固定長部分１に続
けて前記送信待ち行列に加え、前記ネットワークへの加
入局数が所定数以上の場合は前記空データフレームを可
変長部分３のみとして、該可変長部分３は前記送信終了
時刻を知る手段により検出した前記同期データフレーム
の前回の送信終了時刻と前記主同期信号との時間差に基
づいて前記可変長部分２のフレーム長さを計算したうえ
で前記同期局へのトークンの着信の前に送信待ち行列の
先頭に入れることにより前記空データフレームに続く前
記同期データフレームを前記主同期信号に同期して送信
するとともに、同期の従局となる局は前記同期データフ
レームの受信終了時刻を検知することにより前記同期主
局に追随して信号同期を行う。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図、第２図、第４図によ
り説明する。第４図に示すトークンパシングバスにおい
て局１１は信号同期に関して主局。

局１２〜１ｎは従局とする。

ａ、加入局数が少ない場合の詳細な説明第１図はネット
ワークへの加入局数が２局の場合の信号同期方式におけ
る空データフレームの送信方法の構成図である。主局で
ある局１１がトークンを局１ｚに渡してから、また自局
宛のトークンを受信するまでの時間ｔｌＮＴが短く、こ
のｔｕｉｒの時間内で空データフレームのフレーム長の
計算を終了し、空データフレームを送信待ち行列に加え
るのは困難である。そこで空データフレームＤｓを固定
長データフレーム（固定長部分１）Ｄｓ＾と可変長デー
タフレーム（可変長部分２）ＤＳＢとに分けておき、局
１１は１〜−クンを送信した直後に、Ｄｓ八を送信待ち
行列の先頭に入れる１次に可変長データフレームＤｓａ
のフレーム長を前回のＤｓａの長さと同期フレーム送信
終了時刻と主同期信号Ｓ１との誤差から長さを計算し［
）ｓＢを送信待ち行列に加える。

固定長部分の長さｔｓ＾はこの演算・処理時間よりも長
くなければならない。

ｂ、加入局数が多い場合の詳細な説明 第２図はネットワ７りへの加入局数が最大の場合の信号
同期方式における空データフレームの送信方式の構成図
である。主局である局１１が１〜−クンを局１２に渡し
てから一巡して、また自局宛のトークンを受信するまで
の時間しＩＮＴは十分長いのでＤｓの長さを演算し送信
待ち行列に加える処理を、局１１にトークンが着信する
前に終了することができ、この場合は空データフレーム
Ｄｓの長さｔｓの可変範囲を大きくするため、Ｄｓ全全
体可変長（可変長部分３）とする。このことによりネッ
トワークの容量による最大数まで、加入局数を増やすこ
とができる。

なお、空データフレームを２つに分けるか、１つにする
かの判断は空データフレームの長さから判断することも
可能である。

以上要約すると、ネットワークへの加入局数が少ない場
合は、空データフレームを固定長部分と可変長部分とに
分け固定長部分を先に送信することにより、可変長部分
の計算時間の確保を可能にしたものである。即ち、同期
の主局となる局は送信終了時刻を知る手段を備え、自局
が送信する同期データフレームの送信開始時刻を調節す
るために前記同期データフレームの送信に先立って空デ
ータフレームを送信し、かつ、ネットワークへの加入局
数が少ない場合は前記空データフレームを固定長部分１
と可変長部分２とに分け、前記固定長部分１は前記主局
へのトークンの着信以前に送信待ち行列の先頭に入れ、
前記可変長部分２は前記送信終了時刻を知る手段により
検出した前記同期データフレームの前回の送信終了時刻
と主同期信号との時間差に基づいてその長さを計算した
上で前記固定長部分１に後続して設ける。ネットワーク
への加入局数が多い場合は、前記空データフレームを可
変長部分３のみとし、この可変長部分３の長さは前記可
変長部分２と同様の計算によりその長さを計算した上で
、前記主局へのトークンの着信以前に送信待ち行列の先
頭に設けることにより前記空データフレームに続く前記
同期データフレームを前記主同期信号に同期して送信す
る。一方、同期の従局となる局は前記同期データフレー
ムの受信終了時刻を検知することにより前記同期の主局
に追随して信号同期を行う。

Ｃ１他の実施例 空データフレームの分割は、上述の固定長部分と可変長
部分の２フレームの分割することに限るものではなく、
必要に応じて、３フレ一ム以上に分割しても問題ない。

また、伝送路を第５図に示すような同軸ケーブルに限る
ものではなく、例えば第６図に示す光フアイバケーブル
５１〜５□及び光スターカプラ４を用いてもよい。

光フアイバーケーブルはそれぞれ２芯の光フアイバ芯線
を含んでおり、例えば局１１からの送信信号を光フアイ
バーケーブル５１の送信ファイバを経て光スターカプラ
４に至り、ここで分岐を受は同一信号が光フアイバケー
ブル５１〜５ｎ受信フアイバを経て局１１〜１、に到達
する。

トポロジは物理的にはスター形であるが論理的にはバス
形として扱うことができる。なお、Ｃ８ＭＡ／ＣＤ方式
であって光トークンバスの文献ではないが、スターカプ
ラを用いたネットワークの文献としては信学総全大Ｎα
０１７８０（１９８４）、信学通信部門全大Ｎα１７７
　（１９８４）などがある。

以上の各実施例から以下の効果を発揮する。

（１）ＩＥＥＥ８０２．４　　トークンパシングバスま
たはこれを類似に通信規約を有するネットワークにおい
て、空データフレーム長を調整することにより、信号同
期を行なう際に、加入局数が少ない場合には、空データ
フレームを固定長部分と可変長部分とに分けて、固定長
部分を先に送信することにより、加入局数が少ない場合
でも安定した信号同期を実現することができる。

（２）上記（１）のネットワークにおいて、加入局数が
多い場合には空データフレーム全体を可変長部分とする
ことにより、ネットワークの容量による最大局数まで加
入局数を増やすことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、所定の通信規約に基づいて各局間の通
信を行うネットワークの信号同期方式において、同期主
局は同期データフレームの送信に先立ち空データフレー
ムを送信しこの空データフレームの構成を、前記ネット
ワークへの加入局数に基づき変更し加入局数が所定数未
満の場合は前記空データフレームを固定長部分１と可変
長部分２とに分け固定長部分１は前記同期主局へのトー
クン着信の前に送信待ち行列の先頭に入れ可変長部分２
のフレーム長さは前記同期データフレーｌ、の送信時刻
と主同期信号゛どの時間差に基づき算出した長さとし、
前記固定長部分１に後続して設け、加入局数が所定数以
上の場合は前記空データフレームを可変長部分３のみと
し前記同期データフレームの送信時刻と前記主同期信号
との期間差に基づき算出した長さとし送信待ち行列の先
頭に入れ、前記空データフレームに続く前記同期データ
フレ−ムを前記主同期信号に同期して送信し、同期の従
局となる局は前記同期データフレームを検知し前記同期
主局に追随して信号同期を行うことにより前記ネットワ
ークへの加入局数の多少にかかわらず各局間で安定した
信号同期が計れるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の一実施例でそれぞれネットワ
ークへの加入局数の少ない場合と多い場合の信号同期方
式における空データフレームの送信方法の構成図、第３
図はネットワークへの加入局数の少ない場合の従来技術
における空データフレームの送信方法の構成図、第４図
は信号同期を行なう１・−クンパシングバスの伝送信号
の構成図、第５図は同軸ケーブルを用いたトークンパシ
ングバスのネットワーク構成図、第６図は光ファイバと
光スターカプラを用いた他の実施例のネットワーク構成
図である。 Ｄｌ・・・同期データフレーム、Ｄｓ・・・空データフ
レーム、Ｄｓ＾・・・固定長フレーム、ＤＳＢ・・・可
変長フレーム、Ｔ１〜Ｔ　１１・・・トークン、　Ｓｚ
・・・主同期信号、ｔｌＮＴ・・・主局の送信データ準
備に使える時間、１１〜１ｎ・・・トークンパシングバ
スの局。 第４　目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の通信規約に基づいて各局間の通信を行なうネ
   ットワークの信号同期方式において、同期の主局となる
   同期主局は送信終了時刻を知る手段を備え、該同期主局
   が送信する同期データフレームの送信終了時刻を調整す
   るために前記同期データフレームの送信に先立つて空デ
   ータフレームを送信し、かつ前記ネットワークへの加入
   局数が所定数未満の場合は前記空データフレームを固定
   長部分１と可変長部分２とに分け該固定長部分１は前記
   同期主局へのトークン着信の前に送信待ち行列の先頭に
   入れ、前記可変長部分２は前記送信終了時刻を知る手段
   により検出した前記同期データフレームの前回の送信終
   了時刻と主同期信号との時間差に基づいて前記可変長部
   分２のフレーム長さを計算したうえで前記固定長部分１
   に続けて前記送信待ち行列に加え、前記ネツトワークへ
   の加入局数が所定数以上の場合は前記空データフレーム
   を可変長部分３のみとして該可変長部分３は前記送信終
   了時刻を知る手段により検出した前記同期データフレー
   ムの前回の送信終了時刻と前記主同期信号との時間差に
   基づいて前記可変長部分３のフレーム長さを計算したう
   えで前記同期主局へのトークンの着信の前に送信待ち行
   列の先頭に入れることにより前記空データフレームに続
   く前記同期データフレームを前記主同期信号に同期して
   送信するとともに、同期の従局となる局は前記同期デー
   タフレームの受信終了時刻を検知することにより前記同
   期主局に追随して信号同期を行うことを特徴とする信号
   同期方式。 ２、前記同期の従局は前記同期データフレームの受信終
   了時刻が正常な予定受信終了時刻に対して一定の許容範
   囲を越えて早いまたは遅い場合はこれを無視する手段を
   備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の信
   号同期方式。 ３、前記空データフレームの宛先アドレスはいかなる前
   記同期の従局をも指示しないグループまたは指示しない
   個別アドレスであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第２項のいずれかに記載の信号同期方式。 ４、前記同期データフレームの宛先アドレスは全ての全
   記同期の従局を包含するグループアドレスであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに
   記載の信号同期方式。 ５、前記同期データフレームの長さは固定であり、かつ
   全ての前記同期の従局により予め知られていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記
   載の信号同期方式。