JPH02113746A - 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、データ伝送方式に係り、特にトークン・パッ
シング・バスを用いて互いに離れた複数地点のデータ（
例えば電圧・電流等の瞬時値）を同時にサンプリングす
るための信号同期方式に関するものである。

〔従来の技術〕

ローカルエリアネットワーク（以下、Ｌ　Ａ、　Ｎとい
う）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ズ社の提唱し
たにＡＰ（マニュファクチュアリングオートメーション
プロトコルＭ　ａｎｕｆａｃｔｕｒｊ　ｎｇＡ　ｕｔｏ
ｍａｔｉｏｎ　Ｐ　ｒｏｔｏｃｏｌ）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、（フ
ァクトリ−オートメーション　Ｆ　ａｃｔｏｒｙ　Ａ　
ｕｔｏｍａ＝２ ｔｊｏ口）、ＯＡ（オフィス　オートメーションＯｆｆ
ｉｃｅＡｕｔｏｍａｔｊｏｎ）のためにロボット、コン
ピュータ等多数の機器が工場、事務所に導入されている
が、これらの機器の相互接続を容易かつ安価に行えるこ
とを目的として前記ＭＡＰの標準化が進められている。

一企業のＬ　Ａ、　Ｎというよりは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。国際標準化機
構（ＩＳＯ）の０８Ｉ（オープン　システム　インター
コネクションＯｐＣｎ　Ｓ　ｙｓｔｅｍ　Ｔ　ｎｔｅｒ
ｃｏｎｅｃｔｉｏｎ）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
ク層）のうちの論理リンク制御サブレイヤを除く部分は
、米国の電気・電子技術者会議（Ｔｈｅ　Ｉｎ５ｔｉｔ
ｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄ　Ｅ　１ｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｅ　ｎｇｉｎｅｅｒｓ　Ｉ　ｎｃ、
以下ＩＥＥＥという）８０２．４委員会のトークン・パ
ッシング・バスが使用される。現在ＩＥＥＥ８０２゜４
規格では物理層の伝送媒体としては同軸ケーブルを使用
する事としているが、光フアイバケーブルの適用につい
ても検討されつつあり、媒体を光フアイバケーブルとし
てもデータリンク層の通信方式としては全く同一である
。

第５図はこのトークン・パッシング・バスを光ファイバ
で構成したネットワークを示す構成図である。図におい
て、１１〜１ｎはネットワークを構成する局、２１〜２
ｎは光フアイバケーブル、３はこの光ファイバ２．〜２
ｎを介して前記局１゜〜１ｎの相互を接続する光スター
カブラである。

次に動作について説明する。バス形ネッｌ−ワクには各
局が任意にデータを送信する方式（Ｃ８Ｍ、Ａ／ＣＤ）
もあるが、伝送データ量が増大し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
て、トークン・パッシング・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。即ちトークンと呼ば
れる送信権がトークン・パッシング・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
送信することが防止される。トー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
トークンをわたすべき局（後続＝３− 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（以下、論理リングという）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に加入できず、まず加入局のいずれ
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、トークン・パッシング・バス
では次のようなリング維持機能を備えている。

０）　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再発行を行う。

（２）後続局が故障した場合は、故障局の後続局に１−
−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勧誘を行い、論理リン
グに加入を希望する局の加入を許可する。

一方、このトークン・パッシング・バスを用いて、機器
の高速制御を行う応用分野があり、この中で各局で特定
信号を同時刻に繰り返し発生する必要があるシステムが
ある。例えば、複数地点で同一時刻における電圧・電流
等の瞬時値を求めるためのサンプリング信号の同期が必
要なシステムを考える。このようなシステムの場合、ト
ークン・パッシング・バスを用いて信号同期を行う方法
としては、特定局、例えば局１．を信号同期に関する主
局、他の局１２〜１ｎを信号同期に関する従局とし、主
局１．が周期的に送信するデータフレムを利用して従局
１２〜１ｎが主局１．に合わせて同期をとる方法が考え
られる。

第６図はこのような従来の信号同期方式を示すタイムチ
ャートであり、主局１．は主同期信号Ｓ１を周期ｔ。で
発生させるとともに、この主同期信号Ｓ１に同期して主
局１１のデータフレームＤ、を送信し、従局１２〜１ｎ
はデータフレームＤ、の着信時刻から逆算して主同期信
号Ｓ１の発生時刻を知るもので、これによってネットワ
ークに参加する全ての局の信号同期を可能とする。ここ
で、主局１１が送信する同期のための前記データフレム
Ｄ、を主同期データフレームとする。さらに主同期信号
Ｓ１に同期して主同期データフレームＤ。

を一定周期で送信するため、主局１１は主同期ブタフレ
ームＤ１の送信に先立って空データフレムＤｓを送信し
、かつ主同期データフレームＩ）１の送信完了時刻と主
同期信号Ｓ１の時間差に応じて空データフレームＤｓの
長さを変えている。

これにより、主局１．は主同期信号Ｓ、に同期した主同
期データフレームＤ１の送信が可能となる。

一方従局では、前記主同期データフレームＤ、の受信完
了時刻と局同期制御信号との時間差により自局内の局同
期制御信号を位相制御することで、主同期信号Ｓ、に追
随して局同期信号の信号同期が行オ〕れる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の信号同期方式は以上のように構成されているので
、ネットワークの維持・拡張のためにネットワークの参
加局が定周期毎に勧誘フレームを送信して新局の勧誘を
行う場合、従来の信号同期方式では新局勧誘が各周毎に
独立に行われるため、例えば第６図のイ）、つ）に示す
ように新局勧誘が実行される度に主同期データフレーム
の送信完了時刻が大きく変動し、そのため従局のデータ
送信時刻が変動し、主局の空データフレームの調整方法
によっては一時的に信号同期外れとなる場合があるなど
の問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、従局のデータ送信時刻の変動を少なくすると
ともに、主局の同期制御の手順が容易となる信号同期方
式を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る信号同期方式は、主局より主同期データ
フレームに先立って、主同期データフレムの送信完了時
刻と主同期信号との時間差に基づいて長さが設定された
空データフレームを送信し、この空データフレームの長
さを、ネットワクの構成局情報に基づいて予測した、１
−−クンの周回時間および新局勧誘のタイミングによっ
て修正するようにし、従局ではこの主同期データフレム
の受信完了の検知により、自局の局同期信号を前記主同
期信号に同期させるものである。

〔作用〕

＝８− この発明における信号同期に関する主局は、同期のため
に送信する主同期データフレームの送信に先立って、主
同期データフレームの送信完了時刻と主同期信号との時
間差に基づいて長さを設定して空データフレームを送信
し、その際、ネットワークの構成局情報に基づいて予測
したトークンの周回時間および新局勧誘のタイミングを
用いて、前記空データフレームの長さの修正を行い、ま
た、信号同期に関する従局は、その主同期データフレム
の受信完了を検知して自局の局同期信号を前記主同期信
号に同期させることにより、各局間のデータ送信のタイ
ミングの変動を少なくする。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例による信号同期方式を示すタイ
ムチャートであり、図において。

Ａ１〜Ａｎは各々第５図における局１１〜１ｎの局アド
レスを示し、八〇〉Ａ、〉・・・・Ａｎの関係が成り立
っている。

ここで、従来の場合と同様に、第５図のトークン・パッ
シング・バスにおいて局１．を信号同期に関する主局、
局１２〜］ｎを信号同期に関する従局とする。また、第
２図は主局１１による勧誘同期指令の送信方法を説明す
るための主同期データフレームの構成図、第３図は主局
］、の動作を示すフロチャート、第４図は従局１２〜１
ｎの動作を示すフローチャートである。

次に動作について説明する。説明は、まず信号同期に関
する主局となる局１．の動作について行う。

主局ｊ−＋はトークンを接続局へ渡す度に第３図に示す
フローチャートの動作を実行する。すなわち、トークン
の周回を実行する度に１ずつ減算する勧誘同期制御用の
カウンタを有し、ステップＳＴ１にて現在のカウンタの
計数値ＣＮＴを調べ、それがＯでないなら計数値ＣＮＴ
より１を減算し、０の際にはこの計数値ＣＮＴとして最
大設定値ＣＮＴｍａｘを代入する。ステップＳＴ２にて
主同期信号Ｓ、と主同期データフレームＤ、の送信完了
時刻との時間差し、を計測する。ステップＳＴ３に一 て、前回送信された空データフレームＤｓ以外のフレー
ムの長さの総和、およびサイレンスの総和が変更されな
いものとして、前回空データフレムのｒ、　前と計測し
た前記時間差ｔ、とにより、本来送信すべき空データフ
レームの長さｔｓ現を計算する。通常この空データフレ
ームの長さの計算式は例えば、”Ｓ　’Ａ＝　ｔｓ　前
−ｔ”となるが、その他ｔ５現＝ｔ８ゴ２・ｔ１或いは
ｔ５現＝２ｔＳ前ｔＳ＠ヶーｔ□現＋１１盲官等が考え
られるが、この発明の特徴ではないので、ｔｓ現＝ｆ（
ｔ、）とする。

次にステップＳＴ４にて前記カウンタの計数値ＣＮＴと
、ネットワークの参加湯中の最小アドレス局１−　ｎの
アドレスＡ、　ｎに既定定数８を乗算した結果が一致し
ているかどうか判定し、一致していればステップＳＴ８
、一致していなければステップＳＴ５の動作を行う。ス
テップＳＴ５では、カウンタの計数値ＣＮＴとネットワ
ークの参加湯中の最小アドレス局１ｎ以外の局のアドレ
スＡ、〜Ａ、、、に既定定数ａを乗算した結果が１つで
も一致しているか否か判定し、いずれか一致しでいれば
ステップＳＴ７、全て一致していなければステップＳＴ
６の動作を行う。

ステップＳＴ６では、ネットワークの参加湯中の何れの
局も新局勧誘は行わないと判断し、今回送信すべき空デ
ータフレームＤｓの長さ鴨川として前記本来送信すべき
空データフレームの長さｔｓ現を使用する。ステップＳ
Ｔ７ではネットワク中の最小アドレス局を除く局１．〜
Ｉｎ−１の新局勧誘を予知し、今回送信すべき空データ
フレムＤｓの長さｔ３現として、前記本来送信すべき空
データフレームの長さｔ８現より勧誘フレームＣ１〜Ｃ
，−ユの長さし　および１応答ウインドウの長さｔ　を
減算した値を使用する。ステップＳＴ８では、ネジ１〜
ワーク中の最小アドレス局」ｎの新局勧誘を予知し、今
回送信すべき空データフレムＤｓの長さ１１．現として
、前記本来送信すべき空データフレー１１の長さｔｓ現
より勧誘フレムＣｎの長さｔ　および２応答ウインドウ
の長さ２・ｔ　を減算した値を使用する。

これらステップＳＴ６〜ＳＴ８が終了すると動作はステ
ップＳＴ９へ移される。ステップＳＴ９ではこのように
して求められた今回送信すべき空データフレームの長さ
階現を有する空データフレームＤｓを送信待ち行列に加
える。ステップ５ＴＩＯでは、カウンタを参照し、その
計数値ＣＮＴが０であればステップ５ＴＩＩ、Ｏでなけ
ればステップ５Ｔ１２の動作を行う。ステップ５Ｔ１１
では、例えば第２図に示すような勧誘同期指令ＳＳ付き
の主同期データフレームＤ１を送信待ち行列に追加する
。ステップ５Ｔ１２では勧誘同期指令ＳＳなしの主同期
データフレームＤ１を送信待ち行列に追加する。

ネットワークの構成局情報の収集方法としては、例えば
データフレーム受信毎にフレームの送信元アドレスを抽
出し、受信順内部メモリ内に配列しておくことにより可
能となる。また前記最大設定値ＣＮＴ＋ｍａｘは主局と
なる局１．のアドレスＡ１の既定定数ａ倍より大きい値
を選択しておく必要がある。また、主局１１は第３図に
示すフローチャ】２ トの動作ばかりでなく、第４図に示すフローチャートの
動作も行う。その際にはステップ５Ｔ２１とステップ２
２の動作は省略される。第４図のフローチャートに示す
動作は次の従局の動作で説明する。

次に信号同期に関する従局となる局１２〜］ｎの動作に
ついて説明する。

従局１．〜１ｎはトークンを接続局へ渡す度に第４図に
示すフローチャートの動作を実行する。

すなわち、ステップＳＴ２　］−では、主局Ｊ１より受
信した主同期データフレーム受信毎に勧誘同期指令ＳＳ
があるか否かを判定し、あればステップ５Ｔ２２にて勧
誘同期制御用のカウンタの計数値ＣＮＴに○を代入し、
ステップ５Ｔ２３の動作を実行する。勧誘同期指令ＳＳ
なしの場合はそのままステップ５Ｔ２３の動作を実行す
る。

ステップ５Ｔ２３ではカウンタを参照し、その計数値Ｃ
ＮＴが０でなければ計数値ＣＮＴよりｊを減算し、Ｏで
あれば計数値ＣＮＴに最大設定値ＣＮＴｍａｘを代入す
る。ステップ５Ｔ２４にて前記カウンタの計数値ＣＮＴ
と、自局のアドレスＡ、〜Ａｎに既定定数ａを乗算した
結果が一致していればステップＳ　Ｔ　２６にて新局勧
誘製実行し、一致していなければステップ５Ｔ２５にて
勧誘禁止を実行する。

以上の様な主局１．および従局］２〜１ｎの動作を図示
すると第１図に示すタイムチャートとなる。

すなわち第１図ア）のケースではカウンタの計数値ＣＮ
Ｔに最大設定値ＣＮＴｍａｘが設定されてから、トーク
ンの周回毎に１ずつ前記計数値ＣＮ　Ｔが減算されてい
く過程の状態で、新局勧誘は行われず、今回送信すべき
空データフレームＤｓの長さ譜現として、本来の空デー
タフレームの長さｔ；ｓ、ｃｔ５現＝ｆ（ｔ＋））を使
用して、主同期データフレームＤ、の送信完了時刻と主
同期信号Ｓｉが同期する。

イ）のケースで主局１１の新局勧誘が行われ、主局１□
は今回送信すべき空データフレームＤｓの長さｔ、現と
して本来の空データフレームの長さｔＳ現から勧誘フレ
ームＣ１の長さも　と１応答ウインドウの長さｔ　を減
算した結果Ｄ８．呪１ｓ、−１−１ｗ）を使用し、主同
期データフレームＤ１の送信完了時刻と主同期信号Ｓ、
が同期する。つ）のケースでは、従局１２が新局勧誘を
行い、イ）のケースと同様に主同期データフレームＤ、
の送信完了時刻と主同期信Ｓ、が同期する。

工）のケースでは、最小アドレス局］ｎが新局勧誘を行
い、主局】−１の今回送信すべき空データフレームＤｓ
の長さ譜現として、ｔ０シーｊ：ｏ−２・ｔＷを使用し
、同じく主同期データフレームＤ、の送信完了時刻と、
主同期信号Ｓ、が同期する。

オ）のケースでは、前記カウンタの計数値ＣＮＴが最小
局１．のアドレスＡｎの既定定数ａ倍より小さくなった
場合で、新局勧誘は行われず、主局１１の今回送信すべ
き空データフレームＤｓの長さｔ、現として本来送信す
べき空データフレムの長さしＳ現を使用する。従って、
主同期ブタフレームＤ１の送信完了時刻と、主同期信号
Ｓ。

は同期する。

勧誘フレームＣ１〜Ｃｎの長さｔ。はＩＥＥＥ８０２．
４規格の中で長さが規定されており、応答ウィンドウの
長さ鴎はシステム固有の値として予じめ設定される。し
たがって前記勧誘フレムのＣ１〜Ｃｎの長さｔ　および
応答ウィンドウの長さｔＷは固定値として主局１１で保
持しておく必要がある。また、主局１１．従局１．〜１
ｎ共第３図、第４図に示す以外の動作も必要であるが１
本発明の特徴ではないので説明は省略する。

なお、」二組実施例では新局勧誘の同期方法として、親
局にて定周期的に勧誘同期指令を送信して各周毎に勧誘
同期制御用のカウンタを設け、ネットワーク中の全参加
局が信号同期に関する主局に同期して定周期的に新局勧
誘を行っているが、親局にて毎回前記カウンタの計数値
を送信し、従局は受信したカウンタの計数値を毎回参照
し、前記と同様の判定にて新局勧誘の制御を行ってもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、主同期ブタフレーム
に先立って主局より送信される空データフレームの長さ
を、ネットワークの構成局情報に基づいて予測した１−
−クンの周回時間および新局勧誘のタイミングによって
修正するように構成したので、主局の主同期データフレ
ームの送信終了時刻を本則信号に同期して一定に保つこ
とができ、従って、従局の送信タイミングも主同期信号
に同期して一定のタイミングに保たれるため、安定な信
号同期が得られ、なおかつ、同期制御の手順が容易とな
り、システム運用側のソフトウェアへの制約を軽減でき
るなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による信号同期方式を示す
タイムチャート、第２図はこの実施例で伝送される主同
期データフレームの構成図、第３図はこの実施例の信号
同期に関する主局の動作を示すフローチャート、第４図
はこの実施例の信号同期に関する従局の動作を示すフロ
ーチャート、第５図はこの発明が適用されるバス形ネッ
トワークの構成図、第６図は従来の信号同期方式を示す
タイムチャートである。 １、は主局、１２〜１ｎは従局、２１〜２ｎは光ファイ
バケーブル、３は光スターカブセラ、丁。 〜Ｔｎはトークンフレーム、Ｄｌは主同期データフレー
ム、Ｓ、は主同期信号、１．は主同期データフレームの
送信完了時刻との時間差と主同期信号との時間差、Ｄｓ
は空データフレーム、ＳＳは勧誘同期指令。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　　大　　岩　　増　　雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の局が論理上のリングを形成して、前記論理上のリ
   ングにトークンを巡回させ、前記トークンを保有してい
   る局にのみデータの送信権を与えるトークン・パッシン
   グ・バス、あるいはそれに類似した通信規約を有するネ
   ットワークにて、前記各局の送信するデータの送信タイ
   ミングを同期させる信号同期方式において、前記複数の
   局の中の１つを信号同期に関する主局、他を信号同期に
   関する従局とし、前記主局は同期のために送信する主同
   期データフレームの送信に先立って、前記主同期データ
   フレームの送信完了時刻と主同期信号との時間差に基づ
   いて長さを定めた空データフレームを送信するとともに
   、前記空データフレームの送信に際して、ネットワーク
   の構成局情報に基づいて前記トークンの周回時間および
   新局勧誘のタイミングを予測し、それらに基づいて前記
   空データフレームの長さの修正を行い、前記従局は前記
   主同期データフレームの受信完了を検知することにより
   、自局の局同期信号を前記主同期信号に同期させること
   を特徴とする信号同期方式。