JPH02135834A - 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、ＬＡＮ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ＭＡＰ
（マニュファクチュアリングオートメーシＪンプロトコ
ルＭ　ａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ
　Ｐｒｏｔｏｃａｌ）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　ｕｔ。

■ａｔｉｏｎ）　、ＯＡ（オフィス　オートメーション
○ｆｆ１ｃｅ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）のためにロボッ
ト、コンピュータ等多数の機器が工場、鳳務所に導入さ
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ＬＡＮ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０ｐｅｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｉｎｔｅｒｃ
ｏｎｅｃｔＬｏｎ）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　Ｉｎ５ｔｉｔｕ
ｔｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ　Ｉｎｃ、以下Ｉ
ＥＥＥ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、媒体を先筒４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、１．〜１ｎはネットワー
・・りを構成する局、２１〜２ｎは光フアイバケーブル
、３はこの光フアイバケーブル２．〜２ｎを介して前記
局１１〜１ｎの相互を接続する光スターカプラである。

次に動作について説明する。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。

（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再発行を行う。

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６一方、このト
ークン・パッシング・バスを用いて１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０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１
□〜１ｎを信号同期に関する従局とし、主局１１が周期
的に送信するデータフレームを利用して従局１２〜１ｎ
が主局１１に合わせて同期をとる方法が考えられる。

第５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１１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ユを送信し、従局１□〜１ｎは
データフレームＤ工の着信時刻から逆算して主同期信号
Ｓ工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１□が送信する同期のための前記データフレーム
ロ工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Ｄ１を一定周期で
送信するため、主局１□は主同期データフレームＤ０の
送信に先立って空データフレームＤｓを送信し、かつ主
同期データフレームＤ１の送信完了時刻と主同期信号Ｓ
１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１１は主同期信号Ｓ１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。−
方従局では、前記主同期データフレームＤ１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Ｓ１に追随
して局同期制御信号の信号同期が行われる。

〔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
加局が勧誘フレームを送信して新局勧誘を行う場合、初
期化時には新局勧誘の間隔を長く設定するとネットワー
クの構築の所要時間が長くなってシステム運用開始が遅
延し、また。

信号同期に関する主局が、主同期信号に同期して主同期
データフレームを送信するよう同期引込みをする際に新
局勧誘が行われると、計測した時間より算出した空デー
タフレームの長さに対して。

勧誘フレームと応答ウィンドウの和の長さ分の差異が生
じ、その差異を補正するため制御方式が複雑になり、さ
らに、主局および従局の同期引込みの完了後には、同期
確立状態を安定に保つためある程度長い間隔で新局勧誘
を行う必要があるばかりでなく、各局の新局勧誘が非同
期に実行されるため、新局勧誘が実行されるたびに主同
期データフレームの送信完了時刻が主同期信号に対して
大きく変動し、それに追従して従局の送信タイミングが
大きく変動して、送信準備のための時間的余裕を考慮し
なければならず信号同期の制御手順が複雑になり、ソフ
トウェアに制約が生じ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、ネットワークの初期化時の時間的効率化が図
れるとともに、信号同期引込制御に関するソフトウェア
の負担を軽減でき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、信号同期に関する主局
が、自局および従局に対して、初期化時の短周期の非同
期新局勧誘状態、主局および従局の同期引込みのための
勧誘禁止状態、および信号同期確立後の一定周期の同期
新局勧誘状態の３つの遷移状態を設け、それら各遷移状
態を切換え制御するようにしたものである。

〔作用〕 上記により、ネットワークが構築される初期状態では、
ＩＥＥＥ８０２．４規格で規定されている勧誘間隔を最
小にして、システム運用が可能になるまでの時間を速く
し、システム運用が可能になると新局勧誘を禁止して、
速やかにかつ効率的に主局および従局の信号同期を確立
し、信号同期確立後は、さらにネットワーク拡張のため
新局勧誘を、同期確立状態が損なわれないように定周期
的かつ各参加局が個別のタイミングで順次実行していく
ようにする。

〔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主局
および従局の状態遷移図であり、図において、Ｉａと！
ｂは第１の遷移状態で、遷移状態！ａは頻繁な新局勧誘
が行われる主局における初期状態、遷移状態１ｂは頻繁
な新局勧誘が行われる従局における初期状態である。ま
た、Ｈａとｎｂは第２の遷移状態で、遷移状態■ａは新
局勧誘が禁止される主局における同期引込専念状態、遷
移状態ｎｂは新局勧誘が禁止される従局における同期引
込専念状態である。さらに、■ａとｍｂは第３の遷移状
態で、遷移状態ｍａはネットワーク拡張のために一定の
周期で同期して新局勧誘を行う主局における定常同期確
立状態、遷移状態ｍｂは同様に一定周期で同期新局勧誘
を行う従局における定常同期確立状態である。

ここで、従来の場合と同様に、第４図のトークン・パッ
シング・バスにおいて２局１１を信号同期に関する主局
、局１２〜１ｎを信号同期に関する従局とする。また、
第２図は主局１□および従局１２〜１ｎの状態ステータ
ス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４図は主局１．および従局１□〜１ｎ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、各遷移状態の個々
の動作についてまず説明する。

ア＞ｙｓ移状態１ａの場合 遷移状態１ａでは、主局１１がシステム運用可能でない
と判断した初期化状態であり、主局１□は第２図に示す
主同期データフレームＤ１上で状態ステータスＣ８を送
信し、従局１□〜１ｎにネットワークが初期状態である
ことを通知するとともに、ＩＥＥＥ８０２．４規格で規
定されている勧誘間隔（ｍａｘ−Ｉ　ｎｔｅｒ−Ｓ　ｏ
ｌｉｃｉｔ−Ｃｏｕｎｔ）を最小に設定し、短周期で新
局勧誘を行ってネットワーク構築に努める。

イ）遷移状態１ｂの動作 遷移状態１ｂは、従局１２〜１ｎが、主局】、ｌより受
信した主同期データフレームＤ１中の状態ステータスＣ
８が初期状態であると判断したときに遷移する状態で、
従局１．〜１ｎは、主局１□と同様、勧誘間隔を最小に
設定して短周期で新局勧誘し、ネットワーク構築に努め
る。

つ）遷移状態１１ａの動作 遷移状態■ａでは、信号同期が未確立の状態で、主局１
１が同期引込みのため自局の勧誘を禁止するとともに主
同期データフレームＤ１上の状態ステータスＣ８を送信
し、従局１２〜】ｎにも勧誘禁止を指令する。

工）遷移状態ｎｂの動作 遷移状態ｎｂでは、従局１２〜］ｎが、主局１゜より受
信した主同期データフレームＤ１上の状態ステータスＣ
８に基づき、自局の勧誘を禁止する制御を行う。

オ）遷移状態ｍａの動作 遷移状態ｍａは、ネットワークの信号同期が確立した状
態で、主局１．が、状態１１ａにおいて勧誘を禁止し信
号同期引込みを行った後、ネットワークの信号同期が確
立したと判断すると１本状態に遷移する。主局１□は再
び主局１□及び従局１゜〜１ｎの新局勧誘を再開するた
め、主同期データフレームＤ１上で状態ステータスＣ８
を送信するとともに、前記主同期データフレームＤ１上
で信号同期に影響を与えないような適当な間隔で、定周
期的に勧誘同期指令ＳＳを従局１□〜１ｎに送信する。

力）遷移状態ｍｂの動作 遷移状態ｍｂでは、従局１□〜１ｎは、主局１１からの
状態ステータスＣ８に基づいて、前記勧誘同期指令ＳＳ
に同期して１回、かつ従局１□〜１０間で新局勧誘のタ
イミングが重ならないように。

勧誘同期指令検出後、各従局１□〜１ｎ個別の一定時限
後に新局勧誘を行う。

したがって主局１１および従局１□〜１ｎにおける動作
は第４図のフローチャートに示す流れとなる。ステップ
ＳＴＩでは自局が信号同期に関する主局となるか従局と
なるかの判定を行う。通常。

ネットワークをできる限り存続させるため、ネットワー
ク参加局中のアドレス最大局を主局とするのが妥当であ
る０次に主局となる場合はステップＳＴ２、従局となる
場合はステップＳＴ３の動作を行う。ステップＳＴ２で
は主局として、ネットワークの構成状態より予じめ設定
されたシステム運用開始可能な最小構成局条件と比較し
、システム運用可能かどうかを判定する。その結果、シ
ステム運用可能であればステップＳＴ４．可能でなけれ
ばステップＳＴ８の動作を行う、ステップＳＴ３では従
局として、主局１□からの主同期データフレームＤ１中
の状態ステータスＣ８を参照し。

主局が遷移状態ＨａであればステップＳＴ９、遷移状態
ｍａでなければステップＳＴ５の動作を行う、ステップ
ＳＴ４では主局として、ネットワークの信号同期が確立
しているか、各局の状態ステータスから判定し、信号同
期が確立していればステップＳＴ６、確立していなけれ
ばステップＳＴ７の動作を行う、ステップＳＴ５では従
局として。

主局からの上記状態ステータスＣ８を参照し、主局が遷
移状態１１ａであればステップ５Ｔ１０．遷移状態１１
ａでなければステップＳＴＩ　１の動作を行う。

ステップＳＴ６では、上記オ）に記載の遷移状態ｍａの
動作を行う。ステップＳＴ７では、上記つ）に記載の遷
移状態Ｕａの動作を行う、ステップＳＴ８では、上記ア
）に記載の遷移状態１ａの動作を行う、ステップＳＴ９
では、上記力）に記載の遷移状態ｍｂの動作を行う、ス
テップ５ＴＩＯでは、上記工）に記載の遷移状態ｎｂの
動作を行う。ステップ５ＴＩＩでは、上記イ）に記載の
遷移状態１ｂの動作を行う。

なお、上記実施例では第３図のステップＳＴ２の判定条
件として、現在のネットワークの構成局情報が、予じめ
設定されたシステム運用開始可能な最小構成条件を満足
しているか否かとしているが、適用するシステムによっ
ては、リング形成後一定時限経過しているか否か、或い
は新局が加入しなくなってから一定時限経過しているか
否かとしてもよく、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、初期化時の短周期の
非同期新局勧誘状態、同期引込みのための勧誘禁止状態
、および信号同期確立後の一定周期の同期新局勧誘状態
の３つの遷移状態を切換え制御するように構成したので
、初期化時には新局勧誘の間隔を最小にしてネットワー
ク構築の所要時間の短縮化、および初期化の効率化がは
かられ、主局および従局の同期引込みの際には、新局勧
誘が禁止されて信号同期制御の手順の簡略化、および同
期引込み時間の短縮化ができ、さらに信号同期確立後に
は主局に同期して新局勧誘が行われて同期の安定化がは
かれ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
各局の状態遷移図、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図はこの実施例の動
作を示すフローチャート。 第４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５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、１□〜１ｎは従局、２１〜２ｎは光フアイ
バケーブル、３は光スターカプラ、Ｔ１〜Ｔｎはトーク
ンフレーム、Ｄｌは主同期データフレーム、Ｓｌは主同
期信号、Ｄｓは空データフレーム、Ｉａ、Ｉｂは第１の
遷移状態、Ｉｌａ、　Ｉｌｂは第２の遷移状態、■ａ、
Ｉｎｂは第３の遷移状態。 ＳＳは勧誘同期指令、ＣＳは状態ステータス。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 第３図

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を送信する際、ネットワーク
   の初期化時には新局勧誘の間隔を最小にして、前記各局
   が短周期で新局勧誘を行う第１の遷移状態、前記主局お
   よび従局の同期引込みのために新局勧誘を禁止する第２
   の遷移状態、および、信号同期が確立した後、前記主局
   の勧誘同期指令をもとに前記ネットワークの全参加局が
   同期して新局勧誘を順次行う第３の遷移状態、の３つの
   遷移状態の切換え制御を行うことを特徴とする信号同期
   方式。