JPH02209038A - データ伝送ネットワークにおける伝送制御方式およびその伝送制御装置 - 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、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）等の
データ伝送ネットワークにおける伝送制御方式およびそ
の伝送制御装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、ＬＡＮ等のネットワークにおけるデータの伝送制
御方式として、たとえばＣ８ＭＡ／ＣＤ方式やトークン
パッシング方式がある。前者のＣＳＭＡ／ＣＤ方式は、
ネットワークに接続された各ノードがネットワーク上に
送信中のデータが存在するか否かを常時監視し、あるノ
ードで送信要求が発生した場合、このノードは、データ
送信がネットワーク上に存在しなければ、直ちにデータ
を送出するランダムアクセス方式である。この場合、複
数のノードが同時に送信要求がある場合には、これらの
各ノードが一斉起動されるためにネットワーク上でパケ
ットの衝突が生じる。そのため、従来は、ＤＣレベルの
変化によって衝突発生を検出する専用の衝突検出回路を
設けるとともに、衝突が発生した場合には各ノードが所
定の時間だけ待ってデータを再送信するいわゆるバック
オフ処理の回路を設けている。

一方、後者のトークンパッシング方式は、リング状のネ
ットワークに接続された各ノード間を順次トークンと呼
ばれる発信権情報が巡回し、送信要求のあるノードは、
巡回しているトークンを受信したときにのみデータを送
信することができる確定的方式である。

〈発明が解決しようとする課題〉 Ｃ９ＭＡ／ＣＤ方式は、基本的にはランダムアクセス方
式なのでプロトコルが簡単であり、伝送制御の回路構成
が比較的簡単であり、またノードの新規の加入、脱退の
手続□きが容易である等の利点を有するものの、トラフ
ィックが大きい場合には、各ノードが同時にデータを送
出して衝突が発生する確率が高くなるので、通信効率、
応答性が悪くなる。しかも、衝突が発生した場合の対策
のために衝突検出回路やバックオフ処理回路が別途必要
となる等の問題がある。

一方、トークンパッシング方式では、トークンを受信し
たノードのみ送信できるため、トラフィックが大きい場
合でも衝突発生を確実に回避できるという利点があるも
のの、ネットワーク上のノードに順次トークンを巡回さ
せるので、無駄な冗長性がある。特に、複数のノードが
同時に送信要求を出している場合にはミ最初にトークン
を捕らえたノードに最も近いノードが次の送信権を得る
ため、これから離れたノードがなかなか送信権を得られ
ないという不具合を生じる。さらに、トークンを巡回さ
せる制御手順が複雑なため、これに応じてハードウェア
の回路構成も複雑であり、また、ノードの新規の加入、
脱退の手続きが特別に必要となる等の問題がある。・ 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、上述したような従来の各種のアクセス方式の難点を
解消し、データ伝送の制御アルゴリズムが比較的簡単で
あるにもかかわらず、衝突発生を確実に回避することが
でき、伝送制御のための回路構成が簡単で、しかも、通
信効率および応答性に優れ、ネットワークへのノードの
加入、脱退が容易な伝送制御方式およびその伝送制御装
置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、上記の目的を達成するために、次の構成を採
る。

すなわち、本発明の伝送制御方式は、各ノードには固有
の重み付けされた優先度を設け、送信権を有するノード
からの送信要求の問い合わせに対して複数のノードで同
時に送信要求が発生した場合には、優先度の高いノード
に優先的に送信権を移譲し、また、送信権を有するノー
ドが所望のノードにデータを送信する際には、これに伴
って送信先のノードに同時に送信権も移譲し、送信権を
移譲されたノードは、送信要求がある場合には送信権の
移譲に伴い所望の送信先のノードにデータを直接送信し
、送信要求か無い場合には送信権の移譲に伴って他のノ
ードに対して送信要求の有無を問い合わせ、この送信要
求の問い合わせに対して、他のいずれのノードも送信要
求かなく、かつ自己も送信要求が無ければ、送信権を有
する該ノードがそのまま送信権を保留して所定時間間隔
で送信要求の問い合わせを繰り返すようにしている。

また、本発明に係る伝送制御装置では、送信要求の問い
合わせフレームの送信に伴って起動されるとともに、バ
ス上のデータフレームを検出することによりリセットさ
れるレスポンスタイマーと、各ノードに固有の重み付け
時間が設定され、送信要求信号によって可動状態となり
、かつ、他のノードからの前記問い合わせフレームの受
信に応答して起動されるととも１こ、バス上のデータフ
レームを検出することによりリセットされるウェイトタ
イマーと、前記レスポンスタイマーからのタイムアツプ
信号に応答して他のノードに前記問い合わせフレームを
送信するとともに、前記ウェイトタイマーから前記重み
付け時間が経過した場合に出力されるタイムアツプ信号
に応答して所望のノードにデータフレームを送信する送
信制御手段と、他の所望のノードにデータフレームを送
信した場合、あるいは問い合わせフレームの送信後にバ
ス上のデータフレームを検出した場合にはこれに応じて
データフレームの送信を阻止し、また、他のノードから
自己宛のデータフレームを受信した場合、あるいは前記
ウェイトタイマーからのタイムアツプ信号が人力され場
合にはこれに応じてデータフレームの送信を許容する送
信権遷移手段とを備えている。

く作用〉 本発明の伝送制御方式は、送信権を有するノードのみが
データ送信を行いうる点は従来のトークンパシング方式
と同様であるが、送信権は、ネットワーク上を順次巡回
させるのではなくて、送信要求のあるノードに直接移譲
される。しかも、あるノードが他のノードにデータを送
信する際には、同時に送信権も移譲される。したがって
、送信要求のあるノードは、送信権をもっノードからの
送信要求の問い合わせに対して応答フレームを返す代わ
りに、直接データフレームを所望の送信先のノードに送
信することで応答する。また、データフレームを受信し
たノードは、アクルッジフレームを送信元のノードに返
答する代わりに、送信要求の問い合わせフレームを送信
する。このため、バス上の信号は、データフレームと問
い合わせフレームの二種類だけであり、制御アルゴリズ
ムが簡単になる。しかも、送信権の巡回という無駄な冗
長性がなくなるため、応答性に優れている。さらに、複
数のノードから同時に送信要求があれば、優先度の高い
ノードに優先的に送信権が移譲されるので、ＣＳＭＡ／
ＣＤ方式のようなバス上での衝突発生が確実に回避され
る。

また、本発明の伝送制御装置では、送信権を有するノー
ドからの送信要求の問い合わせに対して、他のノードが
データフレームを全く送信しない場合には、レスポンス
タイマーがタイムアツプすることによって送信要求の問
い合わせが繰り返される。また、複数のノードが同時に
送信要求をもつ場合には、優先度の高いノードのウェイ
トタイマーが先行してタイムアツプするので、これによ
ってバス上でのデータの衝突発生が回避される。さらに
、送信権遷移手段は、他の所望のノードにデータフレー
ムを送信した場合、あるいは問い合わせフレームの送信
後にバス上のデータフレームを検出した場合にはこれに
応じてデータフレームの送信を阻止して他のノードに送
信権を移譲する。

このようにして、上記の伝送制御方式が実現される。そ
の場合、制御アルゴリズムが簡単なため、伝送制御のた
めの電子回路の構成がコンパクトになる。

〈実施例〉 この実施例において、伝送されるフレームは、データフ
レームと問い合わせフレームの２種類である。データフ
レームは、ネットワーク（バス）を介して実質的なデー
タを送信するためのフレームであり、内容的には、送信
元のアドレス（ソースアドレス）、送信先のアドレス（
ディスティネーションアドレス）、データ、エラーチエ
ツク情報等を含む。また、このデータフレームの送信は
、問い合わせフレームを送信したノードに対する応答を
兼用する。問い合わせフレームは、送信権を保有してい
るノードが他のノードに対して送信権の移譲を要求して
いるかどうかを問い合わせるためのフレームであり、実
質的なデータは含まない。また、この問い合わせフレー
ムは、データフレームの送信元のノードに対する受信成
功の応答を兼用する。

次に、上記の各フレームを伝送する伝送制御装置の構成
を、第１図に示すブロック図に基づいて説明する。

同図において、符号ｌはデータ伝送ネットワークの一つ
のノードを構成する伝送制御装置を示し、２は送信部、
４は受信部、６は送信部２からの出力信号を増幅して図
外の他のノードに送出するドライバ、８は図外の他のノ
ードからの送信されてくるフレームを受信して増幅する
レシーバ、！０はバスである。

上記の送信部２は、データフレーム送信回路１２と問い
合わせフレーム送信回路１４とからなり、また、受信部
４は、他のノードから送信されてくるフレームの種類を
識別して検出信号を出力するフレーム検出回路２０と、
バスＩＯ上のフレームの有無（フレームが存在しないと
きアイドル状態、フレームが存在するときは非アイドル
状態）を検出するアイドル検出回路２２からなる。

２４は、バスｌＯのアイドル状態を監視するためのアイ
ドルタイマーであって、バス１０がアイドル状態にある
ときに起動されるとともにＣバス上１０上のフレームを
検出することによりリセットされる。２６は、他のノー
ドから送信要求の応答が返ってこない場合に、送信権を
有するノードが問い合わせフレームを繰り返して送信す
るために設けられたレスポンスタイマーであって、後述
の送信制御手段３０から問い合わせフレームが送信され
るのに伴って起動されるとともに、他のノードのデータ
フレームを検出することによりリセットされる。また、
２８は複数のノードが送信要求の問い合わせに対して同
時に送信要求をもつ場合の調整用として設けられたウェ
イトタイマーであって、各ノードに固有の重み付け時間
Ｔｉが設定されており、また送信要求信号によって可動
状態となり、かつ、他のノードからの問い合わせフレー
ムの受信に応答して起動されるとともに、バス上のデー
タフレームを検出することにより（すなわち非アイドル
状態になることにより）リセットされる。なお、本例で
は、各ウェイトタイマー２８に設定される量み付け時間
Ｔｉは、ノード１→ノード２→ノード３−ノーｒ４・・
・の順に次第に長くなるように予め設定されているもの
とする。また、アイドルタイマー２４、レスポンスタイ
マー２６およびウェイトタイマー２８の各タイムアツプ
時間をＴａ％Ｔｂ、Ｔｉとすると、Ｔ　ａ＞　Ｔ　ｂ＞
　Ｔ　ｉの関係がある。

３０はフレームの送信を制御する送信制御手段であって
、アイドルタイマー２４からのタイムアツプ信号に応答
してネットワーク立ち上げのシーケンスを開始し、また
、レスポンスタイマー２６からのタイムアツプ信号に応
答して他のノードに問い合わせフレームを送信し、また
、ウェイトタイマー２８から重み付け時間Ｔｉが経過し
た場合に出力されるタイムアツプ信号に応答して所望の
ノードにデータフレームを送信する。

３２は送信権をノード間で移すための送信権遷移手段で
あって、他の所望のノードにデータフレームを送信した
場合、あるいは問い合わせフレームの送信後にバス上の
データフレームを検出した場合にはこれに応じてデータ
フレームの送信を阻止し、また、他のノードから自己宛
のデータフレームを受信した場合、あるいは前記ウェイ
トタイマーからのタイムアツプ信号が入力され場合には
これに応じてデータフレームの送信を許容する。

次に、上記構成の伝送制御装置ｌの伝送制御動作につい
て、第２図に示すフローチャートおよび第３図に示すタ
イムチャートをそれぞれ参照して説明する。

ネットワークの立ち上げ時には、送信制御手段により、
各タイマー２４．２６．２８の計測時間がリセットされ
る（ステップ■）。その際、バス１０上にはフレームが
存在しないので、受信部４のアイドル検出回路２２から
はアイドル検出信号が出力される。このアイドル検出信
号によってアイドルタイマー２４が時間計測を開始する
。そして、アイドルタイマー２４の設定時間Ｔａが経過
するまでアイドル状態が維持された場合には、アイドル
タイマー２４からタイムアツプ信号が出力される（ステ
ップ■）。なお、故障や断線等が発生した場合にも、上
記のネットワークの立ち上げ時と同様、長期にわたって
バスｌＯ上にフレームが存在しなくなるので、アイドル
タイマー２４からはタイムアツプ信号が出力される。

送信制御手段３０は、このタイムアツプ信号に応答して
、問い合わせフレームを送出する（ステップ■）。この
問い合わせフレームの送出に伴ってレスポンスタイマー
２６の時間計測が開始される。

さらに、この問い合わせフレームは、問い合わせフレー
ム送信回路１２、ドライバ６を介してバス１０に送出さ
れて他のノードの伝送制御装置に受信される。

問い合わせフレームを受信したノードでは、そのフレー
ム検出回路２０から問い合わせフレーム検出信号が出力
される。送信要求のある伝送制御装置においては、図外
の機器よりウェイトタイマー２８に対して送信要求信号
が与えられているので、可動状態となっている。したが
って、ウェイトタイマー２８は、上記の問い合わせフレ
ーム検出信号が与えられると、これに応答して時間計測
を開始する。この場合、優先度の高いノード程、ウェイ
トタイマー２８に設定されている重み付け時間Ｔｉ（プ
ログラム時刻）が短いので、送信要求のあるノードの内
、最も優先度の高いノード（本例ではノードｌ）のウェ
イトタイマー２８からタイムアツプ信号が出力される（
ステップ■）。このタイムアツプ信号は送信権遷移手段
３２に与えられるので、送信権遷移手段３２はこのタイ
ムアツプ信号に応答してデータフレームの送信を許容す
る制御信号をデータフレーム送信回路１２に与える。こ
れにより、ネットワークの立ち上げ時において、送信要
求のあるノードの内、優先度の最も高いノード（本例で
はノード１）が最初に送信権を獲得する。

このノードｌは、送信要求があるので（ステップ■）、
送信制御手段３０は、ウェイトタイマー２８からのタイ
ムアツプ信号に応答してデータフレームを出力する（ス
テップ■）。このデータフレームは、データフレーム送
信回路１２、ドライバ６を介してバス１０上に送出され
、このデータフレームに含まれるディスティネーション
アドレスに一致したアドレスをもつ送信先の伝送制御装
置１（たとえば第３図においてはノード２）に取り込ま
れる。

データフレームを取り込んだ伝送制御装置１（この例で
はノード２）のフレーム検出回路２０からは、自己宛の
データフレーム受信を示す検出信号が出力され、この検
出信号が送信制御手段３０と送信権遷移手段３２とにそ
れぞれ与えられる。送信制御手段３０は、この検出信号
に応答して（ステップ■）、問い合わせフレームを出力
する（ステップ■）。また、送信権遷移手段３２は、こ
の検出信号に応答してデータフレームの送信を許容する
制御信号をデータフレーム送信回路１２に与える。

これにより、データフレームを受信したノード２に送信
権が移ることになる。また、送信制御手段３０から出力
された問い合わせフレームは、問い合わせフレーム送信
回路１４、ドライバ６を介してバスｌＯ上に送出される
。この問い合わせフレームは、データフレームの送信元
のノードｌに対しては、データフレームの受信成功を知
らせる応答として返される。

送信権が移譲された伝送制御装置ｌ（この段階ではノー
ド２）において、他のノードに問い合わせフレームを送
信した後、レスポンスタイマー２６の設定時間Ｔｂを経
過するまでの間に、他のノードからフレームが全く返信
されてこない場合には、該レスポンスタイマー２６がタ
イムアツプし、タイムアツプ信号が出力される（ステッ
プ■）。このタイムアツプ信号に応答して、送信制御手
段３０は、再度問い合わせフレームを送信する（ステッ
プｌ１ｌＥｌ）。その後は、送信制御手段３０はステッ
プ■に移行する。

一方、送信権をもつ伝送制御装置１（この段階ではノー
ド２）が、他のノードに問い合わせフレームを送信して
からレスポンスタイマー２６の設定時間Ｔｂを経過する
までの間に、他のノード（たとえばノード３）からのデ
ータフレームの送信がフレーム検出回路２０で検出され
た場合には、該回路２０からデータフレーム検出信号が
出力される。このデータフレーム検出信号によってレス
ポンスタイマー２６がリセットされるとともに、送信権
遷移手段３２は、この検出信号に応答してデータフレー
ムの送信を阻止する制御信号をデータフレーム送信回路
１２に与える。これにより、データフレームの送信元の
伝送制御装置ｌ（ここではノード３）に送信権が移譲さ
れる。

たとえば、ノード２から送信された問い合わせフレーム
が他のノード（ノード２以外）に受信された場合は（ス
テップ■）、そのフレーム検出回路２０から問い合わせ
フレーム検出信号が出力される。

その際、送信要求がないときには、送信制御手段３０は
ステップ■に戻る。これに対して、送信要求がある場合
には（ステップ＠）、ウェイトタイマー２８が可動状態
になっているので、上記の問い合わせフレームの検出信
号によってウェイトタイマー２８が時間計測を開始する
。その際、ウェイトタイマー２８のカウントアツプの途
中でバスｌＯ上にデータフレームが存在することが検出
されると、これは自分よりも優先度の高いノードから先
にデータフレームが送信されたことを意味するから、ウ
ェイトタイマー２８がリセットされる。

これに対して、池のノードからデータフレームが送出さ
れるまでの間にウェイトタイマー２８がタイムアツプし
た場合には（ステップ０）、このタイムアツプ信号が送
信権遷移手段３２と送信制御手段３０にそれぞれ与えら
れる。ウェイトタイマー２８がタイムアツプすることは
、送信要求をもつノードの内、自己のノードが優先度が
最も高いことを意味するから、送信権遷移手段３２は、
これに応答してデータフレームの送信を許容する制御信
号をデータフレーム送信回路１２に与える。したがって
、第３図において、ノード２からの問い合わせフレーム
の送信に対して、ノード３とノード４とが共に送信要求
がある場合には、ノード３の方がノード４よりも優先的
に送信権を獲得することになる。そして、この送信権を
獲得したノード（ここではノード３）の送信制御手段３
０は、ステップ■に移行し、送信要求があればウェイト
タイマー２８からのタイムアツプ信号に応答して、直ち
にデータフレームを送信する。そして、このデータフレ
ームの送信は、問い合わせフレームを送信し・たノード
（ここではノード２−）に対する応答を兼用する。

このようにして、各ノードには固有の重み付けされた優
先度を設け、送信権を有するノードからの送信要求の問
い合わせに対して複数のノードで同時に送信要求が発生
した場合には、優先度の高いノードに優先的に送信権が
移譲される。また、送信権を有するノードが所望のノー
ドにデータを送信する際には、これに伴って送信先のノ
ードに同時に送信権も移譲される。送信権を移譲された
ノードは、送信要求がある場合には、送信権の移譲に伴
い所望の送信先のノードにデータを直接送信し、送信要
求が無い場合には送信権の移譲に応答して他のノードに
対して送信要求の有無を問い合わせる。この送信要求の
問い合わせに対して、他のいずれのノードも送信要求が
なく、かつ自己も送信要求が無ければ、送信権を有する
該ノードがそのまま送信権を保留して所定時間間隔で送
信要求の問い合わせが繰り返される。

なお、上記の実施例においては、各ノードのウェイトタ
イマー２８の重み付け時間Ｔｉは固定されているが、ネ
ットワークが一つのノードで独占されるのを回避するた
め、−度データ送信を実行したノードについては、重み
付け時間Ｔｉに一定時間を加算して一種のハンディキャ
ップを付け、優先度を下げるようにしてもよい。また、
送信要求の問い合わせに対する応答時間をさらに短くす
るため、重み付け時間が２種類設定できるようにウェイ
トタイマーを２つ設け、上位ビットに依存した時間で一
度の応答を実行した後、次に、下位のビットの依存した
時間で二度目の応答を実行するようにすることもできる
。

〈発明の効果〉 本発明の伝送制御方式では、送信権を巡回させる方式に
比較して制御アルゴリズムが比較的簡単であり、また、
送信権巡回の際の冗長性がなく、しかも、バスを介して
伝送されるフレームは２種類だけでよいため、データ伝
送の応答性に優れる。

また、複数のノードで同時に送信要求が送信要求が発生
した場合には、優先度の高いノードが優先的に送信権を
獲得するので、バス上のデータの衝突発生が確実に回避
される。

本発明の伝送制御装置では、上記の効果に加えて、制御
アルゴリズムが簡単であることに伴い、伝送制御の電子
回路の構成がコンパクト化できる等の優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は本発明に
係るデータ伝送ネットワークにおける伝送制御方式を適
用するための伝送制御装置のブロック図、第２図は同装
置の伝送制御手順のフローチャート、第３図は各ノード
間における伝送制御のタイムチャートである。 ｌ・・・伝送制御装置、２６・・・レスポンスタイマー
２８・・・ウェイトタイマー　３０・・・送信制御手段
、３２・・・送信権遷移手段。 出願人　三菱電線工業　株式会社 代理人　弁理士　岡　１）和　秀

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）送信権を有するノードのみがデータ送信を行いう
   る伝送制御方式であって、 各ノードには固有の重み付けされた優先度を設け、送信
   権を有するノードからの送信要求の問い合わせに対して
   複数のノードで同時に送信要求が発生した場合には、優
   先度の高いノードに優先的に送信権を移譲し、 また、送信権を有するノードが所望のノードにデータを
   送信する際には、これに伴って送信先のノードに同時に
   送信権も移譲し、 送信権を移譲されたノードは、送信要求がある場合には
   送信権の移譲に伴い所望の送信先のノードにデータを直
   接送信し、送信要求が無い場合には送信権の移譲に伴っ
   て他のノードに対して送信要求の有無を問い合わせ、 この送信要求の問い合わせに対して、他のいずれのノー
   ドも送信要求がなく、かつ自己も送信要求が無ければ、
   送信権を有する該ノードがそのまま送信権を保留して所
   定時間間隔で送信要求の問い合わせを繰り返すことを特
   徴とするデータ伝送ネットワークにおける伝送制御方式
   。
2. （２）バスラインに接続されて一つのノードを構成する
   伝送制御装置であって、 送信要求の問い合わせフレームの送信に伴って起動され
   るとともに、バス上のデータフレームを検出することに
   よりリセットされるレスポンスタイマーと、 各ノードに固有の重み付け時間が設定され、送信要求信
   号によって可動状態となり、かつ、他のノードからの前
   記問い合わせフレームの受信に応答して起動されるとと
   もに、バス上のデータフレームを検出することによりリ
   セットされるウェイトタイマーと、 前記レスポンスタイマーからのタイムアップ信号に応答
   して他のノードに前記問い合わせフレームを送信すると
   ともに、前記ウェイトタイマーから前記重み付け時間が
   経過した場合に出力されるタイムアップ信号に応答して
   所望のノードにデータフレームを送信する送信制御手段
   と、 他の所望のノードにデータフレームを送信した場合、あ
   るいは問い合わせフレームの送信後にバス上のデータフ
   レームを検出した場合にはこれに応じてデータフレーム
   の送信を阻止し、また、他のノードから自己宛のデータ
   フレームを受信した場合、あるいは前記ウェイトタイマ
   ーからのタイムアップ信号が入力され場合にはこれに応
   じてデータフレームの送信を許容する送信権遷移手段と
   、を備えることを特徴とする伝送制御装置。