JPH0279637A - 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、トークンパッシ
ングバスを利用し、互いに離れた複数の地点で、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
ング信号等を生成するために用いて好適な信号同期方式
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
普及しつつあり、特に注目すべき技術の１つとして、Ｍ
　Ａ　Ｐ　（Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ａｕｔｏｎ
＋ａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）と呼ばれる工業用ＬＡ
Ｎが知られている。

このＭＡＰは、ＦＡ、ＯＡ等のために、工場、事務所等
に導入されているロボット、コンピュータ等の機器の相
互接続を容易かつ安価に行うことを目的としており、そ
の標準化が進められている。

この標準化は、ｌ５Ｏ（国際Ｓ準化機構）の０８Ｉ（Ｏ
ｐｅｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉ
ｏｎ）階層モデルの各層を埋める形で進められており、
下位２層（物理層、データリンク暦）のうち理論リンク
制御サブレイヤを除く部分は、ＩＥＥＥ　（米国の電気
、電子技術者会議）　８０２．４委員会のトークンパッ
シングバスが使用される。

以下、このトークンパッシングバスと信号伝送について
図面により説明する。

第３図は信号同期を行うトークンパッシングバスの伝送
信号の軸側を示す図、第４図は同軸ケーブルを用いたバ
ス型ネットワークの例を示す図、第６図はネットワーク
への加入局数が少ない場合の伝送信号の例を示す図であ
る。第４図において、１□〜１ｆｉは加入局、２は同軸
ケーブル、３□〜３ａは分岐装置である。

第４図において、ネットワークを構成する加入局１１〜
１゜は、タップと呼ばれる分岐装置３□〜３ｆｉを介し
て同軸ケーブル２に接続されている。

この種バス型ネットワークには、接続されている各加入
局が任意にデータを送信する方式（ＣＳＭＡ／ＣＤ）も
あるが、この方式は、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を有す
る。これに対し、本発明が適用されるトークンパッシン
グバスは、決定論的アクセス方式によりこの欠点を避け
ることのできるものである。すなわち、このトークンパ
ッシングバスは、トークンと呼ばれる送信権を示す情報
がトークンパッシングバスに加入している各加入局間で
順番に受けわたされ、同一時刻に複数の加入局が同時に
送信を行うことを防止している。トークンは、例えば、
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、各加入局は、自局がトークンをわたすべき後続の加
入局を記憶しており、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、新しい加入局
が、バスに加入したい場合にも加入することができず、
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。このようなこと
を回避するため、トークンパッシングバスは、次のよう
なリ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場合
、前のトークンを保持していた加入局がトークンの再発
行を行う。

（２）トークンをわたすべき後続の加入局が故障した場
合、トークン発行加入局は、故障加入局の後続局にトー
クンをわたし、故障加入局を論理リングから除去する。

（３）はぼ一定の周期で新加入局の勧誘を行い、論理リ
ングに加入を希望する加入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含むＬＡＮを利用
して機器の高速制御を行う応用分野があり、この中には
、各加入局で特定信号を同時刻に繰返し発生させる必要
のあるシステムがある。例えば、複数地点で電圧、電流
、変位、加速度等の瞬時値を同時に求めるためのサンプ
リング信号の発生等である。従って、ＬＡＮを用いるト
ークンパッシングバスを用いて、このような特定信号、
たとえば、サンプリング信号の信号同期を行うことがで
きれば、トークンパッシングバスが、元来備える即時性
、自己回復性、拡張性の優れた特徴とあわ。

せて、トークンパッシングバスの用途を一層広くするこ
とができる。

トークンパッシングバスを用いて、前述のような信号同
期を行う方法として、ネットワークを構成する特定の加
入局を主局と定め、この主局が周期的に発するデータフ
レームを利用して、主局以外の他の加入局（従局）が主
局に合わせて同期を行い、サンプリング信号等の特定信
号を生成する方法がある。

いま、第４図において、加入局１１を主局、他の加入局
１□〜１６を従局とし、主局を含む加入局１□〜１゜が
データを送信するものとする。この場合、第３図に示す
ように、まず、主局である加入局１がデータフレームロ
工を送信後、トークンＴ工を送信する。主局の後位に論
理的に位置ずけられている従局である加入局、例えば、
加入局１□は。

この主局からのトークンＴ１を検出し、自局に送信権が
移ったことを確認して、データフレームＤ２を送信し、
後位の加入局に送信権を移行させるために、トークンＴ
、を送出する。このような動作が全加入局で行われると
、送信権は再び主局となる加入局１□に移り、さらに前
述の動作が繰返えされることになる。

ところで、主局となる加入局１□がサンプリング信号等
の特定信号のために発生する同期信号（以下、主同期信
号という）Ｓ□を周期Ｔで発生しているものとし、この
主局となる加入局１□が、この主同期信号Ｓ工に同期し
てデータフレームロ工を送信することができれば、他の
従局となる加入局１２〜１．は、データフレームロ工の
受信時刻に基づいて、主同期信号Ｓ４の発生時刻を知る
ことができ、この主同期信号Ｓ□に同期した自局同期信
号Ｓ、、Ｓ、・・・を生成することができる。すなわち
、トークンパッシングバスでは、データフレームロ工は
、その宛先アドレスを適切に設定することにより、全従
局にほぼ同時に受信されるからである。

前述した信号同期を実現するには、主局となる加入局１
１において、いかにして主同期信号Ｓ□に同期したデー
タフレームを送信すればよいかという問題がある。

本来、トークンパッシングバスにおけるトークンは、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
の巡回闇期は、主同期信号Ｓ１の周期Ｔとは異なること
は勿論、新局の勧誘やトークンパッシング再試行等が確
率現象的に行われるため常に変動する。従って、トーク
ンパッシングバスを用いて前述のような信号同期を行う
ためには、主局となる加入局１１が主同期信号Ｓ□に同
期してデータフレームロ工を送信可能とする手段が不可
欠である。その一方法として、主局・どなる加入局１□
がトークンを受信して送信権を得た後、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Ｓ工の
発生時刻まで待たせる方法が考えられる。しかし、この
方法は、無信号状態が長く続くことになり、主局となる
加入局１１にトークンを送信した先行する加入局が、ト
ークンパッシングが失敗したとみなしてトークンを再送
信し、さらには主局となる加入局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点がある。

このような問題点を解決する方法として、主局がデータ
フレームＤ、の送信に先立って空データフレームＤ、を
送信し、かつ、この空データフレームＤ、の長さを主局
のトークン受信時刻に応じて変化させることにより、デ
ータフレームＤ□の送信時刻を調節するという手法があ
る。しかし、この方法は、ネットワークへの加入局数が
少ない場合に次のような問題を生じる。

第６図はネットワークへの加入局数が主局を含め２局で
ある場合の伝送信号を示す図であり、この図において、
主局となる加入局１１が、主同期信号Ｓ工に同期するデ
ータフレーム送信後、トークンＴｉを送信すると、従局
は、このトークンＴ工を検出して、データフレームＤ工
を送信後、トークンＴ２を送信する。ネットワークへの
加入局数が２局であるとしたので、主局となる加入局１
□は、このトークンＴユにより送信権を得ることになり
、直ちに、空データフレームＤ１、の送信を開始する必
要がある。しかし、この場合、主局においてトークンＴ
工を送信してから、再び自局宛のトークンＴ２が着信す
る迄の時間ｔｌＮＴが短かく、主局となる加入局１□は
、この間に行わなければならない、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
合わない場合がある。この場合、前記の方法では同期を
維持できなくなる。

なお、前述で説明した、主局となる加入者局１□が送信
するデータフレームＤ１と主同期信号Ｓ工の同期は、第
３図、第６図に示すように、データフレームＤ工の送信
終了時が、主同期信号Ｓ□の同期位置となるように制御
されている。

［発明が解決しようとする課題］ 前述したように、前記従来技術は、ネットワークへの加
入局数が少ない場合には、主局において、空データフレ
ーム長の演算等が終了しないうちにトークンが着信する
場合があり、その場合には、信号同期を維持することが
できないという問題点を有している。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決し、ネッ
トワークへの加入局数が少ない場合にも確実に信号同期
を維持することのでき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］ 本発明によれば、前記目的は、ネットワークへの加入局
数が少ない場合には、従局においても空データフレーム
を送信するようにすることにより達成される。

［作用］ 従局において、空フレームを送信することにより、主局
は、トークンを送信後、トークンを受信して次の送信権
を得る迄の時間が大きくなり、空データフレームのフレ
ーム長計算と送信準備の処理を行うに充分な時間を確保
することが可能となる。このため、常に確実に信号同期
を維持することができる。

［実施例］ 以下、本発明による信号同期方式の一実施例を図面によ
り詳細に説明する。

第１図はネットワークへの加入局数が２局の場合の本発
明の実施例による信号伝送を説明する図、第２図は加入
局数がネットワークの最大加入局数である場合の本発明
の実施例による信号伝送を説明する図である。

本発明が適用されるネットワークは、従来技術として、
第４図により説明したと同一の構成を有しており、以後
の説明において、加入局１１を信号同期に関して主局と
し、他の加入局１２〜１．を従局とする。そして、加入
局１２〜１．に与えられるアドレスは、その収容位置に
係わりなく任意に付与加納であり、このアドレスに従が
って、順次トークンが移動するものとする。

第１図において、主局となる加入局１１は、主同期信号
Ｓ工に同期してデータフレーム（以下。

この主局における主同期信号に同期したデータフレーム
を同期データフレームという）Ｄ、を送信し、引続きト
ークンＴ２を送信する。前記同期データフレームＤ工は
、固定のフレーム長を有し、そのデータパターンが全て
の同期信号を利用する従局により予め知られており、か
つ、その宛先アドレスとして、同期信号を利用する全て
の従局を包含するグループアドレスが付与されている。

そして、この同期データフレームＤ１は、その送信終了
時が、主同期信号Ｓ１の発生時刻となるように、その送
信時刻が制御されている。従局となる加入局１□は、前
記トークンＴ工を受信すると、自局のデータフレームＤ
２の送信に先立って固定長の空データフレームＤＩ２を
送信し、引続き、自局のデータフレームＤ２とトークン
Ｔ２を送信する。

第１図の例では、ネットワークに収容される加入局数を
２局であるとしたので、主局となる加入局１１は、この
従局となる加入局１□か・らのトークンＴ２の受信によ
り、自局に送信権が移行したことを知る。主局となる加
入者１□は、同期データフレームＤ１の送信を次の主同
期信号に同期させて行うために、その間に空データフレ
ームＤ、Ｌを送信する必要がある。このため、主局とな
る加入局１□は、自局が送信するトークンＴ□の送信終
了から従局となる加入局１□からのトークンＴ２の受信
までの間の時間ｔ　ＩＮＴの間に空データフレームＤ６
、のフレーム長を、前回の空データフレームのフレーム
長と、同期フレーム送信終了時刻と主同期信号Ｓ４との
誤差より計算し、この結果により得られたフレーム長の
空データフレームＩＬ、を送信待ち行列の先頭に加える
処理を行う。従局となる加入局１□より送信される空デ
ータフレームＤ、２のフレーム長は、前述の時間ｔｌＮ
Ｔが主局となる加入局１１で前述の処理を行う処理時間
より長くなるように予め設定される。

ネットワークへの加入局数が多い場合、従局からの空デ
ータフレームの送信がなくても、主局において、トーク
ン送信後、次のトークンを受信するまでの時間ｔ□、ア
は、充分に長い時間となるので、従局からの空データフ
レームの送信は不要となる。この場合の信号伝送の様子
を示しているのが第２図である。

第２図において、主局となる加入局１１は、主同期信号
Ｓ１に同期した同期データフレームＤ□の送信後、トー
クンＴ１を送信する。このトークンＴ８を受信した下位
加入局である従局は、自局のデータフレームＤ２を送信
した後、トークンＴ２を送信して下位局に送信権を移行
させる。このような動作により、全加入局におけるデー
タフレームの送信が終了すれば、最下信局となる加入局
は。

トークンＴｎを送信する。これにより、送信権は、再び
主局となる加入局１□に移ることになる。主局となる加
入局１□におけるトークンＴ４の送信後、トークンＴ４
の受信迄の時間ｔｒＮｔは、この場合、充分に大きなも
のであり、空データフレームＤ、。

のフレーム長の演算等の処理をこの間に充分実行可能で
ある６従って、このｔ従局となる加入局は、いずれも空
データの送信を行う必要がなく、ネットワークへの加入
局数を、ネットワーク容量により決まる最大数まで増加
させることができる。

このような構成により、主局となる加入局１□は、常に
、主同期信号Ｓ１に同期して同期データフレーム口工を
送信することができ、この同期データフレームＤ１を受
信可能な全従局は、この同期データフレーム口工の終了
時点を同期位置とする自局同期信号を生成することが可
能となる。また、従局となる加入局は、自局クロックを
備えているので、この主局からの主同期信号Ｓ１を検出
すべき時刻を予測することができ、もし、検出された主
同期信号Ｓ工が、この予測した時刻と大きく異なった場
合、ネットワーク内に何らから異常が生じたものとして
、検出された主同期信号Ｓ１を無視するように構成され
る。これにより、従局となる加入局における同期信号の
信頼性をより向上させることができる。

前述した本発明の実施例において、空データフレームを
送信する従局を１個としたが、空データフレームを送信
する従局は、ネットワークに収容されている任意の従局
の１個であってよく、また複数個であってもよい。また
、従局が空データフレームを送信すべきか否かは、ネッ
トワーク内に収容されている加入局数に応じて、主局よ
り夫々の従局に指示されるようにしてもよく、あるいは
、各従局において、ネットワーク内に収容されている加
入局数に応じて判断してもよく、さらに主局からの空デ
ータフレームのフレーム長を用いて判断するようにして
もよい。

また、ネットワークに収容される加入局数に応じて、空
データフレームの送信を行う従局数を可変としてもよく
、あるいは、ネットワークに収容される加入局数に応じ
て、従局が送信する空データフレームのフレーム長を可
変とすることも可能である。また、主局が送信する空デ
ータフレームは、必要に応じて２つ以上に分割して送信
するようにしてもよい。

本発明の実施例においてネットワーク内に伝送される従
局または主局からの空データフレームは、どの加入局に
おいても受信する必要のないものであり、その宛先アド
レスは、ネットワークに収容されるいかなる加入局をも
指示しないグループアドレスまたは個別アドレスである
。

前述した本発明の実施例において、従局が空データフレ
ームを送信する場合、その従局は、空データフレームを
送信した後、自局データフレームを送信するとしたが、
自局データフレームの送信後、空データフレームを送信
してもよい。

第５図は本発明が適用される他のネットワークの構成を
示す図である。第５図において、４は光スターカプラ、
５□〜５ユは光フアイバケーブルであり、他の符号は第
４図の場合と同一である。

本発明は、第４図に示した同軸ケーブルを備えるネット
ワークにのみ適用できるものではなく、例えば・第５図
に示すように、光スターカプラ４及び光フアイバケーブ
ル５□〜５６によるネットワークにも適用することがで
きる。光フアイバケーブル５□〜５゜は、夫々２心の光
フアイバ心線を含んでいる。このネットワークにおいて
、例えば。

加入局１□からの送信信号は、光フアイバケーブル５１
の送信ファイバを経て、光スターカプラ４に送られ、こ
こで分岐されて同一信号が光フアイバケーブル５□〜５
ｆｉの受信ファイバを介して加入局１□〜１．に送られ
る。このネットワークのトポロジは、物理的には、スタ
ー形であるが、論理的にはバス形として、第４図の場合
と同様に扱うことができる。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、信学総全大Ｎ
ｏ、１７８０　（１９８４）、信学通信部門全大Ｎｏ、
１７７　（１９８４）等がある。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ＩＥＥＥ８０２
．４トークンパツシングバスまたは該バスと類似の通信
規約を有するネットワークにおいて、空データフレーム
のフレーム長を調整することにより信号同期を行う際、
ネットワークに収容されている加入局数が少ない場合に
は、従局においても空データフレームを送信することに
より、加入局数が少ない場合にも安定した信号同期を実
現することができ、また、ネットワークに収容されてい
る加入局数が多い場合には、従局における空データフレ
ームの送信を止めることにより、ネットワークの容量に
よる最大局数まで加入局数を増加することが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はネットワークへの加入局数が２局の場合の本発
明の実施例による信号伝送を説明する図、第２図は加入
局数がネットワークの最大加入局数である場合の本発明
の実施例による信号伝送を説明する図、第３図は信号同
期を行うトークンパラ　　゛シングバスの伝送信号の例
を示す図、第４図は同軸ケーブルを用いたバス型ネット
ワークの例を示す図、第５図は光フアイバケーブルを用
いたネットワークの例を示す図、第６図はネットワーク
への加入局数が２局の場合の従来技術による信号伝送を
説明する図である。 １□〜１゜・・・・・・加入局、２・・・・・・同軸ケ
ーブル、３□〜３つ・・・・・・分岐装置、４・・・・
・・光スターカプラ、５□〜５．・・・・・・光フアイ
バケーブル。 の　　　　　　　　　　　　　　　　　　の第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＩＥＥＥ８０２．４トークンパッシングバスまたは
   これと類似の通信規約を有するネツトワーククを用いる
   信号同期方式において、同期の主局となる加入局は、自
   局が送信する同期データフレームの送信時刻を調整する
   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、前記空データフレームの
   長さを調整することにより前記同期データフレームの送
   信終了時刻を主同期信号に同期させて送信するとともに
   、同期の従局となる加入局は、前記ネツトワークへの加
   入局数が少ない場合、その一部ないし全部が空データフ
   レームを送信することを特徴とする信号同期方式。 ２、前記同期の従局となる加入局は、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、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
   る特許請求の範囲第１項記載の信号同期方式。 ３、前記同期の主局となる加入局は、前記ネツトワーク
   への加入局数が少ない場合に、前記従局となる加入局の
   一部ないし全部に、空データフレームを送信することを
   指示することを特徴とする特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の信号同期方式。 ４、前記従局となる加入局は、各加入局の判断により空
   データフレームを送信するか否かを決定することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の信号同
   期方式。 ５、前記従局となる加入局は、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、この受信終
   了により生成される同期信号を無視することを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項、第３項または第４項記載の信
   号同期方式。 ６、前記空データフレームの宛先アドレスは、ネットワ
   ーク内のいかなる同期の従局となる加入局をも指示しな
   いグループアドレスまたは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５項のいずれか
   １項記載の信号同期方式。 ７、前記同期データフレームの宛先アドレスは、ネット
   ワーク内の全ての同期の従局となる加入局を包含するグ
   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項ないし第６項のいずれか１項記載の信号同期方式
   。 ８、前記同期データフレームのフレーム長は固定であり
   、かつ、全ての前記同期の従局となる加入局により予め
   知られていることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第７項記載のいずれか１項記載の信号同期方式。