JPH0521374B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は通信ケーブルを用いて時分割多重によ
りデータの伝送を行う通信システムにおける通信
制御方式に関する。

〔従来技術〕

電子計算機の普及や、デイジタル信号処理技術
の発達に伴い、通信系とデータ処理系を組み合わ
せオンラインで情報の処理を行うデータ通信が脚
光を浴びている。中でも官公庁、会社等の構内で
行われる構内通信のような小規模通信システムに
おいては、その経済性や信頼性あるいは伝送効率
の高さから、同軸ケーブル等の通信ケーブルを用
いたパケツト形態による通信方式が特に注目を集
めている。

このパケツト形態による通信方式では、双方向
伝送を行うための通信ケーブルを研究所等に敷設
し、これに多数の局（パーソナルステーシヨン）
を接続している。そして各局から例えば1000〜
2000ビツトのデータブロツクに分割されたメツセ
ージの伝送を行う。メツセージには宛先、通番そ
の他のヘツダが付加されている。この通信方式で
はネツトワーク自身は何ら制御機能を持たない受
動的な伝送媒体であり、制御は各局に完全に分散
されている。従つて各局では伝送路の空きを確認
してチヤンネルをアクセスし、メツセージの送信
を開始する。送信中に他のパケツトとの衝突が生
じた場合にはこれら双方の局が送信を停止する。
送信を停止した局はランダムな待ち時間後にメツ
セージの再送信を試みる。

ところでこの通信方式では各局が任意にデータ
の送信を開始するので、同一の伝送路上でパケツ
トの衝突する可能性がある。従つて伝送遅延時間
が一定とならないという問題があり、会話型の音
声通信のように実時間上での送受対応関係が重視
されるような実時間伝送には不適当となる。もち
ろんマスターステーシヨンを常設しておき、各局
にチヤンネルアクセスの予約を行わせることでこ
の問題を解決することができる。ところがこのよ
うにするとマスターステーシヨンに障害が発生し
たときデータ通信が不可能となり、システムの信
頼性が低下する。

以上の点を改良したものとして、モデイフアイ
ド・イーサネツト（Modified Ethernet）と呼ば
れるデイジタル信号伝送方式が提案されるに至つ
ている。この方式では、時間軸上で周期的に繰り
返される大枠（フレーム）を更に時間上で複数の
小枠（ブロツク）に分割しておき、これらのブロ
ツク単位で各局（パーソナルステーシヨン）にパ
ケツト通信の機会を与える。これにより各局は空
きブロツクを使用するうえで対等性を持つことが
できる他に、信号伝送のために必要な時間に渡つ
て所定のブロツクを占有した場合には、フレーム
の繰り返される毎に信号伝送の機会が定期的に与
えられる。すなわち実時間伝送が可能となる。

第１図はこのモデイフアイド・イーサネツトに
おける信号のフレーム構成を示したものである。
時間軸上で周期的に繰り返されるフレームは、Ｎ
ブロツク＃１〜＃Ｎから成つている。各ブロツク
は次に示す種々のビツト列b₁〜b₉により構成され
ている。

b₁：後方ガードタイム b₂：プリアンブル b₃：アドレスビツト b₄：距離符号ビツト b₅：制御ビツト b₆：情報ビツト b₇：チエツクビツト b₈：エンドフラグ b₉：前方ガードタイム ここで各ビツト列b₂〜b₅，b₇，b₈は、パケツト
を構成するために必要なもので、オーバヘツド
（付加）ビツトと総称されている。また２種類の
ビツト列b₁およびb₉は、これらを併せてガードタ
イムと呼ばれている。ガードタイムとは、各ブロ
ツクのパケツトが同軸ケーブル上を伝播する際に
生ずる遅延時間によつて、隣接パケツト間で一部
重複するような事態を避けるための空きビツト列
である。これには、その後方に位置付けられるパ
ケツトを保護するための後方ガードタイムb₁と、
その前方に位置付けられるパケツトを保護するた
めの前方ガードタイムb₉の２種類がある。

第２図は、以上説明したフレーム構成のモデイ
フアイド・イーサネツトによる通信システムの概
略を示したものである。この通信システムで伝送
路として敷設された同軸ケーブル１は、その両端
を特性インピーダンスに等しい抵抗値をもつたイ
ンピーダンス整合用のターミネータ２に接続され
ている。各々の局はＴコネクタ（タツプ）３₁〜
３_Nを通して同軸ケーブル１に接続されている。
これらの局はすべて基本的に同一の構成を有して
いるので、図ではＴコネクタ３₁に接続されたＡ
局の要部のみを表わすこととする。

各局は、計算機や電話器を備えた利用者装置４
を備えている。利用者装置４には、パケツト単位
のデイジタル信号を他局に送信するための送信器
（符号器）４１と、他局から、送られてきた同じ
くパケツト単位のデイジタル信号を受信するため
の受信器（復号器）４２、および端末を制御する
ための端末制御器４３等が設けられている。この
うち送信器４１から出力される信号は送信バツフ
アメモリ５１に一時的に蓄えられる。そして伝送
媒体である同軸ケーブル１上の伝送速度に等しい
クロツク信号で、所定の時間にまとめて読み出さ
れる。この読み出された信号は、送信論理回路５
２により所定のパケツトに変換される。そして送
信バツフアアンプ５３を経た後、Ｔコネクタ３₁
を通して同軸ケーブル１上に送り出される。

一方、同軸ケーブル１上を伝送されているすべ
てのパケツト信号は、Ｔコネクタ３₁を通して受
信バツフアアンプ５４に受信される。受信論理回
路５５は受信されたパケツトから自局宛のパケツ
トのみを選択し、受信バツフアメモリ５６に一時
的に蓄える。この蓄えられた信号は、受信器４２
において、所定のクロツクを用いて連続的に読み
出される。これにより受信出力信号が得られる。

以上のようにして信号の送受信が行われるが、
これらに用いられる伝送クロツクは、伝送クロツ
ク発振器５７から発生される。フレームカウンタ
５８はこの伝送クロツクを分周して、フレームタ
イミングおよびブロツクタイミングをそれぞれ指
示するフレームタイミング信号５９およびブロツ
クタイミング信号６０を作り出す。伝送制御回路
６１は、受信論理回路５５から得られる自局宛の
受信信号により端末制御器４３の制御を行うと共
に、端末制御器４３の指示に従つて送信論理回路
５２を制御する。また衝突検知回路６２は、自局
が選択したブロツクでパケツト信号の送出を行つ
たとき、他の局のパケツト信号と衝突が生じたか
否かを検知する。また各局の利用者装置４には、
フレーム内の各ブロツクの専用状況を示すメモリ
（図示せず）が備えられており、受信バツフアア
ンプ５４に受信された各局のパケツト信号に基づ
き、各ブロツクの登録が行われるようになつてい
る。

このモデイフアイド・イーサネツトによる通信
システムでは、各局でフレーム同期およびブロツ
ク同期を確立させる必要がある。フレーム同期に
ついては、送信を行つている局のうち１つが主導
権を握ることになる。この局をマスター局と呼ぶ
ことにする。マスター局は、自局のフレームカウ
ンタ５８から出力されるフレームタイミング信号
５９およびブロツクタイミング信号６０を基にし
て、パケツト信号を送出する。このパケツト信号
は、同軸ケーブル１を通じてすべての局で受信さ
れる。各局はパケツト信号を受信すると、所定の
タイミングで自局のフレームカウンタ５８をリセ
ツトする。これにより全局におけるフレーム同期
が確立する。マスター局以外の各局は、周期的に
リセツトされるフレームカウンタ５８からブロツ
クタイミング信号６０を得て、これによつてブロ
ツク同期を確立させる。基準となるマスター局が
パケツト信号の伝送のために使用するブロツクを
マスターブロツクとよぶ。

ところでマスター局がある時点でパケツト信号
の送出を打ち切ろうとする場合には、１フレーム
中にマスターブロツクが存在しなくなるおそれが
ある。このような事態を回避するために、事前に
新しいマスター局が選定される。この新しいマス
ター局は現に送信を行つている局から選ばれる。
マスター局がこのようにして交代することを、マ
スター局遷移と呼ぶことにする。

さて、この通信システムで新しく信号の送出を
行おうとする局は、以下の手順でチヤンネル・ア
クセスを行つている。

(イ) パケツト送出前 送出予定のブロツクが交信中でないことを確認
する。これは利用者装置４内のメモリに登録され
た各ブロツクの使用状況を読み出すことにより行
つている。所望のブロツクが使用中の場合にはこ
れが空きブロツクとなるまで待つ。このブロツク
が空きであることの確認は、パケツトを送出する
直前のフレームにおいて行う必要がある。

(ロ) パケツト送出開始 空きブロツクが確認されたら、通信ケーブル上
の伝播時間を考慮して、各局共通のタイミング
（ブロツクタイミング）に同期してパケツトの送
出を開始する。

(ハ) パケツト送出後 空きブロツクに対しては各局が対等にパケツト
の送出を行うことができる。従つて送信を開始し
た局はその直後にパケツト間の衝突が発生したか
否かを検出する。衝突が発生した場合には送出を
打ち切り、所定の手順で再送出を行う。

〔従来技術の欠点〕

このようにこの伝送方式における従来採用され
た通信制御によれば、 各ブロツクの使用状況を示すメモリの内容を
みて、空きブロツクを検出する。従つて一度電
源を切断した局や途中で電源をを投入した局
は、各ブロツクの使用状況を正確に判断するこ
とができない。

またこの方式ではパケツトの送出を行つてい
る局がそのブロツクを継続的に使用することがで
きる反面、新たに送信を開始する局は、空きブロ
ツクにパケツトの送出を成功させるまで、送信の
保証が行われない。従つて緊急の送信要求があつ
たとき直ちに送信を開始させたい局では、予め１
または複数のブロツクにダミーを送つおき、これ
らを常に専有するという手法をとらざるを得な
い。ところが各局がこのような手法を採用する
と、ブロツクの実質的な使用効率が悪化し、新た
な局がパケツト送出を開始するときこれをますま
す困難なものとさせる。

〔発明の目的〕 本発明はこのような事情に鑑み、各局が常に
正確に各ブロツクの専有状況を判別することがで
き、またブロツクの使用効率を低下させること
なく緊急の通信を確保させることのできる通信制
御方式を提供することをその目的とする。

〔発明の構成〕

本発明では、フレーム周期をとるためブロツク
に対して、マスター局が各ブロツクの専有状況を
表わしたデータを送信し、他の局に専有状況を知
らせることにする。またこのマスターブロツクの
他に、通常のデータの送信を行わない制御用の特
別のブロツクを各フレームごとに配置させ、他の
ブロツクの使用についての予約その他の通信制御
にこれを用いることにする。

〔実施例〕

以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

第３図は、本発明の一実施例の通信制御方式を
採用する通信方式におけるフレームの構成を表わ
したものである。本通信方式は基本的には前に説
明したモデイフアイド・イーサネツトと同様であ
る。１フレームはＮブロツク＃１〜＃Ｎから構成
されている。

第１のブロツク＃１はマスター局が管理するブ
ロツクである。このブロツクを便宜上マスター制
御用ブロツクと呼ぶことにする。マスター制御用
ブロツク＃１はフレーム同期を確立させるための
ブロツクであるが、従来のモデイフアイド・イー
サネツトと異なり、その情報ビツトb₆（第１図参
照）にマスター局自身の送信すべきデータを含ん
でいない。すなわちこの情報ビツトb₆は各ブロツ
ク＃４〜＃Ｎの専有の有無を表わすために割り当
てられており、マスター局の送信すべき画データ
や音声データは、第４のブロツク＃４以降のブロ
ツクに割り当てられている。マスター局遷移が生
ずる場合には、新たにマスター局となる局がその
時点から第１のブロツク＃１を管理することにな
る。

マスター局以外の各局は、オーバーヘツドビツ
トによりマスター制御用ブロツク＃１が受信され
たことを識別し、シリアルに送られてくる情報ビ
ツトb₆を各ブロツク＃４〜＃Ｎと順に対応づけ
る。そして信号が“１”か“０”かにより、各ブ
ロツク＃４〜＃Ｎの専有の有無を判別する。マス
ター局となる局はその直前の段階でマスター制御
用ブロツク＃１の情報ビツトb₆をメモリに書き込
み、各ブロツク＃４〜＃Ｎのその後の専有状況の
変化に応じてこの内容を書き換えていくことにな
る。

第２のブロツク＃２と第３のブロツク＃３は、
各局がパケツト送出の予約を行うために使用する
ブロツクである。これらのブロツクを予約パケツ
ト用ブロツクと呼ぶことにする。このうち第２の
ブロツク＃２はパケツトの送出を予約する局が使
用するブロツクである。この局は、第２のブロツ
ク＃２に対して予約のためのパケツトを送出す
る。この予約パケツトの情報ビツトb₆は、マスタ
ー制御用ブロツク＃１の場合と同様に各ブロツク
＃４〜＃Ｎに対応させた信号内容となつている。

画データを送信する場合のように大量のデータ
を送出するとき、予約を行う局は同時に複数のブ
ロツクを指定することが可能である。これらのブ
ロツクには、現在他の局が専有しているものを含
んでよいことはもちろんである。予約を行う局
は、第２のブロツク＃２の制御ビツトb₅に優先度
を示すデータを書き込む。例えば自局の送信しよ
うとするデータが緊急度の高いものであるときは
信号“１”を、また通常のデータのときは信号
“Ｃ”を書き込むことになる。制御ビツトb₅を２
ビツトあるいは３ビツト以上用いれば、優先度を
更に複雑に設定することができる。

第３のブロツク＃３は、予約されたブロツクを
現に専有している局が返答を行うために用意され
たブロツクである。例えばある局が第５のブロツ
ク＃５の専有を希望したとする。このブロツク
＃５を既に専有している局はブロツクの専有権を
放棄する意思がないとき、この第３のブロツク
＃３にキヤリアを送出する。これによりそのブロ
ツクの予約が破棄される。第５のブロツク＃５を
いずれの局も専有していないとき、あるいは専有
している局がこれを放棄するときには、キヤリア
の送出が行われない。このとき、予約が成立す
る。マスター局は予約が成立すると、予約を行つ
た局にそのブロツクについての専有権を与える。
これは、マスター制御用ブロツク＃１の情報ビツ
トb₆を使つて公表される。

１つの局が複数のブロツクを予約したときに
は、これらが２以上の局によつてそれぞれ専有さ
れている場合があり得る。このようなとき、いず
れかの局がキヤリアを送出すれば予約は破棄され
ることになる。一旦はブロツクの明渡しの意思を
表明した局も、第３のブロツク＃３にキヤリアを
検出したときは継続してそのブロツクを専有する
ことができる。

第４図はこの実施例の通信制御方式を採用した
通信システムを表わしたものである。第２図と同
一部分には同一の符号を付し、それらの説明を適
宜省略する。この通信システムの各局に配置され
た受信論理回路７１は第１のブロツクすなわちマ
スター制御用ブロツク＃１を検知すると、フレー
ムカウンタ５８に検知信号７２を送出する。フレ
ームカウンタ５８はこの検知信号７２によつてそ
の内容をリセツトされ、フレームタイミング信号
５９およびブロツクタイミング信号６０を作り出
す。

一方、受信論理回路７１によつて判別された各
ブロツクの専有状況は、伝送制御回路７３を経て
利用者装置４に伝達される。利用者装置４内に
は、各ブロツクの専有状況を示すメモリ（図示せ
ず）が備えられており、各フレームごとの最新の
専有状況が登録されることになる。

マスター局となつた局は、送信論理回路７４を
制御して、第１のブロツク＃１に各ブロツクの専
有状況を表わしたパケツトを送出する。このパケ
ツトの送出タイミングは自局のブロツクタイミン
グ信号６０によつて定まり、これが各局のタイミ
ング周期の基準となる。

ところでマスター局の利用者装置４では、各局
の予約状況を常に監視している。そして予約が成
立したブロツクについては、実際にキヤリアの検
出が行われなくても、ブロツクの専有を確立させ
る。すなわち予約を行つた局は、そのブロツクに
ダミーを送る必要がなく、音声データ等のパケツ
トを必要な期間だけ送出することができる。送信
を終了すればマスター局がこれを検知し、そのブ
ロツクを空きブロツクとして表示することにな
る。

予約を行つた局がその後に障害を発生させパケ
ツトの送出を行うことができなくなる事態が皆無
ではない。また送信予定のない局が予約を乱発さ
せる事態も考えられる。これらの場合には送信権
を譲り渡した局が迷惑を受けることになる。そこ
でマスター局は利用者装置４内にリトリガブルな
タイマー回路を設けておき、一定間隔で予約の更
新が行われない局の予約パケツトを解除させるこ
とができる。あるいは、予約されたブロツクの数
があるパーセンテージを越えた時点で各局に予約
解除を通知する制御信号を送出し、再予約が行わ
れないとき予約を解除させることもできる。

さて、所定のブロツクを専有している局にその
ブロツクを専有したい旨の予約がはいつたとす
る。この場合、伝送制御回路７３は優先度に関す
るデータを予約パケツト管理回路７７に供給す
る。予約パケツト管理回路７７内には、利用者装
置４から伝送制御回路７３を経て自局の優先度を
示すデータが書き込まれており、送信データに関
して２つの局の優先度が比較される。予約を行つ
た局の優先度が低いと判断されたときには、送信
バツフアアンプ７８に予約無効を指示する信号が
送出され、次のブロツクにキヤリアの送出が行わ
れる。これ以外の場合にはブロツクの専有権が譲
り渡されることになり、送信論理回路７４は自局
のパケツトの送出を断念する。

最後に第２ブロツク＃２における予約パケツト
の衝突について説明する。パケツト送出の予約を
行う局は第２のブロツク＃２に１回ずつ予約パケ
ツトを送出し、予約を行う。同時に２以上の局が
予約パケツトを送出する事態が発生すると、これ
が例え異なつたブロツクを予約するものであつて
も各局はパケツトの内容を正確に判断することが
できない。衝突検知回路６２はこのような予約パ
ケツトの衝突も検知する。そして衝突が発生した
ときは、各局に再び予約パケツトの再送出を試み
らせることになる。

以上説明した実施例の通信制御方式では、予約
パケツト用ブロツクとして２つのブロツク＃２、
＃３を割り当てた。しかしながら緊急度の極めて
高い局のみが予約を行うという前提にたてば、予
約パケツト用ブロツクとして１ブロツクのみを割
り当て、返答用のブロツクを省略して直ちに専有
権を譲り渡させることも可能である。

またこれらの予約パケツト用ブロツクは予約の
みに用いられる必要がなく、相手局の呼び出しを
行うための制御データを送信したり、これに対す
る応答等を行わせ、通信制御に併用させることも
可能である。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば、マスター局が各ブ
ロツクの専有状況を表わしたデータを送信するの
で、各局はこれと対応付けられたブロツクの番号
のみで通信データの送受に関する制御を行うこと
ができる。すなわちアドレス情報等のオーバーヘ
ツド情報を必要とすることなく送信を行うことが
可能となり、通信データのトランスペアレンシー
が保証される。またこれにより伝送効率も一層向
上する。更にアドレス情報の使用を必要としない
結果、既存のパケツトフオーマツトに従わない
種々のプロトコルを通信中のデータパケツトに適
用可能となり、フレキシビリテイに富んだシステ
ムを構築することができる。

更に制御用のブロツクを用いて優先権を設定す
れば、回線の混雑した状態でも緊急通信が容易と
なり、サービス性に富んだシステムを作成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はモデイフアイド・イーサネツトと呼ば
れる通信方式におけるフレームの構成を示すフレ
ーム構成図、第２図は従来の通信制御方式を採用
した通信システムの概略を表わしたブロツク図、
第３図は本発明の一実施例におけるフレームの構
成を示すフレーム構成図、第４図はこの実施例に
おける通信システムの概略を表わしたブロツク図
である。 １……同軸ケーブル、３……Ｔコネクタ（タツ
プ）、４……利用者装置、７１……受信論理回路、
７３……伝送制御回路、７４……送信論理回路、
７７……予約パケツト管理回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 通信ケーブル上を伝送されるデイジタル信号
   が、周期的に繰り返される時間軸上の大枠として
   のフレームの中で固定的に位置付けられると共
   に、この通信ケーブル上のタツプを介して接続さ
   れた各局のうち現に信号の伝送を行う１または複
   数の局が、前記フレームの中で更に分割された時
   間軸上の小枠としてのブロツクを単位として専有
   し、時分割的に多重化されたデイジタル信号の伝
   送を行う多局間通信網において、 フレーム同期の主導権を握るマスター局が、フ
   レーム同期をとるために用いる所定のブロツクに
   対し、データ伝送を行うための他のブロツクの専
   有状況を表わしたデータをフレームごとに送出
   し、 各フレームのそれぞれのブロツクは通信ケーブ
   ルを介して前記各局で受信され、 マスター局以外の局は受信された前記所定のブ
   ロツクにおける他のブロツクの専有状況を表わし
   たデータを用いて各ブロツクの専有状況を判別す
   る ことを特徴とする通信制御方式。 ２ 通信ケーブル上を伝送されるデイジタル信号
   が、周期的に繰り返される時間軸上の大枠として
   のフレームの中で固定的に位置付けられると共
   に、この通信ケーブル上のタツプを介して接続さ
   れた各局のうち現に信号の伝送を行う１または複
   数の局が、前記フレームの中で更に分割された時
   間軸上の小枠としてのブロツクを単位として専有
   し、時分割的に多重化されたデイジタル信号の伝
   送を行う多局間通信網において、 フレーム同期の主導権を握るマスター局が、フ
   レーム同期をとるために用いる所定のブロツクに
   対し、データ伝送を行うための他のブロツクの専
   有状況を表わしたデータをフレームごとに送出
   し、 各フレームのそれぞれのブロツクは通信ケーブ
   ルを介して前記各局で受信され、 マスター局以外の局は受信された前記所定のブ
   ロツクにおける他のブロツクの専有状況を表わし
   たデータを用いて各ブロツクの専有状況を判別す
   ると共に、 データ伝送を行うためのブロツク以外の１また
   は複数のブロツクを、各局が通信制御を行う際の
   制御データ送出のためのブロツクとして割り当て
   たことを特徴とする通信制御方式。 ３ 制御データ送出のためのブロツクがデータ伝
   送を行うためのブロツクの専有を予約するための
   制御データの伝送に用いられることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の通信制御方式。 ４ 制御データの送出のためのブロツクが１また
   は複数の局の呼び出しあるいはこれに対する応答
   に使用される制御データの伝送に用いられること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の通信制
   御方式。 ５ データ伝送を行うためのブロツクの専有を予
   約するためのブロツクが各フレームごとに２つず
   つ割り当てられ、一方のブロツクには予約先のブ
   ロツクを特定する制御データが、また他方のブロ
   ツクには、予約先のブロツクを既に専有する局の
   これに対する回答を表わした制御データがそれぞ
   れ送出されることを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項記載の通信制御方式。 ６ データ伝送を行うためのブロツクの専有を予
   約するための制御データに、専有の優先度を表わ
   したデータが含まれることを特徴とする特許請求
   の範囲第３項記載の通信制御方式。