JPH053478A - 多重通信制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路の規模を小さくすることが出来、伝送速
度の向上を容易に行なうことが出来、かつ通信終了時間
の確定性があって一定の時間を保証することが出来る、
多重通信制御装置を提供する。 【構成】 送信制御回路１８は、キャリアセンス検出回
路３がキャリアセンスを検出しなければ送信を開始する
ことが出来、キャリアセンスがあればアイドル検出回路
１５がアイドルを検出するまでは送信することが出来
ず、衝突したら優勢状態の信号（“１”）を出力した後
に送信を中止し、アイドルを検出するまでは再送信する
ことが出来ない構成であり、受信制御回路１７は、ＳＯ
Ｍを検出したら受信を開始する構成であるところの複数
の多重通信制御回路２３が多重通信バス１に接続された
構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、いわゆるＣＳＭＡ／
ＣＤ（ Carrier Sense Multiple Access／Collision De
tection：キャリア検知多重アクセス／衝突検出）伝送
方式を用いた多重通信制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＣＳＭＡ／ＣＤ方式の多重通信制
御装置としては、例えば「“情報ネットワークの理論”
岩波講座 情報科学−５」に記載されているものがあ
る。

【０００３】図７は上記のごとき従来装置の全体構成を
示すブロック図である。図７において、１は多重通信バ
スであり、複数の多重通信制御回路２２が多重通信バス
１に接続されて多重通信制御装置を形成している。ま
た、図３（ｂ）は上記の多重通信装置における通信信号
の通信フォーマットを示す図であり、ＳＤ信号は通信信
号の最初に現われ、通信の開始を示す信号、ＥＯＭ（En
d ofMessage）信号はメッセージの終了を示す信号であ
る。

【０００４】図８は、上記の多重通信制御回路２２の構
成を示すブロック図である。この多重通信制御装置は、
一般的な勝ち残り式ＣＳＭＡ／ＣＤ方式の多重通信制御
装置である。図８に示す多重通信制御回路２２におい
て、一般的にフィジカルレイヤと呼ばれるバスインター
フェイス回路６は、多重通信バス１の状態及び他からの
通信信号を受信信号１４に変換して出力し、また、自己
の送信信号１３を通信信号に変換して多重通信バス１上
に出力する。また、アイドル検出回路２は、受信信号１
４から或る一定時間のアイドル（多重通信バス上に通信
信号が存在しない状態）であるＩＭＳ（Inter Message
Separation）を検出し、アイドル信号９を送信制御回路
８へ出力する。また、キャリアセンス検出回路３は、受
信信号１４からキャリアセンス（多重通信バス上に通信
信号が存在する状態）を検出し、キャリアセンス信号１
０を送信制御回路８に出力する。そして送信制御回路８
は、上記アイドル信号９を入力し、キャリアセンス信号
１０を入力していないときは、任意のタイミングで何時
でも送信信号１３をバスインターフェイス回路６に出力
でき、多重通信バス１上へ通信信号として送信し始める
ことが出来る。

【０００５】また、衝突検知回路５は多重通信バス１上
に送信制御回路８が送信した通信信号と上記多重通信バ
ス１上から受信された通信信号とを比較して多重通信バ
ス１上での通信信号の衝突を検出する。そして、上記の
ようにして送信制御回路８が図３（ｂ）に示す通信信号
のアビトレーション信号を送信信号１３として送信中
に、衝突検知回路５が多重通信バス１上での通信信号の
衝突を検知した（優先順位によって衝突で負けた）場合
には、衝突検知回路５は衝突信号１１を送信制御回路８
へ出力する。この衝突信号１１が与えられると、送信制
御回路８は直ちに送信を中止する。その後、アイドル検
出回路３が上記ＩＭＳを検出した場合には送信制御回路
８は多重通信バス１上へ通信信号を再送信することが出
来る。また、アイドル検出回路２が上記ＩＭＳを検出し
た後に、ＳＤ検出回路４がＳＤ信号（通信信号の最初に
現われ、通信の開始を示す信号）を検出して、受信開始
信号１２を受信制御回路７に出力することにより、受信
制御回路７は上記多重通信バス１上からの通信信号を受
信する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の多重通信制御装置においては、 （１）或る多重通信制御回路Ａ内の送信制御回路Ａが通
信信号を送信した時に、他の多重通信制御回路Ｂ内の送
信制御回路Ｂが通信信号を同時期に送信し、送信制御回
路Ａが衝突に負けた場合には、送信制御回路Ａは直ちに
送信を中止し、送信制御回路Ｂが衝突に勝ち残って通信
信号を送信し続けるため、多重通信制御回路Ａ内の受信
制御回路Ａは常に通信信号を受信しているように構成さ
れている。そのため、受信制御回路Ａと送信制御回路Ａ
は、完全に独立して同時に作動しなければならないの
で、共通部分を１つの回路にまとめることが出来ず、ま
た、送信制御回路Ａと受信制御回路Ａとの同期をとる必
要があるため、回路が複雑で大規模なものになる、とい
う問題があった。

【０００７】（２）複数の多重通信制御回路が同時期に
通信信号を送信した場合には、通信信号の衝突が発生
し、最も優勢な通信信号が勝ち残る。そのため、複数の
通信信号が衝突した結果として現われる合成された波形
が正常な波形として多重通信バス１上で成立する必要が
あるので、バスインターフェイス回路６の電気的特性に
依存する通信信号の伝送遅延がその波形成立の条件に関
係することから、伝送速度の限界が決められてしまい、
伝送速度の速度向上の障害要因となるという問題があっ
た。

【０００８】（３）或る多重通信制御回路が通信信号を
送信し、衝突が発生して衝突に負けた場合には、その多
重通信制御回路の送信制御回路８は通信信号の送信を中
止し、アイドル検出回路２が上記ＩＭＳを検出した後
に、その送信制御回路８が通信信号を再送信する。しか
し、この再送信の際に、再び衝突して負ける可能性があ
るため、いつまでに伝送が終了するのかを予想すること
が出来ず、優先順位の低い通信信号を送信した多重通信
制御回路の通信の終了が非常に遅れてしまう可能性があ
り、通信に必要な最大時間を多重通信制御装置として保
証することができないという問題があった。

【０００９】本発明は上記のごとき従来技術の問題を解
決するためになされたものであり、回路の規模を小さく
することが出来、伝送速度の向上を容易に行なうことが
出来、かつ通信終了時間の確定性があって一定の時間を
保証することが出来る、多重通信制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、本発明においては、アイド
ル検出回路が或る一定時間のアイドルであるＴＧＥを検
出し、かつキャリアセンス検出回路がキャリアセンスを
検出しない場合は、送信制御回路は任意のタイミングで
通信信号の送信を開始することが出来る。また、送信制
御回路が通信信号を送信中に、衝突検知回路が多重通信
バス上での通信信号の衝突を検知した場合には、上記送
信制御回路が多重通信バス上に、或る一定期間の優性状
態（例えば“１”）の通信信号を送信した後に送信を中
止する。そして、上記ＴＧＥよりも小さく、かつ各多重
通信制御回路毎に異なる長さに決められた、或る一定時
間のアイドルであるＴＧｎを上記アイドル検出回路が検
出すると、上記送信制御回路が多重通信バス上へ通信信
号を再送信する。また、上記送信制御回路が送信中また
は再送信中でなければ、通信信号の最初に現われ、通信
の開始を示す信号であって上記多重通信バス上にそれと
同じ波形がその信号以外には存在しない信号であるとこ
ろの、ＳＯＭ（Start of Message）信号を検出する通信
開始信号検出回路（後記ＳＯＭ検出回路１６に相当）は
常時、上記ＳＯＭ信号を検出することが可能であり、上
記通信開始信号検出回路が上記ＳＯＭ信号を検出するこ
とにより、どんな状態からもリセットされ、受信制御回
路が多重通信バス上からの通信信号の受信を開始するこ
とが出来るように構成している。

【００１１】

【作用】上記のように構成したことにより、本発明にお
いては、多重通信バス上で通信信号の衝突が発生した場
合に、衝突に勝ち残る多重通信制御回路がなくなる。そ
して多重通信バス上で通信信号の衝突があった場合に
は、衝突に参加したすべての多重通信制御回路が衝突を
検出して再送信を行い、かつ、再送信の際には、衝突に
参加しなかった多重通信制御回路は、衝突に参加した多
重通信制御回路が再送信を全て終了するまでは送信を開
始することが出来ず、しかも衝突に参加した多重通信制
御回路だけの中で上記ＴＧｎの小さい順に、通信信号が
２次衝突を起こさずに再送信を行なうことが出来る。し
たがって、多重通信制御回路は、受信もしくは送信のど
ちらか一方の状態になり、両方の状態となることがない
ので、送信制御回路と受信制御回路の共通部分を１つに
まとめることが出来、また、送信制御回路と受信制御回
路の同期を取る必要がないので、回路の規模を小さくす
ることが出来る。また、衝突が発生した場合では、それ
以降の通信信号は成立する必要がないので、伝送速度の
向上を容易に行なうことが出来る。また、通信に必要な
最大の時間が有限になるので、通信終了時間の確定性が
あり、一定の時間を保証することが出来る。

【００１２】

【発明の実施例】図１は、本発明の一実施例のブロック
図であり、多重通信バス１に複数の多重通信制御回路２
３が接続された多重通信制御装置の全体の構成を示して
いる。

【００１３】また、図２は上記多重通信制御回路２３の
一実施例のブロック図である。図２において、キャリア
センスを検出するキャリアセンス検出回路３、通信信号
の衝突を検出する衝突検知回路５およびバスインターフ
ェイス回路６の部分は、前記図８と同様である。また、
アイドル検出回路１５は、或る一定時間のアイドルであ
るＴＧＥを検出してアイドル信号１９を出力し、また、
上記ＴＧＥよりも小さく、かつ各多重通信制御回路毎に
異なった長さに決められた、或る一定時間のアイドルで
あるＴＧｎを検出して再送信開始信号２０を出力する。
また、ＳＯＭ検出回路１６は、通信信号の中で特徴的な
信号であり、多重通信バス１上にそれと同じ波形がその
信号以外には存在しない信号であって、通信信号の最初
に現われ、通信の開始を示す信号であるＳＯＭ（Start
of Message）信号〔図３の（ａ）参照〕を検出し、受信
開始信号１２を出力する。また、受信制御回路１７は、
受信開始信号１２を入力し、通信信号の受信を制御す
る。また、送信制御回路１８は、キャリアセンス信号１
０、衝突信号１１、アイドル信号１９および再送信開始
信号２０を入力し、通信信号１３の送信を制御する。

【００１４】また、この多重通信制御装置においては、
全ての多重通信制御回路２３が通信信号を送信していな
いか、もしくは全ての多重通信制御装置２３が通信信号
“０”を送信している状態であるアイドルと、いずれか
の多重通信制御装置２３が通信信号“１”を送信してい
る状態であるアクティブの２つの状態を持っている。な
お、通信信号“１”を優勢状態の信号とし、通信信号
“０”を劣性状態の信号として説明するが、“０”を優
勢状態の信号とし、“１”を劣性状態の信号とすること
も出来る。

【００１５】次に作用を説明する。多重通信制御回路２
３において、バスインターフェイス回路６は多重通信バ
ス１上の状態及び通信信号を受信信号１４に変換して出
力し、また送信信号１３を通信信号に変換して多重通信
バス１上に出力する。また、送信制御回路１８は、アイ
ドル検出回路１５からアイドル信号１９を入力し、キャ
リアセンス検出回路３からキャリアセンス信号１０を入
力しない場合は、任意のタイミングで何時でも送信信号
１３をバスインターフェイス回路６へ出力し、多重通信
バス１上への通信信号の送信を開始することが出来る。
送信制御回路１８が通信信号を送信中に、衝突検知回路
５が多重通信バス１上での通信信号の衝突を検知した場
合には、衝突検知回路５が衝突信号１１を送信制御回路
１８へ出力する。

【００１６】送信制御回路１８は、衝突信号１１を受け
ると多重通信バス１上に或る一定期間（詳細後述）のあ
いだ優性状態の通信信号“１”を送信した後、送信を中
止する。そしてアイドル検出回路１５が上記ＴＧｎを検
出して再送信開始信号２０を送信制御回路１８へ出力す
ると、送信制御回路１８が多重通信バス１上へ通信信号
を再送信することが出来る。また、送信制御回路１８は
送信信号を送信中または再送信中であれば、受信禁止信
号２１をＳＯＭ検出回路１６へ出力する。この受信禁止
信号２１が出力されていなければ、ＳＯＭ検出回路１６
が上記ＳＯＭ信号を検出して受信開始信号１２を受信制
御回路１７へ出力することにより、受信制御回路１７が
多重通信バス１上からの通信信号の受信を開始する。

【００１７】次に、図４は受信動作のフローチャート、
図５は送信動作のフローチャートである。また、下記表
１は多重通信制御回路２３が８つの場合（ノード１〜ノ
ード８）のＴＧｎの値の例を示す表である。

【００１８】

【表１】

【００１９】以下、図５に示した送信時における動作の
概要を説明する。 （１）多重通信制御回路２３は、多重通信バス１を常時
モニタし、多重通信バス１上に通信信号がなければ（多
重通信バス１がアイドル状態ならば)、任意のタイミン
グで通信信号を送信することが出来る。 （２）アイドル状態から多重通信バス上に一度でも通信
信号を送出した多重通信制御回路２３は上記ＴＧＥを検
出しない限り、送信はできない。 （３）送信を開始した多重通信制御回路２３は、通信フ
ォーマットのアビトレーション信号までは通信信号を無
条件に出力し、このアビトレーション信号を送信中に衝
突を検知する。 （４）衝突を検知した多重通信制御回路２３は、アビト
レーション信号の送信し終る期間までは、“１”を出力
し、アビトレーション信号以降の信号は送信を中止して
通信信号の送信を終了する。そして、上記ＴＧｎを検出
しない限り、再送信はできない。

【００２０】次に、図４に示した受信時における動作の
概要を説明する。 （５）一度、上記ＳＯＭ信号を検出し、受信を開始した
多重通信制御回路２３が、受信途中で上記ＳＯＭ信号を
再び検出した場合には、それ以前の受信状態は衝突が発
生したとして無視され、受信が再度初めからスタートす
る。

【００２１】上記のように、多重通信制御回路２３が作
動した場合、多重通信制御回路２３は必ず受信もしくは
送信のどちらか一方の状態であり、衝突が発生した場合
では、それ以降の通信信号は成立する必要はなく、か
つ、通信に必要な最大の時間は有限になり、一定の時間
を保証することが出来る。

【００２２】次に、図６は、４つの多重通信制御回路２
３（ノード１〜ノード４）が通信を行なった場合の例を
示す図であり、下記表２はその時の各多重通信制御回路
２３の通信状態を示す表である。なお、図６において、
ノード１、ノード２、ノード３、ノード４の通信状態と
しては、以下の〜の状態があり、各ノードは表２に
示すような状態となる。送信（単独）、受信（単
独）、 送信（衝突）、受信（衝突）、送信（再
送信）、受信（再受信）。

【００２３】

【表２】

【００２４】以下、図６に基づいて説明する。図６に示
した波形は、区間Ａの始めで、ノード１、２、３が同時
に送信を開始した場合である。この場合、ノード１、
２、３はそれぞれ、アビトレーション信号を送信中に衝
突を検知し、一定時間の間、ビット“１”を出力する。
その他のノード４、５、６は、ノード１、２、３が出力
した波形により、キャリアセンスを検出し、ＴＧＥを検
出するまでは送信できない状態になる。次に、全てのノ
ードが送信を中止して、ＴＧ１（ノード１に対応するＴ
Ｇｎ）の時間が経過すると、ノード１は送信可能状態と
なり、送信を開始する。その他のノードは送信禁止の状
態である（区間Ｂ）。次に、送信を終了したノード１
は、ＴＧＥを検出するまでは送信禁止状態となる。ノー
ド１が送信を終了して、ＴＧ２（ノード２に対応するＴ
Ｇｎ）の時間が経過すると、ノード２が送信可能状態と
なり、送信を開始する（区間Ｃ）。同じようにして、区
間Ｄでノード３が送信を行なう。そして、ノード３が送
信終了すると、全てのノードは送信禁止状態となり、そ
の後、ＴＧＥの時間が経過すると全てのノードが送信可
能状態となる。また、区間Ｅは、ただ１つのノードが送
信した場合である。この場合、ノード４が送信を行な
い、送信終了後にＴＧＥの時間が経過すると全てのノー
ドが送信可能となる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、多重通信バスを常時モニタし、優性状態と劣性状態
の２つの値を持つ通信信号が上記多重通信バス上に連続
して存在していない状態であるアイドルの時間を計測
し、或る一定時間のアイドルを検出するアイドル検出回
路と、上記多重通信バス上の通信信号のない状態から通
信信号の有る状態への変化であるキャリアセンスを検出
するキャリアセンス検出回路と、上記多重通信バス上に
送信制御回路が送信した通信信号と上記多重通信バス上
から受信された通信信号とを比較して上記多重通信バス
上での通信信号の衝突を検出する衝突検知回路と、通信
信号の最初に現われて通信の開始を示す信号でり、上記
多重通信バス上にそれと同じ波形がその信号以外には存
在しない信号であるところの通信開始信号を検出する通
信開始信号検出回路と、上記多重通信バス上の通信信号
の送信を制御する上記送信制御回路と、上記多重通信バ
ス上からの通信信号の受信を制御する上記受信制御回路
と、で構成された複数の多重通信回路が上記多重通信バ
スに接続された多重通信制御装置において、上記多重通
信制御回路の構成を、上記アイドル検出回路が或る一定
時間のアイドルを検出し、かつ上記キャリアセンス検出
回路が上記キャリアセンスを検出しない場合には、任意
のタイミングで何時でも上記多重通信バス上への通信信
号の送信を開始することができ、かつ通信信号を送信中
に、上記衝突検知回路が上記多重通信バス上での通信信
号の衝突を検知した場合には、上記多重通信バス上に或
る一定期間の優性状態の通信信号を送信して、他の多重
通信制御回路に衝突を検知させた後、送信を中止し、上
記の或る一定時間のアイドルよりも小さく、かつ、各多
重通信制御回路毎に各々異なる長さに決められた或る一
定時間のアイドルを上記アイドル検出回路が検出するこ
とによって、上記多重通信バス上へ通信信号を再送信で
きる送信制御回路と、上記送信制御回路が送信信号を送
信中または再送信中でなければ、上記通信開始信号検出
回路が上記通信開始信号を検出することにより、上記多
重通信バス上からの通信信号の受信を開始する受信制御
回路と、を備えた構成としたことにより、 （１）多重通信制御回路は、受信もしくは送信のどちら
か一方の状態になり、両方の状態となることがないの
で、送信制御回路と受信制御回路の共通部分を１つにま
とめることが出来、また、送信制御回路と受信制御回路
の同期を取る必要がないので、回路の規模を小さくする
ことが出来る。 （２）衝突が発生した場合では、それ以降の通信信号は
成立する必要がないので、伝送速度の向上を容易に行な
うことが出来る。 （３）通信に必要な最大の時間が有限になるので、通信
終了時間の確定性があり、一定の時間を保証することが
出来る、等の優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多重通信制御装置の一実施例のブロッ
ク図。

【図２】本発明の多重通信制御装置における多重通信制
御回路の一実施例のブロック図。

【図３】通信フォーマットの一例図。

【図４】受信動作のフローチャート。

【図５】送信動作のフローチャート。

【図６】通信状態の一例を示す波形図。

【図７】従来の多重通信制御装置の一例のブロック図。

【図８】従来の多重通信制御装置における多重通信制御
回路の一例のブロック図。

【符号の説明】

１…多重通信バス ２…アイドル検出回路 ３…キャリアセンス検出回路 ４…ＳＤ検出回路 ５…衝突検知回路 ６…バスインターフェイス回路 ７…受信制御回路 ８…送信制御回路 ９…アイドル信号 １０…キャリアセンス信号 １１…衝突信号 １２…受信開始信号 １３…送信信号 １４…受信信号 １５…アイドル検出回路 １６…ＳＯＭ検出回路 １７…受信制御回路 １８…送信制御回路 １９…アイドル信号 ２０…再送信開始信号 ２１…受信禁止信号 ２２…多重通信制御回路 ２３…多重通信制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 静久 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 杉浦 一正 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 於保 茂 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】多重通信バスを常時モニタし、優性状態と
   劣性状態の２つの値を持つ通信信号が上記多重通信バス
   上に連続して存在していない状態であるアイドルの時間
   を計測し、或る一定時間のアイドルを検出するアイドル
   検出回路と、上記多重通信バス上の通信信号のない状態
   から通信信号の有る状態への変化であるキャリアセンス
   を検出するキャリアセンス検出回路と、上記多重通信バ
   ス上に送信制御回路が送信した通信信号と上記多重通信
   バス上から受信された通信信号とを比較して上記多重通
   信バス上での通信信号の衝突を検出する衝突検知回路
   と、通信信号の最初に現われて通信の開始を示す信号で
   り、上記多重通信バス上にそれと同じ波形がその信号以
   外には存在しない信号であるところの通信開始信号を検
   出する通信開始信号検出回路と、上記多重通信バス上の
   通信信号の送信を制御する上記送信制御回路と、上記多
   重通信バス上からの通信信号の受信を制御する受信制御
   回路と、で構成された複数の多重通信制御回路が上記多
   重通信バスに接続された多重通信制御装置において、上
   記多重通信制御回路の構成を、上記アイドル検出回路が
   或る一定時間のアイドルを検出し、かつ上記キャリアセ
   ンス検出回路が上記キャリアセンスを検出しない場合に
   は、任意のタイミングで何時でも上記多重通信バス上へ
   の通信信号の送信を開始することができ、上記通信信号
   を送信中に、上記衝突検知回路が上記多重通信バス上で
   の通信信号の衝突を検知した場合には、上記多重通信バ
   ス上に或る一定期間の優性状態の通信信号を送信して、
   他の多重通信制御回路に衝突を検知させた後、送信を中
   止し、上記の或る一定時間のアイドルよりも小さく、か
   つ、各多重通信制御回路毎に各々異なる長さに決められ
   た或る一定時間のアイドルを上記アイドル検出回路が検
   出した場合に、上記多重通信バス上へ通信信号を再送信
   することが出来る送信制御回路と、上記送信制御回路が
   送信信号を送信中または再送信中でなければ、上記通信
   開始信号検出回路が上記通信開始信号を検出した場合
   に、上記多重通信バス上からの通信信号の受信を開始す
   る受信制御回路と、を備えた構成としたことを特徴とす
   る多重通信制御装置。