JPH063911B2 - デ−タ・パケットの衝突探知の方法及び装置 - Google Patents
デ−タ・パケットの衝突探知の方法及び装置Info
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- JPH063911B2 JPH063911B2 JP60500983A JP50098385A JPH063911B2 JP H063911 B2 JPH063911 B2 JP H063911B2 JP 60500983 A JP60500983 A JP 60500983A JP 50098385 A JP50098385 A JP 50098385A JP H063911 B2 JPH063911 B2 JP H063911B2
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- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/40—Bus networks
- H04L12/407—Bus networks with decentralised control
- H04L12/413—Bus networks with decentralised control with random access, e.g. carrier-sense multiple-access with collision detection [CSMA-CD]
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- H04L12/407—Bus networks with decentralised control
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Small-Scale Networks (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Auxiliary Devices For And Details Of Packaging Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、二つまたはそれ以上の二進データ信号パケッ
トが、単一の二進データ信号受信器によって受取られる
時、それらの間に衝突が発生した場合に、それを探知す
るための方法と装置に関するものである。
トが、単一の二進データ信号受信器によって受取られる
時、それらの間に衝突が発生した場合に、それを探知す
るための方法と装置に関するものである。
コンピュータは、計算やデータ処理のために、また制御
システムや通信システムに、広く利用されている。コン
ピュータへのアクセスは、それぞれコンピュータに連結
されたリモートコンソールまたは端末装置によって行な
われることが多い。端末装置とコンピュータ間の通信リ
ンクは、高速信号、低いひずみ、妨害からの分離などの
周知の特性により、光ファイバを使用して設定するのが
有利である。また光ファイバは、減衰の低さと帯域幅の
大きさの点で、同軸ケーブルやその他の金属送信ライン
に比して劣らない。
システムや通信システムに、広く利用されている。コン
ピュータへのアクセスは、それぞれコンピュータに連結
されたリモートコンソールまたは端末装置によって行な
われることが多い。端末装置とコンピュータ間の通信リ
ンクは、高速信号、低いひずみ、妨害からの分離などの
周知の特性により、光ファイバを使用して設定するのが
有利である。また光ファイバは、減衰の低さと帯域幅の
大きさの点で、同軸ケーブルやその他の金属送信ライン
に比して劣らない。
コンピュータ通信の特性を利用することによって、多く
のユーザーが、一つのコンピュータを同時に使用するこ
とが出来るシステムが開発されてきた。コンピュータ通
信は、特性的にはショート・バーストの二進情報の形を
している。さらに、ユーザーがコンピュータにつなぎと
められている時間の多くは、事実上、コンピュータとユ
ーザーのいずれによっても情報が送信されないアイドル
・タイムである。
のユーザーが、一つのコンピュータを同時に使用するこ
とが出来るシステムが開発されてきた。コンピュータ通
信は、特性的にはショート・バーストの二進情報の形を
している。さらに、ユーザーがコンピュータにつなぎと
められている時間の多くは、事実上、コンピュータとユ
ーザーのいずれによっても情報が送信されないアイドル
・タイムである。
コンピュータ通信システムでは、コンピュータの非独占
的使用を可能にするため、二つの交換技術が使用されて
いる。これらの交換技術は、回路交換技術とパケット交
換技術として知られている。
的使用を可能にするため、二つの交換技術が使用されて
いる。これらの交換技術は、回路交換技術とパケット交
換技術として知られている。
回路交換技術は、データを送信しようとする時のみ、コ
ンピュータと端末装置の間を接続する。しかし、特に短
かい通信の場合、実際の通信時間に比較して、接続を行
なうのに要する時間が非常に大きくなることがあるた
め、この技術は、遅く、非能率で、高価なものである。
ンピュータと端末装置の間を接続する。しかし、特に短
かい通信の場合、実際の通信時間に比較して、接続を行
なうのに要する時間が非常に大きくなることがあるた
め、この技術は、遅く、非能率で、高価なものである。
それと対照的に、パケット交換技術は、通信のための接
続は維持するが、二進情報のパケットの形でデータを送
信する。短い通信は単一のパケットで送信され、長い通
信、またはバーストによる通信は、一連のパケットで送
信される。パケットの接続時間は約60マイクロセカンド
で、一つの通信が一つのパケットに完全にはまり切れな
い時は、約10マイクロセカンドの間隔で、一つ以上のパ
ケットが送信される。
続は維持するが、二進情報のパケットの形でデータを送
信する。短い通信は単一のパケットで送信され、長い通
信、またはバーストによる通信は、一連のパケットで送
信される。パケットの接続時間は約60マイクロセカンド
で、一つの通信が一つのパケットに完全にはまり切れな
い時は、約10マイクロセカンドの間隔で、一つ以上のパ
ケットが送信される。
パケットは、それぞれが一ビットの二進情報を含むビッ
ト・セルの節に分割される。代表的な例として、パケッ
トは、二つの主節（プライマリー・セクション）、ヘッ
ダ及びデータに分割され、それらの各々が異なった目的
を持っている。ヘッダは、パケットの中で最初に受取ら
れる部分であり、パケットが送られるアドレス、パケッ
トの送り手のアドレス、及び、特定のシステムが必要と
するその他の情報を含んでいる。ヘッダに続いて、通信
の内容が、短い通信の場合は完全に、長い通信の場合は
部分的に含まれる、データ・セクションがある。パケッ
トには、エラー・チェックまたはパケット・リンキング
に関する情報を含む、データ・セクションに続く追加セ
クションが含まれることがある。
ト・セルの節に分割される。代表的な例として、パケッ
トは、二つの主節（プライマリー・セクション）、ヘッ
ダ及びデータに分割され、それらの各々が異なった目的
を持っている。ヘッダは、パケットの中で最初に受取ら
れる部分であり、パケットが送られるアドレス、パケッ
トの送り手のアドレス、及び、特定のシステムが必要と
するその他の情報を含んでいる。ヘッダに続いて、通信
の内容が、短い通信の場合は完全に、長い通信の場合は
部分的に含まれる、データ・セクションがある。パケッ
トには、エラー・チェックまたはパケット・リンキング
に関する情報を含む、データ・セクションに続く追加セ
クションが含まれることがある。
パケットは、別個の端末装置から、不規則の時間間隔で
コンピュータに到着するため、一つ以上のパケットが同
時に受信される時、または、一つのパケットが完全に受
信される前にもう一つのパケットが到着した時、衝突が
発生する可能性がある。パケットの衝突が探知される
と、衝突することなくパケットを受信することをもう一
度試みることが出来るように、オリジナル・データ再送
信の指示が送られる。パケットの衝突が探知されない場
合は、受信された信号は、重複するパケットの合計なの
で、わかり難くなり、送信された情報は失なわれてしま
う。
コンピュータに到着するため、一つ以上のパケットが同
時に受信される時、または、一つのパケットが完全に受
信される前にもう一つのパケットが到着した時、衝突が
発生する可能性がある。パケットの衝突が探知される
と、衝突することなくパケットを受信することをもう一
度試みることが出来るように、オリジナル・データ再送
信の指示が送られる。パケットの衝突が探知されない場
合は、受信された信号は、重複するパケットの合計なの
で、わかり難くなり、送信された情報は失なわれてしま
う。
発明の概要 本発明は、二つまたはそれ以上の二進データ信号パケッ
ト間に衝突が発生した時、それを探知するための、改良
された方法と装置に関するものである。
ト間に衝突が発生した時、それを探知するための、改良
された方法と装置に関するものである。
本発明によると、パケットが送信される時はいつでも、
パケットの最初のビットは、大きな信号インパルスで置
き換えられる。このインパルスの振幅は、送信される二
進信号レベルの最も高いものよりもかなり大きい。受信
器は、データ・ビットとしてではなく、パケットの開始
の表示としてこのインパルスを認識する。
パケットの最初のビットは、大きな信号インパルスで置
き換えられる。このインパルスの振幅は、送信される二
進信号レベルの最も高いものよりもかなり大きい。受信
器は、データ・ビットとしてではなく、パケットの開始
の表示としてこのインパルスを認識する。
通称「イーサネット」通信網について、パケットはすべ
て既知の持続時間（Ｔ packet）を有し、長い通信を伴
なうパケットは、既知のギャップ期間（Ｔ gap）によ
って分けられる。これらの二つの既知の期間は、パケッ
トの衝突がいつ発生したかを決定するのに使用される。
パケット期間とギャップ期間の合計（Ｔ packet＋Ｔ
gap）以下の期間内に、二つの大きな信号インパルスが
探知された時、衝突探知器は、パケットの衝突が発生し
たものと決定する。
て既知の持続時間（Ｔ packet）を有し、長い通信を伴
なうパケットは、既知のギャップ期間（Ｔ gap）によ
って分けられる。これらの二つの既知の期間は、パケッ
トの衝突がいつ発生したかを決定するのに使用される。
パケット期間とギャップ期間の合計（Ｔ packet＋Ｔ
gap）以下の期間内に、二つの大きな信号インパルスが
探知された時、衝突探知器は、パケットの衝突が発生し
たものと決定する。
送信機と受信機を接続するのに、光リンクが使用される
時、レーザーまたは発光ダイオードのような発光装置に
より、光通信媒体での通信のために、二進データ信号が
発生する。送信される各パケットの開始時に、発光装置
にパルスを発生することによって、大きな信号インパル
スが発生し、それにより、高いデータ・ビットと関連す
るものよりもかなり大きな光強度を持つ光パルスが発生
する。各パケットの最初の光インパルスの振幅は、光送
信媒体の減衰とは無関係に、いずれの二進データ光レベ
ルよりも著しく大きく、そのため、データ・パケットの
受信開始は、常に明確に表示される。
時、レーザーまたは発光ダイオードのような発光装置に
より、光通信媒体での通信のために、二進データ信号が
発生する。送信される各パケットの開始時に、発光装置
にパルスを発生することによって、大きな信号インパル
スが発生し、それにより、高いデータ・ビットと関連す
るものよりもかなり大きな光強度を持つ光パルスが発生
する。各パケットの最初の光インパルスの振幅は、光送
信媒体の減衰とは無関係に、いずれの二進データ光レベ
ルよりも著しく大きく、そのため、データ・パケットの
受信開始は、常に明確に表示される。
ダイオードが使用される場合は、発生する光強度が、表
面発生形（またはバラス形）発光ダイオードの場合のよ
うな、増大する入力電流によって飽和することがないエ
ッジ発生形発光ダイオードの方が望ましい。出来れば、
エッジ発生形発光ダイオードは、入力電流と共に、超一
直線状に光強度が増加する超放射形のものが良い。
面発生形（またはバラス形）発光ダイオードの場合のよ
うな、増大する入力電流によって飽和することがないエ
ッジ発生形発光ダイオードの方が望ましい。出来れば、
エッジ発生形発光ダイオードは、入力電流と共に、超一
直線状に光強度が増加する超放射形のものが良い。
本発明のこれらの目的、及びその他の目的、特徴、及び
利点は、本発明の好ましい実施例に関する以下の説明か
ら、より容易に明らかになるであろう。下に於いて、 第１図はデータ・パケットを表わす信号波形包絡線であ
る。 第２Ａ図及び２Ｂ図は、データ信号パケットの、本発明
に使用される部分を示す。 第３図は、本発明に使用される入力電流の関数としての
発光ダイオードの光出力を示す。 第４図は、本発明のデータ信号パケットを発生させるた
めに使用される送信器の一つの好ましい実施例を示す構
成図である。 第５図は、本発明のデータ信号パケットの衝突を探知す
るために使用される受信器の一つの好ましい実施例を示
す構成図である。 好ましい実施例の説明 第１図に於いて、ビット・ストリーム図は、イーサネッ
ト通信網に使用される代表的なデータ・パケットを示
す。概括して10とよばれるパケットは、プレアンブル1
1、アドレス・リーダー12、ソース・リーダー13、デー
タ・ビット・シリーズ14、及びエンド・セクション15か
ら構成される。プレアンサンブル11、アドレス・リーダ
ー12、及びソース・リーダーは、一括してヘッダーとし
て知られるものである。パケット10は、一般に一つの同
期ビットまたはマーク・ビットまたは一連のビットの形
をしたプレアンブル11と共に開始する。プレアンブル11
の後に、パケットの宛先を指定するアドレス・リーダー
12として一般に知られる一連のビットが続く。アドレス
・リーダーの後には、パケットの送り元を示すソース・
リーダー13として一般に知られる一連のビットが存在す
る。データ・ビット・シリーズ14がソース・リーダー13
に続き、パケット10の通信の内容を含む。データ・ビッ
ト・シリーズ14の後に、種々のエラー・チェック、また
はパケットとそれに引き続くパケットの連結に関する情
報を含むエンド・セクション15が来ることもある。 代表的な例として、パケットの各ビットは、二進データ
・ビットの位相符号化形であるビット・セルの形で送信
される。例えば、「二相Ｌ（Bi-phase L）」符号化に於
いて、ビット・セル当り一回の信号遷移があり、その方
向はデータ・ビットの数値である。 代表的なものとして、低→高遷移はハイ・ビット状態
（または１）を表わし、高→低遷移は、ロー・ビット状
態（または０）を表わす。通信リンクとして光ファイバ
ーが使用される場合、高い信号はファイバーの中の光エ
ネルギーの存在に相当し、低い信号は、光エネルギーの
欠如に相当する。隣接する信号遷移の中間に、次のデー
タ遷移が正しい方向になるように、セットアップ遷移が
必要な場合もある。特に、同じ二進状態を持つ二つの連
続するビットを発生させる必要がある場合は、セットア
ップ遷移が必要である。このような符号化の詳細につい
ては、本発明に於いても言及しているＵＳ特許NO.42825
12に述べられいる。 第２Ａ図は、先行技術イーサネット・システムに於い
て、パケット10のプリアンブル11から成る部分の初期ビ
ットを示す（一定の比に拡大したものではない）。標準
イーサネット・システムに於いて、データ率は１秒当り
10メガビット(Mbps)であり、各ビットセルの持続時間は
100nsecである。 本発明に従がえば、パケットが送信される時はいつでも
パケットの最初のビットは、大きい信号インパルスに置
き換えられる。このインパルスの振幅は、送信される二
進信号の最高レベルよりもかなり大きい程度である。受
信器は、インパルスを、データ・ビットとしてではな
く、パケットの開始の表示として認識する。 第２Ｂ図は、本発明に従がって、プレアンブル11の最初
のビットに衝突パルスが置き換えられた後の第２Ａ図の
信号を示す。（一定の比に拡大したものではない）。パ
ルス21の振幅は、高いデータ・ビットの振幅よりもかな
り大きい程度である。実例として、通常の高いデータ・
ビットの振幅がＡに等しい場合、パルス21の振幅は10A
に等しい。 二進情報のパケットの持続時間Ｔ packetは、一般に知
られた数値であり、既知のギャップＴ Gapによって同
じデータ通信の隣接するパケットから分離される。第一
パケットが、少なくとも、パケット期間Ｔ packetとギ
ャップ期間Ｔ Gapの合計の時間によって、第二パケッ
トから分離されている場合はパケットの衝突は発生して
いない。通常「イーサネット」通信網の場合、Ｔ pack
etは57.6μsec.であり、Ｔ Gapは9.6μsec.である。従
ってＴ packet＋Ｔ Gapは67.2μsec.に等しい。 パケット期間とギャップ期間（Ｔ packet＋Ｔ Gap）
の合計以下の衝突検出期間内に、二つの大きな信号イン
パルスが検出された場合、パケット衝突が発生してい
る。衝突検出器によってパケットの衝突が検出される
と、衝突せずにパケットを送信するように、もう一度試
みるため、もとのデータ・パケット再送信の指示が衝突
検出器によって送られる。 例えば、衝突検出器は、通常の高いデータ・ビットの振
幅よりも大きい振幅の信号を検出する、しきい検出器で
ある。インパルスが検出されると、クロックが始動す
る。衝突検出期間内に、もう一つのインパルスが検出さ
れると、再送信メッセージが発生する。パケット期間と
ギャップ期間の合計（Ｔ packet＋Ｔ Gap）に等しい
衝突検出期間を使用することが望ましいが、他の衝突検
出期間を使用することも出来る。衝突検出期間は、それ
がＴ packetよりも大きい限り、Ｔ packet＋Ｔ Gap
よりも少なくても良い。または、衝突検出期間はＴ pa
cket＋Ｔ Gapより大きくても良い。 送信器と受信器を接続するために、光リンクが使用され
る場合、例えばレーザーや発光ダイオードのような発光
装置により、光送信媒体による送信のために、二進デー
タ信号が発生する。各信号パケットのはじめの大きな信
号インパルスは、発光装置にパルスを与えることによっ
て発生し、それによって、高いデータ・ビットに伴なう
ものよりもかなり大きい光強度で、光パルスが発生す
る。各パケットの最初の光インパルスの振幅は、光送信
媒体の減衰に関係なく、いずれの二進データ光レベルよ
りも著しく大きく、そのため、データのパケットの受信
の開始は、常に明確に表示される。 第３図は、電流入力の関数として、好ましい発光装置に
よって放出される光強度を示すものである。代表的なも
のとして、通常の作動の間、発光装置への電流の入力
は、０から100maの間で変化する。しかし、高いデータ
信号レベルよりも10倍大きい等級の振幅を持つ、所望の
光インパルスを発生させるためには、発光装置は、飽和
値に達せずに、広範な入力電流数値に対して、連続する
範囲の光強度を発生させることが出来なければならな
い。この理由で、表面（またはバラス）形ＬＥＤの場合
のように、本発明に於いて使用される入力電流値の範囲
に対して、放射される光パワーが飽和しないため、エッ
ジ発光形発光装置が使用される。 好ましい形式のＬＥＤは、入力電流と共に発光が超直線
状に増加する、超高輝度エッジ発光ＬＥＤである。この
ような形式の装置の場合、入力電流のわずかの変化が、
結果的に、本発明に於いて使用されるインパルス信号を
発生させるのに必要な出力光放射の、所望の大きな変化
となる。 第４図と第５図は、第２Ｂ図の信号パケットを発生さ
せ、検出するため、一個所に使用される送信器と受信器
の好ましい実施例を示す構成図である。送信器は、パケ
ット発生装置40、送信開始検出器41、抵抗器43、スイッ
チ44、ライバ45、及び発光ダイオード46から構成され
る。 パケット発生装置40は、第２Ａ図に示す形状のＴ pack
etに等しい所用時間の二進データ・ビットのパケットを
発生させる。パケットは、送信開始検出器41に投入さ
れ、送信開始検出器41は、パケットを受け、パケット開
始がいつ受け付けられたかを決定する。 スイッチ44は、単極単投スイッチで、パケット発生装置
40とドライバ45の間の抵抗器43に並列に接続される。ス
イッチ44は、便宜上、電子機械装置として図示されてい
るが、スイッチの好ましい実施例は、電子装置である。
スイッチ44は通常は開いており、そのため、パケット発
生装置の出力は、抵抗器43からドライバ45迄通過する。
しかし、送信開始検出器41が、パケット発生装置40から
のパケット送信開始を検出すると、送信開始検出器41の
出力が、１ビットの期間、スイッチ44を閉めさせ、パケ
ット発生装置40の出力は、抵抗器43をバイパスし、ドラ
イバ45迄直接通過する。その結果、ＬＥＤ46の出力に、
第２Ｂ図に示すような大振幅衝突検出パルス21が発生す
る。 実例として、パケット発生装置40によってＬＥＤ46の出
力に発生した衝突検出パルスの振幅が10Aに等しい時
は、抵抗器43の抵抗は、パケット発生装置の出力が、抵
抗器43を通過する時、ＬＥＤ46の出力信号の振幅が、お
よそＡに等しくなるように選択される。 第５図に示すように、受信器は、光検出器50、しきい値
検出器51、タイマ52、論理ＡＮＤゲート53、データ再送
信指令発生装置54、スイッチ55、及びパケット受信器56
から構成される。光検出器50は、光ファイバ（図示せ
ず）の出力を受け、光信号を電気信号に転換する。しき
い値検出器51は、光検出器50の出力を受け、出力が選択
されたしきい値よりも大きいかどうか決定し、それによ
って、10Aに等しい振幅の第４図の発光ダイオード46に
よって発生されたインパルスが検出される。しきい値検
出器のしきい値が超えられた時、しきい値検出器51は短
期間の間、高い（１）信号レベルを発生させ、それがタ
イマ52及び論理ＡＮＤゲート53の第１入力に使用され
る。但し、しきい値検出器のしきい値が超えられない時
は、論理ＡＮＤゲート53の第１入力は、低い（０）信号
レベルとなる。 さらに、しきい値検出器51のしきい値を超えた時は、検
出器51からの信号が、タイマー52に、高い（１）信号を
発生させ、その信号は、入力信号に関係なく、検出器51
からの高い信号が終了した直後に開始するＴ packet＋
Ｔ Gapに等しい時間の間継続する。タイマ52の出力
は、論理ＡＮＤゲート53の第二入力に供給される。その
結果二つのデータ・パケットに衝突がない場合、ＡＮＤ
ゲート53への高い入力は一度に一つしかなく、従ってＡ
ＮＤゲート53の出力は低い。 データ再送信指令発生装置54は、ＡＮＤゲート53の出力
を受信する。パケットの衝突が発生した時、しきい値検
出器51は、タイマ52の出力がまだ高い間に高くなり、そ
れに従って、ＡＮＤゲート53の出力も高くなる。ＡＮＤ
ゲート53の出力が高くなると、データ再送信指令発生装
置54が、再送信指令信号を発生させ、再送信信号は、サ
ーキットリー（回路）の送信器部分に投入され、送信す
べきパケットを再送信させる。論理ＡＮＤゲート53の出
力が低い（０）時、すなわち、パケットの衝突が発生し
ていない時、データ再送信指令信号発生器は作動しな
い。 スイッチ55は、単極単投スイッチであり、その出力が低
い時閉じている。スイッチ55は、論理ＡＮＤゲート53の
出力が高い（１）時のみ開き、パケットの衝突が発生し
たことを示す。パケット受信器56は、スイッチ55の出力
に接続され、パケットの衝突が発生していない時のみ、
光検出器50の出力を受信する。 本発明は、特定の実施例に関連して説明されているが、
使用可能な数多くの特定の回路があることは明らかであ
り、そのことは、前述の説明に照らして、当該技術の熟
練者にとっては明らかであろう。
利点は、本発明の好ましい実施例に関する以下の説明か
ら、より容易に明らかになるであろう。下に於いて、 第１図はデータ・パケットを表わす信号波形包絡線であ
る。 第２Ａ図及び２Ｂ図は、データ信号パケットの、本発明
に使用される部分を示す。 第３図は、本発明に使用される入力電流の関数としての
発光ダイオードの光出力を示す。 第４図は、本発明のデータ信号パケットを発生させるた
めに使用される送信器の一つの好ましい実施例を示す構
成図である。 第５図は、本発明のデータ信号パケットの衝突を探知す
るために使用される受信器の一つの好ましい実施例を示
す構成図である。 好ましい実施例の説明 第１図に於いて、ビット・ストリーム図は、イーサネッ
ト通信網に使用される代表的なデータ・パケットを示
す。概括して10とよばれるパケットは、プレアンブル1
1、アドレス・リーダー12、ソース・リーダー13、デー
タ・ビット・シリーズ14、及びエンド・セクション15か
ら構成される。プレアンサンブル11、アドレス・リーダ
ー12、及びソース・リーダーは、一括してヘッダーとし
て知られるものである。パケット10は、一般に一つの同
期ビットまたはマーク・ビットまたは一連のビットの形
をしたプレアンブル11と共に開始する。プレアンブル11
の後に、パケットの宛先を指定するアドレス・リーダー
12として一般に知られる一連のビットが続く。アドレス
・リーダーの後には、パケットの送り元を示すソース・
リーダー13として一般に知られる一連のビットが存在す
る。データ・ビット・シリーズ14がソース・リーダー13
に続き、パケット10の通信の内容を含む。データ・ビッ
ト・シリーズ14の後に、種々のエラー・チェック、また
はパケットとそれに引き続くパケットの連結に関する情
報を含むエンド・セクション15が来ることもある。 代表的な例として、パケットの各ビットは、二進データ
・ビットの位相符号化形であるビット・セルの形で送信
される。例えば、「二相Ｌ（Bi-phase L）」符号化に於
いて、ビット・セル当り一回の信号遷移があり、その方
向はデータ・ビットの数値である。 代表的なものとして、低→高遷移はハイ・ビット状態
（または１）を表わし、高→低遷移は、ロー・ビット状
態（または０）を表わす。通信リンクとして光ファイバ
ーが使用される場合、高い信号はファイバーの中の光エ
ネルギーの存在に相当し、低い信号は、光エネルギーの
欠如に相当する。隣接する信号遷移の中間に、次のデー
タ遷移が正しい方向になるように、セットアップ遷移が
必要な場合もある。特に、同じ二進状態を持つ二つの連
続するビットを発生させる必要がある場合は、セットア
ップ遷移が必要である。このような符号化の詳細につい
ては、本発明に於いても言及しているＵＳ特許NO.42825
12に述べられいる。 第２Ａ図は、先行技術イーサネット・システムに於い
て、パケット10のプリアンブル11から成る部分の初期ビ
ットを示す（一定の比に拡大したものではない）。標準
イーサネット・システムに於いて、データ率は１秒当り
10メガビット(Mbps)であり、各ビットセルの持続時間は
100nsecである。 本発明に従がえば、パケットが送信される時はいつでも
パケットの最初のビットは、大きい信号インパルスに置
き換えられる。このインパルスの振幅は、送信される二
進信号の最高レベルよりもかなり大きい程度である。受
信器は、インパルスを、データ・ビットとしてではな
く、パケットの開始の表示として認識する。 第２Ｂ図は、本発明に従がって、プレアンブル11の最初
のビットに衝突パルスが置き換えられた後の第２Ａ図の
信号を示す。（一定の比に拡大したものではない）。パ
ルス21の振幅は、高いデータ・ビットの振幅よりもかな
り大きい程度である。実例として、通常の高いデータ・
ビットの振幅がＡに等しい場合、パルス21の振幅は10A
に等しい。 二進情報のパケットの持続時間Ｔ packetは、一般に知
られた数値であり、既知のギャップＴ Gapによって同
じデータ通信の隣接するパケットから分離される。第一
パケットが、少なくとも、パケット期間Ｔ packetとギ
ャップ期間Ｔ Gapの合計の時間によって、第二パケッ
トから分離されている場合はパケットの衝突は発生して
いない。通常「イーサネット」通信網の場合、Ｔ pack
etは57.6μsec.であり、Ｔ Gapは9.6μsec.である。従
ってＴ packet＋Ｔ Gapは67.2μsec.に等しい。 パケット期間とギャップ期間（Ｔ packet＋Ｔ Gap）
の合計以下の衝突検出期間内に、二つの大きな信号イン
パルスが検出された場合、パケット衝突が発生してい
る。衝突検出器によってパケットの衝突が検出される
と、衝突せずにパケットを送信するように、もう一度試
みるため、もとのデータ・パケット再送信の指示が衝突
検出器によって送られる。 例えば、衝突検出器は、通常の高いデータ・ビットの振
幅よりも大きい振幅の信号を検出する、しきい検出器で
ある。インパルスが検出されると、クロックが始動す
る。衝突検出期間内に、もう一つのインパルスが検出さ
れると、再送信メッセージが発生する。パケット期間と
ギャップ期間の合計（Ｔ packet＋Ｔ Gap）に等しい
衝突検出期間を使用することが望ましいが、他の衝突検
出期間を使用することも出来る。衝突検出期間は、それ
がＴ packetよりも大きい限り、Ｔ packet＋Ｔ Gap
よりも少なくても良い。または、衝突検出期間はＴ pa
cket＋Ｔ Gapより大きくても良い。 送信器と受信器を接続するために、光リンクが使用され
る場合、例えばレーザーや発光ダイオードのような発光
装置により、光送信媒体による送信のために、二進デー
タ信号が発生する。各信号パケットのはじめの大きな信
号インパルスは、発光装置にパルスを与えることによっ
て発生し、それによって、高いデータ・ビットに伴なう
ものよりもかなり大きい光強度で、光パルスが発生す
る。各パケットの最初の光インパルスの振幅は、光送信
媒体の減衰に関係なく、いずれの二進データ光レベルよ
りも著しく大きく、そのため、データのパケットの受信
の開始は、常に明確に表示される。 第３図は、電流入力の関数として、好ましい発光装置に
よって放出される光強度を示すものである。代表的なも
のとして、通常の作動の間、発光装置への電流の入力
は、０から100maの間で変化する。しかし、高いデータ
信号レベルよりも10倍大きい等級の振幅を持つ、所望の
光インパルスを発生させるためには、発光装置は、飽和
値に達せずに、広範な入力電流数値に対して、連続する
範囲の光強度を発生させることが出来なければならな
い。この理由で、表面（またはバラス）形ＬＥＤの場合
のように、本発明に於いて使用される入力電流値の範囲
に対して、放射される光パワーが飽和しないため、エッ
ジ発光形発光装置が使用される。 好ましい形式のＬＥＤは、入力電流と共に発光が超直線
状に増加する、超高輝度エッジ発光ＬＥＤである。この
ような形式の装置の場合、入力電流のわずかの変化が、
結果的に、本発明に於いて使用されるインパルス信号を
発生させるのに必要な出力光放射の、所望の大きな変化
となる。 第４図と第５図は、第２Ｂ図の信号パケットを発生さ
せ、検出するため、一個所に使用される送信器と受信器
の好ましい実施例を示す構成図である。送信器は、パケ
ット発生装置40、送信開始検出器41、抵抗器43、スイッ
チ44、ライバ45、及び発光ダイオード46から構成され
る。 パケット発生装置40は、第２Ａ図に示す形状のＴ pack
etに等しい所用時間の二進データ・ビットのパケットを
発生させる。パケットは、送信開始検出器41に投入さ
れ、送信開始検出器41は、パケットを受け、パケット開
始がいつ受け付けられたかを決定する。 スイッチ44は、単極単投スイッチで、パケット発生装置
40とドライバ45の間の抵抗器43に並列に接続される。ス
イッチ44は、便宜上、電子機械装置として図示されてい
るが、スイッチの好ましい実施例は、電子装置である。
スイッチ44は通常は開いており、そのため、パケット発
生装置の出力は、抵抗器43からドライバ45迄通過する。
しかし、送信開始検出器41が、パケット発生装置40から
のパケット送信開始を検出すると、送信開始検出器41の
出力が、１ビットの期間、スイッチ44を閉めさせ、パケ
ット発生装置40の出力は、抵抗器43をバイパスし、ドラ
イバ45迄直接通過する。その結果、ＬＥＤ46の出力に、
第２Ｂ図に示すような大振幅衝突検出パルス21が発生す
る。 実例として、パケット発生装置40によってＬＥＤ46の出
力に発生した衝突検出パルスの振幅が10Aに等しい時
は、抵抗器43の抵抗は、パケット発生装置の出力が、抵
抗器43を通過する時、ＬＥＤ46の出力信号の振幅が、お
よそＡに等しくなるように選択される。 第５図に示すように、受信器は、光検出器50、しきい値
検出器51、タイマ52、論理ＡＮＤゲート53、データ再送
信指令発生装置54、スイッチ55、及びパケット受信器56
から構成される。光検出器50は、光ファイバ（図示せ
ず）の出力を受け、光信号を電気信号に転換する。しき
い値検出器51は、光検出器50の出力を受け、出力が選択
されたしきい値よりも大きいかどうか決定し、それによ
って、10Aに等しい振幅の第４図の発光ダイオード46に
よって発生されたインパルスが検出される。しきい値検
出器のしきい値が超えられた時、しきい値検出器51は短
期間の間、高い（１）信号レベルを発生させ、それがタ
イマ52及び論理ＡＮＤゲート53の第１入力に使用され
る。但し、しきい値検出器のしきい値が超えられない時
は、論理ＡＮＤゲート53の第１入力は、低い（０）信号
レベルとなる。 さらに、しきい値検出器51のしきい値を超えた時は、検
出器51からの信号が、タイマー52に、高い（１）信号を
発生させ、その信号は、入力信号に関係なく、検出器51
からの高い信号が終了した直後に開始するＴ packet＋
Ｔ Gapに等しい時間の間継続する。タイマ52の出力
は、論理ＡＮＤゲート53の第二入力に供給される。その
結果二つのデータ・パケットに衝突がない場合、ＡＮＤ
ゲート53への高い入力は一度に一つしかなく、従ってＡ
ＮＤゲート53の出力は低い。 データ再送信指令発生装置54は、ＡＮＤゲート53の出力
を受信する。パケットの衝突が発生した時、しきい値検
出器51は、タイマ52の出力がまだ高い間に高くなり、そ
れに従って、ＡＮＤゲート53の出力も高くなる。ＡＮＤ
ゲート53の出力が高くなると、データ再送信指令発生装
置54が、再送信指令信号を発生させ、再送信信号は、サ
ーキットリー（回路）の送信器部分に投入され、送信す
べきパケットを再送信させる。論理ＡＮＤゲート53の出
力が低い（０）時、すなわち、パケットの衝突が発生し
ていない時、データ再送信指令信号発生器は作動しな
い。 スイッチ55は、単極単投スイッチであり、その出力が低
い時閉じている。スイッチ55は、論理ＡＮＤゲート53の
出力が高い（１）時のみ開き、パケットの衝突が発生し
たことを示す。パケット受信器56は、スイッチ55の出力
に接続され、パケットの衝突が発生していない時のみ、
光検出器50の出力を受信する。 本発明は、特定の実施例に関連して説明されているが、
使用可能な数多くの特定の回路があることは明らかであ
り、そのことは、前述の説明に照らして、当該技術の熟
練者にとっては明らかであろう。
Claims (9)
- 【請求項１】各二進データ信号パケットにおいて、高い
二進データ信号レベルの振幅よりもかなり大きい振幅を
有する衝突信号を発生させること； 前記データ信号パケットを受信すること；及び 一つのパケットの所用時間とパケット間の最低時間長さ
の合計に等しい検出期間内に、前記衝突信号の二つが受
信された時はいつでも、パケット衝突信号を発生するこ
と、 からなる二進データのパケットの衝突を検出する方法。 - 【請求項２】前記発生した衝突信号は、高いデータ信号
レベルの振幅よりも、少なくとも１０倍大きい振幅を有
する、特許請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項３】二進データ信号パケットにおいて、高い二
進データ信号レベルの振幅よりもかなり大きい振幅を有
する衝突信号を発生させる発生手段と、 前記衝突信号を有する前記データ信号パケットを発信さ
せる発信手段と、 該発信手段から送信された前記データ信号パケットを受
信する受信手段と、 一つのパケットの所用時間とパケット間の最低時間長さ
の合計に等しい検出期間内に、前記信号パケットを受信
する手段により二つの衝突信号が受信された時はいつで
も、パケット衝突信号を発生するパケット衝突信号発生
手段と、からなる二進データのパケットの衝突を検出す
る装置。 - 【請求項４】前記発生手段は、高いデータ信号レベルの
振幅よりも、少なくとも１０倍大きい前記衝突信号を発
生させる発生手段である、特許請求の範囲第３項記載の
装置。 - 【請求項５】前記発信手段は、前記発生手段からの出力
を変調光信号に変換するとともに、該変調光信号を光発
信手段により発生させる前記発生手段に接続された光信
号発信手段と、 前記光発信手段からの前記変調光信号を受信するととも
に、該変調光信号を前記データ信号パケットを受信する
ための前記手段に投入される変調電気信号に変換する光
受信手段からなる前記受信手段と、を含む、特許請求の
範囲第３項記載の装置。 - 【請求項６】前記光信号発信手段は、エッジ発光形ダイ
オードであるとともに、その光出力が、入力電流と共に
超直線的に変化するようになされた、特許請求の範囲第
５項記載の装置。 - 【請求項７】二進データのパケットの送信及び受信のた
めの装置において、送信器が、 二進データのパケットを発生させるパケット発生装置
と、 該パケット発生装置の出力を受信し、パケットの開始を
識別する送信開始検出器と、 光発信手段により前記パケットを発信する光源と、 前記光源への入力に接続されるとともに、前記送信開始
検出器によって制御され、それによって、前記送信開始
検出器がパケットの開始を識別する時、第１の振幅を有
する信号が前記光源に投入されるとともに、前記パケッ
トの送信期間以外の全ての時には、前記光源に投入され
る信号が、前記第１の振幅よりもかなり低い振幅を有す
るような、第１スイッチと、から構成された装置。 - 【請求項８】前記送信器によって送信される前記信号を
受信し、予め設定された閾値を超えたときのみ第１信号
を発生するとともに、それ以外の全ての場合には第２信
号を発生させる閾値検出器と、 前記閾値検出器からの出力を受信し、前記閾値検出器が
第１信号を発生させた後、予め設定された時間、第３信
号を発生させるタイマーと、 前記第１及び第３信号が一致するときのみ、前記送信器
に信号を再送信せしめる第４信号を発生させるための論
理手段と、 第４信号がないとき、前記送信器によって送信される信
号を受信する信号受信器と、からなる受信器であって、
特許請求の範囲第７項記載の装置と組合わされる装置。 - 【請求項９】前記光源がエッジ発光形発光ダイオードで
あるとともに、その電気出力が、入力電流と共に、超直
線的に変化するようになされた、特許請求の範囲第７項
記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US580432 | 1984-02-15 | ||
| US06/580,432 US4560984A (en) | 1984-02-15 | 1984-02-15 | Method and apparatus for detecting the collision of data packets |
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|---|---|
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