JPH0766819A - ホームバスシステムの同期回復方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ホームバスシステムの同期回復手順において、
スタートビットの送信遅れ時間によるビットずれを無く
すると共に、ホームバス上のＡＭＩ波形の崩れを防止す
る。 【構成】（１）各端末は、ホームバス上で他端末からの
パケットを検出した時、通常のビット周期より送信遅れ
時間Ｔｄだけ短い長さのスタートビットを送出するよう
に構成される。（２）各端末は、ホームバス上で他端末
からのパケットを検出した時、スタートビットを送信せ
ず、２ビット目から送出するように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホームバスシステムに
おいて、ホームバス上で複数の送信端末が競合した時の
同期回復方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ホームバスシステムは、家庭内に敷設さ
れたホームバス（家庭内情報伝送路）に、通信／電話
（ＣＴ）、ＡＶ／コンピュータ（ＡＶＣ）、および、ハ
ウスキーピング（ＨＫ）の各サービス機器を接続し、家
庭内での各サービス機器間の通信とエネルギー制御とを
行うと共に、各サービス機器と外部網（放送網、電話
網、電力網）との間の通信を行うように構成されたシス
テムである。

【０００３】以下、本発明を理解するために必要なホー
ムバスシステムに関する基本的事項について図１１〜図
１７を用いて説明する。

【０００４】図１１は典型的ホームバスシステムの構成
を示す。ホームバスシステムにおいては、全てのサービ
ス機器はホームバスと呼ばれるバスラインに接続され、
このホームバスを通じてのみ通信または制御が可能であ
る。

【０００５】ホームバスの内、ツイストペアケーブルま
たは同軸ケーブルからなるバスラインはメインバスと呼
ばれ、電波、赤外線、電力線等を利用したバスラインは
サブバスと呼ばれている。

【０００６】メインバスは制御チャンネルと、情報チャ
ンネルとからなる。制御チャンネルは、制御信号を伝送
し、情報チャンネルは、制御信号によって回線接続され
て音声、映像等の情報を伝送する。

【０００７】メインバスに接続されているＨＢＣ（ホー
ムバスコントローラ）は、ホームバスシステム全体の情
報管理機能を有する。ＮＴ（ネットワークターミネーシ
ョン）は、ホームバスシステムと外部網との境界を明確
にするものであって、電話回線監視、回線制御等の機能
を有する。

【０００８】ＩＦＵ（インターフェースユニット）は、
メインバスと端末機器との間の通信を制御するインター
フェース機能を有する。ＧＷ（ゲートウェイ）は、メイ
ンバスとサブバスとを接続した場合に、通信制御を行う
ものである。

【０００９】ＰＬＢはサブバスの内の電灯線バスであ
り、照明、エアコン等の電力機器に接続されている。ま
た、Ｄ２Ｂは、サブバスの内のドメスティックデジタル
バスであって、ＴＶ、オーディオ機器等と接続されてい
る。

【００１０】各端末によるホームバス使用の制御はＣＳ
ＭＡ／ＣＤ方式で行われる。ＣＳＭＡ（キャリアセンス
・マルティプルアクセス）方式は、各端末が常にＩＦＵ
を介してホームバス上のキャリア（パケット）の有無を
監視し、ホームバスに空きがあれば、自分のパケットを
送出することができる方式であって非同期方式である。

【００１１】また、ＣＤ（衝突検出）方式は、各端末が
ＩＦＵを介して自分のパケットが他端末からのパケット
と衝突したことを検出する機能を持っている。衝突後の
処理は優先順位による勝ち残り方式によって行われてい
る。

【００１２】制御信号の１フレームは、図１２に示すよ
うに、ＰＲ（優先コード）、ＳＡ（自己アドレス）、Ｄ
Ａ（相手アドレス）、ＣＣ（制御コード）、ＢＣ（電文
長コード）、ＤＡＴＡ（データ、オペレーションコー
ド、オペランド等）、ＦＣＣ（チェックコード）、ＤＭ
Ｙ（ダミー）、および、ＡＣＫ／ＮＡＫコードの各キャ
ラクタから構成されている。

【００１３】ＰＲは、フレームの１番目のキャラクタで
あって、パケット衝突時におけるビット照合で優先順位
を決定するためのものである。

【００１４】ＳＡおよびＤＡは、それぞれ、送信元ＩＦ
Ｕおよび送信先ＩＦＵのアドレスを表す。ＤＡＴＡは伝
送したい情報で構成されている。

【００１５】ＡＣＫ／ＮＡＫは通信手順の中で使用され
るコードであって、送信したフレームが送信先に届いた
かどうかを確認するために、送信元が受信するものであ
って、ＡＣＫコードは肯定応答で、ＮＡＫは否定応答を
意味する。

【００１６】上記各キャラクタの内、ＤＡＴＡ以外は、
それぞれ、図１３に示すように、スタートビット（１ビ
ット）、データ（８ビット）、パリティ（１ビット）、
ストップビットの計１１ビットで構成される。そして、
ＤＡＴＡは最大２５６キャラクタで構成されている。

【００１７】スタートビットおよびストップビットは、
送信端末がパケットを送信する時に、各キャラクタの先
頭と末尾とにそれぞれ付加する。受信側は、これらのビ
ットによって調歩同期によって、キャラクタ毎に同期を
とるようになっている。

【００１８】制御信号のＡＣＫ／ＮＡＫキャラクタのス
トップビットの終わりから１０ｍＳの間、通信同期をと
るために無通信の休止時間が設けられている。送信端末
から制御信号を受信した受信端末は、休止時間中に、受
信フレームの処理を行う。また、新たに送信しようとす
る送信端末は、休止時間内に後述する同期回復手順を実
行する。

【００１９】制御信号の伝送波形は、５０％デューティ
のＡＭＩ波形（データが０の時は、”＋１”あるいは”
−１”を交互に発生し、データが１の時は、”０”を発
生する方式）である。

【００２０】２つの送信端末ＩＦＵ１およびＩＦＵ２か
らの制御信号が衝突した場合の勝ち残りＩＦＵは下記の
ように決定される。

【００２１】（１）ＩＦＵ１およびＩＦＵ２はそれぞ
れ、自己の送信制御信号のＰＲコードおよびＳＡコード
と、他ＩＦＵからの受信制御信号のＰＲコードおよびＳ
Ａコードとを、ビット単位で照合する。

【００２２】（２）送信データと受信データとの間に不
一致が検出されたら直ちに送信を停止し受信に移行す
る。

【００２３】（３）制御チャンネル上では、論理０のビ
ットデータが論理１のビットデータより優先する。例え
ば、図１４に示すように、ＩＦＵ１およびＩＦＵ２から
の各ＰＲコードが同一であって、ＩＦＵ１のＳＡコード
が”０００１００００”でＩＦＵ２のＳＡコードが”０
０１・・・・・”であるとすると、衝突時、それぞれの
ＰＲ、ＳＡの対応ビットが比較される。

【００２４】ＰＲコードは同一であるから、ビット照合
はＳＡコードに移り、各ＳＡコードのビットｂ２におい
てＩＦＵ１が”０”でＩＦＵ２が”１”であるので、Ｉ
ＦＵ１が勝ち残る。

【００２５】（４）負けを検出したＩＦＵ２は送信を停
止し、送信可能になるまで受信に移行する。

【００２６】図１５は、図１４に示すＩＦＵ１、ＩＦＵ
２の各ＰＲコードおよび各ＳＡコードのＡｌｔｅｒｎａ
ｔｅ Ｍａｒｋ Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ（以下ＡＭＩと云
う）送信波形と、ホームバス上の信号波形（ＩＦＵ１と
ＩＦＵ２の信号波形の合計）を示す。ここでＡＭＩ波形
とは、デジタル信号を伝送する場合の伝送波形の１つで
ゼロ、プラス、マイナスの３値で形成されている。

【００２７】つぎに、複数ＩＦＵ間の同期回復手順につ
いて説明する。図１６に示すように、制御信号のフレー
ムのＡＣＫ／ＮＡＫキャラクタの終了から１０ｍＳの休
止時間が設けられているが、この休止時間の内ｔ１時間
は送信禁止時間である。

【００２８】送信禁止時間ｔ１の終了から休止時間の終
了までの時間ＴＦ（２ビット相当の時間＝１／９６００
×２μＳ）は同期回復監視時間と呼ばれ、この期間にＩ
ＦＵはホームバスの監視（キャリアセンス）を行う。

【００２９】同期回復監視時間ＴＦの期間に、他の端末
が送信を開始した場合には、これに同期して送信を開始
する。また、同期回復監視時間ＴＦの期間に、他の端末
が送信をしない場合には、休止時間後に送信を開始す
る。

【００３０】同期回復監視時間ＴＦ内に、他の端末が送
信を開始したのを検出してから、これに同期して送信を
開始するまで、および、チャンネル空きを確認してから
送信を開始するまでの遅延時間を送信遅れ時間と称しＴ
ｄで表す。

【００３１】スタートビットの送信遅れ時間Ｔｄが大き
いと、図１７に示すように、２ビット目ｂ０以降のビッ
トに遅れ時間Ｔｄが伝播し、他の端末との間のビットの
ずれが残り、これは同期回復の障害となる。

【００３２】従って、送信遅れ時間Ｔｄは、デューティ
５０％のＡＭＩ波形において、スタートビットの立ち上
がりから１／８ビット相当時間（１３μＳ）以下にする
ように規定されている。

【００３３】しかしながら、送信遅れ時間Ｔｄは、ＩＦ
Ｕの回路に起因する伝達遅延時間や、ＣＰＵのプログラ
ム実行時間等の総合結果によるものであって、従来のホ
ームバスシステムでは、必ず発生するものであり、実際
には２６μＳ程度となる。

【００３４】そこで、従来、送信遅れ時間Ｔｄを最小限
にするためにＩＦＵに専用の回路を組込んで調整を行っ
ていた。また、スタートビットを調整した場合は、調整
されたスタートビットによってホームバス上のＡＭＩ信
号の５０％デューティが崩れないことが条件である。ホ
ームバス上のＡＭＩ信号波形の５０％デューティが崩れ
ると、受信エラーの原因になるからである。

【００３５】

【発明が解決しようとする課題】従来のように送信遅れ
時間Ｔｄを回路で調整する方法は、専用回路が必要であ
るため、ＩＦＵの構成が複雑となり、製造コストも高く
なるという欠点があった。

【００３６】従って、本発明が解決しようとする課題
は、スタートビットの送信遅れ時間Ｔｄが２ビット目以
降に伝播せず、しかも、パケット競合時のホームバス上
のＡＭＩ波形の５０％デューティが崩れないようなホー
ムバスシステムにおける同期回復手順をソフト的に実現
することである。

【００３７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るホームバス
システムの同期回復方法は、ホームバスに接続されてい
る各送信端末が、同期回復監視時間内に、前記ホームバ
ス上に他の送信端末から送信されたキャリアを検出した
時、これに同期して自己のキャリアを送出するように構
成されたホームバスシステムにおいて、上記各送信端末
は、ホームバス上に他の端末からのキャリアを検出した
時、スタートビット幅を、送信遅れ時間分短くして送出
するように構成される。

【００３８】また、本発明に係るホームバスシステムの
同期回復方法は、ホームバスに接続されている各送信端
末が、同期回復監視時間内に、前記ホームバス上に他の
送信端末から送信されたキャリアを検出した時、これに
同期して自己のキャリアを送出するように構成されたホ
ームバスシステムにおいて、上記各送信端末は、上記ホ
ームバス上に他の送信端末からのキャリアを検出した
時、スタートビットを送信せず、２ビット目から送信す
るように構成される。

【００３９】

【作用】本発明に係るホームバスシステムは、上記第１
の構成によって、送信端末はホームバス上に他の端末か
ら送信されたパケットを検出した時は、スタートビット
のビット幅を送信遅れ時間だけ短く調整することによっ
て、２ビット目以降のビットは、他の端末からの各ビッ
トとのずれがなくなり、同期が確実にとれる。

【００４０】また、本発明に係るホームバスシステム
は、上記第２の構成によって、送信端末はホームバス上
に他の端末から送信されたパケットを検出した時はスタ
ートビットを送出しないで、２ビット目から送信するよ
うにすることによって、ビットずれが無くなると共に、
スタートビットの競合時におけるホームバス上のＡＭＩ
波形が保護され、受信エラーが防止される。

【００４１】

【実施例】以下、本発明に係るホームバスシステムの２
つの実施例について説明する。これらの実施例のホーム
バスシステムの構成は、基本的に従来技術で説明した図
１１に示すものと同様である。すなわち、ホームバスに
ＩＦＵを介して通信／電話（ＣＴ）、ハウスキーピング
（ＨＫ）、ＡＶ／コンピューター（ＡＶＣ）の各種のサ
ービス用端末機器が接続されている。そして、ホームバ
スシステムのインハウス通信および外部との通信は、ホ
ームバスに接続されたホームバスコントローラ（ＨＢ
Ｃ）によって中央制御されている。

【００４２】複数の送信端末の衝突の処理は、従来技術
で説明した勝ち残り型のＣＳＭＡ／ＣＤ方式によって行
われる。本発明は、２以上のＩＦＵからの送信パケット
が競合した場合におけるＩＦＵの同期回復手順がソフト
的に実行されるように構成されていることが特徴であ
る。

【００４３】各ＩＦＵは、ＣＰＵと、キャリアセンサー
と、ｔ１タイマーと、ＴＦタイマーと、スタートビット
長を設定するためのタイマーとを有している。

【００４４】ＣＰＵは、同期回復手順プログラムを内蔵
している。キャリアセンサーは、ホームバス上の他の端
末からのパケットを検出する機能を有している。ホーム
バス上の他の端末からのパケットを検出した時には、キ
ャリアセンスビットがＢＵＳＹ（”１”）となり、ホー
ムバス上に他のパケットを検出しなかった時は、キャリ
アセンスビットはＩＤＬＥ（”０”）になるようになっ
ている。

【００４５】ｔ１タイマーは、送信禁止時間ｔ１を計時
する機能を有する。ＴＦタイマーは、同期回復監視時間
ＴＦを計時する機能を有する。

【００４６】第１の実施例において、ＩＦＵの同期回復
手順プログラムは、図１に示すように実行される。ま
ず、休止時間に入ったら、ｔ１タイマーに送信禁止時間
ｔ１を設定し、計時（カウントダウン）を開始する（ス
テップＳ１）。

【００４７】ｔ１時間内に、キャリアセンサーがホーム
バス上に他の端末からのパケットを検出し、キャリアセ
ンスビットがＢＵＳＹになったら（ステップＳ２）、ｔ
１タイマーにｔ１を設定し直して計時を再開する。

【００４８】ｔ１タイマーがｔ１時間を計時し終わった
時（ステップＳ３）、ＴＦタイマーにＴＦ時間を設定し
計時を開始させる。ＴＦ時間の間に他端末のパケットを
検出したら（ステップＳ５）、スタートビット幅をＴ−
Ｔｄに設定した後（ステップＳ６）、１キャラクタの送
信を行う（ステップＳ９）。

【００４９】ＴＦ時間の間に他端末のパケットが検出さ
れなかった時は、スタートビット幅をＴに設定した後
（ステップＳ８）、１キャラクタの送信を行う（ステッ
プＳ９）。以後、パケットの送信終了（ステップＳ１
０）までステップＳ８、Ｓ９を繰り返す。

【００５０】図２は、第１の実施例で、ＩＦＵ１がホー
ムバス上に送信を行っている時、ＩＦＵ２がＩＦＵ１に
同期して送信しようする場合の例を示す。ＩＦＵ２はＴ
Ｆ時間内にＩＦＵ１のスタートビットの立ち上がりを検
出すると、ＩＦＵ１の立ち上がり時刻よりＴｄ時間の遅
れでスタートビットを立ち上がらせる。

【００５１】この時、ＩＦＵ２はスタートビット幅を通
常のビット周期ＴよりＴｄだけ短くしたビット周期（Ｔ
−Ｔｄ）に設定する。従って、ＩＦＵ２のスタートビッ
トの終了時刻は、ほぼ、ＩＦＵ１のスタートビットの終
了時刻と一致する。従って、以後のＩＦＵ２のビットｂ
０、ｂ１、・・・は、ＩＦＵ１のそれらと殆どずれ無く
同期することになる。

【００５２】上記第１の実施例によって、ＩＦＵ２のＰ
Ｒキャラクタの第２ビット目以降の同期ずれは無くなる
が、図２に示すように、ホームバス上のスタートビット
のＡＭＩ波形はデューティ５０％を維持することを条件
として、ビット周期Ｔを変化させないと、ホームバスに
接続されている全ＩＦＵに対して受信エラーの原因とな
ってしまう。

【００５３】そこで、本発明の第２の実施例は、スター
トビットは全ＩＦＵが送信しており衝突検出の必要がな
いという点に着目し、ＴＦ時間内に他端末からのパケッ
トを検出してもスタートビットを送出しないようにした
ものである。

【００５４】図３は、第２の実施例の同期回復手順プロ
グラムを示す。本実施例で、ＩＦＵ１がホームバス上に
送信を行っている時、ＩＦＵ３がＩＦＵ１に同期して送
信しようとする場合の例を示す。

【００５５】ステップＳ１〜Ｓ５の動作は、図１で示し
た第１の実施例と同様である。ＩＦＵ３は、ＩＦＵ１の
パケットを検出した時（ステップＳ５）、Ｔ時間の間は
送信動作を行わず、すなわち、スタートビットの送出を
禁止し（ステップＳ６Ａ）、ｂ０ビットから送信を開始
するようになっている。以後、パケットの送信終了（ス
テップＳ１０）までステップＳ８、Ｓ９を繰り返す。

【００５６】図４に示すように、ＩＦＵ３はＴＦ時間内
にＩＦＵ１のスタートビットの立ち上がりを検出して
も、スタートビットを送信せず、Ｔ時間後にｂ０ビット
を送信開始する。これによって、ｂ０ビット以降のビッ
トずれが殆どゼロとなると同時に、ホームバス上のＡＭ
Ｉ波形はデューティ５０％を維持させることが容易とな
り、受信エラーが発生するおそれがなくなる。

【００５７】図５〜図１０は、第２の実施例における実
験結果を示す。図５は、ＩＦＵ１およびＩＦＵ２の各送
信パケットが衝突した時の、ＩＦＵ１の送信波形と、Ｉ
ＦＵ２の送信波形と、ＩＦＵ２の衝突検出点と、ホーム
バスライン上のＡＭＩ波形とを示す。

【００５８】図５から分かるように、ＩＦＵ２は、ＣＳ
ＭＡ（キャリアセンス機能）によって、ＩＦＵ１からの
送信パケットを検知したら、これに同期してパケットを
送出している。そして、ＩＦＵ２は、自己のデータを１
ビット毎にＩＦＵ１の対応するビットと照合し、衝突を
検出した時、直ちに送信を停止している。

【００５９】図６は、ＩＦＵ２の衝突検出点の前後の波
形を１０倍に拡大したものであって、ＩＦＵ１の送信デ
ータが勝ち残った様子を表している。

【００６０】さらに、図７はＩＦＵ２の衝突検出点の前
後の波形を図６の２．５倍に拡大したものである。図７
から、ＩＦＵ２の衝突検出点は、ビットの開始から１／
４ビット時間（２６μＳ）経過後であり、規格通りパル
スの中央で検出していることが分かる。

【００６１】図８〜１０は３つのＩＦＵ１、ＩＦＵ２、
ＩＦＵ３の送信データが競合した場合の測定結果を示
す。優先順位はＩＦＵ１、ＩＦＵ２、ＩＦＵ３の順に設
定されている。図９および図１０は、それぞれ、図８を
１０倍および１０００倍に拡大したものである。

【００６２】これらの図８〜図１０から、ＩＦＵ１が送
信を開始すると、これに同期してＩＦＵ２とＩＦＵ３と
が送信を開始するが、ＩＦＵ２およびＩＦＵ３は、同期
回復監視時間ＴＦ内の送信であるため、スタートビット
を送信していないことが分かる。

【００６３】また、図１０から、ＩＦＵ２、ＩＦＵ３の
送信遅れ時間Ｔｄは、それぞれ、１．２μＳ、０．３μ
Ｓで、規定の１３μＳ以内であり、本発明の有効性を示
している。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ホームバスシステムの同期回復手順において、スタート
ビット幅を送信遅れ時間Ｔｄ分短縮することによってＩ
ＦＵ間のビットずれが最小限となり、同期回復手順の誤
動作の発生を防止することができる。

【００６５】また、ＩＦＵが他ＩＦＵからの送信パケッ
トを検出した時、スタートビットを送信しないようにす
ることによって、ホームバス上のスタートビットのＡＭ
Ｉ波形のデューティを５０％に維持することができ、そ
の結果、受信エラーが防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るホームバスシステムの第１の実施
例において、送信端末の同期回復手順を示す流れ図であ
る。

【図２】同実施例における送信端末の同期回復動作時の
スタートビットの波形を示す説明図である。

【図３】本発明に係るホームバスシステムの第２の実施
例において、送信端末の同期回復手順を示す流れ図であ
る。

【図４】同実施例における送信端末の同期回復動作時の
スタートビットの波形を示す説明図である。

【図５】同実施例における２つの送信端末のキャリアセ
ンス／衝突検出動作の実験例の全体を示す説明図であ
る。

【図６】図５における衝突検出時刻を示す部分を１０倍
に拡大した説明図である。

【図７】図６における衝突検出時刻を示す部分を２．５
倍に拡大した説明図である。

【図８】第２の実施例において３つの送信端末が競合し
た場合のキャリアセンス／衝突検出動作の実験例の全体
を示す説明図である。

【図９】図８における最初のキャラクタを１０倍に拡大
した説明図である。

【図１０】図９を１００倍に拡大した説明図である。

【図１１】ホームバスシステムの構成の概要を示す説明
図である。

【図１２】ホームバスシステムの制御信号の基本フォー
マットを示す説明図である。

【図１３】ホームバスシステムのキャラクタのビット構
成を示す説明図である。

【図１４】ホームバスシステムにおける勝ち残り型ＣＳ
ＭＡ／ＣＤ方式の説明図である。

【図１５】ホームバスシステムにおける勝ち残り型ＣＳ
ＭＡ／ＣＤ方式における各送信端末のＡＭＩ波形を示す
説明図である。

【図１６】ホームバスシステムにおける休止時間および
同期回復監視時間ＴＦの説明図である。

【図１７】従来のホームバスシステムにおける同期回復
手順を示す説明図である。

【符号の説明】

１〜１０ ステップ ＳＴ スタートビット ｂ０〜ｂ７ データビット ＩＦＵ インターフェースユニット ＨＢＣ ホームバスコントローラ ＧＷ ゲートウェイ ＮＴ ネットワークターミネーション Ｔ ビット周期 Ｔｄ 送信遅れ時間 ｔ１ 送信禁止時間 ＴＦ 同期回復監視時間 ＰＲ 優先コード ＳＡ 自己アドレスコード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ホームバスに接続されている各送信端末
   が、同期回復監視時間内に、前記ホームバス上に他の送
   信端末から送信されたキャリアを検出した時、これに同
   期して自己のキャリアを送出するように構成されたホー
   ムバスシステムにおいて、 前記各送信端末は、ホームバス上に他の端末からのキャ
   リアを検出した時、スタートビット幅を、送信遅れ時間
   分短くして送出するようにしたことを特徴とするホーム
   バスシステムの同期回復方法。
2. 【請求項２】ホームバスに接続されている各送信端末
   が、同期回復監視時間内に、前記ホームバス上に他の送
   信端末から送信されたキャリアを検出した時、これに同
   期して自己のキャリアを送出するように構成されたホー
   ムバスシステムにおいて、 前記各送信端末は、前記ホームバス上に他の送信端末か
   らのキャリアを検出した時、スタートビットを送信せ
   ず、２ビット目から送信するようにしたことを特徴とす
   るホームバスシステムの同期回復方法。