JPH0767110B2

JPH0767110B2 - 信号同期方式

Info

Publication number: JPH0767110B2
Application number: JP63230117A
Authority: JP
Inventors: 幸人瀬島; 守鈴木; 裕森山; 保彦寺尾; 康雅今井
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Inc; Hitachi Cable Ltd; Hitachi Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Hitachi Cable Ltd; Hitachi Ltd; Mitsubishi Electric Corp; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1988-09-16
Filing date: 1988-09-16
Publication date: 1995-07-19
Anticipated expiration: 2010-07-19
Also published as: JPH0279637A

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、トークンパツシ
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］ローカルエリアネツトワーク（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、MAP
（Manufacturing Automation Protocol）と呼ばれる工
業用LAN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
されているロボツト、コンピユ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、ISO（国際標準化
機構）のOSI（Open Systems Interconnection）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、データリンク層）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ツシングバスが使用される。

以下、このトークンパツ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ツシングバスの伝送
信号の例を示す図、第４図は同軸ケーブルを用いたバス
型ネツトワークの例を示す図、第６図はネツトワークへ
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、1₁〜1_nは加入局、２は同軸ケーブ
ル、3₁〜3_nは分岐装置である。

第４図において、ネツトワークを構成する加入局1₁〜1_n
は、タツプと呼ばれる分岐装置3₁〜3_nを介して同軸ケー
ブル２に接続されている。この種バス形ネツトワークに
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、伝統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
るトークンパツシグバスは、決定論的アクセス方式によ
り欠点を避けることのできるものである。すなわち、こ
のトークンパツシングバスは、トークンと呼ばれる送信
権を示す情報がトークンパツ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、トークンパツシングバス
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）ほ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、このトークンパツシングバスを含む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。従つて、LANを用いるトーク
ンパツ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、トークンパツシグバスが、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、トークンパツ
シングバスの用途を一層広くすることができる。

トークンパツ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、ネツ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1₂
〜1_nを従局とし、主局を含む加入局1₁〜1_n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D₁を送信後、
トークンT₁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1₂は、こ
の主局からのトークンT₁を検出し、自局に送信権が移つ
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T₂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1₁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1₁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）S₁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1₁が、この主同期信号S₁に同期してデータ
フレームD₁を送信することができれば、他の従局となる
加入局1₂〜1_nは、データフレームD₁の受信時刻に基づい
て、主同期信号S₁の発生時刻を知ることができ、この主
同期信号S₁に同期した自局同期信号S₂,S₃…を生成する
ことができる。すなわち、トークンパツシングバスで
は、データフレームD₁は、その宛先アドレスを適切に設
定することにより、前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1₁
において、いかにして主同期信号S₁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、トークンパツ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つて巡回し、そ
の巡回周期は、主同期信号S₁の周期Ｔと異なることは勿
論、新局の勧誘やトークンパツ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。従つて、トークンパ
ツ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S₁に同期してデ
ータフレームD₁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、主局となる加入局1₁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S₁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、トークンパツシングが失
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1₁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D₁の送信に先立つて空データフレームD_sを送信
し、かつ、この空データフレームD_s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D₁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、ネツ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図はネツ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S₁に同期するデータ
フレーム送信後、トークンT₁を送信すると、従局は、こ
のトークンT₁を検出して、データフレームD₁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1₁は、このトー
クンT₂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D_s1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T₁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t_INTが短か
く、主局となる加入局1₁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1₁が送信す
るデータフレームD₁と主同期信号S₁の同期は、第３図、
第６図に示すように、データフレームD₁の送信終了時
が、主同期信号S₁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、ネツトワークへの加
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、ネツ
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、ネツ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図はネツ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ツトワークは、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_nを従局とする。そして、加入局1₂
〜1_n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つて、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S₁
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）D₁を送信し、引続きトークンT₁を送信する。
前記同期データフレームD₁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1₂は、前記トークンT₁を受信すると、自
局のデータフレームD₂の送信に先立つて固定長の空デー
タフレームD_s2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、ネツト
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1₂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1₁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_s1を送信する必要がある。この
ため、主局となる加入局1₁は、自局が送信するトークン
T₁の送信終了から従局となる加入局1₂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D_s1
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S₁との誤差
より計算し、この結果により得られるフレーム長の空デ
ータフレームD_s1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1₂より送信される空データフレ
ームD_s2のフレーム長は、前述の時間t_INT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。

ネツ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_INT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D₁の送信後、トークンT₁
を送信する。このトークンT₁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、最下位局となる加入局は、トークT_n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1₁におけるト
ークンT₁の送信後、トークンT_nの受信迄の時間t_INT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_s1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。従つて、この場合、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、ネツトワーク
への加入局数を、ネツ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1₁は、常に、
主同期信号S₁に同期して同期データフレームD₁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D₁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、自局クロツクを備えている
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
₁が、この予測した時刻と大きく異なつた場合、ネツト
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、ネツトワークに収容されている任意の従局
の１個であつてよく、また複数個であつてもよい。ま
た、従局が空データフレームを送信すべきか否かは、ネ
ツ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、ネツ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、ネツ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、ネツ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ツ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、ネツ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ツトワークの構成を
示す図である。第５図において、４は光スターカプラ、
5₁〜5_n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ツト
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5₁〜5_nによるネツ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5₁〜5_nは、夫々２心の光フアイ
バ心線を含んでいる。このネツトワークにおいて、例え
ば、加入局1₁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5₁〜5_nの
受信フアイバを介して加入局1₁〜1_nに送られる。このネ
ツ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、CSMA/CD方式であつて、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ツ
トワークの文献として、信号総全大No.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、IEEE 802.4トー
クパツシングバスまたは該バスと類似の通信規約を有す
るネツトワークにおいて、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、ネツトワー
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、ネツ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、ネツ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図はネツ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
局数がネツ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ツ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ツトワーク
の例を示す図、第５図は光フアイバケーブルを用いたネ
ツトワークの例を示す図、第６図はネツトワークへの加
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。 1₁〜1_n……加入局、２……同軸ケーブル、 3₁〜3_n……分岐装置、４……光スターカプラ、 5₁〜5_n……光フアイバケーブル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 999999999 日立電線株式会社東京都千代田区丸の内２丁目１番２号 (72)発明者瀬島幸人茨城県日立市国分町１丁目１番１号株式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者鈴木守東京都千代田区内幸町１丁目１番３号東京電力株式会社内 (72)発明者森山裕東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者寺尾保彦兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番２号三菱電機株式会社制御製作所内 (72)発明者今井康雅茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社電線研究所内 (56)参考文献特開昭63−263938（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−318842（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の加入局が論理上のリングを形成し
て、前記論理上のリングにトークンを巡回させ、前記ト
ークンを保有している加入局にのみデータの送信権を与
えるトークン・パッシング・バス、あるいはそれに類似
した通信規約を有するネットワークを用いた信号同期方
式において、前記複数の加入局の中の１つを信号同期に
関する主局とし、他の加入局を信号同期に関する従局と
し、前記主局となる加入局は、同期のために送信する同
期データフレームの送信終了時刻が主同期信号に同期す
るように、前記同期データフレームの送信時刻を調整す
るための空データフレームを前記同期データフレームの
送信に先立って送信し、前記同期の従局となる加入局
は、前記ネットワークへの加入局数が少ない場合、その
一部ないし全部の加入局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。
【請求項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。
【請求項３】前記同期の主局となる加入局は、前記ネッ
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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項８】前記同期データフレーム長は固定であり、
かつ、全ての前記同期の従属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項のいずれか１項記載の信号同期方式。