JPH10173683A - トークン・パッシングバス通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 送信データがないノードは送信をしなくても
済むようにすること。 【解決手段】 例えば通信ノ一ド２は、自ノ一ドが送信
を行う際、送信休止データ付加した送信フレームをバス
３上に送出する。送信休止データは、送信休止回数を示
しており、例えば、次の送信より２巡送信を行わず、３
巡目に送信を行う場合は、送信休止データ“２”を送信
する。これにより、他ノ一ドは上記した送信フレームを
受信した際、ノード２に対して休止データとして例えば
“１”保持する。このため、次の巡回の送信時、各ノー
ドは前記保持した送信休止データを見て、送信休止のノ
ードを抜かして、送信を行うため、送信データがないノ
ードは毎回送信をしなくても済むようになり、その結果
として、特定のノ一ドが他のノ一ドより大きい割合で送
信権を得ることができ、通信システム全体の通信効率が
向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１本の共通バスを
用いて複数の制御装置の間の通信を行う通信システムに
係わり、特に、トークン・パッシングバス方式を使用し
てデータ転送を行うトークン・パッシングバス通信シス
テム及びその通信制御方法に関わるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の通信制御方式は、例えば
図５に示すように構成されている。即ち、共通の１本の
バス３に複数のノード１〜６が接続されている。これら
各ノ一ド１〜５には、連続したトークン番号１〜６が割
り当てられている。この割り当てたトークン番号順に、
各ノ一ドがデータ送信権を獲得することにより、送信デ
ータの衝突を防止するようになっている。

【０００３】図６はこの時の各通信ノ一ド１〜６の送信
タイミングを示すタイミングチャートである。ノード１
がトークン１を共通バス上に送信した後、ノード２がト
ークン２を共通バス上に送信し、以下同様に順番にトー
クンを共通バス３上送信し、最後のノード６の送信が終
了すると、ノード１の送信に戻り、送信動作は巡回的に
行われる。

【０００４】従って、この方式では、全てのノ一ド１〜
６が同じ割合でデータ送信権を獲得するようになってい
るため、特定のノ一ドが他のノ一ドより大きな割合で送
信権を得ることができないという不具合があった。ま
た、送信権が回ってきた時に、送信すべきデータがない
時でも、各ノードはデータのないトークンのみをバス３
上に送信することにより、次のノ一ドに送信権を渡して
いるため、頻繁にデータ送信を行う管理装置などのノー
ドと、それに管理される制御装置を構成する多数のノー
ドから成る通信システムでは、全体の送信効率が悪くな
るという不具合があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した１本の共通バ
スを用いて複数のノード１〜６間の通信を行う従来のト
ークン・パッシングバス通信システムでは、割り当てら
れたトークン番号によって、各ノ一ドが同じ割合でデー
タ送信権を得るため、特定のノ一ドが他のノ一ドより大
きな割合で送信権を獲得することができず、システムに
柔軟性がなく、通信効率を上げることができないという
課題があった。

【０００６】また、送信権が回ってきた時に送信すべき
データがない時でも、データのないトークンのみを送信
することにより、次のノ一ドに送信権を渡しているた
め、頻繁にデータ送信を行うノードと、それに管理され
る余りデータを送信しない多数のノードから成る通信シ
ステムでは、全体の送信効率が悪くなってしまうという
課題があった。

【０００７】そこで本発明は上記のような課題を解決す
るためになされたもので、送信データがないノードは送
信をしなくても済むようにすることにより、特定のノ一
ドが他のノ一ドより大きい割合で送信権を得ることがで
きるようにして、全体の送信効率を向上させることがで
きるトークン・パッシングバス通信システムを提供する
ことを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、複数
のノ一ドが共通のバスに接続され、各ノードが順番に且
つ巡回的に送信動作を行うトークン・パッシング通信シ
ステムにおいて、各ノードは、送信を休止したい場合、
送信を休止するデータを前記バスを介して他のノードに
知らせておき、又、各ノードは他のノードから前記バス
を介して知らされた送信を休止するデータにより送信休
止のノードを抜かして自己の送信順番が来た時にデータ
を送信する通信制御手段を具備する構成を備えている。

【０００９】このような構成により、送信を休止したい
ノードは送信を休止するデータを他のノードに知らせて
おけば、通信巡回毎に、送信する必要がなくなり、結果
として、送信するデータの発生頻度の少ないノ一ドは予
め送信回数を間引＜ことができ、且つ、送信する必要が
あるノードに送信順番が早く回ってくることになる。

【００１０】請求項２の発明の前記通信制御手段は、ト
ークンと共に送信休止回数を示す送信休止データを送信
フレームに付加するデータ付加手段と、他のノ一ドから
送信されたトークン及び送信休止データを前記バス上か
ら受信して保持するデータ受信手段と、このデータ受信
手段により各ノ一ドの送信休止回数をチェックして送信
休止ノードを抜かして次に自己が送信できるかどうかを
判定する判定手段と、この判定手段により自己が送信で
きると判定された場合に前記データ付加手段の処理を受
けた送信フレームを前記バス上に送出する送信手段とを
各ノードに具備する構成を備えている。

【００１１】このような構成により、各ノードにおい
て、判定手段が前記データ受信手段に保持されている送
信休止データに基づいて、次に自己が送信できると判定
すると、送信手段は送信フレームを送出するため、送信
休止ノードが抜かされて、各ノードからの送信が巡回的
に行われる。

【００１２】請求項３の発明の送信休止データはｎ回の
休止を、送信休止データ“ｎ”と表すと共に、送信休止
をしない場合は送信休止データ“０”と表すこととし、
且つ、各ノードは送信巡回毎に、前記データ受信手段に
保持された送信休止データ“ｎ”から１を“０”となる
まで減算する構成を備えている。

【００１３】このような構成により、任意回数の休止が
可能となり、又、送信する場合も、送信休止データで示
されるため、送信休止するノードを確実に抜かし、且つ
送信するノードは順番がくると確実に送信できる。

【００１４】請求項４の発明の送信を休止しないノード
は、この時、前記データ付加手段により送信休止データ
を前記送信フレームに付加しない構成を備えている。

【００１５】このような構成により、前記送信フレーム
のデータ数を削減でき、更に通信効率を向上させること
ができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明のトークン・パッシ
ングバス通信システムの一実施の形態の構成を示したブ
ロック図である。１は通信システム全体をコントロール
する管理装置、２１〜２５は管理装置１からの指示に基
づいて接続している各カメラ５１〜５５を制御する制御
装置、３は管理装置１、制御装置２１〜２５の通信デー
タを伝送するバス（共通バス）、４は各カメラ５１〜５
５に対する制御指示を出すコントローラ、５１〜５５は
制御装置２１〜２５により制御されるビデオカメラ（以
下単にカメラと称する）である。尚、管理装置１、制御
装置２１〜２５は順番にノード（１）〜ノード（６）を
構成し、トークン番号１〜６が割り当てられているもの
とする。

【００１７】図２は図１に示したノードの詳細例を示し
たブロック図である。１１はバス３上の送信フレーム
（受信信号）を受信するレシーバ、１２はレシーバ１１
で受信した受信信号からトークンを検出するトークン検
出部、１３はレシーバ１１で受信した受信信号から宛先
アドレスを検出する宛先アドレス検出部、１４はレシー
バ１１で受信した受信信号からデータを検出するデータ
検出部、１５はレシーバ１１で受信した受信信号から送
信休止データを検出する送信休止データ検出部、１６は
送信休止データ検出部１５により検出された送信休止デ
ータを０と比較する比較器、１７はカメラ５１を制御す
ると共に、バス３を介した通信制御を行う制御部１７、
１８は制御部１７が動作するに必要なプログラムやデー
タを記憶するメモリ、１９はデータをバス３上に送出す
るドライバであり、これら要素が上記ノード（１）〜ノ
ード（６）のいずれかを構成するが、ここでは、代表し
てノード（２）と表記する。ノード（１）により制御さ
れる対称の制御機器としては、コントローラ４又はカメ
ラ５１〜５５のいずれかに相当するが、ここでは代表し
てカメラ５１と表記する。

【００１８】図３に図１に示した通信システムで使用さ
れる送信フレームのフォーマット例を示した図である。
フォーマット構成は、最初にフレームの先頭を表すＳ０
Ｆ（Ｓｔａｒｔ ｏｆ Ｆｒａｍｅ）の後に、自トーク
ン（自アドレス）、宛先アドレスが続き、次に送信休止
回数を示す送信休止回数データ（送信休止データに同
じ）が付加されている。その後、数ワードのデータが続
き、最後にフレームの最後を表すＥ０Ｆ（Ｅｎｄ ｏｆ
Ｆｒａｍｅ）となっている。この送信フレームは送信
休止回数デ一夕が付加された以外は従来の通信フォーマ
ットと同じである。

【００１９】ここで、送信休止データは、ノードの送信
休止回数を示しており、例えば次の送信より２巡送信を
行わず、３巡目に送信を行う場合は、送信休止データは
“２”となる。続けて送信を行う場合は、送信休止デ一
夕として“０”を送信するものとする。

【００２０】次に本実施の形態の動作について説明す
る。上記した図１に示した通信システムは監視システム
を想定しており、１台のコントローラ４を接続する管理
装置を構成するノ一ド（１）と、コントローラ４によっ
てその動作が制御されるカメラ５１〜５５をバス３上の
受信データに基づいて制御する制御装置を構成するノ一
ド（２）〜（６）から構成されている。このようなシス
テムでは、コントローラ４を接続したノ一ド（１）から
信号が他のノ一ド（２）〜（６）に送信される回数が非
常に多＜なる。反対にカメラ５１〜５５を接続したノ一
ド（２）〜（６）からデータを送信する回数は、該当の
カメラをコントローラ４が制御している時だけであるの
で、通常は、ほとんど送るべきデータは発生しない傾向
がある。

【００２１】各ノード（１）〜（６）は、図３に示した
ような送信フレームを図２に示したドライバ１９からバ
ス３上に送出する。従って、他のノ一ドは図２に示した
レシーバ２でバス３上の送信フレームを受信後、トーク
ン検出部１２でトークンデータを読み取り、宛先アドレ
ス検出部１３で送信データが自分宛かどうかを検出す
る。もし、自分宛であれば、データ検出部１４でデータ
内容を読み取り、制御部１７に送られる、制御部１７
は、データ内容に従ってカメラ５１等の被制御機器の制
御を行う。

【００２２】一方、送信休止データ検出部１５は受信し
た送信フレームから送信休止データの読み取りを行う。
読み取ったデータを、比較器１６で“０”と比較し、も
し“０”でなければ次回より送信を休止することがわか
るので、そのデータを制御部１７を介してメモリ１８に
トークン検出部１２で検出したトークンデータ（ノ一ド
Ｎｏ．）と共に記憶する。

【００２３】次に制御部１７は、読み取ったトークンデ
ータに１を加算する。これは、次に送信権を持つノ一ド
番号．となる。但し、受信したトークンデータが最後の
ノ一ド番号の時は、次の送信権をもつノ一ド番号は１に
戻る。制御部１７は次に送信権を有するノ一ド番号の送
信休止データをメモリ１８より読み出す。もし、“０”
でなければそのノ一ドも送信休止を行うこと示してお
り、送信権は更に次のノ一ドに渡ることになる。この
時、制御部１７は送信休止データから１を減算した値を
ノード番号と共にメモリ１８の元のデータ部分に代わっ
て書き込む。

【００２４】次に制御部１７は再度トークンデータに１
を加算し、そのノ一ド番号の送信休止データをメモリ１
８より読み出し、“０”と比較する。この動作を送信休
止データが“０”のノ一ドが出てくるまで繰り返す。送
信休止データが“０”のノードが次の送信権を持つノ一
ドとなる。このように、送信すべきデータのないノ一ド
は送信を行うことなく、送信権を次のノ一ドに渡すこと
ができる。

【００２５】図４は、上記した通信システムの通信動作
を示した説明図である。各ノ一ド（１）〜（６）のメモ
リ１８には、データを受信する度に、ノ一ド番号とそれ
に対応した送信休止データが格納されていく。例えば、
ｍ巡目にノ一ド（２）から２回データの送信休止を行う
ことを示した送信休止データ“２”が送信されたとする
と、それぞれのノ一ドのメモリ１８にはノ一ド（２）の
部分にデータ“２”が格納される。ｍ＋１巡目では、ノ
一ド（１）より送信を行うが、ノ一ド（２）は、前回送
信休止データを送信しており、今回は送信を行わない。

【００２６】ノ一ド（３）では、ノ一ド（１）から受信
後、ノ一ド（２）の送信休止データが“２”であるの
で、ノード（２）は送信しないと判断し、自分が送信を
行う。ここでノ一ド（３）は、次回の送信を行わないの
で、送信休止データ“１”を送信フレームに付加して送
信したとすると、この時、それぞれのノ一ドのメモリ１
８に格納されているデータは、ノ一ド（２）の部分は１
を減算されて“１”となり、ノ一ド（３）の部分は送信
データ“１”がそのまま格納されたデータとなってい
る。ｍ＋２巡目では、ノ一ド（２）およびノ一ド（３）
の送信休止データは、“１”であるので、ノード（１）
の送信後、ノード（２）とノード（３）は送信を行わ
ず、ノ一ド（４）が送信を行うことになる。

【００２７】この時、各ノ一ドのメモリ１８内容はノ一
ド（２）、ノ一ド（３）のデータが１減算されているの
で、全てのノ一ドに対して“０”が格納されていること
になる。このため、ｍ＋３巡目では、全てのノ一ドが順
番に送信を行うことになる。

【００２８】ここで、具体的に本発明による送信効率の
向上を求めてみる。ノ一ド数を５１（コントローラ４に
接続されたノ一ドを１個、カメラに接続されたノ一ドを
５０個）とし、伝送速度を一般的な９６００ｂｐｓ（Ｂ
ｉｔ／ｓｅｃ）、送信フレームを１０ワード（ＳＯＦ：
１ワード、自トークン：１ワード、宛先アドレス：１ワ
ード、送信休止データ：１ワード、データ：５ワード、
Ｅ０Ｆ：１ワード、１ワード＝８ビット）とする。コン
トローラ４に接続されたノ一ドは毎回送信を行うものと
し、カメラに接続されたノ一ドのうち、１０個が２回に
１回送信を行い、残りの４０個のノ一ドが５回に１回送
信を行うものとする。

【００２９】上記の条件のもとで、１００巡回送信を行
うのに要する時間は求める。１データフレームに要する
時間は１０（ワード） × ８（ビット）× （１／９
６００）＝８．３ｍｓｅｃとなる。

【００３０】送信回数は、１００（1 ノ一ド× １回）
＋ ５００（１０ノ一ド× ５０回）＋８００（４０ノ
一ド× ２０回）＝１４００回となる。

【００３１】よって、１００巡回送信を行うのに要する
時間は、８．３ｍｓｅｃ×１４００回＝１１．６秒とな
る。

【００３２】一方、従来の全てのノ一ドが送信を行うシ
ステムでは、データのある時の送信は、送信休止データ
は必要ないので９ワードとなる。また、送信する時に送
るべきデータがなければ、トークンのみ送信すればよい
ので、データ部を除いた４ワードを送信することにな
る。

【００３３】送信データがある場合、１データフレーム
に要する時間は、９（ワード）×８（ビット）×（１／
９６００）＝６．９ｍｓｅｃとなる。送信回数は、１４
００回となる。

【００３４】送信データがない場合、１データフレーム
に要する時間は、４（ワード）×８（ビット）×（１／
９６００）＝３．３ｍｓｅｃとなる。

【００３５】送信回数は、５１００回（５１ノ一ド×１
００回）−１４００回＝３７００回となる。

【００３６】よって１００巡回送信を行うのに要する時
間は、６．９ｍｓｅｃ×１４００回＋３．３ｍｓｅｃ×
３７００回＝１９．１秒となる。

【００３７】従って本発明による通信に要する時間は、
従来の方式と比較して、１１．６秒÷１９．１秒×１０
０＝６１％となり、この例では、約４割通信効率を向上
させたことになる。

【００３８】本実施の形態によれば、送信の際に、各ノ
ード（１）〜（６）は、送信を休止したい場合、図３に
示すような送信フレームに送信休止回数データを付加
し、他のノ一ドが常にそのデータを確認することによ
り、そのノ一ドが次に送信権を得たときに送信を行うか
どうかを判断できるため、送信休止である場合は、送信
を行うことなく、送信権を次のノ一ドに渡すことができ
る。これにより、送信するデータの発生の頻度が少ない
ノ一ドは、送信回数を予め減らすことが可能でき、この
反面、特定のノードに他のノードよりも、大きな割合で
通信権を渡すことができることになって、通信システム
全体の通信効率を向上させることができる。

【００３９】尚、上記実施の形態では、送信を休止する
ノードは送信フレームに送信休止回数データを必ず付加
する構成としたが、送信効率の向上を具体的に数値で示
した説明のところでは、送信を休止しないノードは送信
フレームに送信休止回数データを付加しない構成の場合
で説明（改行番号［００２８］を参照）してあるが、こ
のようにすれば、送信データが減少した分、通信効率を
更に向上させることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上記述した如く本発明のトークン・パ
ッシングバス通信システム及びその通信制御方法によれ
ば、送信データがないノードは送信をしなくても済むよ
うにすることにより、特定のノ一ドが他のノ一ドより大
きい割合で送信権を得ることができるようにして、全体
の送信効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトークン・パッシングバス通信システ
ムの一実施の形態を示したブロック図。

【図２】図１に示したノードの詳細構成例を示したブロ
ック図。

【図３】図１に示した通信システムで使用される送信フ
レームのフォーマット例を示した図。

【図４】図１に示した通信システムの通信動作を示した
説明図。

【図５】本発明のトークン・パッシングバス通信システ
ムの従来例を示したブロック図。

【図６】図５に示した各ノ一ドの送信タイミングを示し
たタイミングチャート。

【符号の説明】

１管理装置 ３ バス ４ コントローラ １１ レシーバ １２ トークン検出部 １３宛て先アドレス検出部 １４ データ検出部 １５ 送信休止データ検出部 １６ 比較器 １７ 制御部 １８ メモリ １９ ドライバ ２１〜２５ 制御装置 ５１〜５５ カメラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のノ一ドが共通のバスに接続され、
   各ノードが順番に且つ巡回的に送信動作を行うトークン
   ・パッシング通信システムにおいて、 各ノードは、送信を休止したい場合、送信を休止するデ
   ータを前記バスを介して他のノードに知らせておき、
   又、各ノードは他のノードから前記バスを介して知らさ
   れた送信を休止するデータにより送信休止のノードを抜
   かして自己の送信順番が来た時にデータを送信する通信
   制御手段を具備することを特徴とするトークン・パッシ
   ングバス通信システム。
2. 【請求項２】 前記通信制御手段は、トークンと共に送
   信休止回数を示す送信休止データを送信フレームに付加
   するデータ付加手段と、 他のノ一ドから送信されたトークン及び送信休止データ
   を前記バス上から受信して保持するデータ受信手段と、 このデータ受信手段により各ノ一ドの送信休止回数をチ
   ェックして送信休止ノードを抜かして次に自己が送信で
   きるかどうかを判定する判定手段と、 この判定手段により自己が送信できると判定された場合
   に前記データ付加手段の処理を受けた送信フレームを前
   記バス上に送出する送信手段とを各ノードに具備するこ
   とにより構成されることを特徴とする請求項１記載のト
   ークン・パッシングバス通信システム。
3. 【請求項３】 前記送信休止データはｎ回の休止を、送
   信休止データ“ｎ”と表すと共に、送信休止をしない場
   合は送信休止データ“０”と表すこととし、且つ、各ノ
   ードは送信巡回毎に、前記データ受信手段に保持された
   送信休止データ“ｎ”から１を“０”となるまで減算す
   ることを特徴とする請求項２記載のトークン・パッシン
   グバス通信システム。
4. 【請求項４】 送信を休止しないノードは、前記データ
   付加手段により送信休止データを前記送信フレームに付
   加しないことを特徴とする請求項２記載のトークン・パ
   ッシングバス通信システム。