JPS5939942B2 - デ−タ通信装置 - Google Patents

デ−タ通信装置

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JPS5939942B2
JPS5939942B2 JP58072303A JP7230383A JPS5939942B2 JP S5939942 B2 JPS5939942 B2 JP S5939942B2 JP 58072303 A JP58072303 A JP 58072303A JP 7230383 A JP7230383 A JP 7230383A JP S5939942 B2 JPS5939942 B2 JP S5939942B2
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Publication of JPS5939942B2 publication Critical patent/JPS5939942B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/54—Store-and-forward switching systems 
    • H04L12/56—Packet switching systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/44—Star or tree networks

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポート（ｐｏｒｔｓ）、ノード及び全二重接続
リンクよりなる逆トリ−状（星状）のネットワークに属
するポートによる要求アクセス及び同報通信伝送のため
の装置に係る。
更に具体的に言うと、本発明はランダムなポート・アク
セス要求並びに光ファイバ媒体を介しての広帯域（パケ
ット）通信に見出されるような非常に高いデータ転送率
の伝送に応答する同報通信ネットワークの多重アクセス
に係る。本発明はパケット交換を改良すべき必要性から
生じたものである。
想起されるように、′パケット″という語はＣＣＩＴＴ
によつて、合成された統一体として交換される様式デー
タ及び呼制御信号を含む一群の２進数として定義される
。従つて″パケット交換″はあるチャネルがパケット伝
送の間に於てのみ占有されるようにアドトスの付された
パケットによるデータの伝送を意味するものと解せられ
る。Ｍａｒｔｉｎの″Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉ−ｃａｔ
ｉｏｎｓａｎｄｔｈｅＣｏｍｐｕｔｅｒ″（第２版、第
４５７−４８１頁、１９７６）と題する論文及びＤａｖ
ｉｓ等の″ＣｏｎＭｎｕｎｉｃａｔｉｏｎＮｅｔｗｏｒ
ｋｓｆｏｒＣｏｍｐｕｔｅｒｓ″、（第１３章、１９７
３）と題する論文に指摘されているように、パケット交
換は主として実時間マシン対マシンのトラフィックを意
味する。この点で、主として非実時間の人対人のメッセ
ージ交換トラフィックを意図するシステムは代表的に言
えば、そのメツセージを時間の分数の単位で伝送するの
に対し、ノード及びリンクのパケツト交換ネツトワーク
は秒の分数の単位でそのパケツトを送達する事が期待さ
れる。概してケーブル媒体を介しての要求アクセス及び
同報通信伝送を用いるパケツト交換システムは、伝送の
前に各ポートが通信路が空いているかどうかを確かめる
キヤリヤ感知機能を彩用している。遊体路を検出すると
ポートは媒体に対して伝送を行なう。伝送の間に衝突状
態が検出されると、送信ポートは切れ、ランダムな時間
的間隔を置いたのちに再試行を行なう。ポートが伝送し
つつある間に、各発信元ポートによる送受波形のアナロ
グ的比較によつて衝突が検出される。信号の不対応が誤
伝送の原因に関するあいまいさを引き起こす。即ち、誤
つて伝えられた受信信号は衝突するポート以外の源、例
えば抑えられたチヤネルに於ける減衰、雑音、反射及び
もしくは定在波によるものかも知れない。このあいまい
さは共通路／媒体の通信効率を更に減少させる。米国特
許第４０６３２２０号にこのシステムの代表例が示され
ている。
この特許のシステムではオリジナル・メツセージが打ち
切られた事を示す混雑パターンが全ポートに対して送ら
れる。これに対して米国特許第３９１４７４３号に於て
は、ロツキングも衝突処理も伴なう事なくアツプ・リン
ク・データ（Ｕｐ−１１ｎｋｅｄｄａｔａ）が多重化さ
れ、そしてダウン・リンク・データ（ＤＯｗｎ−１ｉｎ
ｋｅｄｄａｔａ）が同報通信される逆トリ一・ネツトワ
ーク内のルート・ノード（ＲＯＯｔｎＯｄｅ）として働
くジヤンクシヨン回路を用いる事が教示されている。こ
れと関連して、逆トリ一・ジオメトリは各ノードを集信
装置にしている。各ポートはノードに於て成端しており
、トリ一・ジオメトリに於ける回線争奪を回避している
。要求アクセス及び同報通信伝送システムに於て、非同
期ポート間の回線争奪を解決するための腕木信号的（Ｓ
ｅｍａｐｈＯｒｅ）技術の実用性には限度があるものと
信じられる。
広くは、単一のＣＰＵに対する腕木信号的技術は逐次再
使用可能な（一時的に配分された）資源をアクセスする
並列タスク間の同期を保証する。しかしながら、通信シ
ステムに固有のネツトワーキングは空間的に配分したも
のの同期と定時外に利用しうる資源とを必要とする。広
帯域伝送を報告している他のネツトワークの中には母線
に直接結合されるポート間に於てその母線が時分割され
るものがある。
２つの空間的に離されたポートが１つのポートから他の
ポートへの有限の伝播遅延の存在を意味する。
これによつて、各ポートに対する直列化された即ち外部
からの状況指示による場合を除いて母線に対する待機ア
クセスを保証するのが困難となる。若しも伝送の前に常
に待ちが必要ならば、待ちを含むプロトコルは高速度パ
ケツト伝送システムに於ける伝送速度を減じる。これは
新しいメツセージ（１つのポートから他のポートへ向け
られた水の注入にたとえる）の挿入に先立つてパイプを
排水させる事が必要であるような共有のパイプをアクセ
スする多重ポートの水力学的な相似性にたとえられる。
そのような母線／ポート論理装置は米国特許出願第５３
４９３号（１９７９年６月２９日米国出願）に示されて
いる。本発明の目的はランダムなポート・アクセス及び
非常に高いデータ転送率の任意ポート間伝送を維持しう
る要求アクセス同報通信伝送の方法及び装置を与える事
にある。
本発明の更に他の目的は速度に依存しないアクセス・プ
ロトコル及び各ポートに対して単純なチヤネル捕獲プロ
トコルを与える事にある。
上記の目的はルート型（ＲＯＯｔｅｄ）トリ一・トポロ
ジ一を用いる実施例に於て達成される。
ルート型トリ一・ネツトワークに於て、全てのメツセー
ジはルート（中央）ノードを通つて流れる。ルート・ノ
ードから全てのメツセージがネツトワーク中の全てのポ
ート（メツセージの発信元を含む）へ同報通信される。
その結果、ポート間の全トラフイツクを担う唯一の同報
通信チヤネルが存在することになる。ポートは随意にメ
ツセージを伝送する。逆トリ一階層の上方の全てのノー
ドをルート・ノードまで捕えねばならない。ルート・ノ
ードはメツセージをトリ一の下方へと同報通信する。伝
送されたメツセージのエコーの受信が、発信元ポートに
対してそのメツセージが宛先ポートによつて送達された
事の確認となる。加えて、端末間の受領確認がメツセー
ジの誤りのない受信を保証する。尚、先に定義した２パ
ケツト２という語は本明細書の以下の説明に於ては２メ
ツセージ７と同義に用いられる。本発明の方法は要求ポ
ートからルート・ノードまでのネツト・ワークを通じて
通路ロツク・アツプ・リンク（Ｕｐ−１１ｎｋ）並びに
全フアンナウト通路にわたつて同報通信伝送ダウン・リ
ンク（ＤＯｗｎ−１１ｎｋ）を設定するために、仲裁を
伴なう先到来先処理（Ｆｉｒｓｔ−ＣＯｍｅ，ｆｉｒｓ
ｔｓｅｒｖｅ）要求アクセスの原則を用いる。
本発明はポートに対して通路をロツクする事によつて衝
突を回避する。更に、先到来先処理則及び仲裁は各々別
個のトリ一のノード・レベルに於て生じ、一部はＸＯＲ
ゲートによつて実行される。好ましい実施例に於ては衝
突はメツセージの先端間に於てポート同志の競合状態と
してのみ起りうる。この場合、２競合状態〃は伝送の始
まりの相対的な到達時間を意味し、そしてそれはこのシ
ステムに於て幅が数ナノ秒よりも長くないウインドウを
意味する。要求アクセス・システムに於て、他のアツプ
・リンクを介してメツセージが送信されつつある間に若
しもチヤネルが放棄されるならば、打ち切られたメツセ
ージ同報通信を生じるチヤネルの捕獲が起り得る。これ
は、本発明に於て、所定のアツプ・リンク上の遊休状態
からデータ転送モードへの変換を示す信号の検出に対し
てチヤネル補獲を条件付ける事によつて阻止される。通
路ロツクはポートのメツセージ送信活動にのみ依存する
。
それは送信に先立つてポートが聴取する事を要しない。
更には、本発明の提案した逆トリ一・トポロジ一は任意
のポート間伝送を支持する。又、通路ロツキングの存在
は通路の予定しない捕獲若しくは通路伝送のノイズへの
転換を回避する。通路ロツキングを有するルート型逆ト
リ一・ネツトワークが全メツセージに対して同程度のサ
ービスを行なう事に注目されたい。
よつて、そのネツトワークはメツセージの流れがネツト
ワークによつて拡げられた全域にわたつて広がる場合に
特に有用である。更に本発明はネツトワークの信頼度を
高めるものである。これはルート・ノード及び中間階層
ノードに配置された循環論理が全ての非中断ブランチに
対して通路を許容するという事実によつて得られる。即
ち、単一のノードの故障は全ネツトワークの故障を生じ
ない。任意の単一ノードの故障は対応するサブ・トリ一
を遮断するだけである。対照的に、リング・ネツトワー
クに於けるリンク故障は、リンクがそのトポロジ一を再
構成する能力を有する場合のみそのリンクが回復しうる
事を意味する。これは穴長なリンク、従つて付加的なリ
ンク回路を必要とする。第１図を参照すると、全二重伝
送リンク１３，１７，１９，２１を介して幾つかのポー
ト５，７，９及び１１を有するノード１が示される。
ポートはネツトワークと取り付けられたコンピユ一・夕
若しくは周辺装置との間のインタフエースである。又、
ノードは逆トリ一配列内のポートを相互接続するために
用いられるネツトワーク要素であつて、データの源ある
いは最終目的部ではない。本発明のネツトワークは１つ
のポートから発生されたメツセージが全ての他の取り付
けられたポートによつて受け取る事が出来る同報通信メ
ツセージ伝送に基づく。メツセージ選択はアドレス認識
によつて実行される。メツセージ切り変えも回路スイツ
チングもこのネツトワークに於ては必須のものではない
。ノードは通路ロツクされる任意の入来リンク３３上の
到来信号を単に増幅し、全ての出力リンク３１へ同報通
信するだけである。各々の取り付けられたポートは任意
の時間にメツセージ送信をスタートさせる事が出来る。
各ノード内の制御方法及び手段は一時に唯一のメツセー
ジがネツトワークを通過しうる事を保証する。各ノード
に於ける論理はそれらが付勢された状態で送信を開始す
るポートからの全パケツトの伝播を阻止する事が出来る
。循環（ＲＯｕｎｄｔｒｌｐ）伝播時間に等しい或る遅
延の後に、若しも遮断されたポートがその送信が不成攻
であつた事を検出するならば、それはメツセージ送信を
再開しうる。若しも２以上のポートからのパケツト（メ
ツセージ）が同時に、例えば２０ナノ秒の時間的間隔内
にノードに到達するならば、ポートは共に遮断される。
このようにして、衝突するパケツトは同報通信チヤネル
にアクセスされない。時間ウインドウによつて決められ
、且つ多数のポートのクロツク及び伝播遅延の相違によ
り決められる最小時間間隔のために、上述の同時開始が
再度惹起することは実際上はありえない。次に第２図を
参照すると、幾つかの周辺ノード１８，２０，２２が中
央ノード１に接続されたノードの単純な階層が示される
。
全てのノードは同じものである。中央ノード１の故障は
周辺ノードには影響しない。それは周辺ノード間の通信
を中断するだけである。同様に、或る周辺ノードの故障
は他のノードに影響しない。有利な事には、分散型星状
トポロジ一は伝送リンクの選択に於ける自由度を与える
。ツイスト対ケーブル、同軸ケーブルあるいは光学フア
イバを用いる事が出来る。この構造は低速度の利用者に
対して低コストのネツトワークを与え、また例えば光学
フアイバによつて支持される極めて高いビツト転送率を
与えるといつた融通性を備えている事に注目されたい。
更に、ネツトワークのスループツトはリンク距離によつ
て制限されない。若しも必要な場合、中継器によつて信
号減衰が補償されうるならば、任意の距離を取り扱う事
が出来る。この逆トリ一・ネツトワークに於て、ノード
はよりランクの低いノード若しくはポートを成端させう
る事に注目されたい。ポート２３，２５，２７，２９に
加えてポート４０，４２を任意階層ランクのノードに於
て選択的に成端させる事が出来る。前述のように、各ポ
ートに対するネツトワーク・アクセス・プロトコルが随
意にパケツトを伝送する事になつている。
若しも送信されたパケツトが遅延Ｔ以内に於て送信者に
受け戻されないならば、パケツト送信は不成攻であつて
、送信ポートは任意時間にパケツトを再送信する事が出
来る。この説明に於て遅延Ｔは星状ノードに対する循環
伝播遅延を構成する。再度説明すると、各ポートは随意
にパケツトを送信する事が出来、取り扱われねばならな
い唯一の条項はパケツトの不配送である。次に第３図を
参照すると、入来線３３に関して仲裁及びロツキングの
機能を呈し、出力線３１に関して同報通信の機能を呈す
る標準的ノードのプロツク図が示されている。第３図に
於て、各アツプ・リンク３３は増幅及びパルス整形のた
めの信号条件付け回路４１に於て成端する。
各アツプ・リンクはポート４０のような対応ポートある
いはノード５のようなノードによつて駆動されうる。ア
ツプ・リンクは、ポート４０に関するアツプ・リンクが
パルス整形装置１０１に於て成端し、一方ノード５に関
するアツプ・リンクがパルス整形装置１０２に於て成端
するといつた風に対応するパルス整形装置に於て成端す
る。パルス整形に続いて、対応ポート若しくσはノード
からの各信号が対応する制御論理素子４５，４７，４９
及びゲート５１，５３，５５へ同時に与えられる。
即ち、パルス整形装置１０１からの信号は接合点１０７
への通路３３１へ与えられる。接合点１０７に於て信号
は制御論理４５へそしてゲート５１への２入力の１つと
して与えられる。ゲート５１，５３，５５の各々は制御
論理によつて制御され、その制御論理を駆動するポート
によつて送られたパケツトがダウン・リンクを捕えるべ
きかどうかを決定するために用いられる。重要な事は、
ダウン・リンク３１はスイツチされず、回線駆動回路４
３のみによつて結合される・事である。各制御論理素子
は２つの段を有する。
第一段はアツプ・リンク３３をモニタする要求検出回路
６３，６５，６７である。その機能はパケツトが対応通
路３３１，３３２，３３ｎ上に現われるにつれてバケツ
トがアツプ・リンク上に存在するか否かを決定すること
である。若しも信号が存在するならば、要求線ＲＱ４６
，４８，５Ｏが立ち上がり、次段の指定されたアクセス
制御論理回路５７，５９，６１へ印加される。各アクセ
ス制御論理回路はアクセス制御母線７７を介して相互接
続される。各アクセス論理回路５７，５９，６１の対応
出力７１，７３，７５は第２の入力としてゲート５１，
５３，５５を制御する。
翻つて、各ゲートの出力は共通接合点７２に於てドツト
０Ｒされる。その接合点に於て各ゲートの出力は増幅器
６８を介して通路３３′を通して出力され、通路２３３
を介して階層的に上位のノード（親ノード）へ出力され
るか、あるいはループ３、増幅器６９及び共通路３１′
を通つてダウン・リンク駆動手段４３上に同報通信され
るべくループ・パツクされる。上位ノードからの信号は
通路２３１を通つて受信され、直接増幅器６９、通路３
Ｖ及び回線駆動手段４３へ与えられる。アクセス制御論
理回路５７は要求線ＲＱ４６が立ち上がる時にチヤネル
捕獲機能を実行し、アクセス制御論理はダウン・リンク
３１が使用中かどうかをチエツクする。
若しも使用中でないならば、そのアツプ・リンクのため
のゲート５１は開かれ、そして全ての他のアクセス制御
回路５９，６１がそのダウン・リンクを捕えるのを阻止
する。続いて、要求線ＲＱ４６が降下すると、アクセス
制御回路５７はダウン・リンクの制御を解く。これは、
続いて到達するパケツトが他のアツプ・リンクを捕える
のを許容する。重要な事は、ダウン・リンク３１が使用
中である間にパケツトが他のアツプ・リンク３３に達し
うることである。これらのパケツトは単純に無視される
。本発明の利点は或るチヤネルが解放され、他のアツプ
・リンクがパケツトを搬送する場合に生じる。
若しも或るチヤネルがアツプ・リンク３３の１つによつ
て捕獲される事を認められるならば、伝送されたパケツ
トはその前部に於て打ち切られる。何故なら先立つ使用
期間に於て信号が予め無視されたからである。言う迄も
ない事であるが、打ち切られたメツセージは原メツセー
ジと相関することが出来ない。この問題は或るアツプ・
リンク上の新しいパケツト到来の機能をチヤネルが捕え
るようにする事によつて回避しうる。推測しうるように
、実施例に於ては或るダウン・リンクが捕獲されるや否
や即刻全ての他のアツプ・リンクを禁止するような事は
ない。
これは信号がゲートされそして伝播されるのに有限の時
間がかかるという事実による。この理由から、若しも２
つのパケツトがほぼ同時に到着するならば、それらは共
にダウン・リンクを使用する事を認められるであろう。
これによつて衝突が生じる。従つて、衝突ウインドウは
１つのアツプ・リンクによる或るチヤネルの捕獲の時間
と全ての他のアツプ・リンクが禁止される時間との間の
期間として定義される。この発明の方法及び手段に於て
、衝突ウインドウは代表例として２０ナノ秒よりも長く
ない時間を持続すべきである。衝突ウインドウの狭さの
故に、衝突の確率は極めて小さい。実際、それは線上の
雑音として取り扱うことが出来る。後に述べるように、
各ノードは衝突が生じるのを検出し、直ちにどの新規な
要求をも阻巾することなく全てのアツプ・リンクを遮断
するための論理を含む。この論理を用いる事によつて、
衝突ウインドウ期間の２，３の整数倍内で衝突を検出し
そして停止させる事が出来る。狭い衝突ウインドウを用
いる場合の他の結果は、ネツトワークに於けるポイント
間の伝播遅延差が任意の所足ノードへ再伝送されるパケ
ツトの到達時間を分散させ、パケツトが限りなく衝突し
ない点にある。第２図を参照し、同時に線接続２３１及
び２３３を用いると、大型のネツトワークを構成する事
が可能である。
その新規な相互接続の故に、このトリ一・ネツトワーク
のルート・ノード１は第１図に示した単一星状ネツトワ
ークと等しい働きをする。ポート５によつて伝送された
各パケツトは、全ての他のポートへ同報通信を行なうと
ころのルート・ノード１に達する迄幾つかのノードを通
つて伝播される。そのトリ一内の全てのノードは同一で
ある。第４図を参照するとネツトワークのデータ流れが
示されている。
ポート５はそのノード１８へ信号を伝送する。ノード１
８はこの信号を中央ノード１へ中継する。中央ノード１
は全ての周辺ノード１８へその信号を戻す。延いてはこ
れは信号を全てのポートへ信号を中継して戻す。このよ
うに、メツセージが発せられたポートを含む全てのポー
トがそのメツセージを受信する。この伝送媒体のために
同報通信チヤネルが使用される。ポートは宛先アドレス
を検査する事によつてそれらポートへ送られたパケツト
を見分ける。
若しもこのアドレスがそのポートのアドレスと一致する
と、パケツトはそのポートによつて受け容れられる。全
ての他のパケツトは無視される。ポートに於てこれらの
タスクを実施するためのプロトコルは本発明の主題では
ない。夫々ＰｒＯｃ．ＩＥＥＥ．Ｏｌ．６６，ＮＯ．ｌ
ｌ（１９７８年１１月）の第１３７１−１３８５頁及び
第１３４６−１３７０頁に示されるＳｐｒＯｕｌｌ等の
″ＩｌｉｇｈＬｅｖｅｌＰｒＯｔＯｃＯビ及びＰＯｕｚ
ｉｎ等の″ＡＴｕｔＯｒｉａｌＯｎＰｒＯｔＯｃＯｌｓ
″と題する論文を参照されたい。以下の説明はノード内
の制御論理が、一時に唯一個のポートがパケツト伝送の
ために共用同報通信チヤネルを捕獲しうる事を保証する
方法及び手段に向けられる。第５図を参照すると、入来
線の共用アクセスを調整するためのノードのアクセス制
御論理部５７，５９が示されている。第５図はとりわけ
各アクセス制御回路５７及び５９に対する母線７７の個
々の制御線間の結合を示している。制御母線は所定の電
圧レベルＶへ接続された制御バイアス回路７０によつて
電気的にバイアスされている。母線自体は３本の制御線
８１，８３及び８５を含み、各々衝突りセツト（ＣＯｌ
ｌｌｓｉＯｎＲｅｓｅｔ）ＣＲｌアクテイブ・ユーザ（
ＡｃｔｉｖｅＵｓｅｒ）ＡＵ並びにチヤネル遊休（Ｃｈ
ａｎｎｅｌＩｄｌｅ） ＣＩ状態を示す。制御母線７７
上の信号レベルは通路８７，８９上に検出されたリンク
使用可能ないしフリツプ・フロツプ９５の状態のような
事象によつて立ち上がるかあるいは下がる。要求線４６
が高いレベルを呈し、チヤネルが遊休状態にある即ち線
８５が高いレベルであると、リンク使用可能線８７が立
ち上がる。
その結果として、ゲート９１が付勢され、通路７１を上
昇する。同時に、如何なる新しい要求をも禁止するよう
にチヤネル遊休線８５が低レベルとなり、ＡＵ制御線８
３上の電圧を減じる。線８３上の電圧は或るスレシヨル
ドより低いかどうかを常にモニタされる。このことは、
１よりも多数のユーザーが活動し、したがつて衝突がと
まるまで、すべてのユーザーを遮断するよらに衝突りセ
ツト（ＣＲ）線８１が低レベルへと強制されることを意
味する。Ｄフリツプ・フロツプ９５が立ち上がり端部ク
ロツクされているので、パケツトが最初に到達する場合
のみチヤネル捕獲が可能となる。その時にチヤネル捕獲
が不成攻ならば、後のチヤネルの遊休状態はこの一部放
棄されたパケツトによる捕獲を許さない。次に第３図、
第６図、第７図及び第８図を参照する。
以下の記述は電気的ないし光学的な伝送リンクを用いる
システムに言及する。第６図に於て、２進信号が用いら
れる。各ノードに於て、到来する信号はパルス整形装置
１０１内の増幅器１０３を通る。第１０図に示されるよ
うに、増幅器１０３はフイードバツク路に於ける低域フ
イルタ一１０４を組合わせた自動利得制御増幅器を用い
てもよい。そのような自動調整増幅は信号のリンク減衰
を補償する。増幅された信号波形はトリガ回路１０５に
よつて整形される。伝送システムは２つのモード即ちデ
ータ・モード及び遊休モードを持つ。
データ・モードは、幾つかのＤＣから独立したラン・レ
ングス制限コードのうちの任意の１つ、例えば二重周波
数変調コード（ＭａｎｃｈｅｓｔｅｒＣＯｄｅ）を用い
てデータを伝送する期間を定義する。遊休モードはリン
クがデータを搬送する事なくアツプ状態にある期間であ
る。この発明に於て、遊休モードの間に異なる２つのシ
ステムが呈示される。第１のシステムに於ては、１の符
号化パターンが伝送される。第２のシステムに於ては、
遊休モード中通路上に何の信号も与えられない。第８図
を参照すると、遊休モードの間に全てが１の信号を伝送
するシステムのための、遊休信号源及び循環論理を強調
するノード論理が示される。
何等メツセージが存在しない場合、周辺ノードへ接続さ
れたポート４０，４２，２３，２５等からの全てのリン
ク３３は上述の時間変動コード形式の１つによつて伝送
される連続した１を搬送する。ＲＱ線４６，４８は低レ
ベルで、第９図にも示されるアクセス制御論理回路５７
，５９に於けるＣＩ線８５は高レベルである。各ノード
内部の発振器１３１はルート・ノード１へのリンク２３
３へ所定の１の列を与える。これらの１はルート・ノー
ドを介しての循環によつて全てのより下位のノードへ伝
播される。周辺ノードはこの信号を逆に全ポートへと中
継する。メツセージが伝送されない限り、上記のコード
を用いて伝送された連続した１の信号が、ノードに入り
そしてノードから出る全てのリンク３１，３３上に現わ
れる。或るポートは第７図に示されるように３ビツト分
の時間にわたつて連続したマークを伝送する事によつて
遊休モードからデータ・モードへの変換を示す。データ
・モードの終了はポートによつて信号が与えられること
によつて、即ち３ビツト期間にわたつて連続したスペー
スを送信する事によつて指示される。ネツトワークを介
してのメツセージ転送の開始及び終了のためにこれら２
種の〃コード逸脱２のみが必要とされるに過ぎない。第
６図及び第７図を参照すると、ノードに於ける制御論理
素子に於て成端する各線に対するアクセス・リクエスト
及び活動モニタ部が示される。この要求／終了検出器及
びラインモニタは一対のシングル・シヨツト（ＳＳ）・
マルチバイブレータ１０９及び１１１を含み、これらに
対して回路１０１からの整形されたパルスが接合点１０
７に於て同時に印加される。シングル・シヨツト・マル
チバイブレータ１１１はデータ・モードの開始及び終了
を検出する。その負出力１１３はフリツプ・フロツプ１
１７のクロツク入カへ与えられる。要求及び終了フラグ
はその期間が３ビツト分の時間であるので、シングル・
シヨツト・マルチバイブレータ１１１のためのタイミン
グはその間にセツトされる。第７図のタイミング図に見
られるようにこれは独自のシーケンスであつて、遊休パ
ターン及びデータ・パターンの両方が２ビツト時間の期
間後に信号レベルの変換を要求する。ここで注目すべき
ことは、フリ゛ンプ・フロ゛ンプ１１７からのＲＱ出力
線４６はシングル・シヨツト１１１が状態を変える時に
立ち上がり、そしてシングル・シヨツト１１１が再び状
態を変える場合のみ低レベルとなる（同じ信号レベルに
於ける３ビツト時間のメツセージ終了信号の検出を示す
）事である。更にＲＱ線４６はアクセス制御回路７０に
接続される点にも注目されたい。要求検出器６３は更に
消失信号指示器１２３及び持続高レベル指示器１２５を
有する。
接合点１０７に於て信号が無く、接合点１１５に於てシ
ングル・シヨツト・マルチバイブレータ１０９からの正
レベルの信号が与えられるならば、ＡＮＤゲート１１９
はオンとなり、消失信号を指示する。同様に、接合点１
０７に於ける信号の存在及び１１５に於ける信号の不在
状態がＡＮＤゲート１２１をオンにし、これが持続高レ
ベル信号を示す。第４図と第８図を参照すると、ポート
がメツセージ伝送を開始すると、そのＲＱ線は高レベル
となる。
若しもポートが周辺ノード１８からのリンク２３３に対
するアクセス、従つてルート・ノード１に対するアクセ
スを得るのに成攻するならば、第５図に示されるように
アクセス制御論理回路５７に於けるＣ線８５は低レベル
となり、ゲート１３５を脱勢する事によつてノードのリ
ンク２３３から発振器１３１を切り離す。同時に、線８
５上の遷移状態によつてインバータ・ゲート１４１を介
してシングル・シヨツト・マルチバイブレータ１３９を
付勢させる。これはゲート路１４３，１３７，接合点１
４５及び増幅器１４７を介し、経路２３３を経てルート
・ノード１へ信号を送る。これは遊休モードからデータ
・モードへの変換が生じた事を示す。ルート・ノード１
は周辺ノードと同じアクセス制御論理回路５７を含む。
ルート・ノードは全周辺ノードヘポートの信号を中継し
戻す事によつて、延いてはそれらを全ポートへ中継し戻
す事によつて同報通信チヤネル３１へアクセスを確実に
与える。データ・モードの終了時に、ＲＱ線４６は低レ
ベルとなり、ＣＩ線８５が高レベルとなり、そして発振
器１３１は再び出力リンク上へスイツチされる。
よつて発振器１３１の出力はゲートされた通路１３５，
１３７を経た上、接合点１４５及び増幅器１４７を介し
て経路２３３へ送られる。信号が通過する際、ゲートさ
れた増幅器５１及び５３の出力は接合点７２上に選択的
に与えられ、１３７を介してゲートされ、接合点１４５
及び増・幅器１４７を通つてアツプ・リング２３３へ与
えられる点に注目すべきである。ノードがルート・ノー
ドとして働く場合、循環論理１３３は、ゲート１２８及
び１２９と、ゲートされた通路３Ｖ及び増幅器４３とを
通りダウン・リンク３１へ到るダウン・リンク通路接続
を与える。第８図に於ては、アクセス制御回路がＲＱ入
力を得て、対応するゲート５１，５３へ制御入力７１，
７３を送出するという示唆を示すに過ぎない。若しも第
８図に於けるノードが周辺ノード的に動作するならば、
ルート・ノード１からの下りの出力は通路２３１を介し
て与えられて、循環論理回路１３３を介して直ちに通路
３１′，ダウン・リンク回線駆動手段４３，通路３１へ
送られる。第９図を参照すると、リンク連続性検出器及
び遊休モードからデータ・モードへの変換がアツプ・リ
ンク３３を介してノードヘマーク信号が到達する事によ
つて単純にトリガされる装置配列が示される。
到来信号はパルス整形器を介してシングル・シヨツト・
マルチバイブレータ１４９，１５１へ送られる。これら
のシングル・シヨツトは通路３３１及び３３２を介して
夫々のパルス整形器１０１及び１０２へ接続される。例
えば、線３３１上のマーク・レベルへの変換がシングル
・シヨツト１４９を付勢する。これらのシングル・シヨ
ツトの時定数は２位相もしくはＭａｎｃｈｅｓｔｅｒコ
ードに関しては２ビツト時間よりも大である。２ビツト
時間よりも長い線３３１上の低レベルへの復帰がシング
ル・シヨツト１４９のりセツトを許す。
これがデータ・モードの終了信号を与える。第９図に於
けるＲＱ４６線はデータ・モードの間のみ高レベルにあ
る。ルート・ノードは周辺ノードの場合と同様にしてデ
ータ・モードの開始を検出する。ノードの逆トリ一・ネ
ツトワークを実施し、光フアイバに二重リンクを相互接
続するために、３レベル３元（Ｔｅｒｎａｒｙ）信号法
を用いるのが有利である事が判つた。
従つて、これに関して第８図、第１０図及び第１１図を
参照されたい。第１１図は３レベル信号に関するタイミ
ング及び波形を示す。遊休モードの間には該図に示され
るように中間レベルのＤＣ信号が伝送される。しかしな
がら、データ・モードに於ては、ＤＣから独立した伝送
コードを用いて２進値信号が伝送される。受信信号は第
１０図に示された論理に従つて処理される。更に具体的
には、フイルタ１０４を用いて伝送リンク、コネクタ、
送信器／検出器の変動によつて生じた標準の平均的信号
レベルからの偏差を補償する素子１０３に於ける自動利
得制御増幅器によつて信号が増幅される。スレシヨルド
素子１５５及び１５７の出力が素子１５９内のパルス整
形フリツプ・フロツプ１０５をトリガする。遊休モード
及びデータ・モード間の交換は、シングル・シヨツト・
マルチバイブレータ１５３をセツトするフリツプ・フロ
ツプの出力１０７として信号のない状態で単純にトリガ
する事によつて検出される。次にシングル・シヨツト１
５３はアクセス制御倫理回路へのＲＱ４６入力を立ち上
がらせる。２ビツト時間を越える伝送の不在状態がデー
タ・モードから遊休モードへの変換信号を与え、シング
ル・シヨツト１５３によつて接合点１０７に於ても検出
される。
第１２図に於ては、第８図に示した２進信号法アーキテ
クチヤと比較して３元信号法の点で変更されたノードが
示される。
主たる相違点は回路素子１３１，１３９，１４１及び１
４３のない事、ＣＩ線８５がゲートされた増幅器１３５
を介して接合線７２へ、インバータ１７９を介してゲー
トされた増幅器１４７へ結合される事にある。上記の伝
送システムは最少の付加的なハードウエアしか用いない
拡張されたネツトワーク・モニタ機能を含む。これらの
分散型星状トポロジ一に於ける故障検出機構はリンク及
びノードの故障の位置捜出及び隔離を単純化する。遊休
モードに於て信号が連続的に伝送される伝送システムは
信号の消失若しくは接続高レベル信号の検出を容易にす
る。再び第６図を参照すると、接続高信号レベルの検出
が接合点１２５に於て、信号消失が１２３に於て指示さ
れる。
シングル・シヨツト１０９は接合点１０７で受信され、
整形された信号の遷移によつてエツジ・トリガされる。
シングル・シヨツ口０９の時定数は所望の遅延（その遅
延の後、ノードが異常事態に反応する）に依存して２ビ
ツト時間あるいはより長い時間となるようにセツトされ
るのが好ましい。信号に遷移がないとシングル・シヨツ
ト１０９はりセツトされる。これはフリツプ・フロツプ
１１７をクリアし、よつてＲＱ線が低レベルとなる。こ
の応答によつてそのリンタ及びポートはノード・アクセ
ス制御論理５７から離隔される。全ての他のリンクは動
作状態のままである。シングル・シヨツト１０９の出力
が高位か低位かに従つて、信号の消失若しくは持続高信
号レベルの何れかの検出が可能である。再び第１０図を
参照すると、３レベル伝送システムのための故障検出回
路が示されている。
遊休モード及びデータ・モード間の変換及びリンクの故
障を検出するために唯一個のシングル・シヨツト１５３
が用いられる。信号波形の遷移がないと、シングル・シ
ヨツト１５３をしてりセツトさせ、その後、ＲＱ線４６
は低レベルとなる。ゲート１１９及び１２１による比較
出力１５５，１５７が信号消失及び持続高レベル信号を
識別する。第９図を参照する。シングル・シヨツト１４
９，１５１も又持続高信号レベル状態を検出する。線３
３１上のデータ信号の遷移のない事がシングル・シヨツ
ト１４９をりセツトせしめる。ＲＱ線４６が低レベルに
なると、これはリンク及びポートをアクセス論理から隔
離させる。検出器６３に於ける持続高レベル状態は、デ
ータ信号が高レベルであり、シングル・シヨツト１４９
がりセツトされた場合に第６図及び第１０図の点１２５
に於て指示される。遊休モードに於ては信号は伝送され
ないので、リンクの故障（０ｕｔａｇｅｓ）を検出する
ために異なつた方策を用いうる。親ノードからの持続低
レベル信号はネツトワークの遊休状態あるいは故障状態
の何れかによるものでありうる。これらの状態を識別す
るために、遊休メツセージ・プロトコルが採用される。
親ノードからの到来リンクが所定の期間にわたつて遊休
状態であつた場合は常に一連のパルスを含む短いパケツ
トがルートノード１へ送られる。信号の伝送には所定の
伝播遅延の後に或る信号が受信される事が必要であるの
で、若しも信号が受信されないならば、故障が検出され
る。リンク連続性検出器１６１内の論理がこの機能を実
施する。ネツトワークが遊体中である場合にのみ遊休メ
ツセージが送られるので、実効率は失われない。更には
、任意の１つのネツトワーク成分による遊休パケツトの
伝送は他のネツトワーク成分が同じ事を行なう必要性を
禁止する。再び第９図を参照する。
リンク検出器１６１は周辺ノード３１，３３及びルート
・ノード２３１，２３３間のリンクを監視する。リンク
連続性検出器１６１に於けるタイミング回路は遊休パケ
ツト期間Ｄ３を測定するためにセツトされるシングル・
シヨツト１６７、最大パケツト期間及び遊体間隔Ｄ２を
測定するためのシングル・シヨツト１６５並びに最大往
復（ＲＯｕｎｄ−Ｔｒｉｐ）伝播遅延を定義するシング
ル・シヨツト１６３を含む。リンク検出器１６１は次の
ように動作する。
アツプ・リンク３３からの信号が接合点７２及び増幅器
６８を介して更にアツプ・リンク通路２３３への通路を
ロツクさせると、ＣＩ線８５が高レベルとなり、とりわ
けシングル・シヨツト１６３及び１６７のタイミングを
開始させる。前者はフリツプ・フロツプ１７１によつて
トリガされ、そして後者はフリツプ・フロツプ１７１及
び１７３のチェーンによつてトリガされる。シングル・
シヨツト１６３及び１６５は各々最大往復伝播時間及び
遊休パケツト期間を測定する。通路２３１及び増幅器６
９を通つてルート・ノード１から与えられた信号はシン
グル・シヨツト１６９及びフリツプ・フロツプ１７１を
介してシングル・シヨツト１６３を脱勢させ、そして付
加的なフリツプ・フロツプ１７３及びシングル・シヨツ
ト１６５を介してシングル・シヨツト１６７を脱勢させ
る。パケツトがこの遅延内に於てルート・ノードからの
リンク上に於て検知されない場合にリンク故障が検出さ
れる。パケツト到来はポートから周辺ノードへのオン・
リンクと同じようにして検出される。ルート及び周辺ノ
ード間の通信の故障、信号の消失若しくは持続高レベル
信号の何れか、あるいは周辺ノードヘパケツトを戻す能
力がルート・ノードに無い事によつて、第８図の素子１
３３を介しての信号の自動循環が行われる。
信号は続けてルート・ノードへ向かい、そして同時にそ
れら信号は周辺ノードからポートへと直接伝送し戻され
る。このメカニズムが、ルート・ノードとの通信が不能
になつた場合に周辺ノードを活動状態に保つのである。
ルート・ノードから有効信号が受信されるや否や、周辺
ノードに於ける循環機能が終了する。結論的には、ネツ
トワーク分散型星状トポロジ一が同一のノードから構成
される点に注目されたい。
本発明に於て、任意の伝送媒体を用いる事が出来る。即
ち、ツイスト対ケーブル、同軸ケーブル、光フアイバ、
マイクロウエーブ及びその任意の混合したものを用いる
事が出来る。これによつて、低いデータ転送率のユーザ
のための低コストのネツトワークの構築並びに光フアイ
バによつて支えられる極限的なビツト転医率を開発する
ネツトワークの構築を可能にする。従つて、任意の時間
にポートに伝送を行わせうる極めて単純なランダム・ア
クセス同報通信プロトコルが提起される。ポートは云送
されたパケツトがポート受信元に於て再現するかどうか
を感知するだけである。若しもそうでないならば、ポー
トはリトライを行なう。このようにして、ポートはキヤ
リヤ感知、衝突検出、ランダム化された再伝送から解放
される。本発明に於ける各ノードは若しも同報通信チヤ
ネルが遊休状態ならばポート要求伝送をそのチヤネルへ
接続するだけの機能を果たす。若しもそのチヤネルが使
用中ならば、ノードは要求を無視する。同時要求も無視
される。同報通信チヤネルは打ち切られたあるいは衝突
するパケツトを伝播させない。その帯域幅が利用され、
そしてそれはネツトワーク距離、パケツト長及びデータ
転送率に依存しない。最後に、即刻故障回復及び隔離と
組合わされたネツトワークのリンク及びノードの連続的
監視によつてシステムは非常に信頼しうるものになる事
を付言したい。
【図面の簡単な説明】
第１図は星状ネツトワークの図、第２図は逆トリ一階層
を示す図、第３図は標準ノードのプロツク図、第４図は
ネツトワークのデータ流を示す図、第５図はアクセス制
御論理部を示す図、第６図はアクセス要求及び活動監視
部を示す図、第７図はタイミング及び波形図、第８図は
ノードに於ける遊休信号及び循環論理を示す図、第９図
はリンク連続性検出器の図、第１０図はアクセス要求活
動監視装置を示す図、第１１図は他のタイミング及び波
形図、並びに第１２図は３元信号法に関して変更された
ノードを示す図である。 ５，９，２３，２７，４０，４２： ポート、１８，２
０，２２：ノード、３１，２３１：ダウン・リンク、３
３，２３３：アツプ・リンク、４５，４７，４９：制御
論理素子、５７，５９，６１：アクセス制御論理回路、
６３，６５，６７：要求検出器、９９，１０１，１０２
：パルス整形装置、１３３：循環論理回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 伝送媒体がノード及び全二重接続リンクの逆トリー
    ・ネットワークで形成され、トリー・ネットワークはネ
    ットワークのルート・ノードを有し、上記二重リンクの
    各々はネットワークのルート・ノードに向う信号路の方
    向、又はルート・ノードから離れる信号路の方向を夫々
    定義するアップ・リンク及びダウン・リンクを含み、上
    記アップ・リンク及びダウン・リンクは遊休状態又は占
    有状態の何れかにあり、選択されたノードでネットワー
    クに接続され、随意にメッセージを転送する複数個のポ
    ートを有するデータ通信装置に於て、各ノードが下記構
    成要素（イ）ないし（ニ）を具備するデータ通信装置。 （イ）成端する各アップ・リンク及びダウン・リンクの
    状態が遊休か占有かを探知する手段。 （ロ）成端するアップ・リンクの間で、遊休から占有へ
    の遷移状態の最初の探知に応答して、出力アップ・リン
    クが同時に遊休しているときのみ、出力アップ・リンク
    へ独占的な信号路を完成する手段。 （ハ）パルス源。 （ニ）終了したアップ・リンクの探知された遊休状態に
    応答して、出力アップ・リンクへ上記パルス源を接続す
    る手段。
JP58072303A 1979-11-21 1983-04-26 デ−タ通信装置 Expired JPS5939942B2 (ja)

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US96356 1979-11-21

Publications (2)

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