CN1249962C - 数据传输系统及控制方法,以及多路复用方法 - Google Patents

Abstract

本发明的数据传输系统具有一个发送接收控制系统和另一发送接收控制系统，其构成包括具有数据帧收发功能的多个终端机以星形方式连接于网络集线器装置端口并采用CSMA/CD方式的媒体访问控制方式，上述发送接收控制系统和另一发送接收控制系统的网络集线器装置间利用信号传输线路连接，并可对在某一时刻上述多个网络集线器装置中的一个网络集线器装置可以从对应的终端机向上述各端口按规定顺序发送数据帧进行传输许可控制。

Description

数据传输系统及控制方法，以及多路复用方法

本发明涉及由多个具有数据帧收发功能的多个终端机以星形方式连接于网络集线器装置端口，并采用CSMA/CD方式的媒体访问控制方式的发送接收控制系统构成的数据传输系统、数据传输系统控制方法以及数据传输系统的多路复用方法。

以现在局域网的主流以太网为代表的ISO8802/3标准(IEEE02.3标准)的系统实施CSMA/CD(Carrier Sense Multple Access/CollisionDetection的简称)媒体控制。CSMA/CD对各终端机(各局装置)的共同传输线路的信号进行监视，并且在传输线路有一定的空闲时间时就发送数据帧，在无空闲时就推迟等待空闲时再发送。另外，在发送中也对是否和另一终端机发生冲突进行监视，一有冲突就中断发送，推迟规定时间后再度发送。由于这种CSMA/CD的动作，在传输线路使用率提高时会频繁发生冲突，以致会一直无法发送数据帧。因此不适于在要求实时性的应用中采用。

为了实现在一定时间内可以可靠地交换信息这种所谓的实时性，本申请人已经在先前的申请(日本专利申请特愿平8-51984)中提出了具有数据帧收发功能的多个终端机以星形方式连接于网络集线器装置端口并采用CSMA/CD方式的数据传输系统。

图10是示出该在先申请中的数据传输装置概略构成的系统图，是一个增加了新功能的ISO8802/3标准的网络集线器，此网络集线器装置(作为实时网络集线器装置而描述)在一定时间内可以可靠地将传送线路的使用权授予各终端机而互相交换信息。

也就是说，图10的星形数据传输装置的构成包括实时网络集线器装置(以下就单称为网络集线器装置)100、具有符合ISO8802/3标准的传输线路的多个终端机50以及传输电缆40。各终端机50通过传输电缆40与各网络集线器装置端口1、2、3...相连接。星形数据传输装置，对以星形方式连接于网络集线器装置100各端口的ISO8802/3标准的终端机50，利用网络集线器装置100的发送许可控制功能，比如可以反复地按局将发送许可顺序地授予各终端机；或是按照预先规定的顺序反复地对被授予传输许可一方采用将传输许可对某一终端机50授予多次、跳过某一终端机50不授予、或对某一终端机50每隔几次授予一次的方式使之具有不同的优先权；或是授予各终端机的传输许可是对一次可传输的帧数或可传输时间进行控制的在一定时间内的传输权。

图11示出的是图10的网络集线器装置100的传输许可控制的时序图。在网络集线器装置100的传输许可控制中，由网络集线器装置100向除一个特定的终端机以外的所有的终端机50发送不包含信息的前同步信号(空帧，图11中的PRE)，从而使除特定终端机以外的终端机不可能向外发出数据帧(图11中的DT)。前同步信号PRE和数据帧DT之间的空闲时间是使终端机检测出传输线路的无信号状态而不转向发出数据帧的由ISO8802/3标准规定的数据帧之间的空闲时间(比如在10bps时ISO8802/3标准规定为小于9.8微妙)。一旦特定终端机的发送结束，就将前同步信号PRE信号发送给除另一终端机外的所有终端机而将传输线路使用权转移给该另一终端。可反复重复这一动作将发送许可顺序地授予各终端机、或是按照预先规定的顺序授予、或是跳过某一终端机、或采用对某一终端机每隔几次授予一次的方式使各终端机定期取得发送权。

另外，各终端机50对可发送一次数据的时间进行监控，根据前一次数据发送开始时间和此次数据发送开始时间的差和作为目标的发送权的轮回时间计算数据发送许可时间，并在超过发送许可时间的数据帧DT的终了时刻将传输权转移给下一个终端机而使轮回时间保持差不多固定不变。

在上述的在先专利申请中的网络集线器装置100中，在终端机50的数目增加，或是终端机分布在广大范围内时，网络集线器装置100本身必定很大，分布在广大范围内的终端机同网络集线器装置100之间的传输电缆40会很长，因而为了补偿信号衰减以及消除噪音对传输电缆40的影响而导致传输电缆40的布线成本增加。特别是，像装载于列车等上面的数据传输装置，在需要在每个车厢都设置终端机而必须在各车厢之间布置信号线时，要是将信号线集中于一个网络集线器装置在使用上是很不方便的。

也就是说，由于在需要将各车厢分开与其他车厢编组成为列车时，相应于列车编组的灵活性而言要将各车厢的信号线连接于集中的网络集线器装置来进行布线是很困难的。

于是，最好是将网络集线器装置功能分散，将多个装置分散设置于每一车厢等的必要地点，在网络集线器装置的端口和终端机之间采用短信号线连接，使分散设置的多个网络集线器装置之间相互连接而使之成为一个整体并构成功能与单一的网络集线器装置相同的数据传输装置。

本发明的目的就是要实现一种将在先的专利申请中的星形数据传输装置的网络集线器装置分散设置，但却可以进行实时性的传输权控制，并且是由多个网络集线器装置相互连接而构成的数据传输系统。

为达到上述目的，根据本发明的数据传输系统的特征在于其构成包括具有数据帧收发功能的多个终端机以星形方式连接于网络集线器装置端口的多个发送接收控制系统；

上述多个发送接收控制系统的上述各网络集线器装置之间利用信号传输线路连接；

在某一时刻上述多个网络集线器装置中的一个网络集线器装置利用传输许可控制使来自对应终端机的数据帧以规定的顺序向上述各端口发送成为可能。

还有，根据本发明的数据传输系统的特征在于：其包括多个具有数据帧收发功能的终端机以星形方式连接于网络集线器装置端口的至少3个发送接收控制系统，上述各发送接收控制系统的网络集线器装置之间利用信号传输线路连接；

该数据传输系统还包括从所要求的终端机发出的数据帧可以发送到与该发出的数据帧对应的信号传输线路以外的任何一个另外的信号传输线路，由该信号传输线路接收到的数据帧可经过上述网络集线器装置中继到另外的信号传输线路，并且上述各网络集线器装置之中的一个网络集线器装置可使数据帧从上述终端机以规定的顺序向上述各端口一次发出的中继控制单元。

在上述数据传输系统中，本发明的特征在于：上述各网络集线器装置还具备在该网络集线器装置接收到表示开始传输许可控制的传输线路控制权的传输线路控制权转让信号并结束传输许可控制的时刻，可将传输线路控制权转让信号发送到另一下行信号传输线路，确认收到和前面一个下行网络集线器装置之间的传输线路控制权转让信号，和确认由上行向下行侧或由下行向上行侧的网络集线器装置的传输线路控制权转移的确认单元。

在上述数据传输系统中，本发明的特征在于：具备在上述传输线路控制权转让信号发送到下行信号传输线路之后，对来自下行侧的交付进行规定时间的监视，在无应答时，停止发送传输线路控制权转让信号的停止单元；并且在上述网络集线器装置放弃传输线路控制权时，临时产生无传输线路控制权的状态，其后传输线路控制权再度由上行侧转移到下行侧。

另外，本发明的特征在于：在上述数据传输系统中，终端机具有ISO8802/3标准的发送接收功能，传输线路控制权转让信号是在该标准的前同步信号之后的有效时间长的无信号，由一个下行网络集线器装置发出的传输线路控制权转让信号的应答确认由该标准的前同步信号或该标准的数据帧构成。

另外，本发明的特征在于：在上述数据传输系统中，在接收上述传输线路控制权转让信号的网络集线器装置中，传输线路控制权转让信号不中继给网络集线器装置的端口及下行信号传输线路，而代之以将ISO8802/3标准的前同步信号发送到网络集线器装置的端口及该网络集线器装置的上行及下行信号传输线路，传输许可控制开始，将发自端口的ISO8802/3标准的数据帧转换为前同步信号，发送到上行或下行侧，或是上下行侧，并且即使从上行或下行侧有信号输入，也不向端口中继。

另外，本发明的特征在于：在上述数据传输系统中，在没有传输线路控制权的网络集线器装置中，将从上行或下行侧收到的ISO8802/3标准的信号序列中继到逆侧的信号传输线路，ISO8802/3标准的帧信号则中继到所有的端口，并且向所有端口中继前同步信号，从而不会产生比ISO8802/3标准所规定的帧间无信号时间长的情况。

为达到上述目的，根据本发明的数据传输系统的控制方法的特征在于数据传输系统的构成包括：

至少3个发送接收控制系统，具有多个具有数据帧收发功能的终端机以星形方式连接于网络集线器装置端口，上述各发送接收控制系统的网络集线器装置之间利用信号传输线路连接；

中继控制单元，从所要求的终端机发出的数据帧可以发送到与该发出的数据帧对应的信号传输线路以外的任何一个另外的信号传输线路，由该信号传输线路接收到的数据帧可经过上述网络集线器装置中继到另外的信号传输线路，并且在某一时刻上述各网络集线器装置之中的一个网络集线器装置可使数据帧从上述对应终端机以规定的顺序向上述各端口发出；

上述各网络集线器装置中还具备：在该网络集线器装置接收到表示开始传输许可控制的传输线路控制权的传输线路控制权转让信号并结束传输许可控制的时刻，可将传输线路控制权转让信号发送到另一下行信号传输线路，确认收到和前面一个网络集线器装置之间的传输线路控制权转让信号，和确认由上行向下行侧或由下行向上行侧的网络集线器装置的传输线路控制权转移的确认单元；

并且在此数据传输系统中上述网络集线器装置对上述信号传输线路上的无信号状态进行监视，如果信号传输线路上的有效信号中断并经过了预先规定的无信号继续时间，就取得传输线路控制权，向上下行侧发送有效时间长的传输线路控制权保持信号，在发送传输线路控制权保持信号中间，即使有来自下行侧的有效信号输入也予以忽略，而在有来自上行侧的有效信号时就停止发送传输线路控制权保持信号，放弃传输线路控制权，并且通过在发出有效时间长的传输线路控制权保持信号之后开始传送许可控制使最上行侧的网络集线器装置取得传输线路控制权。

在上述控制方法中，也可采用前同步信号作为上述传输线路控制权保持信号。

另外，根据本发明的数据传输系统的控制方法，其数据传输系统的构成包括：

至少3个发送接收控制系统，其中具有多个具有数据帧收发功能的终端机以星形方式连接于网络集线器装置端口，上述各发送接收控制系统的网络集线器装置之间利用信号传输线路连接；

中继控制单元，其中从所要求的终端机发出的数据帧可以发送到与该发出的数据帧对应的信号传输线路以外的任何一个另外的信号传输线路，由该信号传输线路接收到的数据帧可经过上述网络集线器装置中继到另外的信号传输线路，并且在某一时刻上述各网络集线器装置之中的一个网络集线器装置可使数据帧从上述对应终端机发出；

上述各网络集线器装置中还具备在该网络集线器装置接收到表示开始传输许可控制的传输线路控制权的传输线路控制权转让信号并结束传输许可控制的时刻，可将传输线路控制权转让信号发送到下行或上行的另一信号传输线路，确认收到和下行或上行侧的前面一个网络集线器装置之间的传输线路控制权转让信号，和确认由上行向下行侧或由下行向上行侧的网络集线器装置的传输线路控制权转移的确认单元；

以及在将上述的传输线路控制权转让信号向下行或上行信号传输线路发出以后，就对来自下行侧或上行侧的收到确认进行规定时间的监视，在无应答时，停止发送传输线路控制权转让信号的单元；

其特征在于：在对上述发送接收控制系统的最上行或最下行添加新的发送接收控制系统时，网络集线器装置，在由于加电等而导致初始启动时，将切断向上下行的信号发送，并在经过预先规定的待机时间之后，监视上行侧和下行侧的信号传输线路上的有效信号，而在上行侧或下行侧有有效信号输入时，则解除对向上行及下行侧的信号发送的切断，并将输入信号向所有的端口及逆侧的信号传输线路中继，并且作为最下行侧从上行侧取得传输线路控制权转让信号时，就进行传输线路控制权，此外，在仅仅从上行侧有有效信号输入时，作为处于最上行侧而取得传输线路控制，并通过开始新的传输周期而对发送接收控制系统的最上行或最下行添加新的发送接收控制系统。

为达到上述目的，根据本发明的数据传输系统的多路复用方法的特征在于具有多个如下的数据传输系统，该系统具有具有数据帧收发功能的多个终端机以星形方式连接于网络集线器装置端口的多个发送接收控制系统；上述多个发送接收控制系统的上述各网络集线器装置之间利用信号传输线路连接；在某一时刻上述多个网络集线器装置中的一个网络集线器装置行使传输许可控制使来自对应终端机的数据帧以规定的顺序向上述各端口的数据发送成为可能；

对上述多个数据传输系统的一个数据传输系统的最下行网络集线器装置切断向下行信号传输线路的信号发送及来自下行侧的信号中继，位于另一数据传输系统的最上行网络集线器装置的上行信号传输线路和该网络集线器装置的下行信号传输线路相连接，在该网络集线器装置接受传输线路控制权转让信号并执行传输许可控制之后，生成向下行侧的传输线路控制权转让信号，解除向下行侧的发送切断和自下行侧的信号中继切断，通过将下行侧的传输系统发出的有效信号中继到与上行侧的所有网络集线器装置连接的端口，使两个分开的数据传输系统结合成为一体。

另外，根据本发明的数据传输系统的多路复用方法的特征在于由分开的现用数据传输系统和待机数据传输系统组成的上述各数据传输系统具备多个发送接收控制系统；

该发送接收控制系统中具有数据帧收发功能的多个终端机以星形方式连接于网络集线器装置端口，

上述发送接收控制系统的各网络集线器装置之间利用信号传输线路连接，

在某一时刻上述多个网络集线器装置中的一个网络集线器装置执行传输许可控制使来自对应终端机的数据帧以规定的顺序向上述各端口的数据发送成为可能；

上述网络集线器装置，作为上行和下行信号传输线路，具有现用及旁路两组信号输入和现用及旁路两组信号输出；

通常使用上述现用系统的数据传输系统，而在现用系统的一部分网络集线器装置或信号传输线路发生断线使上述现用系统的数据传输线路发生异常时，切换为上述待机系统的数据传输系统，还有，在待机系统的数据传输系统的一部分网络集线器装置或是在信号传输线路上发生异常时，现用系统和待机系统的数据传输系统的正常的网络集线器装置及信号传输线路利用上述网络集线器装置的旁路信号输入和旁路信号输出相互连接，于是两组数据传输系统一体化而保持数据传输功能。

根据所述的本发明可以得到下面的作用效果。

(1)利用实时网络集线器装置使不具有时间确定性的ISO8802/3标准的数据传输系统获得时间确定性，并且实现实时装置功能的分散化并达到地理上的分散配置。

(2)由于可以避免ISO8802/3标准的冲突传输效率可以提高，终端机之间的距离的延长和包含网络集线器装置内的轮回的传输线路控制权的轮回时间容易编程控制。

(3)为了实现分散配置，将可对网络集线器装置的传输许可控制的定时作为传输线路控制权转让信号进行交付，此外，还进行控制使这一交付可反复进行，ISO8802/3标准中规定的信号都可用作此种信号。另外，由于可按照ISO8802/3标准实施，可以很简单地以合适的方式实现与广泛应用ISO8802/3标准的终端机、机器等的连接，进行该标准用品的换用和调整等，从而可以使硬件的成本降低，并且可如本发明的实施例那样，通过对网络集线器装置内的终端机功能的安排充实微型计算机软件可以对数据传输装置进行细致的管理。

(4)虽然网络集线器装置一直作为多个终端机的集线器而描述，如前所述，由于本方式可以换用通用的便宜用品，并且采用可使硬件集成化的可编程门阵列，所以可实现装置小型化。在这种场合，可实现针对单个终端机的网络集线器(作为集线器功能，已无网络集线器的意义)，可用具有该ISO8802/3标准的总线结构的物理层代替实时总线物理层。

(5)当系统的构成结构为多路复用的数据系统，比如是双路复用的数据系统，作为数据传输系统的管理功能，可以实现极端追求持续运转性的系统。

(6)因为基本上可以通过传输循环的一个循环处理将两个分开的数据传输系统结合成为一个一体的系统，所以通过充实网络集线器装置中所装载的微型计算机程序，部分地对正常的部分进行管理并采用灵活组合而将这些结合起来，可以使之作为新的数据传输系统持续运转。

图1为说明本发明的数据传输系统的第1实施例的系统图。

图2为示出图1一例中的网络集线器装置的的硬件的说明框图。

图3为图1、图2的数据传输系统的传输线路控制权的交付和传输线路控制权的取得的说明图。

图4为图1、图2的数据传输系统的传输线路控制权的交付和传输线路控制权的转让的说明图。

图5为图1、图2的数据传输系统的传输线路控制权的交付和最下行网络集线器装置的说明图。

图6为向图1、图2的数据传输系统的最上行网络集线器装置转让传输线路控制权和避免的争用说明图。

图7为说明本发明的数据传输系统的第2实施例的系统图。

图8为图7的网络集线器装置之间的相互信号连接的说明图。

图9为避免图7中的双路复用数据传输系统的异常点的重构例的说明图。

图10为示出现有的星形传输装置的一例的系统图。

图11为图10的星形数据传输装置的传输定时示例的说明图。

下面参照附图对本发明的实施例进行说明。

第1实施例

图1为示出本发明的第1实施例的系统图，为一个其中有多个发送接收控制系统，比如为4个如图10所示的星形数据传输装置的数据传输系统，其中各星形数据传输装置是采用具有数据帧收发功能的多个(图中为2个或3个)终端机50分别以星形方式连接于网络集线器装置101、102、103、和104各端口的CSMA/CD方式的媒体访问控制方式，并实行在各网络集线器装置101～104之间通过一对方向相反的信号传输线路连接，使多个网络集线器装置101～104之中的一个网络集线器装置在某一时刻从对应终端机向上述各端口按规定顺序发送数据帧成为可能的传输许可控制。

此处，为说明方便起见，假设以网络集线器装置101为上行侧，网络集线器装置104为下行侧进行说明。

在如此构成的数据传输系统中具有可将从连接到各网络集线器装置的终端机50发送的数据帧送往上行或下行侧，或者上下行信号传输线路，从上行或下行信号传输线路3和4接收的数据帧通过端口中继到终端机，并将从上行侧接收的数据帧向下行数据传输线路和将从下行侧接收的数据帧向上行数据传输线路中继的中继控制单元，并通过在某一时刻由多个网络集线器装置之中的一个网络集线器装置执行上述传输许可控制顺序连接多个网络集线器装置，多个网络集线器装置如同一个网络集线器装置那样在连接于多个网络集线器装置的终端机之间进行数据交换。

图2为说明图1的网络集线器装置101～104之中的网络集线器装置102的硬件的说明框图，其他网络集线器装置101、103、104的任何一个都与网络集线器装置102的结构相同，其说明省略。

其构成，如下所述，包括由中继控制单元的门电路A1、A2、A3、A4、A5、A6和定时器电路(Token-Det Timer)8和网络集线器装置(Hub-State CON)12构成的确认单元及由定时器电路(Token-AckTimer)10和网络集线器装置状态控制电路12构成的数据发送停止单元。

收发器电路(TECV-L)1连接于上行信号传输线路3L、4L，收发器电路(TECV-L)2连接于下行侧的信号传输线路3R、4R，网络集线器装置公共总线5连接在收发器电路1、2之间，在网络集线器装置5和收发器电路1之间分别连接有利用控制信号S1、S2、S3对输入信号的输出进行控制的门电路A1、A2和A3，并且在公共总线5和收发器电路2之间分别连接有利用控制信号S4、S5、S6对输入信号的输出进行控制的门电路A4、A5和A6。

此处，通过启动门电路A1的控制信号S1，可将自上行侧接收的有效信号引向公共总线5，并且通过启动门电路A4的控制信号S4，可将自下行侧接收的有效信号引向公共总线5。在这种场合，门电路A5、A6及A2、A3的控制信号S5、S6及S2、S3或是各自启动，或是都不启动。通过将门电路A2、A5的控制信号S2、S5启动，可向上行或下行信号通路3L、4L或3R、4R输出网络集线器公共总线5上的信号。还有，在门电路A3、A6的控制信号S3、S6启动时，可对从下行侧到上行侧或从下行侧到上行侧的信号进行中继。

在有效信号检测电路(RCVDET1)6检测到来自收发器电路1的上行侧有效信号时，输出有效信号检测信号Rcd1，并且在有效信号检测电路(RCVDET2)7检测到来自收发器电路2的下行有效信号时，输出有效信号检测信号Rcd2。

定时器电路8用于计测从上行侧接收到的传输线路控制权转让信号长度，在对该有效时间进行计测之后输出定时信号Tkd。

定时器电路(Tif-Trunk Timer)9用于计测上行有效信号检测电路6的有效信号检测信号Rcd1的无信号时间以及下行有效信号检测电路7的有效信号检测信号Rcd2的无信号时间，并且在计测该无信号时间时输出比ISO8802/3标准的无信号时间短的经过时间的定时信号TifT。

在定时器电路(Token-Ack Timer)10用于在向下行侧发出传输线路控制权转让信号之后监视应答确认，输出用于确认从下行侧接收到的应答的定时信号TAK1，并且输出从下行侧未接收到应答时的待机时间经过信号TAK2。

定时器电路(No-Signal Timer)11用于计测上行侧、下行侧的信号传输线路上的无信号检测时间，由于最下行网络集线器装置放弃传输线路控制权的结果，在传输线路上会出现无信号状态，在经过规定时间Tns1之后，假如网络集线器装置中没有有效信号输入，就取得传输线路控制权，并输出开始发送传输权保持信号的定时信号ns1。而且，假如没有有效信号输入，输出定时信号ns2作为规定时间Tns2的计数值。最上行网络集线器装置在该规定时间Tns2之间输出传输权保持信号。

在定时器电路8、9、10和11的输入侧输入由网络集线器状态控制电路(Hub-State CON)12分别输出作为复位信号及输入切换信号的功能信号RT1、RT2、RT3和RT4。

收发器电路(TRCV1......TRCVj)131......13j符合ISO8802/3标准，与网络集线器装置的端口Port-1......Port-j对应。在该各端口Port-1......Port-j的前端分别与终端机50连接。从各终端机50输出的输出信号为Port-1In......Port-jIn，而从各端口端口Port-1......Port-j输出的输出信号为Port-1Out......Port-jOut。由收发器电路131......13j可得到基于各终端机50的输出信号Port-1In......Port-jIn的各输出信号PI1......PIj。收发器电路131......13j的输出信号PI1......PIj分别输入到有效信号检测电路(RCVDETC10)22，根据网络集线器状态控制电路12发出的输入信号选择信号SEL选择收发器电路131......13j发出的输入信号，输出端口输入信号RIN，并将输出端口输入信号RIN输入网络集线器状态控制电路12。

另外，该端口输入信号RIN引入到计测数据帧间的无信号期间的定时器电路(Tif-Timer)19。定时器电路19输出比无信号时间短的经过时间的定时信号Tifh，定时信号Tifh输入到网络集线器状态控制电路12。

上述收发器电路131......13j的输出信号PI1......PIj，通过对各门电路B1......Bj的控制信号SB1......SBj进行启动，并借助门电路B1......Bj引向网络集线器公共总线5，而由公共总线5输出的信号，通过分别对门电路C1......Cj的控制信号SC1......SCj进行启动并通过对收发器电路131......13j的输出信号PI1......PIj进行输出控制的门电路C1......Cj输入到上述收发器电路131......13j，同时由各端口Port-1......Port-j输出而送往各该终端机50。

如果由网络集线器状态控制电路发出控制信号Pag启动，则前同步信号发生电路(Preamble-GEN)20生成前同步信号，而当控制信号S7启动时，则该前同步信号通过门电路A7向公共总线5输出。

时钟信号发生电路(Clock-GEN)21生成网络集线器装置所使用的时钟信号。

收发器电路(TRCV-kT)14，采用ISO8802/3标准，通过LAN传输控制电路15连接到微型计算机的公共总线23。网络集线器装置利用LAN通过传输控制电路15和收发器电路14与连接到数据传输装置的所有终端机及其他的网络集线器装置进行符合ISO8802/3标准的信号交换。

寄存器(REGS)16用于保持网络集线器装置及数据传输装置的控制参数。微型计算机(μPC Timer+RAM/ROM)17的构成包括微处理器和作为其外围电路的定时器，RAM存储器和存放程序的ROM存储器。

微型计算机17的输入输出寄存器电路(I/O-REG)18用于硬件各部分的状态及定时器电路的定时器值的输入，以及用于硬件直接控制用的输出，详情省略。

LAN传输控制电路15、寄存器16、输入输出寄存器电路18、网络集线器状态控制电路和微型计算机17分别连接到公共总线23。

其次，网络集线器装置的定时控制利用网络集线器状态控制电路12进行，关于这一点参照图3予以说明。图3为示出传输线路控制权的交付和传输线路控制权的取得的定时的说明图。在上行网络集线器装置发出数据帧之后检测超过定时信号TAK1的时间的无信号状态。这一检测，利用上述的有效信号检测电路6，定时电路8发出的定时信号Tkd进行。

另一方面，以同样方式由定时器电路9检测定时信号Tiff的无信号状态，并输出定时信号TifT。利用定时信号TifT使状态控制电路1发出的控制信号pag启动但不超过ISO8802/3标准的无信号时间，由前同步信号发生电路20生成前同步信号，门电路A7的控制信号S7受到启动并输出到网络集线器公共总线5上，门电路Cj的控制信号SCj及门电路A5的控制信号S5受到启动，并利用TRCV-j输出到端口及利用收发器电路2输出到下行侧。

在传输线路控制权保持中，标志启动作为定时信号ATK1。前同步信号作为的网络集线器装置的传输线路控制权转让信号的交付应答信号而返回上行侧。网络集线器的公共总线5上的前同步信号，通过启动门电路2的控制信号S2，由收发器电路1向上行侧的信号传输线路3L输出。

如启动传输控制权保持标志，就开始传输许可控制。输出到Port-1的前同步信号，通过使门电路C1的控制信号SC1停止，可以被切断。连接到Port-1的ISO8802/3标准的终端机50，可通过检测信号通路上无信号而输出数据帧。

在图3中，在由端口1接收到1帧数据帧，并且将之作为PI1经收发器电路22检测出RIN的输入时，通过停止门电路A7的控制信号S7和启动门电路B1的控制信号SB1，由Port-1输出的数据帧变为前同步信号输出到网络集线器公共总线上，并且向所有端口和上行侧以及下行侧中继数据帧。通过传输许可控制对Port-1、Port-2、......给予传输许可，并其可反复中继数据帧。

图4示出传输线路控制权的交付和传输线路控制权的转让定时的说明图。如果在传输权保持中的网络集线器装置结束传输线路许可控制，通过停止门电路A2的控制信号S2及门电路A5的控制信号S5，可使上行侧和下行侧的信号传输线路变成无信号状态。

另一方面，通过向公共总线输出前同步信号，可向端口输出前同步信号。利用上述的传输线路控制权的取得顺序，前同步信号后的数据帧将在下行侧发出的定时信号TAK1+控制延迟+传播延迟时间之后接收。利用有效信号检测电路7检测到这一点时，通过停止门电路A7的控制信号S7和启动门电路A4的控制信号S4，将由下行侧接收的数据帧输出到公共总线上而向端口中继。并且，门电路A3通过使控制信号S3启动将来自下行侧的信号向上行侧中继。

图5示出最下行侧的网络集线器装置的传输线路控制权的交付和在各网络集线器装置上检测出无信号的定时说明图。在传输许可控制结束时，向下行侧输出无信号。对下行侧发出的传输线路控制权转让信号的交付应答利用定时信号TAK2进行监视。利用定时电路10发出的定时信号TAK2使传输线路控制权保持标志停止作用。

另一方面，网络集线器5公共总线上输出前同步信号。定时电路检测出上行或下行信号传输线路上有无信号时，在信号ns1的定时，进行传输线路控制权的获得。

图6示出用于向最上行网络集线器装置转让传输线路控制权和避免争用的从最下行侧的网络集线器装置向最上行侧的网络集线器装置转让传输权的定时说明图。在各网络集线器装置101～104中，在Tns1时间后，在Tns2时间向上行侧和下行侧输出前同步信号，通知取得传输权。如果在输出中间从上行侧收到作为有效信号的前同步信号，则使传输线路控制权保持标志停止作用而停止发送前同步信号，并通过中继来自上行侧的信号输入而避免在Tns2时间中的网络集线器装置间的争用，并且在最上行侧的网络集线器装置发出的前同步信号的后面由各网络集线器装置接收数据帧。

在两个分开的数据传输装置形成一体化的装置时，对一个数据传输装置的最下行侧的网络集线器装置，通过使门电路A5的控制信号S5和门电路A3的控制信号S3停止作用而使对向下行侧的信号传输线路3R和4R的发送及来自下行侧的信号中继被切断，而位于其他数据传输装置的最上行的网络集线器装置的上行侧的信号传输线路和该网络集线器装置的下行侧的信号传输线路相连接。最下行的网络集线器装置接收传输线路控制权转让信号并执行传输许可控制之后，生成向下行侧的传输线路控制权转让信号，并通过使门电路A5的控制信号S5和门电路A3的控制信号S3启动而使对向下行侧的信号发送及来自下行侧的信号中继切断解除，从而使来自下行侧的传输系统的有效信号引入上行侧。

第2实施例

图7为使上述第1数据传输系统双路复用的数据传输系统的构成的系统图，图8为该数据传输系统的网络集线器装置之间的相互信号连接状态的示图，图9为避免该数据传输系统中的异常点的重构例的示图。在此场合，示出的是利用数据传输系统，使用包含部分异常点的各数据传输装置的正常构成部件进行一体化重构时的情况的一例。

在图9中，#11～#15组成现用系统，#21～#25组成待机系统。在图9(a)中，例如，如现用系统的#11网络集线器装置发生异常，#12至#15构成新的数据传输装置。这样一来，如果现用系统发生异常，则要利用待机系统，并且如果待机系统的#23或#23和#22之间的信号传输线路发生异常，并且如果同样地#21和#22的系统是分离的，则#12至#15的系统和#21至#22系统的两个系统根据上述的时序进行一体化。

在图9(b)中，例如，现用系统的#13或#12和#13之间的信号传输线路发生异常，而待机系统的#21由于异常已经切离，#11、#12的系统和#22、#23、#24、#25的系统就成为一体化的示例。在图9(a)的示例中，#21、#22的系统是上行系统，而在图9(b)中，#11、#12的系统是上行系统。

在图9(c)中示出的是出在图9(b)的状态的系统中进一步#25又发生异常。在此状况下，由于#14、#15是处于作为分离的数据传输装置的状态下运行，由#11、#12、#22、#23、#24组成的数据传输装置和由#14、#15组成的数据传输装置相当于进一步一体化的状态。在这些场合，数据传输装置的2组网络集线器装置之间互相连接。

为构成这种双路复用的数据传输系统，对图2的网络集线器装置的硬件构成例，可以，如图8所示，添加一个可利用开关SW1及SW2借助控制信号SL1、SL2选择2组信号传输线路3、4的结构。图8示出的，例如，上侧是现用系统，下侧是待机系统的状况。控制信号SL1、SL2由输入输出寄存器电路18输出。在使用两组数据传输系统作为现用系统和待机系统的状态下，可以对出现异常状态的或者脱离的网络集线器装置以及信号传输线路的各点进行管理。这些信息可以通过在网络集线器装置的收发器电路14、LAN控制电路15、微型计算机17之间进行信息交换而共享。即使现用系统及待机系统的一部分网络集线器装置或者信号传输线路发生异常，利用剩余的正常构成部件，在要作为整体维持运行时，网络集线器装置，作为上行及下行侧的信号传输线路现用及备用的2组信号输入和现用及备用的2组信号输出可通过开关SW1或SW2切换使用而借助上述的2个数据传输系统一体化的时序实现。

在图9(a)中，在#12中，可对图8所示的发送器115、117和发送器112、114进行选择。另外，在#22中可对111、113、116、118进行选择。在图9(b)的示例中，在#12中，与图9(a)相反，即可对111、113、116、118进行选择。在#22中也可对115、117、112、114进行选择。同样，在图9(c)时，也可对输入的信号传输线路进行选择，其说明省略。

变化实施例

本发明并不限定于上述实施例，作为网络集线器装置间的信号传输线路不一定是无线通信方式，有线通信方式或光通信方式任何一种也都同样可以实施。

在上述实施例中，网络集线器装置是以多个终端机的集线器的形式叙述的，但也可以如前所述换用通用的便宜产品或使用可进行硬件逻辑集成化的可编程门阵列。

根据如上所述的本发明，即使将星形数据传输装置的网络集线器装置分散配置，也可以作为整体进行具有实时性的传输权控制。

Claims (12)

1.一种数据传输系统，其特征在于：包括多个发送接收控制系统，其中，具有数据帧收发功能的多个终端机以星形方式连接于网络集线器装置的端口；

上述多个发送接收控制系统的上述各网络集线器装置之间利用信号传输线路连接；

在某一时刻，上述多个网络集线器装置中的一个网络集线器装置，进行传输许可控制，使来自对应终端机的数据帧可以以规定的顺序向上述各端口进行发送。

2.一种数据传输系统，其特征在于：包括多个发送接收控制系统，其中，多个具有数据帧收发功能的终端机以星形方式连接于网络集线器装置的端口，上述各发送接收控制系统的网络集线器装置之间利用信号传输线路连接；

该数据传输系统还具有中继控制单元，该中继控制单元进行控制以使从所要求的终端机发出的数据帧可以发送到与该发出的数据帧对应的信号传输线路以外的任何一个其它的信号传输线路，由该信号传输线路接收到的数据帧可经过上述网络集线器装置中继到其它的信号传输线路，并且在某一时刻上述各网络集线器装置之中的一个网络集线器装置可使数据帧从上述终端机以规定的顺序向上述各端口发送。

3.权利要求2所述的数据传输系统，其特征在于：上述数据传输系统具有至少3个发送接收控制系统，并且上述各网络集线器装置还具备确认单元，用于接收表示该网络集线器装置开始进行传输许可控制的传输线路控制权的传输线路控制权转让信号，并且在结束传输许可控制的时刻，可将传输线路控制权转让信号发送到下行侧的另一信号传输线路，确认和前面一个下行侧的网络集线器装置之间的传输线路控制权转让信号的交付，和确认由上行侧向下行侧或由下行侧向上行侧的网络集线器装置的传输线路控制权的转移。

4.权利要求3所述的数据传输系统，其特征在于：还具备停止单元，在上述传输线路控制权转让信号被发送到下行信号传输线路之后，对来自下行侧的交付的确认进行规定时间的监视，在无应答时，停止发送传输线路控制权转让信号；并且在上述网络集线器装置放弃传输线路控制权时，临时产生无传输线路控制权的状态，其后传输线路控制权再度由上行侧转移到下行侧的网络集线器装置。

5.权利要求3或4所述的数据传输系统，其特征在于：终端机具有ISO8802/3标准的发送接收功能，传输线路控制权转让信号是在该标准的前同步信号之后的有效时间长度的无信号，由一个下行侧的网络集线器装置发出的传输线路控制权转让信号的应答确认由该标准的前同步信号或该标准的数据帧构成。

6.权利要求5所述的数据传输系统，其特征在于：在接收上述传输线路控制权转让信号的网络集线器装置中，传输线路控制权转让信号不被中继给网络集线器装置的端口及下行侧的信号传输线路，而代之以将ISO8802/3标准的前同步信号发送到网络集线器装置的端口及该网络集线器装置的上行及下行侧信号传输线路，开始传输许可控制，将发自端口的ISO8802/3标准的数据帧转换为上述前同步信号，发送到上行侧或下行侧，或是上下行侧，并且即使从上行或下行侧有信号输入，也不向端口中继。

7.权利要求5中所述的数据传输系统，其特征在于：在没有传输线路控制权的网络集线器装置中，将从上行侧或下行侧收到的ISO8802/3标准的信号序列中继到相反一侧的信号传输线路，ISO8802/3标准的帧信号则中继到所有的端口，并且在所有端口中插入前同步信号，从而不会产生比ISO8802/3标准所规定的帧间无信号时间更长的无信号状态。

8.一种数据传输系统的控制方法，该数据传输系统构成包括：

具有多个具有数据帧收发功能的终端机以星形方式连接于网络集线器装置的端口的至少3个发送接收控制系统，上述各发送接收控制系统的网络集线器装置之间利用信号传输线路连接；

中继控制单元，进行控制以使从所要求的终端机发出的数据帧可以发送到与该发出的数据帧对应的信号传输线路以外的任何一个其它的信号传输线路，由该信号传输线路接收到的数据帧可经过上述网络集线器装置中继到其它的信号传输线路，并且在某一时刻上述各网络集线器装置之中的一个网络集线器装置可使数据帧从对应的终端机以规定的顺序向上述各端口发出；

上述各网络集线器装置中具备的确认单元，接收表示该网络集线器装置开始进行传输许可控制的传输线路控制权的传输线路控制权转让信号，并在结束传输许可控制的时刻，可将传输线路控制权转让信号发送到下行侧或上行侧的其它信号传输线路，确认和前面一个下行侧或上行侧的网络集线器装置之间的传输线路控制权转让信号的交付，和确认由上行向下行侧或由下行向上行侧的网络集线器装置的传输线路控制权的转移，

和停止单元，在将上述的传输线路控制权转让信号向下行侧或上行侧的信号传输线路发出以后，就对来自下行侧或上行侧的交付确认进行规定时间的监视，在无应答时，停止发送传输线路控制权转让信号；

其特征在于：上述网络集线器装置对上述信号传输线路上的无信号状态进行监视，如果信号传输线路上的有效信号中断并经过了预先规定的无信号继续时间，就取得传输线路控制权，向上下行侧发送具有有效时间长度的传输线路控制权保持信号，在发送传输线路控制权保持信号期间，即使有来自下行侧的有效信号输入也予以忽略，而在有来自上行侧的有效信号时就停止发送传输线路控制权保持信号，放弃传输线路控制权，并且通过在发出具有有效时间长度的传输线路控制权保持信号之后开始传送许可控制，使最上行侧的网络集线器装置取得传输线路控制权。

9.权利要求8所述的数据传输系统的控制方法，其特征在于：采用前同步信号作为上述传输线路控制权保持信号。

10.一种数据传输系统的控制方法，其中数据传输系统包括：

具有多个具有数据帧收发功能的终端机以星形方式连接于网络集线器装置的端口的至少3个发送接收控制系统，上述各发送接收控制系统的网络集线器装置之间利用信号传输线路连接；

中继控制单元，进行控制以使从所要求的终端机发出的数据帧可以发送到与该发出的数据帧对应的信号传输线路以外的任何一个其它的信号传输线路，由该信号传输线路接收到的数据帧可经过上述网络集线器装置中继到其它的信号传输线路，并且在某一时刻上述各网络集线器装置之中的一个网络集线器装置可使数据帧从对应的终端机以规定的顺序向对应的端口发送；

上述各网络集线器装置中具备的确认单元，接收表示该网络集线器装置开始进行传输许可控制的传输线路控制权的传输线路控制权转让信号，并在结束传输许可控制的时刻，可将传输线路控制权转让信号发送到下行侧或上行侧的其它信号传输线路，确认和下行或上行的前面一个网络集线器装置之间的传输线路控制权转让信号的交付，和确认由上行向下行侧或由下行向上行侧的网络集线器装置的传输线路控制权的转移；

停止单元，在将上述的传输线路控制权转让信号向下行侧或上行的信号传输线路发出以后，就对来自下行侧或上行侧的交付确认进行规定时间的监视，在无应答时，停止发送传输线路控制权转让信号；

在对上述发送接收控制系统的最上行侧或最下行侧添加新的发送接收控制系统时，网络集线器装置，在由于加电等而初始启动时，将切断向上下行侧线路的信号发送，并在经过预先规定的待机时间之后，监视上行侧和下行侧的信号传输线路上的有效信号，而在从上行侧或下行侧有有效信号输入时，则解除对向上行及下行侧的信号发送的切断，并将输入信号向所有的端口及逆侧的信号传输线路中继，并且从作为最下行侧的网络集线器装置的上行侧取得传输线路控制权转让信号时，就进行传输线路控制，此外，在仅仅从上行侧有有效信号输入时，作为处于最上行侧的网络集线器装置而取得传输线路控制权，并通过开始新的传输周期而对发送接收控制系统的最上行或最下行侧添加新的发送接收控制系统。

11.一种数据传输系统的多路复用方法，其特征在于：具有多个如下的数据传输系统，该数据传输系统具有多个具有数据帧收发功能的多个终端机以星形方式连接于网络集线器装置的端口的发送接收控制系统；上述多个发送接收控制系统的上述各网络集线器装置之间利用信号传输线路连接；在某一时刻上述多个网络集线器装置中的一个网络集线器装置进行传输许可控制使来自对应终端机的数据帧可以以规定的顺序向上述各端口进行发送；

对上述多个数据传输系统的一个数据传输系统的最下行侧的网络集线器装置切断向下行侧的信号传输线路的信号发送及来自下行侧的信号的中继，位于另一数据传输系统的最上行侧的网络集线器装置的上行侧的信号传输线路和该网络集线器装置的下行侧的信号传输线路相连接，在该网络集线器装置接受传输线路控制权转让信号并执行传输许可控制之后，生成向下行侧的传输线路控制权转让信号，解除向下行侧的发送切断和来自下行侧的信号中继切断，通过将下行侧的传输系统发出的有效信号中继到与上行侧的所有网络集线器装置连接的端口，使两个分开的数据传输系统结合成为一体。

12.一种数据传输系统的多路复用方法，其特征在于：由分开的现用数据传输系统和待机数据传输系统组成的上述各数据传输系统具备多个发送接收控制系统；

该发送接收控制系统中具有数据帧收发功能的多个终端机以星形方式连接于网络集线器装置的端口，

上述发送接收控制系统的各网络集线器装置之间利用信号传输线路连接，

在某一时刻上述多个网络集线器装置中的一个网络集线器装置执行传输许可控制，使来自对应终端机的数据帧可以以规定的顺序向上述各端口进行发送；

上述网络集线器装置，作为上行和下行侧的信号传输线路，具有现用及旁路两组信号输入和现用及旁路两组信号输出；

通常使用上述现用系统的数据传输系统，而在现用系统的一部分网络集线器装置或信号传输线路发生断线使上述现用系统的数据传输系统发生异常时，切换为上述待机系统的数据传输系统，还有，在待机系统的数据传输系统的一部分网络集线器装置或是信号传输线路发生异常时，现用系统和待机系统的数据传输系统中的正常的网络集线器装置及信号传输线路利用上述网络集线器装置的旁路信号输入和旁路信号输出相互连接，于是使两组数据传输系统一体化而保持数据传输功能。

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