JP2003069586A - 通信方法及び通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半二重で且つ通信媒体を共有する通信装置に
おいてリアルタイム性が要求される通信を良好に行うた
めの技術を提供する。 【解決手段】 特定局（１０）における送信を他局（１
１，１２，１３）よりも優先させるとき、上記特定局で
の再送を開始するまでの待ち時間を他局よりも小さな値
に固定し、上記特定局と他局との送信の衝突後における
上記特定局の再送を上記他局よりも早く開始させること
により、例えば動画データのようにリアルタイム性が要
求される通信を優先的に行うことで、リアルタイム性が
崩れるのを阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の局によって
通信媒体が共有される場合の通信方法及び通信装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＳＭＡ／ＣＤ（carrier sense multip
le access with collision detection）方式の通信は、
ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics E
ngineers)８０２．３で標準化された方式である。ＣＳ
ＭＡ／ＣＤ方式は、バス型トポロジーやツリー型トポロ
ジーのＬＡＮ(Local Area Network)では現在最も広く使
用されている。ＣＳＭＡ／ＣＤ方式の通信装置は、複数
の局（「ノード」とも称される）が、ツイストペア線や
同軸ケーブル等の通信媒体によって通信可能に結合され
て成る。上記複数の局は、通信媒体上のキャリア信号に
対応したキャリア検出信号を常時監視している。各局
は、キャリア検出信号により他のノードが通信媒体を使
用していないことを検知すると必要なデータの送信を実
行し、反対に使用中であればその送信を延期する。各局
はキャリア検出信号がなくなった段階で、フレームとフ
レームとの間のギャップ時間である最小フレーム間スペ
ージング時間（「フレーム間ギャップ」という）経過後
にデータを送信する。このデータ送信の際にデータの衝
突が発生すると、データ衝突にかかる局は、各々再衝突
を防止するための所定のアルゴリズムを使って確率的に
得られる一定の待ち時間（バックオフタイム）を計算
し、その時間経過後にデータの再送を試みる。より短い
バックオフタイムが得られた局が他の局へのデータ再送
に成功し、より長いバックオフタイムの局は、それによ
るキャリア検出信号に基づいて他局の再送完了を待つ。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ＣＳＭＡ／ＣＤ方式を
用いた通信では、半二重でかつ通信媒体を共有している
ため、複数の局が同時に送信することができない。ま
た、バス上の局を制御するバスマスタを必要としないた
め、接続する局を事前に登録する必要がないなど接続の
自由度は高いが、その反面、各局へ均等にサービスがで
きない可能性がある。例えば、複数の局が稼働中の場
合、１つの局が通信媒体を占有する可能性があったり、
さらには複数の他局が通信状態にあると、自局の送信を
一定間隔で行うことができなくなる。従って、動画デー
タのようにリアルタイム性が要求されるデータを送る時
に、次のデータを送出するまでの時間が不所望に長くな
る場合があり、かかる場合には動画再生に支障を来す。

【０００４】本発明の目的は、半二重で且つ通信媒体を
共有する通信装置においてリアルタイム性が要求される
通信を良好に行うための技術を提供することにある。

【０００５】本発明の前記並びにその他の目的と新規な
特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
の通りである。

【０００７】すなわち、複数の局によって通信媒体が共
有されて成る通信装置での半二重の通信方法であって、
特定局における送信を他局よりも優先させるとき、上記
特定局での再送を開始するまでの待ち時間を他局よりも
小さな値に固定し、上記特定局と他局との送信の衝突後
における上記特定局の再送を上記他局よりも早く開始さ
せる。

【０００８】上記手段によれば、上記特定局での再送を
開始するまでの待ち時間を他局よりも小さな値に固定
し、上記特定局と他局との送信の衝突後における上記特
定局の再送を上記他局よりも早く開始させることで、例
えば動画データのようにリアルタイム性が要求される通
信を優先的に行うことができる。

【０００９】また、特定局における送信を他局よりも優
先させるとき、上記特定局での再送を開始するまでの待
ち時間を他局よりも小さな値に固定し、上記他局が送信
中に上記特定局を強制的に送信状態として、上記他局の
送信を中断させ、その後の上記特定局の再送を上記他局
よりも早く開始させる。

【００１０】上記手段によれば、他局が送信中でも、そ
の送信を中断させて上記特定局からの送信を優先的に行
うことができるので、例えば動画データのようにリアル
タイム性が要求される通信を優先的に行うことができ
る。

【００１１】さらに、複数の局によって通信媒体が共有
されて成る通信装置において、再送を開始するまでの待
ち時間を、所定のアルゴリズムに従って決定される値よ
りも小さな値に固定可能なバックオフタイム設定手段を
具備する局を含める。

【００１２】上記手段によれば、バックオフタイム設定
手段の設定により、再送を開始するまでの待ち時間を、
所定のアルゴリズムに従って決定される値よりも小さな
値に固定された局では、他局に比べて再送を早く開始す
ることができるため、特定の局のみを優先的に送信可能
とすることができ、例えば動画データのようにリアルタ
イム性が要求される通信を優先的に行うことができる。

【００１３】複数の局によって通信媒体が共有されて成
る通信装置において、再送を開始するまでの待ち時間
を、所定のアルゴリズムに従って発生させて決定される
値よりも小さな値に固定可能なバックオフタイム設定手
段と、他局の送信によって自局の送信が待たされると
き、強制的に自局の送信を開始させるまでの時間を計測
するための送信監視タイマとを具備する局を含める。

【００１４】上記した手段によれば、他局が送信中で
も、その送信を中断させて上記特定局からの送信を優先
的に行うことができ、そのことが、特定の局のみを優先
的に送信可能とすることができ、例えば動画データのよ
うにリアルタイム性が要求される通信を優先的に行うこ
とができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１には、本発明にかかる通信装
置の一例が示される。図１に示される通信装置は、特に
制限されないが、複数の局（「ノード」とも称される）
１０〜１３が、ツイストペア線や同軸ケーブル等の共通
の通信媒体１５を介して互いに通信可能に結合されたＬ
ＡＮとされる。複数の局１０〜１３と通信媒体１５との
結合箇所は接続点２０〜２３で示される。複数の局１０
〜１３間の通信は、基本的にはＣＳＭＡ／ＣＤ方式に従
って行われる。

【００１６】尚、説明の便宜上、局１０を自局と称し、
局１１〜１３を他局と称することがある。また、この他
局１１〜１３は、Ａ〜Ｃによって識別される。

【００１７】図２には自局１０の主要構成が示される。

【００１８】図２に示されるように自局１０は、受信デ
ータを取り込むための受信バッファ１０１、送信すべき
データを通信媒体１５に送出するための送信バッファ１
０２、受信制御を行うための受信制御回路１０３、送信
制御を行うための送信制御回路１０４、上記通信媒体１
５を介して行われるデータ通信のプロトコル制御を行う
プロトコル制御回路１０５を含んで成る。自局１０にお
ける送信制御回路１０４には、リアルタイム性が要求さ
れるデータ通信を良好に行うため、再送を開始するまで
の待ち時間を、所定のアルゴリズムによって決定される
値よりも小さな値に固定可能なバックオフタイム設定手
段１０６や、他局の送信によって自局の送信が待たされ
るとき、強制的に自局の送信を開始するまでの時間を計
測するための送信監視タイマ１０７とが含まれる。特に
制限されないが、自局１０におけるフレームギャップＦ
ＧＴは「０」とされ、他局におけるフレームギャップＦ
ＧＴは「１」以上に設定される。また、他局の送信によ
って自局の送信が待たされるとき、強制的に自局の送信
を開始するまでの時間は、自局１０の送信期限（それ以
降ではリアルタイム性が崩れる）に比べて、実際のデー
タ送信に要する時間を勘案し、ある程度余裕を持たせて
短く設定される。

【００１９】尚、他局（Ａ〜Ｃ）１１〜１３も自局１０
と同様に構成される。ただし、データ送信について他局
１１，１２，１３の優先度は自局１０に比べて低いた
め、バックオフタイム設定手段１０６や、送信監視タイ
マ１０７については未設定とされる。バックオフタイム
設定手段１０６が未設定の場合、フレームギャップＦＧ
Ｔは、所定のアルゴリズムによって、「１」以上に決定
される。また、送信監視タイマ１０７については未設定
の場合、その送信監視タイマ１０７については機能され
ない。

【００２０】ここで先ず、図３に基づいて、複数の局が
同時に送信することによって発生する不具合について説
明する。

【００２１】自局１０は、動画データのようにリアルタ
イム性を要求される情報を送信する局であり、かかるデ
ータは、所定時間内に送信され続けなければならない。
横軸は時間である。

【００２２】通信媒体１５を使用している局がない状態
では、各局は直ちに送信を開始することができる（ここ
では、時間軸上一番左の自局１０が直ちに送信してい
る）。

【００２３】他局（Ａ）１１が送信中に、自局１０、他
局（Ｂ）１２、他局（Ｃ）が送信キューに入ると、他局
（Ａ）１１が送信を終了した後、フレーム間ギャップＦ
ＧＴで示される時間まで各局は送信を待つ。この時間経
過後に、各局が同時に送信を開始することで信号の衝突
が発生する。各局は、通信媒体１５におけるキャリアの
観測により信号の異常(衝突)が発生していることがわか
るので、直ちに送信を停止して、再送の準備に入る。た
だし、このとき各局が再び同時に信号を送信開始するこ
とがないよう、所定のアルゴリズムに従って待ち時間
(バックオフタイムという)を決定し、当該時間が経過し
た後に再送信を始める。ここでは他局（Ｂ）１２が再送
となる。

【００２４】以降、同様に他局（Ｃ）１３、自局１０の
順に送信が完了する。結果として、自局１０が他局
（Ｂ）１２や、他局（Ｃ）１３より先に送信キューに入
っていたにも拘わらず、送信の開始は最後になってい
る。このように、自局１０の情報を優先的に送信できな
いため、動画データのようにリアルタイム性を要求され
るデータの通信を行うことが困難である。

【００２５】これに対して図４に示される方法では、バ
ックオフタイムを調整することにより、自局１０が優先
的に送信することを可能にする。すなわち、自局１０で
はバックオフタイムが「０」に設定され、他局（Ａ）１
１、他局（Ｂ）１２、及び他局（Ｃ）１３では、バック
オフタイムが「１」以上に設定される。この場合動作は
以下のようになる。

【００２６】図３に示される場合と同様に、自局１０、
他局（Ｂ）１２、及び他局（Ｃ）１３の送信信号が衝突
を起こす。バックオフタイムが「０」に設定されている
自局１０は、上記衝突からフレーム間ギャップＦＧＴで
決定される時間の経過後に直ちに送信を開始する。この
とき、他局（Ｂ）１２及び他局（Ｃ）１３は、自局１０
に比べてバックオフタイムが長いため、送信待ちとな
る。自局１０の送信中に、他局（Ｂ）１２及び他局
（Ｃ）１３のバックオフタイムが終了するが、自局１０
が送信中であることを認識すると、再び自局１０の送信
待ちの状態となる。これにより、自局１０はが優先的に
送信できるため、動画データのように特にリアルタイム
性が要求されるデータを送信する場合に、そのリアルタ
イム性を損なうことがないので都合が良い。

【００２７】次に、図５を参照しながら、送信フレーム
が長い場合の不都合について説明する。

【００２８】他局（Ａ）１１の送信フレームが長いた
め、自局１０の送信が待たされ、結果として、自局１０
のデータ送信期限までに、自局１０は送信することがで
きない。この場合、自局１０から送信されるデータのリ
アルタイム性が崩れてしまう。

【００２９】図６には、強制的に衝突を起こすことによ
って他局の送信を中断させ、自局の送信を優先させる場
合の例が示される。

【００３０】自局１０における送信監視タイマ１０５に
は、自局１０におけるデータの送信期限よりも短い値が
設定される。具体的には、自局１０が送信がデータの送
信期限内で終了するよう、ある程度の余裕をもって送信
監視タイマ１０５の設定が行われる。

【００３１】自局１０は、通信媒体１５のキャリアを検
出することで、他局（Ａ）１１が送信中で有ることを知
ると、送信監視タイマ１０７を起動する。そして、送信
監視タイマ１０７の計測値が、予め設定された値に達し
た時点で、自局１０が強制的に送信を開始する。この送
信により、自局１０と他局（Ａ）１１とのデータが衝突
することにより、他局（Ａ）１１の送信は中断される。
この他局（Ａ）１１の送信は中断から、フレーム間ギャ
ップＦＧＴによる時間経過後に、自局１０の送信が開始
される。これは、自局１０ではバックオフタイムが
「０」に設定され、他局（Ａ）１１のバックオフタイム
が「１」以上に設定されることによる。

【００３２】このように他局（Ａ）１１の長いフレーム
の送信を中断させて自局１０の送信を開始させることに
より、リアルタイム性が要求されるデータを、自局デー
タの送信期限内に送信することができる。

【００３３】上記の例によれば、以下の作用効果を得る
ことができる。

【００３４】（１）再送を開始するまでの待ち時間を、
所定のアルゴリズムに従って発生させて決定される値よ
りも小さな値に固定可能なバックオフタイム設定手段１
０６を設け、自局１０での再送を開始するまでの待ち時
間を他局（Ａ〜Ｃ）１１〜１３よりも小さな値に固定
し、自局１０と他局との送信の衝突後における自局１０
の再送を他局よりも早く開始させることで、例えば動画
データのようにリアルタイム性が要求される通信を優先
的に行うことができるので、自局１０からの送信に関す
る限りリアルタイム性に優れた通信を行うことができ
る。

【００３５】（２）再送を開始するまでの待ち時間を、
所定のアルゴリズムに従って発生させて決定される値よ
りも小さな値に固定可能なバックオフタイム設定手段１
０６と、他局の送信によって自局の送信が待たされると
き、強制的に自局の送信を開始させるまでの時間を計測
するための送信監視タイマ１０７とを具備する局を含む
ことにより、他局（Ａ〜Ｃ）１１〜１３が送信中でも、
その送信を中断させて上記自局１０からの送信を優先的
に行うことができ、そのことが、特定の局のみを優先的
に送信可能とすることができ、例えば動画データのよう
にリアルタイム性が要求される通信を優先的に行うこと
ができる。

【００３６】以上本発明者によってなされた発明を具体
的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であるこ
とはいうまでもない。

【００３７】例えば、他局の送信中フレームのフレーム
長情報を読みとることにより、通信媒体１５上のフレー
ムが十分に長いことが判断された場合には、送信監視タ
イマ１０７が働く前に他局の送信を直ちに中断させる方
式も考えられる。

【００３８】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるＬＡＮ
に適用した場合について説明したが、本発明はそれに限
定されるものではなく、各種通信装置に広く適用するこ
とができる。

【００３９】本発明は、少なくとも複数の局によって通
信媒体が共有されることを条件に適用することができ
る。

【００４０】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。

【００４１】すなわち、特定局での再送を開始するまで
の待ち時間を他局よりも小さな値に固定し、特定局と他
局との送信の衝突後における上記特定局の再送を上記他
局よりも早く開始させることで、例えば動画データのよ
うにリアルタイム性が要求される通信を優先的に行うこ
とができる。

【００４２】また、特定局における送信を他局よりも優
先させるとき、特定局での再送を開始するまでの待ち時
間を他局よりも小さな値に固定し、他局が送信中に特定
局を強制的に送信状態として、他局の送信を中断させ、
その後の特定局の再送を他局よりも早く開始させること
により、他局が送信中でも、その送信を中断させて上記
特定局からの送信を優先的に行うことができるので、例
えば動画データのようにリアルタイム性が要求される通
信を優先的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる通信装置の全体的な構成例ブロ
ック図である。

【図２】上記通信装置に含まれる局の構成例ブロック図
である。

【図３】自局が送信待ちになったとしても最初に送信が
完了するとは限らない場合の説明図である。

【図４】他局のバックオフタイムを自局よりも長く設定
した場合の説明図である。

【図５】長い送信フレームにより自局の送信が待たさ
れ、リアルタイム性が崩れる場合の説明図である。

【図６】強制的に衝突を起こすことにより他局の送信を
中断させ、自局が送信する場合の説明図である。

【符号の説明】

１０ 自局 １１ 他局（Ａ） １２ 他局（Ｂ） １３ 他局（Ｃ） １５ 通信媒体 １０１ 受信バッファ １０２ 送信バッファ １０３ 受信制御回路 １０４ 送信制御回路 １０５ プロトコル処理回路 １０６ バックオフタイム設定手段 １０７ 送信監視タイマ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 雅伸 茨城県日立市大みか町５丁目２番１号 株 式会社日立情報制御システム内 (72)発明者 大内 系 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 渡邊 泰夫 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 古橋 健司 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 安島 嘉昭 茨城県日立市幸町３丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 5K032 CA08 CA10 CB01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の局によって通信媒体が共有されて
   成る通信装置における半二重の通信方法であって、 特定局における送信を他局よりも優先させるとき、上記
   特定局での再送を開始するまでの待ち時間を他局よりも
   小さな値に固定し、上記特定局と他局との送信の衝突後
   における上記特定局の再送を上記他局よりも早く開始さ
   せることを特徴とする通信方法。
2. 【請求項２】 複数の局によって通信媒体が共有されて
   成る通信装置における半二重の通信方法であって、 特定局における送信を他局よりも優先させるとき、上記
   特定局での再送を開始するまでの待ち時間を他局よりも
   小さな値に固定し、 上記他局が送信中に上記特定局を強制的に送信状態とし
   て上記他局の送信を中断させ、その後の上記特定局の再
   送を上記他局よりも早く開始させることを特徴とする通
   信方法。
3. 【請求項３】 複数の局が共通の通信媒体を介して結合
   されて成る通信装置であって、 上記複数の局には、再送を開始するまでの待ち時間を、
   所定のアルゴリズムに従って決定される値よりも小さな
   値に固定可能なバックオフタイム設定手段を具備する局
   が含まれることを特徴とする通信装置。
4. 【請求項４】 複数の局が共通の通信媒体を介して結合
   されて成る通信装置であって、 上記複数の局には、再送を開始するまでの待ち時間を、
   所定アルゴリズムに従って決定される値よりも小さな値
   に固定可能なバックオフタイム設定手段と、 他局の送信によって自局の送信が待たされるとき、強制
   的に自局の送信を開始させるまでの時間を計測可能な送
   信監視タイマと、を具備する局が含まれることを特徴と
   する通信装置。