JP2683287B2 - Ｌａｎにおけるクロック共有方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は複数の通信局を伝送路によってリング状に
接続してこれらの局間でデータ通信を行うLAN（構内情
報通信網）において、複数の通信局間でクロックを共有
する場合に用いられるLANにおけるクロック共有方法に
関する。

「従来の技術」 従来のリング型LANにおいて、複数の通信局間でクロ
ックを共有して同期をとる場合には、１つのクロック源
が基本クロックをリアルタイムで複数の通信局に１対多
の同報通信によって行っていた。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上述した従来のリング型LANにおいては、
クロックはリアルタイムで転送されなければならないた
め、エラーがあってもクロックを送り直すことができな
い。

従って、いままで効率よくエラー訂正、主にクロック
の取りこぼし対策をする手段がなかった。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、共
有されるクロックのエラー訂正を簡単に効率よくするこ
とができるLANにおけるクロック共有方法を提供するこ
とを目的としている。

「課題を解決するための手段」 この発明は、複数の通信局を伝送路によって接続して
これらの局間でデータ転送を行うLANにおいて、前記複
数の通信局にそれぞれタイマを接続し、前記タイマの
内、いずれか１つを基本クロックを発生する基本タイマ
とし、前記基本タイマが接続された通信局は、前記基本
クロックに対応したシーケンス番号のデータを予め定め
られた後続する通信局へ送出し、その送出毎に前記シー
ケンス番号の値をインクリメントし、前記基本タイマが
接続された通信局以外の通信局は、前記シーケンス番号
に対して予め期待値を持ち、前記期待値と受信された前
記シーケンス番号の値との差により前記データの受信エ
ラーが発生したと判断して自局に接続された前記タイマ
のカウント値を前記差に応じて訂正することを特徴とし
ている。

「作用」 この発明によれば、基本タイマが接続された通信局
は、基本クロックに対応したシーケンス番号のデータを
送出し、その送出毎にシーケンス番号の値をインクリメ
ントする。

一方、基本タイマが接続された通信局以外の通信局
は、期待値と受信されたシーケンス番号の値とに差があ
る場合には、データの受信エラーが発生したと判断して
自局に接続されたタイマのカウント値を差に応じて訂正
する。

また、基本タイマが接続された通信局は、シーケンス
番号をリセットした初期化フレームを転送する。

そして、基本タイマが接続された通信局以外の通信局
は、初期化フレームを受信することにより、自局に接続
されたタイマのカウント値をリセットする。

「実施例」 この発明の一実施例について説明する前に、上述した
課題を解決するための基本的な考え方について説明す
る。

まず、第２図に従来のリング型LANの構成の一例を示
す。この図において、1₁〜1₆は相互にデータ通信を行う
通信局、２は通信局1₁〜1₆間をシールド付きツイストペ
ア線あるいは光ファイバーケーブル等によってリング状
に接続する伝送路、3₁〜3₆はそれぞれ各通信局1₁〜1₆に
接続されたタイマである。

尚、タイマ3₁は基本クロックを発生し、他のタイマ3₂
〜3₆は後述するティックMACフレームの働きにより、基
本クロックに同期できるのである。

また、各通信局1₁〜1₆を同一の基本クロックを要求す
る複数の通信局毎に同一のアドレスを持ったいくつかの
グループに分ける。例えば、第２図の通信局1₃〜1₅を１
つのグループとし、そのグループに１つのアドレスをつ
ける。そして、通信局1₁は、そのアドレスを持つグルー
プに対してクロックに関するデータからフレームを生成
して転送する。

この時、通信局1₁は、フレームにクロックのシーケン
ス番号を付け、１回毎にその値をインクリメントして転
送する。一方、フレームを受信する通信局1₃〜1₅におい
ては、自局に接続されるタイマ3₃〜3₅のカウント値の方
がタイマ3₁のカウント値より遅れており、上述したシー
ケンス番号に対して予め期待値を持つものとする。

従って、通信局1₃〜1₅は、例えば、シーケンス番号の
期待値が「３」である時、転送されたフレームから検出
されたシーケンス番号が「３」である場合には、正常な
クロックの転送がされたと判断する。

また、期待値が「３」であるにもかかわらず、転送さ
れたフレームから検出されたシーケンス番号が「４」で
ある場合には、１つデータを落としたと判断して、通信
局1₃〜1₅側でクロックのエラー訂正ができる。

さらに、同一のグループ内において、通信局1₃だけが
データを落とした場合にも個別にクロックのエラー訂正
ができる。

以上の考え方を用いることにより、共有されるクロッ
クのエラー訂正を簡単に効率よくすることができる。

次に、リング型LANの管理に使用されるMAC（メディア
・アクセス制御）フレームの内、上述したタイマの同期
をとる場合に用いられるティックMACフレームのフォー
マットを以下に示す。尚、ティックとは、各通信局に接
続されたタイマのクロックを同期させるためのタイミン
グのことをいう。

SD AC FC DA SA INFO FCS ED FS ここで、SDはフレームの開始を示すスターティングデ
リミタ（１オクテット）、ACはフレームの優先度や他の
通信局からの予約の受付などの情報を持つと共に、トー
クンとフレームを区別するための情報も持つアクセス制
御（１オクテット）、FCはフレームのタイプなどの情報
を持つフレーム制御（１オクテット）である。尚、ティ
ックMACフレームのフレーム制御（FC）は、00Hである。

また、DAおよびSAはそれぞれデータの送信先や送信元
のアドレスの情報を持つ送信先アドレスおよび送信元ア
ドレス（２オクテット）、INFOは送信すべきデータの部
分であり、一つのフレームで０〜136オクテットのデー
タを転送することができる情報である。

さらに、FCSはフレーム試験シーケンス（２オクテッ
ト）である。これはフレーム転送中に情報が脱落したり
変化が起こらなかったかを試験するための情報であり、
フレームのうちスタートフレームシーケンスとエンドフ
レームシーケンスを除外したFC,DA,SA,INFOの部分が検
査対象である。

加えて、EDはフレームの終了を示すエンディングデリ
ミタ（１オクテット）、FSはフレームが読まれたか否か
などの情報を保持し、異常の判定などに利用されるフレ
ームステータス（１オクテット）である。

次に、上述したフォーマットの内、この発明に特に関
係する送信先アドレス（DA）および情報（INFO）のそれ
ぞれのフィールドについてより詳細に説明する。

（ａ）送信先アドレス（DA） G F A A A A A A A A A A A A A A Ｇ＝“0"でＦおよび14個のＡが個々の通信局のアドレ
ス、Ｇ＝“1"、かつ、Ｆ＝“0"で14個のＡがグループア
ドレス、Ｇ＝“1"、かつ、Ｆ＝“1"で14個のＡがネット
ワーク管理機能および付加機能に対して割り当てられた
機能アドレスとしてそれぞれ解釈される。送信先アドレ
スとして機能アドレスが使われた場合、指定した機能部
を持つ通信局の機能部にデータが転送される。

そして、上述したティックMACのフレームの場合は、
以下に示す機能アドレスが割り当てられる。即ち、基本
クロックは、最大８個まで定義できる。

機能 機能アドレス DA ティック１ 001H C001H ティック２ 002H C002H ティック３ 004H C004H ティック４ 008H C008H ティック５ 010H C010H ティック６ 020H C020H ティック７ 040H C040H ティック８ 080H C080H （ｂ）情報（INFO） MACフレームの情報フィールドは、メディア・アクセ
ス層の管理を行うために転送される命令、応答などの情
報（以下、これをベクタという）を含み、以下に示すフ
ォーマットで構成される。

VL VI SVL SVI SVV・・・SVL SVI SVV （ｉ）VLは16ビットバイナリであり、ベクタのオクテッ
ト数、即ち、ベクタ長を表す。

0004H≦VL≦FFFFH （ii）VIは２オクテットのベクタIDであり、３つのフィ
ールドに分かれる。

ddddsssscccccccc ddddは送信先クラスであり、フレームの行き先の通信
局にあるどの機能部に渡すかを示す識別子を入れる。ss
ssは送信元クラスであり、送信側の通信局における機能
部識別子を入れる。また、ccccccccは機能を示すベクタ
コードを入れる。尚、ティックMACフレームのベクタID
（VI）は、8860Hである。

（iii）SVLはサブベクタ長である。サブベクタは、ベク
タにさらに詳しい情報を加えるための情報である。但
し、サブベクタはない場合がある。また、サブベクタ長
は、サブベクタのオクテット数で表した長さを８ビット
バイナリで表現する。長さにはSVLも含まれる。

（iv）SVIは１オクテットのサブベクタIDである。尚、
ティックMACフレームのサブベクタID（SVI）は、65Hで
ある。

（ｖ）SVVはサブベクタ値であり、サブベクタのパラメ
ータである。サブベクタIDがあってもサブベクタ値がな
い場合もある。長さ、書式はサブベクタIDにより定ま
る。尚、ティックMACフレームのサブベクタ値（SVV）
は、reset,sequenceである。resetは１ビットであり、
指定された基本クロックと同期するタイマのリセットに
利用され、sequenceは７ビットであり、通信エラーによ
る上述したクロックのずれを補正するために利用するも
のである。

次に、図面を参照してこの発明の一実施例について説
明する。第１図はこの発明の一実施例による通信局１の
構成を示すブロック図であり、この図において、第２図
の各部に対応する部分には同一の符合を付け、その説明
を省略する。第１図において、４はLAN接続部であり、
伝送路２に接続され、他の通信局１から転送された信号
S_FTの受信と、他の通信局１へ転送する信号S_FTの送信と
を制御する。５はデータ処理部であり、LAN接続部４が
受信し、復号した受信データD_Rの処理と、他の通信局１
に送信すべき送信データD_Tの処理とを行う。

また、LAN接続部４において、６は伝送路２を介して
転送された信号S_FTを受信する受信部、７は信号S_FTから
フレーム／トークンビット列F/TB_Aを復号する復号部、
８は受信ビット解析部であり、フレーム／トークンビッ
ト列F/TB_Aを常時検査し、フレーム／トークンビット列F
/TB_Aの開始・終了等に関するタイミング信号S_TMの検出
と、リング優先度P_r並びに予約優先度R_rの検出および生
成と、フレームビット列FB_Aの出力とを行う。

さらに、９は受信制御部であり、フレームビット列FB
_Aを入力し、このフレームビット列FB_Aが自局宛か否かの
判断をして自局宛の受信データD_Rを出力する。10は受信
データD_Rを入力し、データ処理部５から出力される受信
制御信号RCTLに基づいてデータ処理部５へ出力する受信
データ出力部である。

加えて、11はフレーム／トークンビット列F/TB_Aを中
継する途中でビットの書き換えを行うビット遅延部、12
はデータ処理部５から出力される送信すべき送信データ
D_Tおよび送信制御信号TCTLを入力し、送信制御信号TCTL
に基づいて送信データD_Tを出力する送信データ入力部、
13は送信制御部であり、トークンビット列TB_Aを生成す
ると共に、送信データ入力部12から出力される送信指示
信号TSおよび送信終了信号TEに基づいて送信データ入力
部12に対してデータ要求信号DRを出力することにより、
送信データD_Tを入力し、フレームビット列FB_Aを生成し
てトークンリングのプロトコルに従って出力する。この
フレームビット列FB_Aの生成は、送信データD_Tから抽出
されるデータ自体の優先度P_mと、受信ビット解析部８か
ら出力されるリング上の現在のトークンあるいはフレー
ムの優先度（以下、リング優先度P_rという）、他の通信
局において自局内のデータ優先度P_mに基づいて行われた
予約の優先度R_rおよびタイミング信号S_TMとに基づいて
行う。

また、14は送信予約部であり、送信制御部13から出力
される予約優先度R_rとデータ優先度P_mとのどちらか大き
い方（以下、max［R_r，P_m］と表す）を入力し、その優
先度の３ビットの内、最も左側のビットに対応したビッ
ト遅延部11通過中のフレーム／トークンビット列F/TB_A
の予約指標のビットR_iをセットする。15はビット遅延部
11から出力されるフレーム／トークンビット列F/TB_Aと
送信制御部13から出力されるフレーム／トークンビット
列／TB_Aのどちらか一方を選択して出力する。

なお、上述した一実施例においては、本発明をリング
型LANに適用した例を示したが、予め設定された順序で
トークンが通信局間を進行する方式のLAN（例えば、ト
ークン・バス方式のLAN）であれば、リング型に限らず
本発明を適用することが可能である。送信選択部であ
る。尚、この選択は、送信制御部13から出力される選択
信号S_SELに基づいて行う。

さらに、16は送信選択部15から出力されるフレーム／
トークンビット列F/TB_Aを符号化する符号化部、17は符
号化部６の出力信号S_FTを伝送路２を介して他の通信局
１に送信する送信部である。

また、データ処理部５において、18は受信データD_Rか
らティックMACフレームを検出し、シーケンス番号ある
いはリセットパルスR₁を出力するスティックフレーム検
出部、19はシーケンス番号を保持するラッチ、20はフリ
ーランのカウンタ、21はラッチ19の出力値とカウンタ20
の値とを比較し、これらの値が異なっている場合にカウ
ンタの値に１をインクリメントするパルスP₁を出力する
コンパレータである。尚、カウンタ20は、リセットパル
スR₁によってその値がクリアされる。

さらに、22はティックフレーム生成部であり、タイマ
３から出力されるパルスP₂を入力して、所定の機能アド
レス、reset＝“0"およびタイマ３の現在のカウント値
の下位７ビットからなるシーケンス番号のティックMAC
フレームを生成すると共に、パルスP₃を出力してフリー
ランのカウンタ23の値、即ち、シーケンス番号に１をイ
ンクリメントする。また、カウンタ23は、上位層から入
力されるリセットパルスR₂によってその値がクリアさ
れ、同時に、ティックフレーム生成部22は、初期化フレ
ームを生成する。

尚、通信局1₃〜1₅がティック１、即ち、機能アドレス
が001Hであると仮定する。

このような構成において、まず、通信局1₁にタイマ3₁
からパルスP₂が入力されると、ティックフレーム生成部
22は、機能アドレスが001H、reset＝“0"およびタイマ3
₁の現在のカウント値の下位７ビットからなるシーケン
ス番号のティックMACフレームを生成すると共に、パル
スP₃を出力してフリーランのカウンタ23の値、即ち、シ
ーケンス番号１をインクリメントする。

これにより、伝送路２を回るトークンを獲得した通信
局1₁は、伝送路２にデータを送信する権利、即ち、送信
権を得て、獲得したトークンを送信制御部13においてフ
レーム開始シーケンスに変更し、さらに、制御フィール
ド、アドレス・フィールド、情報フィールド、フレーム
検査シーケンスおよびフレーム終了シーケンスを付加し
た後、ティックMACフレームビット列FB_Aとして、選択信
号S_SELと共に出力する。

そして、送信選択部15において送信制御部13から出力
されるティックMACフレームビット列FB_Aが選択され、符
号化部16において符号化された後、送信部17を経て信号
S_FTとして送信される。

これにより、信号S_FTは、通信局1₁から隣の通信局1₂
に転送される。通信局1₂は、伝送路２を介して転送され
た信号S_FTを受信部６において受信し、復号部７におい
て復号した後、受信ビット解析部８においてタイミング
信号S_TMの検出と、リング優先度P_r並びに予約優先度R_r
の検出および生成と、ティックMACフレームビット列FB_A
の出力とを行う。

さらに、受信制御部９は、入力されたティックMACフ
レームビット列FB_Aが自局宛か否かを判断する。今の場
合、自局宛ではないので、受信データD_Tの出力を行わな
い。

次に、ビット遅延部11は、ティックMACフレームビッ
ト列FB_Aを中継する途中でビットの書き換えを行う。
今、通信局1₂にデータ優先度P_m＝“001"の通信局1₄へ転
送すべき送信データD_Tが存在する場合を考える。これに
より、送信予約部14は、送信制御部13から出力されるma
x［R_r，P_m］を入力し、その優先度の３ビットの内、最
も左側にセットされている値“1"をビット遅延部11通過
中のフレーム／トークンビット列F/TB_Aの予約指標を表
すビットR_iの対応する位置をセットする。

そして、今は自局からデータを送出していないため、
送信選択部15においてビット遅延部11から出力されるテ
ィックMACフレームビット列FB_Aが選択され、符号化部16
において符号化された後、送信部17を経て信号S_FTとし
て送信される。

これにより、信号S_FTは、通信局1₂から隣の通信局1₃
に転送される。通信局1₃は、伝送路２を介して転送され
た信号S_FTを受信部６において受信し、復号部７におい
て復号した後、受信ビット解析部８においてタイミング
信号S_TMの検出と、リング優先度P_r並びに予約優先度R_r
の検出および生成と、ティックMACフレームビット列FB_A
の出力とを行う。

さらに、受信制御部９は、入力されたティックMACフ
レームビット列FB_Aが自局宛か否かを判断する。今の場
合、機能アドレスが001Hであるので、自局宛の受信デー
タD_Rを出力する。次に、受信データ出力部10は、受信デ
ータD_Rを入力し、データ処理部５から出力される受信制
御信号RCTLに基づいてデータ処理部５へ出力する。

これにより、ティックフレーム検出部18は、受信デー
タD_RからティックMACフレームを検出し、シーケンス番
号を出力する。そして、シーケンス番号は、ラッチ19に
保持され、コンパレータ21においてカウンタ20の値とを
比較される。この時、コンパレータ21は、これらの値が
等しい場合には、パルスP₁を出力しないが、これらの値
が異なっている場合には、カウンタの値に１をインクリ
メントするパルスP₁を出力し、ラッチ19に保持されたシ
ーケンス番号の値とカウンタ20の値とが一致するまでイ
ンクリメントを繰り返す。調整値は、シーケンス番号が
７ビットであるので、１〜127の範囲である。

尚、基本クロックのシーケンス値より、各局の期待値
の方が大きい、つまり、送信地で送った量より多くのデ
ータ量を受信することは考えられないので、調整値は０
以上となる。

例えば、通信局1₃のデータ処理部５におけるシーケン
ス番号に対する現在の期待値が「３」である、即ち、カ
ウンタ20の値が「３」である時、転送されたティックMA
Cフレームから検出されたシーケンス番号が「３」であ
る場合には、データの正常な転送がなされたので、コン
パレータ21はパルスP₁を出力しないが、カウンタ20の値
が「３」であるにもかかわらず、転送されたティックMA
Cフレームから検出されたシーケンス番号が「４」であ
る場合には、１つデータが欠落したので、コンパレータ
21は差分分のパルスP₁、今の場合、１つのパルスP₁を出
力する。

これにより、通信局1₃に接続されたタイマ3₃は、パル
スP₁を分周して内部で発生させているクロックのエラー
訂正を行う。

また、受信局の判断で送信局にリングエラーモニタ
（REM）フレームを送り、エラーの発生を報告する。

尚、上述したティックMACフレームの検出およびロッ
クのエラー訂正の動作は、通信局1₄および1₅においても
同様に行われる。

次に、通信局1₁のデータ処理部5₁およびタイマ3₁に、
上位置からリセットパルスR₂が入力されると、カウンタ
23およびタイマ3₁のカウント値がクリアされると同時
に、ティックフレーム生成部22において機能アドレスが
001H、reset＝“1"およびシーケンス番号“0000000"の
ティックMACフレーム、即ち、初期化フレームが生成さ
れる。

これにより、伝送路２を回るトークンを獲得した通信
局1₁は、送信権を得て、上述した場合と同様、ティック
MACフレームを符号化部16において符号化した後、送信
部17を経て信号S_FTとして送信する。

これにより、信号S_FTは、通信局1₂を経て通信局1₃に
転送される。通信局1₃は、伝送路２を介して転送された
信号S_FTを受信部６において受信し、復号部７において
復号した後、受信ビット解析部８においてタイミング信
号S_TMの検出と、リング優先度P_r並びに予約優先度R_rの
検出および生成と、ティックMACフレームビット列FB_Aの
出力とを行う。

さらに、受信制御部９は、入力されたティックMACフ
レームビット列FB_Aが自局宛か否かを判断する。今の場
合、機能アドレスが001Hであるので、自局宛の受信デー
タD_Rを出力する。次に、受信データ出力部10は、受信デ
ータD_Rを入力し、データ処理部５から出力される受信制
御信号RCTLに基づいてデータ処理部５へ出力する。

これにより、ティックフレーム検出部18は、受信デー
タD_RからティックMACフレーム、即ち、初期化フレーム
を検出し、リセットパルスR₁を出力する。そして、カウ
ンタ20およびタイマ3₃は共に、リセットパルスR₁によっ
てその値がクリアされる。

尚、上述したティックMACフレームの検出と、カウン
タ20およびタイマ３の値のクリアの動作とは、通信局1₄
および1₅においても同様に行われる。

以上説明したように、基本クロックに関するティック
MACフレームを転送し、転送エラーが発生した場合に
は、受信局からこの転送エラーに対応したパルスを出力
するようにしたので、通信局に直接汎用のプログラマブ
ルタイマを接続することができる。また、タイマ自体を
通信局に組み入れるようにすることもできる。

従って、通信局に接続される他の装置において、アプ
リケーションソフトを実行する場合にも、ティックMAC
フレームの転送は、アプリケーションソフトが基本クロ
ックのインターバル等のタイマに関する設定をするだけ
で自走的に行われる。

また、ティックMACフレームを受信した通信局におい
ても、データ処理部５から出力されるパルスP₁をタイマ
３が分周するだけでクロックのエラー訂正が効率よく行
われる。

これにより、各通信局に存在するLANが見掛け上透明
になり、各通信局が外部クロックおよび内部クロックの
区別なく、直接１つのタイマを共有している様に動作で
きることになる。

また、上述した一実施例においては、タイマ３をハー
ドで構成する例を示したが、ソフトウエアで実現するよ
うにしてもよい。この場合には、上述と同様な動作をす
るようにパラメータをセットする。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、クロックの
エラー訂正を簡単に効率よくすることができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による通信局１の構成を示
すブロック図、第２図は従来のトークンリング型LANの
構成の一例を示すブロック図である。 1₁〜1₆……通信局、２……伝送路、3₁〜3₆……タイマ、
４……LAN接続部、５……データ処理部、18……ティッ
クフレーム検出部、19……ラッチ、20,23……カウン
タ、21……コンパレータ、22……ティックフレーム生成
部。

フロントページの続き (72)発明者 中村 伸晴 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株 式会社内 (56)参考文献 特開 平２−156758（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−36147（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−187835（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−245831（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−153656（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の通信局を伝送路によって接続してこ
   れらの局間でデータ転送を行うLANにおいて、 前記複数の通信局にそれぞれタイマを接続し、 前記タイマの内、いずれか１つを基本クロックを発生す
   る基本タイマとし、 前記基本タイマが接続された通信局は、前記基本クロッ
   クに対応したシーケンス番号のデータを予め定められた
   後続する通信局へ送出し、その送出毎に前記シーケンス
   番号の値をインクリメントし、 前記基本タイマが接続された通信局以外の通信局は、前
   記シーケンス番号に対して予め期待値を持ち、前記期待
   値と受信された前記シーケンス番号の値との差により前
   記データの受信エラーが発生したと判断して自局に接続
   された前記タイマのカウント値を前記差に応じて訂正す
   る ことを特徴とするLANにおけるクロック共有方法。