JP3243614B2 - Ｔｄｍバスネットワーク用メディアアクセスプロトコル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明はメディアアクセスプロトコルシステムに関
し、特に、テーブル駆動型比例アクセスシステムとスロ
ット方式調整システムの特徴を組合せたプロトコルシス
テムに関する。

従来の技術の説明 従来の技術によるメディアアクセスプロトコルは、共
通のバスを介して送信するための固定された等しい時間
が各ユーザに割当てられる厳密な時分割多元アクセスプ
ロトコルと、共通のデータバスを介して送信することを
各ユーザが許可される時間の順序と長さとの双方を制御
するテーブルからユーザごとに特定の時間を割当てるテ
ーブル駆動型比例アクセスプロトコルとを含んでいた。

厳密な時分割多元アクセスシステムは複数のユーザが
共通バスに対して機能的なアクセスを行えるが、様々な
ユーザが割当てられたアクセス周期の間に時間を使用し
ない場合には効率の低下を招く。低速のシステム又はユ
ーザの数が相対的に少ないシステムではこの効率低下は
問題にならないであろう。ところが、特定のユーザに関
わる時間応答が重大になるか、又はシステム容量に近づ
いているときには、これは問題になる。

テーブル駆動型比例アクセスシステムには、所定のノ
ードに対して、テーブルが送信時間にわたり任意のサイ
ズと順序を確定しうるという意味での改善が見られる。
これで、少なくとも送信の順序と各々の送信の持続時間
の幾分かの柔軟性が得られるのであるが、特定の送信割
当てを選択したならば、それを変更することはできな
い。さらに、与えられた特定の送信時間の間にテーブル
指定ユーザ以外のユーザにバスへのアクセスを許可する
ための手段は設けられていない。

バスシステムに多重アクセスのための時間を割当てる
代替方法は、指定ユーザに単純に優先順位を割当て、ユ
ーザが時間ごとにシステムへのアクセスを試行し、厳密
な優先順位方式に従ってアクセスを許可されるというス
ロット型調整システムである。このシステムでは、所定
の時間の間にアクセスを試みないユーザは割当てられた
タイムスロットを利用しないという点で、ある程度の時
間効率の良さは見られる。ところが、ユーザの数がフレ
ームごとに異なる場合、総フレーム長が変化するので、
フレームが移るときにタイミングの変化、すなわち、時
間ジッタが発生してしまう。

発明の概要 本発明の原理に従えば、テーブル駆動型比例アクセス
システムの固定タイムスロット長を限定スロット型調整
能力を有するいくつかの所定のスロットと組合せるメデ
ィアアクセスプロトコルが提供される。

共通のデジタルバスをもつ幾人かのユーザに対して
は、単純に特定の時間が割当てられることになる。総フ
レーム時間のいくつかの他の所定の時間については、固
定された時間の中で割当てられた２人以上のユーザの間
でスロット型調整が行われる。この所定の時間は、割当
てられた優先順位付きユーザのうち最長のものがその送
信を完了するのに十分な長さの時間に、所定の時間の中
で競合するユーザの間で調整を実行するために要求され
る数のデルタ時間を加えた長さである。

この組合せ方式によれば、全ユーザによるアクセスの
ための総時間を固定時間に保持しつつ、競合するユーザ
の一部に調整された時間の間にアクセスを許可すること
により、通常はスロット方式によるタイミングの変化と
関連して起こる時間ジッタを排除するシステムを構成す
る。本発明のシステムの利点は、添付の図面を参照する
ことと組合せて以下の説明からさらに詳細に理解される
であろう。

図面の簡単な説明 図１は、従来の技術の時分割多元アクセス（TDMA）シ
ステム及びテーブル駆動型比例アクセスシステム（TDP
A）におけるサンプルフレーム内のユーザアクセス時間
セグメントを示すタイミング図である。

図２は、従来の技術のスロット型調整システムにおい
てサンプルフレーム内で様々なユーザに割当てられるタ
イムスロットを示すタイミング図である。

図３は、本発明のサンプル時間フレーム中のユーザア
クセス時間セグメントを示すタイミング図である。

図４は、本発明のシステムのスロット型調整部分をさ
らに詳細に示すタイミング図である。

好ましい実施例の説明 図１には、８人の指定ユーザに固定された、特定の等
しい長さのアクセス時間を割当てる時分割多元アクセス
プロトコル（TDMA）を表わす図を示す。図示した通り、
そこに示す番号の順に８人のユーザの使用順序は不変の
ままであり、各々の特定ユーザに割当てられる時間の量
はこの従来のプロトコルシステムに関しては等しい。

テーブル駆動型比例アクセス（TDPA）プロトコルシス
テムも図１に示されているが、このプロトコルによれ
ば、所定のどのユーザについても、アクセスの順序とア
クセス時間の特定の長さを所定のテーブルに従って変化
させることができる。各通信ノードにおいて、所定のテ
ーブルはどのユーザが、どの時間に、どれだけの長さを
送信できるかを指示する。このテーブル駆動型プロトコ
ルは送信の長さと順序を任意にすることによって送信シ
ステムの効率を改善するが、競合するユーザの間で所定
の指定タイムスロットの中で任意の順序の送信を行うこ
とは不可能である。

厳密な優先順位任意指定システムを図２に示す。図２
の上の例の時間フレームの中には、ユーザ１〜８が通信
メディアに対するアクセスを降順優先順位をもって許可
されるシステムが示されている。図２の下の例の時間フ
レームは、ユーザ４及び６が全く送信を試みなかったた
めに、それらのユーザの送信に関わる時間割当てが削除
されているような特定の事例を示す。さらに、ユーザ１
の送信時間長さは短縮されており、これに対し、ユーザ
８の送信時間長さは延長されている。それらの変更はフ
レームごとにタイミングの変化、すなわち、ジッタを発
生させる。

従って、所定の１回のサイクルの総送信時間、すなわ
ち、総フレーム時間は図示するように短縮されるので、
利用可能な総時間に対する効率は向上する。ところが、
これにより、所与のサイクルごとに、優先順位付きユー
ザのうち何人が総フレーム時間の中で実際にアクセス時
間を利用するかに従って総フレーム時間は異なって来る
ために、同期システムの使用が阻止されてしまう。たと
えば、図２の下の例のフレームの中に示すように、ユー
ザ４及び６が割当てられているアクセス時間を利用しな
い場合には、総フレーム時間は相当に短くなる。

このようにアクセスを要求しないユーザに時間を割当
てないことにより、効率が総じて向上するという結果を
得るのであるが、サイクルごとに総フレーム時間に変化
があり、その変化を前もって確定しえないことから、重
大な欠陥が生じる。

図１の従来のプロトコルシステムにおいては、特定の
ユーザの割当て時間は、そのユーザが割当てられたその
特定の時間の中でバスをアクセスしない場合であって
も、割当てられたままである。

本発明は、いくつかの所定の割当て時間の中でスロッ
ト付き調整を実行することにより、TDPAを補強する。あ
る特定の持続時間にわたりメディアを制御する本発明の
テーブルへのエントリは、従来のTDPAの場合と同様に単
一の送信機を割当てるか、あるいは各々が所定の優先順
位を割当てられている１組の送信機を割当てることにな
る。

所定のタイムスロットの中で、最高の優先順位をもつ
送信機は、テーブルエントリにより制御される時間の開
始直後に送信を開始する。最高の優先順位をもつ送信機
が送信を失敗したならば、第２位の優先順位をもつ送信
機は、所定のデルタ時間が経過した後に、送信を許可さ
れる。第２位の送信機がまた送信を失敗したならば、第
３位の優先順位をもつ送信機は、被制御時間の始まりか
ら２回のデルタ時間が経過した後に送信を許可される。

デルタ時間は、後続する各送信機が次に高い優先順位
をもつ送信機は送信を実行しなかったことを認知するの
に十分な持続時間に固定されている。テーブルエントリ
により制御される総タイムスロットは、所定の１組の送
信機により送信可能である最も長いメッセージに十分に
対応しうる長さの時間に、その１組の中の送信機の数を
Ｎとしたときに、デルタ時間のＮ−１倍の追加時間を加
えた長さになるように選択されている。

この方法によれば、次の送信機に関わるタイミング
（すなわち、送信時間の開始）を変更することなく、メ
ディアの専用使用のための優先順位調整が可能である。
先に論じた従来のシステムは、いずれも、割当てられた
タイムスロットの中での調整を実行できない。調整を可
能にする従来のスロット付きプロトコルは、次のフレー
ムの開始に関して固定された開始時間、すなわち、タイ
ミングメカニズムを有していない。

図３に示すように、ユーザのうち、ユーザ7,3,5,8及
び４として示されているいく人かのユーザは特定のタイ
ムスロットを割当てられているであろう。ところが、図
３のＡ及びＢとラベル付けされたタイムスロットの中で
は、図示されている潜在ユーザの間での限定調整が許可
されている。

たとえば、タイムスロットＡの中では、ユーザ１は第
１位の優先順位を有し、タイムスロットＡの開始と厳密
に一致する時点で送信を開始する。ユーザ４は、ユーザ
１が送信を開始したか否かを判定するために、１回のデ
ルタ時間だけ待機するであろう。所定のデルタ時間が経
過した後もユーザ１が送信を開始していなければ、ユー
ザ４はタイムスロットＡにわたり送信を開始する。同様
にして、ユーザ６はユーザ１又はユーザ４のいずれかが
送信を開始したか否かを判定するために２回のデルタ時
間だけ待機する。２回のデルタ時間の後に、それらの優
先順位の高いユーザがいずれも送信を開始しなかったな
らば、ユーザ６はタイムスロットＡの残る時間にわたり
送信を開始する。

このスロット型の調整は図４をさらに示されている。
図４に示すマスタユーザは第１位の優先順位を有し、２
つのシャドウユーザはそれぞれ第２位、第３位の優先順
位を有する。図３を例にとっていえば、ユーザ１はマス
タになり、ユーザ４は第２位の優先順位をもつシャドウ
ユーザとなり、ユーザ６は図４に示すように第３位の優
先順位をもつ第２のシャドウユーザとなるであろう。競
合する優先順位付きユーザは、図３のタイムスロットＢ
に示すように、同じ指定をされた使用期間を有する必要
はない。

図示したプロトコルプロセスシステムの指定タイムス
ロットの中で許可される調整に対して、数多くのユーザ
が存在している。たとえば、図３のタイムスロットＡに
おいては、競合するユーザは同一のデータの複製バージ
ョン又は冗長バージョンであっても良い。このように、
通信バスを介して送信すべき信号として、いくつかの複
製信号のうち１つを選択すれば良い。

図３に示すように、全フレームの総時間は一定のまま
であり、タイムスロットＡ及びＢの中でごく小さな割合
の時間を利用して、調整を実行する。これにより、全サ
イクル時間は固定され且つ再現可能となり、それと同時
にタイムスロットＡ及びＢの中で限定された量の調整を
実行でき、そのときに、従来の厳密に調整された優先順
位システムで起きた時間フレームジッタが発生すること
はない。

タイムスロットＡ及びＢは、競合するユーザのうち誰
が割当てられた時間を実際に使用するか又は割当てられ
た時間のうちどれほどの長さを使用するかにかかわらず
変化しない固定された長さを有する。たとえば、タイム
スロットＢは、ユーザ１がその時間の全てを要求しない
場合であっても、図示した固定割当て時間の全てにわた
って継続するであろう。ウィンドウの終わりに至るまで
メッセージの受信の告知を保持することによって、受信
機は時間ジッタを受けることがない。従って、フレーム
ごとに観測しうるほどのタイミングの変化は生じず、連
続する時間フレームの間に送信している調整された、様
々に異なるユーザの各々からジッタが起こる結果にはな
らない。

単なる例としてユーザが８人の場合について、従来の
システムと本発明によるシステムを示した。特定の実用
システムにおいては、ユーザの数は特定の用途により要
求される数になるであろうし、場合によっては合わせて
数百にもなるかもしれない。同様に、タイムスロットＡ
及びＢの中での調整をタイムスロットごとに３人の潜在
ユーザを使用するものとして例示した。３人以上の任意
の数の潜在ユーザが存在している用途においては、唯一
の制限は所定の調整周期を実現するために発生するであ
ろうデルタ時間の数の制限である。

代替方式として、ある特定の用途に関して被調整者の
数が多いときには、固定タイムスロットの利点を保持し
つつ、調整を実現するために固定割当てタイムスロット
の中で従来の他の調整プロトコルを使用しても良いこと
は認められるであろう。

特許請求される発明の範囲から逸脱せずに数多くの特
定の実現形態が可能であることは当業者により認められ
るであろう。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】時間フレームの各々を、それぞれが固定さ
   れた所定の持続時間を有する所定の数のタイムスロット
   に分割する過程と； 前記所定のタイムスロットのうち指定されたタイムスロ
   ットについて、複数のユーザのうち少なくとも二人のユ
   ーザを前記指定されたタイムスロットに割当てる過程
   と； 前記少なくとも二人のユーザの各々に優先順位を割り当
   てて優先順位付きユーザを作成する過程と； より高い優先順位を有する前記優先順位付きユーザのい
   ずれもが送信を実行していない時間が所定量経過した場
   合に、前記優先順位付きユーザの各々を優先順位の順に
   通信バスへのアクセスを許可する過程と； から成る時間フレームにおける複数のユーザの通信バス
   に対するアクセス割当方法。
2. 【請求項２】前記指定されたタイムスロットに割当てら
   れていない前記ユーザの各々については、それらが前記
   指定されたタイムスロット以外のタイムスロットの一つ
   に割当てられている間に、前記通信バスへのアクセスが
   許可される過程をさらに含む請求項１記載のアクセス割
   当方法。