JP3734606B2 - Ring network system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リング型ネットワークにおける周波数偏差の補償に関する。
【0002】
【従来の技術】
ネットワークの形状の1つとして、IEEE802.5に規定されているトークンリング方式のネットワークで代表されるリング(ループ)形態のネットワークがある。
【0003】
リング型のネットワークでは、リング状の伝送路に各局が物理的に配置され、局は伝送路を一定方向に流れるフレームを上流局より受信する。受信フレームのアドレスが自己のものでない場合、受信局はフレームを再生成し次の下流局へ送信する。この様にリング型ネットワークでは各局がフレームを順次中継してゆき、伝送路内を巡回させてデータ通信を行う。
【0004】
このリング型ネットワークにおいて、上流局から送出されたデータフレームを受信する際、受信局は自局のクロックで生成したサンプリングクロックでデータをサンプリングして取込み、波形整形をした後に自局の送信クロックを使って下流局に送出する。
【0005】
この様にリング型のネットワークにおいては、各局は上流局のクロックタイミングを持つデータフレームから受信局のクロックによるタイミングでデータを取り出すことになる。よって、ネットワークの伝送速度は一定であるため、当然各局の持つクロックはすべて同一の周波数でなければならない。
【0006】
しかしながら、各局のクロックは、その温度環境等により規定周波数に対して50乃至100ppm(parts per million:100万分の1)程度の周波数のばらつき(周波数偏差)を持つことが一般的である。
【0007】
従って、データ通信に全ての局で同じ規定周波数のクロックを使用していても、実際にはネットワーク内のある局の使用しているクロックと別の局の使用しているクロックとは周波数が異なることが考えられる。よって、フレーム中継時、伝送フレームの最初の方のビットの転送時は同じタイミングで動作していても、その周波数偏差のために次第に送受信間のタイミングでずれが生じてきてしまう。そしてこのずれの大きさがデータフレームの1ビット長を超えてしまうと、フレームデータに不用な追加(オーバラン)あるいは欠落(アンダーラン)を生じてしまう。
【0008】
これを解決する方法として、複数の1ビットレジスタによる偏差補償用のバッファを設け、データフレームをバッファリングして送信と受信のクロック周波数偏差を補償する方法が一般的に用いられる。
【0009】
図5は、偏差補償用のバッファを用いた各局でのデータの転送プロセスを示すブロック図である。図5において、データ受信部101は、リングネットワークの上流局からのデータの受信を行う。この受信データはマンチェスタ符号等クロック成分を含むもので、データ受信部101はこの受信データを送信クロックの数倍の周波数のクロックでサンプリングし、データと送信クロックを抽出し、偏差補償用バッファ102に格納する。偏差補償用バッファ102は、複数個の1ビットレジスタによって構成される複数段の1ビットのバッファである。データ送信部103はバッファ102よりデータを取り出し、これを用いて送信クロックによりマンチェスタ符号化を行いフレームを形成すると共に、ネットワークの下流局に送出する。
【0010】
図6は偏差補償用バッファ102による周波数偏差の補償方法を説明する図である。
図6では、最大2ビットずつのオーバラン/アンダーランに対処するため5ビットの容量のバッファによる構成となっている。
【0011】
ネットワークから受信したフレームデータのバッファ102への格納は、上流局からの送信クロックの速度で、1段目から順に2、3・・・段目と受信データを格納してゆき、5段目の次には再び1段目へとサイクリックに格納してゆく。
【0012】
一方バッファ102からのデータの取り出しは、データ格納側が3段目のバッファへデータを格納したなら、データ送信部103により、FIFO(First In First Out)方式により、自局クロックで動作してバッファの1段目から2、3段目・・・とデータを格納順に取り出し、5段目の次には再び1段目から取り出す。
【0013】
こうすることにより通常ならばクロックのずれが1ビット長以上となってしまった場合にはビットの欠落等を生じてしまうところを、図6の構成の様なバッファを設けることにより、最大2ビットまでのオーバラン/アンダーランに対しては周波数偏差の補償を行うことができ、それだけ連続して長いデータを送ることができる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
上記データ伝送時の周波数偏差によるずれは、その伝送フレームの大きさに比して大きくなる。よって、クロックの周波数偏差補償用のバッファを用いる方式では、バッファの段数はネットワークに流れるフレームの中で最大データ長を有するフレームの伝送が可能であるように決定される。つまり、そのバッファの段数は、最大周波数偏差が一定であるとすると、ネットワークで伝送される最も長いフレームのデータ長(最大データ長)に基づいて決まる。そしてこの最大データ長は、ネットワークを使用する様々なシステムが用いるフレームの中で最も大きなものとなる。
【0015】
ところで、伝送されるフレームは各局のクロック周波数偏差補償用のバッファを通過する度に伝送遅延を生じ、この遅延は各局内のバッファの段数が多くなるほど大きくなる。例えば図6の様に最大2ビットのずれに対応してバッファの段数を決定した場合、伝送フレームはこのバッファによって各局毎に2クロック分ずつ遅延を生じる。この様に、バッファの段数が大きくなるとそれに比して伝送遅延も大きくなる。
【0016】
最大データ長が大きなネットワークほど各局のバッファの段数が大きくなり、バッファの段数が大きいほど局毎に生じる遅延も大きくなってしまい、ネットワークの伝送効率が悪くなる。特に、ネットワークの最大データ長に比してそれほど長いデータ長が必要でないシステムにおいても、バッファの段数はネットワークが定義する段数となってしまい、必要以上に伝送効率を落としてしまう。
【0017】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、プロセス入出力機器の接続ネットワーク等の中、小規模ネットワークの1つの形状として用いられるリング型ネットワークにおいて、バッファの段数をネットワークを使用するシステムにより可変できるようにすることで、ネットワークの伝送効率を向上させることを可能とするネットワークシステム及びその方法を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明によるネットワークシステムでは、1つのマスタ局と1つ以上のスレーブ局を有するリング型ネットワークシステムに係るものである。マスタ局は最大長通知手段を、スレーブ局はバッファ手段、段数設定手段を有する。
【0019】
最大長通知手段は、上記リング型ネットワークを使用するシステムが用いるフレームの最大長に基づく情報を含むフレームを生成、送信する。
バッファ手段は、上記ネットワークからの受信データをバッファリングする。
【0020】
段数設定手段は、上記通知フレームによるフレームの最大長の値に基づいて上記バッファ手段の段数の設定を行う。
また本発明の別形態では、リング型ネットワーク内の局は、フレーム長計測手段を有する。
【0021】
フレーム長計測手段は、自局を通過するフレームの長さを計測する。そして上記段数設定手段は、一定期間内に上記フレーム長計測手段により計測された最も長いフレーム長に基づいて上記バッファ手段の段数の設定を行う。
【0022】
本発明によれば、各局は、マスタ局からの上記リング型ネットワークを使用するシステムが用いるフレームの最大長に基づく情報、あるいはフレーム長計測手段による計測結果に基づいて、自己のバッファ手段の段数を設定するので、上記ネットワークを流れる伝送フレームの該バッファ手段による遅延を小さくすることが出来る。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下に本願発明の1実施形態として、FA(Factory Automation)などに用いられる局数数台〜数百台程度、ネットワーク長数十〜数百m程度、伝送周波数が数M〜数十MHz程度のLANに適用した場合を説明する。
【0024】
図1は第1の実施形態におけるリング型ネットワークシステムの概略図を説明する図である。
図1および2の構成では、リング型ネットワーク10上に任意の数の局a、b、・・mが接続されており、そのうち局aがネットワークの管理を行うマスタ局、局b〜mがスレーブ局とする。リング結合型ネットワーク10上の矢印はフレームデータが流れる方向を示すものであり、マスタ局aに対してネットワーク10上で最も近いスレーブ局を局b、その次を局c、...、最も下流にある局を局mとする。またネットワーク10はリング型ネットワークなので、最下流のスレーブ局mからのフレームはマスタ局aが受信する。
【0025】
局a〜mは、後述する段数が変更可能な周波数偏差補償用バッファを各々備えている。ネットワーク立ち上げ時各局は、このバッファの段数を従来の場合と同様ネットワークで伝送される最も長いフレームのデータ長(最大データ長)に基づいた値に設定されている。
【0026】
ネットワークシステムが立ち上げ時、マスタ局aはネットワークシステムの初期化の処理、例えば局番の設定/収集などのネットワークの状態の設定や情報収集などを行う。
【0027】
またマスタ局はこの初期化の処理の1つとして、ネットワークを使用するシステムの性能、状態などに基づいて局b〜mの周波数補償用バッファの段数値を設定するための情報をフレーム11としてネットワークに送信する。
【0028】
このフレーム11の情報としては、例えばネットワークを使用するシステムが用いるフレームの最大長、あるいはシステムの種類、状態等を示す情報などがある。この場合、このフレーム11内の情報を用いて各局毎に段数値を求める。あるいは局aが求めた段数値をフレーム11として送信し、各局がそれを自局のバッファの段数として設定することも可能である。
【0029】
局b〜mは、このフレーム11を受信すると上記情報を取り出し、それに基づいて自己の周波数偏差補償用バッファの段数を設定すると共に下流局にフレーム11を送信する。
【0030】
このフレーム11は、ネットワーク10内を一巡し、局b〜mでのバッファの段数の設定が完了すると、局aが受信する。これにより局aは、ネットワーク内の局b〜mでバッファの段数の設定が完了したことを認知する。
【0031】
図2は、第1の実施形態に於ける、各局での、偏差補償用のバッファを中心とするブロック構成図である。
図2において、データ受信部1は、リングネットワークの上流局からのデータの受信を行い、この受信データをネットワーク10の送信クロックの数倍の周波数のクロックでサンプリングし、データと送信クロックを抽出して、偏差補償用バッファ2に格納する。またデータ送信部3は周波数偏差補償用バッファ2よりデータを取りだし、自局のクロックによりフレームを再生成すると共に下流局に送出する。このデータ受信部1とデータ送信部3は、図5のデータ受信部101及びデータ送信部103に後述するバッファ段数設定部4に対する機能を加えたものである。
【0032】
周波数偏差補償用バッファ2は、複数個の1ビットレジスタによって構成される複数段の1ビットバッファで、ネットワークで伝送される最も長いデータ長(最大データ長)のフレームでの周波数偏差に対応できる大きさ、該最大データ長に基づいて求めた必要なバッファの段数をnとすると、2n+1以上の容量をもつ。このバッファ2へのデータの格納形式は、1段目から順に格納してゆき、最下段の次は1段目にもどるサイクリックな形式であり、またデータの引出しはFIFO形式である。
【0033】
バッファ段数設定部4は、局aからの情報に基づいて周波数偏差補償用バッファ2の段数値を決定し、バッファ2及びデータ送信部3を制御する。このバッファ段数設定部4は、例えば局aからフレーム11で与えられる情報がバッファに設定する段数値そのものである場合にはその値を、局aからの情報がネットワークを使用するシステムで用いるフレームの最大長、あるいはシステムの種類、状態等を示す情報等の場合にはその情報を用いて設定する段数を計算して、あるいは事前に求めバッファ段数設定部4内に保持している値から該情報でデコードを行って選び、それに基づいてバッファ2及びデータ送信部3を制御する。
【0034】
データ受信部1はネットワーク10より局aからのフレーム11を受信すると、バッファ段数設定部4にフレーム11内の情報を通知する。これを受けてバッファ段数設定部4は、この情報を用いて計算、あるいは該情報をデーコードして予め求めていた値の中から周波数偏差補償用バッファ2の段数の値を決定する。以降、バッファ段数設定部4は周波数偏差補償用バッファ2がこの段数のバッファとして働くようバッファ2及びデータ送信部3を制御する。
【0035】
図3は、周波数偏差補償用バッファ2での段数の設定を説明する図である。
各局の周波数偏差補償用バッファ2の段数は、初期設定として、ネットワークで伝送される最も長いフレームのデータ長(最大データ長)に対応した段数となっている。この最大データ長を伝送した場合最大nビットの周波数偏差が発生する可能性がある時、バッファ2は段数はnとなる。
【0036】
図3(a)はこのバッファ2の初期状態での段数の設定を示す図である。
このバッファ2は周波数偏差を補償するためのものなので、ここでのバッファ2の段数とは、バッファ2の容量自体を指すのではなく、データ受信部1によりバッファ2にデータが何段目まで格納された時よりデータ送信部3がバッファ2よりデータを取り出すかを示す。図3(a)の様に、データ受信部1によりバッファ2のn段目までデータが格納された時点でデータ送信部3が格納データの引出しを開始することにより、バッファ2は最大nビットまでのアンダーフロー/オーバフローに対処することが出来る。
【0037】
次に周波数偏差補償用バッファ2の段数は、局aよりフレーム11が送信され、これを受けてバッファ段数設定部4が周波数偏差補償用バッファ2の段数の値を決定する。この値をkとするとk≦nとなる。
【0038】
図3(b)は、バッファ段数設定部4によりバッファ2の段数の設定後を示す図である。
バッファ段数設定部4は、データ受信部1からフレーム11内の情報を受け取ると、これに基づいて周波数偏差補償用バッファ2の段数値kを決定する。以降データバッファ段数設定部4は、バッファ2及びデータ送信部3に対して制御を行い、データ送信部3がバッファ2より格納データを取り出すタイミングを、データ受信部1がデータをバッファ2のn段目まで格納した時点より、k段目まで格納した時点へ変更する。
【0039】
これにより、バッファ2は最大kビットまでのアンダーフロー/オーバフローに対処することが出来るk段の周波数偏差補償用バッファとして動作する。また伝送フレームは、このバッファ2によって図3(a)の場合nクロック分の遅延を生じていたのが、図3(b)の場合kクロック分の遅延となり、周波数偏差補償用バッファ2による遅延が最小限に押さえれらる。
【0040】
この様に第1の本実施形態では、マスタ局aからの情報に基づいて、局b〜mのバッファ段数設定部4が周波数偏差補償用バッファ2とデータ送信部3を制御してデータ送信部3が格納データを取り出しを開始するタイミングを制御することによって、バッファ2の段数をネットワークを使用するシステムに最適化した値に変更する。これにより、バッファ2で必要以上の伝送遅延が生じることによる伝送効率の低下を防ぐことが出来る。
【0041】
次に第2の実施形態について説明する。
第2の実施形態では、第1の実施形態の様にマスタ局からの情報によってバッファの段数を決定するのではなく、各局に自局を通過する伝送フレーム、すなわちリング型ネットワーク上を流れる伝送フレームのデータ長を計測する回路を設け、一定期間の計測の結果を用いて各局が自己の周波数偏差補償用バッファの段数を設定する。
【0042】
第2の実施形態では、まず各局は周波数偏差補償用のバッファ段数は、初期設定として、第1の実施形態と同様ネットワークで伝送される最も長いフレームのデータ長(最大データ長)に基づいた値nに設定されている。
【0043】
ネットワークシステムが立ち上がった後、各局は自局を通過する伝送フレームの長さの計測を一定期間行い、その間自局を通過したフレームの長さの最大値を記憶する。
【0044】
図4は、この第2の実施形態を実現するための概略ブロック図である。
通過フレームの長さの最大値の判断、該最大値の記憶を行うための構成としては、前回までの計測値の最大値をレジスタ等に格納しておき、新しい計測が完了すると前回までの値と今回の計測値を比較し、大きな値を最大値としてレジスタに保持する等一般的な方式で実現することが出来る。
【0045】
図4において、まずリング型ネットワーク24より受信したフレームをデータ受信部21は、サンプリング後、受信データとして周波数偏差補償用バッファ22に受信フレーム格納信号30のタイミングで格納してゆく。またデータ受信部26はフレーム先頭/終了通知信号29を立ち上げ、フレームデータ長カウンタ回路25にフレームの先頭を知らせる。これを受けて、フレームデータ長カウンタ回路25はフレーム格納信号30をカウントし始める。
【0046】
1つのフレームの受信が完了すると、データ受信部23はフレーム先頭/終了通知信号29を立ち下げてフレームデータ長カウンタ回路25に通知する。これを受けてフレームデータ長カウンタ回路25は、フレーム格納信号30によるフレーム長のカウントを終了し、カウント値を計測結果としてフレーム比較回路27に出力する。フレーム比較回路27は、この今回受信したフレームのフレーム長33とフレーム最大データ長格納レジスタ26内に格納されている前回までの計測でのフレームの最大長34を比較し、大きな方の値35をレジスタ26に格納する。
【0047】
これらの動作を一定期間繰り返し計測を行う期間が終了すると、フレーム最大データ長格納レジスタ26内に格納されているフレーム長を、ネットワーク24で伝送されるフレームの最大フレーム長値36としてバッファ段数変換回路28に通知する。
【0048】
この最大フレーム長値36に基づいて、バッファ段数変換回路28はネットワーク24を伝送されるフレームの周波数偏差補償を行うために必要なバッファ22の段数kを求め、これをバッファ段数信号32としてバッファ22に通知する。
【0049】
以降バッファ22にバッファ段数変換回路28で通知された段数kのデータがデータ受信部21に格納されると、バッファ22はデータ送信部23にフレーム取り出し信号31により通知する。データ送信部23は、このフレーム取り出し信号31によってバッファ22からのデータを取り出だし、フレームを再生成を開始すると共に該フレームをネットワーク24へ送信する。
【0050】
この様に第2の実施形態を実現する構成は、フレーム長を計測する回路自体はフレームの先頭を認識し、そのタイミングからフレームの終了を認識するまでのデータフレームビット長をカウントするカウンタ回路、フレーム長の計測完了毎にそのフレーム長がそれまでで最大かどうかを比較する比較回路、最大フレーム長を格納する格納レジスタ等一般的な回路であり、容易に実現可能である。
【0051】
以上の様に第2の実施形態では、各局に一定期間内に自局を通過するフレームのデータ長を計測する構成を設け、第1の実施形態と同様この計測結果に基づいてデータ送信部がバッファからデータを取り出すタイミングを定めることでバッファの段数を設定することにより、バッファで必要以上の局遅延が生じることによる伝送効率の低下を防ぐことが出来る。
【0052】
上記第1及び第2の実機形態の方法では、ネットワークを使用するシステムが用いるフレームの最大フレーム長が変化することがない場合は、バッファ段数の設定はシステムの立ち上げ時に一度最適な値を設定すれば問題ない。しかし最大フレーム長がそのプロセス過程で可変する可能性があるシステムの場合、ネットワークシステムの立ち上がりでバッファ段数を固定してしまうことはできない。第3の実施形態はこの様な場合に対応したものである。
【0053】
第3の実施形態では、第2の実施形態において、自局を通過するフレーム長の計測を第2の実施形態の様にシステムの立ち上げ時だけで行うのではなく、一定間隔毎に行い、その度の計測結果によってバッファ段数kを修正する。
【0054】
こうすることにより、常にシステムが用いるフレーム長に対して最適な周波数偏差補償用のバッファの段数が設定され、必要以上に局での遅延が生じることがなく、伝送効率の低下を防ぐことが出来る。
【0055】
また第1の実施形態においても、定周期毎に、あるいはネットワーク内を流れるフレームの最大長が変化する度に、マスタ局aが周波数補償用バッファの段数値を設定するための情報をフレーム11として発行し、スレーブ局b〜mに通知することにより、同様の効果を得ることが出来る。
【0056】
【発明の効果】
以上の様に本発明によれば、周波数偏差補償用のバッファの段数値を、ネットワークが用いられるシステムの性能、状態により可変できるので、伝送フレームのバッファによる必要以上の遅延を防ぎ、ネットワークの伝送効率を向上させることを可能となる。
【0057】
またネットワークを使用するシステムが、そのプロセス過程で用いるフレームの最大長が可変する場合であっても、常にシステムが用いるフレーム長に対して最適な周波数偏差補償用のバッファの段数が設定され、必要以上に局での遅延が生じることがなく、伝送効率の低下を防ぐことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態におけるリング型ネットワークシステムの概略図を説明する図である。
【図2】第1の実施形態に於ける、各局の偏差補償用のバッファを中心とするブロック構成図である。
【図3】偏差補償用バッファによる周波数偏差の補償方法を説明する図である。
【図4】第2の実施形態を実現するための構成のブロック図である。
【図5】偏差補償用のバッファを用いた各局でのデータの転送プロセスを示すブロック図である。
【図6】偏差補償用バッファ102による周波数偏差の補償方法を説明する図である。
【符号の説明】
1、21 データ受信部
2、22 周波数偏差補償用バッファ
3、23 データ送信部
4 バッファ段数設定部
10、24 リング型ネットワーク
11 段数値を設定するための情報をフレーム
25 フレームデータ長カウンタ回路
26 フレーム最大データ長格納レジスタ
27 フレーム長比較回路
28 フレーム長バッファ段数変換回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to frequency deviation compensation in a ring network.
[0002]
[Prior art]
As one of the network shapes, there is a ring (loop) network represented by a token ring network defined in IEEE 802.5.
[0003]
In a ring network, each station is physically arranged on a ring-shaped transmission line, and the station receives a frame flowing in a certain direction from the upstream station. If the address of the received frame is not its own, the receiving station regenerates the frame and transmits it to the next downstream station. In this way, in a ring network, each station sequentially relays frames and circulates in the transmission path to perform data communication.
[0004]
In this ring network, when receiving a data frame sent from an upstream station, the receiving station samples and captures data using the sampling clock generated by its own clock, and after shaping the waveform, sends its own transmission clock. Use to send to downstream station.
[0005]
In this manner, in a ring network, each station extracts data from a data frame having the clock timing of the upstream station at the timing according to the clock of the receiving station. Therefore, since the transmission speed of the network is constant, the clocks of the stations must all have the same frequency.
[0006]
However, the clock of each station generally has a frequency variation (frequency deviation) of about 50 to 100 ppm (parts per million: 1/1 million) with respect to a specified frequency due to its temperature environment or the like.
[0007]
Therefore, even if all stations use the same specified frequency clock for data communication, the clock used by one station in the network is actually different from the clock used by another station. It is possible. Therefore, even when the first bit of the transmission frame is transferred at the same timing when the frame is relayed, the frequency gradually shifts between transmission and reception due to the frequency deviation. If the magnitude of the deviation exceeds the 1-bit length of the data frame, unnecessary addition (overrun) or omission (underrun) occurs in the frame data.
[0008]
As a method for solving this, there is generally used a method in which a buffer for deviation compensation by a plurality of 1-bit registers is provided and a data frame is buffered to compensate for a clock frequency deviation between transmission and reception.
[0009]
FIG. 5 is a block diagram showing a data transfer process in each station using a deviation compensation buffer. In FIG. 5, a
[0010]
FIG. 6 is a diagram for explaining a frequency deviation compensation method by the
In FIG. 6, in order to cope with overrun / underrun of 2 bits at maximum, a buffer having a capacity of 5 bits is used.
[0011]
The frame data received from the network is stored in the
[0012]
On the other hand, when the data storage side stores the data in the third-stage buffer, the data is extracted from the
[0013]
In this way, if the clock shift becomes 1 bit length or more normally, the loss of bits or the like may occur. By providing a buffer as shown in FIG. The frequency deviation can be compensated for up to overrun / underrun, and long data can be sent continuously.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The deviation due to the frequency deviation during the data transmission is larger than the size of the transmission frame. Therefore, in the method using the buffer for compensating the frequency deviation of the clock, the number of stages of the buffer is determined so that the frame having the maximum data length can be transmitted among the frames flowing through the network. That is, the number of stages of the buffer is determined based on the data length (maximum data length) of the longest frame transmitted over the network, assuming that the maximum frequency deviation is constant. This maximum data length is the largest of the frames used by various systems using the network.
[0015]
By the way, the transmitted frame causes a transmission delay every time it passes through the buffer for compensating the clock frequency deviation of each station, and this delay increases as the number of stages of buffers in each station increases. For example, when the number of buffer stages is determined corresponding to a maximum shift of 2 bits as shown in FIG. 6, the transmission frame is delayed by 2 clocks for each station by this buffer. Thus, the transmission delay increases as the number of buffer stages increases.
[0016]
As the maximum data length is increased, the number of buffer stages in each station is increased. As the number of buffer stages is increased, the delay generated in each station is increased, and the transmission efficiency of the network is deteriorated. In particular, even in a system that does not require a data length that is much longer than the maximum data length of the network, the number of buffer stages becomes the number of stages defined by the network, and transmission efficiency is reduced more than necessary.
[0017]
The present invention has been made in view of the above points, and in a ring network used as one shape of a small-scale network among connection networks of process input / output devices, etc., a system that uses a network for the number of buffer stages It is an object of the present invention to provide a network system and a method thereof that can improve the transmission efficiency of the network by making it variable.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The network system according to the present invention relates to a ring network system having one master station and one or more slave stations. The master station has maximum length notification means, and the slave station has buffer means and stage number setting means.
[0019]
The maximum length notification means generates and transmits a frame including information based on the maximum length of the frame used by the system using the ring network.
The buffer means buffers received data from the network.
[0020]
The stage number setting means sets the number of stages of the buffer means based on the value of the maximum frame length of the notification frame.
In another embodiment of the present invention, a station in the ring network has a frame length measuring unit.
[0021]
The frame length measuring means measures the length of the frame passing through the own station. The stage number setting means sets the stage number of the buffer means based on the longest frame length measured by the frame length measuring means within a certain period.
[0022]
According to the present invention, each station determines the number of stages of its own buffer means based on information based on the maximum length of the frame used by the system using the ring network from the master station or on the measurement result by the frame length measuring means. Therefore, the delay caused by the buffer means of the transmission frame flowing through the network can be reduced.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, as an embodiment of the present invention, several stations to several hundreds of stations used in FA (Factory Automation) and the like, a network length of several tens to several hundreds of meters, and a transmission frequency of several M to several tens of MHz are used. A case where it is applied to a LAN will be described.
[0024]
FIG. 1 is a diagram for explaining a schematic diagram of a ring network system in the first embodiment.
In the configuration of FIGS. 1 and 2, an arbitrary number of stations a, b,... M are connected on the ring network 10, and the station a is a master station that manages the network, and the stations b to m are slaves. Bureau. The arrow on the ring-coupled network 10 indicates the direction in which the frame data flows. The slave station closest to the master station a on the network 10 is the station b, the next station is the station c,. . . , The station that is most downstream is the station m. Since the network 10 is a ring network, the master station a receives a frame from the slave station m at the most downstream side.
[0025]
The stations a to m are each provided with a frequency deviation compensating buffer whose number of stages to be described later can be changed. When the network is started up, each station sets the number of stages of this buffer to a value based on the data length (maximum data length) of the longest frame transmitted over the network as in the conventional case.
[0026]
When the network system is started up, the master station a performs initialization processing of the network system, for example, setting of network status such as station number setting / collection and information collection.
[0027]
As one of the initialization processes, the master station uses the
[0028]
The information of the
[0029]
Upon receiving this
[0030]
The
[0031]
FIG. 2 is a block configuration diagram centering on a buffer for deviation compensation in each station in the first embodiment.
In FIG. 2, the
[0032]
The frequency deviation compensation buffer 2 is a multi-stage 1-bit buffer composed of a plurality of 1-bit registers, and is large enough to handle a frequency deviation in a frame having the longest data length (maximum data length) transmitted over the network. If the number of necessary buffer stages obtained based on the maximum data length is n, the capacity is 2n + 1 or more. The data storage format in the buffer 2 is a cyclic format in which the data is stored in order from the first level, the next level is the first level, and the data extraction is in the FIFO format.
[0033]
The buffer stage number setting unit 4 determines the stage value of the frequency deviation compensation buffer 2 based on the information from the station a, and controls the buffer 2 and the data transmission unit 3. For example, when the information given in the
[0034]
When the
[0035]
FIG. 3 is a diagram for explaining setting of the number of stages in the frequency deviation compensation buffer 2.
The number of stages of the frequency deviation compensation buffer 2 of each station is the number of stages corresponding to the data length (maximum data length) of the longest frame transmitted over the network as an initial setting. When the maximum data length is transmitted, a frequency deviation of a maximum of n bits may occur, and the number of stages of the buffer 2 is n.
[0036]
FIG. 3A is a diagram showing the setting of the number of stages in the initial state of the buffer 2.
Since the buffer 2 is used to compensate for frequency deviation, the number of stages of the buffer 2 here does not indicate the capacity of the buffer 2 itself, but the number of stages of data stored in the buffer 2 by the
[0037]
Next, as for the number of stages of the frequency deviation compensation buffer 2, the
[0038]
FIG. 3B is a diagram illustrating a state after setting the number of stages of the buffer 2 by the buffer stage number setting unit 4.
When the buffer stage number setting unit 4 receives the information in the
[0039]
As a result, the buffer 2 operates as a k-stage frequency deviation compensation buffer that can cope with underflow / overflow of up to k bits. In addition, the transmission frame has a delay of n clocks in the case of FIG. 3A due to the buffer 2, but is a delay of k clocks in the case of FIG. Is minimized.
[0040]
As described above, in the first embodiment, based on the information from the master station a, the buffer stage number setting unit 4 of the stations b to m controls the frequency deviation compensating buffer 2 and the data transmission unit 3 to control the data transmission unit. 3 controls the timing at which the stored data starts to be fetched, thereby changing the number of stages of the buffer 2 to a value optimized for the system using the network. As a result, it is possible to prevent a decrease in transmission efficiency due to an unnecessary transmission delay in the buffer 2.
[0041]
Next, a second embodiment will be described.
In the second embodiment, the number of stages of the buffer is not determined by the information from the master station as in the first embodiment, but the transmission frame that passes through the own station to each station, that is, the transmission frame that flows on the ring network. A circuit for measuring the data length is provided, and each station sets the number of stages of its own frequency deviation compensation buffer using the result of measurement over a certain period.
[0042]
In the second embodiment, each station first sets the number of buffer stages for frequency deviation compensation based on the data length (maximum data length) of the longest frame transmitted over the network as in the first embodiment as an initial setting. n.
[0043]
After the network system is started up, each station measures the length of the transmission frame passing through its own station for a certain period, and stores the maximum value of the length of the frame passing through that station during that period.
[0044]
FIG. 4 is a schematic block diagram for realizing the second embodiment.
As a configuration for determining the maximum value of the length of the passing frame and storing the maximum value, the maximum value of the previous measured value is stored in a register or the like, and when the new measurement is completed, the value up to the previous value is stored. Compared with the measured value of this time, it can be realized by a general method such as holding a large value in a register as a maximum value.
[0045]
In FIG. 4, first, the
[0046]
When the reception of one frame is completed, the data receiving unit 23 causes the frame head length / end notification signal 29 to fall and notifies the frame data length counter circuit 25 of it. In response to this, the frame data length counter circuit 25 finishes counting the frame length by the
[0047]
When the period for repeatedly measuring these operations for a certain period is over, the frame length stored in the frame maximum data length storage register 26 is set as the maximum
[0048]
Based on the maximum
[0049]
Thereafter, when the data of the number k of stages notified by the buffer stage conversion circuit 28 is stored in the buffer 22 in the
[0050]
In this way, the configuration for realizing the second embodiment is such that the circuit itself for measuring the frame length recognizes the beginning of the frame and counts the data frame bit length from the timing until the end of the frame is recognized, It is a general circuit such as a comparison circuit for comparing whether or not the frame length is maximum every time the measurement of the frame length is completed, and a storage register for storing the maximum frame length, and can be easily realized.
[0051]
As described above, in the second embodiment, each station is provided with a configuration for measuring the data length of a frame passing through its own station within a certain period, and the data transmission unit is based on the measurement result as in the first embodiment. By setting the number of buffer stages by determining the timing for extracting data from the buffer, it is possible to prevent a decrease in transmission efficiency due to an unnecessary station delay in the buffer.
[0052]
In the first and second actual method methods, when the maximum frame length of the frame used by the system using the network does not change, the buffer stage number is set to an optimum value once at the time of starting the system. If there is no problem. However, in the case of a system in which the maximum frame length may vary during the process, the number of buffer stages cannot be fixed at the start of the network system. The third embodiment corresponds to such a case.
[0053]
In the third embodiment, in the second embodiment, the measurement of the frame length passing through the own station is not performed only at the time of starting the system as in the second embodiment, but at regular intervals, The buffer stage number k is corrected according to the measurement result.
[0054]
By doing this, the optimum number of stages of frequency deviation compensation buffers is always set for the frame length used by the system, and there is no more delay in the station than necessary, thereby preventing a decrease in transmission efficiency. .
[0055]
In the first embodiment as well, information for setting the stage value of the frequency compensation buffer by the master station a is set as a
[0056]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the stage value of the buffer for frequency deviation compensation can be varied depending on the performance and state of the system in which the network is used. Efficiency can be improved.
[0057]
In addition, even when the maximum length of the frame used in the process of the network system is variable, the optimum number of buffer stages for frequency deviation compensation is always set for the frame length used by the system. As described above, there is no delay in the station, and a reduction in transmission efficiency can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic diagram of a ring network system according to a first embodiment.
FIG. 2 is a block configuration diagram centering on a deviation compensation buffer of each station in the first embodiment;
FIG. 3 is a diagram for explaining a frequency deviation compensation method using a deviation compensation buffer;
FIG. 4 is a block diagram of a configuration for realizing a second embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing a data transfer process in each station using a buffer for deviation compensation.
FIG. 6 is a diagram illustrating a frequency deviation compensation method by the
[Explanation of symbols]
1, 21 Data reception unit 2, 22 Frequency deviation compensation buffer 3, 23 Data transmission unit 4 Buffer stage number setting unit 10, 24
Claims (8)
前記マスタ局は、
前記リング型ネットワークを使用するシステムが用いるフレームの最大長に基づく情報を含むフレームを生成、送信する最大長通知手段を有し、
前記スレーブ局は、
前記ネットワークからの受信データをバッファリングするバッファ手段と、
前記フレームが含む前記フレームの最大長に基づく情報に基づいて前記バッファ手段の段数の設定を行う段数設定手段と、
を備えることを特徴とするリング型ネットワークシステム。In a ring network system having one master station and one or more slave stations,
The master station
A maximum length notification means for generating and transmitting a frame including information based on a maximum length of a frame used by a system using the ring network;
The slave station
Buffer means for buffering received data from the network;
A stage number setting means for setting the number of stages of the buffer means based on information based on the maximum length of the frame included in the frame ;
A ring network system comprising:
自局を通過するフレームの長さを計測するフレーム長計測手段と、
前記ネットワークからの受信データをバッファリングするバッファ手段と、
一定期間内に前記フレーム長計測手段により計測された最も長いフレーム長に基づいて前記バッファ手段の段数の設定を行う段数設定手段と、
を備えることを特徴とするリング型ネットワークの局装置。A ring-type network station device, a frame length measuring means for measuring the length of a frame passing through the own station;
Buffer means for buffering received data from the network;
A stage number setting means for setting the number of stages of the buffer means based on the longest frame length measured by the frame length measurement means within a fixed period;
A ring network station apparatus comprising:
第1の局が前記リング型ネットワークを使用するシステムが用いるフレームの最大長に基づく情報を通知するフレームを該ネットワークに送信し、
前記フレームを受け取った各局は、該フレームによって通知された前記フレームの最大長に基づく情報に基づいて自己の周波数偏差補償用バッファの段数の設定を行う、
ことを特徴とするリング型ネットワークにおける周波数偏差補償方法。A frequency deviation compensation method in a ring network composed of a plurality of stations, wherein a first station transmits a frame for notifying information based on a maximum length of a frame used by a system using the ring network to the network,
Each station that has received the frame sets the number of stages of its own frequency deviation compensation buffer based on information based on the maximum length of the frame notified by the frame .
A frequency deviation compensation method in a ring network characterized by the above.
前記局は自局を通過する伝送フレームの長さを一定期間計測し、
該測定の結果、最大の伝送フレームの長さに基づいて自己の周波数偏差補償用のバッファの段数の設定を行う
ことを特徴とするリング型ネットワークにおける周波数偏差補償方法。A frequency deviation compensation method in a ring network composed of a plurality of stations, the station measuring a length of a transmission frame passing through the station for a certain period,
A frequency deviation compensation method in a ring network, characterized in that the number of stages of its own frequency deviation compensation buffer is set based on the length of the maximum transmission frame as a result of the measurement.
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