JP4197712B2 - データ伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、データフレームの送受信機能を有する複数の端末が、ハブ装置のポートにスター型に接続されたＣＳＭＡ／ＣＤ方式のメデイアアクセス制御方式の送受信制御系を複数個備えたデータ伝送システムに関する。

現在のＬＡＮの主流であるＥｔｈｅｒｎｅｔ(登録商標)に代表されるＩＥＥＥ８０２．３の規格やＩＳＯ８８０２／３の規格（以下、ＩＥＥＥ８０２．３で代表する）方式は、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎの略称のＬＡＮの一例）というメディアアクセス制御を行っている。ＣＳＭＡ／ＣＤは、各端末（各局装置）が共通伝送路の信号を監視し、一定時間空きがあれば送信し、空きが無ければ空きができるまで送信を遅らせる。また、送信中も他の端末との衝突がないか監視し、衝突が起きれば送信を中断し、定められた時間遅れて再度送信する。このようなＣＳＭＡ／ＣＤ動作のため、伝送路の使用率が高くなってくると、衝突が頻繁に起きたり、いつまでも送信ができない場合が発生していた。そのためリアルタイム性を要求する用途には向いていない。

一定時間内に確実に情報の交換が可能というリアルタイム性を実現するため、本出願人はデータフレームの送受信機能を有する複数の端末が、ハブ装置のポートにスター型に接続されたＣＳＭＡ／ＣＤ方式のデータ伝送装置を先に提案した先願明細書（特願平８ー５１９８４号明細書）。

図１０は、該先願のデータ伝送装置の概略構成を示す系統図であり、これはＩＥＥＥ８０２．３の規格のハブ装置に新たな機能を追加することで、一定時間内に確実に各端末に伝送路使用権を与え、相互の情報交換が可能となるハブ装置 （リアルタイムハブ装置と記述）である。

すなわち、図１０のスター型データ伝送装置は、リアルタイムハブ装置（以下単にハブ装置と称する）１００、ＩＥＥＥ８０２．３の規格に適合する伝送回路を有する複数の端末５０と、伝送ケーブル４０により構成される。各端末５０は、伝送ケーブル４０により各ハブ装置１００のポート１，２，３…とつながっている。スター型データ伝送装置では、ハブ装置１００の各ポートに接続され、スター状に配置されたＩＥＥＥ８０２．３の規格の端末５０に対して、ハブ装置１
００の送信許可制御機能により、例えば、一局づつ順番に各端末に伝送許可５０を与えることが繰り返されるか、もしくは、予め決められた順番に、従って、ある端末５０は複数回、またある端末５０は飛び越したり、また何度かに一度の割などに、伝送許可の与え方に優先度を持たせて繰り返されるか、また、各端末に与えられる伝送許可は、一度に伝送できるフレーム数や伝送できる時間が制御され、一定時間以内に伝送権が得られる。

図１１は、図１０のハブ装置１００における伝送許可制御のタイミングを示している。ハブ装置１００の伝送許可制御では、ハブ装置１００からデータ情報を含まないプリアンブル信号（ダミーフレームで図１１中のＰＲＥ）を特定の一端末を除く全ての端末５０に対して送信することで、特定の一端末以外はデータフレーム（図１１中のＤＴ）の送出を不可能とする。プリアンブル信号ＰＲＥ、データフレームＤＴ間の空き時間は、端末が伝送路の無信号状態を検出してデータフレームの送出動作に移行しないようにＩＥＥＥ８０２．３の規格が規定するフレーム間空き時間（例えば、１０ＭｂｐｓでＩＥＥＥ８０２．３の規格の９．８μ秒より小さな値）とする。特定の一端末の送信が完了すると別の端末を除く全ての端末に対してダミーフレームＰＲＥを送信することで、この端末に伝送路使用権を移す。この動作を、一端末ずつ順番に、または予め定めた順番で、さらにまたは、ある端末は飛び越したり、また何度かに一度の割等と繰り返すことで各端末は定期的に送信権を獲得することができる。

更に、各端末５０が一度に送信できる時間を監視して、前回の送信開始時間から今回の送信開始時間の差と目標とする伝送権の周回時間から送信許可時間を計算し、送信許可時間以上となったデータフレームＤＴの終了時点で、伝送権を次の端末に移すことで伝送権の周回時間をほぼ一定にする。
先願明細書（特願平８ー５１９８４号明細書）

以上述べた先願のリアルタイムハブ装置１００では、端末５０の数を増やす場合、または、端末５０を広い範囲に分布させる場合、リアルタイムハブ装置１００自体を大きなものとする必要があることや、広い範囲に分布する端末５０とリアルタイムハブ装置１００のポート間の伝送ケーブル４０が長くなり、信号減衰を補償したり、伝送ケーブル４０に対するノイズの影響をなくすための伝送ケーブル４０の配線コストが増加する。特に、列車などに搭載するデータ伝送装置のように、各車両毎に端末を設置し、車両間をわたって信号線を配線しなければならない場合には、一つのリアルタイムハブ装置に信号線を集中させるのは、利用上好ましくない。

即ち、各車両は、必要に応じて切り離され、別の車両と連結されて一列車が構成されることから、集中されたリアルタイムハブ装置へ、列車編成の柔軟性にみあって各車両からの信号線の配線を行うことは難しい。

そこで、リアルタイムハブ装置の機能を分散させて、複数のリアルタイムハブ装置（以後、単にハブ装置と記述する）を一車両内などの必要な場所に分散配置し、ハブ装置のポートと端末間は短い長さの信号線で接続し、分散配置した複数のハブ装置同士は相互に接続して、複数のハブ装置が一体となって一つのハブ装置と同じように機能するデータ伝送装置が構成できればよい。

本発明は、目的は先願明細書のスター型データ伝送装置のハブ装置を分散配置しても一体としてリアルタイム性のある伝送権制御を行える、複数のハブ装置を相互に接続して構成するデータ伝送システムを実現することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に対応する発明は、少なくとも３個のハブ装置を備え、前記各ハブ装置は全て同一構成で、前記各ハブ装置の相互間をシリアル信号伝送路により接続し、前記各ハブ装置相互の制御は前記シリアル信号伝送路上の通信プロトコルにより行い、前記各ハブ装置はあたかも一つのハブ装置のように動作するものであって、
前記各ハブ装置のポートにはそれぞれＩＥＥＥ８０２．３の規格のデータフレームの送受信機能を有する複数の端末を、スター型に接続した送受信制御系を備え、
前記各ハブ装置のうち一つのハブ装置が対応する前記端末からのデータフレームの送出を前記各ポートに対して所定の順序で、かつ前記各ハブ装置に各々接続される端末に対して上下関係のない伝送許可制御を行う手段であって、
前記伝送許可制御を行う手段は確認手段及び伝送路制御権譲渡信号の送出を停止する手段とを備え、
前記確認手段は、前記伝送許可制御を開始する伝送路制御権を示す伝送路制御権譲渡信号を受け取り、前記伝送許可制御を完了した時点で、前記伝送路制御権譲渡信号を下流側の他のシリアル信号伝送路に送出でき、次の下流側のハブ装置との間で伝送路制御権譲渡信号の受け渡しを確認し、上流側から下流側のハブ装置に伝送路制御権が順次移っていくことを確認するものであり、
前記伝送路制御権譲渡信号の送出を停止する手段は、前記伝送路制御権譲渡信号を下流側のシリアル信号伝送路に送出後、前記確認手段が下流側からの前記伝送路制御権譲渡信号の受け渡しの確認を規定時間監視し、この間において前記伝送路制御権譲渡信号の応答確認がない場合、前記伝送路制御権譲渡信号の送出を停止するものであり、
前記伝送路制御権譲渡信号の送出を停止することで、前記ハブ装置が、一時的に伝送路制御権のない状況を発生し、その後、再度、上流側から下流側のハブ装置に伝送路制御権を移すことを特徴とするデータ伝送システムである。

前記目的を達成するために、請求項５に対応する発明は、少なくとも３個のハブ装置を備え、前記各ハブ装置は全て同一構成で、前記各ハブ装置の相互間をシリアル信号伝送路により接続し、前記各ハブ装置相互の制御は前記シリアル信号伝送路上の通信プロトコルにより行い、前記各ハブ装置はあたかも一つのハブ装置のように動作するものであって、
前記各ハブ装置のポートにはそれぞれＩＥＥＥ８０２．３の規格のデータフレームの送受信機能を有する複数の端末を、スター型に接続した送受信制御系を備え、
前記端末のうちの所望の端末から送出されたデータフレームは、前記送出されたデータフレームに該当するシリアル信号伝送路以外の他のシリアル信号伝送路のいずれにも送出でき、前記シリアル信号伝送路から受け取ったデータフレームは、前記ハブ装置に有するポートを経由して任意のシリアル信号伝送路へ中継でき、一時点では前記各ハブ装置のうち一つのハブ装置が対応する端末からのデータフレームの送出を前記ポートに対して所定の順序で可能とする中継制御手段と、
前記各ハブ装置に備え、前記ハブ装置が伝送許可制御を開始する伝送路制御権を示す伝送路制御権譲渡信号を受け取り、伝送許可制御を完了した時点で、前記伝送路制御権譲渡信号を下流または上流の他のシリアル信号伝送路に送出でき、次の下流側のハブ装置との間で伝送路制御権譲渡信号の受け渡しを確認し、上流側から下流側のハブ装置に伝送路制御権が順次移っていくことを確認する確認手段と、
前記伝送路制御権譲渡信号を下流側のシリアル信号伝送路に送出後、下流側からの受け渡しの確認を規定時間監視し、この間において前記伝送路制御権譲渡信号の応答確認がない場合、前記伝送路制御権譲渡信号の送出を停止する手段と、
を具備したことを特徴とするデータ伝送システムである。

以上述べた本発明によれば、スター型データ伝送装置のハブ装置を分散配置しても、一体としてリアルタイム性のある伝送権制御を行うことが可能になる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態を示す系統図であり、複数の送受信制御系例えば図１０に示すスター型データ伝送装置を４個備え、各スター型データ伝送装置は、データフレームの送受信機能を有する複数（図では２個又は３個）の端末５０が、ハブ装置１０１，１０２，１０３，１０４のポートにそれぞれスター型に接続されたＣＳＭＡ／ＣＤ方式のメデイアアクセス制御方式であり、各ハブ装置１０１〜１０４間を、一対の互いに逆方向の信号伝送路３，４により接続し、一時点では複数のハブ装置１０１〜１０４のうち一つのハブ装置が対応する端末からのデータフレームの送出を前記各ポートに対して所定の順序で可能とする伝送許可制御を行うようにしたデータ伝送システムである。

ここでは、説明の都合上、ハブ装置１０１を上流側とし、ハブ装置１０４を下流側として説明する。

このような構成のデータ伝送システムにおいて、ハブ装置１０１〜１０４につながる端末５０から送出されたデータフレームは、上流または下流、あるいは上下流の信号伝送路に送出でき、上流または下流の信号伝送路３，４から受け取ったデータフレームは、ポートを経由して端末に中継でき、上流から受け取ったデータフレームは下流の、また、下流から受け取ったデータフレームは上流の信号伝送路へ中継できる中継制御手段を有し、一時点では複数のハブ装置のうちーつのハブ装置が前記した伝送許可制御を行うことで、複数のハブ装置を順々に接続し、複数のハブ装置が、あたかもーつのハブ装置のように、複数のハブ装置につながる端末間のデータ交換が行える。

図２は図１のハブ装置１０１〜１０４のうちのハブ装置１０２のハードウェアを説明するためのブロック図であるが、他のハブ装置１０１，１０３，１０４は、いずれもハブ装置１０２と同一構成であるので、その説明は省略する。

これは、以下に述べるように、中継制御手段を構成するゲート回路Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６と、タイマ回路（ＴｏｋｅｎーＤｅｔ Ｔｉｍｅｒ）８とハブ状態制御回路（ＨｕｂーＳｔａｔｅ−ＣＯＮ）１２からなる確認手段と、タイマ回路（Ｔｏｋｅｎ−Ａｃｋ Ｔｉｍｅｒ）１０とハブ状態制御回路１２からなる送出停止手段からなっている。

トランシーバ回路（ＴＥＣＶ−Ｌ）１は上流側の信号伝送路３Ｌ、４Ｌと接続され、トランシーバ回路（ＴＥＣＶ−Ｒ）２は下流側の信号伝送路３Ｒ、４Ｒと接続され、トランシーバ回路１，２の間には、ハブ共通バス５が接続され、ハブ共通バス５とトランシーバ回路１の間には、それぞれ制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３により入力信号の出力が制御されるゲート回路Ａ１，Ａ２，Ａ３が接続され、またハブ共通バス５とトランシーバ回路２の間には、それぞれ制御信号Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６により入力信号の出力が制御されるゲート回路Ａ４，Ａ５，Ａ６が接続されている。

ここで、ゲート回路Ａ１の制御信号Ｓ１をアクティブにすることで、上流側より受信する有意信号をハブ共通バス５に導くことができ、またゲート回路Ａ４の制御信号Ｓ４をアクティブにすることで、下流側より受信する有意信号をハブ共通バス５に導くことができる。この場合、ゲート回路Ａ５，Ａ６及びＡ２，Ａ３の制御信号Ｓ５，Ｓ６およびＳ２，Ｓ３はそれぞれ一方がアクティブか、または、いずれも非アクティブとなっている。ゲート回路Ａ２，Ａ５の制御信号Ｓ２，Ｓ５をアクティブにすることにより上流または下流の信号伝送路３Ｌ，４Ｌまたは３Ｒ，４Ｒにハブ共通バス５上の信号を出力できる。さらに、ゲート回路Ａ３，Ａ６の制御信号Ｓ３，Ｓ６がアクティブの場合、下流側から上流側へ、または、上流側から下流側へ信号を中継することができる。

有意信号検出回路（ＲＣＶＤＥＴ１）６は、トランシーバ回路１の上流側からの有意信号を検出したとき、有意信号検出信号Ｒｃｄｌを出力し、また有意信号検出回路（ＲＣＶＤＥＴ２）７は、トランシーバ回路２の下流側からの有意信号を検出したとき、有意信号検出信号Ｒｃｄ２を出力する。

タイマ回路８は、上流側から受け取る伝送路制御権譲渡信号の長さを計測するものであり、その有意時間計測経過後タイミング信号Ｔｋｄを出力する。

タイマ回路（ＴｉｆーＴｒｕｎｋ Ｔｉｍｅｒ）９は、上流側の有意信号検出回路６の有意信号検出信号Ｒｃｄｌの無信号時間及び下流側の有意信号検出回路７の有意信号検出信号Ｒｃｄ２の無信号時間を計測するものであり、該無信号時間を計測したときＩＳＯ８０２．３の規格の無信号時間より短い経過時間のタイミング信号ＴｉｆＴを出力する。

タイマ回路（ＴｏｋｅｎーＡｃｋ Ｔｉｍｅｒ）１０は、伝送路制御権譲渡信号を下流側に送出後、応答確認を監視するもので、下流からの受け取り応答を確認するためのタイミング信号ＴＡＫ１を出力し、また下流からの受け取り応答がない場合の検出待ち時間経過信号ＴＡＫ２を出力する。

タイマ回路（Ｎｏ一Ｓｉｇｎａｌ Ｔｉｍｅｒ）１１は、上流側、下流側の信号伝送路上の無信号検出時間を計測するもので、最下流のハブ装置が伝送路制御権を放棄した結果、信号伝送路上の無信号状態が発生し、所定時間Ｔｎｓ１経過後に、ハブ装置が有意信号入力がないとして、伝送路制御権を獲得し、伝送権保持信号の送信を開始するタイミング信号ｎｓｌを出力する。更に、有意信号入力がないとして、所定時間Ｔｎｓ２のカウント値として、タイミング信号ｎｓ２を出力する。最上流のハブ装置では、該所定時間Ｔｎｓ２の間、伝送権保持信号を出力する。

タイマ回路８，９，１０，１１の入力側には、ハブ状態制御回路（Ｈｕｂ−Ｓｔａｔｅ−ＣＯＮ）１２からそれぞれ出力され、リセット信号や入力切り替え信号として機能する信号ＲＴ１，ＲＴ２，ＲＴ３，ＲＴ４が入力される。

トランシーバ回路（ＴＲＣＶ１……ＴＲＣＶｎ）１３１…１３ｎはＩＥＥＥ８０２．３の規格のものであり、ハブ装置のポートＰｏｒｔー１……Ｐｏｒｔーｎに対応している。該各ポートＰｏｒｔー１……Ｐｏｒｔーｎの先端にはそれぞれ端末５０が接続される。各端末５０からの出力信号はＰｏｒｔー１ Ｉｎ……Ｐｏｒｔｎ Ｉｎであり、また各ポートＰｏｒｔー１……Ｐｏｒｔーｎからの出力信号はＰｏｒｔー１ Ｏｕｔ……Ｐｏｒｔーｎ Ｏｕｔとなる。トランシーバ回路１３１…１３ｎは、各端末５０からの出力信号Ｐｏｒｔー１ Ｉｎ……Ｐｏｒｔーｎ Ｉｎに基づきそれぞれ出力信号ＰＩ１……ＰＩｎが得られる。トランシーバ回路１３１…１３ｎの出力信号ＰＩ１……ＰＩｎは、それぞれ有意信号検出回路（ＲＣＶＤＥＴＣ１０）２２に入力され、ハブ状態制御回路１２からの入力信号選択信号ＳＥＬによりトランシーバ回路１３１…１３ｎからの入力信号が選択され、ポート入力信号ＲＩＮを出力し、ポート入力信号ＲＩＮはハブ状態制御回路１２に入力される。

また、該ポート入力信号ＲＩＮは、データフレーム間の無信号期間を計測するタイマ回路（ＴｉｆーＴｉｍｅｒ）１９に導かれる。タイマ回路１９は、無信号時間より短い経過時間のタイミング信号Ｔｉｆｈを出力し、タイミング信号Ｔｉｆｈはハブ状態制御回路１２に入力される。

前記トランシーバ回路１３１…１３ｎの出力信号ＰＩ１……ＰＩｎは、それぞれゲート回路Ｂ１……Ｂｎの制御信号ＳＢ１……ＳＢｎをアクティブにすることにより、ゲート回路Ｂ１……Ｂｎを介してハブ共通バス５に導かれ、またハブ共通バス５からの信号はそれぞれゲート回路Ｃ１……Ｃｎの制御信号ＳＣ１……ＳＣｎをアクティブにすることによりトランシーバ回路１３１…１３ｎの出力信号ＰＩ１……ＰＩｎが出力制御されるゲート回路Ｃ１……Ｃｎを介して前記トランシーバ回路１３１…１３ｎに入力されると共に、各ポートＰｏｒｔ１……Ｐｏｒｔｎから出力され、該当する端末５０に送出される。

プリアンブル信号発生回路（ＰｒｅａｍｂｌｅーＧＥＮ）２０は、ハブ状態制御回路１２からの制御信号Ｐａｇがアクティブになると、プリアンブル信号を発生し、制御信号Ｓ７がアクティブになると、ゲート回路Ａ７を介して該プリアンブル信号をハブ共通バス５に出力される。

クロック信号発生回路（Ｃｌｏｃｋ−ＧＥＮ）２１は、ハブ装置で使用するクロック信号を発生する。

トランシーバ回路（ＴＲＣＶ−ｋＴ）１４は、ＩＥＥＥ８０２．３の規格で、ラン伝送制御回路（ＬＡＮＣ）１５を介してマイコン共通バス２３に接続される。ラン伝送制御回路１５とトランシーバ回路１４により、ハブ装置は、データ伝送装置につながるすべての端末や、他のハブ装置とＩＥＥＥ８０２．３の規格のフレームによる交信が行える。

レジスタ（ＲＥＧＳ）１６は、ハブ装置やデータ伝送装置の制御パラメータを保持するためのものである。マイコン（μＰＵ Ｔｉｍｅｒ＋ＲＡＭ／ＲＯＭ）１７は、マイクロプロセッサとその周辺回路としてのタイマ、ＲＡＭメモリと制御プログラムを格納するＲＯＭメモリから構成されている。

マイコン１７の入出力レジスタ回路（Ｉ／Ｏ−ＲＥＧ）１８は、ハード各部の状態やタイマ回路のタイマ値の入力や、ハードの直接制御用の出力に用いられるが、詳細は省く。

ＬＡＮ伝送制御回路１５やレジスタ１６、入出力レジスタ回路１８とハブ状態制御回路１２とマイコン１７が、それぞれマイコン共通バス２３に接続されている。

次に、ハブ装置のタイミング制御は、ハブ状態制御回路１２により行われるので、これについて図３を参照して説明する。図３は、伝送路制御権の受け渡しと、伝送路制御権の獲得のタイミングを示している。上流側のハブ装置からデータフレームに続いて、タイミング信号ＴＡＫ１の時間を越える無信号状態を検出する。これは、前述した有意信号検出回路６により、タイマ回路８からのタイミング信号Ｔｋｄとして行われる。

一方、同じくタイミング信号ＴｉｆＴの無信号状態をタイマ回路９が検出し、タイミング信号ＴｉｆＴが出力される。ＩＥＥＥ８０２．３の規格の無信号時間を越えないようにタイミング信号ＴｉｆＴでハブ状態制御回路１２からの制御信号ｐａｇがアクテイブとなり、プリアンブル信号発生回路２０からプリアンブル信号が発生し、ゲート回路Ａ７の制御信号Ｓ７がアクティブにされてハブ共通バス５上に出力され、ゲート回路Ｃｊの制御信号ＳＣｊおよびゲート回路Ａ５の制御信号Ｓ５がアクティブとなり、ＴＲＣＶーｊによりポート及びトランシーバ回路２により下流側ヘ出力される。

タイミング信号ＴＡＫ１として、伝送路制御権保持中フラグがアクティブとなる。この時点から、プリアンブル信号が、上流側のハブ装置に伝送路制御権譲渡信号の受け取り応答信号として返えされる。ハブ共通バス５上のプリアンブルは、ゲート回路Ａ２の制御信号Ｓ２がアクティブになることで、トランシーバ回路１により上流側の信号伝送路３Ｌに出力される。

伝送制御権保持フラグがアクティブになると、伝送許可制御を開始する。Ｐｏｒｔー１に出力されていたプリアンブル信号は、ゲート回路Ｃ１の制御信号ＳＣ１を非アクティブにすることでカットされる。Ｐｏｒｔー１につながるＩＥＥＥ８０２．３の規格の端末５０は、信号路上の無信号を検出することになり、データフレームを出力することができる。

図３ではポート１から１フレームのデータフレームを受信し、これをＰＩ１としてトランシーバ回路２２を経由してＲＩＮの入力を検出すると、ゲート回路Ａ７の制御信号Ｓ７を非アクティブ、ゲート回路Ｂ１の制御信号ＳＢ１をアクティブにすることで、ハブ共通バス５上にはプリアンブル信号に変えてＰｏｒｔー１からのデータフレームが出力され、全てのポートおよび上流側及び下流側に対してデータフレームが中継される。伝送許可制御により、Ｐｏｒｔー１、Ｐｏｒｔー２、……に対する伝送許可が与えられ、データフレームの中継が繰り返し行われる。

図４は、伝送路制御権の受け渡しと伝送路制御権の譲渡のタイミングを示している。伝送権保持中のハブ装置は、伝送路許可制御を完了すると、ゲート回路Ａ２の制御信号Ｓ２およびゲート回路Ａ５の制御信号Ｓ５を非アクティブにすることで、上流側、下流側の信号伝送路を無信号状態とする。

一方、ハブ共通バス５に対してはプリアンブルを出力することで、ポートへはプリアンブル信号が出力される。前述した伝送路制御権の獲得シーケンスにより、下流側からのタイミング信号ＴＡＫ１＋制御遅れ＋伝搬遅延時間後にプリアンブル信号に続くデータフレームを受信する。有意信号検出回路７によりこれを検出することで、ゲート回路Ａ７の制御信号Ｓ７を非アクティブ、ゲート回路Ａ４の制御信号Ｓ４をアクティブとすることでハブ共通バス５上には下流側からの受信フレームが出力され、ポートに中継される。また、ゲート回路Ａ３が制御信号Ｓ３がアクテイブとなることで、下流側からの信号が上流側に中継される。

図５は、最下流側のハブ装置における伝送路制御権の受け渡しと各ハブ装置における無信号検出のタイミングを示す。伝送許可制御を完了すると、下流側に無信号を出力する。下流側からの伝送路制御権譲渡信号の受け渡し応答をタイミング信号ＴＡＫ２により監視する。タイマ回路１０からのタイミング信号ＴＡＫ２を用いて、伝送路制御権保持フラグが非アクテイブとなる。

一方、ハブ共通バス５上にはプリアンブルが出力される。上流側および下流側の信号伝送路上が無信号であることをタイマ回路１１が検出し、信号ｎｓｌをタイミングとして、伝送路制御権の獲得が行われる。

図６に、最上流側のハブ装置への伝送制御権の委譲と競合回避のため、最下流側のハブ装置から最上流側のハブ装置への伝送権の委譲タイミングを示す。各ハブ装置１０１〜１０４では、Ｔｎｓｌ時間後に、伝送権を獲得したとしてプリアンブル信号をＴｎｓ２時間に渡り上流及び下流に出力する。出力中に、上流から有意信号としてプリアンブル信号を受信すると伝送路制御権保持フラグを非アクティブとしてプリアンブル信号の送出を停止し、上流側からの信号入力を中継することで、Ｔｎｓ２時間中にハブ装置間の競合が回避され、最上流側のハブ装置からのプリアンブルに続くデータフレームが各ハブ装置により受信される。

２つの分離されたデータ伝送装置を一体化して構成する場合には、一つのデータ伝送装置の最下流側のハブ装置に対して、ゲート回路Ａ５の制御信号Ｓ５、ゲート回路Ａ３の制御信号Ｓ３を非アクテイブにすることで、下流側の信号伝送路３Ｒ，４Ｒに対する送出カットおよび下流側からの信号中継カットを行い、別のデータ伝送装置の最上流に位置するハブ装置の上流側の信号伝送路と該ハブ装置の下流側の信号伝送路とを接続する。最下流のハブ装置が、伝送路制御権譲渡信号を受け取り、伝送許可制御を実施後、下流側への伝送路制御権譲渡信号を発生し、ゲート回路Ａ５の制御信号Ｓ５、ゲート回路Ａ３の制御信号Ｓ３をアクティブにすることで、下流側への送出カットと下流側からの信号中継カットを解除し、下流側の伝送システムからの有意信号を上流側へ導く。

＜第２の実施形態＞
図７は、前述の第１のデータ伝送システムを二重化したデータ伝送システムの構成を系統図であり、図８は該データ伝送システムのハブ装置間の相互信号の接続状態を示す図であり、図９は該データ伝送システムにおける異常個所を回避した再構成例を示す。この場合、データ伝送システムを用いて部分的に異常を含むそれぞれのデータ伝送装置の正常構成要素を用いて一体化し再構成した場合の状況の一例を示している。

図９において、＃１１〜＃１５は現用系、＃２１〜＃２５は待機系を構成している。図９（ａ）では、例えば現用系の＃１１ハブ装置が異常となると、＃１２から＃１５が新たなデータ伝送装置として構成される。このように現用系に異常が発生すると、待機系を利用するが、さらに待機系の＃２３に関して、または＃２３と＃２２間の信号伝送路に異常が発生して、同様に＃２１と＃２２の系が分離されると、＃１２から＃１５の系と＃２１＃２２の２っの系が前述のシーケンスにより一体化される。

図９（ｂ）では、例えば、現用系の＃１３または＃１２と＃１３との間の信号伝送路に異常が発生して、待機系の＃２１が異常等により切り離されたために、＃１１、＃１２の系と＃２２、＃２３、＃２４、＃２５の系とを一体化した例である。図９（ａ）の例では、＃２１、＃２２の系が上流系であり、図９（ｂ）の例では、＃１１＃１２の系が上流系となっている。

図９（ｃ）では、図９（ｂ）の状態にある系で更に＃２５が異常となった場合を示す。この状況下で、＃１４、＃１５は分離されたデータ伝送装置として稼動状態にあったために、＃１１、＃１２、＃２２、＃２３、＃２４からなるデータ伝送装置と＃１４、＃１５からなるデー夕伝送装置が、更に、一体化された状況に相当する。これらの場合、データ伝送装置の２組のハブ装置間を相互に接続する。

このような二重化したデータ伝送システムを構成するためには、図２のハブ装置ハードウエア構成例に対して、図８に示すように２組の信号伝送路３，４をスイッチＳＷ１およびＳＷ２により制御信号ＳＬ１，ＳＬ２で選択できる構成を追加すればよい。図８は、例えば上側を現用系、下側を待機系としてこの状況を示している。制御信号ＳＬ１，ＳＬ２は、入出力レジスタ回路１８から出力される。２組のデータ伝送システムを現用系、待機系として使用している状態で、異常状態となった、または、離脱したハブ装置や信号伝送路の箇所が管理される。これらの情報は、ハブ装置のトランシーバ回路１４、ＬＡＮ制御回路１５、マイコン１７により相互にメッセージ交換することで情報共有が可能となる。現用系および待機系の一部のハブ装置もしくは信号伝送路が異常となっても、残った正常構成要素を用いて、全体として稼動を維持しようとする場合に、ハブ装置は、上流および下流側の信号伝送路として、現用およびバイバスの２組の信号入力と、現用およびバイパスの２組の信号出力をスイッチＳＷ１またはＳＷ２により切り替えて使用することで、前述した２つのデータ伝送システムを一体化するシーケンスにより実現できる。

図９（ａ）では、＃１２では、図８に示すトランスミッタ１１５，１１７と、トランスミッタ１１２，１１４が選択される。また、＃２２では１１１，１１３、１１６，１１８の信号伝送路が選択される。図９（ｂ）の例では、＃１２では、図９（ａ）とは反対の、即ち、１１１，１１３，１１６，１１８が選択される。＃２２でも、１１５，１１７、１１２，１１４が選択される。同様に図９（ｃ）の場合も入出力する信号伝送路が選択されるが説明は省く。

＜変形例＞
本発明は、以上述べた実施形態に限定されず、ハブ装置間の信号伝送路として無線通信方式のみならず、有線通信方式または光通信方式のいずれであっても同様に実施できる。

前述の実施形態では、ハブ装置は、複数の端末のコンセントレータ（集配器）として記述されているが、前述したように汎用、安価な用品を流用し、また、ハードロジックの集積化が可能となるプログラマブルゲートアレイなどを使用することができる。

本発明のデータ伝送システムの第１の実施形態を説明するための系統図。 図１のハブ装置の一例を示すハードウェアを説明するためのブロック図。 図１、図２のデータ伝送システムの伝送路制御権の受け渡しと伝送路制御権の獲得を説明するための図。 図１、図２のデータ伝送システムの伝送路制御権の受け渡しと伝送路制御権の譲渡を説明するための図。 図１、図２のデータ伝送システムの伝送路制御権の受け渡しと最下流ハブ装置を説明するための図。 図１、図２のデータ伝送システムの最上流ハブ装置への伝送路制御権の委譲と競合回避を説明するための図。 本発明のデータ伝送システムの第２の実施形態を説明するための系統図。 図７のハブ装置間の相互信号接続を説明するための図。 図７の二重化データ伝送システムにおける異常個所を回避した再構成例を説明するための図。 従来例のスター型データ伝送装置の一例を示す系統図。 図１０のスター型データ伝送装置の伝送タイミング例を説明するための図。

符号の説明

１…トランシーバ回路（ＴＥＣＶーＬ）
２…トランシーバ回路（ＴＥＣＶーＲ）
３Ｌ，４Ｌ…上流側信号伝送路
３Ｒ，４Ｒ…下流側信号伝送路
Ａ１〜Ａ７…ゲート回路
Ｂ１〜Ｂｎ…ゲート回路
Ｃ１〜Ｃｎ…ゲート回路
Ｓ１〜Ｓ７…制御信号
ＳＢ１〜ＳＢｎ…制御信号
ＳＣ１〜ＳＣｎ…制御信号
５…ハブ共通バス
６…有意信号検出回路（ＲＣＶＤＥＴ１）
７…有意信号検出回路（ＲＣＶＤＥＴ２）
Ｒｃｄ１…有意信号検出信号
Ｒｃｄ２…有意信号検出信号
８…タイマ回路（ＴｏｋｅｎーＤｅｔ Ｔｉｍｅｒ）
Ｔｋｄ…時間経過のタイミング信号
９…上流及び下流側の無信号時間を計測するタイマ回路（ＴｉｆーＴｒｕｎｋ Ｔｉｍｅｒ）
ＴｉｆＴ…ＩＥＥＥ８０２．３の規格の無信号時間より短い経過時間のタイミング信号
１０……伝送路制御譲渡信号を下流に放出後、応答確認監視するをタイマ回路（ＴｏｋｅｎーＡｃｋ Ｔｉｍｅｒ）
ＴＡＫ１…下流からの受け取り応答を確認するためのタイミング信号
ＴＡＫ２…下流からの受け取り応答がない場合の検出待ち時間経過信号
１１…上流側、下流側の信号伝送路上の無信号検出時間を計測するタイマ回路（ＮｏーＳｉｇｎａｌ Ｔｉｍｅｒ）
Ｔｎｓ１…タイミング信号
Ｔｎｓ２…タイミング信号
１２…ハブ状態制御回路（ＨｕｂーＳｔａｔｅーＣＯＮ）
１３…ＩＥＥＥ８０２．３の規格のトランシーバ回路（ＴＲＣＶ１〜ＴＲＣＶｎ）
１４…ＩＥＥＥ８０２．３の規格のトランシーバ回路（ＴＲＣＶーｋＴ）
１５…ＬＡＮ制御回路（ＬＡＮＣ）
１６…レジスタ（ＲＥＧＳ）
Ｐｏｒｔ１〜Ｐｏｒｔｎ…ハブ装置のポート
Ｔｉｆｈ…ＩＥＥＥ８０２．３の規格の無信号時間より短い経過時間のタイミング信号
１７…マイコン（μＰＵ Ｔｉｍｅｒ＋ＲＡＭ／ＲＯＭを含むもの）
１８…マイコンの入出力レジスタ回路（Ｉ／ＯーＲＥＧ）
１９…データフレーム間の無信号期間を計測するタイマ回路（ＴｉｆーＴｉｍｅｒ）
２０…プリアンブル信号発生回路（ＰｒｅａｎｂｌｅーＧＥＮ）
２１…クロック信号発生回路（ＣｌｏｃｋーＧＥＮ）
２２…有意信号検出回路（ＲＣＶＤＥＴＣ１０）
ＲＴ１〜ＲＴ４…タイマ回路８〜１１のリセット信号や入り切り替え信号
ＳＥＬ…入力信号選択信号
ＲＩＮ…ポート入力信号
２３…マイコン共通バス

Claims (5)

1. 少なくとも３個のハブ装置を備え、前記各ハブ装置は全て同一構成で、前記各ハブ装置の相互間をシリアル信号伝送路により接続し、前記各ハブ装置相互の制御は前記シリアル信号伝送路上の通信プロトコルにより行い、前記各ハブ装置はあたかも一つのハブ装置のように動作するものであって、
   前記各ハブ装置のポートにはそれぞれＩＥＥＥ８０２．３の規格のデータフレームの送受信機能を有する複数の端末を、スター型に接続した送受信制御系を備え、
   前記各ハブ装置のうち一つのハブ装置が対応する前記端末からのデータフレームの送出を前記各ポートに対して所定の順序で、かつ前記各ハブ装置に各々接続される端末に対して上下関係のない伝送許可制御を行う手段であって、
   前記伝送許可制御を行う手段は確認手段及び伝送路制御権譲渡信号の送出を停止する手段とを備え、
   前記確認手段は、前記伝送許可制御を開始する伝送路制御権を示す伝送路制御権譲渡信号を受け取り、前記伝送許可制御を完了した時点で、前記伝送路制御権譲渡信号を下流側の他のシリアル信号伝送路に送出でき、次の下流側のハブ装置との間で伝送路制御権譲渡信号の受け渡しを確認し、上流側から下流側のハブ装置に伝送路制御権が順次移っていくことを確認するものであり、
   前記伝送路制御権譲渡信号の送出を停止する手段は、前記伝送路制御権譲渡信号を下流側のシリアル信号伝送路に送出後、前記確認手段が下流側からの前記伝送路制御権譲渡信号の受け渡しの確認を規定時間監視し、この間において前記伝送路制御権譲渡信号の応答確認がない場合、前記伝送路制御権譲渡信号の送出を停止するものであり、
   前記伝送路制御権譲渡信号の送出を停止することで、前記ハブ装置が、一時的に伝送路制御権のない状況を発生し、その後、再度、上流側から下流側のハブ装置に伝送路制御権を移すことを特徴とするデータ伝送システム。
2. 前記伝送路制御権譲渡信号は、プリアンブル信号に続く有意時間長の無信号とし、一つ下流側のハブ装置から送出される伝送路制御権譲渡信号の応答確認は、プリアンブル信号もしくはデータフレームとして構成したことを特徴とする請求項１記載のデータ伝送システム。
3. 前記伝送路制御権譲渡信号を受け取ったハブ装置では、前記伝送路制御権譲渡信号を、前記ハブ装置のポートおよび下流側シリアル信号伝送路には中継せず、この代わりに前記プリアンブル信号を前記ハブ装置のポートおよび前記ハブ装置の上流側および下流側シリアル信号伝送路に送出し、伝送許可制御を開始して、前記ポートからのデータフレームを、前記プリアンブル信号に代えて、上流側または下流側、あるいは上下流側に送出し、上流側または下流側からの信号入力があっても前記ポートヘの中継は行わないようにすることを特徴とする請求項２記載のデータ伝送システム。
4. 前記伝送路制御権を有しないハブ装置では、上流側または下流側から受けとる信号列を、逆側のシリアル信号伝送路に中継し、前記フレーム信号は、全てのポートに中継し、各ポートに対して、前記フレーム間の無信号時間より長い無信号状態が発生しないように、プリアンブル信号を挿入することを特徴とする請求項２記載のデータ伝送システム。
5. 少なくとも３個のハブ装置を備え、前記各ハブ装置は全て同一構成で、前記各ハブ装置の相互間をシリアル信号伝送路により接続し、前記各ハブ装置相互の制御は前記シリアル信号伝送路上の通信プロトコルにより行い、前記各ハブ装置はあたかも一つのハブ装置のように動作するものであって、
   前記各ハブ装置のポートにはそれぞれＩＥＥＥ８０２．３の規格のデータフレームの送受信機能を有する複数の端末を、スター型に接続した送受信制御系を備え、
   前記端末のうちの所望の端末から送出されたデータフレームは、前記送出されたデータフレームに該当するシリアル信号伝送路以外の他のシリアル信号伝送路のいずれにも送出でき、前記シリアル信号伝送路から受け取ったデータフレームは、前記ハブ装置に有するポートを経由して任意のシリアル信号伝送路へ中継でき、一時点では前記各ハブ装置のうち一つのハブ装置が対応する端末からのデータフレームの送出を前記ポートに対して所定の順序で可能とする中継制御手段と、
   前記各ハブ装置に備え、前記ハブ装置が伝送許可制御を開始する伝送路制御権を示す伝送路制御権譲渡信号を受け取り、伝送許可制御を完了した時点で、前記伝送路制御権譲渡信号を下流または上流の他のシリアル信号伝送路に送出でき、次の下流側のハブ装置との間で伝送路制御権譲渡信号の受け渡しを確認し、上流側から下流側のハブ装置に伝送路制御権が順次移っていくことを確認する確認手段と、
   前記伝送路制御権譲渡信号を下流側のシリアル信号伝送路に送出後、下流側からの受け渡しの確認を規定時間監視し、この間において前記伝送路制御権譲渡信号の応答確認がない場合、前記伝送路制御権譲渡信号の送出を停止する手段と、
   を具備したことを特徴とするデータ伝送システム。

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