JPH02209037A - データ伝送ネットワークにおける伝送制御方式およびその伝送制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）等の
データ伝送ネットワークにおける伝送制御方式およびそ
の伝送制御装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、ＬＡＮ等のネットワークにおけるデータの伝送制
御方式として、たとえばＣＳ　ＭＡ／ＣＤ方式やトーク
ンパッシング方式がある。前者のＣ８ＭＡ／ＣＤ方式は
、ネットワークに接続された各ノードがネットワーク上
に送信中のデータが存在するか否かを常時監視し、ある
ノードで送信要求が発生した場合、このノードは、デー
タ送信がネットワーク上に存在しなければ、直ちにデー
タを送出するランダムアクセス方式である。この場合、
複数のノードが同時に送信要求がある場合には、これら
の各ノードが一斉起動されるためにネットワーク上でパ
ケットの衝突が生じる。そのため、従来は、ＤＣレベル
の変化によって衝突発生を検出する専用の衝突検出回路
を設けるとともに、衝突が発生した場合には各ノードが
所定の時間だけ待ってデータを再送信するいわゆるバッ
クオフ処理の回路を設けている。

一方、後者のトークンパッシング方式は、リング状のネ
ットワークに接続された各ノード間を順次トークンと呼
ばれる発信権の情報が巡回し、送信要求のあるノードは
、巡回しているトークンを受信したときにのみデータを
送信することができる確定的方式である。

〈発明が解決しようとする課題〉 ＣＳＭＡ／ＣＤ方式は、基本的にはランダムアクセス方
式なのでプロトコルが簡単であり、これに伴って伝送制
御の回路構成が比較的簡単であり、またノードの新規の
加入、脱退の手続きが容易である等の利点を有するもの
の、トラフィックが大きい場合には、各ノードが同時に
データを送出して衝突が発生する確率が高くなるので、
通信効率、応答性が悪くなる。しかも、衝突か発生した
場合の対策のために衝突検出回路やバックオフ処理回路
が別途必要となる等の間麿がある。

一方、トークンパッシング方式では、トークンを受信し
たノードのみ送信できるため、トラフィックが大きい場
合でも衝突発生を確実に回避できるという利点があるも
のの、ネットワーク上のノードに順次トークンを巡回さ
せるので、無駄な冗長性がある。特に、複数のノードが
同時に送信要求を出している場合には、最初にトークン
を捕らえたノードに最も近いノードが次の送信権を得る
ため、これから離れたノードかなかなか送信権を得られ
ないという不具合を生じる。さらに、トークンを巡回さ
せる制御手順が複雑なため、これに応じてハードウェア
の回路構成も複雑であり、また、ノードの新規の加入、
脱退の手続きが特別に必要となる等の問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、上述したような従来の各種の伝送制御方式の難点を
解消し、データ伝送の制御アルゴリズムが比較的簡単で
あるにもかかわらず、衝突発生を確実に回避するととが
でき、伝送制御のための回路構成が簡単で、しかも、通
信効率および応答性に優れ、ネットワークへのノードの
加入、脱退が容易な伝送制御方式およびその伝送制御装
置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、上記の目的を達成するために、次の構成を採
る。

すなわち、本発明の伝送制御方式は、データ送信を完了
したノードから他の全てのノードに対して送信要求の有
無を問い合わせ、この問い合わせに対して、あるノード
から送信要求の応答があれば、その送信要求応答を出し
たノードに送信権を移譲し、前記問い合わせに対してい
ずれのノードからも送信要求応答がなければ、現在送信
権を有するノードがそのまま送信権を保留して所定時間
間隔で送信要求の問い合わせを繰り返す一方、各ノード
には固有の重み付けされた優先度を設け、複数のノード
で同時に送信要求応答が発生した場合には、優先度の高
いノードに優先的に送信権を移譲してデータ伝送を行う
ようにしている。

また、本発明に係る伝送制御装置では、送信要求の問い
合わせフレームの送信に伴って起動されるとともに、他
のノードからの送信要求の応答フレームの受信によりリ
セットされるレスポンスタイマーと、各ノードに固有の
重み付け時間が設定され、送信要求信号によって可動状
態になり、かつ他のノードからの前記問い合わせフレー
ムの受信に応答して起動されるとともに、バス上の信号
を検出することによりリセットされるウェイトタイマー
と、前記レスポンスタイマーがタイムアツプした場合に
出力されるタイムアツプ信号に応答して他のノードに前
記問い合わせフレームを送信するとともに、前記ウェイ
トタイマーから前記重み付け時間が経過した場合に出力
されるタイムアツプ信号に応答して前記応答フレームを
他のノードに送信する送信制御手段と、この送信制御手
段からの前記問い合わせフレームの送信後に他のノード
からの前記応答フレームを受信した場合にはこれに応じ
てデータフレームの送信を阻止し、また送信制御手段か
ら前記応答フレームが出力された場合にはこれに応じて
データフレームの送信を許容する送信権遷移手段とを備
えている。

く作用〉 本発明の伝送制御方式では、送信権を有するノードのみ
がデータ送信を行いうる点は従来のトークンパシング方
式と同じであるが、送信権は、ネットワーク上を順次巡
回するのではなくて、送信要求の問い合わせに対して送
信要求の応答を返したノードに直接移譲される。したか
って、この方式では、制御アルゴリズムが比較的簡単で
あり、しかも、送信権巡回という無駄な冗長性がないた
め、応答性に優れている。また、ノードに固有の優先度
が予めされているので、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式に比べ、複
数のノードから同時に送信要求の応答があった場合にバ
ス上でデータ衝突が発生するのが回避される。

また、本発明の伝送制御装置では、送信権を有するノー
ドからの送信要求の問い合わせに対して他のノードから
応答がない場合には、レスポンスタイマーがタイムアツ
プすることによって送信要求の問い合わせが再度繰り返
される。また、複数のノードから同時に送信要求の応答
があった場合には、優先度の高いノードのウェイトタイ
マーが優先的にタイムアツプするので、これによってバ
ス上でのデータの衝突発生が回避される。さらに、送信
権遷移手段は、送信要求の問い合わせに対して、あるノ
ードから送信要求の応答があれば、送信要求の応答を出
したノードに送信権を移譲する。

このようにして、本発明の装置では上記の伝送制御方式
が実現される。この場合、制御アルゴリズムが比較簡単
なので、これに伴い、伝送制御のための電子回路の構成
がコンパクトになる。

〈実施例〉 この実施例において、伝送されるフレームには、データ
フレーム、問い合わせフレーム、応答フレームおよびア
クルッジフレーム（以下、ＡＣＫフレームと称す）の４
つの種類がある。データフレームは、ネットワーク（バ
ス）を介して実質的なデータを送信するためのフレーム
であり、内容的には、送信元のアドレａ（ソースアドレ
ス）、送信先のアドレス（ディスティネーションアドレ
ス）、データ、エラーチエツク情報等を含む。問い合わ
せフレームは、送信権を保有しているノードが他のノー
ドに対して送信権の移譲を要求しているかどうかを問い
合わせるためのフレームであり、実質的なデータは含ま
ない。応答フレームは、問い合わせフレームに対して、
送信権の移譲を要求している旨を応答するためのフレー
ムであり、実質的なデータは含まない。ＡＣＫフレーム
は、自己宛のデータフレームを受信したノードが、受信
が成功裡に終了した場合に送信元のノードにその旨を通
知するためのフレームであり、実質的なデータは含まな
い。

次に、上記の各フレームを伝送するための伝送制御装置
の構成を、第１図に示すブロック図に基づいて説明する
。

同図において、符号ｌはデータ伝送ネットワークの一つ
のノードを構成する伝送制御装置を示し、２は送信部、
４は受信部、６は送信部２からの出力信号を増幅して図
外の他のノードに送出するドライバ、８は図外の他のノ
ードから送信されてくる信号を受信して増幅するレシー
バ、１０はバスである。

上記の送信部２は、データフレーム送信回路１２、問い
合わせフレーム送信回路１４、応答フレーム送信回路１
６、およびＡＣＫフレーム送信回路１８からなる。また
、受信部４は、他のノードから送信されてくるフレーム
の種類を識別して検出信号を出力するフレーム検出回路
２０と、バスｌθ上の信号の有無（信号が存在しないと
きアイドル状態、信号が存在すれば非アイドル状態）を
検出するアイドル検出回路２２とからなる。

２４は、バス１０のアイドル状綿を監視するためのアイ
ドルタイマーであって、バス１０がアイドル状態にある
ときに起動されるとともに、バス１０上の信号を検出す
ることによりリセットされる。２６は他のノードから応
答フレームが返信されない場合に、送、信権を有するノ
ードが他のノードに対して問い合わせフレームを繰り返
して送信するために設けられたレスポンスタイマーであ
って、後述の送信制御手段３０から送信要求の問い合わ
せフレームが送信されるのに伴って起動されるとともに
、他のノードから応答フレームを受信した場合にリセッ
トされる。また、２８は複数のノードから同時に送信要
求応答が出された場合の調整用として設けられたウェイ
トタイマーであって、各ノードごとに固有の重み付け時
間Ｔｉが設定されており、また送信要求信号によって可
動状態になり、かつ、他のノードからの問い合わせフレ
ームの検出に伴って起動されるとともに、バス１０上の
信号を検出することにより（すなわち非アイドル状態に
なることにより）リセットされる。

なお、本例では、各ウェイトタイマー２８の重み付け時
間Ｔｉは、各ノードに応じて、ノード１→ノード２→ノ
ード３→、・・・の順に次第に長くなるように予め設定
されているものとする。また、アイドルタイマー２４、
レスポンスタイマー２６およびウェイトタイマー２８の
各タイムアツプ時間をそれぞれＴａ、　Ｔｂ％Ｔｉとす
れば、Ｔ　ａ＞　Ｔ　ｂ＞Ｔｉの関係がある。

３０はフレーム送信を制御する送信制御手段であって、
アイドルタイマー２４からのタイムアツプ信号に応答し
てネットワーク立ち上げ時の同じシーケンスを開始し、
また、レスポンスタイマー２６がタイムアツプした場合
に出力されるタイムアツプ信号に応答して他のノードに
問い合わせフレームを送信するとともに、ウェイトタイ
マー２８から重み付け時間Ｔｉが経過した場合に出力さ
れるタイムアツプ信号に応答して応答フレームを他のノ
ードに送信する。

３２は送信権をノード間で移すための送信権遷移手段で
あって、送信制御手段３０からの問い合わせフレームの
送信後に他のノードから送信されてきた応答フレームを
受信した場合にはこれに応答してデータフレームの送信
を阻止し、また送信制御手段３０から応答フレームが出
力された場合にはこれに応じてデータフレームの送信を
許容する。

次に、上記構成の伝送制御装置の伝送制御動作について
、第２図に示すフローチャートおよび第３図に示すタイ
ムチャートを参照して説明する。

ネットワークの立ち上げ時には、送信制御手段３０によ
り、各タイマー２４．２６．２８の計測時間がリセット
される（ステップ■）。その際、バス！０上には信号が
存在しないため、受信部４のアイドル検出回路２２から
はアイドル検出信号が出力される。このアイドル検出信
号によってアイドルタイマー２４が時間計測を開始する
。そして、アイドルタイマー２４の設定時刻Ｔａが経過
するまでアイドル状態が維持されたときには、アイドル
タイマー２４からタイムアツプ信号が出力される（ステ
ップ■）。なお、故障や断線等が発生した場合にも、上
記のネットワークの立ち上げ時と同様に、長期にわたっ
てバスｉｏ上に信号が存在しなくなるため、アイドール
タイマー２４からはタイムアツプ信号が出力される。

送信制御手段３０は、このタイムアツプ信号に応答して
、問い合わせフレームを送出する（ステップ■）。この
問い合わせフレームの送出に伴ってレスポンスタイマー
２６の時間計測が開始される。

さらに、この問い合わせフレームは、問い合わせフレー
ム送信回路１４、ドライバ６を介してバス１０に送出さ
れて他のノードを構成する伝送制御装置１に受信される
。

問い合わせフレームを受信した各ノードでは、そのフレ
ーム検出回路２０から問い合わせフレーム検出信号が出
力される。送信要求のある伝送制御装置ｌには、図外の
機器よりウェイトタイマー２８に対して送信要求信号が
与えられるため可動状態となっている。したがって、ウ
ェイトタイマー２８は、上記の問い合わせフレーム検出
信号が与えられると、これに応答して時間計測を開始す
る。この場合、優先度の高いノード程、ウェイトタイマ
ー２８に設定されている重み付け時間Ｔｉ（プログラム
時刻）が短かいので、送信要求のあるノードの内、最も
優先度の高いノード（本例ではノードｌ）のウェイトタ
イマー２８から最先にタイムアツプ信号が出力される（
ステップ■）。送信制御手段３０は、このタイムアツプ
信号に応答して、送信要求の応答フレームを送出する（
ステップ■）。

この応答フレームの送出に伴い、送信権遷移手段３２は
、データフレームの送信を許容する制御信号をデータフ
レーム送信回路１２に与える。これにより、ネットワー
クの立ち上げ時において、送信要求のあるノードの内、
優先度の最も高いノード（本例ではノードりが最初に送
信権を獲得する。

ここで、ノードｌは、現在送信要求があるので、（ステ
ップ■）、送信制御手段３０がデータフレームを出力す
る（ステップ■）。このデータフレームは、データフレ
ーム送信回路！２、ドライバ６を介してバス！θ上に送
出され、このデータフレームに含まれるディスティネー
シジンアドレスに一致したアドレスをもつ送信先の伝送
制御装置１（たとえば、第３図ではノード２）に取り込
まれる（ステップ■）。データフレームを取り込んだ伝
送制御装置ｌ（ここではノード２）のフレーム検出回路
２０からは、自己宛のデータフレームの受信を示す検出
信号が出力され、この検出信号が送信制御手段３０に与
えられる。送信制御手段３０は、これに応答して、ＡＣ
Ｋフレームを送出する（ステップ■）。このＡＣＫフレ
ームは、ＡＣＫフレーム送信回路１８、ドライバ６、バ
スＩＯを介して送信元の伝送制御装置（ここではノード
１）に受信される。これに伴い、ノードｌのフレーム検
出回路２０からはＡＣＫフレーム検出信号が出力され、
これが送信制御手段３０に入力されるので、この送信制
御手段３０は、ノード２へのデータフレームの送信が成
功したことを認識する。

送信権をもつ伝送制御装置！（ここではノードｉ）にお
いて、他のノードに問い合わせフレームを送信した後、
レスポンスタイマー２６に予め設定された時間Ｔｂを経
過するまでの間に、他のノードから応答フレームが全く
返信されてこない場合には、該レスポンスタイマー２６
がタイムアツプし、タイムアツプ信号が出力される（ス
テップ［相］）。このタイムアツプ信号に応答して、送
信制御手段３０は再度問い合わせフレームを送出する（
ステップ■）。その後は、送信制御手段３０はステップ
■に移行する。

一方、送信権をもつ伝送制御装置ｌ（ここではノードｌ
）が、他のノードに問い合わせフレームを送信してから
レスポンスタイマー２６の設定時間Ｔｂを経過するまで
の間に、他のノード（たとえばノード３）からの応答フ
レームの送信がフレーム検出回路２０で検出された場合
には、該回路２０からの応答フレーム検出信号によって
レスポンスタイマー２６がリセットされる。しかも、送
信権遷移手段３２は、他のノードに問い合わせフレーム
を送出後、他のノード（ここではノード３）からの応答
フレームを検出した場合には、データフレームの送信を
阻止する制御信号をデータフレーム送信回路１２に与え
る。これにより、送信権がノード１から応答フレームを
返信したノード３に移譲される。その後、ノード１の送
信制御手段３０は、ステップ■に移行する。

たとえば、ノード１から送信された問い合わせフレーム
が他のノードζこ受信された場合（ステップ＠）、その
フレーム検出回路２０からは問い合わせフレーム検出信
号が出力される。このとき、当該伝送制御装置ｌが送信
要求をもたない場合には、送信制御手段３０は、ステッ
プ■に戻るが、送信要求がある場合には（ステップ＠）
、ウェイトタイマー２８が可動状聾となっているので、
ウェイトタイマー２８が上記の問い合わせフレームの検
出信号に応答して時間計測を開始する。この場合、ウェ
イトタイマー２８のカウントアツプの途中でバス１０上
の信号が検出されると、これは自分よりも優先度の高い
ノードから先に応答フレームが返信されたことを意味す
るから、ウェイトタイマー２８はフレーム検出回路２０
からの検出信号によって計測時間がリセットされ、タイ
ムアツプ信号は出力されない。これに対して、他のノー
ドから応答フレームが返信さるまでの間にウェイトタイ
マー２８がタイムアツプした場合には（ステップ［相］
）、これは送信要求をもつノードの内、自己のノードが
優先度が最も高いことを意味するから、送信制御手段３
０は、このタイムアツプ信号に応答して送信要求の応答
フレームを送出する（ステップ■）。この応答フレーム
の送出に伴い、送信権遷移手段３２は、データフレーム
の送信を許容する制御信号をデータフレーム送信回路１
２に与える。したがって、第３図において、ノード１か
らの問い合わせに対して、ノード３とノード４とが共に
送信要求がある場合には、ノード３の方がノード４より
も優先的に送信権を獲得することになる。そして、送信
権が移譲されたノード（この例ではノード３）の送信制
御手段３０は、応答フレーム送信後、ステップ■に移行
する。

このようにして、データ送信を完了したノードから他の
全てのノードに対して送信要求の有無を問い合わせ、こ
の問い合わせに対して、あるノードから送信要求の応答
があれば、その送信要求応答を出したノードに送信権を
移譲し、問い合わせに対していずれのノードからも送信
要求応答がなければ、現在送信権を有するノードがその
まま送信権を保留して所定時間間隔で送信要求の問い合
わせを繰り返すことになる。また、送信権を有するノー
ドからの送信要求の問い合わせに対して、複数のノード
で同時に送信要求応答が発生した場合には、優先度の高
いノードに優先的に送信権を移譲してデータ伝送が行な
われる。

なお、上記の実施例においては、各ノードのウェイトタ
イマー２８に与える重み付け時間Ｔｉは固定しているが
、ネットワークが一つのノードによって独占されるのを
回避するため、−度データ送信を実行したノードについ
ては、重み付け時間Ｔｉに一定時間を加算してハンプキ
ャップを付け、優先度を下げるようにしてもよい。また
、送信要求の問い合わせに対する応答時間を短くするた
め、重み付け時間が２種類設定できるようにウェイトタ
イマーを２つ設け、上位ビットに依存した時間で一度目
の応答を実行した後、下位ビットの依存した時間で二度
目の応答を実行するようにすることもできる。

〈発明の効果〉 本発明の伝送制御方式では、送信権を巡回させる方式に
比較して、制御アルゴリズムが比較的簡単であり、しか
も、送信権巡回という無駄な冗長性がないため、応答性
に優れる。また、複数のノードで同時に送信要求応答が
発生した場合には、優先度の高いノードに優先的に送信
権を移譲してデータ伝送が行われるので、これによって
バス上でのデータの衝突発生が回避される。

また、本発明の伝送制御装置では、上記の効果に加えて
、制御アルゴリズムが比較簡単なために、伝送制御のた
めの電子回路の構成がコンパクトになる等の優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は本発明の
データ伝送ネットワークにおける伝送制御方式を適用す
るための伝送制御装置のブロック図、第２図は同装置の
伝送制御手順を示すフローチャート、第３図は各ノード
間における伝送制御のタイムチャートである。 ！・・・伝送制御装置、２６・・・レスポンスタイマー
２８・・・ウェイトタイマー　３０・・・送信制御手段
、２・・・送信権遷移手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）送信権を有するノードのみがデータ送信を行い得
   る伝送制御方式であって、データ送信を完了したノード
   から他の全てのノードに対して送信要求の有無を問い合
   わせ、この問い合わせに対して、あるノードから送信要
   求の応答があれば、その送信要求応答を出したノードに
   送信権を移譲し、前記問い合わせに対していずれのノー
   ドからも送信要求応答がなければ、現在送信権を有する
   ノードがそのまま送信権を保留して所定時間間隔で送信
   要求の問い合わせを繰り返す一方、 各ノードには固有の重み付けされた優先度を設け、複数
   のノードで同時に送信要求応答が発生した場合には、優
   先度の高いノードに優先的に送信権を移譲してデータ伝
   送を行うことを特徴とするデータ伝送ネットワークにお
   ける伝送制御方式。
2. （２）バスラインに接続されて一つのノードを構成する
   伝送制御装置であって、 送信要求の問い合わせフレームの送信に伴って起動され
   るとともに、他のノードからの送信要求の応答フレーム
   の受信によりリセットされるレスポンスタイマーと、 各ノードに固有の重み付け時間が設定され、送信要求信
   号によって可動状態になり、かつ他のノードからの前記
   問い合わせフレームの受信に応答して起動されるととも
   に、バス上の信号を検出することによりリセットされる
   ウェイトタイマーと、前記レスポンスタイマーがタイム
   アップした場合に出力されるタイムアップ信号に応答し
   て他のノードに前記問い合わせフレームを送信するとと
   もに、前記ウェイトタイマーから前記重み付け時間が経
   過した場合に出力されるタイムアップ信号に応答して前
   記応答フレームを他のノードに送信する送信制御手段と
   、 この送信制御手段からの前記問い合わせフレームの送信
   後に他のノードからの前記応答フレームを受信した場合
   にはこれに応じてデータフレームの送信を阻止し、また
   送信制御手段から前記応答フレームが出力された場合に
   はこれに応じてデータフレームの送信を許容する送信権
   遷移手段と、を備えることを特徴とする伝送制御装置。