JPH04213251A - 通信システム - 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】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、通信システムに関するも
のであり、特にディジタル・コンピュータなどの複数の
ステーションの間のディジタル通信システムに関する。 本発明は特に、ただし他のものを排除しないが、周辺ス
テーションが直接または間接に中心ノードに接続されて
いる星形（スター接続）通信システムに好適である。

【０００２】

【従来技術とその問題点】通信システムはすべてシステ
ム上のステーションによりシステムによる許容通信の順
序および性格を決定するプロトコルを使用しなければな
らない。今までは、星形回路網のプロトコルは一般に、
リングまたは母線（バス）のような他の回路網について
開発されたものであった。したがって、星形回路網を元
来リング回路網に対して開発されたトークン送り（パッ
シング）プロトコルに基いて動作させることが知られて
いる。このようなプロトコルを用いて、論理「トークン
」がステーションからステーションへ送られ、トークン
を「保持している」ステーションがデータを伝送するこ
とが許容される。トークン送りプロトコルの欠点は、一
つのステーションによる伝送の終りとトークンを受ける
次のステーションによる伝送の開始との間の隙間（ビッ
トで測る）がデータ速度と共に増大するということであ
る。トークンを送ることにより生ずるこのオーバヘッド
によりアクセス遲れの下限とシステムの利用効率の上限
が決まる他、更に低負荷時の効率が制限される。したが
って、トークン送りプロトコルは星形回路網では非能率
である。トークンが失われまたは重複した場合には、か
なりな範囲に影響する管理上の問題が発生する。

【０００３】星形回路網はまた、ＣＳＭＡ／ＣＤ（キャ
リア検知多重アクセス／衝突検出）のようなランダムア
クセス・プロトコルを用いて動作されてきた。しかし、
このようなプロトコルを用いると、ステーションによる
伝送の最小長さがデータ速度と共に増大し、これが非能
率の因となる。データ速度の増大は、異なるステーショ
ンからのデータ間の「衝突」の数がほぼ一定であるため
、アクセス遲れの減小によっては補償されない。

【０００４】放送通信システムに対するプロトコルの他
の既知の形式は、いわゆるビットマップ・プロトコルで
ある。このようなプロトコルは今まで、たとえば、パケ
ット無線システムに使用されてきた。典型的には、ビッ
トマップ・プロトコルでは、ステーションは保留フィー
ルド（またはビットマップ）に適切なビットを設定する
ことにより動作サイクルでの後続スロットの使用を予約
する。ステーションはその後でそれら予約スロットを使
用してデータを伝送する。ステーションは放送システム
の一部であるから、ビットマップはすべてのステーショ
ンに利用可能で、それらステーションがそのデータを動
作サイクルの主要部分のどこで伝送すべきかを判断する
ことができるようにする。

【０００５】

【発明の目的】本発明の目的は多数のステーションを有
する通信網における能率的プロトコルの提供にあり、特
に星形通信網において能率的なプロトコルを提供するこ
とにある。

【０００６】

【発明の概要】星形回路網へのビットマップ・プロトコ
ルの適用は、それ自身では、有意の利点があるようには
思われない。しかし、本発明の発明者は修正ビットマッ
プ・プロトコルを使用して星形回路網に利益をもたらす
ことができることがわかった。実際、ビットマップ・プ
ロトコルと同様のプロトコルを使用して、ただし明白な
ビットマップ無しで、やはり利点を得ることができるこ
とがわかった。更に、考察中のプロトコルを星形トポロ
ジの他の回路網トポロジを有利にするのに使用すること
ができる。

【０００７】本発明によれば、伝送径路により接続され
た複数のステーションを有し、これらステーション間で
データを放送伝送する通信システムが提供され、このシ
ステムは、各ステーションが各サイクルでデータを伝送
できるようになっていると共に各サイクルでのステーシ
ョン間の許容伝送の順序があらかじめ定められた状態で
周期的に動作するよう構成されており、各ステーション
は、そのステーションおよび前記サイクルで送信するデ
ータを有する前記一つのステーションの同定情報を含む
そのデータを送信するとき、

【０００８】ａ）そのサイクルで送信するデータを有す
るステーションの系列の最初のステーションであるか否
かを判定し、最初のステーションであれば、その後その
データを送信するように動作し、

【０００９】ｂ）それが前記最初のステーションでない
場合、それが送信するデータを有する次のステーション
であるか判定するが、この判定には受信したデータ伝送
を監視して発信元ステーションを識別することが含まれ
ており、前記一つのステーションは、それが送信する次
のステーションであることを確認すると直ちに、前記ス
テーション系列内の直前のステーションによる送信の終
りに応じて、そのデータを送信するように動作するもの
であり、前記一つのステーションがそれが或るサイクル
で送信する次のステーションであることを確認すれば、
少くとも、前記系列内の前記直前のステーションが許容
伝送の前記順序による前記一つのステーションの直前の
ステーションである場合、前記一つのステーションは前
記直前のステーションからデータの受信を終る前にデー
タを送信し始めるように動作するが、これは前記一つの
ステーションで判断され、その送信が他のステーション
で前記直前のステーションからの送信と衝突するのを回
避することを特徴とする。

【００１０】このような構成を用いれば、所定の時間に
一つの回路網に二つのデータ伝送が存在することができ
、これにより一度に一つの伝送しか有効に存在し得ない
プロトコルより効率を大きくすることができる。リング
回路網または二重母線回路網に対して現存する一定のプ
ロトコルは一つの回路網に同時に二つ以上の伝送が共存
することに対する備えがある。しかしこのようなプロト
コルはこれらトポロジの本来の特性に頼っており、星形
回路網のような他のトポロジに使用するように移行する
ことは簡単にできない。対照的に、本発明は、星形回路
網に使用するのに適している。

【００１１】事実同時にツリー構成電話回路網の異なる
分岐に二つの伝送を存在させることは既知である。既知
の構成では、局部電話交換が各ユーザの交換からの距離
を判別し、各ユーザにそのデータを他のユーザとの衝突
を避けるような時間にただし回路網に二つ以上の送信が
同時に存在することになる時間に送信するよう要請する
。（中央局知能（Ｃｅｎｔｒａｌ　　Ｉｎｔｅｌｌｉｇ
ｅｎｃｅ）に基礎を置くこれら従来のシステムは、各ス
テーションがそれ自身の知能を備え、中央制御器の命令
に対してではなくそれ自身のマスタとして働く本発明の
システムとは全く異なっている。

【００１２】本発明のシステムでは、前記一つのステー
ションは、そのデータ送信を始める時間を判断するにあ
たり、好適には、ａ）前記系列内の前記直前ステーショ
ンからのデータ受信の終了が如何に遠くにあるかを言明
するように動作し、 ｂ）前記データ受信より時間 ｔ１　＋ｔ０　＋ｔ２　 だけ前に一度にそのデータの送信を開始するように動作
する。ここで、ｔ１　は前記一つのステーションから、
ステーションからの前記伝送径路の外側に沿って伝え、
前記系列内の前記直前ステーションが前記一つのステー
ションを除く他のすべてのステーションにそのデータを
伝送する際に使用する、今後共通径路と呼ぶ、前記いず
れかの伝送径路に到達するようデータを伝送するのにか
かる時間であり、ｔ２　は前記直前ステーションから、
前記共通径路から前記一つのステーションに前記伝送径
路の内側に沿って伝えるように、データを伝送するのに
かかる時間であり、ｔ０　は前記直前ステーションから
、前記外側径路から共通径路に沿って前記内側径路に伝
えるように、データを伝送するのにかかる時間であり、
時間ｔ０　は前記直前ステーションからのデータが前記
内側径路より前に前記外側径路を通る場合には負である
。

【００１３】データを伝送するのに大きさ一定のデータ
・パケットを、または大きさ情報を含む見出しの付いた
大きさ可変のデータ・パケットを、使用することにより
、現在の伝送の受信が終るときを言明するステーション
の任務が比較的簡単になる。中心ノードのある星形回路
網の場合には、一つのステーションからの伝送と伝送系
列内の直前のステーションからの伝送との衝突は、前記
一つのステーションが伝送の開始を前記直前ステーショ
ンからのデータ受信が終る前の或る時刻まで、ステーシ
ョンから中心ノードを経由して戻るまでの伝送の往復時
間より大きくない量だけ延期すれば避けることができる
。好適には、前記一つのステーションによる前記系列の
最初のステーションであるか否かのまたは次の伝送ステ
ーションであることの判定を容易にするには、システム
をビットマップ・プロトコルを動作するように構成する
。更に詳細には、システムは、各サイクルが、各ステー
ションがそのサイクルでデータを送信することになって
いる場合対応する保留タイムスロットにより示すように
構成される初期保留段階を備えるようになっており、前
記一つのステーションはこれら保留指示を監視し、これ
によりそれが前記系列の前記最初のステーションである
か否かを判定し、最初のステーションでなければ、前記
直前ステーションの前記系列内での素性を判定するよう
に動作し、前記一つのステーションは更に前記最初のス
テーションでないとき、前記直前ステーションからのデ
ータの受信を識別することにより送信する次のステーシ
ョンであることを確認する、ことが望ましい。

【００１４】同様の機構は順調なデータ伝送の肯定にも
適用することができる。回路網を通してデータを伝送す
る目的は、勿論、データを回路網上の特定のステーショ
ンに送ることである。データがその他のステーションに
より受信されると、受信ステーションは、順調な受領を
肯定する或る方法を備えているべきである。それ故、各
サイクルは更に、データ伝送後サイクル内に現われる肯
定段階を備えることができる。各ステーションが他のス
テーションから順調に受信したデータを所持していると
きは、この旨を保留段階に保留タイムスロットを設定す
ることにより肯定することができ、このタイムスロット
はその他のステーションに関連するものであり、これに
より回路網にデータが順調に伝送終了したことを示すこ
とができる。

【００１５】保留スロットの使用を更に拡張することが
できる。本発明を幾つかの回路網に適用するに当り、或
るステーションは可能な限り低いアクセス遲れを必要と
し、これは、保留を行わなかったステーションが次のサ
イクルまでデータを送信できないという事実から構成す
ることができるということを見出すことができる。それ
故、少くとも幾つかのステーションが送信するデータを
所持していると否とにかかわらず自動的に保留を行う措
置を講ずることができる。それで、自動的に保留を行っ
たステーションが送信するデータを所持していなければ
、これは送信するデータを保持している次の後続ステー
ションにより認識されなければならない。これは、サイ
クル内に遲れを生ずることがあるが、自動保留は送信す
る多数のデータを所持しているステーションにとっては
主な利益となるものであるから、遲れは実際上問題点を
立証することはないと思われる。

【００１６】各ステーションによる、送信するデータを
有するステーションの系列の内部での伝送すべきときの
確認は、保留機構を有するビットマップ・プロトコルの
使用を必らずしも必要としない。代案として、各ステー
ションが、直前のステーションおよびその前の実際に連
続する先行ステーションが、それらのデータ送信の存在
または不存在の検出に基いて、送信すべきか否かを決定
することが可能である。ステーションが直前ステーショ
ン、および連続する先行ステーションがデータを送信し
なかったことを検出する場合には、そのステーションは
即座にその認識について、それ自身のデータを送信する
ことができる。勿論、データ送信間の遲れをもっと長く
して利用効率を下げることができる。しかし、アクセス
遲れを減らすことができ、実施は一層簡単である。それ
故、或る状況では、この代案が好ましい場合がある。

【００１７】

【本発明の実施例】最初に図１を参照すると、星形回路
網は中心ノード１０１に接続された複数のステーション
１００から構成されている。これらステーション１００
の各々は、たとえば、ディジタル・コンピュータとする
ことができる。図１に示す回路網は、たとえば、図６Ａ
に示す一般形態の受動星形ノード１０１を有する光学式
受動星形回路網とすることができる。図６Ａのノード１
０１は、ステーション１００から来る複数の入力線２０
０およびステーション１００に行く複数の出力線２０１
を備えている。入力線２００の一つに載っている信号は
すべての出力線２０１に分配される。このような光学式
受動星形回路網には能動星形、リング、または母線に比
して重要な長所がある。たとえば、受動星形には（中心
星形結合ノード１０１に）一つの可能な故障点があるが
、パワーを必要とせず、電磁妨害に耐性を有し、機械的
、または電気的構成要素を備えていない、それ故、光学
式受動星形回路網は極めて確実で、光学式トランシーバ
、スイッチ、またはケーブルを必要としない。更に、光
学式構成要素の数を減らすことにより、受動星形光学回
路網は他の光学式回路網より廉価に構成することができ
る。その他に、多数の局限的用途が母線またはリングよ
り良く星形トポロジに適している。たとえば、回路網の
各ユーザまたは作業グループがたとえばパワーのため中
心配線点に接続される場合が屡々ある。本発明はそれ故
、光学式受動星形回路網に特に適用可能であるが、電気
式受動星形回路網、能動星形回路網、および他のトポロ
ジにも適用可能である。

【００１８】本発明では、図１に示す星形回路網に適用
したように、回路網はサイクルの連続で動作する。その
各々で各ステーション１００は一つのデータ・パケット
を回路網を通してステーション間に許容された送信順序
で送信することができる。ステーション１００はその送
信を受信ステーションでパケットの衝突が生じないよう
に時間調節する。このようなデータ・パケットの衝突の
主要な可能点は中心ノード１０１であるから、それはパ
ケットがその中心ノード１０１に到着する時刻である。 網内で衝突を起さないようにするために考察すべき最も
重要な点である。

【００１９】勿論、一つの可能な機構は、サイクル内に
送信するデータを有するステーション系列内の次に送信
するステーションが、その送信を、前記系列内の直前の
ステーションがその送信を完了したことを知ってからの
みその送信を始めることである。しかし、ステーション
１００によるデータ・パケットの送信と中心ノード１０
１におけるその受信との間に遲れが存在することは避け
られないから、直前のステーションによる送信が終るま
で待つのは非能率的又は非効率的である（ステーション
１００と中心ノード１０１との間の距離は１キロメート
ルを超えることがあり、したがってそれら遲れ時間は重
要になり得ることに注意すべきである）。

【００２０】したがって、本発明の回路網の各ステーシ
ョンは、送信するデータ・パケットを所持しているとき
、前記系列内の直前のステーションにより送られたパケ
ットの受信が終るより、中心ノード１０１での衝突を丁
度回避すると判断されるだけ前の時間に送信を開始する
ように構成されている。図１の単純な回路網では、この
量は、ステーション１００と中心ノード１０１との間の
往復時間より少い。この機構を実施するには、各ステー
ションを中心ノード１０１からどれだけ離れているかを
（伝送時間で）測るように構成する。往復遲れ時間は、
システムの電子装置、ファイバー光学送信機、ファイバ
ーそれ自身、および中間光学カップラ（図示せず）によ
って変る。ファイバーの長さを正確に調節することは可
能であるが、他の構成要素を通じての遲れ許容度は測定
では１ビットの精度まで充分精密に知ることはできない
。しかし、ステーションが一定の許容度以内でどれだけ
のビット時間中心から離れているかを測定することは実
現可能である。

【００２１】本発明の一実施例における１サイクルのフ
ォーマットを図２に示す。図２のサイクルは２段階、す
なわち保留（予約）段階１１０およびデータ段階１１１
から成立っている。保留段階１１０は複数の保留タイム
スロット１１２に概念的に分割されており、保留スロッ
トの数はステーションの数に対応する。既に注記したと
おり、ステーションは所定の順序で動作し、したがって
サイクルの「第１の」ステーション、サイクルの「第２
の」ステーションなどが、第ｎステーションまで存在す
る。したがって対応する数の保留スロット１１２が存在
し、各ステーションはその対応する保留スロットで、そ
のサイクルでパケットを送信することになっていること
を示す指示を発生することができる。このパケットを送
信することの指示は図２で論理「１」により描かれ、反
対の指示は論理「０」により描かれている。保留スロッ
トでの「１」の指示は対応するステーションがサイクル
の次のデータ段階で送信するためのスロットを効果的に
保留する。

【００２２】理論的には、このような保留スロットは、
ステーションが送信された信号の回路網の中心ノード１
０１で受信されるときを正確に決定できるとすれば、唯
１ビットの幅だけ可能である。実際上はこれは不可能で
あり、各保留スロットの概念的な幅はそれ故所定のウィ
ンドウの長さに等しく、そのウィンドウの長さは、送信
の不確かさによって決まる。実際上、このような測定の
精度は約５乃至６ビットにでき、したがってウィンドウ
の長さは約１０ビットであり、ビット長さは、たとえば
、システムの周りを伝送される方形波の搬送波によって
決まる。保留スロットで「１」の指示（パケットを送信
する）を発生するために、対応するステーションはその
方形波に２ビット以上、たとえば２乃至３ビット、パル
スを加えることができる。これは方形波信号を変化させ
、これは他のステーションで標準的方法により検出され
得る。

【００２３】保留段階１１０の後、図２に示すサイクル
はそのデータ段階１１１で進行する。この段階１１１で
は、保留段階１１０でスロットを保留した各ステーショ
ンがパケットを送信するが、パケットの送信はステーシ
ョンの順序によって決まる。サイクル内のステーション
の送信の所定の順序を知ることにより、および保留スロ
ットの設定を監視することにより、各ステーションは、
現在のサイクル期間中にパケットを送信することになっ
ているステーションの系列中の、もしあれば、どのステ
ーションが当該ステーションの直前にあるかを決定する
ことができる。ステーションが送信するデータを所持す
るステーションの前記系列内の最初のステーションであ
ることを確認した場合には、そのステーションはその送
信を開始することができる。前記系列内の他の各ステー
ションは、回路網により伝送されるデータ・パケットに
聴き入らなければならず、前記系列内の直前のステーシ
ョンからパケットを受取ると直ちに、ステーションはそ
のデータ・パケットを先行ステーションからのパケット
が終ってから中心ノードで即座に受信しなければならな
いように送信することができる。勿論、これは各データ
・パケットがその発信元ステーションの指示子を備えて
いると仮定しているがこれはパケット式の回路網では標
準的手法である。その他に、ステーションはパケットの
長さに関する幾つかの予備知識を所持していなければな
らないので、前記系列内の直前のステーションからのパ
ケットが何時終るかを判断し、これに従って先行パケッ
ト終了前の送信開始時間を調節することができる。パケ
ットが固定長のものである場合には、各ステーションが
パケットの開始からそれが何時終るかを計算し、これに
従ってパケットのそれ自身の送信を時間調節することが
容易である。しかし、可変長パケットを使用する場合に
は、サイクルの後の方のステーションはパケットそれ自
身に入っている情報からそれが何時終るかを決定しなけ
ればならない。すなわち、パケットそれ自身がその長さ
についての情報を備えている。

【００２４】最小スロット長Ｆｍｉｎ　とも称する最小
パロット長が存在することに注目すべきである。この最
小スロット長はステーションと中心ノードとの間の最大
伝ぱん遲れに等しい。ステーションが最小スロット長よ
り短いパケットを送信する場合には、次に送信するステ
ーションはそのパケットの終りを充分速く検出すること
ができなくてよいから、時間の差を無駄にすることがあ
る。 最小スロット長Ｆｍｉｎ　は或るステーションから中心
ノードまでのリンクの最大長Ｌｍａｘ　、ビットレート
Ｂ、および星形回路網の伝送径路（たとえば、光ファイ
バー）に沿う伝ぱん速度Ｃによって決まる。即わち、Ｆ
ｍｉｎ　＝２ＢＬｍａｘ　／Ｃ。パケットが可変長のも
のである場合には、長さの見出しＨが、最小スロット長
の他に必要になるばかりでなく、ステーションがパケッ
ト長を解釈するのにかかる時間Ｌｒｅａｄも必要である
。有効最小スロット長は従って、Ｆｍｉｎ　＝２ＢＬｍ
ａｘ　／Ｃ＋Ｈ＋Ｌｒｅａｄ。実際上は、保留段階とデ
ータ段階の最初のパケットの開始との間に遲れも存在す
るはずであり、これは少くともＬｍａｘ　の２倍である
に違いない。

【００２５】図２に示すサイクルは更に図３に示すよう
に展開することができる。この場合には、サイクルはな
お保留段階１１０およびデータ段階１１１を含んでいる
が、更に肯定段階１１３を含んでいる。肯定部分１１３
は概念的に肯定スロット１１４を含んでおり、ステーシ
ョンの数と同数の肯定スロットがある。肯定段階１１３
はデータ段階１１１から遲れＳ１　だけ離れていること
もわかる。遲れＳ１　は、次の肯定スロット１１４で返
答するのに充分な程長く最後のパケットの受信ステーシ
ョンを示すのに充分でなければならない。更に、最初の
ステーションだけがサイクルで送信する場合には、Ｓ１
　はＦｍｉｎ　より大きくなければならない。実際は、
Ｓ１　は、受信ステーションがパケットの有効性をチェ
ックする時間を持たなければならないから、最後に述べ
た下限より大きくなければならない。

【００２６】同様に、肯定段階１１３の終りから次のサ
イクルが開始するまでに遲れＳ２　が存在する。この遲
れはステーションに、丁度終了したサイクルに加えられ
ているパケットが肯定されなかった場合次のサイクルに
スロットを保留するのに充分な長さを与える。肯定スロ
ット１１４の順序が保留スロット１１２の順序と同じで
あれば、Ｓ２　＞Ｆｍｉｎ　−ＮＷＬ　であり、ここで
ＷＬ　はデータ・パケット間のウィンドウの長さであり
、Ｎはパケットの数である。データ・パケットの受領を
肯定するには、そのデータ・パケットを受取ったステー
ションがデータ・パケットからどのステーションがサイ
クルにパケットを加えたかを決定し、発信元ステーショ
ンに対応する肯定スロット１１４に指示を設定する。発
信元ステーションはこのようにして、それ自身の肯定ス
ロット内の指示をチェックして、パケットが順調に伝送
されたことを検出することができる。

【００２７】上に記したように、保留は回路網に加えら
れる方形波信号によって決まる。図３に示す構成では、
送信する最後のステーションにそのデータ・パケットの
送信が終ってからサイクルに方形波を加えさせることに
より容易に達成することができる。この方形波送信は、
肯定段階１１３および次のサイクルの保留段階１１０の
期間維持され、次のサイクルでのデータ・パケットの送
信の開始時に終結する。上に記したように、スロットの
設定は方形波信号の変化により達成される。実際上は、
方形波が、サイクルで実際に伝送する最後のステーショ
ンではなく所定の順序による最後のステーションにより
発生されるように構成することが最も簡単である。

【００２８】ステーションがその保留スロットに「１」
指示を設定しない場合には、ステーションはそのサイク
ルでデータ・パケットを伝送することができない。サイ
クルの長さは主としてデータ段階１１１で決まるので（
保留段階１１０と肯定段階１１３との相対長さははるか
に短い）、所定順序の早い方のステーションの一つが保
留段階１１０が過ぎてから間もなく伝送したいことを理
解すれば、１サイクル全部を待たなければならないこと
がわかる。しかし、所定順序の終りに近いステーション
がサイクルの同じ点で送信するデータを所持しているこ
とを理解すれば、ステーションはそのパケットを伝送す
ることができるまでにほぼ２サイクル待たなければなら
ない（すなわち、１サイクル全部に次のサイクルでの先
行ステーションのデータ・パケットに占められるサイク
ルの部分を加えたもの）。したがってステーションごと
にアクセス遲れには変動がある。これは、或るステーシ
ョンが低いアクセス遲れを必要とする場合特に重要にな
る。この場合には、図３に示す構成は更に低アクセス状
態を必要とするステーションに、これらステーションが
スロットを使用するか否かにかかわらず、サイクルごと
にスロットを自動的に保留させることにより修正するこ
とができる。この構成では、ステーションがスロットを
既に保留していれば、そのデータ・パケット・スロット
までのどんな時間にでもデータ・パケットを送信するこ
とができるようになり、したがってアクセス遲れが減少
する。ステーションは次を待つのではなく現在のサイク
ルで常に送信することができる。この方法の短所は、ス
ロットを自動的に保留したステーションがデータ・パケ
ットを実際にサイクルが加えるように進んでいるかを各
ステーションが検出し、もしそのように進んでいなけれ
ば、これに従ってそれ自身のデータ・パケット送信に進
むことができなければならないということである。それ
故、一つのデータ・パケットとデータ段階１１１の期間
中の次のパケットとの間の遲れが更に長くなることがあ
る。

【００２９】実際、このプロセスは更に図４に示すよう
にすることができる。この構成では、保留スロットが存
在せず、各ステーションはサイクルの所定の点でデータ
・パケットを送信することができる。前のステーション
、および実際それに先行するステーションがサイクルで
データ・パケットを送信しようとしていないことを認識
すれば、当該ステーションは従ってそのデータ・パケッ
ト送信のタイミングを前進させることができる。この場
合には、三つのステーションの中間が送信するデータを
所持していない場合、中心ノード１０１における他のス
テーションからのパケット同志の隙間は少くともＦｍｉ
ｎ　になる。各ステーションはどのステーションが送信
するデータを所持しているかあらかじめ知らないので、
パケットの受信を終了してしまう前に送信を開始するこ
とができる唯一の環境は、ステーションが、受け取って
いるパケットが前記所定の順序における直前のステーシ
ョンからのものであることを認識するときだけである。

【００３０】図４の構成は、最大アクセス遲れを減らす
と共に、特に肯定段階１１３をも省略した場合、実施が
一層簡単である。しかし、一つのデータ・パケットと次
の間に遲れが増大する可能性があるので利用効率が減少
する。更に、実用システムでは、すべてのステーション
をシステム・サイクルに確実に同期させるために、送信
データを所持しているステーションが無くても各サイク
ルで幾らかの送信をする必要がある。これは、たとえば
、送信データの無い各ステーションに長さＦｍｉｎ　以
下の空パケットを送信させ、これによりサイクルの進行
を他のすべてのステーションに知らせることにより管理
することができる。代りに、ステーションはその後続ス
テーションがパケットを送信していないことを認識する
ときはいつでも、このパケットが空であってもそれ自身
でそうしなければならない。

【００３１】図５は図１の回路網の修正形態を示すもの
で、カップラ１０２がステーション１００と中心ノード
１０１との間に導入されてデータ流径路を短かくしてい
る。ステーション１００と中心ノード１０１との間にデ
ータ流径路を短くするカップラ１０２が存在することが
わかる。こうして、一つのステーション１００から他の
ステーション１００へデータ・パケットを伝送するに際
し、データは、そのステーション１００から直接隣接す
るカップラ１０２まで、そのカップラ１０２から中心ノ
ード１０１まで、その中心ノード１０１から宛先ステー
ションのカップラ１０２まで、次いで宛先ステーション
自身まで伝達される。回路網のトポロジ（すなわち、す
べてのパケットが通過する星形中心ノード）を維持する
ために、各カップラ１０２は（図６Ａに示す）中心ノー
ドとは異なって構成されている。更に詳細に述べれば、
図６Ｂに示すように、各カップラには二つの部分２０２
と２０３とがある。部分２０２はデータ・パケットおよ
び他の信号をステーション１００から線２０４を経由し
て受取り、これらを線２０５を経由して中心ノード１０
１に伝送するが、その方向を矢２０６で示してある。同
様に部分２０３はデータ・パケットおよび他の信号を中
心ステーション１１１から線２０７を経由して受取り、
これら信号を線２０８を経由してステーションに伝える
。このようにしてステーションから来る信号が中心ノー
ド１０１にだけ伝えられ、中心ノード１０１から来る信
号と衝突しないことがわかる。図１の回路網について先
に説明した中心ノード１０１での衝突を回避するタイミ
ング決定基準は、なお効果的に適用される（したがって
ステーションが伝送を進行させて直前伝送ステーション
からのデータの受信の終りを進める最大量はやはり往復
遲れ時間である）ことに注目のこと。

【００３２】上述の回路網がすべてのステーション１０
０を回路網の始動時に始動させて動作させることは可能
であるが、ステーション１００がその始動後に回路網を
接合することも可能である。ステーションがサイクルの
タイミングを一旦確定すれば、サイクルの保留段階でス
ロット（たとえば、最後の空スロット）を保留すること
ができ、次にその保留したスロットをデータ段階で使用
して中心ノード１０１に回路網を接合したことを知らせ
ることができる。次に中心ノード１０１は、伝送の所定
順序内のそのステーションの位置を決定することができ
、こうしてステーションは正常に動作することができる
。このような構成は、勿論、中心ノードが知能を備えて
いることを必要とする。代りに、ステーション１００の
一つがこの役割を果すことができる。

【００３３】上述の回路網構成によりステーションは、
データ損失を最少限にして、回路網上のエラーに迅速に
追随して同期を回復することができる。可能な異なる幾
つかのエラーが存在する。第１に、各パケットの見出し
は、パケットの長さ、パケットを発生したステーション
、およびパケットを受取るべきステーションのアドレス
、を規定する情報を備えているべきである。アドレスに
関する欠陥は既知のシステムで容易に検出することがで
きる。パケットの長さを規定する情報のエラーから更に
問題が生ずる。ステーションはこの情報を解釈して先の
ステーションからのパケットが実際より短いことを示す
ことができる。これが発生し、且つステーションが送信
する次のステーションであれば、ステーションは早目に
送信し始め、パケットが衝突することになる。それ故こ
れらステーションからのパケット同志の間には隙間が無
く、送信する次のステーションは新しいパケットが始動
したことを認識しないことになる。その後続ステーショ
ンは、衝突したパケットを衝突したパケットを発信した
ステーションの第１のステーションからのものと解釈し
、したがって衝突したパケットを発信した他のステーシ
ョンが到着するのを待つ。しかし、最大パケット長を超
すと、後続ステーションは、自動的に送信を始めること
ができる。それ故、二つのパケットだけが破壊され、エ
ラーはそれ以上回路網内を伝ぱんしない。ステーション
がパケットが実際にあるより長いと決定する場合には、
衝突または破壊は発生せず、送信前の遲れが長くなるだ
けである。

【００３４】エラーは保留スロットでの設定の際にも発
生する可能性がある。保留スロットが実際の保留が行わ
れていないときに見掛け上設定されれば、遲れを生ずる
ことになるがデータを破壊することはない。しかし、ス
テーションが行った保留を一つ以上の他のステーション
が検出しなければ、問題が発生する可能性がある。ステ
ーションＡがステーションＢにより行われた保留を認識
することができない状況を考える。ステーションＡが現
在のサイクルで送信したくなければ、単にサイクルが予
想したより長いと感ずるだけである。データ損失は発生
しない。ステーションＡが現在のサイクルで送信したけ
れば、且つそのデータ・パケットをサイクルでステーシ
ョンＢの前に送信するように構成されていれば、ステー
ションＡは再びサイクルが予想より長いと感ずるが、デ
ータ損失は発生しない。ステーションＡが現在のサイク
ルで送信したければ、且つそのデータ・パケットをステ
ーションＢの直前に送信するよう構成されていれば、衝
突が発生する。状況は見出し長さについて前に説明した
のと同じになり、二つのデータ・パケット間に衝突が発
生し、これら二つのデータが失われるが、後続ステーシ
ョンは遲れの後影響を受けない。ステーションＡが現在
のサイクルで送信するようになっており、且つそのデー
タ・パケットをサイクルの、ステーションＢの後、即座
ではなく、或る時刻に送信するように構成されていれば
状況は同じである。この場合にはステーションＡからの
パケットは、他のパケットと衝突するが、ステーション
Ｂからのパケットとは衝突せず、その他は、この状況は
前と同じである。

【００３５】エラーは肯定スロット内でも発生する。肯
定が発生しなければ、パケットは再伝送され、これの確
率が適切なプロトコルにより低くなるように構成されて
いれば、システムに課される遲れは大きくない。パケッ
トが順調には送信されないが、適切な肯定ビットが設定
される状況は、これが二つのエラーに依存しており且つ
正常なシステムではこれの確率が充分小さくて無視され
るので、稀である。

【００３６】このように、上述の回路網構成は、特に、
ただし排他的ではなく、星形回路網に適応し、これら回
路網を既知のプロトコルを使用するより高い効率が動作
することができる、通信システムに、および通信方法に
使用するプロトコルを提供する。ステーション間には幾
分の「不公正」があり、所定の順序の後の方のステーシ
ョンのアクセス遲れは長いが、この問題は、回路網が過
負荷に近づくと、ステーションは各サイクルに送信する
パケットを所持するので、比較的パケット速度が低いと
きに存在するだけであり、したがって不公正が存在しな
い。本発明の構成を用いると、エラーが回路網内を伝ぱ
んしないので回路網はわずかなデータ損失で動作し続け
ることができる。効果的に、上述の回路構成のプロトコ
ルは或る一つの時刻に一つ以上の順調なパケットを移動
させることができ、これは星形回路網に適用される現存
プロトコルについては正しくない。

【００３７】上述した本発明の実施例においては、各ス
テーションはサイクルごとに（固定長または可変長の）
一つのパケットを送信することができるだけであるが、
サイクル内で送信する次のステーションがそのステーシ
ョンによるデータ送信の終りに関する予備調節を行うこ
とができるようにする適切な機構が確立されれば、ステ
ーションが１サイクルのデータ段階のそのターン（また
はスロット）期間中に幾つかのパケットを送信するよう
に構成することが可能である。このような機構は、ステ
ーションからのデータについて次のステーションをこの
情報を用いてあらかじめプログラムすることができるよ
うに予定の構造を確立することにより、または伝送中の
データの量またはデータ自身内に伝送残量に関する情報
を入れることにより可能である。

【００３８】他の可能な洗練された方法はステーション
がサイクルのデータ段階で送信する二つ以上の関連スロ
ットを備えるように構成し、これによりステーションが
サイクルで２回以上送信することができるようにするこ
とである。このような構成は二つ（またはそれより多い
）ステーションに同じステーション・アドレスを与える
が各々はサイクル内にそれ自身のスロットを備えるよう
にすることと概念的には同等である。

【００３９】非星形トポロジを利用する本発明の実施例
については、ステーションがその送信を直前の送信ステ
ーションからのデータの終りに関してその送信を進める
ことができる最大量は、ステーションと中心ノードとの
間の往復遲れ時間よりも更に一般的な項で表わす必要が
ある。図７は最大進み値を得る際に考えるべき主要要因
を示す。図７Ａで、ステーション１００Ａおよび１００
Ｂは１サイクル内で連続して送信する二つのステーショ
ンであり（ステーション１００Ｂはステーション１００
Ａより後で送信する）、径路７００は、ステーション１
００Ａ、１００Ｂにより送信されるパケットにより回路
網の他のステーションへの途中で取られる共通のデータ
径路であり、径路７０１は、ステーション１００Ｂから
の外側信号径路であり、径路７０２は、ステーション１
００Ｂへの内側信号径路である。時間ｔ０　は信号が径
路７０１および７０２とのその接合の間で共通径路７０
０の長さを走行するのにかかる時間であり、時間ｔ１　
は信号が径路７０１の長さを走行するのにかかる時間で
あり、時間ｔ３　は信号が径路７０２の長さを走行する
のにかかる時間である。ステーション１００Ａにより伝
送される失行パケットと衝突しないステーション１００
Ｂにより伝送されるパケットについては、ステーション
１００Ｂが適用することができる最大進みは（ｔ１　＋
ｔ０　＋ｔ２　）であり、この進みで、ステーション１
００Ｂからのパケットの前面はステーション１００Ａか
らのパケットの終りが径路７０１と共通径路７００との
接合点を通過した直後に共通径路７００を接合する。し
かし、ステーション１００Ａが事実上図７Ｂに示すよう
に設置されていれば、最大進みは、わずかに（ｔ１　−
ｔ０　＋ｔ２　）になることができ、これは、負になっ
てステーション１００Ｂが遲れてそのデータ・パケット
をステーション１００Ａからのパケットの終りを検出し
た時間を超えて送出しなければならないことを示すこと
がある。勿論、ステーション１００Ａの径路７０１およ
び７０２に対する位置はステーション１００Ｂには知ら
れないことが屡々であるから最悪の場合を仮定しなけれ
ばならない。一定のトポロジに対しては最大進みに対す
る簡易表現を得ることができる。このような事例の一つ
は、勿論、星形トポロジである。したがって図１の回路
網に対して、最大進みは、ｔ０　を実質上０として（ｔ
１　＋ｔ３　）である。 図５の回路網に対して、ステーション１００Ａおよび１
００Ｂが同じカップラに接続され、共通径路７００がカ
ップラから中心ノードおよび後に拡がっている場合には
、ステーション１００Ａは事実上常にステーション１０
０Ｂに対して図７Ａの関係にあり、したがって最大進み
は（ｔ１　＋ｔ０　＋ｔ２　）であって、これはステー
ション１００Ｂから中心ノードまでの往復遲れに等しい
。図５におけるステーション１００Ａおよび１００Ｂの
他の相対的位置決めでも同じ結果を生ずる。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように、本願発明によれば
、網内に衝突を起こすことなく、第１のステーションの
送出パケット終了前に次のステーションによるパケット
送出ができるので、網の使用効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】星形網を示す図である。

【図２】本発明の一実施例による網動作の１サイクルを
示す図である。

【図３】本発明の一実施例による網動作の第２の代替サ
イクルを示す図である。

【図４】本発明の一実施例による網動作の第３の代替サ
イクルを示す図である。

【図５】ステーション群を中心星形ノードに結合するた
めのカプラを有する星形網を示す図である。

【図６Ａ】図１，図５における網の中心ノード１０１の
データ経路を示す図である。

【図６Ｂ】図５の網のカプラのデータ径路を示す図であ
る。

【図７Ａ】汎用網のステーション近傍における信号径路
を示す図である。

【図７Ｂ】汎用網のステーション近傍における信号径路
を示す図である。

【符号の説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】伝送径路により接続された複数のステーシ
   ョン（１００）を有し、これらステーション間でデータ
   を放送伝送する通信システム。該システムは、各ステー
   ションが各サイクルでデータを送信できるようになって
   いると共に各サイクルでのステーション間の送信の許容
   順序があらかじめ定められた状態で周期的に動作するよ
   う構成されている。各ステーションは、そのステーショ
   ンおよび前記サイクルで送信するデータを有する前記一
   つのステーションの同定情報を含むそのデータを送信す
   るとき後記（イ）、（ロ）のステップで動作する。 （イ）前記ステーションがそのサイクルで送信するデー
   タを有するステーションの系列の最初のステーションで
   あるか否かを判定し、最初のステーションであれば、そ
   の後そのデータを送信するように動作し、（ロ）前記ス
   テーションが前記最初のステーションでない場合、該ス
   テーションがいつ送信するデータを有する次のステーシ
   ョンであるかを決定する。この決定には受信したデータ
   伝送を監視して発信元ステーションを同定することが含
   まれており、前記一つのステーションは、それが送信す
   る次のステーションであることを確認すると直ちに、前
   記ステーション系列内の直前のステーションによる送信
   の終りに応じて、そのデータを送信するように動作する
   。前記通信システムは後記の特徴を有する。前記一つの
   ステーションがそれが或るサイクルで送信する次のステ
   ーションであると決定すれば、少くとも、前記系列内の
   前記直前のステーションが送信の前記許容順序による前
   記一つのステーションの直前のステーションである場合
   、前記一つのステーションは前記直前のステーションか
   らデータの受信を終る前にデータを送信し始めるように
   動作する。また前記一つのステーションは該送信が他の
   ステーションで前記直前のステーションからの送信と衝
   突するのを回避するように動作する。