JPH0461538B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、搬送帯域伝送路を介した信号伝送に
おいて、その衝突を確実に検出することのできる
実用性の高い搬送帯域伝送路における衝突検出方
式に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

中央制御局は不要で、しかも拡張性に富んだバ
ス型ネツトワークとして、完全分散形対等プロト
コル伝送方式、即ちCSMA／CD（Carrier Sence
Multiple Access／Collision Detection）方式が
知られている。この方式は、伝送路としての同軸
ケーブルを介して基底帯域伝送を行うものである
が、最近では上記同軸ケーブルをより効率良く使
用する為に、前記基底帯域信号を搬送帯域信号に
変換して帯域の有効利用を図る所謂ブロードバン
ドネツトワークの開発が進められている。

ところで、このような搬送帯域伝送路上で
CSMA／CD方式を実現する上での課題として、
従来の基底帯域伝送路上での衝突検出特性と同程
度の特性を確保すること、また上位プロトコルと
の互換性を確保すること等がある。このうち、上
記搬送帯域伝送路上における衝突検出方式につい
ては、次のようなものが検討されている。

即ち、第１の方式は、送信データを一時記憶
し、伝送線路を介して戻つてきたデータと上記送
信データとをビツト毎に照合して、その送受信デ
ータが全て一致したときには衝突を生じることな
く送信が行われ、逆に少なくとも１ビツトのデー
タ相違があつた場合には衝突が生じたと看做すも
ので、送受信データのビツト照合方式と称され
る。

然し乍らこの方式によれば、受信信号を復調・
復号化して受信データを作つたり、送信データを
記憶する必要がある為、例えば上位プロトコルと
の互換性を確保するには、本来上位レベルのプロ
トコルが持つ機能の一部を最下位のプロトコルで
ある物理レベルで持つことが必要となる。この
為、物理レベルを実現するハードウエアとしての
モデムの構成が複雑化し、高騰化を招く不具合が
ある。しかも、この方式にあつては、送信中のモ
デムのみが衝突を検出でき、受信状態にあるモデ
ムは上記衝突を検出することができないと云う固
有の問題がある。この為、上記衝突を検出したモ
デムが、所謂バツクオフと称されるランダムプロ
セスを実行している間に、それまで受信状態にあ
つた他のモデムが送信権利を獲得し、高トラフイ
ツク状態にあつては一度衝突を生じたモデムはい
つまでも送信できなくなると云うパニツク状態を
招来する。更にはネツトワーク上のトラフイツク
をモニタするに際しても、どの程度衝突が起きて
いるかを測定することができないので、ネツトワ
ーク管理上の問題も生じた。

一方、第２の方式として、送信を行わんとする
モデムから、データの送信に先立つてランダムな
時間間隔のパルスを２個送出し、最初のパルス送
出時刻から伝送路の最大時間の２倍の時間上記伝
送路を監視し、その間に受信されるパルス数が２
個だけの場合に衝突が無いものとしてデータ送信
を開始するようにした、所謂ランダムパルス時間
監視方式がある。

然し、この方式にあつては、データのパケツト
送出毎に衝突の有無を監視する為の時間を必要と
するので、ネツトワークの伝送効率、つまり実効
伝送容量が低下すると云う問題がある。また前述
した第１の方式と同様に、上位プロトコルとの互
換性を確保する為には、上位レベルからの送信デ
ータを受けて２個のランダムパルスを送出し、こ
れを監視する間、上記送信データを記憶しておく
ことが必要なのでモデムのハードウエアが複雑化
し、その高騰化を招く不具合があつた。

更に第３の方式として、２つのモデムから送出
された信号の重なりによつて生じるビート信号の
レベルが、例えば同位相の場合、その波高値が２
倍になることを検出して衝突の有無を判別する、
所謂信号レベル検出方式がある。この方式によれ
ば、前述した第１および第２の方式のように受信
状態にあるモデムが衝突検出を行えない、或いは
ネツトワークの効率が低下する等の問題を招くこ
とがない。

ところが、近時種々の観点から注目されている
VSB或いはデユオバイナリAM／PSK等の変調
方式にあつては、本質的に搬送周波数が変化しな
い為、信号の衝突によつて生じるビート信号の周
波数が非常に低く、パケツト化されたデータの送
出期間中に、その同位相信号の重なりによつて２
倍の波高値が必ず得られると云う保証がない。こ
の為、上記衝突を100％確実に検出することがで
きないと云う欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、ネツトワーク効
率の向上を図るために、搬送帯域伝送路上におけ
る衝突検出を各モデムにおいて確実に行うことが
できる実用性の高い搬送帯域伝送路における衝突
検出方式を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は基底帯域信号またはこの基底帯域信号
を符号化してなる信号を周波数偏移の伴う搬送帯
域信号に変調する複数のモデムを搬送帯域伝送路
に接続し、前記複数のモデムからほぼ同時にデー
タ通信が行われた場合にその衝突を検出するネツ
トワークにおいて、周波数偏移を_d、ビツト時間
間隔をＴ、前記各モデムの変調パラメータΔをΔ
＝2_d・Ｔ≧0.5としたとき、前記変調パラメータ
Δを調整して衝突によつて生じるビート信号の周
期を前記基底帯域信号またはその符号化信号のビ
ツト時間間隔あるいはそれ以下となるよう定め、
前記搬送帯域信号どうしの周波数偏移のずれによ
つて生じるビート信号のレベル検出結果に基づい
て１ビツト時間間隔内に衝突を検出するものであ
る。

〔発明の効果〕

従つて本発明によれば、衝突によつて生じるビ
ート信号の周期が基底帯域信号のビツト時間間隔
と同程度、またはそれ以下なので、前記基底帯域
信号またはその符号化信号を変調して送信してい
る期間内にビート信号からその衝突を確実に検出
することができる。しかも、上記ビート信号は伝
送路上で生じるので、該伝送路に接続された全て
のモデムで上記衝突を検出することができる。更
には、データ送信に先立つてパルスを送出する等
の処理を必要としないので、ネツトワーク効率を
高めることができ、またモデムの構成が複雑化、
高価格化することがない等の実用上絶大なる効果
が奏せられる。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例につき説
明する。

第１図は本方式が適用されるネツトワークの概
略構成図で、搬送帯域伝送路１は送信線２および
受信線３、および方向性結合器からなるヘツドエ
ンド４によつて構成される。このヘツドエンド４
によつて、上記送信線２上に送出された信号が受
信線３を介して伝達され、所謂２重ケーブル方式
のネツトワークが構成される。このような伝送路
１に複数のモデム６，６ａ，６ｂ〜６ｎが接続さ
れる。尚、各モデム６，６ａ，６ｂ〜６ｎと伝送
路１の送信線２、および受信線３との接続は、方
向性結合器を介して行われることは云うまでもな
い。そして、各モデム６，６ａ，６ｂ〜６ｎは、
それぞれ情報処理装置等の上位プロトコル機器は
インターフエース線を介して接続される。

モデム６は例えば第２図に示すように構成され
る。即ち、上位プロトコル機器からインターフエ
ース線を介して与えられる基底帯域信号またはそ
の信号を符号化した信号からなる送信データは、
FM変調器１１に入力されて周波数変調されたの
ち、バンドパスフイルタ１２，送信アンプ１３を
介して年送信線２に送出される。つまり送信デー
タは周波数偏移の伴う搬送帯域信号に変調されて
伝送路１に送信される。一方、上記伝送路１の受
信線３から入力される搬送帯域信号は、受信アン
プ１４を介して入力され、バンドパスフイルタ１
５を通してFM復調器１６に与えられる。この
FM復調器１６にて前記搬送帯域信号が復調され
基底帯域の受信データが再生される。そして、こ
の基底帯域の受信データがインターフエース線を
介して上位プロトコル機器に与えられる。

またこのモデム６にあつては、バンドパスフイ
ルタ１５の出力信号が、レベル検出器１７にも与
えられている。このレベル検出器１７は、例えば
その構成を第３図に示すように、受信信号（搬送
帯域信号）のレベルを検出し、特に衝突により生
じるビート信号固有のレベルを検出して衝突を検
出するもので、その検出情報は衝突検出回路１８
に与えられる。この衝突検出回路１８は、例えば
10MHzのパルスジユネレータからなるもので、前
記レベル検出器１７によるビート信号検出、つま
り衝突検出により付勢されて10MHzのパルスから
なる衝突検出信号を発生する。この衝突検出信号
が前記上位プロトコル機器に与えられ、伝送路１
上で衝突が発生している旨が知られている。

ところで、このような衝突検出を行うレベル検
出器１７は第３図に示す如く構成される。前記バ
ンドパスフイルタ１５から与えられる信号は、包
絡線検波回路２０を介して検波され、その信号レ
ベルが求められる。そして、そのレベル信号はロ
ーパスフイルタ２１を介して増幅器２２に導か
れ、所定の利得で増幅されると共に、他方におい
て第１および第２の比較器２３，２４にそれぞれ
入力される。これらの第１および第２の比較器２
３，２４は第１および第２の基準信号発生器２
５，２６がそれぞれ出力する基準信号を閾値とし
て前記信号レベルを判定するものである。上記第
１の基準信号発生器２５は、１つのモデム６から
のみ信号が送信され、衝突が生じていないとき
の、時間的に略一定の受信信号レベルより僅かに
高い閾値を与えるもので、比較器２３は受信信号
レベルがその閾値を上回つたときに信号を出力す
るものとなつている。また第２の基準信号発生器
２６は、上記時間的に略一定の受信信号レベルよ
り僅かに低い閾値を与えるもので、第２の比較器
２４は受信信号レベルがその閾値を下回つたとき
に信号を出力するものとなつている。これによつ
て、２つ以上のモデム６から同時に信号が送出さ
れ、その衝突によつて生じたビート信号が振幅に
して各送信信号の２倍以上の変化を示すことを利
用して、その衝突状態が検出されている。そし
て、第１および第２の比較器２３，２４の各出力
信号はオア回路２７を介して論理和され、アンド
回路２８に入力されて前記増幅器２２の出力によ
り、受信信号存在期間にのみ単安定マルチバイブ
レータ２９に与えるようになつている。これによ
つて、衝突検出時に上記単安定マルチバイブレー
タ２９から、一定時間幅の衝突検出信号が出力さ
れることになる。尚、アンド回路２８、単安定マ
ルチバイブレータ２９に代えてフリツプフロツプ
を用い、増幅器２２の「１」信号出力時にオア回
路２７の出力を受けてフリツプフロツプセツト
し、上記増幅器２２の出力の「０」変化によりフ
リツプフロツプをリセツトして前記衝突検出信号
を得るようにしてもよい。つまりレベル検出器１
７では、衝突によつて生じるビート信号特有の信
号レベルを検出して、その衝突を検出するものと
なつている。

このように構成されたネツトワークにおいて、
各モデム６に上位プロトコル機器より与えられる
送信データが第４図に示すような基底帯域（ベー
スバンド）信号であるとすると、FM変調器１１
は、搬送波中心周波数を_c周波数偏移を_dとした
とき、上記送信データが「１」なるときには ₁＝_c＋_d 送信データが「０」なるときには ₂＝_c−_d なる周波数変調を行う。この変調処理における変
調パラメータΔは、上記データの１ビツト当りの
時間間隔をＴとしたとき Δ＝2_d・Ｔ１ となる如く設定されており、これによつて衝突に
よるビート信号の周期が基底帯域信号のビツト時
間間隔Ｔと同等、またはそれ以下となるように定
められている。

即ち今、第５図に示すように２つのモデム６か
ら、時間的（位相的）にtのずれを以つてデー
タ送信がなされると、同図中斜線部によつて示さ
れるように、位相の異なりによつて信号差が生
じ、またビートデータの異なりによつて信号差が
生じる。この信号差の時間幅ｔは、上記時間のず
れtが t＝Ｔ／２ なるとき最小となり、その値は、 ｔ＝Ｔ／２ となる。そして、この信号差部分において、前記
周波数偏移を受けた周波数f₁，f₂の各成分によつ
て第６図に示す如き周期（１／2f_d）なるビート
信号が発生することになる。そして、このビート
信号の最大振幅は、各モデム６からの送信信号振
幅の略２倍となる。

ここで着目すべきところは、前述したように
FM変調器１１の変調パラメータΔは１以上に設
定されており、従つて次の関係が成立する。

1/2・１／2_dＴ／２ｔ つまりこのことは、ビツト時間間隔Ｔ以内にビー
ト信号の振幅が０または、送信信号振幅の２倍の
いずれかを必ずとることを意味する。従つて前述
した如く構成されたレベル検出器１７によつて、
伝送路１上に衝突が生じたとき、これを基底帯域
信号のビツト時間間隔Ｔ以内に速やかに、且つ確
実に検出することが可能となる。

一方、上位プロトコル機器が第７図に示すよう
に送信データを基底帯域においてマンチエスター
符号化して与えるものとする。この場合にもモデ
ム６は、上記符号化信号の「１」，「０」に対応し
て周波数₁，₂なる搬送帯域信号を同様に得るこ
とになるが、このときの変調パラメータΔは Δ＝2_d・Ｔ0.5 に設定される、しかしこの場合には、例えば第８
図に示すように、時間的（位相的）にtなるず
れを持つ２つの信号によつて衝突が生じると、同
図斜線部で示す如き信号差が生じ、その信号差部
分において同様なビート信号が発生する。この場
合、上記ビート信号の発生時間は、送信信号の
「１」または「０」となる最小時間間隔Ｔとなる。
しかして、前述したように、マンチエスター符号
に対する変調パラメータΔが0.5以上に設定され
ている為、 1/2・１／2_dＴ＝ｔ なる関係が成立する。このことは、前記時間間隔
Ｔ内にビート信号の振幅が必ず０または、送信信
号の２倍の振幅をとることを意味する。従つて前
述した例と同様に伝送路１上の信号衝突を確実に
検出することが可能となる。

このように本方式によれば、基底帯域信号また
はその符号化信号を周波数変調して送信するに際
して、その変調パラメータΔを調整し、衝突によ
つて生じるビート信号の周期が上記基底帯域信号
またはその符号化信号のビツト時間間隔と同程度
あるいはそれ以下となるべく定めているので、極
めて簡易に且つ確実に衝突を検出することができ
る。しかも、従来のようにデータ送信に先立つて
２つのパルス信号を送信して伝送路１の状態を監
視する等の処理が全く不要なので、ネツトワーク
効率を十分高いものとすることができる。また前
述したようにして伝送路１上のビート信号からそ
の衝突を検出するので、上記伝送路１に接続され
た全てのモデム６においてそれぞれ同時に衝突を
検出することができる。またモデム６の構成も前
述したように簡易であり、安価に実現することが
できる等の実用上多大なる効果が奏せられる。

ところで本方式は第９図に示す如く構成された
ネツトワークについても適用することができる。
このネツトワークは、送信データと受信データと
を周波数的に分離し、１つの同軸ケーブルを伝送
路１として共有したものである。そしてこの伝送
路１に対しては、方向性結合器７ａ，７ｂ〜７ｋ
をそれぞれ介して複数のモデム６およびヘツドエ
ンド８が接続される。このヘツドエンド８は例え
ば第１０図に示すように、伝送路１上の方向性結
合器７に接続される方向性結合器３１、この方向
性結合器３１を介して受信された信号を周波数分
離して抽出するローパスフイルタ３２、発振器３
３からの信号を受けて上記ローパスフイルタ３２
の出力信号を周波数変換する変換器３４、そして
この周波数変換された信号を抽出して前記方向性
結合器３１に導くハイパスフイルタ３５によつて
構成される。尚、この例は送信データを低域側、
受信データを高域側に周波数分離した例である
が、その周波数関係が逆の場合には、ローパスフ
イルタ３２とハイパスフイルタ３５とをそれぞれ
逆に構成すればよい。

このような１重ケーブル方式のネツトワークに
あつても、送信側で生じたビート信号がヘツドエ
ンド８を介して、単に周波数変換されるだけであ
り、換言すればビート信号の周期に変更が生じる
ことがなく、またその振幅が前述した例と同様に
０から２倍の振幅値まで変化し、その周波数成分
のみが変つているだけであるから、前記実施例と
同様に衝突を確実に検出することができる。

また伝送路１を更に周波数分割したブロードバ
ンドネツトワークにあつては、ヘツドエンド８を
例えば第１１図に示すように構成すればよい。即
ち、方向性結合器４１を介して取込まれた信号
を、ブロードバンドの各チヤンネルにそれぞれ対
応して設けられたバンドパスフイルタ４２を介し
て入力して周波数分離する。そして、この周波数
分離された信号をFM復調器４３を用いて復調し
て基底帯域信号に変換し、これをFM変調器４４
にて再びFM変調する。このとき、送信側と受信
側の周波数シフトを考慮した搬送周波数に変調す
ることは云うまでもない。しかるのち、このFM
変調された信号をバンドパスフイルタ４５を介し
て抽出し、送信アンプ４６を介して前記方向性結
合器４１から再び伝送路１上に送出する。このと
き、レベル検出器４７はバンドパスフイルタ４２
の出力から、前述した例と同様にしてビート信号
を検出し、その衝突を監視している。そして、衝
突検出時には前記送信アンプ４６の利得を２倍に
設定して、ヘツドエンド８から送り出される信号
振幅を２倍にしている。即ちこの例では、ヘツド
エンド８によつてビート信号から衝突を検出し、
送信アンプ４６の出力にはビート信号が発生しな
いことから、その信号振幅を２倍にして衝突を表
示するものとなつている。このようにして、ヘツ
ドエンド８において衝突を検出するようにして
も、先の各実施例と同様な効果が奏せられること
は云うまでもない。

尚、このようにしてヘツドエンド８にでビート
信号から衝突を検出するものにあつては、ヘツド
エンド８からの信号にビート信号が伴うことがな
いので、必ずしもFM復調と、FM変調とを行う
必要はない。例えば、受信線の送り出す信号を
AM変調とすること等が可能である。

以上、本発明方式について説明したが、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではない。例
えば実施例において、基底帯域信号そのものを変
調する場合、その変調パラメータΔを１以上、ま
たはマンチエスター符号を変調する場合には変調
パラメータΔを0.5以上とした。しかし、ビート
信号のレベル検出に用いられる閾値が「１」信号
時のレベルと、「０」レベルおよび上記「１」信
号時のレベルの２倍のレベルとの間に設定される
こと、また基底帯域信号および変調信号の位相が
衝突を生じたモデム６間で全く独立であることか
ら、ビート信号のレベルが上記２つの閾値を上廻
つたり、或いは下廻つたりする確率が極めて高い
と云える。従つて前記変調パラメータΔをそれぞ
れ半分程度（基底帯域信号の変調時には0.5、マ
ンチエスター符号の変調時には0.25）としても、
実用上殆んど支障なく衝突を検出することができ
る。またこのような理由により、前述した閾値の
一方だけを用いてレベル判定しても、実用上十分
な衝突検出を行い得る。

また実施例ではマンチエスター符号を例にとつ
たが、他の符号化方式の信号に対しても本方式を
適用できることは云うまでもない。例えば基底帯
域信号が多値レベルに符号化されている場合であ
つても、隣接するレベル間での周波数偏移による
ビート信号の周期が基底帯域信号のビツト間隔程
度となるように変調パラメータΔを定めればよ
い。

更に実施例ではFM変調について述べたが、基
底帯域信号を積分したのち、これを位相変調する
ような変調方式でもよい。つまりMSK（ミニマ
ム・シフト・キーイング）変調や、CPS（コンテ
イニアス・フエーズ・シフト）変調等の周波数偏
移を伴うものについても同様に適用可能である。
更には受信信号の包絡線検波レベルを判定するこ
とに代えて、受信した搬送帯域信号の最大振幅値
（ピーク値）や最小振幅値を検出するようにする
こともできる。更には、伝送路１は、電気情報を
取扱うツイスト・ペア線や同軸ケーブルを用いて
実現できることは勿論であるが、情報媒体として
光を用い、伝送路１を光フアイバケーブルにて構
成することも可能である。要するに本発明は、そ
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すもので、第１図はネ
ツトワークの構成図、第２図はモデムの構成図、
第３図はレベル検出器の構成図、第４図は基底帯
域信号に対するモデムの変調作用を示す図、第５
図は衝突の発生とその検出作用を説明する為の
図、第６図はビート信号を示す図、第７図はマン
チエスター符号に対するモデムの変調作用を示す
図、第８図は衝突の発生とその検出作用を説明す
る為の図、第９図はネツトワークの別の構成例を
示す図、第１０図および第１１図はそれぞれヘツ
ドエンドの構成例を示す図である。 １……搬送帯域伝送路、４，８……ヘツドエン
ド、６，６ａ〜６ｎ……モデム、１７……レベル
検出器、２０……包絡線検波回路、２３，２４…
…比較器、２５，２６……基準信号発生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基底帯域信号またはこの基底帯域信号を符号
   化してなる信号を周波数偏移の伴う搬送帯域信号
   に変調する複数のモデムを搬送帯域伝送路に接続
   し、前記複数のモデムからほぼ同時にデータ通信
   が行われた場合にその衝突を検出するネツトワー
   クにおいて、 周波数偏移を_d、ビツト時間間隔をＴ、前記各
   モデムの変調パラメータΔをΔ＝2_d・Ｔ≧0.5と
   したとき、前記変調パラメータΔを調整して衝突
   によつて生じるビート信号の周期を前記基底帯域
   信号またはその符号化信号のビツト時間間隔ある
   いはそれ以下となるよう定め、前記搬送帯域信号
   どうしの周波数偏移のずれによつて生じるビート
   信号のレベル検出結果に基づいて１ビツト時間間
   隔内に衝突を検出することを特徴とする搬送帯域
   伝送路における衝突検出方式。