JPH0514384A

JPH0514384A - データ伝送方式

Info

Publication number: JPH0514384A
Application number: JP15903091A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Imai; 光雄今井; Fumiki Sone; 文樹曽根
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1993-01-22

Abstract

(57)【要約】【目的】ネットワーク内のデータ伝送が頻繁になった
時においても、ネットワークの伝送容量が低下しない伝
送方式を可能とする。【構成】複数の端末ノード１２ａ〜１２ｆと１台の分
岐装置１１とが送信用伝送路１３、受信用伝送路１４に
よりスター型接続されている。各端末ノード１２ａ〜１
２ｆは、送信フレーム中のデータに先行してこのデータ
の符号形式とは異なる端末コードを送信し、この端末コ
ードを分岐装置１１を介して全ての端末ノード１２ａ〜
１２ｆに受信させる。そして、この受信された端末コー
ドを検証して自身の送信の可否を判定し、この判定の結
果が送信可ならば送信を続行し、不可の場合は直ちに送
信を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はデータ伝送方式に係り、
特に論理的にはバス型で物理的にはスター型をしたネッ
トワークの伝送方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】バス型をしたネットワークはＩＥＥＥ等
により国際標準化が進められており、その代表的なもの
として、ＩＥＥＥ８０２．３ (ＣＳＭＡ/ ＣＤ方式) が
ある。この方式は、各端末 (ノード) が１本の同軸ケー
ブルを使用してデータを送信しようとする時、ネットワ
ークの状態をモニタし、既になにもデータが送信されて
いなければ自局データを送信する方式である。いま、仮
に全く同時に２つのノードがデータを送信しようとする
と、データの衝突が発生し、この場合は決められたアル
ゴリズムによりそれぞれ再送することになっている。更
に、最近では、このＣＳＭＡ/ ＣＤを使ったＬＡＮのオ
フィス内配線を改善する目的で、論理的には上述と全く
同様の動作をするものの物理的配線においてはスター状
に配線した１０ＢＡＳＥ−Ｔと呼ばれる規格が使われよ
うとしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなＣＳＭＡ/
ＣＤの場合、一度衝突が発生すると、かなりの待ち時間
が必要となり、衝突した時間と合わせ多くの時間が無駄
となってしまう。その結果、ネットワークで許される伝
送スピードの全てを有効に利用できなくなり、殊にデー
タが頻繁に送信されている場合は、衝突回数が増し、実
質の伝送容量が約半分のスピードである５Ｍｂ/ ｓ位ま
で低下してしまう。

【０００４】本発明の目的は、前述した従来技術の欠点
を解決し、ネットワーク内のデータ伝送が頻繁になった
時においても、ネットワークの伝送容量が低下しない新
たなデータ伝送方式を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、複数の端末ノードと１台の分岐装置との間
を送信用伝送路、受信用伝送路を用いてスター型接続を
行い、各端末ノードは受信用伝送路にデータキャリアが
検出されない時に送信用伝送路にデータを送信し、分岐
装置はある入力ポートからデータを受信するとデータを
全出力ポートに分配し受信用伝送路を用いて一斉に送出
するデータ伝送方式において、各端末ノードにおいて
は、データに先行してデータの符号形式とは異なる端末
コードを送信し、分岐装置を介して受信された端末コー
ドを検証することにより自身の送信の可否を判定し、送
信可ならば送信を続行し、不可の場合は直ちに送信を停
止するものである。ここで端末コードは、最大端末数だ
けのビット数を含み、且つその１ビットの送出時間が、
データ伝送速度に関係なく最大伝送路長に対する伝搬遅
延時間の４倍を超えることが望ましい。

【０００６】また、複数の端末ノードと１台のマルチポ
ートレピータとの間を送信用伝送路、受信用伝送路を用
いてスター型接続を行い、各端末ノードは受信用伝送路
にデータキャリアが検出されない時に送信用伝送路にデ
ータを送信するデータ伝送方式において、マルチポート
レピータにおいては、ある入力ポートからデータキャリ
アを受信すると一定の遅延時間を経てから改めて全入力
ポートをモニタし、その全ポートの中から予め決められ
た優先順位に従い送信中の１ポートを選出して、そのポ
ートのデータのみを全出力ポートを介して受信用伝送路
に一斉に送出し、端末ノードにおいては、受信されたフ
レームの送信元アドレスを検証することにより自身の送
信の可否を判定するものである。ここで、マルチポート
レピータにおける遅延時間は、最大伝送路長に対する伝
搬遅延時間の２倍以上であることが望ましい。

【０００７】

【作用】複数の端末ノードと１台の分岐装置とをスター
型接続したネットワークでは、各端末ノードからのデー
タが分岐装置によって無条件にすべての端末ノードに送
信される。そのため、各端末ノードからデータに先行し
て端末コードを送信させることにより、複数の端末ノー
ドがほぼ同時に送信を開始したとき、これらノードから
の端末コードが衝突し、その論理和がすべての端末ノー
ドで受信される。従って、それぞれの端末ノードでは、
受信された端末コードを検証することにより自身の送信
の可否を判定でき、その判定の結果が送信可ならば送信
を続行し、不可ならば直ちに送信を停止することで、送
信衝突時でも１台の端末ノードからのデータのみは継続
して送信できる。このとき、端末コードに最大端末数だ
けのビット数を含ませ、その１ビットの送出時間を最大
伝送路長に対する伝搬遅延時間の４倍を超えるように設
定すれば、各端末ノードと分岐装置との間の伝送路長が
異なるときでも、各端末ノードで受信されるビットの重
なりを減らし、端末コードを正確に読み取ることが可能
となる。

【０００８】また、複数の端末ノードと１台のマルチポ
ートレピータとをスター型接続したネットワークでは、
マルチポートレピータにより中継されたデータのみが端
末ノードに送られる。そのため、このマルチポートレピ
ータにおいて、ある入力ポートにデータが到着するとそ
れから一定時間待って改めて全入力ポートをモニタし、
その中から予め決められた優先順位に従い送信中の１ポ
ートのみを選出し、そのポートのデータを全ての受信用
伝送路に中継することにより、複数の端末ノードからの
データが、前記待ち時間内に到着した場合、優先順位の
高いポートに到着したデータのみは中継することができ
る。このマルチポートレピータを用いた場合、各端末ノ
ードにおいては、受信されたフレームの送信元アドレス
を検証することで自身の送信の可否を判定でき、正しく
データ伝送を行うことができる。ここで、マルチポート
レピータにおける遅延時間を、最大伝送路長に対する伝
搬遅延時間の２倍以上に設定すれば、各端末ノードとレ
ピータとの間の伝送路長差が最大であるときでも、これ
ら端末ノードが同時に送信開始されたと判断して中継す
ることができ、伝送路長の違いによる不公平を解消する
ことができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例を図を用いて
説明する。

【００１０】図１には、本発明が適用されるバス型ネッ
トワークの構成例を示す。このネットワークは、中央の
分岐装置１１と複数の端末ノード１２ａ，１２ｂ…と
を、送信用伝送路１３および受信用伝送路１４を用いて
スター型接続した構造をもつ。ここでは、伝送路１３，
１４に光ファイバを用い、分岐装置１１にはスターカッ
プラを用いるものとする。また、端末ノード１２ａ，１
２ｂ…は６台あるものとし、それぞれが伝送路１３，１
４によりスターカップラ１１の入力ポート、出力ポート
各１つと接続されている。

【００１１】各端末ノード１２ａ〜１２ｆでは、受信用
伝送路１４を一定時間にわたってモニタし、データキャ
リアが検出されない時に、伝送フレームを送信する。こ
こでは図２に示すように、送信すべきデータ１７に先行
して、まず端末コード１５を送信する。端末コード１５
は、予めシステムで決められた最大端末数だけのビット
数 (ここでは６ビット) を含み、各端末ノード１２ａ〜
１２ｆに１ビットずつ割り当てている。また端末コード
１５は、通常のデータ伝送符号（例えばバイフェーズ符
号）と異なるＮＲＺ符号で記述される。なお、図２の１
６，１８はそれぞれデータ１７の始めと終わりを示すデ
リミタである。

【００１２】複数の端末ノード１２ａ〜１２ｆがほぼ同
時に送信を開始すると、これらノード１２ａ〜１２ｆ
は、端末コード１５中の自局に割り当てられたビット１
５ａ〜１５ｆを“１” (光信号をオン状態) にし、他を
“０” (光信号をオフ状態) にして送信を開始する。各
端末ノード１２ａ〜１２ｆのスターカップラ１１との伝
送距離が等しいときは、これらノード１２ａ〜１２ｆか
らの端末コード１５がスターカップラ１１にて衝突し、
その論理和がスターカップラ１１の出力ポートに分配さ
れて全端末ノード１２ａ〜１２ｆに送られる。

【００１３】各端末ノード１２ａ〜１２ｆでは、スター
カップラ１１を介して受信された端末コードを、予め決
められた優先順位に従って検証し、自局の送信の可否を
判定する。そして、この判定の結果が送信可ならば送信
を続行し、不可の場合はその後の送信を停止する。

【００１４】今、端末ノード１２ａと１２ｃがほぼ同時
に送信を開始した場合、端末ノード１２ａは、最初に送
りだすビット１５ａのみを“１”とし他のビットを
“０”とした端末コード１５を送信する。一方、端末ノ
ード１２ｃは、３番目のビット１５ｃを“１”とし他を
“０”として送信する。これにより端末ノード１２ａ，
１２ｃには、同じ端末コード“１０１０００”が受信さ
れる。ここで、より早く受信されたビットに相当する端
末ノード１２ａ〜１２ｆほどプライオリティが高いとす
ると、端末ノード１２ａでは送信が続行され、端末ノー
ド１２ｃでは直ちに送信が停止される。

【００１５】このように各端末ノード１２ａ〜１２ｆで
は、データ１７に先行して端末コード１５を送信し、ス
ターカップラ１１を経て受信された端末コードを検証し
て自局の送信の継続・停止を決定することにより、複数
の端末ノード１２ａ〜１２ｆが同時に送信を開始した場
合でも、プライオリティの高い１台の端末ノード１２ａ
〜１２ｆのみはそのままデータ１７を送信できる。従っ
て、従来のように衝突発生から再送までの時間を無駄に
してしまうことなく、ネットワークを有効活用すること
ができる。

【００１６】なお、上記ネットワークでは、各端末ノー
ド１２ａ〜１２ｆのスターカップラ１１との伝送距離が
等しい場合について説明したが、これらの伝送距離が異
なるときは、ノード１２ａ〜１２ｆからの端末コード１
５が互いにずれて重畳されてしまう。この場合、端末コ
ード１５の１ビット送出時間Ｔ (図２) を、データ伝送
速度とは無関係に、最大伝送路長における伝搬遅延時間
の４倍を超えるように設定する。すなわち、端末ノード
１２ａ〜１２ｆとスターカップラ１１間の最大伝送路長
をｌ_MAX [ｍ] とすると、ファイバ中の伝搬速度は１／
５ [ｍ/ nsec]であるため、１ビット長Ｔは次式を満足
するものとする。

【００１７】

【数１】

【００１８】いま仮に、ｌ_MAX＝ 100 [ｍ] のとき、Ｔ
＝２ [μsec]となる。ここでは、Ｔ＝ 2.5 [μsec]に設
定すると、端末ノード１２ａとスターカップラ１１まで
の距離が 100 [ｍ] であり、端末ノード１２ｂとスター
カップラ１１までの距離が０[ｍ] のときでも、各ノー
ド１２ａ，１２ｂで受信される端末コードのビットは４
０％しか重ならない。従って、たとえ各端末ノード１２
ａ〜１２ｆで伝送距離が異なるときでも、各ビット１５
ａ〜１５ｆをその中央で読み取るようにすれば、端末コ
ードを正確に検証することが可能となる。しかも、端末
コード１５の送信時間はなんらデータ伝送速度に関係な
く決定されるため、データ伝送速度が極めて高いときで
も、端末コード１５の判別は可能である。このような方
式と採らなかった場合には、１ビットの送出時間Ｔが
2.5 (μsec)であることから、データ伝送速度は 400kb/
sまでしか適用できなくなり、高速伝送が不可能となっ
てしまう。

【００１９】次に、他のネットワーク構成に適用したデ
ータ伝送方式について説明する。

【００２０】このネットワークは、図３に示すように、
マルチポートレピータ(ハブ) ３１と複数の端末ノード
３２ａ〜３２ｃとを、送信用伝送路３３および受信用伝
送路３４を用いてスター型に配線したものである。

【００２１】端末ノード３２ａ〜３２ｃは、受信用伝送
路３４を一定時間にわたってモニタし、データキャリア
が検出されないと、図５に示す伝送フレーム５１を送信
する。これに対して、マルチポートレピータ３１では、
先着優先制御部３５によりすべての入力ポートをモニタ
し、あるポートにフレームが到着すると、その時点から
一定時間待って改めて全入力ポートをモニタする。その
結果、他の入力ポートにもフレーム到着が認められない
ときは、スイッチ３７ａ〜３７ｃのいずれかをオンに
し、既に到着しているフレームを中継する。また、他の
入力ポートにフレーム到着が認められると、どのポート
のフレームを通過させるかの判定をし、その結果に基づ
くフレームのみを中継する。こうして中継されたフレー
ムは、増幅器３６を介して受信用伝送路３４に一斉に送
出され、全ての端末ノード３２ａ〜３２ｃに送信され
る。

【００２２】一方、送信した各ノード３２ａ〜３２ｃに
おいては、受信用伝送路３４を介して受信されたフレー
ム中の送信元アドレスＳＡ (図５) をモニタし、自局ア
ドレスと比較する。これらアドレスが一致していれば、
送信が成功したとみなし、一致していなければ（他局の
アドレスであれば）、競合が発生して自局データがマル
チポートレピータ３１内で廃棄されたとみなし、適切な
再送手順に入る。

【００２３】図４は、先着優先制御部３５周辺の具体的
構成を示したものである。マルチポートレピータ３１の
各入力ポートに到着したフレームはキャリア検出回路４
１ａ〜４１ｃで検出され、その検出信号がラッチ回路４
３ａ〜４３ｃでラッチされる。キャリア検出回路４１ａ
〜４１ｃからの検出信号は、論理和回路４２を介して疑
似キャリア送信回路４４および遅延回路４５にも送られ
る。疑似キャリア送信回路４４は、最初にデータが検出
された時点で、キャリアのみを結合器４６を介して送出
する。また、遅延回路４５は、予めシステムで決められ
た最大伝送路長の２倍相当分の伝搬時間だけ信号遅延す
る。たとえば、伝送路３３，３４が光ファイバであり、
その最大伝送路長が５０ｍであると、おおよそ 500 nse
c だけの遅延時間となる。遅延回路４５で遅延された信
号は、その後優先判定回路４７に入力される。優先判定
回路４７は、遅延回路４５からの信号により、ラッチ回
路４３ａ〜４３ｃをモニタし、伝送選択信号４８をスイ
ッチ３７ａ〜３７ｃに出力する。

【００２４】いま仮に、端末ノード３２ａからフレーム
が送信されると、そのフレームの先頭がキャリア検出回
路４１ａにて検出される。この検出信号はラッチ回路４
３ａでラッチされる一方、疑似キャリア送信回路４４に
送られて、そこでキャリアのみをすべての端末ノード３
２ａ〜３２ｂに送信する。キャリア検出回路４１ａから
の検出信号は、また遅延回路４５にも入力され、そこで
最大伝送路長の２倍相当分の伝搬時間だけ遅延される。
この遅延時間内に別の端末ノード３２ｂからのフレーム
も到着すると、それがキャリア検出回路４１ｂにより検
出され、その検出信号がラッチ回路４３ｂでラッチされ
る。こうして２つのラッチ回路４３ａ，４３ｂがラッチ
状態になり、優先判定回路４７により端末ノード３２
ａ，３２ｂが同等に送信を開始したと判断される。そし
て、これら端末ノード３２ａ，３２ｂのうち、プライオ
リティが高い方のノード３２ａ，３２ｂからのフレーム
が中継される。ここで、端末ノード３２ａよりも端末ノ
ード３２ｂの方が、よりプライオリティが高いとする
と、スイッチ３７ｂのみがオンにされ、ノード３２ｂか
らのフレームが受信用伝送路３４側に再送信される。

【００２５】このようにして、複数の端末ノード３２ａ
〜３２ｃが同時に送信を開始しても、マルチポートレピ
ータ３１により１台の端末ノード３２ａ〜３２ｃの内の
１つのデータのみは中継することができる。しかも、マ
ルチポートレピータ３１では、最初のフレームが到着し
てから一定の遅延時間だけ待って、その後どのポートの
フレームを通過させるかを判定し、その結果に基づくフ
レームだけを中継することにより、ノード３２ａ〜３２
ｃとレピータ３１間の伝送路長に差異があっても、各ノ
ード３２ａ〜３２ｃ間でデータ中継に不公平を生じるこ
とはない。すなわち、先着のフレームを中継するだけで
は、レピータ３１とノード３２ａ〜３２ｃ間の距離に差
異があると、レピータ３１までの伝送時間に差が生じ、
距離の長い方が著しく不利となってしまう。これに対し
て、本レピータ３１では、伝送路長が異なっていても、
予め決められたプライオリティに従い、１のフレームだ
けは中継されるため、より平等に送信権を獲得させるこ
とができる。

【００２６】ここで、端末ノード３２ａとマルチポート
レピータ３１との距離が０ [ｍ] 、端末ノード３２ｂと
マルチポートレピータ３１との距離が５０ [ｍ] (最大
伝送路長) であるときに、つぎの３つのケースについて
検証してみる。なお、伝送路は光ファイバとする。

【００２７】(1)端末ノード３２ａ，３２ｂが同時に送
信を開始したときこの場合、ノード３２ｂからのデータは、ノード３２ａ
よりも伝送路長の差分250 nsec だけ遅れてレピータ３
１に到着するが、遅延回路４５の遅延時間 500nsec以下
のため同時に到着したとみなされる。

【００２８】(2)端末ノード３２ａが時間τ（τ＝ (50
ｍの伝搬遅延時間) ＝250nsec ）だけノード３２ｂより
も早く送信を開始したときこの場合は、ノード３２ｂからのデータはノード３２ａ
よりも 500 nsec だけ遅れて到着するが、遅延回路４５
により同時に到着したとみなされる。

【００２９】(3)ノード３２ｂが時間τだけノード３２
ａよりも早く送信を開始したときこの場合は、ノード３２ｂからのデータとノード３２ａ
からのデータはほぼ同時にレピータ３１に到着する。

【００３０】従って、上記 (1),(2),(3)いずれの場合
も、同時に到着したとみなされ、伝送路長に関係なく、
各端末ノード３２ａ〜３２ｃを平等に扱える。

【００３１】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば次の如く優
れた効果を発揮する。

【００３２】(1) 請求項１では、データに先行して端
末コードを送信し、分岐装置を介して受信された端末コ
ードを検証した結果により送信を継続あるいは中断させ
たので、衝突時でもプライオリティの高い１台の端末ノ
ードのみは送信を中断することなく続行できる。従っ
て、ネットワークの使用効率を大幅に向上でき、ネット
ワーク内でデータ伝送が頻繁に行われている時でも、伝
送容量の極端な低下を抑えることができる。

【００３３】(2) 請求項２では、端末コードの１ビッ
ト送出時間を、データ伝送速度と無関係に最大伝送路長
に対する伝搬遅延時間の４倍を超えるようにしたので、
各端末ノードと分岐装置間の伝送路長に差異があって
も、端末コードを正確に判別することができる。

【００３４】(3) 請求項３では、伝送路長によるデー
タ伝送遅延分だけ、マルチポートレピータで待って、そ
の後どのポートのデータを通過させるかを判定したの
で、伝送路長に差異があっても、平等に送信権を獲得さ
せることができる。

【００３５】(4) 請求項４では、マルチポートレピー
タでの遅延時間を最大伝送路長に対する伝搬遅延時間の
２倍以上としたので、極端にノードとマルチポートレピ
ータ間の伝送路長に差があっても、この差に基づく不公
平を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】バス型ネットワークの一例を示す構成図であ
る。

【図２】図１のネットワークで使用される伝送フレーム
の構成を示す図である。

【図３】他のバス型ネットワークを示す構成図ある。

【図４】図３のネットワークにおける先着優先制御部の
構成を示す図である。

【図５】図３のネットワークで使用される伝送フレーム
の構成を示す図である。

【符号の説明】

１１分岐装置１２ａ〜１２ｆ端末ノード１３送信用伝送路１４受信用伝送路１５端末コード１６スタートデリミタ１７データ１８エンドデリミタ３１マルチポートレピータ３２ａ〜３２ｃ端末ノード３３送信用伝送路３４受信用伝送路３５先着優先制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の端末ノードと１台の分岐装置との
間を送信用伝送路、受信用伝送路を用いてスター型接続
を行い、各端末ノードは、受信用伝送路にデータキャリ
アが検出されない時に送信用伝送路にデータを送信し、
分岐装置は、ある入力ポートからデータを受信すると該
データを全出力ポートに分配し受信用伝送路を用いて一
斉に送出するデータ伝送方式において、各端末ノードに
おいては、データに先行して該データの符号形式とは異
なる端末コードを送信し、分岐装置を介して受信された
端末コードを検証することにより自身の送信の可否を判
定し、送信可ならば送信を続行し、不可の場合は直ちに
送信を停止することを特徴とするデータ伝送方式。
【請求項２】前記端末コードは、設定する最大端末ノ
ード数だけのビット数を含み、且つその１ビットの送出
時間は、データの伝送速度に関係なく、最大伝送路長に
対する伝搬遅延時間の４倍を超えることを特徴とする請
求項１記載のデータ伝送方式。
【請求項３】複数の端末ノードと１台のマルチポート
レピータとの間を送信用伝送路、受信用伝送路を用いて
スター型接続を行い、各端末ノードは、受信用伝送路に
データキャリアが検出されない時に送信用伝送路にデー
タを送信するデータ伝送方式において、マルチポートレ
ピータにおいては、ある入力ポートからデータキャリア
を受信すると一定の遅延時間を経てから改めて全入力ポ
ートをモニタし、その全ポートの中から予め決められた
優先順位に従い送信中の１ポートを選出して、そのポー
トのデータのみを全出力ポートを介して受信用伝送路に
一斉に送出し、端末ノードにおいては、受信されたフレ
ームの送信元アドレスを検証することにより自身の送信
の可否を判定することを特徴とするデータ伝送方式。
【請求項４】前記マルチポートレピータにおける遅延
時間は、最大伝送路長に対する伝搬遅延時間の２倍以上
であることを特徴とする請求項３記載のデータ伝送方
式。