JPH058894B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、ネツトワークにおけるデータ衝突検
出方式に関する。

［発明の技術的背景］ 近時、光ローカルエリアネツトワーク（LAN）
は光フアイバの有する広帯域性、耐電磁妨害性の
特徴を生かし、各方面で実用化が進められてい
る。中でも伝送路をすべて受動部品で構成できる
パツシブな光スターカプラを使用した光LANは、
その構成部品の信頼性が高いため小〜中規模の
LANとして注目をあびている。しかし、パツシ
ブな光スターカプラを用いた場合、各入力ポート
はスターカプラで１つに合成され、その後分配さ
れるのでスターカプラに接続された複数のステー
シヨンが同時に送信すると、そのデータはスター
ネツトワーク上で衝突を起こし破壊されてしま
う。このため、スターカプラ上での衝突によるデ
ータの破壊を避け、効率的にデータを転送するた
めに一般的には、送信前に他からデータが受信さ
れていないことを確認してから送信を開始する。
しかし、すでにデータが光フアイバを伝送中であ
り、受信確認がとれない場合はデータの衝突が起
こる。このため、従来から衝突状態をいち早く検
出して相互に衝突したことを知らせ、１つのステ
ーシヨンのみが送信するような手順により正常な
通信が行えるようにしている。このような方式を
一般にはCSMA／CD方式（キヤリアセンス・マ
ルチプルアクセス／コリジヨンデイテクシヨン）
という。

しかし、スターネツトワークでは、ステーシヨ
ンとスターカプラまでの距離の差が大きいときも
あり、各送信ステーシヨンからの送出データの受
信レベルは一定しておらずその差も8dB以上にも
なることがある。従つて、スターカプラに近いス
テーシヨンが送信しているときにスターカプラか
ら遠いステーシヨンからの信号が衝突した場合
は、その衝突の検出が困難であることが多い。そ
こで、その衝突状態を高感度で検出する方法とし
て、識別した符号の符号遷移則違反（CRV）か
ら検出することが知られている。

すなわち、電子通信学会技術報告CS−83−110
に示されているように、受信符号に３値に交流変
換してレベル差のある光信号の衝突をCRVによ
り検出するものである。

受信符号を３値化する手法としては送信信号を
BSI（Bit Sequence Independence）化符号の１
つであるダイパルス（マンチエスタ）符号、
CMI符号、DMI符号等により1B2B（１ビツトを
２ビツトで表現する）符号として送信し、受信時
に受信信号と受信信号を１／２タイムスロツトず
らした信号との差信号を得るパーシヤルレスポン
ス（１，−１）変換（PR変換）法がある。

第６図に、1B2B符号受信時のPR変換のアイパ
ターンを示す。CMI、DMI、ダイパルスのいず
れの符号でもPR変換波形から衝突検出は可能だ
がPR変換信号からデータを識別することを考え
ると、PR変換アイパターンの後半が２値になつ
ている必要があり、しかも振幅が大きい方が有利
となるため、以下の説明ではダイパルスの場合に
ついて具体的な説明を行うことにする。

伝送信号にダイパルス変換を行い、さらにPR
変換を行つた場合の符号遷移則を第７図に示す。
まず、ダイパルス変換は伝送情報“０”を“10”
信号に、伝送情報“１”を“01”信号に変換する
もので、PR変換は前位符号に対して現符号を変
換するものである。つまり、PR変換の変換則は
第７図に示すように前位符号“１”入力に対し現
符号“０”であれば“−”、現符号が“１”であ
れば“０＊”の各符号に変換を行ない、前位符号
“０”入力に対して現符号が“０”であれば
“０”、現符号が“１”であれば“＋”の各符号に
変換を行う。ここで“＋”は正の振幅出力を、
“−”は負の振幅出力を示している。なお、第７
図に示される。“×”は前位符号の状態に依存し
て“＋”“−”“０”“０＊”のいずれかの符号が
割り当てられることを示し、“０＊”は有意符号
（前位符号“１”、現符号“１”）の打消を示して
いる。通常PR変換回路はアナログ回路で構成さ
れ、周期τの受信信号を１／2τ遅延して極性反転
したものと、遅延しない入力とを加算する機能を
もち、直流成分を除去する一種の濾波特性を示
す。

このようにPR変換は符号連鎖によるものであ
るので、２符号伝送における遷移パターンは〜
の４種となる。この４種の遷移パターンに対す
るPR変換波形のうち２種（CASE，）は符
号前半のレベルが零となつている。従つて、この
零レベル近くに＋Δあるいは−Δの信号識別レベ
ルを設けて、２値識別すると、符号の後半からは
伝送符号情報を識別することができ、符号の前半
からは低レベルの信号衝突によつても識別符号が
変化するので符号遷移則違反（CRV）が生じ、
受信データの衝突を検出することができる。以
後、前述符号の前半をCDチヤンネル、後半をデ
ータチヤンネルと定義する。第７図において、−
Δ，＋Δの出力の３ビツト連続するパターンを
（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３）とすると、Ｑ１は前ビツト
の後半、Ｑ２は後ビツトの前半、Ｑ３は後ビツト
の後半を表わす。前述のように衝突はビツトの前
半で検出されるので、（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３）にお
いて、Ｑ２における識別符号の変化を遷移則違反
と定義する。例えば、第７図のCASEの−Δに
おいて、遷移則違反が無い場合のパタンは（Ｑ
１，Ｑ２，Ｑ３）＝（１，１，０）であるので、遷
移則違反のパターンは（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３）＝
（１，０，０）となる。

CDチヤンネルにおいて、３値符号が零レベル
となる状態は、光信号“１”が受信されているも
の同志で打消して零となる場合（“10”伝送情報
受信時；第７図CASE参照）と、光信号が無く
“０”である場合（“01”伝送情報受信時；第７図
CASE参照）とがある。前者は、光信号が受信
されているもの同志の差であるため雑音が多く、
Noisy“０”、後者をQuiet“０”と名付ける。

すなわち、Noisy“０”は雑音が多いため識別
レベルを零に近づけると識別誤りを起こし易く、
衝突していない時でもCRVパターンとなつてし
まう場合があるため、衝突検出用には使用でき
ず、Quiet“０”を用いる必要がある。この場合、
Quiet“０”は無信号時の受信系の雑音しか含ん
でいないため、識別レベルを零に近づけても識別
誤りを起し難いので、微信号の衝突を検出できる
特徴がある。しかし、衝突の位相によつて検出感
度が変わるので、最悪の位相関係においても検出
感度を高くするためには、上記信号識別レベルを
低く、すなわち可能なかぎり零レベルに近くする
ことが必要となる。

［背景技術の問題点］ しかし、実際のハードウエアにおいて光源を発
光ダイオード（LED）で構成した場合には、光
フアイバアの材料分散により、フアイバ帯域が制
限され受信信号およびPR変換波形形状は丸みを
帯びてくる。このため、PR変換後のアイパター
ンは第８図のようになる。すなわち、Quiet“０”
の信号は負から正へ単調に変化するため、零レベ
ルを横切る点の時間幅は狭くなる。このため、零
レベル変動を検知するためにデータをサンプリン
グするする点のジツタは少なくしなければならな
い。

また、ハードウエアの不完全性のため、極くわ
ずかの波形歪が受信部で発生しても零点の変動が
起こるのでシステムマージンをとるためには、信
号識別レベルを極端に低くはできず衝突検出感度
が低下する可能性がある。この場合、衝突検出感
度の低下を防ぐには信号識別レベルとして＋△，
−△の２値を設定することによつて可能である。
しかしながら、CRVをバーストデータのデリミ
タとして使用している場合、すなわち、送信側で
デリミタパターンを送出する際に、デリミタパタ
ーンの一部をマンチエスタ符号の遷移則違反とし
て送出し、受信側ではデリミタパターンと同時に
CRVを検出したときに初めてデリミタと判断す
るような場合には、信号識別レベルを＋Δと−Δ
の２個にすることはできないという問題がある。
たとえば、第９図ａに示すように、デリミタパタ
ーンを“1001”の４ビツトとし、送信側ではこの
デリミタパターンの２ビツト目の“０”の部分を
第９ｂの点線で示したようにマンチエスタ符号の
遷移則違反を起こさせて送出する場合を考える。
＋Δの符号識別レベルあるいは−Δの符号識別レ
ベルのどちらか一方をしようする場合には、受信
側ではこれを第９図ｃに示すようにPR変換して
識別すると第９図ｄ，ｅに示すようにCRVが検
出されるので受信したパターンを比較し、さらに
そのパターンにCRVが１個あつた場合にデリミ
タと判断する。しかしながら、±Δ両方の識別器
を用いるとCRVは第９図ｆ，ｇに示すように位
相が異なつた場所で検出されているので、CRV
は２個検出されたことになり、デリミタとして検
出されないという問題点がある。

［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衝突位相による衝
突検出感度の低下を緩和し、しかもCRVをデリ
ミタとして使用している場合でもその機能を害す
ることなく安定な衝突検出を行い得る簡易で実用
性の高い衝突検出方式を提供することにある。

［発明の概要］ 本発明はネツトワークにおいて、パーシヤルレ
スポンス変換後信号の符号遷移則違反から信号衝
突を検出する手段の他に、パーシヤルレスポンス
変換後の波形のサンプリング結果から衝突の有無
を判別する手段を付加したものである。

［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例を第１図、第２図および
第３図を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
あり、第２図はその動作を示すための図である。
また第３図は、本発明を実施した場合と従来の方
法との衝突検出確率の変化を示す図である。

第１図において、受信された光信号は受光器１
で電気信号に変換され、さらに増幅器２で増幅さ
れ、PR変換器３、タイミング抽出回路４に入力
される。PR変換器３においてPR変換された信号
は第１の比較器５で−Δボルトの第１参照電圧と
比較され、その比較結果の信号はＤ形フリツプフ
ロツプ６でサンプリングされる。この場合のサン
プリングタイミングは、タイミング抽出回路４の
出力信号を遅延回路７によりτ1時間遅延すること
によつて形成される。Ｄ形フリツプフロツプ６の
サンプリング出力はCRV検出回路９に入力され
る。CRV検出回路９では、Ｄ形フリツプフロツ
プ６の出力を2f0クロツクでサンプルし、連続す
る３ビツトパターンをf0周期で比較し、３ビツト
パターンが第７図の遷移則違反パターンである場
合にCRVとして出力する。さらに、CRV検出回
路９では、Ｄ形フリツプフロツプ６の出力のタイ
ムスロツトの後半をf0クロツクでサンプルし、
DATAとして出力する。

一方、同期確立回路８は、1B2B変換された情
報を原信号にもどすためのクロツク信号CLKを
出力するもので、その出力からは原信号の周波数
f0に対応するクロツク信号CLKを出力している。

本実施例の場合、データの衝突はQuiet“０”
が負の方向にシフトしたとき検知されるものであ
る。これに対し、衝突によりQuiet“０”が正の
方向にシフトしたのを検知する手段は、識別レベ
ルが−△のCRVをデリミタに使用している場合
でも誤動作しない方式でなくてはならない。

そこで、Quiet“０”が正の方向にシフトした
ことをCRVでなく、Quiet“０”であることを識
別し、Quiet“０”の零レベルが正の方向にシフ
トしたことを検知するQuiet“０”変動検出回路
１０により衝突を検知し、CRV検出出力に付加
して出力するものである。このようにすることに
より、送信時に作られたデリミタ用のCRVは、
受信側のCRV検出（−Δ）回路９では検出され
るが、Quiet“０”状態ではないのでQuiet“０”
変動検出回路１０では検知されないため、デリミ
タには何ら影響を与えることなく検出感度を向上
できる。

Quiet“０”変動検出回路１０は、PR変換器３
の出力と第２の参照電圧＋△Ｖとを第２の比較器
１１により比較識別し、識別データのサンプリン
グを1/2τタイムスロツト内に少なくとも３点以
上行う必要がある。

本実施例では、３点サンプリングを行う場合を
示す。すなわち、タイミング抽出回路４の1/2τ
タイムスロツトごとのタイミング信号（2fo：fo
はデータ伝送速度）から遅延回路１２，１３を用
いてτ3，τ2＋τ3時間遅延した信号を発生させ、1/
２τタイムスロツト内に３点のサンプリングのタ
イミングを発生させている。そして、このサンプ
リング信号とＤ形フリツプフロツプ１４〜１６を
用いて第２比較器１１の出力データをサンプリン
グし、そのサンプリングデータをゲート回路１７
に入力することにより、Quiet“０”の零レベル
が正の方向にシフトしたことを検知し、さらに、
このゲート回路１７の出力とCRV検出回路９の
出力との倫理和をORゲート１８によりとり、最
終的なCRVとして出力している。

Quiet“０”変動検出回路１０の動作タイミン
グを示す第２図を参照しさらに詳しく説明する。
第２図ａはQuiet“０”の衝突時のアイパターン
を示したものであり、第２図ｂは第２比較器１１
の識別出力を第２図ａのＤ１⁺，Ｄ２⁺，Ｄ３⁺で
それぞれサンプリングした場合のデータの取り得
る値と、Quiet“０”が正の方向に移動したこと
を判定する論理式とその論理式の結果を示したも
のである。

第２図ａの破線で示すCoの波形はQuiet“０”
の信号が衝突なく正しく受信されているときのも
のである。衝突が発生するとQuiet“０”のCoの
波形が実線で示すＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４のよう
に変動する。すなわち、Quiet“０”であること
はＤ１⁺，Ｄ３⁺のサンプリング値がそれぞれ
“０”，“１”であること、つまり傾きが正である
ことにより検知できる。このときＤ２⁺のサンプ
リング値が“０”であればQuiet“０”は何ら衝
突の影響を受けていないか、あるいは負の方向に
変動しているかである。負の方向の変動に対して
はCRV検出回路９により検出されるので問題は
ないが、Ｄ１⁺，Ｄ３⁺のサンプリング値がそれぞ
れ“０”，“１”でＤ２⁺が“１”のときはQuiet
“０”が正の方向に移動したものであると判定す
ることができる。

すなわち、Ａ＝1⁺・D2⁺・D3⁺ （但し、・は論理積、−は反転を表す） において、Ａ＝１のときQuiet“０”が衝突によ
り正の側にシフトしたものであると判定すること
ができる。また、Quiet“０”以外のとき、例え
ばNoisy“０”はＤ１⁺＝“１”，Ｄ３⁺＝“０”とな
り、データチヤンネルやCDチヤンネルでQuiet
“０”、Noisy“０”以外のときはＤ１⁺＝Ｄ３⁺＝
“１”またはＤ１⁺＝Ｄ３⁺＝“０”となり、いずれ
もQuiet“０”変動検出回路１０では検知されな
い。すなわち、Quiet“０”変動検出回路１０は、
Quiet“０”の衝突による正方向への変動のみ検
出するため、CRVデイミタを用いた回路に付加
しても何ら支障なく衝突検出感度を高めることが
可能となり、システムマージンを付加した実際の
場合でも十分高い衝突検出能力を発起できる。

第３図に本発明を実施した場合と従来の回路方
式との衝突検出能力の差をグラフを示す。第３図
において、特性カーブａは従来方式の検出能力を
示し、特性カーブｂは本発明による検出能力を示
している。図から明らかなように、衝突位相によ
り衝突検出感度が著しく低下しているところにお
いて、改善効果が大きくなつている。

なお、本発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、例えば、第１の比較器の参照電圧を正と
し、第２比較器の参照電圧を負とし、識別論理式
を反転しても同様な効果が得られる。

第４図は、本発明の他の実施例を示すブロツク
図であり、第５図はその動作を説明するための図
である。第４図及び第５図において、第１図及び
第２図と同一の要部には同一の符号を付しその説
明は省略する。

前述した実施例と本実施例との差違は、タイミ
ング抽出回路４の出力信号をτ0時間遅延された後
遅延回路１２及びＤ型フリツプフロツプ１４に入
力させる遅延回路２０にある。つまり、本実施例
は、この遅延回路２０及び遅延回路１２，１３を
用いて第５図に示すようにタイミング抽出回路４
の1/2τタイムスロツトごとのタイミング信号か
らτ0，τ0＋τ3，τ0＋τ2＋τ3時間遅延した信号を発
生させ、1/2τタイムスロツト内に３点のサンプ
リングのタイミングを発生させている。したがつ
て各サンプリングのタイミング調整は、遅延回路
１２，１３，２０を独立的に調整することにより
行なうことができるので、非常に容易となる。な
お、遅延回路７１の遅延時間τ１′は遅延時間τ
１（第２図ａ）に遅延時間τ０を加えたものであ
る。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように本発明は、パー
シヤルレスポンス変換符号遷移則によりデータの
衝突を検出する方式において、1/2τタイムスロ
ツト内の少なくとも３点のデータをサンプリング
し、1/2τタイムスロツト内に存在するパーシヤ
ルレスポンス変換符号の不動点Quiet“０”を検
知し、このQuiet“０”のレベル変動を上記の３
点のサンプリングデータ列に基づいて識別してい
るため、衝突位相による衝突検出感度の低下を補
強できたうえ、CRVをデリミタとして使用して
いる場合でも行うことができるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図ａ，ｂは第１図の実施例の動作を説明する
ための図、第３図は本発明を実施した場合の衝突
検出性能の改善を示す図、第４図は本発明の他の
実施例を示すブロツク図、第５図は第４図の実施
例の動作を説明するための図、第６図は送信
1B2B変換、受信PR変換後のアイパターンを示す
図、第７図は送信ダイパルス変換、受信PR変換
を行う場合の符号遷移を示す図、第８図は帯域制
限を受けた送信ダイパルス変換、受信PR変換後
のアイパターンを示す図、第９図は従来の問題点
を説明するための図である。 １……受光器、２……増幅器、３……PR変換
器、４……タイミング抽出回路、５……第１の比
較器、６……Ｄ形フリツプフロツプ、７，１２，
１３，２０，７１……遅延回路、８……同期確立
回路、９……CRV検出回路、１０……Quiet“０”
変動検出回路、１１……第２の比較器、１４，１
５，１６……Ｄ形フリツプフロツプ、１７……ゲ
ート回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ビツトレートf0の送信データを１ビツトを２
   ビツトで表現する符号に符号化してネツトワーク
   に送信し、このネツトワークから受信した信号と
   この受信信号をτ／２（τ＝１／f0）時間遅延さ
   せた信号との差信号をとることにより３値の信号
   に変換し、この３値の信号に基づき前記ネツトワ
   ークにおける信号の衝突を検出する衝突検出方式
   において、 前記３値の信号を、該３値の信号の上位レベル
   と中位レベルとの間（または中位レベルと下位レ
   ベルとの間）に位置する第１の参照レベルと比較
   する第１の比較手段と、 前記３値の信号を、該３値の信号の中位レベル
   と下位レベルとの間（または上位レベルと中位レ
   ベルとの間）に位置する第２の参照レベルと比較
   する第２の比較手段と、 前記第１の比較手段の出力の符号遷移を第１の
   符号遷移則と比較するとともに、前記第２の比較
   手段の出力を前記受信信号のタイムスロツトの初
   めからτ／２時間内において少なくとも３点サン
   プリングし、このサンプリング値を第２の符号遷
   移則と比較し、前記第１の符号遷移則あるいは前
   記第２の符号遷移則との比較結果が所定の符号遷
   移則違反である場合は、前記ネツトワーク上の信
   号が衝突していると検出する検出手段と を具備することを特徴とする衝突検出方式。 ２ 前記１ビツトを２ビツトで表現する符号は、
   マンチエスタ符号であることを特徴とする特許請
   求の範囲１記載の衝突検出方式。 ３ 前記サンプリングする３点の内の少なくとも
   ２点は、前記受信信号のタイムスロツトの初めか
   らτ／４時間経過前と経過後に点に分かれている
   ことを特徴とする特許請求の範囲１記載の衝突検
   出方式。 ４ 前記第１の参照レベルが前記３値の信号の中
   位レベルと下位レベルとの間に位置する場合は、
   前記受信信号のタイムスロツトの初めからτ／４
   時間以内に前記サンプリングする３点の内の少な
   くとも２点をサンプリングすることを特徴とする
   特許請求の範囲３記載の衝突検出方式。 ５ 前記第１の参照レベルが前記３値の信号の上
   位レベルと中位レベルとの間に位置する場合は、
   前記受信信号のタイムスロツトの初めからτ／４
   時間経過してからτ／２時間経過するまでの間に
   前記サンプリングする３点の内の少なくとも２点
   をサンプリングすることを特徴とする特許請求の
   範囲３記載の衝突検出方式。