JPH0630499B2 - CSMA communication system - Google Patents

CSMA communication system

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JPH0630499B2
JPH0630499B2 JP59221274A JP22127484A JPH0630499B2 JP H0630499 B2 JPH0630499 B2 JP H0630499B2 JP 59221274 A JP59221274 A JP 59221274A JP 22127484 A JP22127484 A JP 22127484A JP H0630499 B2 JPH0630499 B2 JP H0630499B2
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JP
Japan
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packet
node
transmission
ack
data
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邦博 山田
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Ricoh Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は搬送波検出多重アクセス(CSMA)通信方式に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a carrier detection multiple access (CSMA) communication system.

従来技術 CSMA方式では送信局から1つのパケットを送り、その後
受信局から肯定応答(ACK)信号が所定時間内にもどって
来ないことで始めて送信局では衝突の発生を知る。従っ
て送るべきパケットの長さがかなり長いと、衝突の発生
を送信局で識別した時には長時間経過してしまってい
る。そのためパケット長はあまり長くできない。しかし
パケット長を短くしすぎると、パケット中のプリアンブ
ル、宛先アドレス、送信元アドレス、制御部、CRC部等
データ部分の占める割合が増し、そのオーバーヘッドの
ため伝送効率が悪くなる。また短いパケットに分割する
ことによってACKの数が増え、これによるオーバヘッド
も増え、やはり伝送効率が低下する。
2. Description of the Related Art In the conventional CSMA system, a transmitting station sends one packet, and then a receiving station does not receive an acknowledgment (ACK) signal within a predetermined time until the transmitting station knows that a collision has occurred. Therefore, if the length of the packet to be sent is considerably long, it will take a long time when the occurrence of collision is identified by the transmitting station. Therefore, the packet length cannot be too long. However, if the packet length is too short, the ratio of the data part such as the preamble, destination address, source address, control part, and CRC part in the packet increases, and the overhead reduces the transmission efficiency. Also, by dividing into short packets, the number of ACKs increases, the overhead due to this increases, and the transmission efficiency also decreases.

CSMA/CD方式では、パケットの送出中に衝突検出を行う
ことで、衝突による無駄なパケット送出を中断できる。
このためパケット送出の初期の段階でパケット長を長く
とることが可能で、スループットを高めることができ
る。
In the CSMA / CD method, useless collision packet transmission can be interrupted by detecting collision during packet transmission.
Therefore, it is possible to increase the packet length in the initial stage of packet transmission, and it is possible to increase the throughput.

CD(衝突検出)は、送信中のノードにおいて、受信した
データと送信したデータをビット単位で比較することに
よって行なわれる。通信チャネルがバス型になっている
ものでは、送信中のノードでも同時に受信が可能であ
り、この時は自己のノードから受信したデータが受信さ
れるはずである。両者を比較して不一致が起ったとき
は、他のノードから送信されたデータによって干渉され
た、すなわち衝突した、と判断する。一般にローカルエ
リアネットワークにおいてはS/Nが十分良く、雑音によ
るランダムなデータ誤りの確率は極めて小さいと見なせ
るために、このような衝突検出が可能である。
CD (collision detection) is performed by comparing the received data with the transmitted data in bit units at the node that is transmitting. In the case where the communication channel is a bus type, the node which is transmitting can receive at the same time, and at this time, the data received from the own node should be received. When the two are compared and a mismatch occurs, it is determined that the data transmitted from another node interfered, that is, a collision occurred. Generally, in a local area network, S / N is good enough and the probability of random data error due to noise can be regarded as extremely small, so such collision detection is possible.

Ethernet(DEC,インテル,ゼロックス社による)や1EE
E-802標準によるCSMA/CD基底帯域方式では、CDは比較的
容易である。なぜなら、同軸ケーブルへの接続はタップ
で行い、送信データはそのタップから両方向に同軸ケー
ブルへ流れて行き、両端で終端され信号は収吸される。
受信データはタップで拾われる。CDは、送信中のタップ
から同時に受信することで可能であるから、受信データ
は送信データとほとんど時間的な遅延はない。あっても
回路定数から定まるある一定値となる。従って送受信デ
ータのビットごとの比較は容易である。
Ethernet (by DEC, Intel, Xerox) and 1EE
With the CSMA / CD baseband scheme according to the E-802 standard, CD is relatively easy. Because the connection to the coaxial cable is made by the tap, the transmission data flows from the tap to the coaxial cable in both directions, is terminated at both ends, and the signal is absorbed.
Received data is tapped. Since the CD can be received at the same time from the tap being transmitted, the received data has almost no time delay with the transmitted data. Even if there is, it will be a certain value determined from the circuit constant. Therefore, it is easy to compare transmitted and received data bit by bit.

しかし衝突の明確な検出を保証するためには、他のタッ
プからの信号がケーブル等によってあまり減衰しないこ
とが必要である。すなわち伝送路系の伝送損失は十分小
さくなければならない。このためケーブルには高品質の
ものが要求され、ケーブルの価格や工事費の上昇の原因
となる。
However, in order to ensure a clear detection of collisions, it is necessary that the signals from the other taps are not significantly attenuated by cables or the like. That is, the transmission loss of the transmission line system must be sufficiently small. For this reason, high-quality cables are required, which increases the price of cables and construction costs.

一方、広帯域方式にCSMA/CDを適用する場合の問題点
は、CDが困難なことである。一つの理由は、広帯域方式
では、送信データが一度ヘッドエンドに送られ、そこか
ら全ノードに向けて再送出される形式をとるから、送信
データと受信データとでは、その送信データを送出した
ノードであっても、時間的に大きな遅延を持つことであ
る。この遅延は、タップからヘッドエンドまでの往復の
伝搬遅延による。しかもこの遅延量はタップによって様
々であるから、送受信のデータのビット単位の比較を行
なうとすると、かなり複雑な構成を必要とする。
On the other hand, the problem of applying CSMA / CD to a wideband system is that CD is difficult. One reason is that in the wideband method, the transmission data is sent to the headend once and then re-transmitted to all the nodes, so that for the transmission data and the reception data, the node that transmitted the transmission data Even if there is, there is a big delay in time. This delay is due to the round trip propagation delay from the tap to the headend. Moreover, since the amount of delay varies depending on the tap, a considerably complicated configuration is required to compare transmitted and received data in bit units.

他の一つの理由は、広帯域方式ではヘッドエンドからタ
ップまで(及びその逆)の伝送損失が大きいが、その損
失量がタップにより様々であることである。この損失の
バラツキが大きすぎると、CDが確実に行えない。
Another reason is that the transmission loss from the head end to the tap (and vice versa) is large in the wideband system, but the amount of the loss varies depending on the tap. If this variation in loss is too great, CD cannot be performed reliably.

このようにCSMA/CD方式は、CSMA方式に比べて、重負荷
時のパケット転送遅延時間が短く、また回線容量に対す
る使用効率も高くとれる長所がある。しかし、前述のよ
うにCDに起因する様々な問題があるので、これを避け、
CSMA方式の特徴を生かしながら、しかもCDを行なった場
合とほぼ同様の特性を有するCSMA方式の出現が望まれ
る。
As described above, the CSMA / CD method has the advantages that the packet transfer delay time under heavy load is shorter and the usage efficiency for the line capacity is higher than that of the CSMA method. However, as mentioned above, there are various problems caused by CD, so avoid this,
It is hoped that a CSMA system will appear, which has characteristics similar to those obtained when CD is performed, while making full use of the characteristics of the CSMA system.

目的 本発明はCDに起因する欠点がなく、しかもCSMA/CD方式
とほぼ同様の特性を有するCSMA通信方式を提供すること
を目的とする。
Object The present invention has an object to provide a CSMA communication system which does not have a defect due to a CD and has substantially the same characteristics as the CSMA / CD system.

構成 本発明は上記の目的を達成させるため、パケットを送信
するノードは、共通伝送路における最大の往復伝搬遅延
時間以上の時間にわたって搬送波が共通伝送路上にない
ことを確認してからパケットを送信し、パケットを受信
したノードは直ちに確認パケットを返送し、送信ノード
は確認パケットを受信すると直ちに次のパケットを送信
するCSMA通信方式を特徴としたものである。以下、本発
明の一実施例に基づいて具体的に説明する。
Configuration In order to achieve the above object, the node transmitting a packet transmits a packet after confirming that the carrier wave is not on the common transmission line for a time longer than the maximum round trip propagation delay time in the common transmission line. The CSMA communication system is characterized in that the node that receives the packet immediately returns the confirmation packet, and the transmitting node immediately transmits the next packet when receiving the confirmation packet. Hereinafter, a specific description will be given based on an embodiment of the present invention.

本発明の理解を助けるために、即時肯定応答(ACK)機能
付CSMA方式について触れると、従来OMNINETで行なわれ
ているように、即時肯定応答機能付CSMA方式では、デー
タパケットを送出後、ただちにACKが宛先ノードからも
どって来なければ、衝突その他の原因でデータパケット
が紛失したと判定される。相手ノードが正常に動作して
いて、伝送路も正常だとすれば、そのネットワークにお
いては、ACKがもどって来ないのを衝突と判定するのは
妥当であろう。すなわち、ACKを一種の衝突検出(衝突
しなかったことの検出)として使用できる。そこでACK
機能付きEthernetやOMNINETなどの即時肯定応答方式で
は、ACKの優先度をデータパケットよりも高くし、これ
によってACKの衝突を事前に避けている。ただ、送るべ
きデータパケットが長くても、その1パケット全体を送
った後でなければ衝突の有無を判定できな欠点がある。
In order to help understanding of the present invention, the CSMA method with immediate acknowledgment (ACK) function will be touched on.As in the conventional OMNINET, the CSMA method with immediate acknowledgment function sends an ACK immediately after sending a data packet. If is not returned from the destination node, it is determined that the data packet was lost due to a collision or other reasons. If the partner node is operating normally and the transmission line is also operating normally, it would be appropriate for the network to determine that no ACK is returned as a collision. That is, ACK can be used as a kind of collision detection (detection of no collision). ACK there
Immediate acknowledgment schemes such as functional Ethernet and OMNINET make ACKs have higher priority than data packets, thereby avoiding ACK collisions in advance. However, even if the data packet to be transmitted is long, there is a drawback that the presence or absence of collision cannot be determined unless the entire one packet is transmitted.

本発明では、即時肯定応答方式の特徴を生かしてACKの
衝突を事前に避けるとともに、ACKに引き続く長いデー
タパケットにも高い優先度を与え、事前に衝突を避けて
いる。又、最初のパケットは衝突の可能性があるので、
衝突によるパケット損失を最小におさえるため、短いデ
ータパケットを用いる。
In the present invention, the feature of the immediate acknowledgment system is used to avoid the collision of ACK in advance, and the long data packet following the ACK is also given high priority to avoid the collision in advance. Also, the first packet may be a collision, so
Use short data packets to minimize packet loss due to collisions.

第2図に示すように、バス上の最大の伝搬遅延時間をτ
とすると、往復伝搬遅延時間2τに相当するパケット長
がCSMA/CD方式における最小パケット長である。パケッ
トの送出を開始してから、衝突が検出され、チャネルが
空になるまでの時間γはおおよそ、 γ=2τ+α (1) である。ここでαは、衝突検出に要する時間(遅延)と
衝突強調に要する時間の和である。αは一般にそれほど
大きな値ではないが、今αがτより小さくて無視できる
とすると γ≒2τ (1a) となる。
As shown in FIG. 2, the maximum propagation delay time on the bus is τ
Then, the packet length corresponding to the round trip propagation delay time 2τ is the minimum packet length in the CSMA / CD system. The time γ 1 from when packet transmission is started until collision is detected and the channel becomes empty is approximately γ 1 = 2τ + α (1). Here, α is the sum of the time (delay) required for collision detection and the time required for collision emphasis. α is generally not so large, but if α is smaller than τ and can be ignored, then γ 1 ≈ 2τ (1a).

CSMA/CDやCSMAではパケット長によって伝送効率(スル
ープット)が変わる。今パケット長が固定であり、その
伝送時間がTであるとする。CSMA/CD方式で衝突を検出
するためには、 T≧2τ (2) でなければならない。
In CSMA / CD and CSMA, the transmission efficiency (throughput) changes depending on the packet length. It is now assumed that the packet length is fixed and the transmission time is T. In order to detect a collision with the CSMA / CD method, T ≧ 2τ (2) must be satisfied.

CSMA方式では衝突による再送を減らすためT/τを10
以上にとることが多い。一般的には100位に設定され
る。T/τが小さいとスループット、したがってチャネ
ル容量が小さくなる。また、 a=τ/T (3) は小さいほど(従ってT/τが大きいほど)スループッ
トは大きくなる。
In the CSMA method, T / τ is set to 10 in order to reduce retransmission due to collision.
More often than not. Generally, it is set at 100th place. If T / τ is small, the throughput and hence the channel capacity is small. Further, the smaller a = τ / T (3) (thus, the larger T / τ), the larger the throughput.

従来の即時肯定応答機能付きCSMAでは、データパケット
の送出開始から、ACKパケットを受信し終るまでの時間
γは、 γ=T+2τ+TACK (4) である。ただしTはデータパケットの伝送時間、T
ACKはACKパケットの伝送時間、2τは往復伝搬遅延
時間である。
In the conventional CSMA with an immediate acknowledgment function, the time γ 2 from the start of sending a data packet to the end of receiving an ACK packet is γ 2 = T + 2τ + T ACK (4). Where T is the transmission time of the data packet, T
ACK is the transmission time of the ACK packet, and 2τ is the round-trip propagation delay time.

ACKパケットの長さを前述の最小パケット長とすれば、 TACK=2τ (5) だから γ=T+4τ (4a) である。もしデータパケットの送出から時間γ以内に
ACKを受信しなかったときは衝突があったと考えられる
から、このγはCSMA/CDにおけるγと同様に、パケ
ットの送出を開始してから、衝突が(間接的に)検出さ
れ、チャネルが空になるまでの時間に相当する。
If the length of the ACK packet is the minimum packet length described above, then T ACK = 2τ (5), so γ 2 = T + 4τ (4a). If the data packet is sent within time γ 2
Since it is considered that there was a collision when ACK was not received, this γ 2 is the same as γ 1 in CSMA / CD, and after the packet transmission is started, the collision is (indirectly) detected and the channel is Corresponds to the time until is empty.

ところで長いパケットにおいては T≫2τ (6) であるから、 γ=T+4τ≫2τ (7) したがって、 γ≫γ (7a) となる。すなわち、従来のCSMAは衝突が起った時に無駄
になる伝送時間がCSMA/CDよりずっと多いことを意味す
る。
By the way, in a long packet, T >> 2τ (6), so γ 2 = T + 4τ >> 2τ (7) Therefore, γ 2 >> γ 1 (7a). That is, conventional CSMA means that the transmission time wasted when collision occurs is much longer than that of CSMA / CD.

本発明によるCSMA方式では、パケットの送出を開始して
から、衝突が(間接的に)検出され、チャネルが空にな
るまでの時間γは、(4)式と同様に、 γ=Tinit+2τ+TACK (8) となる。ここでTinitはデータを送り始めようとす
る時の最初のパケットを送出するのに要する時間で、こ
のパケットの長さは前述の最小パケット長に設定され
る。従ってこの場合、 Tinit=2τ (9) である。(5),(9)式を(8)に代入すると、 γ=6τ (10) が得られる。これは、 γ≫γ>γ (11) から、本発明による通信方式では、衝突が起った時に無
駄になる伝送時間は、CSMA/CDによるものよりも少し長
いが、従来のCSMAによるものよりも激減することを意味
する。
In the CSMA method according to the present invention, the time γ 3 from when packet transmission is started to when a collision is (indirectly) detected and the channel becomes empty is γ 3 = T, as in equation (4). It becomes init + 2τ + T ACK (8). Here, T init is the time required to send out the first packet at the time of starting to send data, and the length of this packet is set to the above-mentioned minimum packet length. Therefore, in this case, T init = 2τ (9). Substituting Eqs. (5) and (9) into (8), we obtain γ 3 = 6τ (10). This is because γ 2 >> γ 3 > γ 1 (11). Therefore, in the communication method according to the present invention, the transmission time wasted when a collision occurs is a little longer than that by CSMA / CD, but the conventional CSMA It means that it will be drastically reduced than that by.

最初のパケットの伝送が(ACKがもどることで)成功し
たら、ACKに引き続いて長いパケットを送出する。ACKパ
ケットと長いパケットは、後述するように、原理的に衝
突から避けられるように構成されている。
If the first packet is successfully transmitted (because of the return of ACK), the ACK is followed by a long packet. The ACK packet and the long packet are, in principle, configured to be avoided from collision, as described later.

(6)式に見るように長いパケットではT≫2τであるか
ら、(10)式と(1)式の差は小さいと言える。したがって
本発明によるCSMA方式は、CSMA/CDとほぼ同一の特性を
持つ。極めて負荷の重いときのみCSMA/CDより性能が落
ちる。
As seen from Eq. (6), since T >> 2τ for long packets, the difference between Eqs. (10) and (1) is small. Therefore, the CSMA system according to the present invention has almost the same characteristics as CSMA / CD. It only outperforms CSMA / CD under very heavy loads.

第1図を参照して本発明によるCSMA方式を説明する。こ
のモデルでは、終端抵抗10にて終端された同軸ケーブ
ル12の複数のタップ14にノードAおよびBを含む複
数のノードがそれぞれ接続されている。ノードAからノ
ードBへデータを送出する際、ノードAは同軸ケーブル
12上にtw時間搬送波がないことを検出すると、イニシ
ャルパケットを送出する。これは第1図で時点1aで示
されている。ここで、 tw>2τ (12) にとられる。このtwは、Ethernetなどにおけるいわゆる
基本待合せ時間(BWT)に相当する。
The CSMA method according to the present invention will be described with reference to FIG. In this model, a plurality of nodes including nodes A and B are connected to a plurality of taps 14 of a coaxial cable 12 terminated by a terminating resistor 10. When sending data from node A to node B, node A sends an initial packet when it detects that there is no carrier on the coaxial cable 12 for tw time. This is indicated at point 1a in FIG. Where tw> 2τ (12). This tw corresponds to a so-called basic waiting time (BWT) in Ethernet or the like.

時刻1aから2aにかけてイニシャルパケットが送出さ
れ、τ時間遅れてノードBに到達する(1b〜2b)。
ノードBでイニシャルパケットを完全に受信したらただ
ちに、ACKパケットをノードAに返送する(3a〜4
a)。
The initial packet is transmitted from time 1a to 2a, and arrives at the node B with a delay of τ (1b to 2b).
Immediately after the initial packet is completely received by the node B, an ACK packet is returned to the node A (3a-4).
a).

いかなるノードも初めてパケットを送出しようとすると
きは、時間twの間搬送波が無いことを確認した後でなけ
ればならない。こうすることでACKパケットは送信ノー
ドで2τ以内に受信され始めるから、ACKパケットは高
い優先順位を持つことになる。しかもこのACKパケット
は、特定の受信の直後にしか送出されないから、衝突を
起すことはあり得ない。
The first time any node attempts to send a packet, it must make sure that there is no carrier for time tw. By doing so, the ACK packet starts to be received by the transmitting node within 2τ, so that the ACK packet has a high priority. Moreover, since this ACK packet is sent only immediately after a specific reception, it is unlikely that a collision will occur.

本発明による通信方式では、長いデータを短い(最小の
長さの)イニシャルパケットと長い第2のパケットに分
割し、イニシャルパケットの伝送が成功したならば、以
後の第2のパケットの伝送の予約を行うことで第2のパ
ケットの衝突を避けている。具体的には、ノードAでAC
Kパケットを受信し終った(4b)ならばただちにノー
ドAは、第2のパケットをノードBへ送出する(5a〜
6a)。
In the communication method according to the present invention, long data is divided into a short (minimum length) initial packet and a long second packet, and if the initial packet is successfully transmitted, the subsequent transmission of the second packet is reserved. By doing so, the collision of the second packet is avoided. Specifically, AC at node A
Immediately after receiving the K packet (4b), the node A sends the second packet to the node B (5a-).
6a).

ノードAにおけるACKパケットの受信と同様に、ノード
BではACKパケットの送出後、2τ以内に第2のパケッ
トを受信し始めるから、同軸ケーブル12に接続されて
いる他のいかなるノードもイニシャルパケットの送出を
開始できない。なぜなら本方式によれば、他のいかなる
ノードもtw(>2τ)以上搬送波が無いことを検出した
ときにはじめてイニシャルパケットを送出できるように
定められているからである。従ってこの第2のパケット
は高優先順位を持ち、衝突を起すことは原理的にあり得
ない。
Similar to the reception of the ACK packet by the node A, the node B starts receiving the second packet within 2τ after the transmission of the ACK packet. Therefore, any other node connected to the coaxial cable 12 transmits the initial packet. Can't start. This is because according to this method, it is specified that any other node can send the initial packet only when it detects that there is no carrier for tw (> 2τ) or more. Therefore, this second packet has a high priority and in principle cannot cause a collision.

ノードBで第2のパケットを受信したら(5b〜6
b)、ただちに第2のACKパケットをノードAへ返す
(7a〜8a)。前と同様にこのACKパケットも衝突を
起しえない。ノードAはこのACKパケットの受信(7b
〜8b)によって一連のパケット転送が成功した(ノー
ドBに確実に到達した)ことを知る。
When Node B receives the second packet (5b-6
b), immediately return the second ACK packet to node A (7a-8a). As before, this ACK packet cannot cause a collision. Node A receives this ACK packet (7b
8b) to know that a series of packet transfer has succeeded (the node B has been definitely reached).

さらに送信データが長い場合、ノードAは、この第2の
ACKパケットの受信に引続いて第3のデータパケット
(第3パケット)を送出してもよい。前と同様にこの第
3のACKパケットも衝突を起しえない。ノードBはこの
第3のパケットの受信後ただちに第3のパケットを送出
する。このACKパケットも衝突を起しえない。以下同様
に第4,第5,……とデータパケットを送出してよい。
If the transmission data is longer, the node A
A third data packet (third packet) may be transmitted subsequent to the reception of the ACK packet. As before, this third ACK packet cannot cause a collision either. The Node B sends out the third packet immediately after receiving this third packet. This ACK packet cannot cause a collision either. Similarly, the data packets may be transmitted in the same manner as the fourth, fifth, ...

なお第2のACKパケット及びそれ以後のACKパケットは本
発明による通信方式においては必要不可欠なものではな
い。宛先ノード(この例ではノードB)側で第2のパケ
ット及びそれ以後のデータパケットを確実に受入れられ
る保証があれば、これらのACKパケットは不要である。
つまり、最初のACKパケットのみ必要である。伝送誤り
の非常に少い極めて高品位の伝送系を伝送路12として
用いるならば、第2のパケット以後のデータパケットの
衝突は起り得ないから、事実上誤りを生ずることなく確
実に宛先ノードに到達する。この場合、第3のパケット
以後は、直前のデータパケットに引続いて(すなわち少
なくともtw以内に)送出を開始する。
The second ACK packet and the subsequent ACK packets are not indispensable in the communication system according to the present invention. If the destination node (node B in this example) guarantees that the second packet and subsequent data packets can be reliably received, these ACK packets are unnecessary.
That is, only the first ACK packet is needed. If an extremely high-quality transmission system with very few transmission errors is used as the transmission line 12, data packets after the second packet cannot collide with each other, so that the destination node can be reliably transmitted without causing an error. To reach. In this case, after the third packet, transmission is started following the immediately previous data packet (that is, at least within tw).

先の説明では送信データをイニシャルパケットと第2の
パケット(必要によっては第3のパケットなど)に分割
したがイニシャルパケットには送信情報としてのデータ
を入れず、第2のパケット(及びそれ以後のデータパケ
ット)にのみデータを入れるように構成してもよい。こ
の場合、イニシャルパケットはもっぱら衝突検出の目的
のために使用されることになる。つまり、イニシャルパ
ケットと最初のACKパケット(第1のACKパケット)によ
って、第2のパケットのためにチャネルの使用を予約し
たことになる。最初のACKパケットがもどらなかったと
きは予約ができなかったことを意味し、主として衝突が
その原因と考えられる。
In the above description, the transmission data is divided into the initial packet and the second packet (the third packet if necessary), but the initial packet does not include the data as the transmission information, and the second packet (and the subsequent packets) is not included. It may be configured such that data is put only in the data packet). In this case, the initial packet will be used exclusively for the purpose of collision detection. That is, the use of the channel is reserved for the second packet by the initial packet and the first ACK packet (first ACK packet). If the first ACK packet does not come back, it means that reservation could not be made, and it is thought that the cause is mainly collision.

このような本発明によるCSMA通信方式を実現するノード
の装置構成の例を第3図に示す。これは、第1図に示す
同軸ケーブル12にタップ14を介して接続されたノー
ドAまたはBに適用される。
FIG. 3 shows an example of a device configuration of a node that realizes the CSMA communication system according to the present invention. This applies to the node A or B connected via the tap 14 to the coaxial cable 12 shown in FIG.

ノードAのホスト機(コンピュータ)100がノードB
のホスト機100へデータを送ろうとする時、ノードA
のホスト機100はバッファ102中に送るべきデータ
とコマンドをセットし、これによって送信制御部110
に送信を指令する。送信制御部110はコマンドを解読
し、宛先アドレス(この場合はノードB)を送信パケッ
ト宛先レジスタ112にセットする。
The host machine (computer) 100 of node A is node B
Node A when trying to send data to the host machine 100 of
The host machine 100 sets the data and command to be sent in the buffer 102, and the transmission controller 110
To send to. The transmission control unit 110 decodes the command and sets the destination address (Node B in this case) in the transmission packet destination register 112.

同期パターン発生部126,CRC発生部120,衝突制
御部104などの各部を初期化するといよいよ送信とな
るが、その前にケーブル12上に搬送波が一定期間twな
いことを確認しなければならない。この搬送波検出は送
受信器150で行なわれる。図の複雑化を避けるため図
示せざる搬送波検出の信号線は送受信器150から送信
制御部110へ接続されている。搬送波検出により、tw
の時間搬送波が継続して存在しないことを判別すると、
送信制御部110は送信を開始する。もし搬送波が検出
された場合は、チャネルの空きを見て再試行するその後
の措置に、いわゆる非パーシスタント、1−パーシスタ
ント、P−パーシスタントの方式によって多少異なる
が、後の搬送波がなくなって時間tw以上経過した時点で
送信を開始する。
Initialization of each unit such as the synchronization pattern generation unit 126, the CRC generation unit 120, the collision control unit 104, and the like will finally result in transmission, but before that, it must be confirmed that the carrier wave on the cable 12 is not tw for a certain period. This carrier wave detection is performed by the transceiver 150. In order to avoid complication of the drawing, a carrier detection signal line (not shown) is connected from the transceiver 150 to the transmission controller 110. Carrier detection, tw
If we determine that the time carrier of
The transmission control unit 110 starts transmission. If a carrier is detected, the subsequent measures for re-attempting after seeing the vacancy of the channel are slightly different depending on the so-called non-persistent, 1-persistent, or P-persistent method, but the latter carrier disappears. Transmission starts when time tw or more has elapsed.

送信の開始は同期パターン発生部126から同期信号を
発生することから始められる。同期信号は変調器124
によって適当な符号化が施される。例えばマンチェスタ
符号化でよい。この符号化された信号は送受信器150
によってケーブル12上に送られる。この例はEthernet
のような同軸ケーブルを用いたベースバンド方式であ
る。
The transmission is started by generating a sync signal from the sync pattern generator 126. The synchronizing signal is the modulator 124.
The appropriate encoding is performed by. For example, Manchester encoding may be used. The encoded signal is transmitted / received by the transmitter / receiver 150.
Sent on cable 12. This example is Ethernet
It is a baseband method using a coaxial cable such as.

同期信号が送り終わると、送信制御部110は送信パケ
ット宛先レジスタ112の内容を並直列変換部118に
送られ、直列ビット列に変換される。このビット列信号
はCRC発生部120を通り変調器124に送られ、符号
化され、送受信器150によってケーブル12上に送り
出される。送信パケット宛先レジスタ112の内容、す
なわち宛先アドレスを送り終ると、次に送信パケット送
信元アドレスレジスタ114の内容、すなわち送信元ア
ドレスが同様に送られる。
When the synchronization signal has been sent, the transmission control unit 110 sends the contents of the transmission packet destination register 112 to the parallel-serial conversion unit 118 and converts it into a serial bit string. This bit string signal is sent to the modulator 124 through the CRC generator 120, encoded, and sent out on the cable 12 by the transceiver 150. When the contents of the transmission packet destination register 112, that is, the destination address have been transmitted, the contents of the transmission packet source address register 114, that is, the transmission source address are similarly transmitted.

次にパケットタイプパターン発生部116から、この場
合、イニシャルパケットのタイプが送られる。次に(も
しあれば)、バッファ102中のデータ(の一部)を同
様にして送る。カウンタ108にはデータの長さがセッ
トされており、コマンドによりこのカウンタ108の計
数値に対応した長さのデータが送出される。データを送
出し終ると、送信制御部110はCRC発生部120に対
してそのパケットの終りにCRCコードを付加することを
指示する。CRCを送出し終ると、送信制御部110は送
受信器150に搬送波の送出を停止させ、受信モードと
する。ここでノードAはノードBからのACKパケットの
受信を待つことになる。
Next, in this case, the packet type pattern generator 116 sends the type of the initial packet. Next (if any), (part of) the data in buffer 102 is similarly sent. The length of the data is set in the counter 108, and the data of the length corresponding to the count value of the counter 108 is transmitted by the command. When the transmission of data is completed, the transmission controller 110 instructs the CRC generator 120 to add a CRC code to the end of the packet. When the transmission of the CRC is completed, the transmission control unit 110 causes the transceiver 150 to stop the transmission of the carrier wave and set the reception mode. Here, the node A waits for the reception of the ACK packet from the node B.

さてノードAが送信中、他の送信中でないノードはケー
ブル12上の信号を受信している。たとえばノードBで
は、送受信器150が搬送波を検出すると、図示せざる
信号線(搬送波検出)によって受信制御部134に知ら
される。
Now, while node A is transmitting, the other non-transmitting nodes are receiving the signal on cable 12. For example, in the node B, when the transceiver 150 detects a carrier wave, the reception control unit 134 is notified by a signal line (carrier wave detection) not shown.

搬送波が検出されると、受信制御部134は同期パター
ン検出部148を起動し、CRC検査部144とカウンタ
132を初期化する。そこで同期パターン検出部148
は同期信号を検出し、同期が確立すると、受信制御部1
34はCRC検査部144の動作を開始させ、宛先検出部
138を起動する。宛先検出部138が自己(この例で
はノードB)のアドレスを検出すると、その旨を受信制
御部134に通報し、同制御部134はそのパケットを
受け入れるように動作を始める。もし自己のアドレスと
異なった場合、そのパケットの受信は無視する。すなわ
ち搬送波がなくなるまでそのノードはなにもしない。
When the carrier wave is detected, the reception control unit 134 activates the synchronization pattern detection unit 148 and initializes the CRC inspection unit 144 and the counter 132. Therefore, the synchronization pattern detection unit 148
Detects a synchronization signal, and when synchronization is established, the reception controller 1
34 starts the operation of the CRC inspection unit 144 and activates the destination detection unit 138. When the destination detection unit 138 detects its own address (node B in this example), it notifies the reception control unit 134 of the fact, and the control unit 134 starts an operation to accept the packet. If it differs from its own address, the reception of that packet is ignored. That is, the node does nothing until there are no more carriers.

こうして自己宛のパケットであれば受け入れられ、次に
その送信元アドレスを受信し、これは受信パケット送信
元レジスタ136に入れられる。
Thus, if the packet is for itself, it is accepted and then its source address is received, which is placed in the received packet source register 136.

次にパケットタイプを受信し、これはパケットタイプレ
ジスタに入れられる。次に(もしあれば)、データが受
信され、バッファ102中に蓄積される。この時、その
データの長さがカウンタ132で計数される。
It then receives the packet type, which is placed in the packet type register. Next (if any), the data is received and stored in buffer 102. At this time, the length of the data is counted by the counter 132.

データの受信が終ると、受信制御部134はCRC検査部
144にCRCコードの正当性を調べさせる。衝突を含む
伝送エラーが無ければCRCは正しく、エラーがあればCRC
の誤りとなる。エラーがあった場合、受信制御部134
はその受信パケットを無視する。エラーがなかった場
合、パケットタイプレジスタ140によってそのパケッ
トがイニシャルパケットであることが判別されたら、受
信制御部134は、伝送路12上に搬送波がなくなりし
だい、ただちにACKパケットを送出するように送信制御
部110に指令する。
After receiving the data, the reception control unit 134 causes the CRC checking unit 144 to check the validity of the CRC code. CRC is correct if there is no transmission error including collision, CRC if there is error
Will be an error. If there is an error, the reception control unit 134
Ignores the received packet. If there is no error and the packet type register 140 determines that the packet is an initial packet, the reception control unit 134 controls the transmission so that the ACK packet is immediately transmitted as soon as there is no carrier on the transmission path 12. Instruct the unit 110.

このノードBの送信制御部110は、先のノードAから
のイニシャルパケットの送出と同様にしてACKパケット
を送出するが、ケーブル12上に搬送波がなくなったら
ただちにACKパケットの送出を開始する点が異なる。す
なわち、時間twの経過まで待つことはしない。ノードB
からノードAへ返すACKパケットの宛先アドレスは、イ
ニシャルパケットを受信したときに受信パケット送信元
レジスタ136に蓄積された送信元アドレスに対応し、
これを使用する。すなわち、ノードBでは、同期パター
ン発生部148から同期信号を送出し、次に受信パケッ
ト送信元レジスタ136からノードAの宛先アドレス
を、次に送信パケット送信元レジスタ114からノード
Bの送信元アドレスを、さらにパケットタイプパターン
発生部116からパケットタイプとしてACKタイプを送
出する。その際、ノードAへ送るべきデータがノードB
のバッファ102中にあれば、続けてそのデータを送っ
てもよい。一般には、受信用バッファ102の空塞情報
やホスト機100の空塞情報などのスターテスが必要に
応じて送られる。最後にCRC発生部120によってCRCコ
ードが付加され、ACKパケットの送出が終了する。
The transmission control unit 110 of this node B transmits an ACK packet in the same manner as the transmission of the initial packet from the node A, except that the transmission of the ACK packet is started immediately when there is no carrier on the cable 12. . That is, it does not wait until the time tw has elapsed. Node B
The destination address of the ACK packet returned from the node A to the node A corresponds to the source address stored in the received packet source register 136 when the initial packet is received,
Use this. That is, in the node B, a synchronization signal is transmitted from the synchronization pattern generator 148, then the destination address of the node A is received from the reception packet transmission source register 136, and then the transmission source address of the node B is transmitted from the transmission packet transmission source register 114. Further, the packet type pattern generator 116 sends an ACK type as the packet type. At this time, the data to be sent to node A is node B
If it is in the buffer 102, the data may be continuously sent. In general, statuses such as the air-blocking information of the receiving buffer 102 and the air-blocking information of the host machine 100 are sent as needed. Finally, the CRC generator 120 adds a CRC code, and the transmission of the ACK packet ends.

ノードAはイニシャルパケットの送出後(第1図の点2
a)、ACKパケットの到来を待機している。衝突や伝送
エラーがなければACKパケットは2τ時間以内に受信し
始めるはずである(3b)。ACKパケットの長さが前述
の最小パケット長ならば、第1図からわかるように、4
τ時間以内に受信し終るはずである(4b)。
Node A sends the initial packet (point 2 in FIG. 1).
a), waiting for the arrival of the ACK packet. If there is no collision or transmission error, the ACK packet should start to be received within 2τ time (3b). If the length of the ACK packet is the above-mentioned minimum packet length, as can be seen from FIG.
It should be received within τ time (4b).

ノードAは先のノードBの受信と同様にしてACKパケッ
トを受信する。ここでもしCRCにエラーがあったり、自
己あてのパケットが到来しなかったり、いずれのパケッ
トももどらず、ACKパケットの受信がある時間ta以内に
なされなかったら、衝突ら何らかの伝送エラーがあった
と考えられる。先の説明のように、ここでは衝突によっ
てACKパケットは返ってこなかったと推定される。ここ
で、 4τ<ta<tw+2τ (13) (ここでtw>2τ,式(12)より) である。
The node A receives the ACK packet in the same manner as the reception of the node B. If there is an error in the CRC, the packet addressed to itself does not arrive, no packets return, and if the ACK packet is not received within a certain time ta, it is considered that there was some transmission error due to collision. To be As described above, it is presumed here that the ACK packet was not returned due to the collision. Here, 4τ <ta <tw + 2τ (13) (where tw> 2τ, from equation (12)).

もしACKパケットがta以内に受信されなかった時、ノー
ドAの衝突制御部104はイニシャルパケットをバック
ログし、再送確率を低下させるようなバックオフアルゴ
リズムに従ってこのイニシャルパケットの再送を行うよ
う動作する。
If the ACK packet is not received within ta, the collision control unit 104 of the node A backlogs the initial packet and operates to retransmit the initial packet according to a backoff algorithm that reduces the retransmission probability.

ACKパケットが正常に受信されたら、送信制御部110
は、送信すべきデータがあるときはただちに第2のパケ
ットの伝送を行う。この送出は搬送波がなくなってから
twを待つことなくただちに開始される。また、パケット
タイプが第2のパケットであることを示す以外は、先の
2つのパケット送出と同様である。この第2のパケット
は、ACKパケットと同様、原理的に衝突を起こすことは
ない。本方式において衝突を起す可能性があるのはイニ
シャルパケットのみである。
When the ACK packet is normally received, the transmission controller 110
Immediately transmits the second packet when there is data to be transmitted. This transmission is after the carrier wave is gone
It starts immediately without waiting for tw. Also, except that the packet type is the second packet, it is the same as the above two packet transmissions. This second packet, like the ACK packet, does not cause a collision in principle. Only the initial packet may cause a collision in this method.

ノードBが第2のパケットを受信し終ってCRCが完全な
らば、ただちにACKパケットをノードAに送出する。ノ
ードAは2回目のACKパケットの受信によって一連のデ
ータ転送が成功したことを知る。もし必要ならばノード
Aは第3のパケット以降を同様に転送する。
If node B receives the second packet and the CRC is complete, it immediately sends an ACK packet to node A. The node A knows that the series of data transfer has succeeded by receiving the second ACK packet. If necessary, node A will forward the third and subsequent packets as well.

ノードA以外のノードで送信すべきデータがある場合、
チャネルが時間tw以上空いているとき、すなわちケーブ
ル12上の搬送波がtw以上ないとき、はじめてイニシャ
ルパケットの送出が可能となる。ノードAとノードBと
の間でACKパケットや第2のパケットが転送される時、
チャネルは2τ以下の時間しか空かない。つまり、2τ
より長い時間にわたってチャネルが空くことはなく、し
かもtw>2τであるから、この2つのノードAおよびB
以外のノードからパケットを送出することはできない。
If there is data to be sent by a node other than node A,
The initial packet can be transmitted only when the channel is free for time tw or more, that is, when the carrier wave on the cable 12 is not more than tw. When an ACK packet or a second packet is transferred between node A and node B,
The channel is free for less than 2τ. That is, 2τ
Since the channel will not be emptied for a longer time, and tw> 2τ, these two nodes A and B
Packets cannot be sent from other nodes.

なお、本発明を特定の実施例について説明したが、本発
明はこれに限定されない。たとえばケーブル12はここ
では同軸ケーブルを用いたが他の例えば撚り線対ケーブ
ルであってもよい。また、基底帯域伝送で説明したが、
RFモデムを用いた広帯域伝送であってもよい。この場合
は、ヘッドエンドをルートとするトリー構造のケーブル
階層構成が有利に適用される。さらに、光スターカプラ
等の光結合回路網を利用した光ファイバによる光通信ネ
ットワークにも有利に適用され、また、光や電波を用い
た無線方式にも本発明を適用できる。
It should be noted that although the present invention has been described with respect to particular embodiments, the invention is not limited thereto. For example, the cable 12 used herein is a coaxial cable, but may be another, for example, a twisted pair cable. Also, as explained in baseband transmission,
It may be wide band transmission using an RF modem. In this case, a tree structure having a tree structure with the head end as a route is advantageously applied. Furthermore, the present invention can be advantageously applied to an optical communication network using an optical fiber that utilizes an optical coupling circuit network such as an optical star coupler, and the present invention can also be applied to a wireless system using light or radio waves.

効果 本発明によればこのように、所定の時間にわたって伝送
路上に搬送波がないことを確認してからパケットを送信
し、以降、確認パケットと、必要に応じてデータパケッ
トとを順次交互に送信するようにしている。したがっ
て、CSMA/CD方式におけるような衝突検出を行なわなく
とも、基本的にはCSMA方式であって、CSMA/CD方式とほ
ぼ同等の性能を達成することができる。
Effect According to the present invention, the packet is transmitted after confirming that there is no carrier on the transmission path for a predetermined time, and then the confirmation packet and, if necessary, the data packet are alternately transmitted. I am trying. Therefore, even if the collision detection as in the CSMA / CD system is not performed, the performance is basically the CSMA system and almost the same performance as the CSMA / CD system can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明によるCSMA通信方式の原理を説明するた
めの通信フロー図、 第2図はチャネルにおける衝突の例を示すフロー図、 第3図は本発明を実現するノードの構成例を示すブロッ
ク図である。 主要部分の符号の説明 12……共通伝送路 14……タップ 104……衝突制御部 108,132……カウンタ 110……送信制御部 112……送信パケット宛先レジスタ 114……送信パケット送信元レジスタ 116……パケットタイプパターン発生部 120……CRC発生部 134……受信制御部 136……受信パケット送信元レジスタ 138……宛先検出部 140……パケットタイプレジスタ 144……CRC検査部 150……送受信器 A,B……ノード
FIG. 1 is a communication flow diagram for explaining the principle of the CSMA communication system according to the present invention, FIG. 2 is a flow diagram showing an example of collision in a channel, and FIG. 3 is a configuration example of a node realizing the present invention. It is a block diagram. Description of symbols of main parts 12 ... Common transmission line 14 ... Tap 104 ... Collision control unit 108, 132 ... Counter 110 ... Transmission control unit 112 ... Transmission packet destination register 114 ... Transmission packet transmission source register 116 ...... Packet type pattern generator 120 ...... CRC generator 134 ...... Reception controller 136 ...... Received packet sender register 138 ...... Destination detector 140 ...... Packet type register 144 ...... CRC checker 150 ...... Transceiver A, B ... Node

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】共通伝送路に複数のノードが共通に接続さ
れ、該複数のノードは、前記共通伝送路に搬送波がない
ときにパケットを前記共通伝送路に送出するCSMA通
信方式において、 前記複数のノードのうち送信すべきデータパケットを有
する第1のノードは、前記共通伝送路における最大の往
復伝搬遅延時間2τ以上の時間にわたって搬送波が前記
共通伝送路上にないことを確認して2τ時間相当の長さ
のイニシャルパケットを先ず送出して確認パケットの到
来を待機し、 前記複数のノードのうち該イニシャルパケットを受信し
た第2のノードは、該イニシャルパケットを受信後、直
ちに2τ時間相当の長さの確認パケットを第1のノード
に返送し、 第1のノードは、該確認パケットを受信後、直ちに送信
すべきデータパケットを送出し、前記確認パケットを所
定時間内に受信しないときには、イニシャルパケットを
再送することを特徴とするCSMA通信方式。
1. A CSMA communication system in which a plurality of nodes are commonly connected to a common transmission line, and the plurality of nodes send a packet to the common transmission line when there is no carrier on the common transmission line. The first node having the data packet to be transmitted among the above nodes confirms that the carrier wave is not on the common transmission line for a time of the maximum round trip propagation delay time 2τ or more on the common transmission line, and the first node corresponds to 2τ time. A first node of the plurality of nodes, which first sends an initial packet of a length and waits for the arrival of a confirmation packet, receives the initial packet, and then a second node receives the initial packet, and immediately after receiving the initial packet, the second node has a length corresponding to 2τ time. Of the confirmation packet to the first node, and the first node sends out the data packet to be transmitted immediately after receiving the confirmation packet. When not receiving the acknowledgment packet within the predetermined time, CSMA communication method, characterized by retransmitting the initial packet.
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