JPH11136266A - 定周期トークンパッシング伝送制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来全ての局が対等の関係にあり、先のトー
クン一巡の伝送サイクルに時間管理が局毎に独立して行
われ、その時の送信データ量の変動により一局の伝送時
間が変動するため、その総和である一巡時間も毎回変化
するのを一定にする。 【解決手段】 伝送路上に１台の主局１と複数台の従属
局２〜ｎで、トークンパッシング伝送制御を行うネット
ワークシステムを作り、主局１には設定された周期にて
タイムアウトを行う定周期タイマと、この定周期タイマ
を基準として伝送サイクルの定周期動作を制御する手段
を持ち、１回の伝送サイクルの前半が伝送の優先度の高
いデータのみを、トークンパッシング伝送制御により伝
送を行う高優先伝送フェーズとし、前記１回の伝送サイ
クルの後半が伝送の優先度の低いデータを伝送する低優
先伝送フェーズとし、この低優先伝送フェーズではポー
リング方式による伝送制御を行う定周期の伝送サイクル
を持つようにして成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、伝送制御方式の中
で、特にトークンパッシング(token passing) 伝送に係
る制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トークンパッシングによる伝送制
御方式は、ＩＥＥＥ ( Institute ofElectric & Elecrt
ronic Engineers) スタンダード８０２４に代表される
ように、ステーション (局) 間にてトークンをパスして
行き、トークンを受信した局がデータ送信権を得る方式
であるが、トークンが各局を一巡するまでの時間に枠を
嵌めるために、前回トークンを通過してからの経過時間
を各局毎に計測しており、再度トークンを受信し、デー
タの送信を行う際に、その経過時間が、予め設定された
上限を超えたら、データを送信しないように時間管理を
行う方式が一般的である。この時、送信データは、優先
度に応じて分類されており、前記上限の時間を超えて
も、送信する優先度の高いデータと次回の送信機会に回
される優先度の低いデータに分けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来技
術では全ての局が対等の関係にあり、先のトークン一巡
の伝送サイクルにつての時間管理が局毎に独立して行わ
れ、かつその時の送信データ量の変動により一局あたり
の伝送時間が変動するため、その総和である一巡時間も
毎回変化し、一定とならないという問題があった。そこ
で本発明は、従来のトークン一巡時間が毎回変化するの
を改め、一定になるように制御する方法を提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
本発明は、伝送路上に接続された１台の主局と複数台の
従属局から構成され、トークンパッシング伝送制御を行
うネットワークシステムを形成し、前記主局には設定さ
れた周期にてタイムアウトを行う定周期タイマと、この
定周期タイマを基準として伝送サイクルの定周期動作を
制御する手段を持つ設備において、前記伝送サイクルの
１回の伝送サイクルの前半を、伝送の優先度の高いデー
タのみをトークンパッシング伝送制御により伝送を行う
高優先伝送フェーズとし、前記１回の伝送サイクルの後
半を、伝送の優先度の低いデータを伝送する低優先伝送
フェーズとし、この低優先伝送フェーズでは、ポーリン
グ方式による伝送制御を行う定周期の伝送サイクルを持
つようにすることを特徴とする定周期トークンパッシン
グ伝送制御方法である。

【０００５】このようにして本発明は上記手段により、
主局の備えた定周期タイマを基準とすることから、優先
度の高いデータの伝送時間にばらつきがあっても、伝送
サイクル前半の高優先伝送フェーズ(phase) でその回の
伝送は全て終り、残り時間は低優先伝送フェーズに当て
ており、この低優先伝送フェーズは優先度が低く、かつ
主局からのポーリング(polling) であるために、主局の
定周期タイマのタイムアウト直前に、主局での制御にて
随時中断することが可能なので、主局の保有する定周期
タイマに同期して伝送周期を一定に保つことが可能とい
う顕著な効果を持つ。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施の形態を図に
基づいて説明する。全ての図面において、同一符号は同
一若しくは相当部材とする。図１は、本発明の一実施の
形態を説明するシステム構成図である。図２は、伝送サ
イクル内の伝送フェーズの構成の一例を示した図であ
る。図３は、主局側の状態遷移図である。図４は、従属
局側の状態遷移図である。

【０００７】図１において、100 がトークンパッシング
バス伝送路であり、それに主局１（ＳＴ＃１）、従属局
２（ＳＴ＃２），従属局３（ＳＴ＃３），…，従属局ｎ
（ＳＴ＃ｎ）が接続されている。本実施の形態ではＳＴ
＃１を主局１とし、ＳＴ＃２〜ＳＴ＃ｎを従属局２〜ｎ
としている。図３に示すように、主局は定周期タイマ
（Ｔ1)により一定周期で伝送制御を行っている。

【０００８】主局（ＳＴ＃１）での同期割り込み発生に
続いて、同期フレームが送信され、その受信完了にて従
属局２（ＳＴ＃２），…に割り込みが発生する。図２に
示す伝送サイクルの構成において、本実施の形態では、
高優先伝送フェーズとして高優先データＨの伝送を行
い、低優先伝送フェーズとしては低優先データＬを伝送
する。

【０００９】その他に、まず伝送サイクルの開始時点ま
で主局１から同期フレームが送信されるものとしている
が、これは伝送サイクルの開始であることを全従属局に
通知するものである。ついで、高優先伝送フェーズとな
り、主局から順に高優先データＨとトークンＴの送信が
行われ、以後順次従属局間で先の高優先データＨとトー
クンＴの伝送が行われてから、再び主局までトークンＴ
が戻って来る。高優先伝送フェーズにおける優先度の高
いデータの伝送が終わったら、次に定周期タイマＴ1 が
規制する伝送サイクルの残り時間を使って、低優先伝送
フェーズにおける優先度の低いデータの伝送が実行され
る。

【００１０】この低優先伝送フェーズではポーリングの
ために、主局から通常のトークンＴとは違う別の低優先
データ伝送専用の低レベルトークンＬＴが順次各従属局
に伝送される。その低レベルトークンＬＴを受信した従
属局では、伝送すべきメッージがあればこれを送信し、
主局１に低レベルトークンＬＴを返す。主局１はデータ
などの伝送の順序を管理して次々に従属局にポーリング
を行うが、定周期タイマＴ1 のタイムアウト直前（例え
ば100 μs)になると、この低レベルトークンＬＴによる
ポーリングを止め、次の伝送サイクルによる準備をし、
定周期タイマＴ1 のタイムアウトによって新しい伝送サ
イクルを開始する。

【００１１】主局１及び従属局２〜ｎは、図３，図４の
状況遷移図に沿って動作する。初めに図３，図４は状態
遷移図であるが、各「状態（四角の枠・ブロック）を結
ぶ矢印は、ある状態から次の状態に遷移することを示し
ており、矢印に付した文言は、「遷移要因」を示してい
る。状態の遷移が発生する際、「処理」が伴うけれど
も、ここでは処理内容は表現せず、以下にその遷移経路
につて説明をする。また、理解し易くするように、主局
（ＳＴ＃１）を固定的にマスタ（主局）とする前提で説
明しているが、それは第１局目の局（ＳＴ＃１）から昇
順にトークンをパスさせて行くとしたため、第１局目の
局（ＳＴ＃１）を主局（マスタ）固定的とした方が便宜
であるからである。そして、それを固定的とするか、状
況に応じて変更可能にするかは、実装上の問題で任意で
ある。

【００１２】Ａ． 主局１の動作は、図３に示すように
遷移して行く。以下その詳細である。 〔ａ〕 先ず起動時パワ オン／リセット（ＰＯＷＥＲ
ＯＮ／ＲＥＳＥＴ・電源オン／装置リセット時）は第
０状態の初期化中状態（ＩＮＩＴＩＡＬ）にある。 〔ｂ〕 装置内部における全てのハード・ウェアとソフ
ト・ウェアの初期化を完了すると、第１状態の起動待ち
状態（ＷＡＩＴ＿ＲＵＮ）に遷移し、通信起動のラン
（ＲＵＮ）指令つまり通信開始指令により、通信を開始
する。 〔ｃ〕 通信状態は、第２状態の回線接続待ち状態（Ｏ
ＦＦ＿ＬＩＮＥ）・伝送路100 へ回線接続待ち状態に
て、一定時間（例えば５ｍｓ）伝送路100 上のキャリア
周波数の検出（ＣＤ・carrier detect）を行う。

【００１３】〔ｄ〕 そこでこのキャリア（ＣＤ）が有
れば、すでにネットワーク上で通信が行われているの
で、第３状態の主局１はアイドル状態（ＩＤＬＥ＿Ｍ）
に遷移する。この時、定周期タイマ（Ｔ1)をスタートさ
せる。 〔ｅ〕 またキャリアの検出（ＣＤ）がなければ、定周
期タイマ（Ｔ1)をスタートさせて、第１０状態の主局１
は主局キャリア断状態（ＣＤ＿ＯＦＦ＿Ｍ）に遷移す
る。 〔ｆ〕 この後いくつかのケースが考えられるが、ここ
では主局１がネットワーク中で最初に起動された場合を
考える。 〔ｇ〕 この場合は第２状態の起動待ち状態から、第１
０状態の主局キャリア断状態に遷移する。

【００１４】〔ｈ〕 その後各従属局２〜ｎが順次起動
されたとして、主局１では起動後１回目の同期タイマ
（Ｔ1)のタイムアウトの発生前100 μｓにて、次状態で
ある第７状態の定周期タイムアウト待ち状態（ＷＡＩＴ
＿ＳＹＮＣ＿ＴＯＶ・synchroni-zed time over ）に遷
移する。 この状態では定周期タイマ（Ｔ1)が、タイム
アウトするのを100 μｓの間待つ。 〔ｉ〕 やがて定周期タイマ（Ｔ1)がタイムアウトし、
第８状態の主局トークン使用中状態（ＵＳＥ＿ＴＯＫＥ
Ｎ）に遷移した主局１は、伝送周期の開始であることを
示す同期フレームを全従属局２〜ｎに一斉送信する。 〔ｊ〕 ついで高優先データＨを送信し、第９状態主局
トークンパス中状態（ＰＡＳＳ＿ＴＯＫＥＮ）に遷移し
て、次の従属局である従属局２にトークンＴを送信す
る。

【００１５】〔ｋ〕 このトークンＴの送信が成功した
ら、第３状態の主局アイドル状態に遷移し、再びトーク
ンが戻って来るまで、他の従属局から送信される高優先
データＨを受信する。 〔ｍ〕 定周期タイマ（Ｔ1)がタイムアウトした第８状
態の主局トークン使用中から第３状態の主局アイドル状
態にてトークンＴが一巡し、再びトークンＴを得るまで
が、高優先伝送フェーズである。ここで、第３状態の一
巡する矢印（ブロックの左下側）は、（トークンを除
く）データの受信にて、その受信処理を行い、再び第３
状態に戻ることを意味する。 〔ｎ〕 トークンＴを主局１が受信すると、第４状態の
低レベルトークンパス中状態に遷移し、低優先データＬ
の伝送のポーリングのため、順次各従属局２〜ｎに低レ
ベルトークンＬＴを送信して、第６状態の低レベルトー
クンＬＴ受信待ち状態（ＷＡＩＴ＿ＬＴＯＫＥＮ）とな
り、ポーリングした従属局のメッセージ伝送が終了する
と、低レベルトークンＬＴを主局１はこれを受信して、
第４状態の低レベルトークンパス中状態に戻り、これを
順次繰り返して行く。

【００１６】〔ｏ〕 また自己である主局が低優先デー
タＬの送信順である場合は、第５状態の主局低レベルデ
ータ送信中（ＳＥＮＤ＿Ｌ＿Ｍ）状態に遷移して、低優
先データＬを送信した後、第４状態の低レベルトークン
ＬＴパス中状態に戻って来る。この第４状態の一巡する
矢印（ブロックの左下側）は、のケースであり、低レ
ベルトークンＬＴのパスに失敗したので、次のステーシ
ョン（局）に低レベルトークンＬＴをパスするために、
再度第４状態に戻ることを意味する。 〔ｐ〕 主局１ではこうして低優先フェーズにて、定周
期タイマ（Ｔ1)のタイムアウト（例えば100 μs ）前に
なると、この低優先フェーズを中断し再び第７状態の定
周期タイムアウト待ち状態に戻って来る。 〔ｑ〕 100 μs 経過後定周期タイマ（Ｔ1)がタイムア
ウトしたら第８状態の主局トークンＴ使用中状態（ＰＡ
ＳＳ＿ＴＯＫＥＮ＿Ｍ）に遷移し、高優先伝送フェーズ
から、伝送サイクルが再開する。 〔ｒ〕 こうして一定周期でトークンの授受を繰り返し
て行く。

【００１７】Ｂ． 一方、従属局２〜ｎは図４の状態遷
移に沿って動作する。以下にそれを詳述する。 〔ａ’〕 従属局の動作も、電源オン／装置リセットの
指令を受け、起動直後［第０状態〜第１状態〜第２状態
を経過して］から、ラン（ＲＵＮ）指令により通信が開
始される。 〔ｂ’〕 第２状態の回線待ち状態（ＯＦＦ＿ＬＩＮ
Ｅ）に遷移するのは、主局１の説明と同様である。 〔ｃ’〕 この状態にて従属局２〜ｎも主局１と同様一
定時間（例えば５ms）キャリアの検出（ＣＤ）を行い、
伝送路100 にキャリアあり（ＣＤ）ならば、第３状態の
従属局アイドル状態（ＩＤＬＥ＿Ｓ）に遷移する。 〔ｄ’〕 もし伝送路100 にキャリアなし（ＣＤ）なら
ば第１０状態の従属局キャリア断状態（ＣＤ＿ＯＦＦ＿
Ｓ）に遷移する。

【００１８】Ｃ．ここでは既に主局１が起動され、つい
で従属局２〜ｎが順次起動されたケースについて説明す
る。 〔ｅ’〕 この場合、伝送路100 上では未だどの従属局
も伝送していないため、キャリアが検出（ＣＤ）され
ず、第１０状態の従属局キャリア断状態（ＣＤ＿ＯＦＦ
＿Ｓ）に遷移する。 〔ｆ’〕 ここで一定時間［局番号数×定周期タイマ
（Ｔ1)相当時間］待ちそれでもキャリアがなければ、自
己従属局から伝送を開始するためにトークンを発生させ
て、第８状態の従属局トークン使用中状態（ＵＳＥ＿Ｔ
ＯＫＥＮ）に遷移する。 〔ｇ’〕 しかしここでは、すでに主局１が起動してい
るので、先に説明したように遅くとも定周期タイマ（Ｔ
1)時間経過までには、主局１が伝送を開始し出すため、
従属局は伝送路100 上のキャリアを検出（ＣＤ）して、
第３状態の従属局アイドル状態に遷移する。 〔ｈ’〕 この状態で、従属局は各局から送信されて来
る高優先データＨを受信する。

【００１９】〔ｉ’〕 そして高優先フェーズにおける
トークンパッシングにより、自分宛のトークンＴを受信
したら第８状態の従属局トークン中状態（ＵＳＥ＿ＴＯ
ＫＥＮ）に遷移し、自局の高優先データＨを送信する。 〔ｊ’〕 高優先データＨを送信したら、第９状態の従
属局のトークンパス中状態（ＰＡＳＳ＿ＴＯＫＥＮ＿
Ｓ）に遷移する。 〔ｋ’〕 それから次の従属局にトークンＴをパスし、
トークンＴのパスが成功したら再び第３状態の従属局ア
イドル状態（ＩＤＬＥ＿Ｓ）に戻り、他の局からの高優
先データＨを受信する。 〔ｍ’〕 そして主局１までトークンＴがパスされた
ら、引続き第３状態の従属局アイドル状態（ＩＤＬＥ＿
Ｓ）にて低優先伝送フェーズに入り、低優先データＬを
受信するが、主局１から低レベルトークンＬＴを受信し
たら、第５状態の従属局低レベルデータ送信中状態（Ｓ
ＥＮＤ＿Ｌ＿Ｓ）に遷移する。 〔ｎ’〕 それから主局１に低レベルトークンＬＴを戻
し、第３状態の従属局アイドル中状態（ＩＤＬＥ＿Ｓ）
に戻る。 〔ｏ’〕 以後次回のトークンＴ受信まで、この状態で
データ受信を行う。

【００２０】このようにして主局１と従属局２〜ｎのデ
ータ，メッセージの送受信が行われる。ところで従属局
２〜ｎでは、高優先伝送フェーズと低優先伝送フェーズ
の区別は明確ではないが、この実施の形態では伝送サイ
クルの開始時に、一斉放送にて同期フレームの送信が行
われるため、伝送サイクルの区切りは把握することが可
能である。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、シス
テム内に定周期タイマを備えた主局を置いており、この
定周期タイマを基準として伝送サイクルを制御可能であ
るという特段の効果を奏する。また１回の伝送サイクル
の前半の高優先伝送フェーズにて、必ず伝送すべきデー
タの伝送を終え、伝送サイクルの後半の低優先伝送フェ
ーズでは、低優先度の低いデータの伝送のみであること
から、定周期タイマのタイムアウト直前で伝送を打ち切
り可能であるという顕著な効果がある。さらに低優先伝
送フェーズでは通常のトークンパシングでなく、主局か
らのポーリングによる伝送制御であることから、１デー
タ伝送毎に主局に制御権が戻されるため、主局による伝
送の中断が容易であるという優れた効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示すシステムの構成ブ
ロック図

【図２】本発明の一実施の形態における伝送サイクルの
構成を示す時系列的波形説明図

【図３】本発明の一実施の形態における主局の状態遷移
図

【図４】本発明の一実施の形態における従属局の状態遷
移図

【符号の説明】 １ 主局（マスタ・ステーション） ２〜ｎ 従属局（スレーブ・ステーション） 100 伝送路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伝送路上に接続された１台の主局と複数
   台の従属局から構成され、トークンパッシング伝送制御
   を行うネットワークシステムを形成し、前記主局には設
   定された周期にてタイムアウトを行う定周期タイマと、
   この定周期タイマを基準として伝送サイクルの定周期動
   作を制御する手段を持つ設備において、 前記伝送サイクルの１回の伝送サイクルの前半を、伝送
   の優先度の高いデータのみをトークンパッシング伝送制
   御により伝送を行う高優先伝送フェーズとし、 前記１回の伝送サイクルの後半を、伝送の優先度の低い
   データを伝送する低優先伝送フェーズとし、 この低優先伝送フェーズでは、ポーリング方式による伝
   送制御を行う定周期の伝送サイクルを持つようにするこ
   とを特徴とする定周期トークンパッシング伝送制御方
   法。