JPS58502129A - 分散制御通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 分散制御通信方式 本発明は、分散制御によるローカル・エリア・ネットワーク通信方式に関する。 技術的背景 ローカル・エリア・ネットワ、−り（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗ。 ｒｋ。略称ＬＡＮ）通信方式とは、限られた地域内の多数の情報機器（例えば、 情報記憶・検索・処理用機器）を相互に接続することができる通信方式である。 データ通信網は世界中に広がっているのに比し、現在のＬＡＮにおいては典型的 な直線状トポロジーは５００ｍから１０ｋｍ前後である。しかしながら、データ 通信網の最大データ速度は、公衆電話回線によって制限され、数千ビット／秒で あるのに対し、ＬＡＮでは数メガビット／秒のデータ速度を達成することができ る。 ＬＡＮがこのように高速のデータ速度を持つことができるのは、高速データ伝送 のために利用されるデータ変調技術を支える広帯域・低減衰度同軸ケーブルのよ うな伝送媒体を使うからである。ＬＡＮのサービスを受ける地域は極めて狭いの で、通常の通信ケーブルに比へて、広帯域同軸ケーブルのコストは、ネットワー ク内を転送することができる情報量に関する限り微々たるものである。 ベースバンド伝送方式ＬＡＮでは、高速（数メカピント／秒）ディジタル信号伝 送を行なう同軸ケーブルの広帯域性を利用する。パルス伝送技術が用いられるの で、同軸ケーブル上に一つのデータ通路しか収容することができない。これは、 データパルスの対称性とタイミングを維持するために、広い周波数帯域が必要と なるからである。 ベースバント方式ＬＡＮはチャンネル割り当てトポロジーを採用し、時分割多重 方式を利用することで、ネットワーク内のそれぞれの機器に、ケーブルにアクセ スして他の機器へ情報を伝送する機会を与える。ネットワークの信頼性を高める ために１分割制御を用いる。しかし、中央でネットワークの同期をとることが一 般的には必要である。 広帯域ＬＡＮは、多数の高周波搬送波を伝送する同軸ケーブルの広帯域性を利用 する。これら搬送波はそれぞれデータによって変調されてネットワークに伝送さ れる。広帯域ＬＡＮでは同軸ケーブルの周波数スペクトルを、多数の不連続な高 周波搬送波へ分割する。広帯域ＬＡＮにおける搬送波周波数がそれぞれ個々のデ ータチャンネルとなる。 広帯域ＬＡＮの高周波搬送波は正弦波であり、利用可能な周波数スペクトルのう ちの狭い部分を必要とするにすぎない。それぞれの搬送波が狭い周波数帯域しか 必要としないため、一本の同軸ケーブルに多くのデータチャンネルを共存させる ことが可能となる。データをネットワーク内で伝送するには、標準的な高周波変 調技術（振巾　周波数、位相等の変調）を用いてデータ速度で搬送波を変調する 。 単一のデータチャンネルを用い、それぞれの機器が時分割多重でデータを同軸ケ ーブルで伝送するベースバンド方式ＬＡＮとは違って、広帯域ＬＡＮに接続され た機器は、多数のデータチャンネルを使ってデータを伝送することができる。デ ータの無欠性を維持するため、広帯域ＬＡＮにおけるネットワークアクセスの制 御には、ネットワークアクセスをめるそれぞれの機器に対して、適切なデータチ ャンネルを割り当てて混信を防ぐことが必要となる。 中央制御方式のこうしたＬＡＮ通信方式の欠点は、中央でのネットワーク制御が 失なわれた場合、全通信方式の動作が停止してしまうことである。 米国特許第３，５７３，３７９号明細書には、通常の中央交換機を必要としない ランダムアクセス能力を有する多数の加入者のための通信方式が開示されている 。しかしながら、この通信方式には、加入者と接続される主タイミングクロック が必要である。つまり、中央での制御が依然として存在するので、クロックが無 くなると、方式全体の適切な動作が妨げられることになる。 本発明の目的は、前記の欠点を、分散制御方式のローカル・エリア・ネットワー ク通信方式とすることによって、克服または実質的に改善することである。 本発明では、一つの制御ユニットが故障しても、そのユニットに関連する機器が 動作不能となるだけあって、残りの通信方式の動作は続行する。そのうえ、分散 制御方式であるため、伝送媒体が切断されても、全方式を動作不能とする必要が ない。まだ相互に接続されている機器は、これらの機器間を結ぶリンク外の伝送 媒体における切断とは無関係に、相互の通信が可能である。 Ｋ鏝班辺厘ｊ 本発明によれば、限られた地理的地域内の複数の加入者端末間で通信を行なう分 散制御方式の通信方式が提供される。この通信方式は、複数の通信チャンネルを 有する伝送媒体と、該伝送媒体へそれぞれ接続され、加入者端末と接続するため のターミナルとなる複数個のアクセス手段とから構成される。このアクセス手段 は、個々の加入者端末と伝送媒体との間を論理接続するようにされていて、制御 ユニットを有する。この制御ユニットは前記通信チャンネルのうちの共通のもの を介して他の制御ユニットと通信する。ここで特徴となるのは、それぞれの制御 ユニットにより代る代る、かつサイクリックにネットワーク制御が行なわれる点 である。 本発明は独立の通信方式を提供する。これは、情報転送のための時間周期が変化 する不規則な間隔で相互接続される必要のある多数の情報記憶・検索・処理機器 と共に使用するのに適した通信方式である。 好ましい実施例においては、伝送媒体である同軸ケーブルの周波スペクトルは、 きわめて多くの高周波搬送波を同時に伝送するために利用される。一つのデータ チャンネルは一個以上の搬送波周波数から構成される。データをデータチャンネ ルで伝送するために、データ速度でチャンネル搬送波を変調する。つまり、伝送 されるべきデータと同期して、搬送波の位相、周波数または振巾を変調する。　 典型的な例をあげると、アクセス手段はケーブル・アクセス・ユニットであり、 受動同軸ケーブルと個々の通信機器との間をインターフェースする機能を有する 。ケーブル・アクセス・ユニットは論理的には通信機器と同軸ケーブルとの間に 存在することになるか、物理的には通信機器と一体に、または通信機器の外部に 設けられる。これは特定の実施態様に応じて決まってくる。ケーブル・アクセス ・ユニットの代表的な例は論理動作を行なうマイクロプロセッサである。 好ましい実施例における通信方式には分散制御ネットワークがあり、それぞれの ケーブル書アクセス拳ユニットはホスト機器のための全てのネットワーク機能を 管理する制御ユニットを備えている。ホストａ器はネットワークにアクセスする 機能のみを有し、このアクセス動作は、ケーブル・アクセス・ユニットに対して ネットワーク中の他の機器との論理接続を要求することによって行なわれる。ケ ーブル・アクセス・ユニットは、連続して自動的に行なわれるネットワーク・ア クセス制御機能を用いて、接続先の機器に設けられたケーブル管アクセス・ユニ ットとの通信を行なうと共に、情報送受用の適切な搬送波周波数を選択する。デ ータチャンネルが確立すると、二個のホスト機器は相互にデータ転送を開始する ことができる。 ホスト機器からの要求に応じて、ケーブル・アクセス・ユニットはネットワーク ・アクセスを行なう。ひとたびデータチャンネルができあがると、二個の通信機 器で独占的にそのデータチャンネルを使用することができる。データ転送が完了 すると、ケーブル・アクセス・ユニットはネットワークから通信機器を論理的に 切断する。データチャンネルに対応した搬送波周波数は、ネットワークに設けら れた他の通信機器が使用する。 通信機器のプロトコル変換、誤り検出・修正、受信確認、再送要求　、符号変換 、情報形式（音声またはデータ）のような通常のデータ通信機器によって、加入 者端末の信頼性が保持される。 通信方式へ接続された通信機器は、そ・のケーブル・アクセス・ユニットとの間 の単純なシーケンス制御を要求して、他の通信機器との論理接続を確立するのみ の機能を有する。もし両方の通信機器が同一の固有プロトコルを有していると、 データ変換の要求がされず、通常のやりかたで通信機器が誤り検出を行なう。 それぞれのケーブル・アクセス・ユニットはそのホスト機器と他のホスト機器と の間に独立に独自データチャンネルを確立することができる。さらに、ホスト機 器はケーブル・アクセス・ユニットを介して先方のホスト機器に対し制御情報を 転送することができる。これは、データ転送に先立って両ホスト機器間にデータ 転送パラメータ、例えば、電送速度、プロトコル、データ・フォーマット、を確 立するためである。 共通チャンネルは独立した固定の搬送波周波数データチャンネル（システム制御 チャンネル）で、ネットワークに設けられたケーブル・アクセス・ユニットの専 用である。ケーブル・アクセス中ユニットには二個の無線トランシーバが備えら れているとよい。一方のトランシーバにシステム制御チャンネルに固定され、全 てのケーブル・アクセス会ユニットにおいて同一の搬送波周波数に設定される。 制御チャンネルで送信されたどの情報も、全てのケーブル・アクセス会ユニット で利用することができる。ケーブル・アクセス・ユニットを介してネットワーク に接続されるホスト機器は、制御チャンネルへアクセスすることも制御チャンネ ルで送信することもできない。 もう一つのトランシーバは周波数可変形で、ケーブル・アクセス・ユニットはこ のトランシーバを、予め定められた搬送波周波数の一つにセットする。この周波 数可変形トランシーバはホスト機器のネツ）ワーク・データインターフェースで あって、このトランシー／丸を介して転送されるデータはケーブルΦアクセスΦ ユニ・ントに対してトランスペアラント（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ　）である。 ケーブル中アクセス・ユニットにはそれぞれ独自のシステムアドレスが割り当て られる。このシステムアドレスは、制御チャンネルを介して他のケーブル・アク セス・ユニットと通信する際の識別符号として用し）られる。 ケーブル・アクセスのユニットは単一の制御チャンネルで送信することができる ので、不規則に送信を行なうと、データの混信が起きることになる。したがって 、混信を検出して復旧させる機構を設けることが望まし０゜この機構によると、 ケーブル・アクセス・ユニットカζ制御チャンネルで情報を送信することができ る時間は、所定のビット数の「特許許可」　（すなわちＴＡ）Ｍ　Ｏ々チケット によって決定される。ケーブル・アクセス・ユニットは制御チャンネル上のＴ　 Ａ　ノクケ・ントを監視する。 そうすると、ある時点で自分自身のアドレスが認識される。この時点では、アド レスされたケーブルｅアクセス・ユニットが、制御チャンネルに情報を送信する ことを「許可」された唯一のユニットであることになる。多数のビットからなる 「ネットワーク・アクセス」　（すなわちＮＡ）語（パケント）はＴＡパケ・ン トに応じて送信される。このＴＡパケントはネットワーク上の他の全てのケーブ ル舎アクセス・ユニットによって受信される。 自分のソースアドレスにセットされた行き先きアドレスを有するＴＡパケットを ケーブル・アクセス・ユニ・ントが受信すると、ネットワーク上で最高優先順位 のケーブル拳アクセス・ユニットとなる。このケーブル拳アクセス・ユニットは 自己の優先性を主張するためにＮＡポケットを送信する。これによって他の全て のケーブル拳アクセス・ユニットに対して、自分がネットワークの制御を司どっ ていることを通告する。 ＮＡパケー２トの送信が完了すると、ケーブル・アクセス・ユニットハ、次に続 くケーブル−アクセス争ユニットにセットされた行き先きアドレス付きのＴＡパ ケットを送信する。このＴＡパケントの送信は他のケーブル・アクセス・ユニッ トに対して、ネットワークの制御を放棄していることを知らせるものである。次 に続くソースアドレスを持つケーブル書アクセス・ユニットはそのＮＡパケット を送信することによって、自己の優先性を主張する。このようにして、送信の優 先順位が回転する構造が作り上げられ、それぞれのケーブル・アクセス・ユニッ トは周期的に制御チャンネルへアクセスすることができるようになる。 ＴＡパケットに応動してケーブル・アクセス拳ユニットから送信されたＮＡパケ ントには、システム−ネットワーク制御情報が含まれる。ＴＡパケットは、ネッ トワーク制御アーキテクチャが必要とする正しい順序でケーブル拳アクセス・ユ ニットから制御チャンネルにシステム・ネットワーク制御情報が秩序正しく送信 される時期を定めているにすぎない。ネットワーク制御アーキテクチャは制御チ ャンネルへケーブル拳アクセス・ユニットが順次送信できるようにするもので、 同時送信が防Ｉトされるうえ、混信検出・復旧の必要性が無くなる。 一つの機器が方式内の他の機器と論理接続されることを要求すると、その機器は 自己のケーブル・アクセス・ユニットに対して接続を命する。すなわち、相手の 機器のアドレス、必要な送信形式や必要ならば機器に依存するパラメータをも供 給する。 ソース側のケーブル・アクセス・ユニットは送信形式に応した適切なデータチャ ンネルを確保し、制御チャンネルのＮＡパケットによって相手側のケーブル・ア クセス・ユニットに対して「接続要求」を送信する。相手側のケーブル・アクセ ス・ユニットは自己のＮＡパケットに応動して要求を確認し、または通信中であ ることを通告する。ソース側で相手側からの受信確認を受け取ると、ソース側で は周波数可変形トランシー／へを予め保持しておいた搬送波へセットし、ホスト 機器に対して送信開始可能を知らせる。相手側のケーブル・アクセス・ユニット もその周波数可変形トランシーバを同一の搬送波にセントし、自己のホストａ器 に対して、方式内の他の機器からの論理接続がなされた旨を知らせる。ソース側 から送られてきた機器依存パラメータはどれも、相手側の機器に無修正で伝達さ れる。 ホスト機器とそのケーブル・アクセス・ユニットとの間に設けられるインターフ ェースの形式は、ホスト機器の能力、ネットワークの複雑さの度合い、ネットワ ークを転送されるデータの形式とフォーマットに応じて変えることが可能である 。 ケーブル・アクセス・ユニットとの直接通信が不可能な簡単なＣＲＴ端末のよう な機器の場合には、オペレータは付属のキーバッドによって適当なアクセス要求 情報をケーブル・アクセス・ユニットに供給する。接続が行なわれると、その状 態がオペレータに表示され、直列のインターフェース制御信号（進出前消去、デ ータセット完了、搬送波検出等）が論理接続の状態を反映してセットされる。 ワードプロセッサのような一層複雑な機器の場合、ケーブル・アクセス・ユニッ トを自分の内部制御アーキテクチャに密に結合することが可能である。この場合 、端末制御プロセッサがケーブル・アクセス拳ユニットと直接に作用し合い、ケ ーブル・アクセス・ユニットは内部システム構造に設けられた他の周辺機器とみ なしうる。アクセス要求を開始するのはオペレータではあるが、論理接続を確立 するのは、ケーブル・アクセス・ユニットと端末制御プロセンサとの間の制御シ ーケンスである。この形式の装置では、ＮＡパケントによってソース機器と相手 機器との間で機器依存パラメータを転送することができるので、データフォーマ ット、伝送速度、プロトコルのような非システム機能が確立されてから、データ の転送が開始される。 この通信方式の分散制御アーキテクチャを用いると、中央制御ノードがいらない 。ネットワークのいずれかのケーブル・アクセス拳ユニットが故障しても、ネッ トワークを使用する他のケーブル・アクセス・ユニットの能力には何の影響もな い。 ネットワーク内のどのケーブル・アクセス拳ユニットも休んではいない。他のケ ーブル・アクセス拳ユニットからネットワークへ送り出されたＮＡパケットをＭ 統帥に受信し、ＴＡパケットに応じて自分のＮＡパケットを送信する。それぞれ のＮＡパケットは、専用チャンネル・フィールドとして知られている特別なフィ ールドを有している。このフィールドは一つのケーブル・アクセス・ユニットが 他の全てのケーブル・アクセス・ユニットに優先して一以上の搬送波周波数を自 分専用とするために用いられる。 ネットワーク内のもう一つのホスト機器との間にデータチャンネルを確立するた めに、一つのホスト機器がネットワークアクセスを要求すると、ケーブル・アク セス・ユニットはネットワークアクセス・シーケンスを開始する。ホスト機器か らのアクセス要求があった時点で、ケーブル中アクセス、ユニットは［空き（１ ｄｌｅ）　ＪＮＡパケットを送信し、もう一つのケーブル・アクセス・ユニット から接続要求用ＮＡパケットが到来するのを監視する。 ホスト機器からのアクセス要求を受信すると、ケーブル・アクセス・ユニットは 「話中」になり、次のＴＡパケットを待つ。送信された次のＴＡパケットは、他 の全てのケーブル・アクセス・ユニットに対して、接続が無効であることを知ら せる「空き」・「話中」バケットである。このＮＡパケントの送信語、ケーブル 会アクセス・ユニットは他のケーブル・アクセス・ユニットからのＮＡパケント における専用チャンネル・フィールドを監視する。制御チャンネ′ルＴＡパケッ トのシーケンスが一層ローテンションを完了すると、全てのケーブル・アクセス ・ユニットはＮＡパケットの送信を終了し、他のケーブル・アクセス・ユニ・ン トが専用していて全ての搬送波周波数は、ネットワークアクセスを要求するケー ブル−アクセス令ユニットに明らかなものとなる。 ネットワークアクセスを要求するケーブル・アクセス・ユニットは、この時点で は、送信が許可される唯一のユニットである。使用されていないチャンネルに対 応するチャンネル番号をユニット論理が選択し、「接続要求ＪＮＡパケ・ントが 制御チャンネルに送信される。このＮ　Ａ　バケットはネットワーク内の全ての ケーブル・アクセス・ユニットに受信され、専用チャンネル者フィールド内のチ ャンネル番号に対応する・搬送波周波数が専有され、割り当てることができない 旨を通告する。この時点では他のケーブル争アクセス・ユニットは送信不能なの で、アクセスを要求しているケーブル・アクセス・ユニットからのＮＡパケット はその搬送波周波数を独占的に使用する。 Ｎ　Ａ　バケットの相手アドレス・フィールドにソース・アドレスが含まれるケ ーブル・アクセス・ユニット以外の他の全てのケーブル命アクセス争ユニ・ント のみが、ネットワーク状態の変化や専用チャンネル・フィールドに対応した搬送 波周波数が専用となっていることを知っている。アドレスされたケーブル・アク セス自ユニットは自分のホスト機器に対する他のホスト機器からの有効なアクセ スがあることを確認して、自分のＴＡパケットを受信してから、ＮＡパケットに よりアクセス要求側のケーブル・アクセス拳ユニットに応答する。アクセス要求 側のケーブル・アクセス・ユニットには、相手側の現在の動作状態が知らされる 。相手側が「話中」であれば、アクセス要求側のケーブル・アクセス−ユニット には、要求を取り消すこと、相手側が「空き」となるまで待つこと、またはネッ トワークアクセスの優先順位が高ければ、その優先順位の高いことを利用して割 り込みをかけること、のいずれかを行なうことが許される。 相手側が「話中」でないときには、次のＮＡパケットの通信時に、アクセス要求 側のケーブル・アクセス・ユニットに対して確認が送信される。こうして両方の ケーブル・アクセス・ユニットは周波数可変形トランシーバを予め予約しておい た搬送波周波数へ設定し、両ホスト機器間の論理接続が確立される。　それぞれ のケーブル・アクセス・ユニットは自分のホストｔｔ器に対し、データチャンネ ルが確立し、データ転送が開始可能であることを知らせる。 論理接続が行なわれている期間、ソース側と相手側とのケーブルやアクセス・ユ ニットによって送信されたＮＡパケットは、専用チャンネル・フィールドのチャ ンネル番号を送信することによって、予約した搬送波周波数を独占的に使用し続 ける。データ転送が完了すると、アクセス要求した側とされた側とのケーブル・ アクセス・ユニットの間で切断ＮＡパケットが交換され、切断を確認する。両ケ ーブル・アクセス・ユニットから送信された次のＮＡパケットには、０に設定さ れた専用チャンネル拳フィールドがあるので、データチャンネルとしてこれ迄使 用されていた搬送波周波数の専用状態が解除される。この搬送波周波数は使用状 態にはないので、ネットワーク内の他のケーブル・アクセス−ユニットのどれか が、またこの搬送波周波数を使用することが可能となる。 図面の簡単な説明 第１図は、この発明の一実施例である、限られた地域のネットワーク通信方式の ブロフク図である。 第２図は、第１図の通信方式のケーブルに対してホスｌ−機器を接続する際のブ ロック図である。 第３図は、第１図の通信方式のケーブル・アクセス・ユニットのブロック図であ る。 第４図は、第１図の通信方式の制御ユニットのブロック図である。 第５図は、送信許可パケットのフォーマットである。 第６図は、ネットワークアクセス・パケフトのフォーマットである。 第７図は、ＴＡパケットとＮＡパケントの送信時間シーケンスである。 第８図は、無応答ＣＡＵ　（ケーブル番アクセスφユニット）のＴＡパケントと ＮＡパケットの送信時間シーケンスである。 第９図は、無応答ＣＡＵからの復旧期間中のＴＡパケットとＮＡパケットの送信 時間シーケンスである。 第１０図は、二個の連続した無応答ＣＡＵのＴＡパケットとＮＡパケットの送信 時間シーケンスである。 支露貫ＬＩＪ この発明による通信方式の実施例が第１図に示されている。多数のホスト機器１ ３０，２３０．３３０，４３０、・・・がそれぞれのケーブル争アクセス・ユニ ット１２０．２２０，３２０，４２０．−・・及び結合器１１０，２１０．３１ ０，４１０を介して伝送媒体（例えば同軸ケーブル１００）に接続される。伝送 媒体は典型的には同軸ケーブルであるが、光ファイバ、無線のような他の適切な 媒体を使うこともできる。 ホスト機器は情報検索・処理・記憶機器のどのような形式のものでもよく、例え ばビデオ端末、データベース・プロセッサ、パーソナル・コンピュータ、テレメ ータ機器、電話器のようなアナログ通信機器などである。ホスト機器とそのケー ブル・アクセス・ユニットとの間の接続は、信号形式に適したリンク（典型的に は対撚り線）により行なわれる。 通信は高周波信号により同軸ケーブル１００を介して行なわれる。同軸ケーブル の帯域巾は数百ＭＨｚ（例えばＣＡＴＶの分野で採用されている３００ＭＨ’ｚ ）である。これにより、きわめて多くの不連続な高周波チャンネルを同軸ケーブ ルで伝送することができることになる。なお、チャンネル数は情報の帯域巾の函 数である。 ホスト機器、例えば１３０が自分のケーブル中アクセス・ユニット１２０に対し て、もう一つのホスト機器３３０との接続を要求すると指令するときである。ケ ーブル・アクセス・ユニット１２０１１３２０は共通チャンネルにより通信する 。この共通チャンネルは同軸ケーブルに与えられた複数のチャンネルのうちの一 つであって、「制御チャンネル」と呼ばれ、一つのネットワークに対しては、ケ ーブル・アクセス・ユニット全てにとって自明の一つの高周波に設定される。ケ ーブル・アクセス・ユニット１２０・３２０間の通信が可能である状態が確立す ると（例えば、ホスト機器３３０が他のホスト機器との通信を終え、切断または 不動作の状態になる）、ケーブル・アクセス舎ユニ・ント１２０・３２０はホス ト機器が独占使用するための一対の高周波データチャンネルを選択する。このチ ャンネルを使ってホスト機器間で情報の交換が行なわれる。 情報交換が終了すると、どちらか一方のケーブル・アクセス・ユニット１２０ま たは３２０がその旨を通告し、ホスト機器１２０・３２０に割り当てられていた 一対の高周波チャンネルは、他のホスト機器使用のために解放ぎれる。 第２図にはホスｌ−機器１３０を例にとって、ケーブル争アクセス・ユニッ）１ ２０を介してホスト機器１３０と同軸ケーブルとの接続状態が図示されている。 ケーブル・アクセス・ユニット１２０はホスト機器１３０が電話器やパーソナル ・コンピュータであれば、ホスト機器の一部を成しているか、ＣＲＴ端末のよう な機器の場合には独立したキーバット１２５である。 ケーブル・アクセス・ユニット１２０を結合器１１０へ接続しているのは、主同 軸ケーブル１００と同じインピータンスを持つ比較的短い（５００ｍ以下）「下 り方向」同軸ケーブルである。結合器１１０はケーブルの外部接続用接続機器で あり、端末に対して正しいインピーダンスを与える。こうした結合器はＣＡＴＶ の分野では広く用いられており、「ラインカップラ」　「スプリッタ」　「方向 性結合器」　「分岐−結合器」のように色々な形で知られている。 光ファイバのような他の伝送媒体を使用するなら、それに合った適切な結合器を 用いる必要かある。 ケーブル・アクセス・ユニット１２０の詳細が第３図に示されている。他のケー ブル争アクセス・ユニットモ同一構造である。ケーブル・アクセス・ユニット１ ２０は、マイクロプロセンサ、論理回路、メモリより構成される制御ユニット１ ２１を有する。同軸ケーブル１００と制御ユニッ）　１．２１との間には送信器 １２３と受信器１２４が接続され、これら送信器と受信器とで、共通の制御チャ ンネルで通信を行なうだめの固定周波数トランシーバを構成する。送信器１２３ 内のディタル変調器によって、搬送波の振巾・角度またはこれら両方を変調する 。受信器１２４内の復調器は、送信された制御用搬送波とディジタルデータを復 調する。 送信器１２６と受信器１２７は周波数選択の可能なトランシーバを構成する。こ のトランシーバは一組の不連続な周波数に同調することができる。なお、不連続 な周波数の数は、情報の帯域巾及び受信器１２６・受信器１２７の同調用に用い られる周波数シンセサイザ１２２のダイナミンクレンジの函数である。 送信器１２６にも、ケーブル・ア゛クセス・ユニットの機能に依存するアナログ またはディジタルの情報を受け入れる変調器がある。搬送波信号の振巾・角度ま たはこれら両方が変調される。受信器１２７は搬送波信号を復調して、ユーザー 惨インターフェース１２９に対して必要なアナログまたはディジタルの復調信号 を出力する。 適当な公知の周波数シンセサイザ１２２を使用しうる。制御ユニット１２１から 周波数シンセサイザ□に対し、選択した周波数に対応したディタル番号を与える 。 周波数シンセサイザの出力（低レベルのＲＦ倍信号を用いて送信器１２６と受信 器１２７の同調をとる。送信器１２６への入力及び受信器１２７からの出力は周 波数選択可能のトランシーバとユーザー・インターフェース１２９との間を通過 する信号である。これらの信号はアナログでもディジタルでもよい。ユーザー・ インターフェース１２９はホスト機器と周波数選択可能のトランシーバとの間に あって正しい信号レベル等を与えるものである。 ユーザー・インターフェース１２８はホスト機器１３０と制御ユニット１２１と の間のインターフェースとなっている。インターフェース１２８は送り側ホスト 機器と受け側ホスト機器とのアドレスに関連したディジタルデータや接続を行な うのに必要な情報を交換する。インターフェース１２８は基本的なＣＲＴ端末の 場合、簡単なキーバッドによって駆動してもよい。またインターフェース１２８ とケーブル争アクセス・ユニット自体をホスト機器１２０に内蔵させることも、 パーソナル・コンピュータやデータベース・プロセッサの場合には可能である。 制御ユニッ）１２１を構成するには、ランダム論理回路やゲート配列を用いた色 々な方法か考えられるが、好ましい実施例では、マイクロコンピュータ及びメモ リと論理回路との組み合せから構成されている。この制御ユニッ）１２１の詳細 が第４図にブロックダイヤグラムの形で示されている。制御ユニット１２１を構 成するのは、ランダムφアクセス・メモリやり一ドφオンリー・メモリなどを一 個のチップ−ヒに形成した「単一チップ」製品を含むマイクロプロセッサ５００ から成る。すなわち、制御ユニットはマイクロコンピュータの中央制御装置に相 当する。マイクロプロセッサ５００、ランダム・アクセスやメモリ５１０、リー ド・オンリー・メモリ５２０は制御パス５３０を介して通信を行なう。周波数選 択可能な送信器１２６・受信器１２７を駆動する周波数シンセサイザ１２２のＲ Ｆ出力５５０・５６０も制御パス５３０に接続される。ディジタルΦラッチ及び それに関連した電子回路部分５７０ψ５８０はホスト機器とケーブル・アクセス ・ユニットとの間のインターフェースとなり、スタティサイザ番シリアライザ５ ９０は固定周波数制御チャンネル用送信器１２３・受信器１２４に対するシリア ル・インターフェースとなる。 それぞれのケーブル・アクセス・ユニットは送信許可（ＴＡ）パケット及びネッ トワーク・アクセス（ＮＡ）パケットと呼ばれる制御情報を伝える制御チャンネ ルを連続的に監視している。 それぞれのＴＡパケットには、特定のケーブル・アクセス・ユニットに対して、 その状態とネットワーク制御情報とを制御チャンネルに送信するよう指令する三 個のフィールドが設けられる。ＴＡパケットのフォーマットは第５図に示されて いるとおりで、行き先きアドレス５０（ＴＡパケットが受信されるべき制御ユニ ・２トのアドレス）、送信制御５１（必要な特定の送信機能を規定するもの）、 誤り検査５２（フィールド５０−５１から算出され、ＴＡパケットの有効性を決 定するのに使用されるもの）の三つのフィールドから構成されている。 ＮＡパケットには、送信側のケーブル・アクセス・ユニ、トの意図と状態とを他 の全てのケーブル・アクセス・ユニットに伝える六個のフィールドが設けられる 。ＮＡパケットのフォーマットは第６図に示されており、ソース・アドレス６１ （ＮＡパケットを送信するケーブル・アドレス・ユニットのアドレス）、アクセ ス制御６２　（ＮＡパケントを送信するケーブル・アクセス・ユニットの現在の 状態とアクセス・モードを規定する）、行き先きアドレス６３（ＮＡパケットが 送り届けられるケーブル・アクセス・ユニットのアドレス：　「空き」パケット ではこのフィールドはゼロにセットされる）、専有チャンネル６４（ソース側の ケーブル・アクセス・ユニット）によって、そのホスト機器と行き先きアドレス のホスト機器とに独占使用させるために専有されたデータチャンネル番号；デー タチャンネルが専有されていないとき、このフィールドはゼロにセットされる） 、機器制御６５（機器間制御情報を含む自由なフォーマットのフィールド：ソー ス−アドレスの機器から送り出されて行き先アドレスの機器まで無修正で通過す る）、周期的冗長度検査６６（前記の五個のフィールドに基いて算出され、受信 したＮＡパケットの有効性を検査するためにそれぞれのケーブル・アクセス・ユ ニットで使用される）の六個のフィールドから構成される。 一時にどれか一つのケーブル−アクセス・ユニットが制御チャンネルに「送信す る権限」を有するようにして、ネットワーク内のケーブル・アクセス・ユニット により送信優先順位付は構造が維持される。あるケーブル・アクセス拳ユニット カ自分のソース・アドレスにセットされた行き先きアドレス５０を持つＴＡパケ ットを受信すると、このケーブル・アクセス・ユニ・ントがネットワーク内で最 高順位の優先度を持つユニットになる。そこで、自分のＮＡパケットを送信し、 他の全てのケーブル・アクセス・ユニットに対して自分がネットワークの制御権 を持っていることを通告する。ＮＡパケ・ントの送信が完了すると、このケーブ ル・アクセス・ユニットは次のケーブルやアクセス拳ユニットのソース・アドレ スにセットされた行き先きアドレス５０を持つＴＡパケットを送信する。このＴ Ａパケットの送信は、ネ−／　）ワークの制御が解除されていることを他のケー ブル・アクセス・ユニットに知らせるものである。次のソース・アドレスを持つ ケーブル・アクセス串ユニットはＮＡパケットを送信し、これによって今度は自 分が優先権を持っていることを主張する。このようにして、中央制御を不要とす る。送信優先権が順次移動していく構造が作り上げられる。この場合、パケット の衝突は生じない。なぜなら、制御チャンネルに送り出されたＴＡパケットを受 信してはじめて、ただ一つのケーブル・アクセス・ユニットが送信可能となるの であって、ＮＡパケットの送信期間中は他の全てのケーブル番アクセス・ユニッ トは除外されたことになるからである。 時間軸で表わすと、制御チャンネルはケーブル・アクセス・ユニットから送信さ れたＴＡパケットとＮＡパケットが循環する環構造とみなすことができる。第７ 図には、Ｎ個のケーブル・アクセス・ユニットを持つネットワークについてＴＡ パケットとＮＡパケントとが時間的に次々に送信される様子が示されている。そ れぞれのパケットの長さは一定である。ＴＡパケットの送信時間はＴｔａ、ＮＡ パケットの送信時間はＴｎａである。典型的な例を挙げると、制御チャンネルの データ速度が１２８キロビット／秒の場合、３２ビツトのパケットのＴｔａは３ ７５マイクロ秒であり、５６ビツトのパケットのＴｎａは４３７．５マイクロ秒 となる。Ｔｔａ、Ｔｎａはいずれも、データビット数と制御チャンネルのデータ 伝送ビット速度との積に等しい。これまで述べてきた実施例では、これらのパラ メータは全て一定であり、ケーブル・アクセス會ユニットは制御チャンネル上の あらゆるパケットを受信し複合することができる。 次の予め定められた時間Ｔｗ（パケット間待ち時間）は隣り合うパケット間を分 ける最小の時間である。典型的にはＴｗは５０マイクロ秒のオーダーである。Ｔ ｗの期間には制御チャンネルは空きとなる。最後に受信したＴＡパケットの行き 先きアドレスに基づいて自分が最高使先順位にあるとケーブル・アクセス・ユニ ットが判断すると、このケーブル壷アクセス・ユニットはＴＡパケットの終端か らＴｗの時間が経過した後に自分のＮＡパケットを送信する。ＮＡパケットの送 信が完了した時点でケーブル・アクセス・ユニットはＴｗだけ待ってから自分の ＴＡパケットを送信する。 ＴＡパケットによる選択を受けた場合でも、動作状態になかったり、存在しなか ったり、欠陥を持っていたりするケーブル・アクセス拳ユニットは自分のＮＡパ ケントを送信することができない。第８図には、無応答ケーブル・アクセス・ユ ニットの場合のＴＡパケットとＮＡパケットとの送信動作が時間的に表わされて いる。ケーブル・アクセス・ユニッ）　（Ｍ−２）は行き先きアドレスをＭ−１ にセットして自分のＴＡパケットをケーブル・アクセス・ユニッ）（Ｍ−１）へ 送信する。ケーブル・アクセス・ユニツ）（Ｍ−２）は制御チャンネルを監視し てケーブル・アクセス・ユニッ）（Ｍ−１）からのＮ　Ａ　パケットが送信され るのを待つ。ケーブル・アクセス・ユニット（Ｍ−１）はＴ、Ａパケットの終端 からＴｗだけ時間が経過してから自分のＮＡパケットを送信し、ネットワークの 制御権を持っていることを知らせる。 ケーブル・アクセス・ユニット（Ｍ−１）はさらにＴｗだけ持ってからケーブル ・アクセス・ユニットＣＭ）に対してＴＡパケットを送信する。 もしケーブル・アクセス・ユニット（Ｍ）が不動作状態であれば、ケーブル拳ア クセス・ユニットＣＭ−１）からのＴＡパケットに応答できないので、制御チャ ンネルは空きの状態を続ける。ケーブル・アクセス−ユニットＣＭ−１）は時間 Ｔｗ、すなわちケーブル・アクセス・ユニット（Ｍ）がそのＮＡパヶントの送信 を開始するＴＡパケントの終了時点からの最小時間だけ待つ。その後ケーブル争 アドレスφユニット（Ｍ−１）はさらに時間Ｔｐｄ（ケーブル中を信号が伝搬す る際の最大遅延時間）だけ待つ。典型的な場合、Ｔｐｄは同軸ケーブルｌｋｍあ たり４．５マイクロ秒である。ＴＡパケットの送信からＴｗ＋Ｔｐｄの時間が経 過した時点で、ケーブル・アクセス−ユニットＣＭ−１）はケーブル・アクセス 串ユニット（Ｍ）がＮＡパケットを送信するのは不可能とみなす。ケーブル・ア クセスやユニットＣＭ−１）は行き先きアドレスを１増やしてＭ＋１として、次 のＴＡパケ・ントをケーブル・アクセス舎ユニｙト　（Ｍ＋ｉ）に対して送信す る。ケーブル・アクセス・ユニット（Ｍ＋１）が動作状態にあれば　そのＮＡパ ヶントを送信して、ネットワーク制御権を持つ旨通告する。応答不能状態から復 旧した場合の動作順序が第９図に示されている。 一個以上の連結したケーブル・アクセス・ユニットがＮＡパケットに応答できな いとき、ネットワーク制御権を持つケーブルΦアクセス・ユニットはＴ　Ａ　パ ケットを送信する毎にその終端からＴｗ＋Ｔｐｄだけ待ってから、次のケーブル ・アクセス・ユニ・ントに対してＴＡパケットを送信する。この繰り返しが終る のは、動作状態のケーブル・アクセス・ユニットがそのＮＡパケットを送信して ネットワーク制御権を持ったときである。二個の隣り合うケーブルφアクセス・ ユニットが不動作ノ場合のＴＡパケットとＮＡパケットとの送信反復動作が第１ Ｏ図に示されている。 以上のように、ケーブル・アクセス・ユニットを動作状態とする、しないは、他 のケーブル・アクセス・ユニットとの周期をとらないで行ない得る。ＴＡパケッ トに応答するＮＡパケットの在る、無しだけで、ネットワーク内の全てのケーブ ル・アクセス拳ユニットに自分の状態と利用可能性とを知らせるのに充分である 。 時間遅延に関する前記の図の場合、制御転送時間は全体で例えば９１３マイクロ 秒であり、したがって呼び出し速度は１０９５デユーアルパケツト／秒である。 以上記述してきたネットワーク・アクセス機構と同じ機構になるパケット・フォ ーマットは他にも存在する。 パケット制御構造を一層複雑化すれば、ネットワーク・アクセスの効率が向上す る。ＮＡパケットの長さは、制御チャンネルで転送される情報に応じて変えるこ とができる。空きのケーブル−アクセス・ユニットは自分が動作可能であること を他のケーブル・アクセス・ユニットに知らせるだけで足りる。これが可能なの は、ソース・アドレス・フィールド、アクセス制御フィールド、ＣＲＣフィール ドから成るＮＡパケットの一部を省略して送信できるからである。相手機器のケ ーブル・アクセス・ユニットに対して機器制御フィールドを転送する必要がない 場合にも、同様にＮＡパケットの一部省略を使うことができる。いずれにせよ、 アクセス制御フィールドが送信されたＮＡパケットの形式を特定するのであり、 これによって受信側のケーブルφアクセス・ユニットハＣＲＣフィールド（パケ ットの有効性を評価するためのもの）の開始を決定することができる。 二個のホスト機器間にデータチャンネルを確立する時間を短縮することができる のは、アクセスを要求するケーブル―アクセスｅユニットが制御チャンネル上の 連続するタイムスロットを多数保持できる場合である。多数のタイムスロットを 保持することによって、送信側及び受信側の制御ユニットは次々とＮＡパケット を交換することができ、ＮＡパケットを制御チャンネルに送信することができる 時間が−回りするのを待たないでも同期して論理接続を行なうことができる。こ のためには、制御チャンネルに送信できる優先権が次のケーブル・アクセス・ユ ニットへ移らないうちに、送信側とのケーブル・アクセス・ユニット間でＴＡパ ケットの交換により制御チャンネルへの送信優先権を交換することが必要である 。 第１図 ００ 第２図 特衣昭５８−５０２１２９（１０） Ｒ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．複数の通信チャンネルを有する伝送媒体ｌＯＯと、該伝送媒体１００に接続 され、加入者機器１３０・２３０−３３０・４３０へ接続するための端末となる 複数ノアクセス手段１２０・２２０１１３２０１＋４２０とから構成され、該ア クセス手段は加入者機器と伝送媒体との間の論理接続を行ない、かつ制御ユニン ）１２１を有し、該制御ユニット１２１は前記通信チャンネルの中の共通の一つ のチャンネルを介して通信を行ない、ネットワーク制御が代る代る周期的にそれ ぞれの制御ユニットにより行なわれることを特徴とする、限られた地域内の複数 の加入者機器間で通信を行なうための分散制御通信方式。 ２、ネットワーク制御権を一つの制御ユニットから他の制御ユニットへ前進的か つ周期的に転送し、該ネットワーク制御権を有する制御ユニットのみが前記共通 チャンネルに制御情報信号を送信することかでき、ネットワーク制御権の転送は 第一の制御ユニットから第二の制御ユニットに対して共通チャンネルに制御情報 信号を送信することで行なわれ、該制御情報はネットワーク制御権が転送される べき第二の制御ユニットを表示するものであり、第二の制御ユニットは該制御情 報を受信するとネットワーク制御権を持つこととなる、請求の範囲第１項記載の 分散制御通信方式。 ３、前記複数のチャンネルには少なくとも一つのデータチャンネルが含まれ、前 記加入者機器はアクセス手段及び伝送媒体を介して該データチャンネルにより通 信を行ない、それぞれの制御ユニットはその加入者機器からの他の加入者機器と の通信要求に応答して前記共通チャンネルへ、通信要求された加入者機器を表わ す制御情報信号を送信すると共に１相手の制御ユニットからの返送制御情報信号 に応答して、利用可能なデータチャンネルを選択し個々のアクセス手段が論理接 続を行なうことによって両加入者機器が選択されたデータチャンネルを介して通 信する、請求の範囲第２項記載の分散制御通信方式。 ４、アクセス手段が、 共通チャンネルに対応する周波数で動作し、前記伝送媒体と制御ユニットとの間 に接続された固定周波数形トランシー／へと。 該制御ユニットと伝送媒体との間に接続された周波数可変形トランシーバと； 該制御ユニットと該周波数可変形トランシーバとの間に接続され、該制御ユニッ トに応動して周波数可変形トランシーバの周波数を一つの選択されたデータチャ ンネルに設定する周波数制御手段と： から構成されている、請求の範囲第３項記載の分散制御通信方式。 ５．前記伝送媒体が同軸ケーブルである、請求の範囲第１項乃至第４項のいずれ か一つに記載の分散制御通信方式。 ６、前記通信チャンネルを前記同軸ケーブルの動作周波数帯を周波数分割多重化 することにより得ている、請求の範囲第５項記載の分散制御通信方式。 ７６それぞれのアクセス手段が伝送媒体に対して結合器を介して接続されている 、請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか一つに記載の分散制御通信方式。 ８、制御ユニットがマイクロコンピュータから成る、請求の範囲第１項乃至第７ 項のいずれか一つに記載の分散制御通信方式。 ９、ネットワーク制御権を持つ制御ユニットに、ネットワーク制御権が転送され るべき制御ユニットを表わす制御情報信号を共通チャンネルへ送信させる段階と ；相手の制御ユニフトからその状態を表わす返送信号を送信させ、これによって ネットワーク制御権を相手の制御ユニットへ帰属させる段階と； から成り、これらの段階がネットワーク制御権を持つ制御ユニット間で繰り返え されてネットワーク制御権が周期的に接続ユニット間を転送され１一時に唯一の 制御ユニットにネットワーク制御権が帰属する、請求の範囲第１項乃至第８項の いずれか一つに記載の分散制御通信方式における分散制御方法。