JPS5875345A - デイジタル信号伝送方式 - 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】 本発明は通信ケーブルを用いてパケット形態でデータの
伝送を行うディジタル信号伝送方式に係わ９、特に被呼
局がパケットの送出を容易に行うことのできるディジタ
ル信号伝送方式に関する。

電子計算慎の普及や、ディジタル信号処理技術の発達に
伴い、通信系とデータ処理系を組み合わせ、オンライン
で情報の処理を行うデータ通信が脚光を浴びてしる。中
でも官公庁、会社等の構内で行われる構内通信のような
小規模通信システムにおいては、その経済性や信頼性あ
るいは伝送効率の高さから、同軸ケーブル等の通信ケー
ブルを用いたパケット形態による通信方式が特に注目を
集めている。

このパケット形態による通信方式では、双方向伝送を行
うための通信ケーブルを研究所等に敷設し、これに多数
の局（パーソナルステーション）を接続している。そし
て各局から例えば１０００〜２０００ビツトのデータブ
ロックに分割されたメツセージの伝送を行う。メツセー
ジには宛先、通管その他のヘッダが付加されて込る。こ
の通信方式ではネットワーク自身は何ら制御機能を持た
ない受動的な伝送媒体であり、制御は各局に完全に分散
されている。１疋って各局では伝送路の空きを確認して
メツセージの送信を開始し、送信中に他のパケットとの
衝突が生じた場合には、これら双方の局が送信を停止す
る。送１にを停止した局はランダムな待ち時間後にメツ
セージの再送信を試みる。

このような通信方式では、各地点の利用者が１つの計算
機をアクセスすることができることはもちろんのこと、
各地に分散している記ｉ装置等のハードウェアや、プロ
グラム等のソフトウェアを互に利用することができる０
すなわち高速あるいは高精度のプリンタや大容量のファ
イルのようにＴＳＳ（タイムシェアリングシステムンに
おいて中央の大型計算機に集中させていた装置を、この
通１ぎ方式では各所に分散させた状態で使用することが
できる。従って資源の節約と使用効率の向上を図ること
ができる他に、プログラムやデータの融通により、大き
なノブドウエアシステムの開発も可能となる。またこの
ような通信方式では、各利用者（パーソナルステーショ
ン）間に伝送路使用上の優先順位がなく平等である。従
って他の通信方式によく見られるような局間での主−従
の階層がなく、接続された任意の局の間で通信が可能と
なる。また同軸ケーブル等の伝送路が完全に受動回路で
構成されているので、高信頼性のシステムを容易に作成
することができる。

このようにこの通信方式は種々の特長を有しているが、
各局が任意にデータの送信を開始するので、同一の伝送
路上でパケットが衝突する可能性が生ずる。このパケッ
ト同士の衝突は、システムとしての伝送路の使用効率が
高くなるに従い当然顕著となる。

このような問題点を解決するものとして、プライオリテ
ィ命イーサネットまたはりザベーション・イーサネット
と呼ばれる信号伝送方式が提案されている。このうちプ
ライオリティーイーサネッ）　（Ｐｒ１ｏｒｉｔｙＥｔ
ｈｅｒｎｅｔ　）と呼ばれる方式では、バケｙ）内のプ
リアンプルで各局の信号伝送について優先付けを行う。

そしてパケットが衝突した場合には、優先度の高いパケ
ットの方を優先的に伝送させる。またリザベーション・
イーサネ’７　）　（Ｒｅ５ｅｒｖａｔｉｏｎ　　Ｅｔ
ｈｅｒｎｅｔ　　）と呼ばれる方式では１．モード指定
のための局（マスターステーション）を常設しておき、
予約モードにおいて、他の各局（パーソナルステーショ
ン）毎に伝送すべき信号があるか否か、および伝送情報
量を確認させる。そしてこの結果から、フレームごとに
各局が伝送するパケットの順番を定め、伝送モードにお
いて時分割的に信号の伝送を行わせる。

ところが提案された前者の信号伝送方式によれば、優先
匿の同じパケット間では、依然として衝突による伝送遅
延時間のバラツキの問題が残る。

従って会話型の音声通信のように、実時間上での送受対
応関係が重視されるような実時間伝送には不適当となる
。また後者の信号伝送方式によれば、アスターステーシ
ョンの存在にょシ前記した局間対等性が失われる。即ち
この方式ではマスターステーションに障害が発生すると
、データ通信を行うことができなくなシ、この意味でシ
ステムの信頼性が低下してしまう。

このような問題点を更に解決するものとして、各パーソ
ナル局の対等性を失うことなくしかも実時間伝送を行う
ことのできるディジタル信号伝送方式が提案されている
０この方式では、時間軸上で周期的に繰シ返される大枠
（フレーム）を更に時間軸上で愼叙の小枠（ブロック）
に分割しておき、これらのブロック単位で各局（パーソ
ナルステーション）にパケット通信の機会を与えようと
するものである。これにより各局は空きブロックを使用
するうえで対等性を持つことができる他に、信号伝送の
ために必要な時間に護って所定のブロックを占有した場
合には、フレームの繰り返される毎に信号伝送の機会が
定期的に与えられるので、実時間伝送を行うことも可能
となる。

第１図はこの方式で採用される信号のフレーム構成例を
示したものである。時間軸上で周期的に繰シ返されるフ
レームは、Ｎブロンク＃１〜＃Ｎから成っている０各ブ
ロツクは、奏に示す種々のビット列ｂ１〜ｂ０　によ多
構成されている。

ｂｌ　　・・・・・・後方ガードタイムｂ２　　・・・
・・・プリアンプル ｂ３　　・・・・・・スタートフラッ□グｂ４　　・・
・・・・アドレスビット ｂ５　　・・・・・・制御ビット ｂ６　・・・・・・情報ビット ｂ７　・・・・・・チェックビット ｂ８　　・・・・・・エンドフラグ ｂ、・・・・・・前方ガードタイム ここで各ビット列ｂ２〜ｂ５．ｂ６〜ｂ８　　は、パケ
ットを構成するために必要なもので、オーバヘッド（付
加）ビットと総称されている。また２榎類のビット列ｂ
１　　およびす、は、これらを伴せてガードタイムと呼
ばれている。ガードタイムとは、谷ブロンクのパケット
が同軸ケーブル上を伝播する際に生ずる遅延時間によっ
て、隣接パケット間で一部重複するような事態を避ける
ための空きビット列である。このうち後方ガードタイム
ｂ。

は、後方に位置付けられるパケットを、重複の事態から
保護するためのものであシ、前方ガードタイムｂ、は、
その前方に位置付けられるパケットを、同様に保護する
ためのものである。

さて、この提案さ五たディジタル信号伝送方式では、ど
の局も信号の送出全行っていない場合には、各局は全く
任意の時間に、しかも対等に、前記したフレーム構成の
信号の送出を開始することができる。通信ケーブルに対
して最初に信号を送出することとなった局が、フレーム
同期の主導罹を握ることとなる。

このようにして−担、フレーム同期が確立されると、総
ての局が通信ケーブルを伝送される信号の状態を監視す
ることができる。各局の利用者装置には、フレーム内の
各ブロックの専有状況を示すメモリが備えられており、
受信された各局のパケット信号に基づき、各ブロックの
登録が行われる。フレーム同期が確立した後に、他の局
がノ；ケットを送出するには、前記メモリを基にして空
きブロックを選択し、このブロックを専有して７９ケツ
トの送出を行うこととなる。

ところでこの空きブロックの選択は、少なくともパケッ
トの送出を行おうとする直前のフレームにおいて行われ
る０この場合その局は、送出しようとするバケツ）ｆ収
容するに足るだけのブロック数が空きになっていること
を確認し、ブロックを具体的に特定して、パケットの送
出を行うこととなる。ところが各局は任意のフレームの
任意の空きブロックを全く対等に選択することができる
ので、その局が送出したパケットが他の局から送出され
たパケットと衝突する場合が存在する。ノ々ケット同士
が衝突した場合には、衝突を起こした各局はそのパケッ
トの送信を直ちに停止する。そしてランダムな待ち時間
の後に、その時点で空きとなっているブロックに対して
再度の送出を試みる。このようなパケット送出について
の手順は、その局が発呼局であっても被呼局であっても
同一である。

パケット同士の衝突は、通信量が少ないときほとんど発
生せず、発生したとしても、これらの局は早い機会に空
きブロックを専有することができる。ところが通信量が
増えてくると、パケット同士の衝突の可能性が当然高く
なり、発呼側でも被呼側でもパケット送出に成功するま
での時間が増大する。この時間は全くの無駄時間であり
、通信システムの使用効率を低下させる原因となる。特
に画信号の伝送を行う場合のように、１局が大容量の情
報を送信する場合には、その局（発呼局）は多数のブロ
ックを専有して被呼局を呼び出すこととなる。この場合
には、ｌフレーム内で空きとなるブロックが大幅に減少
することとなるので、被呼局が空きブロックを専有する
までの時間が特に長時間化する０すなわち被呼局の応答
遅れが顕著となシ、これがシステムの便用効率に与える
影響が大きくなる。更にこの提案された方式では、その
構成上、１つのパケットを全ての局が同時に受信するこ
とが可能であり、その特性を生かして１局−複数局間通
信を実現することができる。ところがこの場合には、こ
の通信を行う多数の被呼局が応答パケットの送出のため
に、同時に空きブロックを探すこととなる。従ってパケ
ット同士の衝突の確率が極めて高くな９、データの転送
を開始させるまでの回線の接続時間が異常に大きくなる
という問題を生じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、被
呼局が簡易に応答用パケットの送出を行うことのできる
ディジタル信号伝送方式を提供することを目的とする。

本発明では受信側（被呼局）が応答パケットの送出に必
要とする時間枠を、送信側（発呼局）が予め指定し、こ
れを被呼局以外の局が使用することを禁止させて、前記
した目的を達成する。

以下実施例につき本発明の詳細な説明する。

第２図は、送信１１４１１　、すなわち廊呼局の送出す
る信号包絡線波形の一例を示したものである。このよう
な信号が発呼局から送出される前提は次の通りである。

■発呼局は、２ブロツクを専有して被呼局に情＠を伝送
するものとし、このとき被呼局が発呼局に対して伝送す
べき情報は、１プロ・ツクの専有で十分であること。

■発呼局はパケットの送出開始に先立って、空きブロッ
クを３ブロック見つけたこと。図ではこれらのブロック
が連続しているので、この場合には連続した３ブロツク
が見つけられたこととなる。

空きブロックを３ブロツク必要とするのは、゛発呼パケ
ット用のブロック２と共に応答パケット用のブロック１
も、発呼側で確保するのが、この方式の特異な点である
からである。

■発呼局が３ブロツクを専有で＠たこと。少なくとも信
号送出の１フレーム前に見つけた３ブロツクを直ちに専
有するには、他の局のパケットとの衝突が生じないこと
が必要である。もちろん衝突が生じた場合でも、各パケ
ットに優先順位を設定しておけば、前記他の局が劣位に
ある場合に限り、発呼局はこの３ブロツクを専有できる
。これ以外の場合にも、発呼側は幾度か信号の送出を試
みることにより、３ブロツクｔｉ保することができる０ ここで、発呼側が３ブロツクを確保するとは、次の状態
をいう。すなわち（１）発呼パケット用ブロック１につ
いては、発呼パケット３を送出すること。ここで発呼局
は発呼パケット３として２ブロツクを専有するので、こ
れらのブロックの両端部分に、後方ガードタイムｂ１と
前方ガードタイムｂ９を配置することが必要である。次
に（１１）発呼局は応答用ブロック２を監視し、被呼局
からこのブロックに応答信号が送出されてこないときに
は、無駄パルス４をその後半部分に挿入する。

無駄パルス４の終端部分にも、前方ガードタイムｂ、が
配置されることはもちろんである。無駄パルス４を後半
部分に挿入するとしたのは、応答信号の有無を確認する
動作があるからである。

このように第２図に示した信号包絡線波形は、発呼パケ
ット３の送出に対して被呼局が何らかの事情で、直ちに
応答信号を送出して来なかった場合である。この場合、
発呼局は応答パケット用のブロック２に無駄パルス４を
挿入することにより、このブロックの占有を他局に知ら
せ、後続のフレームの中で、被呼局以外の他の局がこれ
を使用することを禁止する。従って被呼局が最初のフレ
ームにおいて直ちに応答して＠た場合や、以後のフレー
ムで応答を行った場合には、発呼局は無駄パルス４を送
出しない０この場合、応答用のブロック２の使用権は、
被呼局に譲り渡される。すなわち被呼局は、発呼局が行
°ったような所定の手順を踏むことなく、応答用パケッ
トを送出することかできる。

仄に、このディジタル信号伝送方式を採用する通信シス
テムにおいて、幾つかの考察を行う。

■まず、発呼局が応答パケット用のブロック２に無駄パ
ルス４を挿入する前に、被呼局以外の他の局がこのブロ
ックにバケットを送出する場合が存在する。発呼局が発
呼パケット３を最初に送出したフレームでは、発呼局が
応答パケット用のブロック２に無駄パルス４を挿入する
まで、このブロックは突きブロックでしかない。従って
前記した事態の発生が当然考えられる。この場合、発呼
局は、応答パケット用のブロック２の後半部分に、無駄
パルス４を挿入する。これにより各局は、応答バケット
用ブロック２として用意されたブロックに衝突が生じた
ことを検知する。この場合、無駄パルス４を挿入した発
呼局に優先侑を与えれば、次のフレームからこの発呼局
がこのブロックを確保することができる。もちろん、こ
の発呼局に優先横ヲ与えず、再度所定の手＋１１１１’
ｔ−ｍませて、バケットの送出金試みさせてもよい。

■次に、発呼局の用意した応答パケット用のブロック２
に、被呼局がこの応答以外の目的でバケットを送出する
事態も考えられる。この場合、発呼局は被呼局から送出
されてきた情報が、発呼局のコマンドに対応するレスポ
ンスであるが否かをチェックすることによバ衝突が生じ
たか否かを判別することができる。応答パケット用のブ
ロック２に衝突が生じた場合の措置は、前記した場合と
同様である。

もっともこの通信方式を採用した通信システムは、この
種の衝突をある程度回避することもできる。これは、多
局において（１）新しくパケットの送出があったフレー
ムの次のフレームにおいて、新しいパケットの送出を見
合わせること、あるいは（１１）新しく送出されたパケ
ットの直後の１または複ばブロックの使用を見合わせる
ことを、取シ極めることにょシ達成される。

■次に被呼局が２以上のブロックを専有する場合、およ
び応答パケット用のブロック２が発呼パケット用のブロ
ック１と連続しない場谷について説明する。被呼局が２
以上のブロックを専有する場合には、発呼局は必要な数
のブロックに無駄パルス４を仲人してこれを確保すれば
良い。被呼局の伝送する情報量が不定の場合には、予想
される最大の情報量に対応するブロックの確保を行えば
良い。このとき応答パケット用のブロック２が相互に連
続しなくなることがあるが、発呼局の情報ピッ）　ｂａ
　（第１図）でブロックナンバを詞々に指示する限り問
題とはならない。発呼パケット用のブロック１と応答パ
ケット用のブロック２が連続していない場合も同様であ
る。このようなブロックナンバの個別の指示は、次に説
明する被呼局が複数の場合における局ごとのブロックナ
ンバの割り振シと共に、発呼局がホストコンピュータを
もったデータ処理の中心局である場合には好都合である
。この場合には、発呼局に機能を集中させ、例えば端末
装置を備えるだけの被呼局との間で、効率的なデータ処
理を行わせることができる。

■次に、１つの発呼局から複数の被呼局に向けて、同時
に同−内科のディジタル情報を転送する場合について説
明する。この場合、発呼局は被呼局の数だけ応答ブロッ
クを確保し、全応答ブロックから応答信号が返送される
まで、無駄パルス４によりこれらの応答ブロックを確保
する。このとき発呼局は、各被呼局に対して、対応ｊる
応答ブロックを指定する必要がある。この指定情報は、
発呼パケットに含めて送信する。−例としては、発呼パ
ケットの情報ビットｂ、に、複数局の宛先符号を時間系
列で並べて宛先指定を行う。このとき６被呼局は、その
並べられた宛先符号の順に、応答パケット用のブロック
２内のブロックを使用する。もちろん、１フレームに１
局ずっ被呼局の指定を行い、この順序で応答ブロックを
指定してもよい。

■最後に、上記したような１局−複数局間通信において
、被呼局それぞれから伝送される情報が極めて少ない場
合にとることのできる通信方式について説明する。例え
ばこれらの被呼局線てに対して、１フレーム当シ１ブロ
ツクが用意されれば足りるとする。この場合、発呼局は
応答パケット用のブロック２として１ブロツクのみを確
保する〇そしてその使用権を、フレームの都度、発呼バ
ケットによって指定した局に順に与えていく。このに挿
入させる方式がある０被呼局は自己の宛先番号が送出さ
れたときのみ、応答パケット用のブロック２を使用して
発呼局に応答信号を送出する。

応答の終った被呼局は、引き続き発呼パケット３を受信
し、他の局の応答が終了するのを待つ。総ての被呼局の
応答がこのようにして終了すると、発呼局からこれらの
被呼局に対してデータの転送が行われる。データの転送
が終了すると、発呼局は前記したと同様に順に被呼局を
指定する。このときこれらの被呼局は、例えば受信結果
や端末の状況などをブロック単位で発呼局に送出する０
以上詳細に説明したように本発明によれば、通信ケーブ
ルを用いて、パケット形式により時分割多重的にディジ
タル情報の送受信を行う多局間通信組において、受信側
の応答に必要な時間枠を送信側が予測しこれを確保する
こととした。従って被呼局が応答パケットを送出する際
に、パケット同士の衝突が生ずるおそれがない。これに
より接続制＃に要する時間が極小化される。１局−多数
局間通信を行う場合、この効果は特に顕著となる。

コレらはシステム全体の使用効率を上げることに繋がり
、利用者の待時間短縮および話中率の低減に結びつく。

【図面の簡単な説明】

第１図は、時間軸上で周期的に繰り返されるフレームを
更に複数のブロックに分割しこれらのブロックを単位と
して信号の伝送を行わせるディジタル信号伝送方式に採
用される伝送される信号の一例を示す構成図、第２図は
本発明の一実施例における発呼局の送出する信号包絡線
波形の一例を示す波形図である。 １・・・・・発呼パケット用のブロック２・・・・・・
応答パケット用のブロック３・・・・・・発呼パケット ４・・・・・・無駄パルス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　通信ケーブル上を伝送されるディジタル信号を、周
   期的に繰り返される時間軸上の大枠の中で固定的に位置
   付けると共に、この時間軸上の大枠の中で更に分割され
   た時間軸上の小枠を単位として、各局にディジタル信号
   伝送の機会を与え、バケット形式により時分割多電的に
   信号の送受信全行わせる多局間通信組において、発呼局
   が被呼局の応答に必要な数だけ時間軸上の小枠を指定し
   、指駕した小枠について当該被呼局以外の局の使用を禁
   止することを特徴とするディジタル信号伝送方式。 ２　被呼局の応答用に用意した時間軸上の小枠に、被呼
   局が応答を開始するまでの間、発呼局がその専有を確保
   するための信号を挿入することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のディジタル信号伝送方式。 ３、被呼局の応答用に発呼局が確保した１または連続し
   た慎数の小枠が、発呼局か送信情報を送出するパケット
   の直後に配置されており、発呼局がその専有を確保する
   ための信号が、前記小枠の甲の後半部分に挿入されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のディジ
   タル信号伝送方式。 ４１つの発呼局から同一の送信情報の転送を受ける被呼
   局が複数存在し、応答用に用意された時間軸上の小枠に
   ついての各被呼局による個別的使用が、発呼局の送出す
   るバケットにより指定されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のディジタル信号伝送方式。