JPS59107666A - マルチアクセス通信装置 - 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】 本発明は完全分散形のマルチアクセス通信装置において
、伝送路の高スループツト時における信号衝突を回避す
る方法に関するものである。

従来のマルチアクセス通信における信号衝突回避方法と
して、完全分散制御形の衝突検出付き搬送波検知多元接
続方式（Ｃ８ＭＡ／ＣＤ　）がある。これはイーサネノ
ｂ　（Ｒ，Ｍ、　Ｍｅｔｃａｌｆｅ　ａｎｄ　Ｄ、　Ｒ
，Ｂｏｇｇｅ　”Ｅｔｈｅｒｎｅｔ二ｄｉｓｔｒｉｂｕ
ｔｅｄ　ｐａｃｋｅｔ　ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｆｏｒ　
１ｏｃａｌ　ｃｏｍｐｕｔｅｒｎｅｔｗｏｒｋｓ　”　
、　Ｃｏｍｍ、　ＡＣＭ、　Ｊｕｌｙ　１９７６　）と
して知られている。この方式は通常第１図に示すように
、バス形式の伝送路を用いて、伝送路」二に搬送波（信
号）を検知しない場合にパケット信号を送信し、自端末
完のパケット信号を取込む動作を行っている。

し２かし、端末間の信号伝搬遅延時間内では他の端末が
送信していても搬送波を検知できず、送信を開始する場
合が生じる。

この例として、端末１と端末２間の衝突を第２図に示す
。第２図は従来のマルチアクセス通信装置を用いた通信
のタイムチャートである。

端末は、この衝突を検知すると、送信を止め、次に送信
を開始する１での時間をランダムに決めて再送する。さ
らに衝突が生じる毎にそのランダムの６１Ｍ幅（最大値
）を倍々にして再送する（バイナリバックオフ法）こと
によりパケット信号衝突の確立を下げる。しかし、高ト
ラフィツク時、各端末からの伝送量が増加すると、この
衝突回数が増加して再送回数が増え、伝送遅延時間が大
きくなる欠点があった。

以上説明したＣ　Ｓ　ＭＡ／ＣＤ方式の欠点である高ト
ラフィツク時の衝突を回避する方法として、■　　　Ｍ
ＳＡＰ　　　（ｍ１ｎｔ　　５ｏｔｔｅｄ　　ａｌｔｅ
ｒｎａｔｉｎｇ　　ｐｒｉｏｒｉｔｉｅｓ：　　ミ　ニ
スＧ＋　ソト交互優先）　［Ｌ、　Ｋｌｅｉｎｒｏｃｋ
　ａｎｄ　Ｍ、　５ｃｈｏｏｌ”　Ｐａｃｋｅｔ　ｓｗ
ｉｔｃｈｉｎｇ　ｉｎ　ｒａｄｉｏ　ｃｈａｎｎｅｌｓ
　：　Ｎｅｗ　ｃｏｎｆｌｉｃｔ−ｆｒｅｅｍｕｌｔｉ
ｐｌｅａｃｃｅｓｓ　ｓｃｈｅｍｅｓ　ｆｏｒ　ａ　ｓ
ｍａｌｌ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｄａｔａ　ｕｓｅｒｓ
’ＩＣＣ’７７　Ｊｕｎｅ　１９７７＋　Ｃｈｉｃａｇ
ｏ、　Ａ２２．１　）■　　ＢＲＡＭ　　〔Ｔ、　Ｃｈ
ｌａｎｔａｃ、　Ｗ、　Ｒ，Ｆｒａｎｔａ　ａｎｄ　Ｋ
、　Ｄ、　Ｌｅｖｉｎ”　ＢＲＡＭ：　　Ｔｈｅ　Ｂｒ
ｏａｄｃａｓｔ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｔｈｏｄ　　”　
　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ、、　ＣＯＭ　−２７、Ａ６８
．　　ｐｐ　１１８３−１１９０　Ａｕｇｕｓｔ　１９
７９　：］■　　Ｃ８ＭＡ−ＣＤ−ＤＲ［Ｗ、　Ｍ、　
Ｋｉｅｓｅｌ　ａｎｄ　Ｐ、　Ｊ、　Ｋｕｅｈｎ”　　
Ｃ８ＭＡ　−ＣＤ−ＤＲ：　　Ａ　　ｎｅｗＭｕｌｔｉ
−ａｃｃｅｓｓ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　　ｆｏｒ　ｄｉｓ
ｔｒｉ−ｂｏｔｅｄ　ｓｙｓｔｅｍｓ”　１ＮＴＣ’８
］　、　　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ　１９８］、　Ｎｅｗ　０
ｒｌｅａｎｓ。

ガロＡ２．４　　：］ が発表されている。

これらは完全分散形制御の衝突回避方法であり、基本原
理として、端末間の最大伝は時間（パケット信号衝突が
生じる可能性がある時間）を基準（Ｔ）とし、伝送パケ
ット倍旧の最後の時刻からＴ時間毎に時分割（タイムス
ロット）シて、それぞれを端末へ送信開始時刻として割
当てる。自端末の割当時刻にきたとき、送信したいパケ
ットがあると、伝送路上に搬送波があるか検知して無け
れば送信（Ｃ８ＭＡ　）する。

この動作をＭＳＡＰ方式について詳しく説、明する。

この方式は、最大伝搬遅延時間（Ｔ）でメロン！・を切
り、これをミニスロット（時間割当）と呼び、このミニ
スロットを用いて搬送波を検知し、チャネルの利用状況
を知り、端末の優先順位に基づいてパケットを伝送する
ものである。チャネルは、最後にパケットを送った端末
が連続してチャネルを使うことができるように割り当て
られており、もし送出するパケットがなければ優先順位
に従って次の端がチャネルを利用できる。

ＭＳＡＰ方式では、搬送波の検知（ＣＳ）により搬送波
が無ければ、高々】ミニスロット後に、全端末は現在使
っている端末のパケット伝送の終了を検出することがで
きるので、次の優先順位の端末がパケットを送出できる
。他の端末はそのチャネルを利用中の端末がパケット送
信を終る捷で待たねばならない。もし、次の優先順位の
端末に送信するパケットがなければ、その次の優先順位
の端末にチャネルを利用する権利が与えられる。

第３図は端末数が４の場合のＭＳＡＰ方式の例を示し、
端末（１）はユーザ端末（４）がパケット送信を行わな
いので、端末（３）の送信後２ミニスロット後に送信権
を得て、連続して３パケツト送信している。

−５＝ 図中斜線部はパケット伝送を行っていることを示す。

このようにして各端末の送信権が循環するので端末間に
不公平が生じることが無い。

しかし、この循環方法の実現方法について■ＭＳ　Ａ　
Ｐ、■ＢＲＡＭは具体的に示しておらず、■Ｃ８ＭＡ−
ＣＤ−ＤＲはパケット信号の宛先端末が送信する着信通
知パケット（ＡＣＫ）を各端末が受信した時順位を更新
するとしている。この方法はＣ’Ｓ　ＭＡ／ＣＤと比較
して回路や手順が複雑となる。また、新だな端末が加わ
る時（端末に電源を入れて動作を開始する場合に相当）
には自端末の順位がわからず問題となる。

本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
もので、Ｃ８ＭＡ方式、Ｃ８ＭＡ／ＣＤ方式と比較して
複雑にせずに高トラフィツク時の衝突を回避するため、 ■　再送時刻を決める優先順位カウンタのりｐツクを端
末往復最大遅延時間以上とし、 ■　優先順位カウンタの値を正常パケット受信６− （自端末宛でなくてもよい。）によってザイクリックに
更新し、 ■　続けて２回以上異常パケットを受信するか、又はパ
ケット信号衝突を検知すると優先順位カウンタの値を端
末固有の値に設定し、 ■　一定時間Ｃ（端末間往復最大遅延時間）×（総端末
数））以」ニパケソト信号受信が無いと、Ｃ８ＭＡ又は
Ｃ８ＭＡ／ＣＤの手順で行うようにしたもので、以下図
面を用いて詳細に説明する。

第４図は本発明のマルチアクセス通信装置の一実施例の
構成を示すもので、】は通信装置、２はパケット受信部
、３は搬送波検知部、４はパケット送信部、５は送信制
御部、６は伝送路端子、７は受信データ出力端子、８は
端末番号入力端子、９は送信データ入力端子である。

通信装置１の動作は以下のようになる。

送信動作の場合、送信データ入力端子９に入力された端
末からのデータは、パケット送信部４の送信入力１８に
入り宛先番地を付けてバッファメモリに蓄えられる。次
に、送信制御部５からの送信可の出力２２が制御人力】
７に入ると、パケット送信部部４の送信出力］６からパ
ケット信号が出されて、伝送路端子６から伝送路に送り
出される。

受信の場合、伝送路端子６又は自装置のパケット送信部
４からの受信信号は、パケット受信部２及び搬送波検知
部３の受信入力１０及び１３に入力される。パケット受
信部２では受信信号データの宛先が自端末宛であると、
バッファメモリに蓄えた後、受信出力１１を経由して受
信データ出力端子７に出力し、さらに、受信信号データ
が正常か異常かを調べて正常／異常（衝突）パケノ！・
受信表示出力１２として送信制御部５の入力１９に送る
。

一方、搬送波検知部３に入った受信信号は受信レベルを
調べることによシ、搬送波検知表示出力１５と受信信号
終了表示出力］４として送信制御部５の入力２１及び２
０へ送出する。

以」二のようにしてマルチアクセスのパケット通信が可
能となる。

第５図は第４図に示した送信制御部５の詳細な構成を示
す一実施例の構成図で、以下通信制御部５による信号衝
突の回避方法如ついて説明する。

図において、３０はタイムアウトカウンタ、３１はタイ
ムスロット発振器、３２は優先順位カウンタで３２−１
はマスク、３２−２はスレー７．３３はシフトレジスタ
、３４．　３８はＡＮＤ回路、３５．３６はＯＲ回路、
３７はランチ回路であり、その他の符号は第４図と同じ
である。

この動作は第６図に示すように２つのモードがある。即
ち、伝送路から信号を受信するとポーリングモード（信
号の送信権利が順番に変って行くアクセス方法）となり
、一定時間以上伝送路又は自通信装置の送信信号を受信
しないとＣ８ＭＡモード（伝送路上に信号がないと送信
できるアクセス方法）となる。

以下第５図を用いてＣ３ＭＡモードの動作を説明する。

受信信号終了表示入力２０から終了表示信号が入ると、
この信号によりタイムアウトカウンタ３０（タイムアウ
トは伝送路に接続できる総通信装置以上の数Ｎを有する
。）かりセッ］シ、さらにタ９− イムスロット発振器３１（伝送路の最大往復遅延時間風
」＝の周期ｔを有する。）が同期する。ｔＸＮ時間以上
信号を受信しない時、タイムアラ）・カウンタ３０１ｄ
タイムスロツト発振器３１からのクロックを割数してタ
イムアウトし出力を出す。その出力はＯＲ回路３６を通
ｐ、ＡＮＤ回路３８に入力される。一方、搬送波検知表
示入力２１はタイムスロット毎にラッチ回路３７でキャ
リアセンスを調べてその出力をＡＮＤ回路３８に入力す
る。よってＡＮＤ回路３８は搬送波が無く、かつタイム
アウトしていると送信制御出力２２に送信開始指令を出
力する。

即ち、タイムアウトをした以後は搬送波検知のみで送信
可となるのでこれはＣ８ＭＡ　（Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｓｅ
ｎｓｅＭｕｌＨｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ　）モードである
。

次にポーリングモードについて示す。ポーリング動作に
は、■　動作開始時の初期設定、■　送信の優先順位の
変更、■　優先順位に従っての送信、■　ポーリング動
作異常時の再初期設定がある。

■　初期設定 １０− 第５図で動作開始時の初期設定は、タイムアウトカウン
タ３０のリセット、シフトレジスタ３３のセット、優先
順位カウンタ（マスク、スレーブ）３２へ優先順位初期
値をロードすることにより行う。この優先順位初期値は
端末番号などの各装置によシ異なる値を用いる。

■　送信の優先順位の変更 各通信装置１の送信順位の変更は、通信装置１が正常／
異常パケット受信表示人力１９から正常なパケット信号
（自装置が送信した信号を含む。）を受信した場合に優
先順位カウンタ（マスタ）３２−］を更新（カウントダ
ウン）する。この優先順位カウンタ（マスク、スレーブ
）３２を循環形とし、その最大値を全通信装置数以上の
値とすることにより、最優先順位を有する通信装置が順
次入れ替り、通信装置に接続する端末の優先権が平均化
される。

■　優先順位に従っての送信 受信信号終了表示人力２０の信号により優先順位カウン
タ（マスク）３２−１の値が優先順位カウンタ（スレー
ブ）３２−２に１−ドされる。

優先順位カウンタ（スレーブ）３２−２は受信終了表示
入力２０の信号１（同期したタイムスロット発振器３１
の出力によりカラン）・グラン１２、その値が零となる
と（優先順位が廻ってきたことに相当する。）出力し、
ＯＲ回路３６を通りＡＮＤ回路３８に入力される。一方
、タイムスロット発振器３１の周期でランチ回路３７に
与えられた搬送波検知表示人力２１もＡＮＤ回路３８に
入力する。この場合、ＡＮＤ回路３８に出力が現われる
のは、通信装置に優先順位が廻ってきて、そのタイムア
ウトｉ・において搬送波を検知しない場合である。即ち
、最優先順位でない通信装置では、そのタイムアウト）
・以前の優先順位を有する通信装置が送信を開始しなか
ったため優先順位が来たわけであり、送信権の飛び越し
に相当する。従って、ＡＮＤ回路３８の出力を送信開始
指令として送信制御出力２２に出力することで優先順位
に従った送信が可能となる。

■　ポーリング動作異常時（信号衝突）の再初期設定 ポーリング動作が異常になる場合として、既に複数の通
信装置が動作している所へ新たな通信装置が動作を開始
した時や、何らかの原因で複数の通信装置の優先順位カ
ウンタ（マスク）３２−１の値が等しくなった時である
。この結果、ポーリングモード中において同じタイムス
ロットに複数の通信装置が送信を開始し信号の衝突が連
続して発生する。これを回避するため２回以上連続して
衝突（受信信号異常）が起ると、正常／異常パケット受
信表示人力１９をシフトレジスタ３３に入力し、連続し
た信号衝突をＡＮＤ回路３４で検出する。このＡＮＤ回
路３４は受信信号終了表示入力２０からも入力すること
によ多連続した異常パケット信号を受信すると出力を出
す。この出力は、優先１＠位カウンタ（マスク、スレー
ブ）３２に優先順位初期値人力２３の値をロードする指
令を出す。この動作がすべての通信装置】で行なわれる
ことにより伝送系全体の再初期設定が可能となる。ここ
で、再初期設定１３− は２回以上連続して異常パケットを受信１．た場合にの
み行い、１回の場合には行わない理由は、Ｃ８ＭＡ　　
モードで生じる衝突により再初期設定を起させないため
である。

第７図は本発明の通信装置を用いた通信のタイムチャー
トを示す。

図より伝送信号が少ない場合Ｃ８ＭＡモードで伝送し、
全動作中の通信装置の端末に送信データがあると完全に
ポーリングモードとなシ、送信順序が順番に行なわれて
いることがわかる。また、連続して信号の衝突が起ると
再初期設定が行われ、送信データが無い端末は次の優先
順位の端末に送信権が渡されることがわかる。

第８図、第９図、第１０図は第４図及び第５図に示した
通信装置の動作をフローチャートで示したものである。

第８図は初期設定及び送受信処理の切替のフローチャー
トを示している。

第９図は送信処理のフローチャートを示しており、伝送
路上に信号が無い時間がタイムアウトす１４− るとＣ８ＭＡモードで送信し、優先順位カウンタ（スレ
ーブ）が通信可の信号を出すとポーリングモードで送信
することを示している。

第１０図は受信処理のフルーチャー１・を示している。

受信信号の処理は従来の宛先イ」のパケット信号受信処
理（Ｃ８ＭＡ）と同じである。その処理の後、受信デー
タが正常終了状態であるか否かを調べ（通常の検査は、
デＩＪ　ミタ符号、パケット長、フレームチェックコー
ド、伝送符号の符号変換則違反、Ｃ８ＭＡ／ＣＤではジ
ャミング信号等を調べる。）、正常ならばポーリングモ
ードとし優先順位カウンタ（マスク）を更新する。受信
データが異常終了で、かつ連続して生じたときは優先順
位カウンタを再初期設定する。この機能を利用して再初
期設定した場合に、監視用通信装置の優先順位を最高位
におくと異常時にすぐ監視割込みができるので便利であ
る。１だ、通信装置異常により、自通信装置からの送信
信号が３回以」二連続して衝突した場合には、自通信装
置の異常として装置の動作を停止１−１する。こねによ
り衝突の無限ループの発生が避けられる。

第１１図は連続バケット伝送用イ′ｆｌｊ加回路を示す
もので、この回路を第５図のＡ点及びＢ点間に挿入する
とパケット信号の連続伝送が可能となる。

図中、３９は遅延回路、４０はＡＮＤ回路である。

この回路の動作は、正常パケット信号送信に続いて遅延
回路３９の遅延時間以内に・ζケソト信号を伝送すると
、ＡＮＤ回路４０の働きにより、優先順位カウンタ（マ
スク）３２−１への更新出力を除去することにある。こ
のように連続してバケット伝送を行っても優先順位カウ
ンタ（マスク）３２−１が変化しないので優先順位にな
っている通信装置では連続の・くケソト伝送が可能とな
る。

以」−の説明はＣ８ＭＡモードの例を示したが、これに
衝突検出機能をイ」けたＣ８ＭＡ／ＣＤを用いても送信
制御部を変更せずに使用でき、Ｃ８ＭＡ／ＣＤを用いる
と信号衝突後の処理が早くなる利点がある。しかし伝送
パケット量が多くなった場合には、常時ポーリングモー
ドとなるため、Ｃ８ＭＡとＣ３ＭＡ／ＣＤのいずれを用
いても伝送効率には大きな差は生じない。

また、上記説明では伝送路としてバスを用いた場合を述
べたが、スター（光スター、衛星通信）の場合にも適用
可能で、この場合には第４図の送信出力１６を光送信機
に接続し、受信入力１０及び１３を光受信機に接続すれ
ばよい。

また、上記説明では、動作を開始した通信装置からは送
信できるとしているが、これを一定時間受信処理のみを
行わせるようにすると、その時間内に動作を開始した通
信装置を１とめて再初期設定でき、再初期設定動作の回
数が減少できる。

以」二説明したように本発明はポーリング動作を導入し
ても、通信手続や回路構成が複雑にならない利点があシ
、シかも従来問題とされていた高トラフィツク時におけ
る衝突の回避を可能とした利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はバス伝送路を用いたマルチアクセス通信方式の
構成図、第２図は従来のマルチアクセス１７− 通信装置を用いた通信のタイムチャー１−　、第３図は
端末数が４の場合のＭＳＡＰ方式の例を示す図、第４図
は本発明のマルチアクセス通信装置の一実施例の構成を
示すプロンク図、第５図は第４図に示した送信制御部５
の詳細な構成を示す一実施例の構成図、第６図は本発明
の送信制御における２モードの切替を示す説明図、第７
図は本発明の通信装置を用いた通信のタイムチャート、
第８図は初期設定及び送受信処理の切替えのフルーチャ
ー１・、第９図は送信処理のフローチャー１・、第１０
図は受信処理のフローチャート、第１１図は連続パケッ
ト伝送用付加回路を示す図である。 １　・・・・・・・通信装置、　２・・・・・・・・・
パケット受信部、３　・・・・搬送波検知部、　４・・
・・　パケット送信部、　５　・　・　通信制御部、３
０・・・・・・・・・タイムアウトカウンタ、３１・・
・・・・・・タイムスｐツト発振器、３２　　・・−・
優先順位カウンタ、３３　・　゛・ソフトレジスタ、　
３４．３８．４０　・・・・・・・ＡＮＤ回路、　３５
＋３６・・・・・・・・ＯＲ回路、３９・・・・・・・
・・、遅延口・路。 １８− 崇　　　　黛　　　　章　　　　繁 Ｆ　　　　　　　Ｆ 蒙　　　　　矯

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の通信装置とそねらを結ぶ共通の伝送路とにより構
   成したパケット信号伝送のマルチアクセス通信装置にお
   いて、上記共通の伝送路で結ばれた全てのマルチアクセ
   ス通信装置の数以上の周期〔Ｎ〕を有するそのマルチア
   クセス通信装置内にあるカウンタの示す値〔Ｃ〕と、上
   記伝送路の最大往復遅延時間以上の値〔ｔ〕とを捌けた
   時間を〔Ｃｘｔ〕とし、はじめに検出したパケット信号
   以後ＣＣＸｔ）時間の経過時点でパケット信号を検出し
   ないか、又は〔ＮＸｔ〕時間経過しかつ上記マルチアク
   セス通信装置に送信パケット信号があるときには、搬送
   波検知多元接続手順Ｃ８ＭＡ又は衝突検出付き搬送波検
   知多元接続手順ＣＳＭＡ／ＣＤでパケット通信を行い、
   さらに、各マルチアクセス通信装置は正常なパケット信
   号を受信した場合上記カウンタを更新し、その受信パケ
   ット信号が自装置宛の場合には取り込み、２回以上連続
   して異常パケット信号を受信した場合に」二記カウンタ
   を各マルチアクセス通信装置で異なる値に設定するよう
   にしたことを特徴とするマルチアクセス通信装置。