JPS59115645A - 情報伝送方式 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、搬送帯域伝送路を介した信号伝送において、
その衝突を確実に検出することのできる実用性の高い情
報伝送方式に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

中央制御局が不要で、しかも拡張性に富んだパス型ネッ
トワークとして、完全分散形対等プロトコル伝送方式、
即ちＣ８ＭＡ／ＣＤ　（ＣａｒｒｉｅｒＳｅｎｃｅ　Ｍ
ｕｌｔｌｐｅＣｏｌｌｉｓｉｏｎ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
　）方式が知られている。この方式は、伝送路としての
同軸ケーブルを介して基底帯域伝送を行うものであるが
、最近では上記同軸ケーブルをよシ効率良く使用する為
に、前記基底帯域信号に変換して帯域の有効利用を図る
所謂ブロードバンドネットワークの開発が進められてい
る。

ところで、このような搬送帯域伝送路上でＣ８ＭＡ／Ｃ
Ｄ方式を実現する上での課題として、従来の基底帯域伝
送路上での衝突検出特性と同程度の特性を確保すること
、また上位プロトコルとの互換性を確保すること等があ
る。このうち、上記衝突検出方式については、次のよう
なものが横割されている。

即ち、第１の方式は、送信データを一時記憶し、伝送線
路を介して戻ってきたデータと上記送信データとをビッ
ト毎に照合して、その送受信データが全て一致したとき
には衝突を生じることなく送信が行われ、逆に少なくと
も１ビツトのデータ相違があった場合には衝突が生じた
と右做すもので、送受信データのビット照合方式と称さ
れる。

然し乍らこの方式によれば、受信信号を復調・復号化し
て受信データを作ったシ、送信データを記憶する必要が
ある為、例えば上位プロトコルとの互換性を確保するに
は、本来上位レベルのプロトコルが持つ機能の一部を最
下位のプロトコルである物理レベルで持つことが必要と
々る。この為、物理レベルを実現するノ１−ドウエアと
してのモデムの構成が複雑化し、高１化を招く不具合が
ある。しかも、この方式にあっては、送信中のモデムの
みが衝突を検出でき、受信状態にあるモデムは上記衝突
を検出することができないと云う固有の問題がある。こ
の為、上記衝突を検出したモデムが、所謂ノ々ツクオフ
と称されるランダムプロセスを実行している間に、それ
まで受信状態にあった他のモデムが送信権利を獲得し、
高トラフイツク状態にあっては一度衝突を生じたモデム
はいつ寸でも送信できなくなると云うパニック状態を招
来する。更にはネットワーク上のトラフィックをモニタ
するに際しても、どの程度衝突が起きているかを測定す
ることができないので、ネットワーク管理上の問題も生
じた。

一方、第２の方式として、送信を行わんとするモデムか
ら、データの送信に先立ってランダムな時間間隔のパル
スを２個送出し、最初の・！ルス送出時刻から伝送路の
最大時間の２倍の時間上記伝送路を監視し、その間に受
信される・臂ルス数が２個だけの場合に衝突が無いもの
としてデータ送信を開始するようにした、所謂ランダム
パルス時間監視方式がある。

然し、この方式にあっては、データのパケット送出毎に
衝突の有無を監視する為の時間を必要とするので、ネッ
トワークの伝送効率、つまシ実効伝送容量が低下すると
云う問題がある。

また前述した第１の方式と同様に、上位プロトコルとの
互換性を確保する為には、上位レベルからの送信データ
を受けて２個のランダムパルスを送出し、これを監視す
る間、上記送信データな石己１．竜しておくことが磨製
なのでモデムのノ・−ドウエアが複雑化し、その高橋化
を招く不具合があったＯ 更に第３の方式として、２つのモデムから送出された（
Ｆｉ号の重なシによって生じるビート信号のレベルが、
例えば同位相の場合、その波高値が２倍になることを検
出して衝突の有無を判別する、所謂信号レベル検出方式
がある。この方式によれば、前述した第１および第２の
方式のように受信状態にあるモデムが衝芙検出を行えな
い、或いはネットワークの効率が低下する等の問題を招
くことがガい。

ところが、近時種々の観点から注目されているＶＳＢ或
いはデュオパイナＩＪ　ＡＭＩ／ＰＳＫ　晴の変調方式
にあっては、本質的に搬送周波数が変化しない為、信−
列の衝突によりて生じるビート信号の周波数が非常に低
く、パケット化されたデータの送出期間中に、その同位
相信号の重なりによって２倍の波高値が必ず得られると
云う保証がガい。この為、上記衝突を１００％！実に検
出することができないと云う欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、搬送帯域伝送路上における衝突
検出を各モデムにおいて確実に行うことができ、且つネ
ットワーク効率の向上を図ることのできる実用性の高い
情報伝送方式を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は基底帯域信号またはこの信号を符号化してなる
信号を周波数偏移を伴う搬送帯域（ｉ１７号に変調して
なる複数のモデムを搬送帯域伝送路に接続してなるネッ
トワークにおいて、複数のモデムから送出された搬送帯
域信号のビート信号の周期が前記基底帯域信号のビット
時間間隔と同程度またはそれ以下となるようにするべく
、前記各モデムの変調パラメータを定めだものである。

〔発明の効果〕

彼って本発明によれば、衝突によって生じるビー！・情
−シｉの周期が基底帯域信号のヒ゛ット時間同１′、）
と同程１現、またはそれ以下なので、前記基底・’ｌｉ
域・１を号またけその符号化イ言号を変Ｗ：４シて送信
している期間内にビート信号か゛らその衝突を何１実に
検出することができる。しかも、上記ビート１．（号は
伝送路上で生じるので、該伝送路に以絖さｈだ全てのモ
デムで上記衝突を検出することができる。更には、デー
タ送信に先立って・ぐルヌを送出する等の処理を必要と
し外いので、ネットワーク効率を高めることができ、゛
まだモデムの構成が複雑化、高価格化を招くことがない
等の実用上絶大なる効果が奏せられる。

〔発明の実施例〕

以下、財１面を参照して木兄り」の実施ｆ４−！ｌにつ
き説明する。

第１図は本方式が適用さ、）するネットワークの概略構
成図で、搬送帯域伝送路１は送信線２および受信線３、
および方向性結合器からなるヘッドエンド４によって構
成される。このヘッドエンド４によって、上記送信線２
上に送出された信号が受信線３を介して伝達され、所前
１２重ケーブル方式のネットワークが構成される。この
ような伝送路１に複数のモデム６（６ａ。

６ｂ〜６ｎ）が接続される。尚、各モデム６（６ａ、６
ｂ〜６ｎ）と伝送路１の送信線２、および受信線３との
接続は、方向性結合器を介して行われることは云うまで
もない。そして、各モデム６　（６ａ　、　６　ｂ　〜
６　ｎ　）は、それぞれ情報処理装置等の上位プロトコ
ル機器にインターフェース線を介して接続される。

モデム６は例えば第２図に示すように構成される。即゛
ち、上位プロトコル機器からインターフェース線を介し
て与えられる基底帯域信号またはその信号を符号化した
信号からなる送信データは、ＦＭ変調器１１に入力され
て周波数変調されたのち、バンドパスフィルタ１２．送
Ｍアンｆ１．９を介して前記送信線２に送出される。

つまり送信データは周波数偏移を伴う搬送帯域信号に変
１Ｖ・１されて伝送路１に送信される。一方、上記伝送
路１の受信線３から入力される搬送帯域信号は、受イ冨
アンｆ１４を介して入力され、バンドパスフィルタ１５
を通してＦ　Ｍ　復調器１６に力えられる。このＦＭ（
Ｊ調器１６にて前ｉｊ己搬送帯域信号が復調され基底帯
域の受（ｉデータが再生される。そして、この基底帯域
の受信データがインターフェース線を介して上位プロト
コル機器に与えらり、る。

またこのモデム６にあっては、バンドパスフィルタ１５
の出力信号が、レベル検出器１７にも力えられている。

このレベル検出器１７は、例えばその構成を第３図に示
すように、受侶情号（搬送帯域信号）のレベルを検出し
、（Ｖ’ｉに衝突により生じるビート（ｆｉ号固有のレ
ベルを検出して衝突を検出するもので、その検出情報は
衝突検出回路１８に与えらね、る。この衝突検出回路１
８１”：ｌ：　、Ｎえは１０　ＭＨｚのパルスジェネレ
ータからなるもので、前記レベル検出器１７によるビー
ト信号検出、つまシ衝突検出によυ付勢されて１０　Ｍ
Ｉ（ｚのパルスからなる衝突検出信号を発生する。この
衝突検出信号が前記上位プロトコル機器に与えられ、伝
送路１上で衝突が発生している旨が知らされる。

ところで、このような衝突検出を行うレベル検出器１７
は第３図に示す如く構成される。前記バンドパスフィル
タ１５から与えられる信号は、包絡線検波回路２０を介
して検波され、その信号レベルが求められる。そして、
そのレベル信号はロー・やスフィルタ２１を介して増幅
器２２に導びかれ、所定の利得で増幅されると共に、他
方において第１および第２の比較器２３゜２４にそれぞ
れ入力される。これらの第１および第２の比較器２３．
２４は第１および第２の基準信号発生ｇ％２ｓ、２６が
それぞれ出力する基準信号を閾値として前記信号レベル
を判定するものである。上記第１の基準化ｊ号発生器２
５は、１つのモデム６からのみ信号が送信され、衝突が
生じていないときの、時間的に略一定の受信信号レベル
より僅かに高いｒ、Ｉ、％Ｉ値を与えるもので、比較器
２３は受信信号レベルがその閾値を上回ったときに信号
を出力するものとなっている。まだ第２の基準信号発生
器２６は、上記時間的に略一定の受信信号レベルよシ僅
かに低い閾値を与えるもので、第２の比較器２４は受信
信号レベルがその閾値を下回ったときに信号を出力する
ものとなっている。これによって、２つ以上のモデム６
から同時に信号が送出され、その衝突によって生じたビ
ート信号が振幅にして各送信信号の２倍以上の変化を示
すことを利用して、その衝突状態が検出されている。そ
して、第１および第２の比較器２３．２４の各出力信号
はオア回路２７を介して論理和され、アンド回路２８に
入力されて前記増幅器２２の出力により、受信信号存在
期間にのみ単安定マルチパイブレ、←夕２９に与えるよ
うになっている。

これによって、衝突検出時に上記単安定マルチバイブレ
ータ２９から、一定時間幅の衝突検出信号が出力される
ことになる。尚、アンド回路２８、単安定マルチパイブ
レーク２９に代えてフリップフロップを用い、増幅器２
２の「１」信号出力時にオア回路２７の出力を受けてフ
リップフロップをセットし、上記増幅器２２の出力の「
０」変化によりフリップフロッグをリセットして前記衝
突検出イ言号を得るようにしてもよい。つまりレベル検
出器１７では、衝突によって生じるビート信号特有の信
号レベルを検出して、その衝突を検出するものとなって
いる。

このように構成されたネットワークにおいて、各モデム
６に上位プロトコル機器より力えられる送信データが第
４図に示すような基底帯域（ベースバンド）信号である
とすると、ＦＭ変調器１１は、搬送波中心周波数をｆ　
２周波数偏移をｆｄとしたとき、上記送信データが「１
」なるときには ｆ　ｇ　＝　／、　＋　ｆ、１ 送信データが「０」なるときには ｆ２＝ｆｃ−ｆｄ なる周波数変調を行う。この変ｉ周処理における変調パ
ラメータΔは、上記データの１ビット当りの１．１ｙ間
間陥をＴとし７ｙとき Δ＝２ｆｄ＝Ｔ之１ となる如く設定されておシ、こｈによって割ｊ突による
ピ・ノド信号の周期が基底帯域信号のビット時間間隔Ｔ
と同等、号たはそノ１．以下と々るように定められてい
る。

即ち今、εニジ５図に示すように２つのモデム６から、
時間的（位相的）にｔ（ｐのずれを以ってデータ送信が
なされると、同図中斜玩部にＬって示されるように、位
相の異なシによって信号差が生じ、−まだビットデータ
の異なりによって信号差が生じる。この４１号差の時間
幅ｔは、上記時間のずれりが ｔψ＝Ｔ／２ なるとき最小となシ、その値は ｔ　＝　Ｔ／２ となる。そして、この信号差部分において、前記周波数
偏移を受けた周波数ｆ、、ｆ２の各成分に夷って第６図
に示す如き周期（１／２ｆ、）なるビート信号が発生す
ることになる。そして、このビート信号の最大振幅は、
各モデム６からの送信信号振幅の略２倍となる。

ここで着目すべきところは、前述したようにＦＭ変調器
１ノの変調パラメータΔは１以上に設定されておシ、従
って次の関係が成立する。

つまシこのことは、ビット時間間隔を以内にビート信号
の振幅が０または、送信信号振幅の２倍のいずれかを必
ずとることを意味する。従って前述した如く構成された
レベル検出器１７によって、伝送路１上に衝突が生じた
とき、これを基底帯域信号のビット時間間隔を以内に速
やかに、且つ確実に検出することが可能となる。

一方、上位プロトコル機器が第７図に示すように送信デ
ータを基底帯域においてマンチェスター符号化して与え
るものとする。この場合にもモデム６は、上記符号化信
号のｒ　Ｉ　Ｊ　、　ｒＯＪに対応して周波数ｆ、、ｆ
、々る搬送帯域信号を同様に得ることになるが、このと
きの変調・ぐラメータΔは Δ＝２ｆ、・Ｔ　〉０．５ に設定される。しかしてこの場合には、例えば第８図に
示すように、時間的（位相的）にｔｃｐなるずれを持つ
２つの信号によって衝突が生じると、同図斜線部で示す
如き信号差が生じ、そのイ言号差部分において同様なビ
ート信号が発生する。この場合、上記ビート信号の発生
時間は、送信信号の「１」まだは「０」となる最小時間
間隔Ｔとなる。しかして、前述したように、マンチェス
ター符号に対する変調ノ４ラメータΔが０．５以上に設
定されている為、 なる関係が成立する。このことは、前記時間間隔を内に
ビート信号の振幅が必ず０または、送信信号の２倍の振
幅をとることを意味する。従って前述した例と同様に伝
送路１上の信号衝突を、確実に検出することが可能とな
る。

このように本方式によれば、基底帯域信号またはその符
号化信号を周波数変調して送信するに際して、その変調
ノ４ラメータΔを調整し、衝突によって生じるビート信
号の周期が上記基底帯域信号またはその符号化信号のビ
ット時間間隔と同程度あるいはそれ以下となるべく定め
ているので、極めて簡易に且つ確実に衝突を検出するこ
とができる。しかも、従来のようにデータ送信に先立っ
て２つのパルス信号を送信して伝送路１の状態を監視す
る等の処理が全く不要なので、ネットワーク効率を十分
高いものとすることができる。オだ前述したようにして
伝送路１上のビート信号からその衝突を検出するので、
上記伝送路１に接続された全てのモデム６においてそれ
ぞれ同時に衝突を検出することができる。またモデム６
の構成も前述したように簡易であシ、安価に実現するこ
とができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。

ところで本方式は第９図に示す如く構成されたネットワ
ークについても適用することができる。このネットワー
クは、送信データと受信データとを周波数的に分離し、
１つの同軸ケーブルを伝送路１として共用したものであ
る。そしてこの伝送路１に対しては、方向性結合器７ａ
。

７ｂ〜７ｋをそれぞれ介して複数のモデム６およびヘッ
ドエンド８が接続される。このヘッドエンド８は例えば
第１０図に示すように、伝送路１上の方向性結合器７に
接続される方向性結合器３１、この方向性結合器３ノを
介して受信された信号を周波数分離して抽出するローパ
スフィルタ３２２発振器３３からの信号を受けて上記ロ
ーパスフィルタ３２の出力信号を周波数変換する変換器
３４、そしてこの周波数変換された信号を抽出して前記
方向性結合器３１に導びくハイノヤスフィルタ３５によ
って構成される。

尚、この例は送信データを低域側、受信データを高域側
に周波数分離した例であるが、その周波数関係が逆の場
合には、ローパスフィルタ３２とバイパスフィルタ３５
とをそれぞれ逆に構、成すればよい。

このような１重ケーブル方式のネットワークにあっても
、送信側で生じたビート信号がヘッドエンド８を介して
、単に周波数変換されるだけであり、換言すればビート
信号の周期に変更が生じることがなく、またその振幅が
前述した例と同様にＯから２倍の振幅値まで変化し、そ
の周波数成分のみが変っているだけであるから、前記実
施例と同様に衝突を確実に検出することができる。

また伝送路１を更に周波数分割したブロー°ドパンドネ
ットワークにあっては、ヘッドエンド８を例えば第１１
図に示すように構成すればよい。即ち、方向性結合器４
１を介して取込まれた信号を、ブロードバンドの各チャ
ンネルＫ（−れぞれ対応して設けられたパントノＲスフ
ィルタ４２を介して入力して周波数分離する。そして、
この周波数分離された信号をＦＭ復調器４３を用いて復
調して基底帯域信号に変換し、これをＦＭ変調器４４に
て再びＦＭ変調する。このとき、送信側と受信側の周波
数シフトを考慮した搬送周波数に変調することは云うま
でもない。

しかるのち、このＦＭ変ｍ１４された信号をノクンド・
Ｐスフイルタイ５を介して抽出し、送信アンプ４６を介
して前記方向性結合器４１から再び伝送路１上に送出す
る。乙のとき、レベル検出器４７はバンドパスフィルタ
４２の出力から、前述した例と同様にしてビート信号を
検出し、そノ衝突を監視している。そして、衝突検出時
には前記送信アンプ４６の利得を２倍に設定して、ヘッ
ドエンド８から送シ出される信号振幅を２倍にしている
。即ちこの例では、ヘッドエンド９８によってビート信
号から衝突を検出し、送信アンプ４６の出力にはビート
信号が発生しないことから、その信号振幅を２倍にして
衝突を表示するものとなっている。このようにして、ヘ
ッドエンド８において衝突を検出するようにしても、先
の各実施例と同様な効果が奏せられることは云うまでも
ない。

尚、このようにしてヘッドエンド８にてビート信号から
衝突を検出するものにあっては、ヘッドエンド８からの
信号にビート信号が伴うことがないので、必ずしもＦＭ
復調と、ＦＭ変調とを行う必要はない。他えは、受信線
に送り出す信号をＡＭ変調とすること宿−が可能である
。

以上、本発明方式について説明したが、本発明はこれら
の実施例に限定されるものではない。

例えば実施例において、基底帯域信号そのものを変調す
る場合、その変調・ｇラメータΔを１以上、またマンチ
ェスター符号を変調する場合には変調パラメータΔを０
．５以上とした。しかし、ビート信号のレベル検出に用
いられる閾値が「１」信号時のレベルと、「０」レベル
おヨヒ上記「１」信号時のレベルの２倍のレベルとの間
に設定されること、また基底帯域信号および変調信号の
位相が衝突を生じたモデム６間で全く独立であることか
ら、ビート信号のレベルが上記２つの閾値を上廻ったり
、或いは下廻ったシする確率が極めて高いと云える。従
って前記変調パラメータΔをそれぞれ半分程度（基底帯
域係号の変調時には０５．マンチェスター符号の変調時
には０２５）としても、実用上列んど支障なく衝突を検
出することができる。またこのような理由によυ、前述
した閾値の一方だけを用いてレベル判定しても、実用上
十分な衝突検出を行い得る。

捷た実施例ではマンチェスター符号を例にとったが、他
の符号化方式の信号に対しても本方式を適用できること
は云うまでもない。例えば基底帯域信号が多値レベルに
符号化されている場合であっても、隣接するレベル間で
の周波数偏移によるビート信号の周期が基底帯域係号の
ビット間隔程度となるように変調・々ラメータΔを定め
ればよい。

更に実施例ではＦＭ変調について述べたが、基底帯域信
号を積分したのち、これを位相変調するような変調方式
でもよい。っまｆｉ　ＭＳＫ　（ミニマム・シフト・キ
ーイング）変調や、ｃＰｓ（コンティニアス・フェーズ
・シフト）変調等の周波数偏移を伴うものについても同
様に適用可能でｉる。更には受信信号の包絡線検波レベ
ルを判定することに代えて、受信した搬送帯域信号の最
大振幅値（ピーク値）や最小振幅値を検出するようにす
るとともできる。更には、伝送路１は、電気情報を取扱
うツイスト・ペア線や同軸ケーブルを用いて実現できる
ことは勿論であるが、情報媒体として光を用い、伝送路
１を光フアイバケーブルにて構成することも可能′であ
る。要するに本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すもので、第１図はネットワー
クの構成図、第２図はモデムの構成図、第３図はレベル
検出器の構成図、第４図は基底帯域信号に対するモデム
の変調作用を示す図、第５図は衝突の発生とその検出作
用を説明する為の図、第６図はビート信号を示す図、第
７図はマンチェスター符号に対するモデムの変調作用を
示す図、第８図は衝突の発生とその検出作用を説明する
為の図、第９図はネットワークの別の構成例を示す図、
第１０図および第１１図はそれぞれヘッドエンドの構成
例を示す図である。 １・・・搬送帯域伝送路、４，８・・・ヘッドエンド、
６．６ａ〜６ｎ・・・モデム、１７・・・レベル検出器
、２０・・・包絡線検波回路、２３．２４・・・比較器
、２５．２６・・・基準信号発生器。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦牙７図 オ８図 牙９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基底帯域信号またはこの基底帯域信号を符号化してなる
   信号を周波数偏移を伴う搬送帯域信号に変調する複数の
   モデムを搬送帯域伝送路に接続して々る伝送路網におい
   て、複数のモデムから送出された搬送帯域信号の衝突に
   よって生じるピーｌ−匍号の周期を、前記基底帯域信号
   のビット時間１ｉＫＪ隔の近傍またはそれ以下とするべ
   く前記各モデムの変調・平うメータを定めたことを特徴
   とする情報伝送方式。