JPS5936459A

JPS5936459A - デ−タ通信装置

Info

Publication number: JPS5936459A
Application number: JP58072303A
Authority: JP
Inventors: ロバ−ト・プ−ン・ルン・リ−; フエリツクス・エツチ・クロス
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1979-11-21
Filing date: 1983-04-26
Publication date: 1984-02-28
Also published as: JPS5840384B2; EP0029502A1; DE3066854D1; CA1141838A; US4347498A; JPS5676656A; JPS5939942B2; EP0029502B1

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】本発明はボー）　（ｐｏｒｔｓ）、メート及び全二重接
続リンクよりなる逆トリー状（星状）のネットワークに
属するポートによる要求アクセス及び回報通信伝送のた
めの装置に係る。更に具外的に言うと、本発明はランダ
ムなポート・アクセス要求並びに光フアイバ媒体を介し
ての広帯域（パケット）通信に見出されるような非常に
高いデータ転送率の伝送に応答する同報通信ネットワー
クの多重アクセスに係る。

本発明はパケット交換を改良ずべき必碇性から生じたも
のである。想起されるように、′パケット“という飴は
ＣＣ工ＴＴによって、合成された統一体として交換され
る様式データ及び呼制御信号を含む一群の２進数として
定義される。従って〃パケット交換“はあるチャネルが
パケット伝送の間に於てのみ占有されるようにアドレス
の付されたパケットによるデータの伝送を意味するもの
と解せられる。Ｍａｒｔｉｎの“Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎ
ｉ−ｃａｔｉｏｎｓ　　ａｎｄ　　ｔｈｅ　　Ｃｏｍｐ
ｕｔｅｒ“（第２版１第４５７−４８１頁、１９７６）
と題する論文及びＤａｖｉｓ等の“Ｃｏｍｍｕｎｉｃａ
ｔｉｏｎ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓｆｏｒ　Ｃ！ｏｍｐｕｔｅ
ｒｓ“、（第１３章、１９７３）と題する論文に指摘さ
れているように、パケット交換は主として実時間マシン
対マシンのトラフィックを意味する。この点で、主とし
て非実時間の人対人のメツセージ交換トラフィックを意
図するシステムは代表的に言えば、そのメツセージを時
間の分数の単位で伝送するのに対し、ノード及びリンク
のパケット交換ネットワークは秒の分数の単位でそのパ
ケットを送達する事が期待される。

概してケーブル媒体を介しての要求アクセス及び同報通
信伝送を用いるパケット交換システムは、伝送の前に各
ボートが通信路が空いているかどうかを確かめるキャリ
ヤ感知機能を採用している。

遊休路を検出するとボートは媒体に対して伝送を行なう
。伝送の間に衝突状態が検出されると、送信ボートは切
れ、ランダムな時間的間隔を置いたのちに再試行を行な
う。ボートが伝送しつつある間に、各発信元ボートによ
る送受波形のアナログ的比較によって衝突が検出される
。信号の不対応が誤伝送の原因に関するあいまいさを引
き起こす。

即ち、誤って伝えられた受信信号は衝突するボート以外
の源、例えば抑えられたチャネルに於ける減衰、雑音、
反射及びもしくは定在波によるものかも知れない。この
あいまいさは共通路／媒体の通信効率を更に減少させる
。

米国特許第４．ｏ　６３，２２０号にこのシステムの代
表例が示されている。この特許のシステムではオリジナ
ル・メツセージが杓ち切られた事を示す混雑パターンが
全ボートに対して送られる。これに対して米国特許第３
，９１４，７４３号に於ては、ロッキングも衝突処理も
伴なう事なくアップ・リンク・データ（ｕｐ−１ｉｎｋ
ｅｃＬ　　ｄａｔａ）が多重化され、そしてダウン・リ
ンク・データ（ａｏｗｎ−１１ｎｋｅｄ　　ｄａｔａ）
が同報通信される逆トリー・ネットワーク内のルート・
ノード（ｒｏｏｔ　　ｎｏｄｅ）として働くジャンクシ
ョン回路を用いる事が教示されている。これと関連して
、逆トリー・ジオメトリは各７−ドを集信装置にしてい
る。各ボートはノードに於て成端しており、トリー・ジ
オメトリに於ける回線争奪を回避している。

要求アクセス及び同報通信伝送システムに於て、非同期
ボート間の回線争奪を解決するための腕木信号的（ｓｅ
ｍａｐｈｏｒｅ）技術の実用性には限度があるものと信
じられる。広くは、単一のＣＰＵに対する腕木信号的技
術は逐次再使用可能な（一時的に配分された）資源をア
クセスする並列タスク間の同期を保証する。しかしなが
ら、通信システムに固有のネットワーキングは空間的に
配分したものの同期と定時外に利用しうる資源とを必要
とする。

広帯域伝送を報告している他のネットワークの中には母
線に直接結合されるボート間に於てその母線が時分割さ
れるものがある。２つの空間的に離されたボートが１つ
のボートから他のボートへの有限の伝播遅延の存在を意
味する。これによって、各ボートに対する直列化された
即ち外部からの状況指示による場合を除いて母線に対す
る待機アクセスを保証するのが困難となる。若しも伝送
の前に常に待ちが必要ならば、待ちを含むプロトコルは
高速度パケット伝送システムに於ける伝送速度を減じる
。これは新しいメツセージ（１つのボートから他のボー
トへ向けられた水の注入にたとえる）の挿入に先立って
パイプを排水させる事が必要であるような共有のパイプ
をアクセスする多重ボートの水力学的な相似性にたとえ
られる。

そのような母線／ボート論理装置は米国特許出願筒５３
，４９３号（１９７９年６月２９日米国出願）に示され
ている。

本発明の目的はランダムなボート・アクセス及び非常に
高いデータ転送率の任意ボート間伝送を維持しうる要求
アクセス回報通信伝送の方法及び装置を与える事にある
。

本発明の更に他の目的は速度に依存しないアクセス・プ
ロトコル及び各ボートに対して単純なチャネル捕獲プロ
トコルを与える事にある。

上記の目的はルート型（ｒｏｏｔθｄ）トリー・トポロ
ジーを用いる実施例に於て達成される。ルート型トリー
・ネットワークに於て、全てのメツセージはルート（中
央）ノードを通って流れる。ルート・ノードから全ての
メツセージがネットワーク中の全てのボート（メツセー
ジの発信元を含む）へ同報通信される。その結果、ボー
ト間の全トラフィックを担う唯一の同報通信チャネルが
存在することになる。ボートは随意にメツセージを伝送
する。逆トリー階層の上方の全ての７−ドをルート・ノ
ードまで捕えねばならない。ルート・メートはメツセー
ジをトリーの下方へと同報通信する。

伝送されたメツセージのエコーの受信が、発信元ボート
に対してそのメツセージが宛先ボートによって送達され
た事の確認となる。加えて、端末間の受領確認がメツセ
ージの誤りのない受信を保証する。尚、先に定義した“
パケット”という語は本明細書の以下の説明に於ては“
メツセージ“と同義に用いられる。

本発明の方法は要求ボートからルート・ノードまでのネ
ット・ワークを通じて通路ロック・アップ・リンク（ｕ
ｐ−１ｉｎｋ）並びに全ファンナウト通路にわたって回
報通信伝送ダウン・リンク（ｄ　ｏ　ｗ　ｎ−１１ｎｋ
）を設定するために、仲裁を伴なう先到来先処理（ｆｉ
ｒｓｔ−ｃｏｍｓ、ｆｉｒｓｔ　　５ｅｒｖｅ）要求ア
クセスの原則を用いる。本発明はボートに対して通路を
ロックする事によって衝突を回避する。

更に、先到来先処理則及び仲裁は各々別個のトリーのノ
ード・レベルに於て生じ、一部はＸＯＲゲートによって
実行される。好ましい実施例に於ては衝突はメツセージ
の先端間に於てボート同志の競合状態としてのみ起りう
る。この場合、′競合状態”は伝送の始まりの相対的な
到達時間を意味し、そしてそれはこのシステムに於て幅
が数ナノ秒よりも長くないウィンドウを意味する。

要求アクセス・システムに於て、他のアップ・リンクを
介してメツセージが送信されつつある間に若しもチャネ
ルが放棄されるならば、打ち切られたメツセージ回報通
信を生じるチャネルの捕獲が起り得る。これは、本発明
に於て、所定のアップ・リンク上の遊休状態からデータ
転送モードへの変換を示す信号の検出に対してチャネル
捕獲を条件付ける事によって阻止される。

通路ロックはボートのメツセージ送信活動にのみ依存す
る。それは送信に先立ってボートが聴取する事を要しな
い。更には、本発明の提案した逆トリー・トポロジーは
任意のポート間伝送を支持する。又、通路ロッキングの
存在は通路の予定しない捕獲若しくは通路伝送のノイズ
への転換を回避する。

通路ロッキングを有するルート現送トリー・ネットワー
クが全メツセージに対して同程度のサービスを行なう事
に注目されたい。よって、そのネットワークはメツセー
ジの流れがネットワークによって拡げられた全域にわた
って広がる場合に特に有用である。更に本発明はネット
ワークの信頼度を高めるものである。これはルート・メ
ート及び中間階層ノードに配置された循ｆｉｂ理が全て
の非中断ブランチに対して通路を許容するという事実に
よって得られる。即ち、単一の７−ドの故障は全ネット
ワークの故障を生じない。任意の単一ノードの故障は対
応するサブ・トリーを遮断するだけである。対照的に、
リング・ネットワークに於けるリンク故障は、リンクが
そのトポロジーを再構成する能力を有する場合のみその
リンクが回復しうる事を意味する。これは穴長なリンク
、従って付加的なリンク回路を必要とする。

第１図を参照すると、全二重伝送リンク上３゜１７．１
９．２１を介して幾つかのボート５，７゜９及び１１を
有するノードｌが示される。ボートはネットワークと取
り付けられたコンピュータ若しくは周辺装置との間のイ
ンタフェースである。

又、ノードは逆トリー配列内のボートを相互接続するた
めに用いられるネットワーク要素であって、データの源
あるいは最終目的部ではない。本発明のネットワークは
１つのボートから発生されたメツセージが全ての他の取
り付けられたボートによって受は取る事が出来る同報通
信メツセージ伝送に基づく。メツセージ選択はアドレス
認識によって実行される。メツセージ切り変えも回路ス
イツランクもこのネットワークに於ては必須のものでは
ない。ノードは通路ロックされる任意の入来リンク３３
上の到来信号を単に増幅し、全ての出力リンク３１へ同
報通信するだけである。

各々の取り付けられたボートは任意の時間にメツセージ
送信をスタートさせる事が出来る。各ノード内の制御方
法及び手段は一時に唯一のメツセージがネットワークを
通過しうる事を保証する。

各７−ドに於ける論理はそれらが付勢された状態で送信
を開始するボートからの全パケットの伝播を阻止する事
が出来る。循ｆｉ（ｒｏｕｎｄ　　ｔｒｉｐ）伝播時間
に等しい成る遅延の後に、若しも遮断されたボートがそ
の送信が不成功であった事を検出するならば、それはメ
ツセージ送信を再開しうる。

若しも２以上のボートからのパケット（メツセージ）が
同時に、例えば２０ナノ秒の時間的間隔内にノードに到
達するならば、ボートは共に遮断される。このようにし
て、衝突するパケットは同報通信チャネルにアクセスさ
れない。時間ウィンドウによって決められ、且つ多数の
ボートのクロック及び伝播遅延の相違により決められる
最小時間間隔のために、上述の同時開始が再度惹起する
ことは実際上はありえない。

次に第２図を参照すると、幾っがの周辺ノード１８．２
０．２２が中央ノードｌに接続されたノードの単純な階
層が示される。全てのノードは同じものである。中央ノ
ード１の故障は周辺メートには影響しない。それは周辺
ノード間の通信を中断するだけである。同様に、成る周
辺ノードの故障は他のノードに影響しない。有利な事に
は、分散型星状トポロジーは伝送リンクの選択に於ける
自由度を与える。ツイスト対ケーブル、同軸ケーブルあ
るいは光学ファイバを用いる事が出来る。

この構造は低速度の利用者に対して低コストのネットワ
ークを与え、また例えば光学ファイバによって支持され
る極めて高いビット転送率を与えるといった融通性を備
えている事に注目されたい。

更に、ネットワークのスループットはリンク距離によっ
て制限されない。若しも必要な場合、中継器によって信
号減衰が補償されうるならば、任意の距離を取り扱う事
が出来る。この逆トリー・ネットワークに於て、ノード
はよりランクの低いノード若しくはボートを成端させう
る事に注目されたい。ボー）２３，２５，２７．２９に
加えてボ〜）４０．４２を任意階層ランクの７−ドに於
て選択的に成端させる事が出来る。

前述のように、各ボートに対するネットワーク・アクセ
ス・プロトコルが随意にパケットを伝送する事になって
いる。若しも送信されたパケットが遅延Ｔ以内に於て送
信者に受は戻されないならば、パケット送信は不成功で
あって、送信ポートは任意時間にパケットを再送信する
事が出来る。この説明に於て遅延Ｔは星状ノードに対す
る循環伝播遅延を構成する。再度説明すると、各ボート
は随意にパケットを送信する事が出来、取り扱われねば
ならない唯一の条項はパケットの不配送である。

次に第３図を参照すると、入来線３３に関して仲裁及び
ロッキングの機能を呈し、出力線３１に関して回報通信
の機能を呈する標準的ノードのブロック図が示されてい
る。

第３図に於て、各アップ・リンク３３は増幅及びパルス
整形のための信号条件付は回路４１に於て成端する。各
アップ・リンクはボート４０のような対応ボートあるい
はノード５のようなノードによって駆動されうる。アッ
プ・リンクは、ボー）４０に関するアップ・リンクがパ
ルス整形装置１０１に於て成端し、一方ノード５に関す
るアップ・リンクがパルス整形装置１０２に於て成端す
るといった風に対応するパルス整形装置に於て成端する
。パルス整形に続いて、対応ボート若しくはノードカー
らの各信号が対応する制御論理素子（４５，４’７．４
９）及びボー）　（５１，５３，５５）へ同時に与えら
れる。即ち、パルス整形装置１０１からの信号は接合点
１０７への通路３３１へ与えられる。接合点１０７に於
て信号は制御論理４５へそしてゲート５１への２人力の
１つとして与えられる。ボー）５１．．５３．５５の各
々は制御論理によって制御され、その制御論理を駆動す
るボートによって送られたパケットがダウン・リンクを
捕えるべきかどうかを決定するために用いられる。［な
事は、ダウン・リンク３１はスイッチされず、回線駆動
回路４３のみによって結合される事である。

各制御論理素子は２つの段を有する。第一段はアツフ電
リンク３３をモニタする要求検出回路（６３，６５，６
７）である。その機能はパケットが対応通路（３３１，
３３２，３３ｎ）上に現われるにつれてパケットがアッ
プ・リンク上に存在するか否かを決定することである。

若しも信号が存在するならば、要求線ＲＱ　（４６，４
８，５０）が立ち上がり、次段の指定されたアクセス制
御論理回路（５７，５９，ａｌ）へ印加される。各アク
セス制御論理回路はアクセス制御母線７７を介して相互
接続される。各アクセス論理回路（５７゜５９．６１）
の対応出力（７１，７３，７５）は第２の入力としてゲ
ー）（５１，５３，５５）を制御する。翻って、各ゲー
トの出力は共通接合、占７２に於てドラ）ＯＲされる。

その接合点に於て各ゲートの出力は増幅器６８を介して
通路３３′を通して出力され、通路２３３を介して階層
的に上位のノード（親ノード）へ出力されるか、あるい
はループ３、増幅器６９及び共通路３１′を通ってダウ
ン・リンク駆動手段４３上に回報通信されるべくループ
・バックされる。上位ノードからの信号は通路２３１を
通って受信され、直接増幅器６つ、通路３１′及び回線
駆動手段４３へ与えられる。

アクセス制御論理回路５７は要求線ＲＱ４６が立ち上が
る時にチャネル捕獲機能を実行し、アクセス制＃論理は
ダウン・リンク３１が使用中かどうかをチェックする。

若しも使用中でないならば、そのアップ・リンクのため
のゲート５１は開かれ、そして全ての他のアクセス制御
回路５９．６１がそのダウン・リンクを捕えるのを阻止
する。続いて、要求線ＲＱ４６が降下すると、アクセス
制御回路５７はダウン・リンクの制御を解く。これは、
続いて到達するパケットが他のアップ・リンクを捕える
のを許容する。重要な事は、ダウン・リンク３１が使用
中である間にパケットが他のアップ・リンク３３に達し
うることである。これらのパケットは単純に無視される
。

本発明の利点は成るチャネルが解放され、他のアップ・
リンクがパケットを搬送する場合に生じる。若しも成る
チャネルがアップ・リンク３３の１つによって捕獲され
る事を認められるならば、伝送されたパケットはその前
部に於て打ち切られる。何故なら先立つ使用期間に於て
信号が予め無視されたからである。言う迄もない事であ
るが、打ち切られたメツセージは原メツセージと相関す
ることが出来ない。この問題は成るアップ・リンク上の
新しいパケット到来の機能をチャネルが捕えるようにす
る事によって回避しうる。

推測しうるように、実施例に於ては成るダウン・リンク
が捕獲されるや否や即刻全ての他のアップ・リンクを禁
止するような事はない。これは信号がゲートされそして
伝播されるのに有限の時間がかかるという事実による。

この理由から、若しも２つのパケットがほぼ同時に到着
するならば、それらは共にダウン・リンクを使用する事
を認められるであろう。これによって衝突が生じる。従
って、衝突ウィンドウは１つのアップ・リンクによる成
るチャネルの捕獲の時間と全ての他のアップ・リンクが
禁止される時間との間の期間として定義される。この発
明の方法及び手段に於て、衝突ウィンドウは代表例とし
て２０ナノ秒よりも長くない時間を持続すべきである。

衝突ウィンドウの狭さの故に、衝突の確率は極めて小さ
い。実際、それは線上の雑音として取り扱うことが出来
る。

後に述べるように、各ノルドは衝突が生じるのを検出し
、直ちにどの新規な要求をも阻止することなく全てのア
ップ・リンクを遮断するための論理を含む。この論理を
用いる事によって、衝突ウィンドウ期間の２，３の整数
倍内で衝突を検出しそして停止させる事が出来る。狭い
衝突ウィンドウを用いる場合の他の結果は、ネットワー
クに於けるポイント間の伝播遅延差が任意の所定ノード
へ再伝送されるパケットの到達時間を分散させ、パケッ
トが限りなく衝突しない点にある。

第２図を参照し、同時に線接続２３１及び２３３を用い
ると、大型のネットワークを構成する事が可能である。

その新規な相互接続の故に、このトリー・ネットワーク
のルート・ノード１は第１図に示した単一星状ネットワ
ークと等しい働きをする。ボート５によって伝送された
各パケットは、全ての他のボートへ同報通信を行なうと
ころのルート・ノード１に達する迄幾つかの７−ドを通
って伝播される。そのトリー内の全てのノードは同一で
ある。

第４図を参照するとネットワークのデータ流れが示され
ている。ボート５はそのノード１８へ信号を伝送する。

ノード１８はこの信号を中央ノード１へ中継する。中央
ノード１は全ての周辺メート〕、８へその信号を戻す。

延いてはこれは信号を全てのボートへ信号を中継して戻
す。このように、メツセージが発せられたボートを含む
全てのボートがそのメツセージを受信する。この伝送媒
体のために回報通信チャネルが使用される。

ボートは宛先アドレスを検査する事によってそれらボー
トへ送られたパケットを見分ける。若しもこのアドレス
がそのボートのアドレスと一致すると、パケットはその
ボートによって受は容れられる。全ての他のパケットは
無視される。ボートに於てこれらのタスクを実施するた
めのプロトコルは本発明の主題ではない。夫々Ｐｒｏｃ
、工ＥＥＫ。

Ｖｏｌ、６６、Ｎｏ、１１　（１，９７８年１１月）の
第：Ｌ３’７１−１３８５頁及び第１３４６−１３　’
７０頁に示される５ｐｒｏｕｌ１等の“Ｈｉｇｈ　Ｌｅ
ｖｅｌ　　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ“及びＰｏｕｚｉｎ等の“
Ａ　　Ｔｕｔｏｒｉａｌ　　ｏｎ　　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ
ｓ“と題する論文を参照されたい。以下の説明はノード
内の制御論理が、一時に唯一個のボートがパケット伝送
のために共用同報通信チャネルを捕獲しうる事を保証す
る方法及び手段に向けられる。

第５図を参照すると、入来線の共用アクセスを調整する
ためのノードのアクセス制御論理部５７゜５９が示され
ている。第５図はとりわけ各アクセス制御回路５７及び
５９に対する母線７７の個々の制御線間の結合を示して
いる。制御母線は所定の電圧レベルＶへ接続された制御
バイアス回路７０によって電気的にバイアスされている
。母線自体は３本の制御、１１１ａ１．ａ３及び８５を
含み、各々衝突リセット（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　Ｒｅ５
ｅｔ）ＯＲ％アクティブ・ユーザ（Ａｃｔｉｖｅ　　Ｕ
ｓｅｒ）ＡＵ並びにチャネル遊休（Ｏｈａｎ、ｎθ１　
工ｄ１ｅ）ＣＩ状態を示す。制御母線７７上の信号レベ
ルは通路８７．８９上に検出されたリンク使用可能ない
しフリップ・フロップ９５の状態のような事象によって
立ち上がるかあるいは下がる。

要求線４６が高いレベルを呈し、チャネルが遊休状態に
ある即ち線８５が高いレベルであると、リンク使用可能
ｍ８７が立ち上がる。その結果として、ゲート９１が付
勢され、通路７１を上昇する゛。同時に、如何なる新し
い要求をも禁止するようにチャネル遊休線８５が低レベ
ルとなり、ＡＵ制御ｍ８３上の電圧を減じる。＃Ｊ８３
上の電圧は成るスレショルドより低いかどうかを常にモ
ニタされる。このことは、ｌよりも多数のユーザーが活
動し、したがって衝突がとまるまで、すべてのユーザー
を遮断するように衝突リセツ）（ＯＲ）線８１が低レベ
ルへと強制されることを意味する。

Ｄフリップ・７０ツブ９５が立ち上がり端部クロックさ
れているので１パケツトが最初に到達する場合のみチャ
ネル捕獲が可能となる。その時にチャネル捕獲が不成功
ならば、後のチャネルの遊休状態はこの一部放棄された
パケットによる捕獲を許さない。

次に第３図、第６図、第７図及び第８図を参照する。以
下の記述は電気的ないし光学的な伝送リンクを用いるシ
ステムに言及する。第６図に於て、２通信号が用いられ
る。各７−ドに於て、到来する信号はパルス整形装置１
０１内の増幅器１０３を通る。第１０図に示されるよう
に、増幅器コ、０３はフィードバック路に於ける低域フ
ィルター１０４を組合わせた自動利得制御増幅器を用い
てもよい。

そのような自動調整増幅は信号のリンク減衰を補償する
。増幅された信号波形はトリガ回路１０５によって整形
される。

伝送システムは２つのモード即ちデータ・モード及び遊
休モードを持つ。データ・モードは、幾つかのＤＣから
独立したラン・レングス制限フードのうちの任意の１つ
、例えば二重周波数変調コ−ド（Ｍａｎ、ｃｈｅｓｔｅ
ｒ　　Ｃ！ｏｄｅ）を用いてデータを伝送する期間を定
義する。遊休モードはリンクがデータを搬送する事なく
アップ状態にある期間である。この発明に於て、遊休モ
ードの間に異なる２つのシステムが呈示される。第１の
システムに於ては、ｌの符号化パターンが伝送される。

第２のシステムに於ては、遊休モード中通路上に何の信
号も与えられない。

第８図を参照すると、遊休モードの間に全てが１の信号
を伝送するシステムのための、遊休信号源及び循環論理
を強調するノード論理が示される。

何等メツセージが存在しない場合、周辺メートへ接続さ
れたボート４０，４２，２３．２５等からの全てのリン
ク３３は上述の時間変動コード形式の１つによって伝送
される連続した１を搬送する。

ＲＱ線４６．４８は低レベルで、第９図にも示されるア
クセス制御論理回路５７．５９に於けるＣＩ線８５は高
レベルである。各ノード内部の発振器１３１はルート・
／−ド１へのリンク２３３へ所定の１の列を与える。こ
れらの１はルート・／−ドを介しての循環によって全て
のより下位の７−ドへ伝播される。周辺ノードはこの信
号を逆に全ボートへと中継する。メツセージが伝送され
ない限り、上記のコードを用いて伝送された連続した１
の信号が、ノードに入りそしてノードから出る全てのリ
ンク３１．３３上に現われる。

成るボートは第７図に示されるように３ビット分の時間
にわたって連続したマークを伝送する事によって遊休モ
ードからデータ・モードへの変換を示す。データ・モー
ドの終了はボートによって信号が与えられることによっ
て、即ち３ビット期間にわたって連続したスペースを送
信する事によって指示される。ネットワークを介しての
メツセージ転送の開始及び終了のためにこれら２種の“
コード逸脱“のみが必要とされるに過ぎない。

第６図及び第７図を参照すると、ノードに於ける制御論
理素子に於て成端する各線に対するアクセス・リクエス
ト及び活動モニタ部が示される。

この要求／終了検出器及びラインモニタは一対のシング
ル・ショット（ＳＳ）　・マルチバイブレータ１０９及
び１１１を含み、これらに対して回路１０１からの整形
されたパルスが接合点１０７に於て同時に印加される。

シングル・ショット・マルチバイブレータ１１１はデー
タ・モードの開始及び終了を検出する。その負出力１１
３は７リツブ・フロップ１１７のクロック入力へ与えら
れる。

要求及び終了フラグはその期間が３ビット分の時間であ
るので、シングル・ショット・マルチバイブレータ１１
１のためのタイミングはその間にセットされる。第７図
のタイミング図に見られるようにこれは独自のシーケン
スであって、遊休パターン及びデータ・パターンの両方
が２ビット時間の期間後に信号レベルの変換を要求する
。ここで注目すべきことは、フリップ・フロラフ゛１１
７からのＲＱ出力線４６はシングル・ショット１１１が
状態を変える時に立ち上がり、そしてシングルショット
１１１が再び状態を変える場合のみ低レベルとなる（同
じ信号レベルに於ける３ビット時間のメツセージ終了信
号の検出を示す）事である。

更にＲＱ線４６はアクセス制御回路７０に接続される点
にも注目されたい。

要求検出器６３は更に消失信号指示器１２３及び持続高
レベル指示器１２５を有する。接合点１０７に於て信号
が無く、接合点１１５に於てシングル・ショットパマル
チバイブレータ１０９からの正レベルの信号が与えられ
るならば、ＡＮＤゲート１１９はオンとなり、消失信号
を指示する。

同様に、接合点１０７に於ける信号の存在及び１１５に
於ける信号の不在状態がＡＮＤゲート１２１をオンにし
、これが持続高レベル信号を示す。

第４図と第８図を参照すると、ボートがメツセージ伝送
を開始すると、そのＲＱ線は高レベルとなる。若しもボ
ートが周辺ノード１８からのリンク２３３に対するアク
セス、従ってルート・ノード１に対するアクセスを得る
のに成功するならば、第５図に示されるようにアクセス
制御論理回路５７に於けるＣ１線８５は低レベルとなり
、ゲート１３５を脱勢する事によって７−ドのリンク２
３３から発振器１３１を切り離す。同時に、線８５上の
遷移状態によってインバータ・ゲート１４１を介してシ
ングル・ショット・マルチバイブレータ１３９を付勢さ
せる。これはゲート路１４３．１３７゜接合点１４５及
び増幅器１４７を介し、経路２３３を経てルート・ノー
ド１へ信号を送る。これは遊休モードからデータ・モー
ドへの変換が生じた事を示す。

ルート・ノード１は周辺ノードと同じアクセス制御論理
回路５７を含む。ルート・ノードは全周辺メートへボー
トの信号を中継し戻す事によって、延いてはそれらを全
ボートへ中継し戻す事によって同報通信チャネル３１ヘ
アクセスを確実に与える。

データ・モードの終了時に、ＲＱ線４６は低レベルとな
り、ＣＩ線８５が高レベルとなり、そして発振器１３１
は再び出力リンク上ヘスイツチされる。よって発振器１
３１の出力はゲートされた通路１３５，１３７を経た上
、接合点１４５及び増幅器１４７を介して経路２３３へ
送られる。

信号が通過する際、ゲートされた増幅器５１及び５３の
出力は接合点７２上に選択的に与えられ、１３７を介し
てゲートされ、接合点１４５及び増幅５１４７を通って
アップ・リンク２３３へ与えられる点に注目すべきであ
る。メートがルート・メートとして働く場合、循環論理
１３３は、ゲート１２８及び１２９と、ゲートされた通
路３１′及び増幅器４３とを通りダウン・リンク３１へ
到るダウン・リンク通路接続を与える。第８図に於ては
、アクセス制御回路がＲＱ大入力得て、対応するゲート
５］、、５３へ制御入カフ１．７３を送出するという示
唆を示すに過ぎない。若しも第８図に於けるノードが周
辺ノード的に動作するならば、ルート・／−ドｌからの
下りの出力は通路２３１を介して与えられて、循環論理
回路］３３を介して直ちに通路３１′、ダウン・リンク
回線駆動手段４３、通路３１へ送られる。

第９図を参照すると、リンク連続性検出器及び遊休モー
ドからデータ・モードへの変換がアップ・リンク３３を
介してメートへマーク信号が到達する事によって単純に
トリガされる装置配列が示される。到来信号はパルス整
形器を介してシングル・ショット・マルチバイブレータ
１４９，１５１へ送られる。これらのシングル・ショッ
トは通路３３１及び３３２を介して夫々のパルス整形器
１０１及び１０２へ接続される。例えば、線３３１上の
マーク・レベルへの変換がシングル・ショット１４９を
付勢する。これらのシングル・ショットの時定数は２位
相もしくはＭａｎｃｈｅｓｔｅｒコードに関しては２ビ
ット時間よりも大である。２ビット時間よりも長い線３
３１上の低レベルへの復帰がシングル・ショット１４９
のリセットを許す。

これがデータ・モードの終了信号を与える。第９図に於
けるＲＱ４６線はデータ・モードの間のみ高レベルにあ
る。ルート・ノードは周辺ノードの場合と同様にしてデ
ータ・モードの開始を検出する。

メートの逆トリー・ネットワークを実施し、光ファイバ
に二重リンクを相互接続するために、３レベル３元（ｔ
ｅｒｎａｒｙ　）信号法を用いるのが有利である事が判
った。従って、これに関して第８図、第１Ｏ図及び第１
１図を参照されたい。第１１図は３レベル信号に関する
タイミング及び波形を示す。遊休モードの間には原図に
示されるように中間レベルのＤＣ信号が伝送される。し
がしながら、データ・モードに於ては、Ｄｃから独立し
た伝送フードを用いて２進値信号が伝送される。受信信
号は第１０図に示された論理に従って処理される。更に
具体的には、フィルタ１０４を用いて伝送リンク、コネ
クタ、送信器／検出器の変動によって生じた標準の平均
的信号レベルからの偏差を補償する素子１０３に於ける
自動利得制御増幅器によって信号が増幅される。スレシ
ョルド素子１５５及び１５７の出力が素子１５９内のパ
ルス整形７リツプ・７０ツブ１０５をトリガする。遊休
モード及びデータ・モード間の交換は、シングル・ショ
ット・マルチバイブレークｌ　５３ヲセツトするフリッ
プ・フロップの出力１０７として信号のない状態で単純
にトリガする事によって検出される。次にシングル・シ
ョット１５３はアクセス制御論理回路へのＲＱ４６人力
を立ち上がらせる。２ビット時間を越える伝送の不在状
態がデータ・モードから遊休モードへの変換信号を与え
、シングル・ショット１５３によって接合点１０７に於
ても検出される。

第１２図に於ては、第８図に示した２通信号法アーキテ
クチャと比較して３元信号法の点で変更されたメートが
示される。主たる相違点は回路素子１３１，１３９，１
４１及び１４３のない事、ＣＩ線８５がゲートされた増
幅器１３５を介して接合線７２へ、インバータ１７９を
介してゲートされた増幅器１４７へ結合される事にある
。

上記の伝送システムは最少の付加的なハードウェアしか
用いない拡張されたネットワーク・モニタ機能を含む。

これらの分散型星状トポロジーに於ける故障検出機構は
リンク及びノードの故障の位置捜出及び隔離を単純化す
る。遊休モードに於て信号が連続的に伝送される伝送シ
ステムは信号の消失若しくは接続高レベル信号の検出を
容易にする。

ｐ）び第６図を参照すると、接続高信号レベルの検出が
接合点１２５に於て、信号消失が１２３に於て指示され
る。シングル・ショットｌｏ９は接合点１０７で受信さ
れ、整形された信号の遷移によってエツジ・トリガされ
る。シングル・ショット１０９の時定数は所望の遅延（
その遅延の後、メートが異常事態に反応する）に依存し
て２ビット時間あるいはより長い時間となるようにセッ
トされるのが好ましい。信号に遷移がないとシングル・
ショット１０９はリセットされる。これはフリップ・フ
ロップ１１７をクリヤし、よってＲＱ線が低レベルとな
る。この応答によってそのリンク及びボートはノード・
アクセス制御論理５７がらＭ隔される。全ての他のリン
クは動作状態のままである。シングル・ショット１０９
の出刃が高位か低位かに従って、信号の消失若しくは持
続高信号レベルの何れかの検出が可能である。

再び第１Ｏ図を参照すると、３レベル伝送システムのた
めの故障検出回路が示されている。遊休モート及ヒデー
タ・モード間の変換及びリンクの故障を検出するために
唯一個のシングル・ショット１５３が用いられる。信号
波形の遷移がないと、シングル・ショット１５３をして
リセットさせ、その後、ＲＱ線４６は低レベルとなる。

ゲート１１９及び１２１による比較出力１５５，１５７
が信号消失及び持続高レベル信号を識別する。

第９図を参照する。シングル・ショク）　１４９゜１５
１も又持続高信号レベル状態を検出する。線３３１−［
のデータ信号の遷移のない事がシングル・ショット１４
９をリセットせしめる。ＲＱ線４６が低レベルになると
、これはリンク及びポートをアクセス論理から隔離させ
る。検出器６３に於ける持続高レベル状態は、データ信
号が高レベルであり、シングル・ショット１４９がリセ
ットされた場合に第６図及び第１０図の点１２５に於て
指示される。遊休モードに於ては信号は伝送されないの
で、リンクの故障（ｏｕｔａｇｅｓ）を検出するために
異なった方策を用いうる。親ノードからの持続低レベル
信号はネットワークの遊休状態あるいは故障状態の何れ
かによるものでありうる。これらの状態を識別するため
に、遊休メツセージ・プロトコルが採用される。親ノー
ドからの到来リンクが所定の期間にわたって遊休状態で
あった場合は常に一連のパルスを含む短いパケットがル
ート・ノード１へ送られる。信号の伝送には所定の伝播
遅延の後に成る信号が受信される事が必要であるので、
若しも信号が受信されないならば、故障が検出される。

リンク連続性検出器１６１内の論理がこの機能を実施す
る。ネットワークが遊体中である場合にのみ遊休メツセ
ージが送られるので、実効率は失われない。更には、任
意の１つのネットワーク成分による遊休パケットの伝送
は他のネットワーク成分が同じ事を行なう必要性を禁止
する。

再び第９図を参照する。リンク検出器１６１は周辺ノー
ド（３１，３３）及びルート・ノード（２３１，２３３
）間のリンクを監視する。リンク連続性検出器１６１に
於けるタイミング回路は遊休パケット期間Ｄ３を測定す
るためにセットされるシングル・ショット１６７、最大
パケット期間及び遊体間隔Ｄ２を測定するためのシング
ル・シヨツト１６５並びに最大往復（ｒｏｕｎｄ−ｔｒ
ｉｐ）伝播遅延を定義するシングル・ショット１６３を
含む。

リンク検出器１６１は次のように動作する。アップ・リ
ンク３３からの信号が接合点７２及び増幅器６８を介し
て更にアップ・リンク通路２３３への通路をロックされ
ると、ＣＩ線８５が高レベルとなり、とりわけシングル
・ショット１６３及び１６７のタイミングを開始させる
。前者はフリップ・フロップ１７１によってトリガされ
、そして後者はフリップ・７０ツブ１７１及び１７３の
チェインによってトリガされる。シングル・ショット１
６３及び１６５は各々最大往復伝播時間及び遊休パケッ
ト期間を測定する。通路２３１及び増幅器６９を通って
ルート・ノード１から与えられた信号はシングル・ショ
ット１６９及びフリップ・フロップ゛１７１を介してシ
ングル・ショット１６３を脱勢させ、そして付加的なフ
リップ・７０ツブ１７３及びシングル・ショット１６５
を介してシングル・ショット１６７を脱勢させる。

パケットがこの遅延内に於てルート・メートからのリン
ク上に於て検知されない場合にリンク故障が検出される
。パケット到来はボートから周辺メートへのオン・リン
クと同じようにして検出される。

ルート及び周辺ノード間の通信の故障、信号の消失若し
くは持続高レベル信号の何れか、あるいは周辺ノードヘ
パケラトを戻す能力がルート・メートに無い事によって
、第８図の素子１３３を介しての信号の自動循環が行わ
れる。信号は続けてルート・ノードへ向かい、そして同
時にそれら信号は周辺ノードからボートへと直接伝送し
戻される。このメカニズムが、ルート・メートとの通信
が不能になった場合に周辺ノードを活動状態に保つので
ある。ルート・メートから有効信号が受信されるや否や
、周辺ノードに於ける循環機能が終了する。

結論的には、ネットワーク分散型星状トポロジーが同一
のノードから構成される点に注目されたい。本発明に於
て、任意の伝送媒体を用いる事が出来る。即ち、ツイス
ト対ケーブル、同軸ケーブル、光ファイバ、マイクロウ
ェーブ及びその任意の混合したものを用いる事が来出る
。これによって、低いデータ転送率のユーザのための低
コストのネットワークの構築並びに光ファイノくによっ
て支えられる極限的なビット転送率を開発するネットワ
ークの構築を可能にする。従って、任意の時間にボート
に伝送を行わせうる極めて単純なランダム・アクセス同
報通信プロトコルが提起される。

ボートは伝送されたパケットがボート受信元Ｇこ於て再
現するかどうかを感知するだけである。若しもそうでな
いならば、ボートはりトライを行なう。

このようにして、ボートはキャリヤ感知、衝突検出、ラ
ンダム化された再伝送から解放される。

本発明に於ける各７−ドは若しも回報通信チャネルが遊
休状態ならばボート要求伝送をそのチャネルへ接続する
だけの機能を果たす。若しもそのチャネルが使用中なら
ば、メートは要求を無視する。同時要求も無視される。

回報通信チャネルＧ′ｉ打ち切られたあるいは衝突する
。＜ケラトを伝播させない。その帯域幅が利用され、そ
してそれはネットワーク距離、パケット長及びデータ転
送率に依存しない。最後に、即刻故障回復及び隔離と組
合わされたネットワークのリンク及びノードの連続的監
視によってシステムは非常に信頼しうるものになる事を
付言したい。

【図面の簡単な説明】

第１図は星状ネットワークの図、第２図は逆トリー階層
を示す図、第３図は標準メートのブロック図、第４図は
ネットワークのデータ流を示す図、第５図はアクセス制
御論理部を示す図、第６図はアクセス要求及び活動監視
部を示す図、第７図はタイミング及び波形図、第８図は
７−ドに於ける遊休信号及び循環論理を示す図、第９図
はリンク連続性検出器の図、第１０図はアクセス要求活
動監視装置を示す図、第１１図は他のタイミング及び波
形図、並びに第１２図は３元信号法に関して変更された
／−ドを示す図である。５．９，２３，２７，４０，４２：ボート、１８．２０
，２２：ノード、　　３１，２３１：ダラン・リンク、
　３３，２３３ニアツブ・リンク、４５，４７，４９：
制御論理素子、　５７，５９゜６１：アクセス制御論理
回路、　６３，６５，６７：要求検出器、　９９，１０
１，１０２：パルス整形装置、　１３３：循環論理回路
。出願　　人　　インターナショナル・ビジネス・マシー
ンズ・フーホレーション復代理人　弁理士　　小　　野
　　廣　　司手　　続　　補　　正　　書（方式）昭和５８年　フ月ユニ日特許庁長官　若　杉　和　夫　殿１、事件の表示昭和５８年　特許願　第７２３０３号２、発明の名称データ通信装置６、補正をする者出願人住所　　アメリカ合衆国ニューヨーク州アーモンク（番
地なし）４、復代理人５、補正命令の日付昭和°８・−°、Ｐ、°０日図面Ｚ　補正の内容第５．６，９，１０．１２図を別紙のとおりに補正する
。

Claims

【特許請求の範囲】ノードの逆トリー・ネット・ワーク及び全二重接続リン
クから形成される伝送媒体と、選択されたノードに於て
ネット・ワークに接続している複数個の転送ポートから
成り、各全二重接続リンクはネット・ワークのルート・メート
への信号路方向又はルート・ノードからの信号路方向を
定義するアップ・リンク及びダウン・リンクを夫々含み
、且つアップ・リンク及びダウン・リンクは遊休状態又
は占有状態の何れかにあることと、作動可能なポートは
随意にメツセージを伝達することとを含み、各ノードは、終了したアップ・リンク及びダウン・リン
クの各々の遊休又は占有の何れかの作動状態を検知する
装置と、アップ・リンクが同時に遊休状態にある時たけ
出力リンクへ排他的通路接続を完成するために、アップ
・リンクの遊休状態から占有状態への変換で最初に検出
された状態変換に応答する装置とを具備するデータ通信装置。