JPS60152153A - 双方向中継器 - 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】 （技術分野） この発明は、データ伝送において、伝送距離を延ばすた
めの双方向中継器に関し、特に伝送信号の衝突を許容す
るＩＩＥｓＭＡ／ＣＤ方式においても適用可能な双方向
中継器に関する。

（背景技術） 近年、コンピュータ（マイクロコンピュータを含む）間
、あるいはコンピュータとその端末機とを結ぶデータ伝
送システムか多く用いられるようになり、複雑なネット
ワークを形成するものが多くなっている。

ネットワークの形態は多くあるが、代表的なものとして
バス方式とループ方式を挙げることができる。

第１図にバス方式の構成例を示す。バス方式は、伝送路
ｌ・から単に枝をとり局Ｓ１〜Ｓ６を接続したもので、
構成が簡単であり、比較的小規模なシステムに向いてい
る。

第２図にループ方式の構成例を示す。ループ方式は、伝
送路をループ状に構成したものである。

バス方式と異なり各局毎に中継を行なう。従って、局毎
に信号が増幅されるので、バス方式よりも大規模なシス
テムに適している。ループ方式では、同図に示すように
、信号はループを一方向に廻る。このため、中継の制御
が１）ｊ）単である。中継を行なう場合、第３図に示す
ような線状では、信号は双方向となるので中継器の制御
が複雑となる。従って、中継を必要とするシステムにお
いては、一般にループ状が用いられる。

次に、前述のバス方式の伝送制御方式について説明する
。

バス方式は構成が簡単であるので、伝送制御方式も簡単
であることが重要である。この見地から、一般にコンテ
ンションが多く用いられている。コンテンション方式は
、送信要求のある局は何の制御も受けずに送信を行なう
ことができる。

しかしながら、制σｌがないために２ケ所以上の伝送が
衝突する可能性がある。衝突が起れば相互の信号が入り
まじってしまうので、受信側に正しい情報が伝わらない
。すなわち伝送誤りとなる。これを救済するために、伝
送誤りに対する処理（データ伝送においては、衝突が起
らなくても伝送誤りは発生しうるので、衝突とは無関係
に必要である）が設けられる。この方式は殆んど無制御
なので、簡単さでは最も優れている。しかし衝突による
ロスが大きい。そして衝突は回線使用率が高い程大きな
確率で発生するので、回線使用率を低く押えなければな
らないという欠点を有する。

またバス方式の他の制御方式として、コンテンション方
式を改良したＣ３ＭＡｌＣＤ方式がある。この方式はＣ
３ＭＡ　（Ｃａｒｒｉｅｒ　５ｅｎｓｅ　Ｍｕｌｔｉｐ
ｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ　）とＣＯＤ　（Ｇｏｌｌｉｓｉｏ
ｎ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　）を用いて、コンテンション
方式を改良したものである。ＣＳＭＡ方式は、送信要求
が発生した場合直ちに送信を開始するのではなく、伝送
路中のキャリアを検出し、キャリアがないことを確認し
た後に送信を開始する方式である。他局が伝送中であれ
ばキャリアが存在する。換言すれば、キャリアがなけれ
ば他局が伝送中でないことを示す。従って、このキャリ
アを確認した後送信を開始すれば、衝突を回避すること
ができる。

しかしながら、この方式でも完全に衝突を回避すること
はできない。これは、伝送路を信号が伝わるのには時間
を要するからである。従って、この時間差のために、キ
ャリアなしと判断してもわずかの差で他局はすでに送信
を開始している場合があり得る。

ＧＯ（衝突検出）方式は衝突が起きた場合、衝突をいち
早く検出し、衝突を検知したら送信を途中で中止する方
式である。従って、衝突が起きた場合は送信を続行する
ことなく中止し、時間のロスをなくすことができる。

このように、ＧＳＭＡ／Ｃ［１方式はコンテンション方
式に比べて実効伝送効率を著しく高めるので、バス方式
においては多く利用されている。

以上のように、バス方式は簡単の故に多く用いられてい
るが、欠点として伝送距離が短いことが挙げられる。こ
れは、中継増幅を行なわないので、バスの全長にわたる
信号の減衰が避けられないからである。伝送距離を延ば
すためには、中継増幅が必要である。しかし、バス方式
における中継は双方向中継となるので、一方向の中継器
に比べ複雑となる。従って、バス方式の簡単かつ安価と
いう特徴が失われてしまう。

双方向中継器としては、従来２つの方式が用いられてい
る。１つはハイブリッド書トランスを用いる方式で、ア
ナログ信号にも適用できる。いま１つはディジタル信号
にのみ適用できる方式で、論理回路により中継方向を切
替える方式である。

最近は、伝送信号としてディジタル信号を用いることが
多いので、後者が利用されていることが多い。この後者
の方式は、中継器が双方のバスを監視し、伝送信号を検
出したら、その信号を検出した方から他方へ中継方向を
定めて一方向に中継する。そして、伝送信号が継続して
いる間その方向を維持し、伝送信号無しを検出したら中
継を停止し、再び監視状態にはいる。

この方式は優れた方式であるが、ＣＳＭＡ／ＣＯＤ方式
には適用できない。例えば、第４図において、バスＡに
伝送信号が発生すると、中継器はＡ＋Ｂの方向となる。

その結果、バスＡの信号はバスＢに伝えられる。次いで
、バスＢに伝送信号が発生すると、衝突となる。このと
き、バスＢ上ではバスＡからの信号とバスＢで発生した
信号とが混り合ラので、衝突を検出することができる。

しかし、バスＢの信号はバスＡには伝わらない。従って
、バスＡ上では衝突は検出できない。従って、衝突を検
出して動作するＣ９ＭＡ／　ＣＤ方式は、良好に作動し
ないことになる。

これを防ぐために、中継器に衝突検出回路を設け、中継
器で衝突を検出したとき、両方のバスに故意に衝突信号
を出力する方式がある。これにより、Ｃ３ＭＡ／ＣＤ方
式は良好に作動するが、コストアップとなってしまう。

（発明の目的） この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、衝突を伴なわない場合における双方向中継の
制御も良好に行なわれ、かつ衝突状態をも双方向に伝え
ることができる、簡単にして安４ｉ１１ｉな双方向中継
器を提供するものである。

以下、この発明を図面に基づいて詳細に説明する。

（発明の構成及び作用） 第５図は、この発明による双方向中継器の一実施例を示
すブロック図である。同図において、破線で示されてい
るブロックは双方向中継器を示す。レシーバＡの入力は
バスＡに接続され、出力はアントゲ−）Ａの一方の入力
に接続されている。アントゲ−）Ａの出力は、ドライバ
Ａの入力及び時間延長回路Ａの入力にそれぞれ接続され
ている。ドライバＡの出力は、バスＢに接続されている
。時間延長回路Ａの出力は、インバータＡの入力に接続
されている。一方、レシーバＢの入力はバスＢに接続さ
れ、出力はアンドゲートＢの一方の入力に接続されてい
る。アントゲ−）Ｈの出力は、ドライバＢの入力及び時
間延長回路Ｂの入力にそれぞれ接続されている。ドライ
バＢの出力は、バスＡに接続されている。時間延長回路
Ｂの出力はインバータＢに接続され、出力はアンドゲー
トＡの他方の入力に接続されている。同様に、インバー
タＡの出力はアントゲ−）Ｈの他方の入力に接続されて
いる。

時間延長回路Ａ及びＢは同一であり、詳細は後述する。

その他の素子自体は周知なので、ここでは特に説明しな
い。

次に、動作を説明する。バスＡの信号は、レシーバＡ、
アンドゲートＡ及びドライバＡを介して、バスＢに増幅
中継される。このとき、ドライバＡによりバスＢに出力
された信号は、レシーバＢを介して中継器に再入力され
る。しかしアントゲ−）Ａの出力は、時間延長回路Ａを
通り、インバータＡで反転されて、アンドゲートＢの他
の一端に入力されている。このため、レシーバＢより再
入力した信号は、アントゲ−１−Ｈにより阻止される。

従って、／ヘスＡにもどることはない。

この間の詳細なタイミングを第６図に示す。同図におい
て、（ａ）はバスＡの信号、（ｂ）はレシーバＡ出力、
（ｃ）はアンドゲートＡ出力、（ｄ）はドライバＡ出力
、（ｅ）はレシーバＢ出力、（ｆ）バイン／ヘータＡ出
力及び（ｇ）はアンドゲートＢ出力をそれぞれ示す。各
素子にはそれぞれ遅延があるので、パスＡ−ヒのパルス
は図のように順次遅れる。

一般に、ドライバＡ、レシーバＢを介して信号が伝わる
遅延時間はインバータＡの遅延時間より大きいのが普通
である。従って１時間延長回路がない場合、インバータ
Ａ出力の後縁は図の破線のようになり、その立上り時点
Ｔ１はレシーバＢ出力の立下り時間Ｔ２より早くなる。

従ちて、アントゲ−）Ｈには破線のような出力が現われ
る。アンドゲートＢに出力が現われた場合、全体として
フリップフロップを形成するので、中継器の機能は失わ
れてしまう。

そこで時間延長回路によって信号の後縁を延長し、少な
くともレシーバＢの立下りよりもインバータＡの立上り
の方が早くならないようにする必要がある。このように
すれば、アンドゲートＢには出力は現われない。従って
、バスＡの信号は、一方的にバスＢに増幅中継されるこ
とになる。

回路は対称であるから、バスＢ上のパルス信号も同様に
してバスＢに伝えられる。

以上のように、この中継器は、パルス１個毎に動作し、
パルスを他方に伝えることになる。従って、パルス列で
あるディジタル信号も当然中継される。従って、衝突を
伴なわない場合、双方向中重器として働くことは明らか
である。

次に、衝突が発生した場合を考える。衝突は、個々のパ
ルスを考えると、３通りある。１つは第７図（ａ）及び
（ｂ）のような場合である（第７図及びそれ以降のタイ
ムチャートは、説明を簡単にするために、第６図におけ
る詳細なタイミングを無視して図示している）。ここで
、（ａ）はバスＡで発生したパルス、（ｂ）はバスＢで
発生したパルス、（Ｃ）はバスＡの信号及び（ｄ）はバ
スＢの信号をそれぞれ示す。この場合、ディジタル信号
としては確かに衝突しているが、パルス個々について見
れば、衝突はしていない。従って、この発明によれば、
個々のパルスは互いに他方に中継される。その結果、両
方のバスの信号は第７図（Ｃ）及び（ｄ）のようになり
、中継を介して衝突状態は正しく実現される。

次にバスＡで発生した信号と、バスＢで発生した信号と
が、第８図に示すように丁度型なった場合を考える。同
図において、（ａ）はバスＡの信号及び（ｂ）はバスＢ
の信号をそれぞれ示す。両者′が完全に同時だとすれば
、アンドゲートＡ、アンドゲートＢ共に信号を阻止する
ことになる。しかし、もし、両者が同時に中継されたと
して、また中継器が存在しなかったとしても完全に重な
り合った信号は区別することは不可能であるから、この
ような事態が発生したとしても、それは中継器が存在す
ることによって、本来発見可能な衝突が、中継器の存在
によって、発見できなくなったということではない。

今１つは、第９図（ａ）及び（ｂ）に示すような場合で
ある。同図において、（ａ）はバスＡで発生した信号及
び（ｂ）はバスＢで発生した信号をそれぞれ示す。この
ような衝突が発生した場合、中継器が謳いとすれば、バ
スＡ及びバスＢの信号はそれ及びバスＢの信号はそれぞ
れ第９図（ｅ）及び（ｆ）のようになる。この場合、バ
スＡの信号が先に発生したので、中継器のＡ−Ｂとなる
。従って、バスＡの信号はバスＢに伝わり、もともとバ
スＢに存在した信号と衝突し、従って、バスＢは、中継
器か無い場合と同じようになる。バスＡにおいては、は
じめは、中継器の方向はＡ＋Ｂであり、これはバスＡ上
の信号が無くなるまで継続する。従って、この間バスＢ
の信号はバスＡ上に伝わらない。バスＡの信号が無くな
ると、バスＢには依然としてバスＢで発生した信号があ
るので、今度はＢ＋Ａの方向に中継される。この場合、
第６図におけるＴ１とＴ２とが実用上一致するなら、第
９図（ｅ）におけるＸのような谷は存在せず、中継器無
しのときと全く同じになる筈である。従って、時間延長
回路で延長する時間を、丁度そのように決定するとよい
。しかし、実用上は各種時間にはバラツキが存在するの
で、余裕を見て、第６図におけるＴ２がＴ３よりも早く
なるように時間延長回路を決定することが多い。この場
合、バスＢで発生した信号は、バスＡで発生した信号が
無くなってから若干の時間は、アンドゲートＢによって
阻止される。従って、バスＡ側では、第９図（ｅ）に示
したよ８な谷が存在することになる。

この場合、中継器が無い場合に比べて、波形は異なった
ものになる。しかし、衝突が発生した場合、衝突が検知
できればよく、正しく波形が伝わる必要はない。この目
的に対しては、バスＡの波形が第９図（ｅ）のようにな
っていれば十分である。一方、衝突が発生しないならば
、波形は正しく伝わる。

以上から、この発明による双方向中継器は、衝突を伴な
わない場合は勿論、衝突が発生し、その衝突を検知する
ＩＥｓＭＡ／ＣＤ方式においても、必要にして十分な性
能をもっていることがわかる。

次に、時間延長回路の詳細な一実施例について説明する
。第１０図は、その回路を示す。入力信号は、２つに分
かれ、一方はノアゲー）　３０に入力される。他方は、
バッファ１０　、抵抗及びコンデンサよりなるフィルタ
回路、バッファ２゜を経て、前記ノアゲート３０の他の
一端に入力される。この回路のタイムチャートを第１１
図に示す。

第１１図に示すように、入力に対して、その後縁が延長
される。なおノアゲートは反転の作用をもっているので
、第５図に示したインバータをも含む回路を構成してい
る。また必要とする遅延時間が小さいなら、抵抗及びコ
ンデンサを省略して、八ツノアの遅延時間のみで差支え
ない。その他時間延長回路としては各種のものが可能で
あり、いずれも極めて単純な回路で構成できる。

更に双方向中継器全体としても、第５図に示すように簡
単である。すなわち、双方向中継器として、２組のレシ
ーバとドライバを具備することは最低限必要であり、そ
れに追加される回路は極めてわずかである。更に、バス
の条件によっては、アンドゲートがレシーバの作用を兼
ねることもＯｆ能である。アンドゲートは論理的にアン
ドゲートの役割を行なうものてあればよく、物理的にア
ンドゲートである必要はない。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、極めて単純な
構成により、従って安価に、双方向中継器を実現するこ
とができる。しかも、バス上の衝突を検知する必要のあ
るＣ９ＭＡ／　ＣＤ方式のバスの双方向中継器にも適用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はバス方式を用いたネットワークの構成例、第２
図はループ方式を用いたネットワークの構成例、第３図
は双方向の信号の中継を行う場合の構成例、第４図は（
ＥＳＭＡ７０１１方式において衝突が良好に検出できな
いことを説明するための図、第５図はこの発明による双
方向中継器の一実施例を示す図、第６図（ａ）ないしく
ｇ）はこの実施例の動作タイミング図、第７図（ａ）な
いしくｄ）、第８図（ａ）及び（ｂ）、第９図（ａ）な
いしくｆ）はそれぞれ第５図に示す実施例において衝突
が発生した場合の動作タイミング図、第１０図はこの発
明による時間延長回路の詳細な構成例、及び第１１図は
この回路の動作タイミング図である。 １０−ｍ−バッファ、　２０−ｍ−バッファ３０−−−
ノアゲート、　Ｓ、−Ｓ、、−一一局特許出願人 宮　崎　誠　− 第１図 （１ 第２図 第４図 第５図 第６図 第　７　図 （ｄ） 第８図 第９図 ＋ｈ 第１０図 ｎ 第１１図 （Ｃ） 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５９年　特許願　第６２９１号 ２、発明の名称 双方向中継器 ３゜補正をする者 事件との関係　特許出願人 氏　名　宮　崎　誠　− ４、代理人 ６、補ＩＦの対象 明細書の図面の簡単な説明の椙１ ７、補正の内容

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２木の伝送路を双方向に中継する双方向中継器において
   、各伝送路からレシーバを介して得られた信号を、それ
   ぞれ各アンドゲートの一端に入力し、該アンドゲートの
   出力をドライバを介して他方の伝送路に出力するととも
   に、前記各アンドゲートの出力の後縁を、少なくとも前
   記アンドゲートの出力が前記ドライバおよび他方のレシ
   ーバを介して入力されるまでの遅延時間に等しくなるよ
   うに延長し、該延長された出力の反転信号を他のアンド
   ゲートの他の一端に入力することを特徴とする双方向中
   継器。