JPS6043942A - 多重アクセスデ−タ通信システム - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、共通のバスに接続された複数の局カス衝突を
容易に検知することのできる多重アクセスデータ通信シ
ステムに関する。

〔従来技術〕

共通のバスを介して複数の局が接続された多重アクセス
データ通信システムにおいては、バスが空き状態である
場合に、複数の局が情報パケツｈの送信を開始する場合
がある。各々の局は自身の送信ビットと受信ビットとを
比較することによってバスアクセスの衝突を監視する。

衝突を感知するとその局は送信を延期する（すなわち送
信を打き切って送信時期を再調整する；通常、同じ競合
する局どうしで衝突を繰返す可能性を減するために各々
異なる時間の延期を行う）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような多重アクセスデータ通信システムには、次の
ような問題がある。送信局がバスに信号を印加すると、
それが他局からの信号を不明瞭にして衝突検知を不確か
なものにしてしまう傾向があるという問題である。

本発明の目的は、容易にかつ信頼性高くこうした衝突を
検知することのできる多重アクセスデータ通信システム
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

共通のバスを介して局間通信を行う多重アクセス通信シ
ステムにおいて本発明は以下のような特徴を有する３状
態駆動回路を各局に備えている。

３状態駆動回路は、局が第１の論理値を有するピッ１〜
４ｇ号を送信するときはバスを第１のレベルに駆動し、
第１の論理値を有するビット信号に続いて第２の論理値
を有するビット信号を送信するときはバスを一時的に第
１のレベルとは異なる第２のレベルに駆動した後、バス
に対して高インピーダンス状態を呈する。

こうして、例えば、局が１１０　、、を送信している場
合にはその局は他局による干渉を実質的に弁別できない
。何故なら、他局の送信する信号が＃　１　＋ｌであっ
ても、バスは′０″を送信している局によって”　ｏ　
”のレベルに充電されているからである。一方、″ビ′
を送信している局においては、干渉を弁別できる。信頼
性の高い衝突検知を行うには、これで十分である。

実施例では、送信および受信動作において１．複数の競
合局のうち１つの局だけが衝突を認識せず他の全ての局
が衝突を認識する場合がある。こうした状況のもとでは
、衝突を認識しない局が情報パケットの送信を続行し、
衝突を認識した他の全ての局はそれぞれの情報パケット
の送信を打ち切る。衝突を認識しない局から送信された
ピッ１〜は、他局の送信したビットをマスクして、その
ままの形で指定の宛先にとどく。

〔実施例〕

第１図は本発明を有効に利用することのできる非同期ベ
ースバンド方式の多重アクセスデータ通信システムを表
わすブロック図である。送受部２ａ、２ｂおよび２ｃが
それぞれアクセスノードＡ、Ｂ、およびＣにおいてバス
１にリンクされている。

各送受部はアダプタ部３ａ、３ｂ、および３ｃを介して
ユーザシステムｌＯａ、ｌｏｂ、および１０ｃをそれぞ
れ接続する。ユーザシステム］、　Ｏａ、１０ｂ、およ
びＩＯｃは、汎用コンピュータ４ａ、４ｂ、および４ｃ
、ならびにそれらに接続される周辺装置５ａ、５ｂ、お
よび５ｃをそれぞれ有する。終端抵抗６はバス１の両端
でアースされている。ビット並列バイト直列形式のイン
ターフェース７ａ、７ｂ、および７Ｃがそれぞれのアダ
プタ部とユーザシステムとをリンクし、ビット直列形式
のインターフェース８ａ、８ｂ、および８Ｃがハス１と
それぞれの送受部とをリンクする。９は、各アクセスノ
ードとアースとの間の分布容量を表わしている（この分
布容量と本発明との関係は後に説明する）。

以下の説明において、各々のアクセスノードの送受部、
アダプタ部、およびユーザシステムを総して局と呼び、
アクセスノードＡ、Ｂに対応して局△、局Ｉ３のように
記す。

第２図は、バス１で用いられる情報バケツ１〜形式を表
わしている。情報は可変長パケット形式で局間を転送さ
れる。各々のパケットは８バイトの制御見出しおよびそ
れに選択的に付随する可変長のデータフィールドＤＡＴ
Ａ　（Ｏないし５３２バイ１−）を有する。制御見出し
は、宛先アドレスバイ１〜ＤＡ、起点アドレスバイ１〜
ＯＡ、制御バイトＣ、シーケンス番号バイトＳ、２バイ
トからなるバイトカウントフィールドＢＣ５および２バ
イトからなる第１のＣＲＣフィールドを有する。

ＤＡはパケットの送信先の局のアドレス、ＯＡはバケツ
１−を送信した局の７１（レスを表わす。Ｃはパケット
のタイプを指示してパケットがデータフィールドを有す
るか否かを区別する。ＳはＯＡが同じである複数のパケ
ットが順序正しく受信されたことを検証するために用い
られる。

ＢＣはデータフィールドを有するパケットのデータフィ
ールド部の長さを標示する。パケットがデータフィール
ドを有しない場合、ＢＣの値はゼロである。第１のＣＲ
Ｃフィールドを用いて制御見出しの正しい受取りを検証
する。バケツ１〜がデータフィールドを有する場合は２
バイトからなる第２のＣＲ，Ｃフィールドが最後に付加
される。これにより、データフィールドの受取りが正し
く行われたかどうかを検証する。

第３図はバス１で用いられるバイト信号形式を表わして
いる。８つの情報（データ）ピッ１−信号からなる情報
バイト（前記制御見出し等）はその前後にスタートピッ
１〜信号およびストップビット信号をそれぞれ有してい
る。ストップビット信号とスター１〜ピツ１〜信号は相
補的な信号レベルを有する。ストップビット信号からス
タートビット信号への遷移は、受信局に時間基準を与え
、受信局はこれに同期して８つの情報ビット信号を正し
く抽出することができる。ストップビット信号および情
報ピッ１〜信号”　ｉ　”はバス１上において低電圧レ
ベル（アースレベル）で表わされ、スタートビット信号
および情報ビット信号″゛０″′はバス１上において高
電圧レベル（正レベル）で表わされる。

第４図は第１図の局Ａの送信部２ａ、およびアダプタ部
３ａの詳細を表わす図である。ただし各々の局の送信部
およびアダプタ部は全て同一のものである。アダプタ部
３ａは出力バッファ１４、入力バッファ１５、アクセス
タイマ１６、およびピッ１へ／パイ１〜タイマ１７を有
する。

出力バッファ１４は、インターフェース７ａがら送受部
２ａの送信部（Ｔ）１８にデータを伝達するシフトレジ
スタである。データはユーザシステムのゲート信号１４
−１の制御のもとで出力バッファ１４にビット並列パイ
１〜直列形式で入り、ＯＲ回路２１および送信部１８を
介してバス１に１ビツトずつシフトアウトされる。ビッ
ト／バイトタイマ１７は線１７．２を介して連続するバ
イトの間にスタートビット信号およびスタートビット信
号Ｓ／Ｓを挿入する。

入力バッファ１５は、送受部２ａの受信部（Ｒ）１９か
ら送られてくるバイトの情報ビット信号を直並列変換し
てユーザシステムに送る（スタートビット信号およびス
タートビット信号は情報ピッ１へ信号の受信の同期にの
み使用されて他では無視される）。データの受信を行っ
ている間、ビット／バイトタイマ１７がビットクロック
信号ＣＴ−Ｋ（線］、７．３）をＡＮＤゲー１−２０に
供給することによって、受信した各々のバイ１−の情報
ビット部が抽出される。ピッ１−／バイトタイマ１７は
入力バッファ１５および出力バッファ１４のシフ１−を
制御するためにそれぞれにシフト制御信号ＳＨ，（線１
７．４）を供給する。

バイトが入力バッファ１５にロードされるか、または、
出力バッファ１４からアンロードされてしまうと、ビン
１〜／バイトタイマ１７は線２７を介してユーザシステ
ムに作動可能信号ＲＤＹを供給する。ユーザシステムは
これに応答して入力バッファ１５からバイ１〜を受け取
るか、または出力ハツファ１４ヘバイ１−を転送するこ
とができる。

ユーザシステムへの転送は線１５．１を介してユーザシ
ステ１１が供給するゲート信号によって制御される。ユ
ーザシステムは線２２上の送信制御信号Ｅ／］゛によっ
て送信動作を監視する。これについては第７ａ図のとこ
ろで説明する。

アクセスタイマ１６はピッ１〜／バイトタイマ１７にあ
る遷移検知回路１７．１と協働してバス１の状態を監視
する。もしバス１の信号がバイト転送に割振られた時間
よりも長い間にわたって空きレベル（このレベルはスト
ップピッ１〜信号のレベルである）であれば、アクセス
タイマ１６は線２４ヘバス可川信はＢΔを発生してユー
ザシステムにバス１が使用可能であることを通知する。

バス筒用信号ＢＡが発生されたとき、ユーザシステムが
パケットを送信できる状態にあれば、Ｅ　／　Ｔがター
ンオンされてただちに送信が開始される。バス１の信号
が空きレベルから活動レベルに遷移すると（すなわちス
トップピッ１−信号レベルからスタートビット信号レベ
ルへ遷移すると）アクセスタイマ１６はリセットされて
、もしそれ以−前にバス筒用信号ＢＡが発生されていれ
ばそれを落とす。

バス筒用信号ＢＡが発生されている間に遷移検知回路１
７．１がストップピッ１−信号レベルからスタートピッ
１〜信号レベルへの遷移を検知すると、アダプタ部３ａ
はこれを、遠隔局からバス１ヘバケツ１〜転送が開始さ
れたと認知して、ユーザシステムに線２５詮介して割込
み要求信号１を送る。

そうしてユーザシステムは実行中の処理タスクを中断し
、入力バッファ］５を介して転送されるバケツ１−の第
１のバイ１−すなわち宛先アドレスバイ］〜ＤＡを検査
して、そのパケットの残りを受信するか否かを判定する
。

アクセスタイマ１６は線２６を介するユーザシステムの
外部リセット信号ＸＲによってもリセツ１、できる。

バス１上でのバイト転送間隔はユーザシステムのＪす１
作特性に適合されている。これはバイト転送に旧師する
オペレーションをバイト転送と並行して実行するためで
ある。バイト転送に付随するオペレーションとは、例え
ばＣＲＣの計算、バイトの記憶ア１（レスの更新等であ
る。

アクセスノーＩ・間の伝搬遅延のために、複数の局が同
時にバス可用状態を検知してそれぞれのバケツ１〜送信
を同時に開始し、それによって衝突状態が発生する可能
性がある。パケットの初めの２ハイ（・すなわち宛先ア
ドレスバイトＤＡおよび起点アドレスバイトＯＡを送信
する間、ユーザシステ１１は衝突を検知するためにバス
を監視する（送信したパイ１〜と受信したパイ１〜とを
比較する）。

衝突が検知されると、そのユーザシステムはただちに送
信を打ち切って送信時期を再調整する。本発明は各々の
局で衝突を確実に検知できるようにするものである。

本発明に従って、送受部２ａの送信部１９は、ピッ１〜
ｒｒ　１　ｒ＋の送信期間の大部分の間、バス１に対し
て高インピーダンスを呈するように制御される。

これは、自局の転送するビット信号が他局からの衝突を
起しているかも知れないビット信号（バス１における伝
播路長において応じて多かれ少なかれ減衰している）を
不明瞭にしてしまうことのないようにするためである。

以下に第５図ないし第７ｂ図、および表１ないし３を参
照してこれを説明する。

第５図は送信部１８において用いられる３状態駆動回路
の回路図である。３状態駆動回路は正電圧Ｖｃｃとアー
スとの間に接続されている。３状態駆動回路は３０にお
いてＯＲ回路２１　（第４図）からデータピッ１〜信号
、スタートビット信号およびストップビット信号を受け
取り、３１．３２において制御信号Ｇ１、Ｇ２をそれぞ
れ受け取る。

３状態駆動回路は３３からバスへ信号を出力する。

表１に制御信号Ｇ１、Ｇ２、およびデータの３つの入力
と、出力との関係を示す。

表　１ β」−ｑユ　データ　上−九 〇　〇　〇　〇 〇　〇　１　１ ０　１　０　Ｚ　／　Ｈ Ｏ］　Ｉ　Ｚ／Ｈ １００Ｚ／Ｈ １０１Ｚ／Ｈ ］　］　ＯＺ／Ｈ １１１Ｚ／Ｈ 表１に示すように、制御信号Ｇ１、Ｇ２のうち一方が１
ならば３状態駆動回路はバス１に対して高インピーダン
スＺ／Ｈを呈する。制御信号Ｇ１、Ｇ２がいずれもＯな
らばデータに対応して０（正電圧Ｖ　ｃ　ｃ　）または
ｊ　（アース電圧）を出力する。

第６図は、あるビットをバス１へ転送する間の３状態駆
動回路の動作を表わす図である。初めにデータピッｌ−
信号″′１″またはストップピッ１−信号の転送に着目
する。３状態駆動回路は初めの短い期間ｔの間、１を出
力しくすなわち、表１において制御信号Ｇ１、Ｇ２がい
ずれも０であることによって制御されている）、ビット
信号転送の残りの期間は高インピーダンスを呈する（分
離状態）。

期間ｔは短いが、局とバス１との接続部にそれまでに充
電された電荷をすばやく放電し、アース電圧に達するに
は十分な期間である（比較のために５０に自然放電の様
子を示す）。ただしこの場合、他の局からの干渉はない
と仮定している。期間ｔは、十分短いので、バス１の干
渉信号による３状態駆動回路への影響（好ましくない逆
電流）を防くことができる。

次にデータビツ１−信号″′０″また番主スタートピッ
１〜信号の転送に着目する。３状１ｉｌ　１１動回路ｌ
よその間、能動的にバス】へ正電圧ｖｃ　ｃをＩＢ力す
る。

全ての局の３状態駆動回路力＼高インピーダンスを！、
目ッているときはノくス１し；蓄積された電荷の自然放
電の速度は、３状態駆動回路を介する’ｉｙ！１１１ｆ
ｉｔ！Ｉ充電または強制放電の速度よりキノ力）なり遅
ｕ１゜従って各々のピッｌ−転送中期間の初めの短し１
１趙間しこ弓ｍ　Ｉｌｌして確定された信号レベルは、
残りの転送期間１−１に変化しない。

第７ａ図は送受部２ａおよびアダプタ部３ａの動作を説
明する図であり、第７ｂ＠Ｌよ、第７ａ図の送信部１８
および受信部１９１こそれぞれ１１′］加さ扛る送信ク
ロツタ信号、および受信クロック信号・を表わす波形図
である。

局Ａかバケツ１−の最初の２ノベイ１〜（すなわち宛先
アドレスパイ１〜ＤＡおよび起、貞アドレスノベイトＯ
Ａ）をバス１に送信して５）る間しこ、受イ言部１９が
受（ｄクロック信号の制御のもとて）（ス信号を抽出し
て各ビット信号を入力バッファ１５に送る。

各ピッ１一信号が入力バッファ１５に送られてバイトを
形成すると、ＡＮＤ回路９１およびゲート１５ａの働き
によってユーザシステｌ＼にそのバイトが送られる。ユ
ーザシステムはこうして受信したバイトと、予め保管し
た送信パイ１〜の複製とを比較して両者が一致しない場
合に衝突を宣言する。ユーザシステムは、次のパイ１〜
を出力バッファ１４に転送する前にこれを実行する。衝
突が宣言されると、送信はただちに打切られて再送信の
時期がスケジュールされる。衝突が宣言されない場合は
、送信は続行されて、第２のパイ１〜が送信されてしま
うと、受信および衝突監視をやめてもよい。

衝突監視中（パケットの最初の２パイ１〜送信中）に、
局はバス１上の衝突状態に応して異なった反応を示す。

すなわち局Ａがピッ１−信号ＩＩ　Ｏ＋＋を送信し、か
つ他局がピッ１−信号”　］　”を送信しているとする
と、局Ａの受信部１９は受信クロックによつ゛て付勢さ
れたときにｓｒ　Ｏ＋＋のレベルの信号を入力バッファ
１５に送る。ところが、局Ａがビット信号”　］　”を
送信しかつ他局がビット信号”　ｏ　”を送信している
場合にも、局Ａは１１０６を抽出する。従って局Ａが″
ビ′を送信しかつ他局が０″′を送信した場合にのみ、
局Ａが送信したピッ１〜と抽出したビン１〜とが異なる
。

こうした差異の原因は明白でる。局ＡがＩＩ　Ｏｇｇを
送信しかつ他局が”　］　″を送信する場合は、局Ａの
；（状態駆動回路は自己の抵抗経路を介してバス１に正
電圧Ｖ　（：　にを供給し、一方で他局の３状態駆動回
路か自己の抵抗経路を介してバス１をアースに結合する
。その結果、競合する局の３状態駆動回路が高インピー
ダンスを呈していない間に、局へは急速にバスｌを正レ
ベルに向って充電する。

その後３状態駆動回路が高インピーダンスを呈して、ハ
ス１はそのレベルに維持される。局Ａが″１パを送信し
かつ他局が”　ｏ　”を送信する場合は、局Δの３状態
駆動回路は自己の抵抗経路を介してバス１をアースに結
合し、一方で他局の３状態１゛７動回路が自己の抵抗経
路を介してバス１に正電圧Ｖ　ｃ　（：を供給する。こ
うしてバス］は初めはアース電圧にクランプされるが、
３状態駆動回路が高インピーダンスを呈すると、バス１
は急速に正レベルへ充電され、そのレベルが維持される
。この正電圧レベルは受信部１９か次にビット信号に抽
出する際に、これをＬＬ　Ｏ１１として認識するに十分
なレベルである。第７ｂ図の送信クロック信号−および
受信クロック信号の波形図は、このビット信号抽出のタ
イミングを表わしている。図に示すようにビット信号の
送信開始後、期間［が経過して３状態駆動回路が高イン
ピーダンスを呈してから、この抽出が行われる。

実施例において、各々の局は互いに異なる一意的な７１
〜レスを有し、このアドレスを表わすバイトは少なくと
も１つの”　１　”を必す含んでいる。さらに、パイ１
〜転送の期間は、局間の最大伝搬近延時間よりも長い。

従って、各バケツ１−の最初の２バイ１−が送信されて
いる間、衝突の監視を続けていれば、実際に衝突が生し
た場合にそれを関連する局で確実に検知することができ
る。

ビット信号ｒｒ　Ｏ＋＋を送信した局はそのとき実質的
に衝突を検知できなくなるので、その局で衝突が検知さ
れなくても実際には衝突が生じていた、ということがあ
る。

表２および表３は局Ａおよび局Ｂのそれぞれが送イ「１
する２番口のパイ１〜（起点アドレスバイト○△）の値
の例を表わしている。

表　２ 局Ａ送信：　００１’ｌ　Ｏ１００（＝ＯＡ／Ａ）局Ｂ
送信：０Ｏ０１００００（＝ＯＡ／Ｂ）局Δ受信：ＯＯ
Ｏ］０ＯＯＯ 局Ａ衝突検知、送信打ち切り 表　３ 局Ａ送信：ＯＯ］１０１００　（＝ＯＡ／Ａ）局Ｂ送信
：ＯＯＯ］０ＯＯＯ（＝ＯＡ／Ｂ）　・局Ｂ受信：０Ｏ
Ｏ１００ＯＯ 局Ｂ衝突検知せず、送信続行 表２および表３に示すように、局Ａが”００１１０１０
０”を送信しかつ局Ｂが’０００１００００　Ｉ＋を送
信すると、表２において局Ａは”０００１００００″′
を受信し従って送信ハイ１〜と受信パイ１〜が一致しな
いので、衝突を宣言して送信を打ち切る。また表３にお
いて局Ｂも同様に”０００］ｏｏｏｏ”を受信するが、
送信バイトと受信バイトが一致するので衝突を宣させず
送信を続行する。

この例かられかるように、バス１上にビット信号の干渉
があっても局Ｂば衝突を感知せず（表４）、同じ状態で
局Ａは衝突を感知する（局Ｂからの０″と局Ａの送信し
た１″′とが干渉するため）。

こうした状況のもとでは、ある局からＤＡバイトおよび
ＯＡバイト中のビシ＋へ”　ｏ　”が送信されると、そ
のときの他の局がどのようなビットを送信していてもバ
ス１において”　ｏ　”レベルが生成され、従って全て
の局でビット”　ｏ　”が受信される。衝突監視中にビ
ット”　１　”が受信されるのは、そのときピッ＋−”
　ｏ　”を送信している局がない場合だけである。従っ
て、バスを同時にアクセスしようとじた２以上の局のう
ち少なくとも１つの局が衝突を検知しなければ、その局
から送信されたＤＡおよび０Δが他の全ての局にあられ
れる。その場合、衝突を検知しない局が２以上存在する
ことはほとんどあり得ない。従って通常はただ１つの局
のみが、送（ｉｊを続行しその局が送信したＤＡおよび
ＯＡはそのまま他の局に達する。

〔発明の効果〕

以Ｉ−に示した３状態駆動回路を各局に備えることによ
って、容易にかつ信頼性高く、衝突を検知することので
きる多重アクセスデータ通信システ１１か提供される。

【図面の簡単な説明】

第１し１は、本発明を利用する多重アクセスデータ通信
システムの概略を表わすブロック図、第２図は実施例で
用いるパケット形式を表わすブロック図、第３図は実施
例で用いるバイト信号形式を表わす波形は１、第４図は
各々の局にある送受部およびアダプタ部を表わすブロッ
ク図、第５図は本発明で用いる送受部の３状ｇ？駆動回
路の回路図、第６図はバスへ出力されるピッ１ル信月の
一例およびその際の３状態駆動回路のインピータンスの
状態を表わす図、第７ａ図は送受部およびアダプタ部の
動作を説明するためのブロック図、第７１）図は、送信
部および受信部にそれぞれ印加される送信クロック信号
および受信クロック信号を表わす波形図である。 ｌ・・・・バス、２ａ、２ｂ、２Ｃ・・・・送受部、３
ａ、３ｂ、３ｃ・・・・アダプタ部、ｌｏａ、ＩＯｂ、
１０ｃ・・・・ユーザシステム、１４・・・・出カバソ
ファ、１５・・・・入力バッファ、１８・・・・送信部
、１９・・・・受信部。 出願人　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 代理人　弁理士　頓　宮　孝　− （外１名） ＶＣＣ 第７ａ図 ■ 第７ｂ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 共通のバスを介して局間通信を行う多重アクセステータ
   通信システムであって、 第１の論理値を有するビット信号を送信するときは前記
   バスを第１のレベルへ駆動し、前記ピッ１−　（ｍ号に
   続いて第２の論理値を有するビット信号を送イばすると
   きは前記バスを一時的に前記第１のレヘルとは異なる第
   ２のレベルへ駆動した後前記バスに対して高インピーダ
   ンス状態を呈する３状態１１動回路を各々の局に設けた
   ことを特徴とする多重アクセスデータ通信システム。