JPS63501463A - 非集中式同期デ−タ伝送方法および該伝送方法を使用したデ−タ伝送ネットワ−ク - 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】 非集中式同期データ伝送方法および該伝送方法を使用したデータ伝送ネットワー ク 本発明は、「加入者（ｐａｒｔｉｃｉｐａｎｔｓ）　」と呼ばれる情報の送受信 が可能な多数のステーション間での非集中式データ伝送を行うための方法とネッ トワークに関するものである。用途が互いに同じである装置が複数存在している 場合には、装置間の接続の問題が発生する。この場合、装置が固定式であるか可 動式であるかは関係がない。この結果、この相互接続ネットワークを介してのデ ータ交換の制御の問題や、全体の操作の安全性の問題が派生する。

データ交換の制御を集中化するシステムを使用して上記の問題点を解決する方法 が知られている。すなわち、このシステムには一般に「スレーブ」と呼ばれてい る各装置間のデータ交換を制御して各スレーブでの動作を確認するいわゆる「マ スター」ユニットが含まれている。このシステムの問題点は以下の２点である。

まず第１に、集中化によりボトルネックが発生するため、全システムを流れる情 報量が少なくなる。第２に、マスターユニットが故障するだけで結局はシステム 全体の動作が停止する。

本発明の目的は、データ交換を非集中方式で制御することにより上記の欠点を改 良した各加入者間のデータ伝送ネットワークを提供することである。このために は、２個所の加入者間を双方向にして、情報伝達が時分割多元接続方式に従って 同一の周波数で行われるようにする。すなわち、各加入者は１サイクル内に所定 の送信用タイムスロットを１つ以上もっており、このタイムスロットを用いて１ 個所以上の加入者にメツセージを送信する。従ってこのネットワークは、各加入 者が交互に送信を行い、所定の１個所の「マスター」によって加入者が指定され たり制御されたりすることはないという点で同期式かつ非集中式である。

さらに詳細には、本発明によれば、加入者と呼ばれるデータの送信および／また は受信が可能な複数のステーション間でデータを伝送する方法であって、加入者 が時分割でデータを送信し、各加入者はサイクルと呼ばれる所定の長さの期間の 間に所定の長さの送信時間を確保しており、上記方法が、加入者間を互いに初期 同期させる少なくとも１つの操作を含み、さらに、データ送信の前に、送信され るデータが最終的に到達する加入者および各加入者間の接続手段の品質を考慮し てこの送信データを受信する加入者を決定するいわゆる経路決定操作を含むこと を特徴とする方法が提供される。

本発明のさらに別の目的は、この方法を応用したデータ伝送ネットワークを提供 することである。

本発明の他の目的、特徴および本発明の適用結果は、添付の図面を参照した以下 の実施例についての説明により明らかになろう。ただし、本発明が以下の実施例 に限定されることはない。

第１ａ図、第１ｂ図、第１Ｃ図、第１ｄ図は、本発明のネットワークの様々な構 成例を示す図である。

第２図は、本発明のネットワーク内の各加入者間の送信タイムスロットの分布の 一例を示す図である。

第３図は、本発明のネットワークに使用されるメツセージのフォーマットの一例 を示す図である。

各図面に共通する参照番号は同一の要素を表す。

第１ａ図は、本発明のネットワークの構成として可能な第１の例を示す図である 。

この実施例においては、「加入者」と呼ばれる所定数の送受信ステーションが相 互に接続されてネットワークを形成している。すなわち、３個所の加入者Ｃ１、 Ｃ２、Ｃ３が接続手段り、＋２、Ｌ　２ｓＳＬ＋ｓにより三角形に接続されてい る。さらに、６個所の加入者Ｕ　１２、Ｕｏ、Ｕ　２１ｓ　Ｕ２２、Ｕ３１、Ｕ ３２がＣタイプの加入者を介して相互に接続されている。これら６個所の加入者 間の接続のための接続手段およびこの中のいずれかの加入者をＣタイプの加入者 に接続するための接続手段はＬＢで表されている。例えば接続手段ＬＢ、は加入 者ＵｌｌとＣ１を接続し、接続手段、ＬＢ、２は加入者Ｕ、と加入者ＵＩ２を接 続し、接続手段ＬＢ、、は加入者Ｕ１２と加入者Ｃ１を接続している。さらに、 この実施例においては、Ｃタイプの各加入者はＵタイプの２個所の加入者に接続 されてユニッ）Ｂを形成している。従って第１ａ図には３つのユニツ）　Ｂ　＋ 、Ｂ２、Ｂ、が示されている。

接続手段りとＬＢとしては任意の手段を用いることができる。−例として短波で 接続することが考えられる。さらに、各接続手段は必ずしも同じタイプでなくて もよい。例えばＵタイプの各加入者（ならびに恐らくＣタイプの加入者も）は装 置Ｅに接続される。すなわち、第１ａ図では、加入者Ｕ　＋　＋が接続手段Ｆｚ 、Ｆ１２、Ｆ１ａを介してそれぞれ装置Ｅ０、月、２、Ｅ　１３に接続されてい る。このための接続手段としては例えばワイヤを用いる。Ｕタイプの加入者とし ては例えば兵器システムまたは検出手段を備える車両を考えることができる。こ の場合、装置Ｅは各加入者Ｕが備えている電子装置ということになろう。Ｃタイ プの加入者は、この加入者Ｃに接続されたＣタイプの加入者を制御するためのや はり可動の要素にするとよい。加入者Ｃとこの加入者Ｃに接続された加入者Ｕが 組合わさって完全に独立なユニッ）Ｂが形成される。

第１ｂ図は本発明のネットワークの別の構成例を示す図である。第１ａ図と同様 この図には、接続手段りによってＣタイプの３個所の加入者（Ｃ，、Ｃ２、Ｃａ ）が三角形に接続された様子が示されている。各加入者Ｃには接続手段ＬＢを介 して例えば加入者Ｕが１個所のみ接続されている。すなわち、加入者Ｃ１には接 続手段ＬＢ、を介して加入者Ｕ、が、加入者Ｃ２には接続手段ＬＢ２を介して加 入者Ｕ２が、加入者Ｃ５には接続手段ＬＢ、を介して加入者Ｕ３がそれぞれ接続 されている。

加入者Ｕおよび／または加入者Ｃは、先の例と同様装置Ｅに接続するとよい。

第１Ｃ図は別のネットワークの実施例を示す図である。この図においては、２個 所の加入者Ｃ８とＣ２が接続手段りを介して互いに接続されている。加入者ＣＩ に対しては２個所の加入者Ｕ　Ｉ　ｌとＵＩ２が接続手段ＬＢを介して接続され て三角形を形成している。加入者Ｃ２に対しては２組の加入者群Ｕが接続されて いる。すなわち、加入者Ｕ　２＋とＵ２２がともに接続手段ＬＢを介して加入者 Ｃ２に接続されて三角形を形成し、加入者Ｕ　３１とＵ　３２がともに接続手段 ＬＢを介して同じ加入者Ｃ２に接続されてやはり三角形を形成している。

第１ｄ図はさらに別のネットワークの一例を示す図である。

この図においては、Ｃタイプの加入者が１個所だけ存在しており、この加入者Ｃ にＣタイプの加入者群が３つ接続されている。Ｃタイプの加入者群を構成する各 加入者は、先の例と同じく接続手段ＬＢを介して加入者Ｃに接続されてこの加入 者Ｃとの間に三角形を形成している。

本発明のネットワークの動作を第１ａ図に示したネットワークを例にとって以下 に説明する。

先に説明したように、加入者Ｃおよび／または加入者Ｕの間の接続は例えば電波 による。この場合、接続は多方向接続である。さらに、第２図に示すように、接 続は所定の時分割に従って同一周波数でなされる。

この図には２重入力表が示されている。すなわち、水平方向には各加入者がユニ ットＢ９、Ｂ２、Ｂ、にグループ分けされており、それぞれ送信器（小さい黒丸 で示す）、受信器（矢印で示す）、不活動機器がある。一方、鉛直方向には送信 のタイムスロット、すなわち「シーケンス」が連続して示されており、それぞれ に番号がつけられている。

この表の第１行目には第１のステップ、すなわちシーケンス番号１が示されてい る。この第１のステップにおいては加入者Ｕ１１だけが送信を行う権利をもって いて、送信の相手先は別の加入者１個所のみ、すなわち加入者Ｕ　１２である。

次のステップ（第２図の表の第２行目のシーケンス番号２のブロック）において は加入者［２１だけが送信を行う権利をもっていて、送信の相手先はやはり別の 加入者１個所のみ、すなわち加入者Ｕ　２２である。次のステップ（シーケンス 番号３）においては加入者Ｃ１が送信を行う権利をもっており、他の２個所の加 入者、すなわち加入者Ｃ３とＣ８に対して送信を行このように、時間がシーケン スに分割されており（第２図に示した表の各行）、各シーケンスにおいては１個 所の加入者のみが他の１個所または複数個所の加入者に対して送信することが可 能である。しかし、送信に際しては、その時間と受信側のアドレスが両方とも決 められている。所定数のシーケンスが集まって１サイクルを形成し、以後はこれ と同じサイクルが繰返される。しかし、それぞれ異なる各加入者の役割および各 接続手段を伝送されることが予想されるデータを考慮して互いに異なるいつかの サイクルを定義することが可能である。このようにして決めたサイクルのタイプ は、このシステムの初期化のときに全加入者に知らされる。

数値の一例を示すと、１つのシーケンスの継続時間は０．５１２ｍ５であり、１ サイクルは３６シーケンスからなる。

第３図は本発明のネットワークを介して交換されるデータのフォーマットを示す 図である。

第１ａ図からは、例えば加入者Ｕ　Ｉ　＋が他の加入者に送信したいデータが装 置Ｅからこの加入者Ｕ１１に供給されていることがわかる。この装置からは有用 な情報である「データ」のほかに制御語が供給される。この制御語には、所定数 のサービスデータ、特に、受信側のアドレスや送信の緊急度および／または重要 度等が含まれている。加入者Ｕ、□は、送信データとこの制御語のほかに所定数 の補助データを組合せて第３図に示す「メツセージ」を構成する。

このメツセージの継続時間は長さが決まっていて、１シーケンスの継続時間より も短い。すなわち、先に示した例ではシーケンスの継続時間は０．５１２ｍ５で あり、これに対してメツセージの継続時間は０．２３０ｍ５である。やはり先に 示したこの例に関してだが、メツセージは２進データの形態であり、このメツセ ージは第３図に示したように参照番号４１〜５３を付した複数の領域に分割され ている。

メツセージは同期パターンが書込まれた第１の領域４１を含んでいる。この同期 パターンは例えば長さが１バイト（８ビツト）のＰＮコードを用いて構成する。

第１の領域４１のあとには、次に続く複数のビットのデコード操作を初期化する １つのビットが含まれている領域５２が存在している。このあとには受信側のア ドレスが書込まれた領域４２が設けられている。

このアドレスは例えば７ビツトであり、１バイトの最後のビット（領域５３）は メツセージの優先度を示すのに使用される。

この領域のあとには問題となっているシーケンスの番号を示す領域４３が設けら れている。この領域４３はやはり７ビツトであり、１バイトの最後のビット（領 域５３）はすぐ上の領域と同様に優先度を示すのに使用される。本実施例におい てはメツセージにさらに領域４４が含まれている。この領域４４は送信周波数が 一定でない場合に後続のメツセージにどの周波数を用いるかを必要に応じて示す ために設けられている。続いて、問題となっているメツセージの数が書込まれて いる領域４５が位置する。メツセージは各加入者から所定の接続手段を介して送 信され、送信器に番号がつけられる。このため、受信側は、全メツセージを受信 したかどうかをチェックして、再送信を要求することが必要かどうかを知ること ができる。この領域４５のあとには加入者のアドレス、というよりはメツモージ 発生装置のアドレスを示す領域４６が位置する。この領域４６のあとにはメツセ ージのタイプを示す領域４７が位置する。本実施例においては送信されることに なるデータは所定数のりイブに分けられており、各データタイプごとに特別のフ ォーマットが与えられている。データのタイプがわがるとそのデータをデコード することができる。領域４４〜４６は例えば２バイトの容量を占有する。上記の 領域のあきにはデータ用の領域４８が設けられている。その次には、ここで考え ているネットワーク内のメツセージの古さを示す日付情報用の領域４９が位置す る。このため、必要に応じてデータの更新が可能である。領域４９は例えば１バ イトの容量を占有する。メツセージの最後の部分は相領域５０である。この領域 ５０ではチェックの目的で各側の合計値が計算される（チェックサムとして知ら れている方法）。さらに、上記の各バイトの右側の離れた位置に１ビツトからな る列５１が設けられている。この列５１は、各行のパリティチェック用である。

上記のネットワークは初期化期間により作動する。初期化期間には以下の操作を 行う。

まず最初に、全加入者を受信状態にする。操作者が指定した１個所の加入者に初 期化用のマスク機能が与えられる。すなわち、この加入者が送信可能な最初の加 入者であり、出発点加入者と呼ばれる。ここで、任意の加入者を出発点加入者に 指定することが可能であることを指摘しておく必要があろう。次の段階として、 全加入者をほぼ同期させる。従って全加入者を受信状態にする。マスター加入者 からの情報を受信した加入者は、シーケンス番号に関して自身のクロックをメツ セージ受信パルスに同期させる。この同期化はほんの近似的なものである。とい うのは、この同期化の際にマスター加入者からスレーブ加入者にメツセージを伝 送する時間、すなわちこの２個所の加入者の間の距離に対応する系統的誤差（Δ ｔ）が含まれるからである。

この系統的誤差を補正するために正確な同期操作を行う。

この同期操作は、スレーブ加入者からマスター加入者にメツセージを送る点がポ イントである。マスター加入者は、このメツセージを受信すると、マスター加入 者自身の同期状態からΔｔずれていることを知る。そこで、マスター加入者は、 新しいメツセージを用いてこのΔｔの値をスレーブ加入者に伝える。スレーブ加 入者はこの新しいメツセージを受信して自身の同期状態をΔｔだけ補正するとと もに、スレーブ加入者自身とマスター加入者との距離に関する今受信したばかり の情報を記憶する。

このようにして全加入者間の同期が徐々に達成される。同期に際しては、マスタ ー加入者に同期したスレーブ加入者が今度はまだ同期していない加入者に対する マスターになるということが繰返される。先に述べたように、本発明のネットワ ークは同期式であるため、各加入者が互いに同期し、しかもその状態が保たれる 必要がある。各加入者のクロックは他の加入者のクロックに対してドリフトする 可能性があるので、この現象を防止するための操作を実施する場合もある。同期 状態を維持するには例えば以下のようにする。

−上記の正確な同期操作と同様の方法により、各加入者をマスター加入者からの 各メツセージに同期させる。すなわち、各加入者を、記憶されている誤差Δｔの 補正がなされたメツセージ受信パルスに同期させる。

−上記の方法、すなわち特定のメツセージを交換する方法により誤差Δｔを周期 的に更新する。誤差更新は例えば１秒ごとに行う。

スレーブ加入者とマスター加入者の接続に欠陥がある場合には、このスレーブ加 入者はこのマスター加入者以外の別の加入者と同期状態を確立しようとする。つ まり、この別の加入者が新たにマスターとなる。なお、接続の欠陥に関する基準 については後に説明する。

上記のマスター−スレーブという概念は加入者間の同期にのみ使われており、送 信を行う権利の制御とはまったく関係がないことを注意しておく必要があろう。

最後に、初期化を行わせる加入者の動作が停止してもネットワークが完全に動作 を停止するわけではないことを指摘しておく。実際、他の加入者をマスターとし て選択して初期化を行わせる方法が準備されている。

出発点加入者から受信状態にある加入者へのメツセージの伝送経路は以下のよう にして決定される。先に説明したように、各加入者は、有用なメツセージを１つ 受信するごとにパリティチェックとメツセージ番号のチェックを行う。各加入者 はこの２つのチェックを通して、自身と別の加入者とを接続する接続手段の品質 に関するデータを蓄積する。各接続手段に対する伝送密度のチェックもある。伝 送密度が所定の闇値よりも低い場合には、関係する加入者が伝送密度を高めるメ ツセージを送信して品質に関するデータが蓄積され続けるようにする。品質に関 するこの統計データは、同期操作の初期化を開始させた加入者に戻される。この 加入者は品質に関する様々なデータを集めて各加入者に伝送する。すると各加入 者は自身でメツセージの伝送経路を計算してこのメツセージを送信する。メツセ ージは、出発点加入者から送り出されると最適経路を通って中間の加入者に到達 し、ついには到着点である最後の加入者に達する。このとき中間の加入者は、受 信した経路更新情報に応じてもとの経路を変えることがある。

品質に関する上記の統計データは、経路変更のときにのみ変換される場合と周期 的に変換される場合がある。先の数値例で考えると、後者の場合には周期は約１ 秒である。

以上、時分割非集中式同期ネットワークの説明を行った。

このネットワークにおいては、あらかじめ決められたシーケンスに従って各加入 者が送信を行う権利をもつ。このネットワークは、予期される応用分野に極めて 適しているという利点がある。というのは、シーケンスを変えるだけで、変更す ることになるネットワークに対して各接続手段を介して情報を分布させることが できるからである。

国際調査報告 Ｐ−’ＪＮＥＸ　τ０　７′：Ｈ：二１ＴＥＲＮＡＴ：０ＲＡＬ　ＳＺ入ＲＣＨ ＲＸ？ＣＲτ　ＯＮ！口＝　ｒｎｏｒａ　Ｃｅ：ａユｉｓ　ａ’ｘ＊＝　ｚｈ二 Ｓ　Ｍｎ：”、ｅＸ　：

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．加入者と呼ばれるデータの送信および／または受信が可能な複数のステーシ ョン間でデータを伝送する方法であって、加入者が時分割でデータを送信し、各 加入者はサイクルと呼ばれる所定の長さの期間の間に所定の長さの送信時間を確 保しており、上記方法が、加入者間を互いに初期同期させる少なくとも１つの操 作を含み、さらに、データ送信の前に、送信されるデータが最終的に到達する加 入者および加入者間の接続手段の品質を考慮してこの送信データを受信する加入 者を決定するいわゆる経路決定操作を含むことを特徴とする方法。
2. ２．各加入者からの送信を所定の１個所または複数個所の加入者に対して行うこ とを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．加入者を互いに初期同期させる上記操作は原点として選択した出発点加入者 がもとになっており、この出発点加入者からのデータを受信する第１のタイプの 加入者と呼ばれる各加入者が、第１段階として、この出発点加入者から送信され た第１のメッセージに第１のタイプの加入者自身を同期させ、次に第２段階とし て、出発点加入者と第１のタイプの加入者自身との間をメッセージが移動する時 間をこの同期に対して補正し、この補正時間は、第１のタイプの加入者からの第 ２のメッセージを出発点加入者が受信することにより決定されることを特徴とす る請求の範囲第１項に記載の方法。
4. ４．第１のタイプの加入者ではなく、第１のタイプの加入者からの送信を受信す る第２のタイプと呼ばれる加入者が、第１のタイプの加入者が出発点加入者と同 期するのと同様に第１のタイプの加入者と同期し、以後同様のことが徐々に行わ れて全加入者が同期することを特徴とする請求の範囲第３項に記載の方法。
5. ５．同期状態を維持する操作をさらに含み、この同期状態維持操作は、各加入者 を最初に同期情報を与えた加入者からの各メッセージに同期させるとともに、こ の同期状態を各加入者が記憶しているメッセージ移動時間で補正することを特徴 とする請求の範囲第４項に記載の方法。
6. ６．上記移動時間を更新する操作をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第５ 項に記載の方法。
7. ７．各加入者が、自身が接続されている接続手段の品質に関する統計データを発 生させる操作と、この統計データ発生操作に続く、この統計データを出発点加入 者に送信する操作と、この統計データ送信操作に続く、全加入者にこの統計デー タを送信する操作を含むことを特徴とする請求の範囲第１〜６項のいずれか１項 に記載の方法。
8. ８．各加入者が上記統計データを受信することにより作成された経路表を参照し 、接続手段の品質を考慮して加入者間の最良の経路を見出すことにより上記経路 決定操作を実行することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の方法。
9. ９．加入者と呼ばれるデータの送信および／または受信が可能な複数のステーシ ョン間でデータを伝送するネットワークであって、加入者間のデータ交換が請求 の範囲第１〜８項のいずれか１項に記載の方法に従って行われることを特徴とす るネットワーク。
10. １０．加入者間の接続手段が電波であることを特徴とする請求の範囲第９項に記 載のネットワーク。