JPS6390241A - リング状ネツトワ−クシステムの伝送装置 - 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〕 本発明は環状ローカル網の伝送装置に係わり、特に大容
量でリアルタイムな伝送が必要とされる分散型Ｄ　Ｄ　
Ｃ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）
システムへの適用に好適な伝送装置に関する。

〔従来の技術〕

上記の様なシステムに適用する環状伝送方式としてサイ
クリック伝送が知られている。これは多重化方式にＳ　
Ｔ　ＤＭ　（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｔｉｍｅ　Ｄｉ
ｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を採用し、ス
ロットもしくはフレームと呼ばれる一定長の伝送単位を
常時リング上に周回させ、各伝送装置に対して送信エリ
アを固定的に割付ける。そして伝送装置は割り当てられ
たエリアを用い他の伝送装置に対しある周期で送信を繰
り返す、従来この様な伝送方式については、コンピュー
タ・コミュニケーションズ、ボリューム２．ナンバー４
．１９７９年、第１６５頁から第１８０頁（Ｃｏ＋ｍｐ
ｕｔｅｒ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、　ｖｏＬ　
２　。

＆４，１９７９　　ＰＰ１６５−１８０）において論じ
られている。特に第１７５頁（図１４に図示）に上述し
たＳＴＤＭ方式の説明が詳しい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は非常に長い周期で繰り返す伝送。

すなわち低速チャネル生成の点について配慮がされてお
らず、伝送効率を落さないで低速チャネルを実現する為
にはリング上に存在するスロットもしくはフレームなる
伝送単位の数を上記低速周期長に等しくなる迄増やす必
要がある。これは通常伝送単位を生成する伝送装置にお
いて、伝送路に直列にメモリ等による遅延を挿入する事
で実現する。よって低速チャネルを設けるとそれに応じ
て伝送遅延が増大してゆくという問題があった。

本発明の目的はＳＴＤＭ多重化によるサイクリック同報
伝送をおこなうリング状ネットワークシステムにおいて
伝送遅延の増大がない低速°チャネルを供給できる伝送
装置を提供する事にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的はマルチフレームを生成するマスタの伝送装置
においてリング周回遅延の調整量を１伝送フレ一ム分以
内に抑え、各伝送装置のマルチフレームに対する送出順
序をマスタ伝送装置からの物理的な接続順と同じとする
事により達成される。

〔作用〕

ある伝送装置が送出した情報はマスタ装置追油いて、別
のフレームに移し替えられる。この新たなフレームを用
いて送信をおこなう事になっている伝送装置は、送出順
序がマスタ装置からの物理的な接続順となっている為、
必ず先に送出した装置より下流にあり、情報のリング−
巡は保障される。それによって伝送効率を落さないで伝
送遅延の増加を防止できる。

〔実施例〕

以下図面を参照しながら本発明の一実施例を説明する。

第２図は本発明を適用するリング状ネットワークシステ
ムの全体構成例である０図示する様に工場、ビルディン
グ、キャンパス等いわゆる構内と呼ばれる地域内に散在
する各種情報機器２１〜３３は各々伝送装置１１〜１６
を介して伝送システムに収容され、任意機器間で自由に
通信する事が可能である。分散設置された各伝送装置は
ビットシリアルな伝送路３によってリング状に接続され
る。

なお本図では適用対象としてマルチメディア統合システ
ムを指向したハイブリッド交換ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａ
ｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）の例で、特性の異なる多種の
トラヒックを扱いやすく設計されている。トラヒックの
種別は次の３種に大別される。

（１）固定接続型 （２）回線交換型 （３）パケット交換型 （１）は即時性が厳しく、接続相手が固定の性質がある
もので第１図の例ではプロセスコントローラ２１，２４
，２９．３３間の伝送およびＩＴＶ２６．モニタ２８間
の伝送等がこれに泊たる。

（２）は即時性が厳しく、回線保留時間が長く、また接
続相手が可変の性質を有するもので、電話２５、　ＦＡ
Ｘ２２．　ＰＢＸ　（Ｐｒｉｖａｔｅ　ＢｒａｎｃｈＥ
ｘｃｈａｎｇｅ）　２３等の伝送がこの様な例になる。

（３）は即時性がゆるやか、回線保留時間が短い性質の
伝送に適するもので、　ｃ　ｐ　ｕ　（ｃｅｎｔｒａｌ
ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｕｎｉｔ）　　３２　、パーソ
ナルコンピュータ群２７．ファイル装［３０，プリンタ
３１等の間の伝送がこの場合に当てはまる。

本発明は上記３種のトラヒックの内（１）に関するもの
で、特に分散型Ｄ　Ｄ　Ｃ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｄｉｇｉｔ
ａｌＣｏｎｔｒｏｉ）　　システム等のリアルタイム性
の要求されるシステムのデータ伝送に最適である。従っ
て以下ではこれについて詳述する。

分散型ＤＤＣシステムでは大規模なプラントに対してプ
ロセスコントローラが分散して設置され各々情報の収集
や制御の指令を実行する。これらが１つのシステムとし
て有機的に活動するには。

各プロセスポイントのローカルな情報だけでなくトータ
ル情報に基づく総合的な判断・制御が要求される。従っ
て各コントローラが他のローカルな情報を知る必要が生
ずるのであるが、ＤＤＣでは特に厳しいターンアランド
タイムが要求されるので、データ通信分野で用いられて
いる様な重厚な通信プロトコルを介在させる事が困難で
あった。

これを解決する一案としてサイクリック同報伝送による
コモンメモリシステム構築がある。これはシステムに共
通なメモリ空間を定義して、各コントローラがローカル
なシステム情報を他の全コントローラに対して周期的に
内容の更新をおこなってゆくものである。必要とされる
更新周期は対象機器、信号種類に応じて様々であるが通
常あるいくつかのクラスに分類される。

第３図はハイブリッド交換タイプのリング型ＬＡＮで用
いられる伝送フォーマット例である。

フレームと呼ばれる一定長の伝送単位がリング伝送路上
を連続して周回させるものでＳＴＤＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏ
ｎｏｕｓ　Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐ
ｌｅｘｉｎｇ）と呼ばれる多重化方式を採る。この白情
報転送に用いられる部位はタイムスロットＴ８部で、フ
レームの区切りを示すフレームヘッダ部ＦＨの後に複数
個存在する。上述したトラヒックタイプ毎に使用エリア
を分割しておく場合が多いが、各トラヒックに対するタ
イムスロット数の割付け（アロケーション）には種々の
タイプが考えられている。

本発明で主題となっているサイクリック伝送用のタイム
スロットＴ　Ｓ　１〜ＴＳ□の内容は全て情報で占めら
れる。またフレームヘッダＦＨにはフレーム同期パター
ンＦＳＹＮの他に次の様な伝送管理情報も含んでいる。

（ａ）フレームシーケンス番号（ＦＲＮＯ）これはサイ
クリック伝送において長い周期（サイクル）を伝送路上
で実現する為のマルチフレーム構成時に用いられる。

（ｂ）リング遅延量（ＲＤＬＹ） リング−巡の信号遅延量を示すもので、リング長が長い
程また伝送装置数が多い程増加する。

ＳＴＤＭにおいては伝送フレームを生成するマスタ伝送
装置においてリング上に整数個のフレームが存在する機
制御しているのでフレーム数で表わされる。

（ｃ）現マスタアドレス（ＲＤＬＹ） 上述した様にＳＴＤＭを採る伝送システムではシステム
内で１台マスタとして動作する必要がある６本装置が障
害を起こすとシステムダウンにつながるので通常バック
アップ形態を採る６本情報は全伝送装置に対して現在マ
スタとして動作している装置をアナウンスする。

（ｄ）エリア指示情報（Ａ　ＲＥ　Ａ）フレーム中の各
タイムスロットが固定接続９回線支援、パケット交換の
どのタイプで使用されているかを表示する為に用いられ
る。先頭と最終のタイムスロット番号で指示される。サ
イクリック伝送で複数の伝送周期をサポートする場合そ
れらのエリアも細分表示する。

第４図はこの様なフォーマットを用いてサイクリック伝
送する場合の伝送タイムシーケンス例である。ここでは
第１図のケースを基にコントローラ２１，２４，２９．
３３の４台が伝送するケースを示している。なお説明を
わかりやすくする為以下に述べる様な仮定・省略等をお
こなっているが、本発明がこれらの事項に何ら拘束され
るものではない。

（１）ＳＴｅがマスタとして動作、無関係なＳＴａは図
上から省いている。

（２）伝送装置には１台のコントローラのみ接続してい
る。

（３）各コントローラの転送語数は同一。

（４）リング周回遅延は２フレ一ム分。

（５）トラヒックはサイクリック伝送のみとし。

フレームヘッダＦＨは無視。

（６）伝送周期は８マルチフレーム単一。

図示する通り各伝送装置から送出された情報が受ける伝
送路遅延はサイクル分（８）でなく、リング周回遅延分
（２）である、また各伝送装置の送信順序をリングの物
理的な接続順としているので、ある装置が使用する伝送
チャネルは、それがリングを一巡する迄は他装置により
使用される事がない、よって伝送帯域の有効活用が図ら
れる。

他伝送装置からの情報受信は接続位置によって異なる６
例えばＳＴ１ではフレーム番号３から８迄連続して受信
する。一方ＳＴ４ではフレーム番号１から３迄と、５か
ら８迄とで分割して受信せねばならない、この判断は受
信情報が自分の上流／下流のいずれの装置からの情報で
あるかにより検知できる。この様に受信を休止する位置
は装置毎に異なるが、休止期間はいずれも同一でリング
周回遅延分である。

この池水方式ではマスタが別装置に移行する事態にも対
処可能としている。この為には各伝送装置で自動的に送
信順序を判断できる様にする必要がある。

第１図は本発明による伝送装置のハードウェア構成例で
ある。本図はＳＴ１を示しているが、他装置も同一構造
である。大まかな機能ブロックとしては、フレーム生成
／受信部４と情報機器対応に複数の挿入／取込部６があ
る。なおこれらは内部バス６により相互に接続される。

この様なアーキテクチャは伝送装置１１に複数の情報機
器２１を収容するのに好適であり、特に高速なシステム
で伝送路コストの低減に役立つ。

フレーム生成／受信部４は伝送信号の送受信を始め、第
３図で述べたＳＴＤＭフレームの生成や識別等の機能を
有し、内部バス５を介して挿入／取込部６に対し情報の
送受信タイミングを供給する０本回路の動、作は流伝送
装置がマスタとして機能しているか否かによって多少異
なる。

まずマスタとして動作する場合伝送フレームがフレーム
発生回路４５より生成され、セレクタ４６、同４８を経
て送信機４１．伝送路３へと送出される。リング−巡後
の信号は受信機４２より取込まれ、フレームメモリ４３
で一定の遅延を受けた後、セレクタ４６の切替操作を経
て再び伝送路へ送出されてゆく、なおセレクタ４６出力
は同時に内部バス５へも供給される。

これに対しマスタでない場合、セレクタ４６は常にフレ
ームメモリ４３側を選択するとともに、フレームメモリ
４３では遅延を付加せず単なる通過動作をおこなう事に
なる。

各部の詳細機能は次の通り。

（１）受信機（４２） 光電変換、信号増幅、リタイミング、信号再生・整形、
デコード、直並列変換等の機能を有する。

（２）送信機（４１） 並直列変換、コード化、電光変換なる機能をはたす。

（３）フレームメモリ（４３） 流伝送装置がマスタとして動作する場合のみ有効で、リ
ング周辺遅延調整の為に用いられる。

主にＦ　Ｉ　Ｆ　Ｏ（Ｆｉｒｓｔ　Ｉｎ　Ｆｉｒｓｔ　
０ｕｔ）メモリで構成される。

（４）フレーム制御（４４） フレームタイミング生成、フレーム同期監視。

フレーム同期保護、リング周回遅延調整の機能を有する
。遅延調整では伝送路上に伝送フレームが整数個存在す
る様に指示を出す。

（５）フレーム発生（４５） フレームヘッダ情報やダミーのタイムスロットパターン
の発生を実行する。

（６）セレクタ２（４６） 伝送路３および内部バス５に対し送出する情報としてフ
レームメモリ４３の出力かフレーム発生４５の出力かの
選択をする。ダミーフレーム送出時はフレーム発生４５
出力側を選択するが、正規の伝送フレーム送出動作に移
行した後はフレームヘッダ部送出はフレーム発生４５側
で、タイムスロット送出時はフレームメモリ４３側を選
択する様に切替わる。

（７）セレクタ１（４８） 伝送路３に対する送出情報としてセレクタ２の出力すな
わち通過データか、内部バスを経由しての挿入／取込部
よりの出力すなわち送信データかを切替える。セレクタ
の選択信号はデータを送信する挿入／取込部より供給さ
れる。

（８）処理部（４７） フレーム発生４５に対して発生するフレームヘッダのパ
ターンを指示したり、受信情報の中からフレームヘッダ
の内容を読取る。また内部バス５を介して挿入／取込部
６のレジスタに各種設定情報を書き込む事ができる。さ
らに伝送フレーム中での送信箇所の割出しや受信休止エ
リアの割出しをする。主にマイクロプロセッサとその周
辺ＬＳＩ群で構成される。

一方挿入／取込部６では接続している情報機器とのイン
ターフェースの他、伝送フレーム中の指示された期間に
内部メモリとの間で情報の送受を実行する。

各部の詳細機能は次の通り。

（１）受信メモリ（６１） 他情報機器からの受信情報を一時蓄積する為のもので主
に２ポートメモリで構成される。

（２）送信メモリ（６２） 自情報機器からの送信情報を一時蓄積する為のもので主
に２ポートメモリで構成される。

（３）挿入／取込制御（７） フレーム生成／受信部４の処理部４７よりの指示のもと
、伝送フレーム中での送信可能期間および受信可能期間
のタイミングを生成する。

（４）インターフェース（６３） 情報機器２１からあるいはよりの情報転送の制御を司さ
どる。必要に応じて受信メモリ６１の内容の並べ置えを
おこなう。

内部バス５は次の４種の信号線に大別される。

（１）受信データバス（ＤＩ） （２）送信データバス（Ｄｏ） （３）バス制御信号（ＢＴ） （４）マイコンバス（ＣＬ） 上記（３）の中にはデータワードクロック（ＷＣＬＫ）
、タイムスロット番号（ＴＳ＃）。

フレーム先頭指示（ＦＳＹＮ）、セレクタ選択信号（Ｓ
　Ｅ　Ｌ）が含まれている。

第５図は伝送装置の処理部４７で記憶されているシステ
ム定義情報である８本情報は伝送装置（正確には挿入／
取込部）のアドレスがリングの物理的な接続順に配列さ
れ、各々に対応する転送語数（×）が付されている。な
お転送語数はリング遅延量毎に別々に指定されている。

これはリングの遅延量に応じて送信情報の総量が違って
くるためである。また本テーブルは伝送周期（サイクル
）毎に別々に定義されている。従っである周期をサポー
トする挿入／取込部では現在マスタとして動作している
伝送装置のアドレスとその際のリング周回遅延量がわか
れば送信エリアと、休止区間を除く受信エリアの両方が
算出できる事になる。

すなわち送信開始位置はマスタ装置を基点に各挿入／取
込部に割り振られた転送語数を加算してゆき対応する伝
送フレームの位置を割り出す、また受信休止開始位置も
同様な手順によって自伝送装置内で最初に送出する挿入
／取込部の送信開始位置とみなす。伝送装置に同種の挿
入／取込部がない場合には両者は一致する。

以上の判断は実際には処理部内のマイクロプロセッサで
代行して各挿入／取込制御に通知する。

第６図は挿入／取込制御部７のハードウェア構成を示す
０図中上部が内部バス５とのインターフェース、下部の
信号線がインターフェース６３とのインターフェースを
示している。後者についての詳細は次の通り。

（１）送信用読出しアドレス（ＳＲＡ）（２）読出し先
頭アドレス（ＲＴＡ） （３）読出しイネーブル（ＲＥＢ） （４）受信用書込みアドレス（ＲＷＡ）（５）書込み先
頭アドレス（ＷＴＡ） （６）書込みイネーブル（ＷＥＢ） 共通部としてサイクル先頭検出回路８２と使用エリア格
納レジスタ７４とフレーム番号格納レジスタ７５および
使用区間生成ロジック８３がある。

使用エリア格納レジスタ７４には伝送フレームのフレー
ムヘッダ内エリア指示情報ＡＲＥＡより自分に関係する
スロット番号情報（先頭と最終位置）をセットする。使
用区間生成ロジック８３はこれを基に伝送フレーム中で
自機器の使用するタイミングを作る。主にコンパレータ
、フリップフロップで構成される。

送信部としては送信先頭位置格納レジスタ７１゜送信ワ
ード数格納レジスタ７２、送信区分生成ロジック８１、
アンドゲート８５，８６、送信メモリアドレス生成回路
７７がある。

上述のレジスタは処理部４７よりセットされる。

送信区間生成ロジック８１はこれらの値を基に自機器よ
り送信するタイミングを生成するもので。

カウンタ、コンパレータ、フリップフロップ等より成る
。送信メモリアドレス生成回路７７は主にカウンタより
成り、送信区間内のワードクロックＷＣＬＫで歩進され
る。

受信部は休止開始位置格納レジスタ７３、休止期間格納
レジスタ７６、休止区間生成ロジック８４、アンドゲー
ト８７，８８、受信メモリアドレス生成回路７８がある
。

休止開始位置格納レジスタ７３は処理部４７よリセット
され、休止期間格納レジスタ７６には伝送フレームヘッ
ダ情報中のリング遅延量ＲＤＬＹを格納しておく、休止
区間生成ロジック８４はこれらを基に自機器が受信する
タイミングを生成するもので、カウンタ、コンパレータ
、フリップフロップ等より構成される。受信メモリアド
レス生成回路７８は主にカウンタより成り、その値は受
信区間内のワードクロックで歩進される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ＳＴＤＭ多重化によってサイクリック
同報伝送をおこなうリング状ネットワークシステムにお
いて低速チャネルを形成しても伝送遅延の増大がないリ
アルタイムな伝送ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の伝送装置のハードウェア構
成図、第２図はリング状ネットワークシステムの全体構
成図、第３図は情報の送受信時に用いられる伝送フォー
マット図、第４図はサイクリック伝送時の伝送タイムシ
ーケンス図、第５図は伝送装置の処理部で記憶されるシ
ステム定義情報テーブルの内容図、第６図は伝送装置の
挿入／取込制御部のハードウェア構成図である。 ３・・・伝送路、４・・・フレーム生成／受信部、５・
・・内部バス、６・・・挿入／取込部、７・・・挿入／
取込制御、１１〜１６・・・伝送装置、２１〜３３・・
・情報機器、４１・・・送信機、４２・・・受信機、４
３・・・フレームメモリ、４４・・・フレーム制御、４
５・・・フレーム発生。 ４６．４８・・・マルチプレクサ、４７・・・処理部。 ６１・・・受信メモリ、６２・・・送信メモリ、６３・
・・インターフェース、７１〜７６・・・レジスタ％　
７７・・・送信メモリアドレス生成部、７８・・・受信
メモリアドレス生成部、８１・・・送信区間生成ロジッ
ク、８２・・・サイクル先頭検出部、８３・・・使用区
間生成ロジック、８４・・・休止区間生成ロジック、８
５〜茅　１　目 ２１−゛ノ＊　叛Ｘ　プ！＞ 芽２　目 ￥３　目 ＦＨ・・・　フｌ−Ａへ／り。 Ｔ５・・・　タイムスロット ＦＳγＮ　−フレーム扁期ベターン ＦＲＮＯ・・　フＬ−Ａ　シーブニス番号ＬＤＬＹ・・
　ワ；フ゛遅、陵量 Ｆ’Ｆ’ＩＡ　Ｄ・・・　下見マスタアトルスＡＲＥＡ
　　・・　　エソア指ホ＋ｌ骨飯茅４　目 −−＼時町

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の情報機器と、情報機器を収容して情報伝送を
   おこなう伝送装置と、伝送装置間を接続するリング状伝
   送路より成り、各情報機器はある一定周期毎に自情報を
   他の所定の情報機器に繰返し送信するリング状ネットワ
   ークシステムにおいて、伝送装置は一定周期の伝送フレ
   ームを生成および受信する手段と、伝送フレーム中での
   自装置の情報挿入位置割出し手段と、割出した位置に基
   づいて情報挿入および取込む手段を有し、各機器の伝送
   フレーム中への挿入位置は伝送フレームを生成している
   伝送装置からの伝送方向にそつた接続順に割付ける様に
   した事を特徴とするリング状ネットワークシステムの伝
   送装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、情報挿入位置割出
   し手段は主にマイクロプロセッサと周辺ＬＳＩ群とで構
   成され、記憶しているシステム定義情報の内容と伝送フ
   レームのヘッダ部に含まれる伝送管理情報により挿入位
   置を決定する事を特徴とするリング状ネットワークシス
   テムの伝送装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、情報挿入および取
   込み手段は各々２ポートメモリとタイミング制御回路よ
   り構成され、挿入部のタイミング制御は伝送フレームの
   所定エリア内で情報挿入位置割出し手段によつて指定さ
   れた位置から設定語数分の送信可期間を指示し、取込み
   部のタイミング制御は伝送フレームの所定エリア内で直
   上流の伝送装置からの情報の受信完了時点からリング遅
   延分に相当する休止を除く受信可期間を指示する事を特
   徴とするリング状ネットワークシステムの伝送装置。 ４、特許請求の範囲第２項においてシステム定義情報は
   物理的なリングの接続順に配列された伝送装置の情報挿
   入／取込部アドレスとそれに対応する転送語数なる接続
   順テーブルで構成され、転送語数はリング遅延量毎に定
   義され、また接続順テーブルは伝送周期毎に定義されて
   いる事を特徴とするリングネットワークシステムの伝送
   装置。 ５、特許請求の範囲第２項において伝送管理情報は伝送
   フレームのシーケンス番号、リング遅延量、伝送フレー
   ム内での使用エリア情報、マスタ動作中の伝送装置アド
   レスなる情報を含む事を特徴とするリングネットワーク
   システムの伝送装置。