JPS6348462B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコンテンシヨン方式にもとづくローカ
ル・ネツトワークにおいて複数ノードが殆んど同
時に上記ローカル・ネツトワーク上に送信を行う
場合に起こるパケツト衝突を解決する方式に関す
るものである。

従来のパケツト衝突解決方式は、衝突発生後、
衝突を起こした各ノードが各々独立な乱数を発生
し、上記乱数値に従つてある時間送信を中止し、
その後再び送信を行なうという確立的衝突回避を
行なつている。（たとえばR.Metcalfe and D.
Boggs“Ethernet；Distributed Packet
Switching for Local Computer Network”
Communications of the ACM、July1976
vol19、No.7p395／404）このため送信待ち時間が
長い、高負荷時に再送による衝突が発生するため
スループツトが低下する、有限時間内に必ず通信
を行なえる保証がない等の欠点があつた。

本発明はこれらの欠点を解決するため、衝突発
生後衝突ノードの一端から他端へ順に送信権を移
行させることによつて衝突解決を行なうもので以
下図面について詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例であつて、１は光フア
イバを用いた伝送路、２−１〜２−３は結合装
置、３−１〜３−３はプロセツサ及び端末機器等
から構成されるノード、４−１，４−２は終端装
置である。第２図は結合装置における光信号の流
れを示す概念図である。１は伝送路、２は分岐集
線装置、５−１は左方向から送信された信号の受
信用導波路、５−２は右方向からの信号受信用導
波路、６−１は右方向への信号送信用導波路、６
−２は左方向への信号送信用導波路である。信号
送信用および信号受信用導波路６−１，６−２，
５−１，５−２の各々に光送信器、光受信器を接
続することにより、各ノード（第１図における３
−１〜３−３）は受信信号の方向識別（上記受信
信号をどちらの方向から受信したか、即ち発信ノ
ードが自ノードのとちら側に存在するかの識別）
が可能であり、送信時には一方向のみへの送信と
両方向への送信が行なえる。

ノード間の通信は(i)競合フエーズ、(ii)解決フエ
ーズの２フエーズによつて行なう。各ノードは常
に伝送路１上の信号を監視し、現在のフエーズに
あわせて動作する。以下に上記フエーズ毎の動作
について説明する。なお、初期状態は競合フエー
ズである。

(i) 競合フエーズにおける動作 パケツトを送信したいノードは、伝送路１上
の信号を監視し、他ノードが通信していないと
き（伝送路１が無信号のとき）パケツトを送信
する。他ノードが送信中の場合は送信終了まで
待ち合せた後パケツト送信を行なう。パケツト
の送信は両方向へ向つて行なう。自ノードのパ
ケツト送信中は伝送路上の信号を受信し衝突の
発生を監視する。第２図に示した構成の結合装
置では自ノードが送信しているパケツトを自ノ
ードで受信することはないため、送信中にパケ
ツトが受信されれば衝突が起こつたと判断する
ことができる。なお、最短パケツト長を、光信
号が両端のノード間を往復するために必要な時
間よりも長い時間ノードがパケツトを送信し続
け得るような値に選べば、必ずパケツト送信中
に衝突が検出できる。送信中に衝突を検出する
と、送信中のパケツトが異常パケツトとして廃
棄され、他のノードに衝突発生が検出できるよ
うな処置（パケツト長を最短パケツト長より短
かくする、誤つたCRC符号を送出するなどの
方法がある）を講じた後、解決フエーズに入
る。他のノードも上記の不正な衝突パケツト受
信後、解決フエーズに入る。

(ii) 解決フエーズにおける動作 第３図は解決フエーズにおける衝突を起こし
たノードの動作を示したものである。簡単のた
め、衝突を起こさなかつたノードについては図
から省略している。１は伝送路、２−１〜２−
３は結合装置、３−１〜３−３は衝突を起こし
たノードである。７はノード３−１が送信した
パケツトで両方向へ送信されている。８はノー
ド３−２が送出した予約信号で右方へのみ送信
されている。９はノード３−３の送出した予約
信号で右方へのみ送信されている。１０はノー
ド３−２の送信したパケツトであり、両方向へ
送信されている。１１はノード３−３の送出し
た予約信号で右方へのみ送信されている。１２
はノード３−３の送信したパケツトで両方向へ
送信されている。

動作は次のように行なう。衝突発生時に、ノ
ード３−１は右方からノード３−２，３−３の
衝突パケツトを受信するが左方からは何も受信
しない。ノード３−３は左方からノード３−
１，３−２の衝突パケツトを受信するが、右方
からは何も受信しない。よつてノード３−１は
衝突ノード列の左端、ノード３−３は衝突ノー
ド列の右端に位置すると判断する。左端のノー
ド３−１は伝送路１が無信号状態になるまで待
つてから、パケツト７を伝送路上に両方向へ送
出する。送信後は受信状態となり、解決フエー
ズ終了まで送信は行なわない。残つたノード３
−２，３−３はノード３−１のパケツトを受信
後、それぞれ短かい予約信号８，９を右側への
み送信する。ノード３−３はノード３−２の送
出した予約信号８を受信すると直ちに予約信号
９の送出を中止し、自ノードより左に存在する
衝突ノードのパケツト送信終了を待つ。ノード
３−２には自ノードより左から予約信号がはい
つてこないので、自ノードの予約信号８を送信
後、続いてパケツト１０を両方向へ送信する。
ノード３−３はノード３−２の送信したパケツ
ト１０を受信した後、予約信号１１を右側へ送
出する。今回は左方から他ノードの予約信号が
はいつてこないので、予約信号１１を送信後、
パケツト１２を両方向へ送信する。ノード３−
３のパケツト送信終了後は、送信待ちの衝突ノ
ードが存在しないため伝送路１は無信号とな
る。伝送路１に接続された全ノードは十分長い
無信号期間（光信号が両端のノード間を往復す
る時間＋予約信号の送出時間以上）を検知する
と解決フエーズの終了と判断し、競合フエーズ
に戻る。解決フエーズ中は衝突ノード以外のノ
ードは送信を抑止する。

上述の例では左端のノード３−１から順に送
信を行なつたが、右端のノード３−３から逆方
向に順に送信することも可能で、この場合には
上述の左右が逆となる。

各ノードから送信するパケツトの終りはパケ
ツトの最後に特別の符号列を付加することによ
り示しても良いし、送信終了後の無信号時間に
より検出しても良い。解決フエーズの終了は上
記の例では無信号時間の長さで判断することと
したが、最後に送信するノードはその位置（右
端）から最後であることがわかつており、特別
な信号又は符号列により全ノードに終了を通知
することも可能である。解決フエーズの最初に
送信する左端のノード３−１は予約信号なしで
直接パケツトを送出しているが、予約信号も送
出できることにより全ノードが同じ動作を行な
うことも可能である。また、予約信号は右方向
へのみ送信することとなつているが、両方向送
信とすることも可能である。但し、この場合、
他ノードの送信した予約信号とパケツトとの干
渉をさけるため、予約信号の送信時間と予約信
号送信後パケツト送信までの時間の和が、両端
のノード間を光信号が往復する時間と左側から
の予約信号受信後自ノードの予約信号送出抑止
までの時間の和より長くなる必要があり、伝送
路の使用効率が低下する。

第４図は伝送路を右方向、左方向独立とした
場合の結合装置の実施例で、１−１は右方向へ
の伝送路、１−２は左方向への伝送路、５−１
は左方向からの信号受信用導波路、５−２は方
方向からの信号受信用導波路、６−１は右方向
への信号送信用導波路、６−２は左方向への信
号送信用導波路である。１３は分岐集線装置で
ある。この場合も、信号の受信方向の識別、一
方向のみの送信、両方向送信が可能で、上述の
例と同じ動作が可能である。

第５図は第４図の結合装置の高分子光導波路
を用いた具体的な実施例である。１−１，１−
２は光フアイバを用いた伝送路、５−１，５−
２，６−２，１４−１〜１４−４，１５−１，
１５−２は高分子光導波路、１６−１，１６−
２は光受信装置でフオト・ダイオードを用い
る。１７−１，１７−２は光送信装置でレー
ザ・ダイオード又は発光ダイオードを用いる。
１８は結合装置筐体である。１９−１〜１９−
４は結合装置とノードからの接続ケーブルとの
接続部、２０−１，２０−２は結合装置と伝送
路との接続装置である。ノードから他ノードへ
送信する信号は電気信号としてケーブル２１−
２，２１−３によつて光送信装置１７−１，１
７−２に伝えられ、光信号が光導波路６−１，
６−２へ出力される。出力された光信号はそれ
ぞれ光導波路１４−３，１４−２経由で伝送路
１−１，１−２へ出力される。即ち、光送信装
置１７−１は右方向、１７−２は左方向への送
信を行なう。一方、受信装置１６−１，１６−
２はそれぞれ伝送路１−１，１−２から光導波
路１４−１，１４−４を経由して光導波路５−
１，５−２へ入つた信号を検出し電気信号とし
て接続ケーブル２１−１，２１−４へ送出す
る。したがつて各ノードは４本の接続ケーブル
上の電気信号を別々に制御することにより、信
号の受信方向のの識別、一方向のみ送信、両方
向送信の機能を実現でき、上述の実施例の動作
を行なうことが可能である。

光信号のような方向性を実現し易い信号を使
用する場合には、本方式で必要な方向別送受信
機能をもつ結合装置として第５図の例に光分子
光回路を用いて、又はプリズム、ミラーを使用
したＴカツプラの組合せによつて実現できる。
同軸ケーブル、対より線等の伝送路を使用する
場合には信号の方向性を実現する工夫が必要と
なる。第６図は方向性結合装置及びハイブリツ
ド回路を用いて、同軸ケーブル、対より線のよ
うな伝送路用としての第２図に示す結合装置を
実現した例である。２２−１，２２−２は伝送
路、２３−１，２３−２はハイブリツド回路、
２４−１，２４−２は方向性結合装置、２５−
１，２５−２は分岐装置、２６−１，２６−２
は送信信号線、２７−１，２７−２は受信信号
線、２８−１，２８−２，２９−１，２９−
２，３０−１，３０−２は信号線である。左方
からの信号はハイブリツド回路２３−１より信
号線３０−１，２９−１，２８−１を伝搬し、
ハイブリツド回路２３−２を経由して伝送路２
２−２へ伝わるが、信号線３０−２，２９−
２，２８−２へは伝わらない。右方からの信号
は同様に信号線２８−２，２９−２，３０−２
を伝搬する。方向性結合装置２４−１は左方か
らの信号（信号線２９−１経由）と送信信号
（送信信号線２６−１経由）を右方へ伝えるが、
信号が送信信号線２６−１から信号線２９−１
へ伝わることはない。従つて分岐装置２５−１
から受信される信号は左方からの信号だけであ
る。右方からの信号についても同じであり、結
果的には第２図と同じ動作を行なう。なお、こ
の場合一本の伝送路を双方向に使用するより第
５図に示すような構成として方向毎に別々の伝
送路を用いる方式がハイブリツド回路が不要と
なり実現が容易となる。

第７図は本発明を用いた衝突解決を行なう伝
送制御装置の具体的な一構成例である。ノード
内のプロセツサ、端末機器等とは送受信パケツ
ト用バツフアを通してインタフエース回路によ
り接続される。３１は結合装置、３２−１は左
方向への受信回路、３２−２は右方向への送信
回路、３３−１は左方向からの送信回路、３３
−２は右方向からの受信回路である。３４はパ
ケツト送信回路、３５はパケツト受信回路でプ
リアンブル、誤り検出符号の処理を行なう。３
６は並列直列変換回路、３７は直列並列変換回
路、３８は送信パケツト用バツフア、３９は受
信パケツト用バツフアで、該バツフア内ではパ
ケツトは並列データとして記憶される。４０は
衝突検出回路、４１は衝突時のノードの位置識
別回路で右端、左端及び中間の３種の情報を出
力する。４２は予約信号送出回路、４３−１，
４３−２は伝送路である。パケツトの衝突が起
きると、衝突検出回路４０で衝突を検出し、パ
ケツトの送出を中止する。位置識別回路４１で
は衝突が起きた時の自ノードの位置を検出し、
左端の場合は直ちにパケツトを再送する。その
他の場合には、パケツト受信回路３５で１パケ
ツト受信後予約信号送出回路４２を起動する。
予約信号送出回路４２は予約信号を右方へ送出
し、送出を終了するとパケツト再送を行なう。
予約信号送出中に左方から他ノードの予約信号
を受信すると自ノードの予約信号送出を中止
し、１パケツト他ノードが送信し終るのを待
つ。パケツト受信回路３５からの受信終了信号
によつて予約信号送出回路４２は上記の動作を
くり返す。衝突発生後は、衝突を起こした全ノ
ードがパケツトを送り終つたと確認する（無信
号時間の長さでパケツト受信回路３５が判断）
まで、パケツト送信回路３４は、予約信号送出
回路４２及び位置識別回路４１によつて起動さ
れる場合を除いてはパケツト送信は行なわな
い。

以上説明したように、衝突を起したノードは次
の解決フエーズにおいてその位置に応じて端から
順に確実に送信できるため送信待ち時間の減少が
可能で、高負荷時にも使用効率が低下しない、一
定時間以内に必ず送信を行なえる等の利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のブロツク図、第２図
は結合装置における信号の流れを示す図、第３図
は衝突解決時の動作図、第４図は伝送路を方向毎
に独立とした場合の結合装置における信号の流れ
を示す図、第５図は高分子光回路を用いた結合装
置の具体例、第６図は同軸ケーブル、対より線を
伝送路とした場合の結合装置の具体例、第７図は
本発明を用いた衝突解決を行なう伝送制御装置の
具体的な構成例である。 １，１−１，１−２……光フアイバ伝送路、２
−１〜２−３……結合装置、３−１〜３−３……
ノード、４−１，４−２……終端装置、２……分
岐集線装置、５−１，５−２……信号受信用導波
路、６−１，６−２……信号送信用導波路、７…
…ノード３−１の送信パケツト、８……ノード３
−２の予約信号、９……ノード３−３の予約信号
（中断）、１０……ノード３−２の送信パケツト、
１１……ノード３−３の予約信号、１２……ノー
ド３−３の送信パケツト、１３……分岐集線装
置、１４−１〜１４−４……伝送路との接続用導
波路、１５−１，１５−２……分岐集線を行う導
波路、１６−１，１６−２……光受信装置、１７
−１，１７−２……光送信装置、１８……結合装
置筐体、１９−１〜１９−４……接続ケーブルと
結合部の接続装置、２０−１，２０−２……伝送
路と結合部との接続装置、２１−１〜２１−４…
…ノードとの接続用ケーブル、２２−１，２２−
２……伝送路、２３−１，２３−２……ハイブリ
ツド回路、２４−１，２４−２……方向性結合装
置、２５−１，２５−２……分岐装置、２６−
１，２６−２……送信信号線、２７−１，２７−
２……受信信号線、２８−１，２８−２，２９−
１，２９−２，３０−１，３０−２……信号線、
３１−結合装置、３２−１……左方向への送信回
路、３２−２……右方向への送信回路、３３−１
……左方向からの受信回路、３３−２……右方向
からの受信回路、３４……パケツト送信回路、３
５……パケツト受信回路、３６……並列直列変換
回路、３７……直列並列変換回路、３８……送信
パケツト用バツフア、３９……受信パケツト用バ
ツフア、４０……衝突検出回路、４１……位置識
別回路、４２……予約信号送出回路、４３−１，
４３−２……伝送路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プロセツサまたは端未機等からなる複数のノ
   ードが接続されたコンテンシヨン方式にもとづく
   バス形式ローカル・ネツトワーク上に複数の該ノ
   ードが殆ど同時にパケツトを送出する場合に発生
   するパケツト衝突を解決する方式において、 前記ノードは、伝送路上右方向、左方向または
   同時に両方向へのパケツト送信を制御する手段、
   およびパケツト受信方向を識別する手段を有する
   前記ノードと伝送路を接続する結合装置を備え、
   前記パケツト受信方向を識別する手段により、複
   数の前記ノード中衝突したパケツトの受信方向か
   ら衝突を起こした衝突ノード列中、自ノードが右
   端に位置するか、左端に位置するか、或いは内部
   に位置するかを識別し、前記パケツト送信を制御
   する手段により、前記コンテンシヨン方式による
   伝送を一時的に抑止して、前記衝突ノード列中一
   方の端のノードは無条件に送信を開始し、前記一
   方の端のノード以外のノードはパケツト受信完了
   後自ノードから他方の端のノードの方向へ短かい
   予約信号を送出し、前記予約信号送出中に前記一
   方の端のノードの方向から他の予約信号を受信し
   た場合は自ノードから前記一方の端のノードの方
   向にまだ送信を終了していない衝突ノードが存在
   すると判断して前記自ノードの予約信号の送信を
   中止するとともに、前記送信を終了していないノ
   ードの送信終了を待ち合せ、前記他の予約信号を
   受信しない場合は前記自ノードの予約信号に引き
   続いてパケツトを送信することにより前記各ノー
   ドの位置に応じた順位によつて順次パケツト送信
   を行なうことを特徴とするローカル・ネツトワー
   クにおけるパケツト衝突解決方式。