JPH0817396B2

JPH0817396B2 - 光化デ−タ伝送方法及び装置

Info

Publication number: JPH0817396B2
Application number: JP62074345A
Authority: JP
Inventors: 勝千下川; 公人出森
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1996-02-21
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: US4973953A; KR910003241B1; KR880012041A; JPS63242044A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、複数の制御装置間を光ケーブルで接続し、
制御装置相互のデータの授受を、ある確定した時間内に
伝送可能とする、いわゆる実時間性を有する、トークン
・パッシング・バス方式のデータ伝送方法及び装置に関
する。

（従来の技術）複数のノードが共通の伝送ケーブルを時分割使用して
データの授受を行なう従来のデータ伝送方式として、ト
ークン・パッシング方式が知られている。また、本出願
人は、この従来方式にリアルタイム性を付加したトーク
ン・パッシング・バス方式を提案（特願昭58−176385）
した。この方式は、トークンと称する伝送権を移譲する
フレームやフレームヘッダ、ダミーパケット（代理パケ
ットなどの特別なフレームを持ち、フレームヘッダから
のフレームの数で、伝送権を制御する暗黙型のトークン
・パッシング・バス方式である。

これらトークン・パッシング・バス方式は、伝送ケ
ーブルが１本であるという構成の簡単さからくる、伝送
制御の容易さ、ひいては、伝送装置の価格が安くできる
という経済性。ある確定時間内に必ず伝送が可能であ
るという実時間性を容易に実現できるために、実時間性
が必要な工場における制御用として、使いやすいという
利点を持つ。これらのトーク・パッシング・バス方式の
データ伝送システムの概要を第11図に示す。同図におい
て、１は伝送ケーブル、２〜５はノードである。

今日、光技術が大きく進歩したことにより、電気信号
による伝送ケーブルを光ケーブルに置換えようという要
求が出てきている。電気信号は、周囲の電気的ノイズの
影響をうけやすいという一大弱点がある。

一方、光ケーブルでは、電気的ノイズの影響はまっ
たくない。しかし、第12図のようにノード７〜９から
の光信号を光ケーブル11等を介して送信し各ノードすべ
てに光ケーブル10等を介して分岐する光スターカプラ６
と称する光部品を使う方式は、光スターカプラそのもの
が高価であり、ノード数の制限や敷設できる距離の制約
があり、しかも光送受信器は分岐されるので低レベルの
光信号を受信するため高価なものとなる。

本発明は、上記点に鑑み、安価な1:1対向光送受信器
によりトークン・パッシング・バス方式を光化しょうと
いうものである。

このような例として第13図のような公知の構成があ
る。

各局12〜17は、二組の伝送方向が逆の光送受信器を持
ち、送信しない局は、すべて受信した光信号を電気信号
に変換後、再度光信号にして、隣りのノードへ送信す
る。光伝送路が２組あり伝送方向が逆であるため、電気
の伝送ケーブル１本と同一の働きをする（図11と同じに
なる）。

（発明が解決しようとする課題）しかし、第13図では、以下の問題がある。

中間のノードが、故障により伝送機能を失うと、そ
のノードの左右が、別々に分離してしまう。

例えばノード15が故障すればノード12〜14とノード16
〜17間との伝送が不可能となる。

光伝送路が１ケ所断線したり、光送信器又は光受信
器が１ケ所故障した時、片方向の伝送のみが可能とな
る。

この場合、すみやかに故障したノード間を分離し、分
離したグループ内で、伝送をつづけることが望ましい。

従来、故障時の分離は、スーパーバイザノード（監視
ノード）とよばれる特別なノードが１つあり、これが全
体を監視し、異常があれば、一時通常の伝送をやめ、ま
ず隣りのノードへ確認のためのパケットを送り応答を確
認する。そして順次、つぎのノードへも同じことを行な
う。

これにより、どこのノード又はノード間が異常である
かを判定する。そして、スーパーバイザノードは、故障
を分離するため受信又は送信の禁止を必要なノードへ指
令する。

例えば、スーパーバイザノードが左端のノード12で、
光伝送路20が断線した時、まずノード13との間で確認を
行ない、次にノード14、次にノード15と確認を行なう。
ノード15以降は、光伝送20の断線によりノード12からの
信号が受信できないので応答がない。従って、スーパー
バイザーノードは、ノード14に対して、右側からの受信
を禁止するよう指令する。これは、ノード15以降からの
伝送により、ノード12〜14のグループ間の伝送が乱され
ないために行なうものである。以上の動作は、ノード数
が多くなるに従って、確認時間がかかり、故障の分離に
多大な時間がかかることになる。スーパーバイザノード
は、全体で１ノードしかないので、スーパーバイザノー
ドが管理できないノード15〜17は、これらの間で伝送す
ることはできない。また、やろうとすれば、この中にス
ーパーバイザノードをおくことになるが、２つのスーパ
ーバイザノードが同時に存在すれば、ノード15〜17側か
らの送信データが光伝送路26をとおして、ノード12〜14
側へ伝送され、確認動作がかちあい簡単には実施できな
い。要するに全体の管理を１ノードのみで行なう方法
は、故障時、複数のグループ内で伝送を続行することが
困難である。

以上記述した従来の1:1対向光送受信器によるトーク
ン・パッシング・バス方式の光化の問題点をまとめる
と、中間の１ノードが左右とも伝送ができなくなると、
残存ノード間の伝送ができなくなる。

中間ノードの光伝送路、光送信器、又光受信器の故
障のように、左方向又は右方向の一方の伝送が不可能に
なるような故障、つまり不完全な分離が行われると、故
障点の左右に分かれて、二つのグループが個別に、グル
ープ内での伝送ができない。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明の光化データ伝送方法及び装置では、光信号を
伝送する２つの環状の伝送路に接続され、互いに逆方向
に光化したデータを伝送するとともに互いに逆方向から
伝送されたデータを受信する複数のノードを備えたトー
クン・パッシング・バス方式のデータ伝送において、前
記ノードが送信権を得たとき、同時に両方向にデータを
送信するとともに一巡したデータを受信し、一定時間内
に両方の伝送路から一巡したデータを受信するか否かに
より正常か異常かを判別し、前記ノードが送信権を持た
ないとき、両方向より受信したデータを先取り優先によ
り一方のデータを選択して下流側のノードに送信し、一
方のデータの受信後一定時間内に他方のデータを受信す
るか否かにより正常か異常かを判別し、前記ノードが異
常と判定したとき、一方の伝送路にチェックフレームを
送信して他方の伝送路から隣接ノードの応答フレームを
受信するか否かにより正常か異常かを判別し、異常と判
定されたとき前記隣接ノード間の通常のデータの送受信
を禁止する。

更に、前記ノードは、データが伝送路を一巡する時間
に余裕時間を加えたスロットタイムを監視し、前記スロ
ットタイムの空き時間を有するようにデータの伝送制御
を行い、異常と判定されたとき、前記空き時間に異常の
チェックを行う。

更に、前記ノードは、異常と判定されたとき、通常の
データ伝送フレームと区別できるチェックフレームを送
信し、初期化を指令するとき、通常のデータ伝送フレー
ムと区別できるリセットフレームを送信し、前記リセッ
トフレームの受信したとき、通常のデータの送受信が禁
止された状態に関わらず初期化指令であることを判定し
た上で下流のノードへ該リセットフレームを送信する。

（作用）上述構成において、各ノードは送信権を得たとき、同
時に両方向にデータを送信してループを一巡したデータ
を受信し、一定時間内に両方の伝送路から一巡したデー
タが受信できないとき異常と判定し、各ノードが送信権
を持たないとき、両方向より受信したデータを先取り優
先により一方のデータを選択して下流側のノードに送信
し、一方のデータの受信後一定時間内に他方のデータが
受信できないとき異常と判定し、異常と判定したとき、
一方の伝送路にチェックフレームを送信して他方の伝送
路から隣接ノードの応答フレームが受信できないとき隣
接ノード異常と判定し、隣接ノード異常と判定されたた
とき前記隣接ノード間の通常のデータの送受信を禁止す
る。

更に、各ノードは、前記スロットタイムを監視して、
このスロットタイムの空き時間を有するようにデータの
伝送制御を行い、異常と判定されたとき、前記空き時間
にチェックフレームを送信し、隣接ノードの異常のチェ
ックを行う。

更に、各ノードは、初期化を指令するとき、リセット
フレームを送信し、リセットフレームを受信したとき、
通常のデータの送受信が禁止された状態でも初期化指令
であることを判定し、自局を初期化するとともに下流の
ノードへ該リセットフレームを送信する。

（実施例）本発明の伝送装置は第２図のように結合する。すなわ
ち、互に伝送方向が逆である２つの光伝送路により各ノ
ードは環状に接続する。

ノードは第３図のように構成される。

すなわち左方向光伝送路37,38と右方向光伝送路35,3
6、モデム34、メディアアクセス制御部32、ノード制御
部31及びインターフェイス33より構成される。

これは、光伝送路35〜38以外は、従来の電気式のトー
クン・パッシング・バス方式と同じ構成であり、モデム
34は、光化に伴ない中味が異なる。別の言い方をすれ
ば、モデム34と光伝送路35〜36は除いて、他は、電気式
のトークン・パッシング・バス方式をそのまま使えるよ
う作られたノードよりなる伝送装置である。

メディアアクセス制御部32は、複数のノードが伝送路
にデータを送出する際の競合を制御するとともに、パラ
レルデータをシリアルデータへ変換し、送出、受信した
シリアルデータをパラレルデータへ変換、シリアルデー
タの誤り検出などを行なう。ノード制御部31は、メディ
アアクセス制御部32への送信の指令、受信したデータの
処理、モデムの制御など、全体の制御を行なう。

インターフェイス33は、モデム34に対して、送信する
シリアルデータの供給、送信クロック及び送信要求の出
力、送信許可の受信、受信したシリアルデータ及び受信
クロックの入力などを行なう。

本発明はモデム34に特徴を持ち、その機能を以下
（ｉ）〜（ｖ）に説明する。

（ｉ）受信時は、光伝送路により受光した光信号を光
電気変換器で電気信号に変換後、デコード回路でデコー
ドし、受信信号が正常であるか判別する。正常ならエン
コード回路でエンコードし、同一方向の下流側のノード
へ光電気変換器により光信号に変換して光伝送路へ送り
出す。上記回路は左右両方向分の２組を有し、両方向の
デコードした受信信号のうち、先取優先回路により、ど
ちらか早い方の一方が選ばれ、インターフェイス33を介
して、メディアアクセス制御部32へ送られる。

（ii）送信時は、メディアアクセス制御部32から受け
た送信データを前記２ケのエンコード回路でエンコード
し、２ケの光電気変換器により光信号に変換し、２ケの
光伝送路へ送り出す。

送信時は、ノードが電気ケーブルの場合の終端と同じ
役割をモデムははたす。つまり、送信して、一巡した信
号は、光電気変換器で電気信号に変え、デコード回路で
デコードし、受信信号が正常であるかを判定する。受信
時のようにリピートすることはしない。送信するノード
は、時々刻々変化するので電気信号によるトークン・パ
ッシング・バス方式において終端が固定であるのに比
べ、終端位置はダイナミックに変化することになる。

（iii）送信した信号が各ノードをリピートして一巡
する時間に余裕時間を加えたものをスロット・タイムと
呼ぶ。モデム34内の制御回路に内蔵するタイマは、スロ
ットタイムを計測する。すなわち、送信時は、送信開始
からと送信終了からの２つの場合計測する。スロットタ
イム内に送信データは一巡して帰ってくるはずであるの
で、前者は、送信データが一巡して帰ってくるかの送信
異常検出に使う。後者は、送信時の終端としての役割を
はたす時間を規定するものとなり、それ以降は受信ノー
ドとして、レピートが可能になる。但し、再度送信要求
があれば、この時刻以降に送信することも可能である。

すなわち、これは、フレーム間の時間を決めるもので
ある。

受信時は、一方が受信を開始した時と、先取り優先回
路で、選択した側が受信終了してからの２つの場合計測
する。一方が受信開始すれば、どんなに遅くとも他方
は、スロットタイム後には、受信するはずであるので、
前者は、受信異常検出に使う。

後者は、フレーム間の時間を決めるもので、受信ノー
ドが次に送信する時の時刻や、再度受信が可能となる時
刻を決める。

（iv）前記、異常検出が行われた時、どこが真に異常
であるかを特定する必要がある。本発明では、各ノード
が自律的に異常を検出し、判定し、送信禁止、受信禁止
などの処置を行なう。

判定は、異常検出時、異常を検出した側の隣りのノー
ドへチェック回路が作る短かい語長のチェックパケット
を送出し隣りのノードは、正常にチェックパケットを受
信したかをチェック回路で判定し、正常ならチェック回
路で短かい語長のチェック応答パケットを作り送り返
す。

チェックパケット及びチェック応答パケットは、同一
の内容のパケットでも異なる内容のパケットでも可能で
ある。以下の説明は、同一であるとする。

チェックパケットは、フレーム間のデータを送らない
スロットタイムに等しい空時間内で送受信する。

すなわち、一切判定のために余計な時間は必要としな
い。

チェックパケットは、メディアアクセス制御部32から
の送受信データと関係がないものであるので、通常のフ
レームが、クロック成分を含むコード例えばマンチェス
タコードを使うが、チェックパケットは、前記コードと
違いが識別できる他のコード、例えばNRZ（ノンリター
ントゥゼロ）コードを使い、モデム34において、判定が
可能とする。

要するに、通常の伝送には見えないコードにより空時
間を利用し判定を行い、そのコードの発生、検出は、メ
ディアアクセス制御部32を経由しないでモデム34内で行
なう。

チェックパケットにより隣りのノードとの間の異常が
みとめられると、受信時に異常を発見したノードは、異
常検出側における通常のフレームの受信を禁止する。チ
ェックパケットやリセットパケット（後述）は、送受信
可能のままとしておく。

送信時では（iii）で述べた異常検出がどちらか一方
のみの時、チェックパケットによる処理は前記受信時と
同じである。（iii）で述べた異常検出が両方である
時、チェックパケットは両隣りのノードへ送出し、異常
が認められた側における通常のフレームの受信及び送信
を禁止する。例えば、右方向受信及び左方向送信を禁止
する。両方とも異常なら、全方向の送受信を禁止する。
なお、チェックパケットやリセットパケットは、送受信
可能のままとしておく。

以上により、両方向の伝送路（ノード内も含む）のうち一方が故
障した時、他方の伝送路を有効に使う。

両方向の伝送路が両方とも同一場所で故障した時
は、環状の接続を解き、線状の構成として、伝送する。

両方向の伝送路が、両方とも異なる場所で故障した
時は、複数の分離した線状の構成として、伝送が可能な
ノード間で伝送を行なう。

（ｖ）故障ノードが復旧する時や停止したノードが運
転状態にはいる時及び、光伝送路の断線が復旧し、環状
の接続に戻る時は、全ノードに、これを知らせるため、
リセットパケットがある。

リセットパケットは、前記した時に、故障復旧ノード
や、運転開始ノードから発せられ、全ノードが受信して
これを知る。リセットパケットは、通常のフレーム伝送
中に割込んでも分るように、チェックパケットと同じ
く、通常のフレームと違いが識別できる他のコード、例
えばNRZコードを使い、モデム34において判定が可能と
している。モデム34において、リセット回路があり、リ
セット・パケットの作成、リセットパケットの受信時の
判別及びレピートを行なう。以上述べたような機能を有
するノードにより構成される。

以下本発明により、どのようにして伝送が行われるか
を第１図〜第３図を用いて説明する。第１図（ａ）は、
第２図のノードがノード12、ノード13、ノード14、ノー
ド15の順に送信する時、横軸に時間、縦軸にノード配置
をおき、伝送の状態を示した図で、第１図（ｂ）は、横
軸は第１図（ａ）と同じにノード14に注目し、その左右
両方向の伝送及び受信の状態を示した図である。

光伝送路として右方向光伝送路18〜23と、左方向光伝
送路24〜29の二つの伝送路を持つ。

第１図（ａ）において、右方向光伝送路を通るフレー
ムは40,43,45,46〜51,59であり、左方向光伝送路を通る
フレームは、41,42,44,52〜57,58である。前者は、右上
りのハッチングで示し、後者は左上りのハッチングで示
す。

まずノード12は、時刻t0からt30までの間フレーム40
及び41を両方向に送信する。各ノードでは、フレームを
受信すると、これをレピートして送信することを繰返
し、最後には、ノード12において時刻t31〜t32の間に受
信する。

各ノードでは、受信時、デコードし信号が正常である
か、通常のフレームかチェックパケットやリセットパケ
ットであるかを判断する。受信局では通常フレームは、
エンコードして送信する。チェックパケットやリセット
パケットの場合は後述する。

ノード14のケースでは、第１図（ｂ）に示すように、
時刻t1にフレーム40A、時刻t2にフレーム41Aを受信し、
それぞれフレーム40B,41Bとしてレピート送信する。受
信と送信では時間的に少なくとも１ビット分の下がある
ので、サフィックスＡとＢをつけて示す。

フレーム40Aを時刻t1で受信すると、スロットタイマT
s計時用タイムが働きフレーム41Aがt1＋Tsで受信するか
を判定する。今t2はt1＋Tsより小さいとすると、正常で
あると判定される。フレーム40Aが早いので、先取り優
先により選択され、第３図のインターフェイス33を介し
て、メディアアクセス制御部32へフレーム40Aが受信デ
ータとして与えられる。時刻t3でフレーム40Aが終る
と、再度スロットタイム計測用タイマが働き、スロット
タイム後、次に送信が許容されていれば、送信を行な
う。送信できるノードは、例えばトークンを得ているノ
ードである。あるノードにおいて一方の伝送路のフレー
ム終了後スロットタイムが経過すれば、必ず他方の伝送
路のフレームは、終了している。従って、送信が可能と
なる。

ノード14についていえば、フレーム43Aが時刻t7で終
了し、スロットタイムTsが経過した時刻t9において、ト
ークンを得ているとすれば、フレーム44A、45Aを時刻t9
からt11まで送信する。

ノード13の左方向光伝送路25が、この時、切られてい
たと仮定すると、フレーム44は、ノード13以降、左方向
光伝送路にあらわれず、フレーム45のみが右方向光伝送
路を通して送信され、ノード14では、時刻t10からt15ま
で受信する。

送信ノードは送信開始後、受信ノードは、一方を受信
開始後それぞれスロットタイム経過すれば、送信ノード
は、両方とも受信するのが正常であり、受信ノードは、
他方を受信するのが正常である。

したがってこのケースでは、全ノードが左方向の受信
がうけなかったので、右方向光伝送路へチェックパケッ
ト46〜51を送信し、隣りのノードから応答52〜57がある
かを判定する。チェックパケットをうけとったノード
は、チェックパケットであることを判定して、前記応答
52〜57を送り帰す。

ノード14について言えば、右方向送信のフレーム45A
にひきつづいて、時刻t11とt12間に、チェックパケット
46を右方向にノード15へ送信し、ノード15からの応答52
を時刻t13とt14の間に左方向伝送路より受信する。

ノード13からのチェックパケット51をフレーム45Bに
ひきつづき時刻t15とt16の間に受けとり、その応答57を
時刻t17とt18の間に左方向伝送路により送信する。

通常フレームとチェックパケットの間に時間をあけて
もよい。第１図では、つづけて、チェックパケットが送
信されると説明している。

ノード13は、左方向光伝送路25が切れていると、チェ
ックパケット51の応答57を受信できないので、ノード13
と14間が異常であると判断し、左方向の受信を停止す
る。

チェックパケットの送信及び応答は、通常のフレーム
の間の短かい空時間を利用して行われる。各ノードは、
チェック機能を有するチエック回路を左側及び右側の二
つ分を持つので、全ノードが同時にチェックが行える。

つぎにノード15が時刻t40で伝送を行ない、フレーム5
8、59を送出する。

以上のべたように、異常を検出したところで、受信を
とめる。

第４図は、光伝送路の２箇所で断線があるケースを示
す。図中、「×」印は断線を示し、「・」印72〜75は、
その近くに位置するノードが受信を停止し、「・」印76
〜79は、「・」印の近くに位置するノードが送信を停止
することを示す。

「×」印70、71で切断すると、ノード15〜17のデータ
はノード12〜14へ伝送できるが、ノード12〜14のデータ
はノード15〜17に伝送できない。ノード12〜14とノード
15〜17相互間では正常な伝送ができないので、２つの独
立したグループとして縮小して稼動させることが、全体
を停止するより望ましい。この場合ノード12〜14がノー
ド15〜17からの送信データに乱されないように、前記
（iv）に述べたように、チェックパケットより判断し
て、各グループが他から受信せず、他へ送信しないよう
に処理する。すなわち、受信ノードが受信しない異常を
検出し、チエックパケットによる検査の結果、「・」印
72,73,74,75が受信禁止となる。送信ノードは、両方の
伝送路とも、送信したフレームを受信しないので、チェ
ックパケットによる検査が行われその結果送信又は受信
の禁止の処置をする。ノード12では76が送信禁止、72が
受信禁止となる。同じように、ノード14,15,17では、71
と73,74と78,75と79がそれぞれ禁止される。これによ
り、ノード12〜14とノード15〜17の２ケの縮小独立した
グループが出来上る。

第５図は、ノード12及び15が電源がはいっていない
か、故障により、まったく機能しないケースである。

「・」印80〜83は、その近くに位置するノードが受信
を停止することを示し、「・」印84〜87は、同じく送信
を停止することを示す。第４図とほぼ同様に、故障した
側の送受信が停止する。ノード13では、ノード12側の
「・」印80,84の送受信が停止し、ノード14ではノード1
5側の「・」印81,85、ノード16ではノード15側の「・」
印82,86、ノード17ではノード12側の「・」印83,87のそ
れぞれの送受信が停止する。これによりノード13,14と
ノード16,17の２つのグループに分れる。

ノード15が復帰した時、ノード14及び16のノード15側
は、すべて送受信が禁止されている。ここでノード15
は、リセットパケットという特別のフレームを両側に送
信する。リセットパケットは、受信が禁止されているノ
ードでも受信し、レピートして送信する。リセットパケ
ットは、通常のデータと混在しても判別できるので、通
常のデータの伝送中であってもこれらを送信することが
できる。リセットパケットは、故障している又は停電の
ノード12以外のすべてに伝達され、各ノードは、リセッ
トパケットを受信すると、今まで送受信を停止している
ところも初期化し、すべての送受信を可能として、各ノ
ード間の接続を再構成する。これにより、ノード13〜17
までが一体となり２つのグループが一つとなる。

同じように、ノード12が復帰すると、リセットパケッ
トを出し、再構成を行ない、全ノードが一体となる。

本発明の伝送装置は上述したように、第２図のように
互いに伝送方向が逆である２つの光伝送路により各ノー
ドは、環状に接続し、ノードは第３図のように、左右両
方向の光伝送路35〜38、モデム34、メディアアクセス制
御部32、ノード制御部31及びインターフェイス33より構
成される。

本発明は、モデム34に特徴を持ち、第６図にモデム34
の一実施例を示す。メディアアクセス制御部32は、複数
のノードが伝送路にデータを送出する際の競合を制御す
るとともに、パラレルデータをシリアルデータへ変換し
送出、送信したシリアルデータをパラレルデータへ変
換、シリアルデータの誤り検出などを行なう。ノード制
御部31は、メディアアクセス制御部32への送信の指令、
受信したデータの処理、モデムの制御など、全体の制御
を行なう。インターフェイス33は、モデム34に対して送
信するシリアルデータの供給、送信クロック及び送信要
求の出力、送信許可の受信、受信したシリアルデータ及
び受信クロックの入力などを行なう。モデム34は、イン
ターフェイス33より受けた送信データを送信クロックを
使い変調して送出し、受信したデータを復習し再度変調
して送出するとともに、受信したデータと抽出したクロ
ックのうち選択した一方をインターフェイス33に供給す
る。インターフェイス33からの送信要求に対して、モデ
ム34の制御回路により、送信タイミングを制御して、送
信許可を発する。

モデムのより詳しい機能は、前記した。ここでは第６
図のモデムの一実施例により詳述する。

35,36は、右方向光伝送路、37,38は左方向光伝送、第
２図は同一番号のものと同じである。

本実施例のモデムは、光伝送路35,38より受光した光
を電気信号に変換する光電気変換器90及び91、逆に電気
信号を光に変換し、光伝送路36,37へ送出する電気光変
換器92及び93、信号線104,111にのる受信した信号を復
調する復調器94及び95、復調した２つの受信データ、抽
出した二つの受信クロック117,118のうち左方向か右方
向のどちらか一方の早い方を選択する先取り優先回路10
2と選択された受信データ（RXD）120と受信クロック（R
XC）119、受信データ（TXD）115、送信クロック（TXC）
121から変調した送信データを作るとともに、受信した
データを再度送信するため変調する変調器96,97、各復
調器94,95より信号線106,126に出力されるNRZコードで
あることを示す信号と、NRZによるデータ信号からリセ
ットパケットかを判定しリセットパケットなら信号線10
9,113を介して変調器96,97へ入力して送信し更にリセッ
トパケット送信要求があればリセットパケットを送出す
るリセット回路98,99、信号線106,126を入力しチェック
パケットかを判定しチェックパケットならその応答を信
号線110,114を経由して変調器97,96へ送り信号し更に自
分自身が異常を検出した時チェックパケットを送出する
チェック回路100,101、モデム全体を制御するもので、
送信要求（▲▼）123を受けて、送信許可（▲
▼）122を出力し、信号線107,124を介して復調器9
4,95からの受信中を示す信号及び内蔵する送信中を示す
信号により内蔵するスロットタイム計時用タイマを動か
し、送信及び受信を制御し、各部へ制御信号125を発す
る制御回路103以上により構成される。

さらに詳しくのべれば、制御回路103では、変調器96,
97に対して送信許可・禁止の指令、受信データをレピー
トするか否かの指令を与える。復調器94,95に対して
は、受信許可・禁止の指令、リセット回路98,99に対し
ては、リセットパケットの送信指令を与え、逆に、リセ
ットパケットの受信信号を受けとる。チェック回路100,
101に対しては、内蔵するスロットタイム計時用タイマ
により異常検出をして、異常なら、異常状態に応じて、
チェックパケットの送信を指令し、チェックパケットの
応答が正常であるかの信号を制御回路へ渡す。また、送
信クロック（TXC）121を作る。

第６図には図示していないが、制御回路103は、ノー
ド制御部31と接続され、ノード制御部31からリセットパ
ケットの送信を要求し、リセットパケットの受信をノー
ド制御部31へしらせる。

以下、いくつかのタイムチャートを用いて作用を詳述
する。

第７図は送信時、第８図（ａ）はリセットパケット第
８図（ｂ）はチェックパケット、第９図は受信時のタイ
ムチャートである。

第７図に示すように、送信時、送信要求（▲
▼）123がアクティブとなる制御回路103は、送信又は受
信完了後スロットタイムが経過したとき、送信許可（▲
▼）122をアクティブとして、送信を許可する。
第７図の〜は、各々１ビットの時間を示している。
のはじめで▲▼がアクティブとなりのはじめ
で▲▼がアクティブになるとインターフェイス33
を介して送信データ（TXD）115を送信クロック（TXC）1
21で同期させマンチェスタコードに変調器（ENC）96,97
で変換し、信号線108,116に出力し、電気光変換器92,93
で光信号に変える。各タイムチャートにおいて光信号の
“1"は光がオン状態を示し“0"はオフ状態を示す。〜
までの送信データは第７図の光信号に示すように変調
され光伝送路36,37へ出力される。

にて、送信要求（▲▼）123がインアクティ
ブになると、送信許可（▲▼）122をインアクテ
ィブにして、送信を停止する。

第９図は受信ノードが受信する場合を示す。受信ノー
ドでレピートされた光信号又は、送信ノードから送信さ
れた光信号を受信する。第７図〜が〜に対応す
る。受信光信号は光伝送路35,38より入力され光電気変
換器90,91で電気信号に変えられ、信号線104,111を経由
して復調器94,95にはいる。マンチェスターコードは、
１ビットの幅のうちの50％の時点で、極性が反転するコ
ードであるので、25％と75％の時点で、信号の極性を記
憶し、１→に変るものが“0"0→１に変るものが“1"と
する。50％時点で変化しない信号はNRZ信号である。
でうけた信号は、前記したように記憶されマンチェスタ
ーコードからNRZ信号にで変換される。これが第９図
のRXDである。つまり、１ビットずつ遅れてNRZ信号に変
換し、信号線105,112を介して先取り優先回路102へ与え
られ、そして選択されRXDとなる。一方、信号線105,112
上のNRZ信号は、変調器96,97で再度マンチェスターコー
ドに変換して信号線108,116に出力され電気光変換器92,
93で光に変換して光伝送路36,37へ送出される。

この送信信号は第９図に示される。

第８図（ａ）は、リセットパケットを示す。リセット
パケットは「1100」を４回繰返すもので、最初の２ビッ
トは、他のフレームと区別するため“0"信号としてい
る。

リセットパケットを送信する場合、ノード制御部31が
制御回路103に指令し、リセット回路98,99から第８図
（ａ）のリセットパケットが信号線109,113へ送出さ
れ、変調器96,97では、変調しないでそのまま送出す
る。

リセットパケットを受信す場合は、復調器94,95ではN
RZコードであることを示す信号と、NRZによるデータ信
号を信号線106,126から入力し、リセットパケットであ
るかを「1100」のコードであるかどうかで判定し、リセ
ットパケットなら、信号線109,113上に、前記した送信
と同じように、リピートして送信する。４ビットで判定
できるので、４ビット分遅れてレピートする。

第８図（ｂ）は、チェックパケットを示す。チェック
パケットは「1100」を４回繰返すもので、最初の２ビッ
トは、他のフレームと区別するため“0"信号としてい
る。チェックパケットを送信する場合、前記したよう
に、制御回路103が判定し、チェックパケットの送出を
チェック回路100,101へ指令する。チェック回路100,101
から第８図（ｂ）のチェックパケットが信号線110,114
へ与えられ、変調器96,97では、変調しないで、そのま
ま送出する。チエックパケットを送信すると、一定時間
内に隣りのノードから、応答がかえるかを監視する。隣
りのノードからチェックパケットの応答を受信する場合
は、復調器94,95からNRZコードであることを示す信号
と、NRZによるデータ信号が信号線106,126へ出力され、
チェック回路で、チェックパケットの応答であるかをコ
ードをしらべて判定する。応答をチェックパケットと違
うコードとしてもよい。本実施例では、ハードウェアを
簡単にすることと、送信されたチェックパケットとチェ
ックパケットの応答が同時に受信することがないので、
両者は同一のコードとして説明する。従って「1110」の
コードであるかを判定し、判定結果を制御回路103へ知
らせる。制御回路103は、一定時間内に、正しくチェッ
クパケットの応答があるかを判断し、異常なら、前記し
たように、該当する送信又は受信を禁止する。すなわ
ち、制御回路103から制御信号125が復調器94,95、変調
器96,97へ指令し、受信又は送信を禁止する。チェック
パケットをうけとり、応答をかえすノードは、チェック
パケットを送信するノードとほぼ同じ動作をする。すな
わちチェックパケットを受信する場合は、復調器,94,95
からチェック回路100,101で、判定するまでは、まった
く同じである。そして、コードがチェックパケットな
ら、４ビット分遅れて、チェックパケットの送信とまっ
たく同じに、変調器96,97を介して送出する。

チェックパケットとして本発明では「1110」を使った
が、「1010」のような単純なものでも、通常のデータフ
レームと区別できるものであればその他どのようなもの
でもよい。

また、IEEE802.4で規定されるフレームには、第10図
のように、“N"（Non data）と“1"と“0"の３値がとら
れ、“N"は２ケつづくという特別な規定がある。

送信データ、受信データとも３値となるので、第６図
のTXD、RXDは、それぞれ、２ビットで構成される。第10
図ではTXDをTXD1、TXD2と２つに分けて書いている。
“0"と“1"は、マンチェスターコードであるが、“NN"
の２ビットは、“10"というビットの区別されるところ
で変化するコードとする。これは、第10図のチャート
で示す通りである。つまり“NN"はマンチェスタ
コードになっていないが、前記したチェックパケットや
リセットパケットとは、区別できるのは明らかである
が、第６図の送信データ、受信データを３値として、変
更すれば、IEEE802.4についても先の実施例と同じ効果
が発揮できる。

本発明によれば、インターフェイス33より下のモデム
34のみを変えれば、光化できるので、容易に移行できる
メリットを持つ。

なお、一本の光伝送路で双方向の送受信ができる電気
光及び光電気変換器を使えば、光伝送路を１本にするこ
とができることは云うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明による効果は以下のとおりである。

高価で、局数の制限がある光スターカプラを使用し
ないで、安価な1:1対向光送受信器により、局数に制約
のないトークン・パッシング・バス方式を光化できる。
光化することにより電気的ノイズの影響がない。

各ノードは、自律的にできている。すなわち、送信
時は、両方向に送信し、受信時は、各ノードが自分の判
断で、どちらか一方を選択して受信する。故障について
も、故障の検出、故障時の送信及び受信の禁止について
も、各ノードが自分の判断で行なう。

このため、監視ノードのような特別なノードが、故障
検出診断や故障時の処理を行なうような必要はなく全ノ
ードが平等である。これは特定のノードが故障する全体
が停止するというような欠点がなく、RAS特性（信頼性
（Reliability）、システム稼働率（Availability）、
保守性（Serviceability））が向上する。

伝送路の１ケ所の故障でも、正常に伝送を行え、複
数の故障でも、同一伝送路上又は、同一ノード間であれ
ば、正常に伝送できる。

また、故障により分断されても、分断したグループ内
で伝送が可能であり、全面的にすべての伝送がとまるよ
うなことなく、縮小して運転を継続することができる。

伝送路上フレームとフレームの間の空き空間を利用
して、故障の検査が行われるので、このためのオーバー
ヘッドがない。このためスループットが低下しない。ま
た、チェックパケットの送出、受信、判断などを、ハー
ドウェアで行なえば、オーバーヘッドを小さくすること
ができる。

伝送路上に二種類の区別できるコードが、伝送され
るので、チェックパケットやリセットパケットを優先す
ることができ、いつでも全体の初期化ができる。チェッ
クパケットやリセットパケットはメディアアクセス制御
部32には、見えないものなので、電気式トークン・パッ
シング・バス方式の従来の回路がそのまま使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるデータ伝送方法及び装置を説明す
るためのタイムチャートで（ａ）は各ノードを縦軸に、
横軸に時間をとり伝送状態を示し、（ｂ）は、ノード14
に注目した伝送状態を示す。第２図は本発明によるデータ伝送システム概要図、第３
図は、本発明によるノードの構成図、第４図、第５図
は、本発明によるデータ伝送システムにおける故障時の
状態説明図、第６図は、本発明のノード中のモデム一実
施例の構成図、第７図は、送信時のタイムチャート、第
８図は、リセットパケットとチェックパケットのタイム
チャート、第９図は、受信時のタイムチャート、第10図
は、IEEE802.4に適用したときのタイムチャート、第11
図は、従来のトークン・パッシング・バス方式のデータ
伝送システム概要図、第12図は、光スターカプラ方式の
データ伝送システム概要図、第13図は、1:1対向光送受
信器を使った従来のデータ伝送システム概要図である。 12〜17……ノード 18〜23……右方向光伝送路 24〜29……左方向光伝送路 30……本発明のノード 31……ノード制御部 32……メディアアクセス制御部 33……インターフェース 34……モデム 90,91……光電気変換器 92,93……電気光変換器 94,95……復調器 96,97……変調器 98,99……リセット回路 100,101……チエック回路 102……先取り優先回路 103……制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光信号を伝送する２つの環状の伝送路に接
続され、互いに逆方向に光化したデータを伝送するとと
もに互いに逆方向から伝送されたデータを受信する複数
のノードを備えたトークン・パッシング・バス方式のデ
ータ伝送方法において、前記ノードが送信権を得たと
き、同時に両方向にデータを送信するとともに一巡した
データを受信し、一定時間内に両方の伝送路から一巡し
たデータを受信するか否かにより正常か異常かを判別
し、前記ノードが送信権を持たないとき、両方向より受
信したデータを先取り優先により一方のデータを選択し
て下流側のノードに送信し、一方のデータの受信後一定
時間内に他方のデータを受信するか否かにより正常か異
常かを判別し、前記ノードが異常と判定したとき、一方
の伝送路にチェックフレームを送信して他方の伝送路か
ら隣接ノードの応答フレームを受信するか否かにより正
常か異常かを判別し、異常と判定されたとき前記隣接ノ
ード間の通常のデータの送受信を禁止することを特徴と
する光化データ伝送方法。
【請求項２】請求項１に記載の光化データ伝送方法にお
いて、前記ノードは、データが伝送路を一巡する時間に
余裕時間を加えたスロットタイムを監視し、前記スロッ
トタイムの空き時間を有するようにデータの伝送制御を
行い、異常と判定されたとき、前記空き時間に異常のチ
ェックを行うことを特徴とする光化データ伝送方法。
【請求項３】請求項１に記載の光化データ伝送方法にお
いて、前記ノードは、異常と判定されたとき、通常のデ
ータ伝送フレームと区別できるチェックフレームを送信
し、初期化を指令するとき、通常のデータ伝送フレーム
と区別できるリセットフレームを送信し、前記リセット
フレームを受信したとき、通常のデータの送受信が禁止
された状態に関わらず初期化指令であることを判定した
上で下流のノードへ該リセットフレームを送信すること
を特徴とする光化データ伝送方法。
【請求項４】光信号を伝送する２つの環状の伝送路に接
続され、互いに逆方向に光化したデータを送信するとと
もに互いに逆方向から伝送されたデータを受信する２組
の送受信回路を有するモデム備えた複数のノードでなる
トークン・パッシング・バス方式のデータ伝送装置にお
いて、前記ノードが送信権を得たとき、前記モデムは、
同時に両方向にデータを送信し、データが伝送路を一巡
する時間に余裕時間を加えたスロットタイムを監視し、
前記スロットタイムの空き時間を有するようにデータの
伝送制御を行い、前記スロットタイム内に両方の伝送路
から一巡したデータを受信するか否かにより正常か異常
かを判別し、前記ノードが送信権を持たないとき、前記
モデムは、両方向より受信したデータを先取り優先によ
り一方のデータを選択して下流側のノードに送信し、一
方のデータの受信後前記スロットタイム内に他方のデー
タを受信するか否かにより正常か異常かを判別し、異常
と判定したとき、前記空き時間に一方の伝送路に通常の
データフレームと区別できるチェックフレームを送信し
て他方の伝送路から隣接ノードの応答フレームを受信す
るか否かにより正常か異常かを判別し、異常と判定され
たとき前記隣接ノード間のデータの送受信を禁止し、初
期化を指令するとき、前記モデムは、通常のデータ伝送
フレームと区別できるリセットフレームを送信し、前記
リセットフレームを受信したとき、データの送受信が禁
止された状態に関わらず初期化指令であることを判定し
た上で下流のノードへ該リセットフレームを送信するこ
とを特徴とする光化データ伝送装置。