(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（補正後）調停機構としてトークンを利用したバス型のネットワークにおいて、
ネットワーク構築部材の接続条件として、
伝送路を複数の部材で接続して、伝送路を直接分岐せず（図１参照）、
ネットワーク構築部材の機構として、
トークンを巡回させるために
任意の１つの伝送路接続端子からトークンを受信すれば、あらかじめ決められている１つの伝送路接続端子からトークンを送出し、
データを伝播させるために、
任意の１つの伝送路接続端子からデータを受信すれば、データ受信端子を除く他のすべての伝送路接続端子に、データを送出すること、
の条件を有することで、
ネットワーク構築部材およびトークンを番号で管理しなくとも、
データ競合が回避できる調停機構を有するネットワーク。
【請求項２】
（補正後）請求項１のネットワークを構築する端末器部材として、
１つの伝送路接続端子を有し、
伝送路接続端子からトークン信号を受信したならば、
トークン信号をすべて受信した後に、受信したトークン信号と同一のトークン信号を伝送路接続端子に送出すること、
伝送路接続端子からデータ信号を受信したならば、
すべてのデータ信号を廃棄すること、
の２種類の機構を有する端末器。
【請求項３】
（補正後）調停機構としてトークンを利用したバス型のネットワーク（図１参照）において、２つの伝送路接続端子を持つノード部材として、
任意の一方の伝送路接続端子からトークン信号を受け取ったならば、
送信データがなければ
トークン信号を他方の伝送路接続端子に送出すること、
送信データがあれば
２つの伝送路接続端子から送信データ送出後、
トークン信号を他方の伝送路接続端子に送出すること、
任意の一方の伝送路接続端子からデータ信号を受信したならば、
他方の伝送路接続端子に受信したデータ信号を送出すること、
の２種類の機構を有するノード。
【請求項４】
（補正後）調停機構としてトークンを利用したバス型のネットワーク（図１参照）において、複数の伝送路接続端子を持つ伝送路を分岐させる部材として、
任意の１つの伝送路接続端子からトークン信号を受信したならば、
他のすべての伝送路接続端子の中から、あらかじめ決められている１つの伝送路接続端子に、トークン信号を送出すること、
伝送路接続端子からデータ信号を受信したならば、
他のすべての伝送路接続端子に、データ信号を送出すること、
の２種類の機構を有する分岐器。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、トークンバスやトークンリングを主体にし、１条だけのバス型伝送路を使い、データ信号はバス方式による伝播を、トークン信号はリングと同様に巡回させる方法を使う調停機構を有するネットワークに関する。
背景技術
トークンを使ったネットワークの基本は、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）802.4に規定するトークンバスやＩＥＥＥ802.5に規定するトークンリングに詳述されている。トークン方式は、伝送路のデータ競合を避けるため、トークンを受け取ったノードのみが伝送路にデータを流す権利を持つ方式である。
トークンバスは、多数のノードに番号を与えて伝送路をバスとしたローカルエリアネットワークである。トークンバスのトークンには、送信権者のノード番号が付加されている。各々のノードは、トークンを回すため、次に渡す相手のノード番号を知り管理する。このことは、トークンバス型ネットワークにノードを追加するに際して、追加されたノードは自己にトークンが回って来るような手続きが必要となる。逆に、トークンバス型ネットワークからノードを撤去するに際して、トークンが巡回できなくなって、トークンが消滅するのを避けるため、次に渡すべき相手のノード番号を変更する必要がある。すなわち、トークンバス方式は、トークンを巡回させるために、ノード番号を知り管理しなければならない欠点があった。
トークンリング方式は、ノード間の接続をループ状に敷設したローカルエリアネットワークである。トークンリング方式では、トークンを伝送路に沿って隣に渡すので、トークンの管理においてはノード番号を知る必要がないが、ネットワークに不要なデータが回り続けるのを避けるため、データを廃棄するプロトコルを実施するためノード番号を管理する必要がある。また、トークンリング方式は、ネットワーク全体で伝送路をリング状にしなければならないため、伝送路を分岐して放射的に敷設できないなど、伝送路敷設に著しい制約となっている。伝送路敷設の制約のため、伝送路施工が完了していなければ、ネットワークの動作試験を開始できなかった。
トークンバスとトークンリングを単純に組み合わせた従来の方法は、バス型のデータ信号路と、ループ型にしたトークン信号路を、一組の伝送路としたネットワークである。このことによって、トークンの管理においては、ネットワークに接続されている各ノード番号を管理する必要がなく、シンプルなトークンを使用することによってデータ競合を回避できるネットワークが作られていた。しかしながら、トークンリングの欠点である施工の困難さが解消されていないだけでなく、データ信号路とトークン信号路を一組の伝送路としているので、互いに異なる信号路間で相互干渉が起こり、ごく近距離または伝送速度が低いネットワークにしか適用されなかった。
本発明は、データ信号路とトークン信号路を一組の伝送路とするのではなく、トークンバスにおけるデータ信号とトークン信号を時分割にする機能を活用し、ただ１条のバス伝送路を使い、互いに異なる信号路間での相互干渉を避けることによる調停機構としている。従って、トークンバスの特徴であるトークンを使用することによってデータ競合を回避でき、放射的な伝送路敷設など自由度の高いノード接続方式が使える長所を持っており、また、トークンリングの長所である各ノード番号を管理する必要もないネットワークになる。更に、簡単なトークン自動発生機構や、伝送路信号状態目視用表示器を付加することにより、ネットワークに接続されている伝送路施工が中途であっても動作試験が容易にできるだけでなく、信号路の相互干渉が無いため、伝送路の距離や伝送速度を問わないネットワークを提供することを目的としている。
発明の開示
本発明のバス型伝送路用調停機構は、バス型ネットワークを構築する部材として、伝送路およびノードの他に、必ず、伝送路の末端部材として２つ以上の端末器を使わなければならない。また、伝送路を分岐し放射状の伝送路にするには、分岐器を使う必要がある。更に、簡便なネットワークにするため、任意の１つの端末器のみがトークンを発生させる機構を有する。以上の条件により、トークンバスやトークンリングの欠点を除き長所を生かしたネットワークになる。
本発明のネットワークを構築する部材は、以下に記載する機能を実現する機構を持っている。各々の機能について番号を冠して述べる。
◆  端末器の機能
１-１.  伝送路の末端に接続するため、１つの伝送路接続端子を有する。
１-２.  伝送路接続端子からトークン信号を受け取ったならば、トークン信号をすべて受信した後に、伝送路接続端子からトークン信号を送出する。
１-３.  伝送路接続端子からデータ信号を受信したならば、すべてのデータ信号を廃棄する。
１-４.  ネットワークを構成する複数の端末器の１つは、無信号時間が一定時間以上連続すれば、トークン信号を発生させ、伝送路接続端子からトークンを送出できる。
１-５.  トークン信号の送信中を除き、１つの伝送路接続端子からの信号を受信できる。
◆  ノードの機能
２-１.  伝送路を切断して挿入するため、２つの伝送路接続端子を有する。
２-２.  任意の一方の伝送路接続端子からトークン信号を受け取ったならば、送信データがなければ直ちに、送信データがあれば送信データ送出後、トークン信号を他方の伝送路接続端子から送出する。
２-３.  一方の伝送路接続端子からデータ信号を受信すれば、他方の伝送路接続端子から送出する。
２-４.  自己の送信データの送出開始は、トークン信号を受け取った時であり、２つの伝送路接続端子から送出する。
２-５.  データ信号またはトークン信号の送信中を除き、２つの伝送路接続端子からの信号を受信できる。
◆  分岐器の機能
３-１.  異なるネットワークを任意の伝送路にて接続し、１つのネットワークを構築できるように、複数の伝送路接続端子を有する。
３-２.  任意の１つの伝送路接続端子からトークン信号を受け取ったならば、他の１つの伝送路接続端子からトークン信号を送出する。但し、送出する伝送路接続端子と受信する伝送路接続端子は、１対１の対応を付ける。
３-３.  任意の１つの伝送路接続端子からトークン信号を受け取ったならば、他のすべての伝送路接続端子からデータ信号を送出する。
３-４.  データ信号またはトークン信号の送信中を除き、すべての伝送路接続端子からの信号を受信できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の端末器、ノード、分岐器を接続したバス型ネットワークの例である。
図２は、入力信号を分離する分離回路である。
図３は、本発明の端末器の実施回路例である。
図４は、本発明の分岐器の実施回路例である。
図５は、本発明のノードの実施回路例である。
発明を実施するための最良の形態
最初に、以後の説明文において、末尾に記載している［2-3］などは、〔発明の開示〕にて、部材の機能を個別に述べた各項目の先頭に記した番号であり、関連した項目を示していることを明確にしておく。
図１は、本発明のノード、端末器、分岐器を伝送路で接続したバス型ネットワークの一例である。最初にネットワーク全体について簡単に述べる。
※  図１のネットワークは、端末器11,14,17、ノード12,13,15,18,19、分岐器16、伝送路21,22,23,24,25,26,27,28によって構成されている。
※  伝送路は、パラレルバスとして多数の電線であっても、シリアルバスとして、１本の光ファイバーであっても構わない。
※  図１のネットワークは、２つの異なるネットワークを接続して、一つのネットワークにしたものである。
第１は、11,21,12,22,13,23、および、16の代わりに端末器が接続されていたネットワークであった。
第２は、14,24,15,25と28が直接接続されていた伝送路,19,27,18,26,17で構築されていたネットワークであった。
次に、一般的なネットワークに関する事項を述べ、本発明の概念を構成する助けとする。
※  一般に、バス型ネットワークは多数のノードが接続されている。しかし、バスの端末は必ず２つ以上ある。本発明では、すべての端末に端末器を接続しなければならない。［1-1］
※  更に、本発明のネットワークを構築するには、トークン信号を発生させる機能がある端末器を１つ使う必要がある。［1-4］
従って、図１のネットワークでは、11がトークン信号を発生させる機能がある端末器として、設定されているとして説明する。
また、図１のネットワークは、２つの異なるネットワークを接続して１つのネットワークにしたものと説明した。従って、第１のネットワークにおいては11を、第２のネットワークにおいては14を、トークン信号を発生させる機能がある端末器として説明する。
※  一般に、バス型ネットワークにおいて、伝送路を分岐することは、必ずしも必要でない。本発明では、伝送路を分岐するのに、分岐数に見合った伝送路接続端子を持つ分岐器が必要である。［3-1］
※  一般に、バス型ネットワークの伝送路にノードを接続する方法として、伝送路から直接分岐させて接続する方法と、伝送路を切断して接続端子によって伝送路を接続する方法がある。本発明では、後者を採用する。［2-1］
※  一般に、トークンを使ってデータの競合を回避する方法は、２種類ある。１つは、伝送路の信号状態を“トークン＋有効データ”“トークン＋空データ”“トークン認識期間”として、空データの部分に送出するデータを乗せる方法。他方は、伝送路の信号状態を“トークン”“データ”“無信号”に分離し、トークンと認識したならデータを送出し、その後トークンを送り出す方法である。本発明では、後者を採用する。［2-2］
※  本発明のバス型ネットワークのノードは、番号を付ける必要がない。従って、送信データに特定のノードを選択する宛先を付ける必要がない。よってブロードキャストとして、すべてのノードにデータが送られる。
本発明の分野はバス型であり、ループ型やスター型のネットワークでないことを明示しておき、本発明の各構築部材を接続する方法をまとめて記載する。
構築部材として、１つの伝送路接続端子を有する端末器、２つの伝送路接続端子を持つノード、３つの伝送路接続端子を持つ分岐器、および、分岐の無い伝送路を用意する。各構築部材の接続条件として、伝送路終端を必ず伝送路接続端子に接続すること、１つの伝送路接続端子には１つの伝送路終端しか接続しないこと、各構築部材の接続でループを形成させないことをふまえ、バス型伝送路の最小接続として“端末器・伝送路・端末器”とする。
ノードを増設する方法は、伝送路を切断して、ノードを挿入して接続する。
最小接続に施工すると、“端末器・伝送路・ノード・伝送路・端末器”となる。繰り返すことで、“端末器・伝送路・ノード・伝送路・ノード・伝送路…ノード・伝送路・端末器”となる直線バス型ネットワークが得られる。
２つの直線バス型ネットワークを接続して１つのネットワークにする方法は、一方のネットワークの端末器を外し、他方のネットワークの伝送路を切断することで、端子に接続していない３本の伝送路が得られ、３つの伝送路接続端子を持つ分岐器に接続する。伝送路接続端子に伝送路を接続すれば、２つの直線バス型ネットワークが１つのネットワークになる。接続されたネットワークは、端末器が１個減り３個の端末器となり、ノード数は接続前と同じである。
更に、接続された１つのネットワークと他のネットワークの接続も、同様に、一方のネットワークの端末器を外し、他方のネットワークの伝送路を切断することで、端子に接続していない３本の伝送路が得られ、３つの伝送路接続端子を持つ分岐器に接続する。結局、多数のネットワークは、分岐器を用いて接続することで、１つのネットワークにできる。
結局、ネットワークを構築する各構築部材に、決められた個数の伝送路接続端子があり、分岐の無い伝送路を使ってバス型ネットワークを構築する接続は、まとめて記載した自明な方法となる。
図１を用い、トークン信号の発生、トークン信号の伝播、データ信号の伝播、データとトークン信号の時分割、について説明する。
◆  トークン信号の発生
図１の11,14,17から、トークン信号を発生する機能を持っている端末器を11として説明する。
※  端末器11は、トークン信号またはデータ信号を一定時間以上受信されなかったならば、トークン信号を発生する。［1-4］
※  端末器11は、トークン信号を自己に接続されているただ１つの伝送路21に送出する。［1-4］
※  端末器11はトークン信号を送出後、受信体制になる。［1-5］
◆  トークン信号の伝播
※  ノード12は、伝送路21からトークンを受け取り、次の処理をする。
送信データがなければ直ちに、送信データがあれば送信データ送出後、
トークンを隣の伝送路22に送出する。［2-2,2-5］
※  ノード13は、伝送路22からトークンを受け取り、次の処理をする。
送信データがなければ直ちに、送信データがあれば送信データ送出後、
トークンを隣の伝送路23に送出する。［2-2,2-5］
※  分岐器16は、伝送路23からトークンを受け取り、次の処理をする。
伝送路23からトークンを受け取ったので、
トークンを、あらかじめ決めてある隣の伝送路25に送出する。［3-2,3-4］
※  ノード15は、伝送路25からトークンを受け取り、次の処理をする。
送信データがなければ直ちに、送信データがあれば送信データ送出後、
トークンを隣の伝送路24に送出する。［2-2,2-5］
※  端末器14は、伝送路24からトークンを受け取り、次の処理をする。
伝送路24からトークンを受け取ったが、隣の伝送路がないため、
自己に接続されている伝送路24に送出する。［1-2］
※  ノード15は、伝送路24からトークンを受け取り、次の処理をする。
送信データがなければ直ちに、送信データがあれば送信データ送出後、
トークンを隣の伝送路25に送出する。［2-2,2-5］
※  分岐器16は、伝送路25からトークンを受け取り、次の処理をする。
伝送路25からトークンを受け取ったので、
トークンを、あらかじめ決めてある隣の伝送路28に送出する。［3-2,3-4］
※  ノード19は、伝送路28からトークンを受け取り、次の処理をする。
送信データがなければ直ちに、送信データがあれば送信データ送出後、
トークンを隣の伝送路27に送出する。［2-2,2-5］
※  ノード18は、伝送路27からトークンを受け取り、次の処理をする。
送信データがなければ直ちに、送信データがあれば送信データ送出後、
トークンを隣の伝送路26に送出する。［2-2,2-5］
※  端末器17は、伝送路26からトークンを受け取り、次の処理をする。
伝送路26からトークンを受け取ったが、隣の伝送路がないため、
自己に接続されている伝送路26に送出する。［1-2,1-5］
※  ノード18は、伝送路26からトークンを受け取り、次の処理をする。
送信データがなければ直ちに、送信データがあれば送信データ送出後、
トークンを隣の伝送路27に送出する。［2-2,2-5］
※  ノード19は、伝送路27からトークンを受け取り、次の処理をする。
送信データがなければ直ちに、送信データがあれば送信データ送出後、
トークンを隣の伝送路28に送出する。［2-2,2-5］
※  分岐器16は、伝送路28からトークンを受け取り、次の処理をする。
伝送路28からトークンを受け取ったので、
トークンを、あらかじめ決めてある隣の伝送路23に送出する。［3-2,3-4］
※  ノード13は、伝送路23からトークンを受け取り、次の処理をする。
送信データがなければ直ちに、送信データがあれば送信データ送出後、
トークンを隣の伝送路22に送出する。［2-2,2-5］
※  ノード12は、伝送路22からトークンを受け取り、次の処理をする。
送信データがなければ直ちに、送信データがあれば送信データ送出後、
トークンを隣の伝送路21に送出する。［2-2,2-5］
※  端末器11は、伝送路21からトークンを受け取り、次の処理をする。
伝送路21からトークンを受け取ったが、隣の伝送路がないため、
自己に接続されている伝送路21に送出する。［1-2,1-5］
なお、端末器11は、図１のネットワークで唯一トークン信号を発生させる機能がある。しかし、連続無信号時間の設定が、上記のトークンが一巡する時間以上であるならば、トークン信号の発生が起こらない。［1-4］
以上のように、トークンが各ノードを回って一巡する期間に、すべてのノードは平等に２回トークンを受け取り、データを伝送路に送出する権利を得る。
ノードが伝送路にデータを送出した場合のデータ信号伝播について説明する。
◆  データ信号の伝播
例として、ノード15,19および18が伝送路にデータを送出する場合を挙げる。
なお、下記の説明で  →→  など矢印信号は、時間の経過を示している。
※  ノード15が、伝送路24,25にデータを送出した場合：［2-4,2-5］
→端末器14は、24からデータを受信するが、破棄する。［1-3］
→分岐器16は、25からデータを受信し、23,28に送出する。［3-3,2-5］
→→ノード13は、23からデータを受信し、22に送出する。［2-3,2-5］
→→→ノード12は、22からデータを受信し、21に送出する。［2-3,2-5］
→→→→端末器11は、21からデータを受信するが、破棄する。［1-3］
→→ノード19は、28からデータを受信し、27に送出する。［2-3,2-5］
→→→ノード18は、27からデータを受信し、26に送出する。［2-3,2-5］
→→→→端末器17は、26からデータを受信するが、破棄する。［1-3］
※  ノード19が、伝送路28,27にデータを送出した場合：［2-4,2-5］
→分岐器16は、28からデータを受信し、25,23に送出する。［3-3,2-5］
→→ノード15は、25からデータを受信し、24に送出する。［2-3,2-5］
→→→端末器14は、24からデータを受信するが、破棄する。［1-3］
→→ノード13は、23からデータを受信し、22に送出する。［2-3,2-5］
→→→ノード12は、22からデータを受信し、21に送出する。［2-3,2-5］
→→→→端末器11は、21からデータを受信するが、破棄する。［1-3］
→ノード18は、27からデータを受信し、26に送出する。［2-3,2-5］
→→端末器17は、26からデータを受信するが、破棄する。［1-3］
※  ノード18が、伝送路26,27にデータを送出した場合：［2-4,2-5］
→端末器17は、26からデータを受信するが、破棄する。［1-3］
→ノード19は、27からデータを受信し、28に送出する。［2-3,2-5］
→→分岐器16は、28からデータを受信し、25,23に送出する。［3-3,2-5］
→→→ノード15は、25からデータを受信し、24に送出する。［2-3,2-5］
→→→→端末器14は、24からデータを受信するが、破棄する。［1-3］
→→→ノード13は、23からデータを受信し、22に送出する。［2-3,2-5］
→→→→ノード12は、22からデータを受信し、21に送出する。［2-3,2-5］
→→→→→端末器11は、21からデータを受信するが、破棄する。［1-3］
以上のように、任意のノードから送信されたデータ信号は、送信したノード以外のすべてのノードに、対し、公平に１回受信され、転送される。
◆  データとトークン信号の時分割
データの伝播で例として挙げた送信元ノードが15,19,18が、同時にデータを送信したいと希望した時、トークン信号が端末器14に存在していたとして説明する。
※  端末器14が伝送路24にトークン信号の送出を開始した時：
端末器14を除く部材、即ち、端末器11,17、すべてのノード、すべての分岐器は受信状態である。［1-5,2-5,3-4］
ノード15はトークンを受信していないので送信できない。［2-4］
ノード19はトークンを受信していないので送信できない。［2-4］
ノード18はトークンを受信していないので送信できない。［2-4］
※  ノード15が伝送路24からトークン信号を受信したと認識した時：
端末器14はトークン信号を送出したので受信状態になる。［1-5］
ノード15は送信すべきデータが有り、トークンを受信したので、データ送信を開始する。なお、ノード15は受信できなくなる。［2-5］
前記“ ◆ データ信号の伝播 ※ ノード15が、伝送路24,25にデータを送出した場合”で述べた様にデータ信号が伝播されることになる。
※  ノード15がデータを送信し終わった時：
もし、送信データ長が長ければ、すべてのネットワーク部材にデータ信号の先頭が認識できる。しかし、送信データ長が非常に短かく、かつ転送速度が速ければ、ノード15が送信終了時でも、送信データのすべてが伝送路24や25の伝播途上のこともある。すなわち、データ伝播速度・データ転送速度・データ長の関係により、送信データの存在位置が変化する。
※  ノード15がトークン信号を送出する時：
ノード15は、伝送路24,25にデータ信号の送出を完了した。［2-4］
従って、ノード15はトークン信号を送出することができるが、トークン信号を受け取ったのは、24の方向からであったので、トークン信号を送出する伝送路は25のみになる［2-2］。
以後、簡略に説明するため、伝送路に流れている信号状態を示す記号をここで決める。
例示：  “_D15t”は、無信号・ノード15から送出されたデータ・トークン信号と順に伝送路に流れたことを示す。
※  ノード15がトークン信号を送出した直後の伝送路の状態：
伝送路25は、“_D15t”である。すなわち、伝送路25には、無信号・ノード15から送出されたデータ・トークン信号と順に流れた。
伝送路24は、最初、14から15の方向にトークン信号が流れていたが、ノード15が出したデータ信号は15から14の方向に流れる。ノード15から送出するデータ信号は、D15であった。［2-2,2-4］
伝送路24での信号状態を詳細に記載すると、15から14へは、“_D15_”信号が流れる。“_D15”ではなく、“_D15_”と無信号が付加されているのは、ノード15からのトークン信号は伝送路25に流れるが、伝送路24にはトークン信号が流れない時間を明示したためである。
※  分岐器16が伝送路25から“_D15t”をすべて受信し分配した直後の状態：
伝送路28は、“_D15t”である。［3-3,3-2］
伝送路28は、“_D15_”である。何故ならば、伝送路23は、28からトークン信号を受け取った場合にのみ伝達する対応である。［3-3,3-2］
伝送路25は、“_____”である。何故ならば、すべての信号を受け取った後の伝送路25には、有効な信号が消滅している。［3-3,3-2］
※  ノード19が伝送路28から“_D15t”を受信し、データ信号とトークン信号を送出した直後の状態：
伝送路27は、“_D15_D19t”である。何故ならば、ノード19はトークンを認識してからデータを送出する。従って、トークンと認識している期間は無信号状態である。［3-3,3-2］詳細に説明すると、伝送路28でのトークン信号が消滅し、トークン信号の代わりにD19tの信号がノード19で付け加えられたことを示している。
伝送路28は、“_____D19_”である。何故ならば、伝送路28に流れていたデータ“_D15t”は、16から19への一方向に流れ消滅する。［3-3,3-2］
伝送路23は、“_D15_____”から“_D15_____D19_”の間である。何故ならば、ノード19が伝送路23にデータD19_を送信修了した直後では、データ伝播速度・データ転送速度・データ長の関係により、データ“D19_”が分岐器16を通過していない場合も、通過している場合もあり得るからである。
伝送路25は、“_________”から“________D19_”の間である。何故ならば、伝送路25に存在していた“_D15t”は分岐器16を通過してノード19にすべて転送されたため、伝送路25からは消滅しており存在しないからである。
※  ノード18が伝送路27から“_D15_D19t”を受信し、データ信号とトークン信号を送した直後の状態：
伝送路26は、“_D15_D19_D18t”である。［3-3,3-2］詳細に説明すると、ノード18はトークン信号を認識するまでデータ信号を通過させる。また、トークン信号を認識すれば、データを送信しトークン信号を送出する。従って、トークン信号が消滅するので、トークン信号の時間は、データ信号間の切れ目になることを示している。
伝送路27は、“_____D18_”である。何故ならば、伝送路28に流れていたデータ“_D19t”は、19から18への一方向に流れ消滅する。［3-3,3-2］
以下、ノード18がデータD18を送信終了した直後では、データ伝播速度・データ転送速度・データ長の関係および方向を考慮して記載する。
伝送路28での、19から16への方向への信号は、
“_D19_”から“_D19_____D18_”の間である。［2-2］
伝送路25での、16から15への方向への信号は、
“_D19_”から“_D19_____D18_”の間である。［2-2］
伝送路24での、15から14への方向への信号は、
“_D15_____”から“_D15_____D19_____D18_”の間である。［1-3］
伝送路23、伝送路22、伝送路21で、16から11への方向は、
“_D15_”から“_D15_____D19_____D18_”の間で間である。［1-3］
なお、26以外の伝送路に流れている信号は、トークン信号が付加されていないので、端末器11と14で消滅する。26に流れている“_D15_D19_D18t”は、端末器17でデータ信号が消滅し、トークン信号は17から18へと流れる方向が変わって、ノード18に再び到達する。
結局、〔発明の開示〕にて述べた各部材の各機能によって、ネットワークが構築されること、任意のノードがトークン信号を受信した場合のデータ送信について、すべての伝送路においてトークン信号とデータ信号が時分割され、信号の伝播方向が変化することが理解されたであろう。
本章〔発明を実施するための最良の形態〕の最初において、図１のネットワークは、２つの異なるネットワークを接続して１つのネットワークにしたものと説明した。第１のネットワークでは、トークン信号を発生させる機能がある端末器を11とした。また、第２のネットワークでは、トークン信号を発生させる機能がある端末器を14とした。第１や第２のネットワークも、図１のネットワークで説明した信号の流れと同様に、別個のネットワークとして働くことが理解される。
すなわち、本発明のネットワークにおいては、トークンの管理のためにノード番号を付ける必要がないため、トークンをシンプルにできるので、ノード数に制限がないことや、競合制御が高速にできることを意味している。また、ネットワークの分割や集合が容易にできることも意味している。
従来のバス型ネットワークと本発明のネットワークについて対比させて述べ、ネットワークの構築における根本的な違いを説明すると共に、各構築部材の適用概念の違いについて述べる。
もし、図１において、トークンが記載されていなければ、広くＬＡＮに使われている通称名イーサネット方式やアップルトーク方式と言われるネットワークと変わらない。すなわち、分岐器16はＨＵＢに相当し、各ノードは、バス信号を増幅させるバッファ、ルータまたはパーソナル・コンピュータに相当する。従って、任意のノードが送信したデータは、すべての機材に伝播し端末器で消滅する。本発明のネットワークにおいても、データの伝播については、すべての機材に伝播し端末器で消滅する。
データ送受信とデータ転送を厳密に分けて考慮すると、バス型伝送路において、データを送受信できる部材は各ノードだけであり、分岐器は信号を分岐する機能である。もし、図１の分岐器16において、信号の送受信が可能であれば、分岐器16をホストコンピュータとするスター型接続となり、図１は、スター型とバス型の複合されたネットワークとなる。しかし、データ転送ができる分岐器16であっても、分岐器自身にデータ送受信の機能が無ければ、スター型接続を含むのではなくバス型接続に過ぎない。
バス型の伝送路において、直接分岐された伝送路を使用すれば、分岐器は必要ない。しかし、本発明のネットワークの構築は、分岐の無い伝送路を使ってバス型に接続することであるから、伝送路を分岐させるには、必ず、分岐器を使う必要がある。
トークンバス方式は、直接分岐された伝送路を使用することが可能である。このため、トークン信号は、直接分岐された伝送路に平等に行き渡る。別の見方をすれば、ブロードキャストであるが故に、ノード番号がトークン信号に付加されていなければ、次のデータ送信権を得るノードが特定できなくなる。しかし、本発明のネットワークは、直接分岐の無い伝送路を使ってバス型に接続することであるから、伝送路にトークンを送出すれば、隣接ノードがデータ送信権を得ることになる。
結局、従来は直接分岐された伝送路を使用できるが、本発明のネットワークでは、直接分岐された伝送路を使用できない制約がある。しかしながら、直線分岐できない制約によって、隣接ノードの概念が生まれ、ノードやトークンを番号で管理しなくとも、隣接ノードとして特定できることになった。
本発明のネットワークに使用する各構築部材の主な機能をまとめて説明する。
分岐器は、データを直接分岐されたバス伝送路と同様に信号伝播させる機能を有する必要がある。また、トークン信号の伝播においては、特定の隣接ノードにトークンを渡す機能も必要である。しかし、分岐器自身からデータ送受信ができるホストコンピュータの役目をするスター型ネットワークの機能は必要ない。もし、分岐器において、データ送受信ができるならば、本発明の分野であるバス型ネットワークではなく、スター型ネットワークである。
ノードの機能として、データ送受信ができなければ、ネットワークの構築にならない。また、他のノードが発したデータを、バス型のバッファと同様に、データ転送ができなければならない。更に、トークンバスの特徴であるトークンの受信でデータ送信権を持つ必要がある。
端末器は、バス型ネットワークの特徴である伝送路端末でデータを消滅させる機能を有していなければならない。また、トークンバスやトークンリングの特徴であるトークンを巡回させる機能も必要である。しかしながら、端末器自身は、データ送受信を行うコンピュータの機能を有する必要がない。
補足説明として、データ送受信ネットワークにおいて、“端末機”は、ホストコンピュータの効力が及ぶ範囲を端末コンピュータと呼ばれている。本発明は、ホストコンピュータの役割をするノードを存在させる必要がなく、データ送受信に関しノードはすべて平等である。よって、“端末器”はネットワークにおいて、トークンの効力が及ぶ範囲を示す語句になっていることを明記しておく。
本発明のネットワークを構築する部材について、詳細に説明する。
本発明の端末器、ノード、分岐器の機能を実施する形態として、マイクロコンピュータおよび／または電子デバイスによる電子回路を使う。従って、本発明の端末器、ノード、分岐器を実現する最良の形態は、各部材に共通する分離回路を実現させ、分離回路に周辺回路を付加することによって、異なる各機能を持つ部材を製作する。
最初に、分離回路を説明する。
■  分離回路の説明
※  図２は、本発明のノード、端末器、分岐器を実現させるために用いられる入力信号を分離させる分離回路30の説明図である。
※  分離回路30には、２つの信号入口と３つの信号出口ある。以後、簡素に説明できる様に、信号入口をCL、DT、信号出口をRO、DO、TOと命名する。
RO、DO、TOの代表的な出力波形を、31,32,33に記載し、理解の助けとする。
※  分離回路30の信号処理機能は、次の４種類である。
機能１：CLは、分離回路30の機能強制停止信号の入口であり、一般のデバイスでの“CLEAR”端子に相当する。
機能２：DTから伝送路の信号を受け取り、データ信号またはトークン信号であれば、受信信号であるとの制御信号をROへ出力する。
機能３：DTから伝送路の信号を受け取り、データ信号ならばDOへ出力する。
機能４：DTから伝送路の信号を受け取り、トークン信号であるならばTOへ出力する。
分離回路の機能を実現する方法は、従来の方法を単に組み合わせるか、一部を取り出すことで実現する。その方法を述べる。
※  機能３および機能４は、従来のトークンバスやトークンリングで使用されている基本的な機能である。これらの機能は、電子デバイスを用いる方法、マイクロコンピュータを用いる方法など、多数考案されている。
※  機能２は、一般に、機能３および機能４を実現するために必要な制御回路として使われている。例えば、データかトークン信号か判断する機構が働いている期間を示す制御信号から作り出しても、入力信号の有無を判断した結果の信号からＨレベルまたはＬレベルとする論理整合でも作り出せる。
※  機能１は、通常の電子デバイスにおいてのリセットまたはクリア信号に相当する。マイクロコンピュータにおいては、機能２，３および４のサブルーチンを呼び出すか否かを決める外部からのフラグ信号に相当する。
次に、分離回路に周辺回路を付加して、端末器、分岐器、ノードの順に実現させる方法を述べる。
なお、“ ※ 伝送路は、パラレルバスとして多数の電線であっても、シリアルバスとして、１本の光ファイバーであっても構わない。”として、ネットワークの構築を説明してきた。伝送路においては、信号の流れる方向が変化すると説明した。また、分離回路30は、マイクロコンピュータのプログラムでも、電子デバイスでも既に実現していると説明した。本発明のネットワークに使用する部材は、マイクロコンピュータのプログラムでも、アナログ電子デバイスでも、デジタル電子デバイスでも、また、光デバイスであっても、〔発明の開示〕で示した各部材の機能を実現できれば良いのである。従って、機能を実現する機構を説明する前提として、伝送路は接地線が共通している１本の電線、デジタル電子デバイスを使用する電子回路とすることで、種々のデバイスで実現できる様に説明する。
■  端末器の機能を実現するための機構
図３は、本発明の端末器のブロック図である。
※  図３の端末器には、伝送路接続端子40が1つある。［1-1］
※  分離回路41は、図２の分離回路30と同じ性能を持っている。
※  伝送路信号の制御は、ＯＲ42の出力による。
ＯＲ42の出力がＬレベルであれば、41が働き、かつ、ＯＲ43の出力が高インピーダンスの状態になるので、40からの入力信号を受信できる。
ＯＲ42の出力がＨレベルであれば、41がクリアされ、ＯＲ43の出力が低インピーダンスの状態になるので、遅延回路44の出力信号、または、トークン発生回路48の出力信号が、伝送路接続端子40から送出される。
※  伝送路接続端子40からの入力信号は、41のDTに入る。入力信号がデータ信号ならば、41のDOから出力されるが、どこにも接続されていないので廃棄されたことになる。［1-3］
※  伝送路接続端子40からの入力信号は、41のDTに入る。入力信号がトークン信号ならば、41のTOから出力され、遅延回路44で信号が遅れ、ＯＲ43を通過して、伝送路接続端子40から送出される。［1-2］
制御信号について詳細に説明する。［1-5］
TOから出たＨレベルを含むトークン信号は、遅延回路44だけでなくタイマー45にも入る。
タイマー45は、Ｈレベルを入力すると、残りすべてのトークン信号が41を通過する時間だけ遅らせてから、出力信号をＨレベルにする。45のＨレベルの信号は、42を通過し、ＯＲ43のゲートを開く。
TOからトークン信号が出力され始めてからゲート43が開くまでタイマー45にて時間が経過している。この経過時間以上の時間を、遅延回路44で、トークン信号を遅らせることで、トークン信号の先頭から末尾までがＯＲ43を通過して、伝送路接続端子40から送出される。
トークン信号の受信から送信までの時間は、ノード番号も不要な１種類のトークン信号であるため、端子40を通過する通信速度に依存するが一定である。従って、タイマー45にて、ＯＲ43のゲートを閉じ、端末器を送信体制から受信体制にすることができる。［1-5］
※  スイッチ46は、端末器がトークン信号を発生させる機能を持たせるためにある。図３のスイッチ状態ではトークン信号が発生しない。［1-4］
機構の説明をする。
タイマー47の入力は、スイッチ46によってＨレベルであるが、反転入力のため、時間計測を開始しない。従って、出力はＬレベルである。
トークン発生回路48は、立ち上がり信号入力でトークン信号を発生する機能がある。しかし、タイマー47はＬレベルの入力なので、出力もＬレベルに保持され、トークン信号が発生しない。
結局、47,48の出力がＬレベルなので、ＯＲ42,43に影響しない。
※  図３のスイッチ46を切り換えると、トークン信号を発生させる端末器になる。［1-4］
機構の説明をする。［1-5］
分離回路41の出力ROは、伝送路に信号がなければ、図２よりＬレベルになる。よって、タイマー47が時間計測を開始する。しかし、伝送路にデータ信号またはトークン信号が来れば、ROはＨレベルになりタイマー47は停止する。
伝送路に無信号が一定時間以上継続したならば、タイマー47の出力がＨレベルになり、ＯＲ42を通過して、端末器から送信可能な状態になる。また、トークン信号が48で作られ、外部に出力する。
１種類のトークン信号の送信時間は一定であるから、タイマー47は一定時間後に、ＯＲ43のゲートを閉じ、受信体制にする制御をする。［1-5］
※  図３の発光ダイオード50は、分離回路41の出力ROに接続されており、伝送路接続端子40から信号を受信していることを、人間が目視できる様にしたものである。
■  分岐器の機能を実現するための機構
図４は、本発明の分岐器のブロック図である。
※  図４の分岐器には、伝送路接続端子が３つあり60,61,62である。［3-1］
３つを越える接続端子を持つ分岐器については、後ほど詳述する。
※  分離回路63,64,65は、図２の分離回路30と同じ性能を持っている。
※  ＯＲゲート66,67,68は、伝送路接続端子60,61,62に送出する信号を制御できる３ステート素子である。
※  優先処理回路69は、３つの信号入力と３つの信号出力を持っていて、互いに対をなしている。
63の出力ROは、69の第１の信号入力であり、対になる第１の出力は、63の入力CLおよびＯＲ66の制御線に接続されている。
64の出力ROは、69の第２の信号入力であり、対になる第２の出力は、64の入力CLおよびＯＲ67の制御線に接続されている。
65の出力ROは、69の第３の信号入力であり、対になる第３の出力は、65の入力CLおよびＯＲ68の制御線に接続されている。
※  優先処理回路69は、次の組み合わせ論理回路である。
論理１：すべての入力信号がＬレベルであれば、すべての出力信号がＬレベルである。
論理２：任意の１つの入力信号がＨレベルであれば、対になる１つの出力信号を除き、他の出力信号がＨレベルである。従って、もし、複数の入力信号がＨレベルになれば、すべての出力信号がＨレベルになる。
※  伝送路接続端子60から、データ信号を受信すると61,62に伝達され、トークン信号は61に伝達される。［3-2,3-3］
詳細に説明する。
伝送路接続端子60から、信号を受信すると分離回路60のDTに入り、63のROから、受信中を示すＨレベルの信号が出る。69の第１の入力信号がＨレベルになったので、第２および第３の出力信号がＨレベルになるが、第１の出力信号はＬレベルを保持している。
69の第１の出力がＬレベルなので、63が働き、かつ、ＯＲ66の出力が高インピーダンスの状態になり、60からの入力信号を受信し続ける。
69の第２の出力がＨレベルになるので、64がクリアされ、ＯＲ67の出力が低インピーダンスの状態になり、67から送信できる。
また、69の第３の出力もＨレベルになるので、65がクリアされ、ＯＲ68の出力が低インピーダンスの状態になり、68からも送信できる。
結局、60から受信された信号が、データ信号ならば、63のDOを通過し、ＯＲ67、ＯＲ68の２方向に分岐され、伝送路接続端子61と62から出力される。
また、60から受信された信号が、トークン信号ならば、63のTOを通過し、ＯＲ67を通過し、伝送路接続端子61から出力される。
なお、トークン信号が、ＯＲ67を通過している期間、ＯＲ68が低インピーダンスである。このことは、時分割で説明した分岐器が“_D15t”を受信すると、一方の伝送路に“_D15_”と伝送され、トークン信号が無信号として伝達されると説明したことを、実現している。
本発明のネットワークは、トークン信号の後で有効データを送出する方式でなく、データの後でトークンを回す方式であるから、伝送路接続端子60からトークン信号を受信した後、続けてデータ信号が受信されない。従って、トークン信号の受信後、分離回路63のROはＬレベルになる。よって、優先処理回路69の３つの入力が共にＬレベルになり、69の３つの出力が共にＬレベルになって、63,64,65が働き、かつ、ＯＲ66,67,68の出力が高インピーダンスの状態になり、60,61,62から常時受信となる。［3-4］
※  伝送路接続端子61から、データ信号を受信すると62,60に伝達され、トークン信号は62に伝達される。［3-2,3-3］
詳細は、前記と同様である。
※  伝送路接続端子62から、データ信号を受信すると60,61に伝達され、トークン信号は60に伝達される。［3-2,3-3］
詳細は、前記と同様である。
※  図４の発光ダイオード70,71,72は、各々、分離回路63,64,65の出力ROに接続されており、伝送路接続端子60,61,62から信号を受信していることを、人間が目視できる様にしたものである。
図４は、３つの伝送路接続端子の例であった。伝送路接続端子を増やす方法を述べ、任意の伝送路数に対応可能な分岐器を構築する。［3-1］
例として、図４の分岐器を基にして、４方向の分岐器を実現させる。
※  優先処理回路69は、３つの信号入力と３つの信号出力を持っていて、互いに対をなしていたが、４つの信号入力と４つの信号出力を持っていて、互いに対をなす組み合わせ論理回路にする。この論理回路は、前述の論理１、論理２と同じである。このことによって、第４の信号入力と対になる第４の信号出力をもつ優先処理回路が実現する。
※  図４のＯＲ66,67,68は、３入力の３ステートであるが、４入力の３ステートにする。
※  図４の60,63,66,70、61,64,67,71、62,65,68,72は、各々、伝送路接続端子、分離回路、ＯＲゲート、発光ダイオードで、３組あるが、４組にする。
※  優先処理回路の第４の信号入力と対になる第４の信号出力を、３組目までと同様に、４組目の分離回路とＯＲゲートの出力制御線に接続する。
※  ４つＯＲゲートの入力線を撤去し、再度、接続し直す。
方法は、任意の分離回路のDOを自己の組を除くすべてのＯＲゲートに接続し、任意の分離回路のTOを隣組のＯＲゲートに接続する。
以上の様にすれば、図４の分岐器を基にして、４方向の分岐器を実現できる。同様にして、任意の数の分岐器を実現することが可能である。
■  ノードの機能を実現するための機構
図５は、本発明のノードのブロック図である。
※  ノードは、コンピュータ本体部75とＩ／Ｏ部76に分けられる。
※  75と76を結ぶ信号線を７種類とし、各々に名称を与え、信号伝達方向と、簡単な説明をする。
OC   75から76  Ｈレベルで、伝送路から送信できる状態にさせる。
SD   75から76  データを伝送路に送信。
OK   76から75  Ｈレベルで、伝送路にトークンが存在したことを知る。
WT   75から76  立ち上がり信号で、トークンを伝送路に送出。
RES  75から76  Ｈレベルで、OKの信号状態をリセットする。
EN   75から76  Ｈレベルで、トークンを伝送路に伝達させる制御。
RD   76から75  伝送路からデータを受信。
※  コンピュータのデータは、伝送路のデータ信号と一般に異なる。ネットワークの機能を実現する例として、１本のシリアル伝送路とした。従って、データ変換回路が必要である。変換回路は、77,78,79の３種である。
77は、パラレル送信データをシリアル信号に変換する。
78は、シリアル受信データ信号をパラレル受信データに変換する。
79は、立ち上がり入力信号でトークン信号を発生する。図３の４８と同じ。
※  図５のノードには、伝送路接続端子が２つあり80,81である。［2-1］
※  分離回路82,83は、図２の分離回路30と同じ性能を持っている。
※  ＯＲゲート84,85は、３入力端子を持ち、伝送路接続端子80,81から送信する信号を制御できる３ステート素子である。
※  ＡＮＤゲート86,87は、３入力端子を持ち、送出するトークン信号をＯＲゲート84,85に伝達させるか否かを制御する。
※  ＯＲゲート88,89は、受信したトークン信号またはトークン発生回路79からのトークン信号を、ＡＮＤゲート86,87に伝える。
※  優先処理回路90は、図４の69と同じ回路であり、３つの信号入力と３つの信号出力を持っていて、互いに対をなしている。しかし、第３の出力は使用しないので、どことも接続しない。
82の出力ROは、90の第１の信号入力であり、対になる第１の出力は、82の入力CLおよびＯＲ84の制御線に接続されている。
83の出力ROは、90の第２の信号入力であり、対になる第２の出力は、83の入力CLおよびＯＲ85の制御線に接続されている。
コンピュータ75の出力OCは、90の第３の信号入力であり、対になる第３の出力は、どこにも接続されていない。
※  ＳＲラッチ91,92は、ＮＯＲゲートを２つ組み合わせて作られた基本的なラッチである。ラッチ端子名として、一般的な、S,Rを入力、QO,QLを出力とする。なお、QLはQOの反転出力である。
※  ＳＲラッチ91,92は、伝送路接続端子80,81から受信したトークン信号を記憶できる。記憶したならば、QOのＨレベルになる。
※  ２入力ＯＲゲート93は、91のQO、または、92のQOの合成で、トークン信号が記憶されていることを、ＯＫ端子からコンピュータ75に伝達する。
※  ２入力ＯＲゲート94は、伝送路接続端子80、または、81から受信したデータ信号を、シリアル・パラレル変換回路78に伝達する。
※  発光ダイオード95,96は、各々、分離回路82,83の出力ROに接続されており、伝送路接続端子80,81から信号を受信していることを、人間が目視できる様にしたものである。
ノードの機能は、送信データの有無によって、信号の伝達が異なる。場合分けをして、各々について、信号の流れを説明をする。
▼  送信データが無い場合
コンピュータ75は、送信データが無いので、76に対し、次の出力信号を出している。この場合の機構を詳細に説明する。
EN,RESはＨレベルで、OC,WT,SDはＬレベル。
※  伝送路接続端子80から信号を受信すると、81が送信可能な状態になり、逆に、81から信号を受信すると、80が送信可能な状態になる。［2-2,2-3,2-5］
詳細に説明する。
OCはＬレベルであるから、優先処理回路90の第３の入力信号がＬレベルに保持されている。
伝送路接続端子80から、信号を受信すると分離回路82のDTに入り、82のROから、受信中を示すＨレベルの信号が出る。90の第１の入力信号がＨレベルになったので、第２および第３の出力信号がＨレベルになるが、第１の出力信号はＬレベルを保持している。
90の第１の出力がＬレベルなので、82が働き、かつ、ＯＲ84の出力が高インピーダンスの状態になり、80からの入力信号を受信し続ける。
90の第２の出力がＨレベルになるので、83がクリアされ、ＯＲ85の出力が低インピーダンスの状態になり、81から送信できる。
逆に、伝送路接続端子81から、データ信号を受信すると、同じ様に、80に伝達される。
※  送信データがなければ、伝送路接続端子80から、トークン信号を受信すると直ちに81に伝達され、逆に、伝送路接続端子81から、トークン信号を受信すると直ちに80に伝達される。［2-2］
伝送路接続端子80からのトークン信号は、82のTOに現れる。
82のTOに現れたトークン信号はＯＲ89を通過してＡＮＤ87に伝達される。なぜならば、89の他の入力レベルは、トークン発生回路79の出力レベルである。WTはＬレベルに保持されているので、79の出力はＬレベルである。ＡＮＤ87に伝達されたトークン信号はＯＲ85に伝達される。なぜならば、ＡＮＤ87の他の１つの入力は、77のENに接続されていて、Ｈレベルに保持されいる。残り１つの入力は、ＳＲラッチ92のQLに接続されており、92は75のRESによりＨレベルに保たれているからである。
ＯＲ85に伝達されたトークン信号は81に伝達される。なぜならば、ＯＲ85の残りの入力は、77の出力と82を通過した受信データ信号である。コンピュータ75から送信データが無く、１つの伝送路では、時分割により、データとトークン信号は、同時に現れないから、両入力はＬレベルである。
逆に、伝送路接続端子81から、トークン信号を受信すると、同様にして、直ちに80に伝達される。
※  伝送路接続端子80からデータ信号を受信すると81に伝達され、逆に、伝送路接続端子81からデータ信号を受信すると80に伝達される。また、受信データは、コンピュータ75のRDに伝達される。［2-3］
伝送路接続端子80からのデータ信号は、82のDOに現れる。82のDOに現れたデータ信号は、ＯＲ85を通過して81に伝達される。ＯＲ85の残り１つの入力は、パラレル・シリアル変換回路77の出力に接続されている。75のSDから送信データが送られていないので、77の出力はＬレベルに保たれている。85の残りの入力は、トークン信号なので、時分割により、Ｌレベルになっていて、ＯＲ85を通過して81に伝達される。
逆に、伝送路接続端子81からのデータ信号は、同様にして、81に伝達される。
また、伝送路接続端子80からのデータ信号は82のDOに現れ、81からのデータ信号は83のDOに現れる。２方向から受信したデータ信号は、ＯＲ94を通過して、シリアル・パラレル変換回路78を通過して、コンピュータ77に伝えられる。なお、80と81から受け取るデータ信号は、時分割により、同時に現れない旨を述べたことを明らかにしておく。
以上の様に、送信データが無い場合、EN,RESをＨレベルで、OC,WT,SDをＬレベルに保持することで、コンピュータ75は、伝送路からデータを受信できることを説明した。送信データがないノードは、２つの伝送路に接続できる分岐器の機能と同じであること、すなわち、［3-1］から［3-4］の機能を満足していることを明示しておく。
続いて、送信データが有る場合の送信機構を説明する。
▼  送信データが有る場合
コンピュータ75は、送信データが無ければ、EN,RESはＨレベルで、OC,WT,SDはＬレベルとしていた。コンピュータ77からデータ送信をする場合のシーケンスを詳細に説明する。なお、トークン信号は80から受け取ったとする。
第１段：コンピュータ75は、EN,RESはＬレベルにしておき、OKがＨレベルになったことで、トークンの受信時を検出する。［2-2］
80からのトークン信号は、82のTOに現れる。
82のTOに現れたトークン信号はＯＲ89を通過してＡＮＤ87に伝達される。しかし、ＯＲ85に伝達されない。なぜならば、ＡＮＤ87の１つの入力はENに接続されており、ENがＬレベルにされているからである。
82のTOに現れたトークン信号でＳＲラッチ91が保持され、91で保持されたＨレベルは、ＯＲ93を通過して75のOKに伝達される。なぜならば、91,92のＳＲラッチのR入力は、RESにて、Ｌレベルにされているからである。
第２段：OCをＨレベルにし、信号を送出する準備をする［2-2］
OCをＨレベルにしたので、優先処理回路90の第３の入力がＨレベルになる。90の機能より、ＯＲ84,85は低インピーダンスになり、分離回路82,83が働かなくなり、分離回路82,83のROがＬレベルになる。しかし、第３の入力がＨレベル状態なので、伝送路接続端子80,81が共に送信状態である。
第３段：送信データをSDに送る。［2-2,2-4］
SDに送られた送信データは、パラレル・シリアル信号変換回路77を通過する。77からのデータ信号は、ＯＲ84およびＯＲ85に伝達され、伝送路接続端子80および81から送出される。
ＯＲ84,85の他の入力端子はＬレベルである。なぜならば、分離回路82,83は、優先処理回路90によって働いていないため、DO,TOは共にＬレベルである。TOがＬレベルでありトークン発生回路79が働いていないので、88,89の出力は共にＬレベルである。従って、ＡＮＤ86,87の出力も共にＬレベルとなる。
第４段：送信データがすべて伝送路から送出されるまで待つ。［2-2］
信号変換回路77に溜まっているデータ信号がすべて無くなると、77の出力はＬレベル保持される。従って、ＯＲ84,85のすべての入力がＬレベルになり、伝送路は無信号になる。
ネットワークの動作説明で“_D15t”として、データ信号とトークン信号の切れ目時間を０秒とした。しかし、図２の分離回路30の性能によっては、十分な時間が必要な場合がある。従って、分離回路30の性能によって、必要な無信号時間は、第５段への移行を遅らせることで作り出せる。
第５段：トークンを伝送路に送出するため、WTとENをＨレベルにする。［2-2］
WTがＨレベルになると、トークン発生回路79からトークン信号が送出される。トークン信号は、ＯＲ88およびＯＲ89に伝達され、88,89の他の入力は、82,83のTOがＬレベルであるので、ＡＮＤ86およびＡＮＤ87に伝達される。
ＡＮＤ86の他の１つの入力はENによりＨレベルである。しかし、残り１つの入力は、80に現れたトークン信号をＳＲラッチ91で記憶した出力QOの反転であるからＬレベルとなっている。従って、ＡＮＤ86をトークン信号が通過できないので、伝送路接続端子80から送出されない。
ＡＮＤ87の他の１つの入力はENによりＨレベルである。また、残り１つの入力は、ＳＲラッチ92の出力QLでＨＬレベルである。よって、トークン信号がＡＮＤ87を通過し、ＯＲ85を通過し、伝送路接続端子81から送出される。
なお、第１段の前に、RESでＳＲラッチ92がリセットされた後、92のセット端子Sには、信号が入っていなかったことを、述べておく。
第６段：受信体制にするため、EN,RESをＨレベルに、OC,WT,SDをＬレベルとして初期状態にする。［2-5］
ENは第１段でＬレベルにし、第５段でＨレベルにした。
RESは第１段でＬレベルにしたままである。Ｈレベルにすることで、ＳＲラッチ91,92を初期状態にし、記憶したトークン信号を消去する。
OCは第２段でＨレベルにして、90によって76を送信状態にした。OCをＬレベルにすることで、受信状態にする。
WTは第５段でＨレベルにしてトークンを送出した。よって、WTをＬレベルにすることで、初期状態にする。
SDは送信データであり、第３段で使用した。
上記のシーケンスは、トークン信号が伝送路接続端子80に現れた場合であった。トークン信号が81に現れた場合も、コンピュータ75からのシーケンスは同じである。しかし、76の内部動作は同様になるが、トークン信号はＳＲラッチ92で記憶され、80へはデータ信号とトークン信号が送出され、81へはデータ信号のみ送出される。
産業上の利用可能性
本発明の端末器、ノード、分岐器の実施例として、１本のシリアル伝送路とした。１本のシリアル伝送路としたために、図２の分離回路が必要となった。もし、データ伝送路とトークン伝送路と別々に敷設し、１条の伝送路としたならば、分離回路を必要としなくとも、〔発明の開示〕で示したネットワークを構築する機能を満足する部材を作ることが可能である。また、データ伝送路をシリアル伝送路ではなくパラレル伝送路とすれば、図５の変換回路77,78,79が不要となる。この様に、伝送路の電線を増やすことにより、図３,図４,図５より更に簡単になり、結局、タイマー,遅延回路,ＡＮＤやＯＲの論理素子だけになる。通常、デジタルコンピュータでは、クロックを使うので、タイマーや遅延回路はクロックの同期によって実現できるため、ＡＮＤやＯＲの論理素子を組み合わせるだけになる。
上記の様に、伝送路を増やすことによって内部回路を簡単にした端末器、ノード、分岐器は、粗結合のマルチＣＰＵを作るのに有効である。
従来のマルチＣＰＵは、１つのアービタを使うか、または、ＰＣＴ／ＪＰ９５／００６５３（転送識別と調停機構を有するコンピュータ用ネットワークシステム）などの様に調停用信号が調停器材に行き渡る時間が必要な方式であるか、あるいは、トークン信号をデータ信号の伝達方向と無関係に回す方式であった。
本発明のネットワークにおけるトークンは、伝送路に行き渡る時間が必要でないため、調停時間が短縮される。また、本発明のネットワークにおいては、トークン信号はデータ信号の伝達方向と同じである。厳密には、ノードから自己の送信データを２つの伝送路端子に送り出す時はトークン信号が無く、端末器でトークン信号を反転させる時はデータ信号がない。このことは、データ信号路とトークン信号路において、相互干渉が起こりにくくなるだけでなく、相互干渉があっても、時分割により、一方の伝送路信号を無視することができる。
本発明の最大の特徴は、ネットワークを構成する部材である端末器、ノード、分岐器に番号を付けなくともデータ転送ができることである。
無番号でもネットワークが構築できることは、次に記載する効果が生まれ、産業上の利用可能性が広がる。
１）ネットワークを構築するノード数に制限がなくなり、異なる２つ以上のネットワークを分岐器で接続するだけで、別の１つのネットワークにできる。
詳細は、〔発明を実施するための最良の形態〕において、図１のネットワークは、２つの異なるネットワークを接続して１つのネットワークにしたものとして説明している。
２）逆に、１つの巨大なネットワークを自由に分割しサブネットにすることができる。例えば、前掲のＰＣＴ／ＪＰ９５／００６５３などを利用できる。
３）従来のトークンバスは、ノード番号順にトークンを回していたため、伝送路に接続しているノードの番号がランダムになればなる程、トークンを回すのに時間が掛かり、伝送路の利用効率が低下していた。
４）従来のトークンリングは、トークンだけでなくデータも回していたので、不必要なデータが伝送路に残るのを防ぐため、宛先または送信元がデータを消去するのにノード番号が不可欠であった。
ネットワークの構築部材に番号が付いていないことは、自由に部材を結合することができることを示し、次に記載する効果が生まれる。
５）図５のノードから、不要な部分を取り去ることで、端末型ノードとすることができる。
例を挙げる。
図５のノードから、伝送路接続端子81を取り去る。また、81に関係する83,85,87,89,92,96を取り去り、91と86の接続を切断することで、端末器用ノードとすることができる。但し、この端末器用ノードは、コンピュータが付いているので、図３の44,45の代わりに、送信データが無くとも、第１段から第６段のシーケンスを使う。
６）図４の分岐器にコンピュータとのデータ交換部分を追加することで、分岐型ノードとすることができる。
送信データがないノードは、２つの伝送路に接続できる分岐器の機能と同じであることを明示した。これを逆に言えば、分岐器の機能に送信データを送り出す機能を付ければ、分岐型ノードになることを示している。
例を挙げる。
図４の66を、図５のＯＲ84,ＡＮＤ86,ＯＲ88,ＳＲラッチ91に置き換え、同様に図４の67、図４の68も２個のＯＲと１個のＡＮＤと１個のＳＲラッチに置き換える。図４の69を４入力４出力の優先処理回路にする。以上の準備のあと、図５のＯＲ93,94の２入力を３入力端子にして、コンピュータ77、信号変換回路77,78,79追加する。
７）図４の分岐器を複数個使うことで、４方向以上の分岐器ができる。
例として、図４の分岐器を２つ使い、４方向の分岐器を実現させる。
１つの分岐器の伝送路接続端子を60A,61A,62Aと命名し、他方の分岐器を60B,61B,62Bと命名する。
１つの分岐器の端子62Aと他方の分岐器の60Bを直接接続すれば、伝送路を接続できる端子は、60A,61A,61B,62Bとなる。
トークン信号は60A,61A,61B,62Bと回り、データ信号は全体に伝わる。
ローカルエリアネットワークを構築する場合、運用者と敷設者が異なっている場合が多い。一般に、運用者はマスターノードを管理し、スレーブノードを利用者に開放する。本発明のネットワークにおいて、マスターに相当する機能は最初にトークン信号発生させることである。最初にトークンを発生させるには、図３のスイッチ46を41側に倒すだけで良い。敷設を簡単にするため、図３のＬＥＤ50、図４のＬＥＤ70,71,72、図５のＬＥＤ95,96がある。これらの機能を使えば、敷設が簡単にできることを説明する。
１．  最初に、端末器、ノード、分岐器を必要数用意する。
２．  適当に伝送路を接続し、すべての部材に電源を投入する。
３．  １つの端末器のスイッチ46を41側に倒すことで、ネットワーク部材でＬＥＤが点滅している場所まで、敷設工事が完了しているのが分かる。従って、スイッチ46を操作した端末器のＬＥＤが点滅していれば、すべての敷設工事が完了していると、敷設者が確認できる。
なぜならば、トークンもデータも同一の伝送路を使用し、トークン信号は、図１で示した様に一巡する。もし、伝送路またはノードなど部材に欠陥があればトークン信号は隣に渡せないが、スイッチ46を41側に倒すことで、一定時間後に新たなトークン信号が発生する。従って、正常な部材のＬＥＤは点灯する。よって、完全にトークンが巡回している場合にのみ、トークン信号を発生させた端末器のＬＥＤが点滅する。
本発明のネットワークに使用する部材は、端末器、ノード、分岐器と明確に分ける必要がないことも示した。最後に、多種多様な分野で使用されるネットワークを、本発明のネットワークに置き換える場合における必要条件を列挙する。
１）伝送路に複数の電線などを用いても良い。しかし、隣り合わせの部材間の伝送路に流れる信号の向きは、任意の時間において、すべての同一方向にする。但し、隣り合わせの部材間の伝送路に流れる信号の向きを切り換えのに必要な時間を無信号期間とし、無信号期間に受信する信号は、無信号期間であること明確にすること。
２）トークンを受信すれば、隣りの部材が複数あれば、唯一つの隣の部材をあらかじめ決めてある部材に伝達すること。但し、隣りに部材がなければ、１）の条件を満たして、発信元の部材に返すこと。
３）データは、発信元の部材を除き、すべての隣の部材に伝達すること。従って、受信データは、受信した伝送路を除く他の伝送路すべてに送出し、自らの送信データは、トークン受信後、すべての隣の部材に伝達する。
【図１】
0003610559.tif 000002
【図２】
0003610559.tif 000003
【図３】
0003610559.tif 000004
【図４】
0003610559.tif 000005
【図５】
0003610559.tif 000006