(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送路にバス接続されてＣＳＭＡ／ＡＣＫ方式でアクセス制御されＡＣＫ返信の有無によりデータ送信の成否を判断する複数の端末を備えたデータ伝送システムであって、各端末は、ＡＣＫが伝送路上に存在する期間に送信を禁止する送信休止期間を設ける送信休止手段と、伝送路上を伝送される固定長パケットを自端末宛、他端末宛に関わらず受信するデータ受信手段とを備え、全端末で送信休止期間の起点が同期し、端末は、コマンド毎に予め設定された優先順位の順に送信休止期間経過後のパケットの再送許可期間を設定する手段と、優先順位に対応した再送許可期間においてランダム時間が経過した時に固定長パケットの再送を許可する手段とを有することを特徴とするデータ伝送システム。
【請求項２】
ランダム時間は、端末で実行されるプログラムにおいて、送信のための割込処理や送信休止期間の計時完了時の割込処理などの割込処理の戻りアドレスと前記プログラムのメインルーチンが一周する毎に加算される計数値との和の値に応じて設定されることを特徴とする請求項１記載のデータ伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の端末が伝送路にバス接続されＣＳＭＡ／ＡＣＫ方式でアクセス制御されるデータ伝送システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、１つの伝送路に複数の端末をバス接続しコンテンション方式で伝送制御するデータ伝送システムが知られている。この種のデータ伝送システムに用いられる端末は、パケットの衝突を検出する衝突検出手段と、該衝突検出手段により衝突を検出した場合に衝突を検出した時点またはパケットの終わりまで待機してその時点からランダム時間を計時する計時手段とを有し、計時手段により計時している時間がランダム時間になった時にパケットを再送するようになっている。
【０００３】
ここに、ランダム時間は、各端末において、ＣＰＵによる所定の演算の結果や、乱数発生回路により生成されるランダム値（乱数値）などによってランダムに設定される。また、この種のデータ伝送システムは、送信の優先度を指定することによりいわゆる優先制御機能を持っており、パケットに優先順位（優先度）を指定する方法としては、予め端末毎に優先順位を割り付けておく方法や、衝突を検出した時点で初めて優先順位を割り振る方法などがある。
【０００４】
図７に従来の端末の回路ブロック図を示す。端末２０は、後述の送信開始信号を受けて同一の伝送路Ｌｓにバス接続された他の端末（図示せず）へデータ信号を送信するデータ送信部１と、伝送路Ｌｓ上に伝送されるデータ信号を受信して後述のパケット受信部９にパケットを送出するとともに後述のキャリア検出部１０にキャリア検知信号を送出するデータ受信部２と、データ受信部２が受信するデータを監視しパケットの衝突を検出したときに後述の乱数発生回路１４及び後述のパケットエンドサーチ部９に衝突を知らせる衝突検出回路１５と、ゲートＩＣなどにより構成されランダム値を発生する乱数発生回路１４と、データ送信部１及びデータ受信部２及び衝突検出回路１５及び乱数発発生回路１４それぞれとの間でデータの授受を行う信号処理部３’とで構成される。
【０００５】
信号処理部３’は、データ送信部１へ送信開始信号を送出する送信制御部５と、送信制御部５から送信開始信号を送出させるタイミングを決定する送信タイミングカウント部６と、送信要求に基づきデータパケットを生成するパケット生成部４と、データ受信部２より送出されるキャリア検出信号を受信することによって伝送路Ｌｓ上にキャリアが存在することを認識するキャリア検出部１０と、キャリア検出部１０でキャリアが検出されていることを前提にデータ受信部２で受信された固定長のパケットを受信するパケット受信部９と、受信したパケットの優先度を示すコードを参照して送信の優先度を判断し優先度に応じた値を送信タイミングカウント部６に知らせる優先度比較部１２と、衝突検出回路１５からの衝突検出信号を受け、パケットがどの時点で衝突したかをパケット受信部９が受信したデータに基づいて判断し、残りのパケット長の時間を送信タイミングカウント部に知らせるパケットエンドサーチ部１３とを備えている。なお、パケット受信部４は、自端末２０が送信中であっても伝送路Ｌｓ上のパケットを受信するようになっており、パケットが衝突した場合は、衝突した結果のパケットを受信する。
【０００６】
ここに、送信タイミングカウント部６は、優先度比較部１２から受けた優先度に応じた値と、乱数発生回路１４により生成されるランダム値と、パケットエンドサーチ部１３より受けたパケット衝突時点からパケットの終わりまでの時間とに基づいて送信開始までの時間を判断して該送信開始までの時間を計時し、計時終了後に該計時終了を送信制御部５に知らせる機能を有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような衝突検出回路１５（衝突検出手段）を有する端末２０を利用したデータ伝送システムにより一般的なＬＡＮなどを構成する場合は、端末２０間に伝送されるデータ信号がベースバンドによるシリアル伝送の場合、データ信号が衝突すると、ロ−レベル優先またはハイレベル優先となり、衝突の検出を比較的容易に行うことができる。
【０００８】
しかしながら、この種のデータ伝送システムにより、例えば、家人が屋内の複数箇所で来訪者を画像によって確認でき且つ家人と来訪者との間で通話ができるテレビドアホンシステムを構成するような場合、データ信号以外の音声信号や映像信号等と多重伝送するために、データ信号をＦＳＫ変調（またはＦＭ変調）して伝送することがある。テレビドアホンシステムに限らず、このようにデータ信号をＦＳＫ変調（またはＦＭ変調）して伝送する場合、データのローレベルに対応する周波数ｆ1 の信号とデータのハイレベルに対応する周波数ｆ2 の信号が衝突した時、その復調信号は、ハイレベルになるかローレベルになるか一様でなく、衝突検出回路１５の回路構成が複雑になり、衝突検出回路１５が高価になるという不具合があった。
【０００９】
また、上記従来構成のデータ伝送システムでは、パケットの衝突を検出する時点が端末２０毎に異なる場合があり、再送を開始するまでの時間の計時を開始する起点が異なるので、送達確認のために受信側の端末から返信される返信信号であるＡＣＫ（応答確認信号）と、送信側の端末２０の再送パケットとを衝突しないようにするには、パケットの終わりまでの時間を判断して上記起点を合わせるか、ＡＣＫの返送期間を十分越える長さの時間待機する必要があり、再送のタイミングを決定するための計時手段が複雑になったり、通信効率が低下するという問題があった。
【００１０】
また、予め端末に優先順位が割り振られている場合、優先順位の低い端末のアクセス効率が下がってしまうという問題があった。
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、低コストで伝送効率の低下を防止できるＣＳＭＡ／ＡＣＫ方式のデータ伝送システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、伝送路にバス接続されてＣＳＭＡ／ＡＣＫ方式でアクセス制御されＡＣＫ返信の有無によりデータ送信の成否を判断する複数の端末を備えたデータ伝送システムであって、各端末は、ＡＣＫが伝送路上に存在する期間に送信を禁止する送信休止期間を設ける送信休止手段と、伝送路上を伝送される固定長パケットを自端末宛、他端末宛に関わらず受信するデータ受信手段とを備え、全端末で送信休止期間の起点が同期することを特徴とするものであり、各端末が伝送路上を伝送される固定長パケットを自端末宛、他端末宛に関わらず受信するので、全端末で送信休止期間の起点が同期し、端末に従来のような衝突検出回路を設けることなしにＡＣＫの返送を保証することができ、安価な構成でＡＣＫの返送を保証することが可能となる。
【００１２】
また、請求項１の発明では、端末は、コマンド毎に予め設定された優先順位の順に送信休止期間経過後のパケットの再送許可期間を設定する手段と、優先順位に対応した再送許可期間においてランダム時間が経過した時に固定長パケットの再送を許可する手段とを有するので、再送の優先度はコマンド毎に予め割り付けられていることにより端末自体にアクセスの優先順位を持たせる必要がなく、緊急性の高いパケットを優先して送達させることが可能となる。また、従来のような衝突検出手段を持たずパケット同士の優先順位を比較をすることができなくても、優先順位をつけて再送を競合させることが可能となる。また、優先順位毎に再送許可期間を時間分割し、再送許可期間内で再送のタイミングにランダム性を与えていることから、同じ優先順位を有するパケットが衝突を繰り返すのを防止でき、通信効率の低下を防止することができる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、ランダム時間は、端末で実行されるプログラムにおいて、送信のための割込処理や送信休止期間の計時完了時の割込処理などの割込処理の戻りアドレスと前記プログラムのメインルーチンが一周する毎に加算される計数値との和の値に応じて設定されるので、ランダム時間を設定するために別途に乱数発生手段を設ける必要がなく、低コスト化を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本実施形態のデータ伝送システムは、図２に示すように、データを送受信する複数個（ｎ個）の端末２０i （i ＝１，２，・・・，ｎ）が１つの伝送路Ｌｓにバス接続されており、各端末２０i は、ＣＳＭＡ／ＡＣＫ方式によりアクセス制御される。なお、本実施形態のデータ伝送システムは、例えば、テレビドアホンシステムなどに利用され、データ信号はＦＳＫ変調（又はＦＭ変調）されてキャリア伝送される。
【００１５】
本実施形態における各端末２０i は、図１に示すように、後述の送信開始信号を受けて同一の伝送路Ｌｓにバス接続された他の端末２０j(j ≠i ）へデータ信号を送信するデータ送信部１と、伝送路Ｌｓ上に伝送されるデータ信号を受信して後述のパケット受信部９にパケットを送出するとともに後述のキャリア検出部１０にキャリア検出信号を送出するデータ受信部２と、データ送信部１及びデータ受信部２それぞれとの間でデータの授受を行う信号処理部３とを備えている。
【００１６】
信号処理部３は、データ送信部１へ送信開始信号を送出する送信制御部５と、後述の乱数値生成部７により生成されるランダム値がセットされたとき該ランダム値に応じた時間を計時し計時完了時に送信制御部５へ知らせる送信タイミングカウント部６と、送信要求に基づき固定長のデータパケットを生成するパケット生成部４と、後述のキャリア検出部１０にてキャリアが検出されていることを前提にデータ受信部２で受信された固定長のパケットを受信するパケット受信部９と、データ受信部２より送出されるキャリア検出信号を受けて伝送路Ｌｓ上にキャリアが存在することを認識するキャリア検出部１０と、送信制御部５の送信完了時点またはパケット受信部９の受信完了時点を起点として全ての端末２０i からの送信が禁止される一定時間（送信休止時間）を計時（カウント）し該計時終了時に該計時終了を乱数値生成部７に知らせる送信休止時間カウント部８と、送信休止時間カウント部８の計時終了を受けてあらかじめ定められている演算を実行してランダム値（乱数値）を生成する乱数値生成部７とを備えている。
【００１７】
ここに、パケット受信部９は、自端末２０i が送信完了した直後の送信休止時間計時中に受信したパケットがＡＣＫか否かを判断し、ＡＣＫの場合は送信が成功したとみなしＡＣＫでない場合は送信失敗と判断する。また、パケット受信部９は、自端末２０i の送信中はデータ受信部２からのデータを受け付けないようになっている。
【００１８】
以下、上述の送信休止時間を図３に基づいて説明する。図３では簡単のために図２における３つの端末２０2 ，２０3 ，２０4 が伝送路Ｌｓにバス接続されている場合について説明する。
いま、図３（ａ）に示すように端末２０2 がデータ送信部１から端末２０4 宛にパケット３０を送信したとする。この場合、端末２０2 は従来のような衝突検出手段を備えていないので、パケット３０の送達の確認は端末２０4 からのＡＣＫの返送によって判断する。
【００１９】
一方、図３（ｃ）に示すように、端末２０4 はデータ受信部２にて受信したパケット３０に誤りがないと判断した場合、送信休止時間ＴＯ内にＡＣＫ４０を返送する。
また、端末２０3 は、パケット３０が自端末２０3 宛、他端末２０4 宛に関わらず伝送路Ｌｓに送信されるパケット３０を受信する。
【００２０】
したがって、送信終了時または受信終了時、すなわち、パケット３０の終わりの時点を起点として、全端末２０2 ，２０3 ，２０4 が同期して送信休止時間ＴＯを計時する。なお、パケットは固定長であるので、送信休止時間ＴＯのカウントの起点がずれることはない。
また、送信休止時間ＴＯ内はＡＣＫ４０の返送期間（本実施形態においてはデータ送信部１からの送信が休止される送信休止期間）であり、送信休止時間ＴＯ内に端末２０4 から返送されたＡＣＫ４０が有効な場合は端末２０2 は送信が成功したとみなす（成功したことを認識する）。本実施形態では、送信休止時間ＴＯ内はＡＣＫ以外のパケットの送信が禁止されるので、ＡＣＫ４０が衝突によって失われることはない。
【００２１】
次に、パケットの衝突が発生した場合の動作を図４を参照しながら説明する。いま、図４（ａ）に示すように端末２０2 が端末２０4 宛にパケット３０を送信し、これと同じタイミングで図４（ｂ）に示すように端末２０3 が端末２０4 宛にパケット３１を送信開始した場合、伝送路Ｌｓ上で両端末２０2 ，２０3 のパケット３０，３１が衝突するが、端末２０2 ，２０3 は従来のような衝突検出手段を備えていないので、それぞれパケット３０，３１を最後まで送信し、パケット３０，３１の終わりから、送信休止時間ＴＯをカウント開始する。
【００２２】
一方、端末２０4 は、図４（ｃ）に示すようにパケット３０とパケット３１の衝突した信号３２を受信するが、受信データは衝突により誤りを含むので、端末２０4 はＡＣＫを返送しない。したがって、端末２０2 ，２０3 は、送信休止時間ＴＯ内（送信休止期間）にＡＣＫを受信できないので、送信が失敗したと判断し、送信休止時間ＴＯの計時（カウント）完了後さらにランダム時間が経過した後に再送を開始する。
【００２３】
この時、万一、衝突によりパケットが壊れずに端末２０4 が正常受信とみなした場合でも、ＡＣＫに送信元アドレス情報を含めておくことにより、端末２０2 または端末２０3 のどちらか一方のみが送信成功を認識し、両者共に送信成功と判断することを防止できる。
ところで、パケット３０，３１には、初回送信時に、予めコマンド毎に決められている優先順位が付けられており、優先順位の高いパケットほど送信休止時間ＴＯ経過後の早い時間範囲内に再送が許可される。送信休止時間ＴＯ経過後に、優先順位が最も高いパケットの再送許可期間ＴＰ1 、優先順位が２番目に高いパケットの再送許可期間ＴＰ2 、優先順位が３番目に高いパケットの再送許可期間ＴＰ3 、・・・の順に再送許可期間が割り当てられる。したがって、パケット３０の優先順位が１番高く、パケット３１の優先順位が２番目である場合、送信休止時間ＴＯ経過後の再送許可期間ＴＰ1 においてランダム時間ＲＮＤ1 経過後にパケット３０の再送が開始される。なお、図４（ａ）では、再送されるパケット３０をパケット３３としてある。
【００２４】
一方、端末２０3 では他端末２０4 宛のパケット３３を受信し、また、端末２０4 では自端末２０4 宛のパケット３３を受信する。
優先順位が２番目に高いパケット３１は、送信休止時間ＴＯの経過後にランダム時間ＲＮＤ2 が経過した時点（再送許可期間ＴＰ2 中）にパケット３１の再送を許可されるが、該許可よりも先に端末２０2 がパケット３３の送信を開始しており、端末２０3 ではこの再送されたパケット３３を受信しているので、端末２０3 は競合負けとなり、パケット３３の受信開始時に送信タイミングカウント部６のカウントを中止している。
【００２５】
したがって、端末２０3 の再送は、端末２０2 の再送パケット３３の受信完了時を起点として送信休止時間ＴＯ経過後、再送許可期間ＴＰ2 内のランダム時間計時完了後に開始される。
次に、上述のランダム時間について図５を参照しながら説明する。
いま、端末２０ｉが初回のパケット送信に失敗した場合、上述のように送信休止時間ＴＯ経過した時点ｔｐ1minから再送パケットを送信するタイミングを決定するためのカウントを開始する。
【００２６】
ところで、端末２０ｉの送信パケット３０の優先順位がｎ（ｎは１以上の整数）番目である場合、パケット３０の再送時におけるランダム時間ＲＮＤn は、優先順位がｎ番目のパケットに割当てられた再送許可期間ＴＰn の範囲を示す最小値ｔｐnminにランダム値ＲＮＤを加えた値としている。上述の信号処理部３はＣＰＵなどにより構成され、ランダム値ＲＮＤは、図６に示すようなＣＰＵで実行されるプログラム中の割込処理（例えば、送信タイミングカウント処理（Ｓ２）、送信処理（Ｓ３）、受信処理（Ｓ４）などの任意の割込処理）が行われた際の戻りアドレスＢと前記プログラムのメイン処理が一周する毎に加算される計数値（Ｓ１に示すランダム値用カウンタＡの値）との和により生成される。
【００２７】
なお、伝送路Ｌｓに接続された複数の端末２０i がランダムアクセスするようなデータ伝送システムでは、各端末２０i の動作が独立しており、同一プログラムで動作する端末２０i でもプログラムの実行部分は異なっていると考えられるので、ランダム時間を割込処理の戻りアドレスのみに基づいて生成するようにしても十分なランダム性を有する。しかし、割込アドレスのうちメモリ空間に確保できるビット数が少ない場合に、ランダム時間のパターンが少なくなるので、本実施形態ではカウンタ値をこれに加えることによってランダム時間のパターン数を増やしている。また、ランダム時間を決める要素として、メインルーチンが１周する間に加算される計数値を使用しているのは、各端末２０i の電源投入タイミングにばらつきがあるので、プログラムのメインルーチンの周回回数が端末２０i によって異なり、また、メインルーチンはプログラムの実行状況に関わらず定期的に周回するので、カウンタとして適当かつプログラム構成が簡易だからである。ここで、計数値は、カウンタのビット数を例えば４ビットとした場合、０から１５までカウントした後に、リセットされる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１の発明は、伝送路にバス接続されてＣＳＭＡ／ＡＣＫ方式でアクセス制御されＡＣＫ返信の有無によりデータ送信の成否を判断する複数の端末を備えたデータ伝送システムであって、各端末は、ＡＣＫが伝送路上に存在する期間に送信を禁止する送信休止期間を設ける送信休止手段と、伝送路上を伝送される固定長パケットを自端末宛、他端末宛に関わらず受信するデータ受信手段とを備え、全端末で送信休止期間の起点が同期するので、端末に従来のような衝突検出回路を設けることなしにＡＣＫの返送を保証することができ、安価な構成でＡＣＫの返送を保証することが可能となるという効果がある。
【００２９】
また、請求項１の発明では、端末は、コマンド毎に予め設定された優先順位の順に送信休止期間経過後のパケットの再送許可期間を設定する手段と、優先順位に対応した再送許可期間においてランダム時間が経過した時に固定長パケットの再送を許可する手段とを有するので、再送の優先度はコマンド毎に予め割り付けられていることにより端末自体にアクセスの優先順位を持たせる必要がなく、緊急性の高いパケットを優先して送達させることが可能となるという効果がある。また、従来のような衝突検出手段を持たずパケット同士の優先順位を比較をすることができなくても、優先順位をつけて再送を競合させることが可能となるという効果がある。また、優先順位毎に再送許可期間を時間分割し、再送許可期間内で再送のタイミングにランダム性を与えていることから、同じ優先順位を有するパケットが衝突を繰り返すのを防止でき、通信効率の低下を防止することができるという効果がある。
【００３０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、ランダム時間は、端末で実行されるプログラムにおいて、送信のための割込処理や送信休止期間の計時完了時の割込処理などの割込処理の戻りアドレスと前記プログラムのメインルーチンが一周する毎に加算される計数値との和の値に応じて設定されるので、ランダム時間を設定するために別途に乱数発生手段を設ける必要がなく、低コスト化を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示し、端末の回路ブロック図である。
【図２】同上のシステム構成図である。
【図３】同上の動作説明図である。
【図４】同上の他の動作説明図である。
【図５】同上の別の動作説明図である。
【図６】同上のまた別の動作説明図である。
【図７】従来例を示し、端末の回路ブロック図である。
【符号の説明】
１  データ送信部
２  データ受信部
３  信号処理部
４  送信制御部
５  パケット生成部
６  送信タイミングカウント部
７  乱数値生成部
８  送信休止時間カウント部
９  パケット受信部
１０  キャリア検出部
２０i   端末
Ｌｓ  伝送路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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