JP2000069064A

JP2000069064A - データ伝送方法及びデータ伝送装置

Info

Publication number: JP2000069064A
Application number: JP10239961A
Authority: JP
Inventors: Ichita Nakamura; 一太中村; Takeshi Ota; 猛史太田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-08-26
Filing date: 1998-08-26
Publication date: 2000-03-03

Abstract

(57)【要約】【課題】ジャンケン・プロトコルに従った通信方式に
従って、確実に異常を検出することもできる、優れたデ
ータ伝送方法及びデータ伝送装置を提供する。【解決手段】データ伝送装置は、通信ネットワークを
介したデータの伝送を可能ならしめる送信処理部及び受
信処理部の他に、送信カウンタと、受信カウンタと、待
ち時間タイマを含んでいる。送信カウンタはどれだけデ
ータを送信したかを記録するカウンタであり、受信カウ
ンタはどれだけのデータを受信したかを記録するカウン
タである。待ち時間タイマは、送信時に、エラー検出を
するために待つ時間を掲示するカウンタである。パケッ
ト衝突時に自身に優先権があると判断した場合、送信処
理部は、直ぐにパケット再送信を試みず、待ち時間タイ
マが消滅してから再送信を行う。この待ち時間を利用し
て、ネットワーク上の異常（例えばパケットの多体衝
突）を確実に検知することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送信側の端末と受
信側の端末とがＬＡＮなどの伝送路を介してパケット形
式のデータを交換するためのデータ伝送方法及びデータ
伝送装置に係り、特に、送信側の端末は衝突時における
優先度を表したデータ（ジャンケン・ヘッダ）をパケッ
トに付加して送信するジャンケン・プロトコル・タイプ
のデータ伝送方法及びデータ伝送装置に関する。

【０００２】更に詳しくは、本発明は、ジャンケン・プ
ロトコルに従った通信方式において、確実に異常を検出
することもできるデータ伝送方法及びデータ伝送装置に
関する。

【０００３】

【従来の技術】昨今、「ネットワーク・コンピューティ
ング」なる言葉が、新聞・雑誌等の各種メディアを賑わ
している。ネットワーク・コンピューティングとは、そ
の字義通り、複数のコンピュータや周辺機器をネットワ
ークで結んだ環境のことを指す。ネットワーク・コンピ
ューティングの主目的は、コンピュータ資源の共有、及
び、情報の共有・流通にある。

【０００４】ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗ
ｏｒｋ）は、１つの構内など比較的狭い範囲のみをカバ
ーする、言わばネットワークの最小単位であり、大学や
研究機関などの個別の団体によって自主運営・管理され
る性質を持つ。ＬＡＮは、通信事業に関する資格や免許
なしに敷設できるという簡便性に加えて、半導体技術の
向上に伴う通信機器の低価格化や通信ソフトウェアの高
機能化に支えられて、企業や研究機関、一般家庭に至る
まで深く浸透してきている。

【０００５】端末装置（ＤＴＥ：ＤａｔａＴｅｒｍｉ
ｎａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ）としてのコンピュータ・
システムは、回線終端装置（ＤＣＥ：ＤａｔａＣｉｒ
ｃｕｉｔＴｅｒｍｉｎａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ）と
してのＬＡＮアダプタを介してＬＡＮに接続される。Ｌ
ＡＮ接続された端末同士は、所定の通信プロトコルに従
うことでデータ通信が可能となる。通信プロトコルの標
準モデルは（ＯｐｅｎＳｙｓｔｅｍｓＩｎｔｅｒｃｏ
ｎｎｅｃｔｉｏｎ：開放型システム間相互接続）参照モ
デルである。ＯＳＩ参照モデルは、物理層、データリン
ク層、ネットワーク層、トランスポート層、セッション
層、プレゼンテーション層、アプリケーション層という
７つの階層で構成される（周知）。

【０００６】ＬＡＮは、そもそも１９７６年に米ゼロッ
クス社が、「ペーパレスオフィス」の実現要素の１つと
して、イーサネット（”Ｅｔｈｅｒｎｅｔ”）というＬ
ＡＮの製品を発表したことに端を発している。イーサネ
ットは、バス型のネットワーク・トポロジを持ち、デー
タリンク層のプロトコルとして、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Ｃａ
ｒｒｉｅｒＳｅｎｓｅＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅ
ｓｓｗｉｔｈＣｏｌｌｉｓｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉ
ｏｎ）方式を採用する。ＣＳＭＡ／ＣＤ方式とは、パケ
ットを送信しようとする端末が伝送路を監視して信号
（キャリア）の有無を調べ、キャリアが存在しないこと
を確認してからパケットを送出するという通信方式であ
る。運悪く２以上の端末が同時にパケットを送信して衝
突（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）を検出したときには、各送信
端末は、所定の待ち時間だけ待ってから再び送信を試み
るようになっている。

【０００７】ところで、最近は、伝送速度の高速化のた
めに、ＬＡＮにおいても光ファイバの利用が検討されて
いる。ところが、依然として主流な通信プロトコルであ
るＣＳＭＡ／ＣＤ方式は、パケットの衝突による帯域の
無駄が大きく、高速伝送の利益を充分に享受することが
できない。何故ならば、ＣＳＭＡ／ＣＤプロトコルで
は、衝突時には全ての送信端末がバックアップするよう
に規定されているからである。

【０００８】本出願人に譲渡されている特開平５−２５
２１７０号公報（「光通信ネットワーク及び通信方
式」）には、光ファイバ・ネットワークにおいてＣＳＭ
Ａ／ＣＤプロトコルよりも良いパフォーマンスを得るこ
とができる通信プロトコルが開示されている。該通信プ
ロトコルは、ＣＳＭＡ／ＣＤプロトコルをベースにして
いるが、パケットの衝突が発生したときには、送信端末
のうち１つはバックオフせず直ぐに再送信できるように
している。

【０００９】特開平５−２５２１７０号公報に開示され
ているような衝突時のオペレーションが可能となったの
は、各端末のＬＡＮ接続に、相互接続可能なスター・カ
プラを利用していることにも依拠する。スター・カプラ
については、例えば本出願人に譲渡されている特開平５
−３４５７号公報（「スターカプラ及び光通信ネットワ
ーク」）に開示されている。この相互接続可能なスター
・カプラは、１つのポートから入力された光信号が、自
ポート以外のポートに分配されるという性質を持つ。こ
のため、パケット送信中の端末は、自分が送出したパケ
ットを受信することはない。もし送信中に何らかの信号
を受信したならば、それは別の端末が送信したパケット
の信号である。言い換えれば、伝送路上でパケットの衝
突が発生していることを意味する。

【００１０】２つのパケットによる衝突（すなわち「２
体衝突」）であれば、各送信端末は相手のパケットを正
常に受信することができる。ところが、３つ以上のパケ
ットが衝突（すなわち「多体衝突」）した場合、混信し
てしまうため、いずれの送信端末も正常なパケットを受
信することができない。多体衝突した場合、送信端末で
は、物理層でＣＲＶ（ＣｏｄｅＲｕｌｅＶｉｏｌａ
ｔｉｏｎ）方式などを用いることで、衝突（すなわち異
常）を検知することができる。異常の検知は上位のプロ
トコル層に通知される。なお、送信端末以外の端末は、
２体衝突であろうと多体衝突であろうと、パケット衝突
時は混信した信号を受信する。

【００１１】特開平５−２５２１７０号公報に開示され
た通信プロトコルでは、パケット間の相対的な優先度を
表すビット列を、パケットのヘッダに付加するようにな
っている。優先順位は、ビット列の値の大小で決まる。
２体衝突の場合、各送信端末は、自分のパケットのビッ
ト列と、衝突した相手端末のビット列とを比較する。そ
して、自分の値の方が大きい端末は、パケット再送の優
先権が与えられ、ジャミング後すぐにパケット送信を開
始する。逆に、ビット列が小さい方の送信端末はバック
オフ動作に入る。また、ビット列の値が同じであれば、
両端末ともにバックオフに入る。相対的に優劣が決まる
ジャンケンに喩えて、本明細書では以下、このプロトコ
ルを「ジャンケン・プロトコル」と呼び、優先度を示す
ビット列を「ジャンケン・ヘッダ」と呼ぶことにする。

【００１２】特開平５−２５２１７０号公報に開示され
た通信方式によれば、衝突が発生してもどちらか一方の
パケットをジャミング後に直ぐに送信することが可能で
ある。しかも、ジャミング・パケット送信直後の再送な
ので、衝突した他方の端末は未だキャリア・アイドル待
ち状態のままなので、再送されたパケットが再び他のパ
ケットと衝突する可能性は低い。

【００１３】上述したように、特開平５−２５２１７０
号公報に開示された通信方式の場合、物理層において混
信信号を検知するために、ＣＲＶ（ＣｏｄｅＲｕｌｅ
Ｖｉｏｌａｔｉｏｎ）方式を採用した異常検出装置を
利用することを前提としている。しかしながら、ＣＲＶ
そのものが高機能ゆえ、異常検出装置は高価なものにつ
く。また、この通信方式は、符号の冗長度を利用してい
るので、伝送路上の異常を確実に検出できる訳ではな
い。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、送信
側の端末と受信側の端末とがＬＡＮなどの伝送路を介し
てパケット形式のデータを交換するための、優れたデー
タ伝送方法及びデータ伝送装置を提供することにある。

【００１５】本発明の更なる目的は、送信側の端末は衝
突時における優先度を表したデータ（ジャンケン・ヘッ
ダ）をパケットに付加して送信するジャンケン・プロト
コル・タイプの、優れたデータ伝送方法及びデータ伝送
装置を提供することにある。

【００１６】本発明の更なる目的は、ジャンケン・プロ
トコルに従った通信方式において、確実に異常を検出す
ることができる、優れたデータ伝送方法及びデータ伝送
装置を提供することにある。

【００１７】但し、この明細書で以下に言う「異常」と
は、自分に再送権利があると判断した端末が２台以上生
じた現象のことを指す。異常発生時には、多体衝突や伝
送路上の誤りなどにより、２台以上の送信端末がジャン
ケン・ヘッダの比較により自分が優先権を持っていると
判断して、パケットを再送する。再送しても当然衝突が
起こる。この繰り返しになるとネットワーク・システム
は破綻する。１つの端末だけが優先権を持つと判断した
場合は、このような衝突の繰り返しは起こらないので、
「異常」とは言わない。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を参
酌してなされたものであり、その第１の側面は、複数の
端末が接続された伝送路上で、送信側の端末は優先度を
表したジャンケン・ヘッダをパケットに付加して送信
し、パケット衝突時には各パケットのジャンケン・ヘッ
ダの値を比較することでパケット再送の優先権を付与す
るタイプのデータ伝送方法であって、パケット送信時に
おいて、（ａ）送信データ量を計測するステップと、
（ｂ）受信データ量を計測するステップと、（ｃ）パケ
ット衝突時に自分に優先権があるかどうかを判断するス
テップと、（ｄ）自分に優先権があると判断した場合
に、再送信待ち合わせ時間を計測するステップと、
（ｅ）再送信待ち合わせ時間経過後に衝突したパケット
を再送信するステップと、を具備することを特徴とする
データ伝送方法である。

【００１９】ここで、前記ステップ（ｄ）では、送信デ
ータ量がジャンケン・ヘッダの送信完了を示す値になっ
た時点で待ち合わせ時間の計測を開始し、一定期間で該
計測を終了するようにしてもよい。

【００２０】また、待ち合わせ時間の計測を終了する一
定期間は、少なくとも、最大往復伝播遅延時間と、ジャ
ンケン・ヘッダの比較に要する時間と、ジャム・パケッ
トの送信に要する時間と、インターフレームスペース
（ＩＦＳ）時間のうちキャリア・センスをしない時間
と、ＭＡＣ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏ
ｌ）層における１クロック時間を含むようにしてもよ
い。

【００２１】また、インターフレームスペース（ＩＦ
Ｓ）時間のうちキャリア・センスをしない時間がジャム
・パケットの送信に要する時間を上回らないようにして
もよい。

【００２２】また、最大往復伝播遅延時間が、最大パケ
ット長のパケットを送信するのに要する時間であっても
よい。

【００２３】また、ジャンケン・ヘッダの比較に要する
時間は１クロック時間でもよい。

【００２４】また、本発明の第２の側面は、複数の端末
が接続された伝送路上で、送信時には優先度を表したジ
ャンケン・ヘッダをパケットに付加して送信し、パケッ
ト衝突時には各パケットのジャンケン・ヘッダの値を比
較することでパケット再送の優先権を付与するタイプの
データ伝送装置であって、（ａ）送信データ量を計測す
る送信量計測手段と、（ｂ）受信データ量を計測する受
信量計測手段、（ｃ）自分に優先権があると判断した場
合の再送信待ち合わせ時間を計測する待ち時間計測手段
と、（ｄ）ジャンケン・プロトコルに従ってパケットの
送信処理を行う送信処理手段と、（ｅ）ジャンケン・プ
ロトコルに従ってパケットの受信処理を行う受信処理手
段と、を含むことを特徴とするデータ伝送装置である。

【００２５】ここで、前記待ち時間計測手段（ｃ）は、
送信データ量がジャンケン・ヘッダの送信完了を示す値
になった時点で待ち合わせ時間の計測を開始し、一定期
間で該計測を終了するようにしてもよい。

【００２６】また、待ち合わせ時間の計測を終了する一
定期間は、少なくとも、最大往復伝播遅延時間と、ジャ
ンケン・ヘッダの比較に要する時間と、ジャム・パケッ
トの送信に要する時間と、インターフレームスペース
（ＩＦＳ）時間のうちキャリア・センスをしない時間
と、ＭＡＣ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏ
ｌ）層における１クロック時間を含むようにしてもよ
い。

【００２７】また、インターフレームスペース（ＩＦ
Ｓ）時間のうちキャリア・センスをしない時間がジャム
・パケットの送信に要する時間を上回らないようにして
もよい。

【００２８】また、最大往復伝播遅延時間は、最大パケ
ット長のパケットを送信するのに要する時間であっても
よい。

【００２９】また、ジャンケン・ヘッダの比較に要する
時間は１クロック時間であってもよい。

【００３０】

【作用】本発明に従ったデータ伝送装置１００は、図１
に示すように、通信ネットワークを介したデータの伝送
を可能ならしめる送信処理部１１及び受信処理部１２の
他に、送信カウンタ１３と、受信カウンタ１４と、待ち
時間タイマ１５を含んでいる。

【００３１】送信処理部１１及び受信処理部１２は、ジ
ャンケン・プロトコルに従ったデータ通信を行うものと
する。また、通信装置１００は、送信用信号線からの出
力信号を他の伝送装置の受信用信号線に入力する構造を
とることが好ましい。

【００３２】送信カウンタ１３は、パケット送信中に、
どれだけデータを送信したかを記録するカウンタであ
る。カウントする単位は、ビット単位でもバイト単位で
もよい。

【００３３】また、受信カウンタ１４は、パケット送信
中において、どれだけのデータを受信したかを記録する
カウンタである。カウントする単位はビット単位でもバ
イト単位でもよい。

【００３４】待ち時間タイマ１５は、送信時に、エラー
検出をするために待つ時間を掲示するカウンタである。

【００３５】パケット衝突時には、自身に優先権がある
と判断した場合、送信処理部１１は、直ぐにパケット再
送信を試みず、待ち時間タイマ１５が消滅してから再送
信を行う。この待ち時間を利用して、ネットワーク上の
異常（例えばパケットの多体衝突）を確実に検知するこ
とができる。また、ＣＲＶ（ＣｏｄｅＲｕｌｅＶｉ
ｏｌａｔｉｏｎ）のような高機能を持つ高価な異常検出
装置を用いる必要がない。

【００３６】本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、
後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳
細な説明によって明らかになるであろう。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施例を詳解する。

【００３８】図２には、本実施例におけるデータ伝送装
置が複数接続されている通信ネットワークの概念図を示
している。

【００３９】ネットワーク上には、多数のデータ伝送装
置が接続され、所定の通信プロトコルに従ってネットワ
ーク経由でのデータ交換が可能となっている。各データ
伝送装置は、ジャンケン・プロトコル（前述）で送受信
をする能力を持つものとする。

【００４０】ネットワークの伝送媒体が光ファイバであ
れば、相互接続可能なスター・カプラ（前述）を利用す
ることにより、本発明の要旨を実現可能である。また、
伝送媒体がツイスト・ペア・ケーブルであれば、ケーブ
ル内の信号線を送信用と受信用とに分けるとともに、ハ
ブやスイッチにおいて自端末の送信用信号線からの信号
を自端末以外の端末の受信用信号線に出力するように構
造を変更することで、本発明の適用が可能となる。但
し、以下では、伝送媒体が光ファイバーであるものとし
て説明する。

【００４１】図１を用いて既に説明したように、端末装
置１００は、送信カウンタ１３と、受信カウンタ１４
と、待ち時間タイマ１５と、送信処理部１１と、受信処
理部１２と、物理インタフェース部（図１では示してい
ない）より構成される。

【００４２】送信カウンタ１３は、パケットの送信開始
と同時にカウントを開始し、パケットの送信が正常に終
了、あるいは途中で終了したならばそこでカウントを終
了するようになっている。カウント方法は、カウント・
ダウン、カウント・アップのどちらでもよく、カウント
・ダウンであれば初期値は送信パケットのパケット・サ
イズで、カウント・アップであれば初期値は０である。

【００４３】受信カウンタ１４は、パケットの受信開始
と同時にカウントを開始し、パケットの受信が正常に終
了、あるいは途中で終了したならばそこでカウントを終
了するようになっている。カウント方法は、カウント・
ダウン、カウント・アップのどちらでもよく、カウント
・ダウンであれば初期値は最大パケット・サイズで、カ
ウント・アップであれば初期値は０である。

【００４４】送信処理部１１は、ジャンケン・プロトコ
ルの送信処理を行う部分である。送信処理部１１が行う
送信処理手順は、基本的には、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Ｃａｒ
ｒｉｅｒＳｅｎｓｅＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓ
ｓｗｉｔｈＣｏｌｌｉｓｉｏｎＤｅｔｅｃｔｉｏ
ｎ）プロトコル（前述）に従ったものとほとんど同じで
あるが、ジャンケンヘッダの付加という処理と、衝突時
の再送処理については、ＣＳＭＡ／ＣＤプロトコルと相
違する。

【００４５】受信処理部１２は、ジャンケンプロトコル
の送信処理を行う部分である。受信処理部１２が行う受
信処理手順は、ＣＳＭＡ／ＣＤプロトコルのそれとほと
んど同じである。違うのは、パケットのヘッダの扱い方
である。ＣＳＭＡ／ＣＤプロトコルのパケット・フォー
マットと違ってジャンケン・ヘッダが付加されているの
で、それを取り除く処理が必要である。

【００４６】待ち時間タイマ１５は、待ち時間を計時す
るためのタイマであり、具体的には、送信カウンタ１３
がジャンケン・ヘッダを送信し終えたカウント数を示し
た直後のクロックの立ち上がりから計時を開始するよう
になっている。計時が終了するのは、後述する一定時間
を計時し終えた場合、あるいはジャンケン・ヘッダを比
較して自端末のパケットのジャンケン・ヘッダ値が相手
パケットの値よりも大きくなかった場合である。

【００４７】送信処理部１１は、送信時に、パケットご
とにランダムな値をジャンケン・ヘッダとして付加す
る。パケットの衝突時は、この値によって優先度が決ま
る。以下、衝突時の送信処理を、図３を参照しながら説
明する。

【００４８】送信要求をプロトコル上位層から受け取る
と、まずパケットを作成する（ステップＳ１０１）。こ
のとき、ジャンケン・ヘッダをパケットに付加する。そ
して、伝送路上のキャリアを監視し（ステップＳ１０
２）、キャリアが消えるまで待機する。キャリアが消え
た後、インターフレームスペース（ＩＦＳ）時間だけ経
過するのを待って（ステップＳ１０３）、送信を開始す
る（ステップＳ１０４）。例えば、ＩＥＥＥ８０２．３
であれば、このＩＦＳ時間は９６ビット時間である。こ
れは、９６ビットのデータを伝送するのに要する時間を
意味し、伝送速度が１００Ｍｂｐｓであれば、０．９６
マイクロ秒である。

【００４９】インターフレームスペース時間は、前半の
Ｐａｒｔ１（ＩＦＳ１ビット時間）と、後半のＰａｒｔ
２（ＩＦＳ２ビット時間）に分かれている。例えば、Ｉ
ＥＥＥ８０２．３であれば、Ｐａｒｔ１は６４ビット時
間で、Ｐａｒｔ２は３２ビット時間である。

【００５０】Ｐａｒｔ１の間、キャリアの存否を監視し
続ける（ステップＳ１０６）。キャリアが検知されれ
ば、送信処理を中止し、再びキャリアがなくなるのを待
つ。他方、Ｐａｒｔ２の間にキャリアが検知されても、
送信処理は続ける。

【００５１】送信開始後、キャリアを受信することなく
送信を終えれば、正常に送信終了となる（Ｓ１０６→Ｓ
１０４→Ｓ１０５）。この時、パケットの最後にＥＳＤ
（ＥｎｄｏｆＳｔｒｅａｍＤｅｌｉｍｉｔｅｒ）
と呼ばれるシンボルを挿入して送信する。

【００５２】他方、送信中にキャリアを受信すると、そ
れは他の端末も送信している、すなわち、衝突が起きて
いると判断できる。但し、衝突時には互いのジャンケン
・ヘッダを比較する必要がある（前述）ので、少なくと
も、自端末が送信中のパケットのジャンケンヘッダＨ₁
を全て送信し終わるまで送信処理を継続する（Ｓ１０６
→Ｓ１０７）。ジャンケン・ヘッダをすべて送信したか
どうかは、送信カウンタ１３の値を参照することに判断
できる。

【００５３】また、受信中のパケットのジャンケン・ヘ
ッダＨ₂も全て受信しなければならない。受信したかど
うかは、受信カウンタ１４の値を参照することにより可
能である。自端末のジャンケン・ヘッダを全て送った直
後のクロックの立ち上がりで、監視タイマによる計時を
開始する（ステップＳ１０８）。

【００５４】受信中のパケットのジャンケン・ヘッダＨ
₂を受信完了（ステップＳ１０９）した直後のクロック
の立ち上がりで、２つのジャンケン・ヘッダＨ₁及びＨ₂
の値を比較する（ステップＳ１１０、Ｓ１１１）。

【００５５】判断ブロックＳ１１１における比較の結
果、自端末が送信したパケットのジャンケン・ヘッダＨ
₁の方が小さいか、または２つのジャンケン・ヘッダＨ₁
及びＨ₂の値が等しい場合には、直ちにジャム・パケッ
ト（パケット長Ｊビット）の送信に切り替える（ステッ
プＳ１１２）。

【００５６】その後は、ＩＥＥＥ８０２．３で規定され
たバックオフ・アルゴリズムに従う（ステップＳ１１
３）。すなわち、ジャム・パケットを送信し終えたとこ
ろでバックオフ時間を計算し、バックオフ時間だけ再送
を見合わせる。そして衝突回数が１６回以上になってい
れば、検知事象がエラーであるとして、プロトコル上位
層に通知する（Ｓ１１４→Ｓ１１５）。

【００５７】他方、衝突回数が１６回未満であれば、ス
テップＳ１０１に復帰して、再びキャリアの検知を行
い、送信処理の動作を再び行う。

【００５８】判断ブロックＳ１１１における２つのジャ
ンケン・ヘッダＨ₁及びＨ₂の比較の結果、送信中のパケ
ットのジャンケン・ヘッダＨ₁の方が大きければ、監視
タイマが切れるまで送信を継続する（Ｓ１１１→Ｓ１１
６）。

【００５９】監視タイマが切れた時点で、キャリアを受
信しているかどうかを判断する（ステップＳ１１７）。

【００６０】キャリアを受信していれば、自端末以外の
端末が、その端末に優先権があると判断してパケットを
送信し続けていると判る。これは多体衝突あるいは何ら
かの誤りによって引き起こされるものなので、前述と同
様のエラー処理を行う。すなわち、直ちにジャム・パケ
ット（パケット長Ｊビット）を送信し（ステップＳ１１
２）、その後は、ＩＥＥＥ８０２．３に規定されたバッ
クオフ・アルゴリズムに従う（ステップＳ１１３）。

【００６１】他方、監視タイマが切れた時点で、キャリ
アを受信していなければ、優先権の判断が正常に行われ
ていることが判る。この場合、送信中のパケットの送信
を中止し、次いで、１クロック分のＩＤＬＥ信号を挿入
して、そのパケットの先頭から直ちに再送する（Ｓ１１
７→Ｓ１０１）。

【００６２】このＩＤＬＥ信号の送信により、他の端末
は、受信データが衝突パケットであることを認識でき
る。なぜなら、送信データの最後にはＥＳＤがあり、そ
の後にＩＤＬＥを受信するのが正常終了であり、ＥＳＤ
を受信せずにＩＤＬＥを受信するのは衝突が起きたとき
しか有り得ないからである。

【００６３】次に、前述の待ち時間タイマ１５が計時す
る一定時間の計算方法を示す。この一定時間は、最悪の
状況でもエラーを検知できるように定める。エラーと
は、パケットの衝突時において、２以上の端末が自端末
に再送権利があると判断したような現象のことである。
すなわち、互いのジャンケン・ヘッダを比較した結果、
多体衝突や伝送路上の誤りなどの原因で、２台以上の端
末が自端末のパケットのジャンケン・ヘッダが大きいと
判断してしまい、各端末はパケットを再送することにな
る。再送しても、やはり衝突が起きる。その後は、この
繰り返しになるのでシステムの破綻を招来する。（も
し、一端末だけが自端末のパケットのジャンケン・ヘッ
ダが大きいと判断したなら、そのようなこと起きないの
で、この明細書ではエラーとして扱わない。）

【００６４】エラーが起きるの防ぐためには、自端末に
再送権利があると判断した端末は、他の端末の信号をあ
る期間まで待機し、まだキャリアを受信していれば、エ
ラーが起きたと判断できるようにすればよい。

【００６５】ここで言うある期間とは、最悪の状況でも
エラーを検知できる期間のことを意味する。また、最悪
というのは、エラーが判明するまで最も時間がかかる場
合である。すなわち、送信してすぐではなく、可能な限
り遅れて他の端末のパケットと衝突する場合である。こ
の様子を、図４を参照しながら以下に説明する。

【００６６】図４では、送信端末（端末Ｂとする）のパ
ケットが、端末Ｂからネットワーク上で最も遠い端末
（端末Ａとする）が送信するパケットと衝突している。
ＩＦＳ１ビット時間だけカウントしてもキャリアを受信
しなければ、そのＩＦＳ２ビット時間後に送信を開始す
るので、最悪の場合、端末Ａは、端末ＢのパケットをＩ
ＦＳ２ビット受信してから送信を開始する。図４はまさ
しくこの場合を表している。

【００６７】エラーがない場合、端末Ａは、端末Ｂのジ
ャンケン・ヘッダを受信し、互いのジャンケン・ヘッダ
の値を比較する。そして、ジャンケン・ヘッダの値が小
さいと判断したなら、ジャム・パケットを送信する。そ
のジャム・パケットを受信し終わると（その時刻をＴ_j
とする）、その後はＩＤＬＥ信号を送信する。

【００６８】しかし、エラーが起きたために、端末Ａが
自分のジャンケン・ヘッダの方が大きいと判断すると、
端末Ａはパケットを送信し続ける。このため、端末Ｂ
は、時刻Ｔ_jを過ぎても、パケットを受信し続ける。こ
れによりエラーが判明する。

【００６９】よって、端末Ｂが待つべき時間の計算の開
始は、端末Ａがジャンケン・ヘッダを送信し終えた時
点、終了は端末Ａのジャム・パケットを受信し終わった
時点、つまり時刻Ｔ_jとなり、次式で表される。

【００７０】

【数１】

【００７１】上式において、１クロック時間というの
は、先程のジャム・パケットを受信完了した直後のクロ
ックで判断するマージンを含んでいるためである。

【００７２】端末Ａから端末Ｂまでの伝播時間と端末Ｂ
から端末Ａまでの伝播時間を足した値は、互いの距離が
もっとも遠い場合の端末同士の往復伝播遅延時間のこと
である。よって、待ち時間は下式の通りとなる。

【００７３】

【数２】

【００７４】また、最大往復伝播遅延時間は、最小パケ
ット長（ビット単位）に反映されていることが多い。つ
まり、最小パケット長時間が最大往復伝播遅延時間に相
当する。また、比較に要する時間をＣクロックとする
と、１クロックでＢビットの送信をする装置であれば、
ビット時間に換算すると、ＣＢビット時間となる。よっ
て、上記の式は、以下のようになる。

【００７５】

【数３】

【００７６】ジャンケン・ヘッダの比較は少なくとも１
クロック必要である。言い換えると、Ｃ＝１が最小値で
あり、最適な待ち時間は、下式で表される。

【００７７】

【数４】

【００７８】ここで、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３で規
定されているパラメータを想定すると、最小パケット長
は５１２ビット、ＩＦＳは３２ビット、ジャム・パケッ
ト長は３２ビットである。１クロックで８ビット送信す
るデータ伝送装置であれば、待ち時間は以下の通りとな
る。

【００７９】

【数５】

【００８０】また、送信データを４Ｂ／５Ｂでデコード
して送信するシステムで、１クロックで１０ビットの送
信をする場合は、待ち時間は以下の通りとなる。

【００８１】

【数６】

【００８２】次に、待ち時間タイマ１５でエラーを検知
できる様子を、図５、図６、及び図７を使って説明す
る。但し、以下では、最大往復伝播遅延時間の値がその
まま最小パケット長に反映されているとする。例えば、
伝送速度１００Ｍｂｐｓのネットワークで、最大往復伝
播遅延時間が５．１２マイクロ秒、最小パケット長が５
１２ビットであるような場合である。後の説明のために
最大往復伝播遅延時間をτ秒と表す。

【００８３】図５乃至図７は、端末Ａと端末Ｂが送信し
たパケットが衝突し、互いのジャンケン・ヘッダを比較
した結果、多体衝突などによりどちらの端末も優先権が
あると誤って判断している様子を、タイムチャートにし
て表したものである。図５は端末Ａと端末Ｂがほぼ同時
に送信を開始する場合、図６は端末Ｂのパケットが端末
Ａに到着すると同時に端末Ａが送信を開始する場合、図
７は端末Ａが端末ＢのパケットをＩＦＳ２ビット分だけ
受信してから送信を開始する場合を、それぞれ図解して
いる。

【００８４】これらの図中で、「ヘッダ」と指されてい
る部分は、プリアンブルからジャンケン・ヘッダまでの
送信を表し、「データ」と指されている部分は、データ
本体の送信を示す。また、ＷＴは待ち時間カウンタでカ
ウントする時間のことである。

【００８５】端末Ａと端末Ｂがほぼ同時に送信を開始す
る場合、図５に示すように、端末Ａと端末Ｂはともに、
ＷＴ経過後に相手のデータを受信し続ける。このため、
各端末は異常を検知することができる。

【００８６】端末Ｂからの送信パケットが端末Ａに到着
すると同時に端末Ａが送信を開始する場合、図６に示す
ように、端末Ｂは、ＷＴ経過後に端末Ａのデータを受信
し続けるため、異常を検知することができる。異常を検
知した端末Ｂは、データの送信からジャム・パケット送
信に切り替える。一方の端末Ａは、その切り替える以前
に端末Ｂが送信した最後のデータを受信することによっ
て、異常を検知することができる。

【００８７】さらに詳しく説明する。端末Ｂのジャンケ
ン・ヘッダの最後のビットを送信した時刻をｔとする
と、端末Ａの待ち時間タイマ１５が開始するのは、時刻
ｔ＋τ／２である。そして、端末Ｂがエラーを検知して
データの送信を中止した最後のビットの送信を開始する
のは時刻ｔ＋ＷＴであり、そのビットが端末Ａに到着す
るのはｔ＋ＷＴ＋τ／２である。一方、端末Ａのタイマ
が切れるのは、時刻ｔ＋τ／２＋ＷＴである。よって、
データの最後を受信することになる。

【００８８】端末Ａが端末ＢのパケットをＩＦＳ２ビッ
ト分だけ受信してから送信を開始する場合、図７に示す
ように、端末Ｂは、上記と同様に、ＷＴ経過後に端末Ａ
のデータを受信し続けるため、異常を検知することがで
きる。そして、異常を検知した端末Ｂはデータの送信か
らジャム・パケット送信に切り替える。一方、端末Ａ
は、その切り替えた後の端末Ｂのジャム・パケットを受
信することで、異常を検知することができる。

【００８９】さらに詳しく説明する。端末Ｂの待ち時間
タイマ１５の開始時刻をｔとすると、この場合、端末Ａ
の待ち時間タイマ１５が計時を開始するのは、時刻ｔ＋
τ／２＋ＩＦＳ２ビット秒である。そして、端末Ｂがエ
ラーを検知してジャム・パケットを送信を開始するのは
時刻ｔ＋ＷＴであり、そのパケットの最後が端末Ａに到
着するのはｔ＋ＷＴ＋τ／２＋ｊである（但し、ｊはＪ
ビット秒を表す）。一方、端末Ａのタイマ１５が切れる
のは時刻ｔ＋τ／２＋ｉｆｓ２＋ＷＴである（ｉｆｓ２
はＩＦＳ２秒を表す）。よって、ｊ≧ｉｆｓ２、すなわ
ちＪ≧ＩＦＳ２であれば、タイマが切れるときにジャム
・パケットの最後の信号を受信することになる。ＩＥＥ
Ｅ８０２．３３の規定内容によれば、Ｊ＝３２、ＩＦＳ
２＝３２であるので、検知可能である。

【００９０】なお、図１に示した送信カウンタ１３、受
信カウンタ１４、待ち時間タイマ１５、送信処理部１
１、受信処理部１１の各構成要素は、単一のＬＳＩ（Ｌ
ａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）チッ
プ上に実装することが可能である。

【００９１】また、物理層インタフェース部（図示しな
い）は、伝送媒体と端末装置のインタフェース部分であ
る。伝送媒体が光ファイバであれば、物理層インターフ
ェース部は発光／受光回路である。

【００９２】また、伝送媒体は、光ファイバの他、ツイ
スト・ペア・ケーブルであってもよい。

【００９３】上記本実施例では、衝突時にデータの送信
を中止するときは、ＩＤＬＥ信号を送信するとしたが、
ＥＳＤを挿入して送信しても、他の端末は、ＣＳＭＡ／
ＣＤプロトコルと同じエラー検知機構を用いることによ
り、エラーを検知することができる。例えば、ＦＣＳ
（ＦｒａｍｅＣｈｅｃｋＳｅｑｕｅｎｃｅ）による
フレームのエラー・チェックや、フレーム・サイズの大
きさのチェック、宛先アドレスのチェックなどによっ
て、衝突パケットがあれば、これらが異常になっている
ので、衝突を検知することができる。

【００９４】［追補］以上、特定の実施例を参照しなが
ら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や
代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示とい
う形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈
されるべきではない。本発明の要旨を判断するために
は、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきで
ある。

【００９５】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
送信側の端末と受信側の端末とがＬＡＮなどの伝送路を
介してパケット形式のデータを交換するための、優れた
データ伝送方法及びデータ伝送装置を提供することがで
きる。

【００９６】また、本発明によれば、送信側の端末は衝
突時における優先度を表したデータ（ジャンケン・ヘッ
ダ）をパケットに付加して送信するジャンケン・プロト
コル・タイプの、優れたデータ伝送方法及びデータ伝送
装置を提供することができる。

【００９７】また、本発明によれば、ジャンケン・プロ
トコルに従った通信方式において、確実に異常を検出す
ることができる、優れたデータ伝送方法及びデータ伝送
装置を提供することができる。

【００９８】本発明を適用した通信ネットワークでは、
物理層に高価な異常検出手段（例えばＣＲＶ（Ｃｏｄｅ
ＲｕｌｅＶｉｏｌａｔｉｏｎ））を設けなくても、
ＭＡＣ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）
層で異常を検知できるため、低コストで確実なエラー検
知をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実現したデータ通信装置の構成を概
念的に示した図である。

【図２】本実施例に係るデータ通信装置を接続する通
信ネットワークを概念的に示した図である。

【図３】本発明の実施例における送信フローチャート
を示す図である。

【図４】本発明の実施例における待ち時間の構成を示
すタイムチャートである。

【図５】本発明の実施例における衝突パターンを示す
タイムチャートであり、より具体的には、端末Ａと端末
Ｂがほぼ同時に送信を開始した場合のタイムチャートで
ある。

【図６】本発明の実施例における衝突パターンを示す
タイムチャートであり、より具体的には、端末Ｂのパケ
ットが端末Ａに到着すると同時に端末Ａが送信を開始し
た場合のタイムチャートである。

【図７】本発明の実施例における衝突パターンを示す
タイムチャートであり、より具体的には、端末Ａが端末
ＢのパケットをＩＦＳ２ビット分だけ受信してから送信
を開始する場合のタイムチャートである。

【符号の説明】

１１…送信処理部１２…受信処理部１３…送信カウンタ１４…受信カウンタ１５…待ち時間タイマ１００…データ通信装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の端末が接続された伝送路上で、送信
側の端末は優先度を表したジャンケン・ヘッダをパケッ
トに付加して送信し、パケット衝突時には各パケットの
ジャンケン・ヘッダの値を比較することでパケット再送
の優先権を付与するタイプのデータ伝送方法であって、
パケット送信時において、（ａ）送信データ量を計測す
るステップと、（ｂ）受信データ量を計測するステップ
と、（ｃ）パケット衝突時に自分に優先権があるかどう
かを判断するステップと、（ｄ）自分に優先権があると
判断した場合に、再送信待ち合わせ時間を計測するステ
ップと、（ｅ）再送信待ち合わせ時間経過後に衝突した
パケットを再送信するステップと、を具備することを特
徴とするデータ伝送方法。
【請求項２】前記ステップ（ｄ）では、送信データ量が
ジャンケン・ヘッダの送信完了を示す値になった時点で
待ち合わせ時間の計測を開始し、一定期間で該計測を終
了することを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送方
法。
【請求項３】待ち合わせ時間の計測を終了する一定期間
は、少なくとも、最大往復伝播遅延時間と、ジャンケン
・ヘッダの比較に要する時間と、ジャム・パケットの送
信に要する時間と、インターフレームスペース（ＩＦ
Ｓ）時間のうちキャリア・センスをしない時間と、ＭＡ
Ｃ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）層に
おける１クロック時間を含むことを特徴とする請求項２
に記載のデータ伝送方法。
【請求項４】インターフレームスペース（ＩＦＳ）時間
のうちキャリア・センスをしない時間がジャム・パケッ
トの送信に要する時間を上回らないことを特徴とする請
求項３に記載のデータ伝送方法。
【請求項５】最大往復伝播遅延時間が、最大パケット長
のパケットを送信するのに要する時間であることを特徴
とする請求項３に記載のデータ伝送方法。
【請求項６】ジャンケン・ヘッダの比較に要する時間が
１クロック時間であることを特徴とする請求項３に記載
のデータ伝送方法。
【請求項７】複数の端末が接続された伝送路上で、送信
時には優先度を表したジャンケン・ヘッダをパケットに
付加して送信し、パケット衝突時には各パケットのジャ
ンケン・ヘッダの値を比較することでパケット再送の優
先権を付与するタイプのデータ伝送装置であって、
（ａ）送信データ量を計測する送信量計測手段と、
（ｂ）受信データ量を計測する受信量計測手段と、
（ｃ）自分に優先権があると判断した場合の再送信待ち
合わせ時間を計測する待ち時間計測手段と、（ｄ）ジャ
ンケン・プロトコルに従ってパケットの送信処理を行う
送信処理手段と、（ｅ）ジャンケン・プロトコルに従っ
てパケットの受信処理を行う受信処理手段と、を含むこ
とを特徴とするデータ伝送装置。
【請求項８】前記待ち時間計測手段（ｃ）は、送信デー
タ量がジャンケン・ヘッダの送信完了を示す値になった
時点で待ち合わせ時間の計測を開始し、一定期間で該計
測を終了することを特徴とする請求項７に記載のデータ
伝送装置。
【請求項９】待ち合わせ時間の計測を終了する一定期間
は、少なくとも、最大往復伝播遅延時間と、ジャンケン
・ヘッダの比較に要する時間と、ジャム・パケットの送
信に要する時間と、インターフレームスペース（ＩＦ
Ｓ）時間のうちキャリア・センスをしない時間と、ＭＡ
Ｃ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）層に
おける１クロック時間を含むことを特徴とする請求項８
に記載のデータ伝送装置。
【請求項１０】インターフレームスペース（ＩＦＳ）時
間のうちキャリア・センスをしない時間がジャム・パケ
ットの送信に要する時間を上回らないことを特徴とする
請求項９に記載のデータ伝送装置。
【請求項１１】最大往復伝播遅延時間が、最大パケット
長のパケットを送信するのに要する時間であることを特
徴とする請求項９に記載のデータ伝送装置。
【請求項１２】ジャンケン・ヘッダの比較に要する時間
が１クロック時間であることを特徴とする請求項９に記
載のデータ伝送装置。