JPH0738641B2 - 通信網制御方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、通信網制御方法および装置に関し、詳しくは
ローカル・エリア・ネットワーク（以下、LANと記す）
の制御方法および装置に関する。

従来技術 従来、通信網制御方法および装置としては、例えば
（ａ）CSMAベースバンドLAN、（ｂ）ブロードバンドLA
N、（ｃ）TDMAベースバンドLANとデイジタルPBX、
（ｄ）本発明の先願である特開昭57−104339号公報記載
の「光通信ネツトワーク」、（ｅ）同じく本発明の先願
である特開昭58−139543号公報記載の「通信回路網」、
（ｆ）同じく本発明の先願である特願昭60−170428号明
細書記載の「通信網制御方式」等がある。しかし、上記
（ａ）のCSMAベースバンドLANは、データ情報やテキス
ト情報のように、パケツトが短く、かつ突発的に発生す
る場合には適しているが、マルチメデイア通信のよう
に、パケツトが無限長であつたり、連続的に発生した
り、リアルタイム性が要求される場合には、通信の衝突
が頻発して高いスループツト（通信容量）が得られない
という問題がある。LANにおけるマルチメデイア通信と
は、従来のデータのテキストの通信の他に、イメージ情
報、音声情報、ビデオ情報も含み、それらが総合された
ものである。また、（ｂ）ブロードバンドLANは、マル
チメデイア通信としてはやや容量が不足するとともに、
コストと拡張性に問題がある。また、（ｃ）TDMA（時分
割）ベースバンドLANとデイジタルPBXは、従来方式のう
ちでは最もマルチメデイア通信に適するが、、コストと
拡張性に問題がある。特に、マルチメデイア通信として
利用した場合には、コストが非常に高くなる。さらに、
（ｄ）特開昭57−104339号（以下、第１の発明と記
す）、特開昭58−139543号（以下、第２の発明と記す）
公報に記載の各方式は、いずれも本発明の基本となるも
ので、マルチメデイア通信に最も適している。これらの
先願発明について簡単に説明すると、第１の発明は、先
着順論理、多結合構造、多入力１出力素子によるパス固
定の各原理を特徴としている。すなわち、第18−１図に
示すように、通信路52を介して接続された多数の端末21
a〜ｄから通信網が構成され、通信を行う各端末は第14
図の60〜63に示す４つの基本的なパケツトを送出するこ
とにより、各ノードを制御して通信を行う。各ノード50
a〜ｄは、多結合構造を有し、第14図における60〜63の
いずれかのパケツトが到着した順、つまり先着順論理に
より１つだけの通信を通過させ、他を待期させることに
より、多入力１出力の動作を実現している。そして、各
ノードが、第14図の60〜63に示す一連のパケツトの転送
方向を順次逆転させるように、送出方向を替えることに
より、１つの通信パスを固定させている。また、第１の
発明では、各ノードに宛先アドレスを検知する機能を持
たせ、各ノードはパケツトに付加された宛先アドレスを
検出することにより、自ノードに接続された端末宛ての
ものであれば、それを端末に出力する。自ノードの端末
宛てでない場合には、宛先アドレスは何の制御にも用い
られない。第14図の60は、コールパケツトであり、先頭
のプリアンブル部の次に宛先アドレス部、その後にメツ
セージ部がある。ただ、コールパケツトは相手を呼出す
だけのパケツトであるため、メツセージ部の内容はない
のが普通である。61はコールバツクパケツトであり、プ
リアンブルのみが付加されていればよく、被呼者端末は
宛先アドレスが自分のアドレスと一致したとき、このコ
ールバツクパケツトを返送する。コールパケツトが通過
した各ノードは、所定時間が経過することにより、転送
方向を逆転させるので、コールバツクパケツトはコール
パケツトが通過してきた経路を逆方向に発呼者端末まで
到達できる。62はメツセージパケツトであり、プリアン
ブルとメツセージを付加したパケツトが、発呼者端末か
ら被呼者端末に転送される。すなわち、所定時間の経過
により、コールバツクパケツトが通過した各ノードの転
送方向が逆転するので、メツセージパケツトはアドレス
が付加されていなくても正確に被呼者端末に到達する。
62はACKパケツトであり、正しくメツセージを受取つた
被呼者端末が発呼者端末に対してこのパケツトを送出す
る。メツセージパケツトが通過した各ノードは、所定時
間の経過により転送方向を逆転するので、アドレスが付
加されていなくても正確に発呼者端末に到達する。この
ようにして、最初のパケツトにのみアドレスを付加する
のみで、パスが固定され、各パケツトを２往復させるこ
とができる。

次に、第２の発明は、第１の発明と基本的には同じであ
るが、各ノードの機能を低下させることにより、ノード
はアドレスを検知できず、アドレスは全て端末において
検知される方式である。

このように、先願の各発明においては、先着順論理によ
り、多入力１出力、つまり複数の端末から１個のノード
に対して発信要求があると、そのノードは最初の要求の
みを許可して１つの端末の発呼のみを転送させるように
している。従つて、ノード50の接続制御手段は、同時に
並行して複数の通信を行うことはできない。しかし、こ
れでは極めて不便であり、例えば、第18−１図におい
て、現在、端末51aと端末51bとの間で黒線で示すような
特定パターンのパスの固定が行われている場合、そのパ
スが経由している３個のノードには、使用可能なリンク
52が残されているにもかかわらず、１本のリンクの先着
の入力信号があると、残りのリンクは切断されてしま
い、ネツトワークが左右に分断されてしまうため、例え
ば端末51cから端末51dに通信を行いたいときでも、端末
51aと51b間の通信が終了してからでなければ、接続でき
ないという不便がある。この問題を解決したのが、
（ｆ）特願昭60−170428号明細書記載の方式（以下、第
３の発明と記す）である。この発明は、１つのノードで
複数の通信を同時に扱うことができるよにして、特定パ
ターンのパスの固定により他の通信に障害を与えないよ
うにし、リンクの有効利用により大容量の通信を可能に
するものである。すなわち、第18−２図に示すように、
各ノード50で複数の通信を扱うことができるので、パス
固定のパターンの影響を受けることなく、例えば、端末
51gと端末51h間の通信、端末51iと端末51j間の通信、お
よび端末51fと端末51e間の通信を、並行して行うことが
できる。第３の発明では、任意のノードにおいて、第１
の往情報と第１の復情報の送信が終了すると、他の全て
のチヤネルを接続状態にして、最先着の入力信号のある
チヤネルのみを出力させるようにしている。しかし、第
３の発明では、複数個のノードを備てており、大規模な
LANとして有効であるが、端末数が複個程度の小規模なL
ANとしては適用できないという問題がある。

目的 本発明の目的は、このような問題を改善し、複数の通信
を同時に扱うことができ、しかもネツトワークが唯一の
ノードで構成される小規模通信網として有効であり、か
つ同一ブロトコルで大規模LANへの拡張も可能な通信網
制御方法および装置を提供することにある。

構成 上記目的を達成するため、本発明の通信網制御方法は、 単一のノードと、該ノードに接続された複数個の送受
信端末とを有し、該ノードには複数の入力チャネルと該
入力チャネルに対応する出力チャネルとの接続状態を制
御する接続制御手段を設け、該接続手段は第１の往情報
が最も早く着信した入力チャネルのみを全出力チャネル
または該入力チャネルに対応する出力チャネルを除く全
出力チャネルに接続するとともに、該入力チャネル以外
の入力チャネルの出力チャネルへの接続を切断し、上記
最初に着信した入力チャネルの第１の往情報の送信が終
了すると、該入力チャネルに対応する出力チャネルに第
１の往情報を出力した出力チャネルに対応する入力チャ
ネルを接続状態にして、第１の往情報を通過させ、該第
１の往情報の終了により、該第１の復情報の出力チャネ
ルに対応する入力チャネルを該第１の復情報の入力チャ
ネルに対応する出力チャネルに接続状態にするよう、繰
り返し動作する通信網制御方法において、 上記接続制御手段は、最も早く第１の入力信号のあった
入力チャネルを検出して、該入力チャネルを第１番目に
記憶し、 上記第１の入力信号を出力した出力チャネルに対応する
入力チャネルに第２の入力信号があると、該第２の入力
信号を検出して第２番目の記憶を行い、 該第２の入力信号を第１番目に記憶した入力チャネルに
対応する出力チャネルから出力するとともに、上記第１
および第２番目に記憶した入力チャネル以外のチャネル
に第３の入力信号があると、最も早く第３の入力信号が
あった入力チャネルを上記第１の入力信号およびその復
信号である第２の入力信号の各チャネルを除く全出力チ
ャネルに接続し、 該入力信号のうちの最先着の第３の入力信号のあった入
力チャネルを第３番目に記憶し、 上記第３の入力信号を出力した出力チャネルに対応する
入力チャネルに第４の入力信号があると、その入力チャ
ネルを検出して第４番目に記憶し、 第４の入力信号を第３番目に記憶した入力チャネルに対
応する出力チャネルから出力するという動作を繰り返す ことを特徴としている。また、 上記接続制御手段は、既に他の通信に使用されていな
い、すなわちパス固定状態でない全ての出力チャネル、
または該入力チャネルに対応する出力チャネルを除くパ
ス固定状態でない全ての出力チャネルに接続しておき、 複数の入力チャネルに入力信号があると、該入力信号を
上記出力チャネルから一旦出力した後、最先着の第１の
通信の第１の往情報の入力チャネルを検出して、第１番
目に記憶し、該記憶された入力チャネル以外の入力チャ
ネルの出力への接続を切断し、上記往情報が終了する
と、該往情報を出力した出力チャネルに対応する入力チ
ャネルを上記第１番目に記憶された入力チャネルに対応
する出力チャネルに接続した後、第１の通信の往情報の
入力があった入力チャネルを第２番目に記憶して、パス
固定状態を形成することも特徴としている。

さらに、本発明の通信網制御装置は、 接続制御手段が、任意の入力チャネルを任意の出力チ
ャネルに同時に複数の組合せで接続するためのスイッチ
ング素子列からなるスイッチングマトリックス装置と、 最初に入力信号があった入力チャネルを検出する先着入
力信号検出装置と、全ての入力チャネルについて入力信
号の有無の情報に変化が生じた時、外部に出力する入力
信号監視装置と、 複数の入力チャネルのうち任意の入力チャネルのみを上
記先着入力信号検出装置に接続するためのスイッチング
素子からなるコントロール・ゲート装置と、 上記先着入力信号検出装置および入力信号監視装置から
入力信号に関する情報を読み出して、上記スイッチング
マトリックス装置のスイッチング素子列およびコントロ
ール・ゲート装置のスイッチング素子列の制御を行うス
イッチング制御装置と を有することを特徴としている。

以下、本発明の構成を、実施例により説明する。

実施例に先立ち、本発明の原理を従来のものと比較して
述べることにする。

第３図は、従来の光スター型ネツトワークの接続形態図
である。第３図において、101a〜ｄは端末、102はスタ
ーカプラーである。本実施例のネツトワークの物理的ト
ポロジー（Topology）はスター型であるため、従来技術
の光スター型ネツトワークとの比較により説明する。光
スター型ネツトワークの物理的形態はスター型である
が、その接続形態は第３図に示すように、スター型を側
面から表現する方が理解し易い。各送受信端末101a〜ｄ
の入力ポートIN、出力ポートOUTは、それぞれスターカ
プラー102の出力ポートOUT,入力ポートINに接続されて
いる。第４図は、第３図の光スター型ネツトワークのア
クセス方法を示す図である。送信端末101aより送出され
たパケツトは、太線の経路を通つてスターカプラー102
の入力ポートINから入力して出力ポートOUTから各端末1
01b〜ｄに接続された線路に出力される。このように、
送信端末からのパケツトが、ネツトワーク中に広がつて
いく状態が示されており、論理的トポロジーがバス型で
あることがわかる。通常、この１つのバスで競合するた
めに、アクセス方式してCSMA/CD（Carier sence mult
iple access wuth collision detect）が用いられ
る。

第５図および第６図は、第３図におけるスターカプラー
の構成図である。第５図に示すノードは、入出力チヤネ
ル数に等しい数のO/E（Optical to Electronic conv
ert）と、E/O（Electronic to Optical convert）を
備えている構成であり、第６図に示すノードは、入出力
チヤネルに等して数のO/Eと、１つの出力エネルギーの
大きなE/Oを備えた構成である。これらの他にも、高感
度のO/Eを用いたり、方向性結合器により入力チヤネル
の光フアイバーを１本にまとめることにより、O/Eの数
を１つにした構成も存在する。第５図、第６図におい
て、110は光フアイバ、111は光ダイオード／トランジス
タ、112はインバータ、113はMOSトランジスタ、114はLE
D、115光フアイバである。

スターカプラー102では、例えば４つの端末からのパケ
ツトが４本の光フアイバ110を伝達され、入力ポートに
おいて対応する４個の光ダイオード111により電気信号
に変換された後、１本の線路にまとめられる。そして、
第５図の出力ポートでは、インバータ112によりLED駆動
用トランジスタ113を動作させ、４個のLED114から放射
された光を、対応した４本の光フアイバ115を介して全
端末101a〜ｄに送出する。また、第６図の出力ポートで
は、インバータ112により１個のトランジスタ113を動作
させ、１個のLED114から放出された光を４本の光フアイ
バ115で受けて、各端末101a〜ｄに送出する。

第１図は、本発明の一実施例を示す通信網制御方法の機
能説明図である。本実施例においては、ネツトワーク内
に１個のノード120のみが設けられ、このノード120が複
数個の端末101,104〜106からの通信を制御する。第１図
において、101a〜101eは第１〜第５の端末装置であり、
例えばキーボードデイスプレイあるいは通信機能を備え
たワードプロセツサ、またはパーソナルコンピユータで
ある。また、104はデイスク・サーバー、105は光デイス
ク・サーバー、106はプリント・サーバーである。ここ
では、第１の端末装置101aがプリント・サーバー106へ
の出力を行つており、第２の端末装置101bが光デイスク
・サーバーからフアイルの読み出しを行つている。本実
施例では、このように、１つのノード120において、同
時に並行して複数の通信を制御することができる。

第２図は、第１図のノードの接続制御方法の説明図であ
る。第２図において、第１図と同一の記号は同じ装置を
示している。ノード120は、ノードとノードの接続、ノ
ードと端末の接続の区別を行わないとともに、ノードの
数を増加することには何等の制御もない。また、ノード
数を増加してシステムを拡張する場合でも、プロトコル
の変更は不要である。

第２図（ａ）において、ノード120は往情報と復情報を
通過させることにより、第１の端末101aとプリントサー
バー106の間に固定リンクを設定している。次に、第２
図（ｂ）において、第１の固定リンク設定の後、最初に
着信のあつた第２の端末101bからの第１の往情報（コー
ルパケツト）を残りの端末101c〜e,104〜105に送出す
る。第２図（ｃ）では、第１の往情報（コールパケツ
ト）が通過した後、一定時間経過すると、ノード120で
通信方向を逆転させる。第２図（ｄ）では、第１の復情
報（宛先端末104からのコールバツクパケツト）を１つ
だけ通過させる。この復情報は、宛先アドレスが付加さ
れていなくても、発信端末101bに到達する。第２図
（ｅ）では、第１の情報通信（端末101aとプリントサー
バー106間の通信）および第２情報通信（端末101bとデ
イスクサーバー104間の通信）の各固定リンクが設定さ
れる。すなわち、同時に２つの別個の通信が、１つのノ
ード120において可能となる。

次に、第１図におけるノード120の詳細な構成につい
て、述べる。第７図は、第１図におけるノードの内部構
成図である。ノード120は、第７図に示すように、入力
ポートi0〜i7と、出力ポートo0〜o7と、それらに対応す
る入力チヤネルと出力チヤネル相互接続するスイツチン
グマトリツクス装置１と、先着順論理のための先着の入
力信号があつた入力チヤネルを検出する先着入力信号検
出装置２と、常時、入力信号の有無を監視する入力信号
監視装置３と、任意の入力チヤネルを先着入力信号検出
装置２に接続するコントロール・ゲート装置４と、それ
らを含むノード全体を制御するスイツチング制御装置５
とを備えている。入力チヤネルが８チヤネルのときにつ
いて述べると、スイツチングマトリツクス装置１は出力
チヤネルごとに分けられた８個のモジユールからなり、
先着入力信号検出装置２と入力信号監視装置３とコント
ロール・ゲート装置４は、それぞれ１個のモジユールか
らなる。スイツチング制御装置５は、それらのモジユー
ルとモジユール・セレクトバス６と、ゲートセツト・バ
ス７と、データ・バス（モジユールの出力信号線）８と
で接続されている。すなわち、スイツチング制御装置５
は、データ・バス８により先着入力信号検出装置２と入
力信号監視装置３から情報を受け、モジユール・セレク
トバス６によりスイツチングマトリツクス装置１の各モ
ジユールの選択と先着入力信号検出装置２と入力信号監
視装置３とを制御するとともに、ゲート・セツトバス７
によりスイツチングマトリツクス装置１とコントロール
・ゲート４を制御する。

第８−１図〜第８−８図は、第７図の各装置の動作シー
ケンスを示す図である。第８−１図は、ノード120の初
期状態を示す図であつて、初期状態では、スイツチング
制御装置５は制御信号で制御することにより、コント
ロール・ゲート４の全ての入力チヤネルを先着入力信号
検出装置２に接続し、また制御信号で制御することに
より、スイツチングマトリクス装置１の入力チヤネルi0
〜i7を出力チヤネルo0〜o7に相互接続している。

第８−２図は、入力信号があつた状態を示す図であつ
て、いずれかの入力ちヤネル（ここでは、入力チヤネル
i2）に入力信号があると、その入力信号は全ての出力チ
ヤネルo0〜o7から出力される。一方、コントロール・ゲ
ート４に入力した入力チヤネルi2の入力信号は、先着入
力信号検出装置２にも転送される。さらに、その入力信
号は、入力信号監視装置３にも入力される。

第８−３図は、他の入力チヤネルにも入力信号があつた
場合を示す図であつて、先着入力信号検出装置２は入力
チヤネルi2に最も早く入力信号があつたことを検出し、
制御信号，によりスイツチング制御装置５がその旨
を読み出し、第１の記憶を行う。続いて、他の入力チヤ
ネルにも入力信号があれば、それらも同じように、出力
チヤネルo0〜o7から出力させる。このとき、出力信号に
混信が生じる。

第８−４図は、最先着の入力チヤネル以外の出力チヤネ
ルへの接続を切断する場合の図であつて、スイツチング
制御装置５は、制御信号により、スイツチングマトリ
ツクス装置１の入力チヤネルi2以外の入力チヤネル、つ
まり入力チヤネルi0〜i0,i3〜i7の出力チヤネルo0〜o7
への接続を切断する。

第８−５図は、第８−４図の変形動作を示す図であつ
て、最先着の入力信号を、その入力チヤネルに対応する
出力チヤネルに接続させないようにするか、または障害
のあるリンクの出力チヤネルに接続させないようにする
ことも可能である。このためには、端末装置はノードと
同様にその入力チヤネルに第１の往情報があると、それ
を出力チヤネルから出力するように特定の構成にする。
すなわち、スイツチング制御装置５は、スイツチングマ
トリツクス装置１の入力チヤネルi2を全出力チヤネルに
接続して信号を送信するのであるが、その入力チヤネル
i2に対応する出力チヤネルo2に出力しても元の端末に戻
すだけで、確認以外は役に立たないので、入力チヤネル
に対応する出力チヤネルへの接続を断としている。ま
た、このノードから隣接するノードに信号を送出したと
きに、また該特定の構成にした端末装置に第１の往情報
を送出したとき、直ちに同一信号が戻つてくる筈である
にもかかわらず、戻つてこなかつた入力チヤネル（例え
ば、入力チヤネルi6）がある場合、そのリンクに障害が
生じているか、あるいは隣接するノードまたは端末に電
源が入つていないと考えて、その入力チヤネルi6に対応
する出力チヤネルo6への接続を断とすることができる。
これは、スイツチング制御装置５からの制御信号によ
り制御することによつて、特定出力チヤネルへの接続を
切断する。

第８−６図は、往情報が終了した後、往情報に備えて転
送方向を切換える場合の図であつて、入力信号監視装置
３は、入力信号が終了したことを検出すると、スイツチ
ング制御装置５が制御信号によりこれを検知し、制
御信号によるスイツチングマトリツクス装置１を制御
することによつて、入力チヤネルi0〜i7または入力チヤ
ネルi0〜i1,i3〜i7または入力チヤネルi0〜i1,（i2）,i
3〜i5,i7を、出力チヤネルo2に接続する。これによつ
て、いずれの入力チヤネルからの復情報が入力しても、
往情報の発送元に戻すことができる。

第８−７図は、復情報の入力状態を示す図であつて、所
定時間内にいずれの入力チヤネル（図では、入力チヤネ
ルi0）に前に送出した往情報に対する復情報が入力され
ると、この情報は既に接続されてある出力チヤネルo2か
ら出力される。

前回送出した往情報と今回送出する復情報とで第１の通
信を形成する場合、入力信号監視装置３は、第１の通信
の第１の復情報の入力信号が入力チヤネルi0に入力され
たことを検出し、スイツチング制御装置５が制御信号
によりこれを読み出して、第２の記憶を行い、制御信
号によりコントロール・ゲート４の入力チヤネルi1,i
3〜i7を先着入力信号検出装置２に接続して制御信号
により先着入力信号検出装置２をリセツトし、制御信号
によりスイツチングマトリツクス装置１の入力チヤネ
ルi1,i3〜i7を出力チヤネルo1,o3〜o7に相互接続する。
これによつて、現在通信中の入力チヤネルi0とi2,出力
チヤネルo0とo2を除いて、残り全ての入力チヤネルから
の入力信号を待機する。

第８−８図は、複数の通信を同時に扱う場合を示す図で
あつて、入力チヤネルi0からの入力信号を出力チヤネル
o2に接続している状態で、他の入力チヤネル（図では、
入力チヤネルi4）から入力信号があると、前と同じよう
に通信中のo0,o2を除く全出力チヤネルから出力され
る。なお、通信中の出力チヤネルと入力信号のあつた入
力チヤネルに対応する出力チヤネルを除いた全出力チヤ
ネルに接続してもよいのでは勿論である。この後の処理
は、先ず、第２の通信の第１の往情報が終了したなら
ば、その出力チヤネルに対応する入力チヤネルを入力信
号のあつた入力チヤネル（図では、入力チヤネルi4）に
対応する出力チヤネル（o4）に接続して入力信号を待機
する。また、先に、第１の通信の信号が終了したなら
ば、その入出力チヤネルの転送方向の切換え行う。

第９図は、第７図におけるスイツチングマトリツクス装
置１の構成図である。入力チヤネル、出力チヤネルがそ
れぞれ８チヤネルの場合について述べると、出力チヤネ
ルごとに分けられた８個のモジユールからなり、各モジ
ユールは８個のスイツチング・ゲート10と、それに接続
された８個のラツチ11と、スイツチングゲート10の出力
10cを入力すると１個の８入力OR素子12とで構成され
る。各モジユールは、入力ポートからの８本の入力信号
線と、ゲート・セツトバス７を共有している。ラツチ11
のＤ端子11aは、ゲート・セツトバス７に、Ｑ端子11cは
スイツチングゲート10の入力端子10bに接続され、Ｇ端
子列11bは共通イネーブル線11b′でモジユール・セレク
トバス６に接続されている。スイツチング・ゲート10の
入力端子10aは入力信号線に接続され、出力端子10cは８
入力OR素子12の入力に接続される。

第10図は、第７図におけるコントロールゲート装置の構
成図である。入力チヤネルが８チヤネルの場合について
述べると、８個のゲート40と、それに接続された８個の
ラツチ41とで構成されている。入力ポートからの８本の
入力信号線と、それに対応する先着入力信号検出装置２
への８本の出力信号線の接続を制御する。

ラツチ41のＤ端子41aは、ゲート・セツトバス７に、Ｑ
端子41cはゲート40の入力端子40bに接続され、Ｇ端子列
41bは共通イネーブル線41b′でモジユール・セレクトバ
ス６に接続されている。ゲート40の入力端子40aは入力
信号線に接続され、出力端子40cは先着入力信号検出装
置２の入力に接続される。

第11図は、第９図のスイツチングマトリツクス装置１お
よび第10図のコントロール・ゲート装置４で用いられる
ラツチの論理構造図である。

これらは、前段２個のスイツチング機能を有するNANDゲ
ートと、後段２個の記憶機能を有するNANDゲートとから
構成されている。

なお、第９図〜第11図の構成は、これに限定されるもの
ではなく、設計上多くの変形がある。主に、前述の制御
を行うために用いるソフトウエアとハードウエハの比率
により、変形が生じる。

本実施例では、スイツチング制御装置５をマイクロプロ
セツサで構成しているので、この部分の制御はソフトウ
エアを用いており、スイツチングマトリツクス装置１お
よびコントロール・ゲート装置４もそれに対応して機能
的に独立している。もし、上述の制御をハードウエアの
みで行うときには、これらの装置は機能的に分離できな
い一体的に構成される。

第13図は、本発明が拡張された場合のネツトワークの構
成図である。

本発明のネツトワークは、原則としてノード120が１個
のみ含まれるだけの小規模LANであるが、順次ノード数
を増加していき、大規模なネツトワークに拡張すること
が可能である。拡張されるネツトワークは、不定形であ
つて、線形、ループ形、第13図に示すような２次格子
型、あるいは３次元格子型、さらにそれらの組合せた型
が可能である。そして、任意のノード50相互間、ノード
50と端末51間を、複数のチヤネルを含むリンク52で接続
することができる。ここまでの実施例では、１本のリン
ク52には少なくとも１つの入力チヤネルと１つの出力チ
ヤネルが含まれているものとして説明したが、複数のチ
ヤネルあるいは１つの入出力チヤネルにすることも勿論
可能である。

第14図は、本発明により使用されるパケツトの構成図で
ある。本発明におけるパケツトの構成では、端末等の送
受信局に対して求められる通信手順の制約が次のように
定められる。

（ａ）第１の往情報（コールパケツト）60に所定の長さ
（時間）以上のプリアンブル60aと、目的とする受信端
末のアドレス（テスト・アドレス）60bを設ける。

（ｂ）送受信端末は、自端末宛の第１の往情報（コール
パケツト）60を受信し、それが終了すると、第１の票定
時間（T1）64が経過した直後に、第１の復情報（コール
バツクパケツト）61を送信する。第１の所定時間（T1）
64は、ノードの接続制御手段が第１の復情報61の入力の
ための制御を行うために要する時間で、ノード時定数
（ノード定数）と呼ばれる。

（ｃ）送受信端末は、自端末宛でない情報（第１の往情
報しか受信されない）を受信した時、それが終了して第
２の所定時間（T2）65以内の時間には、送信を行つては
ならない。第２の所定時間（T2）65はパケツトがネツト
ワーク中に伝播するために要する時間で、ネツトワーク
時定数（ネツトワーク定数）と呼ばれる。これにより、
ノードが複数でも送信端末に最も近いノードは、第１の
往情報（コールパケツト）60が終了してから第２の所定
時間（T2）65以内に第１の復情報（コールバツクパケツ
ト）61の入力があることが保証される。

上記の通信手順の制約に従う限り、その他の自由度は広
く、次のようなことが可能である。

（イ）最大パケツト長の制限がない。（ロ）往情報、復
情報の連続繰り返し回数に制限がなく、そのチヤネルを
独占することも可能である。（ハ）ネツトワークを構成
するハードウエアより決定される最大データレート以下
であれば、送受信端末間でデータレートを自由に決定で
きる。第14図に示すパケツトは、最も一般的なパケツト
の構成であり、２つの往情報と２つの復情報からなり、
第１の往情報60と第１の復情報61はネツトワーク上に通
信経路を確保し、不要な部分を他に解放するためにもの
とて使用するので、メツセージを含まない。

第15図は、第７図における先着入力信号検出装置の構成
図である。入力チヤネルが８チヤネルの時について述べ
る。先着入力信号検出装置２は、８個のラツチ20と８個
の後段ゲート21とで構成される。ラツチ20は、そのいず
れに入力信号20aがあると、全てのゲート20bを断にし、
出力20dから出力され、それはクリア信号20cにより復帰
する。Ｄ端子列20aは、コントロール・ゲート装置４の
出力に、CLR端子列20cは１つの共通クリア線20c′でモ
ジユール・セレクトバス６に接続されている。Ｑ端子列
20dは、それぞれ後段ゲート21の２つのうちの一方の入
力端子21aに接続されている。後段ゲート21の他方の入
力端子21bは、１つの共通イネーブル線21b′でモジユー
ル・セレクトバス５に接続され、出力端子21cはデータ
・バス５に接続され、出力端子21cはデータ・バス（モ
ジユールの出力信号線）８に接続されている。

第12図は、第15図のラツチの論理構造図である。第12図
における２個の前段NANDゲートはスイツチング機能を有
し、２個の後段NANDゲートは記憶機能を有している。

第16図は、第７図における入力信号監視装置の構成図で
ある。入力チヤネルが８チヤネルの時について述べる。
８個のラツチ30と、８個の後段ゲート31で構成される。
ラツチ30のＤ端子30aは入力ポートに接続され、Ｑ端子3
0dはインバータ32を介してラツチのＧ端子30bと、後段
ゲート31の一方の入力端子31aに接続されている。後段
ゲート31の出力端子31cは、データバス８に接続され
る。ラツチ30のCLR端子30cは、共通クリア線30c′でモ
ジユール・セレクトバス６に接続され、後段ゲートの他
方の入力端子31bは共通イネーブル線31b′でモジユール
・セレクトバス６に接続される。

スイツチング制御装置５は、モジユール・セレクトバス
６によりスイツチングマトリツクス装置１の１つのモジ
ユールを選択し、ゲート・セツトバス７によりゲートの
接続状態を設定する。また、モジユール・セレクトバス
６により先着入力信号検出装置２または入力信号監視装
置３の情報の読み出しと、そのラツチのクリアを行う。
また、モジユール・セレクトバス６とゲート・セツトバ
ス７により、コントロールゲート装置４のゲートの接続
状態を設定する。

次に、本発明の他の実施例を示すノードの動作につい
て、第17−１図〜第17−11図により説明する。

第17図においては、スイツチングマトリツクス装置１の
マトリツクスの構造を一部改造し、対角線上の交点を接
続しないようにして、入力チヤネルから対応する出力チ
ヤネルに接続されないようにしている。

ところで、スイツチングマトリツクス装置１をＮ×Ｎの
スイツチング素子で構成した時には、入力信号が入力さ
れる以前に入力チヤネルをその入力チヤネルに対応する
出力チヤネルを除く出力チヤネルに接続することが可能
である。また、スイツチングマトリツクス装置１を、Ｎ
×（Ｎ−１）のスイツチング素子で構成した時には、先
天的に入力チヤネルはその入力チヤネルに対応する出力
チヤネルには接続されない。従つて、このような構造の
スイツチングマトリツクス装置１を使用したときには、
第８図に示した動作シーケンスは、第17図に示すシーケ
ンスとなる。なお、第17図では，スイツチングマトリツ
クス装置１のマトリツクスは８×８であつて、対角線上
のみ接続されないようにしているが、８×７のマトリツ
クスを使用してもよい。

第17−１図は、第８−１図に対応する状態、つまり初期
状態を示している。スイツチング制御装置５は、制御信
号によりスイツチングマトリツクス装置１とコント
ロール・ゲート装置４を制御して、全ての入力チヤネル
を先着入力信号検出装置２に接続し、スイツチングマト
リツクス装置１の入力チヤネルi0〜i7を全出力チヤネル
o0〜o7に対角線上を除いて相互接続している。

第17−２図は、第８−２図に対応する状態、つまり入力
信号があつた状態を示している。いま、入力チヤネルi2
に入力信号があると、その入力信号は出力チヤネルo0,o
1,o3〜o7から出力される。先着入力信号検出装置２およ
び入力信号監視装置３にも、信号が入力される。

第17−３図は、第８−３図に対応する状態、つまり他の
入力信号が入力した状態を示している入力チヤネルi2を
続いて入力チヤネルi1,i3にも入力があると、それらも
その入力チヤネルに対応する出力チヤネルを除く全出力
チヤネルからそれぞれ出力される。このとき、出力信号
に混信が生じ、入力信号にも混信が生じる。

第17−４図は、第８−３図に対応する状態、つまり他の
入力チヤネルへも入力信号が入力した場合、最先着の入
力チヤネルの検出動作を示している。入力チヤネルi2に
続いて、i1,i3に入力信号があり、さらにi0,i4〜i5,i7
にも入力信号があると、スイツチングマトリツクス装置
１はそれらの入力チヤネルをその入力チヤネルに対応す
る出力チヤネルを除く全出力チヤネルに一旦接続し、出
力させる。この場合、入力チヤネルに対応する出力チヤ
ネルには接続されないため、出力されない。先着入力信
号検出装置２は、最先着の入力チヤネルi2を検出してお
り、スイツチング制御装置５は、それを読み出して第１
の記憶を行つている。

第17−５図、第17−６図は、いずれも第８−４図に対応
する状態、つまり最先着の入力チヤネル以外を切断する
動作状態を示している。スイツチング制御装置５は、先
着入力信号検出装置２から最先着の入力チヤネルi2を読
み出し、記憶することにより、スイツチングマトリクス
装置１を制御して、入力チヤネルi2以外の入力チヤネ
ル、つまり入力チヤネルi0〜i1,i3〜i5,i7の出力チヤネ
ルo0〜o7への接続を切断する。

第17−７図、第17−８図は、いずれも第８−６図の状
態、つまり最先着の入力信号が終了した後の方向切換え
動作を示している。入力信号監視装置３は、入力チヤネ
ルi2の信号が終了したことを検出すると、これをスイツ
チング制御装置５が読み出して、制御信号によるスイ
ツチングマトリツクス装置１を制御することによつて、
入力チヤネルi0,i1,i3〜i7を出力チヤネルo2に接続す
る。すなわち、前回通信していた入力チヤネルを出力チ
ヤネルに切換えることにより、復情報がいずれの入力チ
ヤネルから入力しても、復情報の発信端末に返送される
ようにする。

第17−９図、第17−10図は、いずれも第８−７図に対応
する状態、つまり復情報の入力状態を示している。前回
の入力信号が第１の通信を形成する往情報である場合、
所定時間（T1）内に第１の通信の復情報が入力チヤネル
のうちのいずれかに入力する。ここでは、入力チヤネル
i0に復情報が入力したので、これを出力チヤネルo2に出
力させる。入力信号監視装置３は、第１の通信の第１の
復情報の入力信号が入力チヤネルi0に入力されたことを
検出し、スイツチング制御装置５がそれぞれ読み出して
第２の記憶を行う（制御信号）。次に、コントロー
ル・ゲート装置４を制御して、ゲート装置４の入力チヤ
ネルi1,i3〜i7を先着入力信号検出装置２を接続し、先
着入力信号検出装置２をリセツトして前回の最先着入力
チヤネルを消去する。これにより、第２の通信、第３の
通信の情報も入力可能となり、同時に複数の通信を扱う
ことができるようになる。

第17−11図は、第８−８図に対応する状態、つまり複数
通信の同時取扱い状態を示している。

第２の通信として、通話中の出力チヤネルo0,o2の入力
のあったチヤネルに対応する出力チヤネルから出力され
る。

第19図は、本発明の他の実施例を示すノードの構成図で
ある。第７図の実施例では、各リンク52には複数本のチ
ヤネルが含まれるものと仮定し、少なくとも１本の入力
チヤネルと、１本の出力チヤネルとを含むものとして説
明した。しかし、リンク52が１本の入出力チヤネルしか
含まない時には、第19図に示すように、１本の入出力チ
ヤネル71に両方向ドライバ72を接続して、ノードのスイ
ツチング制御装置５の入力ポートと出力ポートに結合さ
せる。１つのノードに８本のリンクが接続されるときに
は、ドライバ72も８個接続される。

第20図は、第19図における両方向ドライバ（RS422）の
構成図である。A,B端子はリンク側に、Ｄ（ドライ
バ）、Ｒ（レシーバ）、およびDE（ドライバ・イネーブ
ル）、RE（レシーバ・イネーブル）はノード側に、それ
ぞれ接続される。ドライバＤから送出された正極性信号
は端子Ａに、逆極性信号は端子Ｂに接続され、端末では
２つの端子A,Bの電圧差分により信号を取り出す。一
方、端子Ｄは出力ポート、端子Ｒは入力ポートに接続さ
れ、送受信の両方が同時にイネーブルされないように、
DE,REをスイツチング制御装置５により制御する。

効果 以上説明したように、本発明によれば、１つのノードで
複数の通信を扱うことができ、コストの増加は殆んどな
く、共通のプロトコルでノードが１つの小規模のものか
ら非常に大規模なものまで対応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシステムの構成図、第
２図は第１図における接続動作の説明図、第３図と第４
図は本発明と比較するための光スター型ネツトワークの
構成および動作を示す図、第５図と第６図は第３図にお
けるスターカプラーの構成図、第７図は第１図のノード
の内部構成図、第８図は第７図の動作シーケンスを示す
図、第９図は第７図におけるスイツチングマトリツクス
装置の構成図、第10図は第７図におけるコントロールゲ
ート装置の構成図、第11図は第９図と第10図におけるラ
ツチの構成図、第12図は第15図におけるラツチの構成
図、第13図は本発明の拡張時のネツトワークの構成図、
第14図は本発明が使用するパケツトの構成図、第15図は
第７図における先着入力信号検出装置の構成図、第16図
は第７図における入力信号監視装置の構成図、第17図は
本発明の他の実施例を示す動作シーケンスチヤート、第
18図は従来のネツトワークの構成図、第19図は本発明の
他の実施例を示すノードの構成図、第20図は第19図にお
ける両方向性ドライバの構成図である。101,104,105,10
6:端末、120:ノード、102:スターカプラー、1:スイツチ
ングマトリツクス装置、2:先着入力信号検出装置、3:入
力信号監視装置、4:コントロールゲート装置、5:スイツ
チング制御装置、6:モジユールセレクトバス、7:ゲート
セツトバス、8:データバス、50:ノード、51:端末、52:
リンク。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単一のノードと、該ノードに接続された複
   数個の送受信端末とを有し、該ノードには複数の入力チ
   ャネルと該入力チャネルに対応する出力チャネルとの接
   続状態を制御する接続制御手段を設け、該接続制御手段
   は第１の往情報が最も早く着信した入力チャネルのみを
   全出力チャネルまたは該入力チャネルに対応する出力チ
   ャネルを除く全出力チャネルに接続するとともに、該入
   力チャネル以外の入力チャネルの出力チャネルへの接続
   を切断し、上記最初に着信した入力チャネルの第１の往
   情報の送信が終了すると、該入力チャネルに対応する出
   力チャネルに第１の往情報を出力した出力チャネルに対
   応する入力チャネルを接続状態にして、第１の往情報を
   通過させ、該第１の往情報の終了により、該第１の復情
   報の出力チャネルに対応する入力チャネルを該第１の復
   情報の入力チャネルに対応する出力チャネルに接続状態
   にするよう、繰り返し動作する通信網制御方法におい
   て、 上記接続制御手段は、最も早く第１の入力信号のあった
   入力チャネルを検出して、該入力チャネルを第１番目に
   記憶し、 上記第１の入力信号を出力した出力チャネルに対応する
   入力チャネルに第２の入力信号があると、該第２の入力
   信号を検出して第２番目の記憶を行い、 該第２の入力信号を第１番目に記憶した入力チャネルに
   対応する出力チャネルから出力するとともに、上記第１
   および第２番目に記憶した入力チャネル以外のチャネル
   に第３の入力信号があると、最も早く第３の入力信号が
   あった入力チャネルを上記第１の入力信号および復信号
   である第２の入力信号の各チャネルを除く全出力チャネ
   ルに接続し、 該入力信号のうちの最先着の第３の入力信号のあった入
   力チャネルを第３番目に記憶し、 上記第３の入力信号を出力した出力チャネルに対応する
   入力チャネルに第４の入力信号があると、その入力チャ
   ネルを検出して第４番目に記憶し、 第４の入力信号を第３番目に記憶した入力チャネルに対
   応する出力チャネルから出力するという動作を繰り返す ことを特徴とする通信網制御方法。
2. 【請求項２】上記第１の入力信号は、第１の通信の第１
   の往情報、上記第２の入力信号は第１の通信の第１の復
   情報であり、 それに続く第１の通信の第２の往情報は、第２番目の記
   憶の入力チャネルに対応する出力チャネルから出力し、 第１の通信の第２の復情報は、第１番目の記憶の入力チ
   ャネルに対応する出力チャネルから出力する一方、 上記第３の入力信号は第２の通信の第１の往情報、上記
   第４の入力信号は第２の通信の第１の復情報であり、 それに続く第２の通信の第２の往情報は、第４番目の記
   憶の入力チャネルに対応する出力チャネルから出力し、 第２の通信の第２の復情報は、第３番目の記憶の入力チ
   ャネルに対応する出力チャネルから出力することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の通信網制御方法。
3. 【請求項３】単一のノードと、該ノードに接続された複
   数個の送受信端末とを有し、該ノードには複数の入力チ
   ャネルと該入力チャネルに対応する出力チャネルとの接
   続状態を制御する接続制御手段を設け、該接続手段は第
   １の往情報が最も早く着信した入力チャネルのみを全出
   力チャネルまたは該入力チャネルに対応する出力チャネ
   ルを除く全出力チャネルに接続するとともに、該入力チ
   ャネル以外の入力チャネルの出力チャネルへの接続を切
   断し、上記最初に着信した入力チャネルの第１の往情報
   の送信が終了すると、該入力チャネルに対応する出力チ
   ャネルに第１の往情報を出力した出力チャネルに対応す
   る入力チャネルを接続状態にして、上記第１の往情報に
   対する応答としての第１の復情報を、上記接続状態の入
   力チャネルから上記第１の往情報の入力チャネルに対応
   する出力チャネルに接続するように、繰り返し動作する
   通信網制御方法において、 上記接続手段は、既に他の通信に使用されていない、す
   なわちパス固定状態でない全ての出力チャネル、または
   該入力チャネルに対応する出力チャネルを除くパス固定
   状態でない全ての出力チャネルに接続しておき、 複数の入力チャネルに入力信号があると、該入力信号を
   上記出力チャネルから一旦出力した後、最先着の第１の
   通信の第１の往情報の入力チャネルを検出して、第１番
   目に記憶し、該記憶された入力チャネル以外の入力チャ
   ネルの出力への接続を切断し、上記往情報が終了する
   と、該往情報を出力した出力チャネルに対応する入力チ
   ャネルを上記第１番目に記憶された入力チャネルに対応
   する出力チャネルに接続した後、第１の通信の往情報の
   入力があった入力チャネルを第２番目に記憶して、パス
   固定状態を形成することを特徴とする通信網制御方法。
4. 【請求項４】単一のノードと、該ノードに接続された複
   数個の送受信端末とを有し、各ノードには複数の入力チ
   ャネルと該入力チャネルに対応する出力チャネルとの接
   続状態を制御する接続制御手段を設け、該接続制御、手
   段は第１の往情報が最も早く着信した入力チャネルのみ
   を全出力チャネルまたは該入力チャネルに対応する出力
   チャネルを除く全出力チャネルに接続するとともに、該
   入力チャネル以外の入力チャネルの出力チャネルへの接
   続を切断し、上記最初に着信した入力チャネルの第１の
   往情報の送信が終了すると、該入力チャネルに対応する
   出力チャネルに第１の往情報を出力した出力チャネルに
   対応する入力チャネルを接続状態にして、第１の往情報
   を通過させ、該第１の往情報の終了により、該第１の復
   情報の出力チャネルに対応する入力チャネルを該第１の
   復情報の入力チャネルに対応する出力チャネルに接続状
   態にするように、繰り返し動作する通信網制御装置にお
   いて、上記接続制御手段は、任意の入力チャネルを任意
   の出力チャネルに同時に複数の組合せで接続するための
   スイッチング素子列からなるスイッチングマトリックス
   装置と、 最初に入力信号があった入力チャネルを検出する先着入
   力信号検出装置と、全ての入力チャネルについて入力信
   号の有無の情報に変化が生じた時、外部に出力する入力
   信号監視装置と、 複数の入力チャネルのうちの任意の入力チャネルのみを
   上記先着入力信号検出装置に接続するためのスイッチン
   グ素子からなるコントロール・ゲート装置と、 上記先着入力信号検出装置および入力信号監視装置から
   入力信号に関する情報を読み出して、上記スイッチング
   マトリックス装置のスイッチング素子列およびコントロ
   ール・ゲート装置のスイッチング素子列の制御を行うス
   イッチング制御装置と を有することを特徴とする通信網制御装置。
5. 【請求項５】上記スイッチングマトリックス装置は、ス
   イッチング素子列の入力チャネル数と出力チャネル数が
   同数のＮ個のとき、入力チャネルと出力チャネルの全て
   の組合せ交点に設けられたＮ×Ｎ個の素子からなること
   を特徴とする特許請求の範囲第４項記載の通信網制御装
   置。
6. 【請求項６】上記スイッチングマトリックス装置は、ス
   イッチング素子列の入力チャネル数と出力チャネル数と
   が同数のＮ個のとき、入力チャネルと出力チャネルの全
   ての組合せのうち、対応する入力チャネルと出力チャネ
   ルを除いた組合せ交点に設けられたＮ×（Ｎ−１）個の
   素子からなることを特徴とする特許請求の範囲第４項記
   載の通信網制御装置。