JPH03214837A - マルチホップ型通信ネットワーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、マルチホップローカルエリアネットワーク（
ＬＡＮ）に関する。

［従来の技術コ バスまたはスターアーキテクチャを使用した光波ＬＡＮ
は、以下の２つの場合非効率である。

（１）光波バスまたはスターへの他の接続による減衰を
克服するために、高出力の光波成分が要求される。（２
）現在の技術で利用可能な光波トランシーバは、光ファ
イバの大きな帯域幅を効率的に利用できるほど十分に速
く再同調することができない。この第２の問題は次の事
実から生じる。

すなわち周波数分割多重化（ＦＤＭ）ネットワークにお
いては、受信機が相異なる送信中のＮＩＵの送信を受信
するようにすばやく再同調しなければならないか、また
は、送信機が、さまざまな受信中のＮＩＵの相異なる受
信周波数で送信するようにすばやく再同調しなければな
らないかのいずれかである。

この再同調の問題は、最近、マルチホップ技術の使用に
よってある程度克服されてきている。この点に関しては
、例えば、Ａ，Ｓ．　アカンポラ（Ａ．　Ｓ．　Ａｃａ
ｍｐｏｒａ）らによる論文“テラビット光波ネットワー
ク：マルチホップ法（Ｔｅｒａｂｉｔ　Ｌｉｇｈｔｖａ
ｖｅＮｅｔｗｏｒｋｓ：　Ｔｈｅ　Ｍｕｌｔｉｈｏｐ　
Ａｐｐｒｏａｃｈ）　”　　（ＡＴ＆Ｔ−テクニカル中
ジャーナル（＾Ｔ＆Ｔ　ＴｅｃｈｎｉｃａｌＪｏｕｒｎ
ａｌ）第６６巻、第６号、１９８７年１１〜１２月、２
１〜３４ページ）に示されている。この論文では次のよ
うなシステムが説明されている。

各光波送信機および受信機が、１つ以上の独立した所定
の周波数セットに同調され、ソースＮＩＵからある周波
数で送信されたパケットはさまざまな中間ＮＩＵを通っ
てマルチホップされ、そのパケットがデスティネーショ
ンＮＩＵによって受信されるまで、各中間ＮＩＵはある
周波数でそのパケットを受信してそれを他の周波数で再
送信する。

マルチホップ法は、ＮＩＵの送信速度と比較してすばや
く再同調する必要がないため、バースト型パケットトラ
フィックに対して効率的であるが、各中間ＮＩＵが行き
先の異なる大量のデータを再送信しなければならないた
め、音声、大容量データファイル、およびビデオ画像の
ような連続ストリーム型パケット化トラフィックに対し
ては効率的でない。

残った問題は、次の２点を効率的に利用できるネットワ
ークの開発である。すなわち（１）すべての型のネット
ワークトラフィックに対する光ファイバの高帯域、およ
び（２）低パワーでゆっくりとした同調の可能な光波受
信機である。

［発明の概要］ 従来の技術における上記の問題は、次のようなローカル
エリアネットワーク（ＬＡＮ）に関する本発明により解
決される。本発明のＬＡＮは、トラフィソクがバースト
型である場合に、中間ＮＩＵまたはヘッドノードモデム
を通じてパケットをマルチホップし、さらに受信ＮＩＵ
を自動的に再同調するために制御信号を使用し、それに
よって、１・ラフィックが連続型である場合にマルチホ
ップを停止する。本発明のＬＡＮは本来光波ネットワー
クで使用されるものだが、本発明は、例えば同軸プーブ
ルのような、他のいかなる伝送媒体での使用に対しても
適合するということを理解すべきである。

本発明のＬＡＮの実施例は、（１）複数の通信サブネッ
トワークを有し、この各通信サブネットワークは、（ｉ
）パワー減衰の問題を引き起こさないような少数のＮＩ
Ｕと、（１１）この少数のＮＩＵによって送信される通
信を監視するためのヘッドノードモデムとを有する第１
段階と、〔２〕第１のマルチホップネットワーク、およ
びスプリッタネソトワークと呼ばれる第２の非マルチホ
ップネットワークとを有する第２段階とを備えている。

すべての通信サブネットワークのヘッドノードモデムは
、マルチホップネットワークを介してネットワークを形
成し、各ヘッドノードモデムは、第１の周波数セットで
マルチホップネットワークにデータを送信し、第２の周
波数セットでマルチホップネットワークからデータを受
信するように設定される。ただし、これらの周波数セッ
トはＬＡＮ内の相異なるヘッドノードモデムに対しては
異なっていてもよい。さらに、各ヘッドノードモデムは
スプリッタネットワークにデータを送信するように設定
されている。スプリッタネットワークは、各ヘッドノー
ドモデムから受信したデータをＬＡＮ上のすべてのＮｒ
Ｕに分配するように設定されている。動作中は、パケッ
トはマルチホップネットワークを介してさまざまなヘッ
ドノードモデムを通ってマルチホップされてから、スプ
リッタネットワークを介してデスティネーションＮＩＵ
に送られるか、または、デスティネーションＮＩＵが固
有の周波数で受信するように同調されている場合は、パ
ケットは、それが発せられたサブネットワークに付随し
たヘッドノードモデムから直接、スプリッタネットワー
クを介してデスティネーションＮＩＵに送られる。

［実施例コ 第１図は、本発明のローカルエリアネットワーク（ＬＡ
Ｎ）の一実施例を示している。・すなわち本発明は、（
１）４つの通信サブネットワークの例（１２４〜１２７
）有し、これらのサブネットワーク（１２４〜１２７）
はそれぞれ３つのネットワークインタフェース装置（Ｎ
　Ｉ　Ｕ）からなり（例えばサブネットワーク１２４の
１１９ａ〜１１９ｃ）、通信媒体（例えばサブネットワ
ーク１２４の通信バス１１５）を介して、付随するヘッ
ドノードモデム（例えばサブネットワーク１２４の１１
１）に接続される第１段階と、（２）（ａ）スプリッタ
ネットワーク１０１、および（ｂ）マルチホップネット
ワーク１０２とを有する第２段階、とを備えている。本
発明のＬＡＮに係わるこの実施例は、光波により実施す
る場合に特に有用である。その場合、単一のファイバに
接続できるＮＩＵの数は、各接続に起因する減衰によっ
て制限される。要するに、ＮＩＵ１１９〜１２２のそれ
ぞれｇ１１つ以上のユーザ（図示せず）に対して付随す
る通信サブネットワークおよび本発明のＬＡＮとインタ
フェースするように機能する。

各ＮＩＵ１１９〜１２２は、それぞれに付随する通信媒
体１１５〜１１８を介して、それぞれに付随するヘッド
ノードモデム１１１〜１１４にデータ信号を送信するよ
うに設定されている。各通信サブネットワークのヘッド
ノードモデムへのアクセスを競合するＮＩＵ間の回線争
奪は、キャリア検知多重アクセス（ｃＳＭＡ）のような
公知の標準的な方法によって管理されるか、または、サ
ブネットワークの各ＮＩＵと、付随するヘッドノードモ
デムとの間に別々の通信チャネルを使用することによっ
て回避される。

ヘッドノードモデム１１１〜１１４のそれぞれは、２つ
の入力ポートを備えている。第１の入力ポートは、付随
する通信媒体、および２つの出力ポートに接続される。

各ヘッドノードモデムは第１および第２の入力ポートで
データ信号を受信し、受信データ信号を復調してデータ
パケットを回復するように設定されている。続いてヘッ
ドノードモデムは回復したデータパケットを新しい周波
数帯に変調し、変調データ信号を選択的に第１または第
２のいずれかの出力ポートに送信する。さらに、各ヘッ
ドノードモデムはデータベースを備え、そのデータベー
スからの情報は、後で詳細に説明するように、変調デー
タ信号の送信に対して第１または第２の出力ポートを選
択するために使用される。

マルチホップネットワーク１０２は複数の入力と複数の
出力を有している。その入力のそれぞれは、ヘッドノー
ドモデム１１１〜１１４のうちの１つの第２の出力ポー
トからデータ信号を受信するように設定されており、そ
の出力のそれぞれは、ヘッドノードモデム１１１〜１１
４のうちの１つの第２の入力ポートへデータ信号を送信
するように設定されている。マルチホップネットワーク
１０２は、いずれかのヘッドノードモデムの第２の出力
ポートから受信したデータ信号かＬＡＮ内の他のヘッド
ノードモデム１１１〜１１４の第２の入力ポートへ分配
されるように設定されている。

マルチホップネットワーク１０２は、例えば、Ｍ×Ｍス
ターカプラを備えてもよい。ただし、ＭはＬＡＮ内のヘ
ッドノードモデムの数である。この実施例では、各ヘッ
ドノードモデムはＭＸＭスターカプラのＭ個の人力のう
ちの１つへデータ信号を送信するように設定され、また
、各ヘッドノードモデムはＭＸＭスターカプラのＭ個の
出力のうちの１つからデータ信号を受信するように設定
される。一般的に、マルチホップネットワーク１０２は
複数の入力信号のそれぞれが複数の出力へ供給されるよ
うな構成であればよい。

実施例のスプリッタネットワーク１０１は複数の入力と
複数の出力を有している。スプリッタネットワーク１０
１への各入力はヘッドノードモデム１１１〜１１４のう
ちの１つの第１の出力ポートからデータ信号を受信する
ように設定され、スプリッタネットワーク１０１の各出
力はＮＩＵＩ１９〜１２２のうちの１つへデータ信号を
送信するように設定されている。一般的に、スプリッタ
ネットワーク１０１は、付随する出力リンク１０７〜１
１０のうちの１つを介して、４つの例示された通信サブ
ネットワーク１２４〜１２７のそれそれに対するヘッド
ノードモデム１１１〜１１４のいずれかから受信したデ
ータ信号が、スプリッタネットワーク１０１からの１つ
以上の出力ライン１２３を介してＬＡＮの４つの通信サ
ブネットワーク１２４〜１２７のすべてのＮＩＵ１１９
〜１２２へ送信されるいかなる装置藻含むと理解される
。スプリッタネットワーク１０１は、例えば、ＭＸＬス
ターカプラで実行される。ただし、ＭはＬＡＮのヘッド
ノードモデムの数に対応する入力の数であり、ＬはＬＡ
ＮのＮＩＵの数に少なくとも対応する出力の数である。

この場合は、スターカプラへの入力数が出力数よりも少
ないので特に硬貨がある。各人力はすべての出力に分割
されるので、光波増幅器を使用してもよく、各入力信号
の分割および減衰によるパワーの問題を解決する助けと
なる。入力と出力の数が等しい場合、あるいは、入力よ
りも出力が少ない場合、スターカプラの各出力での総パ
ワーレベルは、スターカプラへの各入力での総パワーと
比較して、より大きくなくとも、ほとんど等しいために
、増幅器はあまり有用でない。スプリッタネットワーク
１０１はＬＡＮ内の全ヘッドノードモデム１１１〜１１
４の第１の出力からの送信を、ＬＡＮ内の各ＮＩＵ１１
９〜１２２に分配するように構成されている。

しかし、各ＮＩＵは、いかなる瞬間おいても、ＬＡＮの
ヘッドノードモデムの各サブセットの送信を復調するよ
うに同調されるだけであり、そのサブセットは通常、Ｎ
ＩＵそれ自身と同じ通信サブネットワークに付随したヘ
ッドノードモデムを含む。各ヘッドノードモデムに含ま
れるデータベースはＬＡＮ上のＮＩＵのアドレスを含み
、これらのＮＩＵは、そのヘッドノードモデムによって
送信されるデータ信号を復調するように同調される。

説明の都合上、この後、各ヘッドノードモデムは以後独
立した第１の周波数で送信し、独立した第２の周波数で
受信すると仮定し、各ＮＩＵはある独立した周波数で所
定の時刻に受信すると仮定する。たたし、２つ以上のＮ
ＩＵが同一の周波数で受信するように同調してもよい。

しかし、各ヘッドノードモデムは複数の周波数でデータ
信号を送信または受信するように構成されることができ
、各ＮＩＵは、おそらく相異なるヘッドノードモデムか
らの数個の周波数を同時に復調するように構成されるこ
とかできることを理解すべきである。

次に動作を説明する。ＮＩＵ１１９〜１２２は、いかな
る瞬間においても、マルチホップモードまたは固定モー
ドのいずれかを使用して、相互に通信する。特に、マル
チホップモードでは、データ信号は、ＮＩＵからそれに
付随した通信媒体に所定の周波数で送信される。データ
信号は、情報フィールドおよびヘッダを有するデータパ
ケットを表現する。ただし、ヘッダは、そのパケットが
発せられたＮＩＵに対応するソースアドレス、およびそ
のパケットの行き先であるデスティネーションアドレス
を含む。パケットが、通信媒体に付随するヘッドノード
モデムによってデータ信号から回復されると、パケット
ヘッダのデスティネーションアドレスが、ヘッドノード
モデムのデータベースに以前に記憶されたＮＩＵアドレ
スのリストと比較される。パケットのデスティネーショ
ンアドレスがいまヘッドノードモデムの送信周波数を復
調するように同調されている場合、パケットヘッダから
のデスティネーションアドレスはヘッドノードモデムの
データベースにあるアド１／スの１つと一致する。一致
が発見されると、パケットは変調されてデータ信号を生
成し、そのデータ信号は、リンク１０７から１１０のう
ちの適当な１つのリンクを介してスプリッタネットワー
ク１０１へ送信され、リンク１２３を介してＮＩＵ１１
９〜１２２に分配される。固有の周波数に同調されたＮ
ＩＵはすべてその信号を復調し、パケットヘッダからの
デスティネーションアドレスをそれぞれ自分自身のアド
レスと比較して、デスティネーションＮＩＵ以外のすべ
てのＮＩＵはそのパケットを捨てる。それからデスティ
ネーションＮＩＵはそのパケットを処理し、それを適当
なＬＡＮユーザ装置（図示せず）に送る。

パケットヘッダのデスティネーションアドレスかヘッド
ノードモデムのデータベースに含まれているどのアドレ
スとも一致しない場合は、デスティネーションＮＩＵは
いまヘッドノードモデムの送信周波数帯を受信するよう
に同調されない。この場合、ヘッドノードモデムはパケ
ットを変調して変調データ信号を生成し、その変調デー
タ信号を、マルチホップネットワーク１０２によって、
異なる送信周波数帯を持つ他のヘッドノードモデムに送
信する。このプロセスは次のように継続される。各中間
ヘッドノードモデムがマルチホップネットワーク１０２
からある周波数帯で信号を受信し、そのデータベースか
らのアドレスのリストを回復されたパケットのヘッダの
デスティネーションアドレスと比較し、一致が発見され
ない場合、データパケットを変調して変調データ信号を
マルチホップネットワーク１０２によって新しい周波数
帯にある他のヘッドノードモデムへ送信する。

パケットが、デスティネーションＮＩＵの受信周波数帯
で送信できるヘッドノードモデムに到達すると、そのヘ
ッドノードモデムのデータベース内のアドレスの１つが
パケットヘッダのデスティネーションアドレスと一致し
て、そのヘッドノードモデムはそのパケットを変調し、
変調データ信号を、ネットワーク内のＮＩＵに分配する
ために、スプリッタネットワーク１０１へ送信する。デ
ータ信号を復調するように同調されているＮＩＵはすべ
てそのように動作し、デスティネーションＮＩＵ以外の
すべてのＮＩＵは回復されたパケットを捨てる。通常、
デスティネーションＮＩＵの受信周波数帯で送信できる
ヘッドノードモデムは、そのデスティネーションＮＩＵ
と同一の通信サブネットワークに付随したものである。

第１図のネットワークの動作例として、ＮＩＵ１１９ｂ
からＮＩＵ１２１ｃへのパケットの送信を考える。この
例のために、ＮＩＵ１２１Ｃは周波数ｆ４で受信するよ
うに同調されていると仮定する。この周波数は、ヘッド
ノードモデム１１３がスプリッタネットワーク１０１ま
たはマルチホップネットワーク１０２のいずれかへ送信
するときに使用するものである。さらに一般的な場合、
マルチホップネットワークとのインタフェースをとるた
めに各ヘッドノードモデムによって使用される周波数は
、スプリッタネットワークとのインタフェースをとるた
めに使用される周波数と異なってもよいことに注意すべ
きである。ソースＮＩＵ１１９ｂは、パケットを表現す
るデータ信号を、通信サブネットワーク１２４の通信媒
体１１５に出力する。ヘッドノードモデム１１１はその
信号を通信媒体１１５から受信し、データパケットを回
復し、パケットヘッダのデスティネーションアドレスを
ヘッドノードモデム１１１のデータベース内に格納され
ている各アドレスと比較して、ＮＩＵ１２１Ｃのアドレ
スはデータベース内にないので、デスティネーションＮ
ＩＵ１２１Ｃの受信周波数は、ヘッドノードモデム１１
１のスプリッタネットワーク１０１への送信周波数であ
るｆ２ではないと決定する。従って、ヘッドノードモデ
ム１１１はデータパケットを周波数ｆ２に変調して、変
調データ信号を通信リンク１０３によってマルチホップ
ネットワーク１０２に送信する。続いてその信号は、通
信リンク１０３〜１０６によってすべてのヘッドノード
モデムに供給される。

しかし、ヘッドノードモデム１１２だけが周波数ｆ２を
復調するように構成されており、従って、ヘッドノード
モデム１１２だけが実際にデータ信号を復調してパケッ
トを回復する。パケットヘッダのデスティネーションア
ドレスかヘッドノードモデム１１２のデータベースと比
較され、一致が発見されないので、デスティネーション
ＮＩＵＩ２１ｃはヘッドノードモデム１１２からの送信
を受信するように同調されていないと決定される。

ヘッドノードモデム１１２は周波数ｆ３でスプリッタネ
ットワーク１０１に送信している。従って、パケットは
周波数ｆ３に変調されて、変調データ信号は通信リンク
１０４によってマルチホップネットワーク１０２に送信
される。そこで、変調データ信号はすべてのヘッドノー
ドモデム１１１〜１１４に供給されるが、ヘッドノード
モデム１１３だけが、第１図に示されているように、固
有周波数ｆ３を復調するように構成されている。ヘッド
ノードモデム１１３はその信号を復調し、回復されたパ
ケットヘッダのデスティネーションアドレスをヘッドノ
ードモデム１１３のデータベースに前もって格納されて
いるアドレスと比較し、データベース内のアドレスのう
ちの１つがパケットヘッダのデスティネーションアドレ
スと一致するので、デスティネーションＮＩＵ１２１ｃ
は周波数ｆ４で受信するように構成されていると決定す
る。周波数ｆ４は、ヘッドノードモデム１１３のスプリ
ッタネットワーク１０１への送信周波数である。従って
、ヘッドノードモデム１１３はパケットを周波数ｆ４に
変調して、変調データ信号をリンク１０９によってスプ
リッタネットワーク１０　１に送信する。ここで、スプ
リッタネットワーク１０１はパケットをＬＡＮ内のすべ
てのＮＩＵに共給する。ＬＡＮ内のいくつかのＮＩＵは
ｆ４に同調されており、それらはそれぞれ信号を復調し
てパケットヘッダのデスティネーションアドレスを調べ
る。ＮＩＵ１２１ｃは、そのアドレスかパケットヘッダ
のデスティネーションアドレスと一致しているので、パ
ケットを付随するユーザ装置（図示せず）に出力し、ｆ
４に同調されている他のすべてのＮＩＵはパケットを捨
てる。

上記のマルチホップ通信モードは、ＮＩＵが、さまざま
の通信サブネットワークに付随したさまざまのＮＩＵか
らバースト型のトラフィックを受信しているときに最も
有用である。この理由は、マルチホップモードでは、受
信ＮＩＵが、相異なる通信サブネットワーク１２４〜１
２７のさまざまなヘッドノードモデム１１１〜１１４の
送信周波数にすばやく再同調するという、高価な、高速
同調可能な光波受信機を必要とする時間のかかる仕事を
必要としないからである。しかし、デスティネーション
ＮＩＵか、バースト型というよりもむしろ連続型である
、大容量ファイルや、ビデオ画像や、音声信号を受信す
る場合、マルチホップモードは効率的ではない。その理
由は、連続型トラフィックの長いストリームをマルチホ
ップすることは、すべての中間ヘッドノードモデムが、
行き先の異なる大量のデータを処理することを必要とす
るからである。このため、固定モード通信がＬＡＮにお
いて利用される。

第１のＮＩＵ（ソースＮＩＵと呼ぶ）が、第２のＮＩＵ
（デスティネーションＮＩＵと呼ぶ）と、固定モード通
信リンクを設定し、これは、まず上記のマルチホップモ
ードを使用してデスティネーションＮＩＵに制御パケッ
トを送ることによって、行われる。制御パケットは、構
造上は上記のパケットと同様であるが、そのパケットを
制御パケットであると識別し、ソースＮＩＵと同一の通
信サブネットワークに付随したべッドノードモデムの通
信周波数を識別するデータを含む。この制御パケットは
、デスティネーションＮＩＵで受信されると、デスティ
ネーションＮＩＵに対して、制御パケットで指定されて
いるように、ソースＮＩＵに付随したヘッドノードモデ
ムの送信周波数に受信機を同調させる。受信機の再同調
後、デスティネーションＮＩＵは応答制御パケットを、
デスティネーションＮＩＵの新しい受信周波数で送信す
るヘッドノードモデムへ送信する。この応答制御パケッ
トは上記の制御パケットと構造上は同様であり、ヘッド
ノードモデムに対して、デスティネーションＮＩＵの新
しい受信周波数を反映して付随するデータベースを更新
させる。この応答制御パケットはマルチホップネットワ
ーク１０２を介してデスティネーションＮＩＵが前に同
調されたべッドノードにも送られる。応答制御パケット
を受信すると、デスティネーションＮＩＵか前に同調さ
れたべッドノードモデムもまたデータベースを更新して
デスティネーションＮＩＵのアドレスを削除する。シス
テムの他のヘッドノードモデムはこの応答制御パケット
によって影響を受けない。

これ以後、データ信号はソースＮＩＵから付随するヘッ
ドノードモデムに送信され、二のヘッドノードモデムは
回復されたデータパケットを変調して変調信号をデステ
ィネーションＮＩＵへ分配するためにスプリッタネット
ワーク１０１に送信する。再同調期間中のパケット損失
を回避するために、デスティネーションＮＩＵの新しい
受信周波数で送信するヘッドノードモデムを最初に更新
することが重要であるということに注意すべきである。

固定モードでのシステムの動作を説明するため、ＮＩＵ
１２０ｃとＮＩＵ１２２ｂの間の固定モード通信に対す
る以下の例を考える。ＮＩＵ１２２ｂは現在ｆ１に同調
されていると仮定する。ＮＩＵ１２０ｃは、通信媒体１
１６によって、制御パケットをヘッドノードモデム１１
２に送信する。

制御パケットは、マルチホップネットワーク１０２を介
してヘッドノードモデム１１２からヘッドノードモデム
１１３へ、ヘッドノードモデム１１３からヘッドノード
モデム１１４へ、そして最後に、スプリッタネットワー
ク１０１を介して、ヘッドノードモデム１１４からＮＩ
Ｕ１２２ｂへ、すべて上記のマルチホップモードによっ
て送られる。ＮＩＵ１２２ｂは、制御パケットを受信す
ると、受信機を、ヘッドノードモデム１１２の送信周波
数である周波数ｆ３に再同調する。続いてＮＩＵ１２２
ｂは応答制御パケットを、付随する通信媒体１１８に送
信する。応答制御パケットはマルチホップネットワーク
１０２を通ってヘッドノードモデム１１２によって受信
される。ヘッドノードモデム１１２は、ＮＩＵ１２２ｂ
は通常のように周波数ｆ１で受信するようには同調され
ておらず、周波数ｆ３で受信するように同調されている
という事実を反映して、データベースを更新する。さら
に、この応答制御パケットはマルチホップネットワーク
１０２によって、ヘッドノードモデム１１３を通ってヘ
ッドノードモデム１１４へ中継され、ヘッドノードモデ
ム１１４は、ＮＩＵ１２２ｂが現在ヘッドノードモデム
１１２の送信周波数であるｆ３に同調されているという
事実を反映してデータベースを更新する。こうして、Ｎ
ＩＵ１２０ｃとＮＩＵ１２２Ｍ）間の固定モード通信は
以下のように実現される。第１に、パケットはＮＩＵ１
２０Ｃから通信媒体１１６に送信され、この通信媒体１
１６で、そのパケットがヘツドノードモデム１１２によ
って受信される。ヘッドノードモデム１１２は、データ
ベースをチェックして、デスティネーションＮ工Ｕ１２
２ｂが、ヘッドノードモデム１１２のスプリッタネット
ワーク１０１への送信周波数である周波数ｆ３て受信す
るように同調されていると決定すると、パケットを周波
数ｆ３に変調してその信号を通信リンク１０８によって
直接スプリッタネットワーク１０１に送信し、そこでパ
ケットはＬＡＮ内の全ＮＩＵに分配される。周波数ｆ３
に同調されているＬＡＮ内の全ＮＩＵは信号を復調する
が、ＮＩＵ１２２ｂ以外の全ＮＩＵはヘッダのデスティ
ネーションアドレスを調べた後に回復されたパケットを
捨てる。こうしてパケットのストリームはＮＩＵ１２０
ｃからＮＩＵ１２２ｂへ同様に送信され、各パケットは
ヘッドノードモデム１１２によって変調され、変調信号
は通信リンク１０８によって直接スプリッタネットワー
ク１０１へ、そしてスプリッタネットワーク１０１から
デステイネーションＮＩＵ１２２ｂへと、マルチホップ
なしに送られる。

ＮＩＵ１２０ｃからＮＩＵ１２２ｂへ送信される最後の
パケットは、ＮＩＵ１２２ｂに対して、受信周波数をヘ
ッドノードモデム１１４の送信周波数に再同調させる制
御パケットである。続いてＮＩＵ１２２ｂは通信媒体１
１８によってヘッドノードモデム１１４に応答制御パケ
ットを送信する。ヘッドノードモデム１１４はその応答
制御パケットを受信し、ＮＩＵ１２２ｂの固有受信周波
数を反映してデータベースを更新する。さらに、応答制
御パケットは、マルチホップネットワーク１０２によっ
てヘッドノードモデム１１４からヘッドノードモデム１
１２へ送信されて、ヘッドノードモデム１１２は、ＮＩ
Ｕ１２２ｂが受信周波数ｆ１に同調されていることを反
映してデータベースを更新する。

固定モード通信中に、ＮＩＵ１２０ｃ以外のＮＩＵが同
時にＮＩＵ１２２ｂヘパケットを送信した場合、そのパ
ケットはそれでもなおＮＩＵ１２２ｂによって受信され
る。例えば、ＮＩＵ１２０ＣとＮＩＵ１２２ｂが固定モ
ード通信を実行中に、ＮＩＵ１１９ｃがＮ！Ｕ１２２ｂ
へパケットを送信した場合、ＮＩＵ１１９ｃからのパケ
ットはヘッドノードモデム１１２に到達するまで上記の
ようにヘッドノードモデムを通してマルチホップされ、
ヘッドノードモデム１１２では、そのパケットは、Ｎ　
ＩＵＩ　２２ｂに分配されるためにスプリッタネットワ
ーク１０１へ送られる。

第２図は、ヘッドノードモデム１１１から１１４の内の
１つの実施例を示すブロック図である。

データ信号は、第１の入力ポート２０１で付随する通信
媒体から受信され、第２の入力ポート２０３でマルチホ
ップネットワーク１０２から受信される。ポート２０１
で受信されるデータ信号は復調器２０６によって復調さ
れ、所定の周波数帯にある受信ポート２０３で受信され
たデータ信号は復調器２１０によって復調される。各復
調器の出力はキュー２０８に供給される。このキュー２
０８は、復調器２１０および２０６の出力によるプロセ
ッサ２０９への同時アクセスの回線争奪を解決するため
のものである。キュー２０８は、一度に１つの回復され
たデータパケットをプロセッサ２０９および変調器２０
５へ同時に出力する。プロセッサ２０９は回復されたデ
ータパケットのヘッダを、データベース２０７に前もっ
て格納されているアドレスのリストと比較して、その比
較の結果に基づいて単一の出力２１２を生成する。この
単一の制御出力２１２は変調器２０５およびスイッチ２
１１に供給され、（ａ）スイッチ２１１に、変調信号の
送信のために、スブリッタ送信ポート２０４か、マルチ
ホップ送信ポート２０２のいずれかを選択させ、（ｂ）
変調器２０５に、スイッチ２１１によっていずれのポー
トが選択されても、前にキュー２０８から受信したデー
タパケットを変調させる。ヘッドノードモデムが１つよ
り多くの周波数で送信可能な場合、プロセッサ２０９は
いずれの周波数が使用されるかを選択し、出力２１２は
モデム２０５に対して固有送信周波数を選択するのに必
要な情報を供給する。さらに一般的には、各ヘッドノー
ドモデムはいくつかのモデムといくつかのキューを含み
、これらのモデムは同時に動作すれば、効率が増大する
。ヘッドノードモデムがＮＩＵへ、そのＮＩＵに受信周
波数を変更することを知らせる制御パケットを送信した
後、ヘッドノードモデムは、受信周波数が変更されたと
いう応答をヘッドノードモデムが受信するまで、そのＮ
ＩＵへこれから送信するパケットを保持する必要がある
ということに注意すべきである。これは容易に実現され
、ＮＩＵが受信周波数を調節している間にパケットの損
失が回避される。

本発明の他の実施例では、各ヘッドノードモデムは、ヘ
ッドノードモデムの送信周波数を復調するように同調さ
れることもある他のサブネットワークの他のＮＩＵと関
係なく、そのヘッドノードモデム自身と同一のサブネッ
トワークに接続されたＮＩＵだけの受信周波数を格納す
るように実現される。この場合には、固定モード通信リ
ンクの設定のためのプロトコルは多少異なる。固定モー
ド通信リンクの設定を要求するソースＮＩＵは、上記の
ようにデスティネーションＮＩＵへ制御パケットを送る
。デスティネーションＮＩＵは、ただちにその周波数を
更新するのではなく、第２の制御パケット（リクエスト
パケットと呼ぶ）をそのＮＩＵと同一のサブネットワー
クに接続しているヘッドノードモデムへ送る。このリク
エストパケットは、そのヘッドノードモデムに、デステ
ィネーションＮＩＵが周波数変更の必要があることを知
らせる。続いてヘッドノードモデムはスプリッタネット
ワーク１０１によって応答パケットをデスティネーショ
ンＮＩＵに送り返し、この応答パケットは、実際に、デ
スティネーションＮＩＵにその周波数を変更させる。周
波数の再同調後、デスティネーションＮＩＵは、デステ
ィネーションサブネットワークに付随したべッドノード
モデムとソースＮＩＵの両方に、デスティネーションＮ
ＩＵの新しい受信周波数を知らせるもう１つの制御パケ
ットを送る。次にソースＮＩＵは付随するヘッドノード
モデムへのパケットの送信を開始するが、このヘッドノ
ードモデムにはデスティネ−ションＮＩＵの新しい周波
数は記録されていない。しかし、ソースＮＩＵは、各パ
ケットにフラグビットを含む。このフラグビットは、ソ
ースサブネットワークに付随するヘッドノードモデムに
、特定のパケットが、マルチホップネットワークではな
くスプリッタネットワークに送信されるものであること
を知らせる。ソースＮＩＵ以外のＮＩＵもまた、マルチ
ホップモードで、デスティネーションＮＩＵと通信する
。これらのサブネットワークからのパケットは、それら
のそれぞれのヘッドノードモデムによって、デスティネ
ーションＮＩＵと同一の通信サブネットワークに付随す
るヘッドノードモデムに到達するまで、マルチホップさ
れる。デスティネーションＮＩＵは固定モードにあるの
で、それ自身のヘッドノードモデムからの送信を受信す
ることはできない。従って、デスティネーションＮＩＵ
のヘッドノードモデムはパケットヘッダの選択ビットを
修正して、マルチホップネットワークを使用して、固有
周波数で送信しているヘッドノードモデムへ修正された
バケツトを送る。この修正された選択ビットは、他の固
有周波数で送信しているヘッドノードモデムに対し、デ
スティネーションＮＩＵが前記の特定の周波数で受信す
るように同調しているという記録がデスティネーション
ＮＩＵの固有受信周波数で送信しているヘッドノードモ
デムになくても、パケットをスプリッタネットワークへ
送信するということを知らせる。

この実施例は以下の効果を有する。各ヘッドノードモデ
ムは、パケットがマルチホップネットワークとスプリッ
タネットワークのどちらに送信されるものであるかを決
定するために、パケットのアドレスをアドレスの全リス
トと比較するのではなく、フラグビットまたは選択ビッ
トをチェックするだけでよい。また、各ヘッドノードモ
デムのデータベースの大きさは固定されており、そのヘ
ッドノードモデム自身に付随するＮＩＵの受信周波数だ
けを含み、記憶装置の必要量を正確に予測することが可
能である。さらに、異なるサブネットワークに付随した
ＮＩＵを行き先とし、マルチホップネットワークに送信
される、ヘッドノードモデムで受信されたいかなるパケ
ットも、常に、マルチホップネットワークを通ってデス
テイネーションＮＩＵと同一のサブネットワークに接続
されたヘッドノードモデムへ送られることに注意すべき
てある。この性質は、マルチホップネットワークに対す
る効率的経路指定アルゴリズムの実行において、もしこ
のようなアルゴリズムが必要な場合には、役に立つもの
である。

第３図は、スプリッタネットワーク１０１の実施例を示
す図であり、複数のスターカプラ３０１〜３０５を利用
している。この例では、４ｘ４スターカプラ３０１は４
つの出力３０６〜３０９を持ち、その各出力が従属スタ
ーカプラ３０２〜３０５のうちの１つの入力に接続され
ている。従属スターカプラ３０２〜３０５のそれぞれは
さらに入力信号を分割し、この入力信号の一部分を、個
々の通信サブネットワークに付随した全ＮＩＵに供給す
る。

第４図は、ヘッドノードモデム、あるいはスプリッタネ
ットワークを使用しない、本発明のＬＡＮのさらに一般
化された実施例を示す図である。

通信媒体４０５はマルチホップネットワークとして機能
する。各ＮＩＵ４００から４０４は１つ以上の独立した
所定の周波数のセットで送信し、１つ以上の独立した所
定の周波数のセットで受信する。説明のため、各ＮＩＵ
は、第４図に示されているように、独立した第１の周波
数で受信し、独立した第２の周波数で送信すると仮定す
る。ＮＩＵがバースト型パケットトラフィックを他のＮ
ＩＵに送信する場合、パケットは、ヘッドノードモデム
に対して上で説明されたように、１つ以上の中間ＮＩＵ
を通ってマルチホップされる。しかし、ＮＩＵが、もう
１つのＮＩＵヘストリーム型トラフィックを送信する場
合、通信の固定モードが呼び出される。制御パケットが
マルチホップモードを使用して受信ＮＩＵへ送られ、受
信ＮＩＵに対して、受信機を前の受信周波数から送信Ｎ
ＩＵの送信周波数に再同調させる。応答制御パケットが
受信ＮＩＵによって送信され、ヘッドノードモデムに対
して上で説明されたように、送信ＮＩＵのデータベース
を更新させる。それ以後、ソースＮＩＵからのトラフィ
ックは直接デスティネーションＮＩＵへ送られる。第４
図のネットワークにおいて、各ＮＩＵの送信は他の全Ｎ
ＩＵへ到達しなければならないので、ネットワークが光
波技術とともに実現される場合には、高パワーのレーザ
送信機か各ＮＩＵで必要とされることに注意すべきであ
る。しかし、第１図のネットワークにおいては、第１図
のＮＩＵはそれ自身のヘッドノードモデムに到達するの
に必要なだけのパワーを持てばよいので、ヘッドノード
モデムだけが高パワーの送信機を必要とする。

ここで与えられた例は、具体的な説明だけが目的であり
、本発明の範囲および精神を破ることなく、他の変形が
可能であるということを理解すべきである。例えば、ヘ
ッドノードモデムはそれぞれ複数の周波数で送信および
受信することが可能である。また、マルチホップネット
ワーク１０２は効率的経路指定アルゴリズムを含むこと
が可能であり、このようなアルゴリズムの多くが公知で
ある。さらに、ヘッドノードモデムが送信する出力ポー
ト、および、ＮＩＵが受信するように同調する周波数の
セットは、トラフィックの型だけではなく、所定の判定
基準に基づいて決定することができる。通信媒体１１５
〜１１８は、複数のＮＩＵかメッセージをヘッドノード
モデムへ送るような媒体およびプロトコルを備えている
限り、スターネットワークやその他の適当なアーキテク
チャで置き換えることができる。マルチホップネットワ
ークあるいはスプリッタネットワークはスターカプラと
して実現される必要はなく、例えば、通信バスで実現す
ることができる。また、ネットワークは、すべて、ある
いは部分的に、電気的または光学的回路もしくは媒体の
組合せを使用することによって実現できる。さら′に、
マルチホップネットワークあるいはスプリッタネットワ
ークは、多重化機構の使用を通して論理的に分離された
、ある物理的ネットワークとして実現することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＬＡＮの実施例のブロック図、第２図
はヘッドノードモデムの例のブロック図、第３図はスプ
リッタネットワークの実施例のブロック図、 第４図は本発明のネットワークの一般化された例を示す
図である。 出　願　人・アメリカン　テレフォン　アンドＦＴ０．
２

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１つの通信媒体と複数ネットワークイ
   ンターフェース装置（ＮＩＵ）を有する通信ネットワー
   クにおいて、 各ＮＩＵは、１つ以上の周波数の第１の独立したセット
   で前記通信媒体の少なくとも１つからデータを受信する
   と共に１つ以上の周波数の第２の独立したセットで前記
   通信媒体の少なくとも１つにデータを送信し、かつ、前
   記第１の周波数のセットを変更するように設定されてお
   り、さらにデータの行き先になっているＮＩＵの前記第
   １の周波数のセットに含まれていない送信周波数でＮＩ
   Ｕから送信されるデータが、１つ以上の中間ＮＩＵを通
   って、前記データがそのデータの行き先になっている前
   記ＮＩＵの前記第１の周波数のセットに含まれている周
   波数で、前記データを送信している中間ＮＩＵに到達す
   るまで、送信されることを特徴とする通信ネットワーク
   。
2. （２）複数の通信サブネットワークを有し、この通信サ
   ブネットワークが、 複数のＮＩＵを有し、この各ＮＩＵが（ｉ）データまた
   は制御信号を、ネットワークの１つ以上のエンドユーザ
   、および、前記通信ネットワークからの特定の周波数帯
   においての両方から受信し、（ｉｉ）データまたは制御
   信号を前記通信ネットワークへ、または、前記の１つ以
   上のエンドユーザへ送信するように設定されている通信
   ネットワークにおいて、各サブネットワークはさらにヘ
   ッドノードモデムを有し、このヘッドノードモデムが、
   （ａ）（ｉ）前記サブネットワークのＮＩＵから、およ
   び（ｉｉ）他の通信サブネットワークのヘッドノードモ
   デムの独立なサブセットから、データまたは制御信号を
   受信する手段と、 （ｂ）受信したデータまたは制御信号が所定の判定基準
   を満たしているかどうかを決定する手段と、 （ｃ）前記の受信したデータまたは制御信号を変調し、
   （ｉ）前記の所定の判断基準を満たすデータまたは制御
   信号を第１の出力ポートへ送信し、（ｉｉ）前記の所定
   の判定基準を満たさないデータまたは制御信号を第２の
   出力ポートへ送信し、これらの送信は、前記ヘッドノー
   ドモデムに割り当てられて１つ以上の特定の周波数帯の
   セットから選択された所定の周波数帯で行われる手段、
   および、 変調されたデータまたは制御信号を各ヘッドノードモデ
   ムの前記の第２の出力ポートから受信し、変調されたデ
   ータまたは制御信号を各ヘッドノードモデムの第２の入
   力ポートへ送信する手段を有するマルチホップネットワ
   ークと有し、 前記通信ネットワークは、 各ヘッドノードモデムの前記の第１の出力ポートからデ
   ータまたは制御信号を受信し、受信され、変調されたデ
   ータまたは制御信号を前記の複数の通信サブネットワー
   クの各ＮＩＵへ送信する手段を備えたスプリッタネット
   ワークを有することを特徴とする通信ネットワーク。
3. （３）各ＮＩＵが、 （ａ）入力ポートと、 （ｂ）通信媒体によって前記ヘッドノードモデムへデー
   タおよび制御信号を送信するように設定された、出力ポ
   ートと、 （ｃ）所定の１つ以上の周波数帯のセットのうちの任意
   の周波数帯で、前記入力ポートで受信されたデータおよ
   び制御信号を復調する手段と、（ｄ）前記通信ネットワ
   ークの１つ以上のエンドユーザからのデータおよび制御
   信号を、前記通信媒体上に送信するために、前記出力ポ
   ートに送信する手段とを有することを特徴とする請求項
   ２記載の通信ネットワーク。
4. （４）前記ヘッドノードモデムのそれぞれが、さらに、 １つ以上のＮＩＵにおける前記復調手段に関する情報を
   記憶する手段と、 回復されたデータパケットが前記の所定の判定基準を満
   たしているかどうかを決定するために、前記ＮＩＵにお
   ける前記復調手段に関する前記の記憶された情報を、前
   記の回復されたデータパケットの所定部分と比較する手
   段と、 ＮＩＵまたは他のヘッドノードモデムのいずれかから受
   信された制御信号に基づいて格納された前記情報を変更
   する手段とを有することを特徴とする請求項３記載の通
   信ネットワーク。
5. （５）前記ヘッドノードモデムのそれぞれが、さらに、 少なくとも１つのＮＩＵにおける前記復調手段に関する
   情報を記憶する手段と、 回復されたデータパケットが前記の所定の判定基準を満
   たしているかどうかを決定するために、前記ＮＩＵにお
   ける前記復調手段に関する前記の記憶された情報を、前
   記の回復されたデータパケットの所定部分と比較する手
   段と、 ＮＩＵまたは他のヘッドノードモデムのいずれかから受
   信された制御信号に基づいて記憶された前記情報を変更
   する手段とを有することを特徴とする請求項２記載の通
   信ネットワーク。
6. （６）各サブネットワークがさらに、前記の複数のＮＩ
   Ｕを前記ヘッドノードモデムと相互接続するために、光
   波信号をサポートすることが可能な少なくとも１つの導
   波管を備えた通信媒体を有し、 各ＮＩＵが、光波信号をサポートすることが可能な少な
   くとも１つの導波管のうちの少なくとも１つに光波信号
   を送信することが可能であることを特徴とする請求項２
   、３、４、または５のいずれかに記載の通信ネットワー
   ク。
7. （７）少なくとも１つのＮＩＵが光波信号を受信するこ
   とが可能であることを特徴とする請求項２、３、４、ま
   たは５のいずれかに記載の通信ネットワーク。
8. （８）前記マルチホップネットワークが少なくとも１つ
   の光波スターカプラとを有することを特徴とする請求項
   ２、３、４、または５のいずれかに記載の通信ネットワ
   ーク。
9. （９）前記スプリッタネットワークが少なくとも１つの
   光波スターカプラとを有することを特徴とする請求項２
   、３、４、または５のいずれかに記載の通信ネットワー
   ク。
10. （１０）１つ以上の周波数の第１のセットでデータをデ
    スティネーションＮＩＵへ送信するように設定され、１
    つ以上の周波数の第２のセットで受信するように設定さ
    れ、前記の第１および第２のセットは同一もしくは相異
    なる周波数を有するソースＮＩＵからのデータを送信す
    る方法において、 （ａ）送信されるデータが所定の判定基準を満たしてい
    るかどうかを決定するステップと、（ｂ）前記判定基準
    が満たされない場合、前記第１のセットおよび前記第２
    のセットが相互に排他的であることを決定し、前記デス
    ティネーションＮＩＵが受信するように同調されている
    前記１つ以上の周波数の第２のセットを変更して前記周
    波数の第１のセットに含まれる少なくとも１つの周波数
    を含めるステップと、 （ｃ）前記の所定の判定基準が満たされているかどうか
    にかかわらず、前記１つ以上の周波数の第１のセットか
    ら選択された所定の周波数で前記データを送信するステ
    ップとを有することを特徴とする通信ネットワーク。
11. （１１）通信ネットワークの通信を可能方法であって、
    （１）各通信サブネットワークが複数のＮＩＵを有し、
    前記通信ネットワークのエンドユーザと前記通信サブネ
    ットワークに付随するヘッドノードモデムとの間に配置
    された複数の通信サブネットワークと、（２）すべての
    通信サブネットワークの前記ヘッドノードモデムを相互
    接続するためのマルチホップネットワークと、（３）前
    記ヘッドノードモデムをすべての前記サブネットワーク
    の前記ＮＩＵと相互接続するためのスプリッタネットワ
    ークとを有する通信方法において、（ａ）同一の通信ネ
    ットワークの前記ヘッドノードモデムへ、ＮＩＵによっ
    てエンドユーザから受信されたデータまたは制御信号を
    送信するステップと、 （ｂ）受信したデータまたは制御信号が所定の判定基準
    を満たしているかどうかを前記ヘッドノードモデムで決
    定するステップと、 （ｃ）前記のデータまたは制御信号が前記の所定の判定
    基準を満たさない場合、他の通信サブネットワークの他
    のヘッドノードモデムの特定のサブセットだけによって
    受信可能な、第１の選択的に割り当てられた周波数帯で
    、前記マルチホップネットワークへ前記のデータまたは
    制御信号を送信し、さらに前記のデータまたは制御信号
    が前記の所定の判定基準を満たす場合、前記通信ネット
    ワークのＮＩＵの所定のサブセットだけによって受信可
    能な選択的に割り当てられた第２の特定の周波数帯で、
    前記のデータまたは制御信号を、前記通信サブネットワ
    ークのそれぞれのすべてのＮＩＵに分配するために、前
    記スプリッタネットワークへ送信するステップと、 （ｄ）各ＮＩＵで、前記の第２の所定の周波数帯で前記
    スプリッタネットワークから前記のデータまたは制御信
    号を受信し、前記のデータまたは制御信号を受信する行
    き先のエンドユーザに付随する前記ＮＩＵだけが、前記
    の行き先のエンドユーザへ前記のデータまたは制御信号
    を送信するステップと、 （ｅ）前記マルチホップネットワークからヘッドノード
    モデムによって受信されたデータまたは制御信号に対し
    て前記ステップ（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）を反復す
    るステップを有することを特徴とする通信方法。