JPH0650859B2

JPH0650859B2 - ローカル・エリア・ネツトワーク

Info

Publication number: JPH0650859B2
Application number: JP60111307A
Authority: JP
Inventors: マイクルカマラタージヨセフ
Original assignee: ゼロツクスコーポレーシヨン
Priority date: 1984-06-01
Filing date: 1985-05-23
Publication date: 1994-06-29
Anticipated expiration: 2009-06-29
Also published as: EP0164244A2; EP0164244A3; AU4300185A; US4985892A; DE3587630T2; ES8607651A1; BR8502614A; JPS60264138A; DE3587630D1; EP0164244B1; ES543629A0; CA1240082A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、通常の電話回線を介して確立される一般的な
データ通信機能を有する低コストのローカル・ネツトワ
ーク(LAN)構成及び関連技術を開示するものである。こ
の技術を広く利用可能にし、かつ電話設備における相異
に適応させる別の変形も開示する。種々の変形は通常の
音声通信に対して干渉がなくかつ独立した方法にて既存
の音声回線を介してデータ通信を多重化するものであ
る。後者のこれら解決方法により、同一回線が音声及び
データの両者に同時に使用可能である。

〔発明の背景〕

ローカル・ネツトワーク(LAN)はオフイス・オートメー
シヨン活動の中心である。市販されているものには異な
る多数の解決方法があり、LANに寄与する許容し得るパ
フオーマンスを有するものは全て伝送媒体の設置を（そ
れが同軸ケーブル、ツイスト・ペアまたは光フアイバ・
ケーブルであつても）必要とする。一般的な利用状況で
は（選択した伝送媒体によらず）、伝送媒体を設置する
ことは費用のかかることであり、不便でもある。従つ
て、適切な回線を用いてLANを構成する構成が受け入れ
易い。これは基本的に(ａ)電力線及び電話回線の２つの
可能性を決めるものである。電力線は実際的に多数の問
題点があるため、汎用化LAN環境にとり利益とならず、
直ちに除外される。一方、電話線は有力なものの代表で
あり、作業ステーシヨンとして考え得る所に存在する遍
在的な資源である。また、電話回線は、利用されていな
い線路という点、また利用されてはいるが、使用してい
る帯域幅の点から甚だ利用度の低い資源である。

多年にわたりデータ通信用の電話線を用いる標準的な方
法は、モデムを用いた変復調技術を介するものであつた
が、今後もその状態を継続するものである。最近の技術
では音声帯域より十分高い搬送波による比較的短距離の
モデムを用い、同一の回線を介して同時的な音声及びデ
ータ通信を可能にしている。これらの技術をLAN技術に
適用したときの主要な問題は、(ａ)極めて限定された帯
域幅を有し、(ｂ)比較的高価な電子装置を必要とし、
(ｃ)LANにとつて望ましい汎用接続機能を有するのと逆
のポイント間の方法であるということにある。一方、開
示した技術は、全てのアクセス・プロトコルを備えた完
全に汎用LAN構成が可能であり、特にCSMA／CD（衝突検
出を有する搬送波検知、多重アクセス）に良く適合して
いる。デイジタル・ベースバンド方式は、更に広い帯域
幅が得られると共に、モデム技術よりかなり低コストと
なる。ベースバンド方式であるがために、開示した装置
における許容通信回線長は被変調搬送波よりも制限され
たものとなるが、現実に予想される設備に対してうまく
適合したものとなる。例えば、３００KHzでは、長さが
３０５メートルを十分に超える回線を用いても何ら電気
的な問題はない。LANに適用したときの分散資源の情報
処理能力は、許容誤り率に比例して誤りに非常に抵抗性
のある通信プロトコルを利用することができる。従つ
て、極端に低い誤り率を必要とすることはない。

本発明の更に完全な理解をするためには、図面と関連さ
せて本発明の以下の詳細な説明を参照することが必要で
ある。

〔発明の概要説明〕

米国特許第４，０６３，２２０号（１９７７年１２月１
３日）の「衝突検出を有する多点データ通信装置」に
は、イーサネツト（ETHERNET）と呼ばれている良く知ら
れたローカル・エリア・ネツオワーク装置が説明されて
いる。この特許の要旨は、「分散させたタツプを有する
分岐セグメント上に構成された通信ケーブルを備える２
以上の処理ステーシヨン間において通信を可能にさせる
装置を開示するもので、各タツプにはトランシーバが接
続され、このトランシーバの他端には関連インタフエー
ス段が接続されている。更に、各トランシーバには、通
常のトランシーバ部、レシーバ部、インタフエース段か
らのデータとケーブル上のデータとを比較して等しいか
を示すゲートとを有する。これらのデータが等しいとき
は、トラシーバとケーブルとの間のインタフエースは関
連の送信部がデイセーブルされていることを表示す
る。」イーサネツト・システム・プロトコルが急速に工業基準
となつて来ているが、これにはデータ通信用の広帯域の
通信ケーブルを必要とする。このケーブルを新しい事務
所や、新しい他の型式の建物に布設することは困難なこ
とではないが、既存の建物に通信ケーブルを布設する
と、非常に費用がかかることになる。建物に既存の電話
線を用いて分散回線網に回線交換なしに接続すると、従
来未解決の問題に魅力的な解決を与えるものとなる。

全ての電話回線網はトポロジー的には中心に中央交換及
び処理機能を有するスター接続である。電話クローゼツ
トからは太い束線が建物に放散して各電話機に対して接
続される。従つて、各電話機からツイスト・ペア（通常
は２対のツイスト・ペア）が電話クローゼツトに行き、
電話クローゼツドはPBXに行く線に接続される。

本発明は、建物内又は互に短い距離内の建物（キヤンパ
スとしばしば呼ばれる）間における通常の電話線を介し
てローカル・エリア・ネツトワーク（複数）(LAN)を構
築できる構成及び回路技術からなるものである。更に、
LANは電話回線の通常の音声機能を混乱させることな
く、かつ布線の追加を必要とすることなく、実現でき
る。

本発明のいくつかの特徴として・低価格のベースバンド信号技術を用いること、・真のLAN接続機能、即ち交換回線接続に対して論理的
な仮想接続をし、機能的にはユーザがバスに接続されて
いるかのように見えること、・あらゆるアクセス・プロトコル、即ちCSMA、CSMA／CS
MA／CD、トークン・パツシング等を可能にすること、・４種の変形を定義できること、・既存の電話線を用いることにより、LAN機能を確立す
るための布線（ケーブル布線）を必要としないこと、・非常に有用な通信帯域幅（典型的には３００KHz〜５
００KHzの範囲の）を得ることができることである。

本発明における４つの基本的な実施態様は、データ重畳
音声(DOV)又はデータ専用(DO)技術に対する４線式又は
２線式の組み合せからなる。

本発明によるLANの実施には、３型式のハードウエア機
能要素（適用するときは適当な量にて）として、(ａ)ノ
ード・ユニツト（ＮＵ）、(ｂ)レピータ・ユニツト（Ｒ
Ｕ）及び(ｃ)回線網の規模によりパルス再生ユニツト(P
RU)のみを必要とすることがある。この一般的な説明で
は、ブロツク図の機能レベルと共に、物理的ないくつか
の詳細を説明するのみとする。以下の詳細な説明ではこ
れらの機能の内部の詳細を述べることにする。

典型的には、建物は「電話クローゼツト」を戦略的に建
物全体にわたつて配置させているものである。これら電
話クローゼツトは建物のローカル・エリア内に電話回線
を相互接続してサービスをすること必要とする。

第１図及び第２図に、データ専用（ＤＯ）用に構成した
LAN技術のこれら機能の役割及び全般的な構成の総合的
な装置概要を示す。この程度の詳しさのブロツク図にお
いて、データ重畳音声を実施するときの唯一の相違は電
話機がＮＵに接続されたものとして示されることであ
る。

第１図において、複数のＲＵ５５及び複数のPRU５６を
電話クローゼツトに配置し、一方ＮＵ５３ａ〜５３ｚを
各ワークステーシヨン５１ａ〜５１ｚに配置しているの
が解る。このブロツク図の各要素の基本的な説明は以下
で行なう。ＮＵ及びＲＵの基本的な機能は、LANの変形
（即ち２線式又は４線式、及びDOV又はＤＯ）を含むこ
とによつて多少異なる。

２線式のデータ専用（ＤＯ）の変形（半二重）は、予備
となつている電話線により、又は活性回線の大部分の電
話機に行く未使用の２本線を用いることにより実施でき
る。

４線式ＤＯの変形（各対は単向通信）は予備の非活性線
に大体実行することになる。４線式及び２線式のデータ
重畳音声(DOV)の変形はいずれも活性回線に実施される
ことになる。４線式DOVの変形（各対は単向通信）にお
いては、活性の音声対及び非音声対を共に用いることに
なる。２線式DOV（半二重）においては、音声体を用い
る。

同一の回線網設備ではＤＯ及びDOV技術を組合せること
も可能である。例えば、２つのデータ通信チヤネル（２
線DOV及び２線ＤＯ）は電話機に行く４線により実現す
ることもできる。音声対は２線式DOVとして、また非音
声対は２線式ＤＯとして実施されることになる。勿論、
ＲＵの設計は両型式のインタフエースに適応し得るもの
であることが必要となろう。

DOVを実施したときは、本発明は電話回線網の音声信号
上にベースバンドのデイジタル・データ信号を重畳す
る。これは、音声通信用の電話装置の使用と完全に独立
して達成でき、またステーシヨンＡがステーシヨンＢと
音声通信をすると共にステーシヨンＣ（郵便又はメツセ
ージ放送のトランザクシヨンのようにLANの他の多数の
ステーシヨン）とのデータ通信を同時に可能にさせる。
データ及び音声回線は独立であり、特にデータ回線は中
央PBXハブ（第３図を参照）を含んでいない。音声回線
網は機能的及びトポロジー的にはスター接続を保持し、
一方データ回線網は物理的にはスター接続のトポロジー
を有するように見え、機能的にはバスとしてふるまう。
従つて、このバスを「スター・バス」と呼ぶことができ
る。電話クローゼツトから電話機までの接続を放射アー
ムと呼び、（電話機、パーソナル・コンピユータ、又は
ある型式のサービス装置であつても）ラジアル・アーム
のユーザ端末における機能をワークステーシヨン・ノー
ドと呼ぶ。

ノード・ユニツト回線網に接続された第１図の各ワークステーシヨン５１
ａ〜５１ｚはワークステーシヨン位置にＮＵ５３ａ〜５
３ｚを必要とする。回線網に接続されているワークステ
ーシヨン位置に活性の電話機があるときは、ＮＵ５３ａ
〜５３ｚがＲＪ−11壁接続と電話機との間に挿入され
る。ＮＵ５３ａ〜５３ｚは回線網に接続されている装置
に接続するための適当なインタフエース・コネクタも有
し、少なくとも次の機能を有する。

・ベースバンド信号用のライン・ドライバ、・ベースバンド信号用のライン・レシーバ、・ベースバンド信号用のライン終端、・電話回線に低周波データ信号のエネルギが行かないよ
うにこれをろ波すること、・電話回線に送出した高周波エネルギがDOV系における
電話装置の回路に入り込まないようにこの高周波エネル
ギをろ波すること、・DOV系におけるデータ通信回路に音声帯域及び信号の
エネルギが入り込まないように音声帯域及び信号のエネ
ルギが入り込まないようにろ波すること、・回線網に組み込まれているホスト装置に対して通信の
インタフエース動作をすること。

更に、ＮＵ５３ａ〜５３ｚはパケツト符号化、パケツト
復号化、アドレス一致、衝突検出、誤り処理等のような
多くの通信処理タスクを効率良く実行することもでき
る。そうでなければ、ホスト・プロセッサがこれらの通
信処理タスクを実行しなければならないことになるが、
これについての判断は定められた最小機能を要求するだ
けの本発明と関係のないことである。

レピータ・ユニツト第１図のＲＵ５５はワークステーシヨン入力に関係する
多点ポート・デバイスである（例えば、１６が入力数と
して適当である）。回線網に接続された各デバイスのI/
Oポート・インタフエースは、用いるのが２線式か４線
式であるかによつて２線式又は４線式を備える（各線ペ
アに対して２線式は半二重、４線式は単向通信）。

また、ＲＵ５５は、回線網に接続したデバイスに対する
I/Oインタフエースに加えて、他の複数のＲＵ（RRUを介
することもある。）に接続するための外部バス・ノード
拡張(BNE)インタフエースを有する内部擬似バス・ノー
ドを備えている。BNEインタフエースは、I/Oインタフエ
ースと同様に２線式半二重又は４線式単向通信構成でよ
い。これを第４図と関連させて説明する。

第１図のレピータ・ユニツト５５は、電話分配クローゼ
ツトに配置され、このクローゼツトには回線網に接続さ
えるノードに関連した電話機からの電話回線が含まれて
いる。このクローゼツトはこの電話回線を主線束に接続
させる所であり、この主線束は結局中央PBX（構内交換
電話）に電話機を接続させるものである。ＲＵ５５は非
常に小規模の回路からなるが、電力を必要とする（通
常、電話クローゼツトは出力コンセントを有する）。Ｒ
Ｕ５５はインテリジエントの機能を全く有せず、簡単な
少しばかりの機能を実行するのみである。これについて
は以下の技術的な説明で更に詳細に説明されている。電
話クローゼツトのＲＵ５５により、回路網に接続されて
いるワークステーシヨン（から）に関係した線は、PBX
に行く線トランクにこれらを接続している終端ブロツク
から切り離され、代つてＲＵ５５の同じような一組のコ
ネクタに接続される。次にジヤンパ線はＲＵの別の組の
コネクタと、終端ブロツクのもとの端子との間に接続さ
れる。従つて、各回路網に接続するときのＲＵ５５は各
電話回線間に接続され、分配線に対する接続がPBXに対
する回線を完結させる。通常、ＲＵ５５は異なる適用
（例えば８，１６又は３２チヤネルを有するいくつかの
モデルが考えられる）が必要とする多数のチヤネルを取
り扱うように設計される。また、ＲＵ５５は回線網拡張
に対しても相互接続できる。ＮＵ５３ａ〜５３ｚを追加
する処理と、ＲＵ５５に対する接続は回路網に追加され
る各ノードについて繰返される。RU５５は既設のＲＵ５
５の能力を超えたときにのみ追加される。異なる電話ク
ローゼツトに配置されたＲＵ５５は電化クローゼツト間
に既に布設されている線と相互接続することができるの
で、回路網は共通クローゼツトにより使用されるステー
シヨンにのみ限定されることはない（第９図）。

ＲＵ５５の機能は次のものである。

・I/Oインタフエースにドライバ及びレシーバ機能をも
たせること、・バス・ノード拡張BNEインタフエースに線路ドライバ
及びレシーバ機能をもたせること、・その入力線の一つに信号が入力されたときは、全ての
I/O線（送話中に受話できない２線式構成において回線
が話者により使用されている場合を除く）及びBNEイン
ターフエースに同一の信号を返送（エコーさせる）する
こと、・低周波数のデータ信号のエネルギが電話線に混信しな
いようにろ波すること、・回線に重畳された高周波のデータ周波数エネルギがPB
Xに行かないようにろ波すること・データ信号に対する線路終端を行なうこと。

パルス再生ユニツト第１図のPRU５６はBNEバスに用いられ、データ信号の波
形成形及びタイミングの再調整に用いられる。

装置の説明開示した本発明を実施するためには、少なくとも既に説
明した２組のハードウエア、各ワークステーシヨン・ノ
ード位置におけるノード・ユニツト（ＮＵ）５３ａ〜５
３ｚ及び電話分配クローゼツトに配置されているレピー
タ・ユニツト(RU)５５が必要である。これらの電話分配
クローゼツトは戦略的に建物設備内に、典型的には電話
機から半径６１ｍ以内に配置される。ＮＵ５３ａ〜53z
及びＲＵ５６の設計の細部は特定装置の変形に従つて多
少異なつたものとなるが、この相異は重要ではない。こ
れらの機能の内部動作は、詳細な説明に関連した付図と
関連させ説明することにする。この説明においては、装
置の変形はブラツク・ボツクスのレベルにて説明する。

４線式データ専用（ＤＯ）−基本的な設計概念は第１図
を参照して説明することができる。基本的な各要素はワ
ークステーシヨン（ワークステーシヨン５１ａ〜５１
ｚ）の母集団を接続する概要的な回路網の構成により示
される。各ワークステーシヨン５１ａ〜５１ｚはノード
・ユニツトＮＵ５３ａ〜５３ｚに接続され、またレピー
タ・ユニツトＲＵ５５は電話分配クローゼツト内に示さ
れている。ＲＵ５５は多数台必要なので、一つの電話分
配クローゼツト内、又は電話分配クローゼツト間におい
て相互接続することができる。ＲＵ５５は各ラジアル・
アームを終端して絶縁するので、電気的な点からの制限
はない。ＮＵ５３ａ〜５３ｚとＲＵ５５，５５ｚとの間
の各回線は単向通信モードにて用いられる一組のツイス
ト・ペア５７ａ〜５７ｎである。ＲＵ５５は機能的には
インテリジエントではなく、受信線（ＲＵ５５方向の矢
印）を介して受信するものをすべての送信線（ＲＵ５５
から出る矢印）に単純に中継する。従つて、一つのワー
クステーシヨン５１ａがその送信線５７ａを介して回線
網に送話しているときは、他の全ワークステーシヨン５
１ｂ〜５１ｎは関連する受信線を介して受信をしてい
る。このことは、機能的には線状のバスがあるように見
えるが、トロポジー的にはスター状い見える。勿論、ア
クセス・プロトコルはどのようなもの（例えば、トーク
ン・パツシング、CSMA、CSMA／CD）を所望しても可能と
する。

４線式のデータ専用方式は殆んどすべての建物に存在す
るあきの電話線を用いて実施できる。この場合は、回路
網を設置すると、電話増設に投入される労働量（電話増
設の労働は新しいノードを設置する労力に等しい）とほ
ぼ等しいものとなる。

２線式データ専用（ＤＯ）−この技術に関する第２図の
ブロツク図は、各ＮＵ６３ａ〜６３ｚとＲＵ６５との間
に布設されている一対の半二重回線対であることを除
き、第１図のものと同一である。従つて、ワークステー
シヨン６１ａ〜６１ｚは、回線を介して通話を開始する
と、受信も衝突も検出することができない。この技術
は、衝突検出又はトークン・バツシングなしのCSMAアク
セス方法に限定されることになる。更に、この技術は、
ある特定の回路技術を必要とするが、通常各電話機に行
く４線のうちの一対に設置できるという一つの特長があ
る。大部分の場合は、既に使用されている既設線により
LANを確立することが可能となる。

４線式データ重畳音声(DOV)−開示装置の４線式DOV版を
説明するため、再び第１図を参照する。このブロツク図
程度の詳しさにて明らかとなる唯一の相異は、各ＮＵ１
８，２０（第３図を参照）に接続されている電話機が追
加されていることである。この技術はアナログ音声チヤ
ンネルの上端にベースバンドのデイジタル通信チヤネル
を重畳する。２つの通信チヤネルは互に完全に独立して
いると共に、同時に異なるワークステーシヨンに対して
動作できる。この解決法のキーとなる技術的な問題点
は、デイジタル通信のエネルギが音声回路に洩れて音声
通信を劣化させないように十分に絶縁させる適当なハー
ドウエア・システム技術（信号、回路及びろ波処理）を
開発することである。

２線式データ重畳音声(DOV)−この２線式DOVによる解決
方法はＮＵに電話機を付加したことを除き、第２図の機
能ブロツク図と同じである。また２線式ＤＯによる解決
方法のように、ＮＵとＲＵとの間の接続は半二重である
ので、アクセス・プロトコルはCSMA又はトークン・バツ
シングとなる。

以下の技術的な説明は、最も複雑なDOV（データ重畳音
声）による解決方法について述べる。DOV及びＤＯ（デ
ータ専用）方式間の相異は非常に単純なものであり、以
下で説明される。

〔本発明の詳細な説明〕

技術的な説明を始めるため、第３図を再び参照すると、
音声１０及びデータ１２の通路が示されている。ＮＵ１
８，２０及びＲＵ２２間の電話線１４，１６対のうちの
一つが音声信号及びベースバンドのデイジタル・データ
信号の両者を含むものとすると、デイジタル・データの
信号は適当な一組のフイルタによりＲＵ２２から一方向
に、またＮＵ１８，２０から他方向に伝送されるのが阻
止される。各回線の終端にてベースバンド信号を適当に
終端させることにより、反射の問題はないようにする。
この回線の全体は電話装置の音声機能に対して目に見え
ないものとなつている。第３図に示す電話線（リンク）
１４，１６（これをラジアル・アームという）は実際に
は、（２又は４線式のいずれを用いているかに従い、）
電話ケーブルにおける１又は２線対からなる。４線式と
仮定すると、一対のものは、単向通信モードにて動作
し、ノード・ユニツト１８，２０の点から見ると、回路
網に通話をしたときに用いる送信線である。また、他の
対のものはワークステーシヨンが常時が回線網の挙動を
監視している受信線である。回路網における各ノード・
ユニツト１８は同じ２本の線対を有し、その受信線を介
して回線網の挙動を監視することになる。同時に、１以
上のワークステーシヨン２４，２６が送信をしようとし
たときは、全ワークステーシヨンが検出可能な衝突を発
生することになる。従つて、回路網はトポロジー的には
スター接続に見えてもその動作は一本の線状のバスのも
のとなる。

第４図に一つのステーシヨン・ノードに対する送受信線
及び関連の回路技術を説明する更に詳細な機能ブロツク
図を示す。第４図は、例えば４線式の半二重通信装置を
開示するもので、第１図に示す最初のワークステーシヨ
ン５１ａ、ノード・ユニツト５３ａ及びレピータ・ユニ
ツト５５を示す。ＲＵ２２の機能をここで明確に示すこ
とができる。主な特徴は回線網に対してアクセスしたい
ワークステーシヨン２４により駆動される内部バス・ノ
ードであり、受信回線の信号をワークステーシヨンに返
送する全ドライバに共通の入力でもある。この内部バス
・ノードは回路網を拡張するときはレピータ・ユニツト
間に単に接続することができる。第４図において、バス
・ノード拡張(BNE)が一組の線対であることを示してい
る。従つて、信号はバスを介していずれの方向にも通信
され得るものでなければならない。これは、半二重バス
であり、また単向通信モードの４線により行なうことも
できる。BNEバスを得る別の選択については後に詳細に
説明されている。ＲＵ２２のその他の特徴は、(ａ)種々
の送受信回線を絶縁してバツフアリングし、(ｂ)デイジ
タル・データ信号を終端させ、(ｃ)電話クローゼツトを
デイジタル・データ信号が通過しないように回線のデイ
ジタル信号を阻止することである。第４図に示すよう
に、ＮＵ１８は(ａ)送信対に対する駆動インタフエーイ
ス、(ｂ)受信対に対するセンス・インタフエース、(ｃ)
デイジタル・データ信号を終端すること、及び(ｄ)電話
回線にデイジタル・データ信号からの低周波エネルギが
入り込むのを阻止することができる。ノード・ユニツト
(ＮＵ)１８とレピータ・ユニツト（ＲＵ）２２（回路網
の総合規模と独立の存在である）との間の長さは非常に
限定されているので、デイジタル・データ信号の電気的
環境が極めて良好である。適用した大部分のものにおい
てリングが６１メートルを超えることはない。

第４図を更に参照すると、３つのフイルタ機能、即ちフ
イルタ(Ｆ１)２０１．フイルタ(Ｆ２)203及びフイルタ
（Ｆ３）２０５が存在するのが解る。これらのフイルタ
設計はデータ重畳音声による解決方法においてはキーと
なる技術部分なので、簡単に説明して置く。

フイルタ（Ｆ１）２０１はハイ・パス・フイルタであ
り、その主要機能はデイジタル通信チヤネルからの低周
波信号が音声回線に入り込まないように音声帯域にて十
分に減衰させることである。約３００KHzのデイジタル
・データ・信号は音声帯域より十分上にあるといつて
も、低周波の高調波が低いPRF（パルス繰返し周波数）
を発生させる原因となる。例えば、一つの矩形波パルス
はSinx/x内で連続的な周波数スペクトルを有する。

フイルタ（Ｆ２）２０３はデイジタル・データ信号回線
の終端であり、ロー・パス・フイルタである。その主要
な機能はデイジタル通信チヤネルが発生した高い周波数
エネルギが音声回線に入り込むのを阻止することであ
る。更に、その機能は線の終端が短絡されたとき等にお
いてデイジタル回線が故障しないようにすることであ
る。

フイルタ（Ｆ３）２０５は回線上でセンス（受信機）機
能用に用いられる。フイルタ（Ｆ１）２０１と同様にフ
イルタ（Ｆ３）２０５はハイ・パス・フイルタであり、
多くの場合、フイルタ（Ｆ１）２０１と同一のものにさ
せることが可能である。しかし、この説明において汎用
性を得るために、これを識別している。フイルタ（Ｆ
３）２０６には音声回路を負荷とすることなく、十分に
データ信号と結合されることが要求される。

非常に厳密な動作を目的とするときは、これらフイルタ
（Ｆ１）〜（Ｆ３）２０１〜２０５の一つ又は両方が活
性であることが必要となる。しかし、作成され、試験さ
れたDOV試験装置においては、フイルタ（Ｆ１）２０１
は一つのコンデンサであり、フイルタ（Ｆ２）２０３は
一段のＬＣ回路である。この設計によると、音声回線の
品質に検出可能な劣化はないが、FCC（連邦通信委員
会）第６８部の承認が必要なものとなる。

動作において、電話機２８は装置のデイジタル・データ
部分から独立して用いることができる。

即ち、電話機２８は通常出力の電話線に接続されてお
り、この電話線は電話クローゼツトに導かれ、この電話
クローゼツトのケーブルは別の電話クローゼツト及び
（又は）中央PBXに導かれる。ただし、以上で説明した
ように、デイジタル・データ信号から音声データ信号を
又は逆に音声データ信号からデイジタル・データ信号を
除去するためのフイルタが含まれている。

デイジタル・データ動作においては、ワークステーシヨ
ン２４（パーソナル・コンピユータ、コンピユータ端末
装置）はコネクタ回路２５を介して増幅器３４及び３６
に接続される。コネクタ回路２５はノード・ユニツト１
８の増幅器のインピーダンス及び電圧レベルと種々のパ
ーソナル・コンピユータ及びコンピユータ端末装置のイ
ンピーダンス及び電圧レベルとが一致するように標準の
回路部品からなる。ワークステーシヨン２４のデイジタ
ル・データ信号はコネクタ回路２５を介して増幅器３４
に行く。この増幅器３４はデイジタル・データ信号をこ
の単向通信装置の信号線206及び信号線２０８に接続さ
れている。電話クローゼツトのレピータ・ユニツト２２
において、デイジタル・データ信号は再び増幅され、バ
ス・ノード５０上に送出される。受信モードでは、バス
・ノード５０上の信号は増幅器４６により増幅され、デ
イジタル・データ信号を信号線２１０及び信号線２１２
上に送出する。これらのデイジタル・データ信号は増幅
器３６により増幅され、コネクタ回路２５を介してワー
クステシヨン２４に送られる。ここでも以上で説明した
ように、フイルタ（Ｆ１）、（Ｆ２）、（Ｆ３）２０
１，２０３及び２０５の動作により音声データ信号及び
デイジタル・データ信号を他系統から除外させる。

第５図は４線式の単方向擬似バス・モードをもつ２つの
レピータ・ユニツトを示し、多分遠方の異なる電話クロ
ーゼツトに置くことにより分離されている。図の上で
は、出力増幅器４４は他のワークステーシヨンに送るべ
きデイジタル・データ信号をバス・ノード回線３１０，
３１２に送出する。バス・ノード回線３１０，３１２の
上端を介して転送されるデイジタル・データ信号はその
下端に導かれ、増幅器４６により受信されるように、他
のワークステーシヨンにデイジタル・データ信号を返送
させる。しかし、デイジタル・データ信号が送られたワ
ークステーシヨンが同一のレピータ・ユニツトに接続さ
れていないときは、典型的なものとして工業ではパルス
再生器を用いることが望ましく、かつ（又は）必要とな
ると思われる。このパルス再生器３０３は回線の特性イ
ンピーダンスによりその回線を正しく終端する終端イン
ピーダンス３１６を備える必要があり、また次のレピー
タ・ユニツトに信号を正しく渡すように適当な増幅率及
び返送回路３１８，３２０を含む必要がある。

この点に対する説明は主として４線式の単向通信技術に
向けられていた。半二重モードの二線技術も実行可能で
ある。しかし、２線系統の半二重モードにおいて一対の
線を用いると、いくつかの特別な回路技術が必要であ
る。必要とする特別な回路にはライン・ドライバ回路及
びライン・レシーバ回路が含まれる。第６Ａ図は半二重
回線の各端におけるトランシーバ回路対の機能ブロツク
図である。駆動される同一のバス・ノードが検知され、
同一回線を介して返送されるという問題がリピート・ユ
ニツトに発生する。これに対する解決はＲＵのトランシ
ーバ回路が入力端子より前に出力端子が駆動されたとき
にある時期減勢されるように設定することである。この
特性により、トランシーバ回路対は同時には一方向のみ
にしか駆動できない。指定された時間窓内に信号が同時
に現われると、タイム・アウト期間だけ両方向に増幅器
を禁止する結果となる。コンテンシヨン形式のアクセス
方法において１以上のワークステーシヨンがＲＵバス・
ノードを獲得するようにすることも可能である。いずれ
の場合もこれらは回線網プロトコルにより容易に処理さ
れる。第６Ｂ図の簡単にしたブロツク図はこのような特
性を得ることができる方法を示す。遅延６０２は順方向
のドライバ回路が通話を開始する前に、逆方向のドライ
バ回路が消勢されるのを確保するものである。

第６Ｂ図においてワークステーシヨンからの入力データ
は遅延回路６０２の入力と、ワン・シヨツト６０６及び
６１１の入力とに同時に印加されるようになつている。
ワン・シヨツト６０６がトリガされると、その出力は指
定されたタイム・アウト期間だけワン・シヨツト６０８
を禁止させる（ワンシヨツト６０８が既にトリガされて
いないとき）。同時に、ワン・シヨツト６１１がトリガ
されると、その出力は同一のタイム・アウト期間だけ増
幅器６１０を禁止させる。このタイム・アウト期間は１
ビツト期間よりいくらか長くなるように選択されている
ので、ワン・シヨツト６０６及び６１１はデイジタル・
データ信号が送信されている限り、トリガされた状態を
連続させる。デイジタル・データ信号の送信が停止する
と、ワン・シヨツト６０６及び６１１はタイム・アウト
期間が経過した後にリセツトして、ワン・シヨツト６０
８がトリガされるように解放し、増幅器610を付勢状態
にする。入力信号は、増幅器６１０の入力に現われる前
に、ワン・シヨツト６１１を動作させ、増幅器６１０が
逆方向に行き、消勢させるように、十分に遅延される。
このように遅延された入力信号は増幅器６１０に印加さ
れることになる。しかし、増幅器６１０は、ワン・シヨ
ツト６１１を介して反対方向から入力信号が受信された
のを検出することにより禁止されているので、増幅し、
かつ送信をすることはない。勿論、ワン・シヨツト６１
１が入力信号を検出しないときは、遅延回路６０９から
増幅器６１０に印加されるデイジタル・データ信号は、
回線を介して送信されることになる。ワン・シヨツト６
０４及び６１０が増幅器６０４及び６１０の出力を入力
のデイジタル・データ信号としてそれぞれ検出しないよ
うにするために、ワン・シヨツト６０６又は６１２はそ
の出力が既にワン・シヨツト６０８又は611を減勢させ
ておき、増幅器６０４又は６１０にそれ自身の禁止信号
を送出することがないようにする。第６Ａ図に示す増幅
回路４４及び４６は共に、第６Ｂ図に回路からなるもの
で、同時ではないがデイジタル・データ信号を順方向又
は逆方向に送出することができる回路である。

LANの構成本発明において定義されたLANの構成概念の詳細な説明
を第７図の特定例を調べることにより行なう。

この例のLAN構成においては、 (ａ)３つの異なつたLAN＃１，＃２，＃３からなり、
(ｂ)４つの電話クローゼツト分配フレーム１〜４を含む
と共に、個々のLANにおける不必要なトラフイツクを防
ぐためにアドレスを選別するインテリジエント・ルータ
７０１により接続されたLANを有するものを示す。ＲＵ
間のＲＵ擬似バス・ノード拡張ポートを接続している図
示の回線は、１線対（この場合は半二重モードで動作す
る。）又は２線対この場合は各線対が単向通信モードで
動作する。）のいずれかよりなる。

分配フレーム１から出発すると、LAN＃１が３台、LAN＃
２及びLAN＃３がそれぞれ１台ずつで、５台のＲＵが含
まれる。ＲＵにワークステーシヨンＷＳを接続して示す
回線は１線対（この場合は半二重モードで動作する。）
か、又は２線対（この場合は単方通信モードで動作す
る。）のいずれかよりなる。各LANに対するＲＵ擬似バ
ス・ノードは（分配フレーム１から分配フレーム４に直
接行く線がないので）、分配フレーム１から分配フレー
ム２及び（この場合はLAN＃３の）分配フレーム４に延
長しているのが示されている。

インテリジエント・ルータ７０１は分配フレーム２に配
置されているので、全てのLANの拡張した擬似バス・ノ
ードは、分配フレーム２が他のLANに接続されているな
らば、分配フレーム２に行く必要がある。インテリジエ
ント・ルータ701はプログラム制御されたコンピュー
タ、又はハード・ワイヤ結線回路でも勿論よい。

また、分配フレーム２に注目すべきこととして、パルス
再生器（第５図も参照）は、LAN＃２のＲＵの拡張した
擬似バス・ノードが分配フレーム２を分配フレーム３に
接続させることを要求される。

レピータ・ユニツト前述したように、このLAN概念の主要要素はレピータ・
ユニツト（ＲＵ）である。ＲＵは機能的にはマルチポー
ト非インテリジエント・レピータとして説明することが
できる。４線式の入／出力ポートのときは入力及び出力
ポートを分離し（例えば、第４図）、また２線式の半二
重モードのときは入／出力ポートを組合せている（例え
ば第２図）。ＲＵは、信号が入力されると、各出力から
信号を返送し、ＲＵの擬似バス・ノード拡張ポートにお
いて他のＲＵに接続させることになる。RUは、異なる適
用要求（例えば１６，２４，３２）に対応させたいとき
は異なる番号のI/Oポートを持つように設計することが
できる。

ＲＵには、(ａ)I/O回線の型式及び(ｂ)擬似バス・ノー
ドを実施する型式に従つて４つの基本的な変形がある
（これらはI/Oポート及び擬似バス・ノード拡張ポート
の通信型式と呼ばれる。例えば単向通信対単向通信）。
これらを第８図（単向通信対単向通信）、第９図（単向
通信対半二重）、第１０図（半二重対単向通信）、及び
第１１図（半二重対半二重）に示す。ＲＵの基本機能
を、最初はこれらのブロツク図を用い、またこれに続く
特定の実施態様の回路により説明する。

ＲＵの主要機能の要約リストを以下に示す。ここで括弧
内の符号は第８図〜第１１図に示してある。

(ａ)ベースバンド信号に対する伝送回線の特性による終
端（Ｒ_０）を備えていること。

(ｂ)電話回線からの低周波信号のエネルギを阻止するハ
イ・パス・フイルタ（Ｆ１）を備えていること。

(ｃ)PBXに高周波信号エネルギが行くのを阻止する低周
波フイルタ（Ｆ２）を備えている。

(ｄ)ＲＵの相互接続をエネーブルして汎用LAN構成を作
成する適当な駆動エネルギにより内部擬似バス・ノード
を含むこと。４線又は２線式のうちのいずれを用いるか
によつて、ＲＵ擬似バス・ノードの拡張には２通りがあ
る。即ち(イ)擬似バス・ノードは、それぞれ単向通信で
動作する２線信号対（第８図及び第１０図のバスＢ１，
Ｂ１′；Ｂ２，Ｂ２′）から構成できるか、又は(ロ)擬
似バス・ノードは（第６図の半二重双方向ドライバ回路
を用いる必要がある）半二重モードにて動作される単一
線対（第９図及び第１１図のバスＢ１，Ｂ１′）から構
成できる。

(ｅ)電話回線にＡＣ接続（変圧器がよい）され、かつ平
衡差動モードにて動作するライン・ドライバ及びレシー
バ回路（第８図〜第１１図）を含むこと。

(ｆ)ＲＵにパルス再生機能を備えるのが好ましいが、パ
ルス再生器は別に独立して機能するものとして説明でき
ること。

第８図の簡単化したブロツク図を用いると、ワークステ
ーシヨンのノード・ユニツト（ＮＵ）からの入力信号は
電話線対を介してＲＵに印加され、入力Ｉにて単向対単
向通信のＲＵの動作を示すことになる。第１図及び第２
図の以上の説明はRUの機能が実際の内部回路及び動作を
示すように拡張されることを除き、ここでも適用され得
るものである。回線８０１及び８０３上の入力信号はフ
イルタ（Ｆ３）及び変圧器８０５の入力に印加される。
フイルタ（Ｆ３）はハイ・パス・フイルタとして機能
し、デイジタル・データ回路から音声データ信号が入力
されるのを阻止する。音声データ信号は全て第８図の右
から次の電話回路、例えばPBX位置に行く。

送信増幅器８０７はデイジタル・データ信号を増幅し、
出力変圧器８０９を介してバスＢ１及びＢ１′に送出す
る。コンデンサ８１３及び特性インピーダンスR₀８１５
は信号の反射を防ぐために回線をその特性インピーダン
スにより終端する働きをする。フイルタＦ２はロー・パ
ス・フイルタであり、低周波の音声データ信号を阻止す
ることなく通過させ、かつ高周波のデイジタル・データ
信号が通過するのを阻止する。

バスＢ１及びＢ１′は擬似バス・ノードの単向通信の実
行においてバスＢ２及びＢ２′に最終的に接続される
（第５図を参照）。信号は、バスＢ２及びＢ２′を介し
て伝送されるに従い、変圧器８２１及びフイルタＦ３を
介して受信増幅器８２３に供給される。この信号は受信
増幅器８２３により増幅された後、フイルタＦ１を介し
て回線８２７及び８２９上に返送される。

入力増幅器８０７のいずれか一つに信号が入力される
と、ＲＵの入力に接続されているバス・ノード対（バス
Ｂ１及びＢ１′）を駆動する。この信号はバスＢ１及び
Ｂ１′を両方向に伝播して行く。しかし、増幅器の出力
のみがバスＢ１及びＢ１′に接続されているので、この
信号はこれらに何も影響を与えることはない。また、パ
ルス再生器が単向通信バス・ノードに用いられるとき
は、信号は指定された方向に進行するだけとなる。対応
するバスＢ１及びＢ１′と、バスＢ２及びＢ２′（複数
の線対）はＲＵ間で接続されているので、この信号は
（バスの終端における）最終ＲＵに到達するまで、バス
Ｂ１及びＢ１′を伝播し続ける。このＲＵにおいてはバ
スＢ１，Ｂ１′及びＢ２，Ｂ２′が互に接続されている
ので、バスＢ１〜Ｂ２′の半分の最終ＲＵに到達するま
で、バスＢ２及びＢ２′上を伝播し続ける。この点に、
特性インピーダンス終端が置かけている。この信号がバ
スＢ２及びＢ２′上を伝播しているときに、出力Onが付
勢されると、全ワークステーシヨンにこの信号は返送さ
れる。単向通信ＲＵバスを実施したときの欠点は、２線
対で行なう必要があり、またループ・バツク・トポロジ
ーのため、延長した擬似バス・ノードの総合遅延が２倍
となることである。

第９図の単向通信対半二重構成において、回路の入力及
び出力部分は第８図において説明したものと同様に動作
する。しかし、この場合には擬似バス・ノードは半二重
モードで動作するので、用いるすべてのパルス再生器は
双方向に信号を送信できなければならない。入力増幅器
の一つによりバスＢ１及びＢ１′に送出された信号はバ
スＢ１及びＢ１′の双方向に伝送されることにより同じ
ようにして出力増幅器を付勢する。バスＢ１及びＢ１′
の両端には特性インピーダンスの終端が接続されてい
る。

第１０図の半二重及び単向通信構成は第６図において以
上説明した型式の特殊な双方向増幅回路を用いている。
この双方向増幅回路は信号伝送＋タイム・アウト期間に
片側構成を（左から右へ、又は右から左へ）反転させ
る。伝送の方向は信号が最初にどの入力端子に現われる
かによる。この回路の詳細なブロツク図を第１２図に示
す。この回路の動作は既に詳細に説明したものである。
前の説明と異なるのは、双方向ドライバの入出力部に接
続されている変圧器が追加されたことのみである。この
半二重対単向通信構成においては、単一の変圧器Ｔ１が
２線式の半二重インタフエースに用いられており、この
半二重インタフエースは別の変圧器Ｔ２及びＴ３を４線
式の単向通信側で用いる。半二重側から来る信号は双方
向回路の各半分の単向通信側に同時に印加される。この
双方向回路の単向通信側において、変圧器Ｔ２はＲＵバ
スＢ１及びＢ１′対に信号を伝送し、一方変圧器Ｔ３は
バスＢ２及びＢ２′対からの信号を増幅器に伝送し、こ
の増幅器は休止中のステーシヨンの半二重側にこの信号
を送出する。

第１１図の半二重対半二重構成は前の説明から理解でき
るものである。第１５図は半二重対半二重双方向ドライ
バの詳細を示す。第１４図と異なる点は変圧器Ｔ２及び
Ｔ３を共通の変圧器Ｔ２に組合せたことのみである。

第１５図はＲＵのI/Oポート部分に双方向ドライバを適
用したものを示す。２線式の半二重の擬似バス・ノード
を実施したときは、擬似バス・ノードの延長に必要とす
る複数のパルス再生器(PRU)は双方向のものでなければ
ならず、また半二重入出力接続について説明したものと
同一技術を用いることができる。第１６図は半二重バス
・ノードを延長した双方向PRUを示す。第１５図の回路
との主要な相異はパルスを成形して信号の電気的な劣化
を除去するように信号を再生するパルス波形成形が追加
されたことである。双方向ドライバと並列に示されたロ
ー・パス・フイルタは、電話線が音声接続に用いられる
ときにのみ必要とするものである。

開示した技術は相互接続に柔軟性があるので、都合によ
つては相互接続性の不便を生じさせることなく、クラス
タ・コントローラ７０を用いる良い機会を与える。この
技術において、クラスタ・コントローラ７０は分配クロ
ーゼツトに配置され、ワークステーシヨン群からの通信
回線を受け付ける（第７図参照）。クラスタ・コントロ
ーラ７０はＲＵに接続し、クラスタ・コントローラ７０
の全体が１台のコントローラにより回線網に接続され
る。

第１４図のインテリジエント・ルータは低価格の回線網
のパツフオーマンスと融通性を高める他の手段を提供す
るものである。既に述べたように、この技術を用いた回
線網の規模については電気的な観点から見て何の制限も
ない。しかし、ユーザ数の見地からどの程度の大きさの
回線網が許容され得るかを判断する際に、パフオーマン
スの条件が適用する環境によつて限定要素となり得る。
インテリジエント・ルータは、アドレス・フイルタ処理
を備えることにより、劣化を伴うことなく、非常に大規
模な回線網の構築を可能にする。

低価格の回路網を選択してもイーサネツトワークのよう
な高パフオーマンスLAN（ローカル・エリア・ネツトワ
ーク）に適当なゲート・ウエイを介して容易に接続でき
るということは重要なことである。このゲート・ウエイ
は機能的にはそれぞれ高パフオーマンスLAN及び簡単LAN
に対する２つのインタフエース・ポートを有することに
なる。このゲートウエイは必要とされるすべてのプロト
コル変換をするものでなければならず、特に開示した技
術がCSMA（２線）方式として実施されているときは衝突
検出機能を再設置することが必要となる。

本発明を特定の実施例を参照して説明したが、本発明は
当該技術分野に習熟する者においては本発明の真の精神
及び範囲を逸脱することなく、種種の変形が可能であ
り、また各要素を等価なものにより置換可能なことは理
解されることである。更に、本発明の本質的な教示から
逸脱することなく、多くの変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要旨による４線式データ専用（ＤＯ）
ローカル・エリア・ネツトワーク(LAN)のブロツク図、
第２図は２線式データ専用(ＤＯ)ローカル・エリア・ネ
ツトワーク(LAN)のブロツク図、第３図は音声回線及び
データ回線を有するローカル・エリア・ネツトワークの
ブロツク図、第４図は本発明に関連したワークステーシ
ヨンの構成のブロツク図、第５図は大規模回線網に用い
るレピータ・ユニツトの回路図、第６Ａ図は半二重回線
及びレシーバ回路の機能ブロツク図、第６Ｂ図は半二重
回線及びドライバ回路の機能ブロツク図、第７Ａ図及び
第７Ｂ図は典型的なLAN装置の概要構成ブロツク図、第
８図はレピータ・ユニツト（ＲＵ）の単向通信対単向通
信構成を示す回路図、第９図はレピータ・ユニツト（Ｒ
Ｕ）の単向通信対半二重通信の構成を示す回路図、第１
０図はレピータ・ユニツト（ＲＵ）の半二重対単向通信
の構成を示す回路図、第１１図はレピータ・ユニツト
（ＲＵ）の半二重対半二重通信の構成を示す回路図、第
１２図は半二重対単向通信ドライバの回路図、第１３図
はクラスタ・コントローラを有するLANのブロツク図、
第１４図はマルチポート・エンルータ及び高パフオーマ
ンス回路網に対するゲートウエイを有する汎用サーバ・
ノードを備えたLANのブロツク図、第１５図は半二重対
半二重通信双方向ドライバの回路図、第１６図は半二重
ＲＵ擬似バス・ノード拡張用のパルス再生器ユニツト(P
RU)の回路図である。１４，１６，５７ａ〜５７ｚ……電話線、１８，２０，５３ａ〜５３ｚ，６３ａ〜６３ｚ……ノー
ド・ユニツト（ＮＵ）、２２，５５，５５ｚ，６５，３０１，３０５……レピー
タ・ユニツト（ＲＵ）、２４，２６，５１ａ〜５１ｚ……ワークステーシヨン
（ＷＳ）、２８……電話機、６０２，６０９……遅延、６０４，６１０……増幅器、６０６，６０８，６１１，６１２……ワン・シヨツト。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各ノードが、音声信号を発生および受信す
るための電話機と、ディジタル信号を発生および受信す
るためのワークステーションとを有する、２つ以上のノ
ード間で通信するためのローカル・エリア・ネットワー
クであって、音声信号を切り換えるための電話切換手段と、ディジタル信号を伝達するためのデータバス手段とを備え、各ノードがさらに、信号線と、前記電話機と前記信号線との間で、ディジタル信号は結
合せず、音声信号を結合するための第１の手段と、前記ワークステーションと前記信号線との間で、音声信
号は結合せず、ディジタル信号を結合するための第２の
手段と、前記信号線と前記切換手段との間で、ディジタル信号は
結合せず、音声信号を結合するための第３の手段と、前記信号線と前記データバス手段との間で、音声信号は
結合せず、ディジタル信号を結合するための第４の手段
とを含み、データ信号の通信と音声信号の通信とが、干渉
なしに同時に行えることを特徴とするローカル・エリア
・ネットワーク。
【請求項２】特許請求の範囲第(1)項において、前記信
号線が、電話線を含むことを特徴とするローカル・エリ
ア・ネットワーク。
【請求項３】特許請求の範囲第(2)項において、前記デ
ータバス手段が、電話線を含むことを特徴とするローカ
ル・エリア・ネットワーク。
【請求項４】特許請求の範囲第(1)項において、前記第
１および第３の手段がロー・パス・フィルタであり、前
記第２および第４の手段がハイ・パス・フィルタである
ことを特徴とするローカル・エリア・ネットワーク。
【請求項５】特許請求の範囲第(1)項において、前記第
１および第３の手段が、前記ディジタル信号用の終端イ
ンピーダンスを含むことを特徴とするローカル・エリア
・ネットワーク。