JPH0777379B2 - マルチホップ型通信ネットワーク - Google Patents

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］ 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.Acampora）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 Lightwave Networks:The Multihop Approac
h）”（AT＆Ｔ・テクニカル・ジャーナル（AT＆T Techn
ical Journal）第66巻、第６号、1987年11〜12月、21〜
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、NI
U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、トラフィックがバースト型で
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、
ト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、例えば同軸ケーブルのような、
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NIU
と、（ii）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
プリッタネッ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の周波数でセットで
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以上のすべてのNIU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］ 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）を
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（NIU）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111）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
ぞれが、１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115〜11
8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111〜114のうちの１つ
の第２の入力ポートへデータ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
ータ信号が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Ｍ×ＭスターカプラのＭ個の入力のうちの
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Ｍ×Ｍ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101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NIU119〜1
22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107〜110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のそれぞれ
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も含むと理解される。スプリッタネ
ットワーク101は、例えば、Ｍ×Ｌ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LAN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効果がある。
各入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111〜114の第１の出力からの送信を、LAN内の
各NIU119〜122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、NIU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。ただし、２つ以上のNIU
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がで
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
あるアドレスの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NIU119〜122に分配される。固有の周波数
に同調されたNIUはすべての信号を復調し、パケットヘ
ッダから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がヘッド
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NIU12
1cへのパケットの送信を考える。この例のために、NIU1
21c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1
02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12
4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NIU121c
の受信周波数は、ヘッドノードモデム111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がヘッドノード
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NIU121c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101に送信する。こ
こで、スプリッタネットワーク101にはパケットをLAN内
のすべてのNIUに供給する。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、f4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NI
Uが、相異なる通信サブネットワーク124〜127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が、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
ークに付随したヘ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NI
Uに付随したヘッドノードモデム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NI
U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に介してデスティネーシ
ョンNIUが前に同調されたヘ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NI
Uが前に同調されたヘ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、こ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、NIU120
c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。N
IU120cは、通信媒体116によって、制御パケットをヘッ
ドノードモデム122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1
22からヘッドノードモデム113へ、ヘッドノードモデム1
13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に介して、ヘッドノードモデム1
14からNIU122b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NIU122b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11
2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、NIU120c
とNIU122bの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NIU120cから通信媒体116に送
信され、この通信媒体116で、そのパケットがヘッドノ
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、データベースをチェックして、デスティネー
ションNIU122b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で受信
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NIU120c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
デスティネーション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、NI
U122b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118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11
4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112
へ送信されて、ヘッドノードモデム112は、NIU122b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NIU122
bへ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NI
U122bが固定モード通信を実行中に、NIU119cがNIU122b
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、NIU122b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2
06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208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205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211に供給され、（ａ）スイ
ッチ211に、変調信号の送信のために、スプリッタ送信
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NIU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
の設定のために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ヘ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NIU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NI
U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ー
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N
IU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
正されたパケットを送る。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NI
U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ィ
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であ
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、４×４スターカプラ301は４つの出力3
06〜309を持ち、その各出力が従属スターカプラ302〜30
5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NIU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へ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NIU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NIU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が各NI
U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が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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＮ ＳＥ ＬＥＣＴＥＤ ＡＲＥＡＳ ＩＮ ＣＯＭ ＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ，ＶＯＬ．６，Ｎ Ｏ．７，ＡＵＧＵＳＴ 1988，ＰＰ．1064 −1066

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、 可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の周波数のセット内の周波数を増加または減少させ
   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NIU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NI
   U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. 【請求項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、（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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項６】各サブネットワークがさらに、前記の複数
   のNIUの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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項１１】通信ネットワークの通信を可能にする方
    法であって、（１）各通信サブネットワークが複数のNI
    U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通信するステップと、 （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受
    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。