JP2000106562A - 産業環境に適合したコンピュ―タ・ネットワ―ク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のデータ処理システムを接続するネット
ワーク・システムに関するもので、特に、産業環境に適
合したネットワーク・システムを提供する。 【解決手段】 ネットワークは複数の装置を接続するた
めのファンアウト装置を少なくとも１つは含み、 ファ
ンアウト装置は１つのトップ・ポートと複数の下流ポー
トを含む。 ファンアウト装置はまた１つのコントロ
ーラを含み、そのコントローラはポートで受けたメッセ
ージの監視と、ポート経由で送り出されるメッセージを
作成する。 ネットワーク・ケーブルはイーサネット規
格によるメッセージ通信用の複数のツイスト・ペア線と
第１及び第２の電力用電線で構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数のデータ処理シ
ステムを接続するネットワーク・システムに関するもの
で、特に、産業環境に適合したネットワーク・システム
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】多くの制御および監視応用システムにお
いて、種々のセンサ、アクチュエータ、コントローラ、
その他、この様なシステムの現場レベルで一般的に見ら
れる構成品間の通信を設定するために、１つまたはそれ
以上のフィールド・バスが通常使われる。これらフィー
ルド・バスのうちの多くは固有のものであるか、或い
は、かなり狭い応用範囲の外では限られた用途のもので
ある。イーサネットのような標準的な通信規約をこれら
の応用システムに使うことにかなりの関心が持たれてき
た。

【０００３】現場レベルでの通信は通常、センサ、アク
チュエータ、コントローラ、その他工場、産業、環境監
視、農業、および、類似の応用環境で見られる装置(ノ
ード)の間で設定されている。残念ながら、産業環境に
おける応用システムは、イーサネットが主流の事務所環
境の応用システムとは、通常かなり違った環境、設置、
および運用の条件を持っている。

【０００４】第１に、産業環境の装置は通常、信号線と
同じケーブル内の導線で電力を供給される。事務所環境
では個々のノードは現地の110VAC電源プラグから電力を
供給される。産業環境においてケーブル障害が起これ
ば、そのケーブルで給電されているネットワークの全体
が動作不能に陥る可能性がある。そして、そのシステム
の修理はしばらく遅れるであろう、というのは、そのケ
ーブルが設置された工場特有の環境に精通した技術者に
修理スタッフが限定されるという恐れを産業環境が持っ
ているからである。そのような障害は事務所環境では少
ししか起こらない、というのは、安全面での配慮から、
個々のノードは別々に給電されており、修理が複雑でな
いからである。従って、事務所に設置されるイーサネッ
トで用いられるネットワーク機器は施設に障害を取り込
ませることなく、ネットワークの少なくとも一部が機能
し続けることを可能にしている。

【０００５】第２に、事務所環境では、通常、星形配置
のシステムを使っているのに対して、産業環境では星形
と線形の組み合わせによる配置がより適している。事務
所環境では、通常、１つの中継器（リピータ）に各装置
が星形状で接続されている。そのような中継器は、広域
ネットワークにアクセスするゲートウエイのような他の
ネットワーク機器を収納する“接続箱”の中で普通見つ
けられる。産業環境の現場レベルでは、２つの代表的な
形態が見られる。第１の形態では、多くの装置が比較的
近くに設置されている。例えば、ボイラーとかパッケー
ジング・マシンのような特定の機械或いはプロセスに関
与する装置の集りがこの形態に入るであろう。この場合
は、星形形態のネットワークが望まれる。第２の形態で
は、多くの装置或いは多くの装置の集まりが比較的まば
らに設置されており、配線コストを小さくするために線
形配置とするのがより自然である。コンベア・ラインに
沿って間隔をとって配置された近接センサの集まりがこ
の方法によってうまく形態化されるであろう。

【０００６】現行のハブや10BASE-Tシステムは星形配置
に限られている。最初のイーサネット同軸システムは線
形であったが、現在ではイーサネット敷設のほんの一部
を占めるにすぎない。産業環境では同軸は好まれない、
というのは、同軸はツイストペア・ケーブルより曲げる
ことによる損傷や劣化を受け易いからである。

【０００７】線形配置は、原理的には、複数のハブを互
いに接続することによって構築できる。しかし実際に
は、確実に結合できるハブの台数は７未満に限られる。
この制限は各ハブで生じる“信号ジッタ”がもたらすも
のである。このジッタは加算的なものであるので、ハブ
の台数が増えるに従ってジッタも増加し、ついには信号
手順がうまく行かなくなる。ハブの最大台数は、設置の
詳細に依って変わるので、一般的には予測できない、従
って、線形配置を設けるためには、ジッタを発生させな
いで信号を結合する構成要素が必要である。

【０００８】第３に、個々のノードは、イーサネット・
システムにおけるそれらのノード・アドレスによってし
かアドレス指定されない。アドレス・テーブルは通信を
管理するのに論理的に充分であっても、多くの問題を抱
えている。例えば、テーブルは組み込みエラーを受けや
すく、また、維持が困難である。

【０００９】さらに、ノードに接続された構成要素によ
る情報のアクセスは容易ではない。ネットワーク配置は
たいていの場合、そのネットワーク内の装置の機能につ
いての情報を含んでいる。例えば、特定のハブに接続さ
れた装置の全ては、特定の機械装置或いは一斉に作動す
る機械群と関連している可能性がある。１台機械が故障
した場合、他の機械にメッセージを送り、最初の機械の
故障によって誘起される損傷を抑えるためのアクション
をとらせることが必要であろう。そのためには、故障を
検知したノードにあるデータ処理システムが、関連した
ハブに接続する他の装置の全てにメッセージを送る必要
がある。この通信を実行するには、送信元プロセッサが
そのハブに接続する全ての装置のアドレスを知っている
必要がある。この情報はネットワークに所属する装置に
とって、普通容易には得られないものである。通常、１
つの大きなネットワークでは１つのコンピュータだけが
そのネットワークのマップを持っており、そのコンピュ
ータはネットワーク内のノード上の１つの装置にその情
報を与えるようには必ずしもプログラムされていない。
従って、送信元に各受け側のアドレスを用意させること
なく、１つのハブに属する全ての装置或いは類似の装置
に向けてメッセージを出すためには、付加的なレベルの
アドレス・サポートが必要である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、広く
は、産業環境により良く適した改良型のネットワーク・
システムを提供することにある。

【００１１】本発明のさらなる目的は、イーサネット・
プロトコルに準拠して機能する産業用ネットワークを提
供することである。

【００１２】本発明のさらなる目的は、線形配置をサポ
ートする産業用ネットワークを提供することである。

【００１３】本発明のまだ１つの目的は、ケーブル障害
が起きた場合、そのケーブルによってサービスされてい
るネットワークの少なくとも一部分が機能を続けられる
ようにケーブル障害を抑制できる産業用ネットワークを
提供することである。

【００１４】本発明の他の１つの目的は、ネットワーク
配置に関連して装置のアドレス指定が可能な産業用ネッ
トワークを提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明はネットワーク
を構築するのに用いられる複数の装置および構成要素を
接続するためのネットワークに関する。本発明に従った
ネットワークは複数の装置を接続するためのファンアウ
ト装置を少なくとも１つは含む。ファンアウト装置は１
つのトップ・ポートと複数の下流ポートを含む。ファン
アウト装置はまた１つのコントローラを含み、そのコン
トローラはポートで受けたメッセージを監視し、ポート
経由で送り出されるメッセージを作成する。ファンアウ
ト装置の中の第１の信号結合回路は、コントローラによ
ってトップ・ポートのために作成されたメッセージと下
流ポートによって受信されたメッセージとを含む上流結
合メッセージを作成する。この上流結合メッセージはト
ップ・ポートから送信される。ファンアウト装置はま
た、コントローラにより下流ポートのために作成された
メッセージとトップ・ポートによって受信されたメッセ
ージとを含む下流結合メッセージを作成する第２の信号
結合回路も含む。この下流結合メッセージは下流ポート
から送信される。ネットワークは、装置へ又は装置から
のメッセージ通信用としてポート当たり１つからなる複
数のケーブルも含んでいる。信号結合回路は加算増幅器
であることが望ましい。本発明の好ましい実施形態で
は、ネットワーク・ケーブルはイーサネット・プロトコ
ルによるメッセージ通信用の複数のツイスト・ペア線と
第１および第２の電力用電線を含む。１組の電線に信号
と電力の機能を合わせ持たせたような替わりの実施形態
も設計可能である。

【００１６】本発明の好ましい実施形態では、ファンア
ウト装置はさらに、複数の電力部を有し、各ポートにそ
の電力部の１つが対応している。各電力部はその電力部
に対応したポートに接続されたネットワーク・ケーブル
の第１および第２の電力用電線に接続される。ファンア
ウト装置は１つの電力部、通例ではトップ・ポートに対
応した電力部、で受電した電力によって給電される。各
電力部は、電力部に接続された第１および第２の電力線
上に予め定められた状態を検出し、その状態の存在を示
す信号を生成するための回路も含む。さらに、各電力部
は、予め定められた状態が検出されると、その電力部に
対応するポートに接続されたネットワーク・ケーブルの
中の第１および第２の電力用電線をファンアウト装置か
ら切り離すためのスイッチ回路を含む。予め定められた
状態が検出されると、コントローラは、予め定められた
状態が検出されたことを示すメッセージを作成し、トッ
プ・ポート経由で送り出す。

【００１７】本発明の他の１つの実施形態では、ネット
ワーク・ケーブルは第１および第２の信号導線を含み、
ファンアウト装置はさらに、その信号導線における異常
の検出と異常が検出された際その信号導線を隔離する複
数の信号ライン・モニタ部を含む。信号ライン・モニタ
部は各ポートに１つずつ対応しており、また、信号ライ
ン・モニタ部が対応するポートに接続されたネットワー
ク・ケーブルの中の第１および第２の信号導線に接続さ
れている。各信号ライン・モニタ部は、その信号ライン
・モニタ部に接続された第１および第２の信号導線上に
予め定められた状態を検出し、その状態の存在を示す信
号を生成するための回路を含む。さらに、各信号ライン
・モニタ部は、その信号ライン・モニタ部に対応したポ
ートに接続されたネットワーク・ケーブルの中の第１お
よび第２の信号導線をファンアウト装置から切り離すた
めのスイッチ回路を含む。 コントローラは、予め定め
られた状態が検出されたことを示すエラー・メッセージ
を作成しトップ・ポート経由で送信する。

【００１８】本発明の好ましい実施形態では、ファンア
ウト装置がさらに装置識別番号を記憶する回路を含む。
下流ポートの１つで受けたメッセージに応じて、コン
トローラは装置識別番号を含む識別メッセージを作成
し、トップポートおよび下流ポート経由で送信する。
コントローラはまた、トップ・ポート経由でファンアウ
ト装置に接続されるどの装置にもそのメッセージを無視
させる信号をトップ・ポート上に作成する。 識別メッ
セージは、ファンアウト装置のどのポートが要求メッセ
ージを受けたか特定する情報も含むことができる。

【００１９】本発明に従ったファンアウト装置は、従来
のハブによって遂行された再送および同期機能に関連す
るジッタを信号に導入することなく、イーサネット・プ
ロトコルに対して透過性があるように加算増幅器および
ライン・レシーバから構築することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は本発明に従った１つのネッ
トワーク10のブロック図であり、多くの装置11が相互
の、また、一般的にサーバであるヘッドエンド15との接
続を行うためのものである。ネットワーク10は、ケーブ
ル・システム14と２種類のファンアウト装置で構築され
る。ケーブル・システム14は信号伝送用のツイストペア
を基本にしているので、個々の装置11は何らかの形式の
ファンアウト装置を介して接続しなければならない。フ
ァンアウト装置の第１のタイプはハブと呼ばれ、図１の
中の12で示される。ハブは、信号を増幅し、同期を取り
直し、そして、その信号を再送する。前述のように、各
ハブの再送機能はその出力信号に“ジッタ”を生じるの
で、直列に接続できるハブの台数には制限がある。

【００２１】直列に接続できるハブの台数の制限を克服
するために、本発明は“T”と呼ばれる第２のタイプの
ファンアウト装置を利用している。典型的なTを図１の
中の13で示す。Tは、信号を増幅するだけのファンアウ
ト２のハブと見てよい。すなわち、Tには、ハブが通常
持っている再同期および再送機能が備わっていなく、イ
ーサネット・プロトコルに対して透過性を有する。従っ
て、Tはそこを通過する信号に問題になるほどのジッタ
を生じさせない。それ故、Tには直列接続できる台数の
制限が殆どない。信号線のインピーダンスや伝送特性を
考慮して適切に設計されたTにとって、直列接続が可能
な台数は、Tの(内部の遅延に基く)実効電気長を除け
ば、直前の通常型中継器と一番最後の装置の間に与えら
れる電線の全長によって決まる。Tの内部遅延は普通無
視できる程度なので、直列に接続できるTの台数は、ハ
ブが直列に接続できる台数よりも著しく多い。

【００２２】Tが機能する方法は、図２を参照すること
によって容易に理解できるであろう。図２は本発明によ
るTの最も単純な実施形態を示す概略図である。T20は３
つのポート21、31、および41を持つ。ポート21について
みると、進入信号線22はライン・レシーバ増幅器24に接
続されている。送出信号線23はそのT内の他のポートか
らのライン・レシーバ増幅器、即ち、増幅器34、44、の
出力を入力とする加算増幅器25に接続されている。他の
ポートも同様に機能する。ポート31は、進入線32で受け
た信号を増幅器34で増幅し、増幅器24と44の出力を増幅
器35で加算することによって、送出線33に出力信号を構
築する。同様に、ポート41は、進入線42で受けた信号を
増幅器44で増幅し、増幅器24と34の出力を増幅器45で加
算することによって、送出線43に出力信号を構築する.
２より多いファンアウトをもつファンアウト装置の構築
が上述のT20に関するものと相似の方法でできること
は、熟練した技術者にとっては上記解説から明らかとな
るであろう。ファンアウト装置の各ポートがそのポート
に対応した進入線上の信号を増幅するライン増幅器を持
つ。同様に、各ポートがポートの送出線から送信する出
力信号を構築するための加算増幅器を持つ。加算増幅器
はそのポートには対応しないライン増幅器の出力を自身
の入力とする。

【００２３】上述のTは、システム内でただ１つのメッ
セージが伝送されている場合、ポートに向けて送信する
装置にとっては単にある長さのケーブルとして見える。
Tに属する２つの装置が同時にパケットを送信しようと
すると、イーサネット・プロトコルではネットワーク上
に“衝突”信号を載せなければならない。ポートへ送信
する２つの構成要素が、両者ともに、相手の信号同様自
身の信号も見ているので、両者によって衝突信号は作成
されなければならない。しかし、Tが衝突信号を作成す
るような本発明の実施形態も利用できる。衝突信号の作
り方の代案は、CRCエラーを強制することである。

【００２４】図３は本発明によるTのもう１つの実施形
態を示す概略図である。T50は入力ポート51、52および5
3を持つ。T20と違って、各ライン増幅器55〜57からの信
号を受けるコントローラ54を含んでいる。コントローラ
54はまた、加算増幅器58〜60で結合されそれぞれのポー
トへ出力される信号を作成する。コントローラ54は、２
つ又はそれ以上のポートにパケット或いはキャリヤ信号
が同時に存在するのを検出する回路を含んでいる。この
状態が検出されると、コントローラ54は衝突信号を作成
し、送信する。この検出は、従来、イーサネットで用い
られているのと同じ方法で行われるのが望ましい。それ
で、T50は、そのポートに接続されるノードに対して完
全に透過性を有することになる。

【００２５】本発明に従ってネットワークで使われるT
およびハブの中の回路は電源を必要とする。原理的に
は、イーサネット・システムで通常のハブが利用してい
るのと同じ方法でローカルの電源から電力を得ることも
可能である。前述のように、産業環境はローカルの電源
に常に向いているわけではない。従って、本発明の望ま
しい実施形態では、ネットワーク・ケーブルが送電用の
導線も含んでいる。この導線は直流でも交流でも送れ
る。交流は２つの利点がある。一番目は、極性が問題に
ならないことであり、二番目は、構成要素の対地絶縁が
単純な変成器によって実現できることである。

【００２６】本発明の望ましい実施形態では、ファンア
ウト要素は電力部を含み、その電力部が電力分配システ
ムを結合し、および／或いは管理する。図３を参照して
説明したように、Tに関して電力部について説明する。
しかし、この様な電力部が他のネットワーク要素におい
ても含み得ることは、技術に熟練した者にとっては以下
の説明で明らかとなるであろう。

【００２７】図４はT100の概略図を示すもので、電力を
取り出し、配電ネットワークを管理する要素が含まれて
いる。各ポート101〜103は111〜113で示される電力用導
線をそれぞれT100に結合する電力部を含んでいる。ポー
ト101〜103に対応した電力部がそれぞれ121〜123として
示されている。電力部とそれぞれの増幅器の間の接続
は、図を簡略化するために省かれている。さらに、コン
トローラ110もいずれか１つの電力部から給電されるこ
とを想定している。一般的には、Tに給電するのはトッ
プ・ポートの電力部であろう。

【００２８】最も単純な実施形態では、各電力部は１つ
の変成器であり、コントローラ110とか増幅器がそれぞ
れに、交流電力を回路要素に必要なロジック・レベルへ
変換するに必要な回路を含んでいる。

【００２９】上記のように、産業環境はしばしば損傷の
対象となり易い長いネットワーク・ラインを抱え込む。
さらに、電力線に接続されるどんな装置でも、原理的に
は、短絡を起こして電力システム全体をダウンさせ得
る。それで、本発明の望ましい実施形態では、各電力部
がさらに、障害を検出する回路と、電力線の短絡した部
分を隔離するスイッチング回路を含んでいる。例えば、
電力部の対応するポートから見た負荷を測定する回路
と、そのポートの電力を隔離できるようなスイッチング
回路とを各電力部が含む。そのような実施形態では、コ
ントローラ110に電力管理機能を含ませる。コントロー
ラ110が各ポートでの負荷をセンスして何らかの異常、
例えば、回路開放、回路短絡、その他定義された異常、
の存在を決定する。そのような異常が検出されると直ち
に、コントローラは電力を隔離する。コントローラはま
た、システムの他の部分を妨害することによる異常予防
のための信号を異常のあるポートへ送る。さらに、コン
トローラ110は、保守要員の手助けとなるように異常に
関わるポートを識別して表示できる。

【００３０】類似の配置は、ネットワーク・ケーブルの
信号線における不具合検知のために採用できる。この特
徴を採用した実施形態では、各ポートがライン・モニタ
を持ち、コントローラ110の制御のもとで信号線のイン
ピーダンスを監視する。ポート101〜103に対応したライ
ン・モニタが図中の131〜133でそれぞれ示されている。
ライン・モニタもまた、ライン上の異常が存在する部分
を隔離するためのスイッチング回路を持ち、それによっ
て、ネットワークのその他の信号伝送部分を妨害するこ
とによって起こる異常を予防できる。

【００３１】このような障害は予想できるイベントであ
るので、コントローラ110に“canned(予め記録しておい
た)”メッセージを正常なポートから発信して検出され
た故障の存在とその場所を報告するようにプログラムし
ておくことが可能である。本発明の望ましい実施形態で
はこの場合、そのメッセージの一部にそのコントローラ
110が配置されている構成要素を識別する識別番号を含
める。従って、本発明に従ったネットワーク構成要素
は、そのようなメッセージに入れられるユニークな識別
子を持つことが望ましい。

【００３２】本発明に従ったネットワークにおいては、
故障は、その故障が検出されたポートに接続されたセグ
メントの下流にあることが知られる、ということに留意
しなければならない。もし、故障がこのセグメントを越
えたものであるなら、それは他の構成要素の中で検出さ
れたはずである。故障を隔離したり、故障の存在を通知
したりするこのようなシステムは、産業環境におけるイ
ーサネット・ネットワークの保守性を大いに向上する。

【００３３】Tを参照して述べたネットワーク管理およ
び配電機能は、在来のイーサネット・ハブや類似の装置
に含ませ、これらの装置に上述の利点を提供することが
できる。これが成し遂げられる方法は、本発明に従った
ハブ200の概略図を示す図５を参照することによってよ
り容易に理解することができるであろう。ハブ200は、
互いにインタフェースする、従来型ハブに見られる再送
信回路201と、色々な従来型ポート202を含む。ポートの
うちの１つがトップ・ポート212として決められ、上流
方向を定義する。残りのポートは下流ポートとなる。上
述の本発明に従ったファンアウト装置の実施形態では特
定のポートを“トップ・ポート”として決めることはし
なかったが、どのポートでもネットワークの上流部分、
即ち、ヘッド・エンドに最も近い部分に接続され得るこ
とは、当業者にとって明らかであろう。このポートが
“トップ・ポート”となる。従来型のハブ回路は従来通
りの動作をするので、これ以上の説明は加えない。ハブ
200もまたコントローラ220を含み、それは各ポートで受
けた信号を監視し、ポートを通して送信する信号を作成
する。

【００３４】コントローラ220で作成された信号は、加
算増幅器205および206の助けによって通信ストリームと
なる。イーサネット・プロトコルはハブが記憶したり、
発送したりすることを認めていないので、コントローラ
220で作成されたパケットは全てのポートを通して送信
されなければならない。コントローラ220で作成され、
下部ポートに属した装置によってのみ処理されるメッセ
ージに対して、コントローラ220は“衝突”或いはエラ
ー送信信号を作成し、それによって、トップ・ポートに
接続された装置にチェックサム・エラーを起こさせる。
前述のように、この信号はトップ・ポートに対して待ち
受けている全てのレシーバにこの信号を廃棄させる。類
似のメカニズムは、下流の装置がメッセージを処理する
のを排除する一方、トップに接続された装置がメッセー
ジを正しく処理するのに利用できる。

【００３５】電力および電力管理を備えた実施形態で
は、コントローラ220の制御下にある電力部は上記の方
法と相似した方法で利用される。ハブ200における、電
力部と種々の増幅器およびその他の回路との間の接続は
図面を簡略化するために省いてある。同様に、コントロ
ーラ220の制御下にあるライン・モニタ203も上記の方法
と相似した方法で通信ネットワークを監視、管理するた
めに導入できる。前に説明したように、従来のイーサネ
ット・ネットワークはネットワーク要素のアドレッシン
グをアドレス・テーブルによって行っている。ネットワ
ーク上の第２の装置にメッセージを送りたい第１の装置
は受信側のアドレスを知らなければその装置にメッセー
ジを届けることができない。このことは、各装置がメッ
セージを送る必要性のある全ての装置のアドレスを追跡
し続けることを必要とする。ネットワーク配置は常時固
定しているわけではないので、それらの装置についての
アドレス・テーブルは繰り返し更新する必要がある。こ
の処理はネットワーク管理を複雑にする。さらに、１つ
のハブに新しい装置が追加されると、他の多くの装置に
もソフトウエアの変更が要求され、ネットワーク管理は
一層複雑になる。

【００３６】本発明はこれら多くの問題を解決する新し
いメッセージ・アドレッシングの方法を提供するもので
ある。本発明の観点が本発明に従ったネットワーク・イ
ンタフェース装置の全てに共通であるので、関連した装
置にはハブを想定して以下の説明をおこなう。しかし、
同じ方法がTやその他の構成要素にも適用できること
は、以下の説明から当業者には明らかになるであろう。

【００３７】１つのハブにおける全ての装置がそのハブ
の装置の中の１つ或いは遠隔地の装置からアドレスされ
る場合を考える。１つの装置が、それが属するハブの識
別番号を知っていれば、その装置はそのハブに接続され
た全ての装置へアドレスされたメッセージをメッセージ
の中に識別番号を含んだものに適切に変換できる。本発
明では、本発明に従ってハブに付けられた全ての装置
は、そのハブの中のコントローラによって認識される特
別のメッセージを送ることによって、そのハブの識別番
号を確定することができる。コントローラはそのハブの
上流方向、下流方向を定義する。コントローラはハブの
識別番号を要求する下流からのメッセージを受けると、
それに応えて、下流ポートの全てに識別番号を含むメッ
セージを送る。

【００３８】ハブ或いはそれに類似した装置の場合、コ
ントローラはメッセージが上流に向けて伝わるのを妨げ
ることができない、ということもまた留意しておかなく
てはならない。しかし、コントローラは衝突信号をトッ
プ・ポート上に作成することによって、上流方向の装置
においてそのメッセージが動作を起こすことは防げられ
る。それ故、メッセージを受け取った上流の装置はどれ
も、そのメッセージが正しくないものとして破棄する。

【００３９】他の装置がメッセージを読むことを妨げる
この方法は、どのポートに対しても選択的に適用するこ
とができる。それ故、コントローラはポートxからの特
別のメッセージを検出すると、そのメッセージに応答し
てすべてのポートに伝搬する応答を送る一方、衝突信号
をポートxを除く全てのポート上に作成する。従って、
ポートxに接続された装置は、コントローラによってそ
こだけに向けられたメッセージも受け取ることができ
る。この種のメッセージは、各ポートがハブ識別情報と
そのハブにおけるポート番号を要求することによってハ
ブにおける自分の位置を確定することを可能にしてい
る。同様なメカニズムは、１つの装置がコントローラに
要求して自身のユニークな識別子を持つのを可能にする
のにも利用できる。この識別子が応答の中に含まれてい
れば、他の装置はその情報を無視することになる。この
メカニズムはより複雑なコントローラを必要とする、と
いうのは、コントローラはメッセージのタイプだけでな
く要求の内容即ち識別子を分析しなければならないから
である。従って、ハブに接続する装置はネットワークの
配置にのみ依存する自身の第２のアドレスを作成するこ
とができる。このアドレスは以下の説明では装置の“ト
ポロジカル・アドレス”と呼ぶことにする。

【００４０】装置が自分のトポロジカル・アドレスを知
ると、この新しいアドレスで送られて来たコマンドに対
して応答できるようになる。この特徴は、特定のハブに
付属した全ての装置に対して、或いは、そのハブの特定
のポートに繋がった装置に対して、どの装置もが、その
ハブの個々の装置のイーサネット・アドレスを記憶する
ことなく、メッセージをアドレスできるようにする。

【００４１】本発明に従ったハブ或いは類似装置の中の
コントローラはその装置の内部“ポート”に接続された
別の装置（デバイス）としてみることができる、という
ことに留意すべきである。それ故、コントローラはそれ
が位置する装置の上流に接続された装置から自身のトポ
ロジカル・アドレスを要求することもできる。従って、
トポロジカル・アドレッシングの仕組みは、いずれの装
置もが自分の“親”だけでなく、祖父母、曾祖父母、等
を確定できる基礎を提供できる。それ故、本発明による
トポロジカル・アドレッシングの仕組みは、装置“ファ
ミリ・ツリー”のどんなレベルのどんな装置に対して
も、装置がコマンドに応答することを可能にしている。

【００４２】この発明は例として次の実施態様を含む。

【００４３】1． 複数の装置を接続するためのネットワ
ークであり、該ネットワークは１つのトップ・ポートと
複数の下流ポートからなるファンアウト装置で構成さ
れ、該ファンアウト装置は、該ポート群経由で送られる
メッセージを作成するためおよび該ポート群によって受
信されたメッセージをモニタするためのコントローラ
と、該コントローラで該トップ・ポート向けに作成され
たメッセージと該下流ポートによって受信されたメッセ
ージとを含む該トップ・ポートから送信される上流結合
メッセージを生成する第１の信号結合回路と、該コント
ローラで該下流ポート向けに作成されたメッセージと該
トップ・ポートによって受信されたメッセージとを含む
該下流ポートから送信される下流結合メッセージを作成
する第２の信号結合回路と、上記装置へのメッセージお
よび該装置からのメッセージを伝達するために上記トッ
プ・ポートおよび各下流ポートに接続されるネットワー
ク・ケーブルと、を備えるネットワーク。

【００４４】2．上記１記載のネットワークであって、
そこに含まれる上記第１の信号結合回路が１つの加算増
幅器で構成されるもの。

【００４５】3．上記１記載のネットワークであって、
そこに含まれる上記ファンアウト装置が上記装置間のメ
ッセージ送信においてイーサネット・プロトコルに準拠
するもの。

【００４６】4．上記」１記載のネットワークであっ
て、そこに含まれる上記ネットワーク・ケーブルが上記
メッセージを伝達するためのツイストペアで構成される
もの。

【００４７】5．上記１記載のネットワークであって、
そこに含まれる上記ネットワーク・ケーブルがさらに、
第１および第２の電力線で構成されるもの。

【００４８】6．上記５記載のネットワークであって、
そこに含まれるファンアウト装置がさらに複数の電力部
で構成され、その１つ１つの電力部は、上記各ポートに
対応し、各電力部が対応している上記ポートに接続され
た上記ネットワーク・ケーブルの第１および第２の電力
線に接続されており、上記ファンアウト装置が該電力部
の１つによって受電した電力によって給電されるもの。

【００４９】7．上記５記載のネットワークであって、
そこに含まれるファンアウト装置が上記トップ・ポート
に対応した電力部によって給電されるもの。

【００５０】8．上記5記載のネットワークであって、そ
こに含まれる上記電力部がさらに、該電力部に接続され
た上記第１および第２の電力線上に予め定められた状態
を検出し、その状態の存在を示す信号を生成するための
回路で構成されるもの。

【００５１】9．上記8記載のネットワークであって、そ
こに含まれる上記電力部がさらに、該電力部に対応した
上記ポートに接続された上記ネットワーク・ケーブルの
上記第１および第２の電力線を上記ファンアウト装置か
ら切り離すためのスイッチ回路で構成されるもの。

【００５２】10．上記9記載のネットワークであって、
そこに含まれる上記コントローラが、上記予め定められ
た状態が検出されたことを示す第１のエラー・メッセー
ジを作成し、上記トップ・ポート経由で送信するもの。

【００５３】11．上記５記載のネットワークであって、
そこに含まれる上記ネットワーク・ケーブルが第１と第
２の信号線で構成され、かつ、上記ファンアウト装置が
さらに複数の信号ライン・モニタ部で構成され、その１
つ１つの信号ライン・モニタ部が、上記各ポートに対応
し、各信号ライン・モニタ部が対応している上記ポート
に接続された上記ネットワーク・ケーブルの第１および
第２の信号線に接続されるもの。

【００５４】12．上記11記載のネットワークであって、
そこに含まれる各信号ライン・モニタ部がさらに、該信
号ライン・モニタ部に接続された上記第１および第２の
信号線上に予め定められた状態を検出し、その状態の存
在を示す信号を生成するための回路で構成されるもの。

【００５５】13．上記12記載のネットワークであって、
そこに含まれる各信号ライン・モニタ部がさらに、該信
号ライン・モニタ部に対応した上記ポートに接続された
上記ネットワーク・ケーブルの上記第１および第２の信
号線を上記ファンアウト装置から切り離すためのスイッ
チ回路で構成されるもの。

【００５６】14．上記13記載のネットワークであって、
そこに含まれる上記コントローラが、上記予め定められ
た状態が検出されたことを示す第１のエラー・メッセー
ジを作成し、上記トップ・ポート経由で送信するもの。

【００５７】15．上記１記載のネットワークであって、
そこに含まれる上記ファンアウト装置がさらに装置識別
番号を記憶する回路で構成され、かつ、上記コントロー
ラが該装置識別番号を含む識別メッセージを作成して上
記トップおよび下流ポート経由で送信し、また、該コン
トローラがさらに、該トップ・ポート経由該ファンアウ
ト装置に接続されるどの装置にも該メッセージを無視さ
せる信号を作成するもの。

【００５８】16．上記15記載のネットワークであって、
該識別メッセージが上記下流ポートの１つで受けたリク
エスト・メッセージに応じて作成されるもの。

【００５９】17．上記16記載のネットワークであって、
該識別メッセージが、該ファンアウト装置のどのポート
が該リクエスト・メッセージを受けたか特定する情報も
含んでいるもの。

【００６０】18．１つのトップ・ポートと複数の下流ポ
ートで構成されるファンアウト装置であって、該ファン
アウト装置が、該ポートで受けたメッセージをモニタ
し、また、該ポート経由で送出されるメッセージを作成
するためのコントローラ、並びに、該コントローラで該
トップ・ポート向けに作成されたメッセージと該下流ポ
ートによって受信されたメッセージとを含む上流結合メ
ッセージ、該上流結合メッセージは該トップ・ポートか
ら送信される、を作成する第１の信号結合回路、およ
び、該コントローラで該下流ポート向けに作成されたメ
ッセージと該トップ・ポートによって受信されたメッセ
ージとを含む下流結合メッセージ、該下流結合メッセー
ジは該下流ポートから送信される、を作成する第２の信
号結合回路、で構成されるもの。

【００６１】19．上記18記載のファンアウト装置であっ
て、そこに含まれる上記第１の信号結合回路が１つの加
算増幅器で構成されるもの。

【００６２】20．上記18記載のファンアウト装置であっ
て、該ファンアウト装置が該ポートに接続される装置間
のメッセージ送信においてイーサネット・プロトコルに
準拠するもの。

【００６３】21．上記18記載のファンアウト装置であっ
て、該ファンアウト装置がさらに複数の電力部で構成さ
れ、その１つ１つの電力部は、上記各ポートに対応し、
各電力部が該ポートに対応した第１および第２の電力端
子に接続されており、該ファンアウト装置が、該電力部
を第１および第２の電力線に接続するために該電力部の
１つによって受電した電力によって給電されるもの。

【００６４】22．上記21記載のファンアウト装置であっ
て、該ファンアウト装置が上記トップ・ポートに対応し
た電力部によって給電されるもの。

【００６５】23．上記21記載のファンアウト装置であっ
て、そこに含まれるそれぞれの上記電力部がさらに、該
電力部に接続された上記第１および第２の電力端子上に
予め定められた状態を検出し、その状態の存在を示す信
号を生成するための回路で構成されるもの。

【００６６】24．上記23記載のファンアウト装置であっ
て、そこに含まれるそれぞれの上記電力部がさらに、第
１と第２の電力端子を隔離するためのスイッチ回路で構
成されるもの。

【００６７】25．上記24記載のファンアウト装置であっ
て、そこに含まれる上記コントローラが、上記予め定め
られた状態が検出されたことを示す第１のエラー・メッ
セージを作成し、上記トップ・ポート経由で送信するも
の。

【００６８】26．上記18記載のファンアウト装置であっ
て、該ファンアウト装置がさらに複数の信号ライン・モ
ニタ部で構成され、その１つ１つの信号ライン・モニタ
部が上記各ポートに対応し、各信号ライン・モニタ部
が、その信号ライン・モニタ部に対応した該ポート上で
メッセージを受けるための該第１および第２の信号端子
を持つもの。

【００６９】27．上記26記載のファンアウト装置であっ
て、そこに含まれる各信号ライン・モニタ部がさらに、
上記第１および第２の信号端子上に予め定められた状態
を検出し、その状態の存在を示す信号を生成するための
回路で構成されるもの。

【００７０】28．上記27記載のファンアウト装置であっ
て、そこに含まれる各信号ライン・モニタ部がさらに、
上記第１と第２の信号端子を隔離するためのスイッチ回
路で構成されるもの。

【００７１】29．上記28記載のファンアウト装置であっ
て、そこに含まれる上記コントローラが、上記予め定め
られた状態が検出されたことを示す第２のエラー・メッ
セージを作成し、上記トップ・ポート経由で送信するも
の。

【００７２】30．上記18記載のファンアウト装置であっ
て、該ファンアウト装置がさらに装置識別番号を記憶す
る回路で構成され、かつ、上記コントローラが該装置識
別番号を含む識別メッセージを作成して上記トップおよ
び下流ポート経由で送信し、また、該コントローラがさ
らに、該トップ・ポート経由該ファンアウト装置に接続
されるどの装置にも該メッセージを無視させる信号を作
成するもの。

【００７３】31．上記30記載のファンアウト装置であっ
て、該識別メッセージが上記下流ポートの１つで受けた
リクエスト・メッセージに応じて作成されるもの。

【００７４】32．上記31記載のファンアウト装置であっ
て、該識別メッセージが、該ファンアウト装置のどのポ
ートが該リクエスト・メッセージを受けたか特定する情
報も含んでいるもの。

【００７５】33．１つのトップ・ポートと複数の下流ポ
ートで構成されるファンアウト装置であって、該ファン
アウト装置が、それぞれの該ポートに１つづつ対応する
複数の加算回路と、それぞれの該ポートに１つづつ対応
する複数の信号受信回路で構成され、かつ、それぞれの
該加算回路が自身が対応するポート以外のポートに対応
する信号受信回路によって受信された信号の全ての加算
で構成される信号を生成するもの。

【００７６】34．上記33記載のファンアウト装置であっ
て、該装置はさらに、該ポートで受信されたメッセージ
をモニタするためおよび該ポート経由で送信されるメッ
セージすなわち該メッセージと上記加算回路の１つを結
合することによって送られるメッセージを作成するため
のコントローラで構成されるもの。

【００７７】35．上記34記載のファンアウト装置であっ
て、そこに含まれる上記コントローラが、該ファンアウ
ト装置に向けたメッセージが同時に二つ存在するのを検
出したとき、上記ポートの全てにコリジョン(衝突)メッ
セージを作成するもの。

【００７８】36．上記33記載のファンアウト装置であっ
て、そこに含まれる上記信号加算回路が１つの加算増幅
器で構成されるもの。

【００７９】37．上記34記載のファンアウト装置であっ
て、該ファンアウト装置が上記コントローラで作成され
たメッセージの送信においてイーサネット・プロトコル
に準拠するもの。

【００８０】38．上記34記載のファンアウト装置であっ
て、該ファンアウト装置がさらに複数の電力部で構成さ
れ、その１つ１つの電力部は、上記各ポートに対応し、
各電力部が該ポートに対応した第１および第２の電力端
子に接続されており、該ファンアウト装置が、該電力部
の１つによって受電した電力によって給電されるもの。

【００８１】39．上記38記載のファンアウト装置であっ
て、該ファンアウト装置が上記トップ・ポートに対応し
た電力部によって給電されるもの。

【００８２】40．上記38記載のファンアウト装置であっ
て、そこに含まれるそれぞれの上記電力部がさらに、該
電力部に接続された上記第１および第２の電力端子上に
予め定められた状態を検出し、その状態の存在を示す信
号を生成するための回路で構成されるもの。

【００８３】41．上記40記載のファンアウト装置であっ
て、そこに含まれるそれぞれの上記電力部がさらに、第
１と第２の電力端子を隔離するためのスイッチ回路で構
成されるもの。

【００８４】42．上記41記載のファンアウト装置であっ
て、そこに含まれる上記コントローラが、上記予め定め
られた状態が検出されたことを示す第１のエラー・メッ
セージを作成し、上記トップ・ポート経由で送信するも
の。

【００８５】43．上記34記載のファンアウト装置であっ
て、該ファンアウト装置がさらに複数の信号ライン・モ
ニタ部で構成され、その１つ１つの信号ライン・モニタ
部が上記各ポートに対応し、各信号ライン・モニタ部
が、その信号ライン・モニタ部に対応した該ポート上で
メッセージを受けるための該第１および第２の信号端子
を持つもの。

【００８６】44．上記43記載のファンアウト装置であっ
て、そこに含まれる各信号ライン・モニタ部がさらに、
上記第１および第２の信号端子上に予め定められた状態
を検出し、その状態の存在を示す信号を生成するための
回路で構成されるもの。

【００８７】45．上記44記載のファンアウト装置であっ
て、そこに含まれる各信号ライン・モニタ部がさらに、
上記第１と第２の信号端子を隔離するためのスイッチ回
路で構成されるもの。

【００８８】46．上記45記載のファンアウト装置であっ
て、そこに含まれる上記コントローラが、上記予め定め
られた状態が検出されたことを示す第２のエラー・メッ
セージを作成し、上記トップ・ポート経由で送信するも
の。

【００８９】47．上記34記載のファンアウト装置であっ
て、該ファンアウト装置がさらに装置識別番号を記憶す
る回路で構成され、かつ、上記コントローラが該装置識
別番号を含む識別メッセージを作成して上記トップおよ
び下流ポート経由で送信し、また、該コントローラがさ
らに、該トップ・ポート経由該ファンアウト装置に接続
されるどの装置にも該メッセージを無視させる信号を作
成するもの。

【００９０】48．上記47記載のファンアウト装置であっ
て、該識別メッセージが上記下流ポートの１つで受けた
リクエスト・メッセージに応じて作成されるもの。

【００９１】49．上記48記載のファンアウト装置であっ
て、該識別メッセージが、該ファンアウト装置のどのポ
ートが該リクエスト・メッセージを受けたか特定する情
報も含んでいるもの。

【００９２】

【発明の効果】本発明に従ったファンアウト装置は、イ
ーサネット・プロトコルに対して透過性がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に従ったネットワークの一例を示すブ
ロック図。

【図２】 本発明に従ったファンアウト装置の最も単純
な実施形態の概略図。

【図３】 本発明に従ったファンアウト装置のもう１つ
の実施形態の概略図。

【図４】 本発明に従ったファンアウト装置の第３の実
施形態の概略図。

【図５】 本発明に従ったファンアウト装置で、通常の
イーサネット・ハブ(hub：拠点)機能を組み込んだもの
の概略図。

【符号の説明】

13、20、50、100、200 ファンアウト装置 212 トップ・ポート 202 下流ポート 54、 110、220 コントローラ 133、203 ライン・モニタ 123、 204 電力部 205、206 信号結合回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐ ａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ハンス・シット アメリカ合衆国95118カリフォルニア州サ ン・ノゼ、ウィロウモント・アベニュー 1593

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つのトップ・ポートおよび複数の下流
   ポートを含むファンアウト装置で構成され複数の装置を
   接続するためのネットワークであって、 上記ファンアウト装置は、 上記ポート群経由で送られるメッセージを作成するため
   および該ポート群によって受信されるメッセージをモニ
   タするためのコントローラと、 上記コントローラによって上記トップ・ポートのために
   作成されたメッセージおよび上記下流ポートによって受
   信されるメッセージを含む、上記トップ・ポートから送
   信される上流結合メッセージを生成する第１の信号結合
   回路と、 上記コントローラによって上記下流ポートのために作成
   されたメッセージおよび上記トップ・ポートによって受
   信されるメッセージを含む該下流ポートから送信される
   下流結合メッセージを作成する第２の信号結合回路と、 上記装置間でメッセージを伝達するために上記トップ・
   ポートおよび各下流ポートに接続されるネットワーク・
   ケーブルと、 を備えるネットワーク。