JP2002101117A - ネットワークおよびスターノード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 再設定時間を短縮すると共に、外乱に対する
信頼性を向上させたネットワークを提供する。 【解決手段】 複数のネットワークノードと１つのスタ
ーノードを備えるネットワークに係り、前記スターノー
ドは少なくとも２つのネットワークノードに直接接続さ
れるように設けられ、かつ、少なくとも１つのネットワ
ークノードに割り当てられた複数のスターインターフェ
ースを備え、スターインターフェースの各々は、少なく
とも１つの活性化に基づいて、割り当てられたネットワ
ークノードから入来するメッセージ信号内の活性化を検
出すると共に、割り当てられたネットワークノードから
他のスターインターフェースに対して、または、他のス
ターインターフェースから割り当てられたネットワーク
ノードに対して、前記メッセージ信号を送信する活性化
検出器を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複数のネットワ
ークノードを備えるネットワークに関する。このような
ネットワークは、例えばモータ駆動車輌、航空科学技術
および航空宇宙工学、産業オートメーション（例えば、
センサシステム）および家庭内オートメーション（例え
ば、照明技術、警報システム、セントラルヒーティン
グ、気候制御等）に用いられる可能性がある。

【０００２】

【従来の技術】上記のようなモータ駆動車輌では、雑誌
“エレクトロニック（Elektronik）”、１９９９年、第
１４号、第３６−４３頁、ドクター・ステファン・ポレ
ンダ、ゲオルグ・クロイス：グレイフ・バーレル・ナー
エ、における“ＴＴＰ：「配線による駆動」”により公
知となったＴＴＰ（Time-Triggered Protocol）プロト
コルが用いられていても良い。このプロトコルは、信頼
できるデータ送信を可能にし、それゆえに安全性に関連
する装置（例えば、ブレーキ）のためのネットワークに
もまた用いることが可能である。上述した論文において
は、バスシステムが、ネットワーク構造として説明され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、複
数のネットワークノードを備えるその他のネットワーク
を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的は、以下の特徴
的な構成を有する冒頭の段落で定義されたようなタイプ
のネットワークにより達成される：ネットワークが複数
のネットワークノードと１つのスターノードとを有し、
このスターノードは、少なくとも２つのネットワークノ
ードに直接接続されるように設けられると共に複数のス
ターインターフェースを含み、これらのスターインタフ
ェースは、少なくとも１つのネットワークノードに対し
て割り当てられ、スターインターフェースのそれぞれ
は、割り当てられたネットワークノードから入来するメ
ッセージ信号の中の活性化を検出すると共に少なくとも
１つの活性化に基づいて割り当てられたネットワークノ
ードから他のスターインターフェースへと、または他の
スターインターフェースから割り当てられたネットワー
クノードへとこのメッセージ信号を送信する活性化検出
器を含んでいる。

【０００５】この発明は、少なくとも部分的にはスター
ノードとの間で互いに接続されている複数のネットワー
クノードを備えるネットワークに関する。もしもネット
ワークノードがメッセージを送信しようとするならば、
これはスターノード内のスターインターフェースに対し
て信号として送られる。この信号での送信は、ネットワ
ークノードのメッセージ信号内で次第に衰えさせられた
特定の活性化であるかもしれず、その活性化はメッセー
ジにより重畳されるパイロット信号を生じさせる。例え
ば、この活性化は、割り当てられた接続におけるスター
インターフェースが配線の残りのレベルから問題なしに
識別できるレベルの変化により実行され得るものであ
る。

【０００６】この発明によれば、少なくとも１つのネッ
トワークノードに対して割り当てられたスターインター
フェースは、割り当てられたネットワークノードのメッ
セージ信号内の活性化を検出する活性化検出器を備えて
いる。まず、送信要求は、割り当てられたスターインタ
ーフェース内で認識されるべきものである。この認識
は、メッセージ信号が運ばれると共に、送信ノードが活
性化をさらに生成するか否か、または送信活性化の終了
が達成されてしまっているか否か、のそれぞれを連続的
に変化させる配線上の信号活性化に反応している。

【０００７】これらの活性化のシーケンスに基づいて、
メッセージ信号は、割り当てられたスターインターフェ
ースを介して他のネットワークノードへと送信される。
これを目的として、例えば、複数の切り換え可能な増幅
器が、スターノードに接続されている。データを相互に
変換する多数のネットワークノードと高データレートを
有するネットワークにおいては、スターノードにとって
は、スターノード内の増幅器の再設定を頻繁にかつ迅速
に行なうことが必要である。これは、現在送信している
ノードにのそれぞれに基づいて発生する必要がある。

【０００８】この発明によれば、可能な限り最短の再設
定時間と、外乱に対する高ロバスト性（robustness―粗
暴性、信頼性―）の要求が充足され、これらの外乱は意
図的でない構成（設定）を導くことはない。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明のこれらおよび他のアス
ペクトは以下に説明する実施形態にしたがって明らかと
なるし、解明されるであろう。

【００１０】この発明に係るネットワークの実施形態に
おける一例が図１に示されている。このネットワーク
は、例えば、４つのネットワークノード１ないし４と、
これらのノード１ないし４を互いに接続させるためのツ
イストペア回線５ないし８と、これらのツイストペア回
線５ないし８に対して対称な信号送信を提供する活性化
スターノード９と、を備えている。この活性化スターノ
ード９は、回線の適合（line adaptation）を行なって
いるので、この回線のペア５ないし８は特徴的なインピ
ーダンスにより活性化スターノード９内で終端処理され
ると共にネットワークノード１ないし４により送信され
る信号が解析されている。

【００１１】もしも回線ペア５ないし８が活性化スター
ノード９を介さずに互いに接続されていたならば、Ｚ0
から１／３Ｚ0 までのインピーダンスジャンプの結果と
してスターノード内のそれぞれの回線ペアの間で不一致
が生じるであろうし、この不一致は他の回線ペアの各々
の並列結合により起因している。

【００１２】回線ペア５ないし８の代わりに、光信号送
信に適した光ファイバを用いることもまた可能である。
この場合、電気光学的、または光電子工学的なコンバー
タをネットワークノード１ないし４およびスターノード
９内に設けることが必要となるであろう。

【００１３】活性化スターノード９は、各々の回線ペア
５ないし８のために、送信しているネットワークノード
から、活性化スターノードに接続されている全ての他の
ネットワークノードに対するメッセージの送信を可能さ
せるスターインターフェースを備えている。このような
スターインターフェースの基本回路構成図が図２に示さ
れている。回線ペア５ないし８は、切替入力１１を有す
る切替え可能な増幅器１０（第１の切替素子）の入力
と、切替入力１３を有する更なる切替え可能な増幅器１
２（第２の切替素子）の出力と、に接続されている。

【００１４】切替え可能な増幅器１０の出力では、信号
rec_data が利用でき、その切替入力１１では、信号 r
ec_en が利用できる。増幅器１０の出力に対して、活性
化検出器１４が接続され、これは出力信号 rec_data を
解析している。切替え可能な増幅器１２の入力は、入力
信号 drv_data を受信している。その切替入力１３は、
信号 drv_en を受信する。活性化検出器１４はまた、も
しも増幅器がそれ自身の受信機増幅器と活性化検出を遮
断するための切替入力とを有しているならば、増幅器１
０のアップストリームに接続されていても良い。

【００１５】スターインターフェースの活性化検出器１
４は、信号内のある特定の活性化を検出しており、この
信号は、割り当てられた回線ペアを介して割り当てられ
たネットワークノードにより割り当てられたスターイン
ターフェースに対して供給されると共に、メッセージの
新しく表れる送信を表示している。このような活性化
は、例えば、特定のその後の信号変化に伴う信号におけ
る信号レベルの変化を意味していても良い。

【００１６】活性化の認識の後に、スターノード９内の
他のスターインターフェースがその後に切り替えられる
ので、それらは、割り当てられたネットワークノードか
らのメッセージを受信するスターインターフェースから
のみのメッセージを受信している。スターノードのこの
状態は、割り当てられたネットワークノードがそのメッ
セージを完全に送り出してしまうまで維持されている。

【００１７】この目的のために、メッセージが依然とし
て送られているか否か、例えば活性化が切替え可能な増
幅器１０の出力で検出されているか、または、送信動作
が終了されたか（活性化していない）か否かについて
の、継続するチェックがスターインターフェース内で行
なわれる。送信の終了は、その後、回線上の活性化が定
義された時間的区間の間に検出されないときに認識され
る。メッセージを伴う特定の信号がスターノード９を制
御するために用いられていないが、それ自身が送信され
たメッセージが活性化検出器１４にひとたび形成された
スター構成（切替え可能な増幅器１０および１２を設定
すること）を維持させる。

【００１８】もしもネットワークノードがメッセージの
送出を望むならば、それは送信要求として参照される特
定の活性化を生成しなければならない。送信要求のため
の信号波形は、例示の方法により図３に示されている。
この信号は３つの位相、ＢＩ，ＣＤおよびＭＤを有して
いる。位相ＢＩの終わりおよび位相ＣＤの始めでレベル
を変化させる手段により、ネットワークノードは、それ
がメッセージの送信を希望することを表示する。このレ
ベルの変化は、スターノード９の割り当てられたスター
インターフェースにより検出され、割り当てられたスタ
ーインターフェースの切替え可能な増幅器１および他の
スターインターフェースの切替え可能な増幅器１１がス
イッチを切られ、他のスターインターフェースの切替え
可能な増幅器１２がオープンとなる。

【００１９】もしも他のネットワークノードが現在活性
化しているネットワークノードから送信された信号を受
信することができるならば、位相ＭＤ（データの送信）
が開始する。スターノード９内のスターインタフェース
が信号のエッジを検出し、それを外乱から差別化し、そ
の結果として他のスターインターフェースの増幅器と同
様にそれ自身の増幅器を切替ることを必要とする時間Ｃ
Ｄは、そのメッセージを送出するために許容される前
に、送信用のネットワークによって注意を払われてい
る。この時間の区間ＣＤは、ネットワーク内の多数のス
ターノードと同様に活性化の検出の選択された実現（選
択された活性化検出器１４）に依存している。

【００２０】図１のスターノード９は、ネットワークノ
ードに接続されているばかりでなく、更なるネットワー
クノードが接続された少なくとも更なるスターノードに
も接続されている。その場合、送信要求は、スターノー
ド９から第２のスターノードへと送信されるべきであ
り、この第２のスターノードの設定時間は位相ＣＤに帰
属している。これは、第２のスターノードに接続された
ネットワークノードに到達するためにも送信されるべき
メッセージにとっては必要なことである。

【００２１】上述したように、接続されたネットワーク
ノードに対するリンク上のレベルの変化を検出する図２
のスターインターフェースは、スターノード９の他のス
ターインターフェースに対するこのイベントを送信する
ために提供されている。活性化生成器１４により生成さ
れた制御信号 act_det は、切替え可能な増幅器１０お
よび１２を制御するために用いられている。活性化検出
器１４は、活性化が検出された後に制御信号 act_det
を活性化させる。これは、メッセージがネットワークを
介して運ばれている限りは、依然として活性化のままで
ある。

【００２２】メッセージの内側のレベルの変化は、その
後、活性化として解釈される。もしもこれらの変化が発
生し損なったとしたならば、検出器は、メッセージの終
わりに到達したことを検出する。メッセージの終わりで
位相ＭＤおよびＢＩを有する信号の波形は、図４に例示
の方法により示されている。メッセージの終わりは、一
定のレベル（位相ＢＩ）により特徴付けられている。メ
ッセージ（位相ＭＤ）の内側の一定のレベルの最大時間
間隔は、制御信号 act_det のスイッチオフにまで達す
るべきではない。時間のある特定の区間の間にレベルの
変化が生じなかったような時間間隔の後のみが、活性化
の終わり、したがって検出されたメッセージの終わりで
ある。制御回線 act_det は、その後不活性化される。
このイベントは、他のスターインターフェースに送信さ
れ、これらのスターインターフェースのスイッチオンさ
れた増幅器がスイッチオフされる。スターノードは、任
意のネットワークノードの新たな送信要求に反応するこ
とができ、ネットワーク内のそれぞれのデータパスの構
成を提供できる状態へと再び変化する。

【００２３】図５は、活性化検出器１４の、これにより
生成された制御信号 act_det およびノイズパルスを伴
うネットワークノードの例示による信号の波形を示して
いる。システムにより容認されるべき、回線上のノイズ
パルスにおける最大の持続時間（Ｎ）は、送信要求が完
璧に検出されるのに伴う遅延における影響を有してい
る。この遅延Ｔ（act_det）は、容認可能なノイズパル
スよりも常に大きいので、２つのイベント間の区別は、
何れにしても可能である。これは、活性化検出器１４に
よって考慮される。

【００２４】この持続時間ＭＤ（max）は、１つのメッ
セージのレベルの２つの変化の間の最大時間間隔を示し
ている。この最大の時間間隔は、選択された符号化とデ
ータレートとに依存している。時間間隔ＭＤ（max）を
判定することができない送信方法は、活性化スターネッ
トワークの制御のための活性化の検出を用いるのに適し
ていない。例えば、ＮＲＺ符号化を用いる送信方法にお
いて、レベルの変化を時間の判定されない区間のために
は現すことができない。

【００２５】信頼性のある方式により送信の終わりを検
出するために有する必要のある時間間隔Ｔ（ＢＩ）は、
メッセージの間のパルスの最大幅ＭＤ（max）よりも大
きくなければならない、この方法によってのみ、メッセ
ージが送信されている間に通信が終了しないことが確実
にされることになる。

【００２６】時間間隔Ｔ（ＢＩ）は判定されるべきなの
で、これは追加的で安全な時間間隔を含んでいる。これ
は、メッセージ送信の終了の誤りのある検出の可能性を
低減させている。この安全な時間間隔は、種々のシステ
ム内の不正確さに起因する必要性になる（例えば、デジ
タルエッジ検出の間の走査エラー、構成要素の能力のド
リフトなど）。

【００２７】活性化検出の原理は、一般的には信号送信
のいずれかのタイプ、例えば、単線送信にも適用される
が、システマティックプッシュプル送信に限定されるこ
とはない。この決定的な要因は、活性化検出器に供給さ
れる論理レベルである。

【００２８】スターインターフェースの実施形態として
の例が図６に示されている。回線ペアは、切替え可能な
増幅器１５の入力、追加的切替え可能な増幅器１６の出
力、活性化検出器１７および終端側のインピーダンス１
８に接続されている。終端側のインピーダンス１８の値
は、造波抵抗に対応し、それゆえ正しい回線終端処理の
ために用いられる。活性化検出器１７が送信要求を検出
するときに、この検出器１７は活性化制御信号を生成し
て切替え可能な増幅器１５の切替入力１９に供給し、ま
た、ＡＮＤゲート２０の反転入力へも供給し、また増幅
器２１を介して回線２２へも供給し、この回線２２はＡ
ＮＤゲート２０の非反転入力へと接続されている。

【００２９】切替え可能な増幅器が動作可能であるとき
に、増幅器１５は結果としてノードになるデータ回線２
３へデータを供給する。このデータ回線により、他のス
ターインターフェースからのデータもまた受信されて、
切替え可能な増幅器１６を介して割り当てられた回線ペ
アに送信される。ＡＮＤゲート２０の非反転の出力は、
切替え可能増幅器１６の切替入力２４に接続され、イン
バータ２５を介して活性化検出器１７の切替入力２６に
接続されている。活性化検出器の入力を介して他のスタ
ーインターフェースから入来する活性化制御信号は、活
性化検出器を封鎖（ブロック）するために用いられる。

【００３０】図６に示すスターインターフェースは、回
線接続されたＯＲ結合（回線２２）を介してスターノー
ド９の他のスターインターフェースに接続されている。
増幅器２１は、図６では開放ドレイン増幅器として実現
されている。スターノード９のスターインターフェース
は、この場合、各々の回線２２および２３に接続されて
いるので、その結果として、２つの回路ノードが形成さ
れる。さらに、抵抗器が、一方で回路ノード（回線２
２）に接続され、他方で論理０レベルに接続されるよう
に設けられている。この抵抗器は、各スター接続の増幅
器２１と共に、回線接続されたＯＲ結合を形成してい
る。論理結合が結果的にＡＮＤゲート２０により適合さ
れているときには、増幅器２１用には開放コレクタ回路
でもまた可能であるので、回線接続されたＯＲ結合が実
現される。

【００３１】活性検出器１４または１７の機能的な構成
は、それぞれ図７から確認することができる。この図７
は、ノイズを抑制するためのフィルタ２７と、エッジ検
出器２８と、活性化検出回路２９とを含んでいる。回線
ペア５ないし８を介して入来する信号または切替え可能
な増幅器の出力に現れる信号は、ノイズパルスの抑制の
ためにフィルタ２７に供給される。フィルタされた信号
は、エッジ検出器２８により解析される。このエッジ検
出器は、活性化検出回路２９にエッジ、例えばエッジま
たはレベル変化を通知し、この回路は、送信要求、メッ
セージまたはメッセージの終了が存在するか否かを確立
する。

【００３２】送信要求、メッセージまたはメッセージの
終了が存在するか否かに依存して、活性化検出器２９
は、送信要求が存在するときに活性化される制御信号を
出力し、メッセージが存在するときにその状態を維持
し、メッセージの終了が検出された後に再び非活性とな
る。図７の機能的な構成は、以下に説明するであろう実
施形態のデジタル例に容易に示すことができる。既に上
述した実施形態のアナログ例では、図７の機能的ブロッ
クはそれほど明瞭には示すことができていない。

【００３３】第１のデジタル活性化検出器の実施形態の
例が図８に示されている。図８に示された全ての切替え
素子は、共通クロック（clk）を有している必要があ
る。このクロック信号の周波数は、データ信号の充分な
オーバーサンプリングが保証されるようにして選択され
るべきである。もしもこのデータストリーム内の一定の
レベルの時間的な最短の間隔がＴＢであるものと仮定す
るならば、スターノードにおけるクロック信号の区間
は、ＴＢ／２を超えてはいけないことになる。図８に示
すデジタル回路は、フィルタ３０と、エッジ検出器３１
と、送信要求メモリ３２を伴う活性化検出回路と、活性
化の終了を検出するための非活性化検出回路３３と、を
含んでいる。

【００３４】フィルタ３０は、回線ペアにおける短時間
のノイズパルスにより生成されるのみだったエッジに、
回路内の論理ダウンストリームによるネットワークノー
ドの送信要求として解釈されないようにしている。この
ようなフィルタは、例えば、ダウンストリームの展開論
理を伴う（例えば３つのサンプル値のための）シフトレ
ジスタを備えていても良い。このダウンストリームの展
開論理は、その後エッジ検出器３１の一部分を形成す
る。このサンプル値は、新たなサンプル値が取り込まれ
るや否や直ちに最も古い値が常に脱落するようにしてシ
フトレジスタを通過する。

【００３５】エッジ検出器３１は、レベル（信号エッ
ジ）の変化が実際には送信ネットワークノードに起因す
るものであるのか否かを確立するために、シフトレジス
タ内に格納されている値を解釈する。第２から第３への
サンプル値のレベルの変化が発生したときに、次のサン
プル値もまたこのレベルの変化を確認する（２つおよび
３つのサンプル値がその後同一の値を有する）までに認
識されるようにされて、エッジが展開されることはなく
なるであろう。もしも第２の値のみが異なり、例えば第
３のサンプル値は第１のサンプル値と同じ値を有してい
るならば、これはエッジ検出器３１によりノイズとして
解釈され、エッジの認識は信号として出力されない。

【００３６】フィルタ３０およびエッジ検出器３１は、
より高価な配置構成を形成していても良い。より多くの
サンプル値を含むことにより、ノイズ信号が活性化され
ている活性化検出回路に導かれることがなくなって、信
頼性を向上させることができる。しかしながら、フィル
タ３０およびエッジ検出器３１は、解釈のための多数の
サンプル値を無制限に含んでいなければならないことは
なく、その理由は、結果として、信号エッジの出現と制
御信号との間の時間の遅延もまた増加しているからであ
る。

【００３７】図８に示された活性化検出器における信号
波形を示す図９を用いて、クロック（clk）の周波数が
同じ値を維持している間、フィルタにより引き起こされ
る遅延を低減させる可能性について以下に説明する。ク
ロック（clk）の立ち上がりおよび立ち下がりエッジ
は、信号のサンプリングのために用いられている。その
結果、同じ時間間隔内の多数のサンプル値が倍加され
る。入力信号 rec_data におけるレベル変化の発生と、
エッジ検出器３１の出力信号ＥＤにおけるパルスの発生
と、の間の時間間隔は、結果として低減される。出力信
号ＥＤにおけるパルスは、活性化検出回路のクロック信
号に同期され、１つのクロック区間に存在している。

【００３８】ノイズ除去用のフィルタ３０がアナログ形
式でも実現可能でること、またはデジタルフィルタがア
ップストリームではアナログフィルタ（低域通過フィル
タ）により捕捉され得るものであることは、注意される
べきである。

【００３９】もしもエッジがエッジ検出器３１により認
識される、例えばその出力信号ＥＤが活性化されている
ならば、この情報は送信要求メモリ３２内に格納され
る。このメモリは、例えば同期設定入力を介して動かさ
れていても良い。送信要求メモリ３２の出力信号は、制
御信 act_detであり、この信号は、―上述したように―
それ自身のスターインターフェースばかりでなくスター
ノード９の他のスターインターフェースをも制御するた
めに用いられている。

【００４０】送信要求メモリは、非活性化検出回路３３
が活性化の終了を確立して、その後同期リセット入力６
０により送信要求メモリ３２をリセットするまで、制御
信号act_detを活性化させたまま維持する。この制御信
号act_detは、その後、非活性化される。

【００４１】非活性化検出回路３３は、リンク３４を介
した送信要求メモリによる活性化の後に、更なるレベル
の変化（＝活性化）が出力信号内に発生したか否かを確
認する。これらのレベルの変化は、上述したように、エ
ッジ検出器３１の出力信号内のパルスにより示される。
図９の信号act_dataは、ノイズＮを含んでおり、このノ
イズＮは例えばエッジ検出器により認識されると共にエ
ッジ検出器３１の出力信号内のパルスを引き出すことは
ない。所定の間隔の間にパルスがもはや発生しないとき
のみ、非活性化検出回路３３はその出力信号を活性化さ
せるであろう。この出力信号は、現在のメッセージの終
わりが到来して、それが送信要求メモリ３２をリセット
するように、その後に信号出力される。

【００４２】この非活性化検出回路３３は、トリガーさ
れた後に、調整可能な粒状度（計数幅）でその内部計数
の増分（インクリメント）をスタートさせるカウンタで
あっても良い。オーバフロー条件を設定することによ
り、時間間隔を、その経過の後にカウンタがその出力信
号を活性化させるように定義することができる。このカ
ウンタは明確に“時間経過”カウンタとして配置しても
良く、これは、予め定義された最初のカウントをスター
トさせ、下限値（例えばゼロ）に達しないときに、結果
的にその出力信号を活性化させる。

【００４３】エッジ検出器３１の出力信号ＥＤは、もし
も非活性化検出器３３がカウンタとして実現されたなら
ば、カウントを最初の状態にリセットするために用いら
れている。その結果、カウンタの“時間経過”状態は、
エッジ検出器３１の出力信号におけるパルスが互いに追
随している限りは、充分に間をおいて到達することがな
い。これらの間隔は、メッセージの符号化やデータレー
トのタイプにより定義されている。さらに、２つのレベ
ル変化の間に発生する、符号化されたメッセージの中の
時間の可能な限り最長の間隔の発生は、カウンタがその
“時間経過”のカウントに達するという事実を導かねば
ならないということはない。

【００４４】この間隔を設定することは、したがって、
メッセージの符号化のタイプに適合されねばならず、そ
の結果、カウンタが構成されなければならない。これ
は、例えば、プログラム可能な“時間経過”のカウント
またはスタートカウントのように、それぞれ、達成され
るであろう。また、構成可能なクロック分周器によりク
ロック（clk）用のカウント幅を設定することも可能で
あるので、このカウンタは結果として適合されたカウン
トブロックとして提供される。

【００４５】非活性化検出回路３３を動作可能とするこ
とは、接続３４を介して送信要求メモリにより達成され
る。上述したように、回線ペア５ないし８における第１
のエッジ（送信要求）は、メッセージの次の送信のため
のスターインターフェース内に設けられた切替え可能な
増幅器を設定するために用いられる。したがって、送信
要求は、実際のメッセージの前に特定の時間間隔を常に
形成すべきものであるので、スターノード９内の増幅器
は切替え可能であり、スターノード９内の接続パスは実
際のメッセージ送信が始まる前に１つのネットワークノ
ードから他のネットワークノードに対してメッセージを
送信するために展開されている。

【００４６】したがって、信号 rec_data の第１の信号
エッジ（図９と比較せよ：エッジ検出器３１の出力信号
ＥＤの第１のパルス）と、メッセージに起因する第１の
信号エッジ（図９を参照せよ：エッジ検出器３１の出力
信号ＥＤの第２のパルス）との間で、非活性化検出回路
３３の定義された時間間隔よりもより大きい時間間隔が
経過する。この場合、非活性化検出回路３３は、メッセ
ージが送信ネットワークノードにより開始される前に、
再び接続を終了させるであろう。これは、追加的な可能
な制御回路３５により回避されても良い。これは、信号
rec_data内で第２のレベル変化が発生するまでに、リ
ンク３６（図１０参照：可能な信号ＥＮ）を介して非活
性化検出回路３３が動作可能となるのを許容するわけで
はない。

【００４７】図１１は、図１０に示される活性化検出器
における種々の信号波形を示している。この図面に現れ
ているように、非活性化検出回路３３用の可能信号ＥＮ
は、データメッセージの第１の信号エッジが発生するま
では、活性化されないであろう。したがって、非活性化
検出回路３３は、まず、活性化を伴わない定義された間
隔が信号 rec_data 内で認識されることができるか否か
のメッセージの開始から精査する。

【００４８】アナログ活性化検出器の実施形態の更なる
例は図１２に示されている。アナログ活性化検出器は、
入力３７上で、ＰチャンネルＭＯＳ電界効果トランジス
タ３８のゲート端子およびＮチャンネルＭＯＳ電界効果
トランジスタ３９のゲート端子に導かれる信号 rec_dat
a を受信する。トランジスタ３９のソース端子は、接地
に接続されると共に、そのドレイン端子は、２つのＮチ
ャンネルＭＯＳ電界効果トランジスタ４０および４１の
ソース端子に接続されている。トランジスタ３８のドレ
イン端子は２つのＰチャンネルＭＯＳ電界効果トランジ
スタ４２および４３のソース端子に接続されており、こ
れらのドレイン端子は、トランジスタ４０および４１の
ドレイン端子、キャパシタ４４の端子、ＮチャンネルＭ
ＯＳ電界効果トランジスタ４５のゲート端子およびＰチ
ャンネルＭＯＳ電界効果トランジスタ４６のゲート端子
に共通するノード５８を有している。

【００４９】トランジスタ４２のゲート端子は、Ｐチャ
ンネルＭＯＳ電界効果トランジスタ４７のゲート端子お
よびドレイン端子に接続されると共に、ＮチャンネルＭ
ＯＳ電界効果トランジスタ４８のドレイン端子に接続さ
れている。トランジスタ４７のソース端子は、電力源Ｖ
CCに接続されている。トランジスタ４８のゲート端子
は、一方ではトランジスタ４０のゲート端子に接続さ
れ、他方では電圧源４９（Ｖ_ｒｅｆ）に接続されてい
る。電圧源４９の他の端子は、トランジスタ４８のソー
ス端子のように接地に接続されている。

【００５０】トランジスタ４１および４３のゲート端子
と、トランジスタ４５および４６のドレイン端子とは、
制御信号 act_det を送出するアナログ活性化検出器の
出力５０を形成している。トランジスタ４６のソース端
子はさらに、電圧源ＶCCに接続され、トランジスタ４５
のソース端子は、キャパシタ４４の他の端子と同様に接
地に接続されている。

【００５１】図１２に示されたアナログ活性化検出器内
のトランジスタの種々の機能は、図１３に示された機能
構成図の助けを借りて説明することができる。調整可能
な抵抗器５１は電圧源４９およびトランジスタ４２，４
７および４８により形成されており、調整可能な抵抗器
５２は電圧源４９およびトランジスタ４０により形成さ
れている。トランジスタ３８はスイッチ５３を相当し、
トランジスタ４３はスイッチ５４、トランジスタ５１は
スイッチ５５，トランジスタ３９はスイッチ５６にそれ
ぞれ相当している。トランジスタ４５および４６は、イ
ンバータ５７を形成している。

【００５２】デジタル活性化検出器の実施形態の例とは
対照的に、メッセージが送信されないときに、入力３７
が低い電圧レベル（論理“０”）であるものと仮定す
る。この第１の状態Ｚ１（初期状態）では、定電圧レベ
ル（rec_data＝０，act_det＝０）が入力３７および出
力５０に存在する。トランジスタ３８はこの状態でオン
されて、トランジスタ３９はオフされる。出力５０側も
また低い電圧レベルであるので、この状態でトランジス
タ４３がオンされて、トランジスタ４１がオフされる。

【００５３】キャパシタ４４は、トランジスタトランジ
スタ３８および４３を介して正の供給電圧ＶCCへと充電
される。トランジスタ４１および４３のドレイン端子間
のノード５８には、信号Ｚ２が現れて（図１４参照）、
この状態においては高電圧レベルを有している。

【００５４】第１の状態Ｚ１においては、図１３の機能
構成図のように、スイッチ５３および５４が閉となり、
そしてスイッチ５５および５６が開となる。キャパシタ
は、スイッチ５３および５４を介して充電される。

【００５５】もしも入力が変化する、例えば信号が高電
圧レベルを有するならば、トランジスタ３８はオフとな
りトランジスタ３９がオンとなる。したがって、一定の
電流がトランジスタ４０のドレイン端子を介して流れる
ので、キャパシタ４４が放電される。

【００５６】第２の状態Ｚ２においては（図１４を比較
せよ）、短時間のノイズパルスが存在している。これ
は、高電圧レベル（論理“１”）が信号 rec_data 内に
短時間発生していることを意味している。このようなノ
イズパルスは、フィルタにより抑制され、キャパシタ４
４およびトランジスタ４０の抵抗により決定される。も
しもこのノイズパルスが非常に短時間であるならば、ノ
ード５８における電圧はトランジスタ４５および４６に
より形成される出力段状態を変化させる、例えば出力５
０（信号 act_det ）を高い信号レベルへと移行させる
切替えしきい値に達しないことになる。

【００５７】その結果、出力５０における信号は、短時
間のノイズパルスの場合には非活性化される。短時間の
ノイズパルスが終わった後は、出力３７における低い信
号レベルは、キャパシタ４４がターンオントランジスタ
３８および４３を介して極めて急速に再充電されるとい
う事実へと導くことになる。

【００５８】この第２の状態Ｚ２においては、機能構成
図１３におけるスイッチ５３および５５が開となり、ス
イッチ５６が閉となる。放電電流は、キャパシタ４４か
らレジスタ５２およびスイッチ５６を介して接地へと流
れる。キャパシタ４４およびレジスタ５２は、放電の時
定数を決定している。

【００５９】もしもネットワークノードが送信要求を生
成するならば（第３の状態Ｚ３）、出力３７における電
圧レベルは、少なくとも長さでは時間間隔Ｔ（ act_det
）の間だけ高くなる（図１４と比較される反転入力レ
ベルを考慮しながら、図５と比較せよ）。その結果、ト
ランジスタ３９および４０を介しての放電のために、ノ
ード５８の電圧が、トランジスタ４および４６（インバ
ータ）を伴う出力段の切替えしきい値より低い値にまで
低下する。この出力５０は高い信号レベルへと変化し、
例えば送信要求を示す制御信号が活性化される。トラン
ジスタ４３がオフとなって、その結果トランジスタ１４
がオンとなる。トランジスタ４１および３９を介して、
キャパシタ４４が突然にかつ完全に放電される（ＺＷの
信号波形を参照）。したがって、回路は安定した状態へ
と至って、活性化された状態を示すことになる。

【００６０】図１３の機能ブロック図を用いて、第３の
状態Ｚ３について説明することができる。入力３７の信
号レベルが論理“１”へと変更された後、スイッチ５３
は開とされ（スイッチ５５はしばらくの間は開のままと
なる）、スイッチ５６は閉とされる。放電電流はキャパ
シタ４４から流れ、レジスタ５２とスイッチ５６を通過
して接地に至る。インバータ５７により決定された切替
えしきい値に達した後に、スイッチ５４が開となると共
にスイッチ５５が閉となる。その結果、スイッチ５５お
よび５６を介して接地へと、増幅された放電がなされ
る。

【００６１】実際のメッセージの送信の間に、入力３７
における低い電圧レベルである時間間隔が存在してい
る。これらの時間間隔は、メッセージの一部分を形成
し、それゆえ出力５０側での信号レベルの変化を導くこ
とがない。上述したように、ノード３７における低い入
力レベルは、トランジスタ３８が開となり、トランジス
タ３９が閉となるという事実へと導かれる。したがっ
て、キャパシタは、トランジスタ３９および４１により
形成された通路（パス）を介してもはや放電できなくな
る。

【００６２】トランジスタ３８および４２を介して、キ
ャパシタは、電圧源４９に依存する一定の電流により充
電される（第４の状態Ｚ４）。トランジスタ４７および
４２は、第４の状態においてトランジスタ４２を流れる
電流が第２または第３の状態でトランジスタ４０をそれ
ぞれ介するキャパシタの放電を導いていた電流よりも小
さくなるように大きさを設定されるべきである。その結
果、持続時間は入力３７における低い電圧レベルが出力
５０における信号レベルの変化を未だ導かない間の時間
間隔の設定を可能にする。したがって、活性化検出器
は、低い電圧レベルを有する時間間隔が特定の持続時間
を超えることがない限りは、活性化されたままの状態で
ある。

【００６３】トランジスタ４２を介してのキャパシタ４
４の充電動作は、したがって、トランジスタ４０を介し
ての放電よりもゆっくりとしたものとなる。データ送信
中の外乱は、丁度低い電圧レベルのように、出力５０に
おける制御信号 act_det の影響を受けることに導かれ
ることがない。出力５０における連続する高い電圧レベ
ルは、キャパシタ４４がトランジスタ４１および３９を
介して急速に放電されると共に認識回路がその安定した
状態のままであるという状況を提供する。

【００６４】第４の状態Ｚ４もまた、機能ブロック図１
３を参照しながら説明できる。レジスタ５１は、入力３
７における電圧レベルが高いレベルから低いレベルに変
化した後、スイッチ５６が開となりスイッチ５３が閉と
なった後に、キャパシタ４４が電源電圧ＶCCによりゆっ
くりと充電される。

【００６５】入力３７における入力信号 rec_data は途
切れることなく低い電圧レベルを持ち続け、その結果と
しての、キャパシタ４４の永久的な充電動作のときの
み、トランジスタ４５および４６はにより形成された出
力段の切替えしきい値は超えられて、出力５０における
出力信号を低い信号レベルへと変化させる（第５の状態
Ｚ５）。これは回線の活性化の終了が検出されたという
ことを意味している。

【００６６】図１３に示された機能ブロック図におい
て、この第５の状態においては、切替えしきい値が超え
られてしまう前に、スイッチ５５および５６が開とされ
ると共にスイッチ５３および５４は閉とされる。したが
って、キャパシタ４４はスイッチ５３および５４を介し
て充電される。

【００６７】送信要求に対する迅速な反応と、データレ
ートと符号化に適合されるメッセージの終了の検出と、
を含む要求に合致するために、トランジスタ４０および
４２の結果的な抵抗値が（これらに）したがって、その
大きさを設定されるべきである。検出器の応答時間を決
定する（図１３における抵抗５２に相当する）レジスタ
４０の抵抗値は、活性化の終了を考慮した時間間隔のた
めに基準を定める（図１３における抵抗値５１に相当す
る）トランジスタ４２の抵抗値よりも小さいことにな
る。

【００６８】図１２に示される電圧源４９は、それ自体
は公知のトランジスタダイオード回路に接続された基準
電圧源により実現されている。

【００６９】メッセージ内に発生して一定のレベルを有
する時間間隔と、（定義された長さを超える活性化を伴
わない間隔としての）ターンオフ要求との間の相違点
は、上述したように−種々のトランジスタの大きさの設
定によって保証されるべきである。しかしながら、時間
間隔は、送信が結果されるたびごとのデータレートに依
存している。それにも拘わらず、トランジスタが固定さ
れた寸法の設定を有するときに図１２に示された活性化
検出器を異なるデータレートに融通性をもって設定する
ことを可能にするために、電圧源４９がプログラム可能
に配置されていても良い。調整可能な充電電流のおかげ
で、キャパシタ４４の一定の充電時間は、構成可能であ
る。所望のデータレートに対する活性化検出回路のプロ
グラミングは、電圧源４９で、例えば参照電圧を設定す
るための追加的な制御回線により実現されるようにして
も良い。

【００７０】トランジスタ４７はまた、電圧源により置
き換えることもできる。キャパシタ４４は個別の素子と
して現れている必要がないばかりでなく、トランジスタ
４５および４６の入力容量（キャパシタンス）を形成す
る寄生容量により形成されていても良い。

【００７１】アナログ活性化検出の更なる実施形態が、
図１５に示されている。図１２と比較すると、この回路
は、そのソース端子がトランジスタ４３のドレイン端子
のみに接続され、そのゲート端子がトランジスタ４２の
ゲート端子のみに接続され、そのドレイン端子がトラン
ジスタ４１のドレイン端子のみに接続された更なるＰチ
ャンネル電界効果トランジスタ５９を含んでおり、トラ
ンジスタ４５および４６のそれぞれのゲート端子はキャ
パシタ４４の端子に接続されている。図１２と比較する
と、図１５は接続を示していないが、これに反して、ト
ランジスタ４０および４２のドレイン端子間およびトラ
ンジスタ４５および４６のゲート端子間には接続線が設
けられている。トランジスタ５９はキャパシタ４４の充
電動作のための時定数を増加させ、例えば、この時定数
はノード５８における電位を増加させるためにより長く
設定する。これは、回線におけるノイズパルスに対して
回路の不活性態を増加させている。

【００７２】

【発明の効果】この発明によれば、できる限り最短の再
設定時間を可能とすると共に、外乱に対する高ロバスト
性の要求を充足して、これらの外乱を避けるために意図
的でない構成を必要とすることがないという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】活性化しているスターノードを介して接続され
た複数のネットワークノードを備えるスター構造のネッ
トワークを示すブロック図である。

【図２】スターノードにおけるスターインターフェース
の基本回路構成を示す回路図である。

【図３】図２に示されたスターインターフェース内で発
生するであろう種々の信号波形を示す波形図である。

【図４】図２に示されたスターインターフェース内で発
生するであろう種々の信号波形を示す波形図である。

【図５】図２に示されたスターインターフェース内で発
生するであろう種々の信号波形を示す波形図である。

【図６】スターインターフェースの実施形態の回路構成
を示す回路図である。

【図７】スターインターフェース内で用いられている活
性化検出器の機能構成を示すブロック図である。

【図８】活性化検出器の一実施形態の構成を示す回路図
である。

【図９】図８に示された一実施形態に係る活性化検出器
の信号波形を示す波形図である。

【図１０】活性化検出器の一実施形態の構成を示す回路
図である。

【図１１】図１０に示された一実施形態の活性化検出器
の信号波形を示す波形図である。

【図１２】活性化検出器の一実施形態の構成を示す回路
図である。

【図１３】図１２に示されたアナログ活性化検出器の機
能構成を示す回路図である。

【図１４】図１２に示された一実施形態の活性化検出器
の信号波形を示す波形図である。

【図１５】活性化検出器の一実施形態の構成を示す回路
図である。

【符号の説明】

１〜４ ネットワークノード ５〜８ ツイストペア回線 ９ スターノード １０ 切替え可能な増幅器 １１ 切替入力 １２ 更なる切替え可能な増幅器 １３ 切替入力 １４ 活性化検出器 １５ 切替え可能な増幅器 １６ 追加的切替え可能な増幅器 １７ 活性化検出器 １８ 終端側のインピーダンス １９ 切替入力 ２０ ＡＮＤゲート ２１ 増幅器 ２２ 回線 ２３ データ回線 ２４ 切替入力 ２５ インバータ ２６ 切替入力 ２７ フィルタ ２８ エッジ検出器 ２９ 活性化検出回路 ３０ ノイズ除去用のフィルタ ３１ エッジ検出器 ３２ 送信要求メモリ ３３ 非活性化検出回路 ３４ 追加的な可能な制御回路 ３５ 制御回路 ３６ リンク ３８ ＰチャンネルＭＯＳ電界効果トランジスタ ３９ ＮチャンネルＭＯＳ電界効果トランジスタ ４０ ＮチャンネルＭＯＳ電界効果トランジスタ ４１ ＮチャンネルＭＯＳ電界効果トランジスタ ４２ ＰチャンネルＭＯＳ電界効果トランジスタ ４３ ＰチャンネルＭＯＳ電界効果トランジスタ ４４ キャパシタ ４５ ＮチャンネルＭＯＳ電界効果トランジスタ ４６ ＰチャンネルＭＯＳ電界効果トランジスタ ４７ ＰチャンネルＭＯＳ電界効果トランジスタ ４８ ＮチャンネルＭＯＳ電界効果トランジスタ ４９ 電圧源（Ｖｒｅｆ） ５０ 出力（信号 act_det ） ５１ レジスタ（抵抗器） ５２ レジスタ（抵抗器） ５３ スイッチ ５４ スイッチ ５５ スイッチ ５６ スイッチ ５７ インバータ ５８ ノード ５９ 更なるＰチャンネル電界効果トランジスタ ６０ 同期リセット入力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 590000248 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １, 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈ ｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ (72)発明者 ウォルフガング、ブーデ ドイツ連邦共和国アーヘン、カンデルフェ ルトシュトラーセ、41 (72)発明者 ヘンドリク、ベーツェン オランダ国6534、エーイー、ニーメゲン、 ゲルストウェーク、２ (72)発明者 パトリック、ウイレム、フーベルト、ホイ ツ オランダ国6534、エーイー、ニーメゲン、 ゲルストウェーク、２ Ｆターム(参考） 5K033 CA19 CB15 CC04 DA01 DA15

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のネットワークノードと１つのスター
   ノードを備えるネットワークであって、 前記スターノードは少なくとも２つのネットワークノー
   ドに直接接続されるように設けられ、かつ、少なくとも
   １つのネットワークノードに割り当てられると共にそれ
   ぞれが活性化検出器を含む複数のスターインターフェー
   スを含み、 前記活性化検出器は、割り当てられたネットワークノー
   ドから入来するメッセージ信号内の活性化を検出すると
   共に、 少なくとも１つの活性化に基づいて、割り当てられたネ
   ットワークノードから他のスターインターフェースに対
   して、または、他のスターインターフェースから割り当
   てられたネットワークノードに対して、前記メッセージ
   信号を送信することを特徴とするネットワーク。
2. 【請求項２】それぞれのスターインターフェースは、第
   １および第２の切替素子をさらに含み、活性化された状
   態にある前記第１の切替素子は、割り当てられたネット
   ワークノードから他のスターインターフェースに対して
   メッセージを渡し、活性状態にある前記第２の切替素子
   は、他のスターインターフェースから割り当てられたネ
   ットワークノードに対してメッセージを渡すと共に、ス
   ターインターフェースの活性化検出器は、メッセージが
   割り当てられたネットワークノードから生じたときに第
   １の切替素子を活性化させ手第２の切替素子を非活性化
   させ、かつ、メッセージが他のネットワークノードから
   生じたときに第１の切替素子を非活性化させて第２の切
   替素子を活性化させることを特徴とする請求項１に記載
   のネットワーク。
3. 【請求項３】前記活性化検出器は、前記メッセージ信号
   内のエッジまたはフランク（側面）を検出するエッジ検
   出器と、検出されたフランクまたはエッジに基づいて送
   信要求、メッセージまたはメッセージの終了が存在する
   か否かを確立する活性化検出回路と、を含むことを特徴
   とする請求項２に記載のネットワーク。
4. 【請求項４】前記活性化検出器は送信要求メモリと非活
   性化検出回路とを含み、前記送信要求メモリは前記活性
   化の送信要求特徴付けが生じたときにそのメモリ内容を
   変更し、そのメモリ内容は切替素子の活性化または非活
   性化用の制御信号を形成すると共に、非活性化検出回路
   は活性化の発生を伴わない特定の時間的な期間の経過後
   に送信要求をリセットすることを特徴とする請求項３に
   記載のネットワーク。
5. 【請求項５】前記活性化検出回路は、活性化が送信要求
   をさらに特徴付けた後に非活性化検出回路を可能にする
   可能性制御信号を含むことを特徴とする請求項４に記載
   のネットワーク。
6. 【請求項６】前記活性化検出器は、 前記メッセージ信号に追従するように配置されることに
   より、いずれかのトランジスタが閉とされる第１および
   第２の切替えトランジスタを含み、 少なくとも前記第１の切替えトランジスタを介して充電
   可能とされると共に前記第２の切替えトランジスタを介
   して放電可能とされたキャパシタを含むことを特徴とす
   る請求項２に記載のネットワーク。
7. 【請求項７】前記活性化検出器は、 出力信号に追従するように配置されることにより、いず
   れかのトランジスタが閉とされる第３および第４の切替
   えトランジスタを含み、 前記第３の切替えトランジスタに並列に接続された第１
   の調整可能レジスタ、および、前記第４の切替えトラン
   ジスタに並列に接続された第２の調整可能レジスタを含
   み、 さらに、前記出力に接続されたインバータを含むことを
   特徴とすると共に、 活性化が送信要求を特徴付けている間に、充電された前
   記キャパシタが前記第２および第４の切替えトランジス
   タを介して放電されると共に、メッセージの終わりで前
   記キャパシタが第１および第３の切替えトランジスタを
   介して充電されることを特徴とする請求項６に記載のネ
   ットワーク。
8. 【請求項８】複数のネットワークノードを備えるネット
   ワークに設けられたスターノードであって、少なくとも
   ２つのネットワークノードに対して直接接続することを
   提供するように配置されると共に複数のスターインター
   フェースを備え、スターインターフェースの各々は、少
   なくとも１つのネットワークインターフェースに割り当
   てられてこの割り当てられたネットワークノードから入
   来するメッセージの活性化を検出すると共に、少なくと
   も１つの活性化に基づいて、割り当てられたネットワー
   クノードから他のスターインターフェースへ、または、
   他のスターインターフェースから割り当てられたネット
   ワークノードへ、とメッセージ信号を送信する活性化検
   出器をそれぞれ有することを特徴とするスターノード。