JP2005236400A - コネクタ一体型ケーブル - Google Patents
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Abstract
【課題】車種や車格による車載電子機器の様々な組合せに容易に対応でき、また配策が容易なコネクタ一体型ケーブルを提供する。
【解決手段】ケーブル体1の両端に接続された各コネクタ3,5に通信回路7が内蔵され、この通信回路7が、OSI基本参照モデルの物理層だけでなくデータリンク層を制御する機能とを有する。各コネクタ3,5を各種の車載電子機器や車内LAN等の車内ネットワークに接続するだけで、ネットワークが容易に構成され、複数の車載電子機器のアプリケーション同士の間でデータの送受信を行う際に、支障無くデータ通信を行うことができ、車載ネットワークの構築を容易に行うことができる。
【選択図】図1
【解決手段】ケーブル体1の両端に接続された各コネクタ3,5に通信回路7が内蔵され、この通信回路7が、OSI基本参照モデルの物理層だけでなくデータリンク層を制御する機能とを有する。各コネクタ3,5を各種の車載電子機器や車内LAN等の車内ネットワークに接続するだけで、ネットワークが容易に構成され、複数の車載電子機器のアプリケーション同士の間でデータの送受信を行う際に、支障無くデータ通信を行うことができ、車載ネットワークの構築を容易に行うことができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、コネクタ一体型ケーブル及びそれに関連する技術に関するものである。
近年の電子技術の発展に伴い、自動車においても多くの車載電子機器が搭載され、これら複数の車載電子機器が車内LANに接続されて相互通信が行われている。例えば、車両の前後に複数のカメラを設置して車両の周辺を撮像した撮像データを、車両内の所定のモニタに表示したり、ビデオ装置から出力される映像を所定のモニタに表示したりすること等が行われている。
上述のように車両内で多くの車載電子機器が相互に接続されて通信を行う場合、車内LAN等の車内ネットワークの配策が必須となる。しかしながら、自動車に搭載される車載電子機器は、車種や車格によって様々であり、多くの車載電子機器の組合せ毎に車内ネットワークの設計を個々に行っているのが現状であり、設計に手間がかかるという問題があった。特に、一般的なケーブルと、これを車載電子機器に接続するためのコネクタとしては、通常はOSI基本参照モデルの物理層を考慮して設計されるものの、それより上位の層(レイヤー)を考慮したものがないため、各車載電子機器側でデータリンク層以上の制御を行わなければならず、よって車種毎や車格毎に各車載電子機器側の設定を予め行わなければならないという不利があった。
そこで、本発明の課題は、車種や車格による車載電子機器の様々な組合せに容易に対応でき、また配策が容易なコネクタ一体型ケーブルを提供することにある。
上記課題を解決すべく、請求項1に記載の発明は、車両内で電気的な信号でデータ伝送を行うケーブル体と、前記ケーブル体の両端にそれぞれ接続されて車載電子機器及び/または車内ネットワークに接続されるコネクタとを備え、前記各コネクタに、前記信号の電圧調整を含む物理的な制御の機能と、前記信号のデータリンクを制御する機能とを有する通信回路が内蔵されたものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のコネクタ一体型ケーブルであって、前記物理的な制御が、OSI基本参照モデルの物理層に従って行われ、前記データリンクの制御が、OSI基本参照モデルのデータリンク層に従って行われるものである。
この発明のコネクタ一体型ケーブルは、ケーブル体の両端に接続された各コネクタに通信回路が内蔵され、この通信回路が、例えばOSI基本参照モデルの物理層のように信号の電圧調整を含む物理的な制御の機能と、例えばOSI基本参照モデルのデータリンク層のように信号のデータリンクを制御する機能とを有するので、各コネクタを各種の車載電子機器や車内LAN等の車内ネットワークに接続するだけで、ネットワークが容易に構成され、複数の車載電子機器のアプリケーション同士の間でデータの送受信を行う際に、支障無くデータ通信を行うことができ、車載ネットワークの構築を容易に行うことができる。特に、車種や車格によって車両に搭載される車載電子機器の種類が大きく異なることが常であるが、このコネクタ一体型ケーブルを用いれば、どのような車載電子機器や車内ネットワークが搭載されても、このコネクタ一体型ケーブルに車載電子機器や車内ネットワークを接続するだけで、容易に相互の通信を行うことが可能となる。
また、一方のコネクタと他方のコネクタとの間にケーブル体を接続しているだけであるため、例えば、一方のコネクタを車両の前部に配置してその車両の前部の車載電子機器や車内ネットワークを接続するとともに、他方のコネクタを車両の後部に配置してその車両の後部の車載電子機器や車内ネットワークを接続するなど、局地的なネットワークをケーブル体で接続するだけで相互にデータリンクを形成できるので、配策が極めて容易になる。したがって、ネットワークに係るケーブルの配策が簡素化し、よってネットワーク設計が容易になる。
図1は本発明の一の実施形態に係るコネクタ一体型ケーブルを示す図である。このコネクタ一体型ケーブルは、図1の如く、電気的な信号でデータ伝送を行うためのケーブル体1と、このケーブル体1の両端に一体的に設けられて各種車載電子機器と接続するためのコネクタ3,5とを備え、この各コネクタ3,5の中にギガビットの伝送速度のデータ伝送を行うための通信回路7が内蔵されたものであって、特に各コネクタ3,5の通信回路7が、データ通信に係るOSI基本参照モデルの物理層だけでなくデータリンク層のデータ伝送機能を備えたものである。
ケーブル体1は、例えば図2の如く、第1のコネクタ3側から第2のコネクタ5側にデータを送信するための第1のツイストペアケーブル体1aと、逆に第2のコネクタ5側から第1のコネクタ3側にデータを送信するための第2のツイストペアケーブル体1bとが束ねられたものが適用される。
第1のツイストペアケーブル体1aは、STP(Shielded Twisted Pair)ケーブルが適用され、一対の差動信号線101,102がそれぞれ絶縁層103,104によって被覆された状態で束ねられて撚線が形成され、この撚線の周囲に、シールド用のアルペット等の所定の導体膜105、半導電層106、絶縁保護膜107及び被覆材である磁性層107aによって順次被覆されて構成される。
第2のツイストペアケーブル体1bも同様にSTP(Shielded Twisted Pair)ケーブルが適用され、一対の差動信号線111,112がそれぞれ絶縁層113,114によって被覆された状態で束ねられて撚線が形成され、この撚線の周囲に、シールド用のアルペット等の所定の導体膜115、半導電層116、絶縁保護膜117及び被覆材である磁性層117aによって順次被覆されて構成される。
そして、第1のツイストペアケーブル体1aと第2のツイストペアケーブル体1bとは、さらに外側の被覆材である磁性層118及び保護膜119によって順次覆われることで、1本の電線束としてケーブル体1が形成される。
ここで、各ツイストペアケーブル体1a,1bにおいて、シールド用の導体膜105,115の外側に半導電層106,116が形成されるのは、この半導電層106,116が導体膜105,115の直上に被膜されることで、高い電波吸収効果を得ることが可能となり、半導電層106,116としては、Fe、NiまたはCu等の金属の微粒子またはカーボンの微粒子が絶縁樹脂に混入されたものが使用される。
各コネクタ3,5は、図1の如く、それぞれ各種の車載電子機器11,13,15,17,19,23,25,27,29,31及び車内LAN(Local Area Network)21,33に接続されるとともに、両コネクタ3,5間でケーブル体1を通じて高速通信を行うもので、例えば、一方のコネクタ3が車両の前部に設置されるとともに、他方のコネクタ5が車両の後部に設置されることで、車両の前後の通信をケーブル体1のみの配策で済ませることが可能になるものである。
一方のコネクタ3には、例えば車両の前方周辺を撮像するための一対のカメラ11,13と、カーナビゲーション装置用のデータ等が格納された記憶媒体としてのハードディスクドライブ(HDD)15と、カーナビゲーション装置の地図表示等を行うモニタ17と、車両の前部に配されてテレビ画像等を出力するビデオ装置19と、車両の前部に配策されて当該車両の前部に設置された所定の車載電子ユニット20が接続される前部LAN21等とが接続される。
他方のコネクタ5には、車両の様々な状態表示を行う一対のモニタ装置23,25と、車両の後方周辺を撮像する一対のカメラ27,29と、車両の後部に配されてテレビ画像等を出力するビデオ装置31と、車両の前部に配策されて当該車両の後部に設置された所定の車載電子ユニット32が接続される後部LAN33等とが接続される。
また、各コネクタ3,5内には、接地用端子(図示省略)が設けられており、この接地用端子がケーブル体1の各ツイストペアケーブル体1a,1bのシールド用の導体膜105,115及び半導電層106,116に接続されて、両方のコネクタ3,5の接地用端子が同電位に形成されるとともに、各ツイストペアケーブル体1a,1bのシールド用の導体膜105,115及び半導電層106,116をも同電位に保つように構成されている。
各コネクタ5に内蔵された通信回路7は、第1の通信回路部41及び第2の通信回路部43を備え、この両通信回路7が連携してOSI基本参照モデルの物理層とデータリンク層の制御を行う。
通信回路7のOSI基本参照モデルの物理層は、電気信号の電圧調整を含む相互変換方式とネットワークの物理的な接続・伝送方式を制御するもので、例えば100Mbps×16チャネルといった高速のパラレル信号と、1本の信号線で通信できるシリアル信号とを相互に変換したり、図2のツイストペアケーブル体1a,1bの周波数特性を補償する周波数特性を持つ通信信号を送出して伝送距離を延長する機能を持つ。かかる物理層の制御は、主として第1の通信回路部41によって行われる。この第1の通信回路部41としては、バックプレーン等を用いて低振幅の信号を伝送することで高速且つ低消費電力でデータ伝送を実現するLVDS等のアナログ入出力インターフェース回路が適用される。
通信回路7のOSI基本参照モデルのデータリンク層では、信号として流れるデータのリンク(データリンク)を制御する層であり、フレーミング機能、マルチプレクサ(Mux)/デマルチプレクサ(DeMux)機能、データの補償を行うための誤り訂正機能及びルーティング機能(即ち、図1において例えばカメラ11の画像がモニタ17,23,25に自由に配信可能とする機能)といった一般的なOSI基本参照モデルのデータリンク層の制御を司る。かかるデータリンク層の制御は、主として第2の通信回路部43によって行われる。この第2の通信回路部43は、プログラミング可能でデータリンク層を実現するLSI等のディジタル回路が適用され、各車載電子機器11,13,15,17,19,23,25,27,29,31等の固有のMAC(Media Access Control)アドレスを用いて送信元と送信先のそれぞれをヘッダ情報内に格納したデータを物理層に引き渡すようになっている。
かかるデータリンク層の制御は、主として第2の通信回路部43によって行われる。この第2の通信回路部43の機能構成例を図3及び図4に示す。このうち、図3はケーブル体1を通じて他方のコネクタ3,5にデータ送信を行う場合の第2の通信回路部43のデータ送信機能を示す機能ブロック図であり、図4はケーブル体1を通じて他方のコネクタ3,5からのデータを受信する場合の第2の通信回路部43のデータ受信機能を示す機能ブロック図である。
図3は本実施形態のシステム構成の一例を示すブロック図である。まず第2の通信回路部43のデータ送信機能としては、図3の如く、各車内LAN21,33に接続された車載電子ユニット20,32等のIEEE1394物理層のLSI50aやビデオデコーダIC50b,50c等からの非同期信号を受信して同期化する受信インターフェース(受信I/F)51a〜51cと、それぞれの受信インターフェース51a〜51cで受信した信号に空白データを挿入しながらその同期タイミングをFIFO(先入れ先出し)方式で調整するタイミング調整FIFOブロック52a〜52cと、この各タイミング調整FIFOブロック52a〜52cから与えられる信号を切り替えてデータを再配置する第1のマルチプレクサブロック53と、この第1のマルチプレクサブロック53で再配置されたデータのそれぞれ一部についてFIFO方式でタイミング調整を行うタイミング調整FIFOブロック54a及びリードソロモン符号化方式等を用いて受信側(ケーブル体1を介して一体的に接続される他のコネクタ3,5側)で誤り訂正を行うための符号化を行う一対の符号器54b,54cと、タイミング調整FIFOブロック54a及び符号器54b,54cからの信号を再結合してシリアル信号を出力する第2のマルチプレクサブロック55と、受信側(ケーブル体1を介して一体的に接続される他のコネクタ3,5側)から与えられる同期外れ検知信号に基づいて同期維持を行う同期調整部56と、この同期調整部56からの出力信号を第1の通信回路部(アナログ入出力インターフェース回路)41に出力するLVDS−I/Fブロック57とを備える。ここで、一対の符号器54b,54cのうちの一方の符号器54b(図3では「ショート」と付記)は短いデータ長で誤り訂正のための符号化を行うブロックであり、他方の符号器54c(図3では「ロング」と付記)は長いデータ長で誤り訂正を行うブロックである。いずれの符号器54b,54cも、外付けメモリ58内のデータを使用してデータの符号化を実行する。
また、第2の通信回路部43のデータ受信機能としては、図4の如く、第1の通信回路部41から与えられる複数の信号を受信するLVDS−I/Fブロック61と、このLVDS−I/Fブロック61からのデータについて同期外れを検出して送信元(ケーブル体1を介して一体的に接続される他のコネクタ3,5側)に同期外れ検知信号を送信する同期外れ検出部62と、同期外れ検出部62を経過したデータの再配置を行う第3のマルチプレクサブロック63と、この第3のマルチプレクサブロック63で再配置されたデータのそれぞれ一部についてFIFO方式でタイミング調整を行うタイミング調整FIFOブロック64a及びリードソロモン符号化方式等を用いて誤り訂正を行いながらデータの復号化を行う一対の復号器64b,64cと、タイミング調整FIFOブロック64a及び一対の復号器64b,64cからの出力データを再分配する第4のマルチプレクサブロック65と、第4のマルチプレクサブロック65で再分配された各データについて送信元で挿入された空白データを削除してデータギャップの調整を行いながらFIFO(先入れ先出し)方式でタイミング調整を行う複数のタイミング調整FIFO・ギャップ調整ブロック66a〜66cと、この各タイミング調整FIFO・ギャップ調整ブロック66a〜66cから与えられる各信号を、各車内LAN21,33に接続された車載電子ユニット20,32等のIEEE1394物理層のLSI50aやビデオデコーダIC50b,50c等に出力する送信インターフェース(送信I/F)67a〜67cとを備える。ここで、一対の復号器64b,64cのうちの一方の復号器64b(図4では「ショート」と付記)は短いデータ長で誤り訂正のための復号化を行うブロックであり、他方の復号器64c(図4では「ロング」と付記)は長いデータ長で誤り訂正を行うブロックである。いずれの復号器64b,64cも、外付けメモリ58内のデータを使用して誤り訂正及びデータの復号化を実行する。
尚、望ましくは、LVDS−I/Fブロック57とLVDS−I/Fブロック61とが兼用され、また第1のマルチプレクサブロック53と第4のマルチプレクサブロック65とが兼用され、さらに第2のマルチプレクサブロック55と第3のマルチプレクサブロック63とが兼用される。
尚、この実施形態においては、ケーブル体1を通じて両コネクタ3,5間で行う通信の速度は例えばギガビット以上等に高速に設定される。かかるデータ通信速度は、第1の通信回路部(アナログ入出力インターフェース回路)41及び第2の通信回路部43の半導体部品としての処理速度に依存するものである。
そして、第1の通信回路部41及び第2の通信回路部43は、別々のICチップを接続してもよいし、あるいは、これらを集積した1チップのICを使用してもよく、これら41,43は、その他の必要とされる各種電子部品とともに所定の実装基板に実装されて、さらにシールド用の金属パッケージ内に収納されて各コネクタ3,5が形成されることで、電磁シールドが施された外乱ノイズへの遮蔽性が高いコネクタ3,5を構成できる。そして、この各コネクタ3,5の金属パッケージが、接地用端子(図示省略)を通じてケーブル体1の各ツイストペアケーブル体1a,1bのシールド用の導体膜105,115及び半導電層106,116に接続される。これにより、両方のコネクタ3,5の金属パッケージと各ツイストペアケーブル体1a,1bのシールド用の導体膜105,115及び半導電層106,116とが共に同電位に保つように構成されている。さらに、ケーブル体1や各車載電子機器11,13,15,17,19,23,25,27,29,31等に接続する各コネクタ3,5の端子部分も、電磁波が漏洩しないように、金属パッケージの奥まった位置に固定止締される。
上記構成のコネクタ一体型ケーブルの使用方法を説明する。
まず一方のコネクタ3を車両の前部の所定位置に設置するとともに、他方のコネクタ5を車両の後部の所定位置に設置する。この時点で、両コネクタ3,5はケーブル体1と一体的に接続されているため、車両の前部と後部は、通信幹線としてのケーブル体1によって配線されたことになる。
次に、前部のコネクタ3に、カメラ11,13、ハードディスクドライブ15、モニタ17、ビデオ装置19及び前部LAN21等を接続し、後部のコネクタ5に、モニタ装置23,25、カメラ27,29、ビデオ装置31及び後部LAN33等を接続する。このように、コネクタ3,5を各種の車載電子機器11,13,15,17,19,23,25,27,29,31や車内LAN21,33に接続するだけで、ネットワークが容易に構成され、複数の車載電子機器のアプリケーション同士の間でデータの送受信を行う際に、支障無くデータ通信を行うことができる。
具体的に、車両の前部側から後部側にデータを送信する場合は、車両の前部側の第1のコネクタ3の第2の通信回路部43においてOSI基本参照モデルのデータリンク層の制御が行われ、続いて第1の通信回路部41でOSI基本参照モデルの物理層の制御が行われる。
具体的に、第1のコネクタ3の第2の通信回路部43において、図3の如く、まず受信インターフェース(受信I/F)51a〜51cが、各車内LAN21,33に接続された車載電子ユニット20等のIEEE1394物理層のLSI50aやビデオ装置19のビデオデコーダIC50b,50c等からの非同期信号を受信して同期化する。
次に、当該第2の通信回路部43のタイミング調整FIFOブロック52a〜52cは、それぞれの受信インターフェース51a〜51cで受信した信号に空白データを挿入しながらその同期タイミングをFIFO(先入れ先出し)方式で調整する。
この各タイミング調整FIFOブロック52a〜52cから与えられる信号は、第1のマルチプレクサブロック53で切り替えられてデータが再配置され、その一部がタイミング調整FIFOブロック54aによってFIFO方式でタイミングを調整されるとともに、他の一部が一対の符号器54b,54cによってそれぞれリードソロモン符号化方式等にて受信側(コネクタ5側)で誤り訂正を行うための符号化を行う。
続いて、第2のマルチプレクサブロック55により、タイミング調整FIFOブロック54a及び符号器54b,54cからの信号が再結合されて同期調整部56にシリアル信号として出力される。同期調整部56では、受信側(コネクタ5側)からの同期外れ検知信号に基づいて同期維持を行い、この同期調整部56からの出力信号が、LVDS−I/Fブロック57を通じて第1の通信回路部(アナログ入出力インターフェース回路)41に出力される。
第1の通信回路部41では、例えばディジタル信号の「0」値と「1」値のそれぞれの電圧レベル等を制御しながら、第2の通信回路部43から与えられたデータをケーブル体1を通じて車両の後部に配置されたコネクタ5側に送信する。
ケーブル体1を通じてデータを受信したコネクタ5では、まず第1の通信回路部41でデータを受信して、例えばディジタル信号の「0」値と「1」値のそれぞれの電圧レベル等を制御するなどの物理層のデータ制御を行った後、これを第2の通信回路部43に伝達する。
この第2の通信回路部43では第1の通信回路部41から与えられたデータのデータリンク層の制御を行う。具体的にこの第2の通信回路部43では、図4の如く、第1の通信回路部41から与えられる複数の信号をLVDS−I/Fブロック61で受信し、このデータについて同期外れ検出部62で同期外れを検出して、送信元(コネクタ3側)に同期外れ検知信号を送信する。
そして、第3のマルチプレクサブロック63で同期外れ検出部62を経過したデータの再配置を行った後、この再配置されたデータのそれぞれ一部について、タイミング調整FIFOブロック64aでFIFO方式でタイミング調整を行うとともに、一対の復号器64b,64cでリードソロモン符号化方式等を用いて誤り訂正を行いながらデータの復号化を行う。
続いて第4のマルチプレクサブロック65で、タイミング調整FIFOブロック64a及び一対の復号器64b,64cからの出力データを再分配し、この再分配された各データについて、複数のタイミング調整FIFO・ギャップ調整ブロック66a〜66cにより、送信元で挿入された空白データをそれぞれ削除してデータギャップの調整を行いながらFIFO(先入れ先出し)方式でタイミング調整を行う。
しかる後、その各信号を、送信インターフェース(送信I/F)67a〜67cを通じて、車内LAN33に接続された車載電子ユニット32のIEEE1394物理層のLSI50aやビデオ装置31のビデオデコーダIC50b,50c等に出力する。
このように、コネクタ3,5を各種の車載電子機器11,13,15,17,19,23,25,27,29,31や車内LAN21,33に接続するだけで、ネットワークが容易に構成され、複数の車載電子機器のアプリケーション同士の間でデータの送受信を行う際に、支障無くデータ通信を行うことができ、車載ネットワークの構築を容易に行うことができる。特に、車種や車格によって車両に搭載される車載電子機器11,13,15,17,19,23,25,27,29,31の種類が大きく異なることが常であるが、このコネクタ一体型ケーブルを用いれば、どのような車載電子機器11,13,15,17,19,23,25,27,29,31やLAN21,33が搭載されても、コネクタ3,5内の通信回路7が、OSI基本参照モデルの物理層だけでなくデータリンク層をも制御するので、このコネクタ一体型ケーブルに車載電子機器11,13,15,17,19,23,25,27,29,31やLAN21,33を接続するだけで、容易に相互の通信を行うことが可能である。
尚、上記実施形態では、ケーブル体1の各ツイストペアケーブル体1a,1bとしてSTPケーブルが適用されていたが、これに代えて同軸ケーブルが適用されてもよい。
1 ケーブル体
3,5 コネクタ
7 通信回路
20,32 車載電子ユニット
21,33 車内LAN
41 通信回路部
43 通信回路部
3,5 コネクタ
7 通信回路
20,32 車載電子ユニット
21,33 車内LAN
41 通信回路部
43 通信回路部
Claims (2)
- 車両内で電気的な信号でデータ伝送を行うケーブル体と、
前記ケーブル体の両端にそれぞれ接続されて車載電子機器及び/または車内ネットワークに接続されるコネクタと
を備え、
前記各コネクタに、前記信号の電圧調整を含む物理的な制御の機能と、前記信号のデータリンクを制御する機能とを有する通信回路が内蔵されたことを特徴とするコネクタ一体型ケーブル。 - 請求項1に記載のコネクタ一体型ケーブルであって、
前記物理的な制御が、OSI基本参照モデルの物理層に従って行われ、
前記データリンクの制御が、OSI基本参照モデルのデータリンク層に従って行われることを特徴とするコネクタ一体型ケーブル。
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