JP2005354584A - Lan通信方法 - Google Patents

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Masateru Hinako
真輝 日名子
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Abstract

【目的】
通常のLAN通信と共に低コストにて付加的データ伝送を可能とするLAN通信方法を提供する。
【構成】
8線を含むLANケーブルを介して、該8線のうちの4線の使用を規定するLAN通信規格に基づいてLAN通信を行うLAN通信方法であり、該4線以外の少なくとも2線を介して、該LAN通信規格に関わらず任意の方式のデータ伝送をなす。
【選択図】
図2

Description

本発明は、10BASE−Tあるいは100BASE−TXの如き通信規格を用いるローカルエリアネットワーク(以下、LANと称する)においてLAN通信を行うLAN通信方法に関する。
LAN通信に用いられるLANケーブルとして、通常、UTP(Unshield Twisted Pair cable)カテゴリ5ケーブルが用いられる。該LANケーブルは、2つの電気的導線が4対をなす全8線からなる。図1を参照すると、かかるLANケーブルの両端に繋がれるRJ−45コネクタの形状を示している。RJ−45コネクタの構造はISO規格8877に準拠している。該コネクタは8つの接触ピンを含む構造である。その第1及び第2ピンは、受信データの+側及び−側に各々対応し、その第3及び第6ピンは、送信データの+側及び−側に各々対応している。第4、5、7及び8番目のピンは未使用状態にある。従って、1本のLANケーブルの全8線のうちの4線が現状では使用されていないことになる。
一方、LAN通信を行う通信装置の間では、LAN通信のリンクが確立していない状態あるいはネットワーク障害によりLAN通信が行えない状態においても、付加的に制御信号の通信を行う必要がある場合がある。そのため、かかる通信装置間にRS232Cの如きシリアルインタフェースによるもう一つの別線を設けて制御信号の送受信を行っている。
しかし、かかる形態では、通信装置間に2つのケーブルを設けることから、配線上の取り回しが煩雑であると共にコスト面で不利であるという問題がある。
本発明の目的は、通常のLAN通信と共に低コストにて付加的データ伝送を可能とするLAN通信方法を提供することである。
本発明によるLAN通信方法は、8線を含むLANケーブルを介して、該8線のうちの4線の使用を規定するLAN通信規格に基づいてLAN通信を行うLAN通信方法であり、該4線以外の少なくとも2線を介して、該LAN通信規格に関わらず任意の方式のデータ伝送をなすことを特徴とする。
本発明によるLAN通信方法によれば、1本のLANケーブルの未使用の少なくとも2線を用いて、既存のデータ通信に加えて、例えばカレントループ通信の如き制御信号ラインを設けることができる。これにより、通常のLAN通信と共に低コストにて付加的データ伝送を可能とすることができる。
本発明の実施例について添付の図面を参照して詳細に説明する。
<第1の実施例>
図2は、本発明の第1の実施例であり、本発明によるLAN通信方法を実行する構成を示している。第1通信装置20aがLANケーブル30の一端に接続され、第2通信装置20bがLANケーブル30の他端に接続されている。LANケーブル30は、線31乃至38からなる8つの電気的導線からなる。
第1通信装置20aは、制御部21aと、パケット処理部22aと、フォトカプラ23aと、コネクタ10aを含む。同様に、第2通信装置20bは、制御部21bと、パケット処理部22bと、フォトカプラ23bと、コネクタ10bを含む。制御部21a及び制御部21bの各々は、当該通信装置全体の制御を行う機能を有する。パケット処理部22aと及びパケット処理部22bは、ネットワークレイヤー構造におけるデータリンク層(レイヤー2)のパケットデータ送受信を行う機能を有する。フォトカプラ23a及び23bの各々は、入力側にLEDを出力側にフォトトランジスタを含み、入力された電気信号をLEDにより光信号に変換し、フォトトランジスタによって再び電気信号に変換して出力する機能を有する。コネクタ10a及び10bは、従来のRJ−45の形状に従い且つ8線の全てに有効な電気的結合を与える電気的コネクタである。該コネクタ10a及び10bを通して、LANケーブル30に含まれる線31乃至38の8つの線が、第1通信装置20aと第2通信装置20bとの間に設けられる。
LANケーブル30に含まれる線35乃至38からなる4線の両端は、第1通信装置20a内のパケット処理部22a及び第2通信装置20b内のパケット処理部22bに各々接続される。パケット処理部22a及びパケット処理部22bは、制御部21a及び制御部21b各々の制御の下に動作し、LAN通信におけるパケットデータ送受信を行う。尚、LAN通信におけるパケットデータの通信方式は、例えば10BASE−TについてIEEE802.3に規定されている。
第1通信装置20a内の制御部21aから出力される第1送信信号は、線31を介して、第2通信装置20b内のフォトカプラ23bの入力側の1端に接続され、フォトカプラ23bの入力側の他端は、線32を介して、第1通信装置20a内の接地端に接続されてループ状の電流路を形成する。一方、第2通信装置20b内のフォトカプラ23bの出力側の一端は、第2通信装置20b内の制御部21bに接続され、フォトカプラ23bの出力側の他端は、第2通信装置20b内で接地される。これにより、第1通信装置20aからの第1送信信号は、第2通信装置20bにおける第2受信信号として変換されて制御部21bにおいて受信される。第1送信信号は、後述する動作例の説明の如く、起動命令信号とすることができる(図3参照)。
第2通信装置20b内の制御部21bから出力される第2送信信号は、線33を介して、第1通信装置20a内のフォトカプラ23aの入力側の1端に接続され、フォトカプラ23aの入力側の他端は、線34を介して、第2通信装置20b内の接地端に接続されてループ状の電流路を形成する。一方、第1通信装置20a内のフォトカプラ23aの出力側の一端は、第1通信装置20a内の制御部21aに接続され、フォトカプラ23aの出力側の他端は、第1通信装置20a内で接地される。これにより、第2通信装置20bからの第2送信信号は、第1通信装置20aにおける第1受信信号として変換されて制御部21aにおいて受信される。第2送信信号は、後述する動作例の説明の如く、起動命令信号に対する応答信号とすることができる(図3参照)。
以上の構成により、第1通信装置20a及び第2通信装置20bとの間で、LAN通信規格に基づくデータ通信のため線35乃至38とは別に、線31乃至34を介した全二重通信路が構成される。かかる全二重通信路は、双方向の2つのカレントループにより実現されている。ここで、カレントループとは、シリアル信号伝送インターフェースとして、例えば20mA程度の電流信号によりデータ伝送を行う方式である。従って、かかる方式を用いることは回路構成が簡便となり、距離的に例えば1kmの如く長く引き回せるために装置間の制御又は監視に適し、例えば命令実行及び応答確認のコネクション型通信が容易に可能である。
図3は、図2に示される構成における動作例を示している。ここで、第1通信装置はマスタ装置として自立してサービス状態となり得る通信装置であり、第2通信装置は、スレーブ装置としてマスタ装置からの起動命令によって始めてサービス状態となる通信装置であるとする。サービス状態とは、LAN通信が機能する状態を意味する。
先ず、第1通信装置20a及び第2通信装置20bの両方が電源投入される(ステップS01及びS01’)。第1通信装置20aは自立でサービス状態に遷移する(ステップS02)。第2通信装置20bは第1通信装置20aからの起動命令によりサービス状態に遷移する。電源投入直後は、第2通信装置20bはサービス状態に至ってないので、第1通信装置20aと第2通信装置20bとの間ではLAN通信のリンクが確立していない(ステップS03)。
この場合、LAN通信以外の通信手段で第2通信装置20bに対して起動をかける必要がある。第1通信装置20aは、起動命令を線31及び32に送出し第2通信装置20bに対して起動をかける(ステップS04)。これに応じて、第2通信装置20bは、起動命令を正常に受信した旨の応答を線33及び34に送出し、第1通信装置20aに対して応答する、次いで,第2通信装置20bは、スレーブ装置として該起動命令に応じてLAN通信サービスを起動してサービス状態に遷移する(ステップS06)。これにより、第1通信装置20aと第2通信装置20bとの間ではLAN通信のリンクが確立しLAN通信を行うことができる(ステップS07)。
以上の第1の実施例においては、第1通信装置20aと第2通信装置20bとの間のケーブルが1本になり、装置の部材コスト及び装置運用時の配線コストが削減できる。また、従来のデータ線とは別に4線の全二重通信が可能となる。また、実施例の形態は、リレー回路でレベル線を対向装置に見せるリレー回路通信に比して多情報通信のシリアルデータ伝送が可能である。例えば、第1通信装置20aと第2通信装置20bとの間で、各々の状態情報を双方向で通信するようにしても良いし、LANネットワーク障害時などに障害情報を双方向で通信するようにしても良い。
<第2の実施例>
図4は、本発明の第2の実施例であり、本発明によるLAN通信方法を実行する構成を示している。ここで、第4通信装置20d、第5通信装置20e、第6通信装置20f及び第7通信装置20gがHUB60に、対応するLANケーブル30d、30e、30f及び30gの各々を介して接続されている。LANケーブル30d、30e、30f及び30gの各々は、従来の4線からなるパケット通信線(図中の太線)と、本発明の方法による別の2線(図中の2重線)からなる片方向のカレントループを有する。
HUB60は、LAN通信における中継機能を有する装置であり、カレントループ受信回路61と、カレントループ送信回路62と、レイヤ2スイッチ部63と、RJ−45形式のコネクタにより各々形成される第1ポート64d、第2ポート64e、第3ポート64f及び第4ポート64gと有する。第1ポート64dは、LANケーブル30dが繋がれ、第4通信装置20dからの片方向2線のカレントループと、第4通信装置20dとの間でパケットデータ送受信をなす4線とに電気的接続を与える。第2ポート64eは、LANケーブル30eが繋がれ、第5通信装置20eへの片方向2線のカレントループと、第5通信装置20eとの間でパケットデータ送受信をなす4線とに電気的接続を与える。第3ポート64f及び第4ポート64gが、第6通信装置20g及び第7通信装置20gの各々について同様の電気的接続を与える。
カレントループ受信回路61は、LANケーブル30dのカレントループを介して、第4通信装置20dからの起動命令等の制御信号を受信し、これをカレントループ送信回路62に転送する機能を有する。カレントループ送信回路62は、LANケーブル30e、30f及び30gの各々のカレントループを介して第5通信装置20e、第6通信装置20f及び第7通信装置20gに共に接続されている。これにより、カレントループ送信回路62は、カレントループ受信回路61から転送される起動命令等の制御信号を、第5通信装置20e、第6通信装置20f及び第7通信装置20gの全てに送信することができる。
レイヤ2スイッチ部63は、第1ポート64d、第2ポート64e、第3ポート64f及び第4ポート64gの各々を介して第4通信装置20d、第5通信装置20e、第6通信装置20f及び第7通信装置20gの各々に接続されている。レイヤ2スイッチ部63は、データリンク層におけるパケットを適切な相手先に転送する転送機能を有する。
以上の構成におけるLAN通信方法について説明すると、第4通信装置20dは、自立してサービス状態に遷移可能なマスタ装置とし、第5通信装置20e、第6通信装置20f及び第7通信装置20gは、第1の実施例と同様にサービス状態に遷移するにはマスタ装置から起動を必要とするスレーブ装置として動作する。そして、各通信装置間で、LAN通信のリンクが確立していない状態あるいはネットワーク障害によりLAN通信が行えない状態が想定される。この場合に、マスタ装置である第4通信装置20dは、送信のみの片方向であるカレントループを介して起動命令をHUB60に送信し、HUB60はこの起動命令を第5通信装置20e、第6通信装置20f及び第7通信装置20gに片方向のカレントループを介して送信する。これにより、全ての通信装置においてLAN通信リンクが確立しLAN通信が可能となる。
以上の第2の実施例においては、第4通信装置20dとHUB60との間及びHUB60と第5通信装置20e、第6通信装置20f及び第7通信装置20gの各々の間がケーブル各1本になる。これにより、装置の部材コスト及び装置運用時の配線コストが削減できる。また、カレントループ通信の方向を片方向に限定することで、本発明によるLAN通信方法は、1対多接続の装置構成すなわちスター型構成に適用される得ることを示している。
本発明によるLAN通信方法は、LANにより構成されてデータ通信を主機能とする通信装置に限られず、LAN通信機能を付帯的に用いるIP電話装置、ネットワーク機能を有するテレビ又はオーディオ装置の如き家電製品にも適用され得る。
従来におけるLANコネクタ及びLANケーブルを説明する説明図である。 本発明の第1の実施例であり、本発明によるLAN通信方法を実行する構成を示しているブロック図である。 図2に示される構成における動作例を示しているシーケンス図である。 本発明の第2の実施例であり、本発明によるLAN通信方法を実行する構成を示しているブロック図である。
符号の説明
10a、10b LANコネクタ
20a 第1通信装置
20b 第2通信装置
20d 第4通信装置
20e 第5通信装置
20f 第6通信装置
20g 第7通信装置
21a、21b 制御部
22a、22b パケット処理部
23a、23b フォトカプラ
60 HUB
61 カレントループ送信回路
62 カレントループ受信回路
63 レイヤ2スイッチ部
64d 第1ポート
64e 第2ポート
64f 第3ポート
64g 第4ポート

Claims (4)

  1. 8線を含むLANケーブルを介して、前記8線のうちの4線の使用を規定するLAN通信規格に基づいてLAN通信を行うLAN通信方法であって、
    前記4線以外の少なくとも2線を介して前記LAN通信規格に関わらず任意の方式のデータ伝送を、前記LAN通信と共になすことを特徴とするLAN通信方法。
  2. 前記4線以外の2線を介して、前記LANケーブルの一端に接続される通信装置に向けて、前記通信装置のLAN通信サービスを起動する起動信号を送信することを特徴とする請求項1記載のLAN通信方法。
  3. 前記4線以外の2線を介して、前記LANケーブルの一端に接続される通信装置に向けて、前記通信装置のLAN通信サービスを起動する起動信号を送信する送信ステップと、
    前記2線とは異なる残余の2線を介して、前記通信装置から、前記起動信号に呼応する応答信号を受信する受信ステップと、
    を含むこと特徴とする請求項1記載のLAN通信方法。
  4. 前記4線以外の少なくとも2線を介して、前記LANケーブルの1端に接続される通信装置から、前記通信装置の状態情報信号及び障害情報信号のうちの少なくとも1を伝送することを特徴とする請求項1記載のLAN通信方法。
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