JP2010166343A - 携帯式コンピュータとｉｐ電話機で構成されたパーソナル・ネットワーク・システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＯＥに対応するＩＰ電話機とノートＰＣを含むパーソナル・ネットワーク・システムにおいて、ノートＰＣの伝送速度を低下させないようにしながらデータ配線および電力配線を簡素化する。
【解決手段】パーソナル・ネットワーク・システムは、ＰＯＥに対応するＩＰ電話機と携帯式コンピュータ３５と機能拡張装置１００で構成されている。スイッチング・ハブ１１７は、コネクタ１２３に接続されたＬＡＮおよびコネクタ７１ｄに接続されたイーサネット・コントローラとの間では１０００ＢＡＳＥ−Ｔでデータ伝送し、コネクタ１２５に接続されたＩＰ電話機との間では１００ＢＡＳＥ−ＴＸでデータ伝送する。給電装置１１５はＰＯＥに対応しており、ＩＰ電話機に電力を供給する。停電時には、携帯式コンピュータ３５の電池パック６７から給電装置１１５に電力が供給される。
【選択図】図３

Description

本発明は、携帯式コンピュータとＩＰ電話機で構成されたパーソナル・ネットワーク・システムに関する。

オフィス・ビルや公共施設などでは、イーサネット（登録商標）という通信方式を採用したローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ：Local Area Network）が敷設され、各ユーザの机上にはＬＡＮに接続されたコンピュータが配置されている。ユーザが使用するコンピュータとしては、従来のデスクトップ型パーソナル・コンピュータに代えてノートブック型パーソナル・コンピュータ（以下、ノートＰＣという。）が主流なってきている。また、ＬＡＮおよび広域ネットワークの普及とともに、使用料金が低廉なＩＰ電話機も多く導入されてきている。ＩＰ電話機は、ＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）という通信技術を利用してＬＡＮにパケットを伝送しＴＣＰ／ＩＰ上での電話通信を可能にする。このように近年のオフィス環境ではノートＰＣとＩＰ電話機が各ユーザの机上に置かれることになるため、そこまで配線する通信ケーブルおよび電力ケーブルの数が多くなる傾向にある。

ところで、イーサネット（登録商標）においては、通信ケーブルを通じてデータと電力を供給するパワー・オーバー・イーサネット（ＰＯＥ：Power over Ethernet）という技術が２００３年にＩＥＥＥ８０２．３ａｆとして標準化され、さまざまなネットワーク機器に適用されている。ＰＯＥでは、給電装置（ＰＳＤ：Power Sourcing Equipment）から受電装置（ＰＤ：Powered Device）にＵＴＰ（Unshielded Twist Pair ）ケーブルという１本の通信ケーブルを通じてデータと同時に電力を伝送することで、ＰＤに対するＡＣ／ＤＣアダプタからの直接の電力供給を省くことができる。

そしてＰＯＥに対応でき、かつスイッチング・ハブの機能を備えるＩＰ電話機も使用されてきている。ＰＯＥに対応するスイッチング・ハブ内蔵のＩＰ電話機をＰＤとしてＬＡＮに接続すると、ノートＰＣをＩＰ電話機のポートに接続してＬＡＮに接続できる。この場合は、ＬＡＮのスイッチング・ハブからＩＰ電話機まで１本のＵＴＰケーブルを配線してデータと電力を伝送し、ノートＰＣにだけＡＣ／ＤＣアダプタの電力ケーブルを接続することでＩＰ電話機とノートＰＣをＬＡＮに接続して使用することができる。ＬＡＮには通常、ＵＰＳ（Uninterruptible Power Supply）といわれる無停電電源装置が設けられているためＩＰ電話機に対する停電対策を講じる必要がない。

特許文献１は、ＰＣにＵＳＢケーブルで接続されたネットワーク増設装置を経由して他の情報処理装置を接続する技術を開示する。ネットワーク増設装置には、ＰＯＥ回路部を設けてイーサネット増設ポートにデータ線用と電力線用の配線を接続して他の情報処理装置に対する電力の供給とデータ通信を可能にする。特許文献２は、ＰＯＥに対応するＶｏＩＰ電話機を開示する。同文献には、スイッチング・ハブやルーターなどのＬＡＮ用の機器に給電機能を設けて、これらの機器を通じてＶｏＩＰ電話端末に電力を供給する技術を開示する。同文献にはさらに受給電装置の内部にバッテリィを内蔵し、給電装置や電源アダプタからの給電が途絶えたときにバッテリィからＰＯＥ受電部に給電することが記載されている。特許文献３は、ＰＯＥシステムにおいてミッドスパンＰＳＤ構成のデータ伝送を行うための回路および方法を開示する。

特開２００６−１６３７８６号公報 特開２００６−２０３７３０号公報 特開２００８−５２１３４２号公報

現在のイーサネット（登録商標）では、伝送速度が１００Ｍｂｐｓの１００ＢＡＳＥ−ＴＸおよび１Ｇビットｂｐｓの１０００ＢＡＳＥ−Ｔの規格が主に使用されている。また、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆでは、ＰＯＥによる電力供給の方式として選択肢Ａ（alternative A）と選択肢Ｂ（alternative B）の２つを規定している。選択肢Ａ方式は、ＵＴＰケーブルの４対（８本）の心線の中でデータ伝送に使用する２対の心線に電力用の電圧を重畳する方式で、選択肢Ｂ方式は４対の心線の中でデータ伝送に使用しない空きの２対の心線を電力用として使用する方式である。１００ＢＡＳＥ−ＴＸでは、３値符号化方式でデータ伝送を行うがＰＯＥに基づいて選択肢Ａ方式または選択肢Ｂ方式のいずれかで電力を供給することができる。

これに対して１０００ＢＡＳＥ−Ｔでは、ＵＴＰケーブルの４対の心線を同時に送受信に使用し５値符号化方式でデータ伝送をする。５値符号化方式は、データ信号の電圧と閾値との間の余裕が小さいため雑音対策には難しい面がある。１０００ＢＡＳＥ−ＴにＰＯＥを導入しようとすれば必然的に選択肢Ａ方式を採用することになるが、選択肢Ａ方式はデータ信号に電力源からのノイズが重畳されるため、現在のところでは１０００ＢＡＳＥ−Ｔでデータ伝送をするＵＴＰケーブルを利用してＰＯＥによりＰＤに電力供給をすることは困難である。そして、スイッチング・ハブを内蔵したＰＯＥ対応のＩＰ電話機の多くが１００ＢＡＳＥ−ＴＸでネットワークに接続され、かつ、選択肢Ｂ方式で電力の供給を受けている。

ところが、ノートＰＣは近年１０００ＢＡＳＥ−Ｔに対応するネットワーク・アダプタを実装するようになってきている。１００ＢＡＳＥ−ＴＸに対応するＩＰ電話機に内蔵されたスイッチング・ハブにこのようなノートＰＣを接続しても、ＩＰ電話機は１００Ｍｂｐｓの伝送速度でしかＬＡＮに接続できないため、結局１Ｇｂｐｓの伝送速度を備えるノートＰＣでも１００Ｍｂｐｓでしかデータ伝送できないことになる。これを解決するために、ＬＡＮに対する１０００ＢＡＳＥ−Ｔのインターフェースと、ＰＯＥ対応機器であるＩＰ電話機に対する１００ＢＡＳＥ−ＴＸのインターフェースと、ＰＯＥ非対応機器であるノートＰＣに対する１０００ＢＡＳＥ−Ｔのインターフェースとを備えたスイッチング・ハブを机上に設けることも考えられる。

この場合は、スイッチング・ハブを設置するためのスペース、スイッチング・ハブに対する電力の供給、およびコストの増大などが問題になる。さらに、ＩＰ電話機およびスイッチング・ハブに対する停電対策も必要になる。ところでノートＰＣは、携帯時は軽量化を優先して機能を簡素化し、オフィスではデスクトップ型コンピュータに匹敵する機能を実現するために、ドッキング・ステーションまたはポートリプリケータといった機能拡張装置に装着されて使用されることがある。そしてこの機能拡張装置を利用することで前述の諸問題を解決することが考えられる。

そこで本発明の目的は、ＩＰ電話機と携帯式コンピュータを含むパーソナル・ネットワーク・システムのデータ配線および電力配線を簡素化することにある。さらに本発明の目的は、机周りのスペースを節約することが可能なパーソナル・ネットワーク・システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、携帯式コンピュータの伝送速度を低下させないパーソナル・ネットワーク・システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、コストの増大を押さえながら停電時にもＩＰ電話機を使用できるようにしたパーソナル・ネットワーク・システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、ＩＰ電話機に接続された通信ケーブルに発生する電力損失を軽減することができるパーソナル・ネットワーク・システムを提供することにある。さらに本発明の目的はそのようなパーソナル・ネットワーク・システムに使用する携帯式コンピュータの機能拡張装置およびデータ通信の方法を提供することにある。

本発明は、ＬＡＮに接続可能なパーソナル・ネットワーク・システムに関する。携帯式コンピュータを使用するユーザは、オフィスの机や工場の作業場所などのような固定的な使用場所でデスクトップに匹敵する機能を利用するために機能拡張装置を使用することがある。またそのような使用場所にはＩＰ電話機も配置されることがある。本発明におけるパーソナル・ネットワーク・システムとは、ユーザが使用する携帯式コンピュータとその機能拡張装置とＩＰ電話機とが配置される固定的な使用場所におけるネットワーク機器の構成およびそれらの接続形態を意味する。

携帯式コンピュータとＩＰ電話機と機能拡張装置は、単独で配置される場合はそれぞれＬＡＮに接続する通信ケーブルと電力ケーブルが必要になるが、これらの配線の数はできるだけ少ないことが望ましい。ＩＰ電話機がＰＯＥに対応する場合は、ＬＡＮにＰＳＤを設けることでＩＰ電話機に対する電力ケーブルを省略することができるが、ＰＳＤから使用場所までは通常かなりの距離になるので通信ケーブルでの電力損失が無視できなくなる。また、使用場所にはＩＰ電話機、携帯式コンピュータおよび機能拡張装置以外の余分なデバイスを設けないでパーソナル・ネットワーク・システムを構築できることが望ましい。さらに、携帯式コンピュータは、ＩＰ電話機の通信速度の影響を受けないでＬＡＮに接続できることが望ましい。

本発明では、ＩＰ電話機がＰＯＥの受電装置に対応しており、機能拡張装置にはスイッチング・ハブとＰＯＥに対応する給電装置を設ける。スイッチング・ハブは、ＬＡＮとの間で第１の規格の伝送速度でデータを送受信することができる。給電装置はＩＰ電話機にＰＯＥに基づいて電力を供給する。ＩＰ電話機の伝送速度は、第１の規格より遅い第２の規格とする。この場合でもスイッチング・ハブはＬＡＮとの間で第１の規格の伝送速度でデータ通信ができるので、スイッチング・ハブに接続された携帯式コンピュータはＬＡＮとの間で第２の規格の伝送速度より速い第３の規格の伝送速度でデータ伝送をすることができる。ただし、第３の規格の伝送速度は第１の規格以下となる。

ＬＡＮとスイッチング・ハブとの間は、ＰＯＥを利用しないので第１の規格は伝送速度の速い規格にすることができ、かつ、配線が長くてもＰＯＥに基づいて電力を供給しないので通信ケーブルに電力損失は生じない。スイッチング・ハブは機能拡張装置に収納されるので、使用場所に新たなスペースを確保する必要がなくなる。給電装置は機能拡張装置に接続されたＡＣ／ＤＣアダプタから電力の供給を受けてＩＰ電話機に電力を供給することができる。したがって、給電装置およびＩＰ電話機にＡＣ／ＤＣアダプタから電力を供給する必要がないため、使用場所にＡＣ／ＤＣアダプタのためのアウトレットを設ける必要がなくなる。

給電装置は、停電時に携帯式コンピュータに搭載された電池から電力の供給を受けるようにすれば、余分な停電対策をする必要がなくなる。さらに給電装置からスイッチング・ハブにも電力を供給することが望ましい。携帯式コンピュータのイーサネット・コントローラが第１の規格に対応すればそれに応じた伝送速度でＬＡＮに接続することができる。また、スイッチング・ハブは、ＯＳＩ参照モデルのレイヤ２で動作するように構成すれば、たとえば、第１の規格および第３の規格を１０００ＢＡＳＥ−Ｔとし、第２の規格を１００ＢＡＳＥ−ＴＸとすることができる。

本発明により、ＩＰ電話機と携帯式コンピュータを含むパーソナル・ネットワーク・システムのデータ配線および電力配線を簡素化することができた。さらに本発明により、机周りのスペースを節約することが可能なパーソナル・ネットワーク・システムを提供することができた。さらに本発明により、携帯式コンピュータの伝送速度を低下させないパーソナル・ネットワーク・システムを提供することができた。さらに本発明により、コストの増大を押さえながら停電時にもＩＰ電話機を使用できるようにしたパーソナル・ネットワーク・システムを提供することができた。さらに本発明により、ＩＰ電話機に接続された通信ケーブルに発生する電力損失を軽減することができるパーソナル・ネットワーク・システムを提供することができた。さらに本発明によりそのようなパーソナル・ネットワーク・システムに使用する携帯式コンピュータの機能拡張装置およびデータ通信の方法を提供することができた。

本発明の実施の形態にかかるネットワーク・システムの概略構成を示す図である。 ノートＰＣおよび機能拡張装置の外観示す斜視図である。 ノートＰＣを機能拡張装置に接続した状態を示すブロック図である。 給電装置がＰＯＥに基づいてＩＰ電話機に電力を供給する方法を説明する配線図である。 ネットワーク・システムの動作を示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施の形態にかかるネットワーク・システム１の概略構成を示す図である。ＬＡＮ１０は、企業や公共施設などの限定された範囲における複数の使用場所の相互間で有線媒体または無線媒体を通じた相互通信を可能にする。ＬＡＮ１０はまた、ゲートウェイ・サーバ１５を通じてインターネット・ネットワーク１１に接続され、ＩＰゲートウェイ・サーバ１７を通じて公衆電話回線１３に接続されている。ＬＡＮ１０は、ＩＥＥＥ傘下のＩＥＥＥ８０２委員会で策定されたＬＡＮの標準規格の１つであるイーサネット（登録商標）規格に適合する。

イーサネット（登録商標）は、７層あるＯＳＩ参照モデルの物理層とデータリンク層で規定されている。ＬＡＮ１０は、また、ＩＥＥＥ８０２委員会で策定された無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１）の規格に基づいた高速無線ネットワークを含んでいても良い。ＬＡＮ１０は、無線基地局（アクセス・ポイントともいう。）２３、スイッチング・ハブ２５、２７、ゲートウェイ・サーバ１５、ＩＰゲートウェイ・サーバ１７、ＤＨＣＰサーバ１９、およびＲＪ（Registered Jack）４５コネクタ２９ａ〜２９ｆなどで構成されている。これらの構成要素は、スター型トポロジーで相互に接続されている。

ＬＡＮ１０は、コンピュータのデータ通信ネットワークだけでなくＶｏＩＰのＩＰネットワークも構成する。ＬＡＮ１０において実現されるＩＰネットワークは、ＩＴＵ（International Telecomunication Union）の組織の１つであるＩＴＵ−Ｔによって標準化されたＨ．３２３やＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）によって標準化されたＳＩＰなどの周知のプロトコルを採用することができる。ＩＰゲートウエイ１７は、ＬＡＮ１０においてインターネット・プロトコル構内交換機（ＩＰ−ＰＢＸ：Internet Protocol Private Branch eXchange）を構成する。

ＩＰゲートウエイ１７は、呼制御またはシグナリングのプロトコルと、音声や画像データのプロトコルの両方を公衆電話回線１３とＬＡＮ１０との間で相互変換する。ＩＰゲートウエイ１７は、呼制御による電話機間の通信を確立した後に、公衆電話回線１３から受け取った音声信号からパケットを組み立ててＬＡＮ１０に接続されたＩＰ電話機３３へ送り、ＩＰ電話機３３から受け取ったパケットを音声信号に変換して公衆電話回線１３に送る。

ＩＰゲートウエイ１７は、ＩＰアドレスと電話番号を相互変換するためのアドレス・テーブルを備えており、公衆電話回線１３とＩＰ電話機３３との間での呼制御をしたり、ＬＡＮ１０に接続されたＩＰ電話機間での内線通話のための呼制御とセッションの確立をしたりする。ＩＰゲートウエイ１７はまた、ＩＰ電話機の認証や登録を行ったり、転送や保留などの付加機能を実現したりする。ＩＰゲートウエイ１７の機能は、複数のサーバに分散してもよい。ゲートウェイ・サーバ１５は、ＬＡＮ１０とインターネット１１のデータ転送を中継する。

スイッチング・ハブ２５、２７のＲＯＭには、それぞれＭＡＣアドレスが格納されている。ＭＡＣアドレスは、ＬＡＮカードなどのネットワーク機器に与えられた固有の物理アドレスであり、イーサネットでは４８ビットで構成されている。スイッチング・ハブ２５、２７は、それぞれＩＰ電話機３３およびノートＰＣ３５をＬＡＮ１０に接続するための２５６個のポートを備えている。スイッチング・ハブの数およびポートの数は、ネットワークの規模に応じて任意に選択することができる。スイッチング・ハブ２５、２７は、１０００ＢＡＳＥ−Ｔの規格に適合するベースバンド転送を行い、ＯＳＩ参照モデルのレイヤ２（データリンク層）でＭＡＣフレームを転送するブリッジ機能を２５６個のポートに適用して１Ｇｂｐｓでデータを送信することができる。スイッチング・ハブ２５、２７は、ＬＡＮスイッチまたはレイヤ２スイッチなどとも呼ばれることがある。

図１ではスイッチング・ハブ２５、２７の出力ポートはカテゴリー５以上のＵＴＰケーブルでＲＪ４５コネクタ２９ａ〜２９ｆに接続されている。ＲＪ４５コネクタ２９ａ〜２９ｆは、パーソナル・ネットワーク・システム３０が構成される机３９の近辺に設置されている。ユーザの机３９の上には、パーソナル・ネットワーク・システム３０を構成するノートＰＣ３５とノートＰＣ３５の機能拡張装置１００とＩＰ電話機３３が配置されている。机３９は、ユーザがノートＰＣ３５とＩＰ電話機３３を利用する近接したまたは限定された範囲としての意義を有する。ＲＪ４５コネクタ２９ｂには代表的にカテゴリー５以上のＵＴＰケーブル３２で機能拡張装置１００が接続されている。その他のＲＪ４５コネクタにも同様に他の機能拡張装置を接続することができる。

スイッチング・ハブ２５、２７からは多数の使用場所にＵＴＰケーブルを配線する必要があるため、スイッチング・ハブ２５、２７は建物の中の主要な場所に散在して設置される。したがって、スイッチング・ハブ２５の出力ポートとＲＪ４５コネクタ２９ｂとの距離は比較的長くなるため、もしＵＴＰケーブル３１を通じてＰＯＥにより電力を供給する場合には、電力損失が問題になるがネットワーク・システム１は、機能拡張装置１００に対してＰＯＥを利用した電力供給をしない。機能拡張装置１００は、ドッキング・ステーションまたはポートリプリケータといわれ、光学ドライブ、ハードディスク・ドライブ、ＵＳＢポートＬＡＮポート、またはディスプレイ端子などを備えている。ユーザはノートＰＣ３５を機能拡張装置１００に装着するだけでデスクトップＰＣに匹敵する機能を利用することができる。

ＩＰ電話機３３は、イーサネット（登録商標）のインターフェースを備えておりカテゴリー５以上のＵＴＰケーブル４１で機能拡張装置１００に接続されている。ＩＰ電話機３１は、受話器の形状や数字のボタンの配列などは一般のビジネスホンと同様で、短縮ダイヤル、保留、および転送といった様々な電話の機能を備えている。無線基地局２３は、ＬＡＮ１０に有線接続されており、ノートＰＣ３５が無線インターフェースを備える場合は、無線基地局２３を通じてＬＡＮ１０に接続することができる。ＵＰＳ２１は、停電時に所定の時間だけＬＡＮ１０を動作させるための電力を供給する。

図２は、ノートＰＣ３５および機能拡張装置（ドッキング・ステーション）１００の外観示す斜視図である。ノートＰＣ３５は、表面にキーボードおよびポインティング・デバイスを搭載し内部に多くのデバイスを収納したシステム筐体４５と、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を表面に搭載したディスプレイ筐体４７とで構成される。ノートＰＣ３５は、システム筐体４５の底部に設けられたコネクタ４９を機能拡張装置１００のコネクタ１０１に接続することで、機能拡張装置１００に実装されたデバイスをノートＰＣ３５の一部として利用することができる。ノートＰＣ３５は電池を実装しており、携帯時には電池から電力の供給を受けて動作する。

また、ノートＰＣ３５には図示しないＡＣ／ＤＣアダプタを接続することが可能で、ユーザはノートＰＣ３５を商用電源で電池を充電しながら使用することもできる。機能拡張装置１００には、商用電源のアウトレットに接続するプラグ１０４を備えるＡＣ／ＤＣアダプタ１０３が電源コネクタ１０５に接続されており、機能拡張装置１００に実装されたデバイスに商用電源から電力を供給するとともに、ノートＰＣ３５が装着されたときにはノートＰＣにも電力を供給することができる。なお、ノートＰＣ３５が機能拡張装置１００に装着されたときには、ノートＰＣ３３には直接ＡＣ／ＤＣアダプタが接続できないように、ノートＰＣ３３の電源コネクタが機能拡張装置１００に隠れるようになっている。

図３は、ノートＰＣ３５を機能拡張装置１００に接続した状態を示すブロック図である。ＡＣ／ＤＣアダプタ５３は、ノートＰＣ３５を機能拡張装置１００に装着しない状態で商用電源を利用するときに電源コネクタ５４に接続される。ＡＣ／ＤＣアダプタ５３は一次側に交流電圧が供給されたときに、２次側に２０Ｖの直流電圧を出力する。電源コネクタ５３は、ダイオード５５を通じて充電器５７とＤＣ／ＤＣコンバータ６１とピン端子７１ａに接続されている。ピン端子７１ａ〜７１ｄは、図２のノートＰＣ３５のコネクタ４９と機能拡張装置１００のコネクタ１０１の接続部に相当する。

充電器５７には、電池パック６７が接続されている。電池パック６７は、スマート・バッテリィ・システムの規格に適合し、ケースの内部にリチウム・イオン電池、保護回路および制御用ＩＣチップなどが収納されている。充電器５７はＡＣ／ＤＣアダプタ５３またはＡＣ／ＤＣアダプタ１０３から電力の供給を受けて、電池パック６７を充電する。

ＡＣ／ＤＣアダプタ５３は、ノートＰＣ３５が機能拡張装置１００に装着されたときにはコネクタ５４に物理的に接続できないようになっている。電池パック６７は、ダイオード６３を通じてＤＣ／ＤＣコンバータ６１およびピン端子７１ｃに接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は、ＡＣ／ＤＣアダプタ５３、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０３または電池パック６７から供給された電圧を所定の電圧に変換してノートＰＣ３５のシステム負荷５９に供給する。

システム負荷５９は、ノートＰＣの機能を構成するＣＰＵ、メイン・メモリ、ディスプレイ、ハードディスク・ドライブ、ＩＣＨまたはＭＣＨといったチップ・セットなどを含む。システム負荷５９の一部を構成するＰＣＩバスがピン端子７１ｂに接続される。イーサネット・コントローラ６５は、システム負荷５９の一部であるが、説明の都合分離して記載している。イーサネット・コントローラ６５はＤＣ／ＤＣコンバータ６１から電力の供給を受けて動作する。イーサネット・コントローラ６５は、ＯＳＩ参照モデルのデータリンク層と物理層を分担するハードウエアで、ノートＰＣ３５に取り付けられたＲＪ４５コネクタ６９とシステム負荷５９のＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ Ｂｕｓとピン端子７１ｄに接続されている。

ＲＪ４５コネクタ６９には、ＬＡＮ１０にノートＰＣ３５を、機能拡張装置１００を経由しないで接続するために使用される。ＡＣ／ＤＣアダプタ１０３は、ノートＰＣ３５を機能拡張装置１００に装着した状態で利用するときに電源コネクタ１０５に接続される。ＡＣ／ＤＣアダプタ１０３は一次側に交流電圧が供給されたときに、２次側に２０Ｖの直流電圧を出力する。ＡＣ／ＤＣアダプタ１０３は、電源コネクタ１０５およびダイオード１０７を通じて停電検出回路１２１、ＦＥＴ１１９、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０９およびピン端子７１ａに接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０９は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０３から供給された電圧を所定の電圧に変換して機能拡張装置１００のシステム負荷１１１に供給する。

システム負荷１１１は、ハードディスク・ドライブ、光学ドライブ、およびＵＳＢコントローラなどで構成され、ＰＣＩバスでピン端子７１ｂに接続される。停電検出回路１２１はコンパレータで構成され、ダイオード１０７のカソードとＦＥＴ１１９のゲートに接続されている。停電検出回路１２１は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０３の出力電圧がたとえば１５Ｖまで低下したときに停電またはＡＣ／ＤＣアダプタ１０３の接続がはずれたと判断してＦＥＴ１１９をオフに制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１３は、給電装置１１５に４８Ｖの電圧を供給する昇圧型のスイッチング・レギュレータである。スイッチング・ハブ１１７は、一次側に１０００ＢＡＳＥ−Ｔの規格に適合するベースバンド転送を行うためのインターフェースを備え、二次側に１０００ＢＡＳＥ−Ｔの規格と１００ＢＡＳＥ−ＴＸの規格に適合するベースバンド転送を行う２つのインターフェースを備えており、ＯＳＩ参照モデルのレイヤ２（データリンク層）でＭＡＣフレームを転送する。

スイッチング・ハブ１１７は、内部で処理する論理信号とＵＴＰケーブルで伝送する電気信号を双方向に変換するＰＨＹ（Physical Layer）チップ、ＭＡＣフレームの符号化および複合化を行ったりポート間の中継をしたりするスイッチ・チップ、ＭＡＣフレームを一時的に格納するフレーム・バッファ、およびアドレス・テーブルなどを備えている。

スイッチング・ハブ１１７は、オートネゴシエーション機能とフロー制御機能を備えており、ＩＰ電話機３３およびノートＰＣ３５との伝送速度を自動的に決定したり、高速伝送の一次側から低速伝送の二次側にＭＡＣフレームを流してもフレーム・バッファがオーバーフローしないように制御したりすることができるようになっている。スイッチング・ハブ１１７は一次側のインターフェース（ポート）がＲＪ４５コネクタ１２３に接続され、二次側の１０００ＢＡＳＥ−Ｔの規格に適合するインターフェース（ポート）がピン端子７１ｄに接続され、１００ＢＡＳＥ−ＴＸの規格に適合するインターフェース（ポート）がＲＪ４５コネクタ１２５に接続される。ＲＪ４５コネクタ１２３は、図１に示したＲＪ４５コネクタ２９ｂに接続され、ＲＪ４５コネクタ１２５はＰＯＥの受電装置としてのＩＰ電話機３３に接続される。

給電装置１１５はＰＯＥに対応しておりＩＰ電話機３３にＵＴＰケーブル４１を通じて電力を供給する。給電装置１１５はＲＪ４５コネクタ１２５に接続され、ＰＯＥ対応機器またはＰＯＥ非対応機器の検出、充電側機器のクラス分け、および選択肢Ｂ方式による受電装置に対する電力の供給と停止といったＰＯＥに規定されたプロトコル機能を備えている。給電装置１１５はまたスイッチング・ハブ１１７に接続され、スイッチング・ハブ１１７にも電力を供給する。スイッチング・ハブ１１７はＰＯＥ非対応機器であるため、ＰＯＥのプロトコルに基づく給電をする必要はない。

なお、図１および図３は本実施の形態を説明するために、本実施の形態に関連する主要なハードウエアの構成および接続関係を簡略化して記載したに過ぎないものである。ここまでの説明で言及した以外にも、ノートＰＣ３５および機能拡張装置１００を構成するには多くのデバイスが使われる。しかしそれらは当業者には周知であるので、ここでは詳しく言及しない。図で記載した複数のブロックを１個の集積回路もしくは装置としたり、逆に１個のブロックを複数の集積回路もしくは装置に分割して構成したりすることも、当業者が任意に選択することができる範囲においては本発明の範囲に含まれる。また、各々のデバイスの間を接続するバスおよびインターフェースなどの種類はあくまで一例に過ぎず、それら以外の接続であっても当業者が任意に選択することができる範囲においては本発明の範囲に含まれる。

図４は、給電装置１１５がＰＯＥに基づいてＩＰ電話機３３に電力を供給する方法を説明する配線図である。スイッチング・ハブ１１７では、ＰＨＹチップ１５１、電源回路１５２、送信用トランス１５３、および受信用トランス１５４だけを示している。送信用トランス１５３と受信用トランス１５４は、ＵＴＰケーブル４１を通じて進入してくる高電圧からＰＨＹチップ１５１を保護するために設けられている。電源回路１５２は、給電装置１１５から供給された電力をスイッチング・ハブ１１７の内部で動作する素子に分配する。

送信用トランス１５３と受信用トランス１５４はそれぞれより対線１５５、１５６でＲＪ４５コネクタ１２５に接続されている。スイッチング・ハブ１１７からＩＰ電話機３３までは、ＰＯＥに対応する１００ＢＡＳＥ−ＴＸでデータ伝送をするために、送信用と受信用に各１対のより対線１５５、１５６を使用する。給電装置１１５は、内部にＤＣ／ＤＣコンバータ１１３から入力された４８Ｖの電圧を、それぞれ電気的に一体にしたより対線１６１とより対線１６３との間、およびより対線１５７とより対線１５８との間に４８Ｖの電圧を出力するＰＯＥパワー・チップ１５９を供えている。ＰＯＥパワー・チップ１５９は、ＰＯＥのプロトコルに従ってＩＰ電話機に電力を供給することができる。なお、より対線１５７、１５８、１６１、１６２は、電力だけを伝送しデータを伝送しないので、より線にしない２本の導線または２本分の断面積に相当する断面積を備える１本の導線で構成してもよい。

より対線１５５、１５６、１６１、１６２は、ＦＪ４５コネクタ１２５、１６５、ＵＴＰケーブル４１、およびＲＪ４５コネクタ１６７を経由してＩＰ電話機３３に接続される。ＩＰ電話機３３には、受信用トランス１６９、送信用トランス１７０、ＰＨＹチップ１７３、電源回路１７５だけが示されている。本実施の形態では電源回路１７５は、ＰＯＥパワー・チップ１５９から選択肢Ｂ方式で電力の供給を受けるが、他のＰＳＥから選択肢Ａ方式でも電力の供給を受けることができるように、送信用トランス１６９、１７０のそれぞれのセンター・タップにも接続されている。選択肢Ａ方式でＩＰ電話機３３に電力を供給する場合には、スイッチング・ハブ１１７の内部に給電装置を実装して、送信用トランス１５３と受信用トランス１５４のそれぞれのセンター・タップの間に４８Ｖの電圧を供給する。電源回路１７５は、給電装置１１５から供給された電力をＩＰ電話機３３の内部で動作する素子に分配する。

つぎに、ネットワーク・システム１の動作について説明する。図５は、ネットワーク・システム１の動作を示すフローチャートである。ブロック２０１では、図１に示したＬＡＮ１０が準備されている。ＬＡＮ１０には、停電時にはＵＰＳ２１から電力が供給される。ブロック２０３では、機能拡張装置１００のＲＪ４５コネクタ１２３がＵＴＰケーブル３２でＲＪコネクタ２９ｂに接続され、さらにＩＰ電話機３３がＵＴＰケーブル４１で機能拡張装置１００のＲＪ４５コネクタ１２５に接続される。

ＡＣ／ＤＣアダプタ１０３が電源コネクタ１０５に接続されると、停電検出回路１２１が電圧を検出してＦＥＴ１１９をオンにする。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１３、１０９、６１には、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０３から電力が供給され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１３は、給電装置１１５に電力を供給する。スイッチング・ハブ１１７はオートネゴシエーション機能に基づいてＩＰ電話機３３との間でファスト・リンク・パルス（Fast Link Pulse）という信号をやりとりして、お互いがサポートする通信モードに関する情報を交換し、優先解決（Priority Resolution）という手法で最も高速の通信モードにポートを設定する。この場合、スイッチング・ハブ１１７はＩＰ電話機３３に対するポートを、１００ＢＡＳＥ−ＴＸの規格に規定された通信速度に設定する。この状態で、ＩＰ電話機３３は、スイッチング・ハブ１１７を経由してＬＡＮ１０に接続され、ＩＰゲートウエイ１７を経由してＬＡＮ１０に接続された他のＩＰ電話機や公衆電話回線１３を経由してＬＡＮ１０の外の電話機との通話に使用することができる。

給電装置１１５は、ＩＰ電話機３３とスイッチング・ハブ１１７に電力を供給する。ＰＯＥパワー・チップ１５９はＩＰ電話機３３がＲＪ４５コネクタ１２５に接続されると、２．８Ｖ〜１０Ｖといった低い電圧をＩＰ電話機３３に印加して検出モードを実行する。ＰＯＥに対応するＩＰ電話機３３には、２５Ωの抵抗が挿入されており印加された電圧に対応する電流がより対線１６１とより対線１６２との間に流れる。ＰＯＥパワー・チップ１５９は、印加した電圧と流れた電流の関係から抵抗値が２５Ωであることを検知すると、クラス分けモードに移行する。抵抗値が２５Ωであると認定できない場合はＩＰ電話機３３がＰＯＥに対応していないと判断して電力を供給しない。

クラス分けモードでは、ＰＯＥパワー・チップ１５９はＩＰ電話機３３に１５．５Ｖ〜２０．５Ｖの電圧を印加して流れる電流を測定し、その値によりＩＰ電話機３３の消費電力を判断する。クラス分けが終わるとＰＯＥパワー・チップ１５９は、ＩＰ電話機３３に電力を供給する。また、ＲＪコネクタ１２５からＩＰ電話機３３が外されたときは、ＰＯＥパワー・チップ１５９は電力の供給を停止する。スイッチング・ハブ１１７はＰＯＥに対応していないので、ＰＯＥパワー・チップ１５９はＰＯＥの手順を使用しないで４８Ｖの電圧を供給するようになっている。

ＲＪコネクタ１２５には、ＰＯＥ非対応の機器も接続される可能性があるため、ＰＯＥのプロトコルに基づいて電力供給をする必要があるが、スイッチング・ハブ１１７に対してはそういった問題が生ずることはない。ＩＰ電話機３３には給電装置１１５から電力が供給されるので、独立したＡＣ／ＤＣアダプタから電力を供給する必要がない。また、スイッチング・ハブ１１７にはＡＣ／ＤＣアダプタ１０３から電力が供給されるので、独立したＡＣ／ＤＣアダプタを接続する必要がない。機能拡張装置１００は、ノートＰＣ３５をデスクトップに相当する状態で使用する目的で、机３９の上に配置されているので、独立したスイッチング・ハブを設ける場合に比べて机上のスペースを節約することができる。

ブロック２０５で機能拡張装置１０にノートＰＣ３５が装着される。ノートＰＣ３５のシステム負荷５９、充電器５７、および機能拡張装置１００のシステム負荷１１１には、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０３から電力が供給され、ユーザは電池パック６７を充電しながらノートＰＣ３５を拡張された機能とともに使用することができる。スイッチング・ハブ２５とスイッチング・ハブ１１７との間は、ＰＯＥを採用していないので１０００ＢＡＳＥ−Ｔの規格でデータ伝送をすることができる。ノートＰＣ３５は、ＰＯＥに対応するＩＰ電話機の伝送速度の制約を受けることなくＬＡＮ１０との間でデータ伝送をすることができる。スイッチング・ハブ１１７はオートネゴシエーション機能に基づいてイーサネット・コントローラ６５に対するポートを、１０００ＢＡＳＥ−Ｔの規格に規定された通信速度に設定する。

ブロック２０７で、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０３が接続されている商用電源が停電になったり、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０３が電源コネクタ１０５から外されたりすると、ノートＰＣ３５はブザーを鳴らしてユーザに通知するとともに停電検出回路１２１がＦＥＴ１１９をオフにする。機能拡張装置１００にＡＣ／ＤＣアダプタ１０３から電力が供給されないときは、ノートＰＣ３５は機能拡張装置１００を利用しないことになっている。機能拡張装置１００に装着されたノートＰＣ３５は、ＡＣ／ＤＣアダプタ１０３の電圧が低下したことを図示しない回路で検出すると、ハイバネーション状態またはサスペンド状態に移行する。そしてブロック２０９で、電池パック６７がＤＣ／ＤＣコンバータ１１３に電力を供給することにより、スイッチング・ハブ１１７とＩＰ電話機３３は継続して動作することができる。電池パック６７の電圧が放電終止電圧に基づいて設定した所定の電圧値よりも下がった場合は、ノートＰＣ３５はブザーを鳴らしてユーザに知らせることで、不意にＩＰ電話機３３が使用できなくなることを防いでいる。ＬＡＮ１０はＵＰＳ２１から電力が供給されているので、ＩＰ電話機３３の通話は停電時にも確保される。

このときＦＥＴ１１９はオフになるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０９には電力が供給されないため、ユーザは電池パック６７の消耗をできるだけ少なくしながらＩＰ電話機３３を使用し続けることができる。本実施の形態では、ノートＰＣ３５が機能拡張装置１００に装着されていないときには停電時にＩＰ電話機３３に電力が供給されないことになるが、ユーザがＩＰ電話機３３を使用するときは机３９の近辺にいることが前提であるためこのときノートＰＣ３５は機能拡張装置１００に装着されていると考えられる。したがって、ノートＰＣ３５はＩＰ電話機３３に対する有効な停電対策になっている。これまでＬＡＮ１０のスイッチング・ハブ２５からパーソナル・ネットワーク・システム３０が構築された使用場所までＵＴＰケーブル３１で配線する例を示したが、本発明は、この間を１０００ＢＡＳＥ−ＳＸまたは１０００ＢＡＳＥ−ＬＸの規格に適合する通信方式の光ファイバ・ケーブルで接続するようにしてもよい。また、機能拡張装置１００を高速の無線ＬＡＮでアクセス・ポイント２３に接続するようにしてもよい。

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。

１…ネットワーク・システム
１０…ＬＡＮ
３０…パーソナル・ネットワーク・システム
３１、４１…ＵＴＰケーブル
６９、１２３、１２５、１６５、１６７…ＲＪ４５コネクタ
１１５…給電装置
１５５、１５６、１５７、１５８、１６１、１６２…より対線
１５９…ＰＯＥパワー・チップ

Claims (15)

1. ローカル・エリア・ネットワークに接続可能なパーソナル・ネットワーク・システムであって、
   ローカル・エリア・ネットワークとの間で第１の規格の伝送速度でデータを送受信することができるスイッチング・ハブと、パワー・オーバー・イーサネットに適合する給電装置と、前記スイッチング・ハブの第１のポートと前記給電装置とに接続された第１のコネクタと、前記スイッチング・ハブの第２のポートに接続された第２のコネクタとを含む機能拡張装置と、
   前記第１のコネクタに接続されパワー・オーバー・イーサネットの規格に適合し前記ローカル・エリア・ネットワークとの間で前記第１の規格よりも遅い第２の規格の伝送速度でデータを送受信することができるＩＰ電話機と、
   前記機能拡張装置に装着されたときに前記第２のコネクタに接続され前記ローカル・エリア・ネットワークとの間で前記第２の規格よりも速い第３の規格の伝送速度でデータを送受信することができるイーサネット・コントローラを含む携帯式コンピュータと
   を有するパーソナル・ネットワーク・システム。
2. 前記給電装置は前記機能拡張装置に接続されたＡＣ／ＤＣアダプタから電力の供給を受けて前記ＩＰ電話機に電力を供給する請求項１に記載のパーソナル・ネットワーク・システム。
3. 前記給電装置は、停電時に前記携帯式コンピュータに搭載された電池から電力の供給を受ける請求項１または請求項２に記載のパーソナル・ネットワーク・システム。
4. 前記給電装置は前記スイッチング・ハブに電力を供給する請求項３に記載のパーソナル・ネットワーク・システム。
5. 前記第１の規格および前記第３の規格が１０００ＢＡＳＥ−Ｔである請求項１から請求項４のいずれかに記載のパーソナル・ネットワーク・システム。
6. 前記スイッチング・ハブは、ＯＳＩ参照モデルのレイヤ２で動作する請求項１から請求項５のいずれかに記載のパーソナル・ネットワーク・システム。
7. 前記第２の規格が１００ＢＡＳＥ−ＴＸである請求項６に記載のパーソナル・ネットワーク・システム。
8. イーサネット・コントローラを含む携帯式コンピュータと該携帯式コンピュータが装着された機能拡張装置とＩＰ電話機とで構成されるパーソナル・ネットワーク・システムにおいて使用される前記機能拡張装置であって、
   ローカル・エリア・ネットワークとの間で第１の規格の伝送速度でデータを送受信する第１のポートと、前記ＩＰ電話機との間で前記第１の規格よりも遅い第２の規格の伝送速度でデータを送受信することができる第２のポートと、前記イーサネット・コントローラとの間で前記第２の規格よりも速い第３の規格の伝送速度でデータを送受信することができる第３のポートとを含むスイッチング・ハブと、
   パワー・オーバー・イーサネットに適合し前記ＩＰ電話機に電力を供給する給電装置と、
   を有する機能拡張装置。
9. 前記給電装置は、前記スイッチング・ハブに電力を供給する請求項８に記載の機能拡張装置。
10. 前記給電装置と前記携帯式コンピュータに電力を供給するＡＣ／ＤＣアダプタの接続端子を備える請求項８または請求項９に記載の機能拡張装置。
11. 前記携帯式コンピュータが電池を搭載し、前記ＡＣ／ＤＣアダプタからの電力供給が停止したときに、前記電池から前記給電装置に電力を供給するための給電回路を含む請求項１０に記載の機能拡張装置。
12. 前記電池から前記給電装置に電力を供給する間、前記機能拡張装置のシステム負荷に対する前記電池からの電力供給を停止するためのスイッチを含む請求項１１に記載の機能拡張装置。
13. 前記第１の規格および前記第３の規格が同一である請求項８から請求項１２のいずれかに記載の機能拡張装置。
14. 第１の規格の伝送速度でデータを送受信することが可能な携帯式コンピュータと、パワー・オーバー・イーサネットの規格に適合し前記第１の規格よりも遅い第２の規格の伝送速度でデータを送受信することが可能なＩＰ電話機における通信方法であって、
    前記携帯式コンピュータの機能拡張装置に前記ローカル・エリア・ネットワークとの間でデータ伝送が可能なスイッチング・ハブとパワー・オーバー・イーサネットの規格に適合する給電装置を用意するステップと、
    前記機能拡張装置をローカル・エリア・ネットワークに接続するステップと、
    前記携帯式コンピュータと前記ＩＰ電話機を前記機能拡張装置に装着するステップと、
    前記ローカル・エリア・ネットワークと前記携帯式コンピュータとの間で前記第１の規格の伝送速度でデータ伝送をするステップと、
    前記給電装置から前記ＩＰ電話機に電力を供給しながら前記ローカル・エリア・ネットワークと前記ＩＰ電話機との間で前記第２の規格の伝送速度でデータ伝送をするステップと
    を有する通信方法。
15. 前記給電装置に前記機能拡張装置に接続されたＡＣ／ＤＣアダプタから電力を供給するステップと、
    前記機能拡張装置が停電を検出するステップと、
    停電の検出に応答して前記携帯式コンピュータに実装された電池から前記給電装置に電力を供給するステップと
    を有する請求項１４に記載の通信方法。

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