JP2752382B2 - クロストーク軽減方法 - Google Patents

クロストーク軽減方法

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JP2752382B2
JP2752382B2 JP63199752A JP19975288A JP2752382B2 JP 2752382 B2 JP2752382 B2 JP 2752382B2 JP 63199752 A JP63199752 A JP 63199752A JP 19975288 A JP19975288 A JP 19975288A JP 2752382 B2 JP2752382 B2 JP 2752382B2
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/44Star or tree networks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/02Details
    • H04B3/32Reducing cross-talk, e.g. by compensating

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はローカル・エリア・ネットワークにおける電
子機器の相互接続等に用いられる信号伝送方式に関する
ものであり、更に詳細には、毎秒10Mビットでデータを
伝送できるIEEE802.3ローカル・ネットワークにおける
機器のシールドされていない撚線対(twisted−pair)
による相互接続等に使用可能なものである。
〔従来技術およびその問題点〕
構内に設置された電子機器の相互接続は一般に厳格な
規格に合致する同軸ケーブルによって行われる。シール
ドされた同軸ケーブルはローカル・エリア・ネットワー
ク(LAN)において直線距離で約90m(300フィート)以
上にわたり相互接続を行うことができる。これは外部の
無線周波数(RF)エネルギが入って来ないため及び平行
して走っているケーブル間のクロストークがこのような
ケーブルを使用することにより抑えられるからである。
構内に同軸ケーブルを設置することは費用がかさむと
共に今行なわれている仕事を中断することになる。多く
の場合、同軸ケーブルを引き回すのに壁や床に穴をあけ
なければならず、おそらくは、下地床全体を設置しなけ
ればならないであろう。一旦特定のケーブル配置が確立
されてしまったら、これの変更には必らず困難を伴う。
ほとんどの建物には広範囲にわたる電話配線システム
が既に設置されている。コンピュータ、ワークステーシ
ョン、データ入力端末などのような電子機器を相互接続
するにはこれらの撚線対(TP)であってシールドされて
いない線を使用するのが大いに望ましい。計画中の建物
においてさえ、同軸ケーブルより通常のTP電話線を利用
するのが望ましい。TP電話線は設置しやすく単位長あた
りの費用が低いからである。
しかしこれらシールドされていないTP線はアンテナと
して働き、外部の無線周波数(RF)エネルギに敏感であ
る。このRF雑音はTP線が伝送する信号を圧倒する可能性
があり、従って信号対雑音比(S/N)が非常に悪くな
る。特に、LANで典型的であるように、必要とされる距
離が約90m(300フィート)のように長いときにそうであ
る。
S/N比は信号伝達の電力レベルを非常に高くすれば改
善することができるが、FCC規則が最大伝達レベルを規
定しており、また大電力送信は費用がかさむ。更に良い
解決法は、全差動平衡受信機を設け、受信側でFCC規則
に入るようにろ波し、受信機でろ波して外部RF信号雑音
の大部分を除去することである。
シールドされていないTP線を使用した場合、更にクロ
ストーク雑音を克服しなければならない。たとえば、典
型的な装置では、25対の束線を使用する。これら25対の
線は互いに非常に接近しているので、クロストーク雑音
は必然的に存在する。これによってもまたS/N比が悪化
する。
〔発明の目的〕
本発明は上述した従来技術の問題点を解消し、クロス
トークの少ない信号伝送方式を提供することを目的とす
る。
〔発明の概要〕
本発明の一実施例によれば直線距離が最大約90m(300
フィート)のLANの電子機器を相互接続するのにシール
ドされていないTP線を使用することができる。本実施例
によればさしたる誤り率を導入することなく毎秒10Mビ
ットまでの伝送レートが可能である。クロストーク雑音
は(i)IEEE802.3 LANで採用している衝突プロトコル
により、及び(ii)異なる2つの駆動レベルを採用する
ことにより、減少させることができる。
本発明は、構内分散システム(Premises Distributio
n System)(PDS)に規定されている分散星形トポロジ
ーLAN(STAR−LAN)に利用されている。ここではオフィ
スは音声及びデータの両信号に使用されるシールドされ
ていないTP線で配線される。一連の送受話器「ハブ(Hu
b)」がシールドされないTP線で相互接続される。又ハ
ブは、今度は、シールドされていないTP線を介して、多
数の送受話器「ポッド(Pod)」(典型的実施例では12
台)に接続される。各ハブはマルチポート中継機能を果
たす。各ポッドは、媒体アクセス・ユニット(medium a
ccess unit)(MAU)と呼ばれることがある、端末機器
とLANとの相互接続点として働く。各ポッドは4線式全
二重のシールドされていないTP線対によりそのハブに接
続されている。
本発明によりLANの電子機器の相互接続用同軸ケーブ
ルを全く使用せず、廉価で手に入りやすい電話等級の通
常のシールドされていないTP線だけを用いることができ
るようになる。このようにして同軸ケーブルより容易な
設置、単位長あたりの経費の低減、少い体積、大きな信
頼性が本発明により得られる。その上、シールドされて
いないTP線に関する簡単な伝統的技法が利用できるの
で、配線網に対する追加、配置替え、変更が容易に行わ
れる。ケーブルの管理がパッチ・パネル接続の使用によ
り向上する。
本発明はハブとポッドが互いに異なる電圧レベルで信
号を送信するようにし、これによりハブで終端するケー
ブル中でのTP線間のクロストーク雑音を減らすようにし
ている。典型的実施例では、25本のシールドされていな
いTP線がハブで終端しており、予防措置を取らない場
合、TP線間のクロストークにより非常にS/N比が悪くな
り、高いビット誤り率が発生する。
IEEE802.3プロトコルにより規定されたキャリア検知
マルチアクセス(Carrier Sensed Multi Access)(CSM
A)衝突検出機構により、ハブが衝突しきい値より上の
信号を複数受信したとき、送信が停止し、再び再始動し
なければならない。従って、このプロトコルによれはハ
ブによる受信についてはクロストーク雑音は無視でき
る。従って重要なのは、ポッドにより送信され減衰した
信号がハブにより受信されるときに、ハブが送信した信
号のクロストークが入り込むことに関することである。
ハブが送信に使用する電圧レベルがポッドが送信に使用
する電圧レベルに等しければ、クロストークはハブで受
信される信号に関して重要になる。しかしながら、ハブ
及びポッドが異なる送信電圧レベルを使用すれば、ハブ
におけるクロストークはかなり減少する。従って、伝送
レートが毎秒10Mビットのときでさえ、ビット誤り率は
受容可能範囲内に入る。
本発明の一実施例においては、ポッドでは7ボルトの
送信レベルを使用し、ハブでは4ボルトの送信レベルを
使用している。
〔発明の実施例〕
第1図を参照すれば、星形トポロジーを有するローカ
ル・エリア・ネットワーク(LAN)の典型的な構成が示
されている。媒体アクセス・ユニット(MAU)10はLANの
バックプレーン12にタップされて示されている。バック
プレーン12は光ファイバ・ケーブル、同軸ケーブル、ま
たはTP線とすることができる。MAU10は送受話器ハブ14
をLANのバックプレーンに接続する働きをする。ハブ14
は補助ユニット・インターフェース(auxiliary unit i
nterface)(AUI)を備え、これがMAU10からのAUIケー
ブル16を受けている。ハブ14はLANのバックプレーン12
とハブに接続された多数の送受話器ポッド18との間の中
継機能を行う。
第1図に示すLANにおいては、12台のポッド18が24本
のシールドされていないTP20を介してハブ14に接続され
ている。ハブの50ピン・ソケットが24本のTP線20を受け
る働きをする。各ポッド18は2本のTP線20でハブ14に接
続され、これにより4線式全二重相互接続を形成してい
る。各ポッド18は、今度は、AUIケーブル24を介してデ
ータ端末機器(DTE)22のAUIに接続される。典型的なDT
Eはマイクロコンピュータ、ワークステーション、また
はデータ入力端末である。
音声信号及びデータ信号は共にTP線20で送ることがで
きる。10Mビット/秒(bps)までの伝送速度を第1図に
示すLANでサポートしなければならない。ハブ14とDTE22
との間の延長距離は約90m(300フィート)まで可能であ
る。
IEEE802.3ローカル・エリア・ネットワーク規格を熟
知することが本発明を理解するのに役立つ。特に関係す
るのはデータを標準のIEEE802.3パケットのフォーマッ
トにすることに関する理解である。米国のNational Sem
iconductor Corp.が発行した“Advanced Peripherals:I
EEE802.3 Local Area Network Guide"(copyright 198
6)という刊行物を参照することができる。
25対のシールドされていないTP線20がハブ14で互いに
近接して来るので、クロストークは重要な関心事であ
る。このような「近端(near−end)」クロストークは
隣接するシールドされていないTP線の数に非線形的に関
係している。本発明を使用するLANが意図している高伝
送速度では、予防措置を取らないかぎり、誤りがこのよ
うなクロストークにより引起される。
本発明によれば、ハブ14はポッド18より低い電圧レベ
ルで送信する。IEEE802.3規格のキャリア検知マルチア
クセス/衝突検出(CSMA/CD)プロトコルに関連して、
本発明は近端クロストークを減少させるので第1図のLA
Nでは誤りはあまり引き起されない。
ハブ14がそのどれかのポート−AUIポートが25本のTP
線の一つで信号を受取ると、これを他のすべてのポート
に中継する。かなりなマルチペア・クロストーク雑音が
信号をそのそれぞれのポッド18に伝える24本のTP線20か
ら発生する。このクロストーク雑音はハブ14が受信する
(もっと弱い)信号を伝える1本のTP線20により拾い上
げられる。従って、ハブ14が受信した信号に誤りが起る
可能性がある。典型的な構成では、ポッドが発生した信
号が1ボルトのレベルであれば、ハブ14が受信する信号
は300ミリボルトのレベルにあり、100ミリボルトのクロ
ストーク雑音がハブ14に接続されている他の24本のTP線
によりこの信号に入って来る可能性がある。これら3:1
のS/N電力比が生ずるが、これはIEEE802.3の仕様より低
い。
ポッド18が発生する信号の電圧レベルをハブ14のそれ
と比較して大きくすれば、ハブ14が受信する信号につい
てS/N電力比が大きくなる。もちろん、これによりポッ
ド18が受信する信号に対するS/N電力比が小さくなる。
しかし、同時に送信できるポッドは1つだけであり、そ
うでなければハブ14で衝突が検出される。従って、ハブ
14とポッド18とが等しい電圧で送信しているときより比
較的低い電力でハブ14が送信しても、このハブ14からの
送信が他の24台のポッドにより受信されている場合の
「近端(near−end)」クロストークの存在に責任のあ
るポッド信号は唯一つである。ハブ14が複数のポッド18
から信号を受信した場合には、ハブ14が採用しているCS
MA/CDプロトコルに基き衝突「取消し(back off)」手
順により、ポッドの送信を中止させる。
それ故本発明によれば、ポッド18がハブ14より高い送
信電圧レベルを使用することにより、ハブが受信する信
号の信号対雑音比が最適化され、これにより10Mビット
/秒の速さでも誤りが減る。
本発明による相対電圧レベルはTPケーブルの特性によ
って決まる。これを定めるに当って以下のような記号を
導入する: P_RHUB=ハブ14で受信した電力 P_RPOD=ポッド18で受信した電力 P_THUB=ハブ14で送信した電力 P_TPOD=ポッド18で送信した電力 P_CTMP=ハブ14におけるマルチペア・クロストークの
電力 C_CTMP=ハブ14におけるマルチペア・クロストークの
係数 P_CTIP=ポッド18における一対クロストークの電力 C_CTIP=一対クロストークの係数 ここで、本発明の目的は異なる送信レベルを使用して
信号対雑音電力比を最大にし、マルチペア・クロストー
ク効果を最小にすることである。
すなわち を最適化する。
ここで P_RHUB=P_TPODー(TP20での減衰) P_RPOD=P_THUBー(TP20での減衰) P_CTMP=P_THUB×C_CTMP P_CTIP=P_TPOD×C_CTIP とすると一般に あるいは が成立する。従って 典型的には C_CTMP=−30dB C_CTIP=−40dB これより式1は次のようになる。
これを電圧比に換算する。
それ故、本発明によれば、ハブ14への送信にあたりポ
ッド18が使用する電圧レベルはポッド18への送信にあた
りハブ14が使用する電圧レベルの約1.78倍である。たと
えば、ポッド18が7ボルトのピーク対0電圧レベルを使
用すれば、4ボルトのピーク対0電圧レベルがハブ14に
より使用される。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば近端クロストー
クの影響の大きい側の送信レベルを小さくすることによ
り、クロストークの少ない信号伝送が行なわれる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成を示す図である。 10:MAU 12:バックプレーン 14:ハブ 16:AUIケーブル 18,24:ポッド 20:TP線 22:DTE。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1送受信手段と 複数の第2送受信手段と 前記第2送受信手段毎に設けられ、対応する前記第2送
    受信終端と前記第1送受信手段とを接続する複数の信号
    伝送線路と を設け、 前記第1送受信手段は前記第2送受信手段の少なくとも
    1つから受信した信号を他の前記第2送受信手段に再送
    信するシステムにおいて、 前記第1送受信手段の送信レベルを前記第2送受信手段
    の送信レベルよりも低くした ことを特徴とするローカル・エリア・ネットワークのク
    ロストーク軽減方法。
  2. 【請求項2】前記第1送受信手段が前記信号伝送線路を
    介して前記第2送受信手段から受信している信号の電力
    と、前記第1送受信手段の再送信によって前記受信して
    いる信号の送信元の前記第2送受信手段に接続された前
    記信号伝送線路上に生成された第1のクロストーク信号
    の電力との比の値が、 前記第2送受信手段が前記信号伝送線路を介して前記第
    1送受信手段から受信する信号の電力と、2送受信手段
    に受信されるクロストーク信号の電力との比の値 と等しくなるように前記第1送受信手段の送信レベルと
    前記第2送受信手段の送受信レベルを定める ことを特徴とする請求項1記載のクロストーク軽減方
    法。
  3. 【請求項3】前記信号伝送路の各々はシールドされてい
    ない撚線対であり、前記第1送受信手段と前記第2送受
    信手段を接続する複数の撚線対は前記第1送受信手段の
    近傍では束ねられていることを特徴とする請求項1また
    は2記載のクロストーク軽減方法。
JP63199752A 1987-08-13 1988-08-10 クロストーク軽減方法 Expired - Lifetime JP2752382B2 (ja)

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EP0303407A2 (en) 1989-02-15
CA1321416C (en) 1993-08-17
DE3852798D1 (de) 1995-03-02
EP0303407A3 (en) 1990-07-18
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