JP3487770B2 - Ｌａｎにおける衝突検出方法および衝突検出装置並びにその端末装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は端末装置間で双方向
にデ−タ通信を行うネットワークシステムに関し、特
に、同軸ケーブルを用いて高周波的に分岐されたＬＡＮ
におけるデータ信号の衝突検出方法および衝突検出装置
並びにその端末装置に関する。本発明は、市中から各家
庭あるいは各事業所に配備されたＣＡＴＶおよびＴＶの
同軸ケーブルを用いて構築されたＬＡＮに適用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、所定のエリア内で複数の端末
装置を伝送線に接続し、データをシリアルに送受信する
システムがある。それは、ローカルエリアネットワーク
（以下、ＬＡＮという）と呼ばれ、データの衝突を監視
するトランシーバ、データの分配器であるハブ、データ
の入出力装置である各端末器から構成される。そして、
トランシーバ間は同軸ケーブルによって、トランシー
バ、ハブおよび各端末器はツイストペア線によって接続
されている。その代表としてＩＥＥＥ８０２に準拠した
イーサネットがよく知られている。

【０００３】その伝送方式はベースバンド方式であり、
０，１のデータをバイフェーズ電圧にして、伝送線に送
出する方式である。伝送媒体によって１０ＢＡＳＥ５，
１０ＢＡＳＥ２，１０ＢＡＳＥ−Ｔに分けられる。その
伝送速度は１０Ｍbps である。また、この場合のアクセ
ス制御方式は、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Ｃarrier Ｓense Ｍ
ultiple Ａcess with Ｃollision Ｄetection：搬送波
感知多重アクセス／衝突検出）と類似の方式であり、デ
ータの送信に先立ち、同軸ケーブル上のチャネルの専有
の有無すなわち送信衝突の有無を確認の後、送信先のア
ドレスと送信元のアドレスを付けてデータを送信する方
式である。

【０００４】具体的には、図１０に示すネットワークシ
ステムがある。幹線である同軸ケーブル３００には複数
のトランシーバ２００、２２０が取り付けられ、その下
位にはツイストペア線を介してハブ１００、ハブ１２０
が、さらにその下位には端末器であるコンピュータ装置
１０１等が接続されている。トランシバー２００，２２
０は、データの中継を行うと共に同軸ケーブル３００上
のデータの衝突を監視する。例えばコンピュ−タ装置１
０１からハブ１００を介してデータ送信の要求がある
と、トランシバ−２００自身が電流源２０１より直流の
定電流を同軸ケーブル３００の終端抵抗に送出する。そ
して、その線間の電圧をコンパレータ２０２にて参照電
圧Ｖｒｅｆと比較する。例えば、他の端末装置がネット
ワークを既に使用している上に、衝突検出用の直流定電
流を流すと、同軸ケーブル３００には正常に送信が行わ
れている場合の２倍の直流電流が流れる。この時、同軸
ケーブル３００の線間の電圧は参照電圧Ｖｒｅｆを越え
る。これにより、送信開始時に送信衝突が発生すること
が検出される。この場合には、データ信号の送信を行わ
ないようにすることで、既に、同軸ケーブル３００上を
伝送しているデータ信号が保護される。

【０００５】

【発明が解決しようする課題】しかしながら、従来のハ
ブとツイストペア線を用いたＬＡＮの網形態は、バス型
であり、多数のハブが幹線の同軸ケーブルに接続される
マルチドロップ方式である。そしてアクセス制御方式
は、直流の定電流を終端抵抗に流し、その線間の電圧か
ら衝突を判断する方式である。従って、同軸ケーブルを
交流的に分岐、分配してＬＡＮを拡張することはできな
かった。また、通信規格である１０ＢＡＳＥ５では、そ
の幹線長は高々５００ｍであり、場合によっては必要な
エリアを全てカバーできるものではなかった。また、ハ
ブに接続されるツイストペア線の長さも高々１００ｍ止
まりである。さらに、このハブに接続される端末数にも
制約がある。従って、必ずしも広範囲に自由度の高いＬ
ＡＮが構築されるものではなかった。

【０００６】本発明は上述した問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、従来システムの端末
数およびその配置の自由度に関する問題は、上記ツイス
トペア線を使用した伝送方式にあることに着目し、直流
電流に代えて、交流信号により送信衝突を検出すること
を可能とすることで、交流的に分岐し得る同軸ケーブル
を伝送路として用い、広範なエリアで自由度の高いロー
カルエリアネットワークシステムを形成することであ
る。また、他の目的は、すでに市中あるいは各事業所／
各家庭に配備されているＣＡＴＶおよびＴＶの同軸ケー
ブル線を利用し、ＴＶ機能を保持しつつ各事業所／各家
庭の端末間でデータの授受ができるＬＡＮに適用し、そ
の使用コストを下げることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載のＬＡＮにおける衝突検出方法
は、イーサネット仕様のデータで高周波搬送波を変調し
てデータ信号とし、データ信号をネットワークに送出す
ることによって複数の端末装置間でデータ通信を行うＬ
ＡＮにおいて、分岐器あるいは分配器を用いて同軸ケー
ブルを高周波的に分岐して拡張したＬＡＮに適用され、
複数の端末装置はデータ信号をネットワークに送出する
時には、データ信号に先行し、データ信号の送信終了ま
での期間、衝突判定のための衝突判定交流信号をネット
ワークに送出し、ネットワーク上の衝突判定交流信号の
振幅の大きさに基づいてネットワークにおける送信衝突
を検出することを特徴とする。ここで、複数の衝突判定
交流信号が重畳された場合には、振幅は時間的に変動す
る。よって、上記の振幅の大きさの概念は、最大振幅、
平均振幅、瞬時電力、平均電力等の振幅に比例した全て
を含む。

【０００８】このネットワークは、同軸ケーブルに高周
波を分岐する分岐器あるいは分配器接続することにより
拡張されている。その分岐器あるいは分配器は、直流は
伝達せず交流は伝達するトランス結合素子等が使用され
る。このネットワークに接続された複数の端末装置は、
データ信号の送出に先立ち、送信衝突を検出するための
衝突判定交流信号を送出する。その衝突判定交流信号
は、分岐器、又は、分配器を反射なく通過し、同軸ケー
ブル全体に送出される。そして、その衝突判定交流信号
の振幅の大きさに基づいて送信衝突が検出される。よっ
て、確実に送信衝突が回避でき、確実なデータ通信がで
きる。これにより、同軸ケーブルを分岐器あるいは分配
器によって拡張したＬＡＮに対しても、高周波搬送波を
イーサネット仕様のデータで変調したデータ通信が可能
となる。即ち、１つのチャネルを用いたパケット通信が
可能となる。特に、上述の分岐器あるいは分配器を含ん
だＣＡＴＶ網を利用してＬＡＮを構築する場合に適用で
きる。

【０００９】 更に、送信衝突がネットワーク内に少な
くとも１つ設けられた衝突検出装置によって検出され
る。これにより、複数の端末装置はそれぞれ衝突検出装
置を備える必要がない。よって、効率的で安価な衝突検
出方法となる。

【００１０】

【００１１】

【００１２】 更に、端末装置は、衝突判定交流信号の
初期期間において、位相又は周波数を推移させることを
特徴とする。この結果、既に、ネットワーク上に、位相
又は周波数が一定となった衝突判定交流信号が存在する
状態で、他の端末装置から衝突判定交流信号が送出され
ると、この初期期間において、２つの衝突判定交流信号
の位相差と周波数差は時間の関数で変化することにな
る。この結果、初期期間において、振幅が２倍となるピ
ーク値が検出される。このように、初期期間において、
位相又は周波数を推移させることで、必ず、所定の振幅
以上のピーク値を検出することが可能となり、送信衝突
の判定を確実に行うことができる。

【００１３】 更に、衝突検出装置において受信される
各端末装置から出力された各衝突判定交流信号の受信レ
ベルが一定となるように、各端末装置は衝突判定交流信
号の送信レベルを調整して送信するように方法である。
これにより、例えば伝送路の長さ、分岐器による減衰に
応じてその衝突判定交流信号の送出レベルを設定するこ
とができ、衝突検出装置は常に一定振幅の衝突判定交流
信号を受信することができるので、送信衝突の検出精度
が向上する。従って、ネットワークのシステムの条件に
左右されないＬＡＮにおける衝突検出方法となる。

【００１４】 請求項２に記載のＬＡＮにおける端末装
置は、上述のＬＡＮにおける衝突検出方法に用いる端末
装置であって、衝突判定交流信号を送出した後、初期期
間が経過するまでに、衝突検出装置から衝突信号を受信
しない場合には、データ信号をネットワークに送出し、
衝突信号を受信した場合には、データ信号を送出するこ
となく、衝突判定交流信号の送出を停止することを特徴
とする。衝突判定交流信号を送出した端末装置は衝突信
号を受信した場合は、データ信号を送出せず、逆に衝突
信号を受信しない場合にはデータ信号を送出する。従っ
て、データ信号を衝突させることなく確実なデータ通信
を可能とする端末装置となる。ここで、衝突信号は任意
の信号で良い。例えば、衝突が検出された時には、所定
周波数の信号を送出するようにしても良いし、衝突が検
出されない場合に常時、所定周波数の信号を送出するよ
うにしておき、衝突が検出された時にこの信号の出力を
停止するようにしても良い。また、衝突を示すデータを
変調した信号であっても良い。

【００１５】 請求項３に記載のＬＡＮにおける衝突検
出装置によれば、上述のＬＡＮにおける衝突検出方法に
用いる衝突検出装置であって、ネットワーク上の衝突判
定交流信号を受信し、その信号の振幅が所定値を越える
場合に送信衝突と判定して、ネットワークに衝突信号を
送出することを特徴とする。衝突信号がその衝突検出装
置の下位に接続された全ての端末装置に送出され、それ
らの端末装置が制御される。送信衝突と判定した場合に
は、衝突信号を全ての複数の端末装置に送信し、送信要
求のある端末装置に対してデータ信号の送出を禁止す
る。逆に、送信衝突であると判定されなかった場合に
は、衝突信号を送信しない。これにより、衝突判定交流
信号を送出した送信要求のある端末装置は、データ信号
を送出することが可能となる。よって、複数の端末装置
を制御し、確実なデータ通信を行わせる衝突検装置とな
る。

【００１６】 請求項４に記載のＬＡＮにおける衝突検
出装置は、同軸ケーブルと分岐器あるいは分配器によっ
て他の衝突検出装置にツリー構造に接続されている。各
衝突検出装置は、その衝突検出装置の下位に接続された
複数の端末装置を制御する。これにより、最も短経路す
なわち最短時間で送信衝突を検出できる。よって、送信
衝突検出を最も効率よく検出する衝突検出装置となる。
また、この衝突検出装置には、分配器あるいは分岐器を
必要に応じて任意に取り付けることで、接続可能な端末
装置の数を増加させることができる。従って、自由度の
高いローカルエリアネットワークを実現する衝突検出装
置となる。

【００１７】 請求項５に記載のＬＡＮにおける衝突検
出装置は、ＣＡＴＶ網に形成されたＬＡＮに適用され、
衝突判定交流信号はＣＡＴＶの空きチャネルを利用して
送出されることを特徴とする。これによりＣＡＴＶ網を
利用したＬＡＮにも適用できる利便性の高い衝突検出装
置となる。

【００１８】 請求項６に記載のＬＡＮにおける衝突検
出方法は、例えば一事業所あるいは１家屋等の所定エリ
ア内に配備されたＴＶ配線網に適用され、衝突判定交流
信号およびデータ信号はＴＶの空きチャネルを利用して
送出される。通常のＴＶ配線網は、ＣＡＴＶ網と同様、
同軸ケーブルが分岐されて形成されている。従って、こ
の衝突検出方法および衝突検出装置並びに端末装置を用
いれば、既存のＴＶ受信に加え、所定エリア内でＬＡＮ
を形成することができる。よって、非常に利便性のよい
ＬＡＮにおける衝突検出方法となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。なお、本発明は下記実施例
に限定されるものではない。 （第１実施例）図１は同軸ケーブルと分岐器を用いて高
周波的に接続されたツリー状ＬＡＮの概略構成図であ
る。本発明の衝突検出方法は、このＬＡＮに適用され
る。このＬＡＮは、大きく衝突検出装置１０、分岐器２
０、端末装置３０、入出力装置であるコンピュータ装置
４０から構成され、端末装置３０とコンピュータ装置４
０間以外は全て同軸ケーブルによって接続されている。
尚、端末装置３０とコンピュータ装置４０はツイストペ
ア線によって接続されている。分岐器２０はトランス結
合された方向性結合器であり、送信衝突時に衝突検出装
置１０から送信される衝突信号は、上流から下流へ分
岐、又は、分配されて伝送される。また、逆に各端末装
置３０からの衝突判定交流信号やデータ信号は、その上
流側へ伝送される。

【００２０】各端末装置３０は、データ信号送出時に、
現在の伝送路使用状態を伝送路上の他キャリアの有無に
より判断する。他キャリアが存在すれば、他端末装置３
０がデータ信号を送信中であるので、新たなデータ信号
は送信しない。

【００２１】一方、他キャリアが存在しない場合は、デ
ータ信号を送信するのであるが、この時、他の端末装置
３０がほぼ同時にデータ信号を送信をする可能性があ
る。このため、各端末装置３０はその内部に衝突判定交
流信号発生部３５を有し、データ信号送出に先立ち、各
々の衝突判定交流信号発生部３５によって周波数が各端
末装置毎に僅かに異なる高周波の衝突判定交流信号Ｆｓ
を送出する。その衝突判定交流信号Ｆｓの周波数は例え
ば２６ＭHzであり水晶発振子等によって得られる。ま
た、その各々の差周波数は約１０ｋHz〜１００KHz 毎で
ある。この衝突判定交流信号Ｆｓはデータ信号を載せる
搬送波としてもよい。

【００２２】衝突検出装置１０は、この衝突判定交流信
号Ｆｓを検出する衝突検出部１５を備えており、同軸ケ
ーブル上に送出された衝突判定交流信号Ｆｓを検出す
る。その検出方法は、受信した衝突判定交流信号Ｆｓの
振幅値の比較である。例えば、あるコンピュータ装置４
０が単独でＬＡＮ内にデータ信号を送出する場合は、そ
れに接続された端末装置３０の衝突判定交流信号発生部
３５から、周波数Ｆｓ１の衝突判定交流信号Ｆｓが同軸
ケーブルを介して衝突検出装置１０に送出される。衝突
検出装置１０は、その信号を衝突検出部１５で受信す
る。その波形を図２（ａ）に示す。そして、その振幅Ｖ
ｏを比較器等で所定値Ｖｔｈと比較する。１つの衝突判
定交流信号Ｆｓだけが存在する場合には、衝突検出部１
５で受信する信号の振幅は所定値Ｖｔｈ以下となり、送
信衝突とは判定されない。従って、衝突検出装置１０か
らは衝突信号Ｆｃが送出されず、衝突判定交流信号Ｆｓ
を送出した端末装置は、衝突判定交流信号Ｆｓを送出し
続けると共に、所定の初期期間が経過した後、データ信
号を送出する。

【００２３】一方、僅かに遅れて他のコンピュータ装置
４０からＬＡＮ内にデータ信号の送信要求がある場合
は、同じくそれに接続された端末装置３０から、周波数
Ｆｓ２の衝突判定交流信号Ｆｓが衝突検出装置１０に送
出される。途中、分岐器２０があるが、分岐器２０は高
周波的に接続されているので、その信号は衝突検出装置
１０まで伝送される。この状態では、同軸ケーブル上に
は２つの衝突判定交流信号が重畳されていることにな
る。衝突検出装置１０は、周波数Ｆｓ１と周波数Ｆｓ２
の両衝突判定交流信号Ｆｓを受信する。その振幅は、位
相が一致した場合は振幅が２倍になる（図２の
（ｂ））。逆に、位相が１８０度ずれた場合は、ほぼゼ
ロとなる。端末装置３０から送出される衝突判定信号Ｆ
ｓの位相あるいは周波数は僅かに異なっているので、確
実に位相が一致する場合があり、その時の最大振幅は所
定値Ｖｔｈを越える。従って、この場合には、送信衝突
と判定される。

【００２４】衝突と判定された場合は、図１に示すよう
に例えば約３０ＭHzの衝突信号ＦｃがＬＡＮ内の全ての
各端末装置３０に送信される。そして、送信を開始しよ
うとしている端末装置３０、即ち、新たに衝突判定交流
信号Ｆｓを出力した端末装置３０は、その衝突信号Ｆｃ
を受信し、衝突判定交流信号Ｆｓの出力を直ちに停止す
ると共にデータ信号の送出を行わない。これにより、僅
かに遅れてデータ送信要求、すなわち衝突判定交流信号
Ｆｓが送出されても、確実に衝突の有無が判断され、現
在のデータ信号の送信が保護される。

【００２５】このようにデータ信号送出時には、他キャ
リア検出と衝突判定交流信号Ｆｓによる検出の２段階検
出によって送信衝突を検出している。従って、確実にそ
れを検出する事ができる。又、データ信号送出時に、伝
送路に他キャリアが存在するか又はデータが存在するか
を検出して、他キャリア又はデータが存在しない場合
に、上記の衝突判定交流信号を出力して衝突判定してい
るが、他キャリア又はデータの存在を検出することな
く、衝突判定交流信号の出力とその信号の衝突判定だけ
で、伝送路が空き状態か使用状態かを判定しても良い。
即ち、衝突判定交流信号はデータが送出されている間も
出力されている。よって、上述した衝突判定はデータが
送出されている間も可能であるので、これからデータを
送信しようとしている端末装置が衝突検出信号を受信し
た場合には、伝送路が使用状態と判定してデータの送信
を停止し、データを既に送信している端末装置はデータ
の送信を継続する。このようにしても、確実な衝突判定
が可能である。尚、端末装置３０から出力されたデータ
信号は衝突検出装置１０において、所定の下りチャネル
の周波数に変換されて同軸ケーブルに折り返される。こ
れにより、端末装置３０間でのデータ通信が可能とな
る。

【００２６】また、分岐器２０を双方向性とすることも
できる。また分岐器２０に代えて図示しない双方向性の
分配器を用いることもできる。この場合には、衝突検出
装置１０において、上りデータ信号の折り返しを行わな
い。即ち、端末装置３０から出力されたデータ信号は、
これらの分岐器２０や双方向性の分配器で下流側にも伝
送されるために、同一搬送周波数を用いて、端末装置３
０間でのパケット通信が可能となる。

【００２７】また、端末装置３０から送出される衝突判
定交流信号の周波数Ｆｓ１とＦｓ２を大きく異ならせ、
図２（ｃ）に示すように、衝突検出装置１０において２
乗復調することにより検出してもよい。２つの異なる衝
突判定信号Ｆｓを２乗復調すると、｜Ｆｓ１−Ｆｓ２｜
の差周波数の放絡線が現れる。この放絡線の最大振幅が
所定値Ｖｔｈを越える場合、送信衝突と判定してもよ
い。

【００２８】また、さらに確実に衝突を検出するには、
上記衝突判定交流信号の発生に電圧制御型水晶発振子Ｖ
ＣＯを用い、それにランダム関数を入力させるのが望ま
しい。ランダム関数による電圧波形を入力させると、ラ
ンダムに位相変調あるいはランダムに周波数変調された
衝突判定交流信号Ｆｓが得られる。ランダムに周波数変
調された衝突判定交流信号Ｆｓおよび重畳された信号波
形を図２（ｄ）に示す。ランダムであるのでその重畳信
号には、確実に所定値ｖｔｈを越える箇所が存在する。
これにより、更に確実に送信衝突が検出でき検出精度を
上げることができる。又、衝突判定交流信号の所定の初
期期間だけ、周波数又は位相を推移させて、初期期間が
経過した後、一定の周波数としても良い。伝送路に既に
周波数又は位相が一定となっている衝突判定交流信号が
存在する場合には、初期期間において、２つの衝突判定
交流信号の相対的位相関係が時間的に変動するため、同
一位相となる時刻が必ず存在し、２倍の振幅が得られる
時刻が必ず存在する。

【００２９】（第２実施例）図３に本発明の端末装置３
０の構成図を示す。この端末装置３０は、第１実施例の
ＬＡＮにおける衝突検出方法に適用される。また、図４
に同じくＬＡＮにおける衝突検出方法に用いられる衝突
検出装置１０の構成図を示す。本発明の端末装置３０
は、イーサネットインターフェース３１、イーサネット
仕様のデータで搬送波を変調する変調部３２、変調され
た信号からデータを取り出す復調部３３、衝突検出装置
１０からの衝突信号を検出する衝突信号検出部３４、衝
突を検出させるため高周波信号を送出する衝突判定交流
信号発生部３５、衝突検出装置１０から送出されたパイ
ロット信号を取り出だすパイロット信号ＢＰＦ（バンド
パスフィルタ）３８、そのパイロット信号振幅と基準信
号振幅の比較により伝送路の減衰量を補正する電圧制御
型減衰器３６、その電圧制御型減衰器３６を制御する差
動増幅器３７から構成される。尚、変調には、振幅変
調，周波数変調，位相変調があり、本実施例では振幅変
調が使用される。伝送方式は、周波数が多重化されたブ
ロードバンド方式であり、例えば上り搬送波Ｆｕには５
Ｍ〜１１２ＭHz帯が、下り搬送波Ｆｄには１５０ＭHz〜
４５０ＭHz帯が割り当てられており、双方向通信となっ
ている。また、衝突信号Ｆｃには、同じく３０ＭHzが選
ばれている。

【００３０】コンピュータ装置４０から入力されたデー
タ信号は所定の通信形式（１０ＢＡＳＥ−Ｔ）でツイス
トペア線に送出される。ツイストペア線に送出されたデ
ータ信号はイーサネットインターフェース３１を介し、
変調部３２に送信される。変調部３２では、例えば上り
搬送波Ｆｕ（６０ＭHz）がこのデータ信号に基づいて振
幅変調され、電圧制御型減衰器３６を介して同軸ケーブ
ルで形成されたネットワークに送出される。尚、データ
信号の送信衝突を回避するため先ず復調部３３にて現在
の伝送路の使用状況が調べられる。例えば、他キャリア
の有無あるいはデータの有無によって判定される。他キ
ャリアが検出されれば、データ送信は行われない。

【００３１】他キャリアが検出されない場合は、同時送
信衝突を回避するためさらにネットワーク上の衝突検出
装置１０にデータ信号の送信を知らせる。これは衝突判
定交流信号発生部３５から、所定周波数の衝突判定交流
信号Ｆｓを送信することによってなされる。

【００３２】ところで、衝突検出装置１０は、各端末装
置３０から送出された衝突判定交流信号Ｆｓの振幅値か
ら送信衝突の有無を検知する。従って、検知に先だって
衝突検出装置１０に入力される各端末装置３０の各衝突
判定交流信号Ｆｓの振幅は一定に設定される必要があ
る。一般に、衝突検出装置１０から各端末装置３０まで
は、その伝送経路が異なるため、その減衰量も異なる。
その減衰量を一定に調整するために、電圧制御型減衰器
３６が設けられている。

【００３３】この電圧制御型減衰器３６の調整方法につ
いて説明する。今、衝突判定交流信号発生部３５内部の
水晶発振子３５ａから出力される衝突判定交流信号Ｆｓ
の電圧レベルをＶｓ、減衰器３５ｂによる減衰率をＡと
し、基準電圧レベルＶｒをＡ×Ｖｓ、パイロット信号Ｂ
ＰＦ３８の出力するパイロット信号Ｆｐの受信電圧レベ
ルをＶｐとする。

【００３４】図３に示すように、基準電圧レベルＶｒは
差動増幅器３７の反転入力端子に入力され、パイロット
信号ＢＰＦ３８の出力する受信電圧レベルＶｐが差動増
幅器３７の非反転入力端子に入力されている。その出力
は、Ｖｐ−Ｖｒに比例して、電圧制御型減衰器３６を制
御をし、その減衰量が決定される。即ち、電圧制御型減
衰器３６の端子ａにおけるパイロト信号Ｆｐの受信電圧
レベルＶｐが所定の基準電圧レベルＶｒに等しくなるよ
うに、電圧制御型減衰器３６の減衰量にフードバック制
御がかけられる。

【００３５】例えば、衝突検出装置１０の出力端子での
パイロット信号Ｆｐの電圧レベルをＶｅとすると、Ｖｅ
−Ｖｐ＝Ｖｅ−Ｖｒ＝（伝送経路損失）＋（電圧制御型
減衰器３６による損失）が成立する。電圧レベルＶｅと
Ｖｒとは一定であるので、衝突検出装置１０の出力端子
と各端末装置３０の電圧制御型減衰器３６の端子ａとの
間の減衰量を同一とすることができる。即ち、伝送経路
損失が大きい場合には、電圧制御型減衰器３６による損
失が抑えられ、伝送経路損失が小さい場合には、電圧制
御型減衰器３６によって減衰がかけられ、常に合計損失
が一定値（Ｖｅ−Ｖｒ）とされる。

【００３６】よって、各端末装置３０の電圧制御型減衰
器３６の端子ａから入力される衝突判定交流信号Ｆｓの
電圧レベルＶｓを全ての端末装置３０において同一とす
れば、上述のように合計損失が一定であるので、逆に衝
突検出装置１０で受信される衝突判定交流信号Ｆｓの電
圧レベルは同一となる。このようにして、電圧制御型減
衰器３６は調整される。尚、衝突判定交流信号発生部３
５は、所定の周波数に設定された水晶発振子３５ａ、減
衰器３５ｂおよびスイッチ部３５ｃから構成されてお
り、データ送出時にはスイッチ部３５ｃをＯＮし、水晶
発振子３５ａから衝突判定交流信号Ｆｓを送出する。ま
た、電圧制御型減衰器３６の調整時には、スイッチ部３
５ｃをＯＦＦして使用される。

【００３７】このように突判定交流信号Ｆｓは精度よく
制御されているので、衝突検出装置１０で１つの衝突判
定交流信号Ｆｓの受信電圧レベル以上、例えば、１．５
倍以上のピーク電圧レベルが検出された場合には、２つ
以上の衝突判定交流信号Ｆｓが伝送路において重畳され
ていると判断され、送信衝突と判定される。この場合に
は、衝突検出装置１０は衝突信号Ｆｃをネットワーク上
に送出する。各端末装置３０の衝突信号検出部３４は、
この衝突信号Ｆｃを受信する。この信号が検出されると
各端末装置３０は、直ちに、衝突判定交流信号Ｆｓの送
出を停止すると共に、データ信号を送出しない。従っ
て、ほぼ同時に送信要求がされても、データ信号の送信
衝突が回避される。又、衝突検出装置１０により衝突判
定に要する所定の初期時間が経過しても、衝突信号Ｆｃ
が受信されない場合には、衝突判定交流信号Ｆｓを送信
した端末装置は、衝突判定交流信号Ｆｓを継続して送信
すると共に、初期時間の経過後に、データ信号を送信す
る。このようにして、データ伝送における衝突が回避さ
れるとともにデータ通信が行われる。

【００３８】次に、衝突検出装置１０について説明す
る。衝突検出装置１０は、図４に示すようにイーサネッ
ト・インターフェース１１、イーサネット仕様で下り搬
送波Ｆｄを変調する変調部１２、上り変調波信号（デー
タ信号）からデータを取り出す復調部１３、各端末装置
３０から衝突検出用に発せられた衝突判定交流信号Ｆｓ
を抽出するＢＰＦ１４、抽出された衝突判定交流信号Ｆ
ｓから衝突を検出する衝突検出部１５、衝突を知らせる
ために所定の衝突信号Ｆｃを発生する衝突信号発生部１
６、端末装置３０の減衰器３６を調整させるためのパイ
ロット信号発生器１５ａ、高周波信号の入出力を分配す
るための分配器１７および直接複数のコンピュータ装置
４０を接続させるためのデジタル信号の分配器であるハ
ブ１８から構成されている。

【００３９】分配器１７には、各端末装置３０からデー
タ信号に先だって衝突判定交流信号Ｆｓが入力される。
この衝突判定交流信号Ｆｓの周波数は約２６ＭHzであ
り、詳細には各々の端末装置３０によって例えば１０Ｋ
H 〜１００ＫHz毎に異なっている。入力された衝突判定
交流信号Ｆｓは、ＢＰＦ１４によって抽出され、衝突検
出部１５に送出される。衝突検出部１５では、単数ある
いは重畳された衝突判定交流信号Ｆｓが受信され、受信
された信号の振幅より衝突か否かが判断される。単一で
あれば、その振幅は所定値であり、衝突しておればその
振幅は単一の場合の約２倍となる。

【００４０】図５に衝突検出部１５の詳細を示す。衝突
検出部１５は、減衰器１５ｂ、スイッチング装置１５
ｃ，１５ｆ、増幅器１５ｄ，差動増幅器１５ｇ、検波器
１５ｅから構成される。これは、ＢＰＦ１４の出力信号
が重畳された複数の衝突判定交流信号Ｆｓである場合に
は、最終のＯＲ器１５ｊから衝突検出信号が出力され、
単一の衝突判定交流信号Ｆｓの場合には、衝突検出信号
が出力されない構成である。

【００４１】そのため先ず単一の衝突判定交流信号Ｆｓ
の信号強度を高周波的に記憶する必要がある。単一の衝
突判定交流信号Ｆｓの信号強度は、前出の電圧制御型減
衰器３６によって、例えばＡ点が約７０ｄｂに設定され
ることから、その記憶はパイロット信号発生器１９と減
衰器１５ｂによってＢ点を７０ｄｂに設定することで得
られる。また、ＢＰＦ１４を通過した衝突判定交流信号
Ｆｓは、回路素子による誤差なく検出される必要があ
る。そのため、二つのスイッチング装置１５ｃ，１５ｆ
によって増幅器１５ｄ，検波器１５ｅを挟んで構成し、
その出力を単一の差動増幅器１５ｇによって比較器し検
出している。同一素子をスイッチングにより使用するこ
とで、回路素子による誤差が避けられる構成である。

【００４２】例えば、異なる周波数の複数の衝突判定交
流信号ＦｓがＢＰＦ１４を通過する場合、その振幅は２
倍になる時があるので、その時はＡ点では７３ｄｂの信
号振幅となる。一方、Ｂ点は単一周波数の７０ｄｂの高
周波信号が記憶されている。これらの高周波信号は増幅
器１５ｄで増幅されると共に整流器１５ｅにより整流さ
れ、整流された信号は差動増幅器１５ｇに入力される。
よって、その差３ｄｂが増幅されて差動増幅器１５ｇの
出力端１５ｈを経てＯＲ器１５ｊから例えば’Ｈ’が出
力される。一方、単一の衝突判定交流信号Ｆｓが、ＢＰ
Ｆ１４を通過すると、Ａ点，Ｂ点とも７０ｄｂの信号強
度が計測されるので、その強度差はない。よって差動増
幅器１５ｇの出力端１５ｈの出力も０となりＯＲ器１５
ｊから衝突検出信号は出力されない。

【００４３】衝突が判定されると、図４に示すように衝
突検出部１５は衝突信号発生部１６にトリガをかけ、例
えば３０ＭHzの衝突信号Ｆｃを発生させる。この衝突
は、分配器１７およびイーサネット・インターフェース
１１を介して全ての端末装置３０に送出され、他の全て
の端末装置３０に送信衝突を知らせる。これにより、送
信衝突が回避される。

【００４４】また、図４に示すように衝突検出装置１０
に接続されたハブ１８からツイストペア線を介して直接
データ入力され、送信される場合もある。この時は、イ
ーサネット・インターフェース１１のＲＳ端子がアクテ
ィブになる。衝突検出装置１０からの直接データ送信と
各端末装置からのデータ送信との送信衝突は、このアク
ティブ信号を用いることにより判定される。

【００４５】例えば、何れかの端末装置３０から衝突判
定信号ＦＳが入力されると、図５における差動増幅器１
５ｇの衝突判定交流信号Ｆｓが入力される入力端子１５
ｇ₁ の電位が上昇し、ＡＮＤ器１５ｉの一方の入力端子
がアクティブになる。従って、先のＲＳ端子のアクティ
ブ信号をＡＮＤ器１５ｉのもう一方の入力端子に入れ、
論理積を取れば、両者の送信衝突が判定される。この判
定信号は、さらにＯＲ器１５ｊによって端末装置間の衝
突検出信号と論理和が取られ、総合的な衝突検出信号と
して出力される。この衝突検出信号は、上記同様衝突信
号発生器１６にトリがをかけ全ての端末装置３０からの
データ送信を中止させる。これにより、直接衝突検出装
置１０にデータが入力された場合でも、衝突判定がなさ
れ送信衝突は回避される。

【００４６】このように、同軸ケーブルを用いて高周波
的に分岐されたツリー状ＬＡＮのシステムであっても、
上述の様な端末装置３０と衝突検出装置１０を用いれ
ば、確実にデータ信号の衝突を検出し、送信データを衝
突させることはない。従って、従来より極めて広範囲に
確実なデータ通信を可能とする優れたＬＡＮの衝突検出
装置および端末装置となる。尚、このシステムにおいて
分配器１７は双方向性としても良い。この場合には、衝
突検出装置１０において、上りデータ信号の折り返しを
行わない。即ち、端末装置３０から出力されたデータ信
号は、これらの分配器１７で下流側にも伝送されるため
に、同一搬送周波数を用いて、端末装置３０間でのパケ
ット通信が可能となる。

【００４７】（第３実施例）図６に本発明の衝突検出装
置を複数用いたツリー状ＬＡＮの構成図を示す。本実施
例では、衝突検出装置５０の下位に新たに衝突検出装置
５０を順次付加している。これによりコンピュータ装置
４０をさらに増設することができる。これはツイストペ
ア線でネットワークを拡張する分配器、所謂ハブに相当
する。即ち同軸ケーブルで品質の高いネットワークをさ
らに拡張できるハブとなる。尚、第１実施例と同じ機能
を有する装置には、同じ番号が付されている。

【００４８】図７に衝突検出装置５０の構成図を示す。
衝突検出装置５０は、第２実施例の衝突検出装置１０を
利用して形成される。衝突検出装置５０は、その上流側
に変調信号であるデータ信号を入出力させるのが特徴で
ある。そのため衝突検出装置１０のハブ１８にＡ１ブロ
ック回路５１を付加することにより、それを達成してい
る。このＡ１ブロック回路５１は第２実施例で使用した
ベースバンド信号をイーサネット仕様の変調信号に変換
するＡ１ブロック回路３９（図３）と同等である。これ
により、同軸ケーブルを用いたネットワークに適用され
るハブが形成される。

【００４９】すなわち、上流の入出力バッファ装置５６
から入力されたデータ信号（変調信号）はＡ１ブロック
５１で一旦１０ＢＡＳＥ−Ｔ形式の信号に変換された
後、ハブ１８、イーサネット・インターフェース１１、
変調部１２を経て再び変調信号として複数の分配器１７
から下流側に出力される。この時、搬送波周波数はＦｄ
である。また、逆に下流側の何れかの分配器１７から入
力された搬送波周波数Ｆｕのデータ信号は、逆の経路を
経て上流側の入出力バッファ装置５６から送出される。
すなわち、同軸ケーブルを用いたハブとなる。

【００５０】このように形成された端末装置５０はツリ
ー状に接続され、それぞれの下位には複数の端末装置３
０およびコンピュータ装置４０が接続される。各衝突検
出装置５０は直結した端末装置３０間の衝突を第２実施
例と同様に検知するので、最短時間でそれを制御するこ
とになる。従って、最も効率よく衝突を検出する衝突検
出システムとなる。また、各衝突検出装置５０は複数の
端末装置３０およびコンピュ−タ装置を備えることがで
きる。よって、必要に応じてコンピュータ装置４０の接
続数を増やすことができる衝突検出装置となる。また同
軸ケーブルを使用しているので電磁波ノイズ等の外乱を
受けにくい。更に、高周波的に分岐する分岐器２０によ
って、コンピュ−タ装置４０の接続数を最適に調整する
こともできる。従って、アクセス制御の効率が高く、設
計自由度の高い高品質なＬＡＮを構築する衝突検出装置
となる。

【００５１】（第４実施例）図８に、ＣＡＴＶ網を利用
したＬＡＮを示す。本実施例は、このＬＡＮに適用され
る。このＣＡＴＶ網は、同軸ケーブルを用いて各家庭あ
るいはオフィスに配備された既存のＣＡＴＶ網である。
ＣＡＴＶ伝送に使用される周波数は２つの帯域に分離さ
れている。１つは１０〜５５ＭHzの局方向への上り帯域
であり、１つは７０〜７７０ＭHzの端末装置側への下り
帯域である。上り帯域は主にデータ情報通信に、下り帯
域は映像信号等のテレビジョン信号（以下、ＴＶ信
号。）に使用されている。尚、５５ＭHz〜７０ＭHzは上
り帯域と下り帯域を分離するためのガードバンドになっ
ている。本実施例の衝突検出装置は、これらの周波数帯
を用いてデータ信号の衝突を検出し、ＬＡＮを形成す
る。このＬＡＮは、ＣＡＴＶ同軸ケーブル６０からＴＶ
信号を取り込む衝突検出装置７０、ＴＶ信号およびＬＡ
Ｎに用いる高周波信号を分岐する分岐器２０、端末装置
３０、コンピュータ装置４０そしてＴＶ装置８０から構
成される。尚、光／電気変換装置６１の下流端に衝突検
出装置７０と同一機能の衝突検出装置を設けることで、
このシステムのＬＡＮとＣＡＴＶ同軸ケーブル６０に接
続された他のシステムのＬＡＮとの間の通信での衝突判
定も可能となる。

【００５２】図９に衝突検出装置７０の概略構成図を示
す。衝突検出装置７０は、ＴＶ信号を中継するために、
第３実施例の衝突検出装置５０にＴＶ信号を増幅し下位
の端末に送出する増幅器が付加されているのが特徴であ
る。データ信号の送受信方式および衝突検出方法は衝突
検出装置５０と同等である。衝突検出装置７０は、ＴＶ
信号およびデータ信号・衝突信号を入出力させる入出力
バッファ装置７１，分配器７４、多重化された高周波信
号からＴＶ信号を抽出するＢＰＦ７２、ＴＶ信号を増幅
させる増幅器７３、第２実施例で用いた１０ＢＡＳＥ−
Ｔ方式のデータ信号を所定のイーサネット仕様に変調し
同軸ケーブル上に送出するＡ１ブロック回路７５、それ
に加えデータ信号の衝突を検知する機能を備えたＢ１ブ
ロック回路７６、そして１０ＢＡＳＥ−Ｔ方式の分配器
であるハブ７７から構成されている。尚、 Ａ１ブロッ
ク回路７５と第１実施例のＡ１ブロック回路３９（図
３）およびＢ１ブロック回路７６と第２実施例のＢ１ブ
ロック回路１９（図４）はそれぞれ同等の回路である。
又は、光／電気変換装置６１に第３実施例で記述したよ
うに衝突検出装置５０の機能を持たせても良い。

【００５３】ＣＡＴＶ局から送出されたＴＶ信号は、光
ファイバによって光電変換器６１まで送信され、その後
はＣＡＴＶ同軸ケーブルで配信される。衝突検出装置７
０は入出力バッファ装置７１によってこのＣＡＴＶ同軸
ケーブルと接続される。入出力バッファ装置７１に入力
されたＴＶ信号はＢＰＦ７２によってＴＶ信号のみ取り
出され、増幅器７３、分配器７４を経て各ＴＶ装置８０
に送信される。これにより通常の小エリアにおけるＣＡ
ＴＶ網が形成される。

【００５４】一方、分配器７４から入力されたデータ信
号は、Ｂ１ブロック回路７６，ハブ７７，Ａ１ブロック
回路７５そして入出力バッファ７１を介して上位へ送出
される。また、入出力バッファ７１から入力されたデー
タ信号は逆の経路をたどり分配器７４を経て各端末装置
に送出される。また、衝突検出用の検出信号Ｆｓは、各
端末装置３０から分配器７４によって集められ、Ｂ１ブ
ロック回路７６で処理される。衝突があれば、逆の経路
で各端末装置に衝突信号Ｆｃが送出される。

【００５５】この時使用される周波数帯域は、例えば上
りデータの搬送波に１０〜５５ＭHz帯の何れかの周波数
帯が、下り信号の搬送波に７７０ＭHz以上の周波数帯
が、衝突検出用の衝突判定交流信号Ｆｓにガードバンド
帯の何れかの周波数帯が用いられる。従って、この衝突
検出装置７０をＣＡＴＶ網に接続すれば、ＣＡＴＶシス
テムに何ら影響を与えることなく独立した小規模ＬＡＮ
が形成される。これらのＬＡＮは、既存のＣＡＴＶ網を
使用するので、新たにＬＡＮ用のケーブルを配備する必
要がない。従って、この衝突検出装置７０を適用すれ
ば、安価で利便性の高い小規模ＬＡＮが実現できる。

【００５６】（変形例）以上、本発明を表わす１実施例
を示したが、他にさまざまな変形例が考えられる。第２
実施例〜第４実施例においても、第１実施例において記
載したように、衝突判定交流信号は、端末装置毎に周波
数の僅かにことなる信号としても良く、衝突判定交流信
号Ｆｓの発生に電圧制御型水晶発振子ＶＣＯを用い、そ
れにランダム関数による電圧波形を与え、ランダムに周
波数変調された衝突判定交流信号Ｆｓとしても良い。ラ
ンダム関数に限らず周波数の異なる三角波でもよい。ま
た、確実に位相をスイープして最大振幅を取り出すこと
ができる電圧波形ならその種類は問わない。さらに、衝
突判定交流信号を送出する初期期間において、位相又は
周波数を推移してその後、一定となるようにしても良
い。ＶＣＯは電圧により発振周波数を任意に設定できる
ことから、衝突検出部１５の周波数応答性に即した周波
数を与えることができる。従って、最短時間の衝突検出
ができる。

【００５７】また、第４実施例では、衝突検出のための
衝突判定交流信号ＦｓにＣＡＴＶの未使用帯域を用いた
が、ＣＡＴＶシステムに支障がない帯域であれば、任意
の周波数帯を当てることもできる。例えば、ＴＶ信号の
空きチャネルなども使用することができる。さらに、第
４実施例では、既存のＣＡＴＶ網に本発明のＬＡＮにお
ける衝突検出方法および衝突検出装置並びにその端末装
置を適用したが、ＣＡＴＶ網に限らずＳＯＨＯ（Small
Office Home Office）あるいはマンション等小エリアに
配備されたＴＶ網に適用してもよい。この場合も、通常
のＴＶ受信に加えて小規模ＬＡＮが形成できる。

【００５８】また、第１実施例乃至第４実施例におい
て、衝突検出装置１０、５０、７０は、送信衝突を検出
した場合には、衝突信号を出力し、送信衝突を検出しな
い場合には、衝突信号を出力しないようにしているが、
送信衝突が検出されなかった旨の信号を送信するように
しても良い。また、送信衝突が検出されない場合には所
定周波数のパイロット信号が出力されており、送信衝突
が検出された場合にこのパイロット信号の出力を停止す
るようにしても良い。

【００５９】上記の全実施例では、衝突検出装置の出力
する下りのデータ信号の搬送波Ｆｄと、衝突検出装置に
入力する上りのデータ信号の搬送波Ｆｕは、異なる周波
数としたが、同一の周波数を用いても良い。即ち、デー
タ信号に対して上りと下りとで周波数帯域を分けないよ
うにしても良い。

【００６０】その他様々な変形例が考えられるが、同軸
ケーブルが高周波的に分岐され、端末装置がツリー状、
スター状に構築されたたネットワークにおいて、データ
信号の衝突を衝突判定交流信号を用いて検出する衝突検
出方法および衝突検出装置およびその端末装置であれば
その類を問わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る衝突検出方法を適用するＬＡ
Ｎの構成図。

【図２】衝突による衝突判定交流信号の変化図。

【図３】第２実施例に係わる端末装置のブロック回路
図。

【図４】第２実施例に係わる衝突検出装置のブロック回
路図。

【図５】本発明の第２実施例に係わる衝突を検出する回
路図。

【図６】第３実施例に係わる衝突検出装置を用いたＬＡ
Ｎの構成図。

【図７】本発明の第３実施例に係わる衝突検出装置の構
成図。

【図８】第４施例に係わる衝突検出装置を用いたＬＡＮ
の構成図。

【図９】第４実施例にかかわる衝突検出装置の構成図。

【図１０】従来の衝突検出方法の説明図。

【符号の説明】

１０ 衝突検出装置 １１ イーサネット・インターフェース １２ 変調部 １３ 復調部 １４、７２ バンドパスフィルタ １５ 衝突検出部 １６ 衝突信号発生部 １７、７４ 分配器 １８，７７ ハブ １９ パイロット信号発生器 ２０ 分岐器 ３０ 端末装置 ３５ 衝突判定交流信号発生部 ３６ 電圧制御型減衰器 ３７ 差動増幅器 ４０ コンピュータ装置 ５０、７０ 衝突検出装置 ５６、７１ 入出力バッファ装置 ６０ ＣＡＴＶ同軸ケーブル ６１ 光電変換器 ７３ 増幅器

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−84637（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−97250（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−227236（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−282982（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−39654（ＪＰ，Ａ) 特開2000−138695（ＪＰ，Ａ) 特開2000−115227（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−153873（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−62263（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−32634（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/28 H04L 12/44 - 12/46

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イーサネット仕様のデータで高周波搬送波
   を変調してデータ信号とし、該データ信号をネットワー
   クに送出することによって複数の端末装置間でデータ通
   信を行うＬＡＮにおいて、 分岐器あるいは分配器を用いて同軸ケーブルを高周波的
   に分岐して拡張したＬＡＮに適用され、 前記複数の端末装置は前記データ信号をネットワークに
   送出する時には、前記データ信号に先行し、前記データ
   信号の送信終了までの期間、衝突判定のための衝突判定
   交流信号をネットワークに送出し、前記衝突判定交流信号は、その初期期間において、位相
   又は周波数を推移させられたものであり、 前記ネットワークに少なくとも１つ設けられた衝突検出
   装置により、 前記ネットワーク上の前記衝突判定交流信
   号の振幅の大きさに基づいてネットワークにおける送信
   衝突を検出するものであり、 前記衝突検出装置において受信される各端末装置から出
   力された各衝突判定交流信号の受信レベルが一定となる
   ように、前記各端末装置は前記衝突判定交流信号の送信
   レベルを調整して送信する ことを特徴とするＬＡＮにお
   ける衝突検出方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載のＬＡＮにおける衝突検出
   方法に用いる端末装置であって、 前記衝突判定交流信号を送出した後、初期期間が経過す
   るまでに、前記衝突検出装置から衝突信号を受信しない
   場合には、前記データ信号を前記ネットワークに送出
   し、前記衝突信号を受信した場合には、前記データ信号
   を送出することなく、前記衝突判定交流信号の送出を停
   止することを特徴とするＬＡＮの端末装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載のＬＡＮにおける衝突検出
   方法に用いる衝突検出装置であって、 前記ネットワーク上の前記衝突判定交流信号を受信し、
   その信号の振幅が所定値を越える場合に送信衝突と判定
   して、前記ネットワークに衝突信号を送出することを特
   徴とするＬＡＮの衝突検出装置。
4. 【請求項４】前記衝突検出装置は、前記同軸ケーブルと
   前記分岐器あるいは分配器によって他の衝突検出装置に
   ツリー構造に接続されることを特徴とする請求項３に記
   載のＬＡＮにおける衝突検出装置。
5. 【請求項５】前記衝突検出装置は、ＣＡＴＶ網に形成さ
   れたＬＡＮに適用され、前記衝突判定交流信号はＣＡＴ
   Ｖの空きチャネルを利用して送出されることを特徴とす
   る請求項３または請求項４に記載のＬＡＮにおける衝突
   検出装置。
6. 【請求項６】前記ＬＡＮにおける衝突検出方法は、所定
   エリアに配備されたＴＶ配線網に適用され、ＴＶの空き
   チャンネルを用いてＬＡＮが形成されることを特徴とす
   る請求項１に記載のＬＡＮにおける衝突検出方法。