JP4373613B2 - ホームネットワーク内でアナログ加入者線を結合するための装置および方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の分野】
この発明はネットワークインターフェイシングに関し、より特定的には、電話線媒体に接続されたネットワークステーション間のデータの伝送を制御するための方法およびシステムに関する。
【０００２】
【関連技術の説明】
ローカルエリアネットワークは、ネットワークケーブルまたは他の媒体を用いてネットワーク上のステーションをリンクする。ローカルエリアネットワークアーキテクチャの各々は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）を用いて、ステーションの各々でのネットワークインターフェイスカードが媒体へのアクセスを共有できるようにする。
【０００３】
従来のローカルエリアネットワークアーキテクチャは媒体アクセスコントローラを使用するが、これは１０ＢＡＳＥ−Ｔなどの予め規定されたネットワーク媒体を用いるハーフデュプレクスまたはフルデュプレクスイーサネット（ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ規格８０２．３）プロトコルに従って動作する。より新しいオペレーティングシステムは、ネットワークステーションがネットワークの存在を検出できることを必要とする。イーサネット１０ＢＡＳＥ−Ｔ環境においては、ネットワークは、物理層（ＰＨＹ）送受信機によるリンクパルスの伝送によって検出される。１０ＢＡＳＥ−Ｔ媒体上の周期的なリンクパルスはＰＨＹ受信機によって検出されるが、これは周期的なリンクパルスの検出に基づいてネットワーク媒体上で伝送する別のネットワークステーションの存在を判断する。こうして、ステーションＡでのＰＨＹ送受信機は、ステーションＢでの１０ＢＡＳＥ−Ｔ媒体上のＰＨＹ送信機からのリンクパルスの受信によって、データパケットの送受信なしでステーションＢの存在を検出できる。
【０００４】
１０ＢＡＳＥ−Ｔなどの確立されたローカルエリアネットワーク媒体の代わりに、従来の撚り対電話線を用いて、コンピュータ同士をリンク可能にするアーキテクチャの開発に努力がなされている。そのような構成は、以下ホームネットワーク環境と称するが、住宅内の既存の電話配線を用いてホームネットワーク環境を実現化できる利点をもたらす。しかしながら、電話線は、たとえば調光器スイッチ、家庭用具の変圧器などの住宅内の電気装置によって引き起こされるスプリアスノイズのために本来ノイズが多いという性質がある。さらに撚り対電話線は、標準ＰＯＴＳ電話からのオンフック、オフフック、およびノイズパルスからの、さらに過熱および空気調整システムなどの電気システムからの、ターンオン過渡から影響を被る。
【０００５】
電話配線ネットワークにおけるさらなる問題は、伝送される波形の信号条件（すなわち形状）が、配線トポロジーに大きく依存することである。撚り対電話線媒体における多数の分岐接続と、分岐接続の異なった関連の長さとは、伝送されるネットワーク信号に多数の信号反映を引き起こすおそれがある。電話配線トポロジーは、１つのネットワークステーションからのネットワーク信号に１０から２０ミリボルトのオーダのピーク−ピーク電圧をもたらし得る一方、別のネットワークステーションからのネットワーク信号は、１から２ボルトのオーダの値を有し得る。よって、受取られるパルスの振幅と形状とは、受取ったパルスから伝送クロックまたは伝送データを回復することは実質的に困難になるほど歪められているかもしれない。
【０００６】
ヨーロッパの電話システムが直面するさらなる問題は、ネットワーク・ターミネーション・ベーシック・アクセス（ＮＴＢＡ）装置の使用を含むが、これは住宅顧客構内と、公衆交換電話網の中央局によって送受信される統合サービスデジタル網（ＩＳＤＮ）に基づく信号とのインターフェイスとして用いられる。特に、ヨーロッパ方式の電話システムは典型的には構内交換機（ＰＢＸ）を使用し、これはＮＴＢＡ装置の顧客構内端に結合され、それぞれの撚り対電話線を介して複数のアナログ電話装置を相互接続して、接続音声情報を運ぶアナログ電話信号の伝送をする。よって、顧客構内のアナログ電話は、構内交換機によって星型構成に配線されるであろう。しかしながら、ＰＢＸ内の電話交換は、４ｋＨｚ以下のアナログ電話信号の伝送のために設計されているので、毎秒１メガビットまたは毎秒１０メガビットのデータ伝送レートに関連のより高い周波数でのネットワークデータ信号の伝送を妨げる。
【０００７】
【発明の概要】
撚り対電話線の各々が構内交換機に接続されてアナログ電話信号を通信するホーム電話ネットワーク内の、コンピュータのエンドステーションを相互接続するための構成が必要とされる。
【０００８】
また、既存の顧客構内の変更を最小限にとどめながら、住宅電話技術サービスのために構内交換機を使用するヨーロッパ方式のシステム内に、ホームコンピュータネットワークを実現化するための構成も必要とされる。また、星型構成ＰＢＸシステムを有する顧客構内での、ネットワークデータ信号の伝送のためのホームネットワークの実現を可能にする構成も必要とされる。
【０００９】
これらおよび他の必要性は、構内交換機に接続された撚り対電話線の間にハイパスフィルタを接続して、それぞれの接続されたエンドステーションに対する撚り対電話線の間のネットワークデータ信号の伝送を可能にする、この発明によって達成される。
【００１０】
この発明の１つの局面によると、第１および第２のコンピュータエンドステーションを相互接続するための方法が提供されるが、該エンドステーションはホーム電話ネットワーク内のそれぞれの第１および第２の撚り対電話線に接続され、撚り対電話線の各々は、構内交換機（ＰＢＸ）への対応のアナログポート接続を有し、ＰＢＸは、第１および第２の撚り対電話線のうちの少なくとも１つの上でアナログ電話信号を通信するように構成される。この方法は、第１および第２の撚り対電話線の間にハイパスフィルタを接続するステップと、ハイパスフィルタを介して第１および第２のコンピュータエンドステーション間で、アナログ電話信号より実質的に高い周波数を有するネットワークデータ信号を伝送するステップとを含む。したがって、ハイパスフィルタによって、ネットワークデータ信号はアナログ電話信号に干渉することなくＰＢＸ回路をバイパスすることが可能になる。
【００１１】
この発明の他の局面によると、コンピュータネットワークは、第１および第２のエンドステーションと、第１の末端がそれぞれ第１および第２のエンドステーションに結合された第１および第２の撚り対電話線と、第１および第２の撚り対電話線の第２の末端を結合し、かつ第１および第２の撚り対電話線のうちの少なくとも１つの上でアナログ電話信号を通信するように構成される構内交換機と、ハイパス回路とを含む。ハイパス回路は、第１および第２の撚り対電話線の間に結合されて、第１および第２のエンドステーションの間でアナログ電話信号より実質的に高い周波数を有するネットワークデータ信号の伝送を行なう。
【００１２】
この発明のさらなる利点と新規の特徴とは、以下の説明において一部が示されるが、当業者においては一部では以下の検討により明らかとなるか、または発明の実施によって知られるであろう。この発明の利点は、添付の特許請求の範囲に特記する手段と組合せとによって実現化され達成されるであろう。
【００１３】
添付の図面において、同じ参照符号を有する要素は図面を通して同じものを表わす。
【００１４】
【発明を実施するための最良の態様】
図１は、この発明の実施例に従った、撚り対ネットワーク媒体を使用してホーム環境に実現化されたイーサネット（ＩＥＥＥ８０２．３）ローカルエリアネットワーク１０の図である。図１に示すように、ホーム環境はネットワーク・ターミネーション・ベーシック・アクセス（ＮＴＢＡ）装置１２を含み、これは公衆交換電話網との間で統合サービスデジタル網（ＩＳＤＮ）信号を送受信するように構成される。当該技術分野で認められるように、ＮＴＢＡ装置１２はＩＳＤＮタイプの電話信号を、送信経路のために２配線を有し受信経路のために２配線を有する４配線Ｓ０バス（１４）上に出力するように構成される。典型的にはヨーロッパの家庭で実現化されているように、Ｓ０バス１４は、単一の終端を有するか、またはＳ０バス１４の外（off）に並列に接続される多数の「タップ」を有する。簡略化のために、単一の終端を構内交換機１６として示す。
【００１５】
構内交換機（ＰＢＸ）１６は、Ｓ０バス１４上の電話信号を、これを用いてアナログ電話２０またはモデムを介したコンピュータ２２を星型トポロジーに従って接続する複数の撚り対線１８に結合するように構成される。
【００１６】
図２のＰＢＸ１６′などの従来のＰＢＸシステムは、ＮＴＢＡ１２からのＳ０バス１４を接続するための第１のコネクション２４と、アナログスイッチ２６と、複数のアナログポートコネクション２８とを含む。スイッチ２６は、Ｓ０バス１４を介したＮＴＢＡ１２と撚り対線１８に接続されたアナログ電話２０との間でアナログ電話信号を切換えるように構成される。よって、スイッチ２６はそれぞれの撚り対線１８を介して結合された２つの電話２０ａおよび２０ｂを相互接続するか、または電話２０をＮＴＢＡ１２を介して公衆交換電話網に接続し得る。スイッチ２６は８対（Ａ、Ｂ）の撚り対線をコネクション２８に与える。撚り対線の各々は、ＰＢＸ１６およびＰＢＸ１６′内に対応のコネクション対（Ａ、Ｂ）２８を有する。たとえば、電話２０ａの撚り対電話線はコネクションＡ１およびＢ１に接続され、エンドステーション２２ａの撚り対線はコネクションＡ２およびＢ２に接続され、電話２０ｂの対応の撚り対線はコネクションＡ３、Ｂ３に接続される、などである。
【００１７】
上述のように、従来のＰＢＸ１６′における１つの制限は、コネクション２８間でのアナログ電話信号の切換えに関してスイッチ２６が４ｋＨｚに帯域限定されていることである。よって、ユーザがエンドステーション２２ａおよび２２ｂを直接ＰＢＸ１６′に接続しようと試みれば、スイッチ２６はエンドステーション２２によって生成される高周波ホームネットワーク信号を減衰させるであろう。
【００１８】
開示される実施例によると、スイッチ２６と接続された撚り対電話線１８との間にハイパスフィルタ回路（ＨＰＦ）３０が加えられ、エンドステーション２２ａおよび２２ｂによって伝送されたより高い周波数のネットワークデータ信号（すなわちホームネットワーク信号）がスイッチ２６をバイパスすることを可能にする。よって、コンピュータネットワークは星型トポロジーに基づく電話ネットワークを有する顧客構内で実現化される。さらに、ハイパス回路３０は、アナログ電話信号帯域内のより低い周波数信号を拒絶して、アナログ電話信号のための通常のスイッチ操作に干渉することなく、スイッチをバイパスしてネットワークデータ信号を伝送することを可能にする。
【００１９】
図１に示すように、ＰＢＸ１６は、スイッチ２６とコネクション２８との間に結合されたハイパス回路を含む。図３に関して以下に詳述するように、図１および図２の両方のハイパスフィルタ３０の実際の接続は、撚り対線１８の各々が並列接続されるように、撚り対電話線の各々の対応の線を結合してハイパス回路を形成する。
【００２０】
図２は、ハイパスフィルタ３０がＰＢＸ１６′の外部の撚り対線媒体１８に接続される、図１の実施例の変形を示す図である。よって図１のＰＢＸ１６は従来のＰＢＸシステム１６′の改良と考えられるのに対し、図２の配置は既に従来のＰＢＸ１６′が設置された既存の顧客構内システムのアップグレードまたは改装のために有利である。
【００２１】
図３は、この発明の実施例に従ったハイパスフィルタ３０を詳細に示すブロック図である。図３に示すように、ハイパスフィルタ３０はコネクタ４０、４２、４４および４６を含み、第１および第２の撚り対電話線１８を接続する。特定的には、コネクション４０、４２、４４および４６は、それぞれコネクタ２８のコネクタＡ１、Ｂ１、Ａ２およびＢ２に結合される。よって、コネクタ４０および４２はエンドステーション２０ａに対応する撚り対線をわたってハイパスフィルタを確立し、コネクタ４４および４６はエンドステーション２２ａを接続する撚り対線に対するハイパスフィルタコネクションを確立する。
【００２２】
特に、ハイパスフィルタは、キャパシタＣ１とキャパシタＣ２とチョークとして示すインダクタンス要素５０とに基づくコネクションＡ１およびＢ１をわたって形成される。特に、チョーク５０は、ノードＡおよびノードＢに結合される第１の巻線５２を含む。ハイパスフィルタ３０のノードＡおよびノードＢは、撚り対線ごとに電話線のうちの対応する１つに容量的に結合される。たとえば、ノードＡは端子コネクションＡ１、Ａ２およびＡ３…Ａ８に容量的に結合され、ノードＢはコネクションＢ１、Ｂ２、Ｂ３…Ｂ８に容量的に結合される。よって、チョーク５０の第１の巻線５２はすべての関連の撚り対電話線１８にわたって誘導負荷をもたらし、それにより撚り対線１８が並列接続されてアナログ電話信号よりも実質的に高い周波数でネットワークデータ信号を伝送する。
【００２３】
図３に示すように、チョーク５０はまた第１の巻線から電気的に（galvanically）絶縁される第２の巻線５４をも含む。第２の巻線５４はコア５６を介して第１の巻線５２に誘導的に結合されるために、この誘導的結合は第２の巻線５４に伝送されたネットワークデータ信号のコピーを生成する。よって、第２の巻線５４の端子終端を用いて、ネットワーク媒体にいかなる付加的な歪みも与えることなく,第１の巻線５２を通過する伝送されるネットワーク信号をさらに監視可能である。
【００２４】
端子Ａおよび端子Ｂの間の容量が実質的に高いために、端子Ａおよび端子Ｂの間の高周波信号に対して短絡を起こすおそれがある場合もある。そのような場合には、ハイパスフィルタ回路３０はさらにチョーク１と表記される第２の高インピーダンス装置６０を含み、これは端子終端４０および４２とコネクタ２８の実際の端子コネクションＡ１およびＢ１との間に挿入される。この場合では、高インダクタンス装置６０は、スイッチ２６内の高い容量を補償して、高周波ネットワーク信号に対する短絡の可能性をなくす。
【００２５】
開示される実施例によると、ハイパスフィルタは、アナログ電話信号を切換えるように構成されるＰＢＸに加えられ、星型配線トポロジーを有する顧客構内電話システム内で並列型共有媒体ローカルエリアネットワークを実現化することを可能にする。よって、ホームネットワーク技術は、最小限の変更でアナログＰＢＸスイッチを用いて住宅構内で実現化し得る。
【００２６】
この発明は、ここで最も実用的であって好ましいと考えられる実施例に関して説明してきたが、この発明は開示される実施例に限定されるものではなく、反対に、添付の特許請求の範囲に精神と範囲とが含まれるさまざまな変更および等価な配置を含むことを意図することを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例にしたがった、構内交換機（ＰＢＸ）を有する顧客構内に実現化されたコンピューターネットワークを示すブロック図である。
【図２】ハイパス回路が、ＰＢＸの外部の撚り対電話線に結合される、図１のネットワークの変形例を示す図である。
【図３】この発明の実施例にしたがった、図１および図２のハイパスフィルタを詳細に示すブロック図である。

Claims (17)

1. ホーム電話ネットワーク内でそれぞれ第１および第２の電話線対に接続される第１および第２のコンピュータエンドステーションを相互接続するための方法であって、電話線対の各々は構内交換機（ＰＢＸ）への対応するアナログポートコネクションを有し、前記ＰＢＸは第１および第２の電話線対のうちの少なくとも１つの上のアナログ電話信号を通信するように構成され、
   第１および第２の電話線対の間にハイパスフィルタを接続するステップと、
   アナログ電話信号より実質的に高い周波数を有するネットワークデータ信号を、ハイパスフィルタを介して第１および第２のコンピュータエンドステーションの間で伝送するステップとを含み、
   複数の前記接続された電話線対は前記ＰＢＸに接続され、
   第１および第２の電話線対を含む複数の接続された電話線対の間にハイパスフィルタを並列に接続するステップと、
   複数の接続された電話線対の間の前記ネットワークデータ信号をハイパスフィルタを介してそれぞれのコンピュータエンドステーションに伝送するステップとをさらに含む、方法。
2. 高インダクタンス装置を第１の電話線対のアナログポートコネクションとハイパスフィルタとの間に加えてＰＢＸ内の高容量を補償するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 高インダクタンス装置は、共通モードのチョークである、請求項２に記載の方法。
4. インダクタ上の第２の巻線を電気的に絶縁するステップと、第２の巻線からネットワークデータ信号を読出すステップとをさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. ハイパスフィルタは第１および第２のノードを含み、各々はそれぞれのエンドステーションの電話線対のうちの対応する１つに容量的に結合され、インダクタは第１の巻線を第１および第２のノードに結合される、請求項１に記載の方法。
6. コンピュータネットワークであって、
   第１および第２のエンドステーションと、
   第１の末端を第１および第２のエンドステーションにそれぞれ結合される第１および第２の撚り対電話線と、
   第１および第２の撚り対電話線の第２の末端を結合し、かつ第１および第２の撚り対電話線のうちの少なくとも１つの上のアナログ電話信号を通信するように構成される構内交換機と、
   第１および第２の撚り対電話線の間に結合されるハイパス回路とを含み、前記ハイパス回路は、第１および第２のエンドステーションの間でアナログ電話信号より実質的に高い周波数を有するネットワークデータ信号を伝送する、コンピュータネットワーク。
7. 構内交換機は、第１の４配線Ｓ０バスに結合され、構内交換機は、第２の内部の４配線Ｓ０バスを含み統合サービスデジタル網（ＩＳＤＮ）に基づく信号を伝送する、請求項６に記載のコンピュータネットワーク。
8. ハイパス回路は、
   第１および第２のノードを含み、各々は前記撚り対電話線の各々の対応する電話線の１つに容量的に結合され、さらに
   第１の巻線が第１および第２のノードに結合されるインダクタを含む、請求項６に記載のコンピュータネットワーク。
9. インダクタは第２の巻線を含み、前記巻線は電気的に第１の巻線から絶縁されて伝送されるネットワークデータ信号のコピーを生成する、請求項８に記載のコンピュータネットワーク。
10. ハイパス回路は高インダクタンス装置をさらに含み、前記高インダクタンス装置は第１および第２の撚り対電話線の第２の末端の間に結合され、構内交換機内の高容量を補償する、請求項８に記載のコンピュータネットワーク。
11. ハイパス回路は、機内交換機をバイパスさせることによって、ネットワークデータ信号の伝送のために第１および第２の撚り対電話線の間に並列に接続される、請求項６に記載のコンピュータネットワーク。
12. 顧客構内で使用するための構内交換機（ＰＢＸ）であって、
    ネットワーク・ターミネーション・ベーシック・アクセス（ＮＴＢＡ）装置から出力される複数の線のための第１のコネクションを含み、ＮＴＢＡは公衆交換電話網との間でＩＳＤＮに基づく電話信号を送受信するように構成され、さらに
    電話と顧客構内コンピュータネットワークのエンドステーションとの１つにサービスする撚り対電話線を相互接続するための第２のコネクションの群と、
    第２のコネクションと第１のコネクションとの間でアナログ電話信号を切換えるように構成されるアナログ電話スイッチと、
    アナログ電話信号よりも実質的に高い周波数でエンドステーションによって伝送されるネットワークデータ信号の第２のコネクションの間の伝送のためのハイパス回路とを含む、構内交換機。
13. 第１のコネクションは、デジタルＩＳＤＮ信号を送受信するように構成される４配線Ｓ０バスのためのものである、請求項１２に記載のＰＢＸ。
14. ハイパス回路は、
    第１および第２のノードを含み、各々は前記撚り対電話線のうち対応する１つの電話線に容量的に結合され、さらに
    第１の巻線が第１および第２のノードに結合されたインダクタを含む、請求項１２に記載のＰＢＸ。
15. インダクタは第２の巻線を含み、前記第２の巻線は第１の巻線から電気的に絶縁されて伝送されるネットワークデータ信号のコピーを生成し、ＰＢＸはテストターミナルをさらに含み、伝送されるネットワークデータ信号のコピーを監視する、請求項１４に記載のＰＢＸ。
16. ハイパス回路はさらに高インダクタンス装置を含み、前記高インダクタンス装置は撚り対線の各々の電話線の間に結合され、構内交換機内での高い容量を補償する、請求項１４に記載のＰＢＸ。
17. ハイパス回路は、第２のコネクションの群の間に並列に接続されて
    、ネットワークデータ信号がアナログ電話スイッチをバイパスすることを可能にする、請求項１１に記載のＰＢＸ。

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