JP4718780B2 - インタフェース装置及びインタフェース制御方法 - Google Patents

Description

本発明は情報処理装置に接続されたＬＡＮの伝送路としてトランス結合のペア線を用いたインタフェース装置及びインタフェース制御方法に関する。

複数の情報処理装置（コンピュータ）をＬＡＮ（Local Area Network) により接続してデータの送受信を行う場合，電気的な信号伝送を行う伝送路として２本のペア線（線路対）を用いた平衡伝送が用い，トランス結合により終端する技術が使用されている。

このようなペア線（平衡対線）を用いてトランスで終端する伝送路において，不平衡雑音の影響を軽減する技術として，トランス結合の一方の巻線の中点タップを接地する技術が知られている（特許文献１参照）。また，平衡伝送回路において，トランスの中点タップにコンデンサを接続して接地することによりノイズを除去する技術が知られており（特許文献２参照），図４を用いて説明する。

図４はペア線を用いたＬＡＮのインタフェースの構成例を示す。図中，８０は機器Ａ側（送信側）のパルストランス，８０ａが１次側の巻線，８０ｂが２次側の巻線，８１，８２はペア線，８３は機器Ｂ側（受信側）のパルストランス，８３ａは１次側の巻線，８３ｂは２次側の巻線である。また，８４は送信側のパルストランス８０の１次側の巻線の中点タップとグランド間に設けたコンデンサＣ１，８５は受信側のパルストランス８３の２次側の巻線の中点タップとグランド間に設けたコンデンサＣ２であるが，８４，８５を設けない場合もある。なお，図４には一方の伝送方向の伝送のための構成だけ示すが，実際には逆方向の伝送のためにこれと同様の構成が設けられ，図示省略された各パルストランスへの送信信号及びパルストランスからの受信信号を送受するインタフェース（物理レイヤ及びＭＡＣ（メディアアクセスコントロール）レイヤ等の制御機能を持つ）を介してコンピュータのＩＯコントローラに接続される。

図４のようなパルストランスを使いペア線８１，８２で信号を伝送すると，コモンノイズが乗ることがある。このようなコモンノイズによるエラーが多い相手機器のための対策として，機器Ａ側のパルストランス８０の１次側の巻線の中点タップとグランド間にコンデンサ８４を設け，機器Ｂ側のパルストランス８３の２次側の巻線の中点タップとグランド間にコンデンサ８５を設け，コモンノイズをそれぞれのコンデンサを通して除去するようにした。
特開昭５８−１４１０３８号公報 特許第２６７０１６６号公報（第３図〜第５図）

一方，ＬＡＮの標準的な仕様には，パルストランスの中点にコンデンサを接続してグランドに接続しなければならないという規定はない。

ところが，離れた機器同士を上記図４のようにペア線で接続しパルストランスで終端した時，機器同士のグランド間にノイズがあり，且つシールドやＦＧ線（フレームグランド：機器のグランド端子）が無いケーブルを使用すると，コンデンサを備えた機器が逆にノイズ源になる。この，コンデンサの有無によるノイズの影響について図５に示すコンデンサによる影響を説明する図を用いて説明する。

図５において，機器Ａ側と機器Ｂ側はペア線８１，８２により接続され，パルストランスは図示省略され，ＲＡはコモンノイズの機器Ａ側のルートに存在する等価的な抵抗を表し，ＲＢはコモンノイズの機器Ｂ側のルートに存在する等価的な抵抗を表し，８４は機器Ａ側に設けたコンデンサＣ１であり，８５は機器Ｂ側のコンデンサＣ２であるが，点線で示すように機器Ｂ側に設ける場合と設けない場合がある。８６はペア線８２上のノイズ源である。なお，ＦＧ（フレームグランド）とＳＧ（シグナルグランド）は各機器内でショートしている。

機器Ａ側と機器Ｂ側の間にノイズ源８６があり，機器Ａ側にコンデンサＣ１があり，機器Ｂ側にコンデンサＣ２が無い場合は，機器Ｂ側のノイズの逃げ場がなくなり，矢印（→）で示すようにノイズが大回りし，機器Ｂ側でエラーが多発する可能性がある。この場合，機器ＡにコンデンサＣ１を備えることが，逆に機器Ｂに対し余計なコモンモードのノイズを増大させる，ノイズ源を提供する結果になる。これに対処するため，機器Ａ側のコンデンサＣ１を除去した場合，相手側（機器Ｂ側）としてコンデンサを備えた機器と接続すると，今度は上記に説明した機器Ｂの立場になってしまい逆にノイズの影響を受けることになる。

すなわち，図５に示すモードのノイズによる問題を生じないパターンは，次の２つのケースの何れかになる。

(1) 両機器共コンデンサを設けない。

(2) 両機器共コンデンサを設ける。

上記(1) の両機器共コンデンサを設けないケースはコモンモード対策としては最良では無いが，ノイズが双方で大回りする結果，ノイズが下がり，図５に示す(1) のパターンによるノイズの問題は顕在化しにくい。また, 上記(2) の双方にコンデンサを設けたケースでは，図５の(2) に示すパターンでコンデンサによって両機器間が交流的にショートされた状態となり，ノイズがコンデンサの外側に波及せず，コモンノイズによる不具合は起こらない。

一方，コンデンサをパルストランスの中点に付けるか付けないか仕様の定まらない不特定の機器との接続において，コモンノイズによる影響を無くすには相手側の状態を確認して，コンデンサを付けるか，外すかという作業をしなければならないという問題があった。

コンデンサを備えた機器及び備えない機器が既に市場に出回っている現状では，対策として，コンデンサを固定的に付けるか，付けないかのいずれかにすることでは対応市場を狭めてしまい，オプショナルな機器選定と構成を前提としたパーソナルコンピュータのビジネスの実態に合わない。

本発明は相手機器の条件に応じてコンデンサを自動的に接続／除去のどちらにでも対応することができるＬＡＮのインタフェース装置及びインタフェース制御方法を提供することを目的とする。

図１は本発明の原理構成を示す。図中，１はＬＡＮの伝送路を形成するペア線３ａ，３ｂがトランス結合により終端する終端部，２はトランス結合の終端部１と後述する入出力制御部５の間のインタフェース，２０はトランス結合の装置側の中点タップに一方の端子が接続されたコンデンサ，２１はコンデンサ２０の他方の端子とグランド（接地）端子の間を電気的にオン（接続）またはオフ（切断）の状態に切替えるスイッチ，３ａ，３ｂはペア線，４はＬＡＮを介して他装置との間でデータを送受し，処理を行う情報処理部，４０はＬＡＮのトランス結合の終端部のコンデンサを接続するか否かの調整を行うコンデンサ調整部，４０ａはスイッチ状態別テスト手段，４０ｂはテスト結果判別手段，４０ｃはテスト結果判別手段４０ｂにより良好な品質と判別したスイッチ状態にスイッチ設定部５１を設定する制御を行うスイッチ制御手段，５はＬＡＮを介してデータの送受信の制御を行う入出力制御部，５０はＬＡＮを介した他装置との通信を行う通信部，５１は情報処理部４からの指示が設定され，その設定状態によりスイッチ２１を制御する出力を発生するスイッチ設定部，６はペア線３ａ，３ｂで接続する相手機器のトランス結合の終端部である。

本発明はＬＡＮの伝送路をペア線で構成してトランス結合で終端する場合に，トランスの一次側の中点にコンデンサを接続し，コンデンサとグランドの間をオン・オフするスイッチを設け，そのスイッチをオン及びオフにした時の通信の状態をチェックして，良好な通信特性が得られる状態を識別して，その状態にスイッチを切替えることで，ペア線の相手方の状態に合わせることができ，良好なデータの伝送が可能になる。

情報処理部４のコンデンサ調整部４０が駆動されると，スイッチ状態別テスト手段４０ａによるテストが行われる。この場合，最初に入出力制御部５のスイッチ設定部５１をオン状態に設定することで，スイッチ２１をオンにして，コンデンサ２０がトランス結合の終端部１のトランスの中点に接続される。この状態でスイッチ状態別テスト手段４０ａにより終端部１，ペア線３ａ，３ｂを介する相手装置とのテストの通信を行って，通信の品質を表す結果を得て保存する。次にスイッチ状態別テスト手段４０ａは，入出力制御部５に対してスイッチ設定部５１の設定情報をオフ状態に設定してスイッチ２１をオフにし，トランスの中点にコンデンサが接続されてないのと同じ状態にして，ペア線３ａ，３ｂを介して上記のスイッチ２１をオンにした時に行ったのと同様のテストの通信を行い，通信品質を表す結果を得て保存する。次にスイッチ状態別テスト手段４０ａによるテスト結果をテスト結果判別手段４０ｂで判別し，良好な結果を得られたスイッチ状態を検出するとスイッチ制御手段４０ｃにその状態を通知し，スイッチ制御手段４０ｃは入出力制御部５のスイッチ設定部５１を通知された状態に設定する。これにより，スイッチ２１がオンまたはオフに切替えられる。

本発明によればＬＡＮのようなパルストランスを使ったペア線により相手機器と接続する場合に，自装置のパルストランスの中点にコンデンサを接続してコンデンサを接地するか否かの各状態による通信のテストを行うことで，相手機器側のパルストランスの中点へのコンデンサが接続されているか否か判別することができ，相手機器側に対応して自装置側の状態を切替えることで，良好な通信品質により通信の信頼性を向上することができる。

図２は実施例の構成である。１はトランス結合の終端部，１ａは受信用のトランス，１ｂは送信用のトランス，２ａは物理レイヤ制御部，２０ａ，２０ｂはそれぞれ一方の端末をトランス１ａ，１ｂの中点タップと接続したコンデンサ，２１ａ，２１ｂは上記図１のスイッチ２１を構成し，コンデンサ２０ａ，２０ｂの他端をそれぞれアースに接続するか否かのスイッチングを行うＦＥＴ（Field Effect Transistor)，２ｂはＭＡＣレイヤ制御部，３ａ，３ｂは受信用のペア線，３ｃ，３ｄは送信用のペア線である。４ａはＣＰＵ，４ｂはメモリ制御部，４ｃはプログラム及びデータを格納するメモリ，５は入出力制御部（ＩＯ制御部），５０は通信部，５１ａは入出力制御部５内に設けられたＧＰＩＯ（General Purpose Input Output: 汎用目的入出力) と呼ばれる入出力ピンの情報を設定するレジスタであり，その中の１ビットによりスイッチを構成するＦＥＴ２１ａ，２１ｂを制御する情報が設定される。

なお，メモリ制御部４ｂと入出力制御部５はＣＰＵ４ａの周辺回路でありチップセットと呼ばれる集積回路であり，メモリ制御部４ｂはメモリ制御機能を備え，入出力制御部５はハードディスクやプロッピーディスク等の制御機能を備え，ＧＰＩＯはシステム固有の信号を入出力を行うための入出力ピンであり，入力用，出力用の固定または指定によって入力，出力が切り換えられるものである。この実施例では，レジスタ５１ａの１ビットがＧＰＩＯの信号線の一本の信号としてコンデンサの切替え用に使用する。

トランス結合の中点タップに一方の端子が接続されたコンデンサ２０ａ，２０ｂの他端をスイッチとして設けられたＦＥＴ２１ａに接続し，ＦＥＴ２１ａに直列接続されたＦＥＴ２１ｂの他端をグランド端子と接続して，入出力制御部５のレジスタ５１ａからのＧＰＩＯの１ビットの信号を切り替えることで，コンデンサを付加した状態か，削除した状態に設定される。

図３はコンデンサ切替制御の処理フローであり，上記図２のＣＰＵ４ａにおいてメモリ４ｃに格納されたプログラムにより実行される。

最初に，レジスタＲａ，Ｒｂを０にセットし，コンデンサを除去した状態（スイッチ２１ａ，２１ｂをオフにするよう入出力制御部５のレジスタ５１ａの制御用ビットに“０”をセットする）にする（図３のＳ１）。次に伝送品質を確認するためのコマンドを実行する（図３のＳ２）。伝送品質を確認するためのコマンドとして，この実施例では相手に対しエコー要求メッセージを送って，相手からエコー応答メッセージを受け取るためのメッセージを入出力制御部５から，ＭＡＣレイヤ制御部２ｂ，物理レイヤ制御部２ａを介してトランス結合の終端部１を通って送信され，その送信を実行した時間から相手側からの応答が返ってくるまでのレスポンスタイム（応答時間）を測定し，レジスタＲａに保持する（図３のＳ３）。次にコンデンサを付加した状態（スイッチ２１ａ，２１ｂをオンにするよう入出力制御部５のレジスタ５１ａの制御用ビットに“１”をセットする）にして（図３のＳ４），上記のＳ２と同様のコマンドを実行し（同Ｓ５），相手からのレスポンスタイムを測定して，その結果をレジスタＲｂに保持する（同Ｓ６）。

続いて，Ｒａ≦Ｒｂであるかを判別し（図３のＳ７），成立する場合（コンデンサ２０ａ，２０ｂを除去した時のレスポンスタイムＲａの方が短い）は，コンデンサを除去する制御を行い（同Ｓ８），成立しない場合（コンデンサを付加した状態）は，そのまま（上記のＳ４でコンデンサが付加された状態になっている）で終了する。

上記のステップＳ２とＳ５において実行されるテスト通信の例として説明した，エコー要求メッセージは，送信したデータが，正しく相手コンピュータに到達したことをチェックするＩＣＭＰ（Internet Control Message Protocol)というプロトコルの中のエコー要求メッセージを使用する。この要求を受け取った相手先の装置はエコー応答メッセージを送り返すことになっている。このようなメッセージを用いたコマンド（ツール）をＰＩＮＧ（Packet InterNetwork Groper) と呼ばれる。

（付記１） 情報処理部がトランス結合で終端するペア線を介して他装置と通信を行うためのＬＡＮのインタフェース装置において，前記トランス結合の自装置側の中点タップにコンデンサの一方の端子を接続し，前記コンデンサの他方の端子とグランド端子との間にスイッチを設け，前記スイッチのオン・オフを制御する情報を設定する手段を備えたことを特徴とするＬＡＮのインタフェース装置。

（付記２） 前記スイッチのオン・オフを制御する情報を設定する手段は，前記情報処理部から設定される入出力制御用の情報を設定するレジスタにより構成されることを特徴とするＬＡＮのインタフェース装置。

（付記３） 情報処理部がトランス結合で終端するペア線を介して他装置と通信を行うためのＬＡＮのインタフェース制御方法において，前記トランス結合の中点タップと接続されたコンデンサの他端にグランド端子との接続を制御するスイッチを設け，情報処理部は，前記スイッチをオン及びオフのそれぞれの状態において前記ペア線を介した他装置とテスト通信を行って各状態における通信の品質を表す結果を求め，前記テスト通信の品質を表す結果を評価し，良好な結果が得られた状態に前記スイッチを制御することを特徴とするＬＡＮのインタフェース制御方法。

（付記４） 請求項２において，前記ペア線を介した他装置とのテスト通信として，前記他装置に対する呼び出しを行ってから，前記他装置からの応答が返ってくるまでの時間を測定することを特徴とするＬＡＮのインタフェース制御方法。

本発明の原理構成を示す図である。 実施例の構成を示す図である。 コンデンサ切替制御の処理フローを示す図である。 ペア線を用いたＬＡＮのインタフェースの構成例を示す図である。 コンデンサによる影響を説明する図である。

符号の説明

１ トランス結合の終端部
２ インタフェース
２０ コンデンサ
２１ スイッチ
３ａ，３ｂ ペア線
４ 情報処理部
４０ コンデンサ調整部
４０ａ スイッチ状態別テスト手段
４０ｂ テスト結果判別手段
４０ｃ スイッチ制御手段
５ 入出力制御部
５０ 通信部
５１ スイッチ設定部
６ 相手機器のトランス結合の終端部

Claims (2)

1. 情報処理装置がトランス結合で終端するペア線を介して他装置と通信を行うためのＬＡＮのインタフェース装置において，
   前記トランス結合の自装置側の中点タップにコンデンサの一方の端子を接続し，前記コンデンサの他方の端子とグランド端子との間にスイッチを設け，
   前記スイッチのオン・オフを制御する情報を設定する手段と，
   前記スイッチをオン・オフの各状態に切り替えて，スイッチ状態別に前記他装置とのテスト通信を行って通信の品質を表す結果を得て保存する手段と，前記スイッチ状態別の通信の品質を表す結果を判別して良好な結果を得られたスイッチ状態を判別して，そのスイッチ状態に前記スイッチを設定する手段と，
   を備えたことを特徴とするＬＡＮのインタフェース装置。
2. 情報処理装置がトランス結合で終端するペア線を介して他装置と通信を行うためのＬＡＮのインタフェース制御方法において，
   前記トランス結合の中点タップと接続されたコンデンサの他端にグランド端子との接続を制御するスイッチを設け，
   情報処理装置は，前記スイッチをオン及びオフのそれぞれの状態において前記ペア線を介した前記他装置とテスト通信を行って各状態における通信の品質を表す結果を求め，
   前記テスト通信の品質を表す結果を評価し，良好な結果が得られた状態に前記スイッチを制御することを特徴とするＬＡＮのインタフェース制御方法。

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