JPH04234244A - 通信ネットワーク - Google Patents

通信ネットワーク

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JPH04234244A
JPH04234244A JP3211326A JP21132691A JPH04234244A JP H04234244 A JPH04234244 A JP H04234244A JP 3211326 A JP3211326 A JP 3211326A JP 21132691 A JP21132691 A JP 21132691A JP H04234244 A JPH04234244 A JP H04234244A
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niu
network
network interface
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JP3211326A
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English (en)
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Kai Y Eng
カイ　ワイ．イング
Mark J Karol
マーク　ジェイ．キャロル
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American Telephone and Telegraph Co Inc
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Optical Communication System (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、通信ネットワークに関
し、特に、同調可能レーザ多重ホッピング通信ネットワ
ークを構築するためのネットワーク・インタフェース装
置（ＮＩＵ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、光伝送媒体の大きなバンド幅を十
分利用しようという努力の中で、多重ホッピング光波ネ
ットワークが提案されている。このような提案の１つは
、アカンポラ（Ａｃａｍｐｏｒａ）他「テラビット光波
ネットワーク：多重ホッピングの方法」ＡＴ＆Ｔテクニ
カル・ジャーナル、第６６巻第６号（１９８７年１１月
）という論文に説明されている。アカンポラのシステム
においては、各ＮＩＵは１個以上の定波長の光送信機お
よび受信機を使用し、ＮＩＵの送信および受信周波数は
相異なるＮＩＵに対しては同一でも異なっていてもよい
。
【０００３】データは、パケットの宛先ＮＩＵの受信周
波数で伝送するように配置されたＮＩＵにパケットが到
達するまで、１個以上の中間ＮＩＵを通してデータ・パ
ケットを「ホッピング」することによって、ＮＩＵ間で
伝送される。データ・パケットはこうして宛先ＮＩＵに
伝送される。このシステムは、光受信機または送信機を
連続的に再同調するという、かなりのバンド幅を消費す
る処理を必要としない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】アカンポラのシステム
の１つの欠点は、多数のパケットからなる大きいデータ
・ファイルの伝送の場合に認識される。データ・パケッ
トがホッピングされるすべてのＮＩＵは過大なトラフィ
ックにより不必要に負荷を受ける。従って、光媒体の大
きいバンド幅を利用することが可能で、多重ホッピング
・システムのいくつかの欠点を回避するネットワークを
設計する必要が生じる。
【０００５】１つの従来のシステムでは、多重ホッピン
グ技術と再同調可能な光受信機の両方が利用されている
。しかし、この従来のシステムは、所望されるよりもや
や複雑で、アーキテクチャ依存性が高い。
【０００６】従来技術に残された問題は、多重ホッピン
グ・ネットワークの利点を利用し、より効率的に動作す
る、柔軟で単純なネットワーク・アーキテクチャを開発
することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以上およびその他の問題
点は、ユーザ機器間の通信を行う改良されたネットワー
ク・インタフェース装置（ＮＩＵ）およびネットワーク
に関する本発明によって解決される。本発明によれば、
数個のサブネットワークが共通の媒体上に多重化される
。データは、同一のサブネットワーク上のＮＩＵ間では
直接伝送によって伝送される。他のサブネットワークの
ＮＩＵに送信するためには、ＮＩＵは、そのような他の
サブネットワークの活動状態をモニタリングし、そのサ
ブネットワークがアイドル状態の時に、そのサブネット
ワーク上で伝送するように同調可能送信機を一時的に再
同調する。
【０００８】１つの実施例では、光ファイバが通信媒体
として使用され、受動光タップが各ＮＩＵで利用される
。この実施例は、受動タップが光信号を減衰するため、
通信媒体のさまざまな非重複部分で同一の波長を再使用
することを可能にするという利点も有する。
【０００９】
【実施例】図１は、本発明によるローカル・エリア・ネ
ットワーク（ＬＡＮ）の論理ブロック図を示している。 図１に示された配置は、通信媒体１２２とＮＩＵ１０１
〜１２１からなる。各ＮＩＵは、当業者に周知の技術に
従って、１個以上のユーザ機器を通信媒体１２２にイン
タフェースするために使用される。図１の配置は環状ア
ーキテクチャとして示されているが、ＮＩＵは、例えば
バスのような他のトポロジーで接続されていてもよい。
【００１０】通信媒体１２２は例えば３個のチャネルか
らなり、それぞれ別々の波長で実現される。特に、ＮＩ
Ｕ１０１〜１０３はそれぞれλ１、λ２、およびλ３に
同調された固定送信機および受信機からなる。１０４か
ら１２１までの各ＮＩＵは、通信媒体１２２上で３個前
に位置するＮＩＵと同一の波長に同調された固定送信機
および受信機からなる。
【００１１】従って、ＮＩＵ１０１，１０４，１０７，
１１０，１１３，１１６および１１９はそれぞれλ１に
同調された固定受信機および送信機を含み、ＮＩＵ１０
２，１０５，１０８，１１１，１１４，１１７，および
１２０はそれぞれλ２に同調された固定送信機および受
信機を含む。これらの接続は図１では破線で示されてい
る。さらに、残りのＮＩＵはλ３に同調された固定送信
機および受信機によって接続される。従って、図１のネ
ットワークは、それぞれ相異なる波長で実現され、それ
ぞれ３個ごとのＮＩＵの相異なるセットを接続する、３
個のサブネットワークと考えることが可能である。
【００１２】図１の各サブネットワークは１個の波長で
実現されているが、実際のシステムでは、各サブネット
ワークは数個の波長で実現されてもよい。例えば、図１
のＮＩＵ１１６は、λ１で受信するように配置された固
定受信機と、λ１に同調された固定送信機からなる。し
かし、固定送信機は他の波長（例えばλ４）に同調され
てもよい。しかし、このことは、ＮＩＵ１１９の固定受
信機がλ４に同調されることを要求する。一般的に、相
異なるサブネットワークの重複部分が同一の波長を使用
しない限り、各サブネットワークはほとんど独立に動作
可能である。しかしここでは説明のため各サブネットワ
ークは単一の波長で実現されていると仮定する。
【００１３】図１の配置のもう１つの性質は、同一のサ
ブネットワーク上の任意の２個のＮＩＵ間に位置するＮ
ＩＵの数は、通信媒体１２２を伝わる信号が、そのサブ
ネットワーク上の次のＮＩＵによって受信された後で認
識レベル以下に減衰されるようになっていることである
。この性質は、波長の再使用を可能にするように従来都
合良く利用されている。
【００１４】例えば、図１のＮＩＵ１０４は波長λ１で
ＮＩＵ１０７に送信する。通信媒体１２２に例えば受動
カプラで接続されたＮＩＵ１０５、１０６、および１０
７はそれぞれ、ＮＩＵ１０４から１０７に送信された信
号を減衰するため、ＮＩＵ１０４から送信された信号が
ＮＩＵ１０７によって受信された後は、どの他のＮＩＵ
もそれを受信受信することができない。すなわち、その
信号が伝播し続けてＮＩＵ１０８に到達すると、それは
認識レベル以下に減衰されている。
【００１５】図１のネットワークのさらにもう１つの性
質は、各ＮＩＵが、自分が付随するサブネットワーク以
外のサブネットワークの活動状態をモニタリングするた
めの同調可能活動状態検知器と、これらの他のサブネッ
トワークがアイドル状態であると検知されたときにそれ
らへ送信するための同調可能送信機を含むことである。
【００１６】例えば、ＮＩＵ１０１がλ１でＮＩＵ１０
４に送信するとき、ＮＩＵ１０２はこのような送信をモ
ニタリングし、ＮＩＵ１０１と１０４を接続するサブネ
ットワーク上のアイドル・タイム・スロットを検知する
ことができる。さらに、ＮＩＵ１０２はその同調可能送
信機を再同調して、λ１で送信することができる。この
性質によって、任意の２個のＮＩＵ間の送信が以下のよ
うに可能となる。
【００１７】ネットワークの動作の説明に移ると、同一
サブネットワーク上のＮＩＵ間の通信は、所定のタイム
・スロット中に、同一サブネットワーク上のあるＮＩＵ
から次のＮＩＵへ、順に時計回りにパケットを送信する
ことによって実現される。例えば、ＮＩＵ１０７からＮ
ＩＵ１１９へ送信されるパケットは、まずＮＩＵ１１０
に送信され、そこで受信されて再増幅される。前に説明
したように、送信されるパケットはＮＩＵ１１０を通過
後には認識レベル以下に減衰されるので、この再増幅が
必要である。ＮＩＵ１１０から、パケットはＮＩＵ１１
３に、続いて最後にＮＩＵ１１６に送信されて、付随す
る機器によって最終的な処理を受ける。ＮＩＵ１０７，
１１０，１１３，１１６および１１９間の送信は、図１
に示されているように、波長λ１で実現される。
【００１８】同一サブネットワークに接続されていない
ＮＩＵ間の通信は、送信ＮＩＵが、付随する受信ＮＩＵ
のサブネットワークをモニタリングし、そのサブネット
ワークがアイドル状態のときにそのサブネットワークに
「切り替える」ことによって実現される。例えば、ＮＩ
Ｕ１０６がデータをＮＩＵ１１３に送信する場合を考え
る。図１から、ＮＩＵ１１３すなわちデータの受信ＮＩ
Ｕは、λ１でデータを受信するように配置されている。 従って、ＮＩＵ１０６はその同調可能活動状態検知器を
λ１に同調し、ＮＩＵ１０４からＮＩＵ１０７への送信
をモニタリングする。この通信の実際の処理は不要であ
る。活動状態検知器は信号の有無を識別するだけでよい
。ＮＩＵハードウェアのさらに詳細な説明は以下で説明
される。
【００１９】ＮＩＵ１０６が、ＮＩＵ１０４と１０７を
接続するサブネットワーク上のアイドル・タイム・スロ
ットを検知すると、ＮＩＵ１０６からのパケットは波長
λ１を使用して通信媒体１２２上に出力される。使用さ
れている波長のため、パケットはＮＩＵ１０７に付随す
る固定周波数受信機によって受信される。続いてパケッ
トは、前に説明されたように、ＮＩＵ１０７からＮＩＵ
１１０を介してＮＩＵ１１３に伝送される。このように
して、ＮＩＵは、自分のサブネットワーク上の他のＮＩ
Ｕに対しては付随する定波長で通信し、他のサブネット
ワーク上のＮＩＵに対しては同調可能送信機で通信する
ことができる。
【００２０】ネットワークの基本動作の説明はこれで終
わり、図２の説明に移る。ユーザ機器２１１は、周知の
さまざまな装置のいずれでもよい。このようなユーザ機
器の詳細は本発明にとって重要でないからである。
【００２１】ＮＩＵの動作は、まず、自分が付随するサ
ブネットワークに関して説明される。説明のため、図２
のＮＩＵが図１のＮＩＵ１０５を表すと仮定する。図１
から分かるように、ＮＩＵ１０５はλ２サブネットワー
クを使用するように配置されている。従って、固定送信
機２０７はλ２で送信するように配置される。
【００２２】ＮＩＵ１０５によって中継されるパケット
、すなわち、サブネットワークλ２上でＮＩＵ１０２か
らＮＩＵ１０８に送信されるパケットは、固定フィルタ
２０４に到着する。固定フィルタ２０４は、λ１および
λ３のエネルギーを除去し、所望される信号、すなわち
、λ２からのデータを受信機２０５に供給する。受信機
２０５は、復調の実行およびアドレスの読み取りによっ
てパケットの受信を完了する。ＮＩＵ１０５を宛先とす
るパケットは通信媒体から取り出され、図２に示された
ユーザ機器２１１に供給される。しかし、ＮＩＵ１０８
に中継されるべきパケットは、後の送信のためキュー２
０６に、例えば先入れ先出し方式で配置される。
【００２３】キュー２０６は、ユーザ機器２１１からの
パケットも受信する。例えば、図１を参照すると、ＮＩ
Ｕ１０５からＮＩＵ１０８にパケットを送信する場合、
このようなパケットは図示されたＮＩＵ１０５からキュ
ー２０６に伝送される。従って、キュー２０６は、ユー
ザ機器２１１から到着したパケットと受信機２０５から
到着したパケットの衝突を回避する手段を含まなければ
ならない。これは、例えば、２個のソースを交替でポー
リングすることによって実現されるが、多くの他の技術
もまた当業者には周知である。
【００２４】キュー２０６からのパケットは、所定のタ
イム・スロット中に、順に固定送信機２０７に伝送され
る。光通信システムの場合、固定送信機２０７はレーザ
であり、通信媒体に光学的に結合される。
【００２５】ＮＩＵ１０５から他のサブネットワークの
ＮＩＵに送信される必要のあるパケットは、同調可能送
信機２０８によって送信される。例えば、あるパケット
がＮＩＵ１０５からＮＩＵ１１０に送信されることにな
っていると仮定する。図１に示されるように、このよう
なパケットはまず、ＮＩＵ１１０に伝送されるためには
波長λ１でＮＩＵ１０７に送信されなければならない。 このようなパケットは、ＮＩＵ１０５に付随するユーザ
機器から到着すると、キュー２１０にバッファリングさ
れる。任意の時刻においてキュー２１０内の複数のパケ
ットのうち、その多くがさまざまなサブネットワークを
宛先とするものであり、他のパケットとは異なる波長で
送信されなければならない。
【００２６】動作中、パケットがキュー２１０の前から
到着すると、そのアドレスが同調回路２１２によって読
み取られる。同調回路２１２は、標準的なテーブル参照
に基づき、そのパケットの宛先ＮＩＵはどのサブネット
ワークに付随しているかを判定することによって、その
パケットがどの波長で送信されるべきかを決定する。同
調回路２１２は続いて、同調可能送信機２０８に対し、
適切な波長に同調させ、同時に、同調可能フィルタ２０
１に対し、同一の波長に同調させる。
【００２７】次に、選択された波長に付随する特定のサ
ブネットワーク上に存在する次のアイドル・タイム・ス
ロットが、活動状態検知器２０３によって検知される。 特に、活動状態検知器２０３は、同調可能フィルタ２０
１が同調された波長にエネルギーが存在しないことを検
知する。これが検知されると、活動状態検知器２０３は
同調可能送信機２０８を起動し、パケットは通信媒体１
２２上へ送信される。結合器２０９は、同調可能送信機
２０８からの信号を、固定送信機２０７からの信号と結
合し、その結果を通信媒体１２２に結合するために使用
される。
【００２８】与えられたサブネットワーク上の同一のア
イドル・タイム・スロットに対して競合するＮＩＵ間の
衝突は解消されなければならない。図１を参照すると、
例えば、ＮＩＵ１０２および１０３はいずれもＮＩＵ１
０１と１０４の間に位置する。ＮＩＵ１０２および１０
３の両方が同時にλ１に付随したサブネットワーク上へ
のパケットの送信を要求した場合を考える。これら２個
のＮＩＵのいずれが、ＮＩＵ１０１から送信されること
になる次のアイドル・タイム・スロットを利用するのか
を決定する何らかの方法が必要である。これが不適切に
実行されると、以下に説明されるように、衝突が起こる
可能性がある。
【００２９】図３はパケット・フォーマットの例を示し
ており、２ビットが活動状態検知のために予約されてい
る。活動状態の検知は１ビット時間を必要とすると仮定
する。これは、今日の高速ネットワークにおいては妥当
な仮定である。このとき、システムを実現するためには
パケットに少なくとも２ビットが予約されなければなら
ない。
【００３０】上記のＮＩＵ１０２および１０３の例を使
用すると、図１から分かるように、通信は時計回りに流
れるため、ＮＩＵ１０２は最初に空のタイム・スロット
を検知する。次に、ＮＩＵ１０２は再同調し、このタイ
ム・スロットを前記のように利用する。しかし、これが
起こる時までに、ＮＩＵ１０３がアイドル・タイム・ス
ロットの第１ビットを受信し、アイドル・タイム・スロ
ットを検知し、同一のタイム・スロットにデータ・パケ
ットを送信してしまう。
【００３１】上記の問題点を回避するため、図３に示さ
れるように、２ビット時間が活動状態検知のために予約
される。ＮＩＵ１０２は、図３の「ａ」と書かれた第１
ビットが論理「０」に設定されている場合、タイム・ス
ロットが空であると仮定する。続いてＮＩＵ１０２はそ
のタイム・スロットを使用して新たなサブネットワーク
に「切り替わり」、同調可能送信機２０８から新サブネ
ットワーク上にデータを送信する。さらに、ＮＩＵ１０
２は「ｂ」と書かれたビットを論理「１」に設定する。
【００３２】パケットがＮＩＵ１０３に伝播されると、
ＮＩＵ１０３は「ｂ」と書かれたビットを検査し、論理
「０」に設定されている場合は、ＮＩＵ１０３はそのタ
イム・スロットが空であると仮定する。活動状態検知に
２ビットを使用することにより、衝突は完全に回避され
る。
【００３３】説明された概念は、２個よりも多くのＮＩ
Ｕが同一のサブネットワーク上の任意の２個のＮＩＵ間
に位置する場合にも、直接的な方法で拡張される。一般
的に、同一のサブネットワーク上の１対のＮＩＵの間に
順に位置する１からＮまでのＮＩＵが存在する場合、活
動状態検知のためにＮビット時間がパケット・ヘッダに
予約されなければならない。
【００３４】各ＮＩＵは、指定されたビットを使用して
、タイム・スロットがアイドル状態であることを検知し
、また、各ＮＩＵは、そのようなアイドル・タイム・ス
ロットを使用する場合、残りすべての活動状態検知ビッ
トを論理「１」に設定する。実際、光ファイバが通信媒
体として使用され、受動カプラが各ＮＩＵとして使用さ
れる場合、信号が認識レベル以下に減衰される前に、お
よそ１０ないし１２個のＮＩＵが同一のサブネットワー
ク上の任意の２個のＮＩＵ間に位置する。
【００３５】以上で本発明の基本動作を説明したが、他
の変形も可能である。例えば、アーキテクチャは環状で
はなくバスであってもよいし、同調可能フィルタは同調
可能レーザおよびヘテロダイン受信機装置を使用して実
現可能であり、光ファイバの代わりに複数の通信媒体を
使用することも可能である。
【００３６】また他の変形は、ユーザ機器からのデータ
の２個のソースを備える必要性を除去することに関する
。特に、図２を参照すると、ユーザ機器の例は２個の独
立なデータ・ストリームを供給しなければならない。 １個は同調可能送信機へのものであり、もう１個は固定
送信機へのものである。代替の実施例は、ユーザ機器が
、１個のデータ・ストリームを供給すればよく、ＮＩＵ
が、データのパケットのアドレスに基づいて、同調可能
送信機へのデータを固定送信機へのデータから分離する
。
【００３７】さらに他の変形は、ＮＩＵがサブネットワ
ークから「ロック・アウト」されることに対する保護を
行う技術を含む。特に、図１を参照すると、ＮＩＵ１０
１が長い連続したデータのストリームをＮＩＵ１０４に
送信している場合、ＮＩＵ１０１からの送信の持続期間
中はλ１サブネットワーク上にアイドル時間が存在しな
いため、ＮＩＵ１０２はλ１サブネットワークから「ロ
ック・アウト」される。従って、例えば、バンド外バッ
クアップ・チャネルが予約され、その上を情報が反時計
回りに流れることにより、ＮＩＵ１０２がＮＩＵ１０１
に信号を送り、ＮＩＵ１０１に対して１個以上のタイム
・スロットを空にさせることが望ましい。
【００３８】本ネットワークは、当業者に周知のように
、２個以上の通信媒体上で複製されることにより、故障
からのほとんど即時の回復を行うことも可能である。
【００３９】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、多
重ホッピング・ネットワークの利点を利用し、より効率
的に動作する、柔軟で単純なネットワーク・アーキテク
チャが実現される。本発明の実施例では、光媒体の大き
いバンド幅を利用することが可能であり、受動タップが
光信号を減衰するため、通信媒体のさまざまな非重複部
分で同一の波長を再使用することを可能にするという利
点も有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるネットワークの例の論理ダイヤグ
ラムである。
【図２】図１の配置で使用されるネットワーク・インタ
フェース装置（ＮＩＵ）の高レベル・ブロック図である
。
【図３】本発明で使用されるパケットの例の構造を示す
図である。
【符号の説明】
１０１〜１２１　　ＮＩＵ １２２　　通信媒体 ２０１　　同調可能フィルタ ２０３　　活動状態検知器 ２０４　　固定フィルタ ２０５　　受信機 ２０６　　キュー ２０７　　固定送信機 ２０８　　同調可能送信機 ２０９　　結合器 ２１０　　キュー ２１１　　ユーザ機器 ２１２　　同調回路

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　各々がサブネットワークを規定するグ
    ループに配置された複数のネットワーク・インタフェー
    ス装置からなる通信ネットワークにおいて、前記ネット
    ワーク・インタフェース装置のうちのある特定のものの
    各々は、送信データが、前記ネットワーク・インタフェ
    ース装置のうちの前記特定のものを含むサブネットワー
    ク上の受信ネットワーク・インタフェース装置を宛先と
    するかどうかを判定する手段と、前記データが前記ネッ
    トワーク・インタフェース装置のうちの前記特定のもの
    のサブネットワーク上の任意のネットワーク・インタフ
    ェース装置を宛先とする場合にそのサブネットワーク上
    の所定のネットワーク・インタフェース装置にデータを
    送信し、前記データが前記ネットワーク・インタフェー
    ス装置のうちの前記特定のもののサブネットワーク上に
    ない受信ネットワーク・インタフェース装置を宛先とす
    る場合に受信ネットワーク・インタフェース装置のサブ
    ネットワーク上の所定のネットワーク・インタフェース
    装置に前記データを送信する手段と、を有することを特
    徴とする通信ネットワーク。
  2. 【請求項２】　　前記送信手段が前記データのアドレス
    に応じて送信機の周波数を再同調する手段を含むことを
    特徴とする請求項１の通信ネットワーク。
  3. 【請求項３】　　各ネットワーク・インタフェース装置
    はデータを所定のタイム・スロット中に送信し、前記ネ
    ットワーク・インタフェース装置のうちの特定のものの
    各々は、前記ネットワーク・インタフェース装置のうち
    の他のものが、あるタイム・スロット中に、前記ネット
    ワーク・インタフェース装置のうちの前記特定のものが
    再同調された周波数でデータを送信中であるかどうかを
    検知し、前記ネットワーク・インタフェース装置のうち
    のそのような他のものがデータを送信中である場合にそ
    のようなタイム・スロット中に送信を禁止する手段を含
    むことを特徴とする請求項２の通信ネットワーク。
  4. 【請求項４】　　光通信媒体とインタフェースするため
    の光カプラを含むことを特徴とする請求項１の通信ネッ
    トワーク。
  5. 【請求項５】　　光通信媒体とインタフェースするため
    の光カプラを含むことを特徴とする請求項２の通信ネッ
    トワーク。
  6. 【請求項６】　　光通信媒体とインタフェースするため
    の光カプラを含むことを特徴とする請求項３の通信ネッ
    トワーク。
  7. 【請求項７】　　前記送信手段は、前記ネットワーク・
    インタフェース装置のうちの前記特定のものと同一のサ
    ブネットワーク上にない受信ネットワーク・インタフェ
    ース装置にデータを送信するための同調可能送信機と、
    前記ネットワーク・インタフェース装置のうちの特定の
    もののサブネットワーク上の受信ネットワーク・インタ
    フェース装置にデータを送信するための固定送信機と、
    を含むことを特徴とする請求項６の通信ネットワーク。
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