JPH06501140A - トークンリング等化器 - Google Patents

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】 トークンリング　イ　４ １１■二技Ｊロ也Ｖ 本発明は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ＋　、　より詳細には、トーク ンパッシングリング（ｔｏｋｅローｐａｓｓｉｎｇｒｉｎｇｌのノード内の同期 復調のための改良されたシステムに関する。

及ｊＪと１１ ０−カルエリアネットワークは、複数の電子データプロセッサ間での互換性のあ る相互接続を提供するために使用される。トークンバ・ンシングリングタイプの ローカルエリアネットワークに対する［４がＡＮＳＩ／ｒＥＥＥ標準８０２．５ −１９８９　（アメリカ国定標準、ローカルエリアネットワークに対するＩ　Ｅ ＥＥ標ｉ１１りにおいて、トークンリングアクセス　法　び物理　仕様ｆＴｏｋ ｅｎ　Ｒｉｎ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｔｈｏｄａｎｄ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｌａ　 ｅｒ　Ｓ　ｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）というタイトルで規定されており、これ がここでも参考のために組み入れられる。トークンパッシングリングは伝送媒体 によってエンドレスループ又は閉ループの形式に直列に接続されたセットのステ ーション又はノードからなり、情報が順次的に１つのアクティブなステーション から次のステーションへと１ビツトづつループに沿って一方向に伝送される。各 ノードは、一般的には１又は複数のワークステーション、端末、コンピュータ等 を接続するための手段としての機能を果たすインターフェースユニットであり、 これらノード等がリングに接続された他のノードと交信できるようにする。ネッ トワークへのアクセスを与えられたノードは、別のステーションにアドレスされ た情報をリング上に伝送することができる。アドレスされたノードは、この情報 を、これが通過するときにコピーする。そして、この情報が循還して発信者に戻 って来ると、発信者はリングからこの情報を除去する。

ノードは、その情報を媒体上に伝送する権利を、それが媒体を通じて通過するト ークン（ｔｏｋｅｎｌ　を検出したときに得る。このトークンはリングの回りを 媒体を通じて循環する一意の信号アレイであり、情報の本体の伝送がこれに続い て行なわれる。任意のノードがトークンを捕捉することができる。これを得たノ ードは、これを修正し、つまり、通常はフレーム開始シーケンスに修正し、そし て制御及び状態フィールド、アドレスフィールド。

情報フィールド、フレーム検査シーケンス並びにフレーム終端シーケンスを付加 する。情報伝送の終端において、このノードは新たなトークンをリング上におき 、他のノードにトークンを捕捉することによってリングへのアクセスを得る機会 を提供する。

トークンパッシングリングのためのクロック及びデータビット情報は、極性独立 差分マンチェスタ符号化（ｐｏｌａｒｉｔｙ−ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ、ｄｉｆ ｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒｃｏｄｉｎｇ）によってピント記号 に符号化される。この符号法においては、各ビットはその継続期間の前半におい て一方の極性の信号として伝送され、そのビットの継続期間の残りの半分におい て反対の極性の信号として伝送される。そのため、信号遷移は必然的に中間ビッ ト遷移ｉ＋ｍ１ｄ−ｂｉｔ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ）であり、これは伝送チャ ネルを通じて固有のタイミング情報（ｉｎｈｅｒｅｎｔ　ｔｉｍｉｎｇ　ｉｎｆ ｏｒ−ｍａｔｉｏｎｌ　を提供する。

リング内の各ステーション又はノードは、同期機能を遂行するための手段を含む が、ここで、これらノードによって受信された信号は位相固定ループ内において データ復調器内でのサンプリング瞬間を決定する基準を提供するために処理され る。当該技術分野において周知のように、位相固定ループはループ補償ネットワ ークへの供給を行なう位相検出器を含み、この出力は電圧制御発振器の周波数を 制御するために使用される０本質的に受信データの抽出されたクロックである電 圧制御発振器の出力は位相検出器にフィードバックされ、こうしてループが閉じ られる。この種の回路は、同期復調機能を提供するために何年にも渡って使用さ れている。

各ノードのところに到着する信号は、通常、それがこれらノードを他のノードと 相互接続するケーブル内を通過することによって歪を受けたりフィルタリングさ れたりする。このフィルタリングの影響として、受信された記号間の干渉が起こ り、これは通常は受信された波形のゼロクロシングｆｚｅｒｏ　ｃｒｏｓｓｉｎ ｇｓｌのシフト、つまりジッタとして現われる。ケーブル長がランダムに変動す る場合、ジッタの影響は決定論的及び累積的ではなく、これもランダムである。

マンチェスタ符号化技法は、バラスンが個々の全てのデータビットを通じて確保 されるために記号間干渉（ｉｎｔｅｒｓｙｍｂｏｌ　１ｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｌに最も強い技法の一つであるが、マンチェスタ符号化信号は、長いシリーズの 論理“ｌ”の後に長いシリーズの論理ゼロが続く場合又はこの逆の場合、それら のゼロクロシング内に特に大きなシフトを示す、このジッタは位相検出器の出力 のところにエラーを発生させる原因となり、このようなエラーは電圧制御発振器 の出力のところに生成される抽出クロック信号が誤った位相を持つ原因となる。

一方、この位相エラーはデータ復調器内のサンプリング瞬間にエラーを与える原 因となる。このため、復調プロセスがマンチェスタ符号化信号の歪に起因するジ ッタの存在によって太き（劣化される場合がある。

当該技術分野において周知の如く、電圧制御発振器及び位相検出器は両方とも変 調された信号の期待される最大偏差に対応するダイナミックレンジを通じて線形 であるべきである。同様に、ループ補償回路はシステム内に累積されるノイズの 影響を低減させ、位相固定ループが入力信号と共に到着するダイナミックジッタ な追跡する能力を確保し、また位相固定ループの適当な動作が確保されるように 選択されるべきである。

８０２．５ネツトワークにおいては、第６Ａ図に示されるように“１″のロング ランはデータの反復速度の半分の速度における長方形波によって表わされ、−ゼ ロ−のロングランはデータ速度における長方形波によって表わされる。より高い 反復速度における長方形波は、伝送ケーブル媒体内でより減衰される傾向を持つ 、従って、信号振幅のこの差に応答する抵抗体変数を導入し、こうして等止器を 調節するための適応フィルタを提供するための努力が払われできが、等止器によ って提供される位相応答修正を”１−及び“０”のロングランが伝送されるとき の振幅の変化を検出することによって調節する努力は完全ではなかった。

１孔立皇Ｉ 従って、本発明の主要な目的は、ジッタの影響を克服する改良された等化を実現 するネットワークノードを提供することにある。

本発明のもう１つの目的は、ネットワークからの受信機入力に加えられる信号内 のシックの影響を低減するための適応等止器を持つノードを提供することにある が、この等止器は、電圧可変インピーダンスを含むフィルタから構成され、これ は可変インピーダンスがノード内の位相固定ループ内の位相検出器によって提供 される位相エラー信号に応答して変動するように接続される。

本発明のこれらの目的は、一般的には、ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ標＄　８０２．５に おいて記述されるタイプのローカルエリアネットワーク又は類似のシステム内の 改良されたノードによって実現されるが、このネットワークは、通常は伝送媒体 に情報ビットが１つのアクティブなノードから次のノードに順次的に伝送される ように直列に接続されたセットのノードを含む、各ノードはネットワークに接続 される１つの入力及び１つの出力を含む受信機、受信機出力からクロック周波数 を抽出するための各ループが位相エラー信号を提供するための対応する位相検出 器を含む位相固定ループ回路、及び受信機出力内のデータを抽出されたクロック 周波数にて復調するように接続されたデータ復調器を含む、各ノードは、また対 応するデータ復調器及び位相検出器の出力から制御信号を派生するための手段、 及びネットワークからの受信機入力に加えられる信号内のジッタの影響を低減す るための等化手段を含み、この等化手段は電圧可変インピーダンスを含むフィル タ手段、及び制御信号に応答してこのインピーダンスを変化させるための手段か ら構成される。

本発明の他の目的は、一部明白でありまた一部後に明らかとなるものである０本 発明は、従って以下の詳細な説明において例として示される構成、要素の組合わ せ及びパーツの配列を持つ装置から構成され、本発明の範囲は請求項において示 されるものである。

本発明の特徴及び目的のより一層の理解は以下の詳細な説明を付属の図面を参照 しながら読むことによって得られるものである。

図面の簡単な説明 第１図はトークンパッシングリング内のケーブルフイパッシングに起因するジッ タなゼロにするための従来技術による等化器を図解する回路の略図であり。

第２図は第１図の等化器を実現する回路の略図であり。

第３図は本発明の原理を具現化するトークンパッシングリングノードの回路のブ ロックであり。

第４図は本発明の新規のノード内のジッタをゼロにするための適応等化器の１つ のタイプを示す回路の略図であり、 第５図は本発明の実現のために使用されるように設計されたフィルタのブロック 図であり、 第６図は第３図の回路内の動作の際の様々なポイントにおいて現われる様々な波 形の理想化されたプロットである。

毘１」し１里 第１図の説明に入るが、第１図にはＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ標準８０２．５において 説明されるようなトークンパッシングタイプのローカルエリアネットワーク内で の使用に対して規定される要件を具備する典型的なリングノードが示される。こ のネットワークは、情報ビットが１つのアクティブなノードから次のノードに順 次的に伝送できるように伝送媒体に直列に接続されたセットのノードから構成さ れることを特徴としている。第１図に示されるノードは、通常はフロントエンド 回路２０を含む。回路２０は、回路保護を提供することを意図する要素を含んで いるため、システムに対するサージ保護を与えるアイソレータ、ダイオード及び 分路コンデンサを含む０回路２０の詳細は当該技術分野において周知であり、本 発明には必須でなく、ここで更に議論する必要はない。

回路２０の出力は後に詳細に説明される等化器２２の入力に接続される０等化器 ２２の出力は、一方ライン２３を通じてライン受信機２４の入力に接続される。

ライン受信機２４は、本質的には、１つの増幅器であり、この出力は、ノイズ（ ｎｏｉｓｙ）　、歪（ｄｉｓｔｏｒｔｅｄ）及びジッタリングｆｊｉｔｔｅｒｉ ｎｇｌ　を持つ傾向がある。

受信１１２４の出力は、ライン２５を通じて位相固定クロック復調器又はループ ２６の入力に接続される。ループ２６は、ノイズを含む受信されたアナログ信号 を論理レベル及び関連するデータクロックに変換する機能を有している１位相固 定ループ２６は、通常は入力位相検出器２８．ループ補償ネットワーク３０及び 電圧制御発振器３４を含む０位相検出器２８は２つの信号を互いに比較してこれ ら２つの入力信号間の位相差の測定値を表わす位相誤差信号を生成する機能を有 するが、これら入力信号の一つはライン受信ｅ！２４からの出力信号である。

ループ補償ネットワーク３０は上述の幾つかの基準を満たすように選択される０ 位相検出器２８の出力はループ補償ネットワーク３０に供給され、ここで位相誤 差信号がフィルタされ、電圧制御発振器３４によって提供される出力信号の周波 数を制御する機能を持つ出力信号となる０発振器３４からの出力信号は基準信号 として位相検出器２８にフィードバックされる。

位相固定ループ２６の出力はフロントエンド回路２０から受信されるデータから 抽出されたクロック信号であることが理解できる。クロック出力端子３６のとこ ろに現われるこうして抽出されたクロック信号は、データ復調器３８への人力を 構成する。受信機２４の出力は、またデータ復調器３８のデータ入力へも接続さ れるため、クロック出力端子３６はもう１つの入力として復調器に接続される。

このクロック信号は復調器内におけるサンプリング瞬間を決定するための基準と して機能し、この瞬間にライン受信機２４からの受信データの論理値が決定され る。復調器３８からの出力信号は、従ってデータ出力端子４０のところに出現す る検出データである。

第２図に詳細に示される等化器２２は、入カドランス４２を持ち、この−次巻線 ４３はフロントエンド回路を通じて信号を受け入れるためにリング又はラインに 結合され、二次巻線４４はアースと入力ライン２３との間に接続される。二次巻 線は、ＲＬＣ回路４６の片側に接続されるために中間ポイントにおいて分岐され る。ＲＬＣ回路４６は１通常は並列のコンデンサ４８及び抵抗体５２を通じてア ースに直列に接続された誘導子５０を含む、抵抗体５２はネットワークに対する 伝送ケーブルの特定のタイプ及び長さに対して、ケーブルのフィルタリング効果 によって生成される歪、従ってジッタが位相検出器２８の出力の所でゼロにされ る傾向を持ち、発振器３４が復調器３８内におけるデータ復調プロセスにおいて 使用するための受信されたクロックの正確な推定値が抽出できるように選択され る。不幸にして、ケーブルのタイプ及び長さは、実際の使用環境下においては常 に事前に決定することはできず又は制約があるために、抵抗体５２の値を等化が 達成できるように事前に選択することは簡単なことではない。

上に説明されたシステムは、ＩＥＥＥ　８０２．５信号に対する通常の実現であ り、同期復調機能を提供するために長年使用されているものであり、更に説明す る必要はない。

本発明は、第３図から第５図に示されるように、上述のシステムの技術上の向上 から構成される。第３図（ここで、同一の番号は同一のパーツを含む）は第１図 の要素の殆どを含むが、これが新規の等住難システムを含むという点が大きく異 なる。第３図の回路は適応的に機能する等化器５４を含む、第３図の回路はまた １つの入力端子６０がデータ出力端子４０に接続され、もう１つの入力端子６２ がライン受信機２４からのライン２５に接続されるフィルタ５６を含む、フィル タ５６の出力端子は等化器５４の制御入力端子５８に接続される。

第４図に示される等化器５４は、可変抵抗体の形式での可変インピーダンス、例 えば電解効果形トランジスタ（ＦＥＴ）６４、及びＦＥＴ６４によって提供され る抵抗を変動させるための手段を含む０通常はＦＥＴ６４のゲートは、制御入力 端子５８に接続され、ドレイン及びソースはアースと並列のコンデンサ４８及び 誘導子５０の出力との間に接続される。端子５日のところに加えられる制御信号 に応答してＦＥＴ６４によって提供される抵抗の値を調節するため、第３図の回 路は第５図に詳細に示されるフィルタ５６を含む、フィルタ５６は、通常は例え ば所定のデータシーケンスの検出によって状態を変化させる周知のタイプの論理 回路の例である遷移認識回路６６を含むが、この論理回路の入力は端子６０に接 続され、出力はゲート６８に接続される８回路６６は。

ここでは、好ましくは論理“ｌ”の流れに論理“０”の流れが続くデータパター ンによってトリガされる。ゲート６８は入力端子２７のところに加えられる入力 信号をサンプリングするように接続され、入力端子２７は位相検出器２８の出力 に接続される。このようにして、サンプリングは、ゲート６８内において回路６ ６の動作によって提供されるゲート制御信号に従って起こる。ゲート６８の出力 は補償フィルタ７０の入力に結合されるが、補償フィルタ７０は、本質的には積 分器であり、ゲート６８によって提供される多数のサンプルを平均する機能を持 つ、フィルタ７０の出力は利得段、例えば。

増幅器７２に接続される。増幅器７２の出力は１つの入力として端子５８に接続 される。フィルタ７０によって提供されるこの積分された出力信号は第４図のＦ ＥＴ６４のゲートへの制御信号として機能し、従ってＦＥＴによって提供される 抵抗の値を調節することが理解できる。増幅器７２の利得は制御信号をフィード バック動作のための適当なレベルにスケーリングする。

第６Ａ図は出力４０及び入力６０の所の論理値のシーケンスを図解している。第 ６Ｂ図はデータ復調器３８からの一例としての出力信号列の形式としてこれら論 理値を示している。端子２７のところの位相誤差を表わす第６Ｃ図に示されるよ うに、“１′″の長いランに続く”０“の長いランは、入力信号の位相内に階調 化を与える。この位相の変化は１位相固定ループ２６によって。

低下又はトラックアウト（ｔｒａｃｋｅｄ　ｏｕｔｌ　される、これも第６Ｃ図 に示されるように、“０”の長いランに続（“１−の長いランは、反対方向の位 相段変化を与える。

この場合も、この位相ジャンプは、復調器２６によってトラックアウトされる。

これが本発明の適応等止器の調節のために要求される情報のソースである。遷移 認１回路６６を使用した場合、位相誤差は既知の遷移が発生した場合にのみ検出 される。この論理データ出力信号は、ゲート６８に提供され、ここで、第６Ｄ図 に示されるようなゲート信号が生成されるが、これは、ｌから０への位相誤差（ ｏｎｅｓ−ｔｏ−ｚｅｒｏｓ　ｐｈａｓｅ　ｅｒｒｏｒｌデータのみを提供する 。このゲートされた位相誤差信号は次にフィルタ７０内においてＦＥＴ６４を制 御する電圧を生成するために平滑化され、このようにして等化ループは閉じる。

換言すれば、１からＯへの遷移の付近の位相誤差は位相検出器２８の位相誤差出 力を最少化するＦＥＴ６４の電気的に制御される抵抗を調節するために、フィル タ５６内のフィードバックループ補償ネットワークにフィードバックされる。こ の事象のシーケンスはデータ復調器３８内におけるサンプリング瞬間の正確なタ イミングを確保する。

上述の装置に本発明の範囲から逸脱することなく幾つかの修正を加えることがで きるため、上述の説明又は付属の図面内に含まれる全ての事項は、限定の意味で はなく、解説の目的として解釈されるべきである０例えば、ここに説明され請求 項によって定義される本発明の回路は媒体インターフェースコネクタ（つまり、 ＡＮＳｒ／ｒＥＥＥ標＄　８０２．５−１９８９のセクション７において具体的 に定義されるＭＩＣ）のいずれの端に位置することもできる。

例えば、ステーション自体のところにも又はトランク結合ユニット（ＴＣＵ）の ところに位置することもできる。従って、ここで使用される用語−ノード”は両 方の位置に適用されるものである。

Ｊア５ 国際調査報告 一−１−−ｖ―−■１ツ噌トーー■−ｍ−ａｅｅ＊１１・ｌコＣｒ／ＵＳ９１１ ０６５２９フロントページの続き （７２）発明者　マーシャル、アラン、シー。

アメリカ合衆国、　０１７０１　マサチューセッツ、フラミンガム、ダニエル　 ストリート（７２）発明者　サルウェン、ハワード　シー。

アメリカ合衆国、　０２１６０　マサチューセッツ、ニュートンヴイル、グロー ブ　ヒルパーク　２８

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．１つの入力及び１つの出力を持つ受信機、この受信機の入力をネットワーク に結合するための手段、前記受信機出力に対するクロック周波数を抽出するため の位相固定ループ、位相誤差信号を提供するための位相検出器及び抽出されたク ロック周波数にて前記受信機出力内のデータを復調するように接続されたデータ 復調器を含むローカルエリアネットワークリングノードにおいて、技術上の改良 として、 前記結合のための手段が前記ネットワークからの前記受信機入力に加えられる信 号内のジッタの影響を低減するための等化手段を含み、この等化手段が制御信号 に応答して変化するインピーダンスを含むフィルタリングネットワークを構成し 、また 前記データ復調器及び前記位相検出器の出力から前記制御信号を派生するための フィルタ手段が含まれることを特徴とするローカルエリアネットワークリングノ ード。
2. ２．前記フィルタ手段が前記データ内の特定のデータパターンに応答してゲーテ イング信号を生成するための手段、前記位相誤差信号をゲートされた出力信号を 生成するために前記ゲーテインク信号に従ってゲーティングするためのゲーテイ ング手段及び前記制御信号を得るために前記ゲートされた出力信号を積分するた めの手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のローカルエリアネッ トワークリングノード。
3. ３．前記インピーダンスが可変抵抗であることを特徴とする請求の範囲第２項に 記載のローカルエリアネットワークリングノード。
4. ４．前記可変抵抗が電解効果形トランジスタであり、このトランジスタのゲート が前記制御信号のソースに接続されることを特徴とする請求の範囲第３項に記載 のローカルエリアネットワークリングノード。
5. ５．前記位相固定ループがその入力が前記位相検出器の出力に接続されたループ 補償ネットワーク及びこのループ補償ネットワークの出力に応答して変動する信 号を提供するように接続された電圧制御発振器を含むことを特徴とする請求の範 囲第１項に記載のローカルエリアネットワークリングノード。
6. ６．前記ノードがタイプ０２．５のノードであることを特徴とする請求の範囲第 １項に記載のローカルエリアネットワークリングノード。