KR100277699B1 - 기존 댁내 전화선로상에서 이더넷 랜 구축을 위한 매칭 어댑터 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

기존 댁내 전화선로상에서 이더넷 랜(LAN) 구축을 위한 매칭 어댑터

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 가정에서 LAN을 구성하기 위해 새로운 케이블을 포설하지 않고 기존에 댁내에 포설되어 있는 2선 공유 버스 방식의 전화선로를 그대로 사용하여 CSMA/CD 방식의 이더넷 랜 구축을 위한 매칭 어댑터를 제공함.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명의 매칭 어뎁터는 LAN신호를 TTL 신호로 변환하는 LAN / TTL 신호 상호 변환부, 변환된 TTL 신호를 전화선으로 전송하기 위한 TTL / 전화선신호 상호 변환부, LAN / TTL 신호 상호 변환부를 구동시키기 위한 송신 제어 신호 발생부, TTL / 전화선신호 상호 변환부를 구동시키는 수신 제어 신호 발생부, LAN 신호와 전화선상의 신호를 비교하여 충돌을 검출해 내기 위한 충돌 감지 신호 발생부를 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

기존 전화선로를 이용하여, 경제적으로 댁내 LAN을 구축하여 두대 이상의 댁내 정보기기들을 접속하여 통신할 수 있음.

Description

기존 댁내 전화선로상에서 이더넷 랜 구축을 위한 매칭 어댑터

본 발명은 랜(LAN: Local Area Network) 카드에서 발생하는 신호를 TTL(Transisror-Transistor Logic) 레벨의 신호로 변환하여 2선식 전화선으로 보내주는 기능과, 전화선을 통해 들어오는 상대방 랜(LAN) 신호를 TTL 레벨 신호로 바꾸고 다시 랜(LAN) 카드가 수신할 수 있게 변환해주기 위한 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) 방식의 이더넷 LAN 구축을 위한 매칭 어댑터(matching adaptor)에 관한 것이다.

이더넷 LAN은 데이터 통신을 목적으로 현재 널리 사용되고 있다. 이더넷 LAN은 사용되는 물리적 매체, 통신가능거리 등의 특성에 따라 10Base5, 10Base2, 10BaseT로 나뉘어 진다.

상기 10Base5와 10Base2는 일반적으로 동축 케이블을 사용하고, 상기 10BaseT는 물리 매체로 특성 임피던스가 100W인 UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블을 사용한다. 그런데 가정내에 포설되어 있는 전화선로의 특성 임피던스는 약 120W이다. 따라서 특성이 서로 다른 두 가지의 물리매체를 연결하여 이더넷 랜 신호를 전달하기 위해서는 UTP 케이블과 전화선의 특성 임피던스를 매칭 시켜주어야 한다는 문제점이 있다.

또한, 10BaseT 이더넷 랜 방식은 신호의 송신과 수신을 위해 4선을 사용한다. 그러나 일반적으로 가정내에 포설되어 있는 전화선은 2선 공유 방식을 사용하고 있기 때문에 10BaseT 이더넷 방식을 그대로 가정 전화선로상에 적용시키는 것이 불가능하다는 문제점이 있다.

따라서, 상기한 바와 같은 종래의 기술적 한계를 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 기존 2선 공유버스 방식의 댁내 전화선로를 그대로 이용하여 이더넷 랜(Ethernet LAN)을 동작시킬 수 있는, 기존 댁내 전화선로상에서 CSMA/CD 방식의 이더넷 LAN 구축을 위한 매칭 어댑터를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 이더넷 랜(Ethernet LAN)에서 사용되던 기존 랜(LAN) 하드웨어를 수정하지 않고 그대로 이용하여 기존 댁내 2선 전화선로상에서 CSMA/CD 방식 이더넷 랜 동작할 수 있도록 하여, 적은 비용을 들여 빠른 시간내에 댁내에서 이더넷 랜을 구축할 수 있도록 하기 위한 기존 댁내 전화선로상에서 CSMA/CD 방식의 이더넷 랜 구축을 위한 매칭 어댑터를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 댁내망의 광대역화에 빠른 시간내에 대비가 가능하도록 하기 위한 기존 댁내 전화선로상에서 CSMA/CD 방식의 이더넷 랜 구축을 위한 매칭 어댑터를 제공함에 있다.

도 1 은 본 발명에 의한 매칭 어댑터와 댁내 전화선로를 이용해 구축된 댁내 이더넷 랜(LAN)의 일실시예 구성 예시도.

도 2 는 본 발명에 의한 매칭 어댑터의 일실시예 블록도.

도 3 은 본 발명에 의한 매칭 어댑터의 전체적인 시스템 구성 예시도.

도 4 는 도 2 의 LAN 신호와 TTL 신호 사이의 상호 변환부에 대한 일실시예 회로도.

도 5 는 도 2 의 TTL 신호와 전화선 신호 사이의 상호 변환부에 대한 일실시예 회로도.

도 6 은 도 2 의 송신 제어 신호 발생부의 일실시예 회로도.

도 7 은 도 2 의 수신 제어신호 발생부의 일실시예 회로도.

도 8 은 도 2 의 충돌 검출 신호 발생부의 일실시예 회로도.

도 9a 및 9b 는 매칭 어댑터에서 데이터 및 링크테스트 펄스의 입출력을 조절하기 위한 송.수신 제어 신호를 나타낸 예시도면.

도 10a 내지 10c 는 매칭 어댑터에서 입출력 되는 데이터 및 링크테스트 펄스의 파형을 나타낸 예시도면.

도 11a 및 11b 는 여러 개의 호스트가 동시에 데이터를 전송할 경우 충돌이 검출되었을 때 발생하는 충돌검출 신호와 데이터 신호를 나타낸 예시도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : LAN / TTL 신호 상호 변환부 20 : TTL / 전화선신호 상호 변환부

30 : 송신 제어 신호 발생부 40 : 수신 제어 신호 발생부

50 : 충돌 감지 신호 발생부

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 기존 댁내 전화선로상에서 이더넷 랜(LAN) 구축을 위한 매칭 어댑터에 있어서, 랜(LAN) 카드에서 나오는 송수신신호를 TTL 레벨 신호로 변환하는 LAN / TTL 신호 상호 변환 수단; 변환된 TTL 신호를 전화선으로 전송하기 위한 TTL / 전화선신호 상호 변환 수단; 상기 랜(LAN) 카드에서 나오는 송신신호를 감지하여 상기 LAN / TTL 신호 상호 변환 수단을 구동시키기 위한 송신 제어 신호 발생 수단; 전화선상의 신호를 감지하여 상기 랜(LAN) 카드의 수신측으로 전달하기 위해 상기 TTL / 전화선신호 상호 변환 수단을 구동시키는 수신 제어 신호 발생 수단; 및 랜(LAN) 신호와 전화선상의 신호를 비교하여 충돌을 검출해 내기 위한 충돌 감지 신호 발생 수단을 포함하는 기존 댁내 전화선로상에서 CSMA/CD 방식의 이더넷 랜 구축을 위한 매칭 어댑터를 제공한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

본 발명은 댁내에서 두대 이상의 통신단말이 데이터 통신을 해야 할 경우 새롭게 케이블을 포설하지 않고도 기존의 전화선만을 사용하여 쉽게 댁내 이더넷 LAN을 구축할 수 있도록 하는 접속 장비를 제공한다. 기존의 댁내에 포설된 전화선로는 기존 이더넷 LAN에서 사용되는 물리 매체와 그 특성이 다르기 때문에 기존 이더넷 LAN에서 사용되던 하드웨어를 그대로 사용하기 위해서는 전화선로와 LAN 인터페이스 카드사이의 정합을 위한 장치가 필요하다.

본 발명의 매칭 어댑터를 사용하면 댁내에서 새롭게 케이블을 포설하지 않고, 두대 이상의 통신단말이 10Mbps의 LAN을 이용한 데이터 전송을 할 수 있는데, 이를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에서 구현된 매칭 어댑터와 기존의 댁내 2선 전화선로를 이용해 CSMA/CD 기능을 전화선로상에서 수행할 수 있는 10Mbps 이더넷 LAN을 구축한 일실시예 구성 예시도이다.

도 1 에 도시한 바와 같이, 기존의 2선 공유 버스 방식의 전화선로를 이용해 여러대의 통신단말이 사용 가능한 10BaseT 이더넷 LAN을 구축하였다.

본 발명에 의한 매칭 어댑터와 통신단말 사이는 UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블로 연결되고, 매칭 어댑터들간에는 2선의 전화선으로 연결된다. 즉, 4선을 사용하여 CSMA/CD 기능을 수행하는 일반적인 10BaseT 이더넷 LAN을 매칭 어댑터를 이용하여 2선 공유 버스 방식의 전화선로에서 구동시키는 형태이다.

전화선의 특성 임피던스가 약 120Ω이기 때문에 통신단말 1, 2측의 매칭 어댑터에서는 120Ω 저항으로 터미네이션을 시켜 신호의 반사를 막는다. 그리고 나머지 통신단말에 연결되는 매칭 어댑터에서는 임피던스 교란을 막기 위해 전화선측에서 본 입력 임피던스 값을 매우 크게 한다.

도 1 에 나타낸 댁내 2선 전화선로 LAN은 기존 CSMA/CD 방식의 이더넷 LAN과 똑같이 동작하게 된다. 즉, 같은 LAN을 구성하고 있는 통신단말들 중 데이터를 송신하고자하는 통신단말에서는 매칭 어댑터에 물려있는 전화선을 감지한 다음, 현재 전화선로상에 전송되고 있는 데이터 신호가 없는 경우에만 보내고자하는 데이터를 전송한다. 또한 여러대의 통신단말이 동시에 데이터를 송신하고자 할 경우 충돌이 일어나면 이를 감지하여 전송을 멈추고 일정시간 후 데이터를 재전송하게 된다. 그리고 현재 전화선로상에 전송중인 데이터가 있는 경우에는 데이터를 전송하지 않게 된다.

도 2 는 본 발명에 의한 매칭 어댑터의 시스템의 일실시예 블록도이다.

도 2 에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 매칭 어댑터는 그 기능과 역할에 따라 크게 다섯 부분으로 나눌 수 있다.

즉, 본 발명에 의한 매칭 어댑터는 도 2 에 도시한 바와 같이 LAN 카드에서 나오는 송수신 신호를 TTL 신호로 변환하는 LAN / TTL 신호 상호 변환부(10), 변환된 TTL 신호를 전화선으로 전송하기 위한 TTL / 전화선신호 상호 변환부(20), LAN 카드에서 나오는 송신신호를 감지하여 LAN / TTL 신호 상호 변환부(10)를 구동시키기 위한 송신 제어 신호 발생부(30), 전화선상의 신호를 감지하여 LAN 카드의 수신측으로 전달하기 위한 TTL / 전화선 신호 상호 변환부(20)를 구동시키는 수신 제어 신호 발생부(40), LAN 신호와 전화선상의 신호를 비교하여 충돌을 검출해 내기 위한 충돌 감지 신호 발생부(50)를 구비하여, 2선 전화선으로 전이중 통신이 가능하도록 한다.

즉, 가정에서 랜(LAN)을 구성하기 위해 새로운 케이블을 포설하지 않고도 기존에 댁내에 포설되어 있는 2선 공유 버스 방식의 전화선로를 그대로 사용하여 10Mbps로 동작하는 CSMA/CD 방식 등의 이더넷 랜(Ethernet LAN) 구축이 가능하도록 매칭 접속한다.

LAN 카드에서 UTP 케이블을 통해 나오는 Tx+, Tx- 의 LAN 전송 신호는 매칭 어댑터에서 TTL 신호로 변환된 후에 다시 전화선에서의 신호로 바뀌어 전송되게 된다. 전화선에서 매칭 어댑터로 입력되는 신호는 송신시와 반대의 과정을 거쳐 LAN 카드의 Rx+, Rx-로 입력되게 된다.

이러한 송/수신 제어를 위해 송신 제어 신호 발생부(30)에서는 LAN 카드에서 전송되는 데이터 신호를 감지하여 데이터 및 링크테스트 펄스 송신을 위한 송신 제어 신호를 생성하고, 수신 제어 신호 발생부(40)에서는 전화선상의 데이터 및 링크 테스트 펄스를 감지하여 제어 신호를 생성한다.

또한 충돌감지신호 발생부(50)에서는 데이터 전송 도중 전화선상에서 신호의 충돌이 발생하면 이를 감지하여, 일정시간 동안 전송을 중지하고, 나중에 재전송하도록 하는 기능을 수행하도록 되어 있다.

도 3 은 도 2 에서 나타낸 시스템 블록도를 기초로 구현된 매칭 어댑터의 전체 시스템 구성 예시도이다. 현재 CSMA/CD 방식의 10base-T 이더넷 LAN에서는 일반적으로 LAN 카드에서 통신 링크의 설정 상태를 알리기 위한 링크 테스트 펄스를 주기적으로 내보내고 있으며, 주기적으로 발생된 링크 테스트 펄스를 전상적으로 수신한 후 통신 링크의 안정성이 검증된 후 데이터를 전송하고 있다.

도 3 에서 나타낸 매칭 어댑터는 LAN 카드에서 내보내는 링크 테스트 펄스와 데이터 신호를 라인 드라이버를 통과시킨 후 전화선으로 내보내게 된다. 이 경우는 마스터로 동작하는 매칭 어댑터의 경우이며, 슬레이브로 동작하는 매칭 어댑터의 경우 링크 테스트 펄스는 받아들이기만 할뿐 발생시키지 않는다.

같은 댁내 LAN에 여러대의 매칭 어댑터가 연결되었을 때, 이중 하나만 마스터이고, 나머지는 슬레이브가 된다. 또한 10BaseT 방식의 이더넷에서는 LAN 카드에서 링크테스트 펄스를 내보내고 되돌아오는 펄스를 수신하여 비정상적인 펄스를 받은 경우에는 모든 기능을 중지시킨다. 그래서 구현된 매칭 어댑터에서는 링크테스트 펄스를 전화선으로 내보내서 다른 매칭 어댑터에게 링크테스트 펄스를 제공하는 동시에 자신도 링크테스트 펄스를 수신하여 링크가 정상임을 확인하게 한다.

또한 Tx단을 통하여 데이터를 전송할 때, Rx단에서 데이터 신호를 수신하게 되면 충돌이 발생한 것으로 감지하고 데이터 전송을 중지하기 때문에 Tx단에서 데이터 전송시에는 Rx단에 신호가 들어오지 못하게 하는 기능이 필요하다.

이런 두 가지 기능을 제공하기 위해 재트리거 멀티바이브레이터(retriggerable multivibrator)를 이용해 라인 드라이버(line driver)와 수신기에 필요한 제어 신호를 만들어 낸다.

충돌감지 기능 수행을 위해서는 플립플롭을 이용해서 LAN 카드에서 전송한 신호와 전화선상의 신호가 같은지 다른지를 비교하여, 데이터를 전송하고 있는 도중 충돌이 발생하는지의 여부를 감지 할 수 있도록 하였다.

UTP 케이블과 전화선의 임피던스 매칭을 위해서는 UTP 케이블의 특성 임피던스 값인 100Ω과 전화선의 임피던스 측정 실험을 통해 얻은 값(120Ω)을 이용해서, 각각 저항을 회로의 UTP 케이블측과 전화선측에 연결함으로써 신호의 반사를 막았다. 여기서 측정된 저항값을 반으로 나누어 접지에 연결한 것은 멀티바이브레이터로 입력되는 트리거(trigger) 신호가 플로팅(floating)되지 않도록 하고, 신호가 차분(differential) 모드로 전달되도록 하기 위해서이다.

도 4 는 LAN 카드의 Tx+와 Tx-측에서 나오는 LAN 전송 신호를 통과시켜 TTL 레벨 신호로 변환하거나 TTL 레벨 신호를 LAN 신호로 변환하는 기능을 하는 LAN 신호와 TTL 신호 사이의 상호 변환부(10)의 일실시예 구성도이다.

도 4 에 나타낸 Tx와 Rx는 RJ-45잭의 8핀중 LAN에서 사용하는 4핀을 나타낸 것이다. 상기 LAN 신호와 TTL 신호 사이의 상호 변환부(10)는 도 4 에 도시한 바와 같이 Tx+와 Tx- 각각에 연결된 50W 저항(11, 12), 상기 송신 제어 신호 발생부(30)로부터 입력되는 송신 제어 신호에 따라 구동되며 상기 Tx+와 Tx-에 입력단이 연결되고 상기 TTL 신호와 전화선 신호 사이의 상호 변환부(20)에 출력단이 연결된 라인 드라이버(13), Rx+ 와 Rx- 각각에 연결된 270pF 캐패시터(14, 15), 및 상기 수신 제어 신호 발생부(40)로부터 출력되는 수신 제어 신호에 따라 구동되며 상기 TTL 신호와 전화선 신호 사이의 상호 변환부(20)에 입력단이 연결되고 상기 Rx+와 Rx-에 출력단이 연결된 라인 드라이버(16)로 구성된다.

Tx+와 Tx- 각각에 연결된 50W 저항은 LAN 카드에서 UTP 케이블을 향해 바라본 입력 임피던스가 100W이 되도록 하여, LAN 카드가 매칭 어댑터 자체를 마치 UTP 케이블처럼 인식하게 하고, 송신제어신호 발생부(30)에 입력되는 트리거 신호가 플로팅 (floating) 되지 않도록 한다.

Tx단에서의 LAN 신호는 라인 드라이버의 송신부(라인 드라이버는 각각 LAN / TTL 신호 변환 및 TTL / LAN 신호 변환하는 두 부분으로 구성됨)를 통과한 다음 TTL 레벨 신호로 바뀌어 TTL / 전화선 신호 상호 변환부(20)로 입력된다.

반면 데이터 수신시에는 TTL 신호와 전화선 신호 사이의 상호 변환부(20)에서 만들어진 TTL 레벨 신호가 라인 드라이버의 수신부를 통과하여 LAN 카드의 수신단인 Rx+와 Rx-측으로 전달되게 된다. 송신단(Tx)측 라인 드라이버의 제어 신호로는 상시 송신 제어 신호 발생부(30)에서 생성된 제어신호가 입력된다.

도 5 는 도 2 의 TTL 신호와 전화선 신호사이의 상호 변환부(20)의 일실시예 회로를 나타낸 것이다. 상기 TTL 신호와 전화선 신호 사이의 상호 변환부(20)는 도 4 의 라인 드라이버 송신부에서 출력된 신호를 다시 라인 드라이버를 통과시켜 전화선(Phone+, Phone-)상의 신호로, 또는 전화선으로 들어오는 신호를 라인 드라이버를 통과하여 TTL 레벨 신호 변환하여 도 4 의 송신측 라인 드라이버로 전달해주는 기능을 수행한다.

즉, 도 5 좌측에서 입력되는 TTL 레벨 신호는 라인 드라이버의 송신부를 통과하여 전화선상으로 전달되게 되고, 우측의 전화선(Phone+, Phone-)에서 입력되는 신호는 라인드라이버의 수신부를 통과한 다음 TTL 레벨 신호로 바뀌게 된다.

다시말해서 상기 TTL 신호와 전화선 신호 사이의 상호 변환부(20)는 도 5 에 도시한 바와 같이 Phone+와 Phone- 각각에 연결된 60Ω 저항(21, 22), 상기 송신 제어 신호 발생부(30)로부터 입력되는 송신 제어 신호에 따라 구동되며 상기 Phone+와 Phone-에 출력단이 연결되고 상기 LAN 신호와 TTL 신호 사이의 상호 변환부(10)에 입력단이 연결된 송신측 라인 드라이버(23), 상기 수신 제어 신호 발생부(40)로부터 입력되는 수신 제어 신호에 따라 구동되며 상기 Phone+와 Phone-에 입력단이 연결되고 전화선에 출력단이 연결된 송신측 라인 드라이버(24)로 구성된다.

전화선의 Phone+와 Phone- 부분에 각각 연결된 60Ω 저항은 전화선로상에서 신호의 반사가 발생하지 않도록 임피던스 매칭을 위해 사용된 것이고, 도 3 에서 설명된 경우와 마찬가지로 전화선의 특성 임피던스 120Ω의 값을 반으로 나누어 각각 +,- 측과 접지에 연결함으로써 신호가 차분 모드로 전달될 수 있도록 하였다.

도 6 은 도 2 의 블록도 중에서 송신제어신호 발생부(30)의 일실시예 세부 회로도이다. 상기 송신 제어 신호 발생부(30)는 도 6 에 도시한 바와 같이 Tx+에 연결되어 링크 테스트 펄스를 감지하는 재트리거 멀티 바이브레이터(31), Tx-에 연결되어 데이터 신호를 감지하는 재트리거 멀티 바이브레이터(32), 상기 재트리거 멀티 바이브레이터(31, 32)의 출력단에 입력단이 연결되어 부정 논리합하여 LAN 신호를 TTL 신호로 변환하는 송신측 라인 드라이버를 구동시키는 인에이블 신호를 출력하는 노아 게이트(33), 및 상기 노아 게이트(33)의 출력단에 입력단이 연결되어 TTL 신호를 전화선상의 신호로 변환하는 송신측 라인 드라이버를 구동시키는 인에이블 신호를 출력하는 인버터(34)로 구성된다.

상기 송신 제어 신호 발생부(30)는 LAN 카드의 Tx+와 Tx-측 신호를 감지하여 송신부 라인 드라이버를 구동시키기 위한 인에이블 신호를 만들어 내는 부분으로 LAN 카드에서 나오는 LAN 신호를 전화선으로 전달시키 위해, 송신 신호(링크 테스트 펄스, 데이터 신호) 감지시 송신부 라인 드라이버가 동작하도록 하는 제어신호를 발생시키는 기능을 한다. 송신 신호 발생시 재트리거 멀티바이브레이터에서 생성된 인에이블 신호를 이용해 링크테스트 펄스 및 데이터 신호를 통과시키거나 차단한다. 마스터 매칭 어댑터의 경우 2개의 재트리거 멀티바이브레이터에서 각각 Tx+측의 링크 테스트 펄스와 Tx-측의 데이터 신호를 감지하여 송신측 라인 드라이버에 enable 신호를 전달하는 제어 신호를 생성 할 수 있도록 하였고, 슬레이브 매칭 어댑터의 경우 데이터 신호에 대한 제어 신호만을 생성하도록 설계되었다.

각각의 재트리거 멀티바이브레이터는 감지 신호가 상승 (↑-)시 트리거 동작을 수행하도록 하였다.

링크 테스트 펄스 신호를 감지 해서 제어신호를 내보내는 수신 제어 신호 발생부(40)의 윗부분의 재트리거 멀티바이브레이터의 경우 약 120ns 길이의 출력으로 충분히 링크 테스트 펄스에 의한 제어 신호를 생성해 낼 수 있고, 데이터 신호에 대한 제어 신호를 발생 시키는 나머지 재트리거 멀티 바이브레이터의 경우 출력값으로 약 300ns 정도의 펄스를 내보낸다. 데이터 신호를 통과시키기 위한 재트리거 멀티바이브레이터의 경우 출력값인 300ns펄스가 지나기 전에 계속 재 트리거가 되어 데이터 신호의 길이 이상으로 펄스가 나오기 모든 때문에 데이터 신호를 통과시킬 수 있다.

또한 10Mbps로 동작하는 이더넷 LAN은 맨체스터 인코딩 방식을 사용하고, 한 비트 시간이 0.1ms가 되기 때문에 신호가 통과되는데 충분한 시간을 주기위해 각 재트리거 멀티바이브레이터 소자의 단일 펄스 길이를 300ns로 하였다. 이렇게 재트리거 멀티바이브레이터에서 생성된 제어신호를 전달받는 라인드라이버는 LAN 카드에서 데이터나 링크테스트 펄스가 나오는 경우, 이를 모두 통과시켜야 하기 때문에 링크 테스트 펄스와 데이터 신호 감지시 트리거되는 각각의 재트리거 멀티바이브레이터의 출력을 OR-게이트를 이용하여 합해 송신부 라인 드라이버로 전달한다. 이렇게 합쳐진 출력의 길이만큼의 enable 신호가 최종적으로 송신부 라인 드라이버를 위한 제어 신호가 된다.

도 7 은 도 2 의 수신 제어 신호 발생부(40)의 이실시예 세부 회로도이다.

상기 수신 제어 신호 발생부(40)는 도 7 에 도시한 바와 같이 Phone+에 연결되어 링크 테스트 펄스를 감지하는 재트리거 멀티 바이브레이터(41), Phone-에 연결되어 데이터 신호를 감지하는 재트리거 멀티 바이브 레이터(42), 상기 재트리거 멀티 바이브 레이터(41, 42)로부터 출력되는 신호를 논리합하는 제 1 오아 게이트(43), 상기 Phone+와 Phone-에 입력단이 연결된 3상태 버퍼(44), 상기 라인 드라이버(44)에 연결된 신호 감쇠 대비용 재트리거 멀티 바이브레이터(45), 상기 오아 게이트와 신호 감쇠 대비용 재트리거 멀티 바이브레이터(45)의 출력을 논리합하는 제 2 오아 게이트(46), 송신측 데이터 신호 감지용 재트리거 멀티바이브 레이터의 출력을 입력으로 하는 3상태 버퍼(49), 상기 버퍼(49)의 출력과 제 2 오아 게이트(46)의 출력을 논리곱하여 전화선 신호를 수신측으로 보내는 라인 드라이버를 구동시키는 인에이블 신호를 출력하는 앤드 게이트(47), 및 상기 앤드 게이트(47)의 출력을 반전시켜 Rx단으로 신호를 전송하는 수신측 라인 드라이버를 구동하는 인에이블 신호를 출력하는 인버터(48)로 구성된다.

상기 수신 제어 신호 발생부(40)에서는 앞의 도 6 과 정반대로 전화선의 신호를 감지하여 각각의 재트리거 멀티바이브레이터가 트리거됨으로써 데이터 및 링크테스트 펄스를 수신하도록 수신부 라인드라이버에 인에이블 신호를 제공한다.

도 7 의 제어 회로의 기능은 전화선으로부터 들어오는 데이터 신호 및 링크테스트 펄스를 LAN카드의 Rx단에 전달하고, Tx단에서 데이터를 전송할 때는 Rx단으로 자신이 보낸 데이터가 곧바로 들어오지 못하도록 하여 잘못된 충돌 감지를 하지 않도록 한다. 도 6 의 제어 회로와 마찬가지로 각 재트리거 멀티바이브레이터 소자에서의 트리거 출력시 나오는 단일 펄스의 길이는 300ns이고, 감지신호가 상승 (↑-)하는 순간 트리거 되도록 하였다.

도 7 의 수신 제어 신호 발생부(40)의 회로에서는 세 개의 재트리거 멀티바이브레이터가 사용되었는데, 맨위의 소자(41)는 링크테스트 펄스를, 바로 밑의 재트리거 멀티바이브레이터(42)는 데이터 신호를 수신할 수 있도록 인에이블 신호를 생성해 낸다. 전화선에서는 데이터 신호가 들어올 때, 그 신호 레벨 (level)이 작아서 TTL 레벨보다 작은 경우에는 데이터 신호는 계속 들어오고 있지만 재트리거 멀티바이브레이터에서 이 신호를 감지하여 트리거시켜 주지 못하는 경우가 생기는데, 이렇게 되면 출력에서 인에이블 신호가 끊어지게 된다. 이런 경우 송신 라인드라이버가 데이터를 통과시키지 않게 되기 때문에 전송 에러가 발생하게 된다.

이렇게 데이터 신호 레벨이 작아서 인에이블 신호가 끊어지는 것을 막기 위해 라인드라이버를 이용하여 전화선상의 신호에 대한 TTL 레벨 신호를 생성한 다음, 이 TTL 레벨 신호로 또 다른 재트리거 멀티바이브레이터(45)에서 인에이블 신호를 만든다. 이 세개의 재트리거 멀티바이브레이터(41, 42, 45)에서 생성된 인에이블 신호를 오아 게이트(43, 46)로 합하여 Rx 단으로 전화선 신호를 전달하는 두개의 라인드라이버에 공급하게 된다.

10BaseT에서는 Tx단에서 데이터를 송신할 때 Rx단으로 데이터가 들어오게 되면 충돌로 감지한다. 그런데 10BaseT는 4선을 사용하여 Tx와 Rx가 따로 분리되어 있지만, 가정 전화선로는 2선 공유 버스 방식이기 때문에 제 3 도에 나타난 바와 같이 매칭 어댑터에서 전화선으로 데이터를 내보내게 되면 그 데이터가 다시 되돌아 들어오게 된다. 이렇게 되면 잘못된 충돌 감지를 하게 되고, 이로 인해 데이터 전송을 멈추게 된다.

이것을 방지하기 위해 도 7 의 수신 제어 신호 발생부(40)에서는 3-상태 버퍼(49)와 앤드 게이트(47)를 사용하여 데이터를 송신하는 중에는 데이터가 Rx단으로 되돌아 들어오지 못하도록 하였다.

Tx- 신호와 Tx+ 신호는 위상 (phase)이 180 차이가 생겨 링크테스트 펄스가 나올 때 Tx- 에서는 음의 값을 유지하게 되어 TTL 레벨을 벗어나기 때문에 데이터 신호를 감지하는 재트리거 멀티바이브레이터의 출력은 low를 유지하게 된다. 그러나 데이터 신호가 나올 때는 트리거가 되기 때문에 하이(high)를 유지하게 되고 Q'의 값은 로우(low)가 된다. 이때 송신부 데이터 신호 제어용 재트리거 멀티바이브레이터의 Q'와 연결된 3-상태 버퍼가 앤드 게이트(47)에 로우 값을 전달하여 Rx단으로 신호를 전달하기 위한 수신부 라인드라이버 2개에 공급되는 인에이블 신호를 차단하게 된다.

도 8 은 도 2 의 충돌 검출 신호 발생부(50)의 일실시예 세부 회로도로, 여러 LAN 카드에서 동시에 데이터를 전송하고자 할 경우 전화 선로상에서 신호의 충돌이 일어났을 때 이를 감지하기 위한 회로이다.

상기 충돌 검출 신호 발생부(50)는 도 8 에 도시한 바와 같이 전화선로상의 신호, 즉 Phone+와 Phone-의 반전 신호를 입력단에 연결한 버퍼(51), LAN 신호를 TTL 신호로 변환한 직후의 신호를 클리어 신호로 하고 상기 버퍼(51)의 출력을 클럭 및 데이터 입력으로 하는 D 플립플롭(52, 53), 상기 D플립플롭(52, 53)의 출력을 배타적 논리합하는 배타적 오아 게이트(54), 상기 배타적 오아 게이트(54)의 출력을 입력으로 하는 카운터(55), 상기 카운터(55)의 출력을 논리곱하는 제 1 앤드 게이트(56), 상기 카운터(55)와 제 1 앤드 게이트(56)의 출력을 논리곱하는 제 2 앤드 게이트(57), 상기 제 2 앤드 게이트(57)의 출력과 상기 LAN 신호를 TTL 신호로 변환한 직후의 신호를 논리곱하는 제 3 앤드 게이트(58), 및 상기 제 3 앤드 게이트(58)의 출력을 입력으로 하는 충돌 검출시 수신단의 라인 드라이버를 구동시키는 인에이블 신호를 생성하는 재트리거 멀티 바이브레이터(59)로 구성된다. 일단 송신부 라인드라이버를 거쳐 데이터 신호가 전화선을 통해 전송되기 시작하면, 도 8 에 나타난 플립플롭 능동소자(52, 53)는 LAN 카드를 통과한 직후의 신호와 전화선로상의 신호를 비교하게 된다. 소자의 클리어 부분과 클럭부분에 동일한 신호를 입력시킨 것은 두 신호의 동기를 맞추어 주기 위해서이다. 이렇게 플립플롭 능동소자에 의해서 비교된 신호가 서로 다를 경우 이를 전화선로상에서 충돌이 일어났다고 간주하고, 플립플롭의 두 출력을 입력으로 받는 카운터 소자에서 적당 계수(15회의 상승 신호) 만큼 카운팅 하게 된다.

일정 카운팅후 (15회 상승 신호후)에도 계속해서 두 신호가 서로 다르게 감지되면 신호충돌로 판단하여 재트리거 멀티바이브레이터를 이용해 약 720nse 동안 트리거 신호를 출력시키고, 이 출력을 도 7 에서 나타낸 수신 제어용 입력 신호로 사용한다.

수신측 라인 드라이버로 인에이블 신호가 들어와 데이터 신호가 입력되면 LAN 카드는 데이터 전송중 충돌이 일어난 것으로 간주하고 전송을 중지한다. 즉, 매칭 어댑터에서 Tx단으로 데이터를 전송하고 있는 도중 충돌이 발생하면, 도 7 에서의 동작과는 반대로, Rx 단으로 잘못된 신호가 흘러 들어 오도록 허용함으로써, Tx 단에서 데이터의 전송을 멈추고, LAN 카드가 일정시간후 데이터 재전송을 수행할 수 있도록 유도하는 기능을 수행 한다.

도 9 는 매칭 어댑터에서 데이터 및 링크테스트 펄스의 입출력을 조절하기 위한 제어 신호를 나타낸 것으로, 도 9a 는 LAN 카드에서 데이터 및 링크테스트 펄스를 전화선으로 출력하기위해 송신부 라인드라이버에 입력되는 송신 제어 신호이다. 도 9b 는 매칭 어댑터가 전화선에서 수신한 데이터 및 링크테스트 펄스를 LAN 카드의 Rx단으로 전달하기 위해 사용되는 수신 제어 신호이다.

도 10 은 LAN 카드의 Tx단에서 매칭 어댑터로 입력되는 데이터 및 링크테스트 펄스 신호, 매칭 어댑터를 통과하여 전화선으로 출력되는 데이터 및 링크테스트 펄스 신호, 그리고 다른 LAN 카드로부터 매칭 어댑터로 수신된 데이터 및 링크테스트 펄스가 매칭 어댑터를 통과하여 LAN 카드의 Rx단으로 입력되는 파형을 나타낸 것이다.

도 11 은 전화선로상에서 신호의 충돌이 발생했을 경우 발생하는 충돌 검출 신호와 그때의 데이터 신호를 각각 데이터의 송신부와 수신부에서 측정한 파형이다.

상기한 바와 같이 본 발명에서, LAN 카드의 송신 신호를 TTL 레벨로 변환하여 전화선으로 전송하고, 상대방이 전송한 전화선의 신호를 TTL 레벨로 변환하여 LAN 카드의 수신 신호로 사용하는 방식은, 종래의 이더넷 LAN 방식이나, 전화선을 통해 신호를 전송하는 PSTN(Public Switched Telephone Network) 방식과는 완전히 다른 독창적인 기술이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

본 발명에 의한 매칭 어댑터를 이용하면 기존 댁내 전화선로를 그대로 이용하고, 기존의 저렴한 이더넷 LAN 하드웨어를 그대로 이용하여, 경제적이면서도 신속하게 댁내 LAN을 구축할 수 있어서, 두대 이상의 댁내 정보기기들을 접속하여 통신할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 단기간내에 댁내의 광대역화를 이루기 위한 여러 가지 가입자망 통신 방식과 접목되어 사용되어질 수 있다. 특히, 케이블 TV의 동축케이블을 이용하여 가입자망을 광대역화하기 위한 케이블 모뎀이나, 전화선을 통한 가입자망의 광대역화를 위한 ADSL 모뎀 등의 이더넷 포트와 연동하여 효율적으로 댁내망의 광대역화를 이룰 수 있는 매우 우수한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 기존 댁내 전화선로상에서 이더넷 랜(LAN) 구축을 위한 매칭 어댑터에 있어서,

   랜(LAN) 카드에서 나오는 송수신신호를 TTL 레벨 신호로 변환하는 LAN / TTL 신호 상호 변환 수단;

   변환된 TTL 신호를 전화선으로 전송하기 위한 TTL / 전화선신호 상호 변환 수단;

   상기 랜(LAN) 카드에서 나오는 송신신호를 감지하여 상기 LAN / TTL 신호 상호 변환 수단을 구동시키기 위한 송신 제어 신호 발생 수단;

   전화선상의 신호를 감지하여 상기 랜(LAN) 카드의 수신측으로 전달하기 위해 상기 TTL / 전화선신호 상호 변환 수단을 구동시키는 수신 제어 신호 발생 수단; 및

   랜(LAN) 신호와 전화선상의 신호를 비교하여 충돌을 검출해 내기 위한 충돌 감지 신호 발생 수단

   을 포함하는 기존 댁내 전화선로상에서 CSMA/CD 방식의 이더넷 랜 구축을 위한 매칭 어댑터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 LAN / TTL 신호 상호 변환 수단은,

   송신선로(Tx+와 Tx-)에 연결된 저항;

   상기 송신 제어 신호 발생 수단으로부터 입력되는 송신 제어 신호에 따라 구동되며 상기 송신선로(Tx+와 Tx-)에 입력단이 연결되고 상기 TTL / 전화선신호 상호 변환 수단에 출력단이 연결된 라인 드라이버;

   수신선로(Rx+ 와 Rx-)에 연결된 캐패시터; 및

   상기 수신 제어 신호 발생 수단으로부터 출력되는 수신 제어 신호에 따라 구동되며 상기 TTL / 전화선신호 상호 변환 수단에 입력단이 연결되고 상기 수신선로(Rx+와 Rx-)에 출력단이 연결된 라인 드라이버

   를 포함하는 기존 댁내 전화선로상에서 CSMA/CD 방식의 이더넷 랜 구축을 위한 매칭 어댑터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 TTL / 전화선신호 상호 변환 수단은,

   전화선로(Phone+와 Phone-)에 연결된 저항;

   상기 송신 제어 신호 발생 수단으로부터 입력되는 송신 제어 신호에 따라 구동되며 상기 전화선로(Phone+와 Phone-)에 출력단이 연결되고 상기 LAN / TTL 신호 상호 변환 수단에 입력단이 연결된 송신측 라인 드라이버; 및

   상기 수신 제어 신호 발생 수단으로부터 입력되는 수신 제어 신호에 따라 구동되며 상기 전화선로(Phone+와 Phone-)에 입력단이 연결되고 상기 LAN / TTL 신호 상호 변환 수단에 출력단이 연결된 송신측 라인 드라이버

   를 포함하는 기존 댁내 전화선로상에서 CSMA/CD 방식의 이더넷 랜 구축을 위한 매칭 어댑터.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 송신 제어 신호 발생 수단은,

   제 1 송신선로(Tx+)에 연결되어 링크 테스트 펄스를 감지하는 제 1 재트리거 멀티 바이브레이터;

   제 2 송신선로(Tx-)에 연결되어 데이터 신호를 감지하는 제 2 재트리거 멀티 바이브레이터;

   상기 제 1 및 제 2 재트리거 멀티 바이브레이터의 출력단에 입력단이 연결되어 있으며, LAN 신호를 TTL 신호로 변환하는 송신측 라인 드라이버 구동용 인에이블 신호를 출력하는 논리합 게이트; 및

   상기 논리합 게이트의 출력단에 연결되어 있으며, TTL 신호를 전화선상의 신호로 변환하는 송신측 라인 드라이버 구동용 인에이블 신호를 출력하는 인버터

   를 포함하는 기존 댁내 전화선로상에서 CSMA/CD 방식의 이더넷 랜 구축을 위한 매칭 어댑터.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 수신 제어 신호 발생 수단은,

   제 1 전화선로(Phone+)에 연결되어 링크 테스트 펄스를 감지하는 제 1 재트리거 멀티 바이브레이터,

   제 2 전화선로(Phone-)에 연결되어 데이터 신호를 감지하는 제 2 재트리거 멀티 바이브 레이터;

   상기 제 1 및 제 2 재트리거 멀티 바이브 레이터로부터 출력되는 신호를 논리합하는 제 1 논리합 게이트;

   상기 제 1 및 제 2 전화선로(Phone+와 Phone-)에 입력단이 연결된 라인 드라이버;

   상기 라인 드라이버에 연결된 신호 감쇠 대비용 재트리거 멀티 바이브레이터;

   상기 논리합 게이트와 신호 감쇠 대비용 재트리거 멀티 바이브레이터의 출력을 논리합하는 제 2 논리합 게이트;

   송신측 데이터 신호 감지용 재트리거 멀티바이브 레이터의 출력을 입력으로 하는 버퍼;

   상기 버퍼의 출력과 상기 제 2 논리합 게이트의 출력을 논리곱하여, 전화선 신호를 수신측으로 보내기 위한 라인 드라이버 구동용 인에이블 신호를 출력하는 논리곱 게이트; 및

   상기 논리곱 게이트의 출력을 반전시켜, 상기 수신선로(Rx)로 신호를 전송하는 수신측 라인 드라이버 구동용 인에이블 신호를 출력하는 인버터

   를 포함하는 기존 댁내 전화선로상에서 CSMA/CD 방식의 이더넷 랜 구축을 위한 매칭 어댑터.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 충돌 검출 신호 발생 수단은,

   전화선로(Phone+와 Phone-)상 신호를 입력하는 버퍼;

   LAN 신호를 TTL 신호로 변환한 직후의 신호를 클리어 신호로 하고 상기 버퍼의 출력을 클럭 및 데이터 입력으로 하는 제 1 및 제 2 D 플립플롭;

   상기 제 1 및 제 2 D플립플롭의 출력을 배타적 논리합하는 배타적 논리합 게이트;

   상기 배타적 논리합 게이트의 출력을 입력으로 하는 카운터;

   상기 카운터의 출력을 논리곱하는 제 1 논리곱 게이트;

   상기 카운터와 상기 제 1 논리곱 게이트의 출력을 논리곱하는 제 2 논리곱 게이트;

   상기 제 2 논리곱 게이트의 출력과 상기 LAN 신호를 TTL 신호로 변환한 직후의 신호를 논리곱하는 제 3 논리곱 게이트; 및

   상기 제 3 논리곱 게이트의 출력을 입력으로 하여, 충돌 검출시 수신단의 라인 드라이버 구동용 인에이블 신호를 생성하는 재트리거 멀티 바이브레이터

   를 포함하는 기존 댁내 전화선로상에서 CSMA/CD 방식의 이더넷 랜 구축을 위한 매칭 어댑터.