KR20010106345A - 이더넷 단말을 이용한 전화선로 근거리 통신망 구축용매칭 어댑터 - Google Patents

Abstract

근래에 들어 정보통신 기술이 비약적으로 발전 하면서 발전하면서 각종 컴퓨터와 정보기기들을 이용하여 필요한 정보를 인터넷 통신망에서 얻는 인터넷 사용자의 수가 날이 갈수록 늘어가고 있는 실정이다. 또한 가정이나, 소규모의 사무실에서 근거리 통신망을 구성하여 개개인이 데이터 및 정보를 주고 받는 사용자가 폭발적으로 증가하고 있다. 이런 이유로 최근에 ADSL 및 HomePNA 기술 등 여러가지 변화된 형태의 근거리 통신망이 개발되어 댁내 및 소규모의 사무실에 포설되어 사용되어지고 있다. 그러나 이런 방식으로 근거리 통신망을 구성할 경우 가정내 혹은 사무실 내부에 까지 각각의 프로토콜 방식에 따른 선로의 포설이 필수적이다 그러므로 근거리 통신망의 구축을 위해 새로운 케이블을 가정내 혹은 소규모의 사무실에 포설하는 일은 매우 번거로울 뿐만 아니라 많은 비용을 필요로 하기 마련이다. 한편 현재 대부분의 인터넷 종단부분에서 실제 컴퓨터나 정보기기들이 접속되는 통신망중에 대부분을 차지하고 있는 것은 Ethernet LAN이다. Ethernet LAN은 장기간에 걸쳐 검증된 안정성과 신뢰성을 가지며, 대량 생산에 의해 가장 경제적으로 구축될 수 있는 LAN (Local Area Network)이다. 또한 높은 대역폭을 필요로 하는 음성 및 영상정보를 인터넷상에서 서비스하기 위한 노력으로 좀 더 뛰어난 성능의 변형된 인터넷 통신방식이 등장하고 있으며, 이로 인해 이더넷 LAN 만으로도 어느 정도의 광대역 멀티미디어 서비스의 제공이 가능하다.

본 발명은 기존에 댁내와 대부분의 사무실에 이미 포설되어 있는 2 선 공유버스 방식의 전화선로를 그대로 사용하여 10Mbps 로 동작하는 Ethernet LAN 을 구축하기 위한 매칭 어댑터 (matching adaptor)에 관한 내용이다. 본 발명의 가장 큰 세가지 특징은, 첫째 소규모의 근거리 통신망 구축을 위해 별도의 케이블 포설 작업 없이, 저가의 비용으로 손쉽게 구할 수 있는 Ethernet 시스템이 장착되어 있는 단말에 사무실이나 댁내에 이미 포설된 전화선로를 그대로 접목하여 사용할 수 있다는 점이고, 둘째는 가장 값싸게 제공되는 Ethernet LAN 의 하드웨어를 변경 없이 그대로 사용할 수 있다는 점이다. 셋째로 본 발명에서 구현된 전화선로 근거리 통신망 구축용 매칭 어댑터를 사용하면 기존 이더넷의 CSMA/CD 방식을 그대로 사용할 수 있다. 본 발명으로 국내의 정보화 사회로의 진입을 크게 앞당길 수 있을 것이다.

Description

이더넷 단말을 이용한 전화선로 근거리 통신망 구축용 매칭 어댑터{Ethernet-to-phone line matching adaptor for local area network}

제 1 도는 본 발명에서 구현된 매칭 어댑터와 댁내 및 사무실에 이미 구축되어 있는 4 선식 전화선로 중 사용되지 않고 있는 2 선 전화선로를 이용해 Ethernet 단말용 근거리 통신망을 구축한 구성도이다. 본 구성도에서 보여지듯이 Ethernet 카드가 장착되어 있는 여러대의 PC 에 발명된 매칭 어댑터를 부착하여 2 선 전화선로용 근거리 통신망을 구축하였다. 매칭 어댑터와 PC의 Ethernet 카드 사이는 UTP (Unshielded Twisted Pair) 케이블로 연결되고, 매칭 어댑터들간에는 2 선의 전화선으로 연결된다. 즉, 4 선을 사용하는 일반적인 이더넷 근거리 통신망에 발명된매칭 어댑터를 부착 함으로써 단말 간의 케이블을 전화선으로 대체할 수 있도록 구성한 형태이다. 본 구성도와 같은 LAN 을 구축하기 위해 먼저 물리매체인 전화선의 특성 임피던스를 측정하였고, 실험결과 얻은 전화선의 특성 임피던스값을 이용해 각 Ethernet 단말에서 발생할 수 있는 신호의 반사를 막았다. 참고로 양 끝단 이외의 단말에서는 입력 임피던스의 값을 매우 크게 함으로써 전화선로상에서의 임피던스 교란을 방지 했다. 제 1 도에 나타낸 Ethernet 방식의 전화선로 근거리 통신망은 기존 CSMA/CD 방식의 Ethernet LAN(근거리 통신망)과 똑같이 동작하게 된다. 즉, 같은 LAN 에 접합되어 있는 Ethernet 단말들 중 데이터를 송신 하고자하는 단말에서는 매칭 어댑터에 물려있는 전화선을 감지한 다음, 현재 전화선로상에 전송되고 있는 데이터 패킷이 없는 경우에만 보내고자 하는 데이터를 전송한다. 또한 여러대의 Ethernet 단말이 동시에 데이터를 송신하고자 할 경우 전화선 중간에서 데이터의 충돌이 발생하면, Ethernet 카드에서 이를 감지하여 기존의 Ethernet 방식대로, 데이터의 전송을 멈추고 일정시간 후 데이터를 재전송하게 된다. 그리고 현재 전화선로상에 전송중인 패킷이 있는 경우에는 데이터를 전송하지 않게 된다.

제 2 도는 발명된 전화선로 근거리 통신망용 매칭 어댑터의 전체 시스템 구성도이다. 현재 CSMA/CD 방식의 10base-T 이더넷 LAN 에서는 일반적으로 PC 의 LAN 카드에서 통신 링크의 설정 상태를 검사하기 위한 링크 테스트 펄스를 주기적으로 내보내고 있으며, 이렇게 주기적으로 발생된 링크 테스트 펄스를 통해 통신 링크의 안정성이 검증된 후 데이터를 전송하고 있다. 제 2 도에서 나타낸 매칭 어댑터는 LAN 카드에서 내보내는 링크 테스트 펄스와 데이터 신호를 라인 드라이브 (75176)를 통과시킨 후 전화선으로 내보내게 된다. 또한 10BaseT 방식의 이더넷에서는 LAN 카드에서 링크테스트 펄스를 내보내고 되돌아오는 펄스를 수신하여 비정상적인 펄스를 받은 경우에는 모든 기능을 중지시킨다. 그래서 제 2 도의 매칭 어댑터에서는 링크테스트 펄스를 전화선으로 내보내서 다른 매칭 어댑터에게 링크테스트 펄스를 제공하는 동시에 자신도 링크테스트 펄스를 수신하여 링크가 정상임을 확인하게 한다. 또한 Tx 단을 통하여 데이터를 내보낼 때, Rx 단에서 신호를 수신하게 되면 충돌이 발생한 것으로 감지하고 데이터 전송을 중지한다. UTP 케이블과 전화선의 임피던스 매칭을 위해서는 UTP 케이블의 특성 임피던스 값인 100Ω과 전화선의 임피던스 측정 실험을 통해 얻은 값(120Ω을 이용해서, 각각 저항을 회로의 UTP 케이블측과 전화선측에 연결함으로써 신호의 반사를 막았다. 여기서 측정된 저항값을 반으로 나누어 접지에 연결한 것은, 사용된 라인 드라이브의 특징을 고려하여, 신호가 차분(differential) 모드로 전달되도록 하기 위해서이다.

회로도에 대한 자세한 설명은 다음과 같다.

일단 Ethernet 단말에서 나오는 각각의 Tx+/Tx- 신호와 Rx+/Rx- 신호를 차분 모드용 라인 드라이버 (75176)을 통과시켜 Tx/Rx 각각의 2 선식 신호를 단일 신호로 변환시키며, 라인 드라이버의 제어를 위해 버퍼 (7416244)를 사용하였다, 버퍼에서 받아들여지는 OE (Out Enable) 신호를 이용해서 라인드라이버에서 신호가 송신, 혹은 수신 되도록 제어할 수 있으며, 이렇게 첫번째 라인드라이버를 거친 신호는 두번째 라인 드라이버를 거치고, 전화선으로 송/수신 된다. 첫번째 라인 드라이버로 입력되는 아날로그 파형으로 입력되는 신호는 라인 드라이버를 거치면서 디지털 신호로 변환되게 되고, 반대로 수신부에서는 디지털로 들어오는 신호를 Ethernet 단말이 수신한 후 아날로그신호로 바뀌어서 단말로 입력된다.

즉 매칭 어댑터로 들어오는 4 선식 신호가 매칭 어댑터를 거치면서 2 선식신호로 바뀌어서 송신되고, 반대로 2 선식 전화선로에서 들어오는 신호는 매칭 어댑터를 거치면서 4 선식으로 변환되어 Ethernet 단말로 수신되게 된다. 위에서 언급했듯이 매칭 어댑터를 기준으로 Ethernet 쪽 4 선식 신호에는 100Ohm 저항을, 전화선로 쪽 2 선식 신호에는 60Ohm 저항을 차분하여 정합함으로써 각 라인별로 특성 임피던스 매칭을 수행할 수 있도록 하였다.

제 3 도는 PC 의 Tx 단에서 매칭 어댑터로 입력되는 데이터 및 링크테스트 펄스, 매칭 어댑터를 통과하여 전화선으로 출력되는 데이터 및 링크테스트 펄스, 그리고 다른 PC 로부터 매칭 어댑터로 수신된 데이터 및 링크테스트 펄스가 매칭 어댑터를 통과하여 LAN 카드의 Rx 단으로 입력되는 파형을 나타낸 것이다.

본 발명에서는 기존 2 선 공유버스 방식의 가정 및 사무실에 이미 포설되어 있는 전화선을 그대로 이용하여 별도의 근거리 통신망 구축용 케이블을 따로 포설하지 않고, 10BaseT 방식의 Ethernet 근거리 통신망을 동작시킬 수 있는 매칭 어댑터를 고안하였다. 이는 현재 사무실에 포설되어 있는 2 선식전화선과 그 특성이 다른 기존 4 선식 Ethernet 방식 사이에서 라인 정합을 위한 장치가 필요하기 때문이다.

본 발명과 관련된 Ethernet LAN 은 데이터 통신을 목적으로 현재 널리 사용되고 있다. Ethernet LAN은 사용되는 물리적 매체, 통신 가능 거리 등의 특성에 따라 10Base5, 10Base2, 10BaseT 로 나뉘어 진다. 10Base5 와 10Base2 는 동축 케이블을 사용하고 있으며, 10BaseT 는 물리 매체로 특성 임피던스가 100Ω인 UTP (Unshielded Twisted Pair) 케이블을 사용한다. 그런데 일반적으로 사용되는 전화선로의 특성 임피던스는 약 120Ω이다. 이와 같이 기존 LAN 에서 사용되는 물리 매체의 특성과 사무실에 포설된 전화선로의 물리적 특성이 다르기 때문에 기존 4 선식 LAN 하드웨어의 수정 없이 직접 2 선식 전화선로에 접목시켜 Ethernet LAN 을 구축하는 것은 불가능하다.

본 발명에서는 이미 널리 사용되어지고 있는 기존 Ethernet LAN 방식을 위한 하드웨어에 특별한 수정을 하지 않고 시중에 판매되는 저가형의 Ethernet 카드, 혹은 시스템에 Ethernet 적용시 사용되는 기존의 Ethernet 구축용 칩을 그대로 이용하여 이미 포설된 사무실의 전화선로상에서 CSMA/CD방식 Ethernet LAN 이 동작할 수 있도록 하는 정합 장치를 고안하였고, 이로 인해 적은 비용을 들여 빠른 시간내에 별도의 케이블 포설작업 없이 작은 규모의 사무실이나 가정내에서 Ethernet LAN을 구축할 수 있도록 하였다. 또한 본 발명을 통하여 앞으로 점점 수요가 많아질 작은 규모의 근거리 통신망 광대역화에 빠른 시간내에 대비가 가능하도록 하였다.

제 1 도는 발명된 매칭 어댑터와 전화선로를 이용해 구축된 Ethernet 근거리 통신망의 구성도이다.

제 2도는 발명한 매칭 어댑터의 전체적인 시스템 구성도를 나타낸 것이다.

제 3 도는 매칭 어댑터에서 입출력 되는 데이터 및 링크테스트 펄스를 나타낸 것이다.

본 발명은 이미 포설된 사무실 내의 전화선로와 기존 LAN 인터페이스 카드사이의 정합을 위한 매칭 어댑터로 구성된다. 이 매칭 어댑터는 LAN 카드에서 나오는 데이터 신호와 링크 검사를 위해 사용되는 링크테스트 펄스롤 내보내어 다른 PC 에공급하는 작용과, 송신되어져 오는 링크 테스트 펄스 및 데이터 신호를 수신하고, 4 선식 Ethernet과 2 선식 전화선 사이에서 인터페이스 되어져 신호 변환과 임피던스 매칭 작용을 하게 된다.

본 발명에서 고안된 매칭 어댑터를 이용하여 LAN 을 구성하면 기존 LAN 하드웨어를 수정하지 않고도 별도의 케이블 포설 작업 없이 4 선을 사용하는 10BaseT Ethernet LAN 을 2선 공유 버스 방식의 기존 전화선로상에서 구동시키고, 구축할 수 있다.

본 발명에서 고안한 매칭 어댑터를 이용하면 이미 포설된 사무실 내의 전화선로를 그대로 사용하고, 기존의 저렴한 Ethernet LAN 하드웨어를 그대로 이용하여, 경제적이면서도 신속하게 소규모 사무실용 LAN 을 구축할 수 있어서, 사무실 내의 여러대의 단말과 정보기기들을 접속하여 통신할 수 있으며, 특히 차세대 초고속 정보통신망 시대에 소규모 근거리 통신망을 가장 간편하게 구축할 수 있으므로 정보화 사회로의 빠른 발전을 앞당기는데 크게 기여할 수 있을 것으로 예상된다.

Claims (3)

1. 제 2 도의 4 선을 사용하는 10BaseT Ethernet 을 2 선의 공유 버스 방식의 전화선로에서 구동시키는 부분
2. 제 2 도의 LAN 카드에서 나오는 Tx+, Tx-신호를 버퍼를 통과시키고 제어하여 데이터 신호 및 링크테스트 펄스를 통과시키는 송신 제어신호를 만드는 회로
3. 제 2 도의 전화선에서 들어오는 Phone+, Phone- 신호를 감지하여 버퍼를 통과 시키고 제어하여 데이터 신호 및 링크테스트펄스를 통과시키는 수신 제어 신호를 만드는 회로