(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イーサネット仕様のデータで高周波搬送波を変調してデータ信号とし、該データ信号をネットワークに送出することによって複数の端末装置間でデータ通信を行うＬＡＮにおいて、
分岐器あるいは分配器を用いて同軸ケーブルを高周波的に分岐して拡張したＬＡＮに適用され、
前記複数の端末装置は前記データ信号をネットワークに送出する時には、前記データ信号に先行し、前記データ信号の送信終了までの期間、衝突判定のための衝突判定交流信号をネットワークに送出し、
当該衝突判定交流信号は、前記端末装置間でのデータ通信に用いられる搬送波とは異なる基本周波数から、その初期期間において、ランダムな関数でスイープすることにより位相変調、または周波数変調された前記衝突判定交流信号であり、
前記ネットワークに少なくとも１つ設けられ、周波数弁別手段を有する衝突検出装置により、複数の前記衝突判定交流信号によるビート信号発生の有無を当該周波数弁別手段により検出して、ネットワークにおける送信衝突を検出することを特徴とするＬＡＮにおける衝突検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＡＮにおける衝突検出方法に用いる端末装置であって、
前記衝突判定交流信号を送出した後、所定の初期期間が経過するまでに、前記衝突検出装置から衝突信号を受信しない場合には、前記データ信号を前記ネットワークに送出し、前記衝突信号を受信した場合には、前記データ信号を送出することなく、前記衝突判定交流信号の送出を停止することを特徴とするＬＡＮの端末装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＬＡＮにおける衝突検出方法に用いる衝突検出装置であって、
前記ネットワーク上の前記衝突判定交流信号を受信し、その信号がビート信号であれば送信衝突と判定して、前記ネットワークに衝突信号を送出することを特徴とするＬＡＮの衝突検出装置。
【請求項４】
前記衝突検出装置は、前記同軸ケーブルと前記分岐器あるいは分配器によって他の衝突検出装置にツリー構造に接続されることを特徴とする請求項３に記載のＬＡＮにおける衝突検出装置。
【請求項５】
前記衝突検出装置は、ＣＡＴＶ網に形成されたＬＡＮに適用され、前記衝突判定交流信号はＣＡＴＶの空きチャネルを利用して送出されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のＬＡＮにおける衝突検出装置。
【請求項６】
前記ＬＡＮにおける衝突検出方法は、所定エリアに配備されたＴＶ配線網に適用され、ＴＶの空きチャンネルを用いてＬＡＮが形成されることを特徴とする請求項１に記載のＬＡＮにおける衝突検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は端末装置間で双方向にデ−タ通信を行うネットワークシステムに関し、特に、同軸ケーブルを用いて高周波的に分岐されたＬＡＮにおけるデータ信号の衝突検出方法および衝突検出装置並びにその端末装置に関する。
本発明は、市中から各家庭あるいは各事業所に配備されたＣＡＴＶあるいはＴＶの同軸ケーブルを用いて構築されたＬＡＮに適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、所定のエリア内で複数の端末装置を伝送線に接続し、データをシリアルに送受信するシステムがある。それは、ローカルエリアネットワーク（以下、ＬＡＮという）と呼ばれ、データの衝突を監視するトランシーバ、データの分配器であるハブ、データの入出力装置である各端末器から構成される。そして、トランシーバ間は同軸ケーブルによって、トランシーバ、ハブおよび各端末器はツイストペア線によって接続されている。その代表としてＩＥＥＥ８０２に準拠したイーサネットがよく知られている。
【０００３】
その伝送方式はベースバンド方式であり、０，１のデータをバイフェーズ電圧にして、伝送線に送出する方式である。伝送媒体によって１０ＢＡＳＥ５，１０ＢＡＳＥ２，１０ＢＡＳＥ−Ｔに分けられ、その伝送速度は１０Ｍｂｐｓ  である。また、この場合のアクセス制御方式は、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Ｃａｒｒｉｅｒ    Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ    Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：搬送波感知多重アクセス／衝突検出）と類似の方式であり、データの送信に先立ち、同軸ケーブル上のチャネルの専有の有無すなわち送信衝突の有無を確認の後、送信先のアドレスと送信元のアドレスを付けてデータを送信する方式である。
【０００４】
具体的には、図９に示すネットワークシステムがある。幹線である同軸ケーブル３００には複数のトランシーバ２００、２２０が取り付けられ、その下位にはツイストペア線を介してハブ１００、ハブ１２０が、さらにその下位には端末装置であるコンピュータ装置１０１等が接続されている。
トランシバー２００，２２０は、データの中継を行うと共に同軸ケーブル３００上のデータの衝突を監視する。例えばコンピュ−タ装置１０１からハブ１００を介してデータ送信の要求があると、トランシバ−２００自身が電流源２０１より直流の定電流を同軸ケーブル３００の終端抵抗に送出する。そして、その線間の電圧をコンパレータ２０２にて参照電圧Ｖｒｅｆと比較する。例えば、他の端末装置がネットワークを既に使用している上に、衝突検出用の直流定電流を流すと、同軸ケーブル３００には正常に送信が行われている場合の２倍の直流電流が流れる。この時、同軸ケーブル３００の線間の電圧は参照電圧Ｖｒｅｆを越える。  これにより、送信開始時に送信衝突が発生することが検出される。この場合には、データ信号の送信を行わないようにすることで、既に、同軸ケーブル３００上を伝送しているデータ信号が保護される。
【０００５】
【発明が解決しようする課題】
しかしながら、従来のハブとツイストペア線を用いたＬＡＮの網形態は、バス型であり、多数のハブが幹線の同軸ケーブルに接続されるマルチドロップ方式である。そしてアクセス制御方式は、直流の定電流を終端抵抗に流し、その線間の電圧から衝突を判断する方式である。従って、同軸ケーブルを交流的に分岐、分配してＬＡＮを拡張することはできなかった。
また、通信規格である１０ＢＡＳＥ５では、その幹線長は高々５００ｍであり、場合によっては必要なエリアを全てカバーできるものではなかった。
また、ハブに接続されるツイストペア線の長さも高々１００ｍ止まりである。また、このハブに接続される端末数にも制約がある。従って、必ずしも広範囲に自由度の高いＬＡＮが構築されるものではなかった。
【０００６】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、従来システムの端末数およびその配置の自由度に関する問題は、上記ツイストペア線を使用した伝送方式にあることに着目し、直流電流に代えて、交流信号により送信衝突を検出することを可能とすることで、交流的に分岐し得る同軸ケーブルを伝送路として用い、広範なエリアで自由度の高いローカルエリアネットワークシステムを形成することである。
また、他の目的は、すでに市中あるいは各事業所／各家庭に配備されているＣＡＴＶあるいはＴＶの同軸ケーブル線を利用し、ＴＶ機能を保持しつつ各事業所／各家庭の端末間でデータの授受ができるＬＡＮに適用し、その使用コストを下げることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載のＬＡＮにおける衝突検出方法は、イーサネット仕様のデータで高周波搬送波を変調してデータ信号とし、データ信号をネットワークに送出することによって複数の端末装置間でデータ通信を行うＬＡＮにおいて、分岐器あるいは分配器を用いて同軸ケーブルを高周波的に分岐して拡張したＬＡＮに適用され、複数の端末装置はデータ信号をネットワークに送出する時には、データ信号に先行し、データ信号の送信終了までの期間、衝突判定のための衝突判定交流信号をネットワークに送出し、複数の衝突判定交流信号によるビート信号発生の有無に基づいてネットワークにおける送信衝突を検出することを特徴とする。
【０００８】
このネットワークは、同軸ケーブルに高周波を分岐する分岐器あるいは分配器を接続することにより拡張される。その分岐器あるいは分配器は、直流は伝達せず交流は伝達するトランス結合素子等が使用される。
このネットワークに接続された複数の端末装置は、データ信号の送出に先立ち、送信衝突を検出するための衝突判定交流信号を送出する。その衝突判定交流信号は、分岐器、又は、分配器を反射なく通過し、同軸ケーブル全体に送出される。そして、その衝突判定交流信号間のビート信号発生の有無に基づいて送信衝突が検出される。
例えば、ネットワーク上に２つの衝突判定交流信号がある場合、その信号をトランジスタ等のＶＩ特性の非線形領域で増幅して、低域周波数を抽出すれば、周波数差の信号であるビート信号を取り出すことができる。これにより、送信衝突が判定される。
ビート信号は、複数の端末装置からの衝突判定交流信号の周波数が異なっていれば、振幅が異なっていても検出することができる。従って、伝送により衝突判定交流信号がランダムに減衰しても、確実にビート信号を捉え送信衝突を検出することができる。よって、従来の直流方式に比べ、送信衝突の検出精度を向上させることができる。
これにより、同軸ケーブルを分岐器あるいは分配器によって拡張したＬＡＮに対しても、高周波搬送波をイーサネット仕様のデータで変調したデータ通信が可能となる。即ち、１つのチャネルを用いたパケット通信が可能となる。
特に、上述の分岐器あるいは分配器を含んだＣＡＴＶ網を利用してＬＡＮを構築する場合に適用できる。
【０００９】
また、送信衝突がネットワーク内に少なくとも１つ設けられた衝突検出装置によって検出される。
これにより、多数の端末装置はそれぞれ衝突検出装置を備える必要がない。よって、効率的で安価な衝突検出方法となる。
【００１０】
また、送信衝突を表すビート信号の有無は、衝突検出装置に設けられた周波数弁別手段によって検出されることを特徴とする。
ビート信号は、２つの衝突判定交流信号の周波数差の信号である。２つの衝突判定交流信号の積は、周波数軸上では２つの衝突判定交流信号周波数の和と差の周波数から構成される。例えば、和の周波数を数十ＭHZ、差の周波数を数十ＫHZとすることができる。周波数弁別手段は、この両者を弁別する。例えばローパスフィルタによってビート信号である低周波成分を抽出し、それをカウントする。所定値以上の数値をカウントすれば、送信衝突と判定する。これにより、より正確に送信衝突を検出することができる。
【００１３】
また、端末装置は、端末装置間でのデータ通信に用いられる搬送波とは異なる基本周波数から、その初期期間において、ランダムな関数でスイープすることにより位相変調又は周波数変調された衝突判定交流信号を送出している。この結果、既に、ネットワーク上に、位相又は周波数が一定となった衝突判定交流信号が存在する状態で、他の端末装置から衝突判定交流信号が送出されると、この初期期間において、２つの衝突判定交流信号の合成によるビート信号の位相又は周波数が時間の関数で変化することになる。この結果、初期期間において、短時間で位相あるいは周波数が変化するビート信号を検出することができる。よって、より短時間で確実に送信衝突の判定を行うことができる。
また、初期期間後は、その衝突判定交流信号を一定とし、例えばデータ搬送波として使用することもできる。従って、周波数帯を有効に利用することができる。
【００１４】
請求項２に記載のＬＡＮにおける端末装置は、請求項１に記載のＬＡＮにおける衝突検出方法に用いる端末装置であって、衝突判定交流信号を送出した後、所定の初期期間が経過するまでに、衝突検出装置から衝突信号を受信しない場合には、データ信号をネットワークに送出し、衝突信号を受信した場合には、データ信号を送出することなく、衝突判定交流信号の送出を停止することを特徴とする。
衝突判定交流信号を送出した端末装置は衝突信号を受信した場合は、データ信号を送出せず、逆に衝突信号を受信しない場合にはデータ信号を送出する。従って、データ信号を衝突させることなく確実なデータ通信を可能とする端末装置となる。
【００１５】
請求項３に記載のＬＡＮにおける衝突検出装置は、請求項１に記載のＬＡＮにおける衝突検出方法に用いる衝突検出装置であって、ネットワーク上の衝突判定交流信号を受信し、その信号がビート信号であれば送信衝突と判定して、ネットワークに衝突信号を送出することを特徴とする。
衝突信号は、その衝突検出装置の下位に接続された全ての端末装置に送出され、それらの端末装置が制御される。
ビート信号が検出され送信衝突と判定した場合には、衝突信号を全ての複数の端末装置に送信し、送信要求のある端末装置に対してデータ信号の送出を禁止する。逆に、ビート信号が検出されない場合は衝突信号を送信しない。これにより、衝突判定交流信号を送出した送信要求のある端末装置は、送信衝突なしに確実にデータ信号を送出することができる。
よって、多数の端末装置を制御し、確実なデータ通信を行わせる衝突検出装置となる。例えば、１台の衝突検出装置で多数の端末装置を制御できるので、中規模ＬＡＮあるいは大規模ＬＡＮに適用され、そのコストを低減することができる。
【００１６】
請求項４に記載のＬＡＮにおける衝突検出装置は、同軸ケーブルと分岐器あるいは分配器によって他の衝突検出装置にツリー構造に接続されている。
各衝突検出装置は、その衝突検出装置の下位に接続された複数の端末装置を制御する。これにより、最も短経路すなわち最短時間で送信衝突を検出できる。よって、送信衝突検出を最も効率よく検出する衝突検出装置となる。
また、この衝突検出装置には、分配器あるいは分岐器を必要に応じて任意に取り付けることで、接続可能な端末装置の数を増加させることができる。
従って、自由度の高いローカルエリアネットワークを実現する衝突検出装置となる。
【００１７】
請求項５に記載のＬＡＮにおける衝突検出装置は、ＣＡＴＶ網に形成されたＬＡＮに適用され、衝突判定交流信号はＣＡＴＶの空きチャネルを利用して送出されることを特徴とする。
これによりＣＡＴＶ網を利用したＬＡＮにも適用できる利便性の高い衝突検出装置となる。
【００１８】
請求項６に記載のＬＡＮにおける衝突検出方法は、例えば一事業所あるいは１家屋等の所定エリア内に配備されたＴＶ配線網に適用され、衝突判定交流信号およびデータ信号はＴＶの空きチャネルを利用して送出される。
通常のＴＶ配線網は、ＣＡＴＶ網と同様、同軸ケーブルが分岐されて形成されている。従って、この衝突検出方法を用いれば、既存のＴＶ受信に加え、所定エリア内でＬＡＮを形成することができる。
よって、非常に利便性のよいＬＡＮにおける衝突検出方法となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
（第１実施例）
図１は同軸ケーブルと分岐器を用いて高周波的に接続されたツリー状ＬＡＮの概略構成図である。本発明の衝突検出方法は、このＬＡＮに適用される。このＬＡＮは、大きく衝突検出装置１０、分岐器２０、端末装置３０、入出力装置であるコンピュータ装置４０から構成され、端末装置３０とコンピュータ装置４０間以外は全て同軸ケーブルによって接続されている。
尚、端末装置３０とコンピュータ装置４０はツイストペア線によって接続されている。
分岐器２０はトランス結合された方向性結合器であり、送信衝突時に衝突検出装置１０から送信される衝突信号Ｆｃは、上流から下流へ分岐、又は、分配されて伝送される。また、逆に各端末装置３０からの衝突判定交流信号Ｆｓやデータ信号は、その上流側へ伝送される。
【００２０】
各端末装置３０は、データ信号送出時に、現在の伝送路使用状態を伝送路上の他キャリアあるいはデータの有無により判断する。他キャリアあるいはデータが存在すれば、他端末装置３０がデータ信号を送信中であるので、新たなデータ送信は行わない。
【００２１】
一方、他キャリアあるいはデータが存在しない場合は、データ信号を送信するのであるが、この時、他の端末装置３０がほぼ同時にデータ信号を送信をする可能性がある。このため、各端末装置３０はその内部に衝突判定交流信号発生部３５を有し、データ信号送出に先立ち、各々の衝突判定交流信号発生部３５によって周波数が各端末装置毎に僅かに異なる高周波の衝突判定交流信号Ｆｓを送出する。
その衝突判定交流信号Ｆｓの周波数は例えば２６ＭＨｚであり水晶発振子等によって得られる。また、その各々の差周波数は約１０ｋＨｚ〜１００ＫＨｚ  毎である。この衝突判定交流信号Ｆｓはデータを載せる搬送波としてもよい。
【００２２】
衝突検出装置１０は、この衝突判定交流信号Ｆｓを検出する衝突検出部１５を備えており、同軸ケーブル上に送出された単数あるいは複数の衝突判定交流信号Ｆｓにより送信衝突を判定する。
その判定方法は、衝突判定交流信号Ｆｓが同時に複数ある場合、その重畳された信号をトランジスタ等によって非線形増幅し、複数の信号の周波数差の信号であるビート信号を取り出す。１波の高周波信号Ｆｓだけであれば、低周波のビート信号を検出されない。このビート信号の検出により送信衝突を判定する。
例えば、あるコンピュータ装置４０が単独でＬＡＮ内にデータ信号を送出する場合は、それに接続された端末装置３０の衝突判定交流信号発生部３５から、周波数ｆｓ１  の衝突判定交流信号Ｆｓが同軸ケーブルを介して衝突検出装置１０に送出される。衝突検出装置１０は、その信号を衝突検出部１５で受信する。
受信された衝突判定交流信号Ｆｓは１波であるので、ビート信号は検出されない。従って、この時、送信衝突は判定されない。よって、衝突検出装置１０からは衝突信号Ｆｃが送出されず、衝突判定交流信号Ｆｓを送出した端末装置３０は、衝突判定交流信号Ｆｓを送出し続けると共に、所定の初期期間が経過した後、データ信号を送出する。端末装置３０から出力されたデータ信号は衝突検出装置１０において、所定の下りチャンネルの周波数に変換されて同軸ケーブルに折りかえされ、端末装置３０間でのデータ通信がなされる。
【００２３】
一方、僅かに遅れて他のコンピュータ装置４０からＬＡＮ内にデータ信号の送信要求がある場合は、同じくそれに接続された端末装置３０から、周波数ｆｓ２  の衝突判定交流信号Ｆｓが衝突検出装置１０に送出される。途中、分岐器２０があるが、分岐器２０は高周波的に接続されているので、その信号は衝突検出装置１０まで伝送される。
この状態では、同軸ケーブル上には２つの衝突判定交流信号が重畳されていることになる。衝突検出装置１０は、後述する様に、この重畳された周波数ｆｓ１と周波数ｆｓ２の両衝突判定交流信号Ｆｓを非線型素子であるトランジスタで増幅し、周波数が｜ｆｓ１  −ｆｓ２  ｜であるビート信号を得る。このビート信号発生の有無により送信衝突と判定する。
【００２４】
衝突と判定された場合は、図１に示すように例えば約３０ＭＨｚの衝突信号ＦｃがＬＡＮ内の全ての各端末装置３０に送信される。そして、送信を開始しようとしている端末装置３０、即ち、新たに衝突判定交流信号Ｆｓを出力した端末装置３０は、その衝突信号Ｆｃを受信し、衝突判定交流信号Ｆｓの出力を直ちに停止すると共にデータ信号の送出を行わない。これにより、僅かに遅れてデータ送信要求、すなわち衝突判定交流信号Ｆｓが送出されても、確実に衝突の有無が判断され、現在のデータ信号の送信が保護される。
【００２５】
尚、この時、２つの衝突判定交流信号Ｆｓの周波数ｆｓ１  とｆｓ２  が、極めて近ければ、そのビート周波数も極めて低くなり、送信衝突が判定されるまで、時間を要する場合がある。
このような時は、例えば周波数ｆｓ２  の衝突判定交流信号Ｆｓの位相あるいは周波数をランダムに変調するのが望ましい。ランダムに変調された衝突判定交流信号Ｆｓ２  は、電圧制御型水晶発振子ＶＣＯを用い、それにランダム関数を入力させることで得られる。
ランダムに変調されているので、短時間に確実に複数の衝突判定交流信号の周波数差のビート信号を捉える事ができる。その結果、送信衝突も短時間に判定できる。
また、周波数又は位相をランダムに変調する期間は、所定の初期期間として、その初期期間が経過した後は、周波数又は位相の変調を行わないようにしても良い。所定の初期期間において、より短時間にビート信号の有無を確認できる。初期期間後は、一定周波数の衝突判定交流信号Ｆｓとし、これをデータ搬送波としてもよい。これにより、発振器の有効利用ができる。又、初期期間だけ、単調増加関数又は単調減少関数で、周波数又は位相を変調するようにしても良い。それらの関数差の周波数のビート信号が検出されることになる。
【００２６】
また、分岐器２０を双方向性とすることもできる。また分岐器２０に代えて図示しない双方向性の分配器を用いることもできる。この場合には、衝突検出装置１０において、上りデータ信号の折り返しを行わない。即ち、端末装置３０から出力されたデータ信号は、これらの分岐器２０や双方向性の分配器で下流側にも伝送される。従って、同一搬送周波数を用いて、端末装置３０間でのパケット通信が可能となる。
以上のように、データ信号送出時には、他キャリア検出と衝突判定交流信号Ｆｓによるビート信号検出の２段階検出によって送信衝突を判定している。従って、確実にそれを回避することができ、確実にデータ送信を行うことができる。
【００２７】
（第２実施例）
図２に本発明の端末装置３０の構成図を示す。この端末装置３０は、第１実施例のＬＡＮにおける衝突検出方法に適用される。また、図３に同じくＬＡＮにおける衝突検出方法に用いられる衝突検出装置１０の構成図を示す。
本発明の端末装置３０は、イーサネットインターフェース３１、イーサネット仕様のデータで搬送波を変調する変調部３２、変調された信号からデータを取り出す復調部３３、衝突検出装置１０からの衝突信号を検出する衝突信号検出部３４、衝突を検出させるため高周波信号である衝突判定交流信号を送出する衝突判定交流信号発生部３５から構成される。
尚、データ信号の変調には、振幅変調，周波数変調，位相変調があるが、本実施例では振幅変調が使用される。伝送方式は、周波数が多重化されたブロードバンド方式であり、例えば上り搬送波Ｆｕには５Ｍ〜１１２ＭＨｚ帯が、下り搬送波Ｆｄには１５０ＭＨｚ〜４５０ＭＨｚ帯が割り当てられており、双方向通信となっている。また、衝突信号Ｆｃには、同じく３０ＭＨｚが選ばれている。
【００２８】
コンピュータ装置４０から入力されたデータ信号は所定の通信形式（１０ＢＡＳＥ−Ｔ）でツイストペア線に送出される。ツイストペア線に送出されたデータ信号はイーサネットインターフェース３１を介し、変調部３２に送信される。変調部３２では、例えば上り搬送波Ｆｕ（６０ＭＨｚ）がこのデータ信号に基づいて振幅変調され、ネットワークに送出される。
尚、データ信号の送信衝突を回避するため先ず復調部３３にて現在の伝送路の使用状況が調べられる。例えば、他キャリアの有無あるいはデータの有無によって判定される。他キャリアが検出されれば、データ送信は行われない。
【００２９】
他キャリアが検出されない場合は、同時送信衝突を回避するためさらにネットワーク上の衝突検出装置１０にデータ信号の送信を知らせる。これはイーサネットインターフェース３１がデータ送信に先だってＲＳ端子から衝突判定交流信号発生部３５にトリがをかけ、それに応じて衝突判定交流信号発生部３５が所定周波数の衝突判定交流信号Ｆｓをネットワークに送信することによってなされる。
【００３０】
ところで、衝突検出装置１０は、各端末装置３０から送出された衝突判定交流信号Ｆｓによるビート信号発生の有無によって送信衝突を検知する。衝突検出装置１０は、後述する非線形増幅素子、ローパスフィルタ、カウンタ素子からなる周波数弁別手段を有し、それにより上記ビート信号を検出する。ビート信号を検出した場合には、衝突検出装置１０は衝突信号Ｆｃをネットワーク上に送出する。
【００３１】
各端末装置３０の衝突信号検出部３４は、この衝突信号Ｆｃを受信する。この信号が検出されると各端末装置３０は、直ちに、衝突判定交流信号Ｆｓの送出を停止すると共に、データ信号を送出しない。従って、ほぼ同時に送信要求がされても、データ信号の送信衝突が回避される。
又、衝突検出装置１０により衝突判定に要する所定の初期時間が経過しても、衝突信号Ｆｃが受信されない場合には、衝突判定交流信号Ｆｓを送信した端末装置は、衝突判定交流信号Ｆｓを継続して送信すると共に、初期時間の経過後に、データ信号を送信する。このようにして、データ伝送における衝突が回避されるとともにデータ通信が行われる。
【００３２】
次に、衝突検出装置１０について説明する。衝突検出装置１０は、図３に示すようにイーサネット・インターフェース１１、イーサネット仕様のデータで下り搬送波Ｆｄを変調する変調部１２、上り変調波信号（データ信号）Ｆｕからデータを取り出す復調部１３、各端末装置３０から衝突検出用に発せられた衝突判定交流信号Ｆｓを抽出するＢＰＦ１４、抽出された衝突判定交流信号Ｆｓから衝突を検出する衝突検出部１５、衝突を知らせるために所定の衝突信号Ｆｃを発生する衝突信号発生部１６、高周波信号の入出力を分配するための分配器１７および直接複数のコンピュータ装置４０を接続させるためのデジタル信号の分配器であるハブ１８から構成されている。
【００３３】
分配器１７には、各端末装置３０からデータ信号に先だって衝突判定交流信号Ｆｓが入力される。この衝突判定交流信号Ｆｓの周波数は約２６ＭＨｚであり、詳細には各々の端末装置３０によって例えば１０ＫＨ  〜１００ＫＨｚ毎に異なっている。
入力された衝突判定交流信号Ｆｓは、ＢＰＦ１４によって抽出され、衝突検出部１５に送出される。衝突検出部１５では、単数あるいは重畳された衝突判定交流信号Ｆｓを受信し、非線形増幅器によって増幅する。
図４に衝突検出部１５の構成ブロック図を示す。衝突検出部１５は、非線形増幅器１５ａ、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦ）１５ｂ、コンパレータ１５ｃ、周波数カウンタ１５ｄ、所定値との比較をするデジタルコンパレータ１５ｅから構成される。
【００３４】
１波の衝突判定交流信号Ｆｓ１  のみが非線形増幅器１５ａに入力された場合は、高周波信号であるので、増幅後、ＬＰＦ１５ｂで遮断される。従って、周波数カウンタ１５ｄではカウントされず、デジタルコンパレータ１５ｅの出力も’Ｌ’となり、送信衝突が判定されない。この場合、衝突信号発生部１６からは、衝突信号Ｆｃを送信しない。これにより、端末装置３０に送信許可を与える。
【００３５】
一方、衝突判定交流信号Ｆｓ１  ，Ｆｓ２  の２波が非線形増幅器１５ａに入力された場合は、ＬＰＦ１５ｂにより衝突判定交流信号Ｆｓ１  ，Ｆｓ２  の周波数差ｆｓ１  −ｆｓ２  のビート信号Ａ１  ｃｏｓ２π（ｆｓ１  −ｆｓ２  ）が出力される。
【００３６】
この低周波信号Ａ１  ｃｏｓ２π（ｆｓ１  −ｆｓ２  ）は、次にコンパレータ１５ｃによって、あるしきい値を基準として２値に変換された矩形波となり、周波数カウンタ１５ｄに入力される。周波数カウンタ１５ｄではこの入力された信号の立ち上がりに同期して所定時間計数され、その計数値Ａがデジタルコンパレータ１５ｅによって所定の設定値Ｂと比較される。設定値Ｂを上回れば送信衝突と判定される。
例えば、ノイズ分を考慮し上記所定値Ｂを５とし、１０ｋＨＺ以上のビート信号を１ｍｓｅｃの期間カウントすれば、周波数カウンタ１５ｄの値Ａは１０カウント以上となり、デジタルコンパレータ１５ｅによってＡ＞Ｂが、即ち、送信衝突が判定される。
【００３７】
衝突が判定されると、図３に示すように衝突検出部１５は衝突信号発生部１６にトリガをかけ、例えば３０ＭＨｚの衝突信号Ｆｃを発生させる。この衝突は、分配器１７およびイーサネット・インターフェース１１を介して全ての端末装置３０に送出され、他の全ての端末装置３０に送信衝突を知らせる。これにより、送信衝突が回避される。
【００３８】
また、図３に示すように衝突検出装置１０に接続されたハブ１８からツイストペア線を介して直接データ入力され、送信される場合もある。この時は、先ず復調部１３で他キャリアまたはデータを検出する。他キャリアまたはデータが検出されれば、データ送信を行わない。
また、他キャリアまたはデータが検出されなければ、データ送信に先立ち、イーサネット・インターフェース１１のＲＳ端子をアクティブにし、衝突信号発生部１６にトリガをかける。これにより、衝突信号発生部１６から衝突信号Ｆｃが送信され他の端末装置３０からのデータ送信が禁止される。これにより、データを衝突させることなく、衝突検出装置１０に接続されたハブ１８から直接データが送信される。
【００３９】
このように、同軸ケーブルを用いて高周波的に分岐されたツリー状ＬＡＮのシステムであっても、上述の様な端末装置３０と衝突検出装置１０を用いれば、確実にデータ信号の衝突を検出し、送信データを衝突させることはない。従って、従来より極めて広範囲に確実なデータ通信を可能とする優れたＬＡＮの衝突検出装置および端末装置となる。
また、一般に、衝突検出装置１０から各端末装置３０までは、その伝送経路が異なる。そのため、その減衰量、即ち各々の信号振幅が異なるが、本発明の衝突検出装置では、重畳された衝突判定交流信号Ｆｓの周波数差、即ちビート信号を検出しそれを周波数カウンタでカウントしている。よって、衝突判定交流信号Ｆｓの信号振幅差の影響を受けにくい。従って、この衝突検出装置を用いれば、配線長さ等自由度の高いシステムを構築することができる。
また、このシステムにおいて分配器１７は双方向性としても良い。この場合には、衝突検出装置１０において、上りデータ信号の折り返しを行わない。即ち、端末装置３０から出力されたデータ信号は、これらの分配器１７で下流側にも伝送されるために、同一搬送周波数を用いて、端末装置３０間でのパケット通信が可能となる。
尚、図３において１点鎖線で囲われたＢＩブロック回路１９は、送受信および衝突検出のユニットとして後の実施例にて使用する。
【００４０】
（第３実施例）
図５に本発明の衝突検出装置を複数用いたツリー状ＬＡＮの構成図を示す。本実施例では、衝突検出装置５０の下位に新たに衝突検出装置５０を順次付加している。これによりコンピュータ装置４０をさらに増設することができる。これはツイストペア線でネットワークを拡張する分配器、所謂ハブに相当する。即ち同軸ケーブルで品質の高いネットワークをさらに拡張できるハブとなる。尚、第１実施例と同じ機能を有する装置には、同じ番号が付されている。
【００４１】
図６に衝突検出装置５０の構成図を示す。衝突検出装置５０は、第２実施例の衝突検出装置１０を利用して形成される。衝突検出装置５０は、その上流側に変調信号であるデータ信号を入出力させるのが特徴である。
そのため衝突検出装置１０のハブ１８にＡ１ブロック回路５１を付加することにより、それを達成している。このＡ１ブロック回路５１は第２実施例で使用したベースバンド信号をイーサネット仕様の変調信号に変換するＡ１ブロック回路３９（図２）と同等である。これにより、同軸ケーブルを用いたネットワークに適用されるハブが形成される。
【００４２】
すなわち、上流の入出力バッファ装置５６から入力されたデータ信号はＡ１ブロック５１で一旦１０ＢＡＳＥ−Ｔ形式の信号に変換された後、ハブ１８、イーサネット・インターフェース１１、変調部１２を経て再び変調されて複数の分配器１７から下流側に出力される。この時、搬送波周波数はＦｄである。
また、逆に下流側の何れかの分配器１７から入力された搬送波周波数Ｆｕのデータ信号は、逆の経路を経て上流側の入出力バッファ装置５６から送出される。すなわち、同軸ケーブルを用いたハブとなる。
【００４３】
このように形成された端末装置５０はツリー状に接続され、それぞれの下位には複数の端末装置３０およびコンピュータ装置４０が接続される（図５）。各衝突検出装置５０は直結した端末装置３０間の衝突を第２実施例と同様に検知するので、最短時間でそれを制御することになる。従って、最も効率よく衝突を検出する衝突検出システムとなる。
また、各衝突検出装置５０は複数の端末装置３０およびコンピュ−タ装置を備えることができる。よって、必要に応じてコンピュータ装置４０の接続数を増やすことができる衝突検出装置となる。
また同軸ケーブルを使用しているので電磁波ノイズ等の外乱を受けにくい。更に、高周波的に分岐する分岐器２０によって、コンピュ−タ装置４０の接続数を最適に調整することもできる。従って、本実施例の衝突検出装置を用いれば、アクセス制御の効率が高く、設計自由度の高い高品質なＬＡＮを構築できる。
【００４４】
（第４実施例）
図７に、ＣＡＴＶ網を利用したＬＡＮを示す。本実施例は、このＬＡＮに適用される。このＣＡＴＶ網は、同軸ケーブルを用いて各家庭あるいはオフィスに配備された既存のＣＡＴＶ網である。
ＣＡＴＶ伝送に使用される周波数は２つの帯域に分離されている。１つは１０〜５５ＭＨｚの局方向への上り帯域であり、１つは７０〜７７０ＭＨｚの端末装置側への下り帯域である。上り帯域は主にデータ情報通信に、下り帯域は映像信号等のテレビジョン信号（以下、ＴＶ信号。）に使用されている。
尚、５５ＭＨｚ〜７０ＭＨｚは上り帯域と下り帯域を分離するためのガードバンドになっている。本実施例の衝突検出装置は、これらの周波数帯を用いてデータ信号の衝突を検出しＬＡＮを形成する。
このＬＡＮは、ＣＡＴＶ同軸ケーブル６０からＴＶ信号を取り込む衝突検出装置７０、ＴＶ信号およびＬＡＮに用いる高周波信号を分岐する分岐器２０、端末装置３０、コンピュータ装置４０そしてＴＶ装置８０から構成される。
【００４５】
図８に衝突検出装置７０の概略構成図を示す。衝突検出装置７０は、ＴＶ信号を中継するために、第３実施例の衝突検出装置５０にＴＶ信号を増幅し下位の端末に送出する増幅器が付加されているのが特徴である。データ信号の送受信方式および衝突検出方法は衝突検出装置５０と同等である。
衝突検出装置７０は、ＴＶ信号およびデータ信号・衝突信号を入出力させる入出力バッファ装置７１，分配器７４、多重化された高周波信号からＴＶ信号を抽出するＢＰＦ７２、ＴＶ信号を増幅させる増幅器７３、第２実施例で用いた１０ＢＡＳＥ−Ｔ方式のデータ信号を所定のイーサネット仕様に変調し同軸ケーブル上に送出するＡ１ブロック回路７５、それに加えデータ信号の衝突を検知する機能を備えたＢ１ブロック回路７６、そして１０ＢＡＳＥ−Ｔ方式の分配器であるハブ７７から構成されている。
尚、Ａ１ブロック回路７５と第１実施例のＡ１ブロック回路３９（図２）およびＢ１ブロック回路７６と第２実施例のＢ１ブロック回路１９（図３）はそれぞれ同等の回路である。
【００４６】
図８において、ＣＡＴＶ局から送出されたＴＶ信号は、光ファイバによって光電変換器６１まで送信され、その後はＣＡＴＶ同軸ケーブルで配信される。衝突検出装置７０は入出力バッファ装置７１によってこのＣＡＴＶ同軸ケーブルと接続されている。
入出力バッファ装置７１に入力されたＴＶ信号はＢＰＦ７２によってＴＶ信号のみ取り出され、増幅器７３、分配器７４を経て各ＴＶ装置８０に送信される。これにより通常の小エリアにおけるＣＡＴＶ網が形成される。
【００４７】
一方、分配器７４から入力されたデータ信号は、Ｂ１ブロック回路７６，ハブ７７，Ａ１ブロック回路７５そして入出力バッファ７１を介して上位へ送出される。
また、入出力バッファ７１から入力されたデータ信号は逆の経路をたどり分配器７４を経て各端末装置に送出される。
また、衝突検出用の検出信号Ｆｓは、各端末装置３０から分配器７４によって集められ、Ｂ１ブロック回路７６で処理される。ビート信号が検出されれば、衝突と判定し、逆の経路で各端末装置にＢ１ブロック回路７６から衝突信号Ｆｃが送出される。
【００４８】
この時使用される周波数帯域は、例えば上りデータの搬送波に１０〜５５ＭＨｚ帯の何れかの周波数帯が、下り信号の搬送波に７７０ＭＨｚ以上の周波数帯が、衝突検出用の衝突判定交流信号Ｆｓにガードバンド帯の何れかの周波数帯が用いられる。
従って、この衝突検出装置７０をＣＡＴＶ網に接続すれば、ＣＡＴＶシステムに何ら影響を与えることなく独立した小規模ＬＡＮが形成される。
これらのＬＡＮは、既存のＣＡＴＶ網を使用するので、新たにＬＡＮ用のケーブルを配備する必要がない。従って、この衝突検出装置７０を適用すれば、安価で利便性の高い小規模ＬＡＮが実現できる。
【００４９】
（変形例）
以上、本発明を表わす１実施例を示したが、他にさまざまな変形例が考えられる。
第１実施例では衝突判定交流信号Ｆｓの発生に電圧制御型水晶発振子ＶＣＯを用い、それにランダム関数による電圧波形を与え、ランダムに周波数変調された衝突判定交流信号Ｆｓを提案したが、ランダム関数に限らず三角波でも良い。三角波の場合にはさらにその傾きが端末装置毎に異なるようにしても良い。また、確実に位相をスイープしてビート信号を取り出すことができる電圧波形ならその種類は問わない。
また、衝突判定交流信号を送出する初期期間だけ、位相変調、周波数変調するようにしても良い。ＶＣＯは電圧により発振周波数を任意に設定できることから、衝突検出部１５の周波数応答性に則した周波数を与えることができる。従って、最短時間の衝突検出ができる。
【００５０】
また、第４実施例では、衝突検出のための衝突判定交流信号ＦｓにＣＡＴＶの未使用帯域を用いたが、ＣＡＴＶシステムに支障がない帯域であれば、任意の周波数帯を当てることもできる。例えば、ＴＶ信号の空きチャネルなども使用することができる。
さらに、第４実施例では、既存のＣＡＴＶ網に本発明のＬＡＮにおける衝突検出方法および衝突検出装置並びにその端末装置を適用したが、ＣＡＴＶ網に限らずＳＯＨＯ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｆｆｉｃｅ  Ｈｏｍｅ  Ｏｆｆｉｃｅ）あるいはマンション等小エリアに配備されたＴＶ網に適用してもよい。この場合も、通常のＴＶ受信に加えて小規模ＬＡＮが形成できる。
【００５１】
また、第１実施例乃至第４実施例において、衝突検出装置１０、５０、７０は、送信衝突を検出した場合には、衝突信号を出力し、送信衝突を検出しない場合には、衝突信号を出力しないようにしているが、送信衝突が検出されなかった旨の信号を送信するようにしても良い。又、この衝突信号をパイロット信号で代用しても良い。即ち、衝突がない場合には、パイロット信号を送出しておき、衝突が検出された場合にパイロット信号を切断する、又は、その逆の状態にして使用しても良い。
【００５２】
上記の全実施例では、衝突検出装置の出力する下りのデータ信号の搬送波Ｆｄと、衝突検出装置に入力する上りのデータ信号の搬送波Ｆｕは、異なる周波数としたが、同一の周波数を用いても良い。即ち、データ信号に対して上りと下りとで周波数帯域を分けないようにしても良い。
【００５３】
その他様々な変形例が考えられるが、同軸ケーブルが高周波的に分岐され、端末装置がツリー状、スター状に構築されたたネットワークにおいて、データ信号の衝突を衝突判定交流信号を用い、それによるビート信号発生の有無によって送信衝突を検出する衝突検出方法および衝突検出装置およびその端末装置であればその類を問わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る衝突検出方法を適用するＬＡＮの構成図。
【図２】第２実施例に係わる端末装置のブロック回路図。
【図３】第２実施例に係わる衝突検出装置のブロック回路図。
【図４】本発明の第２実施例に係わる衝突検出部のブロック回路図。
【図５】第３実施例に係わる衝突検出装置を用いたＬＡＮの構成図。
【図６】本発明の第３実施例に係わる衝突検出装置のブロック回路図。
【図７】第４施例に係わる衝突検出装置を用いたＬＡＮの構成図。
【図８】第４実施例にかかわる衝突検出装置のブロック回路図。
【図９】従来の衝突検出方法に係わるＬＡＮの構成図。
【符号の説明】
１０            衝突検出装置
１１            イーサネット・インターフェース
１２            変調部
１３            復調部
１４、７２      バンドパスフィルタ
１５            衝突検出部
１６            衝突信号発生部
１７、７４      分配器
１８，７７      ハブ
２０            分岐器
３０            端末装置
３５            衝突判定交流信号発生部
４０            コンピュータ装置
５０、７０      衝突検出装置
５６、７１      入出力バッファ装置
６０            ＣＡＴＶ同軸ケーブル
６１            光電変換器
７３            増幅器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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