(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の第１の通信路それぞれの一端を同一の結合点で結合してなる通信路群を複数組備え、さらに、前記第１の通信路の他端それぞれに接続された複数のノードと、前記通信路群それぞれの結合点同士をつなぐ第２の通信路と、を備えてなるネットワークトポロジ構成であって、
前記第１の通信路は、該第１の通信路を流通させるべき信号の周波数成分について、前記結合点から他端に接続された前記ノードをみたインピーダンスが、該第１の通信路を長さ＝０とした場合におけるインピーダンスと同一となる一定の長さを基準に、該長さから所定の範囲内となる長さで構成され、
前記第２の通信路は、該第２の通信路を流通させるべき信号の周波数成分について、該第２の通信路における一端から他端をみたインピーダンスが、該第２の通信路を長さ＝０とした場合におけるインピーダンスと同一となる一定の長さを基準に、該長さから所定の範囲内となる長さで構成されている
ことを特徴とするネットワークトポロジ構成。
【請求項２】
前記第１の通信路を流通する信号の主要な周波数成分について、その単位長さ当たりで位相を変化させる変化量をβ（下記の式１）とする式「βＬｅ＝ｋπ（ｋ＝１，２，…）」が成立する長さＬｅのときに、前記第１の通信路において結合点から他端に接続されたノードをみたインピーダンスが、該第１の通信路を長さ＝０としたときのインピーダンスと同一となる場合において、
前記第１の通信路は、βＬｅ＝ｋπが成立する長さＬｅを基準として、該長さＬｅから所定の範囲内となる長さで構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のネットワークトポロジ構成。
【数１】
0004726685.tif 000006
ω：２πｆ(ｒａｄ／ｓ)
ｆ：通信路を流れる信号の周波数（Ｈｚ）
Ｒ：通信路における抵抗成分（Ω／ｍ）
Ｌ：通信路におけるインダクタンス成分（Ｈ／ｍ）
Ｇ：通信路におけるコンダクタンス成分（Ｓ／ｍ）
Ｃ：通信路における容量成分（Ｆ／ｍ）
【請求項３】
前記第２の通信路を流通する信号の主要な周波数成分について、その単位長さ当たりで位相を変化させる変化量をβ（下記の式２）とする式「βＬｅ＝ｋπ（ｋ＝１，２，…）」が成立する長さＬｅのときに、前記第２の通信路における一端から他端をみたインピーダンスが、該第２の通信路の長さ＝０とした場合のインピーダンスと同一のインピーダンスとなる場合において、
前記第２の通信路は、βＬｅ＝ｋπが成立する長さＬｅを基準として、該長さＬｅから所定の範囲内となる長さで構成されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のネットワークトポロジ構成。
【数２】
0004726685.tif 000007
ω：２πｆ(ｒａｄ／ｓ)
ｆ：通信路を流れる信号の周波数（Ｈｚ）
Ｒ：通信路における抵抗成分（Ω／ｍ）
Ｌ：通信路におけるインダクタンス成分（Ｈ／ｍ）
Ｇ：通信路におけるコンダクタンス成分（Ｓ／ｍ）
Ｃ：通信路における容量成分（Ｆ／ｍ）
【請求項４】
前記第１の通信路は、該第１の通信路に流通させるべき信号の波形を特徴づける周波数成分を含めた複数の周波数成分それぞれについて、前記結合点から他端に接続された前記ノードをみたインピーダンスが、該第１の通信路を長さ＝０とした場合におけるインピーダンスと同一となる一定の長さを基準に、該長さから所定の範囲内となる長さで構成され、
前記第２の通信路は、該第２の通信路に流通させるべき信号の波形を特徴づける周波数成分を含めた複数の周波数成分それぞれについて、該第２の通信路における一端から他端をみたインピーダンスが、該第２の通信路を長さ＝０とした場合におけるインピーダンスと同一となる一定の長さを基準に、該長さから所定の範囲内となる長さで構成されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のネットワークトポロジ構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のノードが通信路で接続されてなるネットワークトポロジ構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在までに、ネットワークトポロジ構成に関する技術として、論理層（ＯＳＩ参照モデル（Open System Interconnection reference model ）でいうデータリンク層以上のレイヤー）において、その通信を安定させるための技術が種々提案されている。
【０００３】
例えば、通信相手側の受信状態に応じてデータを送信することで、伝送効率を向上させると共に、通信の安定化を実現するといった技術である（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０４−９０２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような技術を含めて従来の技術では、ネットワークの物理的な構成（ＯＳＩ参照モデルでいう物理層）を充分に考慮しているとはいえないため、そのことに起因して正常な通信が実現できなくなる恐れがあった。
【０００５】
例えば、データを送信する側のノード（送信側ノード）からデータを受信する側のノード（受信側ノード）をみたインピーダンスは、そのデータ通信に用いられる信号の周波数，および，受信側ノードに至る線路の長さにより変化する。そのため、その周波数および線路の長さによっては、送信側ノードから受信側ノードをみたインピーダンスが極端に小さくなってしまう場合がある。
【０００６】
このように、インピーダンスが小さくなっている状態で、送信側ノードからの信号が受信側ノードで受信されると、その信号に基づいて受信側ノードに発生する電圧も小さくなるため、その信号からデータの内容を適切に特定できなくなる恐れがある。
【０００７】
このようなことを防止するためには、送信側ノードから、ある程度大きな電流量の信号を送信するように構成すればよいが、このような対策は、送信側ノードにおいて信号の送受信を制御するドライバの性能や、コスト面などから限界があるため、現実的ではない。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ネットワークの物理的な構成に起因して正常な通信が実現できなくなるといったことを防止するための技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため第１の構成に係るネットワークトポロジ構成は、１以上の第１の通信路それぞれの一端を同一の結合点で結合してなる通信路群を複数組備え、さらに、前記第１の通信路の他端それぞれに接続された複数のノードと、前記通信路群それぞれの結合点同士をつなぐ第２の通信路と、を備えてなるネットワークトポロジ構成である。
【００１０】
この構成において、前記第１の通信路は、前記結合点から他端に接続された前記ノードをみたインピーダンスが、所定のしきい値以上となるように定められた長さで構成されている。また、前記第２の通信路は、該第２の通信路を流通させるべき信号の周波数成分について、該第２の通信路における一端から他端をみたインピーダンスが、該第２の通信路の長さを所定のしきい値未満とした場合のインピーダンスと同一のインピーダンスとなるように定められた長さで構成されている。
【００１１】
この構成において、第１の通信路を介して結合点からノードをみたインピーダンスＺｉｎは、その結合点からノードに至る線路の特性インピーダンスをＺｏ，ノードのインピーダンスをＺｌ，その線路の長さをＬｅとした場合、下記の式１により表される。
【００１２】
【数３】
0004726685.tif 000002
【００１３】
ω：２πｆ(ｒａｄ／ｓ)
ｆ：通信路を流れる信号の周波数（Ｈｚ）
Ｒ：通信路における抵抗成分（Ω／ｍ）
Ｌ：通信路におけるインダクタンス成分（Ｈ／ｍ）
Ｇ：通信路におけるコンダクタンス成分（Ｓ／ｍ）
Ｃ：通信路における容量成分（Ｆ／ｍ）
この式１からは、第１の通信路を介して結合点からノードをみたインピーダンスＺｉｎが、その長さＬｅと信号の周波数ｆに依存するｔａｎｈの関数であり、信号の周波数ｆを一定とすれば、上記インピーダンスＺｉｎは、線路の長さＬｅに応じて周期的（πｒａｄ毎）な変化を繰り返すものとなる。
【００１４】
なお、この式１におけるγの虚数成分は、第１の通信路を流通する信号がその単位長さ当たりで位相を変化させる変化量（位相定数）を示すものであって、下記の式２で表されるものとなる。
【００１５】
【数４】
0004726685.tif 000003
【００１６】
ここで、第１の通信路の長さＬｅがβＬｅ＝ｋπ（ｋ＝０，１，２，…）を満たす場合、第１の通信路において結合点から他端に接続されたノードをみたインピーダンスは、その通信路に長さがあるにも拘わらず、電気的にみて結合点とノードとが直結されている（長さが０となる）とみなすことができる状態になる。つまり、βＬｅ＝ｋπの成立する長さＬｅのとき、第１の通信路において結合点から他端に接続されたノードをみたインピーダンスは、第１の通信路を所定のしきい値未満の長さとしたときのインピーダンスと同一となるということができる。
【００１７】
そして、本ネットワークトポロジ構成では、結合点からノードに至る第１の通信路を、結合点から他端に接続されたノードをみたインピーダンスが、所定のしきい値以上となるように定められた長さとしている。
【００１８】
具体的な例としては、第１の通信路が、第１の通信路を流通させるべき信号の周波数成分について、結合点とノードとを直結した場合のインピーダンスとして充分な大きさを有するのであれば、第１の通信路を、以下に示す第２の構成のように、βＬｅ＝ｋπが成立する長さＬｅを基準として該長さＬｅから所定の範囲内となる長さで構成するとよい。また、第１の通信路を介して結合点からノードをみたインピーダンスＺｉｎは、線路の長さＬｅに応じて周期的な変化を繰り返すものとなるため、その繰り返し周期の中で、インピーダンスＺｉｎが所定のしきい値より小さくなる長さ領域を避けた長さを採用することも考えられる。なお、より具体的な長さとしては、例えば、実験的に求めたり、数式により求めることとすればよい。
【００１９】
また、通信路群それぞれをつなぐ第２の通信路を介して一端から他端をみたインピーダンスＺｉｎは、一方の通信路群における結合点と他方の通信路群における結合点とに至る線路の特性インピーダンスをＺｏ，他端のインピーダンスをＺｌ，その線路の長さをＬｅとした場合、上記の式１により表されるものとなる。
【００２０】
そのため、上述したのと同様、第２の通信路を介して一端から他端をみたインピーダンスＺｉｎは、第２の通信路の長さＬｅと信号の周波数ｆに依存するｔａｎｈの関数であり、その長さＬｅに応じて周期的（πｒａｄ毎）な変化を繰り返すものとなる。
【００２１】
ここで、第２の通信路の長さＬｅがβＬｅ＝ｋπ（ｋ＝０，１，２，…）を満たす場合、第２の通信路において一端から他端をみたインピーダンスは、その通信路に長さがあるにも拘わらず、電気的にみて結合点同士を直結している（長さが０となる）とみなすことができる状態になる。つまり、βＬｅ＝ｋπの成立する長さＬｅのとき、第２の通信路において一端から他端をみたインピーダンスは、第２の通信路を所定のしきい値未満の長さとしたときのインピーダンスと同一となるということができる。
【００２２】
そして、本ネットワークトポロジ構成では、結合点からノードに至る第２の通信路を、一端から他端をみたインピーダンスが、所定のしきい値以上となるように定められた長さとしている。
【００２３】
具体的な例としては、第２の通信路が、第２の通信路を流通させるべき信号の周波数成分について、結合点同士を直結した場合のインピーダンスとして充分な大きさを有するのであれば、第２の通信路を、以下に示す第３の構成のように、βＬｅ＝ｋπが成立する長さＬｅを基準として、該長さＬｅから所定の範囲内となる長さで構成するとよい。なお、より具体的な長さとしては、例えば、実験的に求めたり、数式により求めることとすればよい。
【００２４】
以上より、第１の通信路においては、その線路を介してノードをみたインピーダンスが極端に小さくなることがないため、一端から他端に信号が送信される場合、その電流量を極端に大きくしなくても、他端側のノードに発生する電圧を充分に大きくすることができる。よって、受信ノードにおいて、その信号からデータの内容を適切に特定できなくなるといったことが防止できる結果、正常な通信が実現できなくなるといったことを未然に防止することができる。また、第２の通信路においては、通信路群における結合点同士が直結されているものと同程度にみなすことのできる長さを有しているため、その線路長があるにも拘わらず、通信路群における結合点同士を直結したとみなしてネットワークトポロジを構成することができる。
【００２５】
なお、上述した各ネットワークトポロジ構成においては、通信路を流れる信号の波形を特徴付ける周波数成分（例えば、繰り返し周波数，立ち上がり周波数など）のみを考慮して各通信路の長さを定めればよい。ただし、その信号における周波数成分に、ノード間の通信に影響を与える他の周波数成分が存在している場合には、その周波数成分も考慮して通信路の長さを定めることとすればよい。
【００２６】
このためには、例えば、まず、波形を特徴付ける周波数成分を含めた複数の周波数成分それぞれに基づいて第１の通信路，第２の通信路の長さを求める。そして、それら長さから、第１の通信路であれば、各周波数成分のうちの波形を特徴付ける周波数成分それぞれにおいて、インピーダンスが極端に小さくならないような長さを定め，また，第２の通信路であれば、各周波数成分のうちの波形を特徴付ける周波数成分それぞれにおいて、結合点同士が直結されているものと同程度にみなすことができる長さを定め、こうして定めた長さを各通信路の長さとすることが考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（１）全体構成
ネットワークトポロジ構成１は、１以上の第１の通信路１０それぞれの一端を同一の結合点ｐで結合してなる通信路群を複数組（本実施形態においては２組）備え、さらに、第１の通信路１０の他端それぞれに接続された複数のノード２０と、通信路群それぞれの結合点ｐ同士をつなぐ第２の通信路３０と、を備えている。
【００２８】
これらのうち、各ノード２０は、それぞれの通信路を介し、差動通信により信号を送受信するためのトランシーバＩＣ（図示されない）を内蔵している。また、各通信路群のいずれか１つに接続されたノード２０は、終端処理を行うための終端回路（図示されない）を内蔵しており、この終端回路を介して第１の通信路１０と接続されている。
【００２９】
また、第１の通信路１０，第２の通信路３０は、それぞれツイストペアケーブルにより構成された差動通信用の通信路である。
また、第１の通信路１０は、結合点ｐから他端に接続されたノード２０をみたインピーダンスが、所定のしきい値以上となるように定められた長さで構成されている。
【００３０】
この構成において、第１の通信路３０を介して結合点ｐからノード２０をみたインピーダンスＺｉｎは、その結合点ｐからノード２０に至る線路の特性インピーダンスをＺｏ，ノードのインピーダンスをＺｌ，その線路の長さをＬｅとした場合、下記の式１により表される。
【００３１】
【数５】
0004726685.tif 000004
【００３２】
ω：２πｆ(ｒａｄ／ｓ)
ｆ：通信路１０を流れる信号の周波数（Ｈｚ）
Ｒ：通信路１０における抵抗成分（Ω／ｍ）
Ｌ：通信路１０におけるインダクタンス成分（Ｈ／ｍ）
Ｇ：通信路１０におけるコンダクタンス成分（Ｓ／ｍ）
Ｃ：通信路１０における容量成分（Ｆ／ｍ）
この式１からは、第１の通信路１０を介して結合点ｐからノードをみたインピーダンスＺｉｎが、その長さＬｅと信号の周波数ｆに依存するｔａｎｈの関数であり、信号の周波数ｆを一定とすれば、上記インピーダンスＺｉｎは、線路の長さＬｅに応じて周期的（πｒａｄ毎）な変化を繰り返すものとなる。
【００３３】
具体的な例として、ノード２０の等価回路を、８０ｋΩの抵抗と４０ｐＦの静電容量の並列回路（終端回路を内蔵していない場合；図２（ａ）参照）、９０Ω・８０ｋΩの抵抗と４０ｐＦの静電容量の並列回路（終端回路を内蔵している場合；図２（ｂ）参照）である場合を考える。この場合、図２に示すように、結合点ｐからノード２０をみたインピーダンスＺｉｎは、線路長「０」のときにおける値から所定長さ（図２（ａ）：９ｍ，図２（ｂ）：４ｍ）となるまで長くするにつれて減少し、その後、さらに線路長を所定長さ（図２（ａ）：２０ｍ，図２（ｂ）：１５ｍ）となるまで長くするにつれて増加する、といった変化を周期的に繰り返すようになる。
【００３４】
なお、この式１におけるγの虚数成分は、第１の通信路を流通する信号がその単位長さ当たりで位相を変化させる変化量（位相定数）を示すものであって、下記の式２で表されるものとなる。
【００３５】
【数６】
0004726685.tif 000005
【００３６】
ところで、この式２は、第１の通信路１０が有損失伝送線路である場合を示すものであり、第１の通信路１０が無損失伝送線路である場合には、上記式２におけるＲ，Ｇそれぞれに「０」がセットされた式となる。
【００３７】
ここで、第１の通信路１０の長さＬｅがβＬｅ＝ｋπ（ｋ＝０，１，２，…）を満たす場合、第１の通信路１０において結合点ｐから他端に接続されたノード２０をみたインピーダンスは、その長さがあるにも拘わらず、電気的にみて結合点ｐとノード２０とが直結されている（長さが０となる）とみなすことができる状態になる。つまり、βＬｅ＝ｋπの成立する長さＬｅのとき、第１の通信路１０において結合点ｐから他端に接続されたノード２０をみたインピーダンスは、第１の通信路１０を所定のしきい値未満の長さとしたときのインピーダンスと同一となるということができる。
【００３８】
そして、本ネットワークトポロジ構成１において、結合点ｐからノード２０に至る第１の通信路１０は、結合点ｐから他端に接続されたノード２０をみたインピーダンスが、所定のしきい値以上となるように定められた長さとしている。
【００３９】
具体的には、第１の通信路１０は、第１の通信路１０を流通させるべき信号の周波数成分について、結合点ｐとノード２０とを直結した場合のインピーダンスとして充分な大きさを有しているため（図２参照）、βＬｅ＝ｋπが成立する長さＬｅを基準として該長さＬｅから所定の範囲内となる長さで構成されている。例えば、ノード２０の等価回路を、８０ｋΩの抵抗と４０ｐＦの静電容量の並列回路とした場合には（図２（ａ）参照）、インピーダンスＺｉｎが５０Ωを下回らないような長さ（例えば、０〜５，１３〜２８ｍ）を採用している。また、上記等価回路が、９０Ω・８０ｋΩの抵抗と４０ｐＦの静電容量の並列回路とした場合には（図２（ｂ）参照）、インピーダンスＺｉｎが８０Ωを下回らないような長さ（例えば、図２（ａ）：０〜２，図２（ｂ）：８〜２２ｍ）を採用している。
【００４０】
また、通信路群それぞれをつなぐ第２の通信路３０を介して一端から他端をみたインピーダンスＺｉｎは、一方の通信路群における結合点ｐと他方の通信路群における結合点ｐとに至る線路の特性インピーダンスをＺｏ，他端のインピーダンスをＺｌ，その線路の長さをＬｅとした場合、上記の式１により表されるものとなる。
【００４１】
ここで、第２の通信路３０の長さＬｅがβＬｅ＝ｋπ（ｋ＝０，１，２，…）を満たす場合、第２の通信路３０において一端から他端をみたインピーダンスは、その長さがあるにも拘わらず、電気的にみて結合点ｐ同士を直結している（長さが０となる）とみなすことができる状態になる。つまり、βＬｅ＝ｋπの成立する長さＬｅのとき、第２の通信路３０において一端から他端をみたインピーダンスは、第２の通信路３０を所定のしきい値未満の長さとしたときのインピーダンスと同一となるということができる。
【００４２】
そして、本ネットワークトポロジ構成１において、第２の通信路３０は、一端から他端をみたインピーダンスが、その長さを所定のしきい値未満とした場合のインピーダンスと同一のインピーダンスとなるように定められた長さとしている。
【００４３】
具体的な例としては、第２の通信路３０が、第２の通信路３０を流通させるべき信号の周波数成分について、結合点ｐ同士を直結した場合のインピーダンスとして充分な大きさを有しているため、βＬｅ＝ｋπが成立する長さＬｅを基準として該長さＬｅから所定の範囲内となる長さで構成されている。
（２）作用，効果
このように構成されたネットワークトポロジ構成１であれば、第１の通信路１０においては、その線路におけるインピーダンスＺｉｎが極端に小さくなることがないため、一端から他端に信号が送信される場合、その電流量を極端に大きくしなくても、他端側のノード２０に発生する電圧を充分に大きくすることができる。よって、受信ノードにおいて、その信号からデータの内容を適切に特定できなくなるといったことが防止できる結果、正常な通信が実現できなくなるといったことを未然に防止することができる。また、第２の通信路３０においては、通信路群における結合点ｐ同士が直結されているものと同程度にみなすことのできる長さを有しているため、その長さがあるにも拘わらず、通信路群における結合点ｐ同士を直結したとみなしてネットワークトポロジ構成１を構成することができる。
（３）変形例
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
【００４４】
例えば、上記実施形態においては、各通信路１０，３０の長さを、数式に基づいて解析的に定めた場合について例示した。しかし、この長さを定めるためには、実験的に定めるように構成してもよい。このためには、例えば、上記線路の長さを順次変更させた場合におけるインピーダンスＺｉｎを算出し、その値が所望する値となる長さを各通信路１０，３０の長さとして定める、といった方法が考えられる。
【００４５】
また、上記実施形態においては、各通信路１０，３０の長さを、通信路を流れる信号の波形を特徴付ける繰り返し周波数成分のみを考慮して定めた構成を例示した。しかし、その信号における周波数成分に、ノード間の通信に影響を与える他の周波数成分（例えば、立ち上がり周波数）が存在している場合には、その周波数成分も考慮して線路の長さを定めることとすればよい。
【００４６】
このためには、例えば、まず、波形を特徴付ける周波数成分を含めた複数の周波数成分それぞれに基づいて第１の通信路１０，第２の通信路３０の長さを求める。そして、それら長さから、第１の通信路１０であれば、各周波数成分のうちの波形を特徴付ける周波数成分それぞれにおいて、インピーダンスＺｉｎが極端に小さくならないような長さを定め，また，第２の通信路３０であれば、各周波数成分のうちの波形を特徴付ける周波数成分それぞれにおいて、結合点ｐ同士が直結されているものと同程度にみなすことができる長さを定め、こうして定めた長さを各通信路１０，３０の長さとすることが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】ネットワークトポロジ構成を示すブロック図
【図２】第１の通信路において結合点ｐからノード側をみた等価回路，および，経路長とインピーダンスとの関係を示すグラフ（終端回路を内蔵していないノードの場合が図２（ａ），内蔵しているノードの場合が図２（ｂ））
【符号の説明】
【００４８】
１…ネットワークトポロジ構成、１０…第１の通信路、２０…ノード、３０…第２の通信路、ｐ…結合点。
【図１】
0004726685.tif 000008
【図２】
0004726685.tif 000009