JP3712369B2 - メディアコンバータおよびそのリンク切断方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はギガビットクラスのイーサネット（登録商標、以下同様）に係り、特にそのようなネットワークに接続されたメディアコンバータおよびそのリンク切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）は、複数のコンピュータ、サーバ、プリンタなどをネットワーク化する上で不可欠のネットワークである。特にイーサネット系ＬＡＮ技術は、最近、１０００ＢＡＳＥ−Ｘ（ＩＥＥＥ８０２．３ｚ）および１０００ＢＡＳＥ−Ｔ（ＩＥＥＥ８０２．３ａｂ）の標準化が完了したことで、高速マルチメディアネットワーク時代の主役になりつつある。
【０００３】
このようなＬＡＮは、光ファイバを用いることで通信距離を長くすることが可能である。すなわち、隣接するノード間のリンクの両端にそれぞれメディアコンバータを設け、メタルケーブルを光ファイバケーブルで中継することにより通信距離を延長することができる。
【０００４】
また、近年、各家庭まで光ファイバ回線を延ばして、音楽や動画像、医療データなどを高速回線で自在にやり取りできるＦＴＴＨ（Fiber To The Home）が話題を集めている。ＦＴＴＨ時代が到来すると、光ファイバ回線をオフィスあるいは家庭内コンピュータのメタルケーブルに接続するメディアコンバータが必要となる。このように、メディアコンバータは、これからの高速マルチメディアネットワークに必要不可欠な通信機器である。
【０００５】
メディアコンバータには、一般に、光ケーブルを接続するためのポートとＵＴＰ (Unshielded Twisted Pair) ケーブルを接続するためのポートのそれぞれに物理層デバイスが設けられており、各物理層デバイスはＩＥＥＥ８０２．３規格によって規定されたＭＩＩ（Media Independent Interface）をサポートしている。
【０００６】
このようなメディアコンバータの性質上、ＵＴＰケーブルと光ファイバケーブルとはメディアコンバータを含めて一本のケーブルをみなされる必要があり、また接続される装置は互いに離れた場所に設置される場合が多い。このために一方のリンクが切断された場合に他方のリンクを自動的に切断するミッシングリンク機能を有するものが一般的である。たとえばＵＴＰケーブル側の装置が電源オフされあるいは何らかの障害が発生して切断された場合、メディアコンバータは光ファイバケーブル側のリンクも自動的に切断する。
【０００７】
光ファイバを使用するギガビットイーサネットの規格では、リモートフォールト(Remote Fault)機能を用いて、光ファイバで接続された装置に対してリンク切断要求を行うことができる。リモートフォールト信号は、ギガビットイーサネットで前提となるオートネゴシエーションにおけるコンフィギュレーション(Configuration)パケットに格納されて相手先へ送信される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リモートフォールト機能を利用したリンク切断方法には幾つかの問題がある。
【０００９】
第１に、上述したように、リモートフォールト信号はオートネゴシエーションにおけるコンフィギュレーションパケットに含まれるために、リモートフォールト機能はオートネゴシエーション対応の装置間でしか動作しない。当然、マニュアル(Manual)モードでも動作しない。
【００１０】
第２に、リモートフォールト機能をどのように解釈するかが通信装置の間で異なる場合があり、リンク切断要求が正しく解釈されないことがある。たとえば、リモートフォールト信号を受信できるということは装置間が正常に接続されているということであるから、リンク切断を意味するものではない、と解釈する装置も存在する。このために、リモートフォールト機能によってリンク切断を行おうとしても、リンク切断されない場合もあり得る。
【００１１】
第３に、過渡的な問題であるが、ギガビットイーサネットの規格自体がまだ新しいものであるために、一部の初期の装置にはリモートフォールト機能が実装されていないものが存在する。このような未実装の装置が混在するネットワークでは、リモートフォールト機能を用いて確実にリンクを切断することができない。
【００１２】
本発明の目的は、リモートフォールト機能に未対応な通信機器であっても確実にリンク切断を実行することができるリンク切断方法およびそのようなリンク切断機能を有するメディアコンバータを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
ギガビットイーサネットの光ファイバによる通信は、ＧＭＩＩ（Gigabit Media Independent Interface）の８ビット（８Ｂ）データと１０ビット（１０Ｂ）コードとの変換（８Ｂ／１０Ｂ符号変換）を用いて行われている。ビット幅が２ビット増えたことで４倍のコード容量を持っているために、割り当てられていないコードが存在する。これら未割当のコードは一般に無効(Invalid)コードとして扱われ、無効コードを連続して受信した装置はリンク状態を維持することができなくなる（ＩＥＥＥ８０２．３ｚ規格の３６．２．５．２．６項を参照）。
【００１４】
本発明は、この性質を利用してリモートフォールト機能に未対応の装置であっても確実にリンク切断を行い、メディアコンバータのミッシングリンクを実現するものである。
【００１５】
本発明の第１の観点によれば、光ファイバケーブルで接続され、ギガビットクラスのイーサネット規格に準拠した２つの通信装置間のリンクを切断する方法において、前記リンクを切断する時に、前記規格により予め定義されたコードあるいは予め割り当てられたコード以外の所望の無効コードを一方の通信装置から前記光ファイバケーブルを通して他方の通信装置へ連続的に送信し、前記無効コードを連続的に受信することで前記他方の通信装置が前記リンクを切断する、ことを特徴とする。
【００１６】
本発明の第２の観点によれば、ギガビットクラスのイーサネットの規格に準拠した第１通信装置および第２通信装置とそれぞれメタルケーブル及び光ファイバケーブルによって接続されたメディアコンバータのリンク切断方法において、メタルケーブル側のリンクが切断したか否かを監視し、メタルケーブル側のリンクが切断した場合、前記第２通信装置が準拠する規格により予め定義されたコードあるいは予め割り当てられたコード以外の所望の無効コードを前記光ファイバケーブルを通して前記第２通信装置へ連続的に送信することで前記第２通信装置側のリンクを切断する、ことを特徴とする。
【００１７】
特に、第２通信装置が準拠する規格は、ＩＥＥＥ８０２．３ｚ規格の１０００ＢＡＳＥ−Ｘであり、前記規格により予め定義されたコードは８Ｂ／１０Ｂ符号変換テーブルにより定義された１０ビットコード、無効コードはそれ以外の１０ビットコードである。なお、無効コードは、全て０あるいは全て１となるコード以外のコードであることが望ましい。
【００１８】
本発明の第３の観点によれば、ギガビットクラスのイーサネットの規格に準拠した第１通信装置および第２通信装置とそれぞれメタルケーブル及び光ファイバケーブルによって接続されるメディアコンバータにおいて、前記メタルケーブルを接続する第１物理層インタフェース手段と、前記光ファイバケーブルを接続する第２物理層インタフェース手段と、前記第１及び第２物理層インタフェース手段の間に接続され、それらの間で転送されるデータを一時的に格納するためのメモリ手段と、前記第１物理層インタフェース手段を通してメタルケーブル側のリンクが切断したか否かを監視し、前記メタルケーブル側のリンクが切断した時に前記第２通信装置が準拠する規格により予め定義されたコードあるいは予め割り当てられたコード以外の所望の無効コードを前記第２物理層インタフェース手段を通して前記第２通信装置へ連続的に送信することで前記第２通信装置側のリンクを切断する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明によるメディアコンバータを用いたギガビットイーサネットの一実施形態を示すブロック図である。ここでは、説明を簡単にするために、ギガビットメディアコンバータ１０、通信装置２０及び３０からなり、メディアコンバータ１０がＵＴＰケーブル等のメタルケーブル４０によって装置２０に、光ファイバケーブル５０によって装置３０に、それぞれ接続されているネットワークを例示する。通信装置２０および３０は、たとえばＬＡＮのスイッチ、ノード、あるいはメディアコンバータでもよい。
【００２０】
図１において、メディアコンバータ１０の一対のポートにはそれぞれ物理層デバイス（ＰＨＹ）１０１および１０２が設けられ、一方の物理層デバイス１０１はメタルケーブル４０に、他方の物理層デバイス１０２は光ファイバケーブル５０に、それぞれ接続されている。本実施形態における物理層デバイス１０１および１０２の各々は、ＩＥＥＥ８０２．３ｚによって規定されたＧＭＩＩ（Gigabit Media Independent Interface）をサポートする。
【００２１】
物理層デバイス１０１と物理層デバイス１０２との間には、ＦＩＦＯ（First in First out）メモリ１０３およびＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)１０４からなるチップが設けられ、ＦＩＦＯメモリ１０３によって送受信間の周波数偏差を吸収することができる。一方の物理層デバイスで受信されたデータはＦＩＦＯメモリ１０３に順次書き込まれ、書き込まれた順に読み出されて他方の物理層デバイスへ送出される。ＦＰＧＡ１０４には、後述するように、無効コード送信手順が組み込まれている。
【００２２】
本実施形態では、ミッシングリンクが起動されると、メディアコンバータ１０は後述する無効コードを装置３０へ連続して送出する。これによって装置３０の物理層デバイス３０１がリンク状態を維持することができなくなり、光ファイバケーブル５０のリンク切断が実現される。以下、本実施形態におけるメディアコンバータ１０の動作を説明する。
【００２３】
（メディアコンバータのミッシングリンク動作）
図２（Ａ）は本発明によるメディアコンバータの一実施形態におけるＦＰＧＡに組み込まれているプログラムの概略を示すフローチャートであり、（Ｂ）は本実施形態で用いられる８Ｂ／１０Ｂ符号変換テーブルの一例を示す模式図である。
【００２４】
物理層デバイス１０１によってメタルケーブル側のリンクオフ(link#off)が検出されると（ステップＳ４０１）、ＦＰＧＡ１０４は物理層デバイス１０２によって光ファイバケーブル５０側のミッシングリンクを起動し、１０ビットの無効コード（ここでは、‘１１００００００１１’）を物理層デバイス１０２から光ファイバケーブル５０を通して装置３０へ連続的に送出する（ステップＳ４０２）。
【００２５】
（無効コード）
物理層デバイス１０２の物理符号化副層（ＰＣＳ：Physical Coding Sublayer）で行われる８Ｂ／１０Ｂ符号変換は、図２（Ｂ）に示す符号変換テーブル（データコード及び特殊コード）を用いて行われる。
【００２６】
８Ｂ／１０Ｂ符号変換によってビット幅が８ビットから１０ビットへ増えるために、データ以外のコードを定義することができる。これらのコードのうち、いくつかは特殊コードとして割り当てられているが、データコードにも特殊コードにも割り当てられていないコードが存在する。このような未割当てのコードは無効(Invalid)コードとして扱われ、無効コードを連続して受信した物理層デバイスはリンク状態を維持することができなくなる（ＩＥＥＥ８０２．３ｚ規格の３６．２．５．２．６項を参照）。
【００２７】
使用する無効コードは特に限定されるものではないが、全てのビットが０あるいは１になるような無効コードは、受信側のＤＣバランスを狂わせてしまう可能性があるので、避けるべきである。本実施形態では、‘１１００００００１１’を無効コードとして用いた。
【００２８】
（無効コード受信側の動作）
図３は通常の物理層デバイスの機能構成を示すブロック図である。ここでは、図１に示す装置３０の物理層デバイス３０１の機能構成を示す。光ファイバケーブル５０を通して受信した光信号は物理媒体依存部（ＰＭＤ：Physical Medium Dependent）３０２によって電気的なシリアルデータに変換され、物理媒体接続部（ＰＭＡ：Physical Medium Attachment）３０３によってクロック再生及び１０ビットパラレル変換が行われる。この１０ビットパラレルデータはＰＣＳ３０４によって８Ｂ１０Ｂ復号され、得られた８ビットの受信データと制御データとがＧＭＩＩ３０５へ出力される。
【００２９】
ＰＣＳ３０４の８Ｂ１０Ｂ復号は、上述したように図２（Ｂ）に示す符号変換テーブル（データコード及び特殊コード）を用いて行われるが、上記無効コードを連続して受信した場合には同期を維持できなくなり、リンクが強制的に切断されるようになっている。言い換えれば、物理層デバイス３０１がリモートフォールト機能に未対応であっても、光ファイバケーブル５０側から連続して無効コードを受信するだけでリンク切断が実行される。このように光ファイバにおけるリンク切断に無効コードを用いることは極めて有効である。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、ギガビットイーサネットの光ファイバを使用した通信装置に対して、規格外の無効コードを連続して送信することでリンク切断を実現することが出来る。この性質を利用することにより、リモートフォールト機能に未対応の装置であっても確実にリンク切断を行い、メディアコンバータの光ファイバにおけるミッシングリンクを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるメディアコンバータを用いたギガビットイーサネットの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）は本発明によるメディアコンバータの一実施形態におけるＦＰＧＡに組み込まれているプログラムの概略を示すフローチャートであり、（Ｂ）は本実施形態で用いられる８Ｂ／１０Ｂ符号変換テーブルの一例を示す模式図である。
【図３】通常の物理層デバイスの機能構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ メディアコンバータ
２０ 通信装置
３０ 通信装置
４０ メタルケーブル
５０ 光ファイバケーブル
１０１ 物理層デバイス
１０２ 物理層デバイス
１０３ ＦＩＦＯメモリ
１０４ ＦＰＧＡ
３０１ 物理層デバイス（ＰＨＹ）
３０２ 物理媒体依存部（ＰＭＤ）
３０３ 物理媒体接続部（ＰＭＡ）
３０４ 物理符号化副層（ＰＣＳ）
３０５ ＧＭＩＩ

Claims (13)

1. 光ファイバケーブルで接続され、ギガビットクラスのイーサネット（登録商標、以下同様）規格に準拠した２つの通信装置間のリンクを切断する方法において、
   前記リンクを切断する時に、前記規格により予め定義されたコードあるいは予め割り当てられたコード以外の所望の無効コードを一方の通信装置から前記光ファイバケーブルを通して他方の通信装置へ連続的に送信し、
   前記無効コードを連続的に受信することで前記他方の通信装置が前記リンクを切断する、
   ことを特徴とするリンク切断方法。
2. ギガビットクラスのイーサネットの規格に準拠した第１通信装置および第２通信装置とそれぞれメタルケーブル及び光ファイバケーブルによって接続されたメディアコンバータのリンク切断方法において、
   メタルケーブル側のリンクが切断したか否かを監視し、
   メタルケーブル側のリンクが切断した場合、前記第２通信装置が準拠する規格により予め定義されたコードあるいは予め割り当てられたコード以外の所望の無効コードを前記光ファイバケーブルを通して前記第２通信装置へ連続的に送信することで前記第２通信装置側のリンクを切断する、
   ことを特徴とするメディアコンバータのリンク切断方法。
3. 前記第２通信装置が準拠する規格は、ＩＥＥＥ８０２．３ｚ規格の１０００ＢＡＳＥ−Ｘであることを特徴とする請求項２記載のリンク切断方法。
4. 前記規格により予め定義されたコードおよび予め割り当てられたコードは８Ｂ／１０Ｂ符号変換テーブルにより定義された１０ビットコードであり、前記無効コードはそれ以外の１０ビットコードであることを特徴とする請求項３記載のリンク切断方法。
5. 前記無効コードは、全て０あるいは全て１となるコード以外のコードであることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載のリンク切断方法。
6. ギガビットクラスのイーサネットの規格に準拠した第１通信装置および第２通信装置とそれぞれメタルケーブル及び光ファイバケーブルによって接続されるメディアコンバータにおいて、
   前記メタルケーブルを接続する第１物理層インタフェース手段と、
   前記光ファイバケーブルを接続する第２物理層インタフェース手段と、
   前記第１及び第２物理層インタフェース手段の間に接続され、それらの間で転送されるデータを一時的に格納するためのメモリ手段と、
   前記第１物理層インタフェース手段を通してメタルケーブル側のリンクが切断したか否かを監視し、前記メタルケーブル側のリンクが切断した時に前記第２通信装置が準拠する規格により予め定義されたコードあるいは予め割り当てられたコード以外の所望の無効コードを前記第２物理層インタフェース手段を通して前記第２通信装置へ連続的に送信することで前記第２通信装置側のリンクを切断する制御手段と、
   を有することを特徴とするメディアコンバータ。
7. 前記第１及び第２物理層インタフェース手段は、それぞれＩＥＥＥ８０２．３ｚ規格によって規定されたＧＭＩＩ（Gigabit Media Independent Interface）をサポートすることを特徴とする請求項６記載のメディアコンバータ。
8. 前記制御手段はＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)であることを特徴とする請求項６記載のメディアコンバータ。
9. 前記第２通信装置が準拠する規格は、ＩＥＥＥ８０２．３ｚ規格の１０００ＢＡＳＥ−Ｘであることを特徴とする請求項６記載のメディアコンバータ。
10. 前記規格により予め定義されたコードおよび予め割り当てられたコードは８Ｂ／１０Ｂ符号変換テーブルにより定義された１０ビットコードであり、前記無効コードはそれ以外の１０ビットコードであることを特徴とする請求項９記載のメディアコンバータ。
11. ギガビットクラスのイーサネットの規格に準拠した第１通信装置および第２通信装置とそれぞれメタルケーブル及び光ファイバケーブルによって接続されたメディアコンバータとを有するシステムにおいて、
    前記メディアコンバータは、
    前記メタルケーブルを接続する第１物理層インタフェース手段と、
    前記光ファイバケーブルを接続する第２物理層インタフェース手段と、
    前記第１及び第２物理層インタフェース手段の間に接続され、それらの間で転送されるデータを一時的に格納するためのメモリ手段と、
    前記第１物理層インタフェース手段を通してメタルケーブル側のリンクが切断したか否かを監視し、前記メタルケーブル側のリンクが切断した時に前記第２通信装置が準拠する規格により予め定義されたコードあるいは予め割り当てられたコード以外の所望の無効コードを前記第２物理層インタフェース手段を通して前記第２通信装置へ連続的に送信する制御手段と、を有し、
    前記第２通信装置は、
    前記光ファイバケーブルを接続し、前記無効コードを連続して受信することでリンクを切断する第３物理層インタフェース手段を有する、
    ことを特徴とするシステム。
12. ギガビットクラスのイーサネットの規格に準拠した第１通信装置および第２通信装置とそれぞれメタルケーブル及び光ファイバケーブルによって接続されるメディアコンバータに組み込まれるリンク切断制御プログラムにおいて、
    メタルケーブル側のリンクが切断したか否かを監視するステップと、
    メタルケーブル側のリンクが切断した場合、前記第２通信装置が準拠する規格により予め定義されたコードあるいは予め割り当てられたコード以外の所望の無効コードを前記光ファイバケーブルを通して前記第２通信装置へ連続的に送信することで前記第２通信装置側のリンクを切断するステップと、
    を有することを特徴とするリンク切断制御プログラム。
13. 請求項１２記載のリンク切断制御プログラムを格納したプログラマブル集積回路。

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