JP3823288B2 - ネットワーク送受信機用の自動検出システムおよび方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的にネットワークアダプタに向けられており、より詳細には、ネットワーク送受信機が自動的に第1速度モードから第2速度モードに切り替わることができるようにする、ネットワーク送受信機用の自動検出システムおよび方法に向けられている。
【0002】
【従来の技術】
コンピュータシステムが高い信頼性で動作するかどうかは、一つには、ある特定のシステム内およびシステムからシステムへの両方におけるデータ転送の信頼性が高いかどうかによって決まる。データ転送については、多くの確立したフォーマットおよび標準が存在している。こういったフォーマットおよび標準は、特定の用途に向けられている。マンチェスタ符号化は、相互接続ケーブルの長さにわたって送信されている同期ビットストリームのクロックおよびデータの両方を符号化するのに用いることができる、標準フォーマットである。
【0003】
本技術において、ケーブルを通じて送信される実際のバイナリデータは、論理1と論理0とのシーケンスとして送信されるわけではなく、各ビットは、ストレートなバイナリ符号化よりも優れた利点を多数もたらす、わずかに異なるフォーマットに変換される。マンチェスタ符号化の体系においては、論理1は、ビット境界(隣接するビット同士の間の境界線)の中央で起こるゼロから1への遷移によって表される。論理0は、これもまたビット境界の中央において起こる1からゼロへの遷移によって表される。信号遷移はビット境界において起こっても起こらなくてもよいが、情報を保持する遷移は常に境界から離れて起こる。従って、こういった規則に違反するいかなる遷移も、マンチェスタ符号の違反として推測できる。.
【0004】
マンチェスタ符号化は、バイナリ情報だけではなく、クロック信号も含んでおり、これによって、マンチェスタ符号化がセルフクロック制御(self-clocking)の形式の符号化になっている。好ましくは、デジタルフェーズロックループ(DPLL)を用いて、それぞれのビットのバイナリ値およびタイミングを復号化してもよい。10Base−Tは、10メガヘルツ(MHz)のクロック周波数を用いるマンチェスタ符号化を用いる、標準プロトコルである。100Base−TXは、別の標準プロトコルであり、はるかに高い周波数でのバイナリデータの送信に用いられ、それによってデータ転送速度を速くすることができる。100Base−TXのフォーマットは、マンチェスタ符号化を用いない。
【0005】
10Base−Tのフォーマットと100Base−TXのフォーマットとの間の切り替えには、現在、送信機が10Base−Tのデータの送信をストップして、受信機が検出することができる「リンクダウン」状態を作り出すことが必要である。リンクダウンの休止および検出の後、100Base−TXのフォーマットの送信を開始できる。リンクダウンの休止前に切り替えが起こると、現在の受信機では遷移を行わず、従ってデータの一部またはすべてを損失してしまう。リンクダウンのために送信を休止しなければならないので、送信効率が損なわれ、一部の時間においてシステムが利用できなくなってしまう。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従って、当業者は、10Base−Tの動作モードと100Base−TXの動作モードとの間で送信モードを切り替える、より効率的な方法を必要としている。より一般的には、当業者は、ネットワーク送受信機が第1速度モードから第2速度モードに切り替わる、より効率的な方法を必要としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
従来技術の上記の欠陥に取り組むために、本発明は、ネットワーク送受信機が自動的に第1速度モードから第2速度モードに切り替わることができるようにする、ネットワーク送受信機用の自動検出システムおよび方法を提供する。一実施形態において、システムは、(1)10/100Base−Tの送受信機が10Base−Tのモードで動作中に、マンチェスタ符号の違反のカウントを累積する、10/100Base−Tの送受信機の受信入力に結合した、エラーカウンタと、(2)カウントが所定の値に達すると、10/100Base−Tの送受信機を100Base−TXのモードに切り替える、エラーカウンタに結合した、モード切替回路とを含む。
【0008】
従って本発明は、エラー累積が所定のレベルに達することが、10Base−Tから100Base−TXへのプロトコル変更の合理的な根拠になると仮定して、エラー累積をベースにして10Base−Tから100Base−TXへのモード変更を行う、という広い概念を導入する。本発明は、モード変更を行うのに手動での介入がもはや不要であるという点において、本質的な有用性を有する。
【0009】
本発明の一実施形態において、キャリアセンス信号がアサートされ、その後、所定の待ち時間が終了すると、エラーカウンタがカウントの累積を開始する。キャリアセンス信号のアサーションは、ネットワーク送信の開始と、エラーテストすることができるデータの開始とを表す。所定の待ち時間(所望に応じて工場において設定しても、ユーザによりプログラム可能であってもよい)によって、エラーカウンタは、ネットワーク送信の開始時に存在しているかもしれないスプリアスノイズを回避することができる。
【0010】
本発明の一実施形態において、所定の値は少なくとも16である。より詳細な実施形態において、所定の値は32である。しかし当業者であれば、いかなる値も本発明の広い範囲内にあるということを理解しよう。
【0011】
本発明の一実施形態において、アイドル信号のアサーションによって、エラーカウンタがカウントをゼロにリセットする。アイドル信号は、ネットワーク上でのパケットの送信同士の間にアサートすることができる。これによってシステムは、来るべき累積および起こり得るモード変更を開始する状態になる。当業者であれば、パケットおよびコンピュータネットワーク上でのパケット送信を熟知している。
【0012】
本発明の一実施形態において、エラーカウンタが所定の値に達すると、モード切替回路がネゴシエーションを開始する。本発明の目的のために、所定の値は、受信したデータ速度が現在のデータ速度とは異なる速度であってネットワーク送受信機が新しく受信したデータ速度に合わせてネゴシエーションするべきである、と判定することができるような値である。当業者であれば、ネットワーク通信用のネゴシエーションを熟知している。
【0013】
上記の事項は、本発明の好適な、かつ他にとり得る特徴をかなり広く略述して、当業者が以下の本発明の詳細な説明をよりよく理解することができるようにしたものである。本発明の特許請求の範囲の主題を形成する本発明の更なる特徴については、以下に説明する。当業者であれば、開示した概念および詳細な実施形態をベースとして容易に用いて、本発明と同じ目的を達成する他の構成を設計または変形することができる、ということを理解するはずである。当業者であればまた、このような均等な構成は、最も広い形式における本発明の精神および範囲から逸脱するものではない、ということも理解するはずである。
【0014】
本発明のより完全な理解のために、添付図面を参照して以下の説明を行う。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明は、ネットワーク送受信機用の自動検出システムおよび方法に関する。システムによって、ネットワーク送受信機は、第1速度モードから第2速度モードに切り替わることができる。これは、第1速度モードでの動作中にネットワークを通じて受信するデータに関連する、システムが検出し蓄積する所定数の符号の違反をベースにしている。本発明の説明の目的のために、残りの説明は、本発明の一実施形態に向けられる。この実施形態において、ネットワーク送受信機は10/100Base−Tの送受信機であり、第1速度モードは10Base−Tであり、第2速度モードは100Base−TXである。
【0016】
まず図1を参照すると、本発明の原理に従って構成または実施されるシステムまたは方法を組み込んだネットワークアダプタの一実施形態を用いるコンピュータネットワーク100を示す。ネットワーク100は、コンピュータシステム106に結合したネットワークアダプタ105を含む。コンピュータシステム106は、ネットワーク100における複数のコンピュータシステムのうちの1つであってもよい。ネットワークアダプタ105は、バスインターフェース110を含む。バスインターフェース110はバス111に結合しており、バス111は、ネットワーク100における複数のコンピュータシステムと接続している。
【0017】
ネットワークアダプタ105は更に、バスインターフェース110に結合した入出力回路120を含む。入出力回路120はバッファ125に関連している。ネットワークアダプタ105は更に、入出力回路120およびコンピュータシステム106に結合したネットワークインターフェース130を含む。ネットワークインターフェース130は、10/100Base−Tの送受信機135に関連している。ネットワークアダプタ105は更に、ネットワークインターフェース130に結合した自動検出システム140を含む。本発明の図示の実施形態によって、10/100Base−Tの送受信機135が自動的に10Base−Tのモードから100Base−TXのモードに切り替わることができるようにする回路を組み込んだ、自動検出システム140が提供される。
【0018】
バッファ125は、デスティネーションデバイス(destination device)がデータを受信することができるのを待つ目的のために、一時的に情報を保持するというタスクが与えられたメモリを有する。従って、コンピュータシステム106がデータを受け取ることができるようになるまでに数ミリ秒遅延する場合には、コンピュータシステム106がデータを受け取ることができるようになるまで、そのデータをバッファ125が保持する。ネットワークインターフェース130は、ネットワークアダプタ105が直接コンピュータシステム106に接続する位置にある。10/100Base−Tの送受信機135は、コンピュータシステム106からバス111を経由して複数のコンピュータシステムのうちの他のコンピュータシステムにデータを送信してもよい。または、コンピュータシステム106は、バス111から10/100Base−Tの送受信機135を経由してデータを受け取ってもよい。
【0019】
図示の実施形態において、自動検出システム140は、10/100Base−Tの送受信機135の受信入力に結合している。自動検出システム140は、10/100Base−Tの送受信機が10Base−Tのモードで動作中に、マンチェスタ符号の違反すなわちエラーのカウントを累積する。エラーのカウントが所定の値に達すると、自動検出システム140は、10/100Base−Tの送受信機135を100Base−TXのモードに切り替える。
【0020】
他の実施形態において、エラーのカウントが所定の値に達すると、自動検出システム140はネゴシエーションを開始する。ネゴシエーションが成功して完了すると、自動検出システム140は、10/100Base−Tの送受信機135を100Base−TXのモードに切り替える。ネゴシエーションが失敗する場合には、自動検出システム140は10Base−Tのモードのままであってもよい。当業者であれば、ネットワーク通信用のネゴシエーションを熟知している。
【0021】
次に図2および図4も参照すると、自動検出システム140の一実施形態を示す概略図200(図2)、および図1の10/100Base−Tの送受信機135が自動的に10Base−Tのモードから100Base−TXのモードに切り替わるようにする方法400の一実施形態を示すフローチャート(図4)を示す。自動検出システム140は、エラーカウンタ210およびモード切替回路220を含む。
【0022】
一般的に、10/100Base−Tの送受信機135の受信入力に結合したエラーカウンタ210は、10/100Base−Tの送受信機135が10Base−Tのモードで動作中にマンチェスタ符号の違反のカウントを累積する。そして、カウントが所定の値に達すると、モード切替回路220がこの値を認識して、10/100Base−Tの送受信機135が自動的にその動作モードを100Base−TXに切り替えるようにする。他の実施形態において、送受信機135は、第1速度モードから第2速度モードに切り替わることができる、いかなるネットワーク送受信機であってもよい。本実施形態において、ネットワーク送受信機は、いかなるタイプの符号の違反も累積することができる。
【0023】
すなわち、図示の実施形態において、動作モードを自動的にシフトする方法400は、開始ステップ405において開始する。ステップ410において、キャリアセンス信号のアサーションがモニタされる。キャリアセンス信号のアサーションは、ネットワーク送信の開始と、エラーテストすることができるデータの開始とを表す。
【0024】
キャリアセンス信号がアサートされると、ステップ415において、所定の待ち時間が始まる。工場において設定しても、ユーザによりプログラム可能であってもよい、所定の待ち時間によって、エラーカウンタ210は、ネットワーク送信の開始時に存在しているかもしれないスプリアスノイズを回避することができる。
【0025】
次にステップ420において、自動検出システム140が受信したデータに符号の違反がないかモニタされる。一実施形態において、符号の違反はマンチェスタ符号の違反である。しかしもちろん、他のタイプの符号の違反も十分に本発明の広い範囲内にある。
【0026】
符号の違反が起きると、ステップ430において、エラーカウンタ210が符号の違反のカウントの累積を開始する。符号の違反が起きない場合には、ステップ425において、アイドル信号のアサーションがないかのモニタが開始される。一実施形態において、アイドル信号は、データパケットの送信同士の間にアサートすることができる。アイドル信号がアサートされない場合には、方法400はステップ420に戻り、そこにおいて再び自動検出システム140が符号の違反がないかモニタする。アイドル信号がアサートされる場合には、ステップ435において、エラーカウンタ210が符号の違反のカウントをゼロにリセットし、ステップ410において、再びキャリアセンス信号のアサアーションがモニタされる。次にエラーカウンタ210は再び符号の違反の累積を開始する状態になる。
【0027】
ステップ430の間にエラーカウンタ210内に符号の違反が累積すると、ステップ440において、符号の違反のカウントが所定の値と比較される。図示の実施形態において、所定の値は少なくとも16である。代替的な実施形態において、所定の値は32である。しかし当業者であれば、いかなる値(2の累乗その他)も本発明の広い範囲内にある、ということを理解しよう。ステップ440において、エラーカウンタ210内の符号の違反の数が選択した所定の値を超える(または、代替的な実施形態において、等しい)場合には、ステップ445において、モード切替回路220は10/100Base−Tの送受信機135 を10Base−Tのモードから100Base−TXのモードに切り替え、それによってモード変更を行う。
【0028】
他の実施形態において、エラーカウンタ210が所定の値に達すると、モード切替回路220はネゴシエーションを開始する。ネゴシエーションが成功して完了すると、モード切替回路220は、10/100Base−Tの送受信機135を100Base−TXのモードに切り替える。ネゴシエーションが失敗する場合、または送信中の送受信機の速度モードが変化しない場合には、モード切替回路220は10Base−Tのモードのままであってもよい。エラーカウンタ210は符号の違反のカウントをゼロにリセットし、方法400は再び、ステップ410におけるキャリアセンス信号のアサーションのモニタで開始される。当業者であれば、ネットワーク通信用のネゴシエーションを熟知している。
【0029】
図示の実施形態において、10/100Base−Tの送受信機135が100Base−TXのモードである場合には、エラーカウンタ210は、所定の期間内に発生する連続したパルスを無視して、10/100Base−Tの送受信機135が誤って10Base−Tのモードに切り替わり戻ってしまうのを防止する。代替的な実施形態において、10/100Base−Tの送受信機135が100Base−TXのモードである場合には、エラーカウンタ210は交互に極性が変わる各パルスを無視して、10/100Base−Tの送受信機135が誤って10Base−Tのモードに切り替わり戻ってしまうのを防止する。もちろん、本発明の広い範囲は、エラーカウンタがこのようなパルスを無視することが必要なわけではない。
【0030】
当業者であれば、本発明は10Base−Tのモードおよび100Base−TXのモードに限定されるものではない、ということがわかるはずである。また本発明は、マンチェスタ符号の違反に限定されるものでもない。他の実施形態において、本発明は、符号の違反の検出をベースにして、いかなる第1速度モードと第2速度モードとの間でも切り替えることができる。
【0031】
次に図3(A)、図3(B)、および図3(C)を参照すると、これらの図が集まって、波形図300を示す。図3(A)は、符号化したデータを抜粋したものを表す、ゼロと1とが交互に並んだビットパターンを示す。図3(B)は、図3(A)の符号化したデータを抜粋したものを表す、10Base−Tのマンチェスタ波形を示す。図3(C)は、100Base−TXのマルチレベル遷移波形を示す。図3(B)の10Base−Tのマンチェスタ波形の波形周期と、図3(C)の100Base−TXのマルチレベル遷移波形の波形周期とは、互いに異なる。
【0032】
図3(B)の10Base−Tのマンチェスタ波形について、マンチェスタ符号化によって、100ナノ秒(ns)毎に生じるビット境界が設けられる。また、マンチェスタ波形の遷移はビット境界の中央310、320、330、340で起こる、ということにも注意されたい。更に、マンチェスタ符号化によって、論理1については正の遷移が、論理0については負の遷移が行われる。図3(B)は、図3Aの交互に並んだビットパターンによって、周期が200nsである5MHzの方形波が作成される、ということを示している。もちろん、他のビットパターンであれば他のマンチェスタ波形が作成される。しかし、実現可能なビットパターンで、周期が100nsである10MHzの方形波よりも上のものを作成できるものはない。この波形は、すべて論理1またはすべて論理0のどちらかのビットパターンについて発生する。
【0033】
図3(C)の100Base−TXのマルチレベル遷移波形(MLT3)について、波形は3つのレベル(−V、0、+V)を用いてビットパターンを符号化する。これは、用いるレベルが2つのみのマンチェスタ符号化とは対照的である。更に、100Base−TX(MLT3)によって、8ns毎に生じることができるビット境界が設けられ、論理1によってレベル変更が行われる。すべて論理1またはすべて論理0のビットパターンについては、正、ゼロ、負のパルスが交互に発生する。このビットパターンの状態によって、周期が32nsである31.25MHzという最速ライン速度が提供される。
【0034】
100Base−TXのマルチレベル遷移波形は、図3(B)の10Base−Tのマンチェスタ波形よりも周期が短いので、受信機が10Base−Tのモードの場合には、100Base−TXのマルチレベル遷移波形はマンチェスタ符号の違反を引き起こす。例えば、最初の3つのビット境界310、320、330において、100Base−TXのマルチレベル遷移波形はマンチェスタ符号の違反を引き起こす。第4のビット境界340においては100Base−TXのマルチレベル遷移波形が遷移するので、マンチェスタ符号の違反が起きない。しかしもちろん、100Base−TXのマルチレベル遷移波形についてのマンチェスタ符号の違反は、いかなるビット境界においても、およびいかなる数のビット境界においても、起こりうる。
【0035】
10Base−Tのマンチェスタ信号の受信に関して、ケーブル長が短い場合には、100Base−TXのMLT3信号がマンチェスタ符号の違反として現れる。ケーブル長が長い場合には、100Base−TXの信号は、10Base−Tのリンクテストパルスとしてエイリアシングするかもしれない。10Base−Tのモードにおいては、本発明はマンチェスタ符号の違反をモニタし、かつカウントする。いったん所定数の符号の違反に達すると、動作は自動的に10Base−Tのモードから100Base−TXのモードにシフトする。
【0036】
本発明を詳細に説明したが、当業者であれば、最も広い形式における本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明において様々な変更、代用、および修正を行ってもよい、ということが分かるはずである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理に従って構成されるか、または実施されるシステムまたは方法を組み込んだネットワークアダプタの一実施形態を用いるコンピュータネットワークの図である。
【図2】図1の10/100Base−Tの送受信機が自動的に10Base−Tのモードから100Base−TXのモードに切り替わることができるようにする、自動検出システムの一実施形態を示す概略図である。
【図3】図3(A)は、符号化したデータを抜粋したものを表す、1とゼロとが交互に並んだビットパターンの図であり、図3(B)は、図3(A)の符号化したデータを抜粋したものを表す、10Base−Tのマンチェスタ波形の図であり、図3(C)は、図3(A)の符号化したデータを抜粋したものを表す、100Base−TXのマルチレベル遷移波形の図である。
【図4】図1の10/100Base−Tの送受信機が、自動的に10Base−Tのモードから100Base−TXのモードに切り替わるようにする方法の、一実施形態としてのフローチャートを表す図である。
【符号の説明】
135 ネットワーク送受信機
140 自動検出システム
210 エラーカウンタ
220 モード切替回路
Claims (10)
- ネットワーク送受信機が自動的に第1の速度モードから第2の速度モードに切り替わることができるようにする、該ネットワーク送受信機と共に用いる自動検出システムにおいて、
前記ネットワーク送受信機が前記第1の速度モードで動作中にネットワークを介して受信されたデータパケットと関連する符号の違反のカウントを累積する、前記ネットワーク送受信機の受信入力に結合されたエラーカウンタと、
前記カウントが所定の値に達するときに、前記ネットワーク送受信機を前記第2の速度モードに切り替える、前記エラーカウンタに結合されたモード切替回路と、
を含むシステム。 - キャリアセンス信号がアサートされ、その後所定の待ち時間が終了した際、前記エラーカウンタが前記カウントの累積を開始する請求項1記載のシステム。
- アイドル信号のアサーションまたは新しいデータパケットによって、前記エラーカウンタが前記カウントをゼロにリセットする請求項1記載のシステム。
- 前記エラーカウンタが前記所定の値に達するときに、前記モード切替回路がネゴシエーションを開始する請求項1記載のシステム。
- ネットワーク送受信機が自動的に第1の速度モードから第2の速度モードに切り替わるようにする、ネットワーク送受信機と共に用いる方法において、
前記ネットワーク送受信機が前記第1の速度モードで動作中に、前記ネットワーク送受信機の受信入力において、ネットワークを介して受信されたデータパケットと関連する符号の違反のカウントを累積するステップと、
前記カウントが所定の値に達するときに、前記ネットワーク送受信機を前記第2の速度モードに切り替えるステップと、
を含む方法。 - キャリアセンス信号がアサートされ、その後、所定の待ち時間が終了するまで、前記累積するステップが実行されない、請求項5記載の方法。
- 10/100Base−Tの送受信機が自動的に10Base−Tのモードから100Base−TXのモードに切り替わることができるようにする、該10/100Base−Tの送受信機と共に用いる自動検出システムにおいて、
前記10/100Base−Tの送受信機が前記10Base−Tのモードで動作中に、ネットワークを介して受信されたデータと関連するマンチェスタ符号の違反のカウントを累積する、前記10/100Base−Tの送受信機の受信入力に結合されたエラーカウンタと、
前記カウントが所定の値に達するときに、前記10/100Base−Tの送受信機を前記100Base−TXのモードに切り替える、前記エラーカウンタに結合されたモード切替回路と
を含むシステム。 - ネットワークアダプタであって、
コンピュータシステムのバスに結合可能なバスインターフェースと、
該バスインターフェースに結合され、前記ネットワークアダプタにおいて処理されるデータを含むバッファを含む、入出力回路と、
該入出力回路に結合され、コンピュータネットワークに結合可能であり、10/100Base−Tの送受信機を含むネットワークインターフェースと、
前記10/100Base−Tの送受信機が自動的に10Base−Tのモードから100Base−TXのモードに切り替わることができるようにする自動検出システムであって、
前記10/100Base−Tの送受信機が前記10Base−Tのモードで動作中に、ネットワークを介して受信されたデータと関連するマンチェスタ符号の違反のカウントを累積する、前記10/100Base−Tの送受信機の受信入力に結合されたエラーカウンタと、
前記カウントが所定の値に達するときに、前記10/100Base−Tの送受信機を前記100Base−TXのモードに切り替える、前記エラーカウンタに結合されたモード切替回路と、を含む自動検出器と、
を含むネットワークアダプタ。 - キャリアセンス信号がアサートされ、その後、所定の待ち時間が終了するときに、前記エラーカウンタが前記カウントの累積を開始する請求項8記載のネットワークアダプタ。
- 少なくとも第1のモードの第1のデータと第2のモードの第2のデータとを受信するようになっているデータ受信機であって、前記第1のデータが第1のデータ速度を有し、前記第2のデータが前記第1のデータ速度と異なる第2のデータ速度を有するようなデータ受信機において、
エラーデータを受信するようになっているモード切替回路であって、該エラーデータが、前記データ受信機が前記第2のデータ速度、もしくは前記第1のデータ速度で動作している間に前記第1のデータ速度のデータを受信しているのか、または前記第2のデータ速度のデータを受信しているのかを示すデータを少なくとも特定の期間の間含んでいるモード切替回路を含み、
前記モード切替回路が前記エラーデータを受信するときに、前記特定の期間と関連するマンチェスタ符号の違反のカウントに応答して、前記データ受信機は前記第1のモードと前記第2のモードとの間で切り替わるようになっているデータ受信機。
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