JP5382818B2 - 通信回路および通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、消費電力を低減できる通信回路および通信方法に関する。

ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．３ａｚなどに代表されるように、トラフィックのない時間帯の消費電力を抑えるイーサネット（登録商標）技術がある。ＩＥＥＥ８０２．３ａｚは、通称ＥＥＥ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））と呼ばれる。イーサネット通信は、通常、対向機器とのリンクが確立（リンクアップ）されている状態において、データトラフィックの無い時間帯は規定のアイドルパターンを送出する。このアイドルパターン送出に消費する電力は、データ通信時の電力消費量に相当する。ＥＥＥは、データトラフィックの無い時間帯は、アイドルパターンの代わりにリンク状態を維持するためのリフレッシュ信号を周期的に送出して、間欠動作をするこによって、通常のアイドルパターン送出時よりも省電力を図るものである。ＥＥＥでは、このリフレッシュ信号の周期的な送出状態をＬＰＩ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｉｄｌｅ）という。

ＬＰＩは、リンクアップ時の省電力効果を得ることができるが、通信ケーブルが接続されていない場合には、省電力効果を得ることができない課題がある。対して、特許文献１には、モジュラーコネクタからモジュラージャックが抜かれたときに、給電用リレーをオフさせてＬＡＮアダプタへの給電を断つことによって、ＬＡＮアダプタの消費電力を抑える方法が記載されている。また、特許文献２には、不使用状態になったポートの物理層処理部（ＰＨＹ部）をパワーダウンさせることによって、電力消費を削減する方法が記載されている。特許文献１および特許文献２に記載されたいずれの方法についても省電力効果を得ることができるが、省電力状態から通常動作状態に復帰するための処理に時間がかかる課題がある。

なお、ＬＰＩにおける間欠動作（以下、ＬＰＩモードという。）時のリフレッシュ信号の送出間隔は、ＦＬＰ（Ｆａｓｔ Ｌｉｎｋ Ｐｕｌｓｅ）の送出間隔より長いので、ＦＬＰを送出している状態よりも、リフレッシュ信号を送出している状態のほうが消費電力が少ない。図９は、ＦＬＰの送出間隔とＬＰＩにおける間欠動作時の送出間隔との比較を示す説明図である。ＦＬＰの送出間隔の規格値は、１６±８ｍｓと定められている。また、ＥＥＥによれば、リフレッシュ信号の送出間隔は、リンクを維持するために２２ｍｓ以下である。

特開平５−１４３５９号公報 特開２００９−４９７３２号公報

本発明は、通信ケーブル未接続時に省電力を図ることができる上に、通信ケーブルが接続された際に、省電力状態から通常状態に復帰した直後にリンクアップ動作を行うことができる通信回路および通信方法を提供することを目的とする。

本発明による通信回路は、ネットワークを介して他の装置と通信可能な通信回路であって、通信コネクタと物理層処理手段とを備え、物理層処理手段は、通信コネクタに通信ケーブルが接続されていないときに、通信信号をループバックさせて、リンクアップ動作を行い、ＬＰＩモードを開始することを特徴とする。

本発明による通信方法は、ネットワークを介して他の装置と通信可能な通信回路における通信方法であって、通信コネクタに通信ケーブルが接続されているか否か判定し、通信コネクタに通信ケーブルが接続されていないと判定した場合には、通信信号をループバックさせて、リンクアップ動作を行い、ＬＰＩモードを開始することを特徴とする。

本発明によれば、通信ケーブル未接続時に省電力を図ることができる上に、通信ケーブルが接続された際に、省電力状態から通常状態に復帰した直後にリンクアップ動作を行うことができる。

本発明による通信回路の第１の実施形態を示すブロック図である。 第１の実施形態の通信回路に通信ケーブルが接続される様子を示すブロック図である。 第１の実施形態の通信回路の動作を示す説明図である。 第１の実施形態の通信回路の他の動作を示す説明図である。 本発明による通信回路の第２の実施形態を示すブロック図である。 第２の実施形態の通信回路に通信ケーブルが接続される様子を示すブロック図である。 第２の実施形態の通信回路の動作を示す説明図である。 第２の実施形態の通信回路の他の動作を示す説明図である。 ＦＬＰの送出間隔とＬＰＩにおける間欠動作時の送出間隔との比較を示す説明図である。 本発明による通信回路の主要部を示すブロック図である。

実施形態１．
以下、本発明の第１の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明による通信回路の第１の実施形態を示すブロック図である。図１は、通信ケーブルが接続されていないときの第１の実施形態における通信回路の状態を示す。図２は、第１の実施形態の通信回路に通信ケーブル（ケーブル５００）が接続される様子を示すブロック図である。

通信回路（以下、省電力通信回路という。）１００は、ＲＪ４5コネクタ２００と、ＰＨＹチップ３００と、トランス４００とを備える。

ＲＪ４５コネクタ２００は、端子部２１０とスイッチ２２０とを含む。

端子部２１０は、ＰＨＹチップ３００から入力されたＭＤＩ信号６０２を、端子部２１０に接続された通信ケーブルに出力する。また、端子部２１０に接続された通信ケーブルから入力されたＭＤＩ信号６０２をＰＨＹチップ３００へ出力する。

スイッチ２２０は、端子部２１０のバネによる押し込みによって、オンまたはオフするスイッチである。また、スイッチ２２０は、ＰＨＹチップ３００と接続され、ＰＨＹ３００に検出信号６０１を入力する。図２に示すように、ケーブル５００が差し込まれた場合には、端子部２１０のバネが押し込まれてスイッチ２２０がオンになり、ＰＨＹチップ３００に入力される検出信号６０１がＨｉｇｈ（ＶCCの電圧）になる。また、ケーブル５００が抜かれると、端子部２１０のバネが図１に示す状態に戻り、スイッチ２２０がオフになり、ＰＨＹチップ３００に入力される検出信号６０１がＬｏｗ（ＧＮＤの電圧）になる。

ＰＨＹチップ３００は、ＯＳＩ参照モデルの物理層の処理を実行する回路である。ＰＨＹチップ３００は、ＥＥＥ制御部３１０と、ＰＣＳ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｕｂｌａｙｅｒ）部３２０と、ＰＭＡ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）送信部３３０と、ＰＭＡ受信部３４０と、ＭＤＩ（Ｍｅｄｉｕｍ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）部３５０と、ＦＬＰ制御部３６０とを備える。

ＥＥＥ制御部３１０は、ＥＥＥ動作を制御する。ＥＥＥ動作とは、ＰＭＡ送信部３３０およびＰＭＡ受信部３４０を制御して、ＬＰＩモード時の送受信制御を行うことである。

ＰＣＳ部３２０は、ＰＨＹチップ３００の外部にあるＭＡＣチップから受信したデータを符号化して、符号化したデータをＰＭＡ送信部３３０へ出力する。また、ＰＭＡ受信部３４０から入力したデータを復号して、復号したデータをＭＡＣチップへ送信する。

ＰＭＡ送信部３３０は、信号送信を行う。ＰＭＡ送信部３３０は、ＰＣＳ部３２０から入力されたデータや、ＦＬＰや、ＬＰＩモード時のリフレッシュ信号などを送信する。

ＰＭＡ受信部３４０は、通信ケーブルに接続された対向機器からの信号を受信する。

ＭＤＩ部３５０は、ＭＤＩ信号６０２の送受信を行う。ＭＤＩ部３５０は、トランス４００を介して、ＲＪ４５コネクタ２００の端子部２１０からＭＤＩ信号６０２を受信し、ＰＭＡ受信部３４０へ出力する。また、トランス４００を介して、ＰＭＡ送信部３３０から入力したＭＤＩ信号６０２を端子部２１０に対して送信する。図１に示すＭＤＩ部３５０は、１Gビット／秒のＬＡＮ規格である１０００ＢＡＳＥ−Ｔに従った場合の例であって、ＭＤＩ信号６０２にはＤＡ＋／−、ＤＢ＋／−、ＤＣ＋／−、ＤＤ＋／−の信号が含まれる。

ＦＬＰ制御部３６０は、ＲＪ４５コネクタ２００のスイッチ２２０から検出信号６０１を入力する。検出信号６０１がＬｏｗであった場合は、ＰＭＡ送信部３３０に対してＦＬＰ送信停止を命令し、検出信号６０１がＨｉｇｈであった場合は、ＰＭＡ送信部３３０に対してＦＬＰ送信開始を命令する。

トランス４００は、省電力イーサネット回路１００と、ＲＪ４５コネクタ２００に接続される伝送側の機器とを絶縁する。また、ＲＪ４５コネクタ２００とＰＨＹチップ３００との間でＭＤＩ信号を伝える。

次に、本実施形態の動作について説明する。

図３は、通信ケーブルが接続されていないときの第１の実施形態の省電力通信回路１００の動作を示す説明図である。

図３に示すように、ＲＪ４５コネクタ２００からケーブル５００が抜かれると、ＲＪ４５コネクタ２００の端子部２１０のバネが元に戻り、スイッチ２２０がオフになる。このとき、検出信号６０１は、ＧＮＤに接続された外部抵抗を介してＬｏｗになる。

ＰＨＹチップ３００のＦＬＰ制御部３６０は、検出信号６０１がＬｏｗのときは、ケーブル未接続と判断して、ＰＭＡ送信部３３０にＦＬＰ送出停止を命令する。ＰＭＡ送信部３３０は、ＦＬＰ送出停止の命令を受け付けると、ＦＬＰの送出を停止する。

図４は、通信ケーブルが接続されたときの第１の実施形態の省電力通信回路１００の動作を示す説明図である。

図４に示すように、ＲＪ４５コネクタ２００にケーブル５００を接続すると、ＲＪ４５コネクタ２００の端子部２１０のバネが押されることによって、スイッチ２２０がオンになる。このとき、検出信号６０１は、ＶCCに接続されＨｉｇｈレベルになる。

ＦＬＰ制御部３６０は、検出信号６０１がＨｉｇｈのときは、ＰＭＡ送信部３３０にＦＬＰ送出開始を命令する。ＰＭＡ送信部３３０は、ＦＬＰ送出開始の命令を受け付けると、ＦＬＰの送出を開始する。ＰＭＡ送信部３３０から送出されたＦＬＰは、ＭＤＩ部３５０を介してＲＪ４５コネクタ２００へ出力される。ＲＪ４５コネクタ２００は、ケーブル５００を介して、ケーブル５００に接続された対向機器に対して入力されたＦＬＰを送出する。

実施形態２．
次に、本発明の第２の実施形態を図面を参照して説明する。

図５は、本発明による省電力通信回路の第２の実施形態を示すブロック図である。図５は、通信ケーブルが接続されていないときの第２の実施形態の省電力通信回路１００の状態を示す。図６は、第２の実施形態の省電力通信回路１００にケーブル５００が接続される様子を示すブロック図である。

図５に示すように、ＰＨＹチップ３００は、ＥＥＥ制御部３１０と、ＰＣＳ部３２０と、ＰＭＡ送信部３３０と、ＰＭＡ受信部３４０と、ＭＤＩ部３５０と、ループ制御部２７０とを備える。

ループ制御部２７０は、ＭＤＩ部３５０が出力するＭＤＩ信号６０２のループバック制御を行う。ループ制御部２７０は、ＲＪ４５コネクタ２００のスイッチ２２０から検出信号６０１を入力する。ループ制御部２７０は、ループスイッチ２７１を含む。図５に示すように、ケーブル５００が抜かれて、検出信号６０１がＨｉｇｈになっている場合は、ループスイッチ２７１がオフになり、ＭＤＩ信号６０２がＰＨＹチップ３００の内部でループバックされる。また、図６に示すように、ケーブル５００が差し込まれて、検出信号６０１がＬｏｗになっている場合は、ループスイッチ２７１がオンになり、ＭＤＩ信号６０２はループバックされずに、通常の経路で入出力される。

第２の実施形態におけるＰＨＹチップ３００のその他の構成は、第１の実施形態と同様である。なお、図５および図６において、トランス４００は図示されていないが、第１の実施形態と同様に、ＲＪ４５コネクタ２００とＰＨＹチップ３００との間に配置され、同様の処理を行う。また、図５および図６において、ＦＬＰ制御部３６０は図示されていないが、ＰＨＹ３００は、ＦＬＰ制御部３６０を含んでいてもよい。

次に、本実施形態の動作について説明する。

図７は、通信ケーブルが接続されていないときの第２の実施形態の省電力通信回路１００の動作を示す説明図である。

図７に示すように、ＲＪ４５コネクタ２００からケーブル５００が抜かれると、ＲＪ４５コネクタ２００の端子部２１０のバネがもとに戻り、スイッチ２２０がオフになる。このとき、検出信号６０１は、ＧＮＤに接続された外部抵抗を介してＬｏｗになる。

ループ制御部２７０は、検出信号６０１がＬｏｗのときは、自身の内部に備えるループスイッチ２７１をオンにする。ループスイッチ２７１がオンすると、ＤＡ＋とＤＢ＋、ＤＡ−とＤＢ−、ＤＣ＋とＤＤ＋、ＤＣ−とＤＤ−の各信号間が結線される。このように対向機器が存在するような結線状態が擬似的に作られると、ＰＭＡ受信部３４０は、対向機器が存在するものと判断してリンクアップ動作を行う。以降、ＰＨＹチップ３００は、ＬＰＩモードで動作する。

図８は、通信ケーブルが接続されたときの第２の実施形態の省電力通信回路１００の動作を示す説明図である。

図８に示すように、ＲＪ４５コネクタ２００にケーブル５００を接続すると、ＲＪ４５コネクタ２００の端子部２１０のバネが押されることによって、スイッチ２２０がオンになる。スイッチ２２０がオンになると、検出信号６０１は、ＶCCに接続されＨｉｇｈレベルになる。

ループ制御部２７０は、検出信号６０１がＨｉｇｈのときは、ループスイッチ２７１をオフにする。ループスイッチ２７１がオフになると、各信号の結線は開放され、ＰＭＡ受信部３４０は、一旦リンクダウン動作をする。ＰＭＡ受信部３４０がリンクダン動作をすると、ＬＰＩモードを停止する。その後、ＰＭＡ送信部３３０はＦＬＰ送出を開始する。このとき、ケーブル５００の先に対向機器が存在すれば、オートネゴシエーションにより、対向機器とリンクアップされる。

以上に説明したように、本実施形態によれば、ＲＪ４５コネクタ２００に通信ケーブルが接続されていない状態であっても、ＰＨＹチップ３００の電源供給を停止せずに、ＬＰＩモードによる省電力を行っているので、通信ケーブルが接続されたときにリンクアップ動作をすぐに行うことができる。

また、通信ケーブル未接続時もＬＰＩモードで動作させることによって省電力を実現しているので、新たに通信ケーブル未接続時の省電力モードを設ける必要がない。

また、ループスイッチ２７１の制御をＰＨＹチップ３００が行っているので、ＣＰＵなどによる制御を必要としないため、消費電力を抑えることができる。

図１０は、本発明による通信回路の主要部を示すブロック図である。図１０に示すように、通信回路は、通信コネクタ２０（図１に示すＲＪ４５コネクタ２００における端子部２１０に相当。）と物理層処理手段１０（図１に示すＰＨＹチップ３００に相当。）とを備え、物理層処理手段１０は、通信コネクタ２０に通信ケーブル３０（図２に示すケーブル５００に相当。）が接続されていないときに、ＬＰＩモードで動作することを特徴とする。

上記の実施形態には、以下のような通信回路も開示されている。

（１）物理層処理手段１０は、通信コネクタ２０に通信ケーブル３０が接続されていないときに、通信信号（図１に示すＭＤＩ信号６０２に相当。）をループバックさせて、リンクアップ動作を行い、ＬＰＩモードを開始する通信回路。

（２）通信コネクタ２０に通信ケーブル３０が接続されているか否か検出する接続検出手段（図１に示すＲＪ４５コネクタ２００におけるスイッチ２２０に相当。）を備え、接続検出手段は、ケーブル検出信号（図１に示す検出信号６０１に相当。）を出力し、通信コネクタ２０に通信ケーブル３０が接続された場合は、ケーブル検出信号をケーブル接続ありの状態にし、通信コネクタ２０から通信ケーブル３０が抜かれた場合は、ケーブ検出信号をケーブル接続なしの状態にする通信回路。

（３）物理層処理手段１０は、ケーブル検出信号がケーブル接続ありの状態であった場合には、通信信号のループバックを解除し、リンクダウン動作してＬＰＩモードを停止して、リンクパルス（ＦＬＰに相当。）の送出を開始する通信回路。

１０ 物理層処理手段
２０ 通信コネクタ
３０ 通信ケーブル
２０ 物理層処理手段
１００ 通信回路（省電力通信回路）
２００ ＲＪ４５コネクタ
２１０ 端子部
２２０ スイッチ
３００ ＰＨＹチップ
３１０ ＥＥＥ制御部
３２０ ＰＣＳ部
３３０ ＰＭＡ送信部
３４０ ＰＭＡ受信部
３５０ ＭＤＩ部
３６０ ＦＬＰ制御部
３７０ ループ制御部
３７１ ループスイッチ
４００ トランス
５００ ケーブル
６０１ 検出信号
６０２ ＭＤＩ信号

Claims (3)

1. ネットワークを介して他の装置と通信可能な通信回路であって、
   通信コネクタと物理層処理手段とを備え、
   前記物理層処理手段は、前記通信コネクタに通信ケーブルが接続されていないときに、通信信号をループバックさせて、リンクアップ動作を行い、ＬＰＩモードを開始する
   ことを特徴とする通信回路。
2. 通信コネクタに通信ケーブルが接続されているか否か検出する接続検出手段を備え、
   前記接続検出手段は、ケーブル検出信号を出力し、前記通信コネクタに通信ケーブルが接続された場合は、前記ケーブル検出信号をケーブル接続ありの状態にし、前記通信コネクタから通信ケーブルが抜かれた場合は、前記ケーブル検出信号をケーブル接続なしの状態にし、
   物理層処理手段は、前記ケーブル検出信号がケーブル接続ありの状態であった場合には、通信信号のループバックを解除し、リンクダウン動作してＬＰＩモードを停止して、リンクパルスの送出を開始する
   請求項１に記載の通信回路。
3. ネットワークを介して他の装置と通信可能な通信回路における通信方法であって、
   通信コネクタに通信ケーブルが接続されているか否か判定し、前記通信コネクタに通信ケーブルが接続されていないと判定した場合には、通信信号をループバックさせて、リンクアップ動作を行い、ＬＰＩモードを開始する
   ことを特徴とする通信方法。

Images