JP5842491B2

JP5842491B2 - 中継装置および通信システム

Info

Publication number: JP5842491B2
Application number: JP2011201975A
Authority: JP
Inventors: 池田　純一; 純一池田; 暢鈴木; 佐藤　哲也; 哲也佐藤; 沼倉　覚; 覚沼倉
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2031-09-15
Also published as: JP2013065079A

Description

本発明は、中継装置および通信システムに関する。

ローカルバスの規格であるＰＣＩ（ＰｅｒｉｐｈｅｒａｌＣｏｍｐｏｎｅｎｔＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）Ｅｘｐｒｅｓｓ（以下、「ＰＣＩｅ」と略称する。）は、ＰＣやサーバ、組み込み機器内の通信などで利用される高速データ転送バスの規格として広く知られている。ＰＣＩｅ規格では、接続するレーン数によって任意に通信帯域を設定することができる。例えば、ルートコンプレックス側が１６レーン対応であり、エンドポイント側が８レーン対応である場合には、これらルートコンプレックスとエンドポイントは８レーンでリンクアップする。また、ルートコンプレックス側が１６レーン対応であり、エンドポイント側が４レーン対応である場合には、これらルートコンプレックスとエンドポイントは４レーンでリンクアップする。

ＰＣＩｅは、ＰＣを初めとしたコンピュータシステムなど、比較的短距離のホスト−デバイス間通信を目的として開発されてきたが、さらに距離間を有する通信への応用も行われており、ケーブルによる接続規格（ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓＥｘｔｅｒｎａｌＣａｂｌｉｎｇＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ：以下、「ＰＣＩｅケーブル規格」という。）が制定されるに至っている。ＰＣＩｅケーブル規格でＰＣ同士を接続する場合には、一般的に、各ＰＣに設けられたＰＣＩｅカードスロットにＰＣＩｅケーブルインターフェースボードをそれぞれ装着する。そして、各ＰＣに装着されたＰＣＩｅケーブルインターフェースボード同士をケーブルで接続し、ＰＣ間での通信を行う。

ＰＣＩｅケーブル規格では、ＰＣＩｅ規格で規定されたレーン数（１レーン、２レーン、４レーン、８レーン、１６レーン、および、３２レーン）に対応したケーブルを使用することを前提としている。このため、規定のレーン数より少ないレーン数で対応可能な通信帯域で通信する場合でも、規定のレーン数に対応する分のケーブルを使用しなければならず、通信帯域等の接続条件に合わせて柔軟に対応して使用するケーブルの本数を減らすことができないという問題がある。例えば、規定のレーン数が８レーンである場合は、５レーンの通信帯域で接続可能な場合であっても、５レーンを超える場合の最少規定のレーン数である８レーン用のケーブルで接続しなければならず、３レーン分のケーブルを余分に実装しなければならない。

ＰＣＩｅ規格に準拠したデータ転送に際して使用レーン数を切り替える技術としては、特許文献１に記載されているように、基板上に配置したバススイッチの切り替えにより、８レーン接続と４レーン接続とを切り替えられるようにしたものが知られている。

しかしながら、この特許文献１に記載の技術は、あくまで規定のレーン数同士の切り替えに関する技術である。したがって、ＰＣＩｅケーブル規格に準拠した通信を行う通信システムに特許文献１に記載の技術を適用したとしても、規定のレーン数に対応する分のケーブルを使用して通信を行うことに変わりはなく、規定のレーン数より少ないレーン数で対応可能な通信帯域で通信する場合にケーブルを余分に実装しなければならないという問題は解決できない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、データ転送に必要な通信帯域に合わせて柔軟に対応し、必要以上にケーブルを実装することに起因したコストアップや消費電力の増大といった問題を有効に回避することができる中継装置、通信システムを提供することを目的としている。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る中継装置は、第１の機器に接続される上流ポートと、各々が１レーンの通信帯域を有する複数のノントランスペアレントポートの集合であり、第２の機器に接続される下流ポートと、前記上流ポートから受信したパケットを、複数の前記ノントランスペアレントポートのうちの１つにルーティングして前記第２の機器に転送するとともに、複数の前記ノントランスペアレントポートのうちの１つから受信したパケットを、前記上流ポートにルーティングして前記第１の機器に転送する転送手段と、を備え、複数の前記ノントランスペアレントポートは、それぞれ固有のアドレスを有し、前記転送手段は、前記第１の機器が使用するアドレスと複数の前記ノントランスペアレントポートのアドレスとを対応付けたアドレス変換テーブルにしたがい、前記第１の機器が使用するアドレスとパケット転送に使用する前記ノントランスペアレントポートのアドレスとの間のアドレス変換を行うことにより、前記上流ポートと前記ノントランスペアレントポートとの間の前記パケットのルーティングを行うことを特徴とする。

また、本発明に係る通信システムは、第１の機器と第２の機器とが第１中継装置および第２中継装置を介して通信可能に接続される通信システムであって、前記第１中継装置は、前記第１の機器に接続される第１上流ポートと、各々が１レーンの通信帯域を有する複数のノントランスペアレントポートの集合であり、前記第２中継装置を介して前記第２の機器に接続される第１下流ポートと、前記第１上流ポートから受信したパケットを、複数の前記ノントランスペアレントポートのうちの１つにルーティングして前記第２の機器に転送するとともに、複数の前記ノントランスペアレントポートのうちの１つから受信したパケットを、前記第１上流ポートにルーティングして前記第１の機器に転送する第１転送手段と、を備え、前記第１下流ポートの複数の前記ノントランスペアレントポートは、それぞれ固有のアドレスを有し、前記第１転送手段は、前記第１の機器が使用するアドレスと前記第１下流ポートの複数の前記ノントランスペアレントポートのアドレスとを対応付けた第１アドレス変換テーブルにしたがい、前記第１の機器が使用するアドレスとパケット転送に使用する前記第１下流ポートの前記ノントランスペアレントポートのアドレスとの間のアドレス変換を行うことにより、前記第１上流ポートと前記第１下流ポートの前記ノントランスペアレントポートとの間の前記パケットのルーティングを行い、前記第２中継装置は、前記第２の機器に接続される第２上流ポートと、各々が１レーンの通信帯域を有する複数のノントランスペアレントポートの集合であり、前記第１中継装置を介して前記第１の機器に接続される第２下流ポートと、前記第２上流ポートから受信したパケットを、複数の前記ノントランスペアレントポートのうちの１つにルーティングして前記第２の機器に転送するとともに、複数の前記ノントランスペアレントポートのうちの１つから受信したパケットを、前記第２上流ポートにルーティングして前記第２の機器に転送する第２転送手段と、を備え、前記第２下流ポートの複数の前記ノントランスペアレントポートは、それぞれ固有のアドレスを有し、前記第２転送手段は、前記第２の機器が使用するアドレスと前記第２下流ポートの複数の前記ノントランスペアレントポートのアドレスとを対応付けた第２アドレス変換テーブルにしたがい、前記第２の機器が使用するアドレスとパケット転送に使用する前記第２下流ポートの前記ノントランスペアレントポートのアドレスとの間のアドレス変換を行うことにより、前記第２上流ポートと前記第２下流ポートの前記ノントランスペアレントポートとの間の前記パケットのルーティングを行うことを特徴とする。

本発明によれば、データ転送に必要な通信帯域に合わせて柔軟に対応し、必要以上にケーブルを実装することに起因したコストアップや消費電力の増大といった問題を有効に回避することができるという効果を奏する。

図１は、２つのホスト間でＰＣＩｅケーブル規格に準拠した情報通信を行う従来の通信システムの概念図である。図２は、従来の通信システムにおけるアドレスマップの概念図である。図３は、従来の通信システムのケーブル接続部の具体的な構成例を示す図である。図４は、従来の通信システムのケーブル接続部の構成において、第１の機器が第２の機器に対してＰＣＩｅの５レーン相当の通信帯域が必要なデータ転送を実行した場合のデータフローの一例を示す図である。図５は、データ転送に必要な通信帯域と、従来の通信システムで必要とされるレーン数および余剰となるレーン数との関係を示すグラフ図である。図６は、従来の通信システムのケーブル接続部の構成において、７レーン目にレーン障害が発生した例を示す図である。図７は、従来の通信システムのケーブル接続部の構成において、４レーン目と７レーン目にレーン障害が発生した例を示す図である。図８は、従来の通信システムのケーブル接続部の構成において、１レーン目と８レーン目にレーン障害が発生した例を示す図である。図９は、実施形態の通信システムのケーブル接続部の具体的な構成例を示す図である。図１０は、実施形態の通信システムのケーブル接続部におけるアドレスマップの概念図である。図１１は、実施形態の通信システムのケーブル接続部の構成において、第１の機器が第２の機器に対してＰＣＩｅの５レーン相当の通信帯域が必要なデータ転送を実行した場合のデータフローの一例を示す図である。図１２は、実施形態の通信システムのケーブル接続部の構成において、３つのリピータおよび３本のメタルケーブルを取り外した状態を示す図である。図１３は、データ転送に必要な通信帯域と、実施形態の通信システムで必要とされるレーン数および余剰となるレーン数との関係を示すグラフ図である。図１４は、実施形態の通信システムのケーブル接続部の構成において、７レーン目にレーン障害が発生した例を示す図である。図１５は、実施形態の通信システムのケーブル接続部の構成において、１レーン目と８レーン目にレーン障害が発生した例を示す図である。図１６は、第１の機器に対して第２の機器および第３の機器を通信可能に接続した通信システムにおけるケーブル接続部の構成例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る中継装置および通信システムの最良な実施の形態を詳細に説明する。

（従来技術の課題）
まず、図１〜図８を用いて、従来技術の概要とその課題について説明する。

図１は、２つのホスト間でＰＣＩｅケーブル規格に準拠した情報通信を行う従来の通信システムの概念図である。この図１に示す通信システムは、第１の機器Ａと第２の機器Ｂとを通信可能に接続した通信システムである。第１の機器Ａは、制御主体となるＣＰＵ１０１ａを備えたホストである。第２の機器Ｂは、制御主体となるＣＰＵ１０１ｂを備えたホストである。これら第１の機器Ａと第２の機器Ｂには、それぞれＰＣＩｅカードスロットが設けられている。第１の機器Ａおよび第２の機器ＢのＰＣＩｅカードスロットには、ＰＣＩｅケーブルインターフェースボードが装着される。そして、第１の機器ＡのＰＣＩｅケーブルインターフェースボードと、第２の機器ＢのＰＣＩｅケーブルインターフェースボードとが、例えば、複数のケーブルで構成される多レーンケーブルで接続される。

ところで、ＰＣＩｅは、１つのルートコンプレックスを頂点としたデバイスツリー構造をとることを前提としており、デバイスツリーの中に複数のルートコンプレックスが存在することを想定していない。このため、ＰＣＩｅの標準的な適用では、ルートコンプレックスとなるデバイスを個別に持つ複数のホスト間での通信を行うことができない。

このような問題の解決策として、ＰＣＩｅに準拠したブリッジやスイッチ（以下、「ＰＣＩｅブリッジ」、「ＰＣＩｅスイッチ」という。）を提供するベンダーから、ノントランスペアレントポート（以下、「ＮＴポート」という。）を持つＰＣＩｅブリッジやＰＣＩｅスイッチが提供されている。ＮＴポートとは、通信の相手方を非透過にするポートである。ＰＣＩｅスイッチのＮＴポートを用いて２つのホストを接続すれば、ホスト間で互いに邪魔されることなく個別に初期化などを行うことが可能となり、また、各ホストの制御主体（ＣＰＵ）は、別々に動作しながら互いのリソースにアクセス可能となる。

図１に戻り、第１の機器Ａは、ＰＣＩｅブリッジ１００を備えている。ＰＣＩｅブリッジ１００の上流ポート１１０は、ルートコンプレックス１０２ａと接続されている。また、ＰＣＩｅブリッジ１００は、下流ポートとして、上記のようなＮＴポート１２０を有している。このＮＴポート１２０は、第２の機器Ｂのルートコンプレックス１０２ｂと接続されている。ＰＣＩｅブリッジ１００は、上流ポート１１０に接続された第１の機器Ａのルートコンプレックス１０２ａと、下流ポートであるＮＴポート１２０に接続された第２の機器Ｂのルートコンプレックス１０２ｂとの間の通信を中継する。

以上のような構成の従来の通信システムでは、第１の機器Ａに設けられたＰＣＩｅブリッジ１００のＮＴポート１２０に、第２の機器Ｂのルートコンプレックス１０２ｂが接続されているため、第１の機器Ａのルートコンプレックス１０２ａからは、第２の機器Ｂのルートコンプレックス１０２ｂが非透過の状態（遮蔽された状態）である。また、第２の機器Ｂのルートコンプレックス１０２ｂからも、第１の機器Ａのルートコンプレックス１０２ａが非透過の状態である。したがって、通信システム内に２つのルートコンプレックス１０２ａ，１０２ｂが存在していたとしても、ＰＣＩｅケーブル規格に準拠した情報通信が可能であり、第１の機器Ａと第２の機器Ｂとの間のホスト間通信を実現することができる。

図２は、図１に示した従来の通信システムにおけるアドレスマップの概念図である。第１の機器Ａは、第１の機器Ａのアドレス空間の利用可能領域に設定されたアドレス変換領域内のアドレスを使用する。一方、第２の機器Ｂは、第２の機器Ｂのアドレス空間の利用可能領域に設定されたアドレス変換領域内のアドレスを使用する。ＰＣＩｅブリッジ１００のＮＴポート１２０は、第１の機器Ａと第２の機器Ｂとの間で通信を行う際に、予め記憶されたアドレス変換テーブルにしたがって、これら第１の機器Ａが使用するアドレスと第２の機器Ｂが使用するアドレスとの間のアドレス変換を行う。このため、ＰＣＩｅブリッジ１００のＮＴポート１２０のアドレス変換テーブルには、第１の機器Ａのアドレス変換領域だけでなく、第２の機器Ｂのアドレス変換領域も予め記憶させておく必要がある。

図３は、図１に示した従来の通信システムのケーブルを介したデータ転送に関わる部分（以下、「ケーブル接続部」という。）の具体的な構成例を示す図である。図３に示す例では、第１の機器Ａに装着されたＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２００ａと、第２の機器Ｂに装着されたＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２００ｂとが、ＰＣＩｅの８レーンに対応する（以下、「ｘ８」と表記する。）メタルケーブル２１０により接続された構成のケーブル接続部を示している。

第１の機器Ａに装着されるＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２００ａには、ＰＣＩｅブリッジ１００が実装されている。ＰＣＩｅブリッジ１００は、ｘ８上流ポート１１０を備える。このｘ８上流ポート１１０は、図示しないｘ８カードエッジコネクタを介して、ルートコンプレックス１０２ａのｘ８ポート２２０ａに接続される。また、ＰＣＩｅブリッジ１００は、ｘ８ＮＴポート１２０を備える。このｘ８ＮＴポート１２０は、それぞれがＰＣＩｅの１レーンに対応する（以下、「ｘ１」と表記する。）８本のメタルケーブル２１０に接続される。ＰＣＩｅブリッジ１００のＮＴポート１２０の各レーンとメタルケーブル２１０との間には、それぞれリピータ２３０ａが設けられる。リピータ２３０ａは、電気信号の増幅および整形処理を行う。なお、ＰＣＩｅの１レーンは受信用、送信用それぞれ２つの信号線による差動信号で情報伝送するため、１レーンあたり４本の信号線が必要であるが、本実施形態では１本のケーブルがこれら４本の信号線を含むものとして説明する。

第２の機器Ｂに装着されるＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２００ｂは、ルートコンプレックス１０２ｂのｘ８ポート２２０ｂと、前記８本のメタルケーブル２１０とに接続される。ルートコンプレックス１０２ｂのｘ８ポート２２０ｂの各レーンとメタルケーブル２１０との間には、それぞれリピータ２３０ｂが設けられる。リピータ２３０ｂは、リピータ２３０ａと同様、電気信号の増幅および整形処理を行う。

なお、図３に示す例では第１の機器Ａと第２の機器Ｂとメタルケーブル２１０により接続しているが、メタルケーブル２１０に代えて光ケーブルを用いることもできる。メタルケーブル２１０に代えて光ケーブルを用いた場合、リピータ２３０ａ，２３０ｂが、光トランシーバに置き換わる。光トランシーバは、電気信号と光信号との変換を行う。

図４は、図３に示した従来の通信システムのケーブル接続部の構成において、第１の機器Ａが第２の機器Ｂに対してＰＣＩｅの５レーン相当の通信帯域が必要なデータ転送を実行した場合のデータフローの一例を示す図である。図４に示す例では、第１の機器Ａが５つのＤＭＡＣ（ＤｉｒｅｃｔＭｅｍｏｒｙＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２４０を使ってデータ転送を実行している。なお、図４ではケーブル接続部の第１の機器Ａ側のみを図示しており、図中の破線で示す矢印が、第１の機器Ａ内におけるデータフローを示している。

第１の機器Ａには、５つのＤＭＡＣ２４０が搭載されている。各ＤＭＡＣ２４０は、それぞれｘ１のデータ転送性能を有するものとする。各ＤＭＡＣ２４０は、第１の機器Ａが備えるメモリ２５０からデータを読み込みながら、読み込んだデータをパケットに分割し、内部バスを経由して、ルートコンプレックス１０２ａのｘ８ポート２２０ａにパケットを転送する。ルートコンプレックス１０２ａのｘ８ポート２２０ａは、ＤＭＡＣ２４０から受信したパケットをそれぞれ８ｂｉｔずつに分割し、８つのレーンすべてに均等に分散して、ＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２００ａに実装されたＰＣＩｅブリッジ１００のｘ８上流ポート１１０に転送する。ＰＣＩｅブリッジ１００は、ｘ８上流ポート１１０の各レーンに８ｂｉｔずつ分割されて送られてくるデータを、再びパケットデータに変換しなおして、ｘ８ＮＴポート１２０に転送する。ｘ８ＮＴポート１２０は、受信したパケットをそれぞれ再度８ｂｉｔずつに分割し、８つのレーンすべてに均等に分散して、８本のメタルケーブル２１０を介して第２の機器Ｂ側に転送する。

また、図示しない第２の機器Ｂ側では、ルートコンプレックス１０２ｂのｘ８ポート２２０ｂにおいて、ｘ８の各レーンに８ｂｉｔずつ分割されて送られてくるデータを、再びパケットデータに変換しなおして、第２の機器Ｂが備えるメモリに転送する。

以上のように、従来の通信システムにおいては、ＰＣＩｅの５レーン相当の通信帯域が必要なデータ転送を実行する場合でも、ｘ８の構成であれば、８レーンすべてを使ってデータ転送を実行するようにしている。つまり、従来の通信システムでは、ＰＣＩｅ規格で規定されたレーン数より少ないレーン数で対応可能な通信帯域で通信する場合でも、規定のレーン数に対応する分のケーブルを使用しなければならず、通信帯域等の接続条件に合わせて柔軟に対応して使用するケーブルの本数を減らすことができないという問題がある。

図５は、データ転送に必要な通信帯域と、従来の通信システムで必要とされるレーン数および余剰となるレーン数との関係を示すグラフ図である。図中の横軸は、データ転送に必要な通信帯域の大きさを、１レーンに相当する帯域で除した値（つまり、データ転送において実際に必要なレーン数である使用帯域）を示し、図中の縦軸は、従来の通信システムで必要とされるレーン数および余剰となるレーン数を示している。また、図中の実線のグラフが、データ転送に必要な通信帯域の大きさに対して従来の通信システムで必要とされるレーン数、図中の破線のグラフが、余剰となるレーン数をそれぞれ示している。

従来の通信システムにおいては、ＰＣＩｅ規格で規定されたレーン数で通信を行うことを前提とするため、図５の一点鎖線で囲んだ領域のように、データ転送において実際に必要なレーン数に対して余剰となるレーン数が生じる領域がある。このため、実装コスト（使用するケーブル本数やリピータ、光トランシーバの個数など）に無駄が生じる問題があった。例えば、図４に示した例のように、データ転送に必要な通信帯域がＰＣＩｅの５レーン相当の帯域であったとしても、８レーン分のメタルケーブル２１０（または光ケーブル）およびリピータ２３０ａ，２３０ｂ（または光トランシーバ）を実装しなければならず、３レーン分の実装コストが無駄になる。特にリピータ２３０ａ，２３０ｂ（または光トランシーバ）は、ＰＣＩｅブリッジ１００などのコストと比べて非常に割高であり、メタルケーブル２１０（または光ケーブル）についても、ＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２００ａ上の配線に比べて高額である。また、データ転送に必要な通信帯域を超えたレーン数で通信を行うことは、必要以上に電力を消費し、消費電力の増大に繋がるという問題もある。

さらに、従来の通信システムにおいては、一部のレーンに障害が発生した際に通信システム全体に与える影響が大きいという問題もある。以下、この問題点について説明する。

図６は、図３に示した従来の通信システムのケーブル接続部の構成において、７レーン目（図中の上から７番目のレーン）にレーン障害が発生した例を示す図である。レーン障害とは、例えば、リピータ２３０ａ（または光トランシーバ）の故障や、メタルケーブル２１０（または光ケーブル）の抜け、断線などである。なお、図６ではケーブル接続部の第１の機器Ａ側のみを図示しており、図中の一点鎖線の枠で囲んだ領域が使用可能なレーンを示し、二点鎖線の枠で囲んだ領域が使用不能なレーンを示す。

従来の通信システムでは、上述したように、ＰＣＩｅ規格で規定されたレーン数で通信を行うことを前提とするため、図６に示すように、８レーンのうちの１つにレーン障害が発生して８レーンでのリンクアップができない場合、８レーンの半分の４レーンでしかリンクアップすることができず、使用可能なレーンは４レーンのみとなる。つまり、従来の通信システムでは、１レーンのレーン障害が生じただけで、利用可能な通信帯域が極端に減少する。例えば、図４に示した例のように、データ転送に必要な通信帯域がＰＣＩｅの５レーン相当の帯域であった場合、レーン障害が発生していない状態では３レーン分の通信帯域があるにも関わらず、１レーンのみにレーン障害が発生しただけで、データ転送に必要な通信帯域を確保できなくなってしまう。

なお、図６の例では、７レーン目（図中の上から７番目のレーン）にレーン障害が発生した例を示したが、図中の一点鎖線の枠で囲んだ領域のうちの１つのレーンにレーン障害が発生した場合は、ＰＣＩｅ規格のレーンリバーサル機能（レーンの並びを受信側で反転する機能）によって、図中の二点鎖線の枠で囲んだ領域の４レーンでリンクアップすることになる。その結果、図中の一点鎖線の枠で囲んだ領域が使用不能なレーンとなり、二点鎖線の枠で囲んだ領域が使用可能なレーンとなる。

図７は、図３に示した従来の通信システムのケーブル接続部の構成において、４レーン目（図中の上から４番目のレーン）と７レーン目（図中の上から７番目のレーン）にレーン障害が発生した例を示す図である。なお、図７ではケーブル接続部の第１の機器Ａ側のみを図示しており、図中の一点鎖線の枠で囲んだ領域が使用可能なレーンを示し、二点鎖線の枠で囲んだ領域が使用不能なレーンを示す。

ＰＣＩｅ規格では、１レーン目から順にリンクトレーニングを行って、リンクが確立できる２のｎ乗（ｎは０〜５の整数）のレーン数でリンクアップする。また、ＰＣＩｅ規格のレーンリバーサル機能を利用すれば、最終レーンから逆の順番でリンクトレーニングを行うこともできる。したがって、例えば図３に示した従来の通信システムのケーブル接続部の構成において、８レーンのうちの２つのレーンにレーン障害が発生したとしても、障害が発生した２つのレーンがともに、１レーン目から４レーン目（図６の一点鎖線の枠で囲んだ領域）の範囲や、５レーン目から８レーン目（図６の二点鎖線の枠で囲んだ領域）の範囲に含まれていれば、４レーンでのリンクアップは可能である。

しかしながら、図７の例のように、４レーン目と７レーン目にレーン障害が発生すると、１レーン目と２レーン目とを使用した２レーンでしかリンクアップすることができず、使用可能なレーンは２レーンのみとなる。つまり、図７の例の場合、８レーンの１／４の通信帯域しか確保することができず、性能が大幅に低下することになる。

図８は、図３に示した従来の通信システムのケーブル接続部の構成において、１レーン目（図中の上から１番目のレーン）と８レーン目（図中の上から８番目のレーン）にレーン障害が発生した例を示す図である。なお、図８ではケーブル接続部の第１の機器Ａ側のみを図示している。図８の例は、図７の例と同様、８レーンのうちの２つのレーンにレーン障害が発生しているが、レーン障害が発生したレーンが両端のレーンであるために、８レーンのすべて（図中の二点鎖線の枠で囲んだ領域）が使用不能となる最悪のケースを示している。

ＰＣＩｅ規格では、上述したように、１レーン目から、あるいはレーンリバーサル機能を利用した場合は最終レーンから順にリンクトレーニングを行って、リンクが確立できる２のｎ乗のレーン数でリンクアップする。したがって、図８の例のように、１レーン目と最終レーンである８レーン目の双方でレーン障害が発生すると、残りの６レーンが正常であったとしても８レーンすべてが使用不能となり、通信を行うことができない。

以上のように、従来の通信システムでは、ケーブル接続部が８レーンに対応した構成を有していたとしても、一部のレーンにレーン障害が発生すると、８レーンの半分の４レーン、１／４の２レーン、１／８の１レーンでしかリンクアップできず、使用できる通信帯域が大幅に減少する。また、両端のレーンでレーン障害が発生する最悪のケースでは、リンクアップ自体が不可能になって通信不能になるという問題がある。

（本発明を適用した通信システム）
次に、図９〜図１６を用いて、本発明の実施形態に係る通信システムについて説明する。以下で例示する通信システムは、従来技術として説明した上記の通信システムと同様に、それぞれがホストとして機能する第１の機器Ａと第２の機器Ｂとを通信可能に接続した構成である。具体的には、第１の機器Ａおよび第２の機器ＢのＰＣＩｅカードスロットにそれぞれＰＣＩｅケーブルインターフェースボードを装着し、ＰＣＩｅケーブルインターフェースボード同士を、複数のケーブルで構成される多レーンケーブルで接続している。

図９は、本実施形態に係る通信システムのケーブル接続部の具体的な構成例を示す図である。本実施形態に係る通信システムは、第１の機器Ａに装着されたＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２０ａと、第２の機器Ｂに装着されたＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２０ｂとが、ｘ８メタルケーブル２１により接続された構成である。なお、本実施形態では、従来技術との差異を明確にするために、従来技術と同様のｘ８構成の通信システムを例示して説明しているが、本実施形態に係る通信システムはｘ８構成に限らず、様々なレーン数に対応した構成とすることができる。

第１の機器Ａに装着されたＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２０ａと、第２の機器Ｂに装着されたＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２０ｂは、同じ構成である。なお、本明細書では、第１の機器Ａの構成要素の符号に添え字ａを付し、第２の機器Ｂの構成要素の符号に添え字ｂを付して、両者を区別している。

ＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２０ａ，２０ｂには、それぞれＰＣＩｅスイッチ１０ａ，１０ｂが実装されている。ＰＣＩｅスイッチ１０ａ，１０ｂは、それぞれｘ８上流ポート１１ａ，１１ｂを備える。ＰＣＩｅスイッチ１０ａのｘ８上流ポート１１ａは、図示しないｘ８カードエッジコネクタを介して、第１の機器Ａのルートコンプレックスのｘ８ポート２２ａに接続される。また、ＰＣＩｅスイッチ１０ｂのｘ８上流ポート１１ｂは、図示しないｘ８カードエッジコネクタを介して、第２の機器Ｂのルートコンプレックスのｘ８ポート２２ｂに接続される。

また、ＰＣＩｅスイッチ１０ａ，１０ｂは、それぞれ、下流ポートとして、８つのｘ１ＮＴポート１２ａ，１２ｂを備える。ＰＣＩｅスイッチ１０ａの８つのｘ１ＮＴポート１２ａと、ＰＣＩｅスイッチ１０ｂの８つのｘ１ＮＴポート１２ｂは、それぞれｘ１メタルケーブル２１を介して接続される。つまり、本実施形態に係る通信システムは、第１の機器Ａと第２の機器Ｂとが８本のｘ１メタルケーブル２１より接続される点は従来技術の通信システムと同様である。しかしながら、本実施形態に係る通信システムは、第１の機器Ａと第２の機器Ｂとが、それぞれ８つのｘ１ＮＴポート１２ａ，１２ｂの集合である下流ポートを有するＰＣＩｅスイッチ１０ａ，１０ｂを備え、ＰＣＩｅスイッチ１０ａ，１０ｂの各ｘ１ＮＴポート１２ａ，１２ｂ同士がｘ１メタルケーブル２１を介して接続された構成である点で、従来の通信システムと異なっている。

ＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２０ａに実装されたＰＣＩｅスイッチ１０ａのｘ１ＮＴポート１２ａとメタルケーブル２１との間には、それぞれリピータ２３ａが設けられる。また、ＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２０ｂに実装されたＰＣＩｅスイッチ１０ｂのｘ１ＮＴポート１２ｂとメタルケーブル２１との間には、それぞれリピータ２３ｂが設けられる。これらリピータ２３ａ，２３ｂは、電気信号の増幅および整形処理を行う。

なお、図９に示す例では、第１の機器ＡのＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２０ａに実装されたＰＣＩｅスイッチ１０ａのｘ１ＮＴポート１２ａと、第２の機器ＢのＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２０ｂに実装されたＰＣＩｅスイッチ１０ｂのｘ１ＮＴポート１２ｂとをメタルケーブル２１により接続しているが、メタルケーブル２１に代えて光ケーブルを用いて接続するようにしてもよい。メタルケーブル２１に代えて光ケーブルを用いた場合、リピータ２３ａ，２３ｂが、光トランシーバに置き換わる。光トランシーバは、電気信号と光信号との変換を行う。

また、ＰＣＩｅスイッチ１０ａ，１０ｂは、それぞれ、転送手段１３ａ，１３ｂを備える。

ＰＣＩｅスイッチ１０ａの転送手段１３ａは、ｘ８上流ポート１１ａから受信したパケットを、８つのｘ１ＮＴポート１２ａのうちの１つにルーティングして第２の機器Ｂに転送するとともに、８つのｘ１ＮＴポート１２ａのうちの１つから受信したパケットを、ｘ８上流ポート１１ａにルーティングして第１の機器Ａに転送する。具体的には、ＰＣＩｅスイッチ１０ａの８つのｘ１ＮＴポート１２ａは、それぞれ固有のアドレスを有している。ＰＣＩｅスイッチ１０ａの転送手段１３ａは、第１の機器Ａと第２の機器Ｂとの間でデータ転送を行う際に、第１の機器Ａが使用するアドレスと、パケット転送に使用するｘ１ＮＴポート１２ａのアドレスとの間のアドレス変換を行うことにより、ｘ８上流ポート１１ａとｘ１ＮＴポート１２ａとの間のパケットのルーティングを行い、ｘ１ＮＴポート１２ａを用いた通信を中継する。

なお、ＰＣＩｅスイッチ１０ａの転送手段１３ａは、ＰＣＩｅスイッチ１０ａの内部で実現される機能的な構成である。したがって、この転送手段１３ａは、図９においてはｘ８上流ポート１１ａやｘ１ＮＴポート１２ａとは別の構成要素として図示しているが、具体的な形態としては、物理層と論理層とを有するｘ８上流ポート１１ａの論理層の一機能として実現してもよいし、物理層と論理層とを有するｘ１ＮＴポート１２ａの論理層の一機能として実現してもよい。

ＰＣＩｅスイッチ１０ｂの転送手段１３ｂは、ｘ８上流ポート１１ｂから受信したパケットを、８つのｘ１ＮＴポート１２ｂのうちの１つにルーティングして第１の機器Ａに転送するとともに、８つのｘ１ＮＴポート１２ｂのうちの１つから受信したパケットを、ｘ８上流ポート１１ｂにルーティングして第２の機器Ｂに転送する。具体的には、ＰＣＩｅスイッチ１０ｂの８つのｘ１ＮＴポート１２ｂは、それぞれ固有のアドレスを有している。ＰＣＩｅスイッチ１０ｂの転送手段１３ｂは、第２の機器Ｂと第１の機器Ａとの間でデータ転送を行う際に、第２の機器Ｂが使用するアドレスと、パケット転送に使用するｘ１ＮＴポート１２ｂのアドレスとの間のアドレス変換を行うことにより、ｘ８上流ポート１１ｂとｘ１ＮＴポート１２ｂとの間のパケットのルーティングを行い、ｘ１ＮＴポート１２ｂを用いた通信を中継する。

なお、ＰＣＩｅスイッチ１０ｂの転送手段１３ｂは、ＰＣＩｅスイッチ１０ｂの内部で実現される機能的な構成である。したがって、この転送手段１３ｂは、図９においてはｘ８上流ポート１１ｂやｘ１ＮＴポート１２ｂとは別の構成要素として図示しているが、具体的な形態としては、物理層と論理層とを有するｘ８上流ポート１１ｂの論理層の一機能として実現してもよいし、物理層と論理層とを有するｘ１ＮＴポート１２ｂの論理層の一機能として実現してもよい。

以上のように構成される本実施形態に係る通信システムでは、第１の機器ＡのＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２０ａに実装されたＰＣＩｅスイッチ１０ａのｘ１ＮＴポート１２ａと、第２の機器ＢのＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２０ｂに実装されたＰＣＩｅスイッチ１０ｂのｘ１ＮＴポート１２ｂとが接続されているので、第１の機器Ａからは第２の機器Ｂが非透過の状態となり、第２の機器Ｂからも第１の機器Ａが非透過の状態となる。また、第１の機器Ａは第２の機器Ｂ側のｘ１ＮＴポート１２ｂをデバイスとして認識しておらず、また、第２の機器Ｂも第１の機器Ａ側のｘ１ＮＴポート１２ａをデバイスとして認識していない。このため、第１の機器Ａ側のｘ１ＮＴポート１２ａと第２の機器Ｂ側のｘ１ＮＴポート１２ｂとを接続するメタルケーブル２１が抜けたとしてもそのポートが使用できなくなるだけで、第１の装置Ａと第２の装置Ｂのいずれもハングアップすることはない。また、通信システムを立ち上げる際には、第１の機器Ａを先に立ち上げても第２の機器Ｂを先に立ち上げても正常にリンクするため、機器の立ち上げ順に制約が加わることもない。

図１０は、図９に示した本実施形態に係る通信システムのケーブル接続部におけるアドレスマップの概念図である。本実施形態の場合、ｘ１ＮＴポート１２ａとｘ１ＮＴポート１２ｂとのＮＴポート同士の接続となるため、図１０に示すように、ＮＴポートのアドレス空間（以下、「ＮＴ空間」という。）を、第１の機器Ａのアドレス空間および第２の機器Ｂのアドレス空間とは独立した一つのアドレス空間として設けることができる。そして、このＮＴ空間におけるアドレス変換領域を、固定の領域として予め定めておくことが可能である。

第１の機器Ａのアドレス空間および第２の機器Ｂのアドレス空間には、それぞれ、通信システムにおいて使用するメタルケーブル２１の本数分（つまり、接続されているレーン数分）のアドレス変換領域（アドレス変換領域１〜アドレス変換領域８）がある。また、ＮＴ空間には、第１の機器Ａおよび第２の機器Ｂのアドレス変換領域１〜アドレス変換領域８に対応する各ＮＴポート１２ａごとのアドレス変換領域（ＮＴＰ１アドレス領域〜ＮＴＰ８アドレス領域）がある。第１の機器Ａと第２の機器Ｂとの間で通信を行う場合、第１の機器Ａは第１の機器Ａのアドレス空間におけるアドレス変換領域内のアドレスを使用し、第２の機器Ｂは第２の機器Ｂのアドレス空間におけるアドレス変換領域内のアドレスを使用する。そして、第１の機器Ａ側のＰＣＩｅスイッチ１０ａの転送手段１３ａは、第１の機器Ａが使用するアドレスと、それに対応するＮＴ空間におけるｘ１ＮＴポート１２ａ用に指定されたアドレス（ＮＴＰ１アドレス領域〜ＮＴＰ８アドレス領域のいずれかのアドレス）とを対応付けたアドレス変換テーブルにしたがい、これら第１の機器Ａが使用するアドレスとｘ１ＮＴポート１２ａが使用するアドレスとの間のアドレス変換を行う。また同様に、第２の機器Ｂ側のＰＣＩｅスイッチ１０ｂの転送手段１３ｂは、第２の機器Ｂが使用するアドレスと、それに対応するＮＴ空間における各ｘ１ＮＴポート１２ｂ用に指定されたアドレス（ＮＴＰ１アドレス領域〜ＮＴＰ８アドレス領域のいずれかのアドレス）とを対応付けたアドレス変換テーブルにしたがい、これら第２の機器Ｂが使用するアドレスとｘ１ＮＴポート１２ｂが使用するアドレスとの間のアドレス変換を行う。

ここで、ＮＴ空間における各ｘ１ＮＴポート１２ａ，１２ｂ用のアドレス領域（ＮＴＰ１〜ＮＴＰ８のアドレス領域）は予め固定の領域として定められ、第１の機器Ａ側のＰＣＩｅスイッチ１０ａと第２の機器Ｂ側のＰＣＩｅスイッチ１０ｂとが、このアドレス変換領域内のアドレスを共有する。このため、第１の機器Ａ側のＰＣＩｅスイッチ１０ａの転送手段１３ａは、第１の機器Ａのアドレス変換領域だけ把握していればよく、第２の機器Ｂ側のＰＣＩｅスイッチ１０ｂの転送手段１３ｂは、第２の機器Ｂのアドレス変換領域だけ把握していればよい。つまり、第１の機器Ａ側のＰＣＩｅスイッチ１０ａの転送手段１３ａは、第２の機器Ｂのアドレス変換領域を把握することなくアドレス変換を適切に行うことができ、第２の機器Ｂ側のＰＣＩｅスイッチ１０ｂの転送手段１３ｂは、第１の機器Ａのアドレス変換領域を把握することなくアドレス変換を適切に行うことができる。つまり、本実施形態に係る通信システムでは、第１の機器Ａと第２の機器Ｂとの間で通信を行う際のアドレス変換に相互の機器のアドレス空間同士の依存関係をなくすことができ、アドレス変換を極めて容易に行うことができる。

以上のように、本実施形態に係る通信システムは、第１の機器Ａと第２の機器ＢとをＮＴポート同士で接続する構成としたことで、メタルケーブル２１が抜けても通信システムがハングアップすることがなく、機器の立ち上げ順に制約が加わるといった問題もなく、また、通信時のアドレス変換が極めて容易であるといった利点が得られる。

また、本実施形態に係る通信システムでは、第１の機器Ａと第２の機器Ｂとを単にＮＴポート同士で接続しただけでなく、第１の機器Ａ側のＰＣＩｅスイッチ１０ａの下流ポート（第２の機器Ｂに接続される側のポート）を８つのｘ１ＮＴポート１２ａの集合で構成するとともに、第２の機器Ｂ側のＰＣＩｅスイッチ１０ｂの下流ポート（第１の機器Ａに接続される側のポート）を８つのｘ１ＮＴポート１２ｂの集合で構成し、ｘ１ＮＴポート１２ａ，１２ｂ同士を１レーンずつ独立してメタルケーブル２１で接続する構成としている。そして、ＰＣＩｅスイッチ１０ａ，１０ｂの転送手段１３ａ，１３ｂによるパケットルーティングにより、ｘ１ＮＴポート１２ａ，１２ｂを選択的に使用して、第１の機器Ａと第２の機器Ｂとの間でのデータ転送を行うようにしている。これにより、本実施形態に係る通信システムは、データ転送に必要な通信帯域に合わせた柔軟な対応を可能とし、必要以上にメタルケーブル１２およびそれに付随する部品（リピータ２３ａ，２３ｂなど）を実装することに起因したコストアップや消費電力の増大などの問題を有効に回避できる。以下、この点についてさらに詳しく説明する。

図１１は、図９に示した本実施形態に係る通信システムのケーブル接続部の構成において、第１の機器Ａが第２の機器Ｂに対してＰＣＩｅの５レーン相当の通信帯域が必要なデータ転送を実行した場合のデータフローの一例を示す図である。図１１では、従来技術との差異を明確にするために、図４に示した従来技術の具体例と同様に、第１の機器Ａが５つのＤＭＡＣ２４を使ってデータ転送を実行する場合を例示している。なお、図１１ではケーブル接続部の第１の機器Ａ側のみを図示しており、図中の破線で示す矢印が、第１の機器Ａ内におけるデータフローを示している。

第１の機器Ａには、５つのＤＭＡＣ２４が搭載されている。各ＤＭＡＣ２４は、それぞれｘ１のデータ転送性能を有するものとする。各ＤＭＡＣ２４は、第１の機器Ａが備えるメモリ２５からデータを読み込みながら、読み込んだデータをパケットに分割し、内部バスを経由して、ルートコンプレックスのｘ８ポート２２ａにパケットを転送する。ルートコンプレックスのｘ８ポート２２ａは、ＤＭＡＣ２４から受信したパケットをそれぞれ８ｂｉｔずつに分割し、８つのレーンすべてに均等に分散して、ＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２０ａに実装されたＰＣＩｅスイッチ１０ａのｘ８上流ポート１１ａに転送する。ＰＣＩｅブリッジ１０ａの転送手段１３ａは、ｘ８上流ポート１１ａの各レーンに８ｂｉｔずつ分割されて送られてくるデータを再びパケットデータに変換しなおし、パケットに含まれている転送先アドレスを検査して、図１０に示したようなアドレス変換テーブルに応じてアドレス変換を行い、８つのｘ１ＮＴポート１２ａのうちの１つにルーティングして転送する。ｘ１ＮＴポート１２ａは、受け取ったパケットを、当該パケットの転送用に指定されたアドレス（ＮＴＰ１アドレス領域〜ＮＴＰ８アドレス領域のいずれかのアドレス）を用いて、メタルケーブル２１を介して第２の機器Ｂ側に送信する。

一方、図示しない第２の機器Ｂ側では、第１の機器Ａ側からメタルケーブル２１を介して送信されたパケットを、ＰＣＩｅスイッチ１０ｂのｘ１ＮＴポート１２ｂが受信する。ｘ１ＮＴポート１２ｂによりパケットが受信されると、ＰＣＩｅスイッチ１０ｂの転送手段１３ｂが、パケットに含まれている転送先アドレスを検査して、図１０に示したようなアドレス変換テーブルに応じてアドレス変換を行い、ｘ８上流ポート１１ｂにルーティングして転送する。ｘ８上流ポート１１ｂは、受け取ったパケットをそれぞれ８ｂｉｔずつに分割し、８つのレーンすべてに均等に分散して、ルートコンプレックスのｘ８ポート２２ｂに転送する。ルートコンプレックスのｘ８ポート２２ｂは、ｘ８上流ポート１１ｂの各レーンから８ｂｉｔずつ分割されて送られてくるデータを再びパケットデータに変換しなおし、第２の機器Ｂが備えるメモリに転送する。

以上のように、本実施形態に係る通信システムにおいては、ＰＣＩｅの５レーン相当の通信帯域が必要なデータ転送を実行する場合は、ｘ８の構成であっても８レーンすべてを使わず、５レーンのみを使ってデータ転送を実行する。したがって、例えば図１２に示すように、３つのリピータ２３ａおよび３本のメタルケーブル２１を取り外した状態でも適切に通信を行うことができ、実際に必要とされる通信帯域に合わせて効率的に通信を行うことができる。つまり、本実施形態に係る通信システムでは、ＰＣＩｅ規格で規定されたレーン数より少ないレーン数で対応可能な通信帯域で通信する場合、必要な通信帯域に対応したレーン数でデータ転送を行うことができ、データ転送に必要な通信帯域に合わせて柔軟に対応して、使用するリピータ２３ａの数やメタルケーブル２１の本数を減らすことができる。

図１３は、データ転送に必要な通信帯域と、本実施形態に係る通信システムで必要とされるレーン数および余剰となるレーン数との関係を示すグラフ図である。図中の横軸は、データ転送に必要な通信帯域の大きさを、１レーンに相当する帯域で除した値（つまり、データ転送において実際に必要なレーン数である使用帯域）を示し、図中の縦軸は、本実施形態に係る通信システムで必要とされるレーン数および余剰となるレーン数を示している。また、図中の実線のグラフが、データ転送に必要な通信帯域の大きさに対して本実施形態の通信システムで必要とされるレーン数、図中の破線のグラフが、余剰となるレーン数をそれぞれ示している。

図１３に示すように、本実施形態に係る通信システムでは、必要とされるレーン数が、データ転送において実際に必要なレーン数である使用帯域と一致する。したがって、図中の一点鎖線で囲んだ領域のように、使用帯域の大きさに関わらず余剰となるレーン数は常に０となる。このように、本実施形態に係る通信システムでは、ＰＣＩｅ規格で規定されたレーン数を使用しなければならないという制約が生じず、要求性能に合わせたレーン数で効率よくデータ転送を行うことができるので、リピータ２３ａやメタルケーブル２１などを必要以上に実装することに起因したコストアップや消費電力の増大といった問題を有効に回避することができる。

さらに、本実施形態に係る通信システムにおいては、従来の通信システムと比較して、一部のレーンに障害が発生した際に通信システム全体に与える影響が小さい。以下、従来の通信システムと同様のレーン障害が発生したケース（図６および図８を用いて説明した例）を想定して、本実施形態に係る通信システムのレーン障害による影響について詳しく説明する。

図１４は、図９に示した本実施形態に係る通信システムのケーブル接続部の構成において、図６に示した例と同様に、７レーン目（図中の上から７番目のレーン）にレーン障害が発生した例を示す図である。なお、図１４ではケーブル接続部の第１の機器Ａ側のみを図示しており、図中の一点鎖線の枠で囲んだ領域が使用可能なレーンを示し、二点鎖線の枠で囲んだ領域が使用不能なレーンを示す。

このようなケースにおいて、従来の通信システムでは、１レーンのレーン障害が生じただけで、８レーンの半分の４レーンでしかリンクアップすることができず、利用可能な通信帯域が極端に減少するという問題があった。これに対して、本実施形態に係る通信システムでは、８レーンのうちの１レーン（図１４の例では７レーン目）にレーン障害が生じた場合、このレーン障害が生じたレーンに対応するｘ１ＮＴポート１２ａ，１２ｂのアドレスを、他のいずれかのｘ１ＮＴポート１２ａ，１２ｂのアドレスに変更することによって、レーン障害が生じたレーンを他のレーンで代替することができ、図１４中の一点鎖線で囲んだ領域のように、残りの７レーンすべてが使用可能となる。つまり、本実施形態に係る通信システムでは、８レーンのうちの１レーンにレーン障害が生じても、７／８の通信帯域を確保した状態で、第１の機器Ａと第２の機器Ｂとの間の通信を継続させることができる。

また、本実施形態に係る通信システムでは、８レーンのうちの２レーンにレーン障害が生じた場合（図７に示したケース）においても、これらレーン障害が生じた２つのレーンに対応するｘ１ＮＴポート１２ａ，１２ｂのアドレスを、他のいずれかのｘ１ＮＴポート１２ａ，１２ｂのアドレスに変更することによって、レーン障害が生じた２つのレーンを他のレーンで代替することができ、５／８の通信帯域を確保した状態で、第１の機器Ａと第２の機器Ｂとの間の通信を継続させることができる。同様に、本実施形態に係る通信システムでは、８レーンのうちの３レーンにレーン障害が生じた場合は５レーン分の通信帯域、８レーンのうちの４レーンにレーン障害が生じた場合は４レーン分の通信帯域といったように、レーン障害が生じていないレーンのレーン数に対応した通信帯域を確保した状態で、第１の機器Ａと第２の機器Ｂとの間の通信を継続させることができる。

図１５は、図９に示した本実施形態に係る通信システムのケーブル接続部の構成において、図８に示した例と同様に、１レーン目（図中の上から１番目のレーン）と８レーン目（図中の上から８番目のレーン）にレーン障害が発生した例を示す図である。なお、図１５ではケーブル接続部の第１の機器Ａ側のみを図示しており、図中の一点鎖線の枠で囲んだ領域が使用可能なレーンを示し、二点鎖線の枠で囲んだ領域が使用不能なレーンを示す。

従来の通信システムでは、１レーン目から、あるいはレーンリバーサル機能を利用した場合は最終レーンから順にリンクトレーニングを行って、リンクが確立できる２のｎ乗のレーン数でリンクアップするため、図１５のようなケースでは、８レーンすべてが使用不能となり、通信を行うことができないという問題があった。これに対して、本実施形態に係る通信システムでは、第１の機器Ａと第２の機器Ｂとが、レーンごとに独立したｘ１ＮＴポート１２ａ，１２ｂ同士で接続された構成であるため、レーン単位でリンクトレーニングおよびリンクアップが行われることになる。したがって、レーン障害が生じたレーンでリンクアップできなくても、その影響が他のレーンに及ぶことがなく、レーン障害が生じていないレーンは正常にリンクアップして使用可能となる。

以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態に係る通信システムは、第１の機器Ａ側のＰＣＩｅスイッチ１０ａの下流ポートを複数のｘ１ＮＴポート１２ａの集合で構成するとともに、第２の機器Ｂ側のＰＣＩｅスイッチ１０ｂの下流ポートを複数のｘ１ＮＴポート１２ｂの集合で構成し、ｘ１ＮＴポート１２ａ，１２ｂ同士を１レーンずつ独立してメタルケーブル２１（あるいは光ケーブル）で接続する構成としている。そして、ＰＣＩｅスイッチ１０ａ，１０ｂの転送手段１３ａ，１３ｂによるパケットルーティングにより、ｘ１ＮＴポート１２ａ，１２ｂのいずれかを選択的に使用して、第１の機器Ａと第２の機器Ｂとの間でのデータ転送を行うようにしている。したがって、本実施形態に係る通信システムは、データ転送に必要な通信帯域に合わせた柔軟な対応を可能とし、必要以上にメタルケーブル１２（あるいは光ケーブル）やリピータ２３ａ，２３ｂ（あるいは光トランシーバ）を実装することに起因したコストアップや消費電力の増大などの問題を有効に回避できる。

さらに、本実施形態に係る通信システムは、一部のレーンにレーン障害が発生したとしても、正常な残りのレーンを使用して通信帯域を落とした状態で通信を継続することができるので、高い耐障害性を実現することができる。

特に、本実施形態に係る通信システムでは、ＰＣＩｅスイッチ１０ａ，１０ｂの転送手段１３ａ，１３ｂが、第１の機器Ａまたは第２の機器Ｂが使用するアドレスと、複数のｘ１ＮＴポート１２ａ，１２ｂが使用するアドレスとを対応付けたアドレス変換テーブルにしたがい、これらの間のアドレス変換を行って、上流ポート１１ａ，１１ｂとｘ１ＮＴポート１２ａ，１２ｂとの間のパケットルーティングを行う構成である。したがって、一部のレーンにレーン障害が発生した場合に、レーン障害が発生したレーンに対応するｘ１ＮＴポート１２ａ，１２ｂのアドレスを他のいずれかのｘ１ＮＴポート１２ａ，１２ｂのアドレスに変更するといった簡便な手法で、レーン障害が生じたレーンを他のレーンで代替し、正常な残りのレーンを使用した通信を継続させることができる。

また、本実施形態に係る通信システムは、第１の機器Ａと第２の機器ＢとをＮＴポート同士で接続する構成としているので、メタルケーブル２１（あるいは光ケーブル）が抜けても通信システムがハングアップすることがなく、機器の立ち上げ順に制約が加わるといった問題もなく、また、通信時のアドレス変換が極めて容易であるといった利点が得られる。

以上、本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。すなわち、上述した実施形態に係る通信システムの構成や動作はあくまで一例であり、用途や目的に応じて様々な変形が可能である。

例えば、上述した実施形態は、２つのホスト（第１の機器Ａおよび第２の機器Ｂ）間でＰＣＩｅケーブル規格に準拠した情報通信を行う通信システムに対して本発明を適用した例であるが、本発明は、３つ以上のホスト間でＰＣＩｅケーブル規格に準拠した情報通信を行う通信システムに対しても有効に適用可能である。

図１６は、第１の機器Ａに対して第２の機器Ｂおよび第３の機器Ｃを通信可能に接続した通信システムに対して本発明を適用した場合のケーブル接続部の構成を示す図である。この図１６に示す例において、第１の機器Ａおよび第２の機器Ｂの構成は上述した実施形態と同様であり、図１２に示した例のように５レーンで接続されている。また、第３の機器Ｃは、第１の機器Ａや第２の機器Ｂと同様に、ＰＣＩｅスイッチ１０ｃが実装されたＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２０ｃを備える。ＰＣＩｅスイッチ１０ｃは、ｘ４上流ポート１１ｃと、３つのｘ１ＮＴポート１２ｃと、転送手段１３ｃを有し、ｘ４上流ポート１１ｃが第３の機器Ｃのルートコンプレックスのｘ４ポート２２ｃに接続され、３つのｘ１ＮＴポート１２ｃが、メタルケーブル２１（または光ケーブル）を介して、第１の機器ＡのＰＣＩｅスイッチ１０ａのｘ１ＮＴポート１２ａにそれぞれ接続される。また、転送手段１３ｃは、ｘ４上流ポート１１ｃから受信したパケットを、３つのｘ１ＮＴポート１２ｃのうちの１つにルーティングして第１の機器Ａに転送するとともに、３つのｘ１ＮＴポート１２ｃのうちの１つから受信したパケットを、ｘ４上流ポート１１ｃにルーティングして第３の機器Ｃに転送する。なお、図１６においては、ＰＣＩｅケーブルインターフェースボード２０ａ，２０ｂ，２０ｃ上のリピータ（または光トランシーバ）の図示を省略している。

３つ以上のホスト（図１６の例では第１の機器Ａ、第２の機器Ｂおよび第３の機器Ｃ）間でＰＣＩｅケーブル規格に準拠した情報通信を行う通信システムに本発明を適用すると、図１６の例のように、ＰＣＩｅ規格で規定されたレーン数以外の任意のレーン数（図１６の例では５レーンおよび３レーン）で３つのホスト間を接続することができ、柔軟なホスト間通信の形態を実現することができる。また、この場合も、ケーブル接続部の構成を、それぞれのホスト間でのデータ転送に必要な通信帯域に対して無駄のない構成とすることができるので、必要以上にケーブル等を実装することに起因したコストアップや消費電力の増大などの問題を有効に回避できるとともに、耐障害性の高い通信システムを実現することができる。

また、上述した実施形態は、ＰＣＩｅケーブル規格に準拠した情報通信を行う通信システムへの適用例であるが、ＰＣＩｅのＮＴポートと同等の機能、つまり通信の相手型を非透過にするポートを用いて情報通信を行う通信システムであれば、どのような通信システムに対しても本発明は有効に適用することができる。

１０ａ，１０ｂＰＣＩｅスイッチ
１１ａ，１１ｂｘ８上流ポート
１２ａ，１２ｂｘ１ＮＴポート
１３ａ，１３ｂ転送手段
２０ａ，２０ｂＰＣＩｅケーブルインターフェースボード
２１メタルケーブル
２３ａ，２３ｂリピータ
Ａ第１の機器
Ｂ第２の機器

特開２００８−１７１２９１号公報

Claims

第１の機器に接続される上流ポートと、
各々が１レーンの通信帯域を有する複数のノントランスペアレントポートの集合であり、第２の機器に接続される下流ポートと、
前記上流ポートから受信したパケットを、複数の前記ノントランスペアレントポートのうちの１つにルーティングして前記第２の機器に転送するとともに、複数の前記ノントランスペアレントポートのうちの１つから受信したパケットを、前記上流ポートにルーティングして前記第１の機器に転送する転送手段と、を備え、
複数の前記ノントランスペアレントポートは、それぞれ固有のアドレスを有し、
前記転送手段は、前記第１の機器が使用するアドレスと複数の前記ノントランスペアレントポートのアドレスとを対応付けたアドレス変換テーブルにしたがい、前記第１の機器が使用するアドレスとパケット転送に使用する前記ノントランスペアレントポートのアドレスとの間のアドレス変換を行うことにより、前記上流ポートと前記ノントランスペアレントポートとの間の前記パケットのルーティングを行うことを特徴とする中継装置。
前記ノントランスペアレントポートはメタルケーブルを介して前記第２の機器に接続され、
前記ノントランスペアレントポートと前記メタルケーブルとの間に、電気信号の増幅および整形処理を行うリピータが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の中継装置。
前記ノントランスペアレントポートは光ケーブルを介して前記第２の機器に接続され、
前記ノントランスペアレントポートと前記光ケーブルとの間に、電気信号と光信号との変換を行う光トランシーバが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の中継装置。
第１の機器と第２の機器とが第１中継装置および第２中継装置を介して通信可能に接続される通信システムであって、
前記第１中継装置は、
前記第１の機器に接続される第１上流ポートと、
各々が１レーンの通信帯域を有する複数のノントランスペアレントポートの集合であり、前記第２中継装置を介して前記第２の機器に接続される第１下流ポートと、
前記第１上流ポートから受信したパケットを、複数の前記ノントランスペアレントポートのうちの１つにルーティングして前記第２の機器に転送するとともに、複数の前記ノントランスペアレントポートのうちの１つから受信したパケットを、前記第１上流ポートにルーティングして前記第１の機器に転送する第１転送手段と、を備え、
前記第１下流ポートの複数の前記ノントランスペアレントポートは、それぞれ固有のアドレスを有し、
前記第１転送手段は、前記第１の機器が使用するアドレスと前記第１下流ポートの複数の前記ノントランスペアレントポートのアドレスとを対応付けた第１アドレス変換テーブルにしたがい、前記第１の機器が使用するアドレスとパケット転送に使用する前記第１下流ポートの前記ノントランスペアレントポートのアドレスとの間のアドレス変換を行うことにより、前記第１上流ポートと前記第１下流ポートの前記ノントランスペアレントポートとの間の前記パケットのルーティングを行い、
前記第２中継装置は、
前記第２の機器に接続される第２上流ポートと、
各々が１レーンの通信帯域を有する複数のノントランスペアレントポートの集合であり、前記第１中継装置を介して前記第１の機器に接続される第２下流ポートと、
前記第２上流ポートから受信したパケットを、複数の前記ノントランスペアレントポートのうちの１つにルーティングして前記第２の機器に転送するとともに、複数の前記ノントランスペアレントポートのうちの１つから受信したパケットを、前記第２上流ポートにルーティングして前記第２の機器に転送する第２転送手段と、を備え、
前記第２下流ポートの複数の前記ノントランスペアレントポートは、それぞれ固有のアドレスを有し、
前記第２転送手段は、前記第２の機器が使用するアドレスと前記第２下流ポートの複数の前記ノントランスペアレントポートのアドレスとを対応付けた第２アドレス変換テーブルにしたがい、前記第２の機器が使用するアドレスとパケット転送に使用する前記第２下流ポートの前記ノントランスペアレントポートのアドレスとの間のアドレス変換を行うことにより、前記第２上流ポートと前記第２下流ポートの前記ノントランスペアレントポートとの間の前記パケットのルーティングを行うことを特徴とする通信システム。
前記第２の機器を複数備えることを特徴とする請求項４に記載の通信システム。