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技術 通信回路および通信方法

出願人 NECアクセステクニカ株式会社
発明者 岡田成弘
出願日 2011年3月3日 (9年9ヶ月経過) 出願番号 2011-046827
公開日 2012年9月27日 (8年2ヶ月経過) 公開番号 2012-186557
状態 特許登録済
技術分野 小規模ネットワーク(3)ループ,バス以外
主要キーワード 送出状態 対向機器 ループスイッチ MACチップ リンクパルス モジュラーコネクタ OSI参照モデル 結線状態
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2012年9月27日)のものです。
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図面 (11)

課題

通信ケーブル未接続時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。

解決手段

通信コネクタ20と物理層処理手段10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が接続されていないときに、通信信号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。

概要

背景

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。

概要

通信ケーブル未接続時に省電力を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。通信コネクタ20と物理層処理手段10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が接続されていないときに、通信信号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。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項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、LPIモードで動作することを特徴とする通信回路。

請求項2

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モードを開始する請求項1に記載の通信回路。

請求項3

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、前記ケーブ検出信号をケーブル接続なしの状態にする請求項1または請求項2に記載の通信回路。

請求項4

物理層処理手段は、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、リンクパルス送出を開始する請求項3に記載の通信回路。

請求項5

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、LPIモードで動作することを特徴とする通信方法。

請求項6

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モードを開始しする請求項5に記載の通信方法。

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

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LPI(Low Power Idle)という。

0003

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復帰するための処理に時間がかかる課題がある。

0004

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。

先行技術

0005

特開平5−14359号公報
特開2009−49732号公報

発明が解決しようとする課題

0006

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。

課題を解決するための手段

0007

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、LPIモードで動作することを特徴とする。

0008

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、LPIモードで動作することを特徴とする。

発明の効果

0009

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。

図面の簡単な説明

0010

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。

実施例

0011

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。

0012

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。

0013

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。

0014

RJ45コネクタ200は、端子部210とスイッチ220とを含む。

0015

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。

0016

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。

0017

PHYチップ300は、OSI参照モデル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。

0018

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。

0019

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。

0020

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。

0021

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。

0022

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。

0023

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。

0024

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。

0025

次に、本実施形態の動作について説明する。

0026

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。

0027

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。

0028

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。

0029

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。

0030

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。

0031

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。

0032

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。

0033

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。

0034

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。

0035

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、通常の経路入出力される。

0036

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。

0037

次に、本実施形態の動作について説明する。

0038

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。

0039

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。

0040

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。

0041

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。

0042

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。

0043

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。

0044

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。

0045

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。

0046

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。

0047

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。

0048

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。

0049

(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。

0050

(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。

0051

(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。

0052

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
320PCS部
330 PMA送信部
340 PMA受信部
350MDI部
360FLP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

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