JP2004282608A - スイッチングハブ - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチングハブの保守・交換作業を容易にする。
【解決手段】通信コネクタ２を介してネットワーク上の各種周辺機器と接続されるハブ制御ユニット１０を備えたスイッチングハブにおいて、ハブ制御ユニット１０を、通信コネクタ２を備えて周辺機器との接続を成すＴＰ基板１１と、ネットワークコントローラを搭載して周辺機器との情報通信制御を行うスイッチングハブ基板１２とで構成し、且つ、ＴＰ基板１１とスイッチングハブ基板１２を中継コネクタ６により挿抜可能、或いは活性挿抜可能に接続する構成とした。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）の各種周辺機器同士を接続するためのスイッチングハブに関し、特に、障害や故障時の保守・交換を容易にしたスイッチングハブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、２台の卓上型スイッチングハブユニット２０ａ、２０ｂとパソコン、サーバ等、各種周辺機器４０とのネットワーク上の接続形態を示している。
これらのスイッチングハブユニット２０ａ、２０ｂは、図１０に示すように、通信用のＲＪコネクタ２（ＲＪ−４５規格のコネクタ）、１：１のパルストランス３、ドライバ・レシーバを備えたＰＨＹトランシーバ４等をポート数（例えば、１２ポート、２４ポート）だけ搭載して各周辺機器との間で情報通信制御を行うハブ制御ユニット１０を装備しており、図７に示すように、スイッチングハブユニット２０ａ、２０ｂから上記したハブ制御ユニット１０の通信用ＲＪコネクタ２ａ、２ｂを介し、ＴＰケーブル（ツイストペアケーブル）１ａ、１ｂにより周辺機器４０のＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）に接続されている。
【０００３】
特に、図７は、スイッチングハブユニットの冗長構成を考慮した場合であって、メイン用のスイッチングハブユニット２０ａがＴＰケーブル１ａにより、接続先装置（即ち、周辺機器４０）のメイン用ＮＩＣ＃１に接続され、サブ用のスイッチングハブユニット２０ｂがＴＰケーブル１ｂにより接続先装置のバックアップ用ＮＩＣ＃２に接続されている。
本システムの場合は、通常、メインユニット２０ａが運用されており、メインユニット２０ａに障害や故障が発生した場合にサブユニット２０ｂが情報通信制御を引き継ぐといった形態が採られており、その間に障害や故障が発生したユニットの保守・交換が行われる。
【０００４】
図８は、故障や障害発生時における上記した従来構造のスイッチングハブユニット２０の交換手順を示している。
従来では、システム運用中にスイッチングハブユニット２０に故障が発生した場合、図示のように、（ａ）スイッチングハブユニット２０の電源Ｐ切断→（ｂ）ＲＪコネクタ２からのＴＰケーブル１の引き抜き→（ｃ）故障したスイッチングハブユニット２０の交換→（ｄ）正常なスイッチングハブユニット２０のＲＪコネクタ２にＴＰケーブル１を挿入→（ｅ）スイッチングハブユニット２０の電源Ｐ投入、等の数々の工程を経てスイッチングハブユニット２０の保守・交換が行われていた。
【０００５】
尚、このような故障や障害に伴うハブ装置の保守・交換に係わる先行技術文献として、特許文献１が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１６８４８８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した（ａ）〜（ｅ）の工程を経る従来のスイッチングハブユニット２０の交換作業は、以下のような問題を有していた。
【０００８】
即ち、従来では、故障したスイッチングハブユニット２０からＴＰケーブル１を取り外し、再度接続するという作業が必要であるが、スイッチングハブユニット１台当たりのポート数（ＲＪ−４５コネクタの数）が多ければ多い程、このＴＰケーブルの挿抜作業は煩雑となり、ネットワークの再構築に多大な時間を要することになる．
加えて、スイッチングハブユニット２０とこれに接続される周辺機器４０には予めネットワーク設定が成されていることから、ＴＰケーブル１を再接続する場合には、交換前の配線状態に正しく戻すために各々対応する多数のＲＪコネクタ２と多数のＴＰケーブル１を個々に明確に識別できるように区分けしておく必要があり、よって、保守・交換は極めて面倒な作業となっていた。この煩雑さは図７のような冗長構成を構築した多数のポートを有する装置では尚更のことである。
【０００９】
また、上記した卓上型のスイッチングハブユニットだけでなく、図９に示すような、例えば、４８ポートといったように多数のポートを装備した、大型・高重量のラック取付型スイッチングハブユニット２０の場合では、保守・交換作業にあって、ラック４１からのスイッチングハブユニット２０の取り外しやスイッチングハブユニット２０からのＴＰケーブル１の取り外し等を行う作業員の他に、ラック４１から取り外したスイッチングハブユニット２０を横で支える作業員も含め、複数の保守作業員を必要とし、よって、スイッチングハブユニット２０の保守・交換作業も大変大掛かりなものとなる。
【００１０】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて成されたもので、ケーブルの挿抜によるネットワーク再構築の作業工数を削減できる保守容易なスイッチングハブを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に記載の本発明は、通信コネクタを介してネットワーク上の各種周辺機器と接続されるハブ制御ユニットと、当該ハブ制御ユニットへの電源供給を行う電源装置と、これらを収納するケーシングから構成されるスイッチングハブであって、前記ハブ制御ユニットが、前記通信コネクタを備えて前記周辺機器との接続を成すＴＰ基板と、ネットワークコントローラを搭載して前記周辺機器との情報通信制御を行うスイッチングハブ基板とで構成されており、且つ、前記ＴＰ基板と前記スイッチングハブ基板が中継コネクタにより挿抜可能に接続されて成ることを特徴としている。
【００１２】
上記構成では、ハブ制御ユニットに障害や故障が生じた場合、ＴＰ基板から比較的故障等を誘発し易いスイッチングハブ基板を引き抜き、正常なスイッチングハブ基板と交換すれば良い。この際、ＴＰ基板は取り外す必要はなくケーシングに固定されており、ＴＰ基板と周辺機器とはＴＰケーブルで接続されたままの状態であるから、従来装置のようなＴＰケーブル再接続時の誤接続を無くすことができ、スイッチングハブの保守・交換は極めて容易となり、保守工数を大幅に削減することができる。尚、上記したケーシングとは、箱状の筐体のみならず、各部材をその上に取り付けて固定する台板（ベース）や下ケース等を含む収納体を総称したものである。
【００１３】
また、 請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のスイッチングハブにおいて、前記ＴＰ基板と前記スイッチングハブ基板が活性挿抜可能であることを特徴としている。
【００１４】
上記構成では、スイッチングハブ基板の交換作業は電源投入状態で行える（これを活性挿抜という）ため、ネットワークシステムの運用停止期間が短縮でき、ネットワークの再構築に多大な時間を要すことはない。
【００１５】
また、請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２の何れかに記載のスイッチングハブにおいて、前記ＴＰ基板および前記スイッチングハブ基板のそれぞれに通信用トランスを搭載したことを特徴としている。
【００１６】
本構成では、通信用トランス（１：１のパルストランス）によって信号ラインが一次側回路（通信コネクタ側）と二次側回路（ネットワークコントローラ側）に分離・絶縁されるため、通信コネクタ側における絶縁耐圧を確実に保証でき、装置の信頼性を向上できる。
【００１７】
また、請求項４に記載の本発明は、請求項１から請求項３までの何れかに記載のスイッチングハブにおいて、前記スイッチングハブ基板が前記通信コネクタと対向する前記ケーシングの部位からスライド式で取り外し可能であることを特徴としている。
【００１８】
上記構成では、保守作業の際、ＴＰケーブルが邪魔にならずにスイッチングハブ基板の交換が行え、且つ、基板交換はケーシング内の余計な部材を取り外さずに外側からワンタッチ操作で行えるため、交換作業は極めて容易となる。
【００１９】
また、請求項５に記載の本発明は、請求項１から請求項４までの何れかに記載のスイッチングハブにおいて、前記ハブ制御ユニットを２台装備し、保守・交換作業によるネットワークシステムの運用停止を回避したことを特徴としている。
【００２０】
上記構成では、１台をメインユニットとし、もう１台をバックアップ用のサブユニットとして装備すると、運用中にメインユニットが故障した場合、もう一方のサブユニットが情報通信制御を引き継ぐことができ（バックアップ）、その間に故障したメインユニットのスイッチングハブ基板を交換することができる。このスイッチングハブ基板は挿抜可能、或いは活性挿抜可能であるから、交換作業は電源投入状態でも実施することができ、保守・交換時のシステムダウンが回避できる。
【００２１】
また、請求項６に記載の本発明は、請求項１から請求項５までの何れかに記載のスイッチングハブにおいて、前記電源装置が二重化電源構成を有することを特徴としている。
【００２２】
上記構成では、特に、請求項５に記載のように、ハブ制御ユニットをメイン用とサブ用に２台装備したスイッチングハブ構成であっても、一方の電源ユニットが故障した場合にカレントシェアリング機能によりもう一方の電源ユニットから双方のハブ制御ユニットへの電源供給を継続することができるため、電源ユニットの故障によるシステムダウンを回避できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図６に基づいて本発明の実施形態を説明する。尚、説明を簡略化するため、以下の説明において従来と共通する部材については同一の符号を用いた。
【００２４】
図１は本実施形態によるハブ（ＨＵＢ）制御ユニット１０の概略構成を示しており、ハブ制御ユニット１０は、ＴＰケーブルにより図示しない周辺機器との電気的な接続を行う通信用ＲＪコネクタ２（ＲＪ−４５規格コネクタ）を備えたＴＰ基板１１と、通信用トランス３（１：１のパルストランス３）、ＰＨＹトランシーバ４、ＭＡＣコントローラ５（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）等を搭載して接続先装置（即ち、周辺機器）との情報通信制御を行うスイッチングハブ基板１２とで構成されており、これらＴＰ基板１１とスイッチングハブ基板１２は中継コネクタ６、６によって挿抜可能、或いは活性挿抜可能に接続されている。
【００２５】
このように、本実施形態では、比較的障害や故障等の生じ易いスイッチングＬＳＩやＣＰＵ等で構成されるネットワークコントローラ部分をスイッチングハブ基板１２上に搭載すると共に、ＲＪコネクタのように故障が生じ難い部品をＴＰ基板１１上に搭載し、且つ、このＴＰ基板１１をケーシング側（図示せず）に固定する構造とした。
尚、活性挿抜とは、電源投入状態において、基板上に搭載された電気部品等を電気的に破壊させることなくコネクタ同士の抜き差しを行えることを言う。即ち、スイッチングハブ基板１２の交換は、電源切断状態に限らず電源投入状態においても可能である。
【００２６】
図２は、上記した図１のハブ制御ユニット１０において冗長構成を考慮したハブ制御ユニットの概略構成を示しており、メイン用のスイッチングハブ基板１２ａと、サブ用のスイッチングハブ基板１２ｂとを装備し、それぞれが中継コネクタ６ａと中継コネクタ６ｂにより通信用のＲＪコネクタ２ａ、２ｂを備えたＴＰ基板１１と挿抜可能、或いは活性挿抜可能に接続される構成である。尚、各々スイッチングハブ基板１２ａ、１２ｂ内部の各回路（３ａ〜５ａ、３ｂ〜５ｂ）の構成は図１の回路構成と全く同様である。
【００２７】
本構成の場合は、メイン用のスイッチングハブ基板１２ａがＴＰ基板１１のＲＪコネクタ２ａを介し、ＴＰケーブル１ａによって周辺機器４０（パソコン、またはサーバ等）のメイン用ＮＩＣ＃１に接続され、サブ用のスイッチングハブ基板１２ｂがＴＰ基板１１のＲＪコネクタ２ｂを介し、ＴＰケーブル１ｂによって同じ周辺機器４０のバックアップ用ＮＩＣ＃２に接続されている。
本システムの場合は、通常、メイン用ハブ制御ユニット１０ａが運用されており、メイン用ハブ制御ユニット１０ａに障害や故障が発生した場合に、サブ用ハブ制御ユニット１０ｂがその情報通信制御を引き継ぐ形態が採られており、そのバックアップ運用中に、故障したハブ制御ユニットのスイッチングハブ基板を交換することができる。
【００２８】
次に、図３は図１に対応するハブ制御ユニット１０の回路構成を示している。但し、当ハブ制御ユニット１０のスイッチングハブ基板１２において、図１に示したＭＡＣコントローラ５は図示を省略してある。
【００２９】
このハブ制御ユニット１０は、図１０に示した従来型のハブ制御ユニット１０において、通信用トランス３（パルストランス）−ＲＪコネクタ２間を境目に、スイッチングハブ基板１２とＴＰ基板１１とに分割すると共に、分離した双方の基板１１、１２に活性挿抜可能な通信用コネクタを中継コネクタ６、６として設け、当中継コネクタ６、６によりスイッチングハブ基板１２とＴＰ基板１１が挿抜可能、或いは活性挿抜可能となるように構成したものである。
【００３０】
但し、このように基板を分割し、中継コネクタを６を設ける基板構造では、図１０の従来型の直結構造に比べてＴＰ基板１１上に配設される差動信号ＴＤ＋、ＴＤ−、ＲＤ＋、ＲＤ−の信号ラインＰＴは長くならざるを得ず、引き回しの長い信号ラインＰＴの配線インピーダンスを５０Ωに整合させるには、多層基板を用い、信号ラインＰＴに近接する多層基板の内層にＧＮＤベタ層Ｇを設けた配線構造とするのが通常採られる基板構成である。このような、インピーダンス対策の弊害として、信号ラインＰＴとＧＮＤ層Ｇの間に、図１０に示すような絶縁耐圧試験においてＲＪコネクタ２側から印加される絶縁耐圧試験電圧（例えば、ＡＣ１５００Ｖ以上）を保証し得る程度の縁面距離（ギャプ）を確保するのが困難になるということも想定される。
【００３１】
そこで、このような絶縁耐圧の問題に対応するため、図４に示す本実施形態では、ＴＰ基板１１に実装されるＲＪコネクタ２をパルストランス内蔵型とし、このパルストランス７にて信号ラインＰＴを一次側（ＲＪコネクタ側）と二次側（中継コネクタ側）に分離・絶縁することにより、中継コネクタ６〜パルストランス７の二次側間において、引き回しの長い信号ラインＰＴに近接する多層基板の内層にＧＮＤベタ層Ｇを設けた配線構造としても、所定の絶縁耐圧試験電圧を保証できるように構成した。
尚、このパルストランス７はＲＪコネクタ２に内蔵しなくとも、ＲＪコネクタ２とは別にして、ＴＰ基板における信号ラインＰＴ上の何処かに介在しても良いことは勿論である。但し、この場合、インピーダンス整合の面からパルストランス７は極力ＲＪコネクタ２に接近させるように配置すると良い。
【００３２】
図６は、故障や障害が発生した時の本発明のスイッチングハブユニット２０の交換手順を示している。
システムの運用中にハブ制御ユニット１０のスイッチングハブ基板１２に障害や故障が発生すると、図６に示すように、（ａ）筐体内のＴＰ基板より故障したスイッチングハブ基板１２を引き抜き→（ｂ）（ｃ）正常なスイッチングハブ基板１２をＴＰ基板へ挿入する。だけの工程でハブ制御ユニット１０の保守・交換作業が完了する。尚、この交換作業は電源投入状態で行うことができる。
【００３３】
上記した（ａ）〜（ｃ）の作業工程中、ＴＰ基板は取り外す必要はなく筐体に固定されており、ＴＰ基板と周辺機器とはＴＰケーブルで接続されたままの状態であるから、従来装置のようなＴＰケーブル再接続の際に生じ易いネットワーク上の誤接続の可能性を無くすことができ、よって、スイッチングハブの保守・交換は確実に、且つ極めて容易に行える。加えて、スイッチングハブ基板の交換作業は電源投入状態で行えるため、ネットワークの再構築に多大な時間を要すことはない。
【００３４】
次に、図５に基づいて本発明のスイッチングハブ２０の実施例を説明する。
【００３５】
図５に示すように、スイッチングハブ２０は、各々２４ポートの通信用ＲＪコネクタ２ａ、２ｂを備えたＴＰ基板１１ａ、１１ｂと、ネットワークコントローラを搭載して周辺機器（図示せず）との情報通信制御を行うスイッチングハブ基板１２ａ、１２ｂと、これらに電源を供給する電源装置３０と、ＴＰ基板１１ａ、１１ｂとスイッチングハブ基板１２ａ、１２ｂ間を相互に接続する中継ボード３５と、電源ユニットの故障情報、スイッチングハブ基板の故障情報、ＦＡＮユニットの故障情報等の各種アラームを表示する表示素子を搭載したＬＥＤボード３４等を備え、これら全ての部品が図示しない薄箱型の筐体に収納されている。
【００３６】
ここで、ＴＰ基板１１ａ、１１ｂとスイッチングハブ基板１２ａ、１２ｂは、中継ボードボード３５の中継コネクタＢＰを介して、図中の矢印のように、中継ボード３５の前後両面から相互に接続される構造である。尚、ＴＰ基板１１ａ、１１ｂのＲＪコネクタ２ａ、２ｂへのＴＰケーブルの接続は筐体の後部パネル側から行うようになっている。また、各々スイッチングハブ基板１２ａ、１２ｂの左右両側部は、図示しないガイドレールにより前後摺動自在に支持されており、スイッチングハブ基板１２ａ、或いはスイッチングハブ基板１２ｂの取り出しは、筐体のフロントパネルを外した後、該当する基板をこのガイドレールに沿って矢印Ａのように手前に引き出せば良い。各スイッチングハブ基板１２ａ、１２ｂは共に活性挿抜可能である。
上記した基板着脱機構では、各スイッチングハブ基板１２ａ、１２ｂの挿抜側とＴＰケーブルの接続側が対向しているため、スイッチングハブ基板の交換にＴＰケーブルは邪魔にならず、且つ、基板交換はフロントパネルを外すだけで良いから、スイッチングハブ２０の保守は極めて容易である。
【００３７】
電源装置３０は、各々並列運転される２台のカレントシェアリング機能付き二重化電源ユニットＰＯＷＥＲ ａ、およびＰＯＷＥＲ ｂで構成されており、これら電源ユニットの電源出力＋１２Ｖは、電源装置３０から電源供給ケーブル３１によりＴＰ基板１１ｂの給電コネクタＣＮに接続され、図中の矢印のように各給電コネクタＣＮを介してＴＰ基板１１ｂ〜中継ボード３５を経由し、最終的にスイッチングハブ基板１２ａ、１２ｂへ供給される。
【００３８】
このように、電源装置３０を二重化構造にすることにより、特に、本実施例のようにハブ制御ユニットを２台装備し、冗長構成を考慮したスイッチングハブ２０の場合では、システムの運用中に一方の電源ユニットがダウンした場合にカレントシェアリング機能により、もう一方の電源ユニットから双方のハブ制御ユニットへの電源供給を継続することができるため、電源ユニットの故障によるシステムダウンを回避できるというメリットを有する。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ローカルエリアネットワーク上の各種周辺機器同士を接続するスイッチングハブにおいて、周辺機器相互の通信制御を行うハブ制御ユニットを、通信コネクタを備えたＴＰ基板とネットワークコントローラを搭載したスイッチングハブ基板とに分割し、両者を中継コネクタにより挿抜可能、或いは活性挿抜可能に接続したので、周辺機器との接続用ＴＰケーブルはＴＰボードへ接続したままの状態でスイッチングハブ基板の保守・交換が可能となる。これにより、従来問題となったＴＰケーブル再接続時の誤接続を無くすことができ、スイッチングハブの保守・交換が極めて容易になるため、保守工数を大幅に削減することができる。加えて、スイッチングハブ基板の交換作業は電源投入状態でも行えるため、ネットワークの再構築に多大な時間を要さない。
【００４０】
また、本発明によれば、電源装置は二重化電源構成としたので、一方の電源ユニットがダウンした場合にカレントシェアリング機能により、もう一方の電源ユニットによりハブ制御ユニット双方の電源供給を継続することができるため、電源ユニットの故障によるシステムダウンが回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハブ制御ユニットの概略構成を示す図。
【図２】冗長構成を考慮した本発明のハブ制御ユニットの概略構成を示す図。
【図３】図１のハブ制御ユニットの回路構成を示す図。
【図４】本発明のハブ制御ユニットの図３とは別の回路構成を示す図。
【図５】本発明のスイッチングハブの構成を示す図。
【図６】本発明のハブ制御ユニットの交換手順を示す説明図。
【図７】従来のスイッチングハブと周辺機器との接続形態を示す図。
【図８】従来のスイッチングハブの交換手順を示す説明図。
【図９】従来のラック取付型スイッチングハブを示す図。
【図１０】従来のハブ制御ユニットの回路構成を示す図。
【符号の説明】
２ 通信コネクタ（ＲＪコネクタ）
３ 通信用トランス（パルストランス）
６ 中継コネクタ
１０ ハブ制御ユニット
１１ ＴＰ基板
１２ スイッチングハブ基板
２０ スイッチングハブ
３０ 電源装置
４０ 周辺機器

Claims (6)

1. 通信コネクタを介してネットワーク上の各種周辺機器と接続されるハブ制御ユニットと、当該ハブ制御ユニットへの電源供給を行う電源装置と、これらを収納するケーシングから構成されるスイッチングハブであって、
   前記ハブ制御ユニットが、前記通信コネクタを備えて前記周辺機器との接続を成すＴＰ基板と、ネットワークコントローラを搭載して前記周辺機器との情報通信制御を行うスイッチングハブ基板とで構成されており、且つ、前記ＴＰ基板と前記スイッチングハブ基板が中継コネクタにより挿抜可能に接続されて成ることを特徴とするスイッチングハブ。
2. 前記ＴＰ基板と前記スイッチングハブ基板は活性挿抜可能であることを特徴とする請求項１に記載のスイッチングハブ。
3. 前記ＴＰ基板および前記スイッチングハブ基板のそれぞれに通信用トランスを搭載したことを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載のスイッチングハブ。
4. 前記スイッチングハブ基板が前記通信コネクタと対向する前記ケーシングの部位からスライド式で取り外し可能であることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れかに記載のスイッチングハブ。
5. 前記ハブ制御ユニットを２台装備し、保守・交換作業によるネットワークシステムの運用停止を回避したことを特徴とする請求項１から請求項４までの何れかに記載のスイッチングハブ。
6. 前記電源装置が二重化電源構成を有することを特徴とする請求項１から請求項５までの何れかに記載のスイッチングハブ。

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