JP2005295318A - シリアルコンソールスイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、コンピュータ機器の接続及び統合管理し、１個以上のシリアル通信ポートを持つシリアルエンド伝送方式の通信における伝送距離の延長を可能にし、伝送速度の高速化を図るシリアルコンソールスイッチ装置を提供する。
【解決手段】 マイコン２で管理されるシリアル伝送ドライバＤ１、Ｄ２と、該シリアル伝送ドライバを介して入出力される信号を端末機器と送受信する複数のシリアル通信ポートＰ１、Ｐ２との間に、夫々イコライザユニットＩＵ１、ＩＵ２が挿入される。送信用イコライザ回路４は、シリアル通信ポートから送信する信号に対し、該信号が送信される前に、前記端末機器へ伝送された信号が受ける歪又は減衰分を予め補償する。受信用イコライザ回路６は、シリアル通信ポートで受信した信号に対し、前記端末機器から伝送された信号が受けた歪又は減衰分を補償して送信時の信号波形に回復させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シリアルコンソールスイッチ装置に関し、特に、コンピュータ機器の接続及び統合管理を実行でき、伝送距離の延長を可能にし、伝送速度の高速化を図ることができるルシリアルコンソールスイッチ装置に関する。

近年においては、１つのデバイスを複数のコンピュータで共有し、コンピュータ機器の接続及び統合管理を可能にするインタフェース装置が使用されている。この種のインタフェース装置としてコンソールスイッチ装置と呼ばれるものがあり、例えば、キーボード・ビデオ・マウス（ＫＶＭ）装置が知られている。

そこで、図４に、従来技術によるこのコンソールスイッチ装置に係るシステム構成を概略ブロックで示した。コンソールスイッチ装置は、例えば、キーボード、マウス、ディスプレイ等のコンピュータ端末機器を、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の複数の情報処理装置で共有するためのものである。

コンソールスイッチ装置１は、複数のシリアル通信ポートとして送受信ポートＰ１、Ｐ２を備えており、この送受信ポートＰ１、Ｐ２には、端末機器の通信ポート又はＰＣの通信ポートに接続された伝送路となるケーブルが、コネクタによって接続される。そして、接続された対象の端末機器又はＰＣとの通信に必要な伝送方式に従って、入出力信号を伝送する伝送用ドライバＤ１、Ｄ２が、送受信ポートＰ１、Ｐ２毎に備えられ、これらの送受信ポートＰ１、Ｐ２は、内部バス３を介して、コンソールスイッチ装置１の内部に備えられたマイコン２によって制御、管理されている。

なお、コンソールスイッチ装置１は、統合管理されるべき機器又はＰＣの数分のシリアル通信ポートを備えるものであるが、図４では、説明の都合上、図示を簡単化し、２個のシリアル通信ポートＰ１、Ｐ２を代表的に示している。図４に示された場合は、例えば、送受信ポートＰ１には、シングルエンド方式の伝送方式を用いるシリアル通信ポートを有する端末機器の一つが接続されるときには、送受信ポートＰ２に、シリアル通信ポートを有するＰＣが接続されてもよい。また、コンソールスイッチ装置１には、オペレータが複数の端末機器又は複数のＰＣの接続を選択操作するためのスイッチが備えられているが、図４では、このスイッチの図示は、省略されている。

次に、図４に示されるようなコンソールスイッチ装置１が、コンピュータ機器の接続及び統合管理をする場合に適用されたとき、送受信ポートＰ１又はＰ２において送受信される伝送信号に係る波形の変化が、図５（ａ）乃至（ｄ）に示されている。図５（ａ）及び（ｂ）は、送受信される伝送信号が低速である場合を、そして、図５（ｃ）及び（ｄ）は、伝送信号が高速である場合を夫々示している。

通信に使用されるシングルエンド方式の伝送方式によっては、負荷条件、信号レベル、スルーレートなどの仕様が決まっており、波形歪を抑えている。ここで、図５（ａ）に示されるように、時間ｔ１で、ローレベルからハイレベルに変化し、時間ｔ２で、ハイレベルからローレベルに変化する信号が、コンソールスイッチ装置１から端末機器に向けて伝送される場合に、その信号が端末機器の送受信ポートに到達したときには、ケーブルの容量特性などの影響を受けて、図５（ｂ）に示されるように、伝送された信号の波形は、歪んだものとなる。さらに、信号の伝送距離が増すにつれ、ケーブルの持つ時定数は長くなり、時間ｔ１からｔ２の間では、所定レベルに到達せず、信号判定を困難にする。

しかし、受信した信号が、図５（ｂ）に示されるような波形歪を持っていても、伝送速度が、低速であって、時間ｔ１とｔ２との間隔が、ケーブルの持つ時定数より十分に長ければ、上述の仕様によって、伝送方式の規格を満足することができる。ところが、この仕様のままで、伝送の高速化を行うと、図５（ｃ）に示される送信信号における時間ｔ１とｔ２との間隔が狭まることになるので、ケーブルの受信端では、図５（ｄ）の左側に示されるように、信号の波形は、さらに歪み、送信端の伝送レベルに比較して減衰したものとなる。そのため、伝送信号の受信側では、図５（ｄ）の左側に示された信号を所定レベルにまで増幅せざるを得なくなる。このとき、伝送信号にノイズが重畳されている場合には、このノイズも増幅する結果となって、伝送信号の判定を困難にしている。

この様に、シングルエンド方式の伝送方式では、伝送信号が、伝送路による歪、ノイズ、減衰が大きく受け、この伝送方式は、高速伝送には向いていない。従って、この伝送方式では、伝送距離も限られたものとなっている。しかし、コンピュータ機器の高速化が進む現状においても、シングルエンド方式の伝送方式、例えば、ＲＳ２３２Ｃ規格の伝送方式、ＩＥＥＥ１３９２規格の伝送方式などが多く使用されている。

そこで、シリアル伝送を採用した情報処理装置において、各ノード間の伝送品質を向上させることができ、また、伝送距離の増大を図り、システムの汎用性を向上させる提案がなされている（例えば、特許公報１を参照）。

この情報処理装置は、外部制御装置とケーブルで接続されており、その途中に伝送路分岐装置を有するシリアル伝送路が形成され、各種情報信号が伝送される。その伝送路分岐装置では、データの取り込み・若しくはデータの送出を行うインタフェース部と、取り込み波形の立ち上がりを検出するエッジ検出回路と、サンプリング用のクロックと、検出信号とクロック信号とを取り込み、取り込みデータに対するサンプリング用基準タイミング信号を作成するサンプリングタイマ回路と、基準タイミング信号を用いて、取り込み波形に補正をかけるバッファを備えている。

この伝送路分岐装置によってデータ伝送の中継を行い、伝送路上の波形歪み等による取り込み検出波形の乱れを補正した上で、再度相手側伝送路に送出することで、伝送品質の向上に寄与し、伝送エラーによるシステムダウンの可能性の低減をはかると同時に、モデムＩＣ等の追加、伝送速度のランクダウン、ＣＰＵソフトウエアの変更等無しに伝送距離の増大を実現している。

特開平７−２４７０７号公報

しかしながら、特許文献１で提案された情報処理装置では、シリアル伝送路の途中において、伝送路上の波形歪等による乱れを補正したうえで、再度、伝送路にシリアル信号を送出するようにしているので、伝送路全体の伝送路長を長くすることができても、伝送路の途中において、伝送路上で発生した乱れを補正する伝送路分岐装置を適宜配置しなければならないという問題がある。

また、特許文献１で提案された情報処理装置に採用されているシリアル伝送方式は、ＲＳ２３２Ｃ規格などのシリアル通信ポートを介した信号伝送方式ではなく、また、上述したようなコンソールスイッチ装置に適用することができるものでもない。

そこで、本発明の目的は、コンピュータ機器の接続及び統合管理を実行できる１個以上のシリアル通信ポートを持つシリアルエンド方式の伝送方式を適用した通信システムにおいて、伝送距離の延長を可能にし、伝送速度の高速化を図ることができるシリアルコンソールスイッチ装置を提供することである。

前述の課題を解決するために、本発明では、マイクロコンピュータで管理されるシリアル伝送ドライバと、前記シリアル伝送ドライバを介して入出力される信号を端末機器と送受信するための伝送路を接続する１個以上のシリアル通信ポートとを備えたシリアルコンソールスイッチ装置において、前記シリアル伝送ドライバと前記シリアル通信ポートとの間にイコライザ手段を挿入することとした。

そして、前記イコライザ手段は、前記シリアル通信ポートから送信する前記信号に対して、該信号が送信される前に、前記端末機器へ伝送された信号が受ける歪又は減衰を予め補償するようにし、さらには、前記シリアル通信ポートで受信した前記信号に対して、前記端末機器から伝送された信号が受けた歪又は減衰を補償して送信時の信号波形に回復させることとした。

また、前記イコライザ手段は、前記端末機器から受信した信号の伝送速度に応じて、前記シリアル伝送ドライバと前記シリアル通信ポートとの間に挿入されることとし、或いは、前記イコライザ手段が、前記シリアル通信ポートから送信される前記信号に対して、前記シリアル伝送ドライバと前記シリアル通信ポートとの間で、挿入される場合と挿入されない場合とに切り替えられることとした。

前記イコライザ手段は、前記シリアル通信ポートに接続される前記伝送路の線路長に応じて挿入され、前記端末機器に到達する前記送信信号の減衰を送信側で補償することとした。

また、前記シリアル伝送ドライバと前記シリアル通信ポートとが、複数の端末機器に対応して複数組み備えられるようにした。

以上のように、本発明によれば、シリアルコンソールスイッチ装置に内蔵された入出力信号が管理されるシリアル伝送ドライバと、該入出力信号を端末機器と送受信するための伝送路を接続するシリアル通信ポートとの間に、送信用及び受信用のイコライザ手段を挿入するようにしたので、該イコライザ手段の送信用では、伝送路の受信端における波形歪、減衰を予測して、送信する伝送信号に対して予め補償することができ、伝送路の受信端において、送信時における元の信号波形で受信することができる。そのため、伝送信号が予め補償された量に見合った分だけ、伝送距離を長くすることができ、しかも、伝送品質を維持できる。

また、前記イコライザ手段の受信用では、シリアル通信ポートに接続された対象端末機器から伝送された伝送信号に波形歪、減衰が生じていても、受信した伝送信号に対して回復処理を施すことが、コンソールスイッチ装置側において、送信時の元の信号波形を再現できる。そのため、伝送信号が回復処理された量に見合った分だけ、対象端末機器との伝送距離を長くすることができ、しかも、伝送品質を維持できる。

この様なイコライザ手段をシリアルコンソールスイッチ装置に内蔵することによって、接続される対象端末機器は、従来のままで、特別な変更を行わなくても、伝送距離を長くすることができ、送信用のイコライザ手段の挿入を選択できるので、伝送距離の長短に応じて該スイッチ装置側で対処することができる。

さらに、伝送距離の延伸のためのイコライザ手段の挿入は、その伝送距離が元の長さのままであれば、伝送信号の伝送速度を上昇させる効果があり、シリアルコンソールスイッチ装置と対象端末機器との通信における伝送速度の高速化を図ることができる。

次に、本発明によるシリアルコンソールスイッチ装置の実施形態について、図を参照しながら説明する。図１は、本実施形態による概略ブロック構成を示している。図１に示されたシリアルコンソールスイッチ装置１は、図４に示されたシリアルコンソールスイッチ装置１の構成を基礎としているものであり、同じ構成部分には、同じ符号が付してある。

図１に示された本実施形態のシリアルコンソールスイッチ装置１も、端末機器の通信ポート又はＰＣの通信ポートに接続された伝送路となるケーブルが、コネクタによって接続される複数の送受信ポートＰ１、Ｐ２と、接続された対象の端末機器又はＰＣとの通信に必要な伝送方式に従って、入出力信号を伝送する伝送用ドライバＤ１、Ｄ２とを備えており、伝送用ドライバＤ１、Ｄ２は、図示されていないスイッチによる切り替え操作に応じて、内部バスを介してマイコン２によって制御、管理されている。なお、コンソールスイッチ装置１は、統合管理されるべき端末機器又はＰＣの数分のシリアル通信ポートを備え、図１でも、図４と同様に、説明の都合上、図示を簡単化し、２個のシリアル通信ポートＰ１、Ｐ２を代表的に示している。

ここで、図１に示された本実施形態のシリアルコンソールスイッチ装置１が、図４に示されたスイッチ装置と異なるところは、伝送用ドライバＤ１、Ｄ２と、送受信ポートＰ１、Ｐ２との間に、イコライザ手段であるイコライザユニットＩＵ１、ＩＵ２が夫々挿入されていることである。このイコライザユニットＩＵ１、ＩＵ２の各々は、同じ構成を有しており、送信用イコライザ回路４が、挿入選択スイッチ５を介して接続されて、送信ラインへの挿入選択が可能になっており、そして、受信ラインには、受信用イコライザ回路６が挿入接続されている。

なお、コンソールスイッチ装置１は、統合管理されるべき端末機器又はＰＣの数分の送受信ポートを備えるものであるが、図１では、図４と同様に、説明の都合上、図示を簡単化し、２個のシリアル通信ポートＰ１、Ｐ２を代表的に示しており、どの送受信ポートＰ１、Ｐ２にも、イコライザユニットＩＵ１、ＩＵ２が挿入接続されているが、全ての送受信ポートに対応して挿入される必要はなく、例えば、特定の端末機器との接続が固定的で、ケーブルの長さが変更されないことが分かっている場合には、イコライザユニットが挿入されなくてもよい。

次に、図１に示されたシリアルコンソールスイッチ装置１に備えられたイコライザユニットＩＵ１、ＩＵ２の作用について、図２及び図３を参照しながら説明する。ここでは、イコライザユニットＩＵ１とＩＵ２は、同じ構成を有しているので、イコライザユニットＩＵ１を代表例として説明する。

図２（ａ）は、送受信ポートＰ１から伝送路に伝送しようとしている送信ライン上の伝送信号を示している。信号波形ｐ１は、送信用イコライザ回路４に入力される前のものであり、伝送用ドライバＤ１で生成された直後のものである。そのため、信号波形ｐ１は、歪みや、減衰による影響を受けていない。この信号波形ｐ１が、直接伝送路に送信され、対象端末装置に到達するときには、図５（ｂ）又は（ｄ）に示されるような歪んだ波形となってしまう。

そこで、伝送路の受信端におけるケーブル特性による波形変形を見越して、伝送路の送信端において当該変形分を予め補償しておくことにより、信号が伝送されて受信端に到達したとき、該信号が、信号波形ｐ１０を維持できるようにする。即ち、例えば、図５（ｂ）に示された信号波形の状態であれば、歪みと逆相の成分ｈを送信端における信号波形ｐ１０に重畳して、送信端における信号を、図２（ａ）に示される信号波形ｐ１１とする。この様な処理が、送信用イコライザ回路４で行われるようにする。

この送信用イコライザ回路４は、ディジタルイコライザで形成され、演算係数が調整されて、信号波形ｐ１１が生成されるようにする。そして、この送信用イコライザ回路４は、挿入選択スイッチ５が接続されることによって、送受信ポートＰ１に接続されるケーブルの長さに応じて、送信ラインに挿入されない場合と、挿入される場合とが選択されるようになっている。

挿入されない場合は、所定長のケーブルが送受信ポートＰ１に接続されるときであり、伝送用ドライバＤ１の送信ラインは直接送受信ポートＰ１に繋がれる。また、挿入される場合は、所定長より長いケーブルが接続されるときであり、伝送用ドライバＤ１からの伝送信号は、送信用イコライザ回路４で補償処理が施され、送受信ポートＰ１に送信される。この挿入選択スイッチを備えておくことにより、長短のケーブルの接続に合わせて、スイッチ装置側で対応が可能となり、装置の汎用性を向上している。

一方、図２（ｂ）は、送受信ポートＰ１に接続された伝送路で伝送されてきた受信ライン上の伝送信号を示している。信号波形ｐ２０は、受信用イコライザ回路６に入力される信号であり、伝送路のケーブル特性によって歪んだ状態である。そこで、伝送用ドライバＤ１に入力される前に、送受信ポートＰ１の受信端において、当該端末装置に接続された伝送路の送信端における信号波形ｐ１０となるように、歪み、減衰などに対する回復処理を施してやる。

受信用イコライザ回路６によって、伝送された信号の信号波形ｐ２０は、図２（ｂ）に示されるように、信号波形ｐ２１のように、前縁が急峻に立ち上がった形状となり、また、同様に、後縁の立ち下がりについても、急峻に立ち下がることとなって、伝送用ドライバＤ１における信号判定を容易にしている。

例えば、対象端末機器から、図３（ａ）に示される信号波形を有する信号が、送受信ポートＰ１に送信されたとすると、ケーブル特性の影響を受けて、図３（ｂ）に示されるような歪んだ信号波形となる。図示のように、時間ｔ１とｔ３で緩やかに立ち上がり、時間ｔ２とｔ４で緩やかに立ち下がる形状になっている。

ここで、受信用イコライザ回路６が挿入されていなければ、歪んだ信号波形のまま、伝送用ドライバ回路６に送信されるので、所定基準レベルを用いた信号判定を困難にすることがある。しかし、受信用イコライザ回路６が挿入されていることにより、緩やかな立ち上がり及び立ち下がりを有して歪んでいた信号波形は、該立ち上がり及び立ち下りが急峻な形状に回復処理されて、図３（ｃ）に示されるように、時間ｔ１１とｔ３１で急峻な立ち上がりとなり、また、時間ｔ２１とｔ４１で急峻な立ち下がりとなる。

そのため、図３（ａ）に示された信号波形の信号が、対象端末機器から送受信ポートＰ１に送信されても、図３（ｃ）に示されるように、元の信号波形に近い形状の信号に回復処理されるので、送受信ポートＰ１に接続されるケーブルが長いものに交換されても、伝送用ドライバＤ１における信号判定が確実に行われるようになる。また、歪んだ信号波形を、元の信号波形に近い形状の信号に回復処理できるということは、接続されたケーブルをそのまま使用しても、信号の伝送速度を向上させることが可能となるといことである。

以上に説明してきたように、本実施形態のシリアルコンソールスイッチ装置では、入出力信号が管理されるシリアル伝送ドライバと、該入出力信号を端末機器と送受信するためシリアル通信ポートとの間に、送信用及び受信用のイコライザ回路を含むイコライザユニットを挿入するようにしたので、該送信用イコライザ回路は、伝送路の受信端における波形歪、減衰を予測して、送信する伝送信号に対して予め補償することができ、当該伝送路の受信端において、送信時における元の信号波形の状態で受信できる。そのため、伝送信号が予め補償された量に見合った分だけ、伝送距離を長くすることができ、しかも、伝送品質を維持できる。

また、前記受信用イコライザ回路では、シリアル通信ポートに接続された対象端末機器から伝送された伝送信号に波形歪、減衰が生じていても、受信した伝送信号に対して回復処理を施すことができ、コンソールスイッチ装置側において、送信時の元の信号波形を再現できる。そのため、伝送信号が回復処理された量に見合った分だけ、対象端末機器との伝送距離を長くすることができ、しかも、伝送品質を維持できる。

さらに、イコライザユニットをシリアルコンソールスイッチ装置に内蔵しているので、接続される対象端末機器は、従来のままで、特別な変更を行わなくても、ケーブルの伝送距離を長くすることができ、送信用イコライザ回路の挿入を選択できるので、伝送距離の長短に応じて該スイッチ装置側で対処することができる。

さらに、伝送距離の延伸のためのイコライザユニットの挿入によって、伝送距離の変更がない場合には、伝送する信号の伝送速度を上昇させることができるので、シリアルコンソールスイッチ装置と対象端末機器との通信における伝送速度の高速化を図ることができる。

本発明によるシリアルコンソールスイッチ装置の実施形態を概略ブロック構成で説明する図である。 送受信回路にイコライザ手段を挿入した場合における送受信信号の減衰を回復できる原理を説明する図である。 連続する信号の場合における信号波形を説明する図である。 従来技術によるシリアルコンソールスイッチ装置の概略ブロック構成を説明する図である。 伝送路によって送受信される信号波形の変化を説明する図である。

符号の説明

１…コンソールスイッチ装置
２…マイコン
３…内部バス
４、６…イコライザ回路
５…挿入選択スイッチ
Ｄ１、Ｄ２…シリアル伝送ドライバ
ＩＵ１、ＩＵ２…イコライザユニット
Ｐ１、Ｐ２…送受信ポート

Claims (7)

1. マイクロコンピュータで管理されるシリアル伝送ドライバと、
   前記シリアル伝送ドライバを介して入出力される信号を端末機器と送受信するための伝送路を接続する１個以上のシリアル通信ポートと、
   前記シリアル伝送ドライバと前記シリアル通信ポートとの間に挿入されたイコライザ手段とを有するシリアルコンソールスイッチ装置。
2. 前記イコライザ手段は、前記シリアル通信ポートから送信する前記信号に対して、該信号が送信される前に、前記端末機器へ伝送された信号が受ける歪又は減衰を予め補償することを特徴とする請求項１に記載のシリアルコンソールスイッチ装置。
3. 前記イコライザ手段は、前記シリアル通信ポートで受信した前記信号に対して、前記端末機器から伝送された信号が受けた歪又は減衰を補償して送信時の信号波形に回復させることを特徴とする請求項１に記載のシリアルコンソールスイッチ装置。
4. 前記イコライザ手段は、前記端末機器からの受信信号の伝送速度に応じて、前記シリアル伝送ドライバと前記シリアル通信ポートとの間に挿入されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシリアルコンソールスイッチ装置。
5. 前記イコライザ手段が、前記シリアル通信ポートから送信される前記信号に対して、前記シリアル伝送ドライバと前記シリアル通信ポートとの間で、挿入される場合と挿入されない場合とに切り替えられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシリアルコンソールスイッチ装置。
6. 前記イコライザ手段は、前記シリアル通信ポートに接続される前記伝送路の線路長に応じて挿入され、前記端末機器に到達する前記送信信号の減衰を送信側で補償することを特徴とする請求項５に記載のシリアルコンソールスイッチ装置。
7. 前記シリアル伝送ドライバと前記シリアル通信ポートとが、複数の端末機器に対応して複数組み備えられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のシリアルコンソールスイッチ装置。

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