JP2006314098A

JP2006314098A - 単一のカテゴリー５ケーブルを用いて冗長性をもたせたイーサネット網

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Publication number: JP2006314098A
Application number: JP2006121744A
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Inventors: Robert J Allen; ジェイ．アレンロバート
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Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2006-11-16
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Abstract

【課題】カテゴリー５ケーブルにより複数の網デバイスを相互接続して形成したデイジーチェーンローカルエリアネットワークにおいて、網構成を複雑にすることなく冗長性を高めるとともに網の規模拡大を容易にする。
【解決手段】各網デバイスにおいて、Ｃａｔ５ケーブルの通常不使用の撚り線対に関連づけられた上流側ポートのピンをＣａｔ５ケーブルの前記通常不使用の撚り線対に関連づけられた下流側ポートのピンに接続する受動信号経路を形成する過程と、前記終端網デバイスにおいて、ループバック接続、すなわち前記通常使用の撚り線対を前記終端網デバイスへの前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常不使用の撚り線対に接続するループバック接続を形成する過程と、前記網デバイスの各々において前記ローカルエリアネットワーク経由の活性状態の信号経路を画定するスパニングツリープロトコルを実装する過程とを含む。
【選択図】図２

Description

この発明はデータ通信網に関し、より詳しくいうと、網デバイス相互間の接続に単一のカテゴリー５ケーブルを用いてデイジーチェーンローカルエリアネットワークに冗長性を与える方法に関する。

ローカルエリアネットワークなどのデータ伝送網は、二つ以上の網デバイスの間のデータ通信を容易にするための網デバイス相互接続用の伝送網として周知である。ＩＥＥＥ規格８０２．３に規定されているイーサネットは最も広く用いられているローカルエリアネットワーク方式の一つであり、多様な配線体系を包含する。例えば、１０ベース−Ｔイーサネットまたは１００ベース−ＴＸイーサネットではカテゴリー５のケーブルを用いる。カテゴリー５ケーブルは、四つの撚り線対からなるシールドなしの撚り線対ケーブルである。高速イーサネット（１００ベース−ＴＸ）はこれら四つの撚り線対のうちの２対だけを用い、残りの２対は不使用のままとする。このカテゴリー５ケーブルをＲＪ４５コネクタにより網デバイスに接続する。

上記１０ベース−Ｔイーサネットまたは１００ベース−ＴＸイーサネットの通常の接続構成はデイジーチェーン、すなわち複数の網デバイスの互いに隣接するデバイス相互間を単一のカテゴリー５ケーブルにより直列に接続したデイジーチェーンである。図１は慣用のデイジーチェーンイーサネット構成を示し、多数の網デバイスを、始端ノード（網デバイスＡ）と終端ノード（網デバイスＢ）との間のデータ伝送の流れを可能にするように、デイジーチェーン接続している。互いに隣接する網デバイスの各対を単一のカテゴリー５ケーブル２および３で相互接続する。このデイジーチェーンイーサネット接続構成は、製品組立ライン、すなわち網デバイスが組立ライン装置との間の制御信号またはデータ信号の授受のための網沿いのマルチドロップを構成する製品組立ラインに広く用いられている。

この１０ベース−Ｔ／１００ベース−ＴＸデイジーチェーンイーサネットの使用に伴う主な欠点は冗長性を欠くことである。すなわち、一つの網デバイスが故障すると、その故障したデバイスよりも下流側にある網デバイス全部が上流側のデバイスへの連結性を喪失する結果になる。このように冗長性を欠くために、デイジーチェーンイーサネットは、ＲＳ−４８５によるマルチドロップ直列接続リンクなどの従来技術の構成の代替物にはなりにくい。

デイジーチェーンイーサネットアーキテクチャに冗長性をもたせるための周知の手法は、図１のケーブル５などのカテゴリー５のケーブルを終端ノードと始端ノードとの間に追加してループを形成し、ＩＥＥＥ８０２．１ｄスパニングツリープロトコル（ＳＴＰ）を実動化する手法である。網を図５に示すように構成すると、いずれか一つの網デバイスが故障した場合に、ＳＴＰが代替の経路（例えばケーブル５）を選択して下流側のデバイスとの交信を再び可能にする。しかし、多くの用途においてそうであるように、所要ケーブル数をできるだけ少なくすることが重要であり、したがって冗長性確保のために余分のカテゴリー５ケーブルを用いることは望ましくない。また、網に新たな網デバイスを追加する場合は、始端ノードと新たな終端ノードとの間を接続するのに十分な長さの冗長ケーブルを確保しなければならない。この冗長ケーブルが長くなると、網の規模適応性が損なわれる。

ＵＳＰ６１７８１７８ＵＳＰ６１３３８４６ＵＳＰ６４３０１５１ＵＳＰ６２８２６６９

したがって、この発明の目的は、余分のカテゴリー５ケーブルを用いることなく冗長性をもたせたデイジーチェーンローカルエリアネットワークを提供することである。

この発明の一つの実施例によると、網デバイス接続用のカテゴリー５（Ｃａｔ５）ケーブルを用いたデイジーチェーンローカルエリアネットワークは、単一のＣａｔ５ケーブルの中の通常は不使用のままの撚り線対を互いに相隣る網デバイスの相互接続に用いることによって冗長性を実現する。より詳しく述べると、このローカルエリアネットワークは、網デバイスを相互接続するＣａｔ５ケーブルの二つの撚り線対（「通常使用」の撚り線対）を用い、二つの撚り線対（「通常不使用」の撚り線対）を不使用の状態にしたまま、通信を可能にする。デイジーチェーンローカルエリアネットワークは、第１及び第２の終端網デバイスの間でデイジーチェーン状に接続した複数の網デバイスを備える。これら第１および第２の終端網デバイスは網デバイスのデイジーチェーンの二つの終端に配置した網デバイスである。これら網デバイスの互いに相隣る対の各々と上記終端網デバイスとを単一のＣａｔ５ケーブルで接続する。これら複数の網デバイスの各々は上流側ポートと下流側ポートとを備え、これらポートの各々にＣａｔ５ケーブルを接続する。これらポートの各々は上記Ｃａｔ５ケーブルの通常使用の撚り線対および通常不使用の撚り線対に関連づけたピンを備える。これら複数の網デバイスの各々は、通常不使用の撚り線対に関連づけた上流側ポートの上記ピンを通常不使用の撚り線対に関連づけた下流側ポートの上記ピンに接続する受動信号経路をさらに備える。

このローカルエリアネットワークは、上記第１および第２の終端網デバイスの各々に接続したループバック接続をさらに含む。このループバック接続は、上記第１および第２の終端網デバイスにそれぞれ接続した上記通常使用の撚り線対を上記通常不使用の撚り線対に電気的に接続する。複数の網デバイスと上記第１および第２の終端網デバイスのループバック接続とを通じた受動的信号経路がこのローカルエリアネットワークの中の冗長ループを構成する。複数の網デバイスと第１および第２の終端網デバイスとの各々にスパニングツリープロトコルを実動化して、ローカルエリアネットワーク経由の能動的信号経路を画定するようにする。

一つの実施例では、受動的ループバック手法を用いて、Ｃａｔ５に接続していない終端網デバイスの一つの第１のポートにループバックコネクタを接続するようにする。このループバックコネクタは、Ｃａｔ５ケーブルの通常使用の撚り線対に関連づけた第１のポートのピンをＣａｔ５ケーブルの通常不使用の撚り線対に関連づけた第１のポートのピンに接続する。もう一つの実施例では、能動的ループバック手法を用い、ループバック接続をマルチポートスイッチングデバイスで実現するようにする。

この発明のもう一つの側面によると、網デバイス接続用にＣａｔ５ケーブルを用いたデイジーチェーンローカルエリアネットワークに冗長性を持たせる方法は、単一のＣａｔ５ケーブルの中の通常不使用の撚り線対を網デバイスの互いに相隣るデバイスの各対の接続に用いる。より詳細に述べると、このローカルエリアネットワークは、網デバイスを相互接続するＣａｔ５ケーブルの二つの撚り線対（「通常使用」の撚り線対）を用い、二つの撚り線対（「通常不使用」の撚り線対）を不使用の状態にしたまま、通信を可能にする。この方法は、網デバイスのデイジーチェーンの二つの終端に配置した第１および第２の終端網デバイスの間でデイジーチェーン状に接続した複数の網デバイスを準備する過程を含む。網デバイスおよび終端網デバイスの互いに相隣る対の各々を単一のＣａｔ５ケーブルで接続する。次に、この方法は、上記網デバイスの各々の中でＣａｔ５ケーブルの通常不使用の撚り線対に関連づけられたそれぞれの網デバイスの上流側ポートのピンをＣａｔ５ケーブルの通常不使用の撚り線対に関連づけられたそれぞれの網デバイスの下流側ポートのピンに接続する受動的信号経路を形成する過程と、上記第１および第２の終端網デバイスの各々にループバック接続、すなわちそれら第１および第２の終端網デバイスにそれぞれ接続したＣａｔ５ケーブルの上記通常使用の撚り線対を通常不使用の撚り線対に電気的に接続するループバック接続を形成する過程とを含む。さらに、この方法は、複数の網デバイスと第１および第２の終端網デバイスとの各々においてローカルエリアネットワーク経由の能動的信号経路を画定するスパニングツリープロトコルを実動化する過程を含む。

この発明によると、網デバイス接続用のカテゴリー５ケーブルを用いたデイジーチェーンローカルエリアネットワークに、余分のケーブルを追加することなく、冗長性を付与し規模適応性を確保することができる。その結果、この種のローカルエリアネットワークの動作安定性および増設適応性を高めることができる。

この発明の原理にしたがい、互いに相隣る網デバイスを接続する単一のＣａｔ５ケーブルの中の通常不使用の撚り線対を利用してデイジーチェーンローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に冗長性ループを形成する。網デバイスの各々の中で、通常不使用の撚り線対を上流側ポートから下流側ポートに接続するように受動信号経路を形成する。一つの実施例では、冗長性ループは、終端網デバイスでループバックコネクタを用い通常不使用の撚り線対を通常使用の撚り線対にループを形成するように接続することによって完結する。もう一つの実施例では、マルチポートレイヤ２スイッチングデバイスを用い、通常不使用の撚り線対をそのスイッチングデバイス経由で通常使用の撚り線対にループバックして冗長性ループを形成することによって、終端網デバイスを構成する。次に、このＬＡＮの中に能動信号経路を形成するように網デバイスの各々においてスパニングツリープロトコルを実動化する。既存のＣａｔ５ケーブルの通常不使用の撚り線対の利用により、このＬＡＮの中の先頭の網デバイス（開始ノード）と末尾の網デバイス（終了ノード）とを接続する追加のケーブルを用いることなく、冗長性を実現できる。

この発明の網冗長性付与方法はＣａｔ５ケーブル利用のデイジーチェーンローカルエリアネットワークに適用できる。一つの実施例では、この発明の網冗長性付与方法をＣａｔ５ケーブル利用のデイジーチェーン１０ベース−Ｔイーサネットまたは１００ベース−ＴＸイーサネットで具体化する。以下の説明では、この発明の網冗長性付与方法を具体化したローカルエリアネットワークをイーサネットと呼ぶが、Ｃａｔ５ケーブルを用いた網であれば、イーサネット以外のネットワークアーキテクチャによるローカルエリアネットワークにもこの発明の方法を適用できることは当業者には明らかであろう。

イーサネットなどのデイジーチェーンローカルエリアネットワークに適用すると、この発明の冗長性付与方法は従来技術の冗長性問題解消方法に比べて著しい利点をもたらす。

まず、互いに相隣る網デバイスの間の単一のＣａｔ５ケーブルを用いて冗長性を確保できる。従来技術の手法による場合に必要であった末尾ノードから先頭ノードへの追加のＣａｔ５ケーブル接続は不要である。そのような追加のケーブルが不都合である理由はすでに述べたとおりである。

次に、この発明の冗長性付与方法は、デイジーチェーンアーキテクチャの規模適応性を容易に確保できる。たとえば、網デバイスのデイジーチェーンへの増設または除去は、ループバックコネクタを動かすだけで達成できる。また、この発明の冗長性付与方法は、ケーブル長など従来技術の解決方法に付きものであった制約を受けることなく、規模適応性を確保できる。

さらに、この発明の網冗長性付与方法は、先頭ノードから末尾ノードまでの長さが１００ｍ以下の比較的小規模のマルチドロップ直列接続リンク網の好適な代替手段として、デイジーチェーン１０ベース−Ｔイーサネットまたは１００ベース−ＴＸイーサネットを使用できるようにする。

この発明の網冗長性付与方法は、ローカルエリアネットワークを構成するようにＣａｔ５ケーブルで相互接続した網デバイスで実動化する。この明細書において、用語「網デバイス」は、スイッチ、ハブ、ゲートウェイ、ブリッジ、ルータなどのデータ網基盤構成要素であってデータ網へのデータリンクの相互接続のための複数のポートを備える構成要素の意味で用いる。ＩＥＥＥ８０２ＬＡＮ（イーサネットなどのＬＡＮ）では、網デバイスは、レイヤ２スイッチやトランスペアレントなマルチポートブリッジなどレイヤ２デバイスで通常構成される。また、ＩＥＥＥ８０２ＬＡＮでは、レイヤ２はデータリンクレイヤであり、したがってレイヤ２デバイスはデータリンクレイヤデバイスと呼ぶこともできる。ブリッジは、そのブリッジのポートに接続したノード相互間の同時並行の伝送を可能にするマルチポートデバイスである。スイッチは入力ポート・出力ポート対の各々の間に複数の信号経路を備える。

図２はこの発明の一つの実施例による網冗長性付与方法を実動化したデイジーチェーンイーサネットの概略図である。この実施例において、イーサネット１０は１０ベース−Ｔイーサネットまたは１００ベース−ＴＸイーサネットとして実動化されている。図２を参照すると、イーサネット１０はデイジーチェーン状に接続した複数の網デバイスＡ乃至Ｚを備え、網デバイスＡが先頭ノードを網デバイスＺが末尾ノードをそれぞれ構成する。この実施例では、網デバイスＡ乃至Ｚの各々は３ポートスイッチを構成している。他の実施例では上記以外のレイヤ２デバイスを用いて実動化することもできる。イーサネット１０を形成するように網デバイスＡ乃至Ｚをケーブル２０Ａ乃至２０Ｚにより相互接続する。より詳細に述べると、網デバイスの互いに相隣るデバイス対を単一のＣａｔ５ケーブルで接続する。すなわち、網デバイスＡはケーブル２０Ａで網デバイスＢに接続し、網デバイスＢはケーブル２０Ｂで網デバイスＣに接続し、以下同様とする。Ｃａｔ５ケーブルは網デバイスのＲＪ４５コネクタ（すなわちＲＪ４５ジャック）に接続する。たとえば、ＲＪ４５ジャック２２Ｕ−ＢおよびＲＪ４５ジャック２２Ｄ−Ｂは網デバイスＢに付属する二つのＲＪ４５コネクタである。当業者に周知のとおり、ＲＪ４５コネクタの各々は８個のピン、すなわち各々がＣａｔ５ケーブルの四つの撚り線対の一つのワイヤの接続を形成する８個のピンを備える。

この実施例では、イーサネット１０の網デバイスの各々を、上流側ポートから下流側ポートへの連結性およびその網デバイスの中のローカルマイクロプロセッサへの連結性を確保するように実動化する。図３を参照すると、網デバイスＢでは３ポートスイッチングデバイス１２Ｂが、ケーブル２０Ａへの上流側ポート（ＲＪ４５コネクタ２２Ｕ−Ｂ）への接続のための第１のポートと、ケーブル２０Ｂへの下流側ポート（ＲＪ４５コネクタ２２Ｄ−Ｂ）への接続のための第２のポートとを提供する。この３ポートスイッチングデバイス１２Ｂの第３のデータポートは、網デバイスＢに特有のローカル機能を達成するためのローカルマイクロプロセッサまたはローカルマイクロコントローラ（μＣ）に接続する。このローカルマイクロプロセッサへのインタフェースは、通常はＭＩＩ、ＳＭＩ、ＳＰＩ、８／１６／３２ビットジェネリックプロセッサインタフェース、またはＰＩＣインタフェースで構成する。たとえば、このローカルマイクロプロセッサは、製品組立ラインの中の加工ステーションを制御するように接続し、網との間のデータの授受をレイヤ２スイッチングデバイス１２Ｂ経由で行う。

この発明の網冗長性付与方法は、通常は、網デバイスをそのデバイス内蔵のマイクロプロセッサがＳＰＩインタフェースを通じるなどによりプログラムするように動作できる「管理した」レイヤの中の３ポートスイッチングデバイスを、カリフォルニア州サンホゼ所在のマイクレル，インコーポレーテッドから市販されている一体化３ポート１０／１００マネージドスイッチ（製品番号ＫＳ８９９３Ｍ）を用いて実動化する。

網デバイスのデイジーチェーンでは、そのチェーンの両端にある網デバイスがそのデイジーチェーンの先頭ノードおよび末尾ノードとなり、したがってこの明細書では終端網デバイスと呼ぶ。慣用のデイジーチェーンイーサネットでは、他の網に接続されない終端網デバイスは接続なしのままにする。しかし、この発明では、ＲＪ４５ループバックコネクタを用いて後述の冗長信号ループを形成するようにする。

先に述べたとおり、Ｃａｔ５ケーブルは四つの撚り線対を備える。１０ベース−Ｔイーサネットまたは１００ベース−ＴＸイーサネットでは、通常、それら四つの撚り線対のうちの二つの対だけを用いる。すなわち、第１の対を信号の送信に、第２の対を信号の受信にそれぞれ用いる。したがって、Ｃａｔ５ケーブル利用による１０ベース−Ｔイーサネットまたは１００ベース−ＴＸイーサネットでは、二つの撚り線対は通常は不使用のまま残される。この発明では、互いに相隣る網デバイス相互間の接続のための単一のＣａｔ５ケーブルの上記通常不使用の撚り線対を、網冗長性確保のための冗長信号経路の構成のために用いるのである。したがって、Ｃａｔ５ケーブルの上記通常不使用の撚り線対を、網デバイスの各々の中に形成した受動信号経路を通じて接続し、終端網デバイス（先頭ノードおよび末尾ノード）の通常不使用の撚り線対をループバックして冗長配線ループを形成することによって、イーサネット１０に冗長性を持たせることができる。網デバイスの各々において、Ｃａｔ５ケーブルの通常使用の撚り線対または上記冗長配線ループ形成用の通常不使用の撚り線対を通じた能動信号経路を形成するように、スパニングツリープロトコルを実装する。

Ｃａｔ５ケーブルの各々の通常不使用の撚り線対二つを各網デバイス経由で各網デバイス内に形成ずみの受動信号経路により接続する。図２を参照すると、イーサネット１０の中の網デバイスＢはケーブル２０Ａへの上流側ポートを備える。ケーブル２０Ａの通常使用の二つの撚り線対を信号経路１８Ｂにより上流側ポート（ＲＪ４５ジャック２２Ｕ−Ｂ）から３ポートスイッチングデバイス１２Ｂの第１のデータポートに接続する。信号経路１８Ｂは、上流側ＲＪ４５ジャックからの上記二つの通常使用の撚り線対の四つのワイヤに関連づけられたＲＪ４５ジャックのピンをスイッチングデバイス１２Ｂの第１のデータポートに接続する複数の導電性条片を含む。同様に、ケーブル２０Ｂへの下流側ポートについても、ケーブル２０Ｂの二つの通常使用の撚り線対を単一の信号経路１６Ｂにより下流側ポート（ＲＪ４５ジャック２２Ｄ−Ｂ）から３ポートスイッチングデバイスの第２のデータポートに接続する。信号経路１６Ｂは、下流側ＲＪ４５ジャックからの上記二つの通常使用の撚り線対の四つのワイヤに関連づけられたＲＪ４５ジャックのピンをスイッチングデバイス１２Ｂの第２のデータポートに接続する複数の導電性条片を含む。

網デバイスＢでは、受動信号経路１４Ｂを、上流側ポートへのケーブル２０Ａの通常不使用の撚り線対を下流側ポートへのケーブル２０Ｂの通常不使用の撚り線対に接続するように形成する。この受動信号経路１４Ｂは、二つの通常不使用の撚り線対の四つのワイヤを上流側ＲＪ４５ジャックから下流側ＲＪ４５ジャックに接続する複数の金属条片も備えている。このようにして、網デバイスに接続したＣａｔ５ケーブルの通常不使用の撚り線対を網デバイス経由で冗長信号経路を構成するように接続する。

図４はこの発明の網冗長性付与方法の一つの実施例による受動信号経路を実装した網デバイスの構成図である。図４を参照すると、図２における網デバイスＡ乃至Ｚの代表例として網デバイス１００が示してある。網デバイス１００は３ポートスイッチングデバイス１０２を備え、このスイッチングデバイスの第１のデータポート（データポート１）は上流側ポート（ＲＪ４５ジャック１０８）に、第２のデータポート（データポート２）は下流側ポート（ＲＪ４５ジャック１１０）にそれぞれ接続してある。第３のデータポート（データポート３）は、特定用途適応機能をもたらすようにマイクロコントローラ１０６に接続してある。一方のＣａｔ５ケーブル１２０は上流側ＲＪ４５ジャック１０８に接続し、もう一方のＣａｔ５ケーブル１２２は下流側ＲＪ４５ジャック１１０に接続する。ケーブル１２０の通常使用の撚り線対は、信号経路１１２により電磁スイッチ１０４ａ経由でスイッチ１０２の第１のデータポートに接続する。ケーブル１２２の通常使用の撚り線対は、信号経路１１４により電磁スイッチ１０４ｂ経由でスイッチ１０２の第２のデータポートに接続する。これら信号経路１１２および１１４の各々は上記二つの撚り線対の中の四つのワイヤに対応する四つの導電性条片を備える。一方、受動信号経路１１６を、上記通常不使用の撚り線対を上流側ＲＪ４５ジャック１０８から下流側ＲＪ４５ジャック１１０に接続するように形成する。この実施例では、受動信号経路１１６で上記電磁スイッチの前段の二つのケーブルの撚り線対を相互接続する。したがって、受動信号経路１１６は網デバイスの電磁部品を通ることはない。

上述の１０ベース−Ｔイーサネットまたは１００ベース−ＴＸイーサネットアーキテクチャでは、通常不使用の撚り線対はＲＪ４５ジャックのピン４，５，７および８にある。したがって、網デバイス１００を１０ベース−Ｔイーサネットまたは１００ベース−ＴＸイーサネット網に実装するときは、上流側ポートのピン８を下流側ポートのピン８に接続し、ピン７をピン７に、ピン５をピン５に、ピン４をピン４にそれぞれ接続して、受動信号経路１１６を形成する。このようにして、上流側ケーブル１２０の通常不使用の撚り線対を網デバイス１００経由で下流側ケーブル１２２に接続して冗長信号経路を構成する。

図２を参照すると、イーサネット１０では網デバイスＡ乃至Ｚは上述の網デバイスＢと同じように構成されているので、受動信号経路１４Ａ乃至１４ＺがＣａｔ５ケーブルの通常不使用の撚り線対を網全体を通じて連結する。終端網デバイスＡおよびＢ、すなわち先頭ノードおよび末尾ノードの各々では、ループバック接続を実装して、通常不使用の撚り線対を通常使用の撚り線対に接続し、冗長ループを完結させる。この実施例では、受動ループバック手法をループバック接続に用い、ポートで通常使用の撚り線対を通常不使用の撚り線に接続するＲＪ４５ループバックコネクタを用いて、ループバック連結性を実現している。イーサネット１０では、ＲＪ４５ループバックコネクタ３０を網デバイスＡ（先頭ノード）の上流側ポートに接続し、ＲＪ４５ループバックコネクタ３２を網デバイスＺ（末尾ノード）の下流側ノードに接続している。

図５は、この発明の一つの実施例による受動ループバック手法の実装に使えるＲＪ４５ループバックコネクタのブロック図およびピン接続表を示す。図５を参照すると、ＲＪ４５ループバックコネクタ１５０は、Ｃａｔ５ケーブルが備える四つの撚り線対を表すピン１乃至８を含むＲＪ４５雄コネクタの形に構成されている。この実施例においては、このＲＪ４５ループバックコネクタ１５０を１０ベース−Ｔイーサネットまたは１００ベース−ＴＸイーサネットアーキテクチャに適用するものとしている。その場合は、ピン１，２，３および６が通常使用のピン（ＴＸ＋、ＴＸ−、ＲＸ＋、ＲＸ−）であり、一方、ピン４，５，７および８が通常不使用のピン（Ｎ．Ｃ．）であり。ＲＪ４５ループバックコネクタ１５０の内部では、通常使用のピンの各々を通常不使用のピンの一つの導電性条片で接続してある。この実施例では、ピン１はピン５に、ピン２はピン４に、ピン３はピン７に、ピン６はピン８にそれぞれ接続してある。上記以外の接続構成も可能であり、図５のループバック接続構成は例示にすぎない。ループバックコネクタを図５に示すように構成することによって、網デバイス接続用の既存のケーブルの通常不使用の撚り線対により、図２のイーサネットに冗長ループを形成することができる。

この発明のもう一つの実施例によると、終端ノードでのループバック連結性をもたらす能動ループバック手法を用いることができ、その方法は図３に示してある。図２および図３において、同じ構成要素は同じ参照数字で示し、説明を省略する。図３のイーサネット２０では、網デバイスＡを、マルチポートスイッチングデバイス４０Ａを用いてマルチポートイーサネットスイッチとして実動化する。一つの実施例では、マルチポートスイッチングデバイス４０Ａはカリフォルニア州サンホゼ所在のマイクレル，インコーポレーテッドから市販されている５ポートマネージドイーサネットスイッチで構成する。

図３を参照すると、網デバイスＡでは、ケーブル２０Ａの通常不使用の撚り線対と関連づけられたＲＪ４５コネクタ２２Ｄ−Ａのピンに接続した受動信号経路２４Ａをマルチポートスイッチングデバイス４０Ａのデータポートで終端する。ケーブル２０Ａの通常使用の撚り線対は信号経路２６Ａ経由でマルチポートスイッチングデバイス４０Ａのもう一つのデータポートに接続する。用途特定の機能をもたらすマイクロプロセッサをマルチポートスイッチングデバイス４０Ａの第３のデータポートに接続する。ワイドエリア網（ＷＡＮ）またはブロードバンド網への接続が必要である場合は、ＷＡＮ接続は上流側ポートにおいて信号経路２８Ａ経由でマルチポートスイッチングデバイス４０Ａのブロードバンドデータポートに対して形成できる。このＷＡＮ接続はオプションであり、この発明の網冗長性付与方法の不可欠の構成要件ではない。マルチポートスイッチングデバイスの利用により、受動信号経路２４Ａをスイッチングデバイス４０Ａのスイッチング回路経由で信号経路２６Ａに接続することができる。

図３の能動ループバック手法は独特の終端ノード（先頭ノードまたは末尾ノード）の利用を要する。すなわち、終端ノードは、通常不使用の撚り線対に利用可能なデータポートを含むマルチポート網デバイスでなければならない。したがって、新たな網デバイスをイーサネット２０に増設する際には、終端網デバイスＡに実動化したループバック連結性を確保するために、その新たな網デバイスは網デバイスＡに対し下流側に増設しなければならない。

イーサネット２０では、終端ノード（網デバイスＺ）をイーサネット１０の終端ノードと同じ方法で実装し、受動ループバック連結性のためにＲＪ４５ループバックコネクタを用いる。他の実施例では、網デバイスＺ用のマルチポートスイッチングデバイスを用いることによって、上記終端ノードは網デバイスＡの能動ループバック手法をも実動化できる。その場合、新たなデバイスをイーサネット２０に増設する際には、新たな網デバイスは網デバイスＺの上流側、および網デバイスＡの下流側に配置しなければならない。

能動ループバック手法が独特の終端ノードを要するのと対照的に、図２の受動ループバック手法は独特の終端ノードを要しない。その終端ノードを同じデイジーチェーンの中の他のノードと同じ網デバイスで構成できる。したがって、ＲＪ４５ループバックコネクタを用いた受動ループバック手法は規模適応性の高いアーキテクチャを実動化する。デイジーチェーンの中で網デバイスを増設または除去するには、網デバイスに伴う単一のＣａｔ５ケーブルを網に増設または網から除去し、ＲＪ４５ループバックコネクタをデイジーチェーン中の末尾の網デバイスの下流側のポート、またはデイジーチェーン中の第１の網デバイスの上流側ポートに配置するのである。

この発明の網冗長性付与方法を図２または図３のデイジーチェーンイーサネットに実動化するときは、網デバイス相互間に信号経路ループが形成される。イーサネット網が正しく機能するには、網の中の二つのノードの間で活性状態にある信号経路は一つでなければならない。したがって、網の中に冗長性確保のためのループを実装する際には、網デバイスの各々でスパニングツリープロトコルを実動化して二つの主要目的を達成するようにする。その一つは、網の中の網デバイス全部が正常に動作中にその網に不都合なループが形成されることを防ぐように単一の活性状態の信号経路を形成することであり、もう一つはデイジーチェーンの故障時に下流側ノードへの信号授受を可能にすることである。

この実施例では、ＩＥＥＥ８０２．１ｄ規格のスパニングツリープロトコルをイーサネット１０および２０の網デバイスに実動化する。ＩＥＥＥ８０２．１ｄスパニングツリープロトコルは、信号経路冗長性など網における不都合なループの形成を防止するリンク管理プロトコルである。動作の際には、スパニングツリープロトコルは、網の中の全スイッチにわたり特定の冗長信号経路を待機（または遮断）状態に引き込むツリーを確定する。スパニングツリープロトコルを実装した網の一部が故障した場合、例えば網デバイスが故障した場合は、スパニングツリーアルゴリズムがスパニングツリートポロジーを再構成して待機状態の信号経路の活性化により故障中のリンクを復旧させるように動作する。また、スパニングツリープロトコルは、上記以外の動作環境、例えば特定の網部分関連のコストに変更があった場合などにスパニングツリートポロジーを再構成する。その場合は、発生コストを最小にする形で網リンクを利用するようにスパニングツリートポロジーを再構成し得る。

図２のイーサネット１０を参照すると、ＩＥＥＥ８０２．１ｄスパニングツリープロトコルの利用により、先頭ノード（網デバイスＡ）と末尾ノード（網デバイスＺ）との間のデイジーチェーンの中の一つの網デバイスが電源断になったり故障したりした場合は、その故障した網デバイスよりも下流側の網デバイスとの間の交信を、Ｃａｔ５ケーブルの上記通常不使用の撚り線対および網デバイスの各々の中に形成した受動信号経路経由で確保する。このようにして、イーサネット１０における冗長性を、従来技術では不可欠であった網デバイスＺから網デバイスＡへの余分のＣａｔ５ケーブルを要することなく、実動化する。

これまでの説明はこの発明の特定の実施例の例示のためのものであって限定を意図するものではない。この発明の範囲内で多様な改変および変形が可能である。例えば、以上の説明では終端網デバイスにおけるループバック接続の実現に二つの方法、すなわちＲＪ４５ループバックコネクタを用いた受動ループバック方法およびマルチポートスイッチを用いた能動ループバック方法を述べたが、網デバイスにおけるループバック連結性の実現にこれら以外の方法があることは当業者には明らかであろう。この発明の網冗長性付与方法におけるループバック接続要件は、終端網デバイスにおいて通常不使用の撚り線対を通常使用の撚り線対に接続することだけである。

また、上述の説明では、上流側ポートからの通常不使用の撚り線対を下流側ポートの通常不使用の撚り線対に接続する受動信号経路を３ポートスイッチで具体化している。しかし、この受動信号経路が任意のマルチポート網デバイスで実現できることは当業者には明らかであろう。例えば４ポートスイッチまたは５ポートスイッチなどのマルチポートスイッチを含む網デバイスをデイジーチェーン上に接続した場合は、マルチポート網デバイスの上流側ポートと下流側ポートとの間には、通常不使用の撚り線対を接続する受動信号経路を実現できる。したがって、この発明は特許請求の範囲のみによって画定されるべきものである。

イーサネットなどのローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）の網デバイスの故障などに対する耐性を高めるとともに、網デバイスの増設など規模拡張に対する適応性を高め、それによってＬＡＮのより一層の普及に寄与できる。

先頭ノード（網デバイスＡ）と末尾ノード（網デバイスＮ）との間のデータ伝送を可能にするように多数の網デバイスをデイジーチェーン接続した慣用のデイジーチェーンイーサネット網の概略図。この発明の一つの実施例による網冗長性を具体化したデイジーチェーンイーサネットの概略図。この発明のもう一つの実施例による網冗長性を具体化したデイジーチェーンイーサネットの概略図。この発明の網冗長性付与手法により受動信号経路を具体化する網デバイスのより詳しいブロック図。この発明の一つの実施例による受動ループバック手法の具体化に用い得るＲＪ４５ループバックコネクタのブロック図およびピン接続表。

符号の説明

１ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）
２，３単一のカテゴリー５（Ｃａｔ５）ケーブル
４製品組立ライン装置（制御信号およびデータ信号授受用）
１０，２０イーサネット
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、・・・１２Ｚスイッチ
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、・・・１４Ｚ信号経路
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、・・・１６Ｚ信号経路
１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、・・・１８Ｚ信号経路
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、・・・２０ＺＣａｔ５ケーブル
μＣマイクロプロセッサ
１００網デバイス
１２０，１２２Ｃａｔ５ケーブル

Claims

網デバイスの接続にカテゴリー５（Ｃａｔ５）ケーブルを用いたデイジーチェーンローカルエリアネットワークであって、前記網デバイス接続用の前記Ｃａｔ５ケーブルの二つの撚り線対（「通常使用」の撚り線対）を通じて前記Ｃａｔ５ケーブルの二つの撚り線対（「通常不使用」の撚り線対）を不使用状態にしたまま信号授受を行うデイジーチェーンローカルエリアネットワークにおいて、
前記網デバイスのデイジーチェーンの二つの端部にそれぞれ配置された第１および第２の終端網デバイスの間でデイジーチェーン状に接続した複数の網デバイスであって、それら網デバイスおよび前記終端網デバイスの互いに相隣る対の各々を単一のＣａｔ５ケーブルで接続した複数の網デバイスであって、各々が、
前記Ｃａｔ５ケーブルに接続した上流側ポートおよび下流側ポートであって、各々が前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常使用の撚り線対および前記通常不使用の撚り線対にそれぞれ関連づけられたピンを備える上流側ポートおよび下流側ポートと、
前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常不使用の撚り線対に関連づけられた前記上流側ポートの前記ピンを前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常不使用の撚り線対に関連づけられた下流側ポートの前記ピンに接続する受動信号経路と
を含む複数の網デバイスと、
前記第１および第２の終端網デバイスの各々に接続され、それら第１および第２の終端網デバイスにそれぞれ接続した前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常使用の撚り線対を前記通常不使用の撚り線対に電気的に接続するように作用するループバック接続とを含み、
前記複数の網デバイス並びに前記第１および第２の終端網デバイスの前記ループバック接続を通じた受動信号経路が前記ローカルエリアネットワークの中の冗長ループを形成し、前記ローカルエリアネットワークを通じた活性状態の信号経路を画定するスパニングツリープロトコルを前記複数の網デバイス並びに前記第１および第２の終端網デバイスの各々に実装した
デイジーチェーンローカルエリアネットワーク。
前記第１および第２の終端網デバイスの少なくとも一方が、
少なくとも一方がＣａｔ５ケーブルに接続され、前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常使用の撚り線対および前記通常不使用の撚り線対にそれぞれ関連づけられたピンを各々が備える上流側ポートおよび下流側ポートと、
前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常不使用の撚り線対に関連づけられた第１の前記上流側ポートの前記ピンを、前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常不使用の撚り線対に関連づけられた前記下流側ポートの前記ピンに接続する受動信号経路と、
前記Ｃａｔ５ケーブルに接続されていない前記終端網デバイスのポートである第１のポートに接続したループバックコネクタであって、前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常使用の撚り線対と関連づけられた前記第１のポートのピンを前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常不使用の撚り線対に関連づけられた前記第１のポートのピンに接続するループバックコネクタと
を含む請求項１記載のデイジーチェーンローカルエリアネットワーク。
前記第１および第２の終端網デバイスの少なくとも一方が、スイッチング機構に接続した複数のデータポートを備えるマルチポートスイッチングデバイスを含み、前記第１および第２の終端網デバイスの少なくとも一方が、
Ｃａｔ５ケーブルに接続され、前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常使用の撚り線対および前記通常不使用の撚り線対にそれぞれ関連づけられたピンを備える第１のポートと、
前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常不使用の撚り線対に関連づけられた前記第１のポートのピンを前記マルチポートスイッチングデバイスの第１のデータポートに接続する第１の信号経路と、
前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常使用の撚り線対に関連づけられた前記第１のポートの前記ピンを前記マルチポートスイッチングデバイスの第２のデータポートに接続する第２の信号経路とを含み、
前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常不使用の撚り線対を、前記第１および第２の終端網デバイスの少なくとも一方で前記ループバック接続をもたらすように、前記マルチポートスイッチングデバイスのスイッチング機構経由で前記通常使用の撚り線対に電気的に接続する
請求項１記載のデイジーチェーンローカルエリアネットワーク。
前記複数の網デバイス並びに前記第１および第２の終端網デバイスが、三つ以上のポートを備えるスイッチを含む請求項１記載のデイジーチェーンローカルエリアネットワーク。
前記複数の網デバイス並びに前記第１および第２の終端網デバイスが、スイッチ、ハブ、ゲートウェイ、ブリッジまたはルータを含む請求項１記載のデイジーチェーンローカルエリアネットワーク。
前記ローカルエリアネットワークが１０ベース−Ｔイーサネット網または１００ベース−ＴＸイーサネット網を含む請求項１記載のデイジーチェーンローカルエリアネットワーク。
前記複数の網デバイス並びに前記第１および第２の終端網デバイスがレイヤ２デバイスを含む請求項６記載のデイジーチェーンローカルエリアネットワーク。
前記複数の網デバイス並びに前記第１および第２の終端網デバイスが三つ以上のポートを備えるレイヤ２スイッチを含む請求項６記載のデイジーチェーンローカルエリアネットワーク。
前記複数の網デバイスの各々における前記受動信号経路が、前記上流側ポートのそれぞれのピンを前記網デバイスの中の電磁部品を経由することなく前記下流側ポートのそれぞれのピンに接続する請求項１記載のデイジーチェーンローカルエリアネットワーク。
前記スパニングツリープロトコルがＩＥＥＥ８０２．１ｄスパニングツリープロトコルを含む請求項１記載のデイジーチェーンローカルエリアネットワーク。
網デバイスの接続にカテゴリー５（Ｃａｔ５）ケーブルを用いたデイジーチェーンローカルエリアネットワークに冗長性を付与する方法であって、前記網デバイス接続用の前記Ｃａｔ５ケーブルの二つの撚り線対（「通常使用」の撚り線対）を通じて前記Ｃａｔ５ケーブルの二つの撚り線対（「通常不使用」の撚り線対）を不使用状態にしたまま信号授受を行うデイジーチェーンローカルエリアネットワークに冗長性を付与する方法において、
前記網デバイスのデイジーチェーンの二つの端部にそれぞれ配置された第１および第２の終端網デバイスの間でデイジーチェーン状に接続した複数の網デバイスであって、それら網デバイスおよび前記終端網デバイスの互いに相隣る対を単一のＣａｔ５ケーブルで接続した複数の網デバイスを準備する過程と、
前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常不使用の撚り線対に関連づけられたそれぞれの網デバイスの上流側ポートのピンを前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常不使用の撚り線対に関連づけられたそれぞれの網デバイスの下流側ポートのピンに接続する受動信号経路を前記複数の網デバイスの各々の中に形成する過程と、
前記第１および第２の終端網デバイスの各々において、それら第１および第２の終端網デバイスにそれぞれ接続した前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常使用の撚り線対を前記通常不使用の撚り線対に電気的に接続するように作用するループバック接続を形成する過程と、
前記ローカルエリアネットワークを通じた活性状態の信号経路を画定するスパニングツリープロトコルを前記複数の網デバイス並びに前記第１および第２の終端網デバイスの各々に実装する過程と
を含む方法。
前記第１および第２の終端網デバイスの各々においてループバック接続を形成する過程が、
前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常不使用の撚り線対に関連づけられたそれぞれの終端網デバイスの上流側ポートのピンを、前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常不使用の撚り線対に関連づけられたそれぞれの終端網デバイスの下流側ポートの前記ピンに接続する受動信号経路を前記第１および第２の終端網デバイスの少なくとも一方に形成する過程と、
前記Ｃａｔ５ケーブルに接続されていない終端網デバイスのポートである第１のポートにおいて、前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常使用の撚り線対に関連づけられた前記第１のポートのピンを前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常不使用の撚り線対に関連づけられた前記第１のポートのピンに接続する過程と
を含む請求項１１記載の方法。
前記第１および第２の終端網デバイスの各々でループバック接続を形成する過程が、
前記第１および第２の終端網デバイスの少なくとも一方で、スイッチング機構に接続した複数のデータポートを備えるマルチポートスイッチングデバイスを実装する過程と、
前記第１および第２の終端網デバイスの少なくとも一方の第１のポート、すなわち、Ｃａｔ５ケーブルの前記通常使用の撚り線対および前記通常不使用の撚り線対にそれぞれ関連づけられたピンを備える第１のポートをＣａｔ５ケーブルに接続する過程と、
前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常不使用の撚り線対に関連づけられた前記第１のポートのピンを前記マルチポートスイッチングデバイスの第１のデータポートに接続する第１の信号経路を形成する過程と、
前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常使用の撚り線対に関連づけられた前記第１のポートのピンを前記マルチポートスイッチングデバイスの第２のデータポートに接続する第２の信号経路を形成する過程と、
前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常不使用の撚り線対を、前記第１および第２の終端網デバイスの少なくとも一方で前記ループバック接続をもたらすように、前記マルチポートスイッチングデバイスのスイッチング機構経由で前記通常使用の撚り線対に接続する過程と
を含む請求項１１記載の方法。
前記複数の網デバイス並びに前記第１および第２の終端網デバイスが、三つ以上のポートを備えるスイッチを含む請求項１１記載の方法。
前記複数の網デバイス並びに前記第１および第２の終端網デバイスが、スイッチ、ハブ、ゲートウェイ、ブリッジまたはルータを含む請求項１１記載の方法。
前記ローカルエリアネットワークが１０ベース−Ｔイーサネット網または１００ベース−ＴＸイーサネット網を含む請求項１１記載の方法。
前記複数の網デバイス並びに前記第１および第２の終端網デバイスがレイヤ２デバイスを含む請求項１６記載の方法。
前記複数の網デバイス並びに前記第１および第２の終端網デバイスが三つ以上のポートを備えるレイヤ２スイッチを含む請求項１６記載の方法。
前記複数の網デバイスの各々において前記受動信号経路を形成する過程が、前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常不使用の撚り線対に関連づけられたそれぞれの前記網デバイスの上流側ポートのピンを、前記Ｃａｔ５ケーブルの前記通常不使用の撚り線対に関連づけられたそれぞれの前記網デバイスの下流側ポートのピンに、前記網デバイスの中の電磁部品を経由することなく接続する過程を含む請求項１１記載の方法。
前記スパニングツリープロトコルがＩＥＥＥ８０２．１ｄスパニングツリープロトコルを含む請求項１１記載の方法。