JP2007028488A

JP2007028488A - セレクタ装置

Info

Publication number: JP2007028488A
Application number: JP2005211120A
Authority: JP
Inventors: Naotaka Yamashita; 直孝山下
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-07-21
Filing date: 2005-07-21
Publication date: 2007-02-01

Abstract

【課題】入力信号が連続信号である場合にも事前に自己の故障を検出可能なセレクタ装置を提供する。
【解決手段】セレクタ部１０は、同一のチップに形成された第１セレクタ回路１１および第２セレクタ回路１２を含んでいる。第１セレクタ回路１１は、入力ポート＃０，＃１から入力される信号のうちの１つを選択して出力ポート２０に出力する。第２セレクタ回路１２もまた、複数の入力ポートから入力される信号のうちの１つを選択して故障検出部１３に出力する。故障検出部１３は、第２セレクタ回路１２から出力される信号の有無を判定することにより、セレクタ部１０の故障を検出する。第１セレクタ回路１１と第２セレクタ回路１２とはチップ上に近接して形成されていることが望ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば通信システムの冗長化に用いられるセレクタ装置に関し、特に、セレクタ装置の故障検出のための自己監視機能に関するものである。

例えば通信システムの信頼性向上のための手法として「冗長化」の技術が知られている。冗長化された通信システムは、信号経路を必要最小限の数よりも多く備えており、ある一の信号経路に故障が生じても他の信号経路に切り替えて通信を継続できるよう構成される。つまり、冗長化された通信システムでは、複数個の信号経路が同時に故障しない限り通信を継続できるため、信頼性・可用性（アベイラビリティ）に優れている。

システムの冗長化においては、信号経路を切り替えるためのセレクタ装置が使用される。セレクタ装置の動作信頼性を向上させるために、自己の動作を監視して自己の故障検出を行うセレクタ装置が提案されている。自己監視機能を有する従来のセレクタ装置にあっては、セレクタ装置が自身の出力信号を監視することで故障を検出していたため、信号経路を切り替えるよう実際に動作させて初めて故障が検出されていた。つまり、セレクタ装置に故障が生じていても、切替動作が実際に行われた後でなければ、システムの管理者あるいは使用者はその故障を知ることができなかった。

セレクタ装置に故障が生じていてもそれを事前に知ることができない場合、信号経路に故障が生じてもセレクタ装置の故障が原因で他の信号経路に切り替えることができずに、信号の伝達が途絶えてしまうことになりかねない。つまりシステムの可用性の低下を招いてしまう。

また、セレクタ装置の入力ポートから監視用信号を入力し、当該セレクタ装置の出力ポートにその監視用信号が正しく現れるか否かをチェックすることで、自己の故障を検出するセレクタ装置も提案されている（例えば特許文献１）。このセレクタ装置であれば、実際に信号経路の切り替えを行うことなく、前もってセレクタ装置の故障を検出することができる。

特許平６−１６４６２２号公報

しかし特許文献１のセレクタ回路のように、入力ポートに監視用信号を入力するには、入力信号に監視用信号を挿入するための空き区間（空き期間）があることが条件になる。即ち入力信号が空き期間の無い連続信号（例えばクロック信号など）であるようなケースには適用することができない。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、入力信号が連続信号である場合にも事前に自己の故障を検出可能なセレクタ装置を提供することを目的とする。

本発明に係るセレクタ装置は、同一のチップに形成された第１セレクタ回路および第２セレクタ回路を含むセレクタ部と、前記セレクタ部の故障を検出する故障検出部とを備え、前記第１セレクタ回路は、複数の入力信号から１つを選択して出力ポートに出力し、前記第２セレクタ回路は、前記複数の入力信号から１つを選択して前記故障検出部に出力し、前記故障検出部は、前記第２セレクタ回路の出力信号に基づいて前記セレクタ部の故障を検出するものである。

第１セレクタ回路と第２セレクタ回路とは同一チップに形成されているため、第１セレクタ回路の故障時には高い確率で第２セレクタ回路も正常に動作しなくなる。従って、故障検出部は、第２セレクタ回路の出力信号に基づいて、第１セレクタ回路の故障、即ちセレクタ部の故障を高い確率で検出することができる。つまり出力ポートに現れる出力信号を監視しなくともセレクタ部の故障の検出が可能であるので、信号経路の故障に伴う切替動作を行う前に、セレクタ装置自身の故障を検出することができる。さらに、信号の空き期間に監視用信号を挿入する必要が無いため、クロック信号のような連続信号を伝達するための信号経路の冗長化にも用いることができる。

＜実施の形態１＞
図１は本発明に係るセレクタ装置が適用されるシステムの一例を示す図であり、冗長化された通信装置の構成の一例を示すブロック図である。当該通信装置は、各信号経路が二重化されたいわゆる１＋１冗長系システムを構成している。

当該通信装置は、各々二重化された受信インタフェース部１０１、スイッチ部１０２、送信インタフェース部１０３およびクロック生成部１０４を有している。それに伴い、受信インタフェース部１０１とスイッチ部１０２との間の信号経路である信号線１１１、スイッチ部１０２と送信インタフェース部１０３との間の信号経路である信号線１１２、およびクロック生成部１０４が受信インタフェース部１０１、スイッチ部１０２並びに送信インタフェース部１０３のそれぞれにクロック信号を送るための信号経路である信号線１１３もまた二重化されている。

受信インタフェース部１０１とスイッチ部１０２との間の信号線１１１および、スイッチ部１０２と送信インタフェース部１０３との間の信号線１１２でやり取りされる信号は、一定長のデータ信号（例えば「セル」や「パケット」と呼ばれる）に分割された状態で伝送されており、即ち、空き期間を有する不連続な信号である。それに対し、クロック生成部１０４から信号線１１３を介して、受信インタフェース部１０１、スイッチ部１０２並びに送信インタフェース部１０３のそれぞれに送られるクロック信号は、空き期間の無い連続信号である。従って、この信号線１１３の冗長化には、特許文献１のように入力信号の空き期間を利用する方式の自己監視機能を有するセレクタ装置は適用することができない。

図２は、本発明の実施の形態１に係るセレクタ装置の構成を示す図である。同図の如く、当該セレクタ装置は、信号が入力される入力ポート＃０，＃１と、その入力ポート＃０，＃１それぞれに入力された信号（以下「入力信号」と総称する）のうちの１つを選択して出力ポート２０に出力するセレクタ部１０と、当該セレクタ部１０の故障を検出する故障検出部１３と、当該セレクタ部１０の切替動作を制御する切替制御部１４とを備えている。

さらにセレクタ部１０は、同一のチップに形成された第１セレクタ回路１１と第２セレクタ回路１２とから構成されている。第１セレクタ回路１１は、入力信号のうちの１つを選択して出力ポート２０に出力する。一方第２セレクタ回路１２もまた、入力信号のうちの１つを選択して故障検出部１３に出力する。切替制御部１４は、セレクタ部１０が備える第１セレクタ回路１１および第２セレクタ回路１２それぞれにおける切替動作を制御している。

以下、このセレクタ装置が信号経路の二重化に使用された場合の動作について説明する。その場合、入力ポート＃０，＃１の各々には、信号経路の故障が生じたときに切替可能なように、互いに等価な信号が入力される。

第１セレクタ回路１１は、冗長化のための通常の切替動作を行う。即ち、第１セレクタ回路１１は、切替制御部１４の制御に基づき、入力ポート＃０，＃１のうちの片方を選択する。即ち、入力ポート＃０，＃１からの２つの入力信号のうちの片方を選択して出力ポート２０に出力する。そして、例えば入力ポート＃０を選択している間に当該入力ポート＃０側の信号経路に故障が生じた場合、第１セレクタ回路１１は、信号経路を入力ポート＃１側に切り替える。つまり、出力ポート２０には入力ポート＃１の入力信号（即ち、故障が無い場合の入力ポート＃０の入力信号と等価の信号）が出力されるようになる。その結果、信号経路に故障が生じても信号の伝送が継続されるため、信頼性・可用性に優れたシステムが構成される。

一方、第２セレクタ回路１２は、セレクタ部１０の故障を検出するために使用されるものである。セレクタ部１０は、切替制御部１４の制御に基づいて、入力ポート＃０，＃１の入力信号のうちの片方を選択して故障検出部１３に出力する。そして故障検出部１３は、第２セレクタ回路１２の出力信号の有無を判定することにより、セレクタ部１０の故障を検出する。信号の有無は、例えば信号の断（例えば、レベルのＬ（low）→Ｈ（High）、Ｌ→Ｈの変化が無いこと）を検出することにより判定可能である。

第１セレクタ回路１１と第２セレクタ回路１２とは共に同じチップに形成されているため、第１セレクタ回路１１の故障時には、高い確率で第２セレクタ回路１２も正常に動作しなくなる。逆に言えば、第２セレクタ回路１２の動作を監視することにより、第１セレクタ回路１１の故障、即ちセレクタ部１０の故障を高い確率で検出することができる。その確率は、チップ上に第１セレクタ回路１１と第２セレクタ回路１２とが、より近くに配置されているほど高くなる。従って、例えばＬＳＩ（Large-Scale Integration）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）など大規模回路を搭載するチップの場合には、第１セレクタ回路１１と第２セレクタ回路１２とを単に同一のチップに搭載するだけでなく、近接させて配置することが望ましい。

このように本実施の形態に係るセレクタ装置によれば、出力ポート２０に現れる出力信号を監視しなくともセレクタ部１０の故障の検出が可能であるので、信号経路の故障に伴う切替動作を行うことなく、事前にセレクタ装置自身の故障を検知することが可能になる。従って、システムの管理者および使用者が、信号経路の故障に備えてセレクタ装置の故障を予め修復しておくことも可能になるのでシステムの可用性が向上する。さらに、セレクタ装置の故障の検出のために信号の空き期間を必要としないので、クロック信号のような連続信号を伝達するための信号経路の冗長化にも適用することが可能である。

なお、第２セレクタ回路１２の切替動作としては、当該第２セレクタ回路１２の動作が正常か否かを故障検出部１３が判定できるものであれば任意の動作でよい。例えば、入力ポート＃０，＃１のうち第１セレクタ回路１１が選択しているものとは反対のものを選択するよう動作してもよいし、あるいは、入力ポート＃０と入力ポート＃１とを一定間隔で交互に選択するものであってもよい。

また本実施の形態においては、セレクタ装置が入力ポート＃０，＃１の２つを有する例（即ち、二重化の例）を示したが、本発明は入力ポートを３つ以上の有するセレクタ装置にも適用可能である。即ち、信号経路の三重化以上の冗長化を行う場合にも適用可能である。

その場合、第１セレクタ回路１１は、Ｎ個（Ｎ≧３）の入力ポート＃０〜＃Ｎ−１の入力信号から１つを選択して出力ポート２０に出力するよう動作する。また第２セレクタ回路１２は、それら入力ポート＃０〜＃Ｎ−１の入力信号のうちの１つを選択して故障検出部１３に出力する。この場合も、故障検出部１３が第２セレクタ回路１２の出力信号の有無を判定することによって、セレクタ部１０の故障が検出される。また、この場合においても、第２セレクタ回路１２の切替動作としては、当該第２セレクタ回路１２の動作が正常か否かを故障検出部１３が判定できるものであれば任意の動作でよい。例えば、入力ポート＃０〜＃Ｎ−１から入力される信号を１つずつ順次選択して故障検出部１３に出力するというような動作が考えられる。

＜実施の形態２＞
図３は、本発明の実施の形態２に係るセレクタ装置の構成を示す図である。同図において、図２に示したものと同様の機能を有する要素には、同一符号を付してある。本実施の形態においても、セレクタ部１０は、同一のチップに形成された第１セレクタ回路１１と第２セレクタ回路１２とから構成される。

本実施の形態における第１セレクタ回路１１の構成および動作は、実施の形態１の場合と同じである。但し、第１セレクタ回路１１の出力信号（入力信号のうち、第１セレクタ回路１１が選択している方）は、出力ポート２０だけでなく故障検出部１３にも出力される。一方、第２セレクタ回路１２は、第１セレクタ回路１１が選択した信号と同じものを選択して故障検出部１３へ出力するように切替制御部１４に制御される。

つまり本実施の形態においては、第１セレクタ回路１１および第２セレクタ回路１２に故障が生じていなければ、第１セレクタ回路１１および第２セレクタ回路１２からは互いに同じ信号が出力され、その両方が共に故障検出部１３に入力される。

そして故障検出部１３には、第１セレクタ回路１１の出力信号と第２セレクタ回路１２の出力信号とを互いに比較することにより、セレクタ部１０の故障を検出する。即ち、故障検出部１３は、第１セレクタ回路１１の出力信号と第２セレクタ回路１２の出力信号とが一致しなくなった場合に、セレクタ部１０に故障が生じたものと判断するのである。

この構成よれば、実際に第１セレクタ回路１１の切替動作を行わずともセレクタ部１０の故障の検出が可能であるので、信号経路の故障に伴う切替動作を行う前にセレクタ装置自身の故障を検知することができる。つまりシステムの管理者および使用者が、信号経路の故障に備えて、セレクタ装置の故障を予め修復しておくことが可能になるのでシステムの可用性が向上する。さらに、セレクタ装置の故障検出のために信号の空き期間を使用する必要がないため、クロック信号のような連続信号を伝達するための信号経路の冗長化にも用いることができる。

なお、本実施の形態では、入力ポート＃０の入力信号と入力ポート＃１の入力信号との間にある程度の位相差が存在する場合には、故障が誤検出される可能性がある。その場合は、何れかの入力ポートに遅延回路を介在させ、２つの入力信号の位相を揃えてからセレクタ部１０に入力し、位相差の影響を除去するとよい。

また、本実施の形態は、実施の形態１と組み合わせることも可能である。即ち、例えば第２セレクタ回路１２が入力ポート＃０，＃１とを一定間隔で交互に選択するようにし、第２セレクタ回路１２が第１セレクタ回路１１と逆側を選択している間は故障検出部１３が実施の形態１の動作を行い、第２セレクタ回路１２が第１セレクタ回路１１と同じ側を選択している間は故障検出部１３が実施の形態２の動作を行うようにすることもできる。それによって、実施の形態１と実施の形態２の両方の方式による故障の検出が可能になるので、本発明におけるセレクタ部１０の故障の検出精度が向上される。なお、実施の形態１の方式を組み合わせる場合には、第１セレクタ回路１１と第２セレクタ回路１２とが、同一チップ内でより近接して配置されていることが望ましい。

＜実施の形態３＞
図４は、本発明の実施の形態３に係るセレクタ装置の構成を示す図である。同図において、図３に示したものと同様の機能を有する要素には、同一符号を付してある。本実施の形態に係るセレクタ装置においては、入力ポート＃０，＃１と第２セレクタ回路１２との間に、それぞれマスク回路２１，２２が接続している。即ち、入力ポート＃０，＃１の入力信号は、それぞれマスク回路２１，２２を通して第２セレクタ回路１２に入力される。また本実施の形態においても、セレクタ部１０は、同一のチップに形成された第１セレクタ回路１１と第２セレクタ回路１２とから構成されている。

マスク回路２１，２２は、切替制御部１４により制御されており、それぞれ入力信号を所定の期間だけ所定のマスク信号に変換して第２セレクタ回路１２に出力する。ここで、本発明におけるマスク信号は、通常の入力信号と区別可能な特定のパターンを有する信号であり、例えば、Ｌ（Low）レベルあるいはＨ（High）レベルの一定値から成る信号でもよく、「Ｌ→Ｈ→Ｌ→Ｈ→Ｌ→Ｈ→・・・」や「Ｌ→Ｌ→Ｈ→Ｈ→Ｌ→Ｌ→Ｈ→Ｈ→・・・」といった所定周期の繰り返し信号でもよい。

マスク回路２１，２２が入力信号をマスク信号に変換している期間は、第２セレクタ回路１２からそのマスク信号が出力されることになる。故障検出部１３は、その期間に第２セレクタ回路１２の出力にマスク信号が正常に出力されているか否かを判定することにより、セレクタ部１０の故障の検出を行う。

このマスク信号はセレクタ部１０の故障の検出に使用される点で、特許文献１の「監視用信号」と似た働きをしているが、上述のとおり特許文献１では監視用信号が入力信号の空き期間に挿入される必要があり、入力信号が連続的な信号であるケースには適用することができない。監視用信号を空き期間以外の期間に挿入すると、本来その期間に出力ポートへ出力されるべき信号が得られなくなるからである。

それに対し本実施の形態では、マスク回路２１，２２が出力するマスク信号は、セレクタ部１０の第２セレクタ回路１２のみに入力されるため、出力ポート２０への出力（即ち第１セレクタ回路１１の出力）には影響を与えない。つまり本実施の形態においては、入力信号の空き期間に関係なくマスク信号を第２セレクタ回路１２に入力して、セレクタ部１０の故障の検出動作を行うことが可能である。従って、クロック信号のような連続信号が入力されるセレクタ装置に対しても適用可能である。

また本実施の形態は、実施の形態１や実施の形態２とを組み合わせることも可能である。即ち、マスク回路２１が入力信号をマスク信号に変換しない期間において、第２セレクタ回路１２および故障検出部１３に実施の形態１あるいは実施の形態２の動作を行わせることも可能である。

本発明に係るセレクタ装置が適用されるシステムの一例を示す図である。実施の形態１に係るセレクタ装置の構成を示す図である。本発明の実施の形態２に係るセレクタ装置の構成を示す図である。実施の形態３に係るセレクタ装置の構成を示す図である。

符号の説明

＃０入力ポート、＃１入力ポート、１０セレクタ部、１１第１セレクタ回路、１２第２セレクタ回路、１３故障検出部、１４切替制御部、２０出力ポート、２１マスク回路、２２マスク回路。

Claims

同一のチップに形成された第１セレクタ回路および第２セレクタ回路を含むセレクタ部と、
前記セレクタ部の故障を検出する故障検出部とを備え、
前記第１セレクタ回路は、複数の入力信号から１つを選択して出力ポートに出力し、
前記第２セレクタ回路は、前記複数の入力信号から１つを選択して前記故障検出部に出力し、
前記故障検出部は、前記第２セレクタ回路の出力信号に基づいて前記セレクタ部の故障を検出する
ことを特徴とするセレクタ装置。
請求項１記載のセレクタ装置であって、
前記第１セレクタ回路および第２セレクタ回路は、前記同一のチップにおいて互いに近接した位置に形成されている
ことを特徴とするセレクタ装置。
請求項１または請求項２記載のセレクタ装置であって、
前記第２セレクタ回路は、前記複数の入力信号を１つずつ順次選択して前記故障検出部へ出力し、
前記故障検出部は、前記第２セレクタ回路の出力信号の有無に基づいて前記セレクタ部の故障を検出する
ことを特徴とするセレクタ装置。
請求項１または請求項２記載のセレクタ装置であって、
前記セレクタ部には２つの入力信号が入力され、
前記第２セレクタ回路は、前記２つ入力信号のうち前記第１セレクタ回路が選択しているものとは別の方を選択して前記故障検出部へ出力し、
前記故障検出部は、前記第２セレクタ回路の出力信号の有無に基づいて前記セレクタ部の故障を検出する
ことを特徴とするセレクタ装置。
請求項１または請求項２記載のセレクタ回路であって、
前記第１セレクタ回路は、選択した信号を前記故障検出部にも出力し、
前記第２セレクタ回路は、前記第１セレクタ回路が選択している信号と同じものを選択して前記故障検出部へ出力し、
前記故障検出部は、前記第１セレクタ回路の出力信号と前記第２セレクタ回路の出力信号とを比較することにより前記セレクタ部の故障を検出する
ことを特徴とするセレクタ装置。
請求項１または請求項２記載のセレクタ装置であって、
前記複数の入力信号を所定の期間だけ特定のマスク信号に変換してから前記第２セレクタ回路に入力するマスク回路をさらに備え、
前記故障検出部は、前記所定の期間に前記第２セレクタ回路から前記マスク信号が出力されているか否かを判定することにより前記セレクタ部の故障を検出する
ことを特徴とするセレクタ装置。