JP2007110241A - ネットワーク監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワーク信号におけるフレーム間隔時間の異常検出を容易に行うことのできるネットワーク監視装置を得る。
【解決手段】物理インタフェース部５は、ネットワーク信号のインタフェース種類を判別する。媒体アクセス制御部９は、物理インタフェース部５との間でフレームを送受信する。ＴＸ ＩＦＧ検出回路１１およびＲＸ ＩＦＧ検出回路１２は、物理インタフェース部５と媒体アクセス制御部９間を流れるフレームの間隔時間が予め決められた最小間隔時間を満たしているか否かを監視する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（イーサネット：登録商標、以下省略）において、フレーム間の最小間隔時間を満たすか否かを監視し、異常検出を行うネットワーク監視装置に関するものである。

イーサネットの分野では、その規格ＩＥＥＥ８０２．３において、各インタフェース（１０ＢＡＳＥ−Ｔ、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ、１０００ＢＡＳＥ−Ｔ等）で、パケットとパケットの間隔の最小間隔時間（ＩＦＧ：インタ−フレームギャップ、またはＩＰＧ：インタ−パケットギャップと定義している場合もある）が定義されている。各メーカでは、ＧＥＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の台頭により新規ＬＳＩの開発を積極的に行い、一方では、イーサネット網の独自監視を実現するために、本ＩＦＧの最小間隔の帯域を利用し、制御信号を送信するような開発を行っている。

また、従来、ＩＦＧ長を任意に変更して送信し、伝送路でのコリジョンの有無を検出する装置があった（例えば、特許文献１参照）。また、伝送路およびＩＦＧの時間を考慮した遅延時間を考慮し、その結果分、応答を待つようにした装置があった（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−１３４６５号公報 特表２０００−５１２４５６号公報

ところで、通信装置の中には上述したＩＥＥＥ８０２．３で定義されているＩＦＧ長が最小間隔条件を満たしていない装置が流出し、各メーカの相互接続を行うとうまく通信ができないトラブルが発生している。ＩＦＧ長が最小間隔になる条件は、既存ネットワークでは再現させることが困難なため、再現性が低く、本トラブルは原因切り分けに非常に時間を費やしていた。
また、上記特許文献１、２に記載されている技術は、このようなＩＦＧ長の異常検出には適用できないものであった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ネットワーク信号におけるフレーム間隔時間の異常検出を容易に行うことのできるネットワーク監視装置を得ることを目的とする。

この発明に係るネットワーク監視装置は、ネットワーク信号のインタフェース種類を判別する物理インタフェース部で判定されたネットワーク信号に対応するフレームの最小時間間隔を満たしているか否かを監視するフレーム間隔時間監視部を備えたものである。

この発明のネットワーク監視装置は、ネットワーク信号に対応するフレームの間隔時間が予め決められた最小間隔時間を満たしているか否かを監視するようにしたので、ネットワーク信号におけるフレーム間隔時間の異常検出を容易に行うことのできるネットワーク監視装置を得ることができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるネットワーク監視装置を示す構成図であるが、この説明に先立ち、本発明の前提となるネットワーク装置の説明を行う。
図２は、このようなネットワーク装置の構成図である。
図２において、イーサネット伝送路１には、イーサネット装置２と対向イーサネット装置３が接続されている。イーサネット伝送路１は、例えば、１０ＢＡＳＥ−Ｔ、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ、１０００ＢＡＳＥ−Ｔといった公知のイーサネット伝送路である。また、イーサネット装置２は、イーサネット伝送路１を介して対向イーサネット装置３と通信を行う装置であり、トランシーバ４、物理インタフェース部（ＰＨＹ）５、イーサネット制御ＬＳＩ６、送信インタフェース７、受信インタフェース８からなる。

トランシーバ４は、物理コネクタ（ＲＪ−４５）およびトランスからなり、イーサネット装置２において、イーサネット伝送路１への信号の送受信を行う。物理インタフェース部５は、イーサネット伝送路１を介して接続されている対向イーサネット装置３と対応可能なＩ／Ｆ種別の情報のやり取りを行い、ＩＥＥＥ８０２．３で定義されている１０ＢＡＳＥ−Ｔ、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ、１０００ＢＡＳＥ−ＴといったＩ／Ｆで接続を実行する。即ち、物理インタフェース部５は、ネットワーク信号の電気終端を行うと共に、後述する媒体アクセス制御部９からのフレームをネットワーク信号として送出する。

イーサネット制御ＬＳＩ６は、媒体アクセス制御部９を備え、この媒体アクセス制御部９を制御する。また、媒体アクセス制御部９は、送信インタフェース７および受信インタフェース８を介して、物理インタフェース部５との間で、ＭＡＣフレームの送受信を行う。送信インタフェース７は、ＭＩＩ（Ｍｅｄｉａ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）＿ＴＸ Ｉ／ＦまたはＧＭＩＩ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｍｅｄｉａ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）＿ＴＸ Ｉ／Ｆであり、受信インタフェース８は、ＭＩＩ＿ＲＸ Ｉ／ＦまたはＧＭＩＩ＿ＲＸＩ／Ｆである。

このように構成されたネットワーク装置において、先ず、イーサネット装置２におけるイーサネット伝送路１からの受信処理について動作を説明する。
物理インタフェース部５は、イーサネット伝送路１上のＩ／Ｆ条件に合わせ、ＩＥＥＥ８０２．３で定義された適切な処理を実行し、ＩＦＧパターンおよび物理インタフェース部５間の制御コードパターンの抽出を実行する。ＩＦＧパターンおよび制御コード抽出後、物理インタフェース部５は媒体アクセス制御部９に対して送信すべきデ−タに対してコード変換を行い、ＭＩＩ＿ＴＸ Ｉ／ＦまたはＧＭＩＩ＿ＴＸ Ｉ／Ｆの規格化された送信パラレル数に変換し、データおよびクロック、制御信号を媒体アクセス制御部９に対して送信する。

また、イーサネット伝送路１に対してデータを送信する場合は、媒体アクセス制御部９より送信したいデータを物理インタフェース部５にて判定されたイーサネット伝送路１上のＩ／Ｆ条件に合わせ、ＭＩＩ＿ＲＸまたはＧＭＩＩ＿ＲＸ Ｉ／Ｆに対して規格化された送信データパラレル変換し、データおよびクロック、制御信号を物理インタフェース部５に対して送信する。物理インタフェース部５は、媒体アクセス制御部９より送信されたデータに対して、ＩＥＥＥ８０２．３で定義された適切な処理を実行し、イーサネット伝送路１に送信する。この時、媒体アクセス制御部９よりデータが送信されていない場合には物理インタフェース部５はＩＦＧコードをイーサネット伝送路１に送信する。

上述した一般的な形態において、イーサネット伝送路１よりＩＦＧが適正な間隔で入ってこない場合、媒体アクセス制御部９が、ＭＩＩ／ＧＭＩＩ ＿ＲＸ Ｉ／Ｆを介して受信するデータを正常に処理できない場合がある。逆に媒体アクセス制御部９よりＭＩＩ／ＧＭＩＩ ＿ＴＸ Ｉ／Ｆを介してデータを送信する場合、物理インタフェース部５が適正なＩＦＧを対向装置に送信するには媒体アクセス制御部９が送信するＭＩＩ／ＧＭＩＩ ＿ＴＸ Ｉ／Ｆにおいて物理インタフェース部５に適正なＩＦＧを挿入できるデータ間隔を保証する必要がある。そこで、本実施の形態では、このようなＩＦＧを監視するためのフレーム間隔時間監視部を設けており、以下、図１を用いてその説明を行う。

図１において、トランシーバ４〜媒体アクセス制御部９は、図２中の各構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。ＴＸ ＩＦＧ検出回路１１およびＲＸ ＩＦＧ検出回路１２は、インタフェース上の無効データ幅に基づいてフレーム間隔時間が予め決められた最小間隔時間を満たしているか否かを監視するフレーム間隔時間監視部を構成する回路であり、ＴＸ ＩＦＧ検出回路１１は、媒体アクセス制御部９から物理インタフェース部５への送信インタフェース７上の無効データ幅に基づいてフレーム間隔時間を監視し、ＲＸ ＩＦＧ検出回路１２は、媒体アクセス制御部９から物理インタフェース部５への受信インタフェース８上の無効データ幅に基づいてフレーム間隔時間を監視するよう構成されている。これらＴＸ ＩＦＧ検出回路１１およびＲＸ ＩＦＧ検出回路１２は、常時モニタを行い、送信するＩＦＧまたは受信するＩＦＧが期待するＩＦＧ間隔を確保できているかをチェックし、イーサネット伝送路１の品質の確保および、新規のイーサネット制御ＬＳＩ６のＩＦＧ制御が正常にできていることを監視する。もし、送信または受信するＩＦＧが期待するＩＦＧ間隔を確保できていない場合は、警報を上げるよう構成されている。

次に、本実施の形態の動作について説明する。
イーサネット伝送路１から来る信号は物理インタフェース部５で、ＩＦＧを抜き取り、送信インタフェース７（ＭＩＩ＿ＴＸ Ｉ／ＦまたはＧＭＩＩ＿ＴＸ Ｉ／Ｆ）にデータが送信される。ここで、ＭＩＩ＿ＴＸ Ｉ／ＦとＧＭＩＩ＿ＴＸ Ｉ／Ｆのどちらを使用するかはイーサネット伝送路１上で、対向イーサネット装置３とＩＥＥＥ８０２．３に定義されたどのＩ／Ｆで接続するかによって決定する。１０ＢＡＳＥ−Ｔおよび１００ＢＡＳＥ−Ｔでは、ＭＩＩ Ｉ／Ｆが採用され、図３（ａ）に定義されるＩＥＥＥ８０２．３で定義されたＩ／Ｆ構成をとる。また、１０００ＢＡＳＥ−Ｔで接続した場合には図３（ｂ）に定義されるＧＭＩＩ Ｉ／Ｆが適用される。

ＭＩＩ Ｉ／Ｆを適用するか、ＧＭＩＩ Ｉ／Ｆを適用するか、またＭＩＩ Ｉ／Ｆにおいて、１０ＢＡＳＥ−Ｔか１００ＢＡＳＥ−ＴＸかの判定は物理インタフェース部５が認識し、本情報をＴＸ ＩＦＧ検出回路１１およびＲＸ ＩＦＧ検出回路１２に通知する。これにより、ＴＸ ＩＦＧ検出回路１１およびＲＸ ＩＦＧ検出回路１２は、どちらのＩ／ＦでどのようにＩＦＧ検出を行うかを判断する。

以下、ＴＸ ＩＦＧ検出回路１１の動作（ＩＦＧ＿ＴＸ間隔異常検出）について説明する。
ＩＦＧ＿ＴＸ間隔異常検出は、媒体アクセス制御部９から物理インタフェース部５へ送信するＴＸ有効データの送信データ終了点から次のＴＸ有効データの開始点の間隔をモニタすることにより実現する。

図３（ａ）に定義されるＭＩＩ Ｉ／Ｆにおける、ＭＩＩ＿ＴＸ部は４つのパラレルデータＴＸＤ［３．．０］と、本信号を送信するタイミングを制御するＴＸＣＬＫ、本信号が有効なことを示すＴＸＥＮ、本信号が異常なことを示すＴＸＥＲより構成される。ＣＯＬ信号およびＣＲＳ信号は、特にＩＦＧ検出回路では使用しない。

ＴＸ ＩＦＧ検出回路１１は、物理インタフェース部５よりどのＩ／Ｆでイーサネット伝送路１は接続されているかの情報より１０ＢＡＳＥ−Ｔか１００ＢＡＳＥ−ＴＸまたは１０００ＢＡＳＥ−Ｔでの接続のどのモードかを認識することができる。以下、一例として、１０ＢＡＳＥ−Ｔで接続した場合を説明する。

１０ＢＡＳＥ−Ｔで接続した場合、ＴＸＣＬＫは２．５ＭＨｚのクロックとなり、４つのパラレル信号は２．５ＭＨｚの速度で伝送される。４つのパラレルデータが２．５ＭＨｚで動作することにより、１０ＭＨｚのデータ転送速度を実現している。ここでＭＩＩ＿ＴＸ Ｉ／Ｆは有効データ送信時には常にＴＸＥＮが有効になる。このことにより、ＴＸＥＮが無効時に２．５ＭＨＺの連続でＴＸＣＬＫが何回動作するか、そのカウントを行い、カウントしたクロック数と１クロックの時間２．５ＭＨｚの逆数（４００ｎｓ）を掛け合わせることにより、データ間の空き時間を算出することができる。本データ空き時間に対して物理インタフェース部５は、イーサネット伝送路１にＩＦＧを挿入する動作を行うため、媒体アクセス制御部９では、必ず、正常時にはＩＥＥＥ８０２．３で１０ＢＡＳＥ−Ｔにて規定する１２ｂｙｔｅ（９．６μｓｅｃ）以上の間隔を有効データの終わりから次の有効データの始まりまでは物理インタフェース部５に対して保証する必要がある。このため、ＴＸＣＬＫのカウント値が２４カウント未満の場合を条件にすることにより、ＴＸ側においてＩＦＧ異常が発生したことを検出することができる。

図４は、１０ＢＡＳＥ−ＴのＭＩＩ＿ＴＸ Ｉ／Ｆにおいて、ＩＦＧ正常時とＩＦＧ異常時のタイミングチャートを示している。尚、（ａ）はＩＦＧが正常な場合、（ｂ）はＩＦＧが異常な場合である。

１００ＢＡＳＥ−ＴＸにおいても同様にＭＩＩ Ｉ／Ｆが採用されるが、この時のＴＸＣＬＫの動作速度は２５ＭＨｚで動作することになる。検出方法は１０ＢＡＳＥ−Ｔと同様にＴＸＥＮが無効時のクロックのカウント数からＩＦＧ時間を算出する。但し、ＩＥＥＥ８０２．３では、１００ＢＡＳＥ−ＴＸにおいては、明確な最小ＩＦＧ時間は定義されていない。一般的には１２ｂｙｔｅ（０．９６μｓｅｃ）が定義されており、２５ＭＨｚのクロックのカウント数を変更することにより検出が可能である。

次に、１０００ＢＡＳＥ−Ｔでイーサネット伝送路１が動作した場合の、ＩＦＧ＿ＴＸ異常検出について説明する。
図３（ｂ）に定義されるＧＭＩＩ Ｉ／Ｆにおける、ＧＭＩＩ＿ＴＸ部は８つのパラレルデータＴＸＤ［７．．０］と、本信号を送信するタイミングを制御するＧＴＸＣＬＫ、本信号が有効なことを示すＴＸＥＮ、本信号が異常なことを示すＴＸＥＲより構成される。尚、ＣＯＬ信号およびＣＲＳ信号は、特にＩＦＧ検出回路では使用しないため、詳細な説明は省略する。

ＴＸ ＩＦＧ検出回路１１は、ＭＩＩ Ｉ／Ｆで説明したように１０ＢＡＳＥ−Ｔか１００ＢＡＳＥ−ＴＸか１０００ＢＡＳＥ−Ｔのどのモードでイーサネット伝送路１上を接続しているかを認識することができる。

１０００ＢＡＳＥ−Ｔの場合、ＧＴＸＣＬＫは１２５ＭＨｚのクロックとなり、８つのパラレル信号は１２５ＭＨｚの速度で伝送される。８つのパラレルデータが１２５ＭＨｚで動作することにより、１Ｇｂｐｓのデータ転送速度を実現している。ここでＧＭＩＩ＿ＴＸ Ｉ／Ｆは有効データ送信時には常にＴＸＥＮが有効になる。このことにより、ＴＸＥＮが無効時に１２５ＭＨｚの連続でＴＸＣＬＫが何回動作するか、そのカウントを行い、カウントしたクロック数と１クロックの時間１２５ＭＨｚの逆数（８ｎｓ）を掛け合わせることによりデータ間の空き時間を算出することができる。

本データ空き時間に対して物理インタフェース部５は、イーサネット伝送路１にＩＦＧを挿入する動作を行うため、媒体アクセス制御部９は、必ず正常時にはＩＥＥＥ８０２．３で１０００ＢＡＳＥ−Ｔにて規定する８ｂｙｔｅ（０．０６４μｓｅｃ）以上の間隔を有効データの終わりから次の有効データの始まりまでは物理インタフェース部５に対して保証する必要がある。従って、ＴＸＣＬＫのカウント値が８未満の場合を条件にすることにより、ＴＸ側においてＩＦＧ異常が発生したことを検出することができる。また、通常は１２ｂｙｔｅのＩＦＧ間隔を保証するように設計している媒体アクセス制御部９もあるためクロックカウント値を変更することにより８ｎｓ単位でＩＦＧ間隔異常検出時間を変更することが可能である。

次に、ＲＸ ＩＦＧ検出回路１２の動作（ＩＦＧ＿ＲＸ間隔異常検出）について説明する。
ＩＦＧ＿ＲＸ間隔異常検出は、物理インタフェース部５から媒体アクセス制御部９へ送信するＲＸ有効データの送信データ終了点から次のＲＸ有効データの開始点の間隔をモニタすることにより実現する。

イーサネット伝送路１において、どのＩ／Ｆにて接続されるかは、ＴＸ部とＲＸ部は常に同じＩ／Ｆを適用するため、上述したように、物理インタフェース部５で検出した１０ＢＡＳＥ−Ｔ、または１００ＢＡＳＥ−ＴＸ、１０００ＢＡＳＥ−Ｔの情報を基に、ＭＩＩ＿ＲＸ Ｉ／ＦまたはＧＭＩＩ＿ＲＸ Ｉ／Ｆが適用される。ＩＦＧ＿ＲＸの検出方法は、ＩＦＧ＿ＴＸの検出方法と考え方は同じである。

ＭＩＩ＿ＲＸ Ｉ／Ｆが１０ＢＡＳＥ−Ｔで動作した場合を説明すると、図３（ａ）に定義されるＭＩＩ Ｉ／Ｆにおける、ＭＩＩ＿ＲＸ部は４つのパラレルデータＲＸＤ［３．．０］と、本信号を送信するタイミングを制御するＲＸＣＬＫ、本信号が有効なことを示すＲＸＤＶ、本信号が異常なことを示すＲＸＥＲより構成される。ＴＸ部と同様にＲＸＣＬＫは２．５ＭＨｚで動作し、４つのパラレルデータが２．５ＭＨｚで動作することにより、１０ＭＨｚのデータ転送速度を実現している。ここでＭＩＩ＿ＲＸ Ｉ／Ｆは有効データを物理インタフェース部５から媒体アクセス制御部９に送信時にはＲＸＤＶが有効になる。

このことにより、ＲＸＤＶが無効時に２．５ＭＨＺの連続でＲＸＣＬＫが何回動作するか、そのカウントを行い、カウントしたクロック数と１クロックの時間２．５ＭＨｚの逆数（４００ｎｓ）を掛け合わせることによりデータ間の空き時間を算出することができる。ここで検出されるＩＦＧ間隔時間は、対向イーサネット装置３がイーサネット伝送路１に送信するＩＦＧ時間となる。１０ＢＡＳＥ−ＴではＩＦＧ＿ＴＸと同様に１２ｂｙｔｅ（９．６μｓｅｃ）以上の間隔を有効データの終わりから次の有効データの始まりまでは媒体アクセス制御部９に対して保証する必要があるため、ＲＸＣＬＫのカウント値が２４未満の場合を条件にすることにより、ＲＸ側においてＩＦＧ異常が発生したことを検出することができる。

１００ＢＡＳＥ−Ｔおよび１０００ＢＡＳＥ−Ｔにおいても同様にＴＸＥＮ信号のかわりにＲＸＤＶ信号が無効時にＲＸＣＬＫをカウントすることにより各Ｉ／Ｆで定義した最小ＩＦＧ間隔を満たしていない異常を検出することが可能となる。

尚、上記実施の形態では、イーサネットにおけるＩＦＧ長を監視する場合を説明したが、他のネットワークであっても、そのパケットとパケットとの間隔に最小間隔時間が予め定義されているようなものであれば同様に適用可能である。

以上のように、実施の形態１のネットワーク監視装置によれば、ネットワーク信号のインタフェース種類を判別する物理インタフェース部と、フレームデータを送受信する媒体アクセス制御部と、物理インタフェース部と媒体アクセス制御部を接続し、フレームデータが流れるインタフェースと、物理インタフェース部で判定されたネットワーク信号に対応するフレームの最小時間間隔を満たしているか否かを監視するフレーム間隔時間監視部とを備えたので、ネットワーク信号におけるフレーム間隔時間の異常検出を容易に行うことができる。その結果、ネットワークの品質向上を図ることができる。

また、実施の形態１のネットワーク監視装置によれば、フレーム間隔時間監視部は、媒体アクセス制御部から物理インタフェース部への送信インタフェース上の無効データ幅に基づいてフレーム間隔時間を監視するようにしたので、例えば、新規のイーサネット制御ＬＳＩのＩＦＧ制御が正常にできているかといった、送信側のフレーム間隔時間の異常の有無を容易に判定することができる。

また、実施の形態１のネットワーク監視装置によれば、フレーム間隔時間監視部は、物理インタフェース部から媒体アクセス制御部への受信インタフェース上の無効データ幅に基づいてフレーム間隔時間を監視するようにしたので、ネットワークに接続されている通信装置の中でフレーム間隔時間の最小間隔時間を満たしていない通信装置があった場合でも、これを容易に知ることができ、例えば、このような最小間隔時間を満たしていないことによるトラブルが発生した場合、その原因の切り分けを容易に行うことができる。

この発明の実施の形態１によるネットワーク監視装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１によるネットワーク監視装置の前提となるネットワーク装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１におけるＭＩＩ Ｉ／ＦとＧＭＩＩ Ｉ／Ｆを示す説明図である。 この発明の実施の形態１におけるＩＦＧ正常時とＩＦＧ異常時のタイミングチャートである。

符号の説明

１ イーサネット伝送路、５ 物理インタフェース部、７ 送信インタフェース、８ 受信インタフェース、９ 媒体アクセス制御部、１０ イーサネット装置、１１ ＴＸ ＩＦＧ検出回路、１２ ＲＸ ＩＦＧ検出回路。

Claims (3)

1. ネットワーク信号のインタフェース種類を判別する物理インタフェース部と、
   フレームデータを送受信する媒体アクセス制御部と、
   前記物理インタフェース部と前記媒体アクセス制御部を接続し、前記フレームデータが流れるインタフェースと、
   前記物理インタフェース部で判定されたネットワーク信号に対応するフレームの最小時間間隔を満たしているか否かを監視するフレーム間隔時間監視部とを備えたネットワーク監視装置。
2. フレーム間隔時間監視部は、媒体アクセス制御部から物理インタフェース部への送信インタフェース上の無効データ幅に基づいてフレーム間隔時間を監視することを特徴とする請求項１記載のネットワーク監視装置。
3. フレーム間隔時間監視部は、物理インタフェース部から媒体アクセス制御部への受信インタフェース上の無効データ幅に基づいてフレーム間隔時間を監視することを特徴とする請求項１または請求項２記載のネットワーク監視装置。

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