JP2012054716A - 信号伝送装置、情報機器、および通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】データ通信時の異常発生を低減する。
【解決手段】光伝送媒体と接続可能なＱＳＦＰコネクタ３０１、３０２と、機器と接続可能なカードエッジ３３０と、カードエッジ３３０に対して送受信される電気信号を中継するスイッチ／ブリッジ３２０と、光伝送媒体により伝送された光信号を変換した電気信号をＱＳＦＰコネクタ３０１、３０２から入力し、入力した電気信号の電気的特性を調整してスイッチ／ブリッジ３２０に出力するリピータ３１１、３１２と、を備え、スイッチ／ブリッジ３２０は、調整された電気信号をカードエッジ３３０に中継し、カードエッジ３３０から入力した電気信号をＱＳＦＰコネクタ３０１、３０２に中継する。
【選択図】図４

Description

本発明は、信号伝送装置、情報機器、および通信システムに関する。

ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ規格のインターフェースを有する機器間での光ケーブルを用いた高速かつ長距離のデータ転送技術として、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ規格カードエッジを有するＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ／光ケーブル変換ボードが既に知られている。

特許文献１では、放熱効率の向上のため、光送受信モジュール、ＰＨＹ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）用チップ、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）用チップ等が実装され、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ等のカードエッジコネクタを備えたネットワークカードが提案されている。

特許文献２では、適切に電気的アイドル状態を判別するサーバ装置が提案されている。このサーバ装置では、サーバモジュールの送信側の中継バッファおよびＩＯモジュールの送信側の中継バッファが、それぞれＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓインターフェースのリンクがアイドル状態であるか否かを判別する。そして、その判別情報が対応する受信側の中継バッファに転送される。サーバモジュールの受信側の中継バッファおよびＩＯモジュールの受信側の中継バッファは、それぞれ転送された判別情報に基づいてＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓからの信号をＯＮ／ＯＦＦ制御する。

しかしながら、従来のＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ／光ケーブル変換ボードでは、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓデバイスと光変換モジュールとの間の信号レベルが異なり、通信に失敗する場合があるという問題があった。

なお、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓの電気信号を、規格に適応する距離または規格を越えた長距離で伝送する場合、送信側および受信側の双方にリドライバやイコライザ等の波形整形器を伝送路中に挿入する必要がある。しかし、このような方法では、数メートル（ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓケーブリング規格では最大７ｍ）程度しか伝送できないという問題が生じる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光ケーブルを用いたデータ通信時の異常発生を低減することができる信号伝送装置、情報機器、および通信システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、光信号によりデータを伝送する光伝送媒体と機器との間に設けられる信号伝送装置であって、前記光伝送媒体と接続可能な第１接続部と、前記機器と接続可能な第２接続部と、前記第２接続部に対して送受信される電気信号を中継する中継部と、前記光伝送媒体により伝送された光信号を変換した電気信号を前記第１接続部から入力し、入力した電気信号の電気的特性を調整して前記中継部に出力する信号調整部と、を備え、前記中継部は、調整された電気信号を前記第２接続部に中継し、前記第２接続部から入力した電気信号を前記第１接続部に中継すること、を特徴とする。

また、本発明は、基板と信号伝送装置とを備える情報機器であって、前記信号伝送装置は、光信号によりデータを伝送する光伝送媒体と接続可能な第１接続部と、前記基板と接続可能な第２接続部と、前記第２接続部に対して送受信される電気信号を中継する中継部と、前記光伝送媒体により伝送された光信号を変換した電気信号を前記第１接続部から入力し、入力した電気信号の電気的特性を調整して前記中継部に出力する信号調整部と、を備え、前記中継部は、調整された電気信号を前記第２接続部に中継し、前記第２接続部から入力した電気信号を前記第１接続部に中継すること、を特徴とする。

また、本発明は、第１情報機器と、光信号によりデータを伝送する光伝送媒体を介して前記第１情報機器と接続された第２情報機器とを備えた通信システムであって、前記第１情報機器は、基板と信号伝送装置とを備え、前記信号伝送装置は、前記光伝送媒体と接続可能な第１接続部と、前記基板と接続可能な第２接続部と、前記第２接続部に対して送受信される電気信号を中継する中継部と、前記光伝送媒体により伝送された光信号を変換した電気信号を前記第１接続部から入力し、入力した電気信号の電気的特性を調整して前記中継部に出力する信号調整部と、を備え、前記中継部は、調整された電気信号を前記第２接続部に中継し、前記第２接続部から入力した電気信号を前記第１接続部に中継すること、を特徴とする。

本発明によれば、光ケーブルを用いたデータ通信時の異常発生を低減することができるという効果を奏する。

図１は、本実施形態にかかる通信システムの構成の概略を示す図である。 図２は、本実施形態にかかるプリントシステムの概略構成図である。 図３は、サーバとプリンタとの間の伝送路を説明するための図である。 図４は、本実施形態の変換ボードの機能構成の一例を示すブロック図である。 図５は、本実施形態の変換ボードのハードウェア構成の一例を示す平面図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる信号伝送装置、情報機器、および通信システムの一実施形態を詳細に説明する。

本実施形態の通信システムは、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ規格のインターフェースを有する機器間での光ケーブルを用いた高速データ転送を行う通信システムであり、信号伝送装置としてのＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ／光ケーブル変換ボード（以下、単に変換ボードという）を備える情報機器を含む。変換ボードは、光変換モジュールの受信信号線とＰＨＹモジュールの受信信号線との間に、受信した電気信号の電気的特性を調整する信号調整部を設けている。これにより、モジュール間の信号レベルが異なることによる通信の失敗の可能性を低減できる。

図１は、本実施形態にかかる通信システムの構成の概略を示す図である。図１は、変換ボードを利用したＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ延長ケーブルのシステム構成の概略の一例を示している。

図１に示すように、本実施形態の通信システムは、情報機器としてのホスト１０およびターゲット２０と、光アクティブケーブル５００と、イーサネット（登録商標）ケーブル４０と、を備えている。

ホスト１０およびターゲット２０は、それぞれＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓソケット４１０と、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓソケット４１０に装着される変換ボード３００とを備えている。光アクティブケーブル５００は、電気信号を光信号に変換し送受信するケーブルである。

変換ボード３００は、一方が情報機器（ホスト１０またはターゲット２０）側のＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ規格の電気信号に接続され、他方が光アクティブケーブル５００に接続するためのソケットを備えるボードである。

次に、図１の通信システムの具体的な構成例について説明する。図２は、本実施形態の通信システムの一例であるプリントシステム１００の概略構成図である。本実施形態のプリントシステム１００は、サーバ２００、プリンタ４００、光アクティブケーブル５００、複数の端末８００、およびネットワーク９００などを備えている。図２のサーバ２００およびプリンタ４００は、それぞれ図１のホスト１０およびターゲット２０に対応する。

サーバ２００は、いわゆるプリントサーバであり、ネットワーク９００を介して複数の端末（例えば、ＰＣ）８００と接続されている。

サーバ２００は、図３に示されるように、そのマザーボードにＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓの規格に準拠したソケット（ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓソケット４１０）が搭載されている。そして、各ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓソケット４１０には、変換ボード３００が装着されている。

プリンタ４００は、図２に示されるように、そのマザーボードにＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓの規格に準拠したソケット（ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓソケット４１０）が搭載されている。そして、各ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓソケット４１０には、変換ボード３００が装着されている。

また、各変換ボード３００には、光トランシーバ６００がそれぞれ取り付けられている。

そして、サーバ側の光トランシーバ６００とプリンタ側の光トランシーバ６００とは、光アクティブケーブル５００によって個別に接続されている。ここで、本実施形態では、光トランシーバ６００は、電気信号と光信号の変換機能を備えている。なお、電気信号と光信号との間の変換機能を、変換ボード３００内に備えるように構成してもよい。

ここでは、画像情報（ブラックの画像情報、シアンの画像情報、マゼンタの画像情報、およびイエローの画像情報）が、サーバ２００からプリンタ４００に伝送される。

そして、プリンタ４００は、受信した画像情報に応じてカラーの画像を形成する。

図４は、本実施形態の変換ボード３００の機能構成の一例を示すブロック図である。図４に示すように、変換ボード３００は、第１接続部としてのＱＳＦＰ（Ｑｕａｄ Ｓｍａｌｌ Ｆｏｒｍ−ｆａｃｔｏｒ Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）コネクタ３０１、３０２と、リピータ３１１、３１２と、スイッチ／ブリッジ３２０と、第２接続部としてのカードエッジ３３０とを備えている。

ＱＳＦＰコネクタ３０１、３０２は、ＱＳＦＰ規格に準拠したコネクタである。ＱＳＦＰコネクタ３０１、３０２は、それぞれ、上述のように電気信号と光信号とを相互に変換する変換機能を有する光トランシーバ６００を介して光アクティブケーブル５００に接続される。

リピータ３１１、３１２は、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ規格の電気信号の電気的特性を調整する信号調整部として機能する。リピータ３１１、３１２は、例えば、ディップスイッチ等により指定された調整量に従い、ＱＳＦＰコネクタ３０１、３０２から入力された電気信号を増幅し、スイッチ／ブリッジ３２０に出力する。光信号から変換された電気信号のタイミングの調整が必要な場合は、リピータ３１１、３１２が電気信号のタイミングを調整してもよい。

なお、電気信号の調整量を光アクティブケーブル５００の種類に応じて変更するように構成してもよい。例えば、変換ボード３００が、光アクティブケーブル５００の種類を判定する判定部をさらに備え、リピータ３１１、３１２が、判定部によって判定された種類に応じた調整量で電気信号を調整するように構成してもよい。判定部は、例えば、ケーブルの種類を判定可能な情報（例えばベンダー情報）を光アクティブケーブル５００内のレジスタから読み出し、読み出した情報によりケーブルの種類を判定する。このような構成により、例えば過度に電気信号を増幅することによる消費電力の増大を回避し、適切に電気信号を調整することができる。

スイッチ／ブリッジ３２０は、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓスイッチ機能およびＮｏｎ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｐｏｒｔ機能を有するＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ規格に準拠した中継部として機能する。

カードエッジ３３０は、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ規格に準拠したコネクタであり、例えば、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ Ｇｅｎ２（５ＧＨｚ） ｘ８のカードエッジである。

図５は、本実施形態の変換ボード３００のハードウェア構成の一例を示す平面図である。変換ボード３００は、ＱＳＦＰコネクタ３０１、３０２、ＳＳＣ（Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｃｌｏｃｋｉｎｇ）３０３、およびスイッチ／ブリッジ３２０などが実装されている。ＳＳＣ３０３は、クロック信号を微量に変調し、出力の電磁スペクトラム（エネルギー）を拡散させる。変換ボード３００の下端部近傍には、カードエッジ３３０が形成されている。変換ボード３００は、図５に示すように例えば長辺および短辺が２８０ｍｍおよび１１０ｍｍとなるように構成される。

図４および図５に示すように、本実施形態では、カードエッジ３３０からの８レーンの差動信号線を、スイッチ／ブリッジ３２０のポートに接続する。また、ＱＳＦＰコネクタ３０１、３０２からの各４レーンの差動信号線のうち、受信側（ＲＸ側）を２個のリピータ３１１、３１２の入力に各々振り分けて接続する。また、リピータ３１１、３１２の出力を、スイッチ／ブリッジ３２０の受信側（ＲＸ側）ポートに接続する。そして、ＱＳＦＰコネクタ３０１、３０２からの各４レーンの差動信号線のうち、送信側（ＴＸ側）をスイッチ／ブリッジ３２０の送信側（ＴＸ側）ポートに接続する。

以上のように、本実施形態では、光アクティブケーブル５００とスイッチ／ブリッジ３２０のポートとの間の受信側（ＲＸ側）のみにリピータ３１１、３１２を設けている。これは、光トランシーバ６００が光信号を変換して出力する電気信号の規格が必ずしもＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓに準拠していないため、ＱＳＦＰコネクタ３０１、３０２とスイッチ／ブリッジ３２０とを直結することが困難な場合があるためである。

なお、光アクティブケーブル５００のアプリケーションとしては、例えばＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ、ＬＡＮ、ＳＡＳ（Ｓｅｒｉａｌ Ａｔｔａｃｈｅｄ ＳＣＳＩ）、ＳＡＴＡ（Ｓｅｒｉａｌ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）、ファイバーチャネル、１０／４０ＧＢイーサネット（登録商標）、および、インフィニバント等が挙げられる。

ＱＳＦＰ規格では電気信号について一応の規定が存在するものの、実装はベンダーに任されている。例えば、省電力を謳う実装をしているベンダーでは、その電気信号の規格がＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ規格に合わず、通信ができないという不都合が生じている。このような不具合に対し、本実施形態では受信側にリピータを設けることでレベル調整を行い、正常に通信できるようにしている。

なお、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ規格におけるメタルケーブル規格を利用して機器間通信を行うとき（最大で７ｍ）に、双方の送信側／受信側に挿入するのがリピータの一般的な使われ方である。また、光ケーブルを使用する場合は、直結または直結可能な部品を使用した構成とするのが一般的である。

本実施の形態の通信システムでは、各社で仕様の異なりうる光変換モジュールを使用する場合に、ＰＨＹチップと光変換モジュールとを直結するのではなく、両者の間に電気的特性を調整する信号調整部を備える変換ボードを用いている。これにより、光ケーブルを用いたデータ通信時に、高速伝送性能を充分に活用しつつ、異常発生を低減した通信が実現できる。

１０ ホスト
２０ ターゲット
４０ イーサネットケーブル
１００ プリントシステム
２００ サーバ
３００ 変換ボード
３０１、３０２ ＱＳＦＰコネクタ
３１１、３１２ リピータ
３２０ スイッチ／ブリッジ
３３０ カードエッジ
４００ プリンタ
４１０ ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓソケット
５００ 光アクティブケーブル
６００ 光トランシーバ
８００ 端末
９００ ネットワーク

特開２００７−１２１９２２号公報 特開２００９−２８２７９８号公報

Claims (6)

1. 光信号によりデータを伝送する光伝送媒体と機器との間に設けられる信号伝送装置であって、
   前記光伝送媒体と接続可能な第１接続部と、
   前記機器と接続可能な第２接続部と、
   前記第２接続部に対して送受信される電気信号を中継する中継部と、
   前記光伝送媒体により伝送された光信号を変換した電気信号を前記第１接続部から入力し、入力した電気信号の電気的特性を調整して前記中継部に出力する信号調整部と、を備え、
   前記中継部は、調整された電気信号を前記第２接続部に中継し、前記第２接続部から入力した電気信号を前記第１接続部に中継すること、
   を特徴とする信号伝送装置。
2. 前記光伝送媒体の種類を判定する判定部をさらに備え、
   前記信号調整部は、前記光伝送媒体により伝送された光信号を変換した電気信号を前記第１接続部から入力し、入力した電気信号の電気的特性を、前記種類に応じた調整量で調整して前記中継部に出力すること、
   を特徴とする請求項１に記載の信号伝送装置。
3. 前記信号調整部は、前記光伝送媒体により伝送された光信号を変換した電気信号を前記第１接続部から入力し、入力した電気信号を増幅して前記中継部に出力すること、
   を特徴とする請求項１に記載の信号伝送装置。
4. 前記第１接続部は、ＱＳＦＰ規格に準拠した前記光伝送媒体と接続可能であり、
   前記第２接続部は、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ） Ｅｘｐｒｅｓｓ規格に準拠した接続部であること、
   を特徴とする請求項１に記載の信号伝送装置。
5. 基板と信号伝送装置とを備える情報機器であって、
   前記信号伝送装置は、
   光信号によりデータを伝送する光伝送媒体と接続可能な第１接続部と、
   前記基板と接続可能な第２接続部と、
   前記第２接続部に対して送受信される電気信号を中継する中継部と、
   前記光伝送媒体により伝送された光信号を変換した電気信号を前記第１接続部から入力し、入力した電気信号の電気的特性を調整して前記中継部に出力する信号調整部と、を備え、
   前記中継部は、調整された電気信号を前記第２接続部に中継し、前記第２接続部から入力した電気信号を前記第１接続部に中継すること、
   を特徴とする情報機器。
6. 第１情報機器と、光信号によりデータを伝送する光伝送媒体を介して前記第１情報機器と接続された第２情報機器とを備えた通信システムであって、
   前記第１情報機器は、基板と信号伝送装置とを備え、
   前記信号伝送装置は、
   前記光伝送媒体と接続可能な第１接続部と、
   前記基板と接続可能な第２接続部と、
   前記第２接続部に対して送受信される電気信号を中継する中継部と、
   前記光伝送媒体により伝送された光信号を変換した電気信号を前記第１接続部から入力し、入力した電気信号の電気的特性を調整して前記中継部に出力する信号調整部と、を備え、
   前記中継部は、調整された電気信号を前記第２接続部に中継し、前記第２接続部から入力した電気信号を前記第１接続部に中継すること、
   を特徴とする通信システム。

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