JP2012080559A

JP2012080559A - 順序集合を用いる送信適応等化

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Publication number: JP2012080559A
Application number: JP2011248272A
Authority: JP
Inventors: U Ahmed Ali; ユー．アームドアリ; D Brink Robert; デー．ブリンクロバート; A Smith Lahn; エー．スミスラーン; Sniverly Robert; スニヴリィロバート
Original assignee: Agere Systems LLC; Brocade Communications Systems LLC
Current assignee: Agere Systems LLC; Brocade Communications Systems LLC
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2011-11-14
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2025-09-26
Also published as: KR101107873B1; JP2006109443A; US7516226B2; TWI372536B; JP5242757B2; US20060067387A1; TW200629815A; KR20060051824A; EP1643678A1

Abstract

【課題】従来の方式の１つまたは複数の弱点を克服する送信適応等化手法を提供する。
【解決手段】第１および第２のノードを含む通信システムにおいて、順序集合を利用する送信適応等化手法を実施する。第１および第２のノードは、ファイバ・チャネル・リンクまたは他の媒体を介して通信できる。第１および第２のノードは、それぞれ、送信機と受信機のペアを含み、第１のノードの送信機は第２のノードの受信機と通信するように構成され、第１のノードの受信機は第２のノードの送信機と通信するように構成される。第１のノードは、第１のノードの１つまたは複数の等化パラメータの調整を指定する情報を第２のノードから受信するように動作する。この情報は、第１のノードと第２のノードの間の通信リンクの初期化と併せて第２のノードから第１のノードに送信される１つまたは複数の順序集合の指定部分の形で受信される。第１のノードが、受信した情報に従って等化パラメータを調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に通信システムに関し、詳細には、（たとえば、１つまたは複数のファイバ・チャネル・リンクなどのシリアル・データ・チャネルを含む）通信システムで用いる等化技術に関する。

よく知られているように、ファイバ・チャネル（ＦＣ）は、双方向シリアル・データ・チャネルを規定したＡｍｅｒｉｃａｎＮａｔｉｏｎａｌＳｔａｎｄａｒｄｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅ（ＡＮＳＩ）規格であり、高いパフォーマンスを可能にするために構成された規格である。物理的には、ファイバ・チャネルは、ファブリックと呼ばれる交換網を含むリンクや、ポイントツーポイント・リンクによって相互接続される、複数の、Ｎポートと呼ばれる通信ポイントの相互接続として見ることができる。ファイバは、光ファイバ、ツイスト・ペア、同軸ケーブルなど、ファイバ・チャネルでサポートされるすべての種類の物理媒体をカバーする汎用的な用語である。

ファイバ・チャネルは、ＩＰＩ（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＰｅｒｉｐｈｅｒａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅ）およびＳＣＳＩ（ＳｍａｌｌＣｏｍｐｕｔｅｒＳｙｓｔｅｍＩｎｔｅｒｆａｃｅ）コマンド・セット、ＨＩＰＰＩ（Ｈｉｇｈ−ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＰａｒａｌｌｅｌＩｎｔｅｒｆａｃｅ）データ・フレーミング、ＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏＩ）、ＩＥＥＥ８０２．２などの上位レベル・プロトコル（ＵＬＰ）の汎用的な伝送手段を提供する。独自のコマンド・セットや他のコマンド・セットもファイバ・チャネルを使用および共用できるが、その場合の用法は、ファイバ・チャネル規格の一部として定義されていない。
ファイバ・チャネルは、ＦＣ−０、ＦＣ−１、ＦＣ−２、ＦＣ−３、およびＦＣ−４と表される階層型機能のセットとして構成されている。

ＦＣ−０は、各種のデータ・レートおよび物理媒体に対するファイバ、コネクタ、光学的および電気的パラメータを含む、ファイバ・チャネルの物理部分を定義する。同軸およびツイスト・ペアについては、距離が限られている用途に関して定義されている。ＦＣ−０は、ファイバ・チャネルのポイントツーポイントの物理部分を提供する。様々なケーブル設備に対応するために、様々な物理媒体がサポートされている。
ＦＣ−１は、シリアルのエンコード、デコード、および誤り制御を含む伝送プロトコルを定義する。
ＦＣ−２は、フレーム構造およびバイト・シーケンスを含むシグナリング・プロトコルを定義する。
ＦＣ−３は、ノードの複数のポートにまたがって共通であるサービスのセットを定義する。
ＦＣ−４は、ファイバ・チャネル規格の最上位レベルである。ＦＣ−４は、ファイバ・チャネルの下位レベルと、ＩＰＩおよびＳＣＳＩコマンド・セット、ＨＩＰＰＩデータ・フレーミング、ＩＰ、および他のＵＬＰとのマッピングを定義する。

ファイバ・チャネルのこれらの態様およびその他の態様に関する詳細は、ＦＣ−ＰＨ、ＦＣ−ＦＳ、ＦＣ−ＡＬ−２、ＦＣ−ＰＩ、ＦＣ−ＤＡ、ＦＣ−ＭＩ、およびＦＣ−ＬＳの各文書を含むＡＮＳＩファイバ・チャネル規格文書を参照されたい。それらはすべて、参照により本明細書に組み込まれている。

従来の標準的な方式では、ファイバ・チャネル・リンクは、４．２５Ｇｂｐｓ、２．１２５Ｇｂｐｓ、または１．０６２５Ｇｂｐｓのデータ・レートで動作するように設計される。より高いデータ・レートも可能であるが、そうした高いデータ・レートを実現するために費用をかけて既存のハードウェアをアップグレードすることに産業界は消極的である。問題は、提案されている８Ｇｂｐｓ、１６Ｇｂｐｓ、あるいはそれ以上のファイバ・チャネル・レートまでデータ・レートが上がると、既存のハードウェアでは、電気等化なしではエラーのない動作を達成できなくなる程度まで電気信号が劣化することである。

この問題に対処するために現在実施されているのは、主に、単純な受信等化を行うことである。ただし、８Ｇｂｐｓ以上の高いデータ・レートでは、そのような受信のみの等化による方法は非常に複雑になり、関連するハードウェアのサイズおよび電力消費が大幅に増えることは避けられない。さらに、受信のみの等化による方法は、高いデータ・レートにおいて必要なレベルのパフォーマンスを達成できない可能性がある。
そこで、必要とされているのは、ファイバ・チャネルまたは他のシリアル・データ・チャネルの等化を改良する方法であって、ハードウェア・インフラストラクチャのアップグレードを必要とせず、かつ、従来の受信のみの等化の弱点を避けながら、高いデータ・レートに対応できる方法である。

本発明は、従来の方式の１つまたは複数の弱点を克服する送信適応等化手法を提供する。

本発明の一態様によれば、第１および第２のノードを含む通信システムにおいて送信適応等化手法を実施する。第１および第２のノードは、ファイバ・チャネル・リンクまたは他の媒体を介して通信できる。第１および第２のノードは、それぞれ、送信機と受信機のペアを含み、第１のノードの送信機は第２のノードの受信機と通信するように構成され、第１のノードの受信機は第２のノードの送信機と通信するように構成される。第１のノードは、第１のノードの１つまたは複数の等化パラメータの調整を指定する情報を第２のノードから受信するように動作する。この情報は、第１のノードと第２のノードの間の通信リンクの初期化と併せて第２のノードから第１のノードに送信される１つまたは複数の順序集合の指定部分の形で受信される。第１のノードは、受信した情報に従って１つまたは複数の等化パラメータを調整する。

同様に、第２のノードも、第１のノードと第２のノードの間の通信リンクの初期化と併せて第１のノードから第２のノードに送信される１つまたは複数の順序集合の指定部分の形で受信する情報に従って、第２のノードの１つまたは複数の等化パラメータを調整できる。したがって、第１のノードと第２のノードの間の通信リンクの初期化と併せて第１のノードと第２のノードの間で送信された複数の順序集合を利用して、第１のノードと第２のノードの両方に対して送信適応等化をほぼ同時に実現できる。

例示的実施形態では、順序集合は、第１のノードと第２のノードの間で（たとえば、通信リンクの初期化と併せて第１のノードと第２のノードの間で実行される速度ネゴシエーション処理の間、または通信リンクの初期化中または初期化後の別の適切なタイミングで）送信されるトレーニング順序集合を含むことができる。

例示的実施形態における各トレーニング順序集合は、トレーニング・パターンと等化パラメータ調整情報の両方を含む。たとえば、第１のノードから第２のノードに送信されるトレーニング順序集合は、第２のノードが第１のノードのための等化パラメータ調整情報を決定するために用いるトレーニング・パターンを含むことができる。このトレーニング順序集合は、第１のノードによって決定される、第２のノードのための等化パラメータ調整情報も含むことができる。同様に、第２のノードから第１のノードに送信されるトレーニング順序集合は、第１のノードが第２のノードのための等化パラメータ調整情報を決定するために用いるトレーニング・パターンを含むことができる。このトレーニング順序集合は、第２のノードによって決定される、第１のノードのための等化パラメータ調整情報も含むことができる。

前述の実施形態では、等化パラメータ調整情報を伝達するために用いられる、所与のトレーニング順序集合のデータ部も、トレーニング・パターンの少なくとも一部を含むことができる。ただし、代替実施形態では、所与のノードの受信機での信号品質の評価に、順序集合のトレーニング・パターン以外の信号を用いることが可能であることに注意されたい。

トレーニング順序集合は、本方法以外の方法であれば、速度ネゴシエーション処理の間、またはリンクの初期化中または初期化後の別の適切なタイミングで第１のノードと第２のノードの間で送信されるであろう、１つまたは複数の従来の順序集合の代わりに送信されることが好ましい。トレーニング順序集合はまた、「処理中」や「完了」などの、送信適応等化処理のステータス・インジケータを伝達するように構成されることが可能である。

調整される等化パラメータは、対応するノードに関連付けられた有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタの複数のタップ係数を含むことができる。この例の等化パラメータの調整を指定する情報は、その複数の係数のうちの特定の１つについて、係数をインクリメントするアクション、係数をデクリメントするアクション、および係数を保持するアクションのうちの少なくとも１つを含むことができる。

本発明の別の態様によれば、第１のノードと第２のノードの間で情報を送信するために代理メカニズムを用いることができる。たとえば、通信リンクの第１および第２の端点に関連付けられたインターフェース以外の少なくとも１つの追加インターフェースを介して等化パラメータ調整情報を送信するために、そのような代理メカニズムを用いることができる。

有利なことに、例示的実施形態における本発明は、温度、湿度、その他の環境要因によるチャネル特性の変動に対する応答性を改善する。等化パラメータ調整は、そのような環境の変動に高度に適応する形で実施される。

例示的実施形態は、前述の従来技術に比べて他にも多くの重要な有利点を提供する。たとえば、例示的実施形態は、ハードウェア・インフラストラクチャのアップグレードを必要とせずに、より高いファイバ・チャネル・データ・レート（たとえば、８Ｇｂｐｓ、１６Ｇｐｓ、およびそれ以上）に対応できる。さらに、ファイバ・チャネル規格の既存のプロトコルへの影響を最小限にして、従来の受信のみの等化に比べて大幅に改善されたパフォーマンスが実現される。さらにまた、等化に必要な送受信機ハードウェアの面積および消費電力が大幅に減る。

本発明が実装される例示的なファイバ・チャネル通信システムの簡単なブロック図である。本発明が実装される例示的なファイバ・チャネル通信システムの簡単なブロック図である。本発明の例示的実施形態による送信適応等化の実現に好適な例示的トレーニング順序集合（ＴＯＳ）フォーマットを示す図である。図３のフォーマットのようなＴＯＳフォーマットを用いる送信適応等化においてフィルタ係数を制御する方法を示す図である。図３および４のＴＯＳ方式を用いる送信適応等化の可能な一実施態様を示すフロー図である。本発明に従って実施される送信適応等化のその他の例を示す図である。本発明に従って実施される送信適応等化のその他の例を示す図である。

本明細書では、ＡＮＳＩファイバ・チャネル規格に従って構成された１つまたは複数の双方向ポイントツーポイント・シリアル・データ・チャネルを含む例示的通信システムと併せて本発明を説明する。ただし、本発明は、高いデータ・レートでの動作を可能にするために等化を改善することが好ましい、１つまたは複数のシリアル・データ・チャネルを含む任意のシステムにより広く適用可能であることを理解されたい。たとえば、記載の手法を、簡単な方式で、他のシングルレーンおよびマルチレーンのシリアル・リンクに適応させることができる。これらのシリアル・リンクは、Ｉｎｆｉｎｉ−Ｂａｎｄ、ＩＥＥＥ１３９４、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、および特定のＤＷＤＭまたはＳＯＮＥＴなどのリンクを含むが、これらに限定されない。

図１は、通信システム１００の、本発明が実装される部分を示す。システム１００は、ノードＡとも表される第１のノード１０２と、ノードＢとも表される第２のノード１０４とを含む。この２つのノードは、本明細書では「リンク」とも称する双方向シリアル・データ・チャネル伝送媒体１０５によって接続される。ノードＡは、ノードＢの受信機１０４Ｒと通信するように構成された送信機１０２Ｔと、ノードＢの送信機１０４Ｔと通信するように構成された受信機１０２Ｒとを含む。

たとえば、図１のノードＢは、図には明示されていない、Ｅ＿Ｐｏｒｔｓを実装する２つのスイッチＡＳＩＣを接続するバックプレーンとして構成されることが可能である。このような素子は、複数のデータ・レート（たとえば、４、８、１０、１６Ｇｂｐｓなどのデータ・レート）をサポートできる。

図２は、ノードＡおよびノードＢを含むシステム１００’の可能な一代替トポロジをより詳細に示している。ノードＢは、この配置でもバックプレーンとして構成されているが、ここでは、複数のＮＬ＿ＰｏｒｔｓまたはＦＬ＿Ｐｏｒｔｓ１１２（たとえば、ファイバ・チャネル・ハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）など）とのポイントツーポイント接続を有するＳｗｉｔｃｈＯｎＣｈｉｐ（ＳＯＣ）素子１１０を含む。前述の図１の例のＮＬ＿Ｐｏｒｔｓと同様に、この例の素子１１２は、複数のデータ・レート（たとえば、前述の４、８、１０、１６Ｇｂｐｓなどのデータ・レート）をサポートできる。
図１でも図２でも、ノードＢの送受信機は、ＮＬ＿ＰｏｒｔｓまたはＦＬ＿Ｐｏｒｔｓからなるバックプレーンの一部として示されている。ただし、本発明は、前述のファイバ・チャネル規格の文書で定義されている、バックプレーン上またはファブリック内の他の種類のポート（Ｎ＿Ｐｏｒｔｓ、Ｅ＿Ｐｏｒｔｓ、Ｆ＿Ｐｏｒｔｓなど）にも適用可能である。

図１および２に示したノードの特定の数、特定のトポロジ、および構成は、例示のみを目的として示したものであることを理解されたい。本発明の他の実施形態は、これとは異なる、ノードの数および配置を含むことが可能である。たとえば、ノードのファブリック相互接続に基づく様々なトポロジが可能である。本発明はまた、前述の、ファイバ・チャネル規格のＦＣ−ＤＡ文書に記載されているトポロジや他のファイバ・チャネル・トポロジなどのトポロジにも適用可能である。

例示的実施態様における本発明は、図１のシステム１００または図２のシステム１００’のようなファイバ・チャネル・システムに送信適応等化を実現する。
一般に、第１のノード（ノードＡまたはノードＢ）は、第２のノードと称される他のノードから、第１のノードの１つまたは複数の等化パラメータの調整を指定する情報を受信するように動作する。この情報は、第１のノードと第２のノードの間の通信リンクの初期化と併せて第２のノードから第１のノードに送信される１つまたは複数の順序集合の指定部分の形で受信される。その後、受信された情報に従って、第１のノードの等化パラメータが調整される。たとえば、等化パラメータは、後で図４と併せて詳述するように、第１のノードの送信機に関連付けられた有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタの複数のタップ係数を含むことができる。必要な等化機能を実現するために、他のフィルタ・メカニズムや変換メカニズムを用いることもできる。より一般的には、１つまたは複数の等化パラメータで特徴づけられる任意の適切な数学的変換を用いることができる。

したがって、例示的実施態様における本発明は、送信側ノードと受信側ノードとの間でトレーニング・パターンおよび等化パラメータ調整情報を伝達するために修正された順序集合（それぞれを、本明細書ではトレーニング順序集合（ＴＯＳ）と称する）を利用するフィードバック・メカニズムを提供する。

例示的実施態様における所与のＴＯＳは、そのＴＯＳを受信するノードに対する等化パラメータ調整情報に加えて、受信信号の品質評価および他のノードに対する等化調整情報の決定のために受信側ノードで用いられるトレーニング・パターンを含む。これにより、第１のノードと第２のノードの間で送信される複数の順序集合を利用して、第１のノードおよび第２のノードの両方に送信適応等化をほぼ同時に実現できる。

したがって、例示的実施形態における各トレーニング順序集合は、トレーニング・パターンと等化パラメータ調整情報の両方を含む。たとえば、第１のノードから第２のノードに送信されるトレーニング順序集合は、第２のノードが第１のノードのための等化パラメータ調整情報を決定するために用いるトレーニング・パターンを含むことができる。このトレーニング順序集合は、第１のノードによって決定される、第２のノードのための等化パラメータ調整情報も含むことができる。同様に、第２のノードから第１のノードに送信されるトレーニング順序集合は、第１のノードが第２のノードのための等化パラメータ調整情報を決定するために用いるトレーニング・パターンを含むことができる。このトレーニング順序集合は、第２のノードによって決定される、第１のノードのための等化パラメータ調整情報も含むことができる。

所与のノードの受信機での信号品質の評価に、順序集合のトレーニング・パターン以外の信号を用いることが可能であることを理解されたい。
等化パラメータ調整処理は、第１および第２のノードの両方が、それぞれの受信機において必要な信号品質を実現する等化パラメータのセットに到達するまで繰り返すことができる。

例示的実施形態のＴＯＳ方式の有利点は、第１のノードと第２のノードの間のファイバ・チャネル・リンクの初期化と併せてノード間で、ＴＯＳ方式でない従来の速度ネゴシエーション処理が実行されているときに、ＴＯＳ方式を実施できることである。これにより、ファイバ・チャネル規格に準拠する形で、ファイバ・チャネル・リンクの初期化と併せて、速度ネゴシエーションと送信適応等化とを互いにほぼ同時に実行できる。したがって、例示的実施形態は、従来のシステムと容易に相互運用できる。

現時点では、受信機における信号の劣化を克服するために送信適応等化を実施することを受信側ノードが送信側ノードに指示することが可能なメカニズムは、ファイバ・チャネル規格には存在しない。例示的実施形態のＴＯＳ方式は、ファイバ・チャネル・システムにおいて送信適用等化のパフォーマンスをサポートするために必要な動的フィードバック・システムを提供する。

動作時には、受信側ノードが、送信側ノードから送信された信号の品質を評価する。前述のように、この信号品質評価は、ＴＯＳにおける、送信側ノードから送信されるトレーニング・パターンを用いて容易に行うことができる。他の信号品質評価技術も用いることができる。図１および２に示したシステム例において、送信側ノードがノードＡ、受信側ノードがノードＢであるとする。その場合は、ノードＢが、好ましくはノードＡから受信したＴＯＳ内のトレーニング・パターンを用いて、速度ネゴシエーション処理中にノードＡから送信された信号の品質を評価する。受信信号の品質評価後、ノードＢの送信機がノードＡの受信機に対し、ノードＡの送信機の等化パラメータの調整を要求するコマンドを送信する。このコマンドは、ノードＢからノードＡに送信されるＴＯＳに含まれて送信されることが好ましい。ノードＡは、要求された調整を行い、調整した等化パラメータを用いて、別のＴＯＳでトレーニング・パターンを送信する。この反復処理は、ノードＡが、ノードＢの受信機における必要な信号品質を実現する適切な等化パラメータ値に収束するまで続く。したがって、この反復処理は、ノードＢの受信機における必要な信号品質をもたらす等化パラメータのセットに収束する。

もちろん、逆方向の送信に対して、ノードＡとノードＢの役割を逆にして、同様かつほぼ同時の送信適応等化処理を実施することも可能である。この場合は、ノードＡで受信信号の品質が決定され、これに応答して、送信側ノードであるノードＢについて等化パラメータが調整される。前述のとおり、これによって、ノードＡとノードＢの間で送信される複数の順序集合を利用して、両方のノードに対して送信適応等化をほぼ同時に実現できる。

図１および２のシステムにおいてノードＡとノードＢの間で実行される従来の速度ネゴシエーション処理では、一般に、前述のファイバ・チャネル文書で定義されている特定の時間の間にＮｏｔＯｐｅｒａｔｉｏｎａｌＳｔａｔｅ（ＮＯＳ）順序集合およびＯｆｆｌｉｎｅＳｔａｔｅ（ＯＬＳ）順序集合を送信することが必要である。これらの順序集合は、送信側ノードのリンク層によって４つの１０ビット文字にエンコードされて送信され、受信側ノードのリンク層によって８ビット文字にデコードされる。

ノードＡとノードＢの間の速度ネゴシエーション処理の間に、前述のように、所与のＴＯＳを利用して送信適応等化を実施できる。そのような構成では、ＴＯＳは、従来の方式において用いられるＮＯＳ順序集合とＯＬＳ順序集合の代わりに、速度ネゴシエーションの間に送信されることが好ましい。

送信適応等化処理は、通信リンクの初期化中でも初期化後でも、任意の都合のよいタイミングで行うことができるが、例示的実施形態では、速度ネゴシエーションの間に行う。信号品質の劣化した状態が、（たとえばデータ経路を修正した結果として）後から検出された場合は、所定のリンクに対して、速度ネゴシエーションを実施することなく、処理を再度実行できる。

図３は、例示的実施形態で利用可能なＴＯＳフォーマットの可能な一例を示す。この例のＴＯＳフォーマットは、ＴＯＳ１およびＴＯＳ２と表される第１および第２の順序集合を含む。各順序集合は４つの文字を含み、各文字は、エンコード前の長さが８ビットであり、エンコード後の長さは１０ビットである。この例の各順序集合の先頭文字はＫ２８．５制御文字であり、残りの文字はデータ部を含む。より具体的には、ＴＯＳ１順序集合は、Ｋ２８．５制御文字の後にデータ部Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３を含み、ＴＯＳ２順序集合は、Ｋ２８．５制御文字の後にデータ部Ｄ４、Ｄ５、およびＤ６を含む。したがって、順序集合ＴＯＳ１およびＴＯＳ２のそれぞれは、エンコード前の長さが３２ビットであり、エンコード後の長さが４０ビットである。

後述するように、例示的実施形態は、データ部Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、およびＤ６のうちの２つを利用して、ノードＡの１つまたは複数の等化パラメータの調整を指定する情報を、ノードＢからノードＡに送信する。より具体的には、エンコード前の全１６ビットについて、データ部Ｄ５およびＤ６を利用して、等化パラメータ調整コマンドをノードＢからノードＡに伝達する。ＴＯＳ１およびＴＯＳ２の制御文字およびデータ部も、受信側ノードにおいて信号品質の評価に用いられる前述のトレーニング・パターンを含む。

したがって、この例示的ＴＯＳフォーマットは、等化パラメータ調整情報と１つまたは複数のトレーニング・パターンの両方を含む。等化パラメータ調整に用いられる、ＴＯＳ１およびＴＯＳ２のデータ部も、トレーニング・パターンの一部として用いることができるが、これは本発明の要件ではない。

ファイバ・チャネルに関しては、例示的実施形態のＴＯＳ１およびＴＯＳ２のデータ部Ｄ１およびＤ４が、あらかじめ定義された以下の値をとることができないことに注意されたい。これらの値は、他のファイバ・チャネル機能のために予約されているからである。

Ｄ５．４（ＣＬＳ）
Ｄ９．０（ＬＰＢ）
Ｄ９．２（ＬＲ）
Ｄ１０．４（ＥＯＦ／ＳＯＦ）
Ｄ１０．５（ＥＯＦ／ＳＯＦ）
Ｄ１７．４（ＦｕｌｌＤｐｌｘ）
Ｄ２０．４（ＡＲＢ）
Ｄ５．０（ＬＰＥ）
Ｄ２１．０（ＬＩＰ）
Ｄ２１．１（ＯＬＳ）
Ｄ２１．２（ＮＯＳ）
Ｄ２１．４（ＥＯＦ／ＳＯＦ）
Ｄ２１．５（ＳＯＦ／ＥＯＦ）
Ｄ２１．７（ＶＣ＿ＲＤＹ）
Ｄ３１．３（ＣＬＫＳＹＮＣＸ）
Ｄ３１．５（ＣＬＫＳＹＮＣＹ）
Ｄ３Ｉ．６（ＣＬＫＳＹＮＣＺ）
Ｄ３１．２（ＭＡＲＫ）

図４は、ＴＯＳ２のデータ部Ｄ５およびＤ６を利用して、所与のノードの１つまたは複数の等化パラメータの調整を指定する情報を伝達する形式を示す。２つのデータ部Ｄ５およびＤ６は、図に示した形式に編成された単一の１６ビット・コマンド構造として扱われる。

図４の例では、１６ビット・コマンド構造の最初の１４ビットが、「アクション」ビットとも称される係数更新ビット（ビット１〜４）を含む。係数更新ビットでは、７つの係数のそれぞれに対して２ビットが割り当てられる。７つの係数は、それぞれがＦＩＲフィルタのタップに対応し、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、およびＣ７で表される。各係数に対し、対応するアクションが、関連付けられたビットのペアを用いてエンコードされる。この例での可能なアクションとして、「保持」、「デクリメント」、「インクリメント」が含まれ、それぞれビット・ペアの００、０１、１０によってエンコードされる。「変更なし」アクションとも称される、所与の「保持」アクションの場合は、対応する係数を変更しないままにし、「デクリメント」または「インクリメント」アクションの場合は、対応する係数を、それぞれ指定の量だけ減らすか増やすよう調整する。具体的な調整量は、一般に、用いられている等化アルゴリズムの種類など、実装ごとの要素によって異なり、当業者であれば、各種の適切な配置が容易に判断できる。現在の等化パラメータ値に適用しやすいと考えられる送信適応等化メカニズムおよび操作の選択によっては、送信パラメータを別の形式でエンコードすることも可能である。

図４の１６ビット・コマンド構造の最後の２ビット（ビット１５および１６）は、送信適応等化処理の「処理中」および「完了」のステータス・インジケータを含む追加情報を伝達するために用いられる。これにより、リンクの２つの端点の間で係数値計算の待ち時間がある場合や収束レートに差がある場合は、情報を含まないＴＯＳ値を渡すことが可能になる。

所与のノード（たとえば、ノードＡ）に関して、各係数に対する係数更新ビットが「保持」値（００）に設定され、ビット１５および１６が「完了」値（０１）に設定された場合には、送信適応等化処理が完了したと見なすことができる。このように設定されたことは、すべてのフィルタ・タップにおいて最適な係数が確立されたこと、およびノードＡが、ノードＢから特に指示されない限り、それらの値を保持することを示している。収束が完全でなくても、完全な収束への適切な近似が行われたことを受信機が検知していれば、「保持」値が設定されることは可能である。このようなケースは、ある程度の時間が経過した後、受信機が送信機の動作を改善できなくなった場合にありうる。理由としては、たとえば、送信機のパラメータが最適値付近で循環していること、あるいは、動作する送信等化回路が送信機にないことなどが挙げられる。

図４の例では、送信機のＦＩＲ係数の更新を、最大で７タップまで並行して行うことができる。ただし、この手法は、７タップより少ない場合でも多い場合でも単純な形で適応できる。所与の実装が、このコマンド・フォーマットでカバーできるすべてのタップをサポートすることは必須ではない。この手法は、特定のタップの重みを解決することがまったく不要であり、係数の更新が破損したり失われたりすることには寛容である。サポートされていないタップに適用されるアクションは無視される。

図３および４で示した特定のＴＯＳフォーマットおよびコマンド構造は、例示のみを目的として示したものであり、様々な代替構成を用いることが可能であることを理解されたい。所与の実施形態で用いるために選択される特定のＴＯＳフォーマットおよびコマンド構造は、実装される特定のシリアル・リンクまたは他のシリアル・データ・チャネルの必要条件などの要素によって異なる可能性がある。別の例として、図３の例に示した２つの順序集合ＴＯＳ１およびＴＯＳ２より多いか少ない順序集合を含むＴＯＳフォーマットを利用することも、図４の例で用いた２バイトより多いか少ないバイト数を含む順序集合を利用することも可能である。

前述のように、ＴＯＳ２のデータ部Ｄ５およびＤ６は、例示的実施形態において、係数調整情報を伝達するために用いられている。Ｋ２８．５制御文字およびすべてのデータ部（係数調整情報を伝達するデータ部を含む）は、受信信号の品質評価のためのトレーニング・パターンとして用いることができる。例示的実施形態のデータ部は、ファイバ・チャネル規格で定義されているように、ＤＣバランスがとれているように、および有効な８ｂ１０ｂデータ文字を含むように設計される。別の実施形態では、受信信号の品質を識別しやすくするために好適な別の特性を示すようにデータ部を設計することもできる。

速度ネゴシエーション処理の間に、送信適応等化を実施するために、本方法以外の方法であれば従来の方式で送信されるであろうＮＯＳおよびＯＬＳ順序集合が、前述のＴＯＳ順序集合に置き換えられる。その２つの順序集合ＴＯＳ１およびＴＯＳ２は、送信側ノードおよび受信側ノードによる単一の原子動作を含むものとして扱われることが好ましい。これら２つの順序集合の送信は、速度ネゴシエーション処理が行われている間、繰り返される。

図５は、前述のＴＯＳ順序集合を用いる送信適応等化を説明するフロー図である。この例では、システム１００または１００’のノードＡとノードＢのそれぞれが、図に示すように、ファイバ・チャネル規格のリンク層部分と物理層（ＰＨＹ）部分に分割されている。前述のように、送信適応等化は、速度ネゴシエーション中、すなわち、動作するファイバ・チャネル・リンクがノードＡとノードＢの間で確立される前に実行される。

ステップ５００で、ノードＡが電源投入時にデフォルトのタップ・レベルを設定する。ノードＡおよびＢも、予備の受信等化パラメータによって初期化される。これらのデフォルト設定および予備設定は、ＴＯＳ順序集合を用いる適応等化処理の実施を可能にするのに十分な信号品質を提供する。

次に、５０２に示すように、ＴＯＳ順序集合ＴＯＳ１およびＴＯＳ２が、速度ネゴシエーションの間にノードＡの送信機１０２ＴからノードＢの受信機１０４Ｒに送信される。ノードＢの受信機１０４Ｒは、トレーニング・パターンを用いて信号の品質を評価し、ステップ５０４で、等化調整が必要かどうかを決定する。調整が不要であれば、ステップ５０６で、係数を現在の値に保持することを決定する。調整が必要であれば、ステップ５０８で、係数を調整することを決定し、係数調整コマンドをノードＢの送信機１０４ＴからノードＡの受信機１０２Ｒに伝達するために、ステップ５１０で、図４のコマンド構造に従ってＴＯＳ２のデータ部Ｄ５およびＤ６を調整する。

ノードＡは、ステップ５１２で、受信したＴＯＳをリンク層部分において処理し、ステップ５１４で、リンク層部分から物理層部分に、要求されている等化調整を指定するメッセージを送る。次いで、ステップ５１６に示すように、ノードＡの物理層部分が、指定されたＴＯＳアクションに従って、等化調整を完了する。

受信信号の品質の監視および等化パラメータの調整は、ノードＢの受信機１０４Ｒにおいて受信信号の必要な品質が達成されるまで繰り返すことができる。各反復における調整の細かさと変化の大きさは、受信信号の所望の品質レベルに確実に安定して収束するように選択されなければならない。前述のように、サポートされている各係数に対する係数更新ビットが「保持」値（００）に設定され、ビット１５および１６が「完了」値（０１）に設定された場合には、送信適応等化処理が完了したと見なすことができる。

図５は、ノードＢから送信される情報によるノードＡの等化パラメータの調整を示しているが、後述する図６の例のように、逆方向でも同様の調整をほぼ同時に実施することができる。
もちろん、図５に示した特定の処理ステップは、本発明の他の実施形態において変更可能である。

本明細書に記載の送信適応等化は、別の方法での従来の受信等化と併せて実施することが可能であることに注意されたい。

前述のように、ＴＯＳ順序集合は、ノードＡだけでなくノードＢにおいても送信適応等化を実施するために用いることができる。このタイプの配置例を図６に示す。図６では、図５の例のようにノードＡにおいて送信適応等化を行うために、ノードＡからノードＢにＴＯＳ順序集合が送信される。これは、ノードＢからノードＡに返される係数調整コマンドの生成に用いられる。ただし、図６ではさらに、ノードＢにおいて送信適応等化を行うために、ノードＢからノードＡにＴＯＳ順序集合が送信される。これは、ノードＡからノードＢに返される係数調整コマンドの生成に用いられる。つまり、ＴＯＳ方式を用いると、ノードＡとノードＢの間の速度ネゴシエーション処理の間に、ノードＡとノードＢの両方に対して、ほぼ同時に送信適応等化を行うことができる。

図７は、ノードＡおよびノードＢに対する送信適応等化の実施に代理メカニズムを利用する配置を示す。システム７００は、前述のノードＡおよびＢと、ノードＣと称される追加ノードとを含む。ノードＢは、図に示すように、ノードＡとノードＣの間に結合される。ノードＣは、受信機７０２Ｒと送信機７０２Ｔとを含む。この実施形態でのノードＢは、ノードＣの受信機７０２Ｒと通信する送信機７０４Ｔと、ノードＣの送信機７０２Ｔと通信する受信機７０４Ｒとを含む追加の送受信機を含む。

この配置は、ＴＯＳ順序集合の形で送信される適応等化情報が、最適化されているリンクに関連付けられたインターフェースではない追加インターフェースによって送信される配置例である。３つ以上のノードを含む他の様々な配置も、簡単な方式で構成できる。

図７の例は、ノードＡおよびＢが単一システム内に存在し、帯域外通信機能を有することを前提としている。さらにこの例は、ノードＣがリモートであり、ノードＡ向けのＴＯＳ通信機能だけを有することを前提としている。図に示すように、代理情報は以下の動作に用いられる。
１．ノードＢの受信機１０４Ｒで検出された情報に基づいて、ノードＡの送信機１０２Ｔのフィルタ係数を調整する。
２．ノードＣの受信機７０２Ｒで検出され、ＴＯＳを用いてノードＡに送信され、ノードＢに帯域外転送された情報に基づいて、ノードＢの送信機７０４Ｔのフィルタ係数を調整する。
３．ノードＢの受信機７０４Ｒで検出され、ノードＡに帯域外転送され、ＴＯＳを用いてノードＣに転送された情報に基づいて、ノードＣの送信機７０２Ｔのフィルタ係数を調整する。
４．ノードＡの受信機１０２Ｒで検出され、ノードＢに帯域外送信された情報に基づいて、ノードＢの送信機１０４Ｔのフィルタ係数を調整する。

前述のリンクの各動作の、数字による順序づけは、いかなる特定の順序において実施される動作においても必須であると解釈されてはならない。つまり、それらの動作を実施できる順序は、上記のリストの順序と異なる可能性がある。また、所与の実施形態の要件に応じて、代替または追加の動作を行うことができる。

有利なことに、前述の例示的実施形態における本発明は、ハードウェア・インフラストラクチャのアップグレードを必要とせずに、より高いファイバ・チャネル・データ・レート（たとえば、８Ｇｂｐｓ、１６Ｇｐｓ、およびそれ以上）に対応できる。さらに、ファイバ・チャネル規格の既存のプロトコルへの影響を最小限にして、従来の受信のみの等化に比べて大幅に改善されたパフォーマンスが実現される。さらにまた、等化に必要な送受信機ハードウェアの面積および消費電力が大幅に減る。

例示的実施形態に関連する他の有利点として、本等化処理によって両方のノードの送信等化設定を最適化できることが挙げられる。また、送信適応等化がノード間の速度ネゴシエーションと併せて実施されるので、関連するイベントのタイミングを変更する必要がない。本発明はさらに、所与のシステムが、ユーザが介入することなく、どのチャネルについても適切な等化パラメータを自動的にネゴシエートするように構成されることが可能であるという点で、「プラグ・アンド・プレイ」機能を提供する。
例示的実施形態の別の重要な有利点は、温度、湿度、その他の環境要因によるチャネル特性の変動に対する応答性が改善されることである。

本発明は、１つまたは複数の集積回路の形で実装可能である。たとえば、本発明による所与のシステム・ノードは、少なくとも１つのプロセッサと少なくとも１つのメモリとを含む１つまたは複数の集積回路として実装されることが可能である。他にも様々な構成が可能である。

そのような集積回路の実装では、半導体ウェハーの表面に、複数の同一のダイが繰り返しパターンとして形成されるのが一般的である。各ダイは、本明細書に記載した装置を含み、他の構造または回路も含むことができる。個々のダイは、ウェハーからさいの目に切り分けられ、１つの集積回路としてパッケージされる。ウェハーをさいの目に切り分け、ダイをパッケージして集積回路を製造する方法は、当業者には周知であろう。そのように製造される集積回路は、本発明の一部と見なされる。

本発明はまた、少なくとも一部が、所与のノードにおいて、メモリ内に格納され、プロセッサ上で実行される１つまたは複数のソフトウェア・プログラムの形で実装されることも可能である。そのようなノードのプロセッサ素子およびメモリ素子は、１つまたは複数の集積回路を含むことができる。
繰り返しになるが、本明細書に記載の、本発明の実施形態は、例示のみを意図したものであることを十分理解されたい。

たとえば、例示的実施形態で用いているファイバ・チャネル・インターフェースを、別のタイプの標準シリアル・データ・チャネル・インターフェース、または非標準シリアル・データ・チャネル・インターフェース、あるいは、標準インターフェースと非標準インターフェースの組み合わせに置き換えることが可能である。より具体的な例として、本明細書で示したように、本発明の手法を、簡単な方式で、他のシングルレーンおよびマルチレーンのシリアル・リンクに適応させることができる。これらのシリアル・リンクは、Ｉｎｆｉｎｉ−Ｂａｎｄ、ＩＥＥＥ１３９４、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、および特定のＤＷＤＭまたはＳＯＮＥＴなどのリンクを含むが、これらに限定されない。前述のように、ファイバ・チャネルの例示的実施形態においては、特殊制御文字で指定される４文字長の順序集合を用いて適応等化情報を伝達できる。他のシリアル・リンクでは、他の文字またはフレームを用いてそのような情報を伝達できるが、そのような代替配置は、本明細書で用いている「順序集合」という用語で包含されるものとする。特定のシリアル・リンクにふさわしいメカニズムは必ず、例示的実施形態の特定の順序集合の代わりに用いることができる。また、図示したシステム・デバイス、コマンド・フォーマット、および適応等化処理の特定の配置を、代替実施形態で変形させることができる。添付の特許請求項の範囲内にあるこれらおよび他の多くの代替実施形態については、当業者であれば容易に理解されるであろう。

Claims

複数のノードを有する通信システムにおいて用いられる装置であって、
第２のノードの受信機と通信するように構成された送信機と、前記第２のノードの送信機と通信するように構成された受信機とを含む第１のノード備え、
前記第１のノードが、前記第１のノードの１つまたは複数の等化パラメータの調整を指定する情報を前記第２のノードから受信するように動作し、
前記情報が、前記第１のノードと前記第２のノードの間の通信リンクの初期化と併せて前記第２のノードから前記第１のノードに送信される１つまたは複数の順序集合の指定部分の形で受信され、
前記第１のノードがさらに、前記受信した情報に従って前記１つまたは複数の等化パラメータを調整するように動作し、
前記１つまたは複数の順序集合が、前記通信リンクの初期化と併せて前記第１のノードと前記第２のノードの間で実行される速度ネゴシエーション処理の間に、前記第２のノードから前記第１のノードに送信される少なくとも１つのトレーニング順序集合を含む、装置。
前記トレーニング順序集合がトレーニング・パターンを含む、請求項１に記載の装置。
前記速度ネゴシエーション処理の間に前記第１のノードと前記第２のノードの間で送信される複数のトレーニング順序集合を利用して、前記第１のノードと前記第２のノードの両方に対して同時に送信適応等化が実施され、各トレーニング順序集合がトレーニング・パターンと等化パラメータ調整情報とを含む、請求項１に記載の装置。
前記１つまたは複数の順序集合が少なくとも第１および第２のトレーニング順序集合を含み、前記第１および第２のトレーニング順序集合のそれぞれが制御文字と複数のデータ部とを含み、前記第１のノードの１つまたは複数の等化パラメータの調整を指定する前記情報が、少なくとも１つの前記トレーニング順序集合における１つまたは複数の前記データ部の特定のビット位置の形で送信される、請求項１に記載の装置。
前記トレーニング順序集合が、別の方法であれば前記速度ネゴシエーション処理の間に前記第１のノードと前記第２のノードの間で送信されるであろう１つまたは複数のＮｏｔＯｐｅｒａｔｉｏｎａｌＳｔａｔｅ（ＮＯＳ）順序集合およびＯｆｆｌｉｎｅＳｔａｔｅ（ＯＬＳ）順序集合の代わりに送信される、請求項４に記載の装置。
前記１つまたは複数の等化パラメータが、前記第１のノードの前記送信機に関連付けられたフィルタの複数のタップ係数を含む、請求項１に記載の装置。
前記第１のノードの前記送信機の１つまたは複数の等化パラメータの調整を指定する前記情報が、複数の係数のうちの特定の１つに関して、係数をインクリメントするアクションと、係数をデクリメントするアクションと、係数を保持するアクションとのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の装置。
複数のノードを有する通信システムにおいて用いられる集積回路であって、第１のノードの少なくとも一部を実装し、前記第１のノードが、第２のノードの受信機と通信するように構成された送信機と、前記第２のノードの送信機と通信するように構成された受信機とを含み、前記第１のノードが、前記第１のノードの１つまたは複数の等化パラメータの調整を指定する情報を前記第２のノードから受信するように動作し、前記情報が、前記第１のノードと前記第２のノードの間の通信リンクの初期化と併せて前記第２のノードから前記第１のノードに送信される１つまたは複数の順序集合の指定部分の形で受信され、前記受信した情報に従って前記１つまたは複数の等化パラメータを調整し、前記１つまたは複数の順序集合が、前記通信リンクの初期化と併せて前記第１のノードと前記第２のノードの間で実行される速度ネゴシエーション処理の間に、前記第２のノードから前記第１のノードに送信される少なくとも１つのトレーニング順序集合を含む、集積回路。
第２のノードの受信機と通信するように構成された送信機と、前記第２のノードの送信機と通信するように構成された受信機とを含む第１のノードを少なくとも含む複数のノードを有する通信システムにおいて用いられる方法であって、
前記第１のノードにおいて、前記第１のノードの１つまたは複数の等化パラメータの調整を指定する情報を前記第２のノードから受信するステップであって、前記情報が、前記第１のノードと前記第２のノードの間の通信リンクの初期化と併せて前記第２のノードから前記第１のノードに送信される１つまたは複数の順序集合の指定部分の形で受信されるステップ、及び
前記受信した情報に従って前記１つまたは複数の等化パラメータを調整するステップ
を備え、
前記１つまたは複数の順序集合が、前記通信リンクの初期化と併せて前記第１のノードと前記第２のノードの間で実行される速度ネゴシエーション処理の間に、前記第２のノードから前記第１のノードに送信される少なくとも１つのトレーニング順序集合を含む、方法。