JP2012182732A

JP2012182732A - 差動信号伝送回路、ディスクアレイコントローラ及び差動信号伝送ケーブル

Info

Publication number: JP2012182732A
Application number: JP2011045234A
Authority: JP
Inventors: Tsunenori Iribe; 恒徳入部
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2012-09-20
Anticipated expiration: 2031-03-02
Also published as: US20120224614A1; JP5234374B2; US9509421B2

Abstract

【課題】差動信号伝送路の障害を作業者が容易に確認することができる差動信号伝送回路、ディスクアレイコントローラ及び差動信号伝送ケーブルを提供する。
【解決手段】差動信号伝送回路は、正負の伝送路間に設けたインダクタンスと、伝送路に直流電圧を引加する直流電圧部と、伝送路に引加された直流電圧の大きさを監視する監視部と、監視部が監視する直流電圧の大きさに基づいて前記伝送路の障害を検出し、障害を検出した場合当該旨を出力する制御部と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、差動信号伝送回路、ディスクアレイコントローラ及び差動信号伝送ケーブルに関する。

差動信号伝送路を有する回路及びケーブルが知られている。このような回路及びケーブルで差動信号の伝送を行う場合において、差動信号の伝送状態を検出して送信機の高周波数の振動を抑圧し、送信機の損傷又は破壊を回避する技術が知られている。例えば、送信機の駆動状態に関する情報として、受信機側において、検出器により検出した直流電圧成分を使用するものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特表２００３−５１７７７３号公報

差動信号伝送路を有する回路及びケーブルは種々の装置の筐体内に設けられて使用される。このためデータ転送に障害が生じた場合に、保守員は筐体を開けることが容易ではなく、データ転送の障害、例えば、差動信号伝送路の断線によるものか否かを簡単に確認する方法がなかった。

また、差動信号伝送路を有するケーブルを用いてユニットを接続した場合、正常にユニットが接続されたか否かを作業員が目視以外で検査する方法がなかった。このため、検査の精度に限界があり、ユニットを含む装置を起動した場合に、エラーが発生し、ケーブルが正常に接続されていなかったことが明らかになるという場合もあった。

更に、特許文献１に記載の技術によると、送信機の駆動状態に関する情報を得ることができるが、この情報を得るためには、送信機側に電源を投入するだけでは足りず、受信機側にも電源を投入した後、送信機の駆動状態に関する情報を取得する処理を行う必要がある。これでは、検査に関する工程が複数になる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、差動信号伝送路の障害を作業者が容易に確認することができる差動信号伝送回路、ディスクアレイコントローラ及び差動信号伝送ケーブルを提供することにある。

本発明は、信号を送受信可能な第１及び第２の回路を正負の伝送路で接続する差動信号伝送回路であって、正負の伝送路間に設けたインダクタンスと、伝送路に直流電圧を引加する直流電圧部と、伝送路に引加された直流電圧の大きさを監視する監視部と、監視部が監視する直流電圧の大きさに基づいて伝送路の障害を検出し、障害を検出した場合は、当該旨を出力する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によると、差動信号伝送路の障害を作業者が容易に確認することができる差動信号伝送回路、ディスクアレイコントローラ及び差動信号伝送ケーブルを提供できる。

本発明の第１の実施の形態に係る差動信号伝送回路の構成を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係るディスクアレイコントローラを示す図である。本発明の第３の実施の形態に係る差動信号伝送ケーブルの接続例を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の各実施の形態について説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、差動信号伝送回路１００の構成を示す図である。同図に示すように、差動信号回路１００は、基板１０及び基板２０を有しており、これらの基板１０，２０がバックボード１上に設けられた差動信号伝送路２を介して接続されている。

差動信号伝送路２は、基板１０に設けられた差動信号送信ＩＣ１０ａと基板２０に設けられた差動信号受信ＩＣ２０ａとを接続する正側の信号線３ａ及び負側の信号線４ａと、基板１０に設けられた差動信号受信ＩＣ１０ｂと基板２０に設けられた差動信号送信ＩＣ２０ｂとを接続する正側の信号線３ｂ及び負側の信号線４ｂとで構成される。

なお、差動信号伝送路２は、バックボード１上に設けずに、所定のケーブル内に収容するように構成しても良い。

基板１０において、差動信号送信ＩＣ１０ａは、送信素子１１、コネクタ１２ａ，１２ｂ、直流電圧引加部１３、直流電圧監視素子１４及びコンデンサＣ１１，Ｃ１２を有している。

送信素子１１の正側の端子から延出する正側の信号線３ａはコンデンサＣ１１を介してコネクタ１２ａに接続される。また、送受信素子１１の負側の端子から延出する負側の信号線４ａはコンデンサＣ１２を介してコネクタ１２ｂに接続される。

直流電圧引加部１３は、コンデンサＣ１１とコネクタ１２ａとの間に、信号線３ａに所定の直流電圧を引加するように設けられている。直流電圧監視素子１４は、信号線４ａの直流電圧の大きさを検出できるように設けられている。

また、差動信号受信ＩＣ１０ｂは、受信素子３１、コネクタ３２ａ，３２ｂ、直流電圧引加部３３、直流電圧監視素子３４及びコンデンサＣ３１，Ｃ３２を有している。

コネクタ３２ａから延出する信号線３ｂはコンデンサＣ３１を介して受信素子３１の正側の端子に接続される。また、コネクタ３２ｂから延出する信号線４ｂはコンデンサＣ３２を介して受信素子２１の負側の端子に接続される。

直流電圧引加部３３は、コンデンサＣ３１とコネクタ３２ａとの間に、信号線３ｂに所定の直流電圧を引加するように設けられている。また、直流電圧監視素子３４は、信号線４ｂの直流電圧の大きさを検出できるように設けられている。

更に、既述の直流電圧監視素子１４及び３４には、制御部１５が接続されている。

一方、基板２０において、差動信号受信ＩＣ２０ａは、受信素子２１、コネクタ２２ａ，２２ｂ、コンデンサＣ２１，Ｃ２２及びインダクタンス２３を有している。

コネクタ２２ａから延出する信号線３ａはコンデンサＣ２１を介して受信素子２１の正側の端子に接続される。また、コネクタ２２ｂから延出する信号線４ａはコンデンサＣ２２を介して受信素子２１の負側の端子に接続される。

インダクタンス２３は、コネクタ２２ａ，２２ｂとコンデンサＣ２１，Ｃ２２とのそれぞれの間に、信号線３ａ，４ａを接続するように設けられている。

また、差動信号送信ＩＣ４０ｂは、送信素子４１、コネクタ４２ａ，４２ｂ、コンデンサＣ４１，Ｃ４２及びインダクタンス４３を有している。

送信素子４１の正側の端子から延出する正側の信号線３ｂはコンデンサＣ４１を介してコネクタ４２ａに接続される。また、送信素子４１の負側の端子から延出する負側の信号線４ｂはコンデンサＣ４２を介してコネクタ４２ｂに接続される。

インダクタンス４３は、コネクタ４２ａ，４２ｂとコンデンサＣ４１，Ｃ４２とのそれぞれの間に、信号線３ｂ，４ｂを接続するように設けられている。

次に、直流電圧引加部１３、直流電圧監視素子１４、制御部１５及びインダクタンス２３について、それぞれ詳細に説明する。なお、直流電圧引加部３３、直流電圧監視素子３４及びインダクタンス４３については、直流電圧引加部１３、直流電圧監視素子１４及びインダクタンス２３とそれぞれ実質的に同様な説明となるため詳細な説明を省略する。

直流電圧引加部１３は、例えば、基板１０上に設けられている他のＩＣの電源電圧を用いて信号線３ａに直流電圧を引加する。その直流電圧は、本実施の形態においては、３．３Ｖとする。

直流電圧監視素子１４は、信号線４ａに引加されている直流電圧を監視する。より詳細には、直流電圧監視素子１４は、信号線４ａに引加される直流電圧の大きさを動作中常時検出するものであり、例えば、Ａ／Ｄコンバータが用いられ、検出した直流電圧の大きさをデジタル信号に変換して制御部１５へ出力する。

制御部１５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）であり、直流電圧監視素子１４から出力されたデジタル信号を用いて信号線３ａ，４ａ、すなわち、差動信号伝送路２に障害が発生したか否かを判断する。

より詳細には、制御部１５は、直流電圧監視素子１４から送信されるデジタル信号に基づいて、直流電圧の大きさが３．３Ｖか否かを判断し、３．３Ｖを検出できない場合、言い換えれば、０Ｖを検出した場合に、差動信号伝送路２に物理的な障害が発生したと判断する。この場合、制御部１５は、差動信号伝送路２の使用を停止するように制御するとともに、保守員（作業員）等に差動信号伝送路２に障害が発生した旨を、例えば、表示部（図示を省略する。）を介して通知する。

インダクタンス２３は、信号線３ａ，４ａを接続するように設けていることにより、送信素子１１及び受信素子２１の間を単純に正負の信号線で接続して差動信号伝送路を構成した場合に発生するデータの短絡を防止することでき、正常にデータを転送することが可能になる。

より詳細に説明すると、差動信号伝送路２のデータ転送速度は数Ｇｂｉｔ／ｓであり、このときインダクタンス２３は大きなインピーダンスになる。よって、データに対しては、正負の信号線３ａ，４ａは繋がっていないように見える状態になる。一方、直流電圧にとってはインダクタンス２３のインピーダンスは、非常に小さいものになり、正側の信号線３ａに引加した電圧は負側の信号線４ｂに伝えられる。

差動信号伝送路２は正負の信号線３ａ，４ａ間の電圧差からデジタル信号のＨｉ，Ｌｏｗを判別するように構成されるため、正負の信号線３ａ，４ａをともに同電圧にすることができれば正常なデータ転送を行うことが可能になる。したがって、差動信号伝送回路１００は、直流電圧引加部１３により直流電圧を引加しても正負の信号線３ａ，４ａ間にインダクタンス２３を設けているため、データ転送の異常を防止し、正常なデータ転送を行うことができる。

以上のように構成された差動信号伝送回路１００によると、制御部１５が直流電圧監視素子１４の監視する直流電圧の大きさに基づいて、差動信号伝送路２に物理的な障害、より詳細には、信号線３ａ，４ａ又は３ｂ，４ｂに断線が生じた場合等の障害が生じたことを検出することができる。また、制御部１５は、障害を検出した場合、障害が発生した旨を例えば表示部（図示を省略する。）に出力して、保守員に対して障害の発生を通知することができる。

更に、制御部１５は、直流電圧監視素子１４，３４のいずれが０Ｖを検出したか否かに基づいて、信号線３ａ，４ａ又は信号線３ｂ，４ｂのいずれに障害が生じているかを判断することができる。このように障害の発生した信号線を特定した情報を既述の障害の発生の通知に含むようにしても良い。

更に、差動信号伝送回路１００においては、直流電圧引加部１３，３３は基板１０にのみ設けられている。従って、基板２０に電源が供給されていなくても、つまり、基板１０にのみ電源が供給されていれば、制御部１５は、信号線３ａ，４ａ又は信号線３ｂ，４ｂに発生した障害を検出することができる。

次に、以上のように構成された差動信号伝送回路１００を、ストレージシステムのディスクアレイコントローラに適用した場合、また、差動信号伝送ケーブルに適用した場合について説明する。

（第２の実施の形態）
先ず、ストレージシステム１０１のディスクアレイコントローラ５０に既述の差動信号伝送回路１００を適用した場合について図２を参照しながら説明する。

ディスクアレイコントローラ（以下、ＤＡＣと称する。）５０は、ホストコンピュータ６１ａ，６２ａ及びディスクエンクロージャ（以下、ＤＥと称する。）６１ｂ，６２ｂとデータの送受信を行う装置である。

ＤＡＣ５０は、筐体内に、コントロールユニット５１、コントロールユニット５２及びバックボード５３を有している。コントロールユニット５１は、ホストコンピュータ６１ａ，ＤＥ６１ｂとデータ通信を行うように構成されており、コントロールユニット５２は、ホストコンピュータ６２ａ，ＤＥ６２ｂとデータ通信を行うように構成されている。

また、コントロールユニット５１，５２はバックボード５３上を通過する差動信号伝送路２を介して互いに通信を行うことが可能になっている。

差動信号伝送路２は、コントロールユニット５１内の送受信素子５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，…，５１ｎと、コントロールユニット５２内の送受信素子５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，…，５２ｎと、がそれぞれ接続されて構成される。また、送受信素子５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，…，５１ｎの構成は、図１を参照して説明した基板１０と同様な構成をしており、送受信素子５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，…，５２ｎの構成は、図１を参照して説明した基板２０と同様な構成をしている。よって、これらの説明は既述した説明と同様になるため図示及び詳細な説明は省略する。なお、既述の制御部１５には、送受信素子５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，…，５１ｎに含まれる全ての直流電圧監視素子１４，３４から送信されるデジタル信号が入力されるように構成されている。

このように２つのコントロールユニット５１，５２を差動信号伝送路２で接続することにより、ＤＡＣ５０は、ＤＥ６１ｂ，６２ｂへデータを冗長的に書き込むことが可能になる。なお、ＤＡＣ５０内の他の構成については従来よりあるものと同様であるため詳細な説明は省略する。

このように構成されたＤＡＣ５０においては、例えば、コントロールユニット５１からコントロールユニット５２へのデータ送信中に何らかの原因で通信の障害が生じた場合、制御部１５は、各直流電圧監視素子１４，３４の監視する電流電圧の大きさに応じて、当該障害が信号線３ａ，４ａ，３ｂ，４ｂ、つまり差動信号伝送路２の断線等による障害か否かを判断することができる。

より詳細には、制御部１５は、各直流電圧監視素子１４，３４から送信された電流電圧値と直流電圧引加部１３，３３が引加する電流電圧値とが一致する場合、差動信号伝送路２の断線等による問題ではなく他の原因によるものだと判断することができる。また、制御部１５は、各直流電圧監視素子１４，３４から送信された電流電圧値に０Ｖが含まれる場合、差動信号伝送路２の断線が原因であると判断できる。

更に、制御部１５は、０Ｖを検出した直流電圧監視素子を特定することにより、複数の送受信素子間の信号線から構成される差動信号伝送路２のうちいずれの信号線に断線等の障害が生じているか特定することができる。制御部１５は、この情報を障害発生の情報とともに表示部（図示を省略する。）に表示するようにしても良い。

以上のように構成されたＤＡＣ５０によると、保守員は、ＤＡＣ５０が動作中に差動信号伝送路２を介したデータ転送が正常にできなくなった場合、差動信号伝送路２に障害が発生しているか否かを表示部（図示を省略する。）の表示により把握することができる。

したがって、コントロールユニット５１，５２及びバックボード５３がＤＡＣ５０の筐体内に設けられているため、保守員が筐体を開けてコントロールユニット５１，５２及びバックボード５３にアクセスすることができず、差動信号伝送路２に障害が発生しているのか、他の部分に障害が発生しているのかを把握できないという事態を回避することができる。

更に、ストレージシステム１０１は、送受信素子５１ａ〜５１ｎが既述の基板１０と同様な構成をしているため、保守員は、コントロールユニット５１にのみ電源を供給することにより、差動信号伝送路２に障害が発生しているかを調べることができる。

（第３の実施の形態）
次に、差動信号伝送ケーブルに既述の差動信号伝送回路を適用した場合について図３を参照しながら説明する。

図３に示すように、ストレージシステム１０２は、ＤＡＣ７０及びＤＥ８０間を差動信号伝送ケーブル９１，９２で接続している。ＤＥ８０はＤＡＣ７０から差動信号伝送ケーブル９１，９２を介してデータの授受を行い、ＤＥ８０内のハードディスクドライブにデータを書き込み、又は、データを読み出す。また、ＤＡＣ７０は、差動信号伝送ケーブル９１，９２を用いて冗長的にデータをＤＥ８０に書き込むことができるようになっている。

差動信号ケーブル９１，９２は、それぞれ図１を参照して説明した差動信号回路１００が適用されている。より詳細には、基板１０と同様な構成がＤＡＣ７０に接続されるコネクタ７１，７２内に設けられ、基板２０と同様な構成がＤＥ８０に接続されるコネクタ８１，８２内に設けられており、差動信号伝送路２が差動信号伝送ケーブル９１，９２内に収容されて構成されている。

以上のように構成されたストレージシステム１０２において、制御部１５は、各直流電圧監視素子１４，３３が監視している電流電圧値の大きさを確認する。この場合、基板１０と同様な構成がＤＡＣ７０に接続されるコネクタ７１，７２内に設けられているため、ＤＡＣ７０にのみ電源が投入されていれば、保守員は差動信号伝送ケーブル９１，９２の接続確認を行うことができる。

例えば、ＤＡＣ７０に電源供給が行われた場合、ストレージシステム１０２内のコントロールユニットは差動信号伝送ケーブル９１，９２の接続確認を行い、差動信号伝送ケーブル９１，９２の接続が確認できなかった場合は、起動前にＬＥＤを発光させる等の処理により、障害の発生を保守員に通知し、起動動作を停止する。一方、コントロールユニットは、差動振動伝送ケーブル９１，９２の接続が確認できた場合は、ＤＥ８０への電源供給を開始する。

従って、保守員は、起動前に、差動信号伝送ケーブル９１，９２が正常に接続されているか否かを確認することができる。このため、差動信号伝送ケーブル９１，９２が接続されていない状態で起動した場合に生じる障害、例えばＤＡＣ７０及びＤＥ８０の起動ができないという障害の発生を防止することができる。

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、その実施に際して様々な変形が可能である。

上記実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）
信号を送受信可能な第１及び第２の回路を正負の伝送路で接続する差動信号伝送回路であって、
前記正負の伝送路間に設けたインダクタンスと、
前記伝送路に直流電圧を引加する直流電圧部と、
前記伝送路に引加された直流電圧の大きさを監視する監視部と、
前記監視部が監視する直流電圧の大きさに基づいて前記伝送路の障害を検出し、障害を検出した場合は、当該旨を出力する制御部と、
を有することを特徴とする差動信号伝送回路。

（付記２）
前記直流電圧部及び前記監視部は、一方の前記第１及び第２の回路のいずれかにのみ設けられる、ことを特徴とする付記１記載の差動信号伝送回路。

（付記３）
第１のコントロールユニットと第２のコントロールユニットとを同一筐体内に有するディスクアレイコントローラであって、
前記第１のコントロールユニット及び前記第２のコントロールユニット間を正負の伝送路で接続した差動信号伝送回路と、
制御部と、
を備え、
前記差動信号伝送回路は、
前記正負の伝送路間に設けたインダクタンスと、
前記伝送路に直流電圧を引加する直流電圧部と、
前記伝送路に引加された直流電圧の大きさを監視する監視部と、有し、
前記制御部は、前記各監視部が監視する直流電圧の大きさに基づいて、前記複数の差動信号伝送回路の各伝送路の障害を検出し、障害を検出した場合、当該旨を出力する、ことを特徴とするディスクアレイコントローラ。

（付記４）
信号を送受信可能な第１及び第２の回路を正負の伝送路で接続し、前記伝送路をケーブル内に収容した差動信号伝送ケーブルであって、
前記正負の伝送路間に設けたインダクタンスと、
前記伝送路に直流電圧を引加する直流電圧部と、
前記伝送路に引加された直流電圧の大きさを監視する監視部と、
前記監視部が監視する直流電圧の大きさに基づいて前記伝送路の障害を検出し、障害を検出した場合、当該旨を出力する制御部と、
を有することを特徴とする差動信号伝送ケーブル。

本発明は、差動信号伝送路を有する回路及びケーブル及び方法に広く適用可能である。

１・・・バックボード
２・・・差動信号伝送路
１０，２０・・・基板
１３，３３・・・直流電圧引加部
１４，３４・・・直流電圧監視素子
１５・・・制御部
２３，３３・・・インダクタンス
９１，９２・・・差動信号伝送ケーブル
１００・・・差動信号伝送回路

Claims

信号を送受信可能な第１及び第２の回路を正負の伝送路で接続する差動信号伝送回路であって、
前記正負の伝送路間に設けたインダクタンスと、
前記伝送路に直流電圧を引加する直流電圧部と、
前記伝送路に引加された直流電圧の大きさを監視する監視部と、
前記監視部が監視する直流電圧の大きさに基づいて前記伝送路の障害を検出し、障害を検出した場合、当該旨を出力する制御部と、
を有することを特徴とする差動信号伝送回路。
前記直流電圧部及び前記監視部は前記第１及び第２の回路のいずれかにのみ設けられる、ことを特徴とする請求項１記載の差動信号伝送回路。
第１のコントロールユニットと第２のコントロールユニットとを同一筐体内に有するディスクアレイコントローラであって、
前記第１のコントロールユニット及び前記第２のコントロールユニット間を正負の伝送路で接続した差動信号伝送回路と、
制御部と、
を備え、
前記差動信号伝送回路は、
前記正負の伝送路間に設けたインダクタンスと、
前記伝送路に直流電圧を引加する直流電圧部と、
前記伝送路に引加された直流電圧の大きさを監視する監視部と、有し、
前記制御部は、前記各監視部が監視する直流電圧の大きさに基づいて、前記複数の差動信号伝送回路の各伝送路の障害を検出し、障害を検出した場合、当該旨を出力する、ことを特徴とするディスクアレイコントローラ。
信号を送受信可能な第１及び第２の回路を正負の伝送路で接続し、前記伝送路をケーブル内に収容した差動信号伝送ケーブルであって、
前記正負の伝送路間に設けたインダクタンスと、
前記伝送路に直流電圧を引加する直流電圧部と、
前記伝送路に引加された直流電圧の大きさを監視する監視部と、
前記監視部が監視する直流電圧の大きさに基づいて前記伝送路の障害を検出し、障害を検出した場合、当該旨を出力する制御部と、
を有することを特徴とする差動信号伝送ケーブル。