JP3819843B2 - イーサネット適応装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、標準イーサネットデータポンプとイーサネット媒体アクセス制御装置（ＭＡＣ）との間において、通信媒体を介した、特に、電話回線を介したデータ転送用のイーサネット適応装置に関する。
【０００２】
イーサネットは、共有媒体ネットワークアーキテクチャとして始まった。図１に示すように、ＰＣの回線カードが、イーサネットデータ転送ケーブルに接続されている。図１に示すアーキテクチャにおいては、半二重データ転送だけが可能である。更に、異なる回線カード間における自動ネゴシエーション手順は、実行不可能である。
【０００３】
図２は、ＨＵＢ装置を有する他のイーサネットアーキテクチャを示す。ＨＵＢは、多数のノードに対して共通終端点としての役割を果たし、また、適切な信号経路に沿って信号を中継し得る構成要素である。ＨＵＢは、共通アーキテクチャを有するイーサネット等のノードを接続する。図２に示すアーキテクチャにおいて、１つの回線カードから着信する全データが、物理層ＰＨＹ及びＭＡＣ層（ＭＡＣ）を備える他の全ての回線カードに送信される。図２に示すアーキテクチャにおいては、半二重データ伝送だけが可能である。更に、自動ネゴシエーション手順が、実行可能である。
【０００４】
図３は、最新技術において知られている交換装置を有するイーサネットアーキテクチャを示す。イーサネット交換装置は、幾つかのイーサネットネットワーク又はＰＣ間におけるネットワークトラフィックを管理する装置である。交換装置には、サブネットワークを接続ための多数のポートがあり、また、通常、交換装置を通過するデータトラフィックを処理するための多数のプロセッサがある。２つのタイプのイーサネット交換装置が一般的である。記憶・転送交換装置は、然るべきネットワークにデータパケットを送信する前に誤りの有無について各データパケットをチェックする。これに対して、クロスポイント交換装置は、誤りの有無についてのチェックをせずにパケットを送出する。通常、このタイプの交換装置は、手間のかかる誤りチェックを行なわないため、記憶・転送交換装置よりも極めて高速である。図３に示すアーキテクチャにおいて、全二重データ伝送並びに自動ネゴシエーション手順が可能である。
【０００５】
図４は、２つのローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を接続するブリッジを示す。このブリッジは、１つのローカルエリアネットワークから他のローカルエリアネットワークにデータパケットを受け渡すことができるハードウェア装置である。ブリッジは、上位レベルのプロトコル又はプログラムに対して、複数のネットワークが単一のネットワークに見えるようにする。ローカルエリアネットワークのアーキテクチャに依存して、全二重データ伝送並びに自動ネゴシエーションが可能である。
【０００６】
数多くの用途において、イーサネットネットワークをリモートのイーサネットネットワークに接続することが必要である。
図５は、第１の建物Ａにある第１イーサネットローカルエリアネットワーク（ＬＡＮＡ）を建物Ｂにある第２リモートイーサネットネットワーク（ＬＡＮＢ）に接続する例を示す。イーサネットネットワークにおいて、２つのＰＣ又は交換装置間の最大距離は、約１００メートルであるため、２つのブリッジＡ、Ｂ及び通信チャネル、例えば、電話回線を介して両ＬＡＮを接続することが必要である。イーサネットネットワーク内にある２つのコンピュータ間の最大距離は、約１００メートルであるが、これは、２つのイーサネット装置を接続するイーサネットケーブルの抵抗又それに伴う減衰が、距離が長くなると許容できなくなるためである。
【０００７】
標準のイーサネットネットワークＬＡＮＡ、ＬＡＮＢには、次のような特徴がある。イーサネットネットワークは、ＯＳＩ参照モデルにおける２つの最下層、即ち、物理層及びデータリンク層において動作する。イーサネットネットワークは、バス接続形態を用いる。ノードは、イーサネットネットワークにおいてケーブルの主要部分である幹線区間にアタッチされる。ＩＥＥＥ８０２．３標準に基づく異形態のアーキテクチャである１０ＢａｓｅＴもまた星型接続形態を用いる。１０ＢａｓｅＴネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．３Ｕ仕様による星型接続形態を用いなければならない。通常、イーサネットネットワークは、最大１０Ｍｂｐｓの速度で動作する。このイーサネットネットワークの異形態には、動作速度が遅いものが幾つかあり、また、新しい形態のイーサネットネットワークには、それぞれ１０Ｍｂｐｓ及び１Ｇｂｐｓでさえ動作するものがある。イーサネットネットワークは、ＣＳＭＡ／ＣＤ、即ち、衝突検出に基づく即時アクセス法を用いる。このアクセス方法は、ＩＥＥＥ８０２．３標準の一部として規定されている。イーサネットネットワークは、各ノードが同時に送信を受けるように一斉送信を行なう。更に、イーサネットネットワークは、マンチェスタ符号化を用いるが、この方法は、各ビット間隔の中間において電圧の遷移を含む自己同期式符号化法である。通常、イーサネットネットワークでは、５０Ωの同軸ケーブルを用いるが、異形態のネットワークでは、７５Ωの同軸ケーブル、ツイストペアケーブル、及び光ケーブルを用いることができる。フレーム寸法の範囲は、６４から１５／８データバイトである。異形態のイーサネットネットワークは、１０Ｂａｓｅ５（太いイーサネット）、１０Ｂａｓｅ２（細いイーサネット）、１０ＢａｓｅＴ（ツイストペアイーサネット）、１０ＢａｓｅＦ（光ケーブルイーサネット）、１０Ｂｒｏａｄ３６、及び１００ＢａｓｅＴである。
【０００８】
１０ＢａｓｅＴイーサネットは、ＵＴＰケーブルを用いる。この構成は、１９９０年、８０２．３Ｉ標準として採用され、急速に普及しつつあるが、これは、ＵＴＰが安価であり、取り付けや作業性が簡単なためである。最大ケーブル区間長は、約１００メートルである。
【０００９】
図に示すシステムの不利な点は、２つのローカルエリアネットワークＬＡＮＡ、ＬＡＮＢ間において、データ伝送チャネルが１つしかないことにある。このことは、１つのローカルエリアネットワークから他のローカルエリアネットワークに電話回線を介して一度に送信し得るのは、１つのイーサネットデータフレームのみであることを意味する。その結果、１つのローカルエリアネットワークから他のローカルエリアネットワークへのデータ転送に対するデータ転送速度は、極めて遅い。他の不利な点は、両方のローカルエリアネットワークを接続するために、２つのブリッジ装置が必要なことである。
【００１０】
従って、本発明の目的は、データ転送速度を減少することなく、イーサネットローカルエリアネットワークの遠隔地への拡張を可能にするデータ転送用のイーサネット適応装置を提供することである。
【００１１】
この目的は、主請求項１の特徴を有するデータ転送用イーサネット適応装置によって実現される。
本発明は、標準イーサネットデータポンプとイーサネット媒体アクセス制御装置との間において通信媒体を介したデータ転送用イーサネット適応装置を提供する。このデータ転送用イーサネット適応装置には、以下の構成要素が備えられている。即ち、ＰＨＹモードにおいて、標準イーサネットデータポンプをエミュレートし、また、ＭＡＣモードにおいて、イーサネット媒体アクセス制御装置（ＭＡＣ）をエミュレートするデュアルモード媒体独立インタフェース（ＭＩＩ）と、通信媒体に接続されたデータポンプと、標準イーサネットデータポンプとイーサネット媒体アクセス制御装置との間で転送される少なくとも１つのイーサネットデータパッケージを記憶するためのデータバッファと、が備えられている。
【００１２】
好適な実施形態によれば、通信媒体は、電話回線である。
好適には、データポンプは、１０ＢａｓｅＳデータモデムである。
本発明によるイーサネット適応装置の好適な実施形態において、デュアルモード媒体独立インタフェースは、交換装置によって、ＰＨＹモード又はＭＡＣモードに設定される。
【００１３】
デュアルモード媒体独立インタフェースには、好適な実施形態において、以下の構成要素が備えられている。即ち、ＳＭＩメッセージを含むＳＭＩデータフレームを交換するために、ＳＭＩデータ回線を介してイーサネット媒体アクセス制御装置（ＭＡＣ）又は標準イーサネットデータポンプに接続可能なシリアル管理インタフェース（ＳＭＩ）と、イーサネットデータパッケージを交換するために、データバスを介してイーサネット媒体アクセス制御装置（ＭＡＣ）又は標準イーサネットデータポンプに接続可能なデータフローインタフェース（ＤＦＩ）と、が備えられている。
【００１４】
好適な実施形態において、シリアル管理インタフェース（ＳＭＩ）には、ＳＭＩデータ回線を介して供給されるＳＭＩデータフレームのデフレーミングを行なうためのデフレーミング回路と、ＳＭＩメッセージを復号化するためのデコーダと、ＳＭＩレジスタ群と、が備えられている。
【００１５】
好適な実施形態において、これらのＳＭＩレジスタは、命令レジスタ、状態レジスタ、識別コードレジスタ、ネゴシエーション通知レジスタ、自動ネゴシエーションパートナ機能レジスタである。
【００１６】
他の選択可能な実施形態において、ＳＭＩには、ＳＭＩメッセージを符号化するためのエンコーダと、ＳＭＰデータ回線を介して、イーサネットデータポンプに供給されるＳＭＩデータフレームのフレーミングを行なうためのフレーミング回路と、が備えられている。
【００１７】
シリアル管理インタフェース（ＳＭＩ）は、好適な実施形態において、イーサネット適応装置の中央処理装置（ＣＰＵ）に接続されている。
データフローインタフェース（ＤＦＩ）は、好適な実施形態において、データバッファを制御するためのデータバッファ制御回路に制御回線を介して接続されている。
【００１８】
他の選択可能な実施形態において、通信媒体は、無線通信チャネルである。
更に他の選択可能な実施形態において、通信媒体は、光通信チャネルである。
標準イーサネットデータポンプとイーサネット媒体アクセス制御装置との間のデータ転送用イーサネット適応装置の好適な実施形態に関して、添付の図面を参照して説明する。
【００１９】
図６から分かるように、例えば、建物Ａ内において交換装置と幾つかのＰＣとを含むイーサネットローカルエリアネットワーク１は、回線２−１、２−２、２−３を介して、同じ建物内にあるイーサネット適応装置３−１ａ、３−２ａ、３−３ａに接続されている。各イーサネット適応装置は、対応する電話回線４−１、４−２、４−３を介して、異なる建物Ｂ内のリモートイーサネット適応装置３−１ｂ、３−２ｂ、３−３ｂに接続されている。図６に示す例において、コンピュータ５−１、５−２、５−３の各リモートイーサネット適応装置３−１ｂ、３−２ｂ、３−３ｂは、回線６−１、６−２、６−３によって接続されている。
【００２０】
建物Ａ内のイーサネット適応装置３−１ａ、３−２ａ、３−３ａは、物理的なＰＨＹモードに設定され、標準イーサネットデータポンプをエミュレートし、建物Ｂ内のリモートイーサネット適応装置３−１ｂ、３−２ｂ、３−３ｂは、ＭＡＣモードに設定され、イーサネット媒体アクセス制御装置をエミュレートする。電話回線等の通信媒体を介して接続された本発明による２つのイーサネット適応装置は、異なる動作モードに設定されている。好適には、本発明によるイーサネット適応装置３の動作モードは、ハードウェアピン等のイーサネット適応装置の交換装置によって設定される。他の選択可能な実施形態において、本発明のイーサネット適応装置３は、リモート制御ユニットから制御回線を介して印加された制御信号又はイーサネット命令によって、２つのモード間で切り換えられる。
【００２１】
図７は、交換装置、ブリッジ又はＨＵＢ装置７等のイーサネット媒体アクセス制御装置と標準イーサネットデータポンプ８との間における、２つのイーサネット適応装置３ａ、３ｂと電話回線４とによる接続を更に詳細に示す。
【００２２】
各イーサネット適応装置３には、ＭＩＩインタフェース９と、データポンプ１０と、データバッファ１１と、バッファ制御回路１２と、中央処理装置１３と、が備えられている。イーサネット適応装置３ａ、３ｂの２つのデータポンプ１０ａ、１０ｂは、電話回線４を介して、互いに接続されている。図７に示す第１のイーサネット適応装置３ａは、交換装置１４ａによって、物理モードに設定されており、他方のイーサネット適応装置３ｂは、交換装置１４ｂによって、ＭＡＣモードに設定されている。
【００２３】
第１イーサネット適応装置３ａは、標準イーサネットデータポンプをエミュレートし、制御及びデータ回線を介して、交換装置、ブリッジ又はＨＵＢ等の媒体アクセス制御装置７に接続されている。一方、第２イーサネット適応装置３ｂは、ＭＡＣモードで動作し、イーサネット媒体アクセス制御装置をエミュレートする。第２イーサネット適応装置３ｂのＭＩＩインタフェース９ｂは、データ及び制御回線を介して、標準イーサネットデータポンプ８に接続されている。
【００２４】
媒体アクセス制御装置７から見ると、標準イーサネットデータポンプ８に接続された２つのイーサネット適応装置３ａ、３ｂは、通常の標準イーサネットデータポンプのように振舞う。即ち、媒体アクセス制御装置７は、距離が最大１マイルになり得る電話回線４が、リモート標準イーサネットデータポンプと媒体アクセス制御装置７との間に存在するということを意識しない。
【００２５】
標準イーサネットデータポンプ８から見ると、ＭＡＣ制御装置７と２つのイーサネット適応装置３ａ、３ｂは、通常の標準イーサネット媒体アクセス制御装置のように振舞う。従って、本発明によるこれら２つのイーサネット適応装置３ａ、３ｂを用いて、媒体アクセス制御装置７と標準イーサネットデータポンプ８との間で完全な透明性を実現することが可能である。
【００２６】
建物Ｂにある図６に示すコンピュータ５−１、５−２、５−３は、建物Ａに設けられたローカルエリアネットワーク１において普通のＰＣのように振舞う。
図８は、本発明によるイーサネット適応装置３のブロック図を示す。イーサネット適応装置３には、デュアルモード媒体独立インタフェース９と、データポンプ１０と、データバッファ１１と、データバッファ制御回路１２と、中央処理装置１３と、が備えられている。デュアルモード媒体独立インタフェース９は、データ及び制御回線１４を介して、媒体アクセス制御装置に接続可能である。データポンプ１０は、電話回線等の通信媒体に接続されている。他の選択可能な実施形態において、通信媒体４は、無線通信チャネル又は光通信チャネルでよい。媒体独立インタフェース９は、データ回線１５を介して、データバッファ１１に接続されており、制御回線１６を介して、データバッファ制御回路１２に接続されている。デュアルモード媒体独立インタフェース９は、更に、制御回線１７を介して、中央処理装置１３に接続されている。デュアルモード媒体独立インタフェースの２つのモードは、ハードウェアピン等の交換装置１４によって設定されている。中央処理装置１３は、データ及び制御回線１８を介して、データポンプ１０に接続されており、データポンプ１０は、データ回線１９を介して、データバッファ１１に接続されている。
【００２７】
図９は、本発明による好適な実施形態のイーサネット適応装置３を更に詳細に示す。
媒体独立インタフェース９は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）下位層と物理層との間において、１０Ｍｂ／秒及び１００Ｍｂ／秒でのデータ転送のための簡素で実行が容易な相互接続を提供する。ＭＩＩインタフェース９は、データ転送に対して最大１００Ｍｂ／秒の速度をサポートすることが可能であり、また、物理層装置用の管理機能をサポートすることができる。データとデリミッタは、基準クロックに対して同期している。ＲＭＩＩ又はＳＭＩＩ等、あらゆる種類のＭＩＩインタフェース９を用いることができる。必要に応じて、ＭＩＩインタフェース９は、全二重動作を行なう。媒体独立インタフェースは、ＩＥＥＥ標準８０２．３に詳述されている。
【００２８】
ＭＩＩインタフェースは、データ回線２０を介して、イーサネットデータフレームを受信し、イーサネットデータフレームは、変換ユニット２１によってデータバイトに変換される。変換ユニット２１は、回線２２を介して、書込み制御ユニット２３に接続されており、書込み制御ユニット２３は、少なくとも１つのイーサネットデータフレーム用のメモリ空間が、データバッファ１１にあるか否かチェックする。データバッファ１１に充分なメモリ空間が在る場合、受信されたデータフレームのデータバイトは、回線２４を介して、データバッファ１１に記憶される。書込み制御ユニット２３は、制御回線２５を介して、イネーブル状態にされる。
【００２９】
データバッファ１１に充分なメモリ空間が無い場合、データバッファ制御回路１２は、制御回線２６を介して、ＭＩＩインタフェース９内にあるフロー制御回路２７に制御信号を送信する。フロー制御回路２７は、表示信号を送信装置に送信して、その時点では、送信媒体が利用不可能であることを示す。
【００３０】
制御バッファ回路１２が、データバッファ１１は完全に満杯であることを示す信号を送信しない場合、フロー制御回路２７は、制御回線２８を介して、書込みユニット２３をイネーブル状態にして、供給データバイトをデータバッファ１１に記憶する。書込みユニット２３は、データバッファに記憶されたバイトの数をカウントし、巡回冗長検査（ＣＲＣ）によりデータの妥当性をチェックする。データフレームが妥当でない場合、そのフレームは、廃棄され、ポインタがデータバッファ１１の最初のアドレスに設定される。
【００３１】
変換されたイーサネットデータフレームが、データバッファ１１に記憶されると、データポンプ１０は、電話回線４の反対側にあるリモートデータバッファ１１に問合せを送信して、リモートバッファがデータを更に受信する準備ができているか否かチェックする。リモートデータバッファがデータを受信する準備ができている場合、書込みユニット２３は、回線２９を介して、継続命令をフロー制御回路２７に印加する。そして、データポンプ１０は、データバッファ１１からイーサネットデータフレームを読出し、図１２ａに示すように、そのデータを１０ＢａｓｅＳデータフレームに再フレーム化し、これらのフレームは、電話回線４を介して、リモートイーサネット適応装置に送信される。好適な実施形態において、データポンプ１０は、米国特許第６，０８８，３６８号に開示された１０ＢａｓｅＳデータモデムである。この１０ＢａｓｅＳデータモデムは、元来３００Ｈｚから３．４ｋＨｚの間の帯域幅用に設計された非遮蔽ツイストペア電話線上において、約１３Ｍｂｐｓで対称データを配信し得る。１０ＢａｓｅＳデータモデムには、図１３に示すモデム送信器と、図１４ａ、１４ｂに示すモデム受信器とが備えられている。データポンプ１０のモデム送信器は、再フレーム化と、符号化と、データ変調とを行なう。
【００３２】
電話回線４の他端にあるリモートイーサネット適応装置３のデータポンプ１０は、受信したデータフレームの復調と、復号化と、再フレーム化とを行なう。これらのデータフレームは、リモートイーサネット適応装置３のリモートデータバッファ１１に無条件で記憶される。リモートイーサネット適応装置３において、受信データ回線３０のデータ送信の準備ができているか否かチェックされる。データ送信が可能な場合、そのデータが、データ回線３１を介して、データバッファ１１から読出しユニット３２に読み出され、この読出しユニット３２は、制御回線３２を介して、フロー制御回路２７によりイネーブル状態にされる。読出しユニット３２の出力側では、読み出されたデータが、回線３４を介して、変換ユニット３５に供給される。
【００３３】
受信データ回線３０のデータ送信の準備ができていない場合、フロー制御回路２７は、ダミーデータを生成し、これらダミーデータは、データ回線３６において変換ユニット３５に供給される。
【００３４】
読出しユニット３２は、回線３７を介して、ＲＸ妥当性信号を送出する。更に、フロー制御回路２７は、キャリア検出（ＣＲＳ）回線３８、衝突信号回線（ＣＯＬ）３９、送信誤り（ＴＸ−ＥＲ）回線４０、及び受信誤り（ＲＸ−ＥＲ）回線４１に接続されている。
【００３５】
イーサネット物理装置は、キャリア検出（ＣＲＳ）信号を生成して、イーサネット媒体上でのアクティビティを示す。ＭＡＸ層は、このＣＲＳを用いて、受信を検証し、また、共有媒体構成における同時送信を回避する。ＣＲＳは、ＭＩＩインタフェースによって生成され、送信媒体上に正規の信号が在ることを物理的な装置によってＭＡＣ装置に示す。
【００３６】
イーサネット物理装置は、送信を行ないつつ、又、送信媒体上において他の同時送信を検出した場合、衝突信号（ＣＯＬ）を生成し得る。この衝突信号は、現在の送信が他の局の送信と衝突し、どの局でも正しく受信されないことをＭＡＣ装置に示す。衝突信号は、着信メッセージが発信メッセージと衝突することを半二重でＭＡＣ装置に示すＭＩＩインタフェース９の信号である。
【００３７】
送信誤り信号（ＴＸ−ＥＲ）は、ＭＡＣ装置によって生成され、物理的な装置が故意にフレームのデータコンテンツを壊し、受信器がその破損を最も高い確率で検出するように要求する。
【００３８】
受信誤り信号（ＲＸ−ＥＲ）は、物理的な装置がデータし得る符号化誤りや他の何らかの誤りを、その時点において物理的な装置から転送しつつあるデータフレームのどこかに検出した場合、イーサネット物理装置によって生成される。
【００３９】
図９示す媒体独立インタフェース９は、データフローインタフェース（ＤＦＩ）によって構成され、データフローインタフェース（ＤＦＩ）には、変換ユニット２１、３５、読出し・書込みユニット２３、３２、及びデータフロー制御回路２７が備えられている。更に、媒体独立インタフェース９は、シリアル管理インタフェース（ＳＭＩ）を備える。シリアル管理インタフェースは、ＳＭＩデータ回線４３を介して、ＭＩＩインタフェース９に供給されるＳＭＩデータフレームのデフレーミングを行なうためのフレーミング回路４２によって構成されている。更に、フレーミング回路４２は、ＳＭＩクロック回線４４に接続されている。また更に、シリアル管理インタフェース（ＳＭＩ）には、回線４６を介してフレーミング回路４２に接続されたデコーダ４５が備えられている。更に、シリアル管理インタフェースには、回線４８を介してデコーダ４５に接続され、また、回線４９を介して中央処理装置１３に接続された一群のシリアル管理インタフェースレジスタ４７が含まれている。中央処理装置１３は、制御回線５０を介してデータフローインタフェース内にあるデータフロー制御回路２７を制御して、半二重モード（ＨＤＸ）と全二重モード（ＦＤＸ）との間の切り換えを行なう。
【００４０】
半二重モード（ＨＤＸ）において、データフロー制御回路２７は、背圧データとしてダミーデータを生成し、このダミーデータは、媒体アクセス制御装置又は標準イーサネットデータポンプ等のデータ発信元に受信データ回線３０を介して返信されるが、これは、データバッファ１１が満杯であると認識された場合である。
【００４１】
全二重モード（ＦＤＸ）が、制御回線５０を介して中央処理装置１３によって設定されている場合、ダミーデータは生成されないが、特別な休止・継続フレームが生成され、データ発信元に返信される。この手順は、特別な発信元アドレスを有する休止・継続データパケットに基づく。休止・継続データパケットは、ＩＥＥＥ８０２．３ｘ標準に記載されている。
【００４２】
図１０は、モード切換装置１４によって設定された物理モード（ＰＨＹ−ＭＯＤＥ）で機能するイーサネット適応装置３のフローチャートを示す。図１０に示す物理層モードにおいて、本発明によるイーサネット適応装置３は、標準イーサネットデータポンプをエミュレートする。
【００４３】
ステップＳ０で開始した後、ステップＳ１において、ＭＩＩインタフェース９は、ＳＭＩデータフレームがＳＭＩデータ回線４３を介して送信されたか否かチェックする。ＳＭＩデータフレームがＳＭＩインタフェースのデコーダ４２によって受信されていない場合、ステップＳ２において、状態変化メッセージが受信されたか否かチェックする。反対に、ステップＳ１において、デフレーマ４２によって受信されたことが検出された場合、ステップＳ４において、ＳＭＩデータフレームは、デコーダ４５によって解析される。
【００４４】
図１２ｂは、ＳＭＩデータフレームの構成を示す。ＳＭＩデータフレームには、フレームデリミッタ（ＳＦＤ）の開始と、ＭＡＣ制御装置のサービスを受ける物理的な装置の５ビットアドレスと、が備えられている。ＭＡＣ制御装置（ＭＡＣ）は、同時に最大３２の物理的な装置にサービスを提供し得る。更に、ＳＭＩデータフレームは、ＢＭＣＲやＢＭＳＲ等の物理的な装置における５ビットのレジスタアドレスを含む。更に、ＳＭＩデータフレームには、ＭＡＣ制御装置がデータを書込みたいのか又は読み出したいのかを示す１ビットが含まれる。更に、ＳＭＩデータフレームが読出しデータフレームである場合、ＭＡＣ制御装置によって読出され、また、ＳＭＩデータフレームが書込みデータフレームである場合、物理的な装置によって設定されるターンアラウンドビットＴＴと１６ビットのデータとがある。
【００４５】
図１０から分かるように、ステップＳ５の物理モードにおいて、ＳＭＩデータフレームに含まれる読出し／書込みビットをチェックすることによって、受信ＳＭＩデータフレームが、読出し又は書込み命令を含むか否かチェックする。ＳＭＩデータフレームの書込みビットがハイ状態である場合、ステップＳ６において、ＳＭＩデータフレームが通常の書込み命令を含むか否かチェックする。それが通常の書込み命令である場合、ステップＳ７において、書込みメッセージがＣＰＵ１３からリモートＣＰＵ１３に送出される。このメッセージのフォーマットを図１２ｃに示す。このメッセージデータフレームには、メッセージのタイプとメッセージの長さとを示すヘッダが備えられている。更に、メッセージデータフレームは、メッセージデータと妥当性チェックサムとを備える。メッセージデータフレームには、３つのタイプがある。即ち、１０ＢａｓｅＳリンク制御メッセージ、一般的な書込み又は読出しメッセージ、及び特別なＳＭＩメッセージがある。ステップＳ７において、一般的な書込み又は読出しメッセージは、ＣＰＵ１３からリモートイーサネット適応装置３のリモートＣＰＵ１３に送出される。ステップＳ６において、通常の書込み命令が受信ＳＭＩデータフレームに含まれていないことが認識された場合、ステップＳ８において、その命令が、強制書込み命令か否かチェックする。その書込み命令が、強制書込み命令である場合、手順はステップＳ９に移行し、強制メッセージがリモートＣＰＵ１３に送出される。そうでない場合、ステップＳ１０において、自動ネゴシエーションメッセージが送出される。
【００４６】
ステップＳ１１において、ローカルＳＭＩインタフェースは、一切リンクに設定されず、ステップＳ１２において、状態変化メッセージが受信されたか否かチェックする。状態変化メッセージが受信されている場合、ステップＳ１３において、ローカル速度とＢＭＣＲの二重モードビットが、状態変化メッセージに含まれる構成命令に基づき設定される。更に、ステップＳ１４において、通常の書込みメッセージがＣＰＵ１３からリモートＣＰＵ１３に送出され、リモートイーサネット適応装置のレジスタにおける速度と二重モードがステップＳ１３で設定された新しい構成に設定される。更に、イーサネット適応装置３のレジスタバンク４７にあるレジスタのコンテンツに対して、電話回線４の他端にあるリモートイーサネット適応装置３の対応するレジスタバンク４７へのミラーリングが行なわれる。
【００４７】
ステップＳ５において、復号化され又解析された命令が読出し命令であることが検出された場合、ステップＳ１５において、ＳＭＩインタフェースは、要求されたレジスタバンク４７内にあるレジスタの検出コンテンツと共に検出発信元にＳＭＩデータフレームを返送する。
【００４８】
ＭＩＩインタフェース９内にあるレジスタバンク４７は、少なくとも５つの必須レジスタを備えている。これらのレジスタは、命令レジスタ、状態レジスタ、識別コードレジスタ、ネゴシエーション通知レジスタ、自動ネゴシエーションパートナ機能レジスタである。命令レジスタ（ＢＭＣＲ）は、５ビットを備えている。第１ビットは、速度を１００Ｍｂｐｓ又は１０Ｍｂｐｓに設定し、第２ビットは、二重モードを半二重又は全二重に設定し、第３ビットは、リセット命令であり、第４ビットは、自動ネゴシエーション手順をイネーブル状態又はディスエーブル状態にし、第５ビットは、自動ネゴシエーション手順を再開する。
【００４９】
状態レジスタは、４ビットを備えており、第１ビットは、実際のデータ転送速度を示し、第２ビットは、実際の二重モードを示し、第３ビットは、リンク状態を示し、第４ビットは、自動ネゴシエーション手順が完了したか否か示す。
【００５０】
識別コードレジスタにおいて、識別コードが、記憶されるが、この識別コードは、個々のタイプのイーサネットに対する固有の識別子である。
ネゴシエーション通知レジスタにおいて、物理的な装置が、１０Ｍｂｐｓ半二重、１００Ｍｂｐｓ半二重、１０Ｍｂｐｓ全二重、１００Ｍｂｐｓ全二重で機能し得るか否か、また、物理的な装置が、ＩＥＥＥ８０２．３ｘによる休止・継続手順をサポートするか否か示す。
【００５１】
自動ネゴシエーションパートナ機能レジスタは、ネゴシエーション通知レジスタに類似しており、通信パートナ装置により通知されるパートナ機能を反映する。
【００５２】
ステップＳ２において、状態変化メッセージが受信されていないことが検出された場合、ステップＳ１５において、自動ネゴシエーションがイネーブル状態になったか否かチェックする。自動ネゴシエーションがイネーブル状態になっている場合、ステップＳ１０の手順が継続する。２つのイーサネット物理層装置間の自動ネゴシエーション手順は、それらのイーサネット物理層装置がサポートし得る最も利用可能な動作モードを見つけることを目的とする。自動ネゴシエーション手順は、リンク装置にデータリンクの他端にある装置によってサポートされる動作モードを検出し、共通の機能を決定し、連携動作のためにコンフィグレーションを行なう機能を提供する。自動ネゴシエーション手順は、自動ネゴシエーションを実行して、全てのデータ経路動作及びデータ手順を調整するようにイーサネット物理装置に命令する。自動ネゴシエーション手順は、ＭＡＣ層装置によってディスエーブル状態にし得る。自動ネゴシエーション手順がディスエーブル状態である場合、イーサネット物理層装置は、強制的にＭＡＣ層が示す構成になる。
【００５３】
図１１は、媒体アクセス制御モード（ＭＡＣモード）における本発明によるリモートイーサネット適応装置３の他のフローチャートを示す。開始ステップＳ１７の後、ステップＳ１８において、物理層装置からのメッセージが受信されたか否かチェックする。答えが“はい”の場合、ステップＳ１９において、受信メッセージが解析される。ステップＳ２０において、そのメッセージが、通常の書込みメッセージであるか否かチェックする。通常の書込みメッセージである場合、その書込み命令を含むＳＭＩデータフレームが生成され、ステップＳ２１において、送出される。反対の場合、ステップＳ２２において、解析されたメッセージが強制メッセージか否か検出する。受信メッセージが強制メッセージである場合、ステップＳ２３において、強制命令を含みＳＭＩデータフレームが生成され、送出される。その他の場合、ステップＳ２２において、受信メッセージは、自動ネゴシエーションメッセージであることが決定され、ステップＳ２４において、自動ネゴシエーション命令を含む対応するＳＭＩデータフレームが生成され、送出される。
【００５４】
ステップＳ２５において、イーサネットリンクが提供されているか否か検出する。“はい”の場合、ステップＳ２６において、専有情報データが、イーサネット物理装置のレジスタから読出され、ステップＳ２７において、ローカルイーサネット適応装置３が、そのデータ転送速度と、ステップＳ２６で読出された専有二重モードデータによる二重モードをサポートするために設定される。更に、ステップＳ２８において、ＭＡＣモード装置からリモート装置の中央処理装置へ状態変化メッセージが送出される。
【００５５】
ステップＳ１８において、メッセージが受信されていないことが検出された場合、ステップＳ９において、状態変化が発生したか否かチェックする。ステップＳ２９において状態変化が検出された場合、ステップＳ３０において、状態変化メッセージが、レジスタに記憶された新しい状態に送出される。
【００５６】
好適な実施形態において、図８に示す本発明によるイーサネット適応装置３は、データポンプとして、１０ＢａｓｅＳデータモデム１０を備えている。１０ＢａｓｅＳデータモデム１０は、図１３に示すモデム送信器と、図１４ａ及び１４ｂに示すモデム受信器とを備えている。モデム１０にデータを供給するデータ発信元は、送信データ信号及び送信イネーブル信号を１０ＢａｓｅＳデータモデムの送信インタフェース５１に供給する。送信インタフェースは、デジタルデータをＦＩＦＯ装置５２に入力する。ＦＩＦＯは、データ発信元とデータモデム自体との間のデータ転送速度を調整するように機能する。ＦＩＦＯ装置５２は、２つの装置間におけるデータ速度の違いを補償する。ＦＩＦＯ装置５２の信号出力は、同期発生器５３、ヘッダ発生器５４、ランダマイザ５４に入力される。同期発生器５３は、２つの同期バイトを生成し、フレームフォーマッタ５６に出力する。ヘッダ発生器５４は、複数のバイトに及ぶヘッダ情報を生成する。次に、ヘッダ情報は、ランダマイザ５７によって、ランダマイズ即ちスクランブル処理され、引き続きエンコーダ５８によって符号化される。エンコーダ５８の出力信号は、フレームフォーマッタ５６に入力される。
【００５７】
更に、フレームＦＩＦＯ装置５２からのデータは、スクランブラ又はランダマイザ５５に入力され、スクランブル処理される。ランダマイザ５５の出力は、そのデータストリームを符号化するエンコーダ５９に接続される。符号化されたデータストリームは、インターリーバ６０に出力され、インターリーバ６０は、リードソロモン符号化法と組み合わせて、インパルスタイプの雑音に耐えるようにデータを再編成することによって、誤り回復が改善される。インターリーバ６０の出力は、フレームフォーマッタ５６に入力される。
【００５８】
フレームフォーマッタ５６は、インターリーバ６０から出力された同期、ヘッダデータ、及びデータストリームを備えるデータフレーム全体のサンプリングを行なう。フレームフォーマッタ５６は、符号エンコーダ６１に接続されている。符号エンコーダ６１は、入力デジタルデータストリームに基づき、帯域内Ｉ及び直交Ｑデジタル出力信号を生成する。Ｉ及びＱチャネルは、同相フィルタ６２及び直交フィルタ６３に入力される。直交フィルタ６３の出力は、減算器６４によって、同相フィルタ６２の出力から減算される。減算器の出力信号は、デジタルアナログ変換器６５によって変換され、その出力は、回線インタフェース６６に接続される。回線インタフェース６６は、ツイストペア電話回線４を介して、出力信号を送信する。
【００５９】
図１４ａ及び１４ｂは、本発明によるイーサネット適応装置３の好適な実施形態において用いられる１０ＢａｓｅＳデータモデム１０のモデム受信器側を示す。ツイストペア線４は、アナログフロントエンド６７に接続されており、アナログフロントエンド６７は、データモデム１０を電話回線４に接続し、また、受信アナログ信号を増幅するために設けられている。アナログフロントエンド６７の出力は、アナログデジタル変換器６８に接続されている。アナログデジタル変換器６８の出力は、自動利得制御装置６９に入力される。更に、アナログデジタル変換器６８の出力は、マルチプレクサ７０、ノッチフィルタ７１、及び狭帯域干渉検出器７２に接続されている。ノッチフィルタ３２の出力は、マルチプレクサ７０の第２入力に接続されている。狭帯域干渉検出器７２は、１．８２ＭＨｚの周波数範囲に存在するアマチュア無線信号の有無を検出する。受信信号中のアマチュア無線帯域の信号が、充分なレベルであると検出された場合、マルチプレクサ７０は、ノッチフィルタ７１の出力を通過するように設定される。ノッチフィルタ７１の中心周波数及び帯域幅は、アマチュア無線帯域を網羅するように設定される。マルチプレクサ７０の出力は、同相フィルタ７３、直交フィルタ７４、及びタイミング制御回路７５に入力される。同相及び直交フィルタ７３、７４を介して出力された同相及び直交信号は、適応等化器７６に入力される。適応等化器７６から出力された同相及び直交信号は、スライサ７７を介して入力され、スライサ７７は、フィードバック信号を生成して、適応等化器７６とタイミング制御回路７５を制御する。タイミング制御回路７５は、電圧制御結晶振動子／位相同期ループ７８に信号を出力する。位相同期ループ７８の出力は、クロック発生回路７９に入力され、クロック発生回路７９は、モデム１０が内部で用いるクロック信号を生成する。スライサ７７のＩ及びＱ出力信号は、符号デコーダ８０に入力される。符号デコーダ８０は、Ｉ及びＱ入力信号に基づき、その点群の中から最適な決定を行なう。データビットで表された検出符号は、符号デコーダ８０によって出力され、図１４ｂに示すフレームデフォーマッタ８１に入力される。フレームデフォーマッタ８１は、デインタリーバ８２、デコーダ８３、及び同期検出器８４に接続されている。同期検出器８４は、同期パターンの整合を行ない、入力データストリーム中に複数の同期が発生していないか調べる。一旦、同期信号が検出されると、ヘッダデータは、フレームデフォーマッタ８１によって、そのフレームから読出され、デコーダ８３に入力される。デコーダ８３の出力は、デランダマイザ８５に入力される。デコーダ８３及びデランダマイザ８５の出力は、ヘッダデータ解析器８６に供給される。ヘッダデータは解析され、欠落フレームの検出やアドレス指定機能の実行等が行なわれる。
【００６０】
更に、フレームデフォーマッタ８１は、データストリームをデインタリーバ８２に出力し、デインタリーバ８２は、受信データを再編成する。デインタリーバ８２の出力は、デコーダ８７に入力される。デコーダ８７の出力は、デランダマイザ８８に供給され、デランダマイザ８８は、受信データをデスクランブル処理する。デランダマイザ８８の出力は、フレームＦＩＦＯ装置８９に入力され、フレームＦＩＦＯ装置８９は、モデム１０とそのモデムに接続された通信装置との間のデータ速度の差異を調整する。フレームＦＩＦＯ装置８９の出力は、受信インタフェース回路９０に入力され、受信インタフェース回路９０は、受信データ信号を出力する。モデム１０に接続されたデータ装置が生成する受信クロックは、受信インタフェースに入力され、クロック信号を受信データに提供するように機能する。
【００６１】
本発明によるイーサネット適応装置３は、イーサネット標準に基づく第２層の通信と第１層の通信との間の拡張装置である。イーサネット適応装置３は、第２層側において、ＣＯＬやＣＲＳ等のあらゆるイーサネットツールを用いて、バッファやデータフローの動作を強化する。ＣＲＳ信号及びＣＯＬ信号は、物理モードにおいて標準イーサネットデータポンプをエミュレートするように、また、ＭＡＣモードにおいてイーサネット媒体アクセス制御装置をエミュレートするように模倣している。
【００６２】
リンクを介したＳＭＩインタフェースのレジスタコンテンツに対してミラーリングを行なうと、ＭＡＣ層とイーサネット物理層が、一端のイーサネット媒体アクセス制御装置（ＭＡＣ）と他端のイーサネットデータポンプとの間に新しい通信媒体４が設けられているという通知無しで、正常に動作することが可能である。新しい通信媒体４上で特別な通信プロトコルを用いることによって、負荷バランス、ＳＭＩアクティビティ、自動ネゴシエーション、データリンク、速度二重モード等の情報を共有することが可能である。イーサネット物理層装置の自動ネゴシエーションにより、その専有速度検出器を用いることが可能である。新しい通信媒体４は、他の用途にも同時に用い得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 最新技術による第１のイーサネットアーキテクチャを示す図。
【図２】 最新技術による第２のイーサネットアーキテクチャを示す図。
【図３】 最新技術による第３のイーサネットアーキテクチャを示す図。
【図４】 最新技術による第４のイーサネットアーキテクチャを示す図。
【図５】 最新技術による２つのイーサネットローカルエリアネットワーク間における接続であって、本発明の根底にある課題を示す図。
【図６】 本発明による幾つかのイーサネット適応装置を用いたイーサネットローカルエリアネットワークの拡張を示す図。
【図７】 媒体アクセス制御装置（ＭＡＣ）と標準イーサネットデータポンプとの間において、本発明に基づく２つのイーサネット適応装置と電話回線とによる接続を示す図。
【図８】 本発明によるイーサネット適応装置を示すブロック図。
【図９】 本発明によるイーサネット適応装置内のＭＩＩインタフェースの詳細を示す更に詳細なブロック図。
【図１０】 デュアルモード媒体独立インタフェース（ＭＩＩ）の第１モードを示すフローチャート。
【図１１】 本発明によるイーサネット適応装置のデュアルモード媒体独立インタフェース（ＭＩＩ）の第２モードを示す図。
【図１２ａ】 本発明による様々なデータフレームフォーマットを示す図。
【図１２ｂ】 本発明による様々なデータフレームフォーマットを示す図。
【図１２ｃ】 本発明による様々なデータフレームフォーマットを示す図。
【図１３】 本発明による好適な実施形態のイーサネット適応装置における送信側データポンプを示すブロック図。
【図１４ａ】 本発明による好適な実施形態のイーサネット適応装置における受信側データポンプを示すブロック図。
【図１４ｂ】 本発明による好適な実施形態のイーサネット適応装置における受信側データポンプを示すブロック図。

Claims (9)

1. 標準イーサネット物理層装置とイーサネット媒体アクセス制御装置（７）との間における通信媒体（４）を介したデータ転送用イーサネット適応装置であって、該イーサネット適応装置には、
   （ａ）ＰＨＹモードにおいて、イーサネット物理層装置をエミュレートし、ＭＡＣモードにおいて、イーサネット媒体アクセス制御装置をエミュレートするデュアルモード媒体独立インタフェース（９）と、
   （ｂ）デュアルモード媒体独立インターフェイス（９）をＰＨＹモード又はＭＡＣモードに設定するための切換装置（１４ａ、１４ｂ）と、
   （ｃ）イーサネット物理層装置とイーサネット媒体アクセス制御装置（７）との間で転送される少なくとも１つのイーサネットデータパッケージを記憶するためのデータバッファ（１１）と、
   （ｄ）通信媒体（４）に接続されるとともに、データバッファ（１１）に記憶されたデータを１０ＢａｓｅＳデータフレームに再フレーム化し、通信媒体（４）を介して遠隔イーサネット適応装置（３）に送信する１０ＢａｓｅＳデータモデムと、
   が備えられ、
   （ｅ）デュアルモード媒体独立インタフェース（９）には、ＳＭＩメッセージを含むＳＭＩデータフレームの交換のために、ＳＭＩデータ回線（４３）を介して、イーサネット媒体アクセス制御装置又はイーサネット物理層装置に接続可能なシリアル管理インタフェース（４２、４５、４７）と、イーサネットデータパッケージの交換のために、データバスを介して、イーサネット媒体アクセス制御装置又はイーサネット物理層装置に接続可能なデータフローインタフェース（２１、２３、２７、３２、３５）と、が備えられている、
   イーサネット適応装置。
2. 請求項１に記載のイーサネット適応装置であって、
   通信媒体（４）は、電話回線であるイーサネット適応装置。
3. 請求項１に記載のイーサネット適応装置であって、シリアル管理インタフェース回路（４２、４５、４７）は、
   ＳＭＩデータ回線（４３）を介して供給されたＳＭＩデータフレームのデフレーミングを行なうためのデフレーミング回路（４２）と、
   ＳＭＩメッセージを復号化するためのデコーダ（４５）と、
   一群のＳＭＩレジスタ（４７）と、が備えられているイーサネット適応装置。
4. 請求項３に記載のイーサネット適応装置であって、ＳＭＩレジスタ（４７）は、少なくとも、
   命令レジスタと、
   状態レジスタと、
   識別コードレジスタと、
   ネゴシエーション通知レジスタと、
   自動ネゴシエーションパートナ機能レジスタと、が備えられているイーサネット適応装置。
5. 請求項１に記載のイーサネット適応装置であって、シリアル管理インタフェース（９）は、中央処理装置（１３）に接続されているイーサネット適応装置。
6. 請求項１に記載のイーサネット適応装置であって、データフローインタフェース回路（２１、２３、２７、３２、３５）は、制御回線（２６）を介して、データバッファ制御回路（１２）に接続されているデータフロー制御回路（２７）を有するイーサネット適応装置 。
7. 請求項１に記載のイーサネット適応装置であって、
   通信媒体（４）は、無線通信チャネルであるイーサネット適応装置。
8. 請求項１に記載のイーサネット適応装置であって、
   通信媒体（４）は、光通信チャネルであるイーサネット適応装置。
9. 請求項３に記載のイーサネット適応装置であって、あらゆるＳＭＩレジスタのレジスタコンテンツがミラーリングされるイーサネット適応装置。

Images