JP3827332B2 - 高度統合イーサネット・ネットワーク要素 - Google Patents

Description

発明の背景
１．発明の分野
本発明は改良型データ通信インタフェースに関する。詳細には、本発明のシステムと方法は、物理層コンポーネントと媒体アクセス・コントローラの間の相互接続のための媒体に依存しないインタフェースに関する。
３．背景技術
電気電子学会（ＩＥＥＥ）の規格８０２．３ｕ（１９９５）は、ＩＥＥＥ８０２．３準拠のネットワーク装置における物理層コンポーネント（ＰＨＹ）と媒体アクセス・コントローラ（ＭＡＣ）の間の相互運用相互接続のための媒体に依存しないインタフェース（ＭＩＩ）を定義している。ＭＩＩは、多数の装置に比較的直接的にＭＩＩを実装できるような合計１８の相互接続信号および十分なタイミング配分（timing budget）を見込んでいる。高度統合イーサネット・ネットワーク要素（たとえば、スイッチまたはリピータ）の実装に関連して実装者が対処しなければならない主要な関心事の１つは、ネットワーク要素に望みのポート密度を達成する能力である。設計のこの局面は、集積回路（ＩＣ）の所要ピン数によって制約されることが多い。
近年におけるシリコン技術の進歩により、ＩＥＥ８０２．３ｕ規格で規定されている十分なタイミング配分は、費用効率の高いネットワーク装置の実現にとってもはや必要ではなくなった。したがって、経済的なタイミング配分で運用しながら、接続あたりのピン数を削減するために、ＭＩＩ定義を最適化することが望ましい。これは、多数のポートを備える高度統合イーサネット・ネットワーク要素において特に有用である。
発明の概要
本発明は、高度統合ネットワーク・コンポーネント上で使用するために、タイミング配分を節減しながら少ないピン数で媒体に依存しないインタフェース（ＭＩＩ）を実現する。別の実施態様において、本発明は、ピン数とタイミング配分を節減しながら、ＭＩＩに準拠した装置にインタフェースする機能を持つ。
１つの実施態様では、相当のアクセスを必要とするか時間的に厳しい一定の信号は、ＩＥＥＥ８０２．３規格に準拠した場合と同様に単独で送信され、他のそれほど時間的に厳しくない信号は、クロック信号の別の部分を用いて多重化されて異なる信号が送信される。特にデータ経路信号は、受信グループと送信グループの２つにグループ化される。各グループ内において、クロックの位相が多重化され、信号の半分が第１位相、たとえば、クロックの高位相中に駆動され、残りの半分が第２位相、たとえば、クロックの低位相中に駆動される。相互接続の送信側では信号の多重化が行われ、受信側では多重化解除が行われる。したがって、スイッチや中継器のような集積イーサネット・ネットワーク要素において、非常に効率的で費用効率の高いポート密度が達成される。
【図面の簡単な説明】
本発明の目的、特徴、および利点は、以下の図面を参照しながら説明を読めば当業者には明瞭に理解されよう。
第１図は、ネットワーク装置を示す図である。
第２図は、第１図のネットワーク装置に実装されたネットワーク・コンポーネントを示す図である。
第３ａ図は、本発明の原理による多重送信回路を示す図である。
第３ｂ図は、第３ａ図の回路の相対的タイミングを示すタイミング図である。
第４ａ図は、本発明の原理による多重受信回路を示す図である。
第４ｂ図は、第４ａ図の回路の相対的タイミングを示すタイミング図である。
第５ａ図は、タイミング配分を示す図である。
第５ｂ図は、タイミング配分表である。
詳細な説明
以下の説明では、本発明を完全に理解できるように、多数の詳細な記述が行われる。しかし、これらの具体的な詳細が本発明を実施する上で必須ではないことは、当業者には明白であろう。他の場合には、本発明を不必要に曖昧化しないために、よく知られた電気構造と回路がブロック図で示してある。
本発明のインタフェースを、ネットワーク・スイッチに関連して説明する。しかし、本発明が他のネットワーク要素にも適用できることは明白である。ネットワーク要素の例を第１図に示す。
ネットワーク要素は、様々な方法で多数のノードおよび端末局を相互接続するために使用される。たとえば、多層分散ネットワーク要素（ＭＬＤＮＥ）は、定義済み経路指定プロトコルに従ってイーサネットとしても知られるＩＥＥＥ８０２．３規格のような均質なデータ・リンク層上でパケットを経路指定するために適用される。他の経路指定プロトコルも使用できる。
ＭＬＤＮＥの分散アーキテクチャは、多数の既知または将来の経路指定アルゴリズムに従ってメッセージ・トラフィックを経路指定するように構成することができる。好ましい実施態様では、ＭＬＤＮＥは、一連のインターネット用プロトコル、具体的には伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）およびインターネット・プロトコル（ＩＰ）を用いて、イーサネットＬＡＮ規格および媒体アクセス制御（ＭＡＣ）データ・リンク層上でメッセージ・トラフィックを処理するように構成される。ここでは、ＴＣＰを第４層プロトコルと呼び、ＩＰをしばしば第３層プロトコルと呼ぶこともある。
ＭＬＤＮＥの１つの実施形態では、ネットワーク要素は、パケット経路指定機能を分散的に実現するように構成される。つまり、ある機能の異なる部分はＭＬＤＮＥの異なるサブシステムによって実行され、機能の最終結果は外部ノードおよび端末局から透過的である。以下の説明と第１図から分かるように、ＭＬＤＮＥはスケーラブルなアーキテクチャを持ち、そのため設計者はサブシステムを追加することによって結果を予測した上で外部接続の数を増やすことができ、したがって、ＭＬＤＮＥを独立型ルータと定義する上で大きな柔軟性が得られる。
第１図にブロック図で図示するように、ＭＬＤＮＥ１０１は、多数の内部リンク１４１によって完全に網目状に相互接続されて大きなスイッチを構成する多数のサブシステム１１０持っている。少なくとも１つの内部リンクが任意の２つのサブシステムを連結している。各サブシステム１１０は、中継メモリ１１３および関連メモリ１１４と連結されたスイッチ要素１１１を含んでいる。中継メモリ（またはデータベース）１１３は、受信したパケットのヘッダと突き合わせるためのアドレス・テーブルを格納している。関連メモリ（またはデータベース）は、ＭＬＤＮＥを介してパケットを中継するための中継属性の識別に使用される中継メモリの各エントリに関連付けられたデータを格納している。入出力能力を有する多数の外部ポート（図示せず）が、外部接続１１７にインタフェースしている。１つの実施形態では、各サブシステムは、複数のギガビット・イーサネット・ポート、ファースト・イーサネット・ポート、およびイーサネット・ポートをサポートしている。各サブシステム内で入出力能力も有する内部ポート（図示せず）が、内部リンク１４１を連結する。ＭＬＤＮＥは内部リンクを用いて複数のスイッチ要素を接続し、マルチギガビット・スイッチを形成することができる。
ＭＬＤＮＥ１０１はさらに、周辺コンポーネント相互接続（ＰＣＩ）のような通信バス１５１を介して個々のサブシステム１１０に連結された中央処理システム（ＣＰＳ）１６０を含んでいる。ＣＰＳ１６０は、中央メモリ１６３に連結された中央処理装置（ＣＰＵ）１６１を含んでいる。中央メモリ１６３は、様々なサブシステムの個々の中継メモリ１１３に格納されたエントリのコピーを含んでいる。ＣＰＳは、各サブシステム１１０に対して直接の制御／通信インタフェースを持ち、スイッチ要素間で集中型の通信および制御を行う。
第２図は、第１図に示したスイッチ要素の例示的なアーキテクチャを図示する簡易ブロック図である。図示したスイッチ要素２００は、中央処理装置（ＣＰＵ）インタフェース２１５、スイッチ構造ブロック２１０、ネットワーク・インタフェース２０５、カスケード・インタフェース２２５、および共用メモリ・マネージャ２２０を含んでいる。
イーサネット・パケットは、３つのインタフェース２０５、２１５、および２２５のいずれかを介してネットワーク・スイッチ要素２００に出入りすることができる。つまり、ネットワーク・インタフェース２０５は、イーサネット・プロトコルに従って動作し、１つまたは複数の外部ポート（図示せず）を介して、ネットワーク（図示せず）からイーサネット・パケットを受信し、イーサネット・パケットをネットワークに送信する。オプションのカスケード・インタフェース２２５は、スイッチ要素を相互接続してより大きなスイッチを作るために、１つまたは複数の内部リンク（図示せず）を含むことができる。たとえば、上述のように、各スイッチ要素は、他のスイッチ要素と完全な網目状に接続して、多層スイッチを構成することができる。代わりに、スイッチは、カスケード・インタフェース２２５付きまたは無しで、単一のスイッチ要素２００を構成することもできる。
ＣＰＵ（図示せず）は、ＣＰＵインタフェース２１５を介してネットワーク・スイッチ要素２００にコマンドやパケットを送信することができる。このようにして、ＣＰＵで実行する１つまたは複数のソフトウェア・プロセスは、新規エントリの追加や不要なエントリの無効化など、外部の中継およびフィルタリング・データベース２４０のエントリを管理することができる。しかし代替実施形態では、ＣＰＵは中継およびフィルタリング・データベースに直接アクセスすることもできる。ともかく、パケット中継の目的で、ＣＰＵインタフェース２１５のＣＰＵポートは、スイッチ要素２００の一般的な入力ポートに似ており、外部ネットワーク・インタフェース・ポートと同様に扱うことができる。しかし、ＣＰＵへのアクセスは、周辺コンポーネント相互接続（ＰＣＩ）バスのようなバスを介して行われるので、ＣＰＵポートは媒体アクセス制御（ＭＡＣ）機能を必要としない。
ネットワーク・インタフェース２０５に戻って、２つの主要なタスク、入力パケット処理と出力パケット処理について簡単に説明する。入力パケット処理は、ネットワーク・インタフェース２０５の１つまたは複数のポートによって実行される。入力パケット処理は以下のことを含んでいる。（１）着信イーサネット・パケットを受信し検証する、（２）必要に応じてパケット・ヘッダを変更する、（３）着信パケットを格納するために共用メモリ・マネージャ２２０に対してバッファ・ポインタを要求する、（４）スイッチ構造ブロック２１０に対して中継決定を要求する、（５）外部共用メモリ２３０に一時的に格納するために共用メモリ・マネージャ２２０に着信パケット・データを転送する、および（６）中継決定を受け取った後に、中継決定によって指示された出力ポートにバッファ・ポインタを中継する。出力パケット処理は、ネットワーク・インタフェース２０５の１つまたは複数の出力ポートによって実行することができる。出力処理は、共用メモリ・マネージャ２２０に対するパケット・データの要求、ネットワークへのパケットの送信、およびパケット送信後におけるバッファの割振り解除要求を含んでいる。
ネットワーク・インタフェース２０５、ＣＰＵインタフェース２１５、カスケード・インタフェース２２５は、共用メモリ・マネージャ２２０およびスイッチ構造ブロック２１０に連結される。パケット中継やパケット・バッファリングのような重要な機能は、第２図に示すように集中化することが好ましい。共用メモリ・マネージャ２２０は、着信パケットのバッファリングのために、外部共用メモリへの能率的な集中型インタフェースである。スイッチ構造ブロック２１０は、ＣＰＵの助けで中継およびフィルタリング・データベースを検索し保守するために、サーチ・エンジンと学習論理を含んでいる。
集中型スイッチ構造ブロック２１０は、インタフェース２０５、２１５、および２２５のために中継およびフィルタリング・データベースにアクセスするサーチ・エンジンを含んでいる。パケット・ヘッダの突合せ、第２層ベースの学習、第２層と第３層のパケット中継、フィルタリング、およびエージングは、スイッチ構造ブロック２１０に実行できる機能の例である。各入力ポートは、受信されたパケットのために中継決定を受信するために、スイッチ構造ブロック２１０に連結されている。中継決定は、対応するパケットを送信する出発ポート（たとえば、外部ネットワーク・ポートまたは内部カスケード・ポート）を指示する。中継決定には、ＭＡＣ宛先アドレス（ＤＡ）交換のための新規ＭＡＣ ＤＡなど、ハードウェア経路指定をサポートするために追加情報を含めることもできる。さらに。スイッチ要素２００を通るパケット・トラフィックの優先順位決定を促進するために、中継決定に優先順位指定も含めることができる。
本実施形態では、イーサネット・パケットは、共用メモリ・マネージャ２２０によって集中的にバッファリングされ、管理される。共用メモリ・マネージャ２２０は、すべての入力ポートおよび出力ポートをインタフェースし、それぞれのために動的メモリー割振りおよび割振り解除を行う。入力パケット処理の際には、たとえば、ネットワーク・インタフェース２０５から受信したコマンドに応えて、外部共用メモリ内で１つまたは複数のバッファが割り振られ、着信パケットが共用メモリ・マネージャ２２０によって格納される。その後、出力パケット処理の際に、共用メモリ・マネージャ２２０は外部共用メモリからパケットを受信し、使用しなくなったバッファを割振り解除する。すべての出力ポートが格納されているデータの送信を完了するまでバッファが開放されないように、共用メモリ・マネージャ２２０はバッファの所有権も追跡することが好ましい。
本発明のインタフェースは、単一のＡＳＩＣに複数のＭＩＩポートを組み込んだスイッチおよびハブの製造業者にとって、特に好都合である。ＭＩＩポートは、ＭＡＣ回路を物理層装置にインタフェースする。実装において、本明細書で説明するポートと回路は、同一のコンポーネントに常駐させてもよいし、幾つかのコンポーネントに分散させてもよい。たとえば、ここで説明する実施形態では、本インタフェースはネットワーク・インタフェース内に置かれている。ここで説明する原理に従えば、１つの実装では、論理の追加をほとんど必要とせず、ピン数を３７％節約し、既存の規格との互換性を保っている。特に本明細書で説明する実施形態では、各ポートは、本来ＩＥＥＥ８０２．３が指定する１６本の代わりに１０本の信号ピンを用いて動作することができる。
送信クロックの第１位相において３ビットの情報を送信し、第２位相において媒体アクセス制御（ＭＡＣ）内でマルチプレクサを用いて３ビットを送信し、物理層コンポーネント（ＰＨＹ）内で３ビットのレジスタとマルチプレクサを送信することにより、多重化が達成される。特に、データ経路信号（たとえば、データ制御およびクロック信号）は、受信グループと送信グループの２つにグループ化される。各グループ内において、データ経路信号上でクロックの位相が多重化され、対応するクロックの第１位相中に信号の半分が駆動され、同一クロックの第２位相中に残りの半分が駆動される。本実施形態では第１位相がクロックの高位相で第２位相がクロックの低位相であるが、他の変形例も考慮されている。相互接続の送信側では、信号の多重化が行われ、受信側では多重化解除が行われる。運用の能率を維持するために、常時使用可能に保ち、必要なときにはいつでもアクセスできるように、一定の制御信号は多重化されない。
本実施形態では、制御信号は、キャリア検知信号（ＣＲＳ）、衝突検出（ＣＯＬ）、管理データ・クロック（ＭＤＣ）、および管理データ入出力（ＭＤＩＯ）を含んでいる。ＣＲＳは、送信媒体か受信媒体がアイドル状態にないときに物理インプリメンテーション層（ＰＨＹ）によってアサートされ、送信媒体と受信媒体が共にアイドル状態にあるときにアサート解除される。ＣＯＬ信号は、媒体上で衝突が検出されるとＰＨＹによってアサートされ、衝突状態が存続する限りアサート状態を保つ。ＭＤＣ信号は、ＣＰＵ（第１図１６１）のような局管理エントリ（ＳＴＡ）によって発信される周期的信号であり、ＭＤＩＯ信号に関する情報の転送に際してタイミング基準としてＰＨＹに送信される。ＭＤＩＯ信号は、ＰＨＹとＳＴＡ間の双方向性信号である。制御情報は、ＳＴＡによってＭＤＣと同期して駆動され、ＰＨＹによって同期的にサンプリングされる。ステータス情報は、ＰＨＹによってＭＤＣ信号と同期して駆動され、ＳＴＡによって同期的にサンプリングされる。
したがって、コンポーネントを正しく制御しステータス情報を受信するためには、ＣＲＳとＣＯＬは常にＭＡＣまたはＳＴＡコンポーネントからアクセスできなければならず、ＭＤＣおよびＭＤＩＯは他の信号から独立でなければならないので、ＣＲＳ、ＣＯＬ、ＭＤＣ、およびＭＤＩＯは別々の信号線で送信するのが望ましい。さらに、上記信号はいずれも、ＭＩＩ（たとえば、受信クロックと送信クロック）において提供されるタイミング信号に対する必須の定義済みタイミング関係を持たない。
しかし、信号間のタイミング関係が良く決められており、信号を多重化したり多重化解除したりするのにほとんど論理を必要としないため、データの送信と受信に特に関係のある信号は多重化が可能である。本実施形態において、送信データＴＸＤ［３：０］、送信イネーブル（ＴＸ＿ＥＮ）、および送信コーディング・エラーの各信号は送信クロック（ＭＩＩ＿ＴＸＣＬＫ）と同期して動作する。送信クロックは、ＰＨＹへのＴＸ＿ＥＮ、ＴＸＤ、およびＴＸ＿ＥＲの転送のためにタイミング基準を与える連続クロックである。ＭＩＩ＿ＴＸＣＬＫはＰＨＹによって発信されるのが好ましい。ＴＸＤビットはＰＨＹへ駆動され、ＭＩＩ＿ＴＸＣＬＫに対して同期的に遷移する。ＴＸ＿ＥＮ信号は、データがＭＩＩ上で送信できることを示す。ＴＸ＿ＥＮは、データの最初のニブルをもってアサートされ、すべてのニブルが送信されている間はアサート状態を保ち、データのフレームの最後のニブルに続く最初のＭＩＩ＿ＴＸＣＬＫでアサート解除される。ＴＸ＿ＥＮはＭＩＩ＿ＴＸＣＬＫと同期的に遷移する。ＴＸ＿ＥＮがエラー発生時にもアサートされるのに対して、やはりＭＩＩ＿ＴＸＣＬＫと同期的に遷移するＴＸ＿ＥＲ信号は、１回または複数のＭＩＩ＿ＴＸＣＬＫ期間においてアサートされる。
受信データ（ＲＸＤ［３：０］）、受信データ有効（ＲＸ＿ＤＶ）、および受信エラー（ＲＸ＿ＥＲ）の各データは、受信クロックと同期して動作する。ＭＩＩ＿ＲＸＣＬＫは、ＰＨＹからのＲＸ＿ＤＶ、ＲＸＤ、およびＲＸ＿ＥＲの転送のためにタイミング基準を与える連続クロック信号である。ＭＩＩ＿ＲＸＣＬＫはＰＨＹによって発信される。ＰＨＹは受信したデータからＭＩＩ＿ＲＸＣＬＫ基準を回復することも、公称クロック（たとえば、ＭＩＩ＿ＴＸＣＬＫ）からＭＩＩ＿ＲＸＣＬＫ基準を派生させることもできる。ＲＸＤは、ＭＩＩ＿ＲＸＣＬＫに対して同期的に遷移し、ＰＨＹによって駆動される。ＲＸ＿ＤＶ信号は、ＰＨＹがＲＸＤ信号線上で回復され、復号されたニブルを提示していること、およびデータがＭＩＩ＿ＲＸＣＬＫと同期していることを示すためにＰＨＹによって駆動される。ＲＸ＿ＤＶは、ＭＩＩ＿ＲＸＣＬＫに対して同期的に遷移し、フレームの最初の回復ニブルから最後の回復ニブルに至るまで連続してアサート状態を保ち、フレームの最後のニブル（フレームの終わりの区切り記号を除き）に続く最初のＭＩＩ＿ＲＸＣＬＫの前に表明解除される。ＲＸ＿ＥＲはＰＨＹによってＭＩＩ＿ＲＸＣＬＫに対して同期的に駆動され、現在ＰＨＹから転送中のフレームにエラー（たとえば、コーディング・エラーまたはＭＡＣによっては検出されないがＰＨＹによって検出されるエラー）が検出されたことを示すために１回または複数回のＭＩＩ＿ＲＸＣＬＫ期間においてアサートされる。＆
信号は様々な方法で多重化できるが、下記の信号は次のような方法で多重化するのが好ましい。
ＴＸＤ０／ＴＸＤ３
ＴＸＤ１／ＴＸ＿ＥＮ
ＴＸＤ２／ＴＸ＿ＥＲ
ＲＸＤ０／ＲＸＤ３
ＲＸＤ１／ＲＸ＿ＤＶ
ＲＸＤ２／ＲＸ＿ＥＲ
ＭＡＣとＰＨＹの間に要する信号線数の削減は、この方式を実現する際に必要な時間を補って余りあることが分かった。これはポート密度の高いネットワークを構成する場合に特にいえる。
送信多重化のための回路を第３ａ図の実施形態を示す。さらに、この特徴を選択的に使用するための回路を開示する。他の実施形態も考慮されている。したがって、この実施形態の回路では、装置を他の標準接続装置または多重化接続装置に接続できるように構成するために、標準モードまたは多重化モードの選択が可能である。特に送信データ経路信号は、マルチプレクサ３０５を介して出力され、このマルチプレクサ３０５は、出力３０９へのクロック入力ＭＩＩ＿ＴＸクロック３０７に基づいてアクティブになる。クロック３０７も、入力３１１を介した着信データがＰ＿ＭＵＸ３１２に合わせて適時に計時されるように、入力フリップ・フロップ／レジスタ３１０を駆動する。
標準モードでの動作中、Ｐ＿ＭＵＸ３１２は、出力３１３を介してＭＡＣ３２０から出力され、ＭＩＩ母線および入力３１７を介して受信して信号ＴＸＤ０、ＴＸＤ１、およびＴＸＤ２を、レジスタ３２５に出力する。したがって、信号ＴＸＤ３、ＴＸ＿ＥＮ、およびＴＸ＿ＥＲは、入力３１１とライン３２２を介してレジスタ３２５に伝達される。
多重化モードで動作する場合には、クロック（ＭＩＩ＿ＴＸ３０７）の１つの位相中に、ＴＸＤ０、ＴＸＤ１、およびＴＸＤ２は、Ｍ＿ＭＵＸ３０５によって出力３０９を介して出力され、入力３１１を介してフリップ・フロップ３１０によって受信される。続いてこれらの信号は、Ｐ＿ＭＵＸマルチプレクサ３１２を介して処理され、次のクロック位相中に、レジスタ３２５に出力され、その間に信号ＴＸＤ３、ＴＸ＿ＥＮ、およびＴＸ＿ＥＲが、Ｍ＿ＭＵＸ３０５および出力３０９を介して伝達される。これらの信号は、インタフェースを通って入力３１１に伝達され、ライン３２２を介してレジスタ３２５に伝達される。同時に、レジスタ３２５では信号ＴＸＤ０、ＴＸＤ１、およびＴＸＤ２も得られ、したがって、６つすべての信号が並行して得られ、ＭＩＩ装置との互換性が保たれる。タイミングを第３ｂ図に図示してある。図はＭＡＣ３２０要素内のマルチプレクサの出力が出力され、続いてＭＩＩＴＸ＿ＣＬＫの次の低位相中に、ＴＸＤ３、ＴＸ＿ＥＮ、およびＴＸ＿ＥＲが出力されることを示す。
ＰＨＹ３５０内のＰ＿ＭＵＸ３１２の出力は、モードによって選択されるクロックの低位相と高位相のいずれにおいても、信号ＴＸＤ０、ＴＸＤ１、およびＴＸＤ２を利用可能にすることに留意されたい。
第４ａ図は、受信方向に送信される信号のためのインタフェース回路を例示する。受信方向には、６つの信号が３つの信号線上を送信され、そのうち３つはクロックの高位相に、３つはクロックの低位相中に送信される。ＰＨＹ要素４１０内では、多重化モードを実現するために３ビットのマルチプレクサＰ＿ＭＵＸ４１２が使用される。ＭＡＣ要素４１５内では、クロックの低位相中に３ビットを受信するための追加の３ビットフリップ・フロップ／レジスタ４２０があり、ＭＩＩとの出力の互換を取るために６ビットすべてを受信するためのレジスタ４２５がある。送信回路の場合と同様に、ＭＩＩ標準モードでは、回路はＩＥＥＥ８０２．３規格に従って動作する。説明を簡略化するために、両モードをサポートする回路はＭＡＣ４１５には詳しく図示してないが、ＰＨＹ３５０（第３ａ図）に示したのと同様な回路を使用することができる。その場合、回路は、追加のライン群（たとえば、４２２）を介して直接ＭＡＣ４１５に送信される追加の受信ビットＲＸＥＲ、ＲＸＤＶ、およびＲＸＤ３を持ち、さらにモードに基づいてＲＸＤ３、ＲＸＤＶ、およびＲＸＥＲとＭＩＩ＿ＲＸＥＲ、ＭＩＩ＿ＲＸＤＶ、およびＭＩＩ＿ＲＸＤ３との間で選択するためのマルチプレクサを持っている。
第４ａ図に示すように、多重化モードで動作する場合には、信号ＲＸＤ３、ＲＸ＿ＤＶ、およびＲＸ＿ＥＲはクロックの低位相中にＰ＿ＭＵＸ４１２を介して出力され、信号ＲＸＤ０、ＲＸＤ１、およびＲＸＤ２はクロックの高位相中に出力される。信号ＲＸＤ０、ＲＸＤ１、およびＲＸＤ２が信号ＲＸＤ３、ＲＸＤＶ、およびＲＸＤＲと並行してレジスタ４２５で受信されるように、フリップ・フロップ４２０を使ってこれらの信号をクロックする。このタイミングは第４ｂ図に図示してある。
上記の回路によれば、現行タイミング配分内で送信が可能となる。第５ａ図を見ると、ＭＡＣ送信回路５０５が、ＰＨＹ５１０によって生成される送信クロック５１２に依存するため、送信タイミングは非常に重要である。したがって、タイミング配分の決定にあたっては、ＰＨＹ５１０からの遅延、つまり外部トレース５２０からＭＡＣ５０５およびトレース５１５に至りＰＨＹ５１０に戻る時間と、ＰＨＹ５１０の入力時に必要なセットアップ時間との合計を考慮に入れる必要がある。
引き続き第５ａ図を見ると、タイミングの遅延が図示されている。クロックのデューティ・サイクルは、ＩＥＥＥ８０２．３規格の指定どおり約２：３の比率（たとえば、ナノセカンド送信クロックの高位相で３５％、低位相で６５％）なので、第１グループの信号を多重化するには１４ナノセカンドしかなく、第２グループの信号を多重化するには２６ナノセカンドしかない。
したがって、以下の関係が満たされなければならない。
（Ｔ（ｐｏｂ）＋Ｔ（ｍｉｂ）＋Ｔ（ｍｃｄ）＋Ｔ（ｍｃｑ）＋Ｔ（ｍｍ）＋Ｔ（ｍｏｂ））×１．３９５＋２×Ｔ（ｔｒ）＋Ｔ（ｐｓｕｐ）＜１４ｎＳ
例としてＬＳＩ Ｇ１０セル・ベースのＡＳＩＣ製品データブック（ＬＳＩ Ｌｏｇｉｃ社）からの仕様を用いると、上記の回路の伝搬遅延時間は次のように求められる。
（０．２８ｎＳ＋０．３１ｎＳ＋０．８２ｎＳ＋０．４４ｎＳ＋０．５５ｎＳ＋０．２８ｎＳ）×１．３９３＋２×１．５ｎＳ＋Ｔ（ｐｓｕｐ）＜１４ｎＳ
３．７３＋３ｎＳ＋Ｔ（ｐｓｕｐ）＜１４ｎＳ
６．７３＋Ｔ（ｐｓｕｐ）＜１４ｎＳ
したがって、割り振られるタイミング配分は、第５ｂ図に示すとおりであることが好ましい。データとクロックの両方の送信経路がＰＨＹを起点とするので、受信タイミングは決定的に重要というわけではない。したがって、送信の場合に生ずるループ・タイミングの制約は生ぜず、受信機能を果たすための十分な余裕がある。
本発明を好ましい実施形態に関連して説明した。以上の説明に照らして、様々な代替、変形形態、変形例、および用途が可能であることが、当業者には明白であろう。

Claims (5)

1. ネットワーク要素において、媒体アクセス制御と物理層間の信号の通信のためのインタフェースであって、前記物理層が、
   第１モードにおいて媒体アクセス制御から信号の第１部分と第２部分を受信するように連結され、
   第２のモードにおいて媒体アクセス制御から信号の第２部分を受信するように連結された第１グループの入力ポートと、第２モードにおいて媒体アクセス制御から信号の第１部分を受信するように連結された第２グループの入力ポートと、
   クロック信号の第１位相中に第１グループの入力ポートを介して媒体アクセス制御から信号の第１部分を受信するように連結された第１レジスタと、
   第１モードにおいて第１レジスタから信号の第１部分を受信するように連結され、クロック信号の第２位相中に第２グループの入力ポートを介して媒体アクセス制御から信号の第１部分を受信するように連結された第１マルチプレクサと、
   第１グループの入力ポートを介して信号の第２部分を受信するように連結され、さらにクロック信号の第２位相中に第１マルチプレクサによって出力される信号の第１部分を受信するように連結された第２レジスタとを備えるインタフェース。
2. 第１モードで動作する場合に、前記媒体アクセス制御がクロック信号の第１位相中に信号の第１部分を多重化し、クロック信号の第２位相中に信号の第２部分を多重化するための第２マルチプレクサを備える請求項１に記載のネットワーク要素。
3. 物理層が第２モードで動作する場合に、前記媒体アクセス制御がクロック信号の第２位相中に信号の第１部分を第２グループの入力ポートに出力し、信号の第２部分を第１グループの入力ポートに出力する請求項１に記載のネットワーク要素。
4. ネットワーク要素において、媒体アクセス制御と物理層間の信号の通信のためのインタフェースであって、前記物理層が、
   第１モードにおいて媒体アクセス制御に信号の第１部分と第２部分を送信するように連結され、第２のモードにおいて媒体アクセス制御から信号の第２部分を送信するように連結された第１グループの入力ポートと、
   第２モードにおいてクロックの第２位相中に媒体アクセス制御に信号の第２部分を送信するように連結された第２グループの入力ポートと、
   第１モードにおいて信号の第１部分を受信するように連結され、さらに第１モードにおいてクロックの第１位相中に信号の第１部分を出力するように連結され、第１モードにおいて信号の第２部分を出力するように連結され、さらに第１モードにおいてクロックの第２位相中に信号の第２部分を出力するように連結された第１マルチプレクサとを備えたインタフェース。
5. 前記媒体アクセス制御が、
   第１モードにおいてクロック・サイクルの第１位相中に信号の第１部分を受信し、クロック・サイクルの第２位相中に第２部分を受信するように連結され、
   第２モードにおいてクロック・サイクルの第２位相中に信号の第１部分を受信するように連結された第１グループの入力ポートと、第２モードにおいてクロック・サイクルの第１位相中に信号の第２部分を受信するように連結された第２グループの入力ポートと、
   クロックの第１位相中に第１グループの入力ポートから信号の第１部分を受信し、クロックの第２位相中に信号の第１部分を出力するように連結され、さらに第２モードにおいてクロックの第２位相中に１グループの入力ポートから信号の第１部分を受信し、クロックの第２位相中に第２グループの入力ポートから信号の第２部分を受信するように連結された第１レジスタとを備えた請求項４に記載のネットワーク要素。

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