JP3830951B2

JP3830951B2 - ネットワークへの接続の有効な検出のためのシステム及び方法

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Publication number: JP3830951B2
Application number: JP2004324745A
Authority: JP
Inventors: ブロウニング，カート・アール
Original assignee: ザーコム・インコーポレーテッド
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 2004-11-09
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: WO1999050805A1; US20040066301A1; GB2353879B; MY115482A; CA2326217A1; US7119701B2; GB2353879A; AU3216499A; JP2005129073A; GB0026017D0; JP2002510185A; CA2326217C; US6894602B2; US20050128056A1; US6169475B1; JP3862955B2

Description

本発明は、デジタル計算機器に関する。特に、本発明は、ネットワーク構成において計算機器を相互接続するのに使用される装置に関する。

コンピュータの急増によって、大きな計算能力が多数のユーザに利用可能になっている。パーソナル・コンピュータの柔軟性や能力は、それらが互いに接続されたときに大幅に強化される。複数のコンピュータが情報を共有するために相互接続されると、それは一般的にネットワークと呼ばれる。ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）は、比較的小さい地理的区域でコンピュータを接続するネットワークであり、ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）は、比較的大きな地理的区域でコンピュータを接続するネットワークである。何百万というコンピュータが様々のネットワークの一部として互いに接続されている状態では、計算リソースの効率的使用が非常に重要になる。

コンピュータをネットワークに接続できるようにするには、そのコンピュータに、適切なネットワーク・ハードウエアを設けなければならない。かかるハードウエアは、ネットワーク・アダプタ・カードと呼ばれている。ネットワーク・アダプタ・カードは、一般的なイーサネット・ネットワーク基準の１つや、トークン・リング・ネットワーク基準の１つ等の、多くの異なったネットワーク基準を遵守する。また、ネットワーク・アダプタ・カードは、そのネットワーク・アダプタ・カードが計算装置と通信することを可能にする多くの基準の１つを遵守する。ネットワーク・アダプタ・カードが計算装置と通信することを可能にする基準は、例えば、ＰＣＩ基準、ＩＳＡ基準、ＰＣＭＣＩＡ及びＣＡＲＤＢＵＳ基準、様々なＩＥＥＥＲＳ基準（例えば、ＲＳ−２３２）、ならびに他の基準を含む。これらの基準の全ては、業界においてよく知られた基準の例であるが、これらの基準をここで列挙したことは、それらを本発明に適用可能な基準の総合的なリストとすることを意図したものではない。

図１には、イーサネット・ネットワーク基準の場合に使用される、ホスト・コンピュータ、ネットワーク・アダプタ・カード、及びネットワーク信号を搬送する媒体への接続の一般的配置を示す図が提示されている。図１に示した配置は単に例示的なものであり、本発明の適用を限定するものではなく、任意の特定のネットワーク配置を示唆するものであることを理解すべきである。

図１に示したように、ネットワーク・アダプタ・カード１０はホスト・コンピュータ１２に常駐する。ホスト・コンピュータ１２等のパーソナル・コンピュータと関連して使用される、ネットワーク・アダプタ・カード１０のようなネットワーク・アダプタ・カードは、典型的には、ネットワーク・カード１０上の媒体アクセス・コントローラ（ＭＡＣ）１６と物理的ネットワーク媒体１８（例えば、対撚線ケーブル、同軸ケーブル又は光ファイバケーブル等の、ネットワーク信号を搬送する媒体）との間をインターフェイスする送受信機１４を含む。送受信機１４は、媒体アッタチメント・ユニットと呼ばれることもある。ネットワーク・アダプタ・カード１０とネットワーク媒体１８との間の電気的絶縁として働く、例えば変圧器等の絶縁装置２４を設けることも一般的である。

図１の例においては、イーサネット・ネットワーク基準を実施するときに、送受信機１４はケーブルにデータ・フレームを送信し、次いで、データ・フレームを受信する役割を遂行する。また、送受信機１４は、全て業界において知られているように、媒体上の信号レベルの監視を行い、ネットワーク衝突及び他のエラー状態を検出する。送受信機１４は、ネットワーク・アダプタ・カード１０の外部にあってもよいし、そのカード上にあってもよい。ネットワーク・アダプタ・カード１０に含まれる他の構成要素は２２で示される。

送受信機１４は、ＭＡＣ１６の信号とネットワーク媒体１８上に現れる信号との間の変換を行なうように機能するうえに、最初にネットワーク接続を確立することに関与する。ホスト・コンピュータ１２がネットワーク・カード１０を初期化すると、送受信機１４は、ネットワークから応答があって接続が確立されるまで、典型的には、それ独自の同報パケットを送出しながら、ネットワーク媒体１８を継続的に監視する。２種類以上の接続を支援する送受信機１４の中には、どの種類の信号をネットワーク「自動折衝」で使用しなければならないかを判断する工程を呼び出すものもある。ネットワーク・アダプタ・カード１０によって実行される機能は、ホスト・コンピュータ１２の他の構成要素又は他の種類の計算装置と一体にできることを理解すべきである。

集合的にＰＣカードとして知られているＰＣＭＣＩＡカードやＣａｒｄＢｕｓカードの出現は、ネットワーキングを携帯コンピュータのユーザの方に引き寄せた。かかる携帯コンピュータは、ノート以下の大きさであることが多い、小型で容易に運べる電池駆動の装置である。ＰＣカードは、公布されたＰＣＭＣＩＡ基準によって許可された、約２．１インチ×約３．４インチで、厚さが３．５ｍｍ、５ｍｍ、１０．５ｍｍ程度又は他の厚さの寸法を有する小型のハードウエア装置である。ＰＣカードは通常、１つのＰＣカードを他のＰＣカードを容易に交換できるようにコンピュータのハウジングに設けられたソケットに挿入される。デスクトップ・コンピュータならびに他の電子装置のユーザも、そのユーザのコンピュータ装置にハードウエア装置を付加するために、かかるＰＣカードをますます使用するようになっている。

携帯コンピュータにネットワーク・アダプタ・カードをＰＣカードとして付加することは一般的である。これらのＰＣカードの中にはモデムを含むものもあり、ネットワーク／モデムの組み合わせ、あるいは「コンボ」カードとして知られている。携帯コンピュータのユーザは、ＰＣカードのモデム部分を使用するだけであることが多く、あるいは、ＰＣカードがどのネットワークにも接続されていないときでも、ホスト・コンピュータにＰＣカードを入れたままにしている。ネットワークＰＣカードはコンピュータのＰＣカード・スロットに組み込まれているので、ＰＣカードはやはりホスト・コンピュータによって初期化され、ネットワーク媒体への接続がない場合でさえ、カード上の送受信機（図１の１４参照）は継続的にネットワーク接続を見つけようと試みる。送受信機によって使用される電力量は、内部電池から電力を供給されているとき、携帯コンピュータの電池寿命を思いのほか短くしてしまうのに十分なほど大きい。また、ネットワーク／モデム・カードの組合わせ上のネットワーク及びモデムの構成要素がかなり近接しているため、ネットワーク接続を見つけようとする送受信機の継続的な試みは電気ノイズを生じ、モデム性能に干渉したり悪影響を与えたりすることがある。これは、ＰＣカードの回路板がモデムとネットワーク・アダプタとの構成要素を含んでいるからである。

送受信機が必要でないとき、望ましくない電力消費と電気ノイズを低減するために、ほとんどの送受信機は低電力モードに入ることができる。しかし、ネットワーク接続を確立するのに必要な回路は、送受信機が低電力モードにあるときには、送受信機において使用禁止にされる。送受信機を低電力モードにし、定期的にそれにフルパワーを与えて、ネットワーク・アダプタ・カードに接続されているケーブルがあるか否かをチェックすることが可能であることは示唆されてきたが、この示唆は実際的ではない。これは、電力消費を大幅に低減して電気ノイズを最小にするために、このフルパワーでのチェックはたまにしか行われないので、有効なネットワーク信号を搬送するケーブルがネットワーク・アダプタ・カードに実際に取り付けられているときには、ネットワークへの接続に許容し難い遅延を生じるからである。また、かかる継続的な動作のためにホスト・コンピュータに求められるソフトウエアのオーバーヘッドは、ホスト・コンピュータが実行している全ての他のタスクの遂行を損なうことになる。更に、ネットワーク・ケーブルがネットワーク・アダプタに接続されている時を単に機械的に検出することも、不満足な性能しかもたらさない。そのケーブルの他端が実際にネットワークのハブ、スイッチ又はルータに接続されていることや、有効なネットワーク信号をケーブルが搬送していることの保証はないからである。

以上に鑑み、ネットワーク・アダプタが有効にネットワークに接続されていないときにネットワーク・アダプタ・カードによる電力消費を低減するためのシステム及び方法を提供することは、当該技術分野における進歩である。

上記の技術の現状に鑑みて、本発明は以下の目的と利点を実現することを求めるものである。
ネットワーク・アダプタがネットワークに有効に接続されていないときにネットワーク・アダプタによって消費される電力を低減することが、本発明の主たる目的である。

また、ネットワーク・アダプタの送受信機がネットワークに有効に接続されていないときに該送受信機によって消費される電力を低減するためのシステム及び方法を提供することが、本発明の目的である。

ネットワーク・アダプタがネットワークに接続されていないときに、ネットワーク・アダプタによって必要とされる電力を低減することにより、電池駆動の携帯計算装置の電池寿命を延ばすことが、本発明の更なる目的である。

ネットワーク・ケーブル上にエネルギーの兆候が存在する又はしないときを検出することが、本発明のもう１つの目的である。
ネットワークへの接続を行うのに必要な構成要素以外に付加的な構成要素をほとんど必要としないネットワーク搬送媒体上にネットワーク信号が存在するときを検出するシステム及び方法を提供することが、本発明のもう１つの目的である。

ほとんど電力を必要とせず且つ過度の干渉電気的ノイズを発生しないネットワーク搬送媒体上にネットワーク信号が存在するときを検出するシステム及び方法を提供することが、本発明のもう１つの目的である。

ＰＣカードへの組み込みに特に適したネットワーク搬送媒体にネットワーク信号が存在するときを検出するシステム及び方法を提供することが、本発明のもう１つの目的である。

ネットワーク搬送媒体にイーサネット・ネットワーク信号が存在するときを検出するシステム及び方法を提供することが、本発明のもう１つの目的である。
ネットワーク搬送媒体に第１のネットワーク信号又は第２のネットワーク信号が有効に存在するときを検出することができる単一の回路を提供することが、本発明の更にもう１つの目的である。

本発明の上記の及び他の目的及び利点は、以下の説明及び特許請求の範囲から更に完全に明らかになり、また、本発明の実施によって知ることができよう。

本発明は、データ伝送ネットワークへの有効な接続の存在を検出する効率的で優れた構成及び方法を提供する。本発明は、ネットワーク・ケーブルのようなネットワーク媒体上でネットワーク信号エネルギーを検出することにより機能する。本発明は、過度の電力消費及び過度の電気ノイズの発生の問題を解決する。本発明の実施の形態は、有効なネットワーク接続がネットワーク・ケーブル上に存在するかどうかの指示を与える。有利なことに、本発明の実施の形態は、ネットワーク接続を作り出すことを意図しない。本発明の実施の形態は、受信ネットワーク・ラインを監視し、ネットワーク・アダプタ・カードによって支援されたネットワークの種類に特有の形式でケーブルに電気エネルギーが存在するかどうかを決定する。次いで、本発明の実施の形態は、有効なネットワーク接続を示すために、ネットワーク・アダプタ・カード上の他のロジックによって使用されるハードウェア信号を提供する。ネットワーク・アダプタ・カードに含まれた他のロジック構成要素の１つの好適な機能は、ケーブル・エネルギー・ステータスの変化が検出されたときにホスト・コンピュータを中断させることである。

本発明は、有効な信号が存在しないときに、ホスト・コンピュータが送受信機を継続的に低電力モードにすることを可能にし、また、有効なネットワーク信号を搬送するケーブルがネットワーク・アダプタ・カードに接続されているとき、ホスト・コンピュータは送受信機が急速に電力を増大させることを許容する。本発明の実施の形態及び任意の支援ロジックの電力消費は、フルパワー時の送受信機の電力消費よりも遥かに少ない。

本発明の一態様によれば、ネットワーク媒体への接続を行う手段と、ネットワーク媒体で見出された信号を所定の基準と比較する手段と、ネットワーク媒体で見出された信号が有効なネットワーク信号であるときに計算装置に知らせる手段が、好ましいことに、全て、本発明の実施の形態に含まれる。

本発明の実施の形態は、ホスト計算装置の内部に構成された、即ちＰＣカードとして構成された、又は、特定のアプリケーションの要求を満たす構成の、ネットワーク・アダプタ・カードに組み込むことができる。本発明の実施の形態は、一般的なイーサネット・ネットワーク基準に従ったネットワークと共に使用することに特に適しているが、他のネットワーク基準も本発明の利益を得ることができる。

本発明の上記の及び他の利点及び目的がどのように達成されるかをより良く理解するために、上記で簡単に説明した発明の更に具体的な説明を、添付の図面に示したその特定の実施の形態を参照することにより行う。これらの図面は本発明の典型的な実施の形態のみを示しており、したがってその範囲の限定と見なすべきではないことを理解して、付属の図面を使用することにより、本発明を更に特定的に且つ詳細に記載及び説明する。

ここで、同様の構成には同様の参照符号を付した図面を参照する。まず、一般的に１００で示した、本発明の現在好適な実施の形態の構成を示したブロック図である図２を参照する。図２に示したブロック図は、単に本発明を例示的に示したものであって、本発明の範囲の限定を意図したものではないことが理解されるであろう。当業者は、本発明を実行するために、多数の異なった構成要素及び構成に到達できることを理解するであろう。更に、現在知られているにしろ、将来知られるようになるにしろ、出願人は、図２に示された構成によって実行される機能と同様か均等である機能を遂行する全ての構成を本発明の範囲内に含めることを意図している。

図２に示したのはネットワーク９８であり、これはイーサネット・ネットワーク基準の１つに従っているネットワークであることが好ましい。ネットワーク９８への接続は、２つの導線１０４Ａ及び１０４Ｂを使用して行う。図２に示したネットワークへの接続は、ネットワーク・アダプタによってネットワークに対して行なう他の通常の接続に加えて行うものである。図２に示したネットワークへの接続は、ネットワーク媒体への接続を行う手段の好適な一例に過ぎず、当業者は、類似又は均等な機能を実行することができ且つ当該技術分野において現在知られ又は当該技術分野において利用可能になるであろう多数の他の構成が存在し、全てのかかる構成はネットワーク媒体への接続を行う手段の範囲内に入るものであることを理解するであろう。

導線１０４Ａ及び１０４Ｂからの信号は、好適には直流除去、絶縁及び直流バイアスを提供する回路１０２に印加される。回路１０２は、導線１０４Ａ及び１０４Ｂへの接続が、ネットワーク９８に存在する信号に対する干渉又は変化を何ら生じさせないことを保証するために、絶縁機能を提供する。導線１０４Ａ及び１０４Ｂに存在するネットワーク信号は、本発明の実施の形態の存在によって変更されないことが重要である。また、回路１０２は、ネットワーク検出機能を実行する検出回路１０６のために無信号状態の下での理想的な直流バイアスを提供する。ネットワーク検出機能にとって好適である直流バイアスは、ネットワーク・アダプタ送受信機が提供する直流バイアスとは異なってもよい。回路１０２からの信号出力は、ネットワーク信号がネットワーク・アダプタに入力されたとき、検出のために導線１０８Ａ及び１０８Ｂにより回路１０６に伝達される。

ネットワーク信号検出回路１０６は、導線１０４Ａ及び１０４Ｂ上のネットワーク信号の存在を検出するために、交流信号レベルを既知の基準電圧と比較する。基準電圧は基準電圧回路１１６によって生成され、線１１８によって示すようにネットワーク信号検出回路１０６に伝えられることが好ましい。ネットワーク信号検出回路１０６の機能を実行するための好適な構成に関する更なる情報を、簡潔に提供する。ネットワーク信号検出回路１０６の出力は、出力波形整形を実行する出力波形整形回路１１０に、線１１２で示すように伝達される。出力波形整形回路１１０は、ネットワーク信号が導線１０４Ａ及び１０４Ｂに存在するかどうかを示すエネルギー検出信号を、線１１４によって示すように出力する。エネルギー検出信号は、本発明の実施の形態が採用されるアプリケーションの特定の要件に合わせることが好ましい。よって、本発明の１つの好適なアプリケーションにおいては、ホスト計算装置がネットワーク・アダプタ・カードにおける送受信機を、フルパワー・モード又は低電力モードであるよう指示することができるように、エネルギー検出信号がホスト計算装置に伝達される。

図２に示したネットワーク検出回路１０６は、ネットワーク媒体上で見出された信号を所定の基準と比較する手段の好適な一例に過ぎず、類似又は均等な機能を実行することができ且つ当該技術分野で現在知られ又は当該技術分野で利用可能になる多数の他の構成が存在し、当業者は、全てのかかる構成がネットワーク媒体上で見出された信号を所定の基準と比較する手段の範囲内に入るものであることを理解するであろう。

図２に示されたシステム１００の１つの好適なアプリケーションは、ＣａｒｄＢｕｓＰＣカード・ネットワーク・アダプタ上の１０Ｍｂｐｓ又は１００Ｍｂｐｓのイーサネット信号の検出である。この例のＣａｒｄＢｕｓＰＣカード・ネットワーク・アダプタは、当業者によって業界において入手可能なものから選択することができるイーサネット送受信機回路を使用することが好ましい。また、この例の好適なＣａｒｄＢｕｓＰＣカード・ネットワーク・アダプタは、ホスト・コンピュータとＣａｒｄＢｕｓＰＣカード・ネットワーク・アダプタに設けられたイーサネットＭＡＣとの間のインターフェイスの機能を実行するように製造された特注の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含む。

本明細書中で説明する好適な実施の形態においては、ネットワーク信号検出回路１０６は、導線１１４を介してＡＳＩＣへ出力される、／ＥＮＥＲＧＹ＿ＤＥＴＥＣＴとして示されたアクティブ・ローの信号を導線１１２に出力する。また、この好適な実施の形態においては、／ＥＮＥＲＧＹ＿ＤＥＴＥＣＴ信号がハイの場合には、ＡＳＩＣは、ネットワーク信号が存在せず、送受信機を低電力状態に維持する等の適切な行動が維持されるものと推測する。／ＥＮＥＲＧＹ＿ＤＥＴＥＣＴ信号がローであるか、プログラム可能な時間期間において少なくとも２回ローに脈動するかした場合には、有効なイーサネット・ハブ、スイッチ又はルータにネットワーク・アダプタ・カードが接続されており、送受信機を完全に有効に維持する等の適切な行動が行われるものとの推測がなされる。

図２に示した出力波形整形回路１１０は、ネットワーク媒体上に見出される信号が有効なネットワーク信号であるときに計算装置に知らせる手段の好適な一例に過ぎず、類似又は均等な機能を実行でき且つ当該技術分野で現在知られ又は当該技術分野において利用可能になる多数の他の構成が存在し、当業者は、全てのかかる構成が、ネットワーク媒体上の信号が活動ネットワーク信号であるときに計算装置に知らせる手段の範囲内に入るものであることを理解するであろう。

上記を理解すると、図２に示した本発明のシステムは、ここで説明するように、ホスト・コンピュータに常駐する適切な装置ドライバとインターフェイスすることが有利であることが理解されるであろう。図２に示したシステムを含むネットワーク・アダプタ・カードがまず初期化されると、また、ネットワーク・エネルギー検出の有無の変化（すなわち、／ＥＮＥＲＧＹ＿ＤＥＴＥＣＴ信号の変化）が存在するときはいつでも、ＡＳＩＣはホスト・システムを中断させる。当業者によって本発明の機能を実行するように（必要であれば）容易に適合され得る装置ドライバ・ソフトウエアは、ネットワーク・エネルギー検出ステータスに関してＡＳＩＣを読み取り、送受信機をフルパワーにするかどうかを判断する。

重要なのは、本発明の実施の形態は、接続が確立される前だけでなく、有効なネットワークにネットワーク・アダプタ・カードが取り付けられている間にも、ネットワーク・エネルギー検出の表示を提供しなければならないということである。図２に示された本発明のシステムは、ネットワーク・アダプタ・カードの送受信機を直接には制御しないことが好ましい。これは、ホスト・コンピュータ・システムに対して、有効なネットワークにネットワーク・アダプタ・カードが接続されているかどうかの示唆を提供しなければならないからである。よって、適切な状況下では、ホスト・コンピュータは、例えば、内部電池によって電力を供給されていないときには、図２に示したシステムによって提供された表示を無視して、常に送受信機をフルパワー状態に置くことを選択することができる。

次に、図３を参照して、好適な一つの実施の形態において本発明をどのように実行するかに関する現在好適な例を示す。図３は、本発明をどのように実行するかに関する一例のみを示す詳細図であることを理解すべきである。図３は本発明の一例に過ぎないことを理解して、以下、この詳細図の説明を行う。図３に示した例示的な詳細な図は、１０Ｍｂｐｓ及び１００Ｍｂｐｓイーサネット・ネットワーク信号と共に使用することについて説明されるが、当業者は、本発明をギガビット・イーサネット・ネットワーク信号や業界において知られている他のネットワーク信号と共に使用することに利用するために、本明細書に記載した教示を容易に使用できるであろう。かかるイーサネット基準に関する情報は、次の刊行物、即ち、ＩＥＥＥ８０２．３ｚ及び８０２．３ａｂワーキング・グループに従って公表された全ての刊行物、及び、ＩＥＥＥ８０２．３基準の全ての刊行済み修正版から得ることができる。これらの全ては全体として参照により本明細書に援用される。

図３において、ネットワーク上で提供される正及び負の差分受信信号は、それぞれＲＸ^＋及びＲＸ⁻で示される。正の差分受信信号ＲＸ^＋及び負の差分受信信号ＲＸ⁻は、２つのコンパレータＵ１及びＵ２の非反転入力（図３ではプラスの入力で示される）にそれぞれ容量結合される。コンデンサＣ１及びＣ２は、コンパレータＵ１及びＵ２に対し信号を容量結合させるよう機能する。コンデンサＣ１及びＣ２は、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４と共に、図２の１０２で示すような直流除去、絶縁及びバイアス付加の回路の好適な一例である。

コンデンサＣ１及びＣ２は、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４と共に、信号の直流除去手段、電気絶縁を提供する手段、及び直流バイアス提供手段を実現することの好適な一例に過ぎないことを理解すべきであり、当業者は、類似又は均等な機能を実行することができ且つ当該技術分野で現在知られ又は当該技術分野で利用可能になる多数の他の構成が存在し、全てのかかる構成が本発明の範囲内に入るものであることを理解するであろう。

この好適な例においては、コンデンサＣ１及びＣ２の値は実質的に同じであることが好ましいが、重大な減衰なしに１０Ｍｂｐｓ及び１００Ｍｂｐｓのイーサネット・ネットワーク信号の交流成分を通すのに十分大きいように選択される。抵抗器Ｒ１及びＲ２は、正の差分受信信号ＲＸ^＋上でコンパレータＵ１に対する直流バイアスを設定するように機能する。説明した本発明の好適なアプリケーションにおいては、直流バイアス電圧は、３．３Ｖの電力線路と接地との間の中点として、即ち１．６５Ｖとして選択することが好ましい。これは、線路間入力型コンパレータＵ１及びＵ２が、この回路での使用のために選択されることが好ましいためである。

図３に示した好適な例においては、抵抗器Ｒ１は抵抗器Ｒ２に等しくなければならず、その値は、安定した１．６５Ｖバイアスを達成するよう、コンパレータＵ１の入力インピーダンスよりも大幅に低くなければならない。しかし、抵抗器Ｒ１及び抵抗器Ｒ２の値は、電力を節約し、ネットワーク信号に対する交流負荷を最小にするために、できるだけ高くすべきでもある。同様に、抵抗器Ｒ３及び抵抗器Ｒ４は、負の差分受信信号ＲＸ⁻上でコンパレータＵ２にバイアスを提供する。

更に図３を参照すると、コンパレータＵ１及びＵ２は、図２に示したネットワーク信号検出回路１０６の好適な一例であり、抵抗器Ｒ５及びＲ６は、図２に示した基準電圧回路１１６の好適な一例である。コンパレータＵ１及びＵ２は、当業界で知られている、又は、当業界で周知の原理に従って製造され得るオープン・ドレイン型コンパレータであることが好ましい。本発明の範囲内で、例示的なコンパレータ以外に多数の装置を使用できることを理解すべきである。オープン・ドレイン型コンパレータの使用は、その出力を直接的に一緒に結合することを可能にする。更に、有利なことに、コンパレータＵ１及びＵ２の入力インピーダンスは、ネットワーク信号の望ましくない負荷が生じないように十分高くすべきである。

上記の理解から、コンパレータＵ１又はコンパレータＵ２がその出力をローにするならば、コンパレータＵ１及びコンパレータＵ２の共通の出力はローになるであろうことが理解される。この好適な例においては、速度が速いコンパレータほど電力消費を増加させるので、コンパレータＵ１及びＵ２の周波数定格は、ネットワーク信号に応答するのに十分な速さとすべきである。

抵抗器Ｒ５及びＲ６は、両コンパレータＵ１及びＵ２の反転（マイナス）入力に基準電圧を提供する。抵抗器Ｒ５の値は抵抗器Ｒ６の値よりも大きいことに留意すべきである。図３の例においては、抵抗器Ｒ５及び抵抗器Ｒ６の値は、電力線路と接地との間の中点よりも若干低い１．４５Ｖの基準電圧を提供するように選択される。抵抗器Ｒ５及びＲ６は、基準電圧を提供する手段を実現するための好適な一構成として機能し、コンパレータＵ１及びＵ２は、信号を基準電圧と比較する手段を実現するための好適な構成である。当業者は、類似又は均等な機能を実行することができ且つ当該技術分野において現在知られ又は当該技術分野において利用可能になるであろう多数の他の構成が存在し、全てのかかる構成が基準電圧を提供する手段と信号を基準電圧と比較する手段との範囲内に入るものであることを理解するであろう。

動作において、正の差分ネットワーク受信信号ＲＸ^＋及び負の差分ネットワーク受信信号ＲＸ⁻が存在しないときは、コンパレータＵ１及びＵ２は非反転（プラス）入力が１．６５Ｖ、反転（マイナス）入力が１．４５Ｖであることが分かるので、コンパレータＵ１及びＵ２の出力はハイである。ネットワーク信号が存在するとき、信号の交流成分は、非反転（プラス）入力上の電圧を１．６５Ｖの直流バイアスの上下に変化させる。コンパレータＵ１又はコンパレータＵ２の非反転（プラス）入力での電圧が１．４５Ｖ未満に低下すると、当該コンパレータの出力は交流周期の当該部分の期間はローとされ、エネルギーがネットワーク受信ラインＲＸ^＋及びＲＸ⁻に存在することを示す。ネットワーク信号は差分であるので、１つのラインの電圧が直流バイアスを超えて上昇するのと同時に、他のラインが直流バイアス未満に低下する。このようにして、所与の時点で、コンパレータＵ１とコンパレータＵ２が共に出力をローにすることはない。１．４５Ｖを基準電圧として選択し、２つのコンパレータを備えることにより生ずる利点の説明は、以下で行う。

重要なことに、イーサネットの仕様は、正の差分信号ＲＸ^＋及び負の差分信号ＲＸ⁻のための適切なコネクタ・ピン及びケーブルを定義しているが、配線誤りが発生し、差分対導線が取り違えられて極性エラーを発生させることが知られている。ほとんどの送受信機は自動極性訂正回路を内蔵しているので、差分対導線を取り違えて配線したケーブルであっても、ネットワーク接続を行うことができる。有利なことに、図３に示した本発明の例は、２つのコンパレータＵ１及びＵ２を備えることを必要とすることが好ましい正の受信ラインＲＸ^＋及び負の受信ラインＲＸ⁻を監視することによって、差分対導線が取り違えられたときでも、適切な動作を提供する。

図３に示す本発明の好適な実施の形態に大きな柔軟性を与えるために、１０Ｍｂｐｓ及び１００Ｍｂｐｓのイーサネット信号が検出される。１０Ｍｂｐｓ及び１００Ｍｂｐｓのイーサネット信号の検出には、次の３つの主たるシナリオ、即ち、
１００Ｍｂｐｓ信号
１０Ｍｂｐｓリンク信号
１０Ｍｂｐｓデータ信号
が関係する。

図４は、差分受信対ＲＸ^＋及びＲＸ⁻の各ラインに存在する１００Ｍｂｐｓイーサネット・ネットワーク信号の典型的なアイ・パターンのグラフィックな表示である。図４のアイ・パターンは、時間に対する全部の可能な信号推移を示している。１００Ｍｂｐｓのパターンは、データが伝送されていることやネットワークがアイドル状態であるかに無関係に、同じに見える。図４に示す信号の振幅はネットワーク・ケーブルの長さに応じて変化し、短いケーブルでは直流バイアス・レベルの上０．５Ｖから下０．５Ｖの範囲にあり、長いケーブルでは直流バイアスの上下０．３５Ｖの範囲にある。最も長いケーブルについては、コンパレータでの１００Ｍｂｐｓ信号の電圧は１．３０Ｖ〜２．００Ｖの範囲にあることが理解される。この範囲は、コンパレータＵ１及びＵ２に関する基準電圧を選択するときに考慮された。１．４５Ｖという好適な値が基準電圧として選択されたのは、基準電圧に対するこの値が、最長のケーブルであってさえ、ネットワーク信号の交流周期の一部がこの値よりも小さくならないことを保証するからである。また、１．４５Ｖの基準電圧値は、種々のノイズや構成要素の公差の影響によって誤った表示がなされないように、ネットワーク信号入力上の１．６５Ｖ直流バイアスから十分離れている。

図５は、イーサネット基準において周知の典型的な１０Ｍｂｐｓリンク信号を示すグラフィックな表示である。１０Ｍｂｐｓリンク信号は、その存在を知らせるために、ハブ、スイッチ又はルータによって送信される、８〜１６ｍｓ毎に一度だけ発生する周期的信号である。また、この信号は、ネットワークへの接続が行われた後、及び、データがネットワークを通って当該接続へ転送される前に、送信される。図５は、１０Ｍｂｐｓリンク信号が、正の受信ラインＲＸ^＋上で無信号直流バイアスを超えて上昇し、差分対の負の受信ラインＲＸ⁻上で直流バイアスよりも低下する電圧を発生させることを示している。当該電圧は、負の差分信号ラインＲＸ⁻上でのみ、コンパレータＵ１及びＵ２の基準電圧よりも低下することが理解される。

図６は、データが転送されているときに得られる一方の差分受信ライン上での典型的な１０Ｍｂｐｓのアイ・パターンを示すグラフィックな表示である。図６に示す場合においては、電圧は差分対の各ライン上で直流バイアスの両側において変動する。１０Ｍｂｐｓの信号の場合には、１００Ｍｂｐｓネットワーク信号の場合よりも、電圧の揺れは大きく、信号周波数は遅い。当業者は、１００Ｍｂｐｓイーサネット・ネットワーク信号及び１０Ｍｂｐｓイーサネット・ネットワーク信号の特性のために、図３に示した本発明の好適な例が１００Ｍｂｐｓイーサネット・ネットワーク信号と１０Ｍｂｐｓイーサネット・ネットワーク信号との存在を有利に検出することを理解するであろう。

次に再び図３を参照する。コンデンサＣ３及び抵抗器Ｒ７は、図２において１１０で示したような、出力波形整形回路の好適な一例である。図３に示す好適な例においては、コンパレータＵ１及びＵ２の共通の出力から出力される信号は、／ＥＮＥＲＧＹ＿ＤＥＴＥＣＴと呼ばれる。／ＥＮＥＲＧＹ＿ＤＥＴＥＣＴ信号は、ネットワーク・アダプタ・カード上の他の構成要素を含む回路板上のＡＳＩＣに設けられた入力に伝達されることが好ましい。

／ＥＮＥＲＧＹ＿ＤＥＴＥＣＴ信号はネットワーク信号の変動に追随するものであり、また、デジタル信号の振幅を有するので、／ＥＮＥＲＧＹ＿ＤＥＴＥＣＴ信号はネットワーク・アダプタ・カード上の他の構成要素の動作に干渉し得る過度のノイズを発生させる潜在性を有する。この問題を軽減するために、オープン・ドレイン型プルアップ抵抗器Ｒ７は非常に大きい値を有することが好ましく、抵抗器Ｃ３は信号から接地される。Ｒ７及びＣ３を、好ましくは約０．１ｍｓの適切なＲＣ時定数を提供するよう選択することが好ましい。コンパレータＵ１及びＵ２はオープン・ドレイン型であるので、ハイからローへの遷移は非常に速い。これは、好ましいことにコンパレータＵ１及びＵ２が接地への低インピーダンス（通常は１００オーム未満）経路を提供するからである。しかし、好適なオープン・ドレイン型コンパレータＵ１及びＵ２を使用すると、Ｒ７の値が大きいため、ローからハイへの遷移は非常に遅くなる。遷移が遅いために、１００Ｍｂｐｓ信号又は１０Ｍｂｐｓデータ信号が存在する限り、出力にはハイレベルに上昇する時間がない。コンパレータＵ１及びＵ２からのハイからローへの充分な遷移は、／ＥＮＥＲＧＹ＿ＤＥＴＥＣＴ信号を本質的に接地レベルに維持する動作期間に発生するので、ネットワーク・アダプタ・カード上の他の構成要素の動作に干渉し得るノイズを低減する。

ここで、図２、３及び５を参照する。１０Ｍｂｐｓリンク信号を検出する必要性は、（図２に示す）出力波形整形回路１１０の機能を実行する構成要素に関する特別な懸念を生じさせる。リンク信号間の時間（８〜１６ｍｓ）が長いので、安定した低い／ＥＮＥＲＧＹ＿ＤＥＴＥＣＴ信号を作り出すためには、１０Ｍｂｐｓイーサネット・データ信号に関して上記で説明したように、コンデンサＣ３の値ならびに抵抗器Ｒ７の値は、時定数を長くするために非常に大きくなければならない。しかし、コンデンサＣ３の値が大きすぎる場合には、リンク・パルスの１００ｎｓパルス幅は、コンパレータＵ１及びＵ２を介してコンデンサＣ３から電荷を十分に引き出すには短すぎ、／ＥＮＥＲＧＹ＿ＤＥＴＥＣＴ信号はローにならない。そのため、有利なことに、図３に示す回路はこの好適なアプリケーションに対する折衷案を示しており、１００Ｍｂｐｓ及び１０Ｍｂｐｓデータ・ネットワーク信号が検出されたときには、実質的に安定したローの／ＥＮＥＲＧＹ＿ＤＥＴＥＣＴ信号が、また、１０Ｍｂｐｓネットワーク・リンク信号が検出されたときには、パルス化されたローの出力／ＥＮＥＲＧＹ＿ＤＥＴＥＣＴ信号が生じる。

下記の表Ａには、図３に示す選択された構成要素の好適な値の例を示す。

前記のように、本発明は多くの異なったアプリケーションで使用することができ、１０Ｍｂｐｓ及び１００Ｍｂｐｓのイーサネット・ネットワーク信号を検出する特定のアプリケーションは、本発明の好適な一例に過ぎない。当業者は、本明細書に含まれている情報を使用して、ネットワーク・ケーブル・エネルギー検出回路を使用する他のアプリケーションに到達することができ、また、使用される特定のネットワーク・トポロジーのための他の回路とネットワーク・アダプタ・カード上の他の構成要素によって必要とされる表示信号の種類とに到達することができる。例えば、当業者は、本明細書中に含まれた情報を使用して、／ＥＮＥＲＧＹ＿ＤＥＴＥＣＴ信号上の安定したローレベル又はパルス化されたローレベルを期待しない、本発明の付加的な実施の形態に到達することができる。かかる付加的な実施の形態においては、装置は、ネットワークの存在を示すために、継続的変動の存在に依存することが好ましい。非常に短い配線の場合等、回路板のノイズに関する懸念がごく僅かであれば、出力波形整形回路は省略でき、洗練された構成のオープン・ドレイン型プルアップ抵抗器（例えば、５キロオーム）をコンパレータの出力に使用することができる。

有利なことに、本明細書で教示した本発明の実施の形態は、ネットワーク信号がネットワーク信号搬送媒体に存在するかどうかの表示を、該搬送媒体が対撚線、同軸又はファイバの媒体であるか否かに拘わらず、信頼性高く且つ効率的に与えながら、洗練された方法で、過度の電力消費や電気ノイズの発生の問題を解決する。本明細書で開示した本発明の実施の形態は、ネットワーク接続を作り出すことを意図していない。本発明の実施の形態は、搬送媒体の受信線を監視して、検出されているネットワークの種類に特有な形式で媒体上に電気エネルギーがあるかどかを決定するだけである。好ましいことに、本発明の実施の形態は、ネットワーク・アダプタ・カード上の他のロジックによって使用されるハードウエア信号を提供する。ネットワーク・アダプタ・カード上のロジックは、ネットワーク・エネルギー・ステータスの変化が検出されたときに、ホスト・コンピュータを中断させることができる。この好適な装置は、搬送媒体がネットワーク・ハブ、スイッチ又はルータに接続されているとき等、有効なネットワーク信号が検出されるときには、送受信機の素早い応答及び電力増大を許容するが、ネットワーク信号が存在しないときには、ネットワーク・アダプタ・カードの送受信機を継続的に低電力モードに置くことを可能にする。本発明の実施の形態及び任意の支援ロジックの電力消費は、フルパワーの送受信機の電力消費よりも大幅に少ない。典型的な例示的アプリケーションにおいては、図３に示した本発明の実施の形態及び任意の付加的なロジックの電力消費は、３．３Ｖの構成要素を使用するネットワーク・アダプタ・ＰＣカード上で５〜１５ｍＷである。これに対して、フルパワーでの３．３Ｖ送受信機は３００〜６００ｍＷを消費する。

以上に鑑みて、本発明は、ネットワーク・アダプタの送受信機がネットワークに有効に接続されてはいないときに、その送受信機によって消費される電力を低減し、ネットワーク・アダプタがネットワークに接続されていないときに、そのアダプタによって必要とされる電力を低減することによって、電池駆動の携帯計算装置の電池寿命を延ばすシステム及び提供することが理解される。また、本発明は、ほとんど付加的な構成要素を必要とせず、ほとんど電力を消費せず、過度の干渉ノイズを発生せず、ＰＣカードに組み込むのに特に適したネットワーク搬送媒体上にネットワーク信号が存在するときを検出するシステム及び方法も提供する。

本発明は、その精神及び必須の特性から逸脱することなく、他の特定の形式でも実施することができる。本明細書で説明した実施の形態は、全ての点において例示的であって、限定的ではないものとみなされるべきである。したがって、本発明の範囲は、上記の説明によってではなく、請求項によって示される。請求項の均等の意味及び範囲内に入る全ての変更は、請求項の範囲の中に含まれるべきである。

ネットワーク・アダプタ・カード、ホスト・コンピュータ及びネットワーク接続の線図である。本発明のネットワークへの接続の有効な検出のためのシステム及び方法の現在好適な実施の形態の構成を示すブロック図である。特定のアプリケーションに使用されるように構成された、本発明のもう１つの現在好適な実施の形態の詳細な図である。１００Ｍｂｐｓイーサネット信号に典型的な波形パターンの図である。１０Ｍｂｐｓイーサネット・リンク信号に典型的な波形パターンの図である。データがネットワーク上で転送されているときの、イーサネット信号の１０Ｍｂｐｓアイ・パターンに典型的な波形パターンの図である。

Claims

ネットワーク媒体から、第１の信号と第２の信号を含む入力信号を受信するネットワーク信号検出装置を具備する装置であって、
前記ネットワーク信号検出装置が、基準信号との比較に応答して、前記入力信号が有効な信号であるか否かを選択的に表示するものであり、
前記ネットワーク媒体と他の装置との間の相互通信を提供することができる媒体アタッチメント・ユニットの電力使用レベルが、電力使用レベルを特定する指令に応答して修正可能であり、前記指令が、前記入力信号が有効な信号であるか否かの表示に部分的に基づいており、
前記ネットワーク信号検出装置が第１のコンパレータと第２のコンパレータとを備え、
前記第１のコンパレータが、前記第１の信号を前記基準信号と比較して前記第１のコンパレータの出力端子に比較を提供する論理回路を備え、
前記第２のコンパレータが、前記第２の信号を前記基準信号と比較して前記第２のコンパレータの出力端子に比較を提供する論理回路を備え、
前記第１のコンパレータと前記第２のコンパレータとが、出力端子を共に接続したオープン・ドレイン・コンパレータを備えてなる
装置。
前記ネットワーク信号検出装置が前記ネットワーク媒体から電気的に絶縁された状態で前記入力信号を受信する、請求項１に記載の装置。
前記媒体アタッチメント・ユニットがＭＡＣ処理装置と前記ネットワーク媒体との間の相互通信を提供することができる、請求項１に記載の装置。
前記媒体アタッチメント・ユニットの外部にある装置が前記指令を提供し、該指令が、前記媒体アタッチメント・ユニットをフルパワー・モード又は低電力モードに入れる、請求項１に記載の装置。
前記ネットワーク信号検出装置が、前記ネットワーク媒体と前記他の装置との間でアクティブなネットワーク接続が確立された後に、前記基準信号との比較に応答して、前記入力信号が有効な信号であるか否かを選択的に表示する、請求項１に記載の装置。
前記ネットワーク媒体が正の信号導線と負の信号導線とを備え、
前記ネットワーク信号検出装置が、前記正の信号導線と前記負の信号導線との接続方向とは無関係に前記入力信号と前記基準信号との比較を行う、
請求項１に記載の装置。
ネットワーク媒体から、第１の信号と第２の信号とを含む入力信号を受信するステップと、
第１のコンパレータと第２のコンパレータとを用いて、前記入力信号を基準と比較するステップであって、前記第１のコンパレータが、前記第１の信号を前記基準信号と比較して前記第１のコンパレータの出力端子に比較を提供する論理回路を備え、前記第２のコンパレータが、前記第２の信号を前記基準信号と比較して前記第２のコンパレータの出力端子に比較を提供する論理回路を備え、前記第１のコンパレータと前記第２のコンパレータとが、出力端子を共に接続したオープン・ドレイン・コンパレータを備えるステップと、
前記入力信号と前記基準との比較に応答して、前記入力信号が有効な信号であるときを選択的に表示するステップと、
前記ネットワーク媒体との相互通信を提供するステップと、
前記ネットワーク媒体との相互通信を提供する前記ステップにおいて電力使用レベルを、電力使用レベルの受信された指令に基づいて選択的に調整するステップであって、前記受信された指令を前記入力信号が有効な信号であるときの表示に部分的に基づかせてなるステップと、
を備える方法。
受信する前記ステップが、前記ネットワーク媒体から電気的に絶縁された状態で前記入力信号を受信することを含む、請求項７に記載の方法。
前記ネットワーク媒体との相互通信を提供する前記ステップが媒体アタッチメント・ユニットを使用することを含み、
前記指令が、前記媒体アタッチメント・ユニットをフルパワー・モード又は低電力モードに入れる指令を含む、
請求項７に記載の方法。
アクティブなネットワーク接続が確立された後、
ネットワーク媒体から別の入力信号を受信するステップと、
前記別の入力信号と前記基準との比較に応答して、前記別の入力信号が有効な信号であるときを選択的に表示するステップと、
を行う、請求項７に記載の方法。
前記ネットワーク媒体が正の信号導線と負の信号導線とを備え、
比較する前記ステップが、前記正の信号導線と前記負の信号導線との接続方向とは無関係に前記入力信号と前記基準信号との比較を行う、
請求項７に記載の方法。
ＭＡＣ動作を実行する媒体アクセス・コントローラと、
前記媒体アクセス・コントローラをネットワーク媒体と通信可能に結合する媒体アタッチメント・ユニットと、
前記ネットワーク媒体から、第１の信号と第２の信号とを含む入力信号を受信する入力装置と、基準信号との比較に応答して、前記入力信号が有効な信号であるか否かを選択的に表示するコンパレータとを備えたアクティブ・ネットワーク信号検出器と、
を具備し、
前記媒体アタッチメント・ユニットの電力使用レベルが、電力使用レベルを特定する指令に応答して修正可能であり、前記指令を前記入力信号が前記有効な信号であるか否かの表示に部分的に基づかせてなり、
前記コンパレータが第１のコンパレータと第２のコンパレータとを備え、
前記第１のコンパレータが、前記第１の信号を前記基準信号と比較して前記第１のコンパレータの出力端子に比較を提供する論理回路を備え、
前記第２のコンパレータが、前記第２の信号を前記基準信号と比較して前記第２のコンパレータの出力端子に比較を提供する論理回路を備え、
前記第１のコンパレータと前記第２のコンパレータとが、出力端子を共に接続したオープン・ドレイン・コンパレータを備える
システム。
前記アクティブ・ネットワーク信号検出器から前記表示を受信して、前記表示に部分的に基づいて前記指令を発するよう通信可能に結合されたホスト・コンピュータを更に備える、請求項１２に記載のシステム。
前記入力信号が有効な信号であるか否かの前記表示が、ＰＣＭＣＩＡにしたがって提供される信号を含む、請求項１２に記載のシステム。
前記入力信号が有効な信号であるか否かの前記表示が、ＲＳ−２３２にしたがって提供される信号を含む、請求項１２に記載のシステム。
前記入力信号が有効な信号であるか否かの前記表示が、ＰＣＩにしたがって提供される信号を含む、請求項１２に記載のシステム。