JP3857317B2 - 自動交渉の進捗モニタ - Google Patents

Description

発明の背景
本発明は、ネットワークにおいてノード間のリンクを確立すること、特にイーサネットワークにおける自動交渉処理(auto-negotiation process)に関する。
イーサネットは、複数の局(station)が互いに接続されているローカルエリアネットワークの機構で一般に使われる。一般的に、一度に１つの局だけがデータを伝送できる。局は宛先アドレスを有するパケットの形式でデータを伝送する。パケットはネットワークの隅から隅まで伝播し、他の局全てによって受信される。アドレス指定された局は、パケットが通り過ぎてそれ全体がコピーされる。別の局へアドレス指定されることを判定した後、他の局はパケットをリジェクト(reject)する。
メディアアクセスコントローラ(MAC)は、物理レイヤデバイスとシステムとの間のインターフェイスとしての役目を果たす。ネットワークに接続されたほとんどのノードは、データパケットの伝送および受信に関係する多くの機能を実行するMACを有する。例えば、データ伝送の間は、MACは伝送すべきデータを組み立ててアドレスおよびエラー検出領域を有するパケットにする。これに対して、パケット受信の間は、MACはパケットを分解して、アドレス検査とエラー検出とを実行する。加えて、MACはプリアンブル(preamble)の生成／除去を実行する。物理レイヤはMACレイヤからデータを取り、それをエンコードし、伝送に対する場合はメディア上でシリアライズを行う（受信における伝送に対しては逆である）。
IEEE 802.3 10 Base-Tによるツイストペアイーサネットは、別個の伝送および受信のペア（４本の電線）を用いる一般の音声帯域電話ケーブルを使うことができる。システムは星形トポロジィ(star topology)を使う。星の中心には「中継器(repeater)」がある。中継器（あるいはハブ）は、信号の振幅およびタイミングの回復を実行する。中継器は到来するビットストリームを取り入れ、中継器に接続された他の全てのポートへ送る（しかし発生するポートへは戻らない）。この意味で、中継器は「論理的な同軸(logical coax)」として機能し、ネットワークに接続されたどのノードも別の伝送と出会うであろう。差分シグナリング(differential signalling)は、伝送経路として機能する一方の対および受信として機能するもう一方の対で用いられる。
現在のイーサネット規格は、IEEE規格802.3 10Base-Tおよび100Base-Tで明らかにされている。自動交渉処理はその規格の中で明らかにされている。自動交渉処理は、(１)各局についての情報を交換し、（２）局の共通の性能(capability)を判定し、（３）リンクを確立しようとするための最高の動作をする共通の性能を選択し、その確立が成功した場合、自動交渉完了ビットをリンクコードワード(link code word)にセットする。リンクコードワードはまた、局が全二重か半二重のどちらをサポートするか、TXかFXのどちらをサポートするかなどの、別の構成の情報を含む。別のビットはまた、リンク相手が自動交渉できない場合、LB＿AutoNeg＿Ableビット（6:XX）をセットすることによりセットされる。
発明の概要
本発明は、自動交渉処理をモニタするための方法および機器を提供する。自動交渉処理においていくつかの中間ステップがモニタされる。自動交渉処理の完了の度合いを示すために、複数のコードが進捗メモリ(progress memory)に連続的に記憶される。
好適な実施例では、記憶されたコードは、以前のコードを無効にし、各時間が進むと自動交渉処理の進捗の度合いを示すコードの値が増加(increment)する。すなわち、進捗メモリあるいはレジスタを観察することにより、自動交渉処理の完了の度合いがわかり、自動交渉が不成功の場合は、失敗のポイントを示すだろう。失敗が起こり得るような別の中間の進捗のポイントは、なぜリンクが確立できなかったのかを判定するための有用性のある情報を提供するであろう。
特に、好適な実施例では、進捗モニタ(progress monitor)は、リンク相手に自動交渉の互換性があるかどうかを示し、もしなければ、その能力(ability)が別な方法で判定され得るか否かを示すであろう。自動交渉の互換性のあるリンクに対して、このステップおよび以前の能力判定ステップの間、ビット間での一貫性(consistency)が存在するかどうかを示すと共に、コンフィグレーション情報(configuration infomation)の交換が成功したことが示される。一貫性が存在しないときは、例えば、遠方のリンク相手の問題に関する情報あるいは相互接続を通じてのノイズ問題に関する情報が得られる。
本発明の性質および利点をさらに理解するためには、添付の図面とともに以下の詳細な説明を参照すべきである。
図１は、本発明が実行されるコンピュータネットワークのブロック図である。
図２は、図１のネットワークのコネクタのブロック図である。
図３は、自動交渉処理の状態マシン図である。
図４は、本発明の進捗モニタのフローチャートである。
好適な実施例の詳細な説明
図１は、ライン13を介してネットワークコネクタインターフェイスに接続されたいくつかのコンピュータ12を示すネットワーク10のブロック図である。ネットワークコネクタインターフェイス14は中継器16に接続される。中継器16への接続はツイストペアのワイヤの対でよい。
図２は、物理レイヤトランシーバ18とメディアアクセスコントローラ(MAC)20とを有するネットワークコネクタインターフェイス14のより詳細を例示するものである。トランシーバ18はネットワークに接続されたエンコーダ／デコーダ22を有する。エンコーダ／デコーダはMAC20に接続され、このMAC20はバス13を介するコンピュータ12へのデータの送出および受信を制御する。
トランシーバ18によって実行される処理の一つは、ネットワーク上で別のコンピュータとのリンクを確立することである。これは、例えば、パワーアップのとき、あるいはパワーの中断の後になされる。コントローラ24は、メモリ32に記憶されているプログラムでリンクの確立を達成するために自動交渉プログラムを動作させる。
図３は、IEEE規格802.3で明らかにされている自動交渉処理を例示する調停状態ダイアグラム(arbitration state diagram)である。自動交渉処理は、状態36で自動交渉がイネーブルであることによって起動される。そこから、伝送ディスエーブル状態38へ矢印が続いて、伝送はディスエーブルになるので自動交渉処理はスタートできる。ブロック40では、可能性のあるリンク相手が自動交渉性能を有するか否かを判定するために一連のステップが実行される。相手が自動交渉性能を持たない場合、状態はリンクステータス検査ステップを実行するための状態42へ遷移する。自動交渉性能がある場合、状態44の入力確認・検出(ackowledge detect)のステップの組へ状態が遷移する。
入力確認・検出状態44は、リンク相手と交換した情報を状態40で検出された情報と比較しそれらが一貫しているかを判定する一貫性検査(consistency check)と共に、入力確認ビットおよび他のデータを交換することを有するステップを実行する。入力確認または一貫性検査についてどちらか失敗がある場合、処理をもう一度開始するために、伝送ディスエーブルブロック38へ遷移が戻る。
入力確認・検出状態44の完了が成功するときは、基本的にディレイが存在するような入力確認の完了状態(complete acknowledge state)46に入り、そのディレイの間、入力確認・処理が完了する。
高度の特性を有するコントローラに対しては、オプションである次ページ待ち状態(next-page wait state)48へ入ることができ、一般に、２つのリンク相手の間で２つの相手の能力に関する付加情報の交換ができる。これは、その後、入力確認・テキスト状態44へ戻る遷移、あるいは失敗したときに伝送ディスエーブル状態38へ戻る遷移を引き起こすことができる。
入力確認の完了状態46の完了の後、次ページ待ち状態が存在しない、すなわち次ページ待ち状態が完了したと仮定すれば、次は「FLPリンク良好・検査(FLP link good check)」状態50へ遷移する。２つのコンピュータ間のリンクを完了させるために種々のステップがここで実行され、その後、そのリンクが本当に良好かどうかを判定するために、「FLPリンク良好」状態52に入る。もしそうならば、状態はポイント54で出て、そこで自動調停(auto-arbitration)の完全なビットがセットされる。
リンク相手が自動交渉性能を持たない場合、別の経路へ続く。前に示したように、リンクステータス検査状態42に入る。ここで失敗があるなら、並列検出・欠陥状態(parallel detection fault state)44に入り、その次に、処理を再スタートするために能力検出状態42に戻る。リンク相手の能力が好結果を示す場合、状態42から状態50へ遷移し、その後状態52へ遷移する。上記の調停状態ダイアグラムはIEEE規格802.3で明らかにされており、自動交渉処理のさらなる詳細についてはそれを参照されたい。
通常の環境の下では、自動交渉によりリンク相手との接続を楽に確立できる。しかし、自動交渉が適切に完了することを妨げるような多くのエラー状況が存在する。本発明の自動交渉の進捗モニタは、自動交渉がそれ自身で接続を確立することができないようなイベントにおいて、自動交渉の進捗モニタが接続を手伝うために、局マネジメントエンティティ(station management entity)に詳細な情報を提供するように設計される。局マネジメントエンティティは、ネットワーク上でコンピュータのステータスを周期的にポーリング(poll)することができるネットワークにつながれた個別のサーバでよい。通常の自動交渉動作の間、デバイスはそのリンク相手と性能情報を交換し、そして、情報交換の完了が成功し自動交渉がリンクスタートアップ処理を交渉テクノロジ(negotiated technology)に引き渡したことを示すために、ステータスレジスタ(1:4)において自動交渉完了ビットを（またクイックポールレジスタ:quick poll registerにおいてビットXを）、論理１にセットする。好適な実施例では、また自動交渉の完了が成功したことを示すビットXをまた記憶するクイックポールレジスタが備えられる。さらに、クイックポールレジスタは、診断照会(diagnostic query)が所望するかもしれない他の重要な情報を記憶する。特に、どんな速度およびどんな二重通信(duplex)で交渉されたかを示すビットと共に、リンクステータスビットが記憶される。従来のシステムでは、多くのステップが種々のレジスタからこの情報を抽出するために必要とされた。
自動交渉は、また、自動交渉性能を持たない従来の10Base-Tおよび100Base-TXリンク相手をサービスすることができる。この場合、自動交渉はLP＿Auto＿Neg＿Ableビット(6:xx)を論理ゼロにセットすることによって可能であるような自動交渉ではないものとしてリンク相手を識別し、ANリンク相手能力レジスタ（ビット5:xか5:yのどれか）にそのテクノロジに相当する単一のビットをセットすることによってなされるべき従来の接続を識別し、そして最後に自動交渉の完了を示す。
いずれの場合でも、処理全体は普通、完了するのに0.5秒未満かかる。一般に、マネジメントは、いつ接続が成功したかを判定するために自動交渉完了ビットおよびリンクステータスビットをポーリングするであろう。そして実際の接続のタイプがマネジメントによって判定できるであろう。
自動交渉が失敗したとき、自動交渉の完了は決して真になることはできず、あるいはリンクステータスは決して良好になることはできない。局マネジメントは、この状態を検出し、自動交渉の進捗モニタによって提供される詳細な情報を使うことによって接続の失敗が存在する理由を発見することができる。
自動交渉の進捗モニタは、以下の表Ｉで表わされるように、自動交渉完了ビットと結合されるとき、クイックポールの詳細なステータスレジスタにステータスの４ビットを提供する。

自動交渉の調停状態マシンの進捗につれて、より高いステータス値が進捗モニタへ取り込まれる。自動交渉の完了が成功するか、あるいは進捗モニタのステータスがマネジメントによって読み込まれるまで、ステータス値は増加することだけができる。ステータスがマネジメントによって読み込まれた後、ステータスは調停状態マシンの現在のステータスにリセットされる。交渉の完了が成功した後、どんなリンクの失敗でも処理が改めて開始されるであろう。この行為によって、マネジメントはいつも自動交渉によってなされるずっと先の進捗を判定することができる。
図４は、本発明の自動交渉の進捗モニタを例示するフローチャートである。まず初めに、アイドル状態60で、進捗レジスタの値は０００にセットされる（自動交渉完了ビットは、表Ｉに示されるように同様にゼロである）。ステップ60から、リンク相手が自動交渉性能を有するものとして識別される場合、そして図３のステップ４への遷移がある場合、ブロック62に示されるように、能力の整合コード(ability match code)００１がセットされる。その代わりとして、自動交渉性能が存在しない場合、リンクステータスブロック42に入ることができ、並列検出が成功したときは、ブロック64に示されるように００１にセットされたコードで完了され、失敗したときは、ブロック66に示されるように０１０のコードが入る。
自動交渉がリンク相手に提供されていると仮定すると、図３の入力確認・検出ブロック44に入ったとき、もし入力確認信号が相互交換に成功したならば、ブロック68に示されるように、１０１のコードがレジスタに書き込まれるであろう。その代わりとして、入力確認が存在しない場合は、入力確認の整合失敗ブロック７０によって示されるように、１００のコードが書き込まれる。入力確認が本当に完了した場合、そのときは一貫性の検査がなされ、整合が存在する場合、ブロック72に示されるように、１１１のコードがレジスタに書き込まれ、その代わりに失敗のときは、ブロック74に示されるように、１１０のコードが書き込まれる。自動交渉の完了が成功したとき、図４のブロック76に示されるように、自動交渉処理によって自動交渉完了ビットが１にセットされる間、０００の値が最初の３ビットに書き込まれる。
明らかなように、自動交渉処理の間の進捗の度合いは、レジスタに記憶されたコードによって示される。コードの値の増加は、自動交渉処理のさらなる進捗を示している。例えば、失敗し、記憶された１００コードが存在する場合、これは入力確認がなされてはなく、一貫性の整合が実行される前に失敗していたことを示している。その代わりとして、失敗したときに値１１０が記憶されていた場合、これは一貫性の整合の失敗を示す。したがって、２つの別々のコードの値は、図３の単一のブロック44における失敗の理由を示すために提供されているわけである。
その代わりとして、他のリンク相手が自動交渉を持たない場合、自動交渉完了ビットは決してセットはされないが、進捗モニタレジスタにおける００１という値は、能力が検出されてリンク相手との通信が開始できることを示しているだろう。
当業者に理解されるように、本発明は、その精神あるいはその本質的な特徴から逸脱することなく他の明確な形式で実施されてもよい。例えば、４または５ビットが使われることによって、より多くのイベントがモニタされ得る。その代わりとして、別のコードを自動交渉処理の進捗のステータスを示すのに使うことができる。別の実施例では、コードをゼロから増加させていくのではなくゼロへ減少させていくことができる。それゆえに、本発明の範囲を理解するために付された請求項を参照されたい。

Claims (10)

1. ネットワークにおけるリンクを確立するための自動交渉処理をモニタするのに用いられる方法であって、
   前記ネットワーク上のノード間で生じる前記自動交渉処理における複数の中間動作をモニタするステップと、
   前記自動交渉処理の完成の変化の度合いを示す複数のコードを、定義するためにメモリに記憶するステップと、
   前記自動交渉処理のステータスを決定するために、記憶された前記コードを試験するステップとを備えるを備える方法。
2. 前記試験するステップは、記憶された前記コードに応答して、前記自動交渉処理における失敗のポイントを確定するステップを備える請求項１に記載の方法。
3. 前記自動交渉処理における前記中間動作は、前記ノード間で複数のタイプの情報を伝送することを備える請求項１に記載の方法。
4. 前記複数のコードは、自動交渉完成コードおよび自動交渉中間コードを備え、前記自動交渉中間コードは、前記自動交渉処理の完成について前記自動交渉完成コードとは異なる度合いを示す請求項１に記載の方法。
5. 前記自動交渉処理を介してより先の進捗のポイントで生成された各コードについて以前のコードの上にオーバーライトするステップをさらに備える請求項１に記載の方法。
6. 前記オーバーライトするステップは前記コードの値を増加させるステップを備える請求項５に記載の方法。
7. 自動交渉が失敗したとき、前記コードをゼロにリセットするステップをさらに備える請求項６に記載の方法。
8. 前記自動交渉処理が失敗した場合、記憶された前記コードに従って前記リンクを確立するステップをさらに備える請求項１に記載の方法。
9. 前記モニタするステップは、
   リンク相手が自動交渉性能を有するかを判定するための能力検出ルーチンをモニタするステップと、
   前記リンク相手が自動交渉性能を有さない場合にその能力を判定するために前記リンク相手による伝送をモニタするステップと、
   入力確認信号の交換をモニタするステップと、
   前記能力検出ルーチンおよび前記入力確認信号の交換の間、前記リンク相手からの信号の間で一貫性を判定するよう一貫性の整合をモニタするステップと、
   前記リンク相手とのリンクの確立を完了させるリンクルーチンをモニタするステップと、を備える請求項１に記載の方法。
10. 前記記憶するステップは、
    前記伝送モニタリングが成功の場合に第１のコードを記憶するステップと、
    前記伝送モニタリングが不成功の場合に第２コードを記憶するステップと、
    前記リンク相手が自動交渉性能を有する場合に第３コードを記憶するステップと、
    前記入力確認信号の交換の完了が成功しない場合に第４コードを記憶するステップと、
    前記入力確認信号の交換の完了が成功する場合に第５コードを記憶するステップと、
    前記一貫性の整合が成功しない場合に第６コードを記憶するステップと、
    前記一貫性の整合が成功する場合に第７コードを記憶するステップと、
    前記リンクルーチンが前記リンクを確立した場合に第８コードを記憶するステップと、を備える請求項９に記載の方法。

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