JP4866895B2 - バックプレーンおよび通信装置 - Google Patents

Description

本発明は通信技術に関し、より具体的にはバックプレーンおよび通信装置に関する。

近年、通信あるいはインターネット技術システムは、一般に、バックプレーンと複数のシングルボードから構成され、バックプレーンとシングルボードはコネクタを介して接続され、管理と維持が簡単になっている。バックプレーンあるいはシングルボード上の一コネクタのシグナルピンは端子と呼ばれる。バックプレーン上のコネクタピンはシングルバックプレーンに垂直であるが、シングルボードは直角のコネクタを有しており、それにより、バックプレーンのスロットへの垂直方向への挿入が簡単に行われる。バックプレーン上の各スロットの端子は固定されている。シングルボードは、対応するバックプレーンのスロットに、その機能とピンアサインに従って垂直に挿入される。ボード間の信号はバックプレーンのプリント配線を介して伝えられる。

重要度に応じて、シングルボードはコアボードと周辺ボードに区別される。コアボードはシステムの主要な部品である。強力なシステムにおけるコアボードは、セキュリティのためにバックアップが必要である。一般のバックアップ方法は、機能やインターフェースが同じ二つのコアボードをシステムに適用することである。システムが機能していると、周辺ボードが回路信号を二つのコアボードに同時に送り、二つのコアボードから同時に信号を受け取り、信号の品質などの理由により特定の一つのコアボードの信号を選択して処理する。この周辺ボードの機能は「デュアルトランスミット・シングルレシーブ」（dual-transmit single-receive，二重送信・単一受信）機能と呼ばれる。

コアボードと周辺ボードの間の信号接続は一般に、バックプレーンの配線により実現される。図１に示すように、関連技術においてコアボードをバックアップすることができる代表的なシステムには、いくつかの周辺ボード１１と二つの同じコアボード１２が含まれる。かかるシステムを実現するためには、以下のファクタを考慮する必要がある。

（１）アクティブ・コアボードからバックプレーンへのコネクタとピンアサインを、スタンバイ・コアボードからバックプレーンへのコネクタとピンアサインと同じにする。

（２）バックプレーン上の周辺ボードのスロットの種類を機能に応じて多数用意し、すべての種類のスロットに、同じピンレイアウトおよびピンアサインと、同じコネクタを備える。

（３）バックプレーン上の対応する周辺ボードのスロットのピンアサインを、二つのコアボードから送信される信号に対応するようにしなければならない。

（４）周辺ボードは、バックプレーン上でデュアルトランスミット・シングルレシーブ機能を備えねばならない。

図２に示すように、関連技術におけるバックプレーンと周辺ボードのレイアウトには、バックプレーン２１と、周辺ボード２２が含まれる。図２において、端子セット２５は、周辺ボード２２上のアクティブ・コアボードに接続される複数の端子からなり、バックプレーン２１上の端子セット２５’に対応する。端子セット２６は、周辺ボード２２上のスタンバイ・コアボードに接続される複数の端子であり、バックプレーン２１上の端子セット２６’に対応する。デュアルトランスミット・シングルレシーブ・ユニット回路２３が、機能処理ユニット回路２４からの信号に対しデュアルトランスミット処理（二重送信処理）を行い、端子セット２５あるいは端子セット２６からの信号を選択し、選択した信号を機能処理ユニット回路２４に送って処理する。実際の応用例では、図２における点線で示した四角がチップで形成されるが、チップはデュアルトランスミット・シングルレシーブ・ユニット回路２３と機能処理ユニット回路２４を含まなければならない。

しかしながら、ある応用環境において、一つのコアボードの信号処理を行う必要があるのは、システムにおけるいくつかの周辺ボードだけである。すなわち、コアボードの一つに接続する必要があるのは、いくつかの周辺ボードのみである。図２に示すデュアルトランスミット・シングルレシーブ・ユニット回路を備えるボードをさらに使用した場合には、リソースの無駄になる。コスト効果を得るためには、周辺ボード上のデュアルトランスミット・シングルレシーブ・ユニット回路を除いて、機能処理ユニット回路のみを維持する必要がある。この技術を単一のチップに実装した場合には、チップにおけるデュアルトランスミット・シングルレシーブ処理ユニットを除くことで、ボードの費用を大幅に削減することができる。

しかしながら、バックプレーン上の周辺ボードスロットに対応する端子には、アクティブ・コアボードに接続される端子セット２５’とスタンバイ・コアボードに接続される端子セット２６’が含まれる。さらに、端子のピンアサインと物理的な配置は固定されている。図２に示すように、周辺ボード２２をｎ本の信号線で各コアボードに接続する場合、機能処理ユニット回路２４もデュアルトランスミット・シングルレシーブ・ユニット回路２３にｎ本の信号線で接続される。機能処理ユニット回路２４を残すと、ｎ本の信号線のみを引き出すことができる。いかにして周辺ボードをバックプレーン上の固定配置された端子セット２５’または２６’のｎ個の端子に接続するかについては、関連技術が以下の二つの方法を提示している。

図３は関連技術の一方法における周辺ボードと対応するバックプレーンの構造を示す図である。周辺ボード３２は二つの機能処理ユニット回路３３、３４を備える。機能処理ユニット回路３３は端子セット３５の信号を処理し、機能処理ユニット回路３４は端子セット３６の信号を処理する。

関連技術の調査と実践を通じて、本発明者は以下のことを見出した。すなわち、関連技術の解決策において、一機能処理ユニット回路を周辺ボードに追加すると、周辺ボードが、必要に応じてバックプレーン上の固定配置された端子セット３５’または３６’に接続される。しかしながら、機能処理ユニット回路は一般にデュアルトランスミット・シングルレシーブ・ユニット回路より高価であり、結果としてこの解決策はコストのかかるものとなる。

図４Ａは、関連技術の他の方法において、バックプレーン４１と、もっぱらバックプレーン４１上の端子セット４４’の信号処理用に設計された周辺ボード４２の構造を示す図である。図４Ｂは、関連技術の他の方法において、バックプレーン４１と、もっぱらバックプレーン４１上の端子セット４５’の信号処理用に設計された周辺ボード４２’の構造を示す図である。二つのボードは別々に設計される。周辺ボード４２には機能処理ユニット回路４３と端子セット４４が含まれる。端子セット４４はバックプレーン４１上の端子セット４４’に接続される。機能処理ユニット回路４３は、もっぱらバックプレーン上の端子セット４４’の信号処理用に設計されたものである。周辺ボード４２’には機能処理ユニット回路４３’と端子セット４５が含まれる。端子セット４５はバックプレーン４１上の端子セット４５’に接続される。機能処理ユニット回路４３’は、もっぱら端子セット４５’の信号処理用に設計されたものである。

関連技術の調査と実践を通じて、本発明者は以下のことを見出した。すなわち、この解決策によりボードのコストを下げることができるが、二つのボードを作らなければならず、それにより開発、製造そして維持にかかるコストがより大きくなり、全体としてこの解決策はまだコストが高い。

一言で言うと、関連技術の解決策では、コスト効果は得られない。

本発明の一実施形態は、バックプレーンおよび通信装置を提供するものである。

バックプレーンには、少なくとも一つのボードコネクタ群が含まれる。各ボードコネクタ群には、異なるボードからの信号を受信する二つのボードコネクタが含まれる。ボードコネクタは、ボード上のコネクタに接続される接続端子を有する。二つのボードコネクタの各々が該二つのボードコネクタを通る第１の線に対して対称であり、かつ、二つのボードコネクタが、該二つのボードコネクタの間を通り、第１の線に対して垂直である第２の線を挟んで対称となるように、二つのボードコネクタは上下に配置され、二つのボードコネクタの接続端子は、第１の線と第２の線との交点である中心に対し対称に配置される。

通信装置には、一つまたは複数のボードおよび一つのバックプレーンが含まれる。ボードには、一つのコネクタと、コネクタに接続される一つの機能処理ユニット回路が含まれる。バックプレーンは、少なくとも一つのボードコネクタ群を含んでいる。各ボードコネクタ群は、異なるボードからの信号を受信する二つのボードコネクタからなる。ボードコネクタはボード上のコネクタに接続される接続端子を有する。二つのボードコネクタの各々が該二つのボードコネクタを通る第１の線に対して対称であり、かつ、二つのボードコネクタが、該二つのボードコネクタの間を通り、第１の線に対して垂直である第２の線に対して対称となるように、二つのボードコネクタは上下に配置され、二つのボードコネクタの接続端子は、第１の線と第２の線との交点である中心に対し対称に配置される。

本発明の実施形態は、本書における以下の詳細な説明から、より十分に理解されよう。なお、詳細な説明は例を示すものであり、それにより本発明が限定されることはない。

本発明を、実施形態と別紙の図面を参照してより詳細に説明する。

図５は、本発明の一実施形態におけるバックプレーンの構造を示す図である。以下、図５を参照してバックプレーンの構造を説明する。

少なくとも一つのボードコネクタ群をバックプレーン上に取付ける。各ボードコネクタ群には二つのボードコネクタが含まれ、それらは異なるボードからの信号を受信する。たとえば、一つのボードコネクタがアクティブ・コアボードの信号を受信するようになっているとすると、もう一つのボードコネクタはスタンバイ・コアボードの信号を受信するようになっている。各ボードコネクタは、ボード上のコネクタに接続される接続端子を有する。二つのボードコネクタは上下に配置され、二つのボードコネクタの接続端子は中心対称である。すなわち、二つのボードコネクタの接続端子は、中心に対し対称に配置された放射部(radiating parts)を備えている。

接続端子、はピンまたはスロットとすることができる。図５に示すように、接続端子はスロット５１、５２であり、ボード上の対応するコネクタの接続端子はピンである。したがって、バックプレーン上のボードコネクタにおける接続端子がピンの場合、ボード上のコネクタの接続端子はスロットである。

たとえば、各ボードコネクタの接続端子を、♯行とｍ列の信号線を介して各ボードに接続し、ボードをコアボードまたは周辺ボードとし、そして、二つの同じコアボードＡ、Ｂがあり、ボードとコアボードＡを接続する信号線をバックプレーン上の第一ボードコネクタに集めて、左から右へ上から下に見たとき、第一ボードコネクタの接続端子のレイアウトは表１のようになる。

ボードコネクタを、中心の周りに１８０度回転させると、ボードとコアボードＢを接続する第二ボードコネクタの位置と、第二ボードコネクタにおける接続端子のピンアサインが得られる。左から右へ上から下に見ると、第二ボードコネクタの接続端子のレイアウトは表２のようになる。

第一および第二ボードコネクタの位置とバックプレーンの接続端子のレイアウトは、中心を通ってボードコネクタの平面に直交する軸の周りに１８０度回転させる前と後で、対応するコネクタの位置とボード上の接続端子のレイアウトと同じである。ボードのコネクタをバックプレーン上のボードコネクタの一つに接続する場合、軸を中心にボードを１８０度回転させた後では、ボード上のコネクタをバックプレーンの別のボードコネクタに接続することができる。

バックプレーンのスペース節約のために、中心を垂直線１と垂直線２の交点とすることができる。なお、垂直線１は、バックプレーンにボードを垂直方向に挿入するときの中心線であり、垂直線２は二つのボードコネクタの中心線である。

上述のバックプレーンと共に作動するように設計されたボードには、機能処理ユニット回路とコネクタが含まれる。コネクタは複数の接続端子を含む。ボードは、バックプレーン上のボードコネクタの一つに直接コネクタを介して接続することができる。反転させた後、ボードは、コネクタを介してバックプレーン上の別のボードコネクタに接続することができる。

ボードコネクタにはデュアルトランスミット・シングルレシーブ・ユニット回路がなく、ボードのコストは低い。バックプレーン上のボードコネクタの接続端子は中心対称であり、ボードを反転させた後、ボードをバックプレーンの異なるボードコネクタに挿入することができる、したがって、異なる二つのボードを設計する必要は無く、ボードの開発、製造、および維持にかかる費用が減る。一言で言うと、二つのボードから同時に信号を受信する必要が無いボードについては、コストを大幅に削減してリソースを節約することができる。

バックプレーン上のボードコネクタと、対応するコネクタの間の接続を容易にするために、一つまたは複数のボードスロットをバックプレーン上にセットすることができる。各ボードスロットは、左トラフと右トラフを有することができる。図５に示すように、左トラフ５３と右トラフ５４は上述の中心に対し対称に配置される。左トラフ５３と右トラフ５４を定めた後、水平軸（Ｘ軸）を、バックプレーン上で垂直方向における垂直スロットの中心点をとることにより定める。コアボードの一つに基づきバックプレーン上のボードコネクタの一つをＸ軸上にとり、垂直軸（Ｙ軸）を、水平方向におけるボードコネクタの中心点をとることにより定める。中心はＸ軸とＹ軸の交点を取ることにより定めることができる。ボードコネクタを中心に対し１８０回転させた後、他のコアボードに基づく接続端子のピンアサインとボードコネクタの位置を得る。接続端子の二つのグループが上述の中心に対し対称に配置されていることは明らかである。

操作ミスを防ぐために、操作ミス防止ソケットなどの部品をバックプレーンに設置することもできるが、かかる部品も中心対称に配置するべきである。

ボードの挿入を容易にするために、パネルラベルやインジケータなどの部品をバックプレーンに設置することもできるが、かかる部品も中心対称に配置するべきである。

上述のように、バックプレーン上の二つのボードコネクタそれぞれの接続端子を中心対称に配置し、ボード上のコネクタをバックプレーン上のボードコネクタの一つに接続する。ボードを、中心を通りボードコネクタの平面に垂直な軸に対し１８０度回転させると、ボードコネクタは、バックプレーンの別のボードコネクタに接続することができる。このようにして、ボードを、一つのコネクタで、バックプレーンの二つのボードコネクタに接続することができる。ボードがバックプレーン上で一つのボードの信号処理をしなければならないとき、機能処理ユニット回路は一つのみ設計すればよく、二つの異なるボードをバックプレーン上の複数のボードコネクタに対し適応させる必要は無い。したがって、開発、製造および維持のコストを大幅に削減し、リソースを節約することができる。

本発明の一実施形態におけるバックプレーンを、本発明の一態様に従い詳細に説明してきた。本発明をよりよく理解して実現するために、以下に、上述のバックプレーンを含む通信装置を、本発明の他の態様に従って説明する。

図６に、本発明の一実施形態における通信装置の構造を示す。通信装置は、一つのバックプレーン６１と、一つまたは複数のボード６２を備える。ボード６２には、一つの機能処理ユニット回路６３と一つのコネクタが含まれる。この実施形態で説明するコネクタは、複数の接続端子を有する端子セット６４である。

少なくとも一つのボードコネクタ群をバックプレーン６１上に設置する。各ボードコネクタ群は、二つのボードコネクタ、例えば、図６に示す端子セット６４’と端子セット６５’からなる。各ボードコネクタはボード６２のコネクタに接続される接続端子を有する。バックプレーン６１上の二つのボードコネクタは上下に配置されており、二つのボードコネクタの接続端子は中心対称に配置されている。言い換えれば、二つのボードコネクタの接続端子は、中心対称配置された放射部を有する。

接続端子はスロットでもピンでもよい。たとえば、ボード６２上のコネクタにおける信号端子がピンの場合、バックプレーン６１上のボードコネクタの接続端子はスロットである。ボード６２をバックプレーン６１上のボードコネクタの一つのスロット（たとえば、コネクタ６４’）に、コネクタ６４のピンを介して直接挿入する。ボードを、中心を通りボードコネクタの平面に垂直な軸を中心に１８０度回転させると、他のコネクタ６５’の接続端子に挿入することができる。

上述の通信装置におけるボード６２は、デュアルトランスミット・シングルレシーブ・ユニット回路を備えていない。したがって、異なる二つのボードからの信号を同時に処理する必要の無いボードについては、コストを低減させることができる。さらに、バックプレーン６１上のコネクタや接続端子の位置を中心対称に配置する。したがって、異なるボードからの信号を受信するボードについては、異なるボードを設計する必要が無く、ボードの設計、開発および維持にかかる費用を低減することができる。

好ましくは、バックプレーン６１のスペース節約のために、中心は垂直線１と垂直線２の交点とすることができる。なお、垂直線１は、ボード６２を垂直にバックプレーン６１に挿入したときの中心線であり、垂直線２は、二つのボードコネクタの中心線である。

バックプレーン６１上のボードコネクタとボード６２上の対応するコネクタの接続を容易にするために、一つまたは複数のボードスロットをバックプレーン６１上に設置することができる。各ボードスロットに左トラフおよび右トラフを含めることができる。この二つのトラフは、上述の中心に対し対称に配置される。左トラフおよび右トラフを定めた後、バックプレーン６１上で垂直方向における垂直スロットの中心点をとることにより水平軸（Ｘ軸）を定めることができる。ボード６２の一つ（ここではコアボード）に基づき、バックプレーン６１上のボードコネクタの一つをＸ軸上に設定し、水平方向におけるボードコネクタの中心点をとることにより垂直軸（Ｙ軸）を定め、Ｘ軸とＹ軸の交点をとることにより中心を定めることができる。ボードコネクタを中心に対し１８０度回転させると、他のボード６２（ここではコアボード）に基づくボードコネクタの位置と接続端子のピンアサインが得られる。接続端子の二つのグループが上述の中心に対し対称配置されていることは明らかである。

操作ミスを防ぐために、操作ミス防止ソケットなどの部品をバックプレーンに設置することもできるが、かかる部品も中心対称に配置するべきである。

ボードの挿入を容易にするために、パネルラベルやインジケータなどの部品をバックプレーンに設置することもできるが、かかる部品も中心対称に配置するべきである。

以上、本発明の好ましい実施形態のみ説明してきたが、それは本発明の保護範囲を限定するものではない。別紙の特許請求の範囲によって画定される範囲に、本発明の精神および原理の範囲内におけるあらゆる修正、均等物置換および改良が含まれるものとする。

関連技術におけるコアボードをバックアップ可能な代表的なシステムのアーキテクチャを示す図である。 関連技術におけるコアボードをバックアップ可能な代表的なシステムの構造を示す図である。 関連技術の一方法において、周辺ボードおよびそれに対応するバックプレーンの構造を示す図である。 関連技術の他の方法において、バックプレーンと、もっぱらバックプレーンの端子セットの信号処理用に設計された周辺ボードの構造を示す図である。 関連技術の他の方法において、バックプレーンと、もっぱらバックプレーンの端子セットの信号処理用に設計された周辺ボードの構造を示す図である。 本発明の一実施形態によるバックプレーンの構造を示す図である。 本発明の一実施形態による通信装置の構造を示す図である。

符号の説明

５１、５２ スロット
６１ バックプレーン
６２ ボード
６３ 機能処理ユニット回路
６４、６４’、６５’ 端子セット

Claims (8)

1. バックプレーンであって、
   少なくとも一つのボードコネクタ群を備え、
   前記ボードコネクタ群の各々は異なるボードからの信号を受信する二つのボードコネクタを備え、
   前記二つのボードコネクタの各々が該二つのボードコネクタを通る第１の線に対して対称であり、かつ、前記二つのボードコネクタが、該二つのボードコネクタの間を通り、前記第１の線に対して垂直である第２の線を挟んで対称となるように、前記二つのボードコネクタは上下に配置され、
   前記二つのボードコネクタの接続端子が、前記第１の線と前記第２の線との交点である中心に対し対称に配置されている、
   バックプレーン。
2. 前記ボードコネクタの一つが前記ボードのコネクタに接続され、
   前記中心を通り前記ボードコネクタの平面に垂直な軸の周りにボードを１８０度回転させた後、前記ボードのコネクタを前記バックプレーンの他のボードコネクタに接続することができる、
   請求項１に記載のバックプレーン。
3. 少なくとも一つのボードスロットをさらに備え、
   前記ボードスロットの各々は、前記中心に対し対象に配置される二つのトラフを有する、
   請求項１に記載のバックプレーン。
4. 操作ミス防止ソケット、パネルラベルおよびインジケータの中の少なくとも一つのコンポーネントをさらに備え、
   前記コンポーネントが前記中心に対し対称に配置されている、 請求項１に記載のバックプレーン。
5. 通信装置であって、
   少なくとも一つのボードおよびバックプレーンを備え、
   前記ボードが、コネクタと該コネクタに接続されている機能処理ユニット回路を備え、
   前記バックプレーンが少なくとも一つのボードコネクタ群を備え、
   前記ボードコネクタの各々が、異なるボードからの信号を受信する二つのボードコネクタを備え、
   前記ボードコネクタが、前記ボードのコネクタに接続されている接続端子を備え、
   前記二つのボードコネクタの各々が該二つのボードコネクタを通る第１の線に対して対称であり、かつ、前記二つのボードコネクタが、該二つのボードコネクタの間を通り、前記第１の線に対して垂直である第２の線に対して対称となるように、前記二つのボードコネクタは上下に配置され、
   前記二つのボードコネクタの接続端子が、前記第１の線と前記第２の線との交点である中心に対し対称に配置されている、
   通信装置。
6. 前記ボードコネクタの一つが前記ボードのコネクタに接続され、
   前記中心を通り前記ボードコネクタの平面に垂直な軸の周りにボードを１８０度回転させた後、前記ボードのコネクタを前記バックプレーンの他のボードコネクタに接続することができる、
   請求項５に記載の通信装置。
7. 前記バックプレーンが少なくとも一つのボードスロットをさらに備え、
   前記ボードスロットの各々は、前記中心に対し、対称に配置される二つのトラフを有する、
   請求項５に記載の通信装置。
8. 前記バックプレーンが、操作ミス防止ソケット、パネルラベルおよびインジケータの中の少なくとも一つのコンポーネントをさらに備え、
   前記コンポーネントが前記中心に対し対称に配置されている、
   請求項５に記載の通信装置。

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