JP4971366B2 - 媒体ビジー信号を他の装置に発信する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、本発明に係る装置および第２の装置の間で、半二重方式で共通の伝送媒体上で通信する、データフロー制御のための方法および装置に関する。

媒体に依存しないインターフェース（Media Independent Interface）（以下、「MIIインターフェース」と言う）は、イーサネット（登録商標）の媒体アクセス制御（MAC）層をイーサネット（登録商標）物理層に接続するためのものである。それは、１０Mbit/sおよび１００Mbit/sのデータ伝送効率をサポートすることができる。MIIインターフェースは、イーサネット（登録商標）物理層を管理するために、マネージメント・インタフェースを有する。このMIIインターフェース標準はIEEE標準802.3（２００２年版、２００２年３月８日付け）の２２節およびアネックス２２Aに記載されている（以下、文書（ａ）と言う）。イーサーネット物理層は、媒体を通じてデータの伝送を扱う。媒体は、前二重か半二重であり得る。半二重運用において、データが媒体上で伝送されるときに、イーサネット（登録商標）物理層はキャリア・センス機能を用いて媒体ビジーを示す。MAC層は、データを伝送する前に、媒体を自由に使えるかどうか調べるために、キャリア・センス機能をモニタする。全二重の運用においては、キャリア・センス機能は、MAC層によって使われない。

MII標準は、MAC MIIモジュール、コネクタおよびPHY MIIモジュールの形態で実装される。MII標準が示しているように、インターフェースの実装は、以下の形式のいずれかによる：すなわち、プリント回路基板上の配線によるチップからチップへのインターフェースか、２枚以上のプリント回路基板の間でのマザーボードからドーターボードへのインターフェースか、または、ケーブルおよびコネクタで接続された２つのプリント回路組み立て部品間のインターフェースかである。例えば、MII標準にしたがって、イーサネット（登録商標）MAC層を実装しているチップセットは、プリント回路基板上の配線によって、イーサーネット物理層を実装しているチップセットに接続することができる。

MIIインターフェースは、同様に、イーサネット（登録商標）媒体アクセス制御器を他のイーサーネット媒体アクセス制御器に接続するためにも用いられる。そして、MII標準に基づき、プリント回路基板上の配線によって、イーサネット（登録商標）MAC層を実装しているチップセットは、イーサーネットMAC層を実装しているチップセットに接続できる。MIIインターフェースは、MAC MIIモジュール、コネクタおよび他のMAC MIIモジュールを有する。MAC MIIモジュール間の接続は、PHY MIIモジュールをバイパスし、かつイーサーネット物理層をバイパスする。

MAC層は、物理層の上に設けられ、媒体に依存しない機能を定めている。キャリア・センス機能は、物理層によって提供される信号に基づいて、MAC層への入力を与える。MAC層が相互に接続されるときには、キャリア・センス機能は非アクティブに固定される。そのため、MAC層は全二重モードにおいて動作しなければならず、ここでは、MAC層はキャリア・センス機能を無視することになる。

フロー制御は、第１の装置、およびMIIインターフェースを経て第１の装置に接続している第２の装置の間でバンド幅を減らすために必要である。なぜなら、第１の装置内部のデータ伝送のためのバンド幅が制限されているという事実があり得るからである。第１の装置のシステムRAMは、同様に容量の制限がある。もし、何かの理由でバッファが満杯の場合、フレームが失われることがあり得る。フロー制御を使用すれば、第２の装置は、フレームを送信するのを止めることができる。その結果、第１の装置は、システムRAMのバッファ・オーバフローまたは第１の装置のバンド幅制限が原因で、第２の装置から受信したフレームを消失させることはない。機能上、第１の装置は、第２の装置のバッファ・スペースを使用する。

全二重モードでバック・プレッシャーを実装する方法は文書（ａ）（第２２、３１および３１A節）に記載されている。これは、MAC層のための命令を含む標準化されたMAC層制御パケットを利用する。制御パケットは、生成されて、MAC層によって受信される。ある装置が他の装置にバック・プレッシャーを与えることを望むときに、それは他の装置に対して、データ送信を休止することを要求する制御パケットを生成する。他の制御フレームは、他の装置のパケットの送信の再開か可能なことを示すために送られる。この方法の不都合な点は、第２の装置のための反応待ち時間である。これは、余分のバッファ・スペースおよびバッファ・マネージメント・システムが余分のデータ・パケットを記憶することを可能とするよう、第１の装置が要求することにつながる。

本発明は、MAC副層の機能を実行するために、媒体アクセス制御モジュール（以下、「MACモジュール」と言う）を有する装置に関する。MACモジュールは、MAC-to-MACモードにおいては、第２のMACモジュールに対する、キャリア・センス機能を使用しない物理リンクを通じての接続、および／またはMAC-to-PHYモードにおいては、物理モジュールに対する接続に適合している。

本発明によれば、この装置はMAC-to-MACモードで、半二重方式によって第２のMACモジュールと通信するための手段、半二重方式で、第２のMACモジュールに媒体ビジー信号を送信する手段を有する。

驚くべきことに、第１の装置の媒体アクセス制御モジュールは、第２の装置の媒体アクセス制御モジュールと半二重方式によって通信する。第１の装置が媒体がビジーであることを示すために媒体ビジー信号を送信すると、第２の装置はその媒体にデータを送信することができない。

実施例によれば、この装置は、第２のMACモジュールに媒体ビジー期間を示すための手段を有する。

この装置は、媒体ビジー信号の中で、その期間を示す。その期間中、第２の装置は、いかなるデータも送信することは許されない。期間が終わると、第２の装置は、第１の装置へのデータ送信を再開することができる。

実施例によれば、装置は、第２のMACモジュールから最大データ信号速度までデータを受信するための手段、および最大データ信号速度より高いデータ信号速度でデータを受信したとき、第２のMACモジュールに媒体ビジー信号を送信するための手段を有する。

都合のよいことに、この装置は、この期間の間に第２のMACモジュールにデータを送信するための手段を有する。

第１の装置は第２の装置がデータを送信するのを防止するために期間をセットする。なお、第１の装置はその期間の間に第２の装置にデータを送信することができる。

実施例によれば、媒体に依存しないインターフェースによって、このMACモジュールは第２のMACモジュールに接続するよう適合しており、および／または前記物理モジュールに接続するよう適合している。そして、媒体ビジー信号はキャリア・センス信号である。

実施例によれば、MACモジュールは、MAC-to-MACモードおよびMAC-to-PHYモードのうちのいずれかを選択するための手段を有する。

本発明は、同様に、本発明の装置の手段を実装している集積回路に関する。

本発明は同様に、装置において、装置の媒体アクセス制御モジュール（MACモジュール）と第２のMACモジュールに半二重方式で通信するデータフローを制御するための方法に関する。このMACモジュールは、MAC-to-MACモードで、キャリア・センス機能を使用していない物理リンクによって、第２のMACモジュールに接続するのに適合している。

本発明の方法は、第１の装置から第２のMACモジュールに媒体ビジー信号を送信するステップと、媒体ビジー信号により期間を示し、その期間の間に第１の装置に第２のMACモジュールによるデータ送信を停止させることを有している。

本発明の方法は、同様に、最大データ信号速度より高いデータ信号速度で第２のMACモジュールからデータを受信したとき、第１の装置が第２のMACモジュールに媒体ビジーを示すステップを有している。

本発明の別の態様は本発明に従ったプロセスのステップを実行するためのプログラムコード命令を含んでいるコンピュータ・プログラム製品である。このプログラムはコンピュータにより実行される。「コンピュータ・プログラム製品」とは、コンピュータ・プログラムのサポートを意味する。そして、それは、例えばディスケットまたはカセットのように、プログラムを記憶しているスペースから成るものだけでなく、信号の中、例えば電気的または光学的信号からなるものでもある。

本発明は、図を参照しながら、以下の実施例および実装の実例によって、よりよく（決して限定的でなく）説明され、理解されるであろう。

図１、図２および図３において示されたブロックは、単に機能的な要素である。そして、それが物理的に分離された実在物と必ずしも対応するわけではない。すなわち、これらは、ソフトウェアの形で作るか、または１またはいくつかの集積回路によって実現することができる。

例示された実施例は、媒体に依存しないインターフェース（Media Independent Interface）（以下、「MII」と言う）のフレームワークの範囲内で示されている。しかしながら、本発明はこの特定の環境に限られているものではなく、他方式のインターフェースの範囲内で適用することも可能である。

図１は第１の装置１が第三者の標準装置に接続していることを表す。そして、それは第２の装置２である。

第１の装置は、バック・プレッシャー層５に接して媒体に依存しないインターフェース１１（MII）を含むデータリンク層４を有する。さらに、データリンク層４は、上位層３へのインターフェースを有する。

データリンク層は、データ・パケットを受信して、送信し、パケットを送信するときに、エラーチェックフィールドを加える。データを受信するときには、エラーチェックフィールドを点検する。データンク層は、伝送媒体へのアクセスを制御し、監視する。

上位層は、データ・パケットを生成して、受信する。上位層は、バッファ手段を有している。上位層は、第２の装置にいつバック・プレッシャーを与えるかを決めることができる。

実施例において、データリンク層は、バッファ手段を含んでおり、同様に、第２の装置にいつバック・プレッシャーを与えるかを決めることができる。

第２の装置は、データリンク層７と上位層６を有している。データリンク層は、MIIインターフェース１２を有している。

第１の装置および第２の装置は、MIIインターフェースを通して接続される。第１の装置のMIIインターフェースは、バック・プレッシャー層によって修正されている。イーサネット（登録商標）物理層は、これらの装置の間には存在しない。これらは、図３に示すように接続されている。

第１および第２の装置の間のインターフェースは以下を有する：
・データ入力８：データ入力および制御信号（データリンク層のための入力）
・データ出力９：データリンク層からのデータ出力および制御信号、そして、
・媒体ビジーおよび衝突信号１０：データリンク層のための入力
媒体ビジー信号は、キャリア・センス機能に対応する。衝突信号は異なる装置が同時に送信していることを意味する。そして、これは半二重方式のエラー条件である。

第１の装置１のMIIインターフェース１１の信号は、図２に示されている。

図２は、図１のバック・プレッシャー層５の機能を実行するバック・プレッシャーモジュール２３、およびMIIインターフェース１１へのインターフェースを形成する信号とデータリンク層を強調して示している。バック・プレッシャーモジュール２３は、マルチプレクサ２４とフロー制御モジュール２１を有している。

図２は媒体アクセス制御モジュール（MAC２０）が示されている。これは、図１において示されるデータリンク層４の機能を実行する。これは、例えばイーサネット（登録商標）MACである。

下記で定めるように、マルチプレクサ２４は選択されたモードに従いMAC２０を正しい信号に接続することを可能にする。

上位層３は、フレーム・バッファ２２を有している。フレーム・バッファ２２は、バック・プレッシャー機能を開始するか止めるかの指示を許可するフロー制御モジュールに対するインターフェースを有する。

第１の装置は、MIIインターフェースを経てイーサーネットMACモジュールまたはイーサネット（登録商標）PHYモジュールに接続する。第１の装置は、以下のように振る舞う：
・イーサネット（登録商標）PHY：MII PHYモードと称する（別名逆MIIと称する）または、
・イーサネット（登録商標）MAC：MII MACモードと称する。

図３は、第１の装置が接続する第２の装置および第３の装置を示す。

第２の装置２には、MIIインターフェース３１が含まれ、内部でMACモジュール３０に接続されている。MIIインターフェース３１は、コネクタ５０で第１の装置のMIIインターフェースへ接続されている。

第３の装置４０には、MIIインターフェース４１が含まれ、内部でPHYモジュール４２に接続されている。MIIインターフェース４１は、コネクタ５１で第１の装置のMIIインターフェースへ接続されている。

コネクタ５０および５１は、文書（ａ）の２２節に定められている。

イーサネット（登録商標）MACモードおよびイーサネット（登録商標）PHYモードのいずれかを選択するために用いるMII_Modeは、MII標準において示されていないため、後述する。

表１は、第１の装置のMII信号を示す。

MII MACモードにおいては、第１の装置は、イーサネット（登録商標）PHY、またはイーサーネットPHYとして振る舞っているいかなる装置にも接続できる。このモードにおいて、第１の装置のイーサネット（登録商標）MACのMIIインターフェースは、MIIタイミング条件に準拠する。表２は、第１の装置が、イーサネット（登録商標）PHYとして動作している第２の装置に接続する方法を示す。矢印は、信号の方向を示す。

表３は、第１の装置をMIIインターフェースを有する第２の装置に接続する方法を示している。オペレーティング・モードは、前二重か半二重で、１０Mbit/sおよび１００Mbit/sである。第１の装置は、第２の装置にイーサネット（登録商標）PHYとして振る舞う。キャリア・センス信号CRSおよび衝突信号COLは、第１装置によって生成され、半二重フロー制御のために使われ得る。表３は、データ信号を接続する方法を示す。

第１の装置は、MIIインターフェース経由で構成可能（configurable）でなければならない。電源投入後、第１の装置は、自身がどのモード（MII MACかMII PHYモード）で動作しているか、知っていなければならない。これは、MACモード（MII_Mode）を選ぶための特別なピンが必要であることを意味する。表４は、MII_Modeのピンの取り得る値を示す。

第１の装置のフロー制御モジュール２１は、MAC２０のCRS、COLおよび全二重制御信号を制御する。バッファの中身が高い閾値に達したときに、フロー制御が開始される。バッファの中身が低い閾値に達すると、フロー制御は抑止される。そして、低い閾値は高い閾値より低い値にセットされている。

フロー制御のメカニズムは、図４に例示されている。キャリアー感知（CRS）を有する半二重フロー制御が使われるときに、第１の装置は第２の装置にイーサネット（登録商標）PHYとして振る舞っている。第１の装置は、CRSおよびCOL信号を生成する。第１の装置は、MII PHYモード（別名逆MII）で動作する。

第２の装置がデータを送信し始めるときに（S１、S３）、第１の装置のフロー制御モジュールはCRS信号をアクティブにする（S２、S４）。データは、第１の装置によって受信される。これは、上位層３のバッファ２２に、まず記憶される。上位層は、それ自身の速度でこのバッファから読む。速度は、第２の装置が提供できる速度より低いとする。読み込まれるより多くのデータが書かれるにつれて、バッファが満ち始める。

ある時刻になると、バッファの使用レベルは、高い閾値に達する（S５）。フレーム・バッファ２２内が高い閾値に達すると、第１の装置はCRS信号をアクティブに保つ（S６）。上位層は、CRS信号をアクティブに保つために、バック・プレッシャー層に指示する。

CRS信号が非アクティブになるまで、文書（ａ）の４.２.３.２節および４.２.８節において示されるように、第２の装置は次のフレームを送信することは許されない。

一方、上位層は、バッファ２２から読み続ける。フレーム・バッファ２２が低い閾値より下になると（S７）、CRS信号は非アクティブになる。上位層は、CRS信号を非アクティブにするよう、バック・プレッシャー層に指示する。文書（ａ）の４.２.３.２節において示されるように、第２の装置はフレーム間ギャップの後で直ちにデータを送信することができる（S８）。

システム・メモリが高い閾値に達したときに、第２の装置がデータを送信しているかもしれない。このため、高い閾値は、バッファが残りのフレームを記憶することを許容できなければならない。

バッファの利用水準を使用することは、フロー制御を実行する一つの方法である。他の方法としては、上位層の実装状況に従って、実行することができる。

MIIインターフェースが半二重方式で動作するときに、フロー制御モジュールはMIIインターフェースへのCRS信号を生成する。フロー制御が始まると、CRS信号はアクティブにされる。第２の装置がCRS信号を受信すると、それはそれ自身の送信を延期しなければならない。

・MII MACモードで、信号crs_macおよびcol_macは、イーサネット（登録商標）PHYに接続するために用いる。
・MII PHYモードで、信号crs_phyおよびcol_phyは、イーサネット（登録商標）MACに接続するために用いる。

マルチプレクサ２４は、選ばれたMIIモードに基づいて、正しい信号につながることを可能にする。

図５〜７に、バック・プレッシャー機能の実例を示す。

図５は、データ、フレーム１およびフレーム２を第１の装置へ送信している第２の装置を示す。第１の装置は、データ信号速度を調整することができる。バック・プレッシャーは必要でない。必要に応じてMII標準によって、第２の装置がデータを送信するたびに、第１の装置はCRSをアクティブにする。フレーム３は、第１の装置によって第２の装置に送られる。

図６において、第１の装置は、第２の装置からデータフレームを受信している。フレーム１は、t１とt２との間で受信される。データが受信される間、第１の装置はCRS（キャリア・センス）信号をアクティブにする。フレーム２は、t３で受信される。第１の装置は、CRSをt４でアクティブに保つことによって、第２の装置にバック・プレッシャーを与える。第２の装置が他のフレーム（フレーム３）を送信することができるのは、CRSがt５で非アクティブになったときである。

図７は、第２の装置にバック・プレッシャーを与えるとき、第１の装置がデータを送信することがあり得ることを示す。第２の装置はt１でフレーム１を第１の装置に送信する、そして、第１の装置はt５までCRSを保つことによって第２の装置にバック・プレッシャーを与える。その間t３とt４の間に、第１の装置がフレーム２を第２の装置に送信する。バック・プレッシャー期間が終わった後、第２の装置は、データ（フレーム３）を第１の装置に送信することができる。

図８は、第１の装置の実装の実例を示す。それは、ワイヤレスＬＡＮアダプタである集積回路IC１で、IEEE 802.11およびWi-Fi標準に準拠し、MIIインターフェースを有し第２の装置に接続している。第２の装置は、たとえばDSLホストまたはイーサネット（登録商標）（登録商標）・スイッチとしての集積回路（IC２）である。

Wi-Fi要素は、最高３０Mbpsを扱うことができるだけであり、MII標準は、半二重で最高１００Mbpsを伝送することができる。もし、バック・プレッシャー機能が含まれない場合、接続された第２の装置が第１の装置が扱える速度よりも高速度でデータを伝送する場合、データは失われるだろう。

IC１のMIIインターフェースは、IC１およびIC２間のプリント回路基板上の配線で構成されるコネクタでIC２のMIIインターフェースへ接続されている。

第１の装置および第２の装置間の通信に係る層および信号のタイプを示す図である。 フロー制御の実装を示しているブロック線図である。 第１の装置が接続する第２の装置および第３の装置を示す図である。 フロー制御機能を例示しているフローチャートの図である。 第１および第２の装置の間でデータが伝送されるときに利用される、キャリア・センス機能のタイミングを示した図である。 第２の装置からのデータ送信を停止するために利用される、キャリア・センス機能のタイミングを示した図である。 第２の装置からデータ送信を停止して、第１の装置からデータ送信を許すために利用される、キャリア・センス機能のタイミングを示した図である。 は、第１の装置の実装の実例を示した図である。

符号の説明

１ 第１の装置
２ 第２の装置
３ 上位層
４ データリンク層
５ バック・プレッシャー層
６ 上位層
７ データリンク層
８ データ入力
９ データ出力
１０ 媒体ビジーおよび衝突信号
１１ MIIインターフェース
１２ MIIインターフェース
２０ MAC
２１ フロー制御
２２ フレーム・バッファ
２３ バック・プレッシャー
４０ 第３の装置
４１ PHY MIIインターフェース
４２ PHY
５０ コネクタ
５１ コネクタ

Claims (1)

1. 第１の装置として動作する装置であって、
   メディアアクセス制御メディア独立型インターフェースすなわちMAC MIIインターフェースであって、当該第１の装置を、第２の装置の第２のMAC MIIインターフェースとMAC-to-MACモードで接続するか、又は、第３の装置のMII物理インターフェースとMAC-to-PHYモードで接続する、MAC MIIインターフェースと、
   イーサーネットメディアアクセス制御モジュールすなわちMACモジュールであって、前記MAC MIIインターフェースと接続され、イーサーネットMAC層の機能を実行するために、前記第２の装置の第２のMACモジュールと前記MAC-to-MACモードで通信するための、又は、前記第３の装置のイーサーネット物理モジュールと前記MAC-to-PHYモードで通信するための、MACモジュールと、
   前記MAC MIIインターフェース及び前記MACモジュールに接続された、バックプレッシャーモジュールであって、半二重モードにおいて、前記第２のMACモジュールに対してイ−サーネット物理層のバックプレッシャー機能を前記MAC-to-MACモードで実行するか、又は、前記物理モジュールに対してイーサーネットMAC層のバックプレッシャー機能を前記MAC-to-PHYモードで、実行するための、バックプレッシャーモジュールと、
   を有する装置。

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