JP5240590B2 - アクティブアイドル通信システム - Google Patents

Description

１．優先権の主張
本出願は、２００７年１１月１２日にアクティブアイドル通信システムと表題を付されて提出された米国仮特許の出願番号６０／９８７，３２７の利益および優先権を主張する。

２．発明の分野
この発明は、データ通信に関し、特に、データ通信システムにおいて省電力アイドル状態に入る方法および装置に関する。

３．関連技術
最近の10G-BaseTシステムのような、多くの通信システムに関する従来技術は、相当な距離に渡る高速通信を可能にしている。カリフォルニア州のアーバインにあるソーラーフレアコミュニケーションズは、１０ギガビットのイーサネット（登録商標）通信システムのための設計開発および製品開発についての先駆的な企業である。このような通信システムは、仕様で規定されているように動作し、また、要求に応じて動作する一方で、パフォーマンスを低下させることなく、電力消費量などの動力消費量を削減することが広く望まれている。

１０ギガバイトシステムのような従来のイーサネット（登録商標）システムでは、通信システムは、常にアクティブで、データフレームとアイドルフレームの双方が常に送信され、受信され、そして、受信器によって処理されている。アイドルフレームは、当該フレームがデータではなくアイドルフレームであることを示す特別なコードとなるように配列される、１と０のビットのスクランブルされたシーケンスを含む。送信器、受信器および受信処理要素のアクティブ処理は、相当の電力を消費し、それ自体が通信システムにおける主要な電力消費源である。

当然のことながら、１０Ｇビット／秒通信システムがデータのやりとりをしていない期間では、アイドルフレームは、常に、生成され、送信され、受信され、かつ、１０Ｇビット／秒の速度で処理される。これにより、データのやりとりがされていないときでも、相当の電力が消費される。

電力消費の低減のために提案される１つの解決策は、送信速度の低下である。たとえば、10GBase-Tシステムにおいて、アイドル状態の間、電力消費を抑えるために、当該速度を低下させることが提案されている。抑えられる電力消費量は、速度の低下量に比例する。提案されたこの解決策には、いくつかの欠点がある。欠点の１つは、電力消費の低減量が、ここに提案された解決策よりも低いということである。他の欠点は、最大のデータ速度まで通信を復活させるために、通信システムの設定についてのかなりの再構成が生じ、これが、好ましくない長時間の遅延を要することである。この遅延は、遷移時間（transition time）または遷移待ち時間（transition latency）と言われ、パフォーマンスを低下させ、ユーザとネットワークの迅速なデータのやりとりの能力を妨げる。

この結果として、この分野では、性能に与える影響を最小にするのと同時に、通信システムの電力消費の削減する方法および装置が必要である。

従来の技術の課題を克服し、追加的な利益を提供するために、アイドル期間をモニタし、通信システムをパワーダウン状態にさせる方法および装置が開示される。パワーダウン状態の間、同期および等化係数のような送受信機の通信設定を維持させるための、断続的な通信および単一の処理が発生する。アクティブデータまたは復活要求に応じて、復活が起こる。

一実施の形態では、本手法は、イーサネット（登録商標）通信装置における電力消費の削減のための方法を含む。この例示された方法は、所定の数のアイドルフレームを検出することにより１つのアイドルフレームをモニタすること、アイドルフレームが処理されない省電力状態に入ることを含む。そして、遷移期間を遷移期間に応じてモニタし、１またはそれ以上のアイドルフレームまたはトレーニングフレームを受信する。この方法は、１またはそれ以上のアイドルフレームまたはトレーニングフレームの中の１またはそれ以上に基づいた通信システムに適宜適応する。適切な適応の後、システムは、再度、アイドルフレームが処理されない省電力状態に入る。

一実施の形態では、所定の数のアイドルフレームは、１つのアイドルフレームを含む。送信期間をモニタすることは、タイマ出力の受信を含み、このようなタイマ出力は、送信期間を示す。また、選択的に適応することは、チャンネル状態を決定するために、アイドル状態またはシステムのトレーニングかを解析することと、チャンネル状態を以前のチャンネル状態と比較することとを含むと考えられる。これに基づき、当該方法は、上記比較によりチャンネル状態の変化が閾値を越えたと判明した場合に、通信システムを適応させる。この方法は、起動フレームを受信し検出し、そして、それに応答してデータ通信を復元する。

ここでは、また、通信システムが利用されていない期間に、通信リンクを維持させる方法であって、通信システムにおけるアイドル期間を検出することを含む方法が開示されている。そして、アイドル期間に応答して、アイドルフレームシーケンスの一部として、第１の時間期間のカウンタまたはタイマを開始させることと、アイドルフレームシーケンスの間、アイドルフレームを送信することとが含まれる。そして、第１の時間期間の終了をモニタすることと、当該第１の時間期間の終了に応答して、アイドルフレームの送信を停止することとが含まれる。この方法は、そして、第２の時間期間を開始させるためのカウンタまたはタイマを開始させ、第２の時間期間の終了をモニタし、第２の時間期間の終了に応答して、対になる受信機に同期フレームまたはアイドルフレームを送信する。そして、この方法は、１またはそれ以上の対になる受信機を維持するために対になる受信機において同期フレームまたはアイドルフレームを受信し、処理する。

一実施の形態では、カウンタまたはタイマが所定の時間期間を計時する。たとえば、カウンタまたはタイマがフレームをカウントまたは追跡しても良い。さらに、アイドルフレームの送信を停止することは、信号を送信しないことを含んでも良い。さらに、１またはそれ以上の対になる受信機の設定を維持させることは、タイミング同期、適応、または、これらの双方を実行することを含んでも良い。アイドルフレームの送信を停止するステップは、さらに、送信機を１またはそれ以上の態様でパワーダウンさせることを含んでも良い。

ここには、また、通信装置において電力を削減するシステムであって、１またはそれ以上のチャンネルに接続するように構成される入出力ポートと、入出力ポートを介し、チャンネルを通して、データを送信する送信機とを備えるシステムが開示される。この実施の形態の一部では、コントローラは、送信機と連結するように構成される。当該コントローラは、アイドル期間を検出し、所定のアイドル期間の後、送信機にチャンネルを通して信号を送信しないサイレント期間を開始させるよう制御し、送信機を、定期的に同期情報またはアイドル情報を送信させるために復活させ、また、送信機をアクティブデータが送信されたことに応じて復活させるように構成されている。同期情報またはアイドル情報は、対になる受信機の設定を維持させるために、対になる受信機によって利用される。

一実施の形態では、システムは、検出器をさらに備え、当該検出器は、入力または出力信号を検出するように構成されている。また、システムは、アイドル期間を計時するように構成されるタイマをさらに備えることが考えられる。メモリは、所定のアイドル期間の長さに関する情報を記憶するように構成されていても良い。さらに、システムは、クロック信号を有するクロッキングシステムをさらに備えるように構成されていても良く、サイレント期間の間、クロック信号は、２またはそれ以上の送信機装置には供給されない。一実施の形態では、サイレント期間の間、コントローラは、１またはそれ以上の態様で送信機の電源をオフし、サイレント期間の間、１またはそれ以上の態様の対になる受信機についても電源が切られる。

図示された要素は、縮尺される必要はなく、発明の本質を図示する代わりに強調される必要はない。図中では、対応する部分には、他の図を通して同じ参照符号が用いられる。

図１は、従来技術のフレームストリームを示す。 図２は、本発明の一実施の形態に従ったフレームストリームを示す。 図３は、本発明の一例の実施の形態のブロック図を示す。 図４は、送受信機の一実施の形態がオン状態にあるときの詳細なブロック図を示す。 図５は、送受信機の一実施の形態が省電力状態にあるときの詳細なブロック図を示す。 図６は、アイドル状態の遷移および処理の方法の一例の処理フロー図を示す。

図１は、従来技術のフレームストリームを示す。この従来技術のフレームストリームでは、データが送信されていない期間では、通信装置の同期とイコライザを維持するために、アイドルフレームが送信される。データは、高位のアプリケーション層について、通信装置間で送信されるユーザ情報として定義される。アイドルフレームは、通信装置がユーザによって利用されていないときのような、データが送信されない期間に送信されるデジタルコンテンツである。

フレームシーケンス１０４の間は、ユーザまたは通信装置は、データのやりとりのために、通信チャンネルを利用している。データは、通信相手によって送信または受信され、通信システムは、データ通信を行なうことによって、求められるように機能する。その後、フレームシーケンス１０８の期間は、通信訴追はデータの送信を停止し、アイドル状態になる。アイドル期間では、スクランブルされた１と０を含むアイドルフレームが、ステーション間で送信され、処理される。アイドルフレームは、ユーザのデータを含まず、それ自体、通信リンクを維持させるために送信される。通信リンクの維持は、遠端の装置が存在しかつ物理的なケーブル接続によって接続された状態のままで、装置に情報を提供する状態を維持する物理接続のセキュリティと同様に、物理的なタイミングの維持、等化適応の維持、エコーの維持、および、クロストークキャンセラーの適応を含む。課題として、非アクティブ期間におけるアイドルフレームの送信および処理は、不本意にも、送信器および受信器の電力消費を維持させる。そして、利用されていない期間のアイドルフレームの送信は無駄である。コンピュータが一晩中接続されたままのネットワークもあり、一晩中電力が消費される。電力消費は、また、発熱を生じ、追加的な冷却を必要とする。ユーザまたは他の機器がアクティブな通信を復元する際には、フレームシーケンス１１２で送信が再開される。

従来技術の課題を克服し、追加的な利点を与えるために、ここに、通信システムにおける電力消費を削減する目的でアイドル期間に省電力モード（状態）に入る、方法および装置が開示される。アイドル期間とは、データが送信、受信、もしくは送受信されないとき、または、データの送信速度が省電力モードとされるのに十分低いときであれば、どのようなときでもあり得る。

一実施の形態では、通信量が削減されている間は、送信機、受信機、または、受信単処理要素は、パワーダウンし、または、アイドル期間中のタイムフレームのためにパワーダウンされる場合がある。これらの期間は、以下にサイレント期間と言及される場合がある。図２は、本発明の一実施の形態に従ったフレームストリームを示す。図に示されるように、フレームシーケンス２０４は、上述されたデータフレームを含む。その後、フレームシーケンス２０８では、データは終了し、システムはアイドル状態に入る。このアイドル状態では、アイドルフレームが送信される。いくつかのアイドルフレームが送信されるが、所定の数のアイドルフレームが送信された後、システムは、フレームシーケンス２１２の間、サイレント開始フレームを送信するように構成される。サイレント開始フレームは、サイレント期間を開始させるコードを有するフレームを含む。または、サイレント期間は、所定の数のアイドルフレームの後、自動的に開始されても良い。

サイレントフレームシーケンス２１６の間、システムは、スリープ状態またはパワーダウンモードに入る場合がある。操作可能な多数の異なったレベルへの移行が予定される。これは、選択されたいくつかのシステムを、ダウンさせたり、動作を遅くしたり、または、断続的な動作を開始させたりすることを含む場合がある。

次に、フレームシーケンス２２０の間、送信機と受信機の間で同期フレーム（sync frame）が送信される。同期フレームは、シーケンス２２０において示されるように、１またはいくつかのフレームを含む場合がある。同期フレームは、送信機および受信機について公知とされる所定の時間送信される場合があり、ここでは同期フレーム時間という。アイドルフレームが同期フレームの代わりに送信される場合があることが予定される。同期フレームを受信すると、受信機は、クロック同期を維持するための処理および計時を実行し、そして、イコライザとキャンセラ係数を調整するための適応を実行する場合がある。同期フレームは、アクティブな通信を復元するための起動コードフレームでもある。

その後、図２において、フレームシーケンス２２４は、さらにサイレントフレームを含む。この期間では、システムは、使用されていない状態となり、フレームを送信しないサイレントモードを継続する。電力消費は低減される。フレームシーケンス２２８は、１つのフレームまたは複数のフレームを含み、当該フレームでは、サイレント停止フレームが送信される。サイレント停止フレームは、受信機に送信され、受信機にアクティブなデータ通信を指示するコードを含むフレームを有する。これにより、受信機は、入力されるフレームをモニタし、サイレント停止フレームシーケンスのようなフレームを受信したことを検出すると、アクティブな通信を復元することが予定される。

または、システム、つまり送信機／受信機のペアは、アクティブな通信を復元するための次の同期フレーム２２０を待つように構成されても良い。このように構成されることにより、受信機および送信機は、所定の時間のいずれか１つにおいてのみ、アクティブな通信を復元できる。

その後、フレームシーケンス２３２で、アクティブな通信が復元される。１つの実施の形態では、データは、同期フレームまたはアイドルフレームに含まれていても良い。このことにより、省電力という効果が維持されつつ、低速でのデータのやりとりが可能となる。このような効果は、低速でのデータ通信が要求されるときまたは定期的に少量のデータの送信が必要とされるときにのみ得られる。これにより、データは、Ｎ個のオフフレーム（off frame）に対するＭ個のオンフレーム（on frame）の送信が可能となる。計時情報やプリコーダ係数のようなオーバーヘッドデータやハウスキーピングデータも、送信可能である。いずれの状態でも、計時クロックおよびフレーム同期は維持される。そして、ＤＳＰをリフレッシュするための起動サイクルは、必要とされない。

１つの実施の形態では、アイドルモードの間、相当の電力を消費するアイドルフレームの送信、受信および処理の代わりに、システムは、省電力モードに入り、Ｘ中のＭフレームごとにアイドルフレームまたは同期フレームを送信し、そして、Ｘ中のＮフレームはサイレント状態、つまり、ある程度パワーダウンされた状態となる。ＭとＮの和は、Ｘであり、ＮはＭより大きいことが意図される。Ｍ、ＮおよびＸの値は、正の整数である。

例として、アイドルモード（省電力モード）中の１０フレームウィンドウの間、１（Ｎ）のアイドルシンボルフレームが送信され、そして、システムは、残りの９（Ｍ）フレームでサイレント（パワーダウンされた）状態となる。この結果として、リーク電流があるにもかかわらず、コンポーネントはパワーダウンされて、９０％の省電力となる。さらに、送信処理や受信処理は、通信システムにおいて電力消費の観点から重要なものである。送信機の他の観点においてアクティブまたはパワーアップされたまま、この点での相当な電力消費が抑えられることにより、全体として電力消費が大きく抑えられる。リーク電流は、１または複数の装置への電力接続のゲーティングをオフすることにより、削減または削除できる。

通信システムが、ユーザが電話をしたり、ランチに出たり、ミーティングに出たり、そして、夜間などのように、長時間アイドル状態のままとされる場合には、省電力量は相当なものとなる。省電力量は、サイレントフレームに対するアイドルフレームの割合が、１００対１や１０００対１のように上げられることによって、さらに向上する。調査および推定に基づき、アイドルサイレント期間におけるアイドルフレームの送信の間隔は、数秒程度とすることができる。サイレント期間の間のアイドルフレームまたは同期フレームの送信周期は、システムのタイミング、同期および適応を維持する時間についての外部時間の限度を維持した上で、ネットワークおよび通信の使用量、優先事項、および、所望の省電力量に応じた比や時間とすることができる。

アイドルフレームの送信時間に対するサイレント期間の比、つまり、アイドルフレームを含むフレームの送信間隔を消える一つの要因は、チャンネルエコーおよびクロストーク特性についてのチャンネルの変更速度である。フレームの送信が、サイレントフレームの意味のある期間になされても、つまり、システムがサイレント状態にあり、かつ、ある程度パワーダウンされていても、通信システムにおける１またはそれ以上のフィルタの適応は、アイドル符号のやりとりにより、フレームの送信中でも、十分に維持されると考えられる。このような実施の形態では、アイドル符号の送信と、通信リンクおよび最適な送信速度（最高の速度）を維持するために十分なフレームの送信の間にアイドルフレームの解析に基づいてなされる適応との間に、数秒または数分が経過する。短時間で十分な同期および適応が起こるのは、送受信機を維持するのに送信することを必要とされるのが、少しの同期フレームまたはアイドルフレームだからである。

アイドル状態の間、計時回路は、同期を維持するためにアクティブ状態に維持されるが、エコークロックおよびそれに続くキャンセラはディスエーブルとされると考えられる。システムの他のコンポーネントは、要求に応じてエナブルまたはディスエーブルにされる。ＣＭＯＳアプリケーションにおいて認められるように、クロックの削除により、リーク電流以外の電力消費を削除できる。

アイドル状態の間のフレームの送信の期間の十分な適応およびアイドル状態の間で計時回路がアクティブに維持されることの結果、通信システムは、迅速に復元され、最小の待ち時間で最高の速度での通信に移行できる。たとえば、最高速度のモードを再開するのに数ミリ秒またはそれ以上を要する他に提案された省電力スキームと比較して、ここに開示された方法および装置では、マイクロ秒またはそれ以下で、最高速度での通信へと起動できる。復帰時間は、アイドル符号送信フレームに対するサイレントフレームの数に依存する。たとえば、高パフォーマンスのネットワークまたはユーザは、送信フレーム間のサイレントフレームの数がより少なく設定された管理者設定に基づき、より早く復活するであろう。標準のまたは低レベルのネットワークまたはユーザは、アイドル符号（送信フレーム）間のサイレントフレームの数を増やすかもしれない。省電力量は、まさにこれに従う。設定は、ネットワーク管理者によって確立され、また、ユーザ、ネットワークリンク、ネットワーク、時刻、日付、またはフレームもしくはアクティビティの種類に基づく。

さらに、アイドル状態の間であっても、ユーザがデータのやりとりをしないときには、エコーにおける物理的変化および相当な適応または再調整を必要とするのに十分なクロストークの特徴が、送信フレームの受信において検出され、そして、ユーザが最高速度でのデータのやり取りを必要とする前に、相当な適応または再調整が生じる場合がある。再調整が必要であることが検出されれば、付加的な符号が、再調整を実現するために送信される場合がある。その後、システムは、アイドルモードに戻るであろう。結果として、ユーザが最高速度でのデータのやりとりを必要とする前に、チャンネルまたは周囲のチャンネルへの物理的な変更が検出され、適応される。チャンネルの物理的変化（または、全面的な再調整を必要とする相当な変化）が、一般的には、ユーザがアクティブモードへと復帰することを開始するのとまさに同じときに生じることは考えられないため、このことは、真実である。

アイドル状態または省電力状態の異なるレベルがあり得ると考えられる。これらの中の１つの状態では、クロックは、選択されたコンポーネントからディスエーブルにされるであろう。他の状態では、リーク電流による電力消費を削除するために選択されたコンポーネントに対してすべての電源が切断される。

図３は、本発明の一例の実施の形態のブロック図を示す。これは、省電力送受信機の単なる一実施の形態であり、クレームから逸脱しない他の実施の形態が創造されることが考えられる。この例の実施の形態では、入出力（Ｉ／Ｏ）ポート３０４が、送受信機３０６に信号を与える。送受信機３０６内の信号の受信は、当業者にシグナルスプリッタとして知られるハイブリッド３０８によってなされる。Ｉ／Ｏポート３０４は、いかなる種類の入力を含み、いかなるコネクタまたは複数のチャンネルをも有する。一実施の形態では、入力は、１またはそれ以上の撚り合わされた対の導体を含む。ハイブリッド３０８は、図示されまた従来の技術において理解されているように、送信機３１６および受信機に接続される。ハイブリッド３０８は、受信機３１２に接続された出力を有する。受信機３１２は、高レベルのアプリケーションによって利用される信号を確立するための入力信号を処理する装置を含む。ハイブリッド３０８は、図示されるように、送信機３１６からの入力を受信する。送信機３１６は、チャンネルを経る送信のための信号を確立する高レベルのアプリケーションからの入力信号を処理する装置を含む。これらの要素は、この例のブロック図には詳細には示されていない。一実施の形態では、受信および送信の処理は、イーサネット（登録商標）プロトコルに従う。一実施の形態では、受信機および送信機は、毎秒１０Ｇバイトで処理を行なう。送信機３１６および受信機３１２は、入力／出力ポート３５０Ａ，３５０Ｂを経て、上位層のアプリケーション層と接続している。

検出器３２０は、図示されるように、送信経路および受信経路に接続され、これらをモニタする。当該検出器は、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせを含み、モニタする経路におけるフレームまたは通信を検出するように構成される。検出器３２０は、図示されるように、受信機および／または送信機に直接接続され、受信機および送信機の内部コンポーネントにアクセスする。

コントローラ３２４は、検出器３２０に接続する。コントローラ３２４は、アイドル符号をモニタし、通信システムをサイレント期間に入らせ、そして、その後アクティブデータ通信を再開することができる、いかなるコントローラまたはプロセッサを含む場合がある。

コントローラ３２４は、また、カウンタまたはタイマ３２８、クロック３３２、およびメモリ３４０と接続する。コントローラ３２４は、送信機３１６および受信機３１２内の付加的なコンポーネントと接続しまたは通信する場合がある。この例の実施の形態では、カウンタまたはタイマ３２８は、いつサイレント省電力モードへ入るか、また、サイレント省電力モードの間にいつ同期および適応するかを決定する。タイマまたはカウンタの代わりに、クロック信号が利用されても良い。メモリ３４０は、プロセッサまたはコントローラ３２４によって利用されるマシンに読み取り可能なコードを記憶する。当該メモリは、サイレント期間中にどの程度の頻度で同期および適応をするかのような、同期および適応のスケジュールを含む処理パラメータを記憶する。なお、これらのパラメータは、省電力モードに入る前の時間を制限するものではない。また、当該メモリは、復元処理の前の信号の長さを含む処理パラメータや、さらに他の処理パラメータを記憶する。クロック３３２は、送信機３１６および受信機３１２に割り当てられる共通のクロックを含む。一実施の形態では、コントローラ３２４は、サイレント省電力モードの一部として、送受信コンポーネントから、クロックを遮断し、または、これらからクロックを切り離すように切り替えを行なう場合がある。

処理において、送信機３１６は、チャンネルを経てデータを送信する。受信機３１２は、種々の要因による送信の間、データを受信している。処理の間、システムは、システムはアイドル状態に入り、そこでは、ユーザまたはマシンは、Ｉ／Ｏポート３０４を経たアクティブデータの送信はしない。このようなとき、送信機３１６は、アイドル状態に入り、アイドルフレームの送信を始める。同時に、タイマ３２８およびコントローラ３２４は、タイマの稼働を開始するために通信する。または、コントローラ３２４は、チャンネルを経て送信されるアイドルフレームの数を計数しまたは追跡しても良い。アイドルフレームのみが送信されている間で所定の時間が経過したときに、または、所定の数のアイドルフレームが送信されたときに、当該コントローラは、利用されていない期間において電力消費を抑えるためのパワーダウン処理を開始する。一実施の形態では、これは、当該送信機をパワーダウンさせることを含む。一実施の形態では、これは、当該受信機をパワーダウンさせることを含む。一実施の形態では、これは、クロックをパワーダウンさせること、または、当該送信機および／または受信機から切り離されるようにクロックを切り替えることを含む。一実施の形態では、これは、当該送信機／受信機からバイアスを除去することを含む。

パワーダウンモードに入ると、送信機３１６は、所定の時間またはフレーム期間、フレームの送信を停止する。続いて、対となる送受信機と処理する当該受信機は、同期し、そして、省電力モードとなる。この状態は、サイレント状態であっても良く、任意の所定の時間継続しても良い。

サイレント状態が開始されるとき、タイマ３２８または他のカウントする要素は、サイレント期間の開始からの時間をモニタする。所定の時間の経過後、コントローラ３２４は、送信機に同期フレームまたはアイドルフレームを生成させ、送信させる。受信すると、対となる受信機は、受信機の設定の維持および更新のために、この既知の同期フレームまたはアイドルフレームを処理できる。たとえば、チャンネル状態の変更のための適応と同様に、計時およびクロックの同期が行なわれると考えられる。

この態様は、システムが、省電力モードにおいてアイドルフレームを送信しないが、送信機および受信機の双方に知られた時間に、定期的に、同期フレームまたはアイドルフレームが送信されるように、継続される。この同期フレームまたはアイドルフレームは、アクティブデータ通信が再開されたときに、システムが、全面的にシーケンスを再調整することを必要とされることなく迅速に通信を復元できるように、処理される。

アクティブデータ通信は、２つの異なる方法で復元される。一実施の形態では、アクティブデータ通信の復元は、サイレントモードにおいて同期フレームまたはアイドルフレームのための所定の時間にのみ起こりえる。このような一実施の形態では、同期フレームまたはアイドルフレームは、対になる受信機にアクティブデータ通信を復元させることを示す再開コードフレームによって補われ、または、入れ替えられる場合がある。

または、検出器３２０は、図３に示されるように、サイレント期間の間、入力されるアイドルフレームまたは他の種類のフレームについて、送信経路または受信経路をモニタする。アイドルフレームまたは他の種類のフレームが検出された場合、検出器３２０は、コントローラ３２４に、アクティブデータ通信を復元させるために、信号で伝える。これは、省電力モードに入るためにとられた段階を逆にすることにより起こる場合がある。いずれの実施の形態においても、アクティブ通信を復元する要求が受信され確認されたことの確認信号が、対になる送受信機から送信される場合がある。

また、サイレントモードにおける同期または適応の間の所定の時間は、ユーザまたは通信システムのコントローラ３２４によって設定される場合がある。このような一実施の形態では、チャンネル特性および変化の速度は、モニタされ得る。状態の変化が変更される場合、同期フレームおよび適応が、より頻度が高く起こる場合がある。

イーサネット（登録商標）の場合、１０ＧＢａｓｅ−Ｔタイプのイーサネット（登録商標）は、設定されたフレーミングといわれる、固定長のＬＤＰＣ ＰＨＹフレームを利用する。この設定されたフレーミングのインターバルは、低減されたフレームスピードを示すのに利用される場合がある。このように、受信機は、「オフ」または信号をデコード処理する電力を使用しないサイレントフレームの間を行き来する。さらに、近隣のまたは遠隔の端末のフレームは、フレームが受信されたときのさらなる省電力のために調整され得る。他の方法では、対となる送受信機は、それらが同期フレームを送信するときに、入れ替わる場合がある。この態様では、高速のアクティブデータ通信への復帰は、１つのフレーム内で起こり得る。他のＰＨＹも、同期符号またはアイドル符号の期間とそれらのＰＣＳとを利用して、同様に構成される。

図４は、イーサネット（登録商標）通信システムにおいてオンまたはアクティブ状態にあると考えられる、通信システムの受信機の一例を示す。この実施の形態では、通信チャンネル（図示せず）は、コネクタ４０４に接続される。信号は、データの修復のための信号の処理が行なわれるデータパス４０８へのコネクタを通過する。各要素は、図４においてそれぞれ記述的に表記されているが、各要素の詳細については、上記および以下に記載の範囲を超えては、ここでは議論しない。コントロール部１１２は、クロック信号を生成し、また、基準周波数に基づいて当該受信機の同期を維持する。データパス１０８は、コントロール部１１２からクロック信号を受信する。アクティブデータの間のやりとりの処理は、図４のシステムにおいて、従来の技術において理解されるように、起こる。この実施の形態では、１またはそれ以上のコントロール要素が、上記したように、アイドル期間およびアイドル状態への突入／退去をモニタするように構成されても良い。これは、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせによって実現され得る。

この例の実施の形態では、送受信機はオン状態にあるところを示され、このオン状態では、図４に示されたすべての要素がオンであり、パワーアップされ、そしてアクティブである。この状態は、すべての要素がアクティブな、従来技術の電力消費状態であると考えられる。

図５は、データパスの要素がパワーダウンされたような省電力状態にある送受信機の一例の実施の形態の詳細なブロック図である。これらの要素のパワーダウンは、現在以降の周知の態様において生じる場合がある。一実施の形態では、要素は、相当な電力消費を低減するようなこれらの要素へのクロック信号の切り離しによりパワーダウンされる。第２の実施の形態では、要素は、パワーダウンされたり、クロックや供給される電圧を変化されたり開閉されたりする。これにより、多少回復時間が長くなるものの、リーク電力の消費が削除される。省電力状態の一つの実施の形態では、破線で示されたブロック要素が、省電力状態の間パワーダウンされることを示している。これは、相当な量の電力をセーブし、また、相当量の発熱を抑制する。一実施の形態では、ＰＣＳおよびＰＭＡ同期が維持される。これは、通信できない状態から、高速でアクティブデータ通信に復帰させる。この方法および装置は、また、単にデータ送信速度を低下させることによる課題を解決する。特に、異なるデータ速度が異なるＰＣＳ要素を利用するため、高速への状態の復帰が高速のＰＣＳの時間を要する復活を必要とする。したがって、あるデータ速度からより高いデータ速度への移行の際、高速のＰＣＳは、ここに提案される方法および装置よりも長い時間を要して、アクティブ化される必要が生じる。

図６は、省電力状態へまたはそこからの遷移の方法の一例の処理のフロー図を示す。ステップ６００では、システムは、通信リンクの活動状態をモニタする。モニタリングは、リンクが、データのやりとりがなされるようなアクティブであるか、または、アイドル状態でかつ重要な電力がアイドル符号の送信や受信や処理に消費されているかを判断することによって、なされる。アイドル符号のやりとりの設定された時間の後、システムは、ここに省電力状態として言及されたアイドル状態に入る。これは、ステップ６０４で起こる。時間の量は、主導で、ネットワークインストオーラで、または、ネットワーク管理者によって、確立される。

ステップ６０８では、システムは、アイドル状態の操作パラメータを決定する。アイドル状態のパラメータは、省電力のためのシステムの修正または切り離しの度合いを含む。たとえば、通信システムの変化が異なることに対応して、電力消費のレベルは変更し得る。一実施の形態では、データ処理パスへのクロックは、切られるように切り替えられる。さらに、アイドル状態のパラメータは、アイドル状態の間のアイドルフレームとサイレントフレームの送信の間の時間を含む。これは、サイレントフレーム比として、言及される。

ステップ６１２では、システムは、データパスへのクロックを遮断し、アイドル符号の送信を停止する。送信機は、サイレントフレーム比によって決まる任意の数のサイレントフレームでサイレント状態になる。これにより電力消費が削減される。受信機／送信機の計時機能は、同期を維持させるために、オン状態のままである。ステップ６１６では、システムは、１またはそれ以上のアイドル符号フレームをいつ受信／送信するかを決定するために、タイマまたは他のモニタするシステムを起動させる。一実施の形態では、システムは、サイレントフレームをいつ送信するかを決定するために、時間同期モニタリングを実行する。一実施の形態では、送信フレームが生じる前に所定数のサイレントフレームが送信される。

ステップ６２０では、システムは、アイドル符号の送信／受信に割り当てられた時間期間（またはフレームの数）を検出または決定し、そして、データパスへのクロックをオンする。他の実施の形態では、受信機／送信機のシステムをアクティブにするためのイベントが起こっても良い。そして、ステップ６２４では、通信システムは、フレームを受信する。この段階では、当該フレームがデータかアイドル符号化を決定するために解析がなされ得る。これは判断ステップ６２８において起こる。判断ステップ６２８においてデータフレームが検出された場合、処理はステップ６３２に進む。そこでは、通信システムは、再開またはアクティブモードに維持され、最高速度での通信が継続される。その後、処理はステップ６００へ戻される。アクティブ通信の後、システムは、上記したような省電力モードに戻る。

または、判断ステップ６２８においてシステムがアイドル符号を検出した場合、システムは、省電力モードのままでいても良い。処理は、システム同期を維持し、任意のチャンネル状態を適応するためにアイドルフレームを処理する、ステップ６３６に進む。定期的に受信されるアイドル符号を処理することにより、通信システムは、いつでも、最小の遅延で、最高速度の通信に戻ることができる。

ここに開示された方法および装置は、省電力状態からアクティブなデータ通信へと、どのように迅速に遷移するかについての試みを解決する。サイレントモードの間、同期または適応のための同期符号またはアイドル符号を定期的に送信することにより、送受信機の設定が現状を維持できる場合がある。アクティブなデータ通信の復元が迅速に起こる場合がある。この方法および装置により、オートネゴシエーションを回避できると考えられる。一実施の形態では、遷移時間を１マイクロ秒とすることが可能な場合がある。

以下の記述は、この仮出願の一部であり、スライドにおいて利用される省略に関連する
PHYs−Physical layer transceiver devices (物理層送受信装置)
10GBASE-T−10 gigabit Ethernet（登録商標） transceiver designed to run twisted-pair copper media (撚線銅メディア上で設計された１０ギガバイトイーサネット（登録商標）送受信機)
PCS−Physical Coding Sublayer (物理符号化副層) −送信に際してビットがどのようにエンコードされグループ分けされるか、および、受信においてデコードされるかを定義するＰＨＹの副層
PMA−Physical Medium Adaptation (sublayer)(物理媒体接続部（副層）)−エンコードされグループ分けされたビットが、送信の際どのようにマッピングされ、かつ、受信の際にどのように受信され／デマップされ（demapped）るかを定義する、ＰＨＹの副層
LDPC−Low Density Parity Check code。LDPC codeは、10GBASE-T PCSにおいて利用される誤り訂正符号に有効である
DSP−Digital Signal Processor (デジタルシグナルプロセッサ) （PMAの一実施様式）。

ブロック図における略語：
DAC−デジタルからアナログへのコンバータ（Digital to analog converter）
TxTHプレコーダ−トムリンソン・ハラシマ(Tomlinson-Harashima)送信器プレコーダ−コード化されたシステムに対して高性能な等化を与えるために利用される符合調整装置
XGMIIインタフェース−１０（Ｘ）ギガビットメディア独立インタフェース
ＩＥＥＥ標準８０２．３−２００５によって、ＭＡＣ層とＰＨＹ層の間に定義されたＰＨＹ−非依存性インタフェースである。ＸＧＭＩＩインタフェースは、ハイリーパラレル（３２ビット幅）であり、これによりＸＡＵＩインタフェースを外部から利用できる
XAUI−１０（Ｘ）ギガビットアタッチメントユニットインタフェースシリアライザ／デシリアライザ（Attachment Unit Interface SERializer / DESerializer）。プリントか基板トレース配線を超えて１０ギガビットのイーサネット（登録商標）を効果的に送信するインタフェース４レーン構成のシリアルインタフェース（および、その関連したシリアライザ／デシリアライザハードウェア）
LNA−低ノイズ増幅器（Low Noise Amplifier）−受信器のフロントエンドにおいて、過剰なノイズを加えることなく微弱な受信信号を増幅する際に利用される
PGA−プログラマブルゲイン増幅器（Programmable Gain Amplifier）−受信信号のレベルの調整に利用される
RxADC−レシーバのアナログからデジタルへのコンバータ（Receiver Analog to Digital Converter）−デジタル信号処理のために受信信号をデジタル言語へ変換する。
PLL−位相ロックループ（Phase Locked Loop）−タイミング回復およびクロック生成に利用される装置
MDIO−データ入出力管理（Management Data Input/Output）−イーサネット（登録商標）装置の管理レジスタにアクセスするために利用される、802.3-2005で定義されたインタフェース。

ここで議論された本質は、任意の他のタイプの通信システムに適用されても良く10GBASE-T、1000BASE-Tおよび100BASE-Tに限定されない。本発明の他のシステム、方法、特徴および利点は、当業者にとって、後続する図および詳細な説明の調査において明らかになるであろう。付加的なシステム、方法、特徴および利点が、この明細書に記載され、発明の範囲に属し、クレームに伴って保護される範囲に含まれることが意図される。

本発明についての種々の実施の形態が記述されたが、当業者にとって明らかなさらなる多数の実施の形態および実現が本発明に含まれ得る。さらに、ここに記載された種々の特徴、要素、実施の形態は、クレームされ、また、任意の組み合わせまたは変形と組み合わせられ得る。

Claims (19)

1. イーサネット（登録商標）通信装置における電力消費の削減方法であって、
   アイドルフレームをモニタすること、
   所定の数のアイドルフレームを検出すると、アイドルフレームが処理されない省電力状態へ入ること、
   送信期間をモニタすること、
   送信期間に応じて、１またはそれ以上のアイドルフレームまたはトレーニングフレームを受信すること、
   １またはそれ以上のアイドルフレームまたはトレーニングフレームの中の１またはそれ以上に基づいて、通信システムを選択的に適応すること、および、
   再度、アイドルフレームが処理されない省電力状態へと入ること
   を備える、方法。
2. 前記所定の数のアイドルフレームは、１つのアイドルフレームを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記送信期間をモニタすることは、タイマ出力の受信を含み、
   前記タイマ出力は、前記送信期間を示す、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記選択的に適応することは、
   チャンネル状態を決定するために、アイドルかシステムのトレーニングかを解析することと、
   前記チャンネル状態を以前のチャンネル状態と比較することと、
   前記比較によりチャンネル状態の変化が閾値を越えると判明した場合に、通信システムを適応させることとを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 起動フレームを受信すること、および、それに応答してデータ通信を復元すること
   をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 通信システムが利用されていない期間に、通信リンクを維持させる方法であって、
   通信システムにおけるアイドル期間を検出することと、
   前記アイドル期間に応答して、アイドルフレームシーケンスの一部として、第１の時間期間のカウンタまたはタイマを開始させることと、
   前記アイドルフレームシーケンスの間、アイドルフレームを送信することと、
   前記第１の時間期間の終了をモニタし、当該第１の時間期間の終了に応答して、
   アイドルフレームの前記送信を停止し、
   第２の時間期間を開始させるためのカウンタまたはタイマを開始させ、
   前記第２の時間期間の終了をモニタし、前記第２の時間期間の終了に応答して、自装置の送信機と対になる受信機に同期フレームまたはアイドルフレームを送信することと、
   前記対になる受信機の１またはそれ以上の設定を維持するために前記対になる受信機において前記同期フレームまたは前記アイドルフレームを受信し、処理することと
   を備える、方法。
7. カウンタまたはタイマが所定の時間期間を計時する、請求項６に記載の方法。
8. カウンタまたはタイマがフレームをカウントまたは追跡する、請求項６に記載の方法。
9. 前記アイドルフレームの前記送信を停止することは、信号を送信しないことを含む、請求項６から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記第２の時間期間をリセットすること
    をさらに備える、請求項６から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記対となる受信機の１またはそれ以上の設定を維持させることは、タイミング同期、適応、または、これらの双方を実行することを含む、請求項６から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記アイドルフレームの前記送信を停止することは、送信機を１またはそれ以上の態様でパワーダウンさせることをさらに含む、請求項６から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 通信装置において電力を削減するシステムであって、
    １またはそれ以上のチャンネルに接続するように構成される入出力ポートと、
    前記入出力ポートを介し、前記チャンネルを通して、データを送信する送信機と、
    前記送信機と連結するように構成されるコントローラと
    を備え、
    前記コントローラは、
    アイドル期間を検出し、
    所定のアイドル期間の後、前記送信機に前記チャンネルを通して信号を送信しないサイレント期間を開始させるよう制御し、
    前記送信機を、定期的に同期情報またはアイドル情報を送信させるために復活させ、
    前記同期情報またはアイドル情報は、前記送信機と対になる受信機の設定を維持させるために、当該対になる受信機によって利用されるものであり、
    前記コントローラは、
    前記送信機をアクティブデータが送信されたことに応じて復活させるように構成されている、システム。
14. 検出器
    をさらに備え、
    前記検出器は、入力または出力信号を検出するように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
15. タイマ
    をさらに備え、
    前記タイマは、アイドル期間を計時するように構成されている、請求項１３または１４に記載のシステム。
16. 所定のアイドル期間の長さに関する情報を記憶するように構成されたメモリ
    をさらに備える、請求項１３から１５のいずれか一項に記載のシステム。
17. 前記システムは、クロック信号を有するクロッキングシステム
    をさらに備え、
    サイレント期間の間、前記クロック信号は、２またはそれ以上の送信機装置には供給されない、請求項１３から１６のいずれか一項に記載のシステム。
18. 前記サイレント期間の間、前記コントローラは、１またはそれ以上の態様で前記送信機の電源をオフする、請求項１３から１７のいずれか一項に記載のシステム。
19. 前記サイレント期間の間、１またはそれ以上の態様の前記対になる受信機についても電源が切られる、請求項１８に記載のシステム。

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