JP5443608B2 - Ｒｆｉｄおよび近接場結合技術を用いた物理層管理 - Google Patents

Description

関連出願への相互参照

本出願は、米国仮出願第６１／２５４，８００号（出願日：２００９年１０月２６日）に対する優先権を主張し、同文献の内容全体を参考のため援用する。

本出願は、ネットワーク物理層管理システムに関し、より詳細には、近接場結合技術を用いた無線自動識別（ＲＦＩＤ）モジュールを組みいれた物理層管理システムに関する。

データセンターおよび企業ネットワークのサイズおよび複雑性の増加に起因して、通信業界において物理層管理（ＰＬＭ）システムへの注目が現代高まっている。ＰＬＭシステムを用いると、物理層の自動文書化が提供され（例えば、システムパッチフィールドおよび水平方向ケーブリングを含むシステム）、また、ネットワーク内でのパッチ接続のための移設、追加、変更（ＭＡＣ）のためのパッチコードガイダンス提供が支援される。本発明は、物理層管理システムを向上させることが可能な無線自動識別（ＲＦＩＤ）技術を提供する。ＲＦＩＤ技術の用途としては、パッチコードのプラグ端部と、パッチパネル（単数または複数）との間のガルバニック接続（例えば、従来のＰＬＭシステムにおいてみられるようなもの）の除去と、イーサネット（登録商標）スイッチ接続性情報の提供とがある。イーサネット（登録商標）スイッチ接続性情報によってパッチパネル上のさらなる特殊なハードウェア（例えば、接続性情報取得のための不均一な特殊ポート）の必要を縮小する。

特許請求の範囲に記載の手段を用いて課題を解決する。

本発明の一実施形態による、相互接続構成において用いられる物理層管理システムを示す。 交差接続展開において用いられる本発明の実施形態を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による、パッチコード接続の模式図である。 本発明の一実施形態による接続追跡ハードウェアを示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるパッチパネルおよびプラグハードウェアの側面図である。 本発明の一実施形態によるパッチコードの模式図である。 本発明の別の実施形態によるパッチコードの模式図である。 ＬＥＤの２つの直列共振ＬＣ回路の周波数領域シミュレーションの結果を示す。 ＬＥＤ駆動回路の時間領域シミュレーション結果を示す。

物理層管理装置の開発において、システムを構成するコンポーネントをユーザにとって最大限にシンプルかつ邪魔にならないようにすることができれば有利である。ユーザが簡単なタスク（例えば、パッチコードの移動、追加または変更）を行うために新規かつ複雑な手順を踏まなければならない場合、当該物理層管理システムが成功する可能性が低下する。ＲＦＩＤ技術を利用すれば、いくつかのＰＬＭシステムにおいて必要なガルバニック接続を除去することにより、ＭＡＣ手順の複雑性が低減し、システムの信頼性も増す。

パッチコードＭＡＣ手順は一般的には、ネットワークの領域（パッチフィールドと呼ばれる）内において行われる。パッチフィールドは、少なくとも１つのパッチパネルを含む。一般的に、パッチパネルを一体化してネットワーク化するには２つのアプローチ（すなわち、相互接続および交差接続）がある。図１に示すような相互接続構成においては、ネットワークの水平方向ケーブリングと別のネットワーク要素（例えば、スイッチ）との間に単一のパッチパネルが設けられることが多い。相互接続構成においては、パッチパネルとスイッチとの間にパッチフィールドが設けられる。これとは対称的に、図２に示すような交差接続構成においては、水平方向ケーブリングとスイッチとの間において２つのパッチパネルを用いる。交差接続構成内のパッチフィールドは、２つのパッチパネル間に設けられる。相互接続構成または交差接続構成において利用できるように適合されたＰＬＭシステムを設計できると有利である。

図１（Ａ）は、相互接続構成における物理層管理システム１０のパッチフィールド部を示す。前記パッチフィールド部において、パッチパネル２２は、水平方向ケーブリング１１とイーサネット（登録商標）スイッチ１４との間に設けられる。イーサネット（登録商標）スイッチ１４（または相当する被管理装置）内のＲＪ４５ジャック１２には、RFID ID チップと一個のアンテナを含むＲＦＩＤタグ１６が取り付けられている。ＲＦＩＤタグ１６内には、ＲＦＩＤＩＤチップおよびアンテナが埋め込まれており、ＲＦＩＤリーダーシステムを介して読み出すことが可能である。パッチコード１８により、スイッチ内のジャック１２とパッチパネル２２内のジャック２０との間の接続が得られる。パッチコード１８は、アンテナ２４および２６を有する。アンテナ２４および２６は、コード３２の両端のプラグ２８および３０内に設けられる。パッチコード１８により、イーサネット（登録商標）スイッチ１４内のＲＦＩＤタグ１６と、パッチパネル２２内のリーダー３４との間の通信が可能になる。ＲＦＩＤリーダー３４は、アンテナ３６を介してアンテナ２６と通信する。アンテナ３６は、パッチコード１８が接続されたパッチパネルのジャック内に設けられる。

パッチコード１８内の２つのアンテナ２４および２６は、コード３２内の第５ワイヤ対３８を介して相互接続される。第５ワイヤ対を利用する場合、イーサネット（登録商標）シグナリングにおいて一般的に用いられる「インバンド」ワイヤ対のうちいずれも用いないため、この利用を「アウトオブバンド」通信技術と呼ぶ。このようにして、パッチパネル２２内のＲＦＩＤリーダー３４は、イーサネット（登録商標）スイッチポート内のジャック１２中に埋め込まれたＲＦＩＤタグ１６と通信することができる。ＰＬＭ情報の通信において第５ワイヤ対３８を用いることで、銅ネットワーク内のイーサネット（登録商標）信号を含む残りの４ワイヤ対の性能インテグリティが保証される。この５ワイヤ対ケーブル構成戦略は、シールドなしツイストペア線（ＵＴＰ）ケーブリングシステムおよびシールド付きツイストペア線（ＳＴＰ）ケーブリングシステムと共に機能する。

好適には、本スキームにおいて用いられるアンテナは、電磁波の利用によって通信するのではなく、ある種の近接場結合通信を用いてアンテナを受信するように通信する。

各スイッチポートと関連付けられたＲＦＩＤタグ１６が含み得る情報を挙げると、ＲＦＩＤ番号、スイッチポート番号、スイッチ番号、スイッチ種類、ラック番号、物理的位置の詳細、プロビジョニング時間（これは、パッチパネルとスイッチポートとの間のパッチ接続が完了した時間を反映する）などがある。パッチパネル２２と、パッチパネルポートが接続されたイーサネット（登録商標）ポート内に設けられたＲＦＩＤタグ１６とが通信すると、当該パネルは、パッチフィールドを完全文書化するために必要な情報を有するようになる。その後、前記パッチフィールドに関する情報を管理接続を介してネットワーク管理システムへと送ることができる。

高密度スイッチ装置（例えば、４８ポート１ラックユニットスイッチ）をサポートするためには、隣接するＲＪ４５ジャック１２間における水平方向および垂直方向双方におけるクロストークを最小限にするようにＲＦＩＤタグを取り付ける必要がある。提案によるジャックおよびプラグ上へのタグ位置をそれぞれ図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示す。本発明の実施形態をイーサネット（登録商標）ポート内に設けられたＲＦＩＤタグ１６によって示しているが、イーサネット（登録商標）ポートと関連付けられたＲＦＩＤタグを前記ポートの外部（例えば、イーサネット（登録商標）スイッチ１４のフェースプレート上）に設けることも可能である。

図２は、交差接続構成において用いられる、本発明によるＰＬＭシステム３９の平面図を示す。この構成において、２つのタッチパネル４０および４２が水平方向ケーブリング４４とイーサネット（登録商標）スイッチ４６との間に設けられ、パッチフィールドは、２つのパッチパネル４０および４２間に設けられる。イーサネット（登録商標）ケーブル４７は、イーサネット（登録商標）スイッチをパッチパネル４０へと接続する。図２において、図１の場合と同様に、イーサネット（登録商標）スイッチ４６から水平方向ケーブリング４４への１つのリンクのみが図示されているが、本発明によるシステムは、複数のネットワークハードウェア間の複数のインクを有するネットワーク環境による複数のネットワークハードウェア間の複数のインクに適用されることが理解されるべきである。この実施形態において、パッチパネル４０および４２内に設けられたＲＦＩＤリーダー３４ａおよび３４ｂは相互に通信し、パッチパネル４０および４２のポート間に接続されたパッチコード１８の物理的接続性を解消する。パッチパネル４０および４２のポートと関連付けられたアンテナ３６ａおよび３６ｂは、パッチコード１８内に設けられた第５ワイヤ対３８を介して相互に通信する。アンテナ３６ａおよび３６ｂはそれぞれ、パッチコード１８のプラグ内のアンテナ２４および２６へと送られかつパッチコード１８のプラグ内のアンテナ２４および２６から送られるシグナリングを介して通信する。

図３ａ（ｉ）は、パッチコード１８のコンポーネントをより詳細に示す模式図である。パッチコードのプラグの中に発光ダイオード（ＬＥＤ）を組み込むでＭＡＣを容易化することが好ましい。図３ａ（ｉ）の実施形態において、ＬＥＤ４８ａ、４８ｂならびに５０ａおよび５０ｂは、パッチコード１８のプラグ２８および３０内に設けられる。好適には、ＬＥＤ４８ａおよび５０ａは赤色であり、ＬＥＤ４８ｂおよび５０ｂは緑色である。第９ワイヤおよび第１０ワイヤ上に配置された通信信号が各ＬＥＤと関連付けられた共振周波数で動作すると、これらのＬＥＤは個別にまたは同時に発光可能である。一実施形態において、パッチコードの各端部上の双方のプラグのＬＥＤは、特定の信号に応答して照射する。なぜならば、これらのＬＥＤは有効に平行であるからである。この実施形態において、前記パッチコードは対称である。

動作するＬＥＤに対して複数の共振周波数を付与することにより、これら２組のＬＥＤ４８ａおよび４８ｂならびにＬＥＤ５０ａおよび５０ｂを独立して動作させることが可能になる。例えば、パッチコード１８の第１のプラグ２８内のＬＥＤ４８ａおよび４８ｂは、周波数Ｆ１およびＦ２において発光し得、パッチコード１８の第２のプラグ３０内のＬＥＤ５０ａおよび５０ｂは周波数Ｆ３およびＦ４において発光し得、これにより、これら４つの独立周波数を用いて、これらのＬＥＤの発光を独立的またはグループとして制御することが可能になる。反応させるべきＬＥＤに対して異なる共振周波数を設定するためには、コンデンサ５２ａおよび５２ｂ、５４ａ、５４ｂおよび／またはインダクタ５６および５８の値を変更すればよい。合理的なＬＥＤ周波数を挙げると、（図６に示すような）８０ｋＨｚおよび３ＭＨｚなどの値があり、一方、ＲＦＩＤ周波数を９００ＭＨｚにした場合、標準コンポーネントの採用が可能になる。図３ａ（ｉｉ）は、２つのＬＥＤ４８ａおよび４８ｂに異なるシグナリング周波数を割り当てた様子を示す。

図３ａの実施形態について銅通信ネットワークに関連して説明しているが、図３ａの実施形態は、ファイバーネットワーク内においても適用することが可能である。

図３ｂは、本発明の一実施形態によるパッチコードの追跡に用いられるハードウェアをより詳細に示すブロック図である。パッチコード１８は簡略化されて図示されており、プラグは省略されている。アンテナ２４および２６は、コイルアンテナとして図示されている。パッチコード１８のパッチパネル側において、アンテナ２６は、パッチコードが接続されたパッチパネルポートと関連付けられたアンテナ３６へと磁気的に結合れる。前記パッチパネル内のハードウェアは、図１（Ａ）に示すようなＲＦＩＤリーダー３４を含み、リーダー集積回路（ＩＣ）３７と、信号生成器４１および４３とを含む。信号生成器４１および４３は、例えばパッチコード１８のプラグ内の赤色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤと関連付けられた周波数を生成する。リーダーＩＣ３７ならびに信号生成器４１および４３は、マルチプレクサまたはセレクタ４５へと接続される。マルチプレクサまたはセレクタ４５は、必要な信号をアンテナ３６へと提供する。その後、前記信号は、パッチコード１８の長さに沿ってアンテナ２４へと送信される。前記信号は、アンテナ２４からスイッチポートと関連付けられたＲＦＩＤタグ１６へと接続される。前記スイッチポート内には、パッチコード１８がプラグされる。ＲＦＩＤタグ１６は、アンテナ１７と、ＲＦＩＤＩＣ１９とを含む。アンテナ１７は、アンテナ２４へと磁気的に接続され、ＲＦＩＤＩＣ１９からの情報をアンテナ２４へと転送する。その後、前記情報信号は、パッチコード１８の長さに沿ってアンテナ２６および３６を通じてリーダーＩＣ３７へと移動する。この時点において、リーダーＩＣ３７は、前記パッチパネルポートと前記スイッチポートとの間の接続に関する必要な情報を受信する。

本発明のいくつかの実施形態においてパッチパネルにおいて用いられるＲＦＩＤリーダーは、当該分野において公知のＲＦＩＤリーダーであり得、Ｔｅｘａｓ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓおよびＰｈｉｌｉｐｓなどの企業によって製造され得る。本発明の実施形態において用いられ（例えば、スイッチポートにおいて用いられる）るＲＦＩＤタグを挙げると、当該分野において公知のＲＦＩＤタグがあり、その製造元企業としては、Ｉｍｐｉｎｊ、ＩｎｖｅｎｇｏおよびＢｉｏｄｅがある。本発明の実施形態において用いられるＲＦＩＤリーダーは、異なる周波数（例えば、９００ＭＨｚ、１３ＭＨｚ、１２５ｋＨｚ、または他のＲＦＩＤ周波数）において動作し得る。

図３ｃは、本発明の一実施形態において用いられる通信用ハードウェアのさらなる詳細を示す。パッチパネルのジャック２０は、パッチコード１８のプラグ３０を受容する。プラグ３０のアンテナ２６をコイルアンテナとして図示しているが、これは、アンテナ３６がジャック２０と関連付けられているからである。アンテナ３６は、アンテナ接続３５を介してパッチパネルのプリント回路基板３３へと接続される。この接続は、独立して行うこともできるし、あるいは、ジャック２０と関連付けられたプリント回路基板３１を介して行うことも可能である。図３ｂに示すＲＦＩＤリーダーＩＣ３７は好適には、パッチパネルＰＣＢ３３上に配置される。図３ｃに示すアンテナは、図面中において視認性のために角度が付けられている。好適な実施形態において、これらのアンテナは、共通中心線に沿って相互に対向する。

図４および図５は、パッチコード６０および６２の別の実施形態を示す。パッチコード６０および６２は、銅ベースのイーサネット（登録商標）システム内の４つの標準ワイヤ対を介して共通モードシグナリングを利用することで、ＲＦＩＤリーダーとＲＦＩＤタグとの間の通信を可能にし、また、ＬＥＤ発光のためのシグナリングを提供する。図４のパッチコード６０において、標準イーサネット（登録商標）通信シグナリングに加えて２つのワイヤ対を用いて、ＲＦＩＤ信号およびＬＥＤ発光信号双方を痩身する。図５のパッチコード６２において、２つのワイヤ対を用いてＲＦＩＤ信号を送信し、その他２つの対を用いてＬＥＤ発光信号を送信する。図５の実施形態において、パッチコード６２の対ＣおよびＤと関連付けられた接点と、パッチパネルにおけるポート接点との間にＬＥＤシグナリング接続（図示せず）が設けられ、これにより、パッチコード６２のプラグ内に設けられたＬＥＤ４８ａおよび４８ｂならびにＬＥＤ５０ａおよび５０ｂを発光させるための信号および出力をパッチパネルから得ることが可能になる。

図６および図７は、直列共振ＬＣ回路を各駆動回路と用いた場合のシミュレーション結果を示す。図６は、２つの直列共振ＬＣ回路の周波数領域シミュレーション結果を示す。このシミュレーションによれば、制御信号を異なる周波数で提供することにより、２つのＬＥＤを独立的に制御することが可能であることが分かる。図７は、ＬＥＤ駆動に用いられる２つの共振回路の時間領域シミュレーション結果を示す。図７はまた、前記ＬＥＤを適切かつ独立的に制御することが可能であることを示す。

１０ 物理層管理システム
１１ 水平方向ケーブリング
１２ ジャック
１４ スイッチ
１６ ＲＦＩＤタグ
１８ パッチコード
２０ ジャック
２２ パッチパネル
２４ アンテナ
２６ アンテナ
２８ プラグ
３０ プラグ
３２ コード
３４ リーダー
３６ アンテナ

Claims (13)

1. 物理層管理システムであって、
   第１のジャックであって、前記ジャックは、関連付けられたＲＦＩＤタグと、関連付けられた信号生成器とを有する、第１のジャックと、
   第２のジャックであって、前記第２のジャックは、関連付けられたＲＦＩＤリーダーを有する、第２のジャックと、
   パッチコードであって、前記パッチコードは２つのプラグを有し、各プラグは、プラグアンテナと、ＬＥＤ回路とを有し、各ＬＥＤ回路は、第１の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含みかつ第１の共振周波数を有する第１の回路と、第２のＬＥＤを含みかつ第２の共振周波数を有する第２の回路とを含み、前記第１の共振周波数は、前記第２の共振周波数と異なる、パッチコードと、
   を含み、
   各ＬＥＤ回路は電気的に相互接続され、各プラグアンテナは電気的に相互接続され、前記信号生成器は、前記第１の共振周波数および前記第２の共振周波数のうち少なくとも１つの周波数において信号を生成するように構成され、これにより、前記信号の生成によって前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤのうち少なくとも１つが発光し前記ＲＦＩＤタグは、信号を前記パッチコードを介して前記ＲＦＩＤリーダーへと送るように構成される、
   システム。
2. 前記第１の回路は第１のコンデンサを含み、前記第２の回路は第２のコンデンサを含み、前記第１のコンデンサは、前記第２のコンデンサと異なるキャパシタンスを有する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１の回路は、前記第２の回路と並列であり、前記第１の回路および前記第２の回路は、さらにインダクタと直列である、請求項２に記載のシステム。
4. 前記ＲＦＩＤタグは、信号をアウトオブバンドワイヤ対を介して前記パッチコードを通じて前記ＲＦＩＤリーダーへと送るように構成される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記ＲＦＩＤタグは、前記プラグアンテナを前記アウトオブバンドワイヤ対を介して相互に電気的に接続せることにより、信号を前記アウトオブバンドワイヤ対を介して前記パッチコードを通じて前記ＲＦＩＤリーダーへと送るように構成される、請求項４に記載のシステム。
6. 前記ＬＥＤ回路は、前記アウトオブバンドワイヤ対を介して相互に電気的に接続される、請求項５に記載のシステム。
7. 前記ＲＦＩＤタグは、共通モード信号内の信号を前記パッチコードの２つのワイヤ対を介して前記ＲＦＩＤリーダーへと送るように構成される、請求項１に記載のシステム。
8. 前記ＲＦＩＤタグは、前記プラグアンテナを前記パッチコードの２つのワイヤ対を介して相互に電気的に接続させることにより、共通モード信号内の信号を前記２つのワイヤ対を介して前記ＲＦＩＤリーダーへと送るように構成される、請求項７に記載のシステム。
9. 前記ＬＥＤ回路は、前記プラグアンテナを接続する同じ２つのワイヤ対を介して相互に接続される、請求項８に記載のシステム。
10. 前記ＬＥＤ回路は、前記プラグアンテナを接続するワイヤ対と異なる２つのワイヤ対を介して相互に接続される、請求項８に記載のシステム。
11. 前記第１のＬＥＤは赤色であり、前記第２のＬＥＤは緑色である、請求項１に記載のシステム。
12. 前記第１の共振周波数はおよそ８０ｋＨｚであり、前記第２の共振周波数はおよそ３ＭＨｚである、請求項１に記載のシステム。
13. 前記ＲＦＩＤタグから前記ＲＦＩＤリーダーへと前記パッチコードを介して送られた前記信号は、ＲＦＩＤ番号、スイッチポート番号、スイッチ種類、ラック番号、物理的位置の詳細、およびプロビジョニング時間のうち少なくとも１つを含む情報を含む、請求項１に記載のシステム。