JP5532440B2 - ネットワーク中継装置 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワーク中継装置に関する。

近年、省エネルギーや二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量の削減といった観点から、ネットワーク中継装置のような事業用途の電子機器についても実際の消費電力を個々に測定し、その結果を集計して事業所単位のエネルギー効率を管理することが望まれている。ここでいう事業所単位には、例えば多数のネットワーク中継装置やサーバ機器等が設置されたデータセンター、通信基地局等も該当する。

こうした社会的背景から、ネットワークや電力線を通じて互いにシステム接続された電子機器や電気製品について、個々の消費電力をシステム全体としてモニタリングする先行技術が種々に提案されているところである。

例えば、ネットワークを通じてシステム接続された複数の電子機器について、その接続線を利用してシステム全体の積算消費電力をモニタリングする先行技術が知られている（特許文献１参照。）。この先行技術は、例えばＡＶシステムを構成するディスプレイ装置、再生機器及びスピーカ等の電子機器がある場合、それぞれに電力情報取得部を設置して消費電力を個別にモニタリングし、その結果を通信部からネットワークに出力するものである。

またその他に、屋内配線に接続された各種電気製品の消費電力をモニタするシステムの先行技術が知られている（特許文献２参照）。この先行技術では、屋内配線に接続された電気製品のいずれか（例えばテレビ）にセンター機能を設けることで、電力量計により測定される総消費電力の情報と屋内配線に接続される各電気製品の消費電力を可視情報として表示することができる。屋内の電気製品には、それぞれに電力測定回路や通信部を有する情報装置が組み込まれており、各電気製品にて測定された消費電力の情報は、センター機能を設けた電気製品にて集計することができる。

これらの先行技術によれば、いずれも複数ある電子機器のそれぞれで測定した消費電力をネットワーク通信によって集計し、システム全体としての消費電力を容易に把握することができる点で有用である。

特開２００７−１９２７５８号公報 特開２０１０−１７５３８８号公報

上述した先行技術（特許文献１，２）に見られる消費電力モニタの手法では、電子機器ごとに商用交流電源の入口でＡＣ入力をモニタし、そこから消費電力をロジック回路（例えばＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によって算出（演算処理）することが一般的である。

しかし、この種の電子機器は基本的に直流駆動であり、またそれぞれに駆動電圧も異なることから、たとえシステム内で共通の商用交流電源（例えばＡＣ＋１００Ｖ）に接続されていたとしても、それぞれが個別に電源ユニットを設けて交流−直流変換と変圧を行っているのが実情である。

このため、実際に個々の電子機器で消費電力を算出する際は、それぞれのＡＣ入力から取得した電圧と電流に対し、電圧−電流間の位相差をモニタするための高精度なデバイス（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）が必要となることから、その設置コストが割高となってしまう。また、消費電力の算出（演算処理）に用いられるモニタ結果がＡＣ信号であるため、そこから消費電力を算出するには複雑な信号処理を必要とし、それだけＣＰＵ等のロジック回路に対する負荷が大きくなってしまうという問題もある。

そこで本発明は、複雑な信号処理を必要とすることなく、低コストに消費電力をモニタリングすることができる技術の提供を課題とする。

上記の目的は、以下に開示する本発明の一態様により達成される。
すなわち本発明の一態様は、ネットワーク通信に使用される中継機能を有した主機能部と、外部の交流電源から取り込んだ交流を直流に変換して主機能部に供給する電源部と、電源部から主機能部に供給される直流変換後の電流値を観測する観測手段と、観測手段による観測結果に基づいて、主機能部及び電源部を含む全体の総消費電力を算出する算出手段とを備えたネットワーク中継装置である。

本発明によれば、複雑な信号処理を必要とすることなく、低コストに消費電力をモニタリングすることができる。

実施形態１のネットワーク中継装置を概略的に示す斜視図である。 ネットワーク中継装置の構成を簡略化して示したブロック図である。 比較例となる電力モニタ回路を搭載したネットワーク中継装置の構成を概略的に示すブロック図である。 実施形態２のネットワーク中継装置を概略的に示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に実施形態１及び実施形態２を例に挙げて説明するが、本発明はこれら実施形態１，２に限られるものではない。

〔実施形態１〕
図１は、実施形態１のネットワーク中継装置１０を概略的に示す斜視図である。なお図１にはネットワーク中継装置１０の外部形態の他に、その内部構成が部分的に破線で示されている。ネットワーク中継装置１０の構成については公知であるため、ここではその概要を説明する。

実施形態１のネットワーク中継装置１０は、例えば筐体１２を備えたシャーシ型のスイッチであり、筐体１２の内部には、例えば複数（ここでは３枚）のカードモジュール１４が収容されている。個々のカードモジュール１４には、例えば回路基板１４ａをベースとして各種の電子部品が実装されるとともに、これらを接続する配線パターン（いずれも図示していない）が形成されている。これによりカードモジュール１４には、ネットワーク通信に使用される中継機能を有した主機能部、つまりネットワーク中継回路（特に図示していない）が形成されている。

なお、個々のカードモジュール１４には複数のポート１４ｂ（全てに参照符号は付していない）が設けられており、これらポート１４ｂは筐体１２の外面に露出している。これらポート１４ｂに図示しないネットワークケーブルを接続することで、ネットワーク中継装置１０をエッジスイッチやコアスイッチとして使用することかできる。

また筐体１２の内部には、スイッチファブリック１６が設置されている。このスイッチファブリック１６は、例えば異なるカードモジュール１４間でフレームの転送処理を行う場合の転送制御機能を有している。スイッチファブリック１６にもまた、回路基板１６ａをベースとして各種の電子部品が実装されるとともに、これらを接続する配線パターン（いずれも図示せず）が形成されている。

上記のカードモジュール１４にはそれぞれコネクタ１４ｃが実装されており、これに相対するスイッチファブリック１６には、収容されるカードモジュール１４の個数（枚数）分のコネクタ１６ｂが実装されている。個々のカードモジュール１４は筐体１２に収容された状態で、コネクタ１４ｃがそれぞれ対応するコネクタ１６ｂに接続されている。図１には、高さ方向でみて最上段に位置するカードモジュール１４についてのみコネクタ１４ｃ，１６ｂが示されているが、２段目（中段）と３段目（最下段）に位置するカードモジュール１４についても、それぞれコネクタ１４ｃ，１６ｂが設けられている。なお、カードモジュール１４にはコネクタ１４ｃを配置することなく、回路基板１４ａの縁辺部に沿ってパターン状の接続端子列が形成されている態様であってもよい。この場合、スイッチファブリック１６のコネクタ１６ｂに接続端子列を挿入することでカードモジュール１４が接続されることになる。

さらに筐体１２の内部には、例えば電源部として２つの電源ユニット１８が設置されている。すなわちこの例では、１つのネットワーク中継装置１０が２つの電源ユニット１８を内蔵することにより、いわゆる電源の冗長化が図られている。電源ユニット１８は、例えば電源コード１８ａを通じて外部から商用交流電源（例えばＡＣ１００Ｖ）を取り込み、交流−直流変換及び変圧を行って内部直流電源（例えばＤＣ５Ｖ）を生成する。ここでは特に図示していないが、電源コード１８ａは各電源ユニット１８に対して個別に接続されている。

電源ユニット１８についても同様に、それぞれ図示しないコネクタを介してスイッチファブリック１６に接続されている。電源ユニット１８で生成された内部直流電源は、このコネクタを通じてスイッチファブリック１６に供給され、さらにスイッチファブリック１６からコネクタ１６ｂを通じて各カードモジュール１４に分配（供給）されている。このためスイッチファブリック１６には、電源ユニット１８から各カードモジュール１４に通じる電源供給路（図示していない）が形成されており、この電源供給路の途中に上記のコネクタ１６ｂ等が配置されている。

その他に筐体１２の内部には、例えば２つ（２枚）の管理カード２０が収容されている。管理カード２０は、例えばネットワーク中継装置１０を運用するための設定や管理等を行う機能を有している。なお、２つの管理カード２０のうち１つは予備であり、予備の管理カード２０は通常状態で停止（未使用）となっている。管理カード２０は、例えば外部インタフェース２０ｃ，２０ｄ（各種シリアルポート）やカード型メモリ用のスロット２０ｅを有しており、これらインタフェース２０ｃ，２０ｄやスロット２０ｅは筐体１２の外面に露出している。

管理カード２０にもまた、回路基板２０ａをベースとして各種の電子部品が実装されるとともに、これらを接続する配線パターン（いずれも図示せず）が形成されている。回路基板２０ａにはコネクタ２０ｂが実装されており、これに相対するスイッチファブリック１６にも、収容される管理カード２０の個数（枚数）分のコネクタ１６ｃが別途実装されている。そして、個々の管理カード２０は筐体１２に収容された状態で、そのコネクタ２０ｂがそれぞれ対応するコネクタ１６ｃに接続されている。

次に図２は、ネットワーク中継装置１０の構成を簡略化して示したブロック図である。このブロック図において、実施形態１で一例として挙げる電力モニタ回路の構成が示されている。以下、図２を参照しつつ実施形態１に特有の電力モニタ回路について説明する。

ネットワーク中継装置１０の構成を簡略化すると、図２のブロック図に示されているように、例えば主機能部としてのカードモジュール１４と、電源部としての電源ユニット１８に分けることができる。この他にも、主機能部としての構成には管理カード２０も含まれるが、ここでは図示の煩雑化を防止するため、カードモジュール１４を主機能部の代表的な要素として示し、管理カード２０については図示を省略している。なお図２中、管理カード２０については括弧書きで参照符号を付している。

実際のネットワーク中継装置１０では、カードモジュール１４及び管理カード２０のそれぞれと電源ユニット１８との間に上記のスイッチファブリック１６が介在しているが、電源ユニット１８からカードモジュール１４や管理カード２０への電力供給路に着目すると、ここではスイッチファブリック１６の構成を省略（あるいは簡略化）して考えることができる。このため図２では便宜上、カードモジュール１４や管理カード２０と電源ユニット１８とがコネクタ１４ｃ（２０ｂ），１８ｂを介して着脱可能に接続された状態で示されている。

〔電源部〕
上記のように電源ユニット１８は、外部の交流電源から内部直流電源を生成する。このため電源ユニット１８は、例えばＡＣ／ＤＣコンバータ２２を有しており、このＡＣ／ＤＣコンバータ２２は、電源コード１８ａを通じて外部から取り込んだ交流を直流に変換し、適切な電圧に変換してカードモジュール１４に供給する。

〔電源供給路〕
電源ユニット１８で変換された直流電源は、例えば図２に示される電源供給路２４を通じてカードモジュール１４及び管理カード２０に供給（分配）される。したがって上記のコネクタ１４ｃ，１８ｂは、電源ユニット１８から（図示しないスイッチファブリック１６を経て）カードモジュール１４及び管理カード２０のそれぞれに至る電源供給路２４の途中に配置されている。

〔主機能部〕
上記のようにカードモジュール１４及び管理カード２０は、ネットワーク中継装置１０において主機能部を構成する。すなわちカードモジュール１４は、ネットワーク中継装置１０が接続されているネットワーク（図示していない）において、そのネットワーク通信（ネットワークフレームの転送）に使用される中継機能を有している。なお管理カード２０については、既に述べたようにネットワーク中継装置１０の運用設定や管理を行う機能を有する。

〔電力モニタ回路〕
実施形態１に特有の電力モニタ回路は、例えばカードモジュール１４に形成されている。また同様に、図示されていない管理カード２０にも電力モニタ回路が形成されている。以下ではカードモジュール１４を例として電力モニタ回路の構成を説明するが、管理カード２０についても同様の構成を有するものとする。

電力モニタ回路は、主に電流モニタ２６及びＣＰＵ３０から構成されている。このうち電流モニタ２６は、例えばホール素子を用いた磁気比例式のセンシングデバイスである。電流モニタ２６は、コネクタ１４ｃより先の電源供給路２４の途中で電流値を観測する。ここで観測される電流値は、電源ユニット１８によって直流に変換された後の値である。

電流モニタ２６は、その観測結果である電流値（参照符号Ｉａ）に比例したアナログ信号（電圧信号）を出力する。このため電力モニタ回路はＡＤＣ２８を有しており、電流モニタ２６から出力されたアナログ信号は、ＡＤＣ２８によりデジタル信号に変換された状態で上記のＣＰＵ３０に入力される。

また電流モニタ２６には、電圧モニタとしての機能が別途組み込まれていてもよい。電圧モニタ（個別の参照符号は付さない）は、例えば抵抗素子を用いて構成することができ、このような電圧モニタは、コネクタ１４ｃより先の電源供給路２４の途中で電圧値を観測する。ここで観測される電圧値もまた、電源ユニット１８によって直流に変換された後の値である。

電圧モニタもまた、その観測結果である電圧値（参照符号Ｖａ）に比例したアナログ信号（電圧信号）を出力する。電圧モニタを設けた場合、電流モニタ２６とは別チャンネルの信号線及びＡＤＣを用いてアナログ信号をデジタル信号に変換し、上記のＣＰＵ３０に入力することができる。

なお、図２中に破線で示されているように、例えばＣＰＵ３０がアナログ入力端子を有している場合、特にＡＤＣ２８を用いることなく、電流モニタ２６や電圧モニタからアナログ信号（電流値Ｉａ、電圧値Ｖａ）をそのままＣＰＵ３０に入力してもよい。

その他にカードモジュール１４の構成として、ここでは上記のポート１４ｂや転送処理部３４が概略的に示されている。転送処理部３４はフレームの転送処理を行う際、例えば図示しないＦＤＢ（Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ Ｄａｔａ Ｂａｓｅ）にしたがって送信用ポート１４ｂの番号を特定する。なお、管理カード２０には転送処理部３４としての構成は設けられていない。また管理カード２０の場合、ポート１４ｂの構成が外部インタフェース２０ｃ，２０ｄに該当する。

上記のＣＰＵ３０は、カードモジュール１４においてフレームの転送処理を統括的に制御するロジック回路であり、実施形態１ではＣＰＵ３０のリソースを活用して電力モニタ回路を構成している。また管理カード２０の場合、ＣＰＵ３０は主としてネットワーク中継装置１０の運用設定や管理に関する処理を制御する。いずれにしても、ＣＰＵ３０は、例えば以下に挙げる複数の手法を用いて消費電力を算出することができる。以下、実施形態１で用いられる消費電力の算出手法について説明する。

〔第１算出手法〕
先ずＣＰＵ３０は、上記の電流モニタ２６及び電圧モニタにより観測された電流値Ｉａ及び電圧値Ｖａから、カードモジュール１４及び管理カード２０ごとのローカルな消費電力ｗを算出する。なお、管理カード２０については現用（使用中）のものを対象とし、未使用（予備）のものは対象としなくてよい。カードモジュール１４及び現用の管理カード２０の各消費電力ｗは、例えば電流値Ｉａと電圧値Ｖａとの積で表すことができる。なお実際には、電流値Ｉａ及び電圧値Ｖａを表す各電圧信号をＣＰＵ３０内で適宜変換して演算を行う。

図２では１つのカードモジュール１４を示しているが、実施形態１で挙げたネットワーク中継装置１０のように、１つの筐体１２に複数のカードモジュール１４を搭載して稼働する装置（シャーシ型スイッチ）の場合、カードモジュール１４ごとに電力モニタ回路を実装することで、カードモジュール１４ごとにローカルな消費電力ｗを算出することが可能である。

例えば、３つ（３枚）のカードモジュール１４をそれぞれ「モジュールＡ」、「モジュールＢ」、「モジュールＣ」とした場合、それぞれのモジュールで搭載機能（使用するポート数や通信帯域）が異なっていれば、当然に各ローカルの消費電力ｗも異なってくる。

このような場合であっても、カードモジュール１４ごとに電力モニタ回路を実装していれば、「モジュールＡ」についてローカルの消費電力ｗを算出し、「モジュールＢ」についてローカルの消費電力ｗを算出し、さらに「モジュールＣ」についてローカルの消費電力ｗを算出するといった運用が可能となる。これにより、ネットワーク中継装置１０についてよりきめ細かな消費電力の管理が可能となる。

次に、例えば管理カード２０のＣＰＵ３０がマスターとなり、他のカードモジュール１４のＣＰＵ３０からそれぞれローカルな消費電力ｗのデータを取りまとめる。すなわち、個々のカードモジュール１４は、電力モニタ回路を用いてローカルな消費電力ｗを算出すると、それぞれの算出結果を管理カード２０のＣＰＵ３０に送信する。管理カード２０のＣＰＵ３０は、個々のカードモジュール１４から受信したローカルな消費電力ｗの合計を算出する。ここで合計した消費電力ｗには、管理カード２０自身で算出したローカルな消費電力ｗを含めることができる。

続いて管理カード２０のＣＰＵ３０は、カードモジュール１４及び管理カード２０のローカルな消費電力ｗの合計に応じた電源ユニット１８の効率を求める。ここで電源ユニット１８は、負荷となるカードモジュール１４及び管理カード２０の消費電力ｗの大きさに応じた固有の効率カーブ（負荷率−効率曲線）を有することが既知である。この効率カーブは、カードモジュール１４及び管理カード２０を合計した消費電力ｗの関数η（ｗ）として表すことができる。

管理カード２０のＣＰＵ３０は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３２を内蔵しており、このＲＯＭ３２に予め関数η（ｗ）のデータを記憶しておくことで、カードモジュール１４及び管理カード２０ごとのローカルな消費電力ｗの合計から電源ユニット１８の効率を求めることができる。

〔総消費電力Ｐの算出〕
そして、管理カード２０のＣＰＵ３０は以下の式（１）からカードモジュール１４、管理カード２０及び電源ユニット１８を含む全体、つまりネットワーク中継装置１０全体の総消費電力Ｐを算出することができる。
Ｐ＝ｗ／η（ｗ）・・・（１）
上式（１）において、ｗの値はマスターとなるＣＰＵ３０で取りまとめたカードモジュール１４及び管理カード２０ごとのローカルな消費電力ｗの合計である。

なお、ここでは「ローカルの消費電力ｗ（及びその合計）→効率（η（ｗ））→総消費電力Ｐ」のように順を追って総消費電力Ｐを算出する例を挙げているが、結果的に総消費電力Ｐは、観測結果である電流値Ｉａ及び電圧値Ｖａから一義的に算出できることがわかる。したがって、このように順を追って総消費電力Ｐを算出するのではなく、電流値Ｉａ及び電圧値Ｖａを引数とし、そこから直に総消費電力Ｐを算出する演算ロジックを管理カード２０のＣＰＵ３０に採用してもよい。

また、ＲＯＭ３２に記憶させる関数η（ｗ）のデータは、例えば実際にネットワーク中継装置１０を使用する際、カードモジュール１４又は管理カード２０内の各種機能を部分的に作動又は非作動に切り替えることで消費電力ｗを可変させ、その時々の総消費電力Ｐを電力計で計測することにより、事前に正確なサンプルを取得することができる。このようにして取得したデータを関数η（ｗ）として予め管理カード２０のＲＯＭ３２に保存しておけばよい。

〔第２算出手法〕
次に第２算出手法について説明する。第２算出手法では、例えば関数η（ｗ）を用いて電源ユニット１８の効率を算出するのではなく、予め固定の代表値を用いて総消費電力Ｐを算出するものとする。なお、各カードモジュール１４でのローカルな消費電力ｗの算出や、これらを管理カード２０に送信してマスターとなるＣＰＵ３０で合計する点については、第１算出手法と同様である。

すなわち、実施形態１で用いている電源ユニット１８は、高効率電源としてネットワーク中継装置１０に搭載されていることから、予め固定の代表値（例えば８５％〜９０％以上で固定の値）を上式（１）の分母に適用して総消費電力Ｐを算出してもよい。この場合の算出式は以下の式（２）となる。
Ｐ＝ｗ／ηｔｙｐ ・・・（２）
ここに、ηｔｙｐは効率についての固定の代表値である。

第２算出手法において、効率を代表値とする根拠は以下の通りである。例えば、ネットワーク中継装置１０全体の総消費電力が１０００Ｗであり、電源ユニット１８の効率が代表値で８７％であったとすると、電源ユニット１８での損失は１３％分の１３０Ｗとなる。この場合、実際の負荷変動に対して電源ユニット１８で生じる損失のばらつきを±１０％と見込むと、総消費電力Ｐの算出結果には１３％の誤差が生じることになるが、この程度の誤差は、全体の総消費電力１０００Ｗに対しては１．３％程度でしかない。したがって、実用上で問題がない程度の概算値を知りたい場合は、電源ユニット１８の効率を関数η（ｗ）から動的に算出することなく、予め固定の代表値で代用することができる。

このように、第２算出手法を用いて総消費電力Ｐを算出する場合、予めＲＯＭ３２に関数η（ｗ）のデータを記憶させておく必要がないため、その分の製造コストを低く抑えることができる。また、事前に実測を行って関数η（ｗ）のデータを取得する必要がないため、さらに製造工数を削減することができる。また、必要な演算処理の量（回数）が少ないため、それだけＣＰＵ３０の処理負荷を軽減することができる。

〔第３算出手法〕
続いて第３算出手法について説明する。第３算出手法では、例えばカードモジュール１４及び管理カード２０において、それぞれの電圧モニタを用いて電圧値Ｖａを観測することなく、予め既知の定格電圧値を用いて総消費電力Ｐを算出するものとする。ここでも同様に、各カードモジュール１４でローカルな消費電力ｗを算出し、これらを管理カード２０に送信してマスターのＣＰＵ３０で合計するものとする。

すなわち、電源ユニット１８からの出力電圧（ＤＣ電圧）は、一般に±２〜３％程度の誤差範囲内に収まることが実用上で明らかとなっている。このため、敢えて電圧モニタを用いてリアルタイムに電圧値Ｖａを観測することなく、予め各カードモジュール１４や管理カード２０について、既知の定格電圧値を用いて総消費電力Ｐを算出することとしても、概算値を知りたい場合は特に問題がない。

したがって、第３算出手法においては、予め既知の定格電圧（例えばＤＣ５Ｖ）を用いてローカルな消費電力ｗを算出し、それらを上式（１）又は上式（２）に適用して総消費電力Ｐを算出してもよい。

このように、第３算出手法を用いて総消費電力Ｐを算出する場合、電圧モニタやその信号線、ＡＤＣ等が不要となるため、それだけ電力モニタ回路の構成を簡略化することができる。また、電圧値を動的にモニタリングして演算処理を行う必要がないため、それだけＣＰＵ３０の処理負荷を軽減することができるという利点が大きい。

〔第４算出手法〕
さらに第４算出手法として、以下の態様を挙げることができる。すなわち、第２算出手法において上式（１）の分母を代表値とする点と、第３算出手法において電圧値を定格値として扱う点をともに適用して第４算出手法とすることができる。ここでも同様に、各カードモジュール１４でローカルな消費電力ｗを算出し、これらを管理カード２０に送信してＣＰＵ３０で合計するものとする。

この場合、第２算出手法による利点と第３算出手法による利点をともに享受することができる点でさらに利便である。ただし総消費電力Ｐの算出結果には、効率についての誤差と供給電圧についての誤差の両方が含まれることになるため、第４算出手法を採用する際は誤差の許容範囲にも留意する必要がある。

〔外部送信機能〕
また実施形態１では、上記のように総消費電力Ｐの算出を管理カード２０のＣＰＵ３０で行っているため、その算出結果をネットワーク経由で送信することができる。すなわち、管理カード２０のＣＰＵ３０は総消費電力Ｐの算出処理を行うと、いずれかの外部インタフェース２０ｃ，２０ｄから算出結果を含む管理フレームを送信することができる。

このような管理フレームの送信機能は、例えばＳＮＭＰ（Ｓｉｍｐｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いて実現することができる。すなわち、管理カード２０のＣＰＵ３０はＳＮＭＰエージェントとして機能することができるため、そのエージェント機能に総消費電力Ｐの算出結果を送信するルーチンを組み込んでおけばよい。

この場合、例えば図示しないネットワークに接続された管理端末から、現用の管理カード２０のエージェントに対して要求をポーリング送信し、これに応じてエージェントから管理フレームを送信することができる。あるいは、エージェント側が定期的又は随時（例えば負荷変動時等）に総消費電力Ｐを算出し、その算出結果を管理フレームとして管理端末に送信することとしてもよい。

〔比較例との対比〕
以上で実施形態１に特有の電力モニタ回路による利点が既に明らかとなっているが、以下に実施形態１に対する比較例を挙げ、これとの対比をもって実施形態１の有用性についてさらに検証するものとする。

図３は、比較例となる電力モニタ回路を搭載したネットワーク中継装置の構成を概略的に示すブロック図である。ここでは実施形態１との混同を防止するため、比較例では対象をネットワーク中継装置１００とし、その主機能部としての構成をカードモジュール１４０、電源部としての構成を電源ユニット１８０とするが、それぞれの基本機能は実施形態１と同じである。その他の詳細な構成要素についても、図３中において適宜、実施形態１とは異なる参照符号を用いて混同を防止しているが、それぞれ対応する構成の基本機能は実施形態１と同じである。

その上で、比較例となる電力モニタ回路は、カードモジュール１４０や管理カード１２０ではなく、電源ユニット１８０に搭載されている点が実施形態１と大きく異なる。このような相違点は、従来一般的な先行技術において、各電子機器の電源部（ＡＣ電源の入口）にて消費電力をモニタリングしていた点とも共通する。

このため比較例においては、例えばＡＣ／ＤＣコンバータ２２０への入口に電流モニタ２６０及び電圧モニタが配置されている。この場合、観測結果はＡＣ電流及びＡＣ電圧となるため、実用上は電力モニタ回路内にＡＤＣ（位相処理部）２８０を設ける必要がある。ＡＤＣ（位相処理部）２８０は、電流モニタ２６０及び電圧モニタにて観測された電流及び電圧について、電圧−電流間の位相差をモニタする高精度デバイスである。

また比較例においては、ＡＤＣ（位相処理部）２８０によるデジタル変換後のモニタ信号（Ｉａ，Ｖａ）をカードモジュール１４０や管理カード１２０に入力する際、その途中に絶縁素子２８５を介在させる必要がある。これは、安全性の観点からＡＣ／ＤＣコンバータ２２０の一次側（交流側）と二次側（直流側）とで電気的な絶縁関係を確保する必要があることに基づくものである。なお絶縁素子２８５は、例えばフォトカプラ等の電気的な絶縁性を有した信号中継器である。

このように比較例においては以下の問題がある。
（１）位相処理部のために高精度なＡＤＣ２８０が必要となるため、それだけ製造コストが高くなる。
（２）観測結果がＡＣ信号であるため、消費電力ｗの算出に際して複雑なサンプリング処理や演算処理が必要となり、それだけＣＰＵ３００の負荷が過大となる。
（３）電源ユニット１８０からカードモジュール１４０や管理カード１２０への信号線が別途必要になり、それだけスイッチファブリック１６０を含めた配線系統が複雑化する。
（４）電源ユニット１８０からカードモジュール１４０や管理カード１２０への信号線の途中には、絶縁素子２８５を介在させる必要があり、それだけ高コストになる。

これに対し、実施形態１では上記（１）〜（４）の問題は生じないことから、比較例よりも低コスト化が可能であり、最近の高効率電源を用いれば、簡素な構成でも実用上充分な精度で総消費電力Ｐを算出することができる。

以上のように実施形態１のネットワーク中継装置１０，２１０によれば、低コストに消費電力をモニタリングすることができる。また、主機能部であるカードモジュール１４が複数ある場合であっても、それぞれに電力モニタ回路を搭載することで、よりきめ細かな消費電力の管理が可能となる。

〔実施形態２〕
次に、本発明の実施形態２について説明する。
図４は、実施形態２のネットワーク中継装置２１０を概略的に示す斜視図である。実施形態１ではシャーシ型スイッチであるネットワーク中継装置１０を例に挙げていたが、実施形態２のネットワーク中継装置２１０は、いわゆるボックス型スイッチである点が異なる。以下、実施形態１との相違点を中心として説明することとし、共通の事項については重複した説明を適宜省略する。

実施形態２のネットワーク中継装置２１０はボックス型のケース（筐体）２１２を備えており、このケース２１２内に１つのメインボード２１４が内蔵されている。メインボード２１４には、例えばその回路基板２１４ａ上に各種の電子部品が実装されるとともに、これらを接続する配線パターン（いずれも図示せず）が形成されている。このメインボード２１４についても、上記のカードモジュール１４と同様にネットワーク通信に使用される中継機能を有した主機能部が形成されている。

メインボード２１４には複数のポート２１４ｂ（全てに参照符号は付していない）が設けられており、これらポート１４ｂもまたケース２１２の前面に露出している。また実施形態２の場合、メインボード２１４に上記の管理カード２０と同様の機能が組み込まれている。このためメインボード２１４には、上記と同じ外部インタフェース２０ｃ，２０ｄ等が設けられており、これら外部インタフェース２０ｃ，２０ｄがケース２１２の前面に露出している。

ケース２１２の内部には、実施形態１と同様に２つの電源ユニット１８が設置されており、これにより電源の冗長化が図られている。なお、電源ユニット１８の構成及び機能は実施形態１と同様である。ケース２１２内でメインボード２１４と電源ユニット１８とは、例えば中継端子板２１６を介して接続されている。実施形態２の場合、中継端子板２１６にスイッチファブリック１６のような機能は組み込まれていない。

中継端子板２１６には、例えばその基板２１６ａの両面にそれぞれコネクタ２１６ｂ（図４には前面側のものを示す）が設けられている。これらコネクタ２１６ｂに対応して、メインボード２１４の回路基板２１４ａにコネクタ２１４ｃが設けられており、また電源ユニット１８にも図示しないコネクタが設けられている。中継端子板２１６の基板２１６ａには、両側のコネクタ２１６ｂ同士を接続する電源供給路（図示されていない）が形成されており、電源ユニット１８で生成された内部直流電源は、コネクタ２１６ｂ及び電源供給路を通じてメインボード２１４に供給されている。

実施形態２の場合、図２のブロック図においてメインボード２１４が主機能部としての構成となる。このため電力モニタ回路は、メインボード２１４の回路基板２１４ａに形成されている。

電力モニタ回路のＣＰＵ３０は、メインボード２１４についてのローカルな消費電力ｗを算出し、上式（１）からネットワーク中継装置２１０全体としての総消費電力Ｐを算出することができる。実施形態２においても同様に、上述した第１〜第４算出手法を適用することができる。また算出した総消費電力Ｐは、いずれかの外部インタフェース２０ｃ，２０ｄを通じて外部に送信することができる。

上述した実施形態２のネットワーク中継装置２１０についても、第１実施形態と同様の電力モニタ回路を適用することで、低コストに精度よく消費電力をモニタリングすることができる。

本発明は上述した実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施することが可能である。実施形態１では、カードモジュール１４ごとのローカルな消費電力ｗを管理カード２０で合計し、その合計した消費電力ｗから総消費電力Ｐを算出することとしているが、各カードモジュール１４のＣＰＵ３０で総消費電力Ｐを算出してもよい。

また各実施形態では、ＣＰＵ３０のリソースを活用して総消費電力Ｐを算出しているが、例えばカードモジュール１４や管理カード２０、メインボード２１４等に別途専用のロジックＩＣを追加してローカルな消費電力ｗや総消費電力Ｐを算出してもよい。

その他、各実施形態で挙げたネットワーク中継装置１０，２１０の構成は、その一部を変形又は置換して実施してもよい。

１０，２１０ ネットワーク中継装置
１２ 筐体
１４ カードモジュール（主機能部）
１４ｂ ポート（送信手段）
１４ｃ コネクタ
１６ スイッチファブリック
１６ｂ コネクタ
１８ 電源ユニット
１８ｂ コネクタ
２２ ＡＣ／ＤＣコンバータ
２４ 電源供給路
２６ 電流モニタ（観測手段）
３０ ＣＰＵ（算出手段，送信手段）
３２ ＲＯＭ（記憶手段）
３４ 転送処理部（送信手段）
２１４ メインボード（主機能部）

Claims (7)

1. ネットワーク通信に使用される中継機能を有した主機能部と、
   外部の交流電源から取り込んだ交流を直流に変換して前記主機能部に供給する電源部と、
   前記電源部から前記主機能部に供給される直流変換後の電流値を観測する観測手段と、
   前記観測手段による観測結果に基づいて、前記主機能部及び前記電源部を含む全体の総消費電力を算出する算出手段と、
   前記主機能部の中継機能を実際に使用した場合の消費電力の大きさを前記電源部に対する負荷としたとき、この負荷となる前記主機能部の消費電力に応じた前記電源部の効率の変化を表す関数を予め記憶する記憶手段と
   を備え、
   前記算出手段は、
   前記観測手段による観測結果を用いて算出した前記主機能部の消費電力と前記関数から得られた前記電源部の効率とを用いて前記総消費電力を算出する
   ネットワーク中継装置。
2. 請求項１に記載のネットワーク中継装置において、
   前記算出手段は、
   前記電源部から前記主機能部に供給される直流変換後の電圧値を予め既知の定格電圧値として、この定格電圧値と前記観測手段により観測された電流値から算出した前記主機能部の消費電力と前記関数から得られた前記電源部の効率とを用いて前記総消費電力を算出することを特徴とするネットワーク中継装置。
3. 請求項１に記載のネットワーク中継装置において、
   前記観測手段は、
   前記電源部から前記主機能部に供給される直流変換後の電圧値をさらに観測し、
   前記算出手段は、
   前記観測手段により観測された電流値及び電圧値から算出した前記主機能部の消費電力と前記関数から得られた前記電源部の効率とを用いて前記総消費電力を算出することを特徴とするネットワーク中継装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のネットワーク中継装置において、
   前記算出手段は、
   前記観測手段による観測結果に関わらず、前記電源部の効率を予め固定された代表値として前記総消費電力を算出することを特徴とするネットワーク中継装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のネットワーク中継装置において、
   前記主機能部は、
   ネットワークに接続されたポートから前記算出手段による算出結果をネットワーク信号として送信する送信手段をさらに有することを特徴とするネットワーク中継装置。
6. ネットワーク通信に使用される中継機能を有した主機能部と、
   外部の交流電源から取り込んだ交流を直流に変換して前記主機能部に供給する電源部と、
   前記電源部から前記主機能部に供給される直流変換後の電流値を観測する観測手段と、
   前記観測手段による観測結果に基づいて、前記主機能部及び前記電源部を含む全体の総消費電力を算出する算出手段と、
   前記主機能部及び前記電源部を収容する筐体と、
   前記筐体内で前記主機能部及び前記電源部がそれぞれコネクタを介して着脱可能に接続され、その接続状態にて前記電源部から前記主機能部に至る電源供給路を形成する回路基板とをさらに備え、
   前記観測手段は、
   前記コネクタから先の前記主機能部に至る電源供給路上にて電流値を観測する電流モニタを含む
   ネットワーク中継装置。
7. 請求項６に記載のネットワーク中継装置において、
   前記筐体内に複数の前記主機能部が収容されており、
   前記観測手段は、
   複数ある前記主機能部のそれぞれについて個別に観測を行い、
   前記算出手段は、
   前記観測手段による個別の観測結果を合計した値から総消費電力の算出を行うことを特徴とするネットワーク中継装置。
   

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