JP5949525B2 - 信号生成装置及び信号生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信装置間から分岐された信号の受信手段による受信を可能にする信号生成装置及び信号生成方法に関する。

図１は、ネットワーク装置間の信号のモニタリングを行う監視システムの構成例を示す図である。監視システム５００では、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂ間に流れる信号を監視するために、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂの間にＴＡＰ １が介在するように、これらの装置が接続される。ＴＡＰ １は、ネットワークタップとも呼ばれ、接続されるネットワーク装置２Ａ、２Ｂ間の信号を分岐させ、モニタリング装置３に出力する装置である。

図２は、１０００ＢＡＳＥ−Ｔに対応したＴＡＰの構成例を示す図である。１０００ＢＡＳＥ−Ｔのイーサネット（登録商標）では、２本の信号線を対にした、２対４組のＵＴＰ（Unshielded Twist Pair cable）ケーブルが用いられ、この２対４組の信号線全てを
用いて双方向で送受信が行われる。そのため、例えば、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂともに、１０００ＢＡＳＥ−Ｔのインターフェイスを備え、両者間で１０００ＢＡＳＥ−Ｔに準じた通信が行われる場合には、ＴＡＰ Ｐ１は、各方向の信号を抽出して、モニタリング装置３に出力する。

ＴＡＰ Ｐ１は、信号抽出部Ｐ１１と、受信部Ｐ１２とを備える。信号抽出部Ｐ１１は、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂ間に流れる信号を、各方向について分岐させて抽出する。受信部Ｐ１２は、各方向の信号について、信号受信ＰＨＹ Ｐ１３と信号送信ＰＨＹ Ｐ１４との組と、信号受信ＰＨＹ Ｐ１５と信号送信ＰＨＹ Ｐ１６との組とを有する。

信号抽出部Ｐ１１によって分岐された信号のレベルは小さいため、受信部Ｐ１２の信号受信ＰＨＹ Ｐ１３，Ｐ１５が、一旦、信号を物理層レベルで終端して、信号のレベルを増幅し整形して、再び送信ＰＨＹ Ｐ１４，Ｐ１６がモニタリング装置３に出力する。信号受信ＰＨＹ Ｐ１３，Ｐ１５、及び、信号送信ＰＨＹ Ｐ１４，Ｐ１５は、イーサネット物理層に係る処理を行う。

イーサネット物理層の機能は、以下の２つに大別される。
（１）フレーム符号化（ＰＣＳ：Physical Coding Sublayer：物理符号化副層）
（２）信号波形変換（ＰＭＡ：Physical Medium Attachment：物理媒体接続部）

受信側では、ＰＭＡ，ＰＣＳの順で処理が行われる。より具体的には、以下の通りである。まず、信号波形変換（ＰＭＡ）では、アナログ信号がデジタル信号に変換される。次に、フレーム符号化（ＰＣＳ）では、パラレル信号が所定のフレーム復号化方式により１，０のビット列に復号される。送信側では、受信側とは逆のＰＣＳ，ＰＭＡの順番で処理が行われる。

例えば、１００ＢＡＳＥ−Ｔや１０００ＢＡＳＥ−Ｔでは、送信側では、フレーム符号化（ＰＣＳ）において、所定のフレーム符号化方式によって符号化された信号に、スクランブル処理が施される。スクランブル処理は、ＩＦＧ（Inter Frame Gap）におけるアイ
ドル信号を連続して送信し続ける場合に、短い周期で繰り返されるビットパターンによって電磁誘導輻射（ＥＭＩ：Electro Magnetic Interface）が発生して周囲に悪影響を及ぼすことを避けるために行われる。

したがって、１００ＢＡＳＥ−Ｔや１０００ＢＡＳＥ−Ｔでは、受信側でも、フレーム符号化（ＰＣＳ）において、所定のフレーム符号化方式による復号化の前に、スクランブルを解除する処理（デスクランブル処理）が行われる。

イーサネット（登録商標）では、１０ＢＡＳＥ−Ｔ，１００ＢＡＳＥ−ＴＸ，１０００ＢＡＳＥ−Ｔ等の各規格によって、ＰＣＳやＰＭＡにおいて用いられる符号化方式や、スクランブル処理の方式が異なる。例えば、ＰＣＳでは、１０ＢＡＳＥ−Ｔではマンチェスタ符号が用いられる。１００ＢＡＳＥ−Ｔでは、４Ｂ／５Ｂ符号が用いられる。１０００ＢＡＳＥ−Ｔでは、８Ｂ／１Ｑ４符号が用いられる。ＵＴＰケーブルで接続される２台のネットワーク通信装置間では、これらの方式の整合性が取れていないと、リンクアップせず、通信が行えない。そのため、イーサネットでは、通信が開始される前に、互いの通信方式の整合を取るためのオートネゴシエーションが実行される。リンクアップとは、互いの信号を受信可能な状態、より具体的には、通信を行う各ネットワーク装置において、ＰＣＳ，ＰＭＡいずれの処理も実行可能な状態のことを指す。

オートネゴシエーションは、通信する装置間で、通信方式の整合性を取るための交渉として行われる。オートネゴシエーションでは、例えば、通信速度，デュプレックスモード（全二重又は半二重）等の情報が交換され、使用する通信速度，デュプレックスモード等が決定される。また、１０００ＢＡＳＥ−Ｔでは、２対４組に信号線が全て双方向で使用されるため、オートネゴシエーションによって、ネットワーク装置２Ａ、２Ｂについて、クロック同期のためのモードがマスタ又はスレーブのいずれかに決定される。マスタモードとなるネットワーク装置は、ローカルクロックで送信、受信を行う。一方、スレーブモードとなるネットワーク装置は、マスタとなるネットワーク装置のクロックを受信信号から復元して、該クロックで送信、受信を行う。また、１０００ＢＡＳＥ−Ｔでは、マスタモードとスレーブモードとでは、フレーム符号化（ＰＣＳ）におけるスクランブル処理で用いられるスクランブルパターンが異なる。

ＴＡＰ Ｐ１は、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂ間の通信を分岐させる装置であり、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂ間の通信には参加せず、信号を受信する装置である。ＴＡＰ Ｐ１の信号受信ＰＨＹ Ｐ１３，Ｐ１５は、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂ間の信号を受信するための情報を、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂ間のオートネゴシエーションの実行中に流れるアイドル信号から、取得する。

ネットワーク装置２Ａ，２Ｂ間の信号を受信するための情報には、例えば、通信速度，信号波形変換（ＰＭＡ）において信号受信に用いられるクロック，フレーム符号化（ＰＣＳ）においてデスクランブラ処理で用いられるスクランブルパターンがある。

ＴＡＰ Ｐ１の信号受信ＰＨＹ Ｐ１３，Ｐ１５は、信号抽出部Ｐ１１によって抽出された信号から復元することによって、信号受信に用いられるクロックを取得する。クロックを取得することによって、該クロックの周波数が判明し、これとともに通信速度も判明する。通信速度が判明することによって、信号受信ＰＨＹ Ｐ１３，Ｐ１５は、フレーム符号化（ＰＣＳ）で用いられる符号化方式を判別することができる。

スクランブルパターンは、アイドル信号に含まれている。例えば、スクランブルパターンは、以下のようにして、判別される。

まず、１０００ＢＡＳＥ−Ｔでは、８ビットのデータが、フレーム符号化（ＰＣＳ）の処理（８Ｂ１Ｑ４：8 binary to 1 quinary 4）によって、５値データ４組のシンボルに
変換される。この５値４組の各組がＵＴＰケーブルの各より対線に割り当てられる。アイドル信号の場合には、フレーム符号化（ＰＣＳ）の処理において特殊なコードが用いられ
ることによって、５値４組のうちの１組にスクランブルパターンが現れる。すなわち、ＵＴＰケーブルの２対４組のうちの１組のより対線に流れるアイドル信号にスクランブルパターンが現れる。

信号受信ＰＨＹ Ｐ１３，Ｐ１５は、まず、アイドル信号に対して、マスタモードのパターンでデスクランブル処理を実行し、エラーなくフレーム符号化（ＰＣＳ）の処理を完了する場合に、受信信号のスクランブルパターンがマスタモードのパターンであることを判別する。フレーム符号化（ＰＣＳ）の処理がエラーになった場合には、信号受信ＰＨＹ
Ｐ１３，Ｐ１５は、アイドル信号に対して、スレーブモードのパターンでデスクランブル処理を実行することを決定する。

例えば、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂ間で通信中に、ＴＡＰ Ｐ１自体が交換される場合には、一旦ケーブルが抜き差しされるため、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂ間の通信は切断される。そのため、新しいＴＡＰ Ｐ１が接続されると、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂ間では、オートネゴシエーションが実行されてから、通信が開始される。ＴＡＰ Ｐ１は、このオートネゴシエーション中のアイドル信号によって、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂ間の信号を受信するための情報を取得することができる。

米国特許第８，０２７，２７７号明細書 特開２００６−２７０９７１号公報 特開２００３−２６４５５８号公報

しかしながら、例えば、信号抽出部Ｐ１１と受信部Ｐ１２とは、それぞれ別個体であり、受信部Ｐ１２は受信部Ｐ１２自体を交換可能である場合には、以下のような問題が生じる。例えば、故障等の理由により、ＩＣ（Integrated Circuit）チップ等の受信部Ｐ１２に相当する部品を交換する場合には、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂ間の通信は切断されず、交換された受信部Ｐ１２は、通信途中から信号の受信を開始することになる。この場合、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂ間のオートネゴシエーションは行われない。

１０００ＢＡＳＥ−Ｔのスクランブルパターンは、３３ビットのスクランブラによって生成される。ＵＴＰケーブルには、１クロックにつき８ビットのデータから生成された５値４組のシンボルが流れ、アイドル信号の場合には、このうちの１組にスクランブルパターンを示す信号（スクランブラビット）が流れるため、アイドル信号では、１クロックにつき１ビットのスクランブル信号が流れる。したがって、スクランブルパターンを特定するためには、少なくとも３３クロック分のアイドル信号が用いられる。

オートネゴシエーション実行中、あるいは無通信状態にある場合には、十分な長さ（３３クロック以上）のアイドル信号が流れるため、ＴＡＰ Ｐ１の信号受信ＰＨＹ Ｐ１３，Ｐ１５は、スクランブルパターンを判別することができる。

一方、イーサネット（登録商標）では、フレームとフレームの間隔（ＩＦＧ：Inter Frame Gap）は、１２バイト以上と定められており、そのうちアイドル信号は、８バイト以
上と定められている。８バイトのアイドル信号は、１クロックにつき８ビットのデータを送信する１０００ＢＡＳＥ−Ｔでは、８クロック分に相当する。すなわち、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂの間で通信が行われている場合には、必ずしもスクランブルパターンを特定できるほどの長さ（３３クロック以上）のアイドル信号を取得できるとは限らない。

したがって、受信部Ｐ１２に相当する部品の交換等により、受信部Ｐ１２がネットワーク装置２Ａ，２Ｂ間の通信途中から信号の受信を開始する場合には、信号受信ＰＨＹ Ｐ１３，Ｐ１５がリンクアップ状態にならないことがあった。

本発明の一態様は、通信装置間の通信から分岐された信号を受信する受信手段が、通信途中の信号から受信開始する場合でも、該通信の信号を受信可能にする信号生成装置及び信号生成方法を提供することを目的とする。

本発明の態様の一つは、
所定のスクランブルパターンを含み、２つの通信装置間から分岐された第１の信号を代替する第２の信号を生成する生成部と、
前記第１の信号と前記第２の信号とで出力を切り換える切替手段からの前記第２の信号の受信によって受信手段が信号を受信可能な状態になった場合に、前記切替手段の出力を前記第２の信号から前記第１の信号に切り替えさせる制御部と、
を備える信号生成装置である。

本発明の他の態様の一つは、上述した信号生成装置が上述した処理を実行する信号生成方法である。また、本発明の他の態様は、コンピュータを上述した信号生成装置として機能させるプログラム、及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を含むことができる。コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体には、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータ等から読み取ることができる記録媒体をいう。

開示の信号生成装置及び信号生成方法によれば、通信装置間の通信から分岐された信号を受信する受信手段が、通信途中の信号から受信開始する場合でも、該通信の信号を受信可能にすることができる。

ネットワーク装置間の信号のモニタリングを行う監視システムの構成例を示す図である。 １０００ＢＡＳＥ−Ｔに対応したＴＡＰの構成例を示す図である。 第１実施形態におけるＴＡＰの構成例を示す図である。 第２実施形態におけるＴＡＰの構成例を示す図である。 ＦＰＧＡの処理のフローチャートの一例を示す図である。 第２実施形態の変形例の一つにおけるＴＡＰの構成例を示す図である。 第２実施形態の変形例の一つにおけるＴＡＰの構成例を示す図である。 第３実施形態におけるパケット解析装置の構成例を示す図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。

＜第１実施形態＞
第１実施形態では、ＴＡＰは、所定のスクランブルパターンを含む疑似アイドル信号を生成する。ＴＡＰは、スクランブルパターンを特定できるほどの長さ（３３クロック分）の疑似アイドル信号を、ネットワーク装置間の通信に係る信号の代替として、信号受信ＰＨＹに入力することによって、信号受信ＰＨＹをリンクアップさせる。その後、ＴＡＰは
、信号受信ＰＨＹへの入力を、信号抽出部によって抽出されたネットワーク装置間の通信に係る信号に切り替える。これによって、ネットワーク装置間の通信途中から信号の受信を開始する場合にも、ＴＡＰは、該信号を受信することができる。

図３は、第１実施形態におけるＴＡＰの構成例を示す図である。ＴＡＰ １は、ネットワーク装置２Ａとネットワーク装置２Ｂとを、ネットワークインターフェイスで接続する。ネットワーク装置２Ａ，２Ｂは、例えば、ネットワークインターフェイスを備えたコンピュータ，スイッチ，ルータである。ネットワーク装置２Ａ，２Ｂを接続するＴＡＰ １のネットワークインターフェイスは、単に信号線を有するコネクタである。ＴＡＰ １は、信号抽出部１１と受信部１２とを備える。信号抽出部１１と受信部１２とは、それぞれ別個の基板上に形成されており、コネクタで接続されている。

信号抽出部１１は、例えば、複数の方向性結合器を含み、これらの方向性結合器によって、ネットワーク装置２Ａからネットワーク装置２Ｂの方向に流れる信号と、ネットワーク装置２Ｂからネットワーク装置２Ａの方向に流れる信号とを別々に抽出する。信号抽出部１１によって抽出された、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂ間に流れる信号を、以降、通信信号と称する。

受信部１２は、例えば、１つの基板上に、各方向の信号に対するデータパターン生成部１３，セレクタ１４，信号受信ＰＨＹ１５，信号送信ＰＨＹ１６の組を、２組有する。図中では、一方向の信号に対する同じ組の構成要素には、符号として、数字の後に同じアルファベットが付されている。例えば、データパターン生成部１３Ａ，セレクタ１４Ａ，信号受信ＰＨＹ１５Ａ，信号送信ＰＨＹ１６Ａの組は、ネットワーク装置２Ａからネットワーク装置２Ｂの方向に流れる信号を受信する組である。データパターン生成部１３Ｂ，セレクタ１４Ｂ，信号受信ＰＨＹ１５Ｂ，信号送信ＰＨＹ１６Ｂの組は、ネットワーク装置２Ｂからネットワーク装置２Ａの方向に流れる信号を受信する組である。以降、特に組を区別しない場合には、各組を表すアルファベット無しの符号で表記する。

受信部１２に含まれる、データパターン生成部１３，セレクタ１４，信号受信ＰＨＹ１５，信号送信ＰＨＹ１６は、それぞれの機能を実行するように形成された単独の電子回路であってもよいし、一部又は全部が１つの電子回路として形成されてもよい。例えば、データパターン生成部１３Ａ，１３Ｂ，セレクタ１４Ａ，１４Ｂが１つのＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）内に形成されてもよい。または、データパターン生成部１３
Ａとセレクタ１４Ａ，データパターン生成部１３Ｂとセレクタ１４Ｂ、それぞれ１つのＦＰＧＡであってもよい。受信部１２は、１０００ＢＡＳＥ−Ｔの特性を満足するのに十分な精度を有するものとする。

信号受信ＰＨＹ１５は、入力信号からクロックを復元し、このクロックを用いて、信号波形変換（ＰＭＡ）におけるアナログ信号からの信号波形変換を行う。また、信号受信ＰＨＹ１５は、入力信号からスクランブルパターンを特定し、１０００ＢＡＳＥ−Ｔに準じたＰＣＳにおける復号化処理（５ＰＡＭ，８Ｂ４Ｑ１）及びデスクランブル処理を行う。信号受信ＰＨＹ１５は、ＰＭＡ，ＰＣＳそれぞれの処理を実行することができる状態になると、リンクアップ状態となる。また、例えば、信号受信ＰＨＹ１５が用いるスクランブルパターンと入力信号のスクランブルパターンが適合せず、デスクランブル処理が正常に行われない場合には、信号受信ＰＨＹ１５はリンクダウンとなる。なお、信号受信ＰＨＹ１５は、例えば、マスタモードのスクランブルパターンを用いて入力信号のデスクランブル処理を行い、デスクランブル処理が正常に行われない場合には、スレーブモードに切り替えることによって、入力信号のスクランブルパターンを特定する。

また、信号受信ＰＨＹ１５は、リンクアップ状態において、受信した信号を、イーサネ
ット物理層で終端することで、エラー補正し、信号送信ＰＨＹ１６に出力する。信号抽出部１１によって抽出される通信信号は、レベルは低く、信号受信ＰＨＹ１５に入力されるまでの間に増幅される（図３では増幅器図示せず）。このとき、伝送中に発生する歪みも増幅されるため、信号受信ＰＨＹ１５において、エラー補正が行われる。

信号送信ＰＨＹ１６は、信号受信ＰＨＹ１５から入力されたデジタル信号に対して、イーサネット物理層の処理（ＰＣＳ，ＰＭＡの処理）を施し、アナログ信号に変換し、ＴＡＰ １に接続されるモニタリング装置３に出力する。

データパターン生成部１３は、所定のスクランブルパターンを用いて、１０００ＢＡＳＥ−Ｔを規定するＩＥＥＥ８０２．３ａｂに準拠した方法で、疑似アイドル信号を生成する。データパターン生成部１３は、スクランブラとして、例えば、３３ビットのシフトレジスタを有する。セレクタ１４は、出力を、データパターン生成部１３からの疑似アイドル信号と、信号抽出部１１からの通信信号との間で切り替える。セレクタの出力切替は、データパターン生成部１３によって制御される。

データパターン生成部１３は、セレクタ１４の出力を、データパターン生成部１３からの疑似アイドル信号に接続させ、信号受信ＰＨＹ１５に所定のパターンの疑似アイドル信号を出力する。例えば、３３クロック以上経過後、信号受信ＰＨＹ１５のリンクアップを検出した場合には、データパターン生成部１３は、セレクタの出力を信号抽出部１１からの通信信号に切替させる。

セレクタの出力が信号抽出部１１からの通信信号に切り替わった後に、信号受信ＰＨＹ１５がリンクダウンする場合には、疑似アイドル信号のスクランブルパターンが通信信号と適合していないことが示される。したがって、セレクタの出力が信号抽出部１１からの通信信号に切り替わった後に、信号受信ＰＨＹ１５のリンクダウンを検出した場合には、データパターン生成部１３は、疑似アイドル信号のスクランブルパターンを別のパターンに変更する。その後、データパターン生成部１３は、セレクタ１５の出力を疑似アイドル信号に切り替えさせ、信号受信ＰＨＹ１５がリンクアップしたら、再度セレクタ１４の出力を通信信号に切り替える。データパターン生成部１３は、上記処理を、セレクタ１４の出力が通信信号に切り替わっても、信号受信ＰＨＹ１５がリンクアップ状態を維持するまで繰り返し行う。

第１実施形態では、ＴＡＰ１が所定のスクランブルパターンを用いて疑似アイドル信号を生成、出力することによって、例えば、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂ間の通信途中の信号から受信開始する場合でも、信号受信ＰＨＹ１５がリンクアップし、信号を受信することができる。すなわち、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂ間でオートネゴシエーションが実行されず、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂ間の通信信号から十分な長さのアイドル信号を取得できない場合でも、ＴＡＰ１では信号受信ＰＨＹ１５をリンクアップさせることができる。なお、通信途中から信号の受信を開始する場合に限られず、上記ＴＡＰ１の処理によって、ネットワーク装置２Ａ，２Ｂ間の通信開始から信号の受信を開始する場合にも、信号受信ＰＨＹ１５がリンクアップし、信号を受信することができる。

第１実施形態において、データパターン生成部１３は、「生成部」、「制御部」の一例である。通信信号は、「第１の信号」の一例である。疑似アイドル信号は、「第２の信号」の一例である。セレクタ１４は、「切替手段」の一例である。信号受信ＰＨＹ１５は、「受信手段」の一例である。ネットワーク装置２Ａ、２Ｂは、「通信装置」の一例である。

＜第２実施形態＞
１０００ＢＡＳＥ−Ｔでは、マスタモードのスクランブルパターンと、スレーブモードのスクランブルパターンとが、それぞれ、ＩＥＥＥ８０２．３ａｂにおいて定義されている。

第２実施形態では、ＴＡＰは、疑似アイドル信号に用いられるスクランブルパターンをマスタモードとスレーブモードとのいずれか一方に設定する。疑似アイドル信号によって信号受信ＰＨＹがリンクアップし、セレクタの出力を通信信号に切り替えた後に信号受信ＰＨＹがリンクダウンする場合には、ＴＡＰは、疑似アイドル信号のスクランブルパターンをもう一方に設定し、セレクタの出力を疑似アイドル信号に切り替える。なお、第２実施形態では、第１実施形態と重複する説明は省略される。また、第１実施形態と共通する構成には、第１実施形態と同じ符号が付される。

図４は、第２実施形態におけるＴＡＰの構成例を示す図である。ＴＡＰ１−１の受信部１２−１は、データパターン生成部２０，セレクタ１４，信号受信ＰＨＹ１５，信号送信ＰＨＹ１６に加えて、マスタスレーブ認識部１７，アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）１９，デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）１８を含む。

第２実施形態では、信号抽出部１１と受信部１２−１とは、それぞれ別個の基板上に形成されている。さらに、受信部１２−１の基板上で、マスタスレーブ識別部１７Ａ，１７Ｂ，データパターン生成部２０Ａ，２０Ｂ，セレクタ１４Ａ,１４Ｂが１つのＦＰＧＡ６
０で形成され、このＦＰＧＡ６０単体で交換可能である。ただし、これに限られない。例えば、マスタスレーブ識別部１７Ａ，１７Ｂ，データパターン生成部２０Ａ，２０Ｂ，セレクタ１４Ａ,１４Ｂ，ＡＤＣ１９Ａ，１９Ｂ，ＤＡＣ１８Ａ，１８Ｂが１つのＦＰＧＡ
で形成されてもよい。

マスタスレーブ識別部１７は、疑似アイドル信号に用いられるスクランブルパターンを、マスタモード又はスレーブモードのいずれかに選択する。例えば、マスタスレーブ識別部１７は、初期値として、マスタモードを選択する。マスタスレーブ識別部１７は、選択したモードを示す信号をデータパターン生成部２０に出力する。

また、第２実施形態では、マスタスレーブ識別部１７が、信号受信ＰＨＹ１５のリンクアップ状態を検出して、セレクタ１４の出力切替の制御を行う。マスタスレーブ識別部１７は、例えば、初期設定として、セレクタ１４の出力を、データパターン生成部２０からの疑似アイドル信号に設定する。マスタスレーブ識別部１７は、データパターン生成部２０からの疑似アイドル信号によって信号受信ＰＨＹ１５のリンクアップを検出した場合には、セレクタ１４の出力をデータパターン生成部２０からの疑似アイドル信号から、ＡＤＣ１９からの通信信号に切り替える。

セレクタ１４の出力が通信信号に切り替えられた後に、信号受信ＰＨＹ１５のリンクダウンが検出された場合には、疑似アイドル信号のスクランブルパターンが通信信号と適合していないことが示される。そのため、マスタスレーブ識別部１７は、セレクタ１４の出力が通信信号に切り替えられた後に、信号受信ＰＨＹ１５のリンクダウンを検出した場合には、疑似アイドル信号のスクランブルパターンをもう一方のモードに変更し、セレクタの出力をデータパターン生成部２０からの疑似アイドル信号に切り替える。マスタスレーブ識別部１７は、セレクタ１４の出力が通信信号に切り替えられても信号受信部１５がリンクアップ状態を維持するまで、上記の処理を繰り返し行う。

信号受信ＰＨＹ１５のリンクアップ状態の検出は、例えば、ＴＡＰ１−１に備えられる、信号受信ＰＨＹ１５のリンクアップ状態を示すＬＥＤ（Light Emitting Diode）の点灯信号を検出することによって行われる。また、信号受信ＰＨＹ１５のリンクアップ状態の
検出は、例えば、信号受信ＰＨＹ１５と信号抽出部１１とを接続するインターフェイスであるＭＤＩＯ（Management Data Input/Output）のレジスタの値を読み出すことによって行われてもよい。

データパターン生成部２０は、マスタスレーブ識別部１７によって選択されたモードのスクランブルパターンを用いて疑似アイドル信号を生成する。データパターン生成部２０は、例えば、スクランブラとして３３ビットのシフトレジスタを含む。データパターン生成部２０は、マスタモード用の３３ビットのスクランブラと、スレーブモード用の３３ビットのスクランブラとを保持し、マスタスレーブ識別部１７によって選択されたモードに対応するスクランブラを用いて、疑似アイドル信号を生成してもよい。又は、データパターン生成部２０は、１つの３３ビットのスクランブラを有し、選択されたモードに対応してスクランブラの読み出すビットを変えることによって、選択されたモードの疑似アイドル信号を生成してもよい。

ＡＤＣ１９は通信信号のアナログ信号からデジタル信号への変換を行う変換器である。ＤＡＣ１８は、セレクタ１４から出力される信号のデジタル信号からアナログ信号への変換を行う変換器である。これらは、データパターン生成部２０によって生成される疑似アナログ信号がデジタル信号であるために用いられる。ＡＤＣ１９、ＤＡＣ１８、ともに、１０００ＢＡＳＥ−Ｔの特性を満足する十分な精度を有する。また、通信信号は、信号抽出部１１から出力される時点では、レベルが小さいので、セレクタ１４に入力されるまでの間に、疑似アイドル信号のレベルに合わせて増幅される。例えば、図４には示されていないが、信号抽出部１１とＡＤＣ１９との間、ＡＤＣ１９とＦＰＧＡ６０との間、ＡＤＣ１９とセレクタとの間、のいずれかに増幅器を挿入してもよい。また、例えば、ＡＤＣ１９によって、通信信号のアナログデジタル変換とともに、レベル増幅が行われてもよい。

＜処理の流れ＞
図５は、ＦＰＧＡ６０の処理のフローチャートの一例を示す図である。図５に示される処理は、例えば、ＦＰＧＡ６０がＴＡＰ１−１に挿入される等して、ＦＰＧＡ６０への電源供給を契機として開始される。

ＯＰ１では、マスタスレーブ識別部１７が、マスタモード又はスレーブモードのいずれか一方を疑似アイドル信号のスクランブルパターンとして選択する。マスタスレーブ識別部１７からデータパターン生成部２０に対して、選択されたスクランブルパターンを用いた疑似アイドル信号生成の指示信号が出力される。

ＯＰ２では、マスタスレーブ識別部１７は、セレクタ１４の出力をデータパターン生成部２０からの疑似アイドル信号に設定する。

ＯＰ３では、データパターン生成部２０が、マスタスレーブ識別部１７からの指示信号に従って、マスタスレーブ識別部１７によって選択されたモードのスクランブルパターンを用いて疑似アイドル信号を生成し、出力する。この疑似アイドル信号は、セレクタ１４を経由して、信号受信ＰＨＹ１５に出力される。

ＯＰ４では、マスタスレーブ識別部１７が、疑似アイドル信号の出力から信号受信ＰＨＹ１５がリンクアップするのに十分な時間経過後に、信号受信ＰＨＹ１５のリンクアップ状態をスキャンする。疑似アイドル信号の出力から信号受信ＰＨＹ１５がリンクアップするのに十分な時間経過は、例えば、３３クロック以上である。信号受信ＰＨＹ１５がリンクアップした場合には（ＯＰ４：Ｙｅｓ）、処理がＯＰ５に進む。信号受信ＰＨＹ１５がリンクアップしない場合には（ＯＰ４：Ｎｏ）、信号受信ＰＨＹ１５の故障の可能性が有るため、例えば、ＴＡＰ１−１は所定時間経過後にエラーランプを点灯してもよい。

ＯＰ５では、マスタスレーブ識別部１７は、信号受信ＰＨＹ１５がリンクアップしたので、セレクタ１４の出力を、データパターン生成部２０からの疑似アイドル信号から、信号抽出部１１からの通信信号へ切り替える。これ以降、信号受信ＰＨＹ１５には、通信信号が入力される。

疑似アイドル信号と通信信号とのスクランブルパターンが適合する場合には、信号受信ＰＨＹ１５がリンクアップ状態を維持し続ける（ＯＰ６：Ｎｏ）。この場合には、セレクタ１４の出力は通信信号に固定され、図５に示される処理が終了する。

疑似アイドル信号と通信信号とのスクランブルパターンが適合しない場合には、信号受信ＰＨＹ１５がリンクダウンする（ＯＰ６：Ｙｅｓ）。この場合には処理がＯＰ７に進み、マスタスレーブ識別部１７は、疑似アイドル信号のスクランブルパターンを、もう一方のモードに切り替える。その後、処理がＯＰ２に進み、疑似アイドル信号によって信号受信ＰＨＹ１５がリンクアップし、セレクタ１４の出力が通信信号に切り替えられても信号受信ＰＨＹ１５がリンクアップとなるまでＯＰ２からＯＰ７の処理が繰り返される。

＜第２実施形態の作用効果＞
第２実施形態では、ＴＡＰ１−１は、マスタ又はスレーブのいずれかのスクランブルパターンに応じた疑似アイドル信号によって、信号受信ＰＨＹ１５をリンクアップさせる。信号受信ＰＨＹ１５の入力が通信信号に切り替わった後に、信号受信ＰＨＹ１５がリンクダウンした場合には、ＴＡＰ１−１は、疑似アイドル信号のスクランブルパターンをもう一方に切り替える。これによって、ＴＡＰ１−１は、ネットワーク装置間の通信途中から信号を受信し、通信信号の送信元のネットワーク装置がマスタであるかスレーブであるかが不明な状態であっても、通信信号とスクランブルパターンが適合する疑似アイドル信号によって、通信信号を受信可能な状態となる。

＜第２実施形態の変形例＞
第２実施形態において、一方の組のマスタスレーブ識別部１７において疑似アイドル信号のスクランブルパターンが決定した場合には、他方の組のマスタスレーブ識別部１７は、疑似アイドル信号のスクランブルパターンをもう一方のモードに決定してもよい。これは、例えば、マスタスレーブ識別部１７Ａ，１７Ｂ間を信号線で接続する等して、連携させることによって実現される。

図６は、第２実施形態の変形例の一つにおけるＴＡＰの構成例を示す図である。ＴＡＰ１−２は、図４に示されるＴＡＰ１−１と、マスタスレーブ識別部２１が通信信号を受信し、通信信号のスクランブルパターンを推定する点で異なる。

マスタスレーブ識別部２１は、通信信号を取り込み、通信信号中のアイドル信号から、スクランブルパターンを示す信号（スクランブラビット）を抽出する。アイドル信号は、１クロックにつきスクランブラビットを１ビット含む。アイドル信号は８クロック以上の大きさであり、必ずしもスクランブルパターンを特定するのに十分な長さ（３３クロック）を有するとは限らない。そのため、抽出されたスクランブラビット列は、スクランブルパターン３３ビットよりも長いとは限らず、短い場合もある。

マスタスレーブ識別部２１は、マスタモードとスレーブモードとの内部スクランブラを有しており、抽出したスクランブラビット列と、各モードの内部スクランブラとのパターンマッチングを行い、スクランブルパターンを判別する。このとき、抽出されたスクランブルビット列がマスタ及びスレーブモードのスクランブルパターン（３３ビット）よりも短くてもよい。この場合には、マスタスレーブ識別部２１は、スクランブルビット列と同
じ長さ分の内部スクランブラの所定の部分を用いてパターンマッチングを行う。スレーブ識別部２１は、判別されたスクランブルパターンを疑似アイドル信号のスクランブルパターンの初期モードに決定する。それ以降は、第２実施形態で説明された処理が行われる。なお、パターンマッチングが失敗した場合には、スレーブ識別部２１は、マスタ又はスレーブのいずれか一方を疑似アイドル信号の初期モードに決定する。

図６に示される例では、アイドル信号がスクランブルパターン（３３ビット）よりも短くても、パターンマッチングが成功した場合には、通信信号のスクランブルパターンのモードを判別することができる。判別されたモードのスクランブルパターンを疑似アイドル信号のスクランブルパターンの初期モードに決定することによって、疑似アイドル信号は、通信信号のスクランブルパターンと合致する可能性がより高いパターンで生成される。したがって、図６に示される変形例によれば、信号受信ＰＨＹ１５のリンクアップまでの時間を短縮することができる。

図７は、第２実施形態の変形例の一つにおけるＴＡＰの構成例を示す図である。ＴＡＰ１−３は、図４に示されるＴＡＰ１−１と、１組のマスタスレーブ識別部１７とデータパターン生成部２０とを１つのＦＰＧＡ８０として形成する点で異なる。そのため、信号抽出部１１からの通信信号はアナログデジタル変換されないので、受信部１２−３は、ＡＤＣ１９の代わりに通信信号のレベル増幅を行うＡＭＰ２２を備える。また、疑似アイドル信号はデジタル信号であるので、アナログ信号のまま扱われる通信信号に合わせるため、データパターン生成部２０（ＦＰＧＡ８０）とセレクタ１４との間にＤＡＣ２３が配置される。

１組のマスタスレーブ識別部１７とデータパターン生成部２０とを１つのＦＰＧＡ８０として形成することによって、ＴＡＰ１−３に含まれる部品を小さくすることができる。また、部品の交換単位も小さくすることができるため、交換部品にかかる費用を抑えることができる。

＜第３実施形態＞
図８は、第３実施形態におけるパケット解析装置の構成例を示す図である。パケット解析装置１００は、図６に示されるＴＡＰ１−２において、信号送信ＰＨＹ１６の代わりに解析部２４を備える。

パケット解析装置１００は、信号抽出部１１と、受信部１２−４と、解析部２４とを備える。受信部１２−４は、信号送信ＰＨＹ１６を含まない点以外は、図６に示されるＴＡＰ１−２の受信部１２−２と同様である。

解析部２４は、ネットワークプロセッサ２５，ＲＡＭ（Random Access Memory）２６，ＰＨＹ２７，フラッシュメモリ２８を備える。ネットワークプロセッサ２５は、受信データの解析処理を行う。ＲＡＭ２６は、受信データやネットワークプロセッサ２５の処理用データを格納する。ＰＨＹ２７は、ネットワークプロセッサ２５のネットワークインターフェイスに接続し、表示端末３等の外部装置と通信する。フラッシュメモリ２８は、ネットワークプロセッサ２５の制御用プログラム、設定データ等を格納する。

信号受信ＰＨＹ１５とネットワークプロセッサ２５とは、ＧＭＩＩ（Gigabit Media Independent Interface）やＲＧＭＩＩ（Reduced GMII）インターフェイスで接続する。ネ
ットワークプロセッサ２５は、信号受信ＰＨＹ１５から入力されるデータを、制御用プログラムを実行することによって、解析する。解析処理は、データをそのまま解析する方法と、データを一旦ＲＡＭ２６に格納し、ＲＡＭ２６からデータを読み出して解析する方法と、のいずれで行われてもよい。

ネットワークプロセッサ２５によるデータの解析結果は、ＲＡＭ２６に格納される。表示端末３は、ＰＨＹ２７を経由して、ＲＡＭ２６に格納されるデータの解析結果を取得し、表示する。

以上のように、ＴＡＰと解析部とが一体となったパケット解析装置１００においても、監視対象のネットワーク装置間の通信を中断させることなく、受信部の交換を行うことができる。なお、図８では、受信部１２−４は、図６に示される受信部１２−２から信号送信ＰＨＹ１６を抜いたものに限られず、例えば、図４の受信部１２−１や図７の受信部１２−３から信号送信ＰＨＹ１６を抜いたものであってもよい。

＜その他＞
第１実施形態から第３実施形態では、ネットワーク装置間の１０００ＢＡＳＥ−Ｔの通信の抽出に適用される技術について説明された。これに限られず、第１実施形態から第３実施形態において説明された技術は、１０ＧＢＡＳＥ−Ｔの通信の抽出にも提供可能である。また、この他にも、第１実施形態から第３実施形態において説明された技術は、信号にスクランブル処理を施す通信の抽出に適用可能である。また、第２実施形態では、マスタモード、スレーブモードの２つのスクランブルパターンから選択して疑似アイドル信号を生成した。疑似アイドル信号の生成に用いられるスクランブルパターンは、マスタモード、スレーブモードの２つに限られず、適用される通信規格が複数のスクランブルパターンを規定する場合には、適用される通信規格に応じて変更可能である。

１ ＴＡＰ
１１ 信号抽出部
１２，２０ 受信部
１３ データパターン生成部
１４ セレクタ
１５ 信号受信ＰＨＹ
１６ 信号送信ＰＨＹ
１７，２１ マスタスレーブ識別部

Claims (6)

1. 所定のスクランブルパターンを含み、２つの通信装置間から分岐された第１の信号を代替する第２の信号を生成する生成部と、
   前記第１の信号と前記第２の信号とで出力を切り換える切替手段からの前記第２の信号の受信によって受信手段が信号を受信可能な状態になった場合に、前記切替手段の出力を前記第２の信号から前記第１の信号に切り替えさせる制御部と、
   を備える信号生成装置。
2. 前記制御部は、前記第２の信号に含まれるスクランブルパターンを、複数のパターンのうちのいずれかに決定する、
   請求項１に記載の信号生成装置。
3. 前記制御部は、前記第１の信号を受信し、前記第２の信号に含まれるスクランブルパターンを、前記第１の信号を用いて判別し、前記複数のパターンのうちのいずれかに決定する、
   請求項２に記載の信号生成装置。
4. 前記制御部は、前記切替手段の出力が前記第２の信号から前記第１の信号に切り替わった後に、前記受信手段が信号を受信できない状態に遷移した場合に、前記第２の信号に含まれるスクランブルパターンを前記複数のパターンのうちの別のパターンに切り替え、前記切替手段の出力を前記第１の信号から前記第２の信号に切り替えさせる、
   請求項２又は３に記載の信号生成装置。
5. 前記信号生成装置は、前記生成部と前記制御部とを、前記２つの通信装置間の双方向それぞれに対応して２組備え、
   各組の前記制御部は、他方の組の生成部によって生成される第２の信号に含まれるスクランブルパターンが第１のパターン又は第２のパターンのいずれかに決定された場合には、自組の生成部によって生成される第２の信号に含まれるスクランブルパターンをもう一方のパターンに決定する、
   請求項２又は３に記載の信号生成装置。
6. 信号生成装置が、
   所定のスクランブルパターンを含み、２つの通信装置間から分岐された第１の信号を代替する第２の信号を生成し、
   前記第１の信号と前記第２の信号とで出力を切り換える切替手段からの前記第２の信号の受信によって受信手段が信号を受信可能な状態になった場合に、前記切替手段の出力を前記第２の信号から前記第１の信号に切り替えさせる、
   信号生成方法。

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