JP6037021B2 - 通信装置及び通信システム - Google Patents

Description

本発明は、データを転送する通信装置または通信システムに関し、特に、外部に冗長構成を提供する通信装置または通信システムに関する。

近年、サービスのブロードバンド化の進展等に伴い、インターネットトラフィック量は増加の一途をたどり、通信装置への高速化／広帯域化の要求が高まっている。

万が一、ネットワークシステムに障害が発生し、ネットワークが短時間でも停止した場合には、多くの業務に支障をきたし、多額の損失が発生する可能性が高まっている。

従来の仮想化／冗長化の技術としては、特許文献１に開示される、
特許文献１には、各装置の転送エンジン間をノンブロッキング接続し、複数のコントロールプレーン間を制御系リピータを設けて接続し、運用系コントロールプレーンから全ての装置を跨ってデータプレーンを制御することが開示される。

特許文献２には、キャビネットの内側に配置されている直交アーキテクチャにおける回路基板アセンブリを冷却するよう冷却システムが開示される。その冷却システムは、空気をキャビネット内の回路基板アセンブリの領域に対応するキャビネットの前面領域から流れ、回路ボードアセンブリーの前部を通って流れその後に分配される二つの側方の回路基板アセンブリの側面、及び、キャビネットの外に排出されることを可能にする第1冷却空気ダクトと、空気がキャビネットに回路基板アセンブリの背面部を介して回路基板アセンブリの一方の端部に対応するキャビネットの前面領域から流出し、次いで、キャビネットの外部に排出することが可能と第2冷却空気ダクトとを含む。

国際公開公報WO2012/102170Ａ 米国特許公開公報ＵＳ2013/0107452Ａ 米国特許公開公報US2013/0329364Ａ

特許文献１では、２装置間を「ノンブロッキング」接続し、制御系リピータを設けて２装置のコントロールプレーン間を接続し、運用系コントロールプレーンから全てのデータプレーンが均一に見えるよう実現する方式を採っている。これにより、コントロールプレーン間でプロトコルのやりとりを無くし、制御の単純化や設定性能の劣化防止を実現している。なお、ここで言う「ノンブロッキング」の定義は、通信装置が備える外部ポートの合計帯域以上の帯域で装置間の通信が可能な接続していることを言い、「ブロッキング」は、通信装置が備える外部ポートの合計帯域以上の帯域で通信が可能な接続がされていない場合を言う。

ここで、複数の装置間をノンブロッキングで接続するためには、通常のデータ中継を行うためにデータを送受信するネットワークインターフェース(回線送受信)の外部ポートが占有しているリソースと同等のリソースつまり、接続エリアを装置内のどこかに確保し、コネクタを配置する必要がある。

しかし、実際の通信装置では、装置前面にはネットワークインターフェースが、装置背面には冷却用ファンや電源受電部（電源ケーブル接続部）等が密集した状態で実装されており、複数の装置間を通常の外部ポートでつなぐことによるノンブロッキング接続するエリアを確保できない。

近年、通信装置の冷却構造として、通信事業者向け通信機器の基準であるＮＥＢＳ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）に準拠すべく、前後吸排気方式の冷却構造を採るべき要求が高まっている。したがって、特許文献１の電子装置は、ＮＥＢＳに準拠していない。

特許文献３には、前後吸排気の冷却構造を実現する筐体の構造が開示される。

特許文献１、特許文献２、特許文献３の電子装置をバックプレーン後面に回路基板ユニット間を電気的にまたは光的に接続するケーブルが配置されることになる。したがって、ケーブルが通気口を塞ぎ、冷却風の通過を妨げてしまうという問題がある。

本発明は、課題の少なくとも一を解決するためになされたものであり、ケーブルの信号伝送に影響を受けないケーブル配置を備えた装置を提供する。

本発明の一態様である、通信装置は、待機系の他の通信装置と冗長構成を外部に提供し、情報処理端末間のデータをネットワークを介して中継する運用系の通信装置である。その通信装置の前面に前記ネットワークとの間でデータを送受信するポートを備える第一の回路基板ユニットと、第一の回路基板ユニットの少なくとも一に接続される複数の第一のコネクタと、複数の前記第一の回路基板ユニットにより収容される帯域を少なくとも収容可能であり、かつ、待機系である前記他の通信装置とケーブルを介して接続される第二のコネクタと、データの出力先が前記第一のコネクタと前記第二のコネクタとの間で選択的にデータを出力するクロスバススイッチとを備える第二の回路基板ユニットと、第一の回路基板ユニット及び前記第二の回路基板ユニットそれぞれと前記通信装置の外部との間に流れる空気の流れを制御する通気制御部と、を備える。通信装置は、第二のコネクタに接続され、待機系である他の通信装置に接続されるケーブルは、通気制御部により制御される空気の流れを妨げない位置に配置される。

さらに、本発明の一態様として、通信装置は、第一の回路基板ユニットは、前記ポートと同じ前面側に外部との通気を行うための第一の通気口を有し、通気制御部は、前記空気の流れを制御するＦＡＮと前記通信装置の外部との通気を行うための第二の通気口を装置の背面側に有し、前記第２の通気口による通気が妨げられないよう、前記通信装置の上下少なくとも一の方向に配置される待機系の通信装置と前記ケーブルを介して接続される、通信装置。

さらに、本発明の一態様として、通信装置は、第三の回路基板ユニットを間にして、通信装置の前面側に複数の第一の回路基板ユニットが上下方向に配置され、通信装置の背面側に複数の第二の回路基板ユニットが水平方向に配置され、前記第二の通気口は、前記第二の回路基板ユニットと水平方向に並んで配置される。

発明の一態様によれば、データプレーンのデータ転送に影響をうけない冷却構造を備えた通信装置により冗長構成をとる通信システムが提供される。

本実施例を適用した通信装置の仮想化／冗長化構成を示す図である。 本実施例における筐体の前面外観図／背面外観図である。 本発明の実施例における装置間接続構成を示す図である。 本発明の実施例における装置間接続をカートリッジで構成した図である。 第一変形例を示す図である。 第一変形例においてスイッチファブリックユニット内に速度変換回路を備えた構成を示す図である。 第二変形例においてスイッチファブリックユニット内に電気／光変換回路を備えた構成を示す図である。 第二変形例においてカートリッジ内に電気／光変換回路を備えた構成を示す図である。 第三変形例を示す図である。 第三変形例における延長基板を示す図である。 第四変形例を示す図である。 第五変形例として本実施例を用いた３台冗長の接続構成を示す図である。 本実施例を適用した通信装置の上面/前面／右側面／背面を示した図である。 図１３の上面図を詳細に示した図である。 図１３の前面図を詳細に示した図である。 図１３の右側面図を詳細に示した図である。 図１３の背面図を詳細に示した図である。

Ａ．実施例：
以下、本発明を実施するための形態を図１乃至図４を用いて詳細に説明する。初めに、本実施例を適用するネットワーク装置の機能及び構成を図１を用いて説明する。

図１は、本実施例を適用した通信装置の仮想化／冗長化構成を示す図であり、２台の通信装置１０００、２０００が、それぞれのスイッチファブリックユニット５００を介してノンブロッキング接続された形態を示している。前述の通り、ノンブロッキング接続とは、通信装置１０００、２０００の間を各装置が備える外部ポートの合計帯域以上の帯域で接続することを意味する。

また、２台の通信装置１０００、２０００の基本制御ユニット１００の間も制御信号の送受信のために接続され、例えば、通信装置１０００が運用系装置だとすると、その装置のＣＰＵ１１０で学習されたルーティング情報が待機系装置である通信装置２０００のＣＰＵ１１０に設定される。なお、運用系装置と待機系装置は前述した例とは逆の関係でも良い。

通信装置１０００の装置構成を説明する。なお、通信装置２０００も構成は同様である。通信装置１０００は、基本制御ユニット１００とスイッチファブリックユニット５００とバックプレーン８００と、パケットルーティングユニット300及びネットワークインタフェースユニット２００を有するデータプレーン２５０と、を有する。

基本制御ユニット１００は、ＣＰＵ１１０と制御系リピータ１２０を有する回路基板ユニットである。ＣＰＵ１１０は、他の回路基板ユニットの監視や、制御するプログラムを実行するプロセッサであり、制御系リピータに接続される。制御系リピータ１２０は、他の回路基板ユニットにＣＰＵ１１０による制御信号を振り分け、信号線を介して制御信号をスイッチファブリックユニット５００やデータプレーン２５０に伝送する。

スイッチファブリックユニット５００は、クロスバススイッチ５１０と制御系ＬＳＩ５２０と、装置外のケーブルに接続されるコネクタ５０１を基板面に有する。

バックプレーン８００は、複数のコネクタとのそれらのコネクタ間での信号を伝送する伝送線を基板面に有する回路基板ユニットである。

データプレーン２５０は、パケットルーティングユニット３００とネットワークインターフェースユニット２００を基板面に有する回路基板ユニットである。

次に、通信装置内のパケット処理の流れを簡単に説明する。外部からパケットがネットワークインターフェースユニット２００に到着すると、パケットは外部ポート２１０を介して、パケットルーティングユニット３００に搭載されている転送エンジン３１０へ送られる。転送エンジン３１０は、パケット内のヘッダ情報を抽出し、検索エンジン３２０へ送信する。検索エンジン３２０は、受信したヘッダ情報から各種テーブルを参照してパケット転送制御に必要な情報を取得する。パケット転送制御に必要な情報としては、経路情報やフィルタ／ＱｏＳ情報等があり、これらの情報は転送エンジン３１０へ返信される。

転送エンジン３１０は、検索エンジン３２０から得た情報を元にパケットが転送されるべき入出力ポートを指定し、ローカルスイッチ３３０、スイッチファブリックユニット５００に搭載されているクロスバスイッチ５１０へパケット転送する。更に、クロスバスイッチ５１０は、該当するパケットルーティングユニット３００へパケット転送し、ローカルスイッチ３３０から転送エンジン３１０へ送られる。

転送エンジン３１０は、受信したパケット内のヘッダ情報を抽出し、検索エンジン３２０へ送信する。検索エンジン３２０は、受信したヘッダ情報からＩＰアドレスとＭＡＣアドレスの対応付け、いわゆるアドレス解決を行い、ＭＡＣアドレスを取得する。この結果は、転送エンジン３１０へ戻され、特定された外部ポート２１０を持つネットワークインターフェースユニット２００からパケットを外部へ送出する。

図１では、通信装置１０００、２０００の間をノンブロッキング接続しているため、運用系コントロールプレーンからは、運用系／待機系を含む全てのデータプレーンが均一に見え、ルーティング制御を均一に設定できるため、コントロールプレーン間で複雑なプロトコルのやりとりを無くすことができ、外部ポートを２倍備える仮想的な１台の装置として機能する。

図２は、本実施例における筐体の前面外観図（図２Ａ）及び背面外観図（図２Ｂ）である。図２Ａ及び図２Ｂで、装置左面側及び装置右面側は、装置前面から向かって、左右のそれぞれの面を指す。以降の図面における装置左面側及び装置右面側は、同様の位置関係を示す。通信装置１０００は、装置前面（図２Ａ）には、上から垂直方向（鉛直方向）に基本制御ユニット１００、データプレーン２５０、及びフロント電源ユニット４００が配置される。データプレーン２５０には、装置前面側に、ネットワークインターフェースユニット２００が配置され、背面方向にパケットルーティングユニット３００が配置される。

基本制御ユニット１００は、複数の通信装置と制御信号の送受信を行う接続部１０１を備える。ネットワークインターフェースユニット２００は、外部ネットワークへ接続する外部ポート２１０を備える。パケットルーティングユニット３００は、装置背面から搭載されるスイッチファブリックユニット５００と接続するバックプレーンコネクタ３０１を備える。装置前面から搭載されるユニットは、各ユニットに搭載される部品を冷却するための冷却風を通す通風口９００を備えていてもよい。同じく、バックプレーン８００も、冷却風を通す通風口８５０を備えていてもよい。

装置背面側（図２Ｂ参照）には、スイッチファブリックユニット５００、ＦＡＮユニット６００、電源受電ユニット７００が配置される。スイッチファブリックユニット５００は、複数の通信装置とノンブロッキング接続するための接続部５０１を備える。電源受電ユニット７００は、電源ケーブルを接続するための接続部７０１を備える。通信装置で使用される電源は、商用の１００V又は２００Vが一般的である。

各ユニットは、バックプレーン８００を介して基本制御ユニット１００と接続され、制御される。

スイッチファブリックユニット５００、ＦＡＮユニット６００は、通信装置１０００の筐体の背面側からみて、左右方向（水平方向）に配置される
スイッチファブリックユニット５００の回路基板ユニットと、データプレーン２５０の回路基板ユニットと、バックプレーン８００の基板は、基板面で互いに垂直な関係にある。

ＦＡＮユニット６００は、空気を通す排気口を備える。または、ＦＡＮユニットは、装置内の空気の流れを制御し、通風口９００から吸気された空気が排気口から排気され、通信装置内の前後吸排気構造を実現する。

なお、スイッチファブリックユニット５００は、バックプレーン８００に対しては基板面で垂直であるが、データプレーン２５０の基板面とは垂直である必要はなく、平行であってもよい。

図３は、通信システムの構成を示す図である。通信システムは、装置間接続電気ケーブル５５０を介して接続される通信装置１０００及び２０００を有する。各通信装置１０００（２０００）は、スイッチファブリックユニット５００は、装置背面から搭載される。スイッチファブリックユニット５００は、図１で説明したクロスバススイッチ５１０、制御系ＬＳＩ５２０を有する。クロスバススイッチ５１０、制御系ＬＳＩ５２０は、信号線を介して接続される。また、スイッチファブリックユニット５００は、バックプレーン８００に接続されるコネクタ５０２を備える。コネクタ５０２は、バックプレーン側のコネクタを結合される。コントロールプレーンの信号の送受信は、コネクタ５０２と制御ＬＳＩである５２０を介して実行される。また、スイッチファブリックユニット５００は、装置間接続電気ケーブル５５０に接続されるコネクタ５０１を備える。データプレーンの信号は、自装置内では装置前面側の複数のコネクタ５０３を介して送受信され、通信装置間では、装置背面側の複数のコネクタ５０１から装置間接続電気ケーブル５５０を介してノンブロッキング接続により送受信される。２装置間をノンブロッキング接続しているため、運用系コントロールプレーンから全てのデータプレーンが均一に見え、コントロールプレーン間でプロトコルのやりとりを無くすことができ、制御の単純化や設定性能の劣化防止が可能となる。

また、スイッチファブリックユニット５００には、基板切り欠き５８０が設けられている。基板切り欠き５８０は、スイッファブリックユニット５００を冷却させるために、通風口９５０から流入しスイッチファブリックユニット５００に流れ込む冷却風をＦＡＮユニット６００に通すための通気口である。この冷却方法については図１３で詳細説明する。なお、この基板切り欠き５８０は、図６、図７、図１０にも同様の記載があるが、図３と同じ目的の機構であるため、以降の説明は省略する。

運用系装置と待機系装置の２台の通信装置間をケーブル接続する場合、２台の装置をラックの上下に収納して、上下方向にケーブル接続することにより、局舎の設置面積が小さくなる。本実施例では、そのようなラックへの設置の場合、コネクタ５０１より上下方向に引出されるケーブルは、ＦＡＮユニット６００の排出口を塞がず、ＦＡＮユニット６００からの排気を妨げない。したがって、本実施例では、装置の外部と内部の間で出入する空気の流れを妨げず、冷却性能は低下しない。

更に、多数のネットワークインターフェース(回線送受信)の外部ポート２１０が密集している装置前面のエリアとは異なる装置背面エリアに装置間接続ケーブルを配置する構造により、ケーブルの過密による干渉や誤作業の危険性を回避できる。

図４は、図３に示す複数の装置間接続電気ケーブル５５０の一端をカートリッジ５６０で構成した例を示している。通信装置１０００及び２０００の少なくとも一方に、カートリッジが背面に配置される。

図４に示すカートリッジ５６０が追加されても図３に示す通信システムの構成は変わらず、複数の通信装置のデータプレーンの信号を送受信する側とは異なる面（たとえば、背面側）により、複数の通信装置は装置間接続電気ケーブル５５０を介して接続される。カートリッジ５６０は、多面体の形状をとるが、コネクタ５０１とケーブル側のコネクタとの接合箇所は、空間を設けられる。その空間で、カートリッジ内のケーブル側のコネクタとコネクタ５０１とが接続される。そして、カートリッジ５６０は、スイッチファブリックユニットに対して脱着可能な、ケースである。

カートリッジ５６０は、他の通信装置２０００と通信するための装置間接続電気ケーブル５５０を誘導する誘導部５８５（たとえば、直方体に穴を設ける）を有する。カートリッジ５６０により、装置間接続電気ケーブル５５０と通信装置１０００または２０００のコネクタ５０１に接続され、装置間接続電気ケーブル５５０の取り回し作業の煩雑さを解消することが可能となる。

また、カートリッジ化し、ＦＡＮユニット６００の排気口から流出される風は、カートリッジ内へは遮断される。カートリッジ５６０は、排気口から流出される風によるケーブル５５０への影響を防ぐカバーであり、また、他の通信装置２０００への接続されるケーブルを配置するためのガイドである。そして、カートリッジ内の装置間接続電気ケーブル５５０が、ＦＡＮユニット６００の排気口から流出する排気によって揺動することを逓減でき、接続信頼性が向上する。図４では、カートリッジ５６０は、直方体の形状を示したが、直方体には限定されない。

図２乃至図４で示した他装置と接続するための装置背面側のコネクタ５０１には、自装置内のデータプレーン接続用に用いているコネクタ５０３と同様の高密度コネクタを用いている。このコネクタは、例えば、２５平方ミリメートルの面積で４００Ｇｂｐｓ程度の帯域を有する高密度コネクタである。このような高密度コネクタ付ケーブルを用いることにより、ノンブロッキング接続を省スペースで実現することが可能となり、複数のスイッチファブリックユニット５００に具備したコネクタ５０１と装置間接続電気ケーブル５５０の合計帯域が、ネットワークインターフェースユニット２００に具備された外部ポートの合計帯域以上の帯域となるように装置間を接続する。

このように、２装置間をノンブロッキング接続しているため、運用系コントロールプレーンから全てのデータプレーンが均一に見え、コントロールプレーン間でプロトコルのやりとりを無くすことができ、制御の単純化や設定性能の劣化防止が可能となる。また、装置背面側にてノンブロッキング接続を実現するため、装置前面に密集した状態で実装されているネットワークインターフェースケーブルの取り回し作業に支障がない。

なお、図２乃至図４で示したスイッチファブリックユニット５００の搭載数、装置背面側のコネクタ５０１の搭載数、装置間接続電気ケーブル５５０の接続本数は、本図での数に限らない。
Ｂ．第一変形例：
以下、本実施例の第一変形例を詳細に説明する。

図５は、カートリッジ５６０の変形例を示している。装置間接続の機能／性能は図４と同様である。図４の実施例との相違点は、カートリッジ５６０は、バックプレーン側のコネクタ５０１に接続されるコネクタと、速度変換回路５３０と、装置間接続電気ケーブル５５１を、カートリッジ５６１に接続するためのコネクタ５０５とを配置した基板ユニット５６１を、有する点である。速度変換回路５３０とは、データレートを変換する機能を有する半導体部品である。例えば、１０Ｇｂｐｓ×１０レーン構成のスイッチファブリックユニット500側からのデータを、合計帯域は同じく１００Ｇｂｐｓで、２５Ｇｂｐｓ×４レーンに変換する機能を有する半導体部品である。このように、速度変換回路５３０を搭載することにより、レーン数を低減でき、装置間接続電気ケーブル５５１の接続本数を低減できる。また、基板ユニット５６１は、速度変換回路５３０への給電のため、新たに給電用コネクタ５０４を有してもよい。図示した構成により通信装置１０００（２０００）の背面からカートリッジ内のケーブルが接合され、２装置間をノンブロッキング接続する。また、カートリッジ化することにより、装置間接続電気ケーブル５５１が、ＦＡＮユニット６００の排気口から流出する空気によって揺動することを逓減でき、接続信頼性の向上に寄与する副次的効果もある。なお、カートリッジ５６１内に速度変換回路５３０を搭載しても、スイッチファブリックユニット５００内に速度変換回路５３０を搭載してもよい。

図６は、スイッチファブリックユニット５００内に速度変換回路５３０を備えた構成図である。スイッチファブリックユニット５００は、通信装置背面から搭載される。スイッチファブリックユニット５００は、クロスバスイッチ５１０、制御系ＬＳＩ ５２０、速度変換回路５３０、装置前面側にコントロールプレーン用コネクタ５０２、複数のデータプレーン用コネクタ５０３、装置背面側に複数の装置間接続用コネクタ５０１、複数の装置間接続電気ケーブル５５１を有している。速度変換回路５３０とは、図５と同様に、データレートを変換する機能を有する半導体部品である。例えば、１０Ｇｂｐｓ×１０レーン構成のバックプレーン８００を介してデータプレーン２５０からのデータを、合計帯域は同じく１００Ｇｂｐｓで、２５Ｇｂｐｓ×４レーンに変換する機能を有する半導体部品である。このように、速度変換回路５３０を搭載することにより、レーン数を低減でき、装置間接続電気ケーブル５５１の接続本数を低減できる。
Ｃ．第二変形例：
以下、本実施例の第二変形例を図７及び図８を用いて詳細に説明する。

図７は、通信装置1000及び通信装置２０００の各スイッチファブリックユニット５００内に電気／光変換回路５４０を備えた機能構成図である。スイッチファブリックユニット５００は、装置背面から搭載され、クロスバスイッチ５１０、制御系ＬＳＩ ５２０、電気／光変換回路５４０、装置前面側にコントロールプレーン用コネクタ５０２、複数のデータプレーン用コネクタ５０３、装置背面側に複数の装置間接続用コネクタ５０１、複数の装置間接続光ケーブル５５２を有している。

そして、通信装置1000及び通信装置２０００は、装置背面側にある装置間接続用コネクタ５０１から装置間接続光ケーブル５５２を介して接続され、冗長構成を提供する。

なお、図４のようにカートリッジ５６０を設け、図７のスイッチファブリックユニット５００の接続される光ケーブル５５２をカバーする形状であってもよい。このカートリッジ５６０により、装置間接続に光ケーブルを用いる場合、ＦＡＮユニット６００の排気口からの流出する風の影響を受けずに済む。

図８は、カートリッジ５６０の変形例を示しており、カートリッジ５６０は、図５のカートリッジ５６０と異なり、基板５６２を有する。基板５６２には、スイッチファブリックユニットへのコネクタと、電気光変換回路５４０と、ケーグルコネクタ５０５とを備える図５で示したように装置の背面から接合され、２装置間をノンブロッキング接続する。また、カートリッジ化することにより、装置間接続光ケーブル５５２が、ＦＡＮユニット６００の排気口から流出する空気によって揺動することを逓減でき、接続信頼性の向上に寄与する副次的効果もある。カートリッジ５６０は、図８においても通信装置側とコネクタ５０１により接続される。また、カートリッジ５６０は、装置間接続に光ケーブルを用いる場合、ＦＡＮユニット６００の排気口からの流出する風の影響を受けずに済む。光軸ずれの防止を逓減することができ、信頼性を向上できる。

なお、カートリッジ５６２内に電気／光変換回路５４０を搭載しても、スイッチファブリックユニット５００内に電気／光変換回路５４０を搭載しても、装置間接続の機能／性能は同等である。
Ｄ．第三変形例：
図９は、通信装置１０００の変形例である通信装置５０００を示す。通信装置５０００は、図１や図２の通信装置１０００や２０００とは異なり、スイッチファブリックユニットを用いない構成の一例である。通信装置５０００におけるノンブロッキング接続構成の一例を示している。

このような通信装置５０００におけるデータプレーンの信号は、自装置内では、複数のパケットルーティングユニット３００に搭載されている転送エンジン３１０同士が、バックプレーン８００を介して送受信を行う。一方、他装置へは、転送エンジン３１０から装置間接続用ポート５０６が、バックプレーン８００のスイッチファブリックユニットが実装されていた位置に配置され、複数のコネクタ５０６及び装置間接続電気ケーブル５５３を介してノンブロッキング接続され、送受信される。なお、図９の通信装置５０００において、実施例１の図２のデータプレーン２５０の基板ユニットと同様に、スイッチファブリックユニット３００の回路基板ユニットが、通信装置５０００の前面側に、水平に配置されてもよい。

図１０は、図９の通信装置５０００の変形例を示す。また、装置奥に配置されているコネクタ５０６から、装置背面まで装置間接続用ポートを引き出す延長基板５７０を実装してもよい。このような形態を採ることにより、装置間接続電気ケーブル５５３の取り回し作業を改善することが可能となる。延長基板５７０の使用は、装置間接続電気ケーブル５５３の脱着作業が可能な空間まで引き出し、取り回し作業を改善することが目的であるため、延長ケーブルの形態を採ってもよい。なお、この第三変形例の構成でも、速度変換回路を搭載することによるケーブル接続本数を低減する構成、電気／光変換回路を搭載することによる伝送距離を延長する構成、カートリッジ構成、を採ってもよい。また、図１０で示した延長基板５７０の搭載数、装置背面側のコネクタ５０１の搭載数、装置間接続電気ケーブル５５３の接続本数は、本図での数に限らない。
Ｅ．第四変形例：
図１１は、装置内を冷却するための空気の流れが前後吸排気構造ではなく、左右吸排気構造の通信装置６０００におけるノンブロッキング接続構成の一例を示している。装置右側面には各ユニットに搭載される部品を冷却するための冷却風を通す通風口９００を備える。同じく、装置左側面にはＦＡＮユニット６００及び空気を通す排気口を備える。左右吸排気構造の場合、空気の流れを妨げるため、図２乃至図１０で示したようなスイッチファブリックユニット５００の垂直実装は困難である。このため、図１１のように、装置前面にスイッチファブリックユニット５００を水平実装する。

前記実施例及び変形例で示したノンブロッキング接続構成との相違点は、装置前面に装置間接続用ポートを有している点である。スイッチファブリックユニット５００は、バックプレーン８００と高密度コネクタで接続されているため、装置背面に装置間接続用ポートを配置することが困難となり、他装置へは、装置前面から複数のコネクタ５０１及び装置間接続電気ケーブル５５４を介してノンブロッキング接続され、送受信される。このような形態を採ることにより、左右吸排気構造の通信装置６０００でもノンブロッキング接続が可能となる。なお、この第四変形例の構成でも、速度変換回路を搭載することによるケーブル接続本数を低減する構成、電気／光変換回路を搭載することによる伝送距離を延長する構成、カートリッジ構成、を採ることが可能である。また、図１１で示したスイッチファブリックユニット５００の搭載数、装置前面側のコネクタ５０１の搭載数、装置間接続電気ケーブル５５４の接続本数は、本図での数に限らない。

また本実施例でも、装置間接続電気ケーブル５５４がＦＡＮユニットの排気を妨げず、装置間接続電気ケーブル５５４も排気による揺動の影響を受けない。
Ｆ．第五変形例：
図１２は、３装置間でのノンブロッキング接続構成の一例を示している。図１２では、３装置の装置背面側のコネクタ５０１間を装置間接続電気ケーブル５５０で接続されている。

たとえば、コントロールプレーンの接続構成は、各装置の制御系リピータ１２０間をリング接続とする構成をとり、通信装置１０００が運用系装置だとすると、待機系装置である通信装置２０００及び通信装置３０００にルーティング情報を順次設定後、運用系装置に戻ってきた時点で終端する方式を採ればよい。

データプレーン２５０は、自装置から見て、他の２装置にそれぞれノンブロッキング接続する構成を採る。これをフルメッシュ接続と呼ぶ。このような形態を採ることにより、３装置間でもノンブロッキング接続が可能となる。更に、コントロールプレーンをリング接続構成とし、データプレーンをメッシュ接続構成とすることにより、４装置間以上の仮想化／冗長化も可能となる。なお、この第五変形例の構成でも、速度変換回路を搭載することによるケーブル接続本数を低減する構成、電気／光変換回路を搭載することによる伝送距離を延長する構成、カートリッジ構成、を採ることが可能である。また、図１２で示したスイッチファブリックユニット５００の搭載数、装置背面側のコネクタ５０１の搭載数、装置間接続電気ケーブル５５０の接続本数は、本図での数に限らない。

本実施例でも、運用系装置と待機系装置の３台の通信装置間をケーブル接続する場合、３台の装置をラックの上下に収納して、上下方向にケーブル接続することにより、局舎の設置面積が小さくなる。本実施例では、図３の２台の場合と同様、３台をラックに設置する場合であっても、コネクタ５０１より上下方向に引出されるケーブルは、各装置のＦＡＮユニット６００の排出口を塞がず、ＦＡＮユニット６００からの排気を妨げない。したがって、本実施例では、装置の外部と内部の間で出入りする空気の流れを妨げず、冷却性能は低下しない。

図１３は、本実施例を適用した通信装置を第三角法で示した図であり、通信装置１０００の上面図、前面図、右側面図、背面図を示している。前面図で示した通り、装置前面のエリアは、通常のデータ中継を行うためにデータを送受信するネットワークインターフェース(回線送受信)の外部ポート２１０と、通風口９００、９５０が占有しており、２台の装置間をノンブロッキング接続するための接続エリアを確保することは困難である。このため、背面図で示したように装置背面に通信装置間をノンブロッキング接続するための接続部５０１を備える。

図１３の上面図、右側面図、背面図において、実線で示した空気の流れは、装置正面に配置された通風口９００から装置内に冷却風を引き込み、装置内の各ユニットに搭載されている部品を冷却しながら、バックプレーン８００を経由して装置背面に配置されたＦＡＮユニット６００から排気される。この流路上にある、装置内の基本制御ユニット１００、データプレーン２５０、フロント電源ユニット４００が冷却される。これら実線で示した空気の流れは、バックプレーン８００を通過する際、図２Ａで示した通風口８５０を通過するため、この通風口８５０に向かって分岐する流路が形成され、装置背面から排出される。

一方、図１３の上面図、右側面図、背面図において、破線で示した空気の流れを説明する。まず、前面図に示したスイッチファブリックユニット５００を冷却するために設けられた通風口９５０から装置内に冷却風を引き込み、引き込んだ冷却風は装置背面に配置されたスイッチファブリックユニット５００まで到達すると、ＦＡＮユニット６００が吸気するため、右側面図に示したスイッチファブリック５００に設けられた基板切り欠き５８０を介して、上方向への流路が形成される。そして、形成された上方向への流路を流れる空気により、クロスバススイッチ５１０、制御系ＬＳＩ５２０が冷却され、流路を流れてきた空気は、基板切り欠き５８０を通ってＦＡＮユニット６００により装置背面から排出される。以上が破線で示した冷却風の流れである。実線で示した空気の流れにより、装置内の基本制御ユニット１００、データプレーン２５０、フロント電源ユニット４００が冷却される。一方、破線で示した空気の流れにより、スイッチファブリックユニット５００内の各モジュールが冷却される。

図１３の背面図では、前述の実線の流れは前面から背面へストレートに抜ける単純な流路であるため省略し、スイッチファブリックユニット５００に関する流路のみを示している。図１３に示すとおり、実線で示す空気の流れあるいは破線で示す空気の流れによる冷却される対象は、それぞれ基本制御ユニット１００、データプレーン２５０、フロント電源ユニット４００あるいはスイッチファブリック内の各モジュールと異なるが、冷却後に排出されるＦＡＮユニット６００は、共通している。そのため、本実施例での装置は、装置内部の構造の簡素化、低コスト化、小型化が実現されている。

図１４は、図１３で示した上面図を詳細に示した図である。実線で示した空気の流れは、基本制御ユニット１００、データプレーン２５０、フロント電源ユニット４００に対する流路を示しており、装置背面側のＦＡＮユニット６００により、装置前面から吸気して装置背面に抜ける。破線で示した空気の流れは、図１３と同様、スイッチファブリックユニット５００を冷却するための空気の流れを示していうる。装置前面から吸気され装置背面側のスイッチファブリックユニット５００まで到達した空気は、基板切り欠き５８０の隙間以外に流路がないため、上方向で引上げられた後、左右いずれか方向のＦＡＮユニット６００を介して装置背面へ抜ける。

図１５は、図１３で示した前面図を詳細に示した図である。通風口９００が、基本制御ユニット１００、データプレーン２５０、フロント電源ユニット４００を冷却するための通風口であり、通風口９５０が、スイッチファブリックユニット５００を冷却するための通風口である。装置背面側のＦＡＮユニット６００により、通風口９００及び９５０により吸気が行われる。

図１６は、図１３で示した右側面図を詳細に示した図である。実線で示した空気の流れと破線で示した空気の流れの違いは、図１４で説明した通りである。装置背面まで到達した破線の冷却風は、基板切り欠き５８０の隙間以外に流路がないため、上方向で引上げられて装置背面へ抜ける構造となっており、その結果、スイッチファブリックユニット５００に搭載されている、クロスバススイッチ５１０、制御系ＬＳＩ５２０が冷却される。破線で示した冷却風の流れを分かりやすくするため、バックプレーン８００を用いて説明する。通風口９５０から入気されたスイッチファブリック５００を冷却するための冷却風は、専用の空洞９６０及びバックプレーンに設けられた通風口９５１を通り、装置背面側まで到達する。

図１７は、図１３で示した背面図を詳細に示した図である。装置背面まで到達した冷却風は基板切り欠き５８０の隙間以外に流路がないため、上方向で引上げられ、基板切り欠き５８０を通り横方向に引き寄せられ、ＦＡＮユニット６００を通って装置背面へ抜ける。

以上、前記実施例及び変形例で説明したように、通信装置の仮想化／冗長化を実現するにあたり、２装置間を電気ケーブル又は光ケーブルによってノンブロッキング接続することにより、運用系コントロールプレーンから全てのデータプレーンが均一に見え、コントロールプレーン間でプロトコルのやりとりを無くすことができ、制御の単純化や設定性能の劣化防止が可能となる。また、スイッチング専用の外付け装置を必要としないため、コストアップを抑制できる。また、ユーザが使用可能な外部ポートの個数を減少させず、ノンブロッキング接続が可能となる。また、ケーブル実装密度向上により装置体積を維持したまま、ノンブロッキング接続が可能となる。

また、装置背面側にてノンブロッキング接続を実現するため、装置前面に密集した状態で実装されているネットワークインターフェースケーブルの取り回し作業に支障がない。

更に、装置間接続するケーブルを、スイッチファブリックユニットの搭載方向と平行に、かつ、空気の流れを妨げない位置に容易に配置できるため、装置の冷却性能を低下させず、かつ、空気の流れによってケーブルが揺動することを防止し、接続信頼性の向上に寄与する構造を採り得る。

なお、本発明は前記実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の形態において実施することが可能である。また、前記実施例及び変形例では、パケットやフレームを中継する通信装置による冗長構成を提供する通信システムを説明した。しかし、サーバ装置、ストレージ装置等の冗長構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適用可能である。つまり、サーバ装置やストレージ装置の情報処理装置の筐体の前面側の面に、サーバの制御部やストレージの記憶制御部に接続されるデータの入出力ポートを備え、前面側とは異なる面に装置間を接続するケーブルに接続されるコネクタを有してもよい。

なお、ＦＡＮユニット６００は、装置内部からの空気を吸気し、排出口から外部へ排気する例を説明したが、装置背面側のＦＡＮユニット６００が有する排出口を吸気口としてもよい。その場合、装置前面側の通風口９００及び９５０は排気口となり、空気の流れは図１３ないし図１７に示す流れとは逆方向の流れとなる。また、装置間接続ケーブル５５０は、ＦＡＮユニット６００による吸気を妨げるものでもなく、吸気によってケーブルの揺動も生じないのは、上述の実施例と同様である
また、以下の他の形態又は適用例を挙げる。

適用例１の 通信装置であって、装置前面から、基本制御ユニットと、ネットワークインターフェースユニットと、パケットルーティングユニットと、フロント電源ユニットが搭載され、装置背面から、スイッチファブリックユニットと、ＦＡＮユニットと、電源受電ユニットが搭載される。各ユニットがバックプレーンを介して基本制御ユニットと接続され、制御される。装置の冷却風の流れは前後吸排気の構造を採り、前記バックプレーンには冷却風を通す通風口が設けられ、基本制御ユニットには、他の通信装置と制御信号の送受信を行う接続部を備える。スイッチファブリックユニットの背面に、高密度コネクタによって電気ケーブルを接続可能な第一の接続部を備え、他の通信装置の同一部位には同構成の第二の接続部を備える。第一の接続部と第二の接続部が、ネットワークインターフェースユニットに具備された外部ポートの合計帯域以上の帯域を持つ電気ケーブルによって接続される。

適用例２の通信装置では、適用例１において、スイッチファブリックユニット背面に高密度コネクタによって電気ケーブルを接続可能な第一の接続部を備え、他の通信装置の同一部位には同構成の第二の接続部を備え、第一の接続部と第二の接続部が、ネットワークインターフェースユニットに具備された外部ポートの合計帯域以上の帯域を維持しつつ、スイッチファブリックユニット内に搭載された速度変換回路を介して、接続本数を絞ってデータレートを上げた電気ケーブルによって接続される。

適用例３の通信装置では、適用例１又は適用例２において、スイッチファブリックユニットの背面に、光ケーブルを接続可能な第一の接続部を備え、他の通信装置の同一部位には同構成の第二の接続部を備える。第一の接続部と第二の接続部が、ネットワークインターフェースユニットに具備された外部ポートの合計帯域以上の帯域を維持しつつ、スイッチファブリックユニット内に搭載された電気／光変換回路を介して、電気信号から光信号へ変換され、光ケーブルによって接続される。

このように、適用例１乃至適用例３記載でも、２装置間をノンブロッキング接続しているため、運用系コントロールプレーンから全てのデータプレーンが均一に見え、コントロールプレーン間でプロトコルのやりとりを無くすことができ、制御の単純化や設定性能の劣化防止が可能となる。

また、適用例では、「ケーブル実装密度向上により装置体積を維持したままノンブロッキング接続が可能」、「スイッチング専用の外付け装置を必要としないためコストアップを抑制する、ユーザが使用可能な外部ポートの個数を減少させない」、「装置後面で接続するため装置前面に具備された外部ポートとの干渉を回避できる」、「装置間接続するケーブルが装置の冷却性能を低下させない構造を採り得る」といった効果の少なくとも一を奏する。

１０００、２０００、３０００、５０００、６０００・・・通信装置、 １００・・・基本制御ユニット、 １０１・・・制御信号接続部、 １１０・・・ＣＰＵ、 １２０・・・制御系リピータ、 データプレーン２５０、２００・・・ネットワークインターフェースユニット、 ２１０・・・外部ポート、 ３００・・・パケットルーティングユニット、 ３０１・・・バックプレーンコネクタ、 ３１０・・・転送エンジン、 ３２０・・・検索エンジン、３３０・・・ローカルスイッチ、３４０・・・制御系ＬＳＩ、 ４００・・・フロント電源ユニット、 ５００・・・スイッチファブリックユニット、 ５０１、５０２、５０３、５０４，５０５、５０６・・・コネクタ、 ５１０・・・クロスバスイッチ、 ５２０・・・制御系ＬＳＩ、５３０・・・速度変換回路、５４０・・・電気／光変換回路、５５０、５５１、５５２、５５３、５５４・・・装置間接続ケーブル、５６０、５６１、５６２・・・カートリッジ、 ５７０・・・延長基板、 ５８０・・・基板切り欠き、 ６００・・・ＦＡＮユニット、７００・・・電源受電ユニット、７０１・・・電源ケーブル接続部、８００・・・バックプレーン、 ８５０、９００、９５０、９５１・・・通風口、９６０・・・空洞

Claims (12)

1. 待機系の他の通信装置と冗長構成を外部に提供し、情報処理端末間のデータをネットワークを介して中継する運用系の通信装置であって、
   通信装置の前面に前記ネットワークとの間でデータを送受信するポートと、前記ポートと同じ前面側に外部との通気を行うための第一の通気口を備える第一の回路基板ユニットと、
   前記第一の回路基板ユニットの少なくとも一に接続される複数の第一のコネクタと、複数の前記第一の回路基板ユニットにより収容される帯域を少なくとも収容可能であり、かつ、待機系である前記他の通信装置とケーブルを介して接続される第二のコネクタと、データの出力先が前記第一のコネクタと前記第二のコネクタとの間で選択的にデータを出力するクロスバスイッチと、前記通信装置の背面に配置される前記第二のコネクタを備える第二の回路基板ユニットと、
   前記第一の回路基板ユニット及び前記第二の回路基板ユニットそれぞれと前記通信装置の外部との間に流れる空気の流れを制御するＦＡＮと前記通信装置の外部との通気を行うための第二の通気口を装置の背面側に有する通気制御部と、を備え、
   前記通信装置は、前記第二の通気口による通気が妨げられないよう、前記通信装置の上下少なくとも一の方向に配置される待機系の通信装置と前記ケーブルを介して接続され、前記空気の流れを妨げない位置に前記ケーブルが配置される、通信装置。
2. 請求項１記載の通信装置であって、
   第三の回路基板ユニットを間にして、前記通信装置の前面側に複数の前記第一の回路基板ユニットが上下方向に配置され、前記通信装置の背面側に複数の第二の回路基板ユニットが水平方向に配置され、
   前記第二の通気口は、前記第二の回路基板ユニットと水平方向に並んで配置される、通信装置。
3. 請求項２記載の通信装置であって、
   前記第一の通気口と異なり、かつ前記第一の通気口と前記第二の通気口との間に形成される空気の流路とは異なる流路が前記第二の通気口と形成される第三の通気口を前記通信装置の前面に備える、通信装置。
4. 待機系の他の通信装置と冗長構成を外部に提供し、情報処理端末間のデータをネットワークを介して中継する運用系の通信装置であって、
   通信装置の前面に前記ネットワークとの間でデータを送受信するポートを備える第一の回路基板ユニットと、
   前記第一の回路基板ユニットの少なくとも一に接続される複数の第一のコネクタと、複数の前記第一の回路基板ユニットにより収容される帯域を少なくとも収容可能であり、かつ、待機系である前記他の通信装置とケーブルを介して接続される第二のコネクタと、データの出力先が前記第一のコネクタと前記第二のコネクタとの間で選択的にデータを出力するクロスバスイッチとを備える第二の回路基板ユニットと、
   前記第一の回路基板ユニット及び前記第二の回路基板ユニットそれぞれと前記通信装置の外部との間に流れる空気の流れを制御する通気制御部と、を備え、
   前記空気の流れを妨げない位置に前記ケーブルが配置され、
   さらに、
   前記通信装置の前面側に前記第一の回路基板ユニットと前記第二の回路基板ユニットとを制御する制御部を備える第四の回路基板ユニットと、前記制御部と前記第二の回路基板ユニットとの間に中継用回路基板ユニットを有し、
   前記制御部は、入力されるパケットをルーティング情報に従い転送するパケットルーティング部及びスイッチファブリック部のどちらか一方又は両方と、ルーティング情報を学習するＣＰＵ及び制御系リピータとを有し、
   前記第二の回路基板ユニットは、前記ポートが配置される異なる面に配置され、前記ＣＰＵの指示に従って、前記ポートのいずれかで受信したパケットを、前記第一のコネクタあるいは、前記第二のコネクタに向けて出力する、通信装置。
5. 請求項１または４記載の通信装置であって、
   前記第二のコネクタは、電気ケーブルに接続可能である、通信装置。
6. 請求項４記載の通信装置であって、
   前記第二の回路基板ユニットは、データレート変換部を前記第二のコネクタと前記クロスバスイッチの間に有し、
   前記データレート変換部は、前記ケーブルのレーンに対応するデータレートに前記出力するパケットのデータレートを変換する、通信装置。
7. 請求項１または４記載の通信装置であって、
   前記第二の回路基板ユニットは、電気信号を光信号に変換し、電気信号を光信号に変換する光電変換回路を前記第二のコネクタと前記クロスバスイッチの間に有し、
   前記クロスバスイッチから前記第二のコネクタにパケットが出力される場合、前記光電変換回路により、前記パケットは、光信号に変換されて、前記第二のコネクタを介して冗長構成をとる他の通信装置に向けて出力し、
   前記クロスバスイッチから前記第一のコネクタにパケットが出力される場合、前記ポートから電気信号によりパケットが、宛先に向けて出力される、通信装置。
8. 請求項１または４記載の通信装置であって、
   前記第二のコネクタに接続されるケーブルの一部において待機系の他の通信装置に接続するための誘導部と、前記ケーブル側のコネクタが前記第二の回路基板ユニットの前記第二のコネクタに接続するための空間とを有するカートリッジを有する、通信装置。
9. 請求項１記載の通信装置であって、
   前記通気制御部は、通信装置の前面の前記第一の通気口より空気を流入させ、前記ＦＡＮは、背面側から装置内の空気を排出させ、
   カートリッジは、前記通気制御部により排出される空気によりケーブルが揺動することを防ぐ覆いを有する、通信装置。
10. 他の通信装置と冗長構成をとり、パケットを中継する通信装置であって、
    ネットワークとパケットを送受信するポートとパケット転送処理部とを基板面に有する複数の第一の回路基板ユニットと、
    複数の第一の回路基板ユニット間のパケットの伝送あるいは、冗長構成をとる他の通信装置とのパケットの送受信を制御するクロスバスイッチと、前記他の通信装置と通信可能で前記通信装置が有する前記ポートが収容可能な帯域を少なくとも収容可能で、装置の背面側に配置される複数のコネクタを有する第二の回路基板ユニットと、
    前記通信装置の筐体の前面側の第一の回路基板ユニットと背面側の第二の回路基板ユニットとは垂直に配置される第三の回路基板ユニットと、
    前記通信装置の前面側に前記第一の回路基板ユニットと前記第二の回路基板ユニットとを制御する制御部を備える第四の回路基板ユニットと、前記制御部と前記第二の回路基板ユニットとの間に中継用回路基板ユニットと
    前記通信装置の背面側に前記第三の回路基板ユニットと水平方向に並んで配置され、装置内の空気を排出する排気制御部とを、有し、
    複数の前記第一の回路基板ユニットは前記ポートと同じ前面側に、第一の通気口を設け、
    前記背面側に第二の通気口を設け、
    筐体の前面における両機で、前記第一の回路基板ユニットとは異なる領域に第三の通気口を設け、
    さらに、前記排気制御部は、前記第一の通気口と前記第二の通気口との間及び第三の通気口と第二の通気口との間の空気の流れを制御するＦＡＮを装置の背面側に有し、
    前記制御部は、入力されるパケットをルーティング情報に従い転送するパケットルーティング部及びスイッチファブリック部のどちらか一方又は両方と、ルーティング情報を学習するＣＰＵ及び制御系リピータとを有し、
    前記第二の回路基板ユニットは、前記ポートが配置される異なる面に配置され、前記ＣＰＵの指示に従って、前記ポートのいずれかで受信したパケットを、前記第一のコネクタあるいは、前記第二のコネクタに向けて出力する、通信装置。
11. 請求項１０記載の通信装置であって、
    前記第二の回路基板ユニットは、前記コネクタと前記クロスバスイッチの間に、電気信号を光信号に変換する光電変換部を配置し、前記クロスバスイッチからのパケットを光信号に変換し、前記他の通信装置に向けて光ケーブルを介してパケットを送信し、
    前記クロスバスイッチから複数の前記第一の回路基板ユニットいずれかにパケットが出力される場合、さらに、前記ポートを介して当該パケットの宛先に向けてパケットが出力される、通信装置。
12. 請求項１０記載の通信装置であって、
    前記第二の回路基板ユニットは、前記コネクタと前記クロスバスイッチの間に、前記コネクタに向けて流れるデータのデータレートを高くするデータレート変換部を有する、通信装置。

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