JP6713813B2 - 切り替え装置、及び、切り替え装置を駆動する方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の切り替え装置と、同等の請求項に記載のスイッチ、開ループ制御装置及び／又は閉ループ制御装置、及びネットワークシステムと、切り替え装置の駆動方法と、に関する。

市場では、様々なバスシステム及び／又はプロトコルによって互いに通信することが可能な、車両内の電子モジュールの構成、例えば制御装置等の構成が知られている。例えば、１つの車両は、１００個ぐらいまでこのような制御装置又はモジュールを含みうる。

本発明の根底にある問題は、請求項１に記載の切り替え装置によって、並びに、同等の請求項に記載のスイッチ、開ループ制御装置及び／又は閉ループ制御装置、及びネットワークシステムによって解決される。好適な発展形態が従属請求項において示される。さらに、本発明にとって重要な特徴が、以下の明細書の記載及び図面から分かる。これらの特徴は、単独でも、様々な組み合わせにおいても本発明にとって重要となりうるが、以下では、このことについて再度明示的に指摘しない。

本発明は、第１の物理的インタフェース機器の媒体に依存しないインタフェースと接触するための第１のインタフェースと、第２の物理的インタフェース機器の媒体に依存しないインタフェースと接触するための第２のインタフェースと、を備えた切り替え装置であって、切り替え装置は、第１のインタフェースと第２のインタフェースとを結合するよう構成される、上記切り替え装置に関する。特に、「結合する」（ｋｏｐｐｅｌｎ）という概念は、上記インタフェース間でその都度電気的又は少なくとも論理的な接続を構築することを意味し、当該接続は、例えばデジタル回路又は電子的アナログスイッチ等を用いて実現可能である。即ちこれにより、切り替え装置は、第１の状態から第２の状態へと（又は、第２の状態から第１の状態へと）切り替えられる。

加えて、切り替え装置は好適に、第３のインタフェース及び第４のインタフェースを備え、この第３のインタフェース及び第４のインタフェースは、第１の物理的インタフェース機器及び第２の物理的インタフェース機器を介して通信でき又は通信すべきそれ自体は任意の更なる別のユニットと接触可能である。即ち、切り替え装置によって少なくとも、予め設定可能な基準に従って第１の物理的インタフェース機器と第２の物理的インタフェース機器とを互いに結合し又は互いに結合しないことが可能となる。予め設定可能な基準は、特に、上記更なる別のユニット、例えばスイッチの正常な駆動状態又は障害が生じた駆動状態の特徴を示すが、このことについては以下で更に詳細に解説する。

例えば、第１の物理的インタフェース機器及び第２の物理的インタフェース機器の所謂「媒体に依存する」（ｍｅｄｉｅｎａｂｈａｅｎｇｉｇ）インタフェースが、例えば車両のための、ネットワークシステムの基幹通信網（英：ｂａｃｋｂｏｎｅ）と接続されている。更なる別のユニット又はスイッチが、障害が生じた駆動状態にある場合には、第１の物理的インタフェース機器と第２の物理的インタフェース機器とは、有利に切り替え装置によって互いに結合され、従って互いに直接通信することが可能である。これにより有利に、上記の基幹通信網を少なくとも部分的に動作可能に保ち、例えば車両を安全な駆動状態に置くことが可能となる。

好適な構成において、切り替え装置は、制御可能な切り替え素子と接触するための第３のインタフェース及び第４のインタフェースを有し、切り替え装置は、第１の駆動状態において、第１のインタフェースと第３のインタフェースとを結合し、かつ、第２のインタフェースと第４のインタフェースとを結合するよう構成され、切り替え装置はさらに、第２の駆動状態において、第１のインタフェースと第２のインタフェースとを結合し、かつ、第３のインタフェース及び第４のインタフェースを分離するよう構成される。

第３のインタフェース及び第４のインタフェースの分離によって、更なる別のユニット又はスイッチの（障害が生じた）状態に依存することなく、第１のインタフェースと第２のインタフェースとの上記結合が行われ、これにより、切り替え装置の機能性（及び、上記基幹通信網の機能性）がさらに改善される。障害が生じた状態は、例えば、車両の電気系統内での故障した電子モジュール、若しくは、不足電圧若しくは過電圧によって、又は、電磁放射線若しくはプログラムエラーによって、又は、場合により大き過ぎるデータ量（メモリーエラー、「バッファオバーフロー」（ｂｕｆｆｅｒ ｏｖｅｒｆｌｏｗ））によって引き起こされうる。

好適に、切り替え装置は、第１のインタフェース及び／又は前記第２のインタフェース及び／又は前記第３のインタフェース及び／又は前記第４のインタフェースが各々複数の接続を含むように実現される。これにより、以下にイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）スイッチの例を挙げて詳細に解説するように、切り替え装置の可能性が有利に拡大される。

さらに、切り替え装置が制御装置を備え、この制御装置は、切り替え装置の駆動、特に上記インタフェースの結合を、外部信号に従って、特に外部ユニットにより当該制御装置に供給可能な信号に従って制御するよう構成されることが構想されうる。これにより、切り替え装置に有利に論理的機能を補完することが可能であり、切り替え装置は、例えば、物理的なインタフェース機器及び／又は制御可能な切り替え素子にほぼ依存せずに、上記インタフェースのその都度の必要な結合について決定することが可能である。

代替的又は追加的に、制御装置は、切り替え装置の駆動、特に上記インタフェースの結合を、当該インタフェース上で利用可能な信号に従って制御するよう構成されてもよい。

更なる別の構成において、切り替え装置は独立的に、即ち上記制御装置の利用無しで、外部信号に従って、特に外部ユニットにより供給可能な信号に従って上記インタフェースの結合を実行するよう構成される。本構成では、切り替え装置は、所謂操作部（Ｓｔｅｌｌｇｌｉｅｄ）にすぎず、例えば、ゲートの構成、マルチプレクサの構成、又は電子的アナログスイッチの構成にすぎず、論理的制御は切り替え装置の外部で行われる。

好適に、上記制御装置は、第１のインタフェースと第３のインタフェースとが結合され、かつ、第２のインタフェースと第４のインタフェースとが結合されるように（スイッチの正常な駆動状態の際）、及び／又は、第１のインタフェースと第２のインタフェースとが結合され、及び／又は、第３のインタフェース及び第４のインタフェースが分離されるように（スイッチの障害が生じた駆動状態の際）、切り替え装置を制御するよう構成される。これにより、切り替え装置は、ほぼ普遍的なやり方で、合計４つのインタフェースの間の結合を実行することが可能であり、これにより、切り替え装置の機能性、及び、ネットワークシステムの駆動が改善されうる。

さらに、本発明は、少なくとも第１の物理的インタフェース機器及び第２の物理的インタフェース機器を備えたスイッチであって、当該スイッチは、上記構成に記載の少なくとも１つの切り替え装置を備え、切り替え装置の第１のインタフェースは、第１の物理的インタフェース機器の媒体に依存しないインタフェースと接続され、切り替え装置の第２のインタフェースは、第２の物理的インタフェース機器の媒体に依存しないインタフェースと接続される、上記スイッチを含む。切り替え装置によって、スイッチの、障害が生じた駆動状態において、先に既に記載したように少なくとも残存機能（Ｒｅｓｔ−Ｆｕｎｋｔｉｏｎａｌｉｔａｅｔ）が可能となる。

好適に、スイッチの切り替え装置も、制御可能な切り替え素子と接触するための第３のインタフェース及び第４のインタフェースを有し、切り替え装置は、第１の駆動状態において、第１のインタフェースと第３のインタフェースとを結合し、かつ、第２のインタフェースと第４のインタフェースとを結合するよう構成され、切り替え装置はさらに、第２の駆動状態において、第１のインタフェースと第２のインタフェースとを結合し、第３のインタフェース及び第４のインタフェースを分離するよう構成される。先に解説したのと同様の効果を奏する。

特に、スイッチがイーサネットスイッチとして構成され、第１の物理的インタフェース機器及び第２の物理的インタフェース機器は、イーサネットと互換性のあるインタフェース機器であり、媒体に依存しないインタフェースは、イーサネット−ＭＩＩ（Ｍｅｄｉａ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）−インタフェースであることが構想されうる。これにより、スイッチは有利に、特に車両内のイーサネット−ネットワーク内で駆動されうる。特に、イーサネット−ネットワーク内の冗長性を高め、エラー状態にある車両の安全性を改善することが、低コストな
やり方で可能となる。

好適に、スイッチは、少なくとも１つの制御可能な切り替え素子（当該切り替え素子自体は、信号経路を切り替えるためのスイッチングネットワークを含みうる）を備え、少なくとも１つの制御可能な切り替え素子の信号のための端子が、切り替え装置と接続され、及び／又は、当該切り替え装置の駆動を制御する制御装置と接続される。その際に、上記端子は、制御可能な切り替え素子の出力端子又は入力端子であってもよい。

スイッチの更なる別の構成において、媒体に依存しないインタフェースに印加される信号を定めるために手段が設けられ、さらに、当該信号に従って、切り替え装置、及び／又は、当該切り替え装置の駆動を制御する制御装置を制御するために更なる別の手段が設けられる。その際に、上記媒体に依存しないインタフェースは、制御可能な切り替え素子及び／又は物理的なインタフェース機器に属しうる。これにより例えば、ネットワークの所謂「ハートビート（ｈｅａｒｔｂｅａｔ）信号」、及び／又は、制御可能な切り替え素子の媒体アクセス制御部（ＭＡＣ：ｍｅｄｉａ ａｃｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ）の所謂「リンク（Ｌｉｎｋ）信号」及び／又は物理的インタフェース機器の所謂「リンク信号」が、切り替え装置を直接的又は間接的に作動させ、特に切り替えるために利用可能である。

スイッチの更なる別の構成において、第１の物理的インタフェース機器及び／又は前記第２の物理的インタフェース機器の信号のための端子は、切り替え装置と接続され、及び／又は、当該切り替え装置の駆動を制御する制御装置と接続される。その際に、上記端子は、各物理的インタフェース機器の出力端子又は入力端子であってもよい。上記端子は、例えば、媒体に依存しないインタフェースに加えて、物理的インタフェース機器に存在する。これにより、切り替え装置は有利に、物理的なインタフェース機器によって操作されうる。

スイッチの更なる別の構成において、第１の物理的インタフェース機器及び／又は第２の物理的インタフェース機器を介して流れる電流、及び／又は、第１の物理的インタフェース機器及び／又は第２の物理的インタフェース機器の媒体に依存しないインタフェースに印加される電圧、及び／又は、第１の物理的インタフェース機器及び／又は第２の物理的インタフェース機器の媒体に依存しないインタフェースに印加される信号を定めるために手段が設けられ、その際に、上記電流及び／又は上記電圧及び／又は上記信号に従って、切り替え装置、及び／又は、当該切り替え装置の駆動を制御する制御装置を制御するために更なる別の手段が設けられる。

これにより例えば、切り替え装置の操作のために、所謂「パワーオーバーイーサネット」（ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ ｅｔｈｅｒｎｅｔ）構想、又は、所謂「パワーオーバーデータライン」（ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ ｄａｔａｌｉｎｅ）構想を利用又は考慮することが可能となる。その際に、例えば、制御可能な切り替え素子によって、物理的インタフェース機器に電気エネルギーを供給することが可能であり、又は、反対に、物理的インタフェース機器によって制御可能な切り替え素子に電気エネルギーを供給することが可能である。対応して、有利に、予め設定可能な電圧閾値又は予め設定可能な電流閾値に従って、切り替え装置を操作することが可能である。

さらに、切り替え装置の少なくとも１つの構成要素、及び、物理的インタフェース機器の少なくとも１つの構成要素が、共通の回路担体に、例えば導体板に配置されることが構想されうる。例えば、導体板は、車両内の制御装置の構成要素でありうる。これにより、切り替え装置が改良され、コストが削減される。

さらに、特に車両のための、開ループ制御装置及び／又は閉ループ制御装置（「制御装置」）が提案され、この開ループ制御装置及び／又は閉ループ制御装置は、各上記構成に記載の少なくとも１つの切り替え装置及び／又は少なくとも１つのスイッチを備える。

さらに、ネットワークシステム、特に車両のためのイーサネット−ネットワークシステムが提案され、このネットワークシステムは、各上記構成に記載の少なくとも１つの切り替え装置及び／又は少なくとも１つのスイッチを備える。

さらに、好適に各上記構成に記載の切り替え装置及び／又はスイッチを備えた、車両のイーサネット−ネットワークシステムのための基幹通信網（英：ｂａｃｋｂｏｎｅ）が提案される。この基幹通信網によって、ネットワークシステムは特に簡単に、それと同時に信頼性高く実現されうる。

本発明の課題の更なる解決策として、本発明に係る切り替え装置の駆動方法が示される。

以下では、本発明の例示的な実施形態が、図面を参照しながら解説される。
車両内のイーサネット ネットワークシステムの概略図が示されている。 図１のネットワークシステムのイーサネットスイッチの第１の概略図を示す。 第１の駆動状態における切り替え装置を備えたイーサネットスイッチの第２の概略図を示す。 第１の駆動状態における切り替え装置を備えたイーサネットスイッチの第３の概略図を示す。 第２の駆動状態における図４のイーサネットスイッチを示す。 第１の更なる別の実施形態における制御装置を備えた図４及び図５のイーサネットスイッチの概略図を示す。 第２の更なる別の実施形態における図６のイーサネットスイッチを示す。 第３の更なる別の実施形態における図６のイーサネットスイッチを示す。 図３〜図８の切り替え装置を駆動する方法のフロー図を示す。

機能的に等価な構成要素及び値のために、全ての図において、実施形態が異なる際にも同じ符号が利用される。

図１は、図示されない車両のためのイーサネットネットワークシステム１０の概略図を示している。ここでは、イーサネットネットワークシステム１０は、イーサネットと互換性がある複数の制御装置１２と、ここでは所謂スイッチ１４（「イーサネットスイッチ」（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ Ｓｗｉｔｃｈ））として各々実現された、ここでは３つの切り替え装置と、を備える。スイッチ１４は、ネットワークシステム１０の基幹通信網１６（英：ｂａｃｋｂｏｎｅ）を介して互いに接続されている。スイッチ１４にはそれぞれ制御装置１２の部分集合が接続されている。

一般的に、基幹通信網１６へのスイッチの接続は、物理的インタフェース機器（図２〜図７参照）を用いて行われる。その際に、物理的インタフェース機器の媒体に依存しない各インタフェースが、例えば、各スイッチ１４の「内部」領域と接触させられ、かつ、物理的インタフェース機器の媒体に依存する各インタフェースが、基幹通信網１６の線（例えば、ケーブル又は光ファイバ）と接触させられる。

例えば、図１で示される中央のスイッチ１４が完全又は部分的に破損又は故障している場合、一般的には、ネットワークシステム１０の駆動にとって重大な結果が伴う。特に、この場合には、制御装置１２の少なくとも幾つかがもはや互いに通信できないということが起こりうる。

図２は、図１のネットワークシステム１０のイーサネットスイッチ１４の第１の概略図を示している。ここでは、スイッチ１４は、制御可能な切り替え素子１８（図２の右側）と、（図２に示される）３つの物理的インタフェース機器ＰＨＹ１、ＰＨＹ２、ＰＨＹｎ（図２の左側）と、を備える。制御可能な切り替え素子１８は、媒体に依存しない各インタフェース又は各接続線（符号なし）を介して、物理的インタフェース機器ＰＨＹ１、ＰＨＹ２、ＰＨＹｎと接続されている。

さらに、制御可能な切り替え素子１８は、本明細書ではＭＡＣ（英：Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）２２としても呼ばれる、媒体アクセス制御のための３個のブロックを備える。このＭＡＣ２２は、本明細書では「ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）」により構想された、所謂「ＯＳＩモデル」の拡張版に従って実現されている。ＯＳＩ（英：「Ｏｐｅｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ、開放型システム間相互接続）モデルは、階層構造を備えたネットワークプロトコルのための参照モデルである。このモデルは、１９８３年以来、「ＩＴＵ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ、国際電気通信連合）」によって、及び、１９８４年以来、「ＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ、国際標準化機構）」によっても、標準として公開されている。

さらに、制御可能な切り替え素子１８は、スイッチングネットワーク２４（英：ｓｗｉｔｃｈ ｅｎｇｉｎｅ）と、コントローラ２６と、データメモリ２８と、周辺要素３０と、を備える。ここでは、コントローラ２６は、特にスイッチングネットワーク２４を制御する。

図３は、スイッチ１４の第２の概略図を示している。図から分かるように、スイッチ１４は、ここでは、第１の物理的インタフェース機器ＰＨＹ１と、第２の物理的インタフェース機器ＰＨＹ２と、を備える。スイッチ１４は、場合によっては、２つの物理的インタフェース機器ＰＨＹ１、ＰＨＹ２よりも多い物理的インタフェース機器を備えうると理解されたい（上述の図２を参照）。

スイッチ１４は、イーサネットスイッチとして構成され、第１の物理的インタフェース機器ＰＨＹ１、及び、第２の物理的インタフェース機器ＰＨＹ２は、イーサネットに互換性があるインタフェース機器であり、これに属する媒体に依存しないインタフェース２０＿1及び２０＿２（及び、対応してインタフェース２２＿３及び２２＿４、以下参照）は、イーサネット−ＭＩＩ（英：ｍｅｄｉａ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）−インタフェースである。

例えば、イーサネット−ＭＩＩ−インタフェースは、以下の略称で呼ばれるインタフェース又は信号を含み、即ち、ＭＤＩＯ、ＭＤＣＬＫ、ＴＸＤ、ＴＸＥＮ、ＲＸＤＶ、ＴＸＥＲ、ＲＸＥＲ、ＴＸＣＬＫ、ＲＸＣＬＫ、ＲＸＤ、ＣＳＲ、及び、ＣＯＬを含む。

特に、スイッチ１４は、第１の物理的インタフェース機器ＰＨＹ１の媒体に依存しないインタフェースと接触するための第１のインタフェース１０２＿１と、第２の物理的インタフェース機器ＰＨＹ２の媒体に依存しないインタフェースと接触するための第２のインタフェース１０２＿２と、を有する切り替え装置１００を備え、切り替え装置１００は、第１のインタフェース１０２＿１と第２のインタフェース１０２＿２とを結合するよう構成される。

図からさらに分かるように、第１のインタフェース１０２＿１は、第１の物理的インタフェース機器ＰＨＹ１の媒体に依存しないインタフェース２０＿１と接続され、第２のインタフェース１０２＿２は、第２の物理的インタフェース機器ＰＨＹ２の媒体に依存しないインタフェース２０＿２と接続されている。

ここでは、切り替え装置１００は、機械的に互いに結合された２つの切替開閉器（符号なし）として象徴的に示されており、切替開閉器の、図３では各上方の端子（例えば、所謂「ブレーク接点」）は接続されていない。切替開閉器の、図３では各下方の端子（例えば、所謂「メーク接点」）は、接続１０４を介して互いに電気的に接続されている。

切り替え装置１００、又は、図３〜図５で提示される切替開閉器は、ほぼ任意のやり方で実現可能であると理解されたい。即ち、切り替え装置１００、又は、図３〜図５で提示される切替開閉器は、例えば、リレーを用いて、トランジスタを用いて、電子的なアナログスイッチを用いて、デジタルゲート又はマルチプレクサを用いて、プログラム可能又は非プログラム不可能なアナログ又はデジタル集積回路の一部として、プロセッサ、マイクロコントローラ等の一部として実現可能である。

好適に、切り替え装置１００の少なくとも１つの構成要素、及び、物理的インタフェース機器ＰＨＹ１及びＰＨＹ２の少なくとも１つの構成要素は共通の回路担体に、例えば導体板に配置されている。例えば、導体板は、制御装置１２の構成要素であってもよい（図１参照）。

図３では、物理的インタフェース機器ＰＨＹ１及びＰＨＹ２の媒体に依存しないインタフェース２０＿１及び２０＿２は各々、制御可能な切り替え素子１８の２つのＭＡＣ２２の対応するインタフェース２２＿３及び２２＿４と直接的に接続されている。図２とは異なって、図３では、分かり易くするために、制御可能な切り替え素子１８のブロック２６、２８、及び３０が一緒に示されていない。インタフェース２０＿１、２０＿２、２２＿３、２２＿４と、対応するインタフェース１０２＿１及び１０２＿２（並びに、インタフェース１０２＿３及び１０２＿４、以下図３〜図８参照）と、は各々複数の（電気的）接続を含む。

図３の切り替え装置１００によって、媒体に依存しないインタフェース２０＿１と媒体に依存しないインタフェース２０＿２とを互いに結合すること、即ちここでは、媒体に依存しないインタフェース２０＿１と２０＿２とを電気的に互いに接続することが可能である。例えば、スイッチ１４の正常の（第１の）駆動状態では、切り替え装置１００は提示されるように接続される。

正常な駆動状態とは異なる第２の駆動状態において、切り替え装置１００の切替開閉器は切り替えられうる。その際には、インタフェース２０＿１と２０＿２とが、接続１０４を介して直接的に互いに接続される。このことは特に、制御可能な切り替え素子１８のエラー状態が検知された場合には有効であり、これにより、第１の物理的インタフェース機器ＰＨＹ１と第２の物理的インタフェース機器ＰＨＹ２とは、媒体に依存しないインタフェース２０＿１及び２０＿２で互いに結合され、即ちここでは、電気的に又は少なくとも論理的に接続される。

これにより、第２の駆動状態においても、物理的インタフェース機器ＰＨＹ１とＰＨＹ２とは互いに通信することが可能であり、このことにより、基幹通信網１６（図１参照）は、スイッチ１４の故障にも関わらず、少なくとも部分的に引き続き駆動されうる。この場合、図３の実施形態によれば、ＭＡＣ２２のインタフェース２２＿３及び２２＿４は引き続き接続されたままであるため、インタフェース２２＿３及び２２＿４は、（可能である場合には）好適にコントローラ２６によって、電気的に高インピーダンスな状態に置かれる。

図４は、スイッチ１４の第２の簡略図を示している。その際に、切り替え装置１００は、制御可能な切り替え素子１８と接触するための第３のインタフェース及び第４のインタフェース１０２＿３及び１０２＿４を有し、切り替え装置１００は、第１の駆動状態において、第１のインタフェース１０２＿１と第３のインタフェース１０２＿３とを結合し、かつ、第２のインタフェース１０２＿２と第４のインタフェース１０２＿４とを結合するよう構成され、切り替え装置１００はさらに、第２の駆動状態において、第１のインタフェース１０２＿１と第２のインタフェース１０２＿２と結合し、第３のインタフェース及び第４のインタフェース１０２＿３及び１０２＿４を分離するよう構成される。対応して、図４は、上記の第１の駆動状態を示している。

図４に係る第１の駆動状態では、切り替え装置１００によって、インタフェース２０＿１はインタフェース２２＿３と（電気的又は論理的に）接続され、インタフェース２０＿２はインタフェース２２＿４と（電気的又は論理的に）接続されている。スイッチ１４は、正常に動作することが可能である。

図５は、図３で説明したように正常の（第１の）駆動状態とは異なる第２の駆動状態におけるスイッチ１４及び切り替え装置１００を示している。対応して図５では、切替開閉器が、図では下の方へと切り替えられている。その際に、第１の物理的インタフェース機器ＰＨＹ１及び第２の物理的インタフェース機器ＰＨＹ２は、媒体に依存しないインタフェース２０＿１及び２０＿２で互いに結合され、即ちここでは電気的又は論理的に接続される。このことは、切替開閉器の間の接続１０４を介して行われる。

図３の実施形態に補足して（かつ、図３の実施形態とは異なって）、図５では、切り替え装置１００のインタフェース１０２＿３及び１０２＿４は分離されており、従って、制御可能な切り替え素子１８のＭＡＣ２２のインタフェース２２＿３及び２２＿４も分離されている。これにより、物理的インタフェース機器ＰＨＹ１及びＰＨＹ２の媒体に依存しないインタフェース２０＿１及び２０＿２の上記の結合が、２つのＭＡＣ２２のインタフェース２２＿３及び２２＿４の状態に依存せずに行われうる。これにより、制御可能な切り替え素子１８は、物理的インタフェース機器ＰＨＹ１及びＰＨＹ２とはもはや協働しないが、物理的インタフェース機器ＰＨＹ１及びＰＨＹ２を介して可能な基幹通信網１６の経路が動作可能に保たれる。

第１のインタフェース１０２＿１及び／又は第２のインタフェース１０２＿２及び／又は第３のインタフェース１０２＿３及び／又は第４のインタフェース１０２＿４は各々複数の接続を含み又は当該接続を含みうる。

図６は、第１の実施形態における図４及び図５のイーサネットスイッチ１４の更なる別の概略図を示している。ここでは、スイッチ１４は、制御可能な切り替え素子１８を備え、その際に、制御可能な切り替え素子１８の信号のための端子３２ａは、切り替え装置１００と接続されている。このことは、図６では、接続３４ａによって表されている。この場合、制御可能な切り替え素子１８は、切り替え装置１００を直接制御し、即ち、切替開閉器を直接操作する（図３〜図５参照）。

好適な代替的な実施形態において、制御可能な切り替え素子１８の信号のための端子３２ｂが、接続３４ｂを介して、切り替え装置１００の駆動を制御する制御装置１０６（図６の中央の上方）と接続されている。

制御装置１０６は、第１のインタフェース１０２＿１が第３のインタフェース１０２＿３と結合され、かつ、第２のインタフェース１０２＿２が第４のインタフェース１０２＿４と結合されるように、及び／又は、第１のインタフェース１０２＿１が第２のインタフェース１０２＿２と結合され、及び／又は、第３のインタフェース１０２＿３及び第４のインタフェース１０２＿４が分離されるように、切り替え装置１００を制御するよう構成される。

制御装置１０６は、切り替え装置１００の駆動、特に、インタフェース１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３、１０２＿４の結合を、外部の信号に従って、特に、外部ユニットにより制御装置１０６に供給可能な信号に従って制御するよう構成される。例えば、外部ユニットは、制御可能な切り替え素子１８、及び／又は、物理的インタフェース機器ＰＨＹ１又はＰＨＹ２であってもよい。好適に、制御装置１０６は、所定の基準に従って上記信号を評価し当該評価に従って切り替え装置１００を操作する論理回路を備える。

代替的又は追加的に、制御装置１０６は、切り替え装置１００の駆動、特に、インタフェース１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３、１０２＿４の結合を、インタフェース１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３、１０２＿４で利用可能な信号に従って制御するよう構成されてもよい。

一実施形態において、切り替え装置１００及び制御装置１０６は、図６〜図８で示されるように、別々の構成要素として実現される。更なる別の実施形態において、切り替え装置１００と制御装置１０６とは、組み合わされた構成要素として実現され、例えば集積回路に組み込まれる。切り替え装置１００及び／又は制御装置１０６は、上記２つの実施形態において、例えばデジタルゲート回路として、プログラム可能な論理モジュールとして、信号プロセッサとして、及び／又はマイクロコントローラとして実現されうる。

図６の実施形態に対応して、切り替え装置１００の操作は、制御可能な切り替え素子１８の信号又はスイッチ１４の信号を介して行われうる。この信号は例えば、エラーが検出された際に、制御可能な切り替え素子１８内若しくはスイッチ１４内、又は、制御可能な切り替え素子１８の外若しくはスイッチ１４の外で生成されるリセット信号であってもよい。

さらに、制御可能な切り替え素子１８の媒体に依存しないインタフェース２２＿３又は２２＿４に印加される信号を定めるために手段が設けられてもよく、さらに、当該信号に従って、切り替え装置１００、及び／又は、当該切り替え装置１００の駆動を制御する制御装置１０６を制御するために更なる別の手段が設けられてもよい。例えば、上記「手段」又は「更なる別の手段」は、制御装置１０６内に配置される。

一実施形態において、上記信号は、所謂「ハートビート」（ｈｅａｒｔｂｅａｔ）信号であり、この信号は、ネットワークシステム１０の２つ以上の構成要素の間で、当該構成要素が動作可能な状態にあることを互いに知らせられるように交換される。

更なる別の実施形態において、上記信号は、ＭＡＣ２２（図３〜図５参照）の所謂「リンク」（Ｌｉｎｋ）信号であり、例えばインタフェース２２＿３又は２２＿４を介して伝送される。このリンク信号によって、ＭＡＣ２２と物理的インタフェース機器ＰＨＹ１又はＰＨＹ２との間に（論理的）接続が存在するか否かについて定め及び／又は表示することが可能となる。

図７は、図６と同様に、第２の実施形態におけるスイッチ１４の概略図を示している。ここでは、第１の物理的インタフェース機器ＰＨＹ１及び／又は第２の物理的インタフェース機器ＰＨＹ２の信号のための端子３６ａが、切り替え装置１００と接続されている。このことは、図７では、点線で示された接続３８ａを介して行われる。好適な代替的な実施形態において、第１の物理的インタフェース機器ＰＨＹ１及び／又は第２の物理的インタフェース機器ＰＨＹ２の信号のための端子３６ｂが、接続３８ｂを介して、切り替え装置１００の駆動を制御する制御装置１０６と接続されている。

図７の実施形態では、物理的インタフェース機器ＰＨＹ１と代替的に、又は、物理的インタフェース機器ＰＨＹ１に加えて、物理的インタフェース機器ＰＨＹ２も、同じやり方で、制御装置１０６又は切り替え装置１００と接続されうると理解されたい。

図７の実施形態に対応して、切り替え装置１００の操作は、物理的インタフェース機器ＰＨＹ１又はＰＨＹ２の信号を介して行われうる。例えば、信号は、エラーが検出された際に物理的インタフェース機器ＰＨＹ１又はＰＨＹ２の内部又は外部で（例えば、端子３６ａ及び／又は３６ｂで）生成されるリセット信号であってもよい。

更なる別の実施形態において、上記信号は、例えばインタフェース２０＿１又は２０＿２を介して伝送される物理的インタフェース機器ＰＨＹ１又はＰＨＹ２の所謂「リンク信号」である。このリンク信号によって、物理的インタフェース機器ＰＨＹ１又はＰＨＹ２と、各ＭＡＣ２２、との間に（論理的）接続が存在するか否かについて定め及び／又は表示することが可能となる。

図８は、図６及び図７と同じように、第３の実施形態におけるスイッチ１４の概略図を示している。ここでは、第１の物理的インタフェース機器ＰＨＹ１及び／又は第２の物理的インタフェース機器ＰＨＹ２を介して流れる電流、及び／又は、第１の物理的インタフェース機器ＰＨＹ１及び／又は第２の物理的インタフェース機器ＰＨＹ２の媒体に依存しないインタフェース２０＿１又は２０＿２に印加される電圧、及び／又は、第１の物理的インタフェース機器ＰＨＹ１及び／又は第２の物理的インタフェース機器ＰＨＹ２の媒体に依存しないインタフェース２０＿１又は２０＿２に印加される信号を定めるために手段が設けられ、その際に、上記電流及び／又は上記電圧及び／又は上記信号に従って、切り替え装置１００、及び／又は、当該切り替え装置１００の駆動を制御する制御装置１０６を制御するために、更なる別の手段が設けられる。

例えば、上記「手段」又は「更なる別の手段」は、制御装置１０６内に配置される。これに関して、図８では、媒体に依存しないインタフェース２０＿１と切り替え装置１００との間の（点線で示された象徴的な）接続４０ａと、媒体に依存しないインタフェース２０＿１と制御装置１０６との間の接続４０ｂと、が示されている。

代替的又は補足的に、制御可能な切り替え素子１８のＭＡＣ２２のインタフェース２２＿３及び／又は２２＿４に印加される信号も、先に説明したのと同じやり方で定められ評価されうる。そのために、例えば、上記の「手段」は制御可能な切り替え素子１８内に位置付けられ、スイッチ１４が図６と同じように実現されうる。

例えば、図６〜図８の実施形態によって、所謂「パワーオーバーイーサネット」（ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ ｅｔｈｅｒｎｅｔ）構想又は所謂「パワーオーバーデータライン」（ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ ｄａｔａｌｉｎｅ）構想を、切り替え装置１００を操作するために利用し、又は、当該構想を対応して考慮することが可能である。その際に、一実施形態において、スイッチ１４への直流電圧の供給は、基幹通信網１６及び物理的インタフェース機器ＰＨＹ１又はＰＨＹ２を介して行われうる。更なる別の実施形態において、物理的インタフェース機器ＰＨＹ１又はＰＨＹ２への直流電圧の供給が、スイッチ１４側から行われうる。

図８の実施形態に対応して、切り替え装置１００の操作は、例えば、予め設定可能な電圧閾値又は予め設定可能な電流閾値に従って行われてもよい。例えば、物理的インタフェース機器ＰＨＹ１又はＰＨＹ２に、媒体に依存しないインタフェース２０＿１又は２０＿２で、スイッチ１４から直流電圧が供給されることが構想されてもよい。設定可能な閾値に関する電圧又は電流の比較によって、場合によっては、エラーを推定し、切り替え装置１００を適切なやり方で操作することが可能である。

スイッチ１４及び／又は切り替え装置１００の更なる別の実施形態において、図３〜図８の実施形態に基づいて、切り替え装置１００の操作は、上述の障害が生じた駆動状態においてのみ行われるのではなく、更なる別の基準に従っても行われうる。例えば、切り替え装置１００は補完的に、時間制御及び／又は事象制御によって切り替えられてもよい。このようにして、傷害が生じた駆動状態のみ考慮されるのではなく、スイッチ１４の省エネ駆動に関する要求等も同様に考慮されうる。

更なる別の実施形態において、スイッチ１４は、物理的インタフェース機器ＰＨＹ１及びＰＨＹ２に加えて、（図３〜図８では示されない）更なる別の物理的インタフェース機器ＰＨＹ３、ＰＨＹ４〜ＰＨＹｎを備える。その際に、切り替え装置１００は、更なる別の切り替えの選択肢が実行可能であるように実現され、又は、複数の切り替え装置１００が存在するため、更なる別の切り替えの選択肢が実行可能である。

例えば、先に記載した駆動状態及び／又は基準に従って、物理的インタフェース機器ＰＨＹ１の媒体に依存しない各インタフェースと物理的インタフェース機器ＰＨＹ３の媒体に依存しない各インタフェースとの間が接続され、及び／又は、制御可能な切り替え素子１８と物理的インタフェース機器ＰＨＹ４との間が接続される、など更なる接続が行われうる。これらの接続は全て、図３〜図８で記載した切り替えの可能性に加えて、又は当該切り替えの可能性とは代替的に行われうる。

図９は、図３〜図８のいずれか１つに係る切り替え装置１００を駆動する方法のフロー図を示している。

第１の工程２００において、スイッチ１４の駆動状態が定められ、この駆動状態は、例えば、スイッチ１４の正常な駆動状態に相当する。

第２の工程２０２において、切り替え装置１００が、第１のインタフェース１０２＿１が第３のインタフェース１０２＿３と結合され、かつ、第２のインタフェース１０２＿２が第４のインタフェース１０２＿４と結合されるように、制御される。

第３の工程２０４において、駆動状態が引き続き第１の駆動状態（正常な駆動状態）に相当するのか、又は第２の駆動状態（障害が生じた駆動状態）に相当するのかについて問い合わせが行われる。前者の場合には、第３の工程２０４の始まりに戻る。

しかしながら、第３の工程２０４において、障害が生じた駆動状態が確認された場合には、後続の第４の工程２０６へと進む。第４の工程２０６では、第１のインタフェース１０２＿１が第２のインタフェース１０２＿２と結合され、第３のインタフェース１０２＿３及び第４のインタフェース１０２＿４が各々分離される。

第５の工程２０８において、駆動状態が引き続き第２の駆動状態（障害が生じた駆動状態）に相当するのか、又は第１の駆動状態（正常な駆動状態）に相当するのかについての問い合わせが行われる。前者の場合には、第５の工程２０８の始まりに戻る。しかしながら、第５の工程２０８で正常な駆動状態が確認された場合には、第２の工程２０２の始まりに戻る。

Claims (21)

1. 第１の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ１）の媒体に依存しないインタフェース（２０＿１）と接触するための第１のインタフェース（１０２＿１）と、第２の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ２）の媒体に依存しないインタフェース（２０＿２）と接触するための第２のインタフェース（１０２＿２）と、を備えた切り替え装置（１００）であって、
   前記第１の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ１）の当該媒体に依存しないインタフェース（２０＿１）は、制御可能な切り替え素子（１８）の２つのインタフェースのうちの一方のインタフェース（２２＿３）と接続され、
   前記第２の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ２）の当該媒体に依存しないインタフェース（２０＿２）は、前記２つのインタフェースのうちの他方のインタフェース（２２＿４）と接続され、
   前記切り替え装置（１００）は、第１の駆動状態において、前記第１のインタフェース（１０２＿１）と前記第２のインタフェース（１０２＿２）とを結合せず、第２の駆動状態において、前記第１のインタフェース（１０２＿１）と前記第２のインタフェース（１０２＿２）とを結合するよう構成される、切り替え装置（１００）。
2. 前記第１のインタフェース及び／又は前記第２のインタフェース（１０２＿１、１０２＿２）は各々複数の接続を含む、請求項１に記載の切り替え装置（１００）。
3. 第１の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ１）の媒体に依存しないインタフェース（２０＿１）と接触するための第１のインタフェース（１０２＿１）と、第２の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ２）の媒体に依存しないインタフェース（２０＿２）と接触するための第２のインタフェース（１０２＿２）と、制御可能な切り替え素子（１８）と接触するための第３のインタフェース及び第４のインタフェース（１０２＿３、１０２＿４）と、を備えた切り替え装置（１００）であって、
   前記切り替え装置（１００）は、第１の駆動状態において、前記第１のインタフェース（１０２＿１）と前記第３のインタフェース（１０２＿３）とを結合し、かつ、前記第２のインタフェース（１０２＿２）と前記第４のインタフェース（１０２＿４）とを結合するよう構成され、前記切り替え装置（１００）はさらに、第２の駆動状態において、前記第１のインタフェース（１０２＿１）と前記第２のインタフェース（１０２＿２）とを結合し、かつ、前記第３のインタフェース及び前記第４のインタフェース（１０２＿３、１０２＿４）を分離するよう構成される、切り替え装置（１００）。
4. 前記第１のインタフェース及び／又は前記第２のインタフェース及び／又は前記第３のインタフェース及び／又は前記第４のインタフェース（１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３、１０２＿４）は各々複数の接続を含む、請求項３に記載の切り替え装置（１００）。
5. 前記切り替え装置（１００）は、制御装置（１０６）を備え、前記制御装置（１０６）は、前記切り替え装置（１００）の駆動を、外部信号に従って制御するよう構成され、及び／又は、前記第１〜第４のインタフェース（１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３、１０２＿４）で利用可能な信号に従って制御するよう構成される、請求項３又は４に記載の切り替え装置（１００）。
6. 前記制御装置（１０６）は、前記第１のインタフェース（１０２＿１）と前記第３のインタフェース（１０２＿３）とが結合され、かつ、前記第２のインタフェース（１０２＿２）と前記第４のインタフェース（１０２＿４）とが結合されるように、及び／又は、前記第１のインタフェース（１０２＿１）と前記第２のインタフェース（１０２＿２）とが結合され、及び／又は、前記第３のインタフェース及び前記第４のインタフェース（１０２＿３、１０２＿４）が分離されるように、前記切り替え装置（１００）を制御するよう構成される、請求項５に記載の切り替え装置（１００）。
7. 前記制御装置（１０６）は、前記第１〜第４のインタフェース（１０２＿１、１０２＿２、１０２＿３、１０２＿４）の前記結合を、外部信号に従って制御するよう構成される、請求項５に記載の切り替え装置（１００）。
8. 前記制御装置（１０６）は、前記切り替え装置（１００）の駆動を、外部ユニット（１８；ＰＨＹ１、ＰＨＹ２）により当該制御装置（１０６）に供給可能な信号に従って制御するよう構成される、請求項５又は７に記載の切り替え装置（１００）。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の少なくとも１つの切り替え装置（１００）を備えるとともに、少なくとも前記第１の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ１）及び前記第２の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ２）を備えたスイッチ（１４）であって、前記第１のインタフェース（１０２＿１）は、前記第１の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ１）の当該媒体に依存しないインタフェース（２０＿１）と接続され、前記第２のインタフェース（１０２＿２）は、前記第２の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ２）の当該媒体に依存しないインタフェース（２０＿２）と接続されることを特徴とする、スイッチ（１４）。
10. 前記スイッチ（１４）は、イーサネットスイッチ（１４）として構成され、前記第１の物理的インタフェース機器及び前記第２の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ１、ＰＨＹ２）は、イーサネットと互換性のあるインタフェース機器（ＰＨＹ１、ＰＨＹ２）であり、前記媒体に依存しないインタフェース（２０＿１、２０＿２）は、イーサネットＭＩＩ（Ｍｅｄｉａ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）インタフェースである、請求項９に記載のスイッチ（１４）。
11. 前記スイッチ（１４）は、前記制御可能な切り替え素子（１８）を備え、前記制御可能な切り替え素子（１８）の信号のための端子（３２ａ、３２ｂ）が、前記切り替え装置（１００）と接続され、及び／又は、前記切り替え装置（１００）の駆動を制御する制御装置（１０６）と接続される、請求項９又は１０に記載のスイッチ（１４）。
12. 前記媒体に依存しないインタフェース（２０＿１、２０＿２；２２＿３、２２＿４）に印加される信号を定めるために手段が設けられ、及び、前記信号に従って、前記切り替え装置（１００）、及び／又は、前記切り替え装置（１００）の駆動を制御する制御装置（１０６）を制御するために更なる別の手段が設けられる、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のスイッチ（１４）。
13. 前記第１の物理的インタフェース機器及び／又は前記第２の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ１、ＰＨＹ２）の信号のための端子（３６ａ、３６ｂ）は、前記切り替え装置（１００）と接続され、及び／又は、前記切り替え装置（１００）の駆動を制御する制御装置（１０６）と接続される、請求項９〜１２のいずれか１項に記載のスイッチ（１４）。
14. 前記第１の物理的インタフェース機器及び／又は前記第２の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ１、ＰＨＹ２）を介して流れる電流、及び／又は、前記第１の物理的インタフェース機器及び／又は前記第２の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ１、ＰＨＹ２）の前記媒体に依存しないインタフェース（２０＿１、２０＿２）に印加される電圧、及び／又は、前記第１の物理的インタフェース機器及び／又は前記第２の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ１、ＰＨＹ２）の前記媒体に依存しないインタフェース（２０＿１、２０＿２）に印加される信号を定めるために手段が設けられ、かつ、前記電流及び／又は前記電圧及び／又は前記信号に従って、前記切り替え装置（１００）、及び／又は、前記切り替え装置（１００）の駆動を制御する制御装置（１０６）を制御するために更なる別の手段が設けられる、請求項９〜１３のいずれか１項に記載のスイッチ（１４）。
15. 前記切り替え装置（１００）の少なくとも１つの構成要素、及び、前記第１及び第２の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ１、ＰＨＹ２）の少なくとも１つの構成要素が、共通の回路担体に配置される、請求項９〜１４のいずれか１項に記載のスイッチ（１４）。
16. 開ループ制御装置及び／又は閉ループ制御装置であって、前記開ループ制御装置及び／又は前記閉ループ制御装置は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の少なくとも１つの切り替え装置（１００）、又は、請求項９〜１５のいずれか１項に記載の少なくとも１つのスイッチ（１４）を備えることを特徴とする、開ループ制御装置及び／又は閉ループ制御装置。
17. 車両のための、請求項１６に記載の開ループ制御装置及び／又は閉ループ制御装置。
18. ネットワークシステム（１０）であって、前記ネットワークシステム（１０）は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の少なくとも１つの切り替え装置（１００）、又は、請求項９〜１５のいずれか１項に記載の少なくとも１つのスイッチ（１４）を備えることを特徴とする、ネットワークシステム（１０）。
19. 車両のためのイーサネットシステム（１０）である、請求項１８に記載のネットワークシステム（１０）。
20. 第１の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ１）の媒体に依存しないインタフェース（２０＿１）と接触するための第１のインタフェース（１０２＿１）と、第２の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ２）の媒体に依存しないインタフェース（２０＿２）と接触するための第２のインタフェース（１０２＿２）と、を備えた切り替え装置（１００）を駆動する方法であって、
    前記第１の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ１）の当該媒体に依存しないインタフェース（２０＿１）は、制御可能な切り替え素子（１８）の２つのインタフェースのうちの一方（２２＿３）と接続され、
    前記第２の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ２）の当該媒体に依存しないインタフェース（２０＿２）は、前記２つのインタフェースのうちの他方（２２＿４）と接続され、
    当該方法は、
    第１の駆動状態において、前記第１のインタフェース（１０２＿１）と前記第２のインタフェース（１０２＿２）とを互いに結合しないステップと、
    第２の駆動状態において、前記切り替え装置（１００）は、前記第１のインタフェース（１０２＿１）と前記第２のインタフェース（１０２＿２）とを結合するステップと、
    を備える方法。
21. 第１の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ１）の媒体に依存しないインタフェース（２０＿１）と接触するための第１のインタフェース（１０２＿１）と、第２の物理的インタフェース機器（ＰＨＹ２）の媒体に依存しないインタフェース（２０＿２）と接触するための第２のインタフェース（１０２＿２）と、制御可能な切り替え素子（１８）と接触するための第３のインタフェース及び第４のインタフェース（１０２＿３、１０２＿４）と、を備えた切り替え装置（１００）を駆動する方法であって、
    第１の駆動状態において、前記第１のインタフェース（１０２＿１）と前記第３のインタフェース（１０２＿３）とを結合し、かつ、前記第２のインタフェース（１０２＿２）と前記第４のインタフェース（１０２＿４）とを結合するステップと、
    第２の駆動状態において、前記第１のインタフェース（１０２＿１）と前記第２のインタフェース（１０２＿２）とを結合し、かつ、前記第３のインタフェース及び前記第４のインタフェース（１０２＿３、１０２＿４）を分離するステップと、
    を備える方法。

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