信号伝送システムおよび信号伝送方法
【課題】通信装置等のデータ伝送を行うシステムにおいて、その運用中に、データの伝送を妨げることなく、伝送損失を補正することのできる信号伝送システムを提供することを目的とする。
【解決手段】伝送システムは、第１の回路と、第２の回路と、第１の回路から第２の回路に差動信号によってデータを伝送する伝送線路と、差動信号の伝送の間隙を監視する監視部と、監視部によって監視された間隙において、差動信号の伝送損失を補正する補正部と、を備える。
【解決手段】伝送システムは、第１の回路と、第２の回路と、第１の回路から第２の回路に差動信号によってデータを伝送する伝送線路と、差動信号の伝送の間隙を監視する監視部と、監視部によって監視された間隙において、差動信号の伝送損失を補正する補正部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号伝送システムおよび信号伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネット上のデータの通信量の増加に伴い、データ伝送を高速で行うことのできるシリアアライザー／デシリアライザー（Ｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ−Ｄｅｓｒｉａｌｉｚｅｒ、以下、ＳｅｒＤｅｓともいう。）方式などを使用するＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を備えた通信装置が用いられている。ＳｅｒＤｅｓ方式とは、パラレルデータをシリアルデータに相互に変換して高速にデータを転送する方式である。ＳｅｒＤｅｓ方式を用いることにより、数１０Ｇｂｐｓ（Ｇｉｇａ ｂｉｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）の高速伝送が可能になる。しかし、高速伝送においては、伝送線路での高周波損失によって、差動信号の損失（伝送損失）がおこる。
【０００３】
こうした伝送損失を補正するための技術として、例えば、特許文献１記載の技術がある。この技術では、通信装置の立ち上げ時に、所定のパターンの信号を伝送して伝送損失が最も小さくなるように差動信号のオフセットを補正し、送信側回路の伝送損失に影響を与える様々なパラメータ（以下、単にパラメータともいう）の最適化を行う。
【０００４】
また、特許文献２記載の技術では、伝送損失が最も小さくなるように動作周波数とパラメータとの関係を求めて記憶しておき、通信装置の運用中に環境変化が起きた場合にも、その動作周波数に応じた最適なパラメータを用いることで伝送損失を補正している。
【０００５】
しかし、特許文献１記載の技術では、運用中に設置温度や電圧変動などの環境変化によっておこる伝送損失の補正量の変化には、対応することができなかった。また、特許文献２記載の技術によって、それぞれの通信装置ごとに動作周波数と最適なパラメータとの関係をあらかじめ求めるのは、不便であった。これらの問題は、通信装置に限らずデータ伝送を行うシステムに共通して生じ得る問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−０２２３９２号公報
【特許文献２】特開２０１１−４１１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の問題を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、通信装置等のデータ伝送を行うシステムにおいて、その運用中に、データの伝送を妨げることなく、伝送損失を補正できる信号伝送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］第１の回路と、第２の回路と、前記第１の回路から前記第２の回路に差動信号によってデータを伝送する伝送線路と、前記データの伝送の間隙を監視する監視部と、前記監視部によって監視された前記間隙において、前記差動信号の伝送損失を補正する補正部と、を備える信号伝送システム。このような構成であれば、システムの運用中に、データ伝送を妨げることなく、差動信号を補正することができる。
【００１０】
［適用例２］適用例１記載の信号伝送システムであって、前記データの伝送損失の度合いを検出する検出部を備え、前記補正部は、前記検出部が検出した伝送損失の度合いに応じて補正を行う、信号伝送システム。このような構成であれば、伝送損失の度合いに応じて差動信号を補正して、伝送損失を補正（改善）することができる。
【００１１】
［適用例３］適用例２記載の信号伝送システムであって、前記第１の回路は、前記間隙において所定の補正用データ列を表す差動信号を発生する発生部を備え、前記第２の回路は前記所定の補正用データ列を表す差動信号を受信する受信部を備え、前記補正部は、前記検出部が検出した前記補正用データ列の伝送損失の度合いに応じて、前記間隙において補正を行う、信号伝送システム。このような構成であれば、補正用データ列に対応する伝送損失に基づいて差動信号の補正を行うので、より正確に伝送損失を補正（改善）することができる。
【００１２】
［適用例４］適用例３記載の信号伝送システムであって、前記監視部によって所定の間隙が監視されたときは、前記発生部は前記所定の間隙に収容可能な第１の補正用データ列を表す差動信号を発生し、前記監視部によって前記所定の間隙よりも長い間隙が監視されたときは、前記発生部は前記第１の補正用データ列より長い第２の補正用データ列を表す差動信号を発生する、信号伝送システム。このような構成であれば、間隙の長さに応じて第１の補正用データ列と、第１の補正用データ列よりも長い第２の補正用データ列を使いわけることができる。したがって、間隙が短い場合においても、データ伝送を妨げることなく、伝送損失を検出して差動信号の補正を行うことができる。また、間隙が長い場合には、より精度よく伝送損失を検出して、正確に伝送損失を補正（改善）することができる。
【００１３】
［適用例５］適用例４記載の信号伝送システムであって、前記間隙において伝送される前記第１の補正用データ列は、複数の同一のビットと一つの異なるビットとを備える、信号伝送システム。このような構成であれば、補正用データ列は一つの異なるビットを備えるので、伝送損失を判別しやすくなり、精度良く伝送損失を補正（改善）することができる。
【００１４】
［適用例６］適用例２から適用例５までのいずれか一の適用例記載の信号伝送システムであって、前記補正部は、前記検出部が前記伝送線路におけるデータの伝送において所定のビット誤り率を超えるビット誤り率を検出した場合に、前記補正を行う、信号伝送システム。このような構成であれば、ビット誤り率が所定のビット誤り率よりも大きくなった場合に、差動信号を補正することができるので、信号伝送システムの信号伝送の品質を、所望の品質に近づける補正をすることができる。
【００１５】
［適用例７］適用例１から適用例６までのいずれか一の適用例記載の信号伝送システムであって、前記第１の回路は、フレームを受信して、前記フレームの転送に必要なデータを検索するための情報を前記第２の回路に伝送し、前記第２の回路は、前記情報に基づいて、前記フレームの転送に必要なデータを検索して前記第１の回路に返送する、信号伝送システム。このような構成であれば、伝送損失を補正（低減）してフレームを転送することが可能となる。
【００１６】
［適用例８］適用例１から適用例７までのいずれか一の適用例記載の信号伝送システムであって、前記間隙はフレーム間ギャップである、信号伝送システム。このような構成であれば、フレームに影響を与えることなく、差動信号の補正を行うことができる。
【００１７】
本発明は、上述した信号伝送システムとしての構成のほか、信号伝送方法や、通信装置としても構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例としての信号伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】転送エンジンと検索エンジンと制御ユニットの構成について説明するための図である。
【図３】最適化処理のフローチャートである。
【図４】固定パターン発生部が発生する固定パターンの一例を示した図である。
【図５】固定パターン受信部が受信する固定パターンの一例を示した図である。
【図６】固定パターン受信部が受信する固定パターンの別の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
Ａ．信号伝送システムの構成：
図１は、本発明の一実施例としての信号伝送システムの概略構成を示すブロック図である。信号伝送システムとしての通信装置１０は、バックプレーン４００において相互に接続された制御ユニット１００と、パケットプロセッサユニット２００（以下、ＰＰＵ２００）と、スイッチングユニット３００と、を備える。
【００２０】
制御ユニット１００は、通信装置１０の全体制御を行うユニットであり、内部には、ＣＰＵ１１０やメモリ１２０などを備えている。制御ユニット１００は、クロスバスイッチ３１０を介して、各ＰＰＵ２００と接続されており、各ＰＰＵ２００の制御を行う。
【００２１】
スイッチングユニット３００は、パケットのスイッチングを処理するためのモジュールであり、クロスバスイッチ３１０を備える。クロスバスイッチ３１０は、制御ユニット１００からの指示に応じて、ＰＰＵ２００間でパケットの転送を行う際に、その伝送を高速にスイッチングするためのＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）である。本実施例では、クロスバスイッチ３１０に６つのＰＰＵ２００が接続され、各ＰＰＵ２００には、それぞれ、１つのネットワークインターフェース５００（以下、ＮＩＦ５００）が接続されているものとした。
【００２２】
ＰＰＵ２００は、パケットの入出力を制御するためのモジュールである。ＰＰＵ２００は、それぞれＬＳＩとして構成された転送エンジン２１０と検索エンジン２４０と、クロスバスイッチ３１０に接続されるローカルスイッチ２８０と、を備える。転送エンジン２１０は、フレームバッファ２２０及びヘッダバッファ２３０と接続されている。検索エンジン２４０は、経路検索用メモリ２５０、ＡＲＰ検索用メモリ２６０、フレーム・ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）処理用メモリ２７０と接続されている。経路検索用メモリ２５０には、宛先ネットワークとネットマスクとゲートウェイとの対応関係が記憶されている。ＡＲＰ検索用メモリ２６０には、ＩＰアドレスとＭＡＣアドレスと物理ポート５１０との対応関係が記憶されている。フレーム・ＱｏＳ処理用メモリ２７０には、フレームのフィルタリング、破棄、処理の優先度等の条件に関する情報が記憶されている。なお、経路検索用メモリ２５０、ＡＲＰ検索用メモリ２６０、フレーム・ＱｏＳ処理用メモリ２７０は、例えば、ＣＡＭ（Ｃｏｎｔｅｎｔ−Ａｄｄｒｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とよばれる特殊なメモリやＤＲＡＭ等によって構成することができる。
【００２３】
転送エンジン２１０は、物理ポート５１０を介してフレームを受信すると、受信したフレーム内に含まれるデータ情報をフレームバッファ２２０に、ヘッダ情報をヘッダバッファ２３０に一時的に格納する。転送エンジン２１０は、また、フレームを送信するためのＭＡＣアドレスやインターフェース（ＰＰＵ２００および物理ポート５１０）などに関する情報を取得するために、検索エンジン２４０にヘッダ情報を送信する。転送エンジン２１０は検索エンジン２４０から返送された検索結果に基づいて、受信したフレームを出力するインターフェースを指定し、ローカルスイッチ２８０を介してスイッチングユニット３００のクロスバスイッチ３１０へと転送する。転送エンジン２１０は、本願の「第１の回路」に相当する。
【００２４】
検索エンジン２４０は、転送エンジン２１０からヘッダ情報を受け取ると、ヘッダ情報から送信先のＩＰアドレスを抽出した後、経路検索用メモリ２５０を参照してフレームの転送先のゲートウェイを決定し、ＡＲＰ検索用メモリ２６０を参照して送出するインターフェースの決定を行う。また、検索エンジン２４０は、フレーム・ＱｏＳ処理用メモリ２７０を参照して、フレームのフィルタリング、破棄、処理の優先度等の条件に関する情報を取得する。検索エンジン２４０は、これらの取得した情報を、転送エンジン２１０に伝送する。検索エンジン２４０は、本願の「第２の回路」に相当する。
【００２５】
ＮＩＦ５００は、１０００ＢＡＳＥ−Ｔや１０ＧＢＡＳＥ−Ｔ等のネットワーク回線を通信装置１０に対して物理的に接続するためのモジュールである。ＮＩＦ５００は、転送エンジン２１０とネットワーク回線とを接続するための物理ポート５１０を備えている。
【００２６】
Ｂ．転送エンジン、検索エンジン、制御ユニットの構成：
Ｂ−１．全体の構成：
図２は、転送エンジン２１０と検索エンジン２４０と制御ユニット１００の構成について説明するための図である。転送エンジン２１０と検索エンジン２４０とは差動伝送路６００で相互に接続されている。転送エンジン２１０と検索エンジン２４０とのデータ伝送には、本実施例においてはＳｅｒＤｅｓ方式が用いられる。
【００２７】
転送エンジン２１０と検索エンジン２４０とは、それぞれ制御ユニット１００と接続されている。制御ユニット１００の備えるＣＰＵ１１０は、エラーカウント部１１２およびフレーム間ギャップ監視部１１４として機能する。エラーカウント部１１２は本願の「検出部」に、フレーム間ギャップ監視部１１４は本願の「監視部」にそれぞれ対応する。
【００２８】
エラーカウント部１１２は、転送エンジン２１０と検索エンジン２４０との間の、データの伝送時や、後述するＰＲＢＳパターンや固定パターンの伝送時に生じるエラーをカウントする。また、エラーカウント部１１２は、カウントしたエラーに基づいて、ＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ：ビット誤り率）を算出する。ＰＲＢＳパターンおよび固定パターンは、本願の「補正用データ列」に対応し、特に、固定パターンは「第１の補正用データ列」に、ＰＲＢＳパターンは「第２の補正用データ列」に相当する。ＢＥＲは、転送エンジン２１０から発信した信号に対する受信側で受信した信号のエラーの割合であり、差動伝送路６００における伝送損失の指標とすることができる。ＢＥＲは、温度や、電圧などの外部環境の変化に起因して増加する。ＢＥＲを算出する元となるエラーは、公知のパリティチェック方式やＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）方式を用いて検出することができる。なお、「伝送損失」とは、データ伝送に伴って生じる、差動信号の損失、歪み、ずれを含めていう。
【００２９】
フレーム間ギャップ監視部１１４は、転送エンジン２１０と検索エンジン２４０との間でデータの送受信がおこなわれているか否かを監視して、現在のデータ伝送の状態がフレーム間ギャップであるか否かを判断する。
【００３０】
Ｂ−２．転送エンジンの構成：
転送エンジン２１０は、シリアライザー２１１と、パターン発生部２１３と、デエンファシス量調整部２１７と、出力バッファ２１６と、を備えている。
【００３１】
シリアライザー２１１は、低速のパラレルデータを高速のシリアルデータに変換する回路であり、シリアル化されたデータは出力バッファ２１６より送出される。
【００３２】
パターン発生部２１３は、固定パターン発生部２１４とＰＲＢＳ発生部２１５とを備える。固定パターン発生部２１４は、後述の最適化処理において固定パターンを発生する回路である。ＰＲＢＳ発生部２１５は、後述の最適化処理においてＰＲＢＳ（Ｐｓｅｕｄｏ Ｒａｎｄｏｍ Ｂｉｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ：擬似ランダムビット列）パターンを発生する回路である。なお、本明細書において「最適化処理」とは、転送エンジン２１０と検索エンジン２４０との間における伝送損失を改善するために、通信装置１０のパラメータ（デエンファシス量、イコライザ量）を最適化する一連の処理をいう。パターン発生部２１３は本願の「発生部」に相当する。
【００３３】
デエンファシス量調整部２１７は、ＣＰＵ１１０の指示により、差動信号のデエンファシス量を調整する。「デエンファシス量を調整する」とは、差動伝送路６００で減衰する高周波成分に合わせて、出力バッファ２１６の出力電圧を変化させることで、低周波成分を削除する度合いを調整することをいう。デエンファシス量を調整することによって、差動信号が補正される。デエンファシス量調整部２１７および後述するイコライザ量調整部２４７は、本願の「補正部」に対応する。
【００３４】
Ｂ−３．検索エンジンの構成：
検索エンジン２４０は、デシリアライザー２４１と、パターン受信部２４３と、イコライザ量調整部２４７と、入力バッファ２４６とを備えている。
【００３５】
デシリアライザー２４１は出力バッファ２１６から出力され、差動伝送路６００を介して入力バッファ２４６で受信した高速のシリアルデータを、元のパラレルデータに復元する。
【００３６】
パターン受信部２４３は、固定パターン受信部２４４と、ＰＲＢＳ受信部２４５とを備える。後述の最適化処理において、固定パターン受信部２４４は、固定パターンを受信し、ＰＲＢＳ受信部２４５は、ＰＲＢＳパターンを受信する。パターン受信部２４３は本願の「受信部」に相当する。
【００３７】
イコライザ量調整部２４７は、ＣＰＵ１１０の指示に基づいて、入力バッファ２４６に入力された差動信号のイコライザ量を調整する。「イコライザ量を調整する」とは、差動伝送路６００で減衰した高周波成分を復元するために、入力バッファ２４６で高周波成分を増幅する度合いを調整することをいう。イコライザ量を調整することによって、差動信号が補正される。
【００３８】
なお、図示は省略しているが、通信装置１０においては、転送エンジン２１０から検索エンジン２４０へ差動信号を送信するチャンネルのみではなく、検索エンジン２４０から転送エンジン２１０へ差動信号を送信するチャンネルも存在する。後述の最適化処理は、これら２つのチャンネルにおいてそれぞれ別々に実行される。これらのチャンネルは転送エンジン２１０と検索エンジン２４０との間において、複数組存在していてもよい。
【００３９】
Ｃ．最適化処理：
図３は、転送エンジン２１０と検索エンジン２４０との間の差動伝送路６００における最適化処理のフローチャートである。
【００４０】
通信装置１０が起動されると、ＣＰＵ１１０の備えるエラーカウント部１１２によって、ＢＥＲの監視が開始される（ステップＳ１０１）。
【００４１】
ＣＰＵ１１０は、エラーカウント部１１２で算出されたＢＥＲが、あらかじめメモリ１２０に記憶された規定値に達したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ＢＥＲが規定値に達していない場合には（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、引き続き転送エンジン２１０と検索エンジン２４０との間で信号の伝送が行われる。規定値は、求められる通信装置１０の伝送の品質に応じて、あらかじめ定めることができる。
【００４２】
ＢＥＲが規定値を超えた場合には（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０は伝送損失の補正量を変更（伝送損失を減少）させるために、デエンファシス量、イコライザ量を最適にするための最適化処理を開始する（ステップＳ１０３）。
【００４３】
最適化処理が開始されると、ＣＰＵ１１０のフレーム間ギャップ監視部１１４は、転送エンジン２１０と検索エンジン２４０との現在のデータ伝送の状態が、フレーム間ギャップか否かを判断する（ステップＳ１０４）。
【００４４】
フレーム間ギャップとは、転送エンジンが取り扱うフレームにおいて、前のフレームと次のフレームとの間隔をいう。フレーム間ギャップか否かは、前のフレームのＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を受信した場合に、フレーム間ギャップであると判断することができる。フレーム間ギャップでない場合は（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、フレーム間ギャップ監視部１１４は、引き続き監視を続ける。
【００４５】
フレーム間ギャップであると判断すると（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、フレーム間ギャップ監視部１１４は、さらに、フレーム間ギャップが長いか否かを判断する（ステップＳ１０５）。物理ポート５１０を介して到着したフレーム内に含まれるデータ情報は、フレームバッファ２２０に一旦格納される。フレームバッファ２２０にデータ情報が格納されていない場合には、差動伝送路６００においてデータ伝送が行われないので、フレーム間ギャップ監視部１１４は、フレーム間ギャップが長いと判断する（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）。一方、フレームバッファ２２０にデータ情報が格納されている場合には、フレーム間ギャップは短いと判断する（ステップＳ１０５：Ｎｏ）。なお、本実施例では、フレーム間ギャップの最小値は「１２Ｂｙｔｅ」である。「フレーム間ギャップが長い」とは、フレーム間ギャップが１２Ｂｙｔｅよりも長い場合をいい、「フレーム間ギャップが短い」とは、フレーム間ギャップが、１２Ｂｙｔｅである場合をいう。
【００４６】
フレーム間ギャップ監視部１１４がフレーム間ギャップは短いと判断すると（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、ＣＰＵ１１０は、固定パターン発生部２１４に固定パターンの発生を指示し、固定パターン受信部２４４に固定パターンの受信を指示する。エラーカウント部１１２は固定パターンの伝送に伴って生じたエラーのカウントを行う（ステップＳ１２１）。
【００４７】
固定パターンは、最短のフレーム間ギャップ内に収容することができる長さのデータ列である。フレーム間ギャップの最小値は、上述のように１２Ｂｙｔｅ（９６ｂｉｔ）である。この値は、連続したフレームを送信するときに最低限確保すべき間隔として、ＩＥＥＥ８０２．３によって規定されている。また、固定パターンは、データ列中の１ビットのみが他のビットと異なる、孤立ビットデータ列である。本実施例では、固定パターンとして、孤立ビット「１」である「０００・・・０１０・・・０００」や、孤立ビット「０」である「１１１・・・１０１・・・１１１」を用いる。このような孤立ビットは、「００」や「１１」など連続する部分に比べて、環境変化に伴って出力バッファ２１６および、入力バッファ２４６で生じる補正量の変動の影響を受けやすい。したがって、エラーカウント部１１２は、エラーを検出しやすくなる。
【００４８】
図４は、固定パターン発生部２１４が発生する固定パターンの一例を示した図である。図中の破線は、基準電圧を示している。破線よりも電圧が高い場合は、信号が「１」と判定され、低い場合には「０」と判定される。固定パターン発生部２１４で発生した固定パターンは、例えば図４のような波形を示している。図４に示す固定パターンの孤立ビットは「１」である。
【００４９】
図５は、固定パターン受信部２４４が受信した固定パターンの一例を示した図である。差動伝送路６００における高周波成分の減衰のため、図４の孤立ビット「１」において急峻であったピークが、低く緩やかになっている。この場合、図４において「１」であった部分の信号は、「０」に変化しているため、信号が正しく伝送されていない。したがって、エラーカウント部１１２において、エラーが検出される。
【００５０】
エラーカウント部１１２によりエラーが検出されると（ステップＳ１２２：Ｙｅｓ）、デエンファシス量調整部２１７とイコライザ量調整部２４７は、ＣＰＵ１１０の指示に基づいて、デエンファシス量およびイコライザ量を、それぞれ現在のレベルから増加する側へ、１段階調整する（ステップＳ１２３）。増加する側へ１段階調整するのは、通信装置１０の設置環境における温度は、急激に低下することよりも、通信装置１０の動作などにより上昇することの方が多いと考えられ、そのような場合には図５に示すように高周波成分が減衰するためである。なお、デエンファシス量およびイコライザ量の１段階の調整の量は、初期設定時などに任意に定めることができる。
【００５１】
図６は、固定パターン受信部２４４が受信した固定パターンの別の例を示した図である。ＢＥＲが規定値を超えているにもかかわらず（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、固定パターンの伝送においてエラーが検出されない場合には（ステップＳ１２２：Ｎｏ）、図４に示した固定パターンの孤立ビットが強調されすぎて、図６に示すように変化し、ノイズ信号が発生していると考えられる。したがって、このような場合には、デエンファシス量およびイコライザ量は、それぞれ現在のレベルから１段階低下する側へ調整される（ステップＳ１２４）。
【００５２】
なお、ステップＳ１２３およびステップＳ１２４で行われるデエンファシス量およびイコライザ量の調整は、フレーム間ギャップ監視部１１４によりフレーム間ギャップと判断されているときに実行される。通常のデータ伝送中にデエンファシス量およびイコライザ量の調整が行われると、差動信号の波形が乱れて、フレームが欠損する可能性があるからである。
【００５３】
一方、フレーム間ギャップ監視部１１４がフレーム間ギャップは長いと判断すると（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、ＰＲＢＳ発生部２１５にＰＲＢＳパターンの発生を指示し、ＰＲＢＳ受信部２４５にＰＲＢＳパターンの受信を指示する。エラーカウント部１１２はＰＲＢＳパターンの伝送に伴って発生したエラーをカウントする（ステップＳ１０６）。
【００５４】
本実施例においては、ＰＲＢＳパターンは、例えば１０００ｂｉｔ程度の疑似ランダムビット列である。したがって、ＰＲＢＳパターンを伝送するためには、９６ｂｉｔの固定パターンと比較して、長いフレーム間ギャップを必要とする。しかし、通信装置１０の通信スピードは、一秒あたりギガビット単位であり、連続して受信したフレームがフレームバッファ２２０に格納されるまでの時間に比べれば、１０００ｂｉｔのビット列の伝送に要する時間はわずかである。したがって、ＰＲＢＳパターンをフレーム間ギャップ中に十分に伝送することができる。
【００５５】
ＰＲＢＳパターンのエラーがカウントされると、その結果にかかわらず、ＣＰＵ１１０は、デエンファシス量調整部２１７とイコライザ量調整部２４７に、デエンファシス量およびイコライザ量を現在のレベルからそれぞれ強調する側へ１段階調整することを指示する（ステップＳ１０７）。
【００５６】
イコライザ量、デエンファシス量がそれぞれ１段階調整されると、ＣＰＵ１１０はステップＳ１０６と同様に、ＰＲＢＳ発生部２１５およびＰＲＢＳ受信部２４５に、それぞれＰＲＢＳパターンの発生とＰＲＢＳパターンの受信を指示し、エラーカウント部１１２は再度ＰＲＢＳパターンのエラーをカウントする（ステップＳ１０８）。こうすることで、エラーカウント部１１２は、ステップＳ１０７における調整前のエラーの値と、調整後のエラーの値を取得する。
【００５７】
ステップＳ１０９では、エラーカウント部１１２は、調整前後のエラーの値を比較して、調整によりエラーが増加したか否かを判断する（ステップＳ１０９）。調整によりエラーが減少した場合は（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、ステップＳ１０７で行った調整により、差動信号が補正されて伝送損失が改善したことになり、ＣＰＵ１１０は、最適化処理を終了する。
【００５８】
一方、調整によりエラーが増加した場合は（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７においてデエンファシス量およびイコライザ量を強調する側へ１段階調整したことにより、伝送損失が悪化したことになる。つまり、ステップＳ１０７において、デエンファシス量およびイコライザ量を１段階下げていれば、差動信号が補正されて伝送損失が改善したはずである。そこで、ＣＰＵ１１０は、デエンファシス量およびイコライザ量を、現在のレベルからそれぞれマイナス２段階下げる調整を行うことを、デエンファシス量調整部２１７およびイコライザ量調整部２４７に指示する（ステップＳ１１０）。こうすることで、イコライザ量およびデエンファシス量が、ステップＳ１０６でのデエンファシス量およびイコライザ量から実質的に１段階下がって、差動信号が補正された結果、伝送損失が改善したことになり、ＣＰＵ１１０は、最適化処理を終了する。
【００５９】
なお、固定パターンおよびＰＲＢＳパターンによる最適化処理が終了しても、通信装置１０が起動している間はＢＥＲの監視が行われているため、ＢＥＲが規定値を超えた場合には上述の最適化処理が繰り返される。
【００６０】
以上で説明した信号伝送システムとしての通信装置１０によれば、フレーム間ギャップにデエンファシス量およびイコライザ量を調整して差動信号の補正を行うので、データの伝送を妨げることがない。また、エラーを検出するために、フレーム間ギャップの長さに応じて固定パターンとＰＲＢＳパターンを使い分けることができる。最小のフレーム間ギャップにおいては、最小のフレーム間ギャップに伝送可能な孤立ビットを含む固定パターンを用いる。したがって、フレーム間ギャップが短い場合であっても、エラーを精度良く検出して、デエンファシス量およびイコライザ量を調整し、差動信号を補正することができる。一方、フレーム間ギャップが長い場合には、ＰＲＢＳパターンのような長いデータ列によってエラーを検出するので、固定パターンでは検出されなかったエラーを検出することができる。したがって、より精度良くデエンファシス量およびイコライザ量を調整して差動信号を補正することができる。また、デエンファシス量およびイコライザ量は、１段階ずつであるが、フレーム間ギャップにおいて伝送損失を減少する方向に調整されていくので、通信装置１０の運用中に最適な値に次第に近づいていく。そのため、デエンファシス量およびイコライザ量を、より正確に伝送損失を減少する方向に調整することができる。従ってこのような信号伝送システムとしての通信装置１０においては、それぞれの通信装置の製造時の特性や、通信装置を運用している間の環境変化にも対応して、フレームの転送を停止することなく現在生じている伝送損失を、減少させることが可能となる。
【００６１】
Ｄ．変形例：
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明はこのような実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができる。例えば、ソフトウェアによって実現した機能は、ハードウェアによって実現するものとしてもよい。そのほか、以下のような変形が可能である。
【００６２】
上述の実施例においては、ステップＳ１０１においてＢＥＲが規定値を超えた時点で最適化処理を開始しているが、ＢＥＲが規定値を超えなくとも、例えば通信装置１０の立ち上げと同時に、最適化処理を開始してもよい。また、通信装置１０を起動した後に、上述の実施例で使用したＰＲＢＳパターンよりも長いパターンのデータ列によってエラーをカウントしてデエンファシス量およびイコライザ量を調整してから、データ伝送を開始して、上述の実施例における最適化処理を行ってもよい。
【００６３】
上述の実施例においては、デエンファシス量およびイコライザ量をともに調整しているが、一方のみを調整してもよい。また、デエンファシスに代えて、プリエンファシスを行ってもよい。
【００６４】
上述の実施例においては、フレーム間ギャップが長い場合にはＰＲＢＳパターンを使用してエラーを検出しているが、ＰＲＢＳパターンに限らず、エラーを検出可能なデータ列であれば、あらかじめ定めた固定されたデータ列を用いてもよい。
【００６５】
上述の実施例においては、フレーム間ギャップにおいて、固定パターンもしくはＰＲＢＳパターンを使用してエラーを検出しているが、固定パターンもしくはＰＲＢＳパターンを必ずしも使用しなくてもよい。例えば、ＢＥＲが規定値を超えた場合に、フレーム間ギャップにおいてデエンファシス量およびイコライザ量を調整して差動信号を補正してもよい。
【００６６】
上述の実施例においては転送エンジン２１０から検索エンジン２４０へのデータ伝送についての最適化処理について説明したが、転送エンジン２１０と検索エンジン２４０との間のデータ伝送に限らず、高速でデータを伝送する回路の間でのデータ伝送に適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０…通信装置
１００…制御ユニット
１１０…ＣＰＵ
１１２…エラーカウント部
１１４…フレーム間ギャップ監視部
１２０…メモリ
２００…パケットプロセッサユニット
２１０…転送エンジン
２１１…シリアライザー
２１３…パターン発生部
２１４…固定パターン発生部
２１５…ＰＲＢＳ発生部
２１６…出力バッファ
２１７…デエンファシス量調整部
２２０…フレームバッファ
２３０…ヘッダバッファ
２４０…検索エンジン
２４１…デシリアライザー
２４３…パターン受信部
２４４…固定パターン受信部
２４５…ＰＲＢＳ受信部
２４６…入力バッファ
２４７…イコライザ量調整部
２５０…経路検索用メモリ
２６０…ＡＲＰ検索用メモリ
２７０…フレーム・ＱｏＳ処理用メモリ
２８０…ローカルスイッチ
３００…スイッチングユニット
３１０…クロスバスイッチ
４００…バックプレーン
５００…ネットワークインターフェースユニット
５１０…物理ポート
６００…差動伝送路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号伝送システムおよび信号伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネット上のデータの通信量の増加に伴い、データ伝送を高速で行うことのできるシリアアライザー／デシリアライザー（Ｓｅｒｉａｌｉｚｅｒ−Ｄｅｓｒｉａｌｉｚｅｒ、以下、ＳｅｒＤｅｓともいう。）方式などを使用するＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を備えた通信装置が用いられている。ＳｅｒＤｅｓ方式とは、パラレルデータをシリアルデータに相互に変換して高速にデータを転送する方式である。ＳｅｒＤｅｓ方式を用いることにより、数１０Ｇｂｐｓ（Ｇｉｇａ ｂｉｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）の高速伝送が可能になる。しかし、高速伝送においては、伝送線路での高周波損失によって、差動信号の損失（伝送損失）がおこる。
【０００３】
こうした伝送損失を補正するための技術として、例えば、特許文献１記載の技術がある。この技術では、通信装置の立ち上げ時に、所定のパターンの信号を伝送して伝送損失が最も小さくなるように差動信号のオフセットを補正し、送信側回路の伝送損失に影響を与える様々なパラメータ（以下、単にパラメータともいう）の最適化を行う。
【０００４】
また、特許文献２記載の技術では、伝送損失が最も小さくなるように動作周波数とパラメータとの関係を求めて記憶しておき、通信装置の運用中に環境変化が起きた場合にも、その動作周波数に応じた最適なパラメータを用いることで伝送損失を補正している。
【０００５】
しかし、特許文献１記載の技術では、運用中に設置温度や電圧変動などの環境変化によっておこる伝送損失の補正量の変化には、対応することができなかった。また、特許文献２記載の技術によって、それぞれの通信装置ごとに動作周波数と最適なパラメータとの関係をあらかじめ求めるのは、不便であった。これらの問題は、通信装置に限らずデータ伝送を行うシステムに共通して生じ得る問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−０２２３９２号公報
【特許文献２】特開２０１１−４１１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の問題を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、通信装置等のデータ伝送を行うシステムにおいて、その運用中に、データの伝送を妨げることなく、伝送損失を補正できる信号伝送システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］第１の回路と、第２の回路と、前記第１の回路から前記第２の回路に差動信号によってデータを伝送する伝送線路と、前記データの伝送の間隙を監視する監視部と、前記監視部によって監視された前記間隙において、前記差動信号の伝送損失を補正する補正部と、を備える信号伝送システム。このような構成であれば、システムの運用中に、データ伝送を妨げることなく、差動信号を補正することができる。
【００１０】
［適用例２］適用例１記載の信号伝送システムであって、前記データの伝送損失の度合いを検出する検出部を備え、前記補正部は、前記検出部が検出した伝送損失の度合いに応じて補正を行う、信号伝送システム。このような構成であれば、伝送損失の度合いに応じて差動信号を補正して、伝送損失を補正（改善）することができる。
【００１１】
［適用例３］適用例２記載の信号伝送システムであって、前記第１の回路は、前記間隙において所定の補正用データ列を表す差動信号を発生する発生部を備え、前記第２の回路は前記所定の補正用データ列を表す差動信号を受信する受信部を備え、前記補正部は、前記検出部が検出した前記補正用データ列の伝送損失の度合いに応じて、前記間隙において補正を行う、信号伝送システム。このような構成であれば、補正用データ列に対応する伝送損失に基づいて差動信号の補正を行うので、より正確に伝送損失を補正（改善）することができる。
【００１２】
［適用例４］適用例３記載の信号伝送システムであって、前記監視部によって所定の間隙が監視されたときは、前記発生部は前記所定の間隙に収容可能な第１の補正用データ列を表す差動信号を発生し、前記監視部によって前記所定の間隙よりも長い間隙が監視されたときは、前記発生部は前記第１の補正用データ列より長い第２の補正用データ列を表す差動信号を発生する、信号伝送システム。このような構成であれば、間隙の長さに応じて第１の補正用データ列と、第１の補正用データ列よりも長い第２の補正用データ列を使いわけることができる。したがって、間隙が短い場合においても、データ伝送を妨げることなく、伝送損失を検出して差動信号の補正を行うことができる。また、間隙が長い場合には、より精度よく伝送損失を検出して、正確に伝送損失を補正（改善）することができる。
【００１３】
［適用例５］適用例４記載の信号伝送システムであって、前記間隙において伝送される前記第１の補正用データ列は、複数の同一のビットと一つの異なるビットとを備える、信号伝送システム。このような構成であれば、補正用データ列は一つの異なるビットを備えるので、伝送損失を判別しやすくなり、精度良く伝送損失を補正（改善）することができる。
【００１４】
［適用例６］適用例２から適用例５までのいずれか一の適用例記載の信号伝送システムであって、前記補正部は、前記検出部が前記伝送線路におけるデータの伝送において所定のビット誤り率を超えるビット誤り率を検出した場合に、前記補正を行う、信号伝送システム。このような構成であれば、ビット誤り率が所定のビット誤り率よりも大きくなった場合に、差動信号を補正することができるので、信号伝送システムの信号伝送の品質を、所望の品質に近づける補正をすることができる。
【００１５】
［適用例７］適用例１から適用例６までのいずれか一の適用例記載の信号伝送システムであって、前記第１の回路は、フレームを受信して、前記フレームの転送に必要なデータを検索するための情報を前記第２の回路に伝送し、前記第２の回路は、前記情報に基づいて、前記フレームの転送に必要なデータを検索して前記第１の回路に返送する、信号伝送システム。このような構成であれば、伝送損失を補正（低減）してフレームを転送することが可能となる。
【００１６】
［適用例８］適用例１から適用例７までのいずれか一の適用例記載の信号伝送システムであって、前記間隙はフレーム間ギャップである、信号伝送システム。このような構成であれば、フレームに影響を与えることなく、差動信号の補正を行うことができる。
【００１７】
本発明は、上述した信号伝送システムとしての構成のほか、信号伝送方法や、通信装置としても構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例としての信号伝送システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】転送エンジンと検索エンジンと制御ユニットの構成について説明するための図である。
【図３】最適化処理のフローチャートである。
【図４】固定パターン発生部が発生する固定パターンの一例を示した図である。
【図５】固定パターン受信部が受信する固定パターンの一例を示した図である。
【図６】固定パターン受信部が受信する固定パターンの別の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
Ａ．信号伝送システムの構成：
図１は、本発明の一実施例としての信号伝送システムの概略構成を示すブロック図である。信号伝送システムとしての通信装置１０は、バックプレーン４００において相互に接続された制御ユニット１００と、パケットプロセッサユニット２００（以下、ＰＰＵ２００）と、スイッチングユニット３００と、を備える。
【００２０】
制御ユニット１００は、通信装置１０の全体制御を行うユニットであり、内部には、ＣＰＵ１１０やメモリ１２０などを備えている。制御ユニット１００は、クロスバスイッチ３１０を介して、各ＰＰＵ２００と接続されており、各ＰＰＵ２００の制御を行う。
【００２１】
スイッチングユニット３００は、パケットのスイッチングを処理するためのモジュールであり、クロスバスイッチ３１０を備える。クロスバスイッチ３１０は、制御ユニット１００からの指示に応じて、ＰＰＵ２００間でパケットの転送を行う際に、その伝送を高速にスイッチングするためのＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）である。本実施例では、クロスバスイッチ３１０に６つのＰＰＵ２００が接続され、各ＰＰＵ２００には、それぞれ、１つのネットワークインターフェース５００（以下、ＮＩＦ５００）が接続されているものとした。
【００２２】
ＰＰＵ２００は、パケットの入出力を制御するためのモジュールである。ＰＰＵ２００は、それぞれＬＳＩとして構成された転送エンジン２１０と検索エンジン２４０と、クロスバスイッチ３１０に接続されるローカルスイッチ２８０と、を備える。転送エンジン２１０は、フレームバッファ２２０及びヘッダバッファ２３０と接続されている。検索エンジン２４０は、経路検索用メモリ２５０、ＡＲＰ検索用メモリ２６０、フレーム・ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）処理用メモリ２７０と接続されている。経路検索用メモリ２５０には、宛先ネットワークとネットマスクとゲートウェイとの対応関係が記憶されている。ＡＲＰ検索用メモリ２６０には、ＩＰアドレスとＭＡＣアドレスと物理ポート５１０との対応関係が記憶されている。フレーム・ＱｏＳ処理用メモリ２７０には、フレームのフィルタリング、破棄、処理の優先度等の条件に関する情報が記憶されている。なお、経路検索用メモリ２５０、ＡＲＰ検索用メモリ２６０、フレーム・ＱｏＳ処理用メモリ２７０は、例えば、ＣＡＭ（Ｃｏｎｔｅｎｔ−Ａｄｄｒｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とよばれる特殊なメモリやＤＲＡＭ等によって構成することができる。
【００２３】
転送エンジン２１０は、物理ポート５１０を介してフレームを受信すると、受信したフレーム内に含まれるデータ情報をフレームバッファ２２０に、ヘッダ情報をヘッダバッファ２３０に一時的に格納する。転送エンジン２１０は、また、フレームを送信するためのＭＡＣアドレスやインターフェース（ＰＰＵ２００および物理ポート５１０）などに関する情報を取得するために、検索エンジン２４０にヘッダ情報を送信する。転送エンジン２１０は検索エンジン２４０から返送された検索結果に基づいて、受信したフレームを出力するインターフェースを指定し、ローカルスイッチ２８０を介してスイッチングユニット３００のクロスバスイッチ３１０へと転送する。転送エンジン２１０は、本願の「第１の回路」に相当する。
【００２４】
検索エンジン２４０は、転送エンジン２１０からヘッダ情報を受け取ると、ヘッダ情報から送信先のＩＰアドレスを抽出した後、経路検索用メモリ２５０を参照してフレームの転送先のゲートウェイを決定し、ＡＲＰ検索用メモリ２６０を参照して送出するインターフェースの決定を行う。また、検索エンジン２４０は、フレーム・ＱｏＳ処理用メモリ２７０を参照して、フレームのフィルタリング、破棄、処理の優先度等の条件に関する情報を取得する。検索エンジン２４０は、これらの取得した情報を、転送エンジン２１０に伝送する。検索エンジン２４０は、本願の「第２の回路」に相当する。
【００２５】
ＮＩＦ５００は、１０００ＢＡＳＥ−Ｔや１０ＧＢＡＳＥ−Ｔ等のネットワーク回線を通信装置１０に対して物理的に接続するためのモジュールである。ＮＩＦ５００は、転送エンジン２１０とネットワーク回線とを接続するための物理ポート５１０を備えている。
【００２６】
Ｂ．転送エンジン、検索エンジン、制御ユニットの構成：
Ｂ−１．全体の構成：
図２は、転送エンジン２１０と検索エンジン２４０と制御ユニット１００の構成について説明するための図である。転送エンジン２１０と検索エンジン２４０とは差動伝送路６００で相互に接続されている。転送エンジン２１０と検索エンジン２４０とのデータ伝送には、本実施例においてはＳｅｒＤｅｓ方式が用いられる。
【００２７】
転送エンジン２１０と検索エンジン２４０とは、それぞれ制御ユニット１００と接続されている。制御ユニット１００の備えるＣＰＵ１１０は、エラーカウント部１１２およびフレーム間ギャップ監視部１１４として機能する。エラーカウント部１１２は本願の「検出部」に、フレーム間ギャップ監視部１１４は本願の「監視部」にそれぞれ対応する。
【００２８】
エラーカウント部１１２は、転送エンジン２１０と検索エンジン２４０との間の、データの伝送時や、後述するＰＲＢＳパターンや固定パターンの伝送時に生じるエラーをカウントする。また、エラーカウント部１１２は、カウントしたエラーに基づいて、ＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ：ビット誤り率）を算出する。ＰＲＢＳパターンおよび固定パターンは、本願の「補正用データ列」に対応し、特に、固定パターンは「第１の補正用データ列」に、ＰＲＢＳパターンは「第２の補正用データ列」に相当する。ＢＥＲは、転送エンジン２１０から発信した信号に対する受信側で受信した信号のエラーの割合であり、差動伝送路６００における伝送損失の指標とすることができる。ＢＥＲは、温度や、電圧などの外部環境の変化に起因して増加する。ＢＥＲを算出する元となるエラーは、公知のパリティチェック方式やＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）方式を用いて検出することができる。なお、「伝送損失」とは、データ伝送に伴って生じる、差動信号の損失、歪み、ずれを含めていう。
【００２９】
フレーム間ギャップ監視部１１４は、転送エンジン２１０と検索エンジン２４０との間でデータの送受信がおこなわれているか否かを監視して、現在のデータ伝送の状態がフレーム間ギャップであるか否かを判断する。
【００３０】
Ｂ−２．転送エンジンの構成：
転送エンジン２１０は、シリアライザー２１１と、パターン発生部２１３と、デエンファシス量調整部２１７と、出力バッファ２１６と、を備えている。
【００３１】
シリアライザー２１１は、低速のパラレルデータを高速のシリアルデータに変換する回路であり、シリアル化されたデータは出力バッファ２１６より送出される。
【００３２】
パターン発生部２１３は、固定パターン発生部２１４とＰＲＢＳ発生部２１５とを備える。固定パターン発生部２１４は、後述の最適化処理において固定パターンを発生する回路である。ＰＲＢＳ発生部２１５は、後述の最適化処理においてＰＲＢＳ（Ｐｓｅｕｄｏ Ｒａｎｄｏｍ Ｂｉｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ：擬似ランダムビット列）パターンを発生する回路である。なお、本明細書において「最適化処理」とは、転送エンジン２１０と検索エンジン２４０との間における伝送損失を改善するために、通信装置１０のパラメータ（デエンファシス量、イコライザ量）を最適化する一連の処理をいう。パターン発生部２１３は本願の「発生部」に相当する。
【００３３】
デエンファシス量調整部２１７は、ＣＰＵ１１０の指示により、差動信号のデエンファシス量を調整する。「デエンファシス量を調整する」とは、差動伝送路６００で減衰する高周波成分に合わせて、出力バッファ２１６の出力電圧を変化させることで、低周波成分を削除する度合いを調整することをいう。デエンファシス量を調整することによって、差動信号が補正される。デエンファシス量調整部２１７および後述するイコライザ量調整部２４７は、本願の「補正部」に対応する。
【００３４】
Ｂ−３．検索エンジンの構成：
検索エンジン２４０は、デシリアライザー２４１と、パターン受信部２４３と、イコライザ量調整部２４７と、入力バッファ２４６とを備えている。
【００３５】
デシリアライザー２４１は出力バッファ２１６から出力され、差動伝送路６００を介して入力バッファ２４６で受信した高速のシリアルデータを、元のパラレルデータに復元する。
【００３６】
パターン受信部２４３は、固定パターン受信部２４４と、ＰＲＢＳ受信部２４５とを備える。後述の最適化処理において、固定パターン受信部２４４は、固定パターンを受信し、ＰＲＢＳ受信部２４５は、ＰＲＢＳパターンを受信する。パターン受信部２４３は本願の「受信部」に相当する。
【００３７】
イコライザ量調整部２４７は、ＣＰＵ１１０の指示に基づいて、入力バッファ２４６に入力された差動信号のイコライザ量を調整する。「イコライザ量を調整する」とは、差動伝送路６００で減衰した高周波成分を復元するために、入力バッファ２４６で高周波成分を増幅する度合いを調整することをいう。イコライザ量を調整することによって、差動信号が補正される。
【００３８】
なお、図示は省略しているが、通信装置１０においては、転送エンジン２１０から検索エンジン２４０へ差動信号を送信するチャンネルのみではなく、検索エンジン２４０から転送エンジン２１０へ差動信号を送信するチャンネルも存在する。後述の最適化処理は、これら２つのチャンネルにおいてそれぞれ別々に実行される。これらのチャンネルは転送エンジン２１０と検索エンジン２４０との間において、複数組存在していてもよい。
【００３９】
Ｃ．最適化処理：
図３は、転送エンジン２１０と検索エンジン２４０との間の差動伝送路６００における最適化処理のフローチャートである。
【００４０】
通信装置１０が起動されると、ＣＰＵ１１０の備えるエラーカウント部１１２によって、ＢＥＲの監視が開始される（ステップＳ１０１）。
【００４１】
ＣＰＵ１１０は、エラーカウント部１１２で算出されたＢＥＲが、あらかじめメモリ１２０に記憶された規定値に達したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ＢＥＲが規定値に達していない場合には（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、引き続き転送エンジン２１０と検索エンジン２４０との間で信号の伝送が行われる。規定値は、求められる通信装置１０の伝送の品質に応じて、あらかじめ定めることができる。
【００４２】
ＢＥＲが規定値を超えた場合には（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０は伝送損失の補正量を変更（伝送損失を減少）させるために、デエンファシス量、イコライザ量を最適にするための最適化処理を開始する（ステップＳ１０３）。
【００４３】
最適化処理が開始されると、ＣＰＵ１１０のフレーム間ギャップ監視部１１４は、転送エンジン２１０と検索エンジン２４０との現在のデータ伝送の状態が、フレーム間ギャップか否かを判断する（ステップＳ１０４）。
【００４４】
フレーム間ギャップとは、転送エンジンが取り扱うフレームにおいて、前のフレームと次のフレームとの間隔をいう。フレーム間ギャップか否かは、前のフレームのＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を受信した場合に、フレーム間ギャップであると判断することができる。フレーム間ギャップでない場合は（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、フレーム間ギャップ監視部１１４は、引き続き監視を続ける。
【００４５】
フレーム間ギャップであると判断すると（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、フレーム間ギャップ監視部１１４は、さらに、フレーム間ギャップが長いか否かを判断する（ステップＳ１０５）。物理ポート５１０を介して到着したフレーム内に含まれるデータ情報は、フレームバッファ２２０に一旦格納される。フレームバッファ２２０にデータ情報が格納されていない場合には、差動伝送路６００においてデータ伝送が行われないので、フレーム間ギャップ監視部１１４は、フレーム間ギャップが長いと判断する（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）。一方、フレームバッファ２２０にデータ情報が格納されている場合には、フレーム間ギャップは短いと判断する（ステップＳ１０５：Ｎｏ）。なお、本実施例では、フレーム間ギャップの最小値は「１２Ｂｙｔｅ」である。「フレーム間ギャップが長い」とは、フレーム間ギャップが１２Ｂｙｔｅよりも長い場合をいい、「フレーム間ギャップが短い」とは、フレーム間ギャップが、１２Ｂｙｔｅである場合をいう。
【００４６】
フレーム間ギャップ監視部１１４がフレーム間ギャップは短いと判断すると（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、ＣＰＵ１１０は、固定パターン発生部２１４に固定パターンの発生を指示し、固定パターン受信部２４４に固定パターンの受信を指示する。エラーカウント部１１２は固定パターンの伝送に伴って生じたエラーのカウントを行う（ステップＳ１２１）。
【００４７】
固定パターンは、最短のフレーム間ギャップ内に収容することができる長さのデータ列である。フレーム間ギャップの最小値は、上述のように１２Ｂｙｔｅ（９６ｂｉｔ）である。この値は、連続したフレームを送信するときに最低限確保すべき間隔として、ＩＥＥＥ８０２．３によって規定されている。また、固定パターンは、データ列中の１ビットのみが他のビットと異なる、孤立ビットデータ列である。本実施例では、固定パターンとして、孤立ビット「１」である「０００・・・０１０・・・０００」や、孤立ビット「０」である「１１１・・・１０１・・・１１１」を用いる。このような孤立ビットは、「００」や「１１」など連続する部分に比べて、環境変化に伴って出力バッファ２１６および、入力バッファ２４６で生じる補正量の変動の影響を受けやすい。したがって、エラーカウント部１１２は、エラーを検出しやすくなる。
【００４８】
図４は、固定パターン発生部２１４が発生する固定パターンの一例を示した図である。図中の破線は、基準電圧を示している。破線よりも電圧が高い場合は、信号が「１」と判定され、低い場合には「０」と判定される。固定パターン発生部２１４で発生した固定パターンは、例えば図４のような波形を示している。図４に示す固定パターンの孤立ビットは「１」である。
【００４９】
図５は、固定パターン受信部２４４が受信した固定パターンの一例を示した図である。差動伝送路６００における高周波成分の減衰のため、図４の孤立ビット「１」において急峻であったピークが、低く緩やかになっている。この場合、図４において「１」であった部分の信号は、「０」に変化しているため、信号が正しく伝送されていない。したがって、エラーカウント部１１２において、エラーが検出される。
【００５０】
エラーカウント部１１２によりエラーが検出されると（ステップＳ１２２：Ｙｅｓ）、デエンファシス量調整部２１７とイコライザ量調整部２４７は、ＣＰＵ１１０の指示に基づいて、デエンファシス量およびイコライザ量を、それぞれ現在のレベルから増加する側へ、１段階調整する（ステップＳ１２３）。増加する側へ１段階調整するのは、通信装置１０の設置環境における温度は、急激に低下することよりも、通信装置１０の動作などにより上昇することの方が多いと考えられ、そのような場合には図５に示すように高周波成分が減衰するためである。なお、デエンファシス量およびイコライザ量の１段階の調整の量は、初期設定時などに任意に定めることができる。
【００５１】
図６は、固定パターン受信部２４４が受信した固定パターンの別の例を示した図である。ＢＥＲが規定値を超えているにもかかわらず（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、固定パターンの伝送においてエラーが検出されない場合には（ステップＳ１２２：Ｎｏ）、図４に示した固定パターンの孤立ビットが強調されすぎて、図６に示すように変化し、ノイズ信号が発生していると考えられる。したがって、このような場合には、デエンファシス量およびイコライザ量は、それぞれ現在のレベルから１段階低下する側へ調整される（ステップＳ１２４）。
【００５２】
なお、ステップＳ１２３およびステップＳ１２４で行われるデエンファシス量およびイコライザ量の調整は、フレーム間ギャップ監視部１１４によりフレーム間ギャップと判断されているときに実行される。通常のデータ伝送中にデエンファシス量およびイコライザ量の調整が行われると、差動信号の波形が乱れて、フレームが欠損する可能性があるからである。
【００５３】
一方、フレーム間ギャップ監視部１１４がフレーム間ギャップは長いと判断すると（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、ＰＲＢＳ発生部２１５にＰＲＢＳパターンの発生を指示し、ＰＲＢＳ受信部２４５にＰＲＢＳパターンの受信を指示する。エラーカウント部１１２はＰＲＢＳパターンの伝送に伴って発生したエラーをカウントする（ステップＳ１０６）。
【００５４】
本実施例においては、ＰＲＢＳパターンは、例えば１０００ｂｉｔ程度の疑似ランダムビット列である。したがって、ＰＲＢＳパターンを伝送するためには、９６ｂｉｔの固定パターンと比較して、長いフレーム間ギャップを必要とする。しかし、通信装置１０の通信スピードは、一秒あたりギガビット単位であり、連続して受信したフレームがフレームバッファ２２０に格納されるまでの時間に比べれば、１０００ｂｉｔのビット列の伝送に要する時間はわずかである。したがって、ＰＲＢＳパターンをフレーム間ギャップ中に十分に伝送することができる。
【００５５】
ＰＲＢＳパターンのエラーがカウントされると、その結果にかかわらず、ＣＰＵ１１０は、デエンファシス量調整部２１７とイコライザ量調整部２４７に、デエンファシス量およびイコライザ量を現在のレベルからそれぞれ強調する側へ１段階調整することを指示する（ステップＳ１０７）。
【００５６】
イコライザ量、デエンファシス量がそれぞれ１段階調整されると、ＣＰＵ１１０はステップＳ１０６と同様に、ＰＲＢＳ発生部２１５およびＰＲＢＳ受信部２４５に、それぞれＰＲＢＳパターンの発生とＰＲＢＳパターンの受信を指示し、エラーカウント部１１２は再度ＰＲＢＳパターンのエラーをカウントする（ステップＳ１０８）。こうすることで、エラーカウント部１１２は、ステップＳ１０７における調整前のエラーの値と、調整後のエラーの値を取得する。
【００５７】
ステップＳ１０９では、エラーカウント部１１２は、調整前後のエラーの値を比較して、調整によりエラーが増加したか否かを判断する（ステップＳ１０９）。調整によりエラーが減少した場合は（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、ステップＳ１０７で行った調整により、差動信号が補正されて伝送損失が改善したことになり、ＣＰＵ１１０は、最適化処理を終了する。
【００５８】
一方、調整によりエラーが増加した場合は（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７においてデエンファシス量およびイコライザ量を強調する側へ１段階調整したことにより、伝送損失が悪化したことになる。つまり、ステップＳ１０７において、デエンファシス量およびイコライザ量を１段階下げていれば、差動信号が補正されて伝送損失が改善したはずである。そこで、ＣＰＵ１１０は、デエンファシス量およびイコライザ量を、現在のレベルからそれぞれマイナス２段階下げる調整を行うことを、デエンファシス量調整部２１７およびイコライザ量調整部２４７に指示する（ステップＳ１１０）。こうすることで、イコライザ量およびデエンファシス量が、ステップＳ１０６でのデエンファシス量およびイコライザ量から実質的に１段階下がって、差動信号が補正された結果、伝送損失が改善したことになり、ＣＰＵ１１０は、最適化処理を終了する。
【００５９】
なお、固定パターンおよびＰＲＢＳパターンによる最適化処理が終了しても、通信装置１０が起動している間はＢＥＲの監視が行われているため、ＢＥＲが規定値を超えた場合には上述の最適化処理が繰り返される。
【００６０】
以上で説明した信号伝送システムとしての通信装置１０によれば、フレーム間ギャップにデエンファシス量およびイコライザ量を調整して差動信号の補正を行うので、データの伝送を妨げることがない。また、エラーを検出するために、フレーム間ギャップの長さに応じて固定パターンとＰＲＢＳパターンを使い分けることができる。最小のフレーム間ギャップにおいては、最小のフレーム間ギャップに伝送可能な孤立ビットを含む固定パターンを用いる。したがって、フレーム間ギャップが短い場合であっても、エラーを精度良く検出して、デエンファシス量およびイコライザ量を調整し、差動信号を補正することができる。一方、フレーム間ギャップが長い場合には、ＰＲＢＳパターンのような長いデータ列によってエラーを検出するので、固定パターンでは検出されなかったエラーを検出することができる。したがって、より精度良くデエンファシス量およびイコライザ量を調整して差動信号を補正することができる。また、デエンファシス量およびイコライザ量は、１段階ずつであるが、フレーム間ギャップにおいて伝送損失を減少する方向に調整されていくので、通信装置１０の運用中に最適な値に次第に近づいていく。そのため、デエンファシス量およびイコライザ量を、より正確に伝送損失を減少する方向に調整することができる。従ってこのような信号伝送システムとしての通信装置１０においては、それぞれの通信装置の製造時の特性や、通信装置を運用している間の環境変化にも対応して、フレームの転送を停止することなく現在生じている伝送損失を、減少させることが可能となる。
【００６１】
Ｄ．変形例：
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明はこのような実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができる。例えば、ソフトウェアによって実現した機能は、ハードウェアによって実現するものとしてもよい。そのほか、以下のような変形が可能である。
【００６２】
上述の実施例においては、ステップＳ１０１においてＢＥＲが規定値を超えた時点で最適化処理を開始しているが、ＢＥＲが規定値を超えなくとも、例えば通信装置１０の立ち上げと同時に、最適化処理を開始してもよい。また、通信装置１０を起動した後に、上述の実施例で使用したＰＲＢＳパターンよりも長いパターンのデータ列によってエラーをカウントしてデエンファシス量およびイコライザ量を調整してから、データ伝送を開始して、上述の実施例における最適化処理を行ってもよい。
【００６３】
上述の実施例においては、デエンファシス量およびイコライザ量をともに調整しているが、一方のみを調整してもよい。また、デエンファシスに代えて、プリエンファシスを行ってもよい。
【００６４】
上述の実施例においては、フレーム間ギャップが長い場合にはＰＲＢＳパターンを使用してエラーを検出しているが、ＰＲＢＳパターンに限らず、エラーを検出可能なデータ列であれば、あらかじめ定めた固定されたデータ列を用いてもよい。
【００６５】
上述の実施例においては、フレーム間ギャップにおいて、固定パターンもしくはＰＲＢＳパターンを使用してエラーを検出しているが、固定パターンもしくはＰＲＢＳパターンを必ずしも使用しなくてもよい。例えば、ＢＥＲが規定値を超えた場合に、フレーム間ギャップにおいてデエンファシス量およびイコライザ量を調整して差動信号を補正してもよい。
【００６６】
上述の実施例においては転送エンジン２１０から検索エンジン２４０へのデータ伝送についての最適化処理について説明したが、転送エンジン２１０と検索エンジン２４０との間のデータ伝送に限らず、高速でデータを伝送する回路の間でのデータ伝送に適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０…通信装置
１００…制御ユニット
１１０…ＣＰＵ
１１２…エラーカウント部
１１４…フレーム間ギャップ監視部
１２０…メモリ
２００…パケットプロセッサユニット
２１０…転送エンジン
２１１…シリアライザー
２１３…パターン発生部
２１４…固定パターン発生部
２１５…ＰＲＢＳ発生部
２１６…出力バッファ
２１７…デエンファシス量調整部
２２０…フレームバッファ
２３０…ヘッダバッファ
２４０…検索エンジン
２４１…デシリアライザー
２４３…パターン受信部
２４４…固定パターン受信部
２４５…ＰＲＢＳ受信部
２４６…入力バッファ
２４７…イコライザ量調整部
２５０…経路検索用メモリ
２６０…ＡＲＰ検索用メモリ
２７０…フレーム・ＱｏＳ処理用メモリ
２８０…ローカルスイッチ
３００…スイッチングユニット
３１０…クロスバスイッチ
４００…バックプレーン
５００…ネットワークインターフェースユニット
５１０…物理ポート
６００…差動伝送路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回路と、
第２の回路と、
前記第１の回路から前記第２の回路に差動信号によってデータを伝送する伝送線路と、
前記データの伝送の間隙を監視する監視部と、
前記監視部によって監視された前記間隙において、前記差動信号の伝送損失を補正する補正部と、
を備える信号伝送システム。
【請求項２】
請求項１記載の信号伝送システムであって、
前記データの伝送損失の度合いを検出する検出部を備え、
前記補正部は、前記検出部が検出した伝送損失の度合いに応じて補正を行う、信号伝送システム。
【請求項３】
請求項２記載の信号伝送システムであって、
前記第１の回路は、前記間隙において所定の補正用データ列を表す差動信号を発生する発生部を備え、
前記第２の回路は前記所定の補正用データ列を表す差動信号を受信する受信部を備え、
前記補正部は、前記検出部が検出した前記補正用データ列の伝送損失の度合いに応じて、前記間隙において補正を行う、信号伝送システム。
【請求項４】
請求項３記載の信号伝送システムであって、
前記監視部によって所定の間隙が監視されたときは、前記発生部は前記所定の間隙に収容可能な第１の補正用データ列を表す差動信号を発生し、
前記監視部によって前記所定の間隙よりも長い間隙が監視されたときは、前記発生部は前記第１の補正用データ列より長い第２の補正用データ列を表す差動信号を発生する、信号伝送システム。
【請求項５】
請求項４記載の信号伝送システムであって、
前記間隙において伝送される前記第１の補正用データ列は、複数の同一のビットと一つの異なるビットとを備える、信号伝送システム。
【請求項６】
請求項２から請求項５までのいずれか一の請求項記載の信号伝送システムであって、
前記補正部は、前記検出部が前記伝送線路におけるデータの伝送において所定のビット誤り率を超えるビット誤り率を検出した場合に、前記補正を行う、信号伝送システム。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一の請求項記載の信号伝送システムであって、
前記第１の回路は、フレームを受信して、前記フレームの転送に必要なデータを検索するための情報を前記第２の回路に伝送し、
前記第２の回路は、前記情報に基づいて、前記フレームの転送に必要なデータを検索して前記第１の回路に返送する、信号伝送システム。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一の請求項記載の信号伝送システムであって、
前記間隙はフレーム間ギャップである、信号伝送システム。
【請求項９】
信号伝送方法であって、
第１の回路から第２の回路に伝送線路を介して差動信号を伝送し、
前記差動信号の伝送の間隙を監視し、
前記監視された前記間隙において、前記差動信号の伝送損失を補正する、信号伝送方法。
【請求項１】
第１の回路と、
第２の回路と、
前記第１の回路から前記第２の回路に差動信号によってデータを伝送する伝送線路と、
前記データの伝送の間隙を監視する監視部と、
前記監視部によって監視された前記間隙において、前記差動信号の伝送損失を補正する補正部と、
を備える信号伝送システム。
【請求項２】
請求項１記載の信号伝送システムであって、
前記データの伝送損失の度合いを検出する検出部を備え、
前記補正部は、前記検出部が検出した伝送損失の度合いに応じて補正を行う、信号伝送システム。
【請求項３】
請求項２記載の信号伝送システムであって、
前記第１の回路は、前記間隙において所定の補正用データ列を表す差動信号を発生する発生部を備え、
前記第２の回路は前記所定の補正用データ列を表す差動信号を受信する受信部を備え、
前記補正部は、前記検出部が検出した前記補正用データ列の伝送損失の度合いに応じて、前記間隙において補正を行う、信号伝送システム。
【請求項４】
請求項３記載の信号伝送システムであって、
前記監視部によって所定の間隙が監視されたときは、前記発生部は前記所定の間隙に収容可能な第１の補正用データ列を表す差動信号を発生し、
前記監視部によって前記所定の間隙よりも長い間隙が監視されたときは、前記発生部は前記第１の補正用データ列より長い第２の補正用データ列を表す差動信号を発生する、信号伝送システム。
【請求項５】
請求項４記載の信号伝送システムであって、
前記間隙において伝送される前記第１の補正用データ列は、複数の同一のビットと一つの異なるビットとを備える、信号伝送システム。
【請求項６】
請求項２から請求項５までのいずれか一の請求項記載の信号伝送システムであって、
前記補正部は、前記検出部が前記伝送線路におけるデータの伝送において所定のビット誤り率を超えるビット誤り率を検出した場合に、前記補正を行う、信号伝送システム。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一の請求項記載の信号伝送システムであって、
前記第１の回路は、フレームを受信して、前記フレームの転送に必要なデータを検索するための情報を前記第２の回路に伝送し、
前記第２の回路は、前記情報に基づいて、前記フレームの転送に必要なデータを検索して前記第１の回路に返送する、信号伝送システム。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一の請求項記載の信号伝送システムであって、
前記間隙はフレーム間ギャップである、信号伝送システム。
【請求項９】
信号伝送方法であって、
第１の回路から第２の回路に伝送線路を介して差動信号を伝送し、
前記差動信号の伝送の間隙を監視し、
前記監視された前記間隙において、前記差動信号の伝送損失を補正する、信号伝送方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１１５８０２（Ｐ２０１３−１１５８０２Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６３２８６（Ｐ２０１１−２６３２８６）
【出願日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【出願人】（５０４４１１１６６）アラクサラネットワークス株式会社 (315)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【出願人】（５０４４１１１６６）アラクサラネットワークス株式会社 (315)
【Ｆターム（参考）】
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