通信装置及び通信装置の制御方法
【課題】
通信装置の内部に温度検出用の素子を備えることなく冷却ファンを制御し冷却する。
【解決手段】
パケット受送信部１１のポート１１２〜１１５に接続される機器の数及び機器との間の接続速度に応じて冷却ファン２の回転数を制御する。１Ｇｂｐｓでリンクを確立したポートの数が０の場合、電源ブロック１２から冷却ファン２へ出力する電力の電圧値は０Ｖであり、冷却ファン２は停止する。１Ｇｂｐｓでリンクを確立したポートの数が１又は２の場合、電圧値は８Ｖであり、冷却ファン２は低速モードで回転する。１Ｇｂｐｓでリンクを確立したポートの数が３又は４の場合、電圧値は１２Ｖであり、冷却ファン２は高速モードで回転する。
通信装置の内部に温度検出用の素子を備えることなく冷却ファンを制御し冷却する。
【解決手段】
パケット受送信部１１のポート１１２〜１１５に接続される機器の数及び機器との間の接続速度に応じて冷却ファン２の回転数を制御する。１Ｇｂｐｓでリンクを確立したポートの数が０の場合、電源ブロック１２から冷却ファン２へ出力する電力の電圧値は０Ｖであり、冷却ファン２は停止する。１Ｇｂｐｓでリンクを確立したポートの数が１又は２の場合、電圧値は８Ｖであり、冷却ファン２は低速モードで回転する。１Ｇｂｐｓでリンクを確立したポートの数が３又は４の場合、電圧値は１２Ｖであり、冷却ファン２は高速モードで回転する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置に関し、特に、冷却ファンを備える通信装置において、装置の内部温度を一定温度以下に抑えるように、冷却ファンの回転数を制御する通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有線ネットワーク及び無線ネットワークを構築するために、スイッチングハブやルーター等の通信装置が使用される。近年、１０ギガビット・イーサーネット（登録商標）、１ギガビット・イーサネット（登録商標）等のプロトコルを用いた高速有線ネットワーク、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ等のプロトコルを用いた高速無線ネットワークが実用化されている。これらネットワークの高速化に伴う負荷の増大に伴い、通信装置の冷却が課題となっている。
【０００３】
一般に、パーソナルコンピュータや通信装置等の半導体素子を用いた電子機器において、半導体素子の発熱に依る電子機器内部の温度上昇に伴ういわゆる熱暴走等の不具合を抑止するために、電子機器内部を空冷する冷却ファンが使用されている。更に、電子機器内部の温度を検出し、検出された温度に応じて冷却ファンの回転数を制御することで、消費電力の低減、冷却ファンによる騒音の低減、冷却ファンの長寿命化を図る技術が知られている。ここで、電子機器内部の温度を検出し、電子機器内部の温度を一定に保つためには、温度検出用の素子や専用のマイクロコンピュータが必要となる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９６４９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術においては、温度検出用の素子を電子機器内部に備える必要がある。更に、このような温度検出用の素子の装置内での位置によっては、装置内部の冷却が必要な箇所の温度と、検出された温度が等しくなるとは限らないという問題があった。本発明は、温度検出用の素子を用いることなく、冷却ファンを制御し、電子機器内部の温度を一定以下に保つことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
通信システムにおいてパケットを中継する通信装置であって、パケットの受送信を行うパケット受送信部と、パケット受送信部の使用率を検出する使用率検出部と、供給される電力の電圧値に応じた回転数で回転し通信装置を冷却する冷却ファンと、冷却ファンへ所定の出力電圧値で電力を供給する電源ブロックと、パケット受送信部の使用率に応じて電源ブロックの出力する出力電圧値を制御する電圧制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
通信装置においては、パケット受送信を行うパケット受送信部が主な熱源となる。ここで、パケット受送信部の発熱量は、その使用率に依存する。本願発明は、パケット受送信部の使用率に応じ、通信装置の内部温度が一定値以下となる冷却ファンの回転数を、予め実験・シミュレーションなどの数値演算、装置設計上の設定値、あるいは通信装置が使用される使用環境における各種のパラメータ等により導きだし、パケット受送信部の使用率と冷却ファンの回転数を対応づける。そして、通信装置の使用時において、使用率検出部を用いてパケット受送信部の使用率を検出する。前記パケット受送信部の使用率と冷却ファンの回転数との対応関係に基づき、所定の電圧値で冷却ファンへ電力を供給し、所定の回転数で冷却ファンを回転させる制御を行う。
【０００８】
また、本発明に係るパケット受送信部は、通信システムの備える端末とケーブルにより接続される有線接続部を備えるものとしてもよい。この場合、使用率検出部は、有線接続部に接続される端末の数及び端末との接続速度に応じたパケット受送信部の使用率を検出する。
【０００９】
パケット受送信部が有線接続部を備える場合、パケット受送信部の負荷は、例えば、１Ｇｉｇａ ｂｉｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ（以下、Ｇｂｐｓと記す）等の高速な通信速度で接続されている端末の数に、依存する。よって、有線接続部に接続される端末の数及び端末との接続速度に基づいて、パケット受送信部の使用率を検出することが可能である。
【００１０】
また、本発明に係るパケット受送信部は、通信システムの備える端末と無線通信により接続される無線接続部を備えるものとしてもよい。この場合、使用率検出部は、無線接続部の備える送信アンプの使用率に応じたパケット受送信部の使用率を検出する。
【００１１】
パケット受送信部が無線接続部を備える場合、パケット受送信部の負荷は、無線接続部の備える送信アンプの使用率に依存する。よって、無線接続部の備える送信アンプの使用率に基づいて、パケット受送信部の使用率を検出することが可能である。
【００１２】
また、本発明に係る冷却ファンは通信装置から脱着可能であり、冷却ファンが通信装置に装着されているか否かを検知するファン検知部を備えるものとしてもよい。ファン検知部により冷却ファンが装着されていないことが検知される場合、パケット受送信部の動作を制限する。
【００１３】
冷却ファンが通信装置に接続されていない場合、通信装置は、制限モードに移行する。制限モードにおいては、例えば、パケット受送信部の備える有線接続部において、１Ｇｂｐｓ等の高速な通信速度で接続の確立を行う端末の数を制限する。また、制限モードにおいては、例えば、パケット受送信部の備える無線接続部において、送信アンプの使用率を一定値以下になるように動作を抑止する。以上の動作により、冷却ファンが接続されていない場合に、パケット受送信部が行う処理に伴う発熱を低減し、温度上昇に伴う不具合を防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、予めパケット受送信部の使用率と冷却ファンの回転数との対応関係を設定し、この対応関係に基づいた制御を行うことで、過度に冷却ファンを回転させることなく、また、温度検出用の素子を用いることなく、通信装置の内部の温度を一定値以下に抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施例に係るハードウェア構成図
【図２】第１実施例に係る通信装置の動作フロー図
【図３】第１実施例に係る冷却ファンの状態の一例
【図４】第１実施例に係る通信装置の状態遷移図
【図５】第２実施例に係る無線パケット受送信部のハードウェア構成図
【図６】第２実施例に係る通信装置の動作フロー図
【図７】第２実施例に係る通信装置の状態遷移図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１実施例＞
図１に第１実施例に係る通信装置１のハードウェア構成図を示す。通信装置１は通信部１０と冷却ファン２を備える。通信部１０は、パケット受送信部１１、電源ブロック１２、使用率検出部１３、パルス検出ＩＣ１４を備える。冷却ファン２は、通信部１０から着脱可能であり、通信部１０を冷却するために用いられる。
【００１７】
パケット受送信部１１は、通信装置１の外部に存在する一又は複数の通信機能を備える機器とパケットを用いて情報の送受信を行う。第１実施例におけるパケット受送信部１１は、スイッチ素子１１１とポート１１２乃至１１５を備える。ポート１１２乃至１１５は、外部に存在する機器と有線により接続される。スイッチ素子１１１は、通信装置１の外部に存在するパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと記す）３等の機器から、ポート１１２乃至１１５を通じパケットを受け取る。更に、該パケットに含まれる情報を用いて、ポート１１２乃至１１５を通じて外部に存在する機器へとパケットを転送する。本実施例において、通信装置１の備えるポートの数を４ポートとしているが、ポートの数を任意の数へ変更することは当然に可能である。
【００１８】
スイッチ素子１１１は、ポート１１２乃至１１５に接続された機器に応じて、パケットの転送速度を変更する。ここで、スイッチ素子１１１は、例えば、レイヤー２スイッチ機能、レイヤー３スイッチ機能、又はルーター機能等を有する素子である。スイッチ素子１１１は、通信装置１の外部に存在する機器と機器の状態に応じて１０Ｇｂｐｓ、１Ｇｂｐｓ、１００Ｍｅｇａ ｂｉｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ（以下、Ｍｂｐｓと記す）、１０Ｍｂｐｓ等の速度で接続される。スイッチ素子１１１と機器との接続速度は、スイッチ素子１１１と機器が接続され、リンクが確立する際に決定される。
【００１９】
本実施例において、スイッチ素子１１１は、ポート１１２乃至１１５を通じ、外部の機器と１Ｇｐｂｓ又は１００Ｍｂｐｓ以下の接続速度でリンクを確立する。スイッチ素子１１１が外部の機器と１Ｇｂｐｓで接続する場合、１００Ｍｂｐｓ以下の速度で接続する場合と比較して、パケットの送受信に係る処理による負荷が増大する結果、パケット送受信部１１の発熱量が増す。本実施例では、かかるパケット送受信部１１の発熱を冷却するために、外部の機器と１Ｇｂｐｓでリンクが確立されたポートの数に応じて冷却ファン２の回転数を増減させる。パケット送受信部１１の備える全ポートの数と、接続速度１Ｇｂｐｓでリンクが確立されたポートの数の比を使用率として定義する。
【００２０】
電源ブロック１２には、通信装置１の外部に存在する電源から電力が供給される。電源ブロック１２は、外部から供給された電力を元に、通信部１０及び冷却ファン２に対して電力を供給する。なお、電源ブロック１２は、後述する使用率検出部１３より出力されるファン回転数制御信号に応じた所定の電圧値で冷却ファン２へと電力を出力し、この電圧値に応じて冷却ファン２は所定の回転数で回転する。
【００２１】
使用率検出部１３は、ＣＰＵ１３１、ＲＯＭ１３２、ＲＡＭ１３３を備える。ＣＰＵ１３１は、スイッチ素子１１１の制御を行うとともに、パケット受送信部１１を監視し電源ブロック１２の制御を行う。ＲＯＭ１３２には、通信装置１の動作に係るファームウェア及びパケット受送信部１１の使用率と冷却ファン２の回転数とを対応づける情報など制御に係る設定が格納される。ＲＡＭ１３３は、ＣＰＵ１３１が演算を行うための記憶領域として用いられる。使用率検出部１３の備えるＣＰＵ１３１は、パケット受送信部１１の備えるスイッチ素子１１１と接続され、パケット受送信部１１の使用率を検出する。ここで、実施例１における、使用率検出部１３により検出される使用率は、パケット受送信部１１の備えるポートに接続されている機器の数、及び機器との接続速度により決定される。このようにして検出されたパケット受送信部１１の使用率をもとに、ファン回転数制御信号を電源ブロック１２に出力する。電源ブロック１２は、ファン回転数制御信号に応じて、冷却ファン２に対して、所定の電圧値で電力を出力する。そして、冷却ファン２は、所定の回転数で回転する。パケット受送信部１１と、電源ブロック１２と、使用率検出部１３との動作により、パケット受送信部１１の使用率に応じて、冷却ファン２の回転数を制御することが可能となる。
【００２２】
冷却ファン２に対し電力が供給され、冷却ファン２が回転している場合、冷却ファン２からパルス信号がパルス検出ＩＣ１４へ入力される。パルス検出ＩＣ１４は、パルス信号が冷却ファン２から入力されている旨を使用率検出部１３の備えるＣＰＵ１３１へ通知する。パルス検出ＩＣ１４の動作により、冷却ファン２が通信部１０に接続されているか否かを検出することが可能となる。また、パルス信号は、冷却ファン２が一定回数回転する度に出力される信号である。パルス検出ＩＣ１４は、パルス信号の入力頻度から、冷却ファン２の回転数を検出し、ＣＰＵ１３１へ通知する。
【００２３】
冷却ファン２が通信部１０に接続されていない場合、ＣＰＵ１３１は、パケット受送信部１１を制御し、通信機能を制限した制限モードとして通信機器１を動作させる。本実施例における制限モードは、例えば、パケット受送信部１１の全てのポートについて、１Ｇｂｐｓでの接続を禁止し、強制的に１００Ｍｂｐｓ以下の速度でリンクを確立させるモードである。これにより、冷却ファン２が装着されていない場合に、パケット送受信部１１の発熱を低減させ、パケット送受信部１１の熱暴走等の異常動作を防止することが可能となる。
【００２４】
第１実施例に係る通信装置１の動作フロー図を図２に示す。ステップＳ０において、通信装置１に外部の電源から電力が供給され、通信装置１が起動する。ステップＳ０に続き、電源ブロック１２から冷却ファン２に対し電力が供給され、冷却ファン２が起動する（Ｓ２）。ここで、パルス検出ＩＣ１４が冷却ファン２からパルス信号が入力されているか否かを検出する（Ｓ４）。パルス信号が検出されない、即ち、冷却ファン２が通信部１０に接続されていない場合（Ｓ４：ＮＯ）、通信装置１は、制限モードへ移行する（Ｓ６）。通信装置１が制限モードに設定されている場合、パルス信号が入力されているか否かを再度検出する（Ｓ４）。
【００２５】
パルス信号が検出された、即ち、冷却ファン２が通信部１０に接続されている場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、通信装置１が制限モードに設定されている場合は、制限モードを解除する（Ｓ８）。そして、パケット受送信部１１の使用率を、使用率検出部１３が検出する（Ｓ１０）。ここで、パケット受送信部１１の使用率と冷却ファン２の回転数との対応関係に関する情報は、ＲＯＭ１３２に格納されている。格納されている情報に基づき、冷却ファン２の回転数が、ステップＳ１０において検出されたパケット受送信部１１の使用率に応じた回転数となるように、ＣＰＵ１３１はファン回転数制御信号を電源ブロック１２に出力する。電源ブロック１２は入力されたファン回転数制御信号に応じた電圧値で電力を冷却ファン２に供給する。そして、冷却ファン２はパケット受送信部１１の使用率に応じた回転数で回転する（Ｓ１２）。使用率検出部１３が、パケット受送信部１１の使用率の変化を検出しない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ステップＳ１２で決定された回転数で冷却ファンは回転し続ける。パケット受送信部１１の使用率の変化が検出された場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ステップＳ１０に移行し、冷却ファン２の回転数を再度決定する。
【００２６】
パケット受送信部１１の使用率を示すリンク状態、このリンク状態に対応する冷却ファン２の状態、及び電源ブロック１２から冷却ファン２へ出力される電圧値との対応関係の一例を図３に示す。パケット受送信部１１の使用率と冷却ファン２の回転数の対応関係は、予め、実際に通信装置１を稼働させデータを収集し、パケット受送信部１１がいかなる使用率であっても、通信装置１の内部の温度を一定値以下に抑えられるように決定する。また、対応関係に係る情報は、使用率検出部１３の備えるＲＯＭ１３２に格納される。尚、対応関係に係る情報は、実稼動によるデータの収集のほか、シミュレーションなどの数値演算、装置設計上の設定値、あるいは通信装置１が使用される使用環境における各種のパラメータに基づいて算出、設定することも可能である。
【００２７】
以下、図３に示す対応関係に基づいた通信装置１の動作を説明する。パケット受送信部１１が備えるポート１１２乃至１１５のうち、１Ｇｂｐｓでリンクを確立したポートの数が０ポートの場合、電源ブロック１２から冷却ファン２へ出力する電力の電圧値は０Ｖであり、冷却ファン２は停止する。１Ｇｂｐｓでリンクを確立したポートの数が１又は２ポートの場合、電源ブロック１２から冷却ファン２へ出力する電力の電圧値は８Ｖであり、冷却ファン２は低速モードで回転する。１Ｇｂｐｓでリンクを確立したポートの数が３又は４ポートの場合、電源ブロック１２から冷却ファン２へ出力する電力の電圧値は１２Ｖであり、冷却ファン２は高速モードで回転する。
【００２８】
第１実施例に係る通信装置１の状態遷移図を図４に示す。パケット受送信部１１の備える４つのポートのうち、全てのポートの通信速度が１Ｇｂｐｓ未満である場合、通信装置１全体の発熱量が少ない。この場合、通信装置１の電源ブロック１２は冷却ファン２への電力供給を停止し、通信装置１はファン停止状態Ｍ１となる。ファン停止状態Ｍ１において、通信部１０と冷却ファン２との接続が切断される場合、制限モードＭ０へと状態が遷移する。制限モードＭ０において、通信部１０へ冷却ファン２が接続された場合、再度ファン停止状態Ｍ１へと状態が遷移する。
【００２９】
ファン停止状態Ｍ０において、パケット受送信部１１の備える４つのポートのうち、全てのポートの通信速度が１Ｇｂｐｓ未満である場合、状態は遷移せず、ファン停止状態Ｍ０のままである。ファン停止状態Ｍ０において、１ポート又は２ポートについて外部の機器との間に確立された通信速度が１Ｇｂｐｓとなった場合、冷却ファン２が低速で回転する低速モードＭ２へと状態が遷移する。また、ファン停止状態Ｍ０において、３ポート又は４ポートについて外部の機器との間に確立された通信速度が１Ｇｂｐｓとなった場合、冷却ファン２が低速モードと比較して高速で回転する高速モードＭ３へと状態が遷移する。
【００３０】
低速モードＭ２において、全てのポートについて外部の機器との間に確立された通信速度が１Ｇｂｐｓ未満となった場合、ファン停止状態Ｍ１へと状態が遷移する。また、低速モードＭ２において、３ポート又は４ポートについて外部の機器との間に確立された速度が１Ｇｂｐｓとなった場合、高速モードＭ３へと状態が遷移する。高速モードＭ３において、全てのポートについて外部の機器との間に確立された通信速度が１Ｇｂｐｓ未満となった場合、ファン停止状態Ｍ０へと状態が遷移する。また、高速モードＭ３において、１ポート又は２ポートについてのみ外部の機器との間に確立された速度が１Ｇｂｐｓとなった場合、低速モードＭ２へと状態が遷移する。
【００３１】
＜第２実施例＞
以下、第２実施例について述べる。第２実施例に係る通信装置は、第１実施例に係る通信部１０が備えるパケット受送信部１１を、外部の機器と無線通信によりパケットの送受信を行う無線パケット受送信部１１Ｂへと変更した通信部を備える通信装置である。その他の構成については第１実施例の通信装置１（図１）と同様の構成を備えている。以下の説明では、同じ構成については通信装置１と同じ符号を用いて説明する。
【００３２】
第２実施例に係る通信装置が備える無線パケット受送信部１１Ｂを図５に示す。無線パケット受送信部１１Ｂは、ＲＦ ＭＡＣ素子１１１Ｂ、ＲＦ ＰＨＹ素子１１２Ｂ、送信アンプ１１３Ｂ、受信アンプ１１４Ｂ、Ｔｘ／Ｒｘ Ｓｗｉｔｃｈ１１５Ｂ、バッファ１１６Ｂ、ローパスフィルタ１１７Ｂ、アナログデジタルコンバータ１１８Ｂ、アンテナ１１９Ｂを備える。
【００３３】
ＲＦ ＭＡＣ素子１１１Ｂは、ＣＰＵ１３１により制御され、無線ネットワークにおけるパケット受送信に係る処理のうちデジタルベースバンド処理を行い、ＲＦ ＰＨＹ素子１１２Ｂと信号の送受信を行う素子である。ＲＦ ＰＨＹ素子１１２Ｂは、ＲＦ ＭＡＣ素子１１１Ｂとアンテナ１１９Ｂ間で、論理信号とアナログ信号の変換処理を行う素子である。
【００３４】
送信アンプ１１３Ｂは、ＲＦ ＰＨＹ素子１１２Ｂから入力される信号を増幅し、Ｔｘ／Ｒｘ Ｓｗｉｔｃｈ１１５Ｂを通じてアンテナ１１９Ｂに出力する電力増幅回路である。送信アンプ１１３Ｂは、ＲＦ ＰＨＹ素子１１２Ｂから出力される参照電圧信号Ｖｒｅｆがハイレベルの場合オンとなり、ローレベルの場合にオフとなる。通信装置が外部の機器にパケットを送信する際、送信アンプ１１３Ｂはオン状態となる。
【００３５】
第２実施例に係る通信装置において、送信アンプ１１３Ｂの消費電力が最も高い。よって、送信アンプ１１３Ｂが単位時間あたりどれだけの時間オンになっているかという割合、即ち送信アンプ１１３Ｂの使用率を計測することで、通信装置の単位時間あたりの発熱量を検出することが可能となる。単位時間あたり送信アンプ１１３Ｂがオンとなっている時間を計測するためには、参照電圧信号Ｖｒｅｆがハイレベルとなっている時間を計測すればよい。単位時間あたりＶｒｅｆがハイレベルになっている割合を表す値をＶｒｅｆ負荷率と呼ぶこととする。例えば、Ｖｒｅｆ負荷率が１００％の場合、計測した単位時間において、送信アンプ１１３Ｂが常にオンとなっていることを意味する。また、Ｖｒｅｆ負荷率が１０％の場合、計測した単位時間において、送信アンプ１１３Ｂが１０％の時間だけオンになっているということを意味する。Ｖｒｅｆ負荷率、即ち、通信装置の備える送信アンプ１１３Ｂの使用率を無線パケット受送信部１１Ｂの使用率として定義する。
【００３６】
なお、無線通信のスループットの向上のため、ＲＦ ＰＨＹ素子１１２ＢとＴｘ／Ｒｘ Ｓｗｉｔｃｈ１１５Ｂ間に複数の経路及び複数の送信アンプ１１３Ｂを設け、アンテナ１１９Ｂから異なる周波数の電磁波を外部の機器へと送信する場合がある。かかる場合においては、通信装置の備える全送信アンプ１１３ＢのＶｒｅｆ負荷率の平均値を無線パケット受送信部１１Ｂの使用率として定義する。
【００３７】
受信アンプ１１４Ｂは、Ｔｘ／Ｒｘ Ｓｗｉｔｃｈ１１５Ｂを通じて、アンテナ１１９Ｂが受信した信号をＲＦ ＰＨＹ１１２Ｂに入力する低雑音増幅回路である。Ｔｘ／Ｒｘ Ｓｗｉｔｃｈ１１５Ｂは、無線パケット受送信部１１Ｂがパケット受信状態（Ｒｘ）の場合受信アンプ１１４Ｂを、パケット送信状態（Ｔｘ）の場合送信アンプ１１３Ｂを、アンテナ１１９Ｂと接続させるスイッチ回路である。
【００３８】
バッファ１１６Ｂ、ローパスフィルタ１１７Ｂ、アナログデジタルコンバータ１１８Ｂは、Ｖｒｅｆ負荷率を計測するために使用される。なお、Ｖｒｅｆ負荷率を計測するためには、参照電圧Ｖｒｅｆの単位時間あたりの時間積分を計測すればよい。よって、他の時間積分機能を有する回路をバッファ１１６Ｂ、ローパスフィルタ１１７Ｂ、アナログデジタルコンバータ１１８Ｂに換えて用いることは当然可能である。バッファ１１６Ｂには、ＲＦ ＰＨＹ素子１１２Ｂが送信アンプ１１３Ｂのオンオフ状態を制御するために用いる参照電圧信号Ｖｒｅｆが入力される。そして、バッファ１１６Ｂは、Ｖｒｅｆ負荷率を計測するために、一定時間、参照電圧信号Ｖｒｅｆをローパスフィルタ１１７Ｂに出力する。ここでローパスフィルタ１１７ＢはＲＣ積分回路として動作し、バッファ１１６Ｂを通じて入力される参照電圧信号Ｖｒｅｆの時間積分を電圧値としてアナログデジタルコンバータ１１８Ｂへ出力する。アナログデジタルコンバータ１１８Ｂは、入力された参照電圧信号Ｖｒｅｆの時間積分を示す電圧値即ちＶｒｅｆ負荷率をデジタル信号へと変換し、使用率検出部１３の備えるＣＰＵ１３１へと出力する。
【００３９】
第２実施例に係る装置の動作フロー図について図６に示す。ステップＳ２０において通信装置が起動される。そして、冷却ファン２に電力を供給し、冷却ファン２の回転を開始する（Ｓ２２）。ここで、冷却ファン２からパルス検出用ＩＣ１４に対し、冷却ファン２が通信部に接続されていることを通知する信号であるパルス信号が出力されているか否かを検出する（Ｓ２４）。ここで、冷却ファン２からパルス信号が出力されていなかった場合（Ｓ２４：ＮＯ）において、通信装置が複数の送信アンプ１１３Ｂを備える場合、動作させる送信アンプ１１３Ｂの数を制限する（Ｓ２６）。そして、通信装置は、初期化を行い、無線パケット受送信部１１Ｂはパケットの送受信を開始する（Ｓ４４）。
【００４０】
ステップＳ２４において、冷却ファン２からパルス検出用ＩＣ１４に対してパルス信号が出力されていた場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）であって、動作可能な送信アンプ１１３Ｂの数が制限されている場合は、制限の解除を行う（Ｓ２８）。次に、通信装置の初期化を行いパケットの送受信を開始する（Ｓ３０）。その後、Ｖｒｅｆ負荷率を検出する（Ｓ３２）。そして、ＲＯＭ１３２に格納されるＶｒｅｆ負荷率と冷却ファン２の回転数との対応関係を参照する（Ｓ３４）。検出されたＶｒｅｆ負荷率と該対応関係に基づいて冷却ファン２の回転数を変更する（Ｓ３６）。
【００４１】
次に、冷却ファン２から、パルス検出ＩＣ１４にパルス信号が入力されているか否かの判断を行う（Ｓ３８）。冷却ファン２から、パルス検出ＩＣ１４にパルス信号が入力されていない場合、即ち、冷却ファン２が通信部に接続されていない場合（Ｓ３８：ＮＯ）、前記ステップＳ２６に移行する。冷却ファン２から、パルス検出ＩＣ１４にパルス信号が入力されている場合（Ｓ３８：ＹＥＳ）、パルス信号に基づいて冷却ファン２の回転数の計測を行う（Ｓ４０）。そして、冷却ファン２の回転数が期待値内にあるか否かを検出する（Ｓ４２）。ここで、冷却ファン２の回転数が期待値内に無い場合（Ｓ４２：ＮＯ）、前記ステップＳ２６に移行する。冷却ファン２の回転数が期待値内の場合、ステップＳ３２に移行し、一定時間の周期でＶｒｅｆ負荷率を検出する。
【００４２】
図７に第２実施例に係る通信装置の状態遷移図を示す。第２実施例に係る通信装置は、装置起動時、冷却ファン２の回転が停止しているファン停止状態Ｍ１Ｂである。冷却ファン２と通信部の接続を切断することで、制限モードＭ０Ｂへと状態は遷移する。また、制限モードＭ０Ｂにおいて、冷却ファン２と通信部とを接続することで、ファン停止状態Ｍ１Ｂへと状態は遷移する。
【００４３】
ファン停止状態Ｍ１Ｂにおいて、冷却ファン２と通信部の接続が切断されず、Ｖｒｅｆ負荷率が１０％未満である場合、状態は遷移しない。ファン停止状態Ｍ１Ｂにおいて、Ｖｒｅｆ負荷率が１０％以上、５０％未満となった場合、冷却ファン２が低速回転を行う低速モードＭ２Ｂへと状態が遷移する。ファン停止状態Ｍ１Ｂにおいて、Ｖｒｅｆ負荷率が５０％以上となった場合、冷却ファン２が高速回転を行う高速モードＭ３Ｂへと状態が遷移する。
【００４４】
低速モードＭ２Ｂにおいて、Ｖｒｅｆ負荷率が１０％未満となった場合、ファン停止状態Ｍ１Ｂへと状態が遷移する。また、低速モードＭ２Ｂにおいて、Ｖｒｅｆ負荷率が５０％以上となった場合、高速モードＭ３Ｂへと状態が遷移する。高速モードＭ３Ｂにおいて、Ｖｒｅｆ負荷率が１０％未満となった場合、ファン停止状態Ｍ１Ｂへと状態が遷移する。また、高速モードＭ３Ｂにおいて、Ｖｒｅｆ負荷率が１０％以上５０％未満となった場合、低速モードＭ２Ｂへと状態が遷移する。以上、Ｖｒｅｆ負荷率とファン回転数の対応関係は、予め、実際に通信装置を稼働させてデータを収集し、いかなるＶｒｅｆ負荷率においても、通信装置の内部を一定温度以下に抑え、不具合が発生しないように決定する。また、対応関係に係る情報は、使用率検出部１３の備えるＲＯＭ１３２に格納される。尚、対応関係に係る情報は、実稼動によるデータの収集のほか、シミュレーションなどの数値演算、装置設計上の設定値、あるいは通信装置が使用される使用環境における各種のパラメータに基づいて算出、設定することも可能である。
【００４５】
以下、本明細書に開示の実施例の奏する作用効果について述べる。第１実施例においては、通信装置１の備えるパケット受送信部１１のポート１１２乃至１１５に接続される機器の数、及び、機器との間に確立された接続速度に応じて、冷却ファン２の回転数を制御する。１Ｇｂｐｓ等の高速な接続速度で外部の機器とリンクが確立されたポートの数に応じて、パケット受送信部１１の発熱量は大きく変化するため、冷却ファン２の回転数を適切に制御することが可能となる。
【００４６】
第２実施例において、Ｖｒｅｆ負荷率、即ち、通信装置１Ｂの備えるパケット受送信部１１Ｂの送信アンプ１１３Ｂが単位時間あたりのオン状態となる時間に基づき、パケット受送信部１１Ｂの使用率を定義する。そして、その使用率に基づき、冷却ファン２の回転数を制御する。送信アンプ１１３Ｂがオン状態となっている時間に応じて、無線パケット受送信部１１Ｂの発熱量は大きく変化するため、冷却ファン２の回転数を適切に制御することが可能となる。
【００４７】
第１実施例、第２実施例、ともに、冷却ファン２が通信部に接続されていない場合、制限モードに移行する。これにより、パケット受送信部１１及び無線パケット受送信部１１Ｂが行う処理に伴う発熱を低減し、温度上昇に伴う不具合を防止することが可能となる。
【００４８】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。例えば、通信装置は、第１実施例に係るパケット受送信部１１と第２実施例に係る無線パケット受送信部１１Ｂとをともに備えてもよい。この場合、パケット受送信部１１の使用率及び無線パケット受送信部１１Ｂの使用率に基づき、冷却ファン２の回転数を定めればよい。
【００４９】
なお、第１実施例における、ポート１１２乃至１１５は有線接続部の一例である。また、第２実施例における、ＲＦ ＭＡＣ素子１１１Ｂ、ＲＦ ＰＨＹ素子１１２Ｂ、送信アンプ１１３Ｂ、受信アンプ１１４Ｂ、Ｔｘ／Ｒｘ Ｓｗｉｔｃｈ１１５Ｂ、アンテナ１１９Ｂは無線接続部の一例である。第２実施例における、無線パケット受送信部１１Ｂはパケット受送信部の一例である。
【００５０】
なお、第１実施例における低速モードＭ２及び第２実施例における低速モードＭ２Ｂにおける、冷却ファン２への入力電圧値及び冷却ファン２の回転数の一例を示すと、入力電圧値は８Ｖ、回転数は３０００ｒｐｍである。なお、ｒｐｍは１秒間あたりの回転数を表す単位であり、ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅの略である。また、第１実施例における高速モードＭ３及び第２実施例における高速モードＭ３Ｂにおける冷却ファン２への入力電圧値及び冷却ファン２の回転速度についての一例を示すと、入力電圧値は１２Ｖ、回転数は４５００ｒｐｍである。第１実施例及び第２実施例においては、制限モードＭ０Ｂ、ファン停止状態Ｍ１Ｂ、低速モードＭ２Ｂ、高速モードＭ３Ｂの４つの状態を備えるが、ファンの回転数を更に段階的に制御するための状態を設けることは当然に可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 通信装置
１０ 通信部
１１ パケット受送信部
１１１ スイッチ
１１２乃至１１５ ポート
１２ 電源ブロック
１３ 使用率検出部
１３１ ＣＰＵ
１３２ ＲＯＭ
１３３ ＲＡＭ
１４ パルス検出ＩＣ
２ 冷却用ファン
３ ＰＣ
１１Ｂ 無線パケット受送信部
１１１Ｂ ＲＦ ＭＡＣ素子
１１２Ｂ ＲＦ ＰＨＹ素子
１１３Ｂ 送信アンプ
１１４Ｂ 受信アンプ
１１５Ｂ Ｔｘ／Ｒｘ Ｓｗｉｔｃｈ
１１６Ｂ バッファ
１１７Ｂ ローパスフィルタ
１１８Ｂ アナログデジタルコンバータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置に関し、特に、冷却ファンを備える通信装置において、装置の内部温度を一定温度以下に抑えるように、冷却ファンの回転数を制御する通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有線ネットワーク及び無線ネットワークを構築するために、スイッチングハブやルーター等の通信装置が使用される。近年、１０ギガビット・イーサーネット（登録商標）、１ギガビット・イーサネット（登録商標）等のプロトコルを用いた高速有線ネットワーク、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ等のプロトコルを用いた高速無線ネットワークが実用化されている。これらネットワークの高速化に伴う負荷の増大に伴い、通信装置の冷却が課題となっている。
【０００３】
一般に、パーソナルコンピュータや通信装置等の半導体素子を用いた電子機器において、半導体素子の発熱に依る電子機器内部の温度上昇に伴ういわゆる熱暴走等の不具合を抑止するために、電子機器内部を空冷する冷却ファンが使用されている。更に、電子機器内部の温度を検出し、検出された温度に応じて冷却ファンの回転数を制御することで、消費電力の低減、冷却ファンによる騒音の低減、冷却ファンの長寿命化を図る技術が知られている。ここで、電子機器内部の温度を検出し、電子機器内部の温度を一定に保つためには、温度検出用の素子や専用のマイクロコンピュータが必要となる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９６４９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術においては、温度検出用の素子を電子機器内部に備える必要がある。更に、このような温度検出用の素子の装置内での位置によっては、装置内部の冷却が必要な箇所の温度と、検出された温度が等しくなるとは限らないという問題があった。本発明は、温度検出用の素子を用いることなく、冷却ファンを制御し、電子機器内部の温度を一定以下に保つことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
通信システムにおいてパケットを中継する通信装置であって、パケットの受送信を行うパケット受送信部と、パケット受送信部の使用率を検出する使用率検出部と、供給される電力の電圧値に応じた回転数で回転し通信装置を冷却する冷却ファンと、冷却ファンへ所定の出力電圧値で電力を供給する電源ブロックと、パケット受送信部の使用率に応じて電源ブロックの出力する出力電圧値を制御する電圧制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
通信装置においては、パケット受送信を行うパケット受送信部が主な熱源となる。ここで、パケット受送信部の発熱量は、その使用率に依存する。本願発明は、パケット受送信部の使用率に応じ、通信装置の内部温度が一定値以下となる冷却ファンの回転数を、予め実験・シミュレーションなどの数値演算、装置設計上の設定値、あるいは通信装置が使用される使用環境における各種のパラメータ等により導きだし、パケット受送信部の使用率と冷却ファンの回転数を対応づける。そして、通信装置の使用時において、使用率検出部を用いてパケット受送信部の使用率を検出する。前記パケット受送信部の使用率と冷却ファンの回転数との対応関係に基づき、所定の電圧値で冷却ファンへ電力を供給し、所定の回転数で冷却ファンを回転させる制御を行う。
【０００８】
また、本発明に係るパケット受送信部は、通信システムの備える端末とケーブルにより接続される有線接続部を備えるものとしてもよい。この場合、使用率検出部は、有線接続部に接続される端末の数及び端末との接続速度に応じたパケット受送信部の使用率を検出する。
【０００９】
パケット受送信部が有線接続部を備える場合、パケット受送信部の負荷は、例えば、１Ｇｉｇａ ｂｉｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ（以下、Ｇｂｐｓと記す）等の高速な通信速度で接続されている端末の数に、依存する。よって、有線接続部に接続される端末の数及び端末との接続速度に基づいて、パケット受送信部の使用率を検出することが可能である。
【００１０】
また、本発明に係るパケット受送信部は、通信システムの備える端末と無線通信により接続される無線接続部を備えるものとしてもよい。この場合、使用率検出部は、無線接続部の備える送信アンプの使用率に応じたパケット受送信部の使用率を検出する。
【００１１】
パケット受送信部が無線接続部を備える場合、パケット受送信部の負荷は、無線接続部の備える送信アンプの使用率に依存する。よって、無線接続部の備える送信アンプの使用率に基づいて、パケット受送信部の使用率を検出することが可能である。
【００１２】
また、本発明に係る冷却ファンは通信装置から脱着可能であり、冷却ファンが通信装置に装着されているか否かを検知するファン検知部を備えるものとしてもよい。ファン検知部により冷却ファンが装着されていないことが検知される場合、パケット受送信部の動作を制限する。
【００１３】
冷却ファンが通信装置に接続されていない場合、通信装置は、制限モードに移行する。制限モードにおいては、例えば、パケット受送信部の備える有線接続部において、１Ｇｂｐｓ等の高速な通信速度で接続の確立を行う端末の数を制限する。また、制限モードにおいては、例えば、パケット受送信部の備える無線接続部において、送信アンプの使用率を一定値以下になるように動作を抑止する。以上の動作により、冷却ファンが接続されていない場合に、パケット受送信部が行う処理に伴う発熱を低減し、温度上昇に伴う不具合を防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、予めパケット受送信部の使用率と冷却ファンの回転数との対応関係を設定し、この対応関係に基づいた制御を行うことで、過度に冷却ファンを回転させることなく、また、温度検出用の素子を用いることなく、通信装置の内部の温度を一定値以下に抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施例に係るハードウェア構成図
【図２】第１実施例に係る通信装置の動作フロー図
【図３】第１実施例に係る冷却ファンの状態の一例
【図４】第１実施例に係る通信装置の状態遷移図
【図５】第２実施例に係る無線パケット受送信部のハードウェア構成図
【図６】第２実施例に係る通信装置の動作フロー図
【図７】第２実施例に係る通信装置の状態遷移図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１実施例＞
図１に第１実施例に係る通信装置１のハードウェア構成図を示す。通信装置１は通信部１０と冷却ファン２を備える。通信部１０は、パケット受送信部１１、電源ブロック１２、使用率検出部１３、パルス検出ＩＣ１４を備える。冷却ファン２は、通信部１０から着脱可能であり、通信部１０を冷却するために用いられる。
【００１７】
パケット受送信部１１は、通信装置１の外部に存在する一又は複数の通信機能を備える機器とパケットを用いて情報の送受信を行う。第１実施例におけるパケット受送信部１１は、スイッチ素子１１１とポート１１２乃至１１５を備える。ポート１１２乃至１１５は、外部に存在する機器と有線により接続される。スイッチ素子１１１は、通信装置１の外部に存在するパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと記す）３等の機器から、ポート１１２乃至１１５を通じパケットを受け取る。更に、該パケットに含まれる情報を用いて、ポート１１２乃至１１５を通じて外部に存在する機器へとパケットを転送する。本実施例において、通信装置１の備えるポートの数を４ポートとしているが、ポートの数を任意の数へ変更することは当然に可能である。
【００１８】
スイッチ素子１１１は、ポート１１２乃至１１５に接続された機器に応じて、パケットの転送速度を変更する。ここで、スイッチ素子１１１は、例えば、レイヤー２スイッチ機能、レイヤー３スイッチ機能、又はルーター機能等を有する素子である。スイッチ素子１１１は、通信装置１の外部に存在する機器と機器の状態に応じて１０Ｇｂｐｓ、１Ｇｂｐｓ、１００Ｍｅｇａ ｂｉｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ（以下、Ｍｂｐｓと記す）、１０Ｍｂｐｓ等の速度で接続される。スイッチ素子１１１と機器との接続速度は、スイッチ素子１１１と機器が接続され、リンクが確立する際に決定される。
【００１９】
本実施例において、スイッチ素子１１１は、ポート１１２乃至１１５を通じ、外部の機器と１Ｇｐｂｓ又は１００Ｍｂｐｓ以下の接続速度でリンクを確立する。スイッチ素子１１１が外部の機器と１Ｇｂｐｓで接続する場合、１００Ｍｂｐｓ以下の速度で接続する場合と比較して、パケットの送受信に係る処理による負荷が増大する結果、パケット送受信部１１の発熱量が増す。本実施例では、かかるパケット送受信部１１の発熱を冷却するために、外部の機器と１Ｇｂｐｓでリンクが確立されたポートの数に応じて冷却ファン２の回転数を増減させる。パケット送受信部１１の備える全ポートの数と、接続速度１Ｇｂｐｓでリンクが確立されたポートの数の比を使用率として定義する。
【００２０】
電源ブロック１２には、通信装置１の外部に存在する電源から電力が供給される。電源ブロック１２は、外部から供給された電力を元に、通信部１０及び冷却ファン２に対して電力を供給する。なお、電源ブロック１２は、後述する使用率検出部１３より出力されるファン回転数制御信号に応じた所定の電圧値で冷却ファン２へと電力を出力し、この電圧値に応じて冷却ファン２は所定の回転数で回転する。
【００２１】
使用率検出部１３は、ＣＰＵ１３１、ＲＯＭ１３２、ＲＡＭ１３３を備える。ＣＰＵ１３１は、スイッチ素子１１１の制御を行うとともに、パケット受送信部１１を監視し電源ブロック１２の制御を行う。ＲＯＭ１３２には、通信装置１の動作に係るファームウェア及びパケット受送信部１１の使用率と冷却ファン２の回転数とを対応づける情報など制御に係る設定が格納される。ＲＡＭ１３３は、ＣＰＵ１３１が演算を行うための記憶領域として用いられる。使用率検出部１３の備えるＣＰＵ１３１は、パケット受送信部１１の備えるスイッチ素子１１１と接続され、パケット受送信部１１の使用率を検出する。ここで、実施例１における、使用率検出部１３により検出される使用率は、パケット受送信部１１の備えるポートに接続されている機器の数、及び機器との接続速度により決定される。このようにして検出されたパケット受送信部１１の使用率をもとに、ファン回転数制御信号を電源ブロック１２に出力する。電源ブロック１２は、ファン回転数制御信号に応じて、冷却ファン２に対して、所定の電圧値で電力を出力する。そして、冷却ファン２は、所定の回転数で回転する。パケット受送信部１１と、電源ブロック１２と、使用率検出部１３との動作により、パケット受送信部１１の使用率に応じて、冷却ファン２の回転数を制御することが可能となる。
【００２２】
冷却ファン２に対し電力が供給され、冷却ファン２が回転している場合、冷却ファン２からパルス信号がパルス検出ＩＣ１４へ入力される。パルス検出ＩＣ１４は、パルス信号が冷却ファン２から入力されている旨を使用率検出部１３の備えるＣＰＵ１３１へ通知する。パルス検出ＩＣ１４の動作により、冷却ファン２が通信部１０に接続されているか否かを検出することが可能となる。また、パルス信号は、冷却ファン２が一定回数回転する度に出力される信号である。パルス検出ＩＣ１４は、パルス信号の入力頻度から、冷却ファン２の回転数を検出し、ＣＰＵ１３１へ通知する。
【００２３】
冷却ファン２が通信部１０に接続されていない場合、ＣＰＵ１３１は、パケット受送信部１１を制御し、通信機能を制限した制限モードとして通信機器１を動作させる。本実施例における制限モードは、例えば、パケット受送信部１１の全てのポートについて、１Ｇｂｐｓでの接続を禁止し、強制的に１００Ｍｂｐｓ以下の速度でリンクを確立させるモードである。これにより、冷却ファン２が装着されていない場合に、パケット送受信部１１の発熱を低減させ、パケット送受信部１１の熱暴走等の異常動作を防止することが可能となる。
【００２４】
第１実施例に係る通信装置１の動作フロー図を図２に示す。ステップＳ０において、通信装置１に外部の電源から電力が供給され、通信装置１が起動する。ステップＳ０に続き、電源ブロック１２から冷却ファン２に対し電力が供給され、冷却ファン２が起動する（Ｓ２）。ここで、パルス検出ＩＣ１４が冷却ファン２からパルス信号が入力されているか否かを検出する（Ｓ４）。パルス信号が検出されない、即ち、冷却ファン２が通信部１０に接続されていない場合（Ｓ４：ＮＯ）、通信装置１は、制限モードへ移行する（Ｓ６）。通信装置１が制限モードに設定されている場合、パルス信号が入力されているか否かを再度検出する（Ｓ４）。
【００２５】
パルス信号が検出された、即ち、冷却ファン２が通信部１０に接続されている場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、通信装置１が制限モードに設定されている場合は、制限モードを解除する（Ｓ８）。そして、パケット受送信部１１の使用率を、使用率検出部１３が検出する（Ｓ１０）。ここで、パケット受送信部１１の使用率と冷却ファン２の回転数との対応関係に関する情報は、ＲＯＭ１３２に格納されている。格納されている情報に基づき、冷却ファン２の回転数が、ステップＳ１０において検出されたパケット受送信部１１の使用率に応じた回転数となるように、ＣＰＵ１３１はファン回転数制御信号を電源ブロック１２に出力する。電源ブロック１２は入力されたファン回転数制御信号に応じた電圧値で電力を冷却ファン２に供給する。そして、冷却ファン２はパケット受送信部１１の使用率に応じた回転数で回転する（Ｓ１２）。使用率検出部１３が、パケット受送信部１１の使用率の変化を検出しない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ステップＳ１２で決定された回転数で冷却ファンは回転し続ける。パケット受送信部１１の使用率の変化が検出された場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ステップＳ１０に移行し、冷却ファン２の回転数を再度決定する。
【００２６】
パケット受送信部１１の使用率を示すリンク状態、このリンク状態に対応する冷却ファン２の状態、及び電源ブロック１２から冷却ファン２へ出力される電圧値との対応関係の一例を図３に示す。パケット受送信部１１の使用率と冷却ファン２の回転数の対応関係は、予め、実際に通信装置１を稼働させデータを収集し、パケット受送信部１１がいかなる使用率であっても、通信装置１の内部の温度を一定値以下に抑えられるように決定する。また、対応関係に係る情報は、使用率検出部１３の備えるＲＯＭ１３２に格納される。尚、対応関係に係る情報は、実稼動によるデータの収集のほか、シミュレーションなどの数値演算、装置設計上の設定値、あるいは通信装置１が使用される使用環境における各種のパラメータに基づいて算出、設定することも可能である。
【００２７】
以下、図３に示す対応関係に基づいた通信装置１の動作を説明する。パケット受送信部１１が備えるポート１１２乃至１１５のうち、１Ｇｂｐｓでリンクを確立したポートの数が０ポートの場合、電源ブロック１２から冷却ファン２へ出力する電力の電圧値は０Ｖであり、冷却ファン２は停止する。１Ｇｂｐｓでリンクを確立したポートの数が１又は２ポートの場合、電源ブロック１２から冷却ファン２へ出力する電力の電圧値は８Ｖであり、冷却ファン２は低速モードで回転する。１Ｇｂｐｓでリンクを確立したポートの数が３又は４ポートの場合、電源ブロック１２から冷却ファン２へ出力する電力の電圧値は１２Ｖであり、冷却ファン２は高速モードで回転する。
【００２８】
第１実施例に係る通信装置１の状態遷移図を図４に示す。パケット受送信部１１の備える４つのポートのうち、全てのポートの通信速度が１Ｇｂｐｓ未満である場合、通信装置１全体の発熱量が少ない。この場合、通信装置１の電源ブロック１２は冷却ファン２への電力供給を停止し、通信装置１はファン停止状態Ｍ１となる。ファン停止状態Ｍ１において、通信部１０と冷却ファン２との接続が切断される場合、制限モードＭ０へと状態が遷移する。制限モードＭ０において、通信部１０へ冷却ファン２が接続された場合、再度ファン停止状態Ｍ１へと状態が遷移する。
【００２９】
ファン停止状態Ｍ０において、パケット受送信部１１の備える４つのポートのうち、全てのポートの通信速度が１Ｇｂｐｓ未満である場合、状態は遷移せず、ファン停止状態Ｍ０のままである。ファン停止状態Ｍ０において、１ポート又は２ポートについて外部の機器との間に確立された通信速度が１Ｇｂｐｓとなった場合、冷却ファン２が低速で回転する低速モードＭ２へと状態が遷移する。また、ファン停止状態Ｍ０において、３ポート又は４ポートについて外部の機器との間に確立された通信速度が１Ｇｂｐｓとなった場合、冷却ファン２が低速モードと比較して高速で回転する高速モードＭ３へと状態が遷移する。
【００３０】
低速モードＭ２において、全てのポートについて外部の機器との間に確立された通信速度が１Ｇｂｐｓ未満となった場合、ファン停止状態Ｍ１へと状態が遷移する。また、低速モードＭ２において、３ポート又は４ポートについて外部の機器との間に確立された速度が１Ｇｂｐｓとなった場合、高速モードＭ３へと状態が遷移する。高速モードＭ３において、全てのポートについて外部の機器との間に確立された通信速度が１Ｇｂｐｓ未満となった場合、ファン停止状態Ｍ０へと状態が遷移する。また、高速モードＭ３において、１ポート又は２ポートについてのみ外部の機器との間に確立された速度が１Ｇｂｐｓとなった場合、低速モードＭ２へと状態が遷移する。
【００３１】
＜第２実施例＞
以下、第２実施例について述べる。第２実施例に係る通信装置は、第１実施例に係る通信部１０が備えるパケット受送信部１１を、外部の機器と無線通信によりパケットの送受信を行う無線パケット受送信部１１Ｂへと変更した通信部を備える通信装置である。その他の構成については第１実施例の通信装置１（図１）と同様の構成を備えている。以下の説明では、同じ構成については通信装置１と同じ符号を用いて説明する。
【００３２】
第２実施例に係る通信装置が備える無線パケット受送信部１１Ｂを図５に示す。無線パケット受送信部１１Ｂは、ＲＦ ＭＡＣ素子１１１Ｂ、ＲＦ ＰＨＹ素子１１２Ｂ、送信アンプ１１３Ｂ、受信アンプ１１４Ｂ、Ｔｘ／Ｒｘ Ｓｗｉｔｃｈ１１５Ｂ、バッファ１１６Ｂ、ローパスフィルタ１１７Ｂ、アナログデジタルコンバータ１１８Ｂ、アンテナ１１９Ｂを備える。
【００３３】
ＲＦ ＭＡＣ素子１１１Ｂは、ＣＰＵ１３１により制御され、無線ネットワークにおけるパケット受送信に係る処理のうちデジタルベースバンド処理を行い、ＲＦ ＰＨＹ素子１１２Ｂと信号の送受信を行う素子である。ＲＦ ＰＨＹ素子１１２Ｂは、ＲＦ ＭＡＣ素子１１１Ｂとアンテナ１１９Ｂ間で、論理信号とアナログ信号の変換処理を行う素子である。
【００３４】
送信アンプ１１３Ｂは、ＲＦ ＰＨＹ素子１１２Ｂから入力される信号を増幅し、Ｔｘ／Ｒｘ Ｓｗｉｔｃｈ１１５Ｂを通じてアンテナ１１９Ｂに出力する電力増幅回路である。送信アンプ１１３Ｂは、ＲＦ ＰＨＹ素子１１２Ｂから出力される参照電圧信号Ｖｒｅｆがハイレベルの場合オンとなり、ローレベルの場合にオフとなる。通信装置が外部の機器にパケットを送信する際、送信アンプ１１３Ｂはオン状態となる。
【００３５】
第２実施例に係る通信装置において、送信アンプ１１３Ｂの消費電力が最も高い。よって、送信アンプ１１３Ｂが単位時間あたりどれだけの時間オンになっているかという割合、即ち送信アンプ１１３Ｂの使用率を計測することで、通信装置の単位時間あたりの発熱量を検出することが可能となる。単位時間あたり送信アンプ１１３Ｂがオンとなっている時間を計測するためには、参照電圧信号Ｖｒｅｆがハイレベルとなっている時間を計測すればよい。単位時間あたりＶｒｅｆがハイレベルになっている割合を表す値をＶｒｅｆ負荷率と呼ぶこととする。例えば、Ｖｒｅｆ負荷率が１００％の場合、計測した単位時間において、送信アンプ１１３Ｂが常にオンとなっていることを意味する。また、Ｖｒｅｆ負荷率が１０％の場合、計測した単位時間において、送信アンプ１１３Ｂが１０％の時間だけオンになっているということを意味する。Ｖｒｅｆ負荷率、即ち、通信装置の備える送信アンプ１１３Ｂの使用率を無線パケット受送信部１１Ｂの使用率として定義する。
【００３６】
なお、無線通信のスループットの向上のため、ＲＦ ＰＨＹ素子１１２ＢとＴｘ／Ｒｘ Ｓｗｉｔｃｈ１１５Ｂ間に複数の経路及び複数の送信アンプ１１３Ｂを設け、アンテナ１１９Ｂから異なる周波数の電磁波を外部の機器へと送信する場合がある。かかる場合においては、通信装置の備える全送信アンプ１１３ＢのＶｒｅｆ負荷率の平均値を無線パケット受送信部１１Ｂの使用率として定義する。
【００３７】
受信アンプ１１４Ｂは、Ｔｘ／Ｒｘ Ｓｗｉｔｃｈ１１５Ｂを通じて、アンテナ１１９Ｂが受信した信号をＲＦ ＰＨＹ１１２Ｂに入力する低雑音増幅回路である。Ｔｘ／Ｒｘ Ｓｗｉｔｃｈ１１５Ｂは、無線パケット受送信部１１Ｂがパケット受信状態（Ｒｘ）の場合受信アンプ１１４Ｂを、パケット送信状態（Ｔｘ）の場合送信アンプ１１３Ｂを、アンテナ１１９Ｂと接続させるスイッチ回路である。
【００３８】
バッファ１１６Ｂ、ローパスフィルタ１１７Ｂ、アナログデジタルコンバータ１１８Ｂは、Ｖｒｅｆ負荷率を計測するために使用される。なお、Ｖｒｅｆ負荷率を計測するためには、参照電圧Ｖｒｅｆの単位時間あたりの時間積分を計測すればよい。よって、他の時間積分機能を有する回路をバッファ１１６Ｂ、ローパスフィルタ１１７Ｂ、アナログデジタルコンバータ１１８Ｂに換えて用いることは当然可能である。バッファ１１６Ｂには、ＲＦ ＰＨＹ素子１１２Ｂが送信アンプ１１３Ｂのオンオフ状態を制御するために用いる参照電圧信号Ｖｒｅｆが入力される。そして、バッファ１１６Ｂは、Ｖｒｅｆ負荷率を計測するために、一定時間、参照電圧信号Ｖｒｅｆをローパスフィルタ１１７Ｂに出力する。ここでローパスフィルタ１１７ＢはＲＣ積分回路として動作し、バッファ１１６Ｂを通じて入力される参照電圧信号Ｖｒｅｆの時間積分を電圧値としてアナログデジタルコンバータ１１８Ｂへ出力する。アナログデジタルコンバータ１１８Ｂは、入力された参照電圧信号Ｖｒｅｆの時間積分を示す電圧値即ちＶｒｅｆ負荷率をデジタル信号へと変換し、使用率検出部１３の備えるＣＰＵ１３１へと出力する。
【００３９】
第２実施例に係る装置の動作フロー図について図６に示す。ステップＳ２０において通信装置が起動される。そして、冷却ファン２に電力を供給し、冷却ファン２の回転を開始する（Ｓ２２）。ここで、冷却ファン２からパルス検出用ＩＣ１４に対し、冷却ファン２が通信部に接続されていることを通知する信号であるパルス信号が出力されているか否かを検出する（Ｓ２４）。ここで、冷却ファン２からパルス信号が出力されていなかった場合（Ｓ２４：ＮＯ）において、通信装置が複数の送信アンプ１１３Ｂを備える場合、動作させる送信アンプ１１３Ｂの数を制限する（Ｓ２６）。そして、通信装置は、初期化を行い、無線パケット受送信部１１Ｂはパケットの送受信を開始する（Ｓ４４）。
【００４０】
ステップＳ２４において、冷却ファン２からパルス検出用ＩＣ１４に対してパルス信号が出力されていた場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）であって、動作可能な送信アンプ１１３Ｂの数が制限されている場合は、制限の解除を行う（Ｓ２８）。次に、通信装置の初期化を行いパケットの送受信を開始する（Ｓ３０）。その後、Ｖｒｅｆ負荷率を検出する（Ｓ３２）。そして、ＲＯＭ１３２に格納されるＶｒｅｆ負荷率と冷却ファン２の回転数との対応関係を参照する（Ｓ３４）。検出されたＶｒｅｆ負荷率と該対応関係に基づいて冷却ファン２の回転数を変更する（Ｓ３６）。
【００４１】
次に、冷却ファン２から、パルス検出ＩＣ１４にパルス信号が入力されているか否かの判断を行う（Ｓ３８）。冷却ファン２から、パルス検出ＩＣ１４にパルス信号が入力されていない場合、即ち、冷却ファン２が通信部に接続されていない場合（Ｓ３８：ＮＯ）、前記ステップＳ２６に移行する。冷却ファン２から、パルス検出ＩＣ１４にパルス信号が入力されている場合（Ｓ３８：ＹＥＳ）、パルス信号に基づいて冷却ファン２の回転数の計測を行う（Ｓ４０）。そして、冷却ファン２の回転数が期待値内にあるか否かを検出する（Ｓ４２）。ここで、冷却ファン２の回転数が期待値内に無い場合（Ｓ４２：ＮＯ）、前記ステップＳ２６に移行する。冷却ファン２の回転数が期待値内の場合、ステップＳ３２に移行し、一定時間の周期でＶｒｅｆ負荷率を検出する。
【００４２】
図７に第２実施例に係る通信装置の状態遷移図を示す。第２実施例に係る通信装置は、装置起動時、冷却ファン２の回転が停止しているファン停止状態Ｍ１Ｂである。冷却ファン２と通信部の接続を切断することで、制限モードＭ０Ｂへと状態は遷移する。また、制限モードＭ０Ｂにおいて、冷却ファン２と通信部とを接続することで、ファン停止状態Ｍ１Ｂへと状態は遷移する。
【００４３】
ファン停止状態Ｍ１Ｂにおいて、冷却ファン２と通信部の接続が切断されず、Ｖｒｅｆ負荷率が１０％未満である場合、状態は遷移しない。ファン停止状態Ｍ１Ｂにおいて、Ｖｒｅｆ負荷率が１０％以上、５０％未満となった場合、冷却ファン２が低速回転を行う低速モードＭ２Ｂへと状態が遷移する。ファン停止状態Ｍ１Ｂにおいて、Ｖｒｅｆ負荷率が５０％以上となった場合、冷却ファン２が高速回転を行う高速モードＭ３Ｂへと状態が遷移する。
【００４４】
低速モードＭ２Ｂにおいて、Ｖｒｅｆ負荷率が１０％未満となった場合、ファン停止状態Ｍ１Ｂへと状態が遷移する。また、低速モードＭ２Ｂにおいて、Ｖｒｅｆ負荷率が５０％以上となった場合、高速モードＭ３Ｂへと状態が遷移する。高速モードＭ３Ｂにおいて、Ｖｒｅｆ負荷率が１０％未満となった場合、ファン停止状態Ｍ１Ｂへと状態が遷移する。また、高速モードＭ３Ｂにおいて、Ｖｒｅｆ負荷率が１０％以上５０％未満となった場合、低速モードＭ２Ｂへと状態が遷移する。以上、Ｖｒｅｆ負荷率とファン回転数の対応関係は、予め、実際に通信装置を稼働させてデータを収集し、いかなるＶｒｅｆ負荷率においても、通信装置の内部を一定温度以下に抑え、不具合が発生しないように決定する。また、対応関係に係る情報は、使用率検出部１３の備えるＲＯＭ１３２に格納される。尚、対応関係に係る情報は、実稼動によるデータの収集のほか、シミュレーションなどの数値演算、装置設計上の設定値、あるいは通信装置が使用される使用環境における各種のパラメータに基づいて算出、設定することも可能である。
【００４５】
以下、本明細書に開示の実施例の奏する作用効果について述べる。第１実施例においては、通信装置１の備えるパケット受送信部１１のポート１１２乃至１１５に接続される機器の数、及び、機器との間に確立された接続速度に応じて、冷却ファン２の回転数を制御する。１Ｇｂｐｓ等の高速な接続速度で外部の機器とリンクが確立されたポートの数に応じて、パケット受送信部１１の発熱量は大きく変化するため、冷却ファン２の回転数を適切に制御することが可能となる。
【００４６】
第２実施例において、Ｖｒｅｆ負荷率、即ち、通信装置１Ｂの備えるパケット受送信部１１Ｂの送信アンプ１１３Ｂが単位時間あたりのオン状態となる時間に基づき、パケット受送信部１１Ｂの使用率を定義する。そして、その使用率に基づき、冷却ファン２の回転数を制御する。送信アンプ１１３Ｂがオン状態となっている時間に応じて、無線パケット受送信部１１Ｂの発熱量は大きく変化するため、冷却ファン２の回転数を適切に制御することが可能となる。
【００４７】
第１実施例、第２実施例、ともに、冷却ファン２が通信部に接続されていない場合、制限モードに移行する。これにより、パケット受送信部１１及び無線パケット受送信部１１Ｂが行う処理に伴う発熱を低減し、温度上昇に伴う不具合を防止することが可能となる。
【００４８】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。例えば、通信装置は、第１実施例に係るパケット受送信部１１と第２実施例に係る無線パケット受送信部１１Ｂとをともに備えてもよい。この場合、パケット受送信部１１の使用率及び無線パケット受送信部１１Ｂの使用率に基づき、冷却ファン２の回転数を定めればよい。
【００４９】
なお、第１実施例における、ポート１１２乃至１１５は有線接続部の一例である。また、第２実施例における、ＲＦ ＭＡＣ素子１１１Ｂ、ＲＦ ＰＨＹ素子１１２Ｂ、送信アンプ１１３Ｂ、受信アンプ１１４Ｂ、Ｔｘ／Ｒｘ Ｓｗｉｔｃｈ１１５Ｂ、アンテナ１１９Ｂは無線接続部の一例である。第２実施例における、無線パケット受送信部１１Ｂはパケット受送信部の一例である。
【００５０】
なお、第１実施例における低速モードＭ２及び第２実施例における低速モードＭ２Ｂにおける、冷却ファン２への入力電圧値及び冷却ファン２の回転数の一例を示すと、入力電圧値は８Ｖ、回転数は３０００ｒｐｍである。なお、ｒｐｍは１秒間あたりの回転数を表す単位であり、ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅの略である。また、第１実施例における高速モードＭ３及び第２実施例における高速モードＭ３Ｂにおける冷却ファン２への入力電圧値及び冷却ファン２の回転速度についての一例を示すと、入力電圧値は１２Ｖ、回転数は４５００ｒｐｍである。第１実施例及び第２実施例においては、制限モードＭ０Ｂ、ファン停止状態Ｍ１Ｂ、低速モードＭ２Ｂ、高速モードＭ３Ｂの４つの状態を備えるが、ファンの回転数を更に段階的に制御するための状態を設けることは当然に可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 通信装置
１０ 通信部
１１ パケット受送信部
１１１ スイッチ
１１２乃至１１５ ポート
１２ 電源ブロック
１３ 使用率検出部
１３１ ＣＰＵ
１３２ ＲＯＭ
１３３ ＲＡＭ
１４ パルス検出ＩＣ
２ 冷却用ファン
３ ＰＣ
１１Ｂ 無線パケット受送信部
１１１Ｂ ＲＦ ＭＡＣ素子
１１２Ｂ ＲＦ ＰＨＹ素子
１１３Ｂ 送信アンプ
１１４Ｂ 受信アンプ
１１５Ｂ Ｔｘ／Ｒｘ Ｓｗｉｔｃｈ
１１６Ｂ バッファ
１１７Ｂ ローパスフィルタ
１１８Ｂ アナログデジタルコンバータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信システムにおいてパケットを中継する通信装置であって、
パケットの受送信を行うパケット受送信部と、
前記パケット受送信部の使用率を検出する使用率検出部と、
供給される電圧値に応じた回転数で回転し前記通信装置を冷却する冷却ファンと、
前記冷却ファンへ所定の出力電圧値で電力を供給する電源ブロックと、
前記パケット受送信部の使用率に応じて前記電源ブロックの出力する前記出力電圧値を制御する電圧制御部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記パケット受送信部は、通信システムの備える端末とケーブルにより接続される有線接続部を備え、
前記使用率検出部は、前記有線接続部に接続される前記端末の数及び前記端末との接続速度に応じた前記パケット受送信部の使用率を検出することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記パケット受送信部は、通信システムの備える端末と無線通信により接続される無線接続部を備え、
前記使用率検出部は、前記無線接続部の備える送信アンプの使用率に応じた前記パケット受送信部の使用率を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記冷却ファンは前記通信装置から脱着可能であり、
前記冷却ファンが前記通信装置に装着されているか否かを検知するファン検知部を備え、
前記ファン検知部により前記冷却ファンが装着されていないことが検知される場合、前記パケット受送信部の動作を制限することを特徴とする請求項１乃至３に記載の通信装置。
【請求項５】
通信システムにおいてパケットを中継する通信装置の制御方法であって、
パケット受送信部がパケットを受送信する工程と、
前記パケット受送信部の使用率を検出する工程と、
冷却ファンへ前記使用率に応じた出力電圧値で電力を供給する工程と、
を備えることを特徴とする通信装置の制御方法。
【請求項１】
通信システムにおいてパケットを中継する通信装置であって、
パケットの受送信を行うパケット受送信部と、
前記パケット受送信部の使用率を検出する使用率検出部と、
供給される電圧値に応じた回転数で回転し前記通信装置を冷却する冷却ファンと、
前記冷却ファンへ所定の出力電圧値で電力を供給する電源ブロックと、
前記パケット受送信部の使用率に応じて前記電源ブロックの出力する前記出力電圧値を制御する電圧制御部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記パケット受送信部は、通信システムの備える端末とケーブルにより接続される有線接続部を備え、
前記使用率検出部は、前記有線接続部に接続される前記端末の数及び前記端末との接続速度に応じた前記パケット受送信部の使用率を検出することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記パケット受送信部は、通信システムの備える端末と無線通信により接続される無線接続部を備え、
前記使用率検出部は、前記無線接続部の備える送信アンプの使用率に応じた前記パケット受送信部の使用率を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記冷却ファンは前記通信装置から脱着可能であり、
前記冷却ファンが前記通信装置に装着されているか否かを検知するファン検知部を備え、
前記ファン検知部により前記冷却ファンが装着されていないことが検知される場合、前記パケット受送信部の動作を制限することを特徴とする請求項１乃至３に記載の通信装置。
【請求項５】
通信システムにおいてパケットを中継する通信装置の制御方法であって、
パケット受送信部がパケットを受送信する工程と、
前記パケット受送信部の使用率を検出する工程と、
冷却ファンへ前記使用率に応じた出力電圧値で電力を供給する工程と、
を備えることを特徴とする通信装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−５９０３３（Ｐ２０１２−５９０３３Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０１８９８（Ｐ２０１０−２０１８９８）
【出願日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【出願人】（３９００４０１８７）株式会社バッファロー (378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【出願人】（３９００４０１８７）株式会社バッファロー (378)
【Ｆターム（参考）】
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