(57)【要約】ホームフォンラインネットワークのネットワークコントローラ（１００）の設計を最適化する方法およびシステムである。より詳しくは、ホームフォンラインネットワークにおけるコンピュータをネットワークに接続するシステムを提供する。このシステムは、電話線と接続されるように構成される物理層（ＰＨＹ）（１１０）を含む第１コントローラ（１００）と、このＰＨＹ（１１０）に接続されるように構成される媒体アクセス制御（ＭＡＣ）（１０８）を含む。このＭＡＣ（１０８）は、ＰＨＹ（１１０）とパーテイションによって分離される。ＰＨＹ（１１０）をそのままにしておき、ＭＡＣ（１０８）を設計過程の間およびその後に修正できるように、このパーテイションは、ＭＡＣ（１０８）をＰＨＹ（１１０）と別の回路として実装することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電話線と接続されるように構成される物理層（ＰＨＹ）（１１０）と、
このＰＨＹ（１１０）と接続されるように構成される媒体アクセス制御（ＭＡＣ）（１０８）と、を含んでおり、
前記ＭＡＣ（１０８）は前記ＰＨＹ（１１０）とパーテイションによって分離されており、
前記ＰＨＹ（１１０）をそのままにしておく一方で前記ＭＡＣ（１０８）を設計過程の間およびその後に修正できるように、このパーテイションによって、前記ＭＡＣ（１０８）を前記ＰＨＹ（１１０）と別の回路として実装することができる、
コントローラ（１００）。
【請求項２】
電話線と接続されるように構成される物理層（ＰＨＹ）（１１０）と、このＰＨＹ（１１０）と接続されるように構成される媒体アクセス制御（ＭＡＣ）（１０８）と、を含んでおり、前記ＭＡＣ（１０８）は、前記ＰＨＹ（１１０）とパーテイションによって分離されており、前記ＰＨＹ（１１０）をそのままにしておく一方で前記ＭＡＣ（１０８）を設計過程の間およびその後に修正できるように、このパーテイションによって、前記ＭＡＣ（１０８）を前記ＰＨＹ（１１０）と別の回路として実装することができる、第１コントローラ（１００）と、
この第１コントローラ（１００）と接続するように構成される、第２コントローラ（１１４）と、を含む、
ホームフォンラインネットワーク中の複数のコンピュータをネットワークに接続するシステム。
【請求項３】
（ａ）前記ＰＨＹ（１１０）をそのままにしておく一方で前記ＭＡＣ（１０８）を設計過程の間およびその後に修正できるように、前記ＭＡＣ（１０８）を前記ＰＨＹ（１１０）と別の回路として実装することができるようにするパーテイションによって、前記ＭＡＣ（１０８）を前記ＰＨＹ（１００）から分離するステップ、を含む、
電話線と接続されるように構成される物理層（ＰＨＹ）（１１０）と、このＰＨＹ（１１０）と接続されるように構成される媒体アクセス制御（ＭＡＣ）（１０８）と、を含むネットワークコントローラ（１００）の設計を最適化する方法。
【請求項４】
前記ＰＨＹ（１１０）は、特定用途向け集積回路である、請求項１ないし３のいずれかの項記載のコントローラ、システムまたは方法。
【請求項５】
前記ＰＨＹ（１１０）は、信号プロセッサである、請求項１ないし３のいずれかの項記載のコントローラ、システムまたは方法。
【請求項６】
前記ＰＨＹ（１１０）は、デジタル信号プロセッサである、請求項１ないし３のいずれかの項記載のコントローラ、システムまたは方法。
【請求項７】
前記ＭＡＣ（１０８）は、プログラマブルデバイスである、請求項１ないし３のいずれかの項記載のコントローラ、システムまたは方法。
【請求項８】
前記ＭＡＣ（１０８）は、プログラマブルロジックデバイスである、請求項１ないし３のいずれかの項記載のコントローラ、システムまたは方法。
【請求項９】
前記第１コントローラ（１００）は、ＨＰＮＡコントローラである、請求項２または３記載のシステムまたは方法。
【請求項１０】
前記第２コントローラ（１１４）は、イーサネットコントローラである、請求項２または３記載のシステムまたは方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータネットワークに関し、特にホームフォンラインネットワーク中のネットワークコントローラの設計を最適化する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホームネットワークは、より一般的で、家庭内のコンピュータの接続に望ましいものになってきている。
ホームネットワークの一つのタイプは、その家の中のコンピュータ間のコミュニケーションのため、居住用の家に設置されている電話回線を使用する、ホームフォンラインネットワークである。
ＨＰＮＡ（Home Phone Line Networking Alliance）は、ホームフォンラインネットワークの動作を標準化するために、その仕様を公表している。このようなホームフォンラインネットワークにおいては、コンピュータ間にデジタルパケットを送信するのに電話回線を使用することができる。
【０００３】
このようなネットワークにおいては、ＨＰＮＡコントローラは、電話ジャック経由で電話線を通じてデータパケットに含まれる信号を受信する。ＨＰＮＡコントローラはその後データパケットを処理する。このＨＰＮＡコントローラは、物理層（ＰＨＹ）および媒体アクセス制御（ＭＡＣ）を含む。ＰＨＹは、電話線を通じて、ノーマルデータフレームのような様々な種類のデータフレームを送信する。
【０００４】
ここに開示する本発明は、ＨＰＮＡ規格（HPNA standards）に応じたネットワークの範囲において記載されるが、本発明はその他の規格にも同様に適用することができる。
【０００５】
ＨＰＮＡコントローラの設計に関する問題の１つは、プロトコルが変化または規格が変更する場合、ＨＰＮＡコントローラをアップグレードする必要があることである。
例えば、ホームフォンラインネットワークはＨＰＮＡ仕様の現在のバージョンに対応している必要がある。
その設計プロセスの間にアップグレードが必要な場合、ＨＰＮＡコントローラを再設計する必要がある。
よって、アップグレードにはコストがかかると共に時間を消費する。
【０００６】
したがって、ネットワークコントローラの設計を最適化する方法およびシステムが必要とされている。この方法とシステムは、このネットワークコントローラの構成を適切に修正することができる。本発明は、このような必要性に向けられる。
【発明の開示】
【０００７】
本発明は、ネットワークコントローラの設計を最適化する方法およびシステムによって上述およびその他の必要性を満たす。より具体的には、本発明の実施形態の１つは、ホームフォンラインネットワーク中の複数のコンピュータをネットワークに接続するシステムを提供する。このシステムは、電話線と接続されるように構成される物理層（ＰＨＹ）と、このＰＨＹと接続されるように構成される媒体アクセス制御（ＭＡＣ）と、を含む第１コントローラを含む。ＭＡＣはＰＨＹとパーテイション（partition）によって分離される。ＰＨＹをそのままにしておき、ＭＡＣを設計過程の間およびその後に修正できるように、このパーテイションは、ＭＡＣをＰＨＹと別の回路として実装することができる。
【０００８】
ここに開示される方法およびシステムによれば、本発明の実施形態はネットワークコントローラの構成を適切に修正することができる。結果的に、設計プロセスが最適化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明はコンピュータネットワークに関し、より詳しくは、ホームフォンラインネットワーク中のネットワークコントローラの設計を最適化する方法およびシステムに関する。
以下の説明は、当業者が本発明を実施できるように記載され、また、特許出願とその要件の下で提供される。好ましい実施例に対する様々な変更は、当業者に極めて明白である。また、ここの一般的な原則は、他の実施例に適用される。したがって、本発明は、開示された実施例に制限されないが、ここに記述された原則および構造と一致する最も広い範囲に与えられる。
【００１０】
一般的に、本発明の実施形態は、ＰＨＹ回路からＭＡＣ回路を分離することによって、設計過程の間およびその後に、コントローラ回路に対して適切な修正を加えることができる。ＭＡＣとＰＨＹ回路を分離することによって、ＭＡＣ回路を、ＦＰＧＡのようなプログラマブルデバイスで実装することができる。
このため、ＰＨＹ回路をそのままにしておき、ＭＡＣ回路を修正することによってコントローラ回路をデバッグまたは改良することができる。これにより、結果的にコストと時間が削減される。
本発明のある実施形態の１つを図１に示す。
【００１１】
図１は、本発明によるホームフォンラインネットワークステーション５０のブロック図である。このネットワークは、住宅に設置されている既存の電話線を通じて複数のコンピュータが通信できるようにする。
ネットワークステーション５０は、ネットワークコントローラ１００を含む。好ましい実施形態においては、ネットワークコントローラは、ＨＰＮＡ（Home Phone Line Networking Alliance ）コントローラ１００である。
本発明がネットワークまたはＨＰＮＡコントローラに制限されていないこと、本発明を他のコントローラに適用することができ、さらに本発明の趣旨および範囲内にあることに留意してほしい。
【００１２】
ネットワークコントローラ１００は、媒体独立インタフェース（ＭＩＩ）（Media Independent Interface）１０６、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）１０８、および物理層（ＰＨＹ）１１０を含む。ネットワークステーションはまた、電話ジャック１０２、アナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）１０４、ホスト１１２、およびイーサネットコントローラ１１４を含む。本実施形態においては、イーサネットコントローラ１１４は、イーサネットＭＡＣコントローラである。他の実施形態の１つにおいては、イーサネットコントローラ１１４は、媒体独立インタフェース（ＭＩＩ）（Media Independent Interface）である。
【００１３】
本発明によれば、ＭＡＣとＰＨＹの間にパーテイションが存在する。このパーテイションを横切って、情報は、ＭＡＣとＰＨＹとの間を前後する。このパーテイションは、ＭＡＣを、ＰＨＹと別の回路として実装することができ、ＰＨＹをそのままにしておく一方で、設計過程の間およびその後にＭＡＣを修正することができる。
【００１４】
動作において、ネットワークコントローラ１００は、電話ジャック１０２経由で電話線（図示しない）を通じてデータパケットに含まれる信号を受信する。ＡＦＥ１０４は、ネットワークコントローラ１００と電話線との間の信号を処理する。
ネットワークコントローラ１００は、ＡＦＥ１０４から受信した信号のデータパケットを処理すると共に、イーサーネットコントローラ１１４に信号を出力する。本実施形態においては、ネットワークステーション５０は、現行のバージョン２．０（例えば、ＨＰＮＡ２．０）に対応している。
このように、ネットワークコントローラ１００は、現行のＨＰＮＡ仕様を実装する。このネットワークコントローラはまた、特定のアプリケーションに基づいて他の特定の規格を実装してもよい。
【００１５】
イーサネットコントローラ１１４は、ホスト１１２におけるＨＰＮＡソフトウェアから、ＭＡＣ１０８およびＰＨＹ１１０を介して電話線に正常なデータフレームを送信することができる。
ＰＨＹ１１０は、電話線を通じてフレームを送信する、送信ＦＩＦＯ（図示しない）を含む。ＨＰＮＡ仕様のあるバージョンによれば、個々の正常なデータフレームより前に、フレーム・コントロール・フレーム（ＦＣＦ）がイーサネットコントローラ１１４を介してネットワークコントローラ１００に送信される。
ＦＣＦは、例えばネットワークステーションによって使用される現在のデータレートのように、ＭＡＣ１０８が必要とする情報を含む。このＦＣＦは、ＰＨＹ１１０または電話線に送信されない。
【００１６】
イーサーネットコントローラ１１４からの正常なデータフレームの送信に加えて、ＨＰＮＡ  ＭＡＣ１０８はまた、ＰＨＹ１１０を通じて電話線に２つの他のタイプのフレーム（リンクインテグリティ制御フレーム（ＬＩＣＦ）、レートリクエスト制御フレーム（ＲＲＣＦ））を送信する。
ＬＩＣＦは、ネットワークの物理状態に関する情報を含む。ＲＲＣＦは、ホームフォンラインネットワーク中の異なるステーション間の通信に必要なデータレートを決定すべく、レート・ネゴシエーション機能を実行するのに必要とされる情報を含む。
【００１７】
図２は、本発明によるＭＡＣ１２０とＰＨＹ１２２のブロック図である。
ＭＡＣ１２０およびＰＨＹ１２２は、図１のネットワークコントローラ１００を実装するのに使用することができる。さらに図２には、インターフェース１２４が示される。本実施形態においては、このインターフェースは、ＩＳＩＳ  ＰＨＹインターフェースである。
ＭＡＣ１２０は、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）（field programmable gate array）で実装される。
ＭＡＣ１２０をＦＰＧＡで実装することに制限されておらず、また、プログラマブルロジックデバイスのような他のプログラマブルデバイスで実装できることに注意してほしい。
コントローラの開発中にＭＡＣを現在のプロトコルまたは規格に対応するように修正する必要があり得るので、ＭＡＣ１２０のプログラマビリティは有益である。さらにＭＡＣは、コントローラの開発中に簡単にデバッグすることができる。
【００１８】
ＭＡＣ１２０はＭＹ１２２から分離される。
パーテイションは、ＭＡＣ１２０を、ＰＨＹ１２２と別の回路として実装することができる。これにより、ＰＨＹ１２２をそのままにしておく一方で、ＭＡＣ１２０を設計過程の間およびその後に修正することができる。
例えば、ＭＡＣ１２０はＦＰＧＡまたはプログラマブルロジックデバイスのような他のプログラマブルデバイスで実装することができ、ＰＨＹ１２２はＡＳＩＣ（application-specific integrated circuit ）で実装することができる。
したがって、ＭＡＣ１２０の修正が必要な場合、ＭＡＣ１２０のみを修正する必要がある。ＰＨＹ１２２はそのままの状態にすることができる。
【００１９】
ＰＨＹ１２２の機能が複雑なので、ＰＨＹ１２２は典型的にはＡＳＩＣで設計される。
例えば、ＰＨＹ１２２は、信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）機能または他の機能のような、Ａ／Ｄ（analog-to-digital）コンバータ機能または信号処理機能を有する可能性がある。このＰＨＹ１２２によって実行される機能は、一般的に標準的な機能である。したがって、コントローラのＰＨＹ部分の設計を各プロトコルが変化またはその規格が変化した場合に修正する必要がない。
【００２０】
このように、プロトコルが変化したり規格が変更した場合、そのコントローラのＭＡＣ部分のみのアップグレードが必要となる。このことは、コントローラの開発中において相当なコストおよび時間を削減することとなる。
【００２１】
図３は、本発明によるＩＳＩＳ  ＰＨＹインターフェースのＩ／Ｏピンの説明を示した表である。このＩ／Ｏピンの説明は、図２のインターフェース１２４を実装するのに使用できる。
さらに図３を参照すると、PRXD[3:0]信号は、ＭＡＣからＰＨＹへのＲＸパスデータを含む。PRX_DV#信号は、ＭＡＣからＰＨＹへのＲＸパスデータの有効性に関する情報を含む。  
【００２２】
図４は、本発明によるコントローラのＭＡＣ１４０のブロック図である。ＭＡＣ１４０は、図１のＭＡＣ１０８または図２のＭＡＣ１２２を実装するのに使用することができる。
さらに図４を参照すると、ＭＡＣ１４０は、受信データパス２０２、送信データパス２０４、ＤＦＰＱ（distributed fair priority queuing circuit）２０６、ＢＥＢ（binary exponential back-off circuit）２０８、リンクインテグリティ回路２１０、ネットワークステート回路２１２、ＲＲＣＦ（rate request control frame ）２１４、複数のレジスタおよびＭＴＢ（management information base）カウンタ２１６を含む。
【００２３】
受信データパス２０２は、ＰＨＹ（図示しない）からデータパケットを受信し、データパケットをＭＩＩ１０６（図１に既に示されている。）に送信する。
ある好ましい実施形態においては、受信データパス２０２（別のパケット）によって送信された各データパケットの後に、本願において「フレーム・ステータス・フレーム」と称される別のパケットがすぐその後に送信される。
このフレーム・ステータス・フレームは、後の複数のプロセスによって必要とされる所定のステータス情報を含む。
【００２４】
ここに開示される方法およびシステムによれば、本発明には複数の利点が存在する。例えば、ネットワークコントローラの構成に対して適切な修正を加えることができる。
【００２５】
本発明の実施形態は、その回路の所定の部分以外をそのままにした状態で、その構成の所定の部分を修正することができる。
【００２６】
本発明は、以上の実施形態に従って記載されたが、当業者は、これらの実施形態について、本発明の趣旨および範囲内で様々な変形が可能であることを容易に認識できるだろう。したがって、当業者なら、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、数多くの変更は可能であろう。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
この発明は、ネットワークコントローラの設計を最適化する方法およびシステムである。この発明は、ネットワークコントローラの構成に対して適切な修正を加えることができる。したがって、ネットワークをアップグレードする際の時間とコストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるホームフォンラインネットワークステーションのブロック図。
【図２】本発明によるＭＡＣおよびＰＨＹのブロック図。
【図３】本発明によるＩＳＩＳ  ＰＨＹインターフェースのＩ／Ｏピンの詳細を示す表。
【図４】本発明によるＨＰＮＡコントローラのＭＡＣのブロック図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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