(57)【要約】【課題】改良された通信デバイスを提供する。【解決手段】通信デバイスは、複数のポートを実装するための第１回路及び第２回路を備え、これらポートを経て、通信デバイスは、複数の通信チャネルを介して通信するように動作可能である。複数のポートのそれぞれについて、通信デバイスは、複数チャネルの１つを介してデータを送信する第１送信機および複数チャネルの１つからデータを受信する第１受信機を含むコマンド・ハードウェアと、第１送信機に結合された第２受信機および複数チャネルの１つに結合された第３受信機を含むモニタ・ハードウェアとを備える。第１回路は、複数のポートの第１サブセット用のコマンド・ハードウェアを備える。第２回路は、複数のポートの第１サブセット用のモニタ・ハードウェアと、複数のポートの第２サブセット用のコマンド・ハードウェアとを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信デバイス（２００）であって、
複数のポート（２０５）を実装するための第１回路（２０４−１）及び第２回路（２０４−２）を備え、前記複数のポートを経由して、前記通信デバイス（２００）が複数の通信チャネル（２１８）を介して通信するように動作可能であり、
前記複数のポート（２０５）のそれぞれについて、前記通信デバイス（２００）は、
前記複数のチャネル（２１８）の１つを介してデータを送信するための第１送信機（２１０）と、前記複数チャネル（２１８）の前記１つからデータを受信するための第１受信機（２１２）とを含むコマンド・ハードウェア（２２４）と、
前記第１送信機（２１０）と結合された第２受信機（２１２）と、前記複数チャネル（２１８）のうちの前記１つと結合された第３受信機（２１２）とを含むモニタ・ハードウェア（２２６）と
を備え、
前記第１回路（２０４−１）は、前記複数のポート（２０５）の第１サブセット用の前記コマンド・ハードウェア（２２４）を備え、
前記第２回路（２０４−２）は、前記複数のポート（２０５）の前記第１サブセット用の前記モニタ・ハードウェア（２２６）と、前記複数のポート（２０５）の第２サブセット用の前記コマンド・ハードウェア（２２４）とを備える、
通信デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の通信デバイス（２００）であって、前記第１回路（２０４−１）が、前記複数のポート（２０５）の前記第２サブセット用の前記モニタ・ハードウェア（２２６）を更に備える、通信デバイス。
【請求項３】
請求項１に記載の通信デバイス（２００）であって、第３回路（２０４−３）を更に備え、前記第３回路（２０４−３）が、前記複数のポート（２０５）の第３サブセット用の前記コマンド・ハードウェア（２２４）と、前記複数のポート（２０５）の前記第２サブセット用の前記モニタ・ハードウェア（２２６）とを備える、通信デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信デバイスの分野に関する。より詳細には、本発明は信号の監視に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国政府は、本発明において、ＮＡＳＡ／Ｌｏｃｋｈｅｅｄ  Ｍａｒｔｉｎ社により許諾された契約ＮＮＪ０６ＴＡ２５Ｃ（元請契約）及びＲＨ６−１１８２０４（下請契約）の諸条項に規定されている一定の権利を有し得る。
【０００３】
フォールト・トレラント・システムの１つのタイプでは、それぞれのポート毎に、コマンド・ハードウェアまたは「ＣＯＭ」と呼ばれる１組のハードウェアが信号を送信及び受信し、モニタ・ハードウェアまたは「ＭＯＮ」と呼ばれる独立した別の１組のハードウェアが、コマンド・ハードウェアにより送信及び受信された信号を監視する。例えば、かかるシステムの１つでは、ラップバック（wrap-back）機構が、ＣＯＭハードウェアの送信機とＭＯＮハードウェア内の受信機とを結合する。また、かかるシステムでは、それぞれのポートについて、受信された各信号は、２つの独立した受信機、即ち、モニタ・ハードウェアの受信機及びコマンド・ハードウェアの受信機へ、配信される。従って、各ポート毎に、かかるシステムは、３つの受信機及び１つの送信機、即ち、コマンド・ハードウェアに１つの送信機及び１つの受信機、モニタ・ハードウェアに２つの受信機を必要とする。
【０００４】
幾つかの適用例では、コマンド・ハードウェア及びモニタ・ハードウェアが同数の送信機及び受信機を用いるように、コマンド・ハードウェア及びモニタ・ハードウェアの両方について同様のハードウェアを使用して、こうしたＣＯＭ／ＭＯＮシステムの物理層を実装することが、特に望ましい。しかしながら、このようなことを行うことは、典型的には無駄をもたらす。図１は、コマンド・ハードウェア及びモニタ・ハードウェアの双方に同様のハードウェアを用いて実装されたＣＯＭ／ＭＯＮシステムの物理層の部分を示す。図１に示された例では、デバイス１００は２つのポート１０５を備える。デバイス１００は２つの送受信機回路を用いて実装され、これら送受信機回路の一方（本明細書では「ＣＯＭ  ＩＣ」１０４とも称される）は、各ポート１０５用のコマンド・ハードウェアを実装するために用いられ、他方（本明細書では「ＭＯＮ  ＩＣ」１０６とも称される）は、各ポート１０５用のモニタ・ハードウェアを実装するために用いられる。回路１０４及び１０６の各々は４つの送受信機１０８を含み、これら送受信機１０８の各々は、それぞれの送信機１１０及びそれぞれの受信機１１２を含む。
【０００５】
各ポート１０５用のＣＯＭ部を実装するのに必要とされる、これら１つの送信機及び１つの受信機は、ＣＯＭ  ＩＣ１０４内の送受信機１０８の１つを使用して実装される。各ポート１０５用のＣＯＭ部を実装するために使用される送信機１１０及び受信機１１２は、当該ポート１０５が結合されている通信チャネル１１８の送信部１１４及び受信部１１６へ、それぞれに、結合される。
【０００６】
各ポート１０５用のＭＯＮ部を実装するために必要とされる２つの受信機は、ＭＯＮ  ＩＣ１０６に含まれる送受信機１０８のうちの２つの受信機１１２を用いて実装される。これら受信機１１２の一方は、ラップバック・リンク１２０を使用して、当該ポート１０５用の各ＣＯＭ部の送信機１１０に結合され、他方の受信機１１２は、通信チャネル１１８からデータを受信するために、この通信チャネル１１８の受信部１１６に結合される。
【０００７】
図１に示された設計は、各ポート１０５用のＣＯＭ部及びＭＯＮ部の各々についての物理層を実装するために、同様のハードウェアを使用している。しかしながら、図１に示されているように、デバイス１００の各ポート１０５毎に、ＣＯＭ  ＩＣ１０４の１つの送受信機１０８全体およびＭＯＮ  ＩＣ１０６の２つの送信機１１０が無駄になっている（図中、無駄なエレメントには「×」が付されている）。
【発明の概要】
【０００８】
一実施形態において、通信デバイスが提供される。この通信デバイスは、複数のポートを実装するための第１回路及び第２回路を備え、これらのポートを経て、該通信デバイスは、複数の通信チャネルを介して通信するように動作可能である。この複数のポートのそれぞれについて、通信デバイスは、コマンド・ハードウェアを備え、コマンド・ハードウェアは、複数チャネルのそれぞれのものを介してデータを送信するための第１送信機と、複数チャネルのそれぞれのものからデータを受信するための第１受信機とを含むものであり、かつ、通信デバイスは、モニタ・ハードウェアを備え、モニタ・ハードウェアは、第１送信機に結合された第２受信機と、複数チャネルのそれぞれのものに結合された第３受信機とを含む。第１回路は、複数のポートの第１サブセット用のコマンド・ハードウェアを備える。第２回路は、複数のポートの第１サブセット用のモニタ・ハードウェアと、複数のポートの第２サブセット用のコマンド・ハードウェアとを備える。
【０００９】
本発明の特徴は、図面を参照して以下の説明から当業者には明らかとなるであろう。図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示し、故に、範囲を限定しているものと解釈されるべきでないとの理解の下に、本発明について、添付図面を用いて、更に具体的且つ詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、従来のフォールト・トレラント・デバイスのブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態によるフォールト・トレラント・デバイスを備えるネットワークのブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態によるフォールト・トレラント・デバイスを備える他のネットワークのブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態によるフォールト・トレラント・デバイスを備える他のネットワークのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
慣行に従って、ここで説明する種々の構成は一定の倍率で示されておらず、本発明に関連する特定の構成を強調するように描かれたものである。様々な図面中の同じ参照番号及び符号は同様のエレメントを示す。
【００１２】
図２は、フォールト・トレラント・ネットワーキング通信デバイス２００を備えるネットワーク２０１の一実施形態のブロック図である。図２に示された特定の実施形態では、デバイス２００は、複数のノード２０３（図２では２０３−１、．．．、２０３−Ｎと個々に表されている）を相互接続するネットワーキング・デバイス２００として実装されている。図２に示された実施形態では、ネットワーキング・デバイス２００は、各ノード２０３用の少なくとも１つのポート２０５を備え、これが、ノード２０３を、個々の通信チャネル２１８を介して、ネットワーキング・デバイス２００と結合する。ポート２０５は、図２では２０５−１、・・・、２０５−Ｎと個々に表されている。かかる実施形態の幾つかの実装では、ネットワーキング・デバイス２００は、開放型システム間相互接続（ＯＳＩ、Open Systems Interconnection）国際標準化機構（ＩＳＯ）レイヤ１／レイヤ２のネットワーキング・デバイス（例えばハブ又はリピータ等）として実装され、ネットワーキング・デバイス２００の１つのポート２０５で有効に受信された何れのデータも、ネットワーキング・デバイス２００の残りのポートでブロードキャストされる。かかる一実施形態の他の実装では、ネットワーキング・デバイスは、ブリッジ、スイッチ、ルータ等のようなＯＳＩ  ＩＳＯ  レイヤ３のネットワーキング・デバイスとして実装され、ネットワーキング・デバイス２００の１つのポートで有効に受信された何れのデータもネットワーキング・デバイス２００の１又は複数の残りのポートで再送信される。他の実施形態では、ネットワーキング・デバイス２００は、プロトコルの階層化及び機能の様々な組合せを実装し、標準的な通信モデルに準拠していない機能を含み得る。
【００１３】
図２に示された実施形態の一実装例では、ネットワーク２０１は、人工衛星又は他の乗物（例えば、自動車、航空機及び／又は宇宙船など）において、或いはこれらと共に使用されるローカル・エリア・ネットワークを備え、ノード２０３−１、・・・、２０３−Ｎは、かかる乗物の動作に関連するセンサ、処理ユニット、メモリ・デバイス等として実装される。他の実施形態は、他の様式で、別の用途のために、実施される。
【００１４】
デバイス２００は、回路２０４−１及び回路２０４−２を含む。ポート２０５のそれぞれについて、デバイス２００は、それぞれのコマンド・モジュール２２４（本明細書では「ＣＯＭ」又は「コマンド」ハードウェアとも称され、２２４−１、・・・、２２４−Ｎと個々に表される）及びモニタ・モジュール２２６（本明細書では「ＭＯＮ」又は「モニタ」ハードウェアとも称され、２２６−１、・・・、２２６−Ｎと個々に表される）を含む。各コマンド・モジュール２２４は、送信機２１０及び受信機２１２を有する送受信機を備える。各モニタ・モジュール２２６は、各々がそれぞれの送信機２１０及び受信機２１２を含む２つの送受信機を備える。図１に示されたデバイス１００とは異なり、コマンド・モジュール２２４及びモニタ・モジュール２２６が共に、回路２０４−１及び２０４−２のそれぞれに配置される。具体的には、それぞれのポート２０５毎に、個々のコマンド・モジュール２２４は、回路２０４−１又は２０４−２の一方に配置され、対応するモニタ・モジュール２２６は、回路２０４−２又は２０４−１の他方に配置される。言い換えると、回路２０４−１中に配置されているコマンド・モジュール２２４をともなう各ポート２０５では、このコマンド・モジュール２２４は、回路２０４−２中の対応するモニタ・モジュール２２６により監視される。同様に、回路２０４−２中に配置されているコマンド・モジュール２２４をともなう各ポート２０５では、このコマンド・モジュール２２４は、回路２０４−１中の対応するモニタ・モジュール２２６により監視される。
【００１５】
各ポート２０５について、当該ポートのコマンド・モジュール２２４の送信機２１０は、当該ポート２０５が結合される通信チャネル２１８の送信部２１４に結合される。同様に、各ポート２０５について、当該ポートのコマンド・モジュール２２４の受信機２１２は、当該ポート２０５が結合される通信チャネル２１８の受信部２１６に結合される。各ポートのモニタ・モジュール２２６は２つの受信機２１２を有する。これらの受信機の一方は、対応するコマンド・モジュール２２４の送信機２１０に結合され、他方の受信機は、当該ポートが結合される通信チャネル２１８の受信部２１６に結合される。
【００１６】
それぞれの通信チャネルは、適切な１又は複数の通信媒体（例えば、ツイスト・ペア・ケーブル、同軸ケーブル等の金属通信媒体、及び光ファイバ・ケーブル等の光通信媒体）を使用して実装される。幾つかの実施形態では、それぞれの通信チャネルは、適切に区分された（例えば、符号、周波数、空間、又は時の多重化を介して区分）無線周波数（ＲＦ）又は自由空間光通信の経路も使用する。それぞれの通信チャネル２１８の送信部２１４は、データが送信される１又は複数の通信媒体である。同様に、それぞれの通信チャネル２１８の受信部２１６は、データが受信される１又は複数の通信媒体である。幾つかの実施形態では、通信チャネル２１８の送信部２１４及び受信部２１６は、別体の１又は複数の通信媒体を使用して実装される。例えば、通信チャネル２１８がカテゴリ５（「ＣＡＴ５」）ケーブル等の銅のツイスト・ペア・ケーブルを使用して実装される一実施形態では、ＣＡＴ５ケーブルに含まれる銅ワイヤのうちの或る１対が、データを送信するために使用され、ＣＡＴ５ケーブルに含まれる銅ワイヤの別の１対が、データを受信するために使用される。かかる一実施形態では、銅ワイヤの前者の１対が、通信チャネル２１８の送信部２１４を構成し、銅ワイヤの後者の１対が、通信チャネル２１８の受信部２１６を構成する。通信チャネル２１８が光ファイバ・ケーブルを使用して実装される他の一実施形態では、１つの光ケーブルが、この通信チャネル２１８にデータを送信するために使用され、別の光ケーブルが、この通信チャネル２１８からデータを受信するために使用される。かかる一実施形態では、第１光ファイバが、通信チャネル２１８の送信部２１４を構成し、第２光ファイバが、通信チャネル２１８の受信部２１６を構成する。他の実施形態では、通信チャネル２１８の送信部２１４及び受信部２１６が、同じ１又は複数の通信媒体を使用して、例えば、時分割多重化、周波数分割多重化、波長分割多重化、符号分割多重化などの多重化技法を使用することにより、実装される。幾つかの実施形態では、通信チャネルのそれぞれの送信部及びそれぞれの受信部が、媒体の複数セグメントを並列に使用する。
【００１７】
幾つかの実施形態では、回路２０４−１が回路２０４−２と通信することが必要である。例えば、幾つかの実施形態では、回路２０４−１によりポート２０５−１で受信されたデータを回路２０４−２に転送してポート２０５−Ｎで送信するために、回路２０４−１と２０４−２の間の通信が必要である。回路２０４間の通信が必要とされる又は所望される状況の例としては、３以上の回路２０４を備える実施形態や、それぞれの送信機が１つのみの受信機を有することができる実施形態（例えば、それぞれの回路２０４に組み込まれた量子デバイスと量子暗号ポート２０５の場合）が挙げられる。かかる実施形態では、チップ間リンク２３４が、回路２０４−１と２０４−２との間の必要な通信を円滑に進めるために使用される。しかしながら、幾つかの実施形態では、チップ間リンク２３４は不要であることを理解されたい。なぜなら、回路２０４−１及び２０４−２の各々がポート２０５−１．．．２０５−Ｎの全ての入力のコピーを受信するからである。加えて、チップ間リンク２３４を使用する実施形態では、モニタ・モジュール２２６を有する回路は、このチップ間リンク２３４を介して情報を提供することから除外されており、これは、監視されるコマンド・モジュール２２４の出力に影響を与える。同様に、コマンド・モジュール２２４を有する回路は、このチップ間リンク２３４を介して情報を提供することから除外されており、これは、対応するモニタ・モジュール２２６がコマンド・モジュール２２４を監視する能力に悪影響を与える。
【００１８】
図２には、本明細書で述べるＣＯＭ／ＭＯＮ技法をネットワーキング・デバイスを実装するために使用している一実施形態が示されているが、かかる技法は、他の実施形態でも使用され得ることを理解されたい。例えば、本明細書で述べるＣＯＭ／ＭＯＮ技法は、端末ノードを実装するために使用可能である。かかる実施形態の一例が図３に示されている。図３に示された実施形態では、図２に示された実施形態に関連して上述されたものと実質的に同じＣＯＭ／ＭＯＮ機能が、端末ノード３００のＣＯＭ／ＭＯＮ機能を実装するために使用されている。（図３では、図２におけるものと同じ参照番号を、実質的に同様の機能を示すために使用し、また、明瞭化のために、その説明は繰り返さない。）端末ノード３００は、典型的には、より少ない数のポート２０５を備える。図３に示された特定の実施形態では、端末ノード３００は２つのポート２０５を備え、そのそれぞれが、それぞれの通信チャネル２１８を介して異なるネットワーキング・デバイス３０２に結合されている。
【００１９】
コマンド・モジュール２２４及びモニタ・モジュール２２６の両方を回路２０４−１及び２０４−２の両方に配置することにより、デバイス２００及び３００の実施形態は、典型的にはデバイス１００等の従来のデバイスに関連する無駄を削減する。具体的には、図２及び図３に示された実施形態は、各ポートについて送受信機の無駄を低減する。この無駄の低減は、製造コストの低減、および／または同程度のサイズの従来のデバイスよりも多くのポートをサポートする能力を実現することを可能にする。この追加のポートは、従来のデバイスでは無駄になっていた送信機及び受信機を使用することにより追加ポートの提供が可能になったことの、結果である。加えて、図２及び図３に示されているように、回路２０４−２及び２０４−１は、幾つかの実施形態では同じ設計を共有しており、そのため開発および／またはロジスティックスのコストを更に低減させる。
【００２０】
更に、図２及び図３には、２つの回路２０４−１及び２０４−２を用いて実装されたデバイスで、本明細書で述べるＣＯＭ／ＭＯＮ技法を使用する実施形態が示されているが、かかる技法は他の実施形態でも使用され得ることを理解されたい。例えば、本明細書で述べるＣＯＭ／ＭＯＮ技法は、２つの回路２０４−１及び２０４−２よりも多くの回路を有するデバイスを実装するために使用可能である。図４に示される実施形態では、図２に示された実施形態に関連して上述されたものと実質的に同じＣＯＭ／ＭＯＮ機能が、デバイス４００のＣＯＭ／ＭＯＮ機能を実装するために使用される。（図４では、図２におけるものと同じ参照番号を、実質的に同様の機能を示すために使用し、また、明瞭化のために、その説明は繰り返さない。）しかしながら、デバイス４００は、３つのＣＯＭ／ＭＯＮ回路２０４−１、２０４−２及び２０４−３を含む。
【００２１】
回路２０４−１、・・・、２０４−３は、上述のように、互いに監視する。具体的には、図４に示すように、回路２０４−１のコマンド・モジュール２２４−１は、回路２０４−２のモニタ・モジュール２２６−１により監視される。同様に、回路２０４−２のコマンド・モジュール２２４−２は、回路２０４−３のモニタ・モジュール２２６−２により監視される。最後に、回路２０４−３のコマンド・モジュール２２４−３は、回路２０４−１のモニタ・モジュール２２６−３により監視される。更に、回路２０４−１と２０４−３との間の通信を円滑にするために、回路２０４−１はチップ間リンク２３４を介して回路２０４−３に結合され、必要なとき、例えば、ポート２０５−２からポート２０５−１へデータを送るために、回路２０４−３はデータをポート２０５−２から回路２０４−１へ送り、それにより、そのコマンド・モジュール２２４−１がデータをポート２０５−１へ送信できるようにする。
【００２２】
同様に、回路２０４−１、２０４−２及び２０４−３の間の通信を円滑にするために、チップ間リンク２３４を介して回路２０４−１は回路２０４−２に結合され、回路２０４−３は回路２０４−２に結合される。このように、図４に示されているようにリング状にチップ２０４−１、・・・、２０４−３を結合することにより、回路２０４−１、・・・、２０４−３は互いに監視及び通信を行うことが可能になる。注目すべきことに、図４には３つの回路のみが示されていたが、互いに監視を行うための回路２０４−１、・・・、２０４−３の結合パターンは、各々が互いに監視を行う４以上の回路を含むように拡張できることを、理解されたい。加えて、図４に示されている実施形態についてはリングに関連して説明したが、他の実施形態では、各ＣＯＭモジュール２２４が独立した回路に関連するＭＯＮモジュール２２６を有し、それぞれの独立した回路がＣＯＭモジュールとＭＯＮモジュールとの混成を含んでいるというような、他の論理的トポロジーを使用してもよいことを理解されたい。
【００２３】
本明細書に示された方法及び技術は、デジタル電子回路において実施されることができ、また、プログラマブル・プロセッサ（例えば、専用プロセッサや、コンピュータ等の汎用プロセッサ）、ファームウェア、ソフトウェアを用いて実施されることができ、また、これらの組合せで実施されてもよい。これらの技術を実施する装置は、適切な入力及び出力デバイス、プログラマブル・プロセッサ、並びにプログラマブル・プロセッサにより実行されるプログラム命令を有形に含むストレージ媒体を含み得る。これらの技法を実施する処理は、入力データを操作して適切な出力を生成することにより所望の機能を実施するための命令のプログラムを実行するプログラマブル・プロセッサにより実行され得る。これらの技術は、有利には、データ・ストレージ・システム、少なくとも１つの入力デバイス、及び少なくとも１つの出力デバイスからデータ及び命令を受信し、前記のシステム及びデバイスにデータ及び命令を送信するように結合された少なくとも１つのプログラマブル・プロセッサを含むプログラマブル・システムで実行可能な１又は複数のプログラムで実施される。一般に、プロセッサは、読出し専用メモリ及び／又はランダム・アクセス・メモリから命令及びデータを受け取る。コンピュータ・プログラムの命令及びデータを有形に実施するのに適した記憶デバイスとしては、例として、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ及びフラッシュ・メモリ・デバイス等の半導体メモリ・デバイス、内蔵ハード・ディスク及び取外し可能ディスク等の磁気ディスク、光磁気ディスク、並びにＤＶＤディスクを含めたあらゆる形態の不揮発性メモリが挙げられる。前述の何れのものも、特別設計された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）や、他の回路により補完されたり、これらの回路に組み込まれてもよい。
【００２４】
本発明の幾つかの実施形態が説明されたが、本発明は特許請求の範囲により定義される。しかしながら、特許請求された発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、この説明された実施形態に対して種々の変更がなされ得ることを理解されたい。従って、他の実施形態も特許請求の範囲内に含まれる。
【図１】
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【図２】
2009290858.tif 000004
【図３】
2009290858.tif 000005
【図４】
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【外国語明細書】
2009290858000001.pdf