(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサーバと複数のネットワーク装置の間でパケットをルーティングするネットワークフロースイッチングシステムであって、
各々が前記サーバの１つあるいは前記ネットワーク装置の１つに接続された複数本のＹケーブルと、
前記複数本のＹケーブルに接続された第１のフロースイッチと、
前記複数本のＹケーブルおよび前記第１のフロースイッチに接続された第２のフロースイッチとを備え、
前記第１のフロースイッチが能動である場合に、パケットが、前記第１のフロースイッチを介して前記サーバと前記ネットワークの間でルーティングされ、前記第１のフロースイッチが受動である場合に、前記パケットが、前記第２のフロースイッチを介して前記サーバと前記ネットワーク装置の間でルーティングされるようになっていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記Ｙケーブルは、電源を必要としない電気的に受動的な要素のみを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第１のフロースイッチおよび第２のフロースイッチのうちの一方のみが能動である場合に、前記第１のフロースイッチおよび第２のフロースイッチのうちの一方が、これらフロースイッチのうちの他方と、Ｙケーブルにおいて同じインピーダンスを見ており、およびサーバもしくはネットワーク装置が、Ｙケーブルにおいて同じインピーダンスを見ている請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１のフロースイッチが、状態信号を前記第２のフロースイッチに周期的に送信し、前記状態信号は、前記第１のフロースイッチの動作状態を示し、
前記第２のフロースイッチが、状態信号を所定の時間期間内に前記第１のフロースイッチから受信しない場合、要求信号を前記第１のフロースイッチに送信し、および
前記第２のフロースイッチが、前記第１のフロースイッチから状態信号を前記要求信号送信後所定の時間期間内に受信しない場合、能動になる、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１のフロースイッチおよび前記第２のフロースイッチが、初期化されるよう適合され、および個々のフロースイッチの前記初期化が、
前記要求信号を送信するステップと、
前記第１のフロースイッチが、前記状態信号を所定の時間期間内に受信しない場合、前記第１のフロースイッチを前記能動状態に構成するステップと、
前記第１のフロースイッチが、前記状態信号を所定の時間期間内に受信する場合、前記第１のフロースイッチを前記受動状態に構成するステップと、
前記第１のフロースイッチが、高優先度要求信号を所定の時間期間内に受信する場合、前記第１のフロースイッチを前記受動状態に構成するステップと、
前記第１のフロースイッチが、低優先度状態信号を所定の時間期間内に受信する場合、前記第１のフロースイッチを保留能動状態に構成するステップと、
を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
複数のサーバと複数のネットワーク装置の間でパケットをルーティングする方法であって、
複数本のＹケーブルを介して前記パケットを前記サーバと前記ネットワーク装置の間でルーティングするステップであって、前記Ｙケーブルの各々が、前記サーバの１つあるいは前記ネットワーク装置の１つを前記第１のフロースイッチおよび前記第２のフロースイッチに接続するステップと、
前記第１のフロースイッチが能動である場合に、第１のフロースイッチを介してパケットを前記サーバと前記ネットワーク装置の間でルーティングするステップと、
前記第１のフロースイッチが受動である場合に、前記第２のフロースイッチを介してパケットを前記サーバと前記ネットワーク装置の間でルーティングするステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記第１のフロースイッチが、状態信号を前記第２のフロースイッチに周期的に送信し、前記状態信号は、前記第１のフロースイッチの動作状態を示し、
前記第２のフロースイッチが、前記第１のフロースイッチから状態信号を所定の時間期間内に受信しない場合、要求信号を前記第１のスイッチに送信し、および
前記第２のフロースイッチは、前記第１のフロースイッチから状態信号を前記要求信号送信後所定の時間期間内に受信しない場合、能動になる請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のフロースイッチおよび前記第２のフロースイッチが、初期化されるよう適合され、および個々のフロースイッチの前記初期化が、
前記要求信号を送信するステップと、
前記第１のフロースイッチが、前記状態信号を所定の時間期間内に受信しない場合、前記第１のフロースイッチを前記能動状態に構成するステップと、
前記第１のフロースイッチが、前記状態信号を所定の時間期間内に受信する場合、前記第１のフロースイッチを前記受動状態に構成するステップと、
前記第１のフロースイッチが、高優先度要求信号を所定の時間期間内に受信する場合、前記第１のフロースイッチを前記受動状態に構成するステップと、
前記第１のフロースイッチが、低優先度状態信号を所定の時間期間内に受信する場合、前記第１のフロースイッチを保留能動状態に構成するステップと、
を含む請求項６に記載の方法。
【請求項９】
複数本のＹケーブルを介してパケットを複数のサーバと複数のネットワーク装置の間でルーティングするコンピュータ命令であって、前記Ｙケーブルの各々が、前記サーバの１つあるいは前記ネットワーク装置の１つを前記第１のフロースイッチおよび前記第２のフロースイッチに接続するように構成されているコンピュータ命令を含むコンピュータ読み取り可能媒体において、
前記第１のフロースイッチが能動である場合に、前記第１のフロースイッチが、パケットを前記サーバと前記ネットワーク装置の間でルーティングし、前記第１のフロースイッチが受動である場合に、前記第２のフロースイッチが、パケットを前記サーバと前記ネットワーク装置の間でルーティングするようになっていることを特徴とするコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
【請求項１０】
前記第１のフロースイッチが、状態信号を前記第２のフロースイッチに周期的に送信し、前記状態信号が、前記第１のフロースイッチの動作状態を示し、前記第２のフロースイッチは、状態信号を所定の時間期間内に前記第１のフロースイッチから受信しない場合、要求信号を前記第１のフロースイッチに送信し、および第２のフロースイッチは、第２フロースイッチが状態信号を前記第１のフロースイッチから前記要求信号送信後所定の時間期間内に受信しない場合、能動になる、請求項９に記載のコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
【請求項１１】
前記第１のフロースイッチおよび前記第２のフロースイッチを初期化するコンピュータ命令をさらに含み、個々のフロースイッチが、
前記要求信号を送信し、
前記第１のフロースイッチが、前記状態信号を所定の時間期間内に受信しない場合、前記第１のフロースイッチを前記能動状態に構成し、
前記第１のフロースイッチが、前記状態信号を所定の時間期間内に受信する場合、前記第１のフロースイッチを前記受動状態に構成し、
前記第１のフロースイッチが、高優先度要求信号を所定の時間期間内に受信する場合、前記第１のフロースイッチを前記受動状態に構成し、
前記第１のフロースイッチが、低優先度状態信号を所定の時間期間内に受信する場合、前記第１のフロースイッチを保留能動状態に構成すること、
によって初期化される、請求項９に記載のコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
【発明の分野】
この発明は、概してコンピュータネットワークに関し、特にネットワークスイッチまたはルータにおけるフェイルオーバまたは冗長性に関する。
【０００２】
【関連分野】
ネットワーク装置間で情報パケットのスイッチングまたはルーティングに用いられる機器等のネットワーク機器が、連続した時間期間に動作状態のままであることがしばしば望ましい。ネットワーク機器の故障は、不都合であると共に費用が嵩む場合がある。機器故障の影響を最小に抑えるために、能動−受動動作が時に使用されることがある。フェイルオーバまたは冗長性と呼ばれることもある能動−受動動作では、２つのコンポーネントがオーバーラッピング性能を有する。能動コンポーネントが特定のタスクを実行するが、能動コンポーネントが故障した場合には、受動コンポーネントがそのタスクの性能を引き継ぐ。
【０００３】
能動−受動動作の一用途は、ネットワーキング機器においてである。より具体的に、２つのスイッチは、ネットワーク装置間でパケットのルーティング専用とすることができる。１つのスイッチは能動であるように構成され、１つのスイッチは受動であるように構成される。能動−受動動作を提供する従来技術による技法では、能動ユニットおよび受動ユニットに接続された信号線を物理的にスイッチングする必要がある。しかし、この方式は、いくつかの欠点を呈する。第１に、各ネットワークポートでは、最小で４本の信号線を能動ユニットから受動ユニットにスイッチングする必要がある。したがって、多数の回線を物理的にスイッチングする必要がある。第２に、信号レベルが非常に低く（数十〜数千ミリボルトの範囲で）、非常に高周波である（数百メガヘルツ）ため、スイッチングには、電気機械的な中継器を使用する必要がある。第３に、電気機械的な中継器は嵩張り、高価であり、故障率が高い傾向があり、受動装置またはシリコン集積回路ほど信頼性がない。第４に、１つのユニットから別のユニットに中継をスイッチングする制御信号は、１つの障害発生点を導入する。すなわち、制御信号が故障した場合、受動ユニットおよび能動ユニット自体が動作可能なままであっても、能動−受動の組み合わせ全体が動作不能になりうる。最後に、中継器には電源が必要であり、これにより、さらに別の考えられる障害発生点を構成に導入する。
【０００４】
したがって、能動−受動構成を利用して、電気機械的な中継器に頼ることなく冗長性を提供するネットワークフロースイッチングシステムが必要である。
【０００５】
【発明の概要】
本発明によるネットワークフロースイッチングシステムは、２つのフロースイッチを備え、第１のフロースイッチは能動であり、第２のフロースイッチは受動である。複数本のＹケーブルが、電気機械的な中継器の代わりに使用される。各Ｙケーブルは、第１のスイッチと、第２のスイッチと、ネットワークにおけるサーバまたはルータの一方と、に接続される。第１のフロースイッチおよび第２のフロースイッチは、Ｙケーブルを通して複数のサーバと複数のルータの間でパケットをルーティングする。第１のフロースイッチは、動作可能である間、その能動状態を維持し、すべてのルーティングを実行し、第２のフロースイッチが、その受動状態を維持する。第１のフロースイッチが動作不可能になるとき、第２のフロースイッチが能動になり、すべてのルーティングを実行する。
【０００６】
【実施例の説明】
本発明によるネットワークフロースイッチングシステムでは、ネットワークフロースイッチの単一障害発生点が、能動−受動故障動作モードを実施することによってなくなる。本発明の能動−受動フェイルオーバモードでは、２つのネットワークフロースイッチが構成される。図１は、ネットワークフロースイッチングシステム１００の構成を示す。ネットワークフロースイッチ１０５および１１０が示される。実施形態によっては、フロースイッチ１０５および１１０が略同一であるものもあるが、フロースイッチ１０５および１１０が同一ではない他の実施形態も可能である。まず、ネットワークフロースイッチ１０５が、能動状態に構成され、フロースイッチ１１０が受動状態に構成される。双方のフロースイッチは、複数のイーサネットポートを備える。
【０００７】
フェイルオーバリンク１１５が、フロースイッチ１０５をフロースイッチ１１０に接続する。単一障害発生点をいずれも除去するため、バックアップフェイルオーバリンク１２０もまた、フロースイッチ１０５をフロースイッチ１１０に接続する。本実施形態では、フェイルオーバリンク１１５は、フロースイッチ１０５のイーサネットポートをフロースイッチ１１０のイーサネットポートに接続し、バックアップフェイルオーバリンク１２０が、フロースイッチ１０５のシリアルポートをフロースイッチ１１０のシリアルポートに接続する。バックアップフェイルオーバリンク１１５は、（交差）シリアルケーブルを介して、能動フロースイッチおよび受動フロースイッチのシリアルポートを接続する。制御線ＲＴＳ（送受信信号）、ＣＴＳ（送信制御信号）、ＤＴＲ（データ端末準備完了）、ＤＣＤ（データ搬送波検出）が、フロースイッチ１０５および１１０の動作状態を伝達するために使用される。ユーザは、フロースイッチ１０５および１１０の接続に使用する任意のイーサネットポートおよびシリアルポート、すなわちフェイルオーバリンク１１５またはバックアップフェイルオーバリンク１２０を選択することができる。フェイルオーバリンク１１５およびバックアップフェイルオーバリンク１２０は、ユーザトラヒックを全く搬送しない。
【０００８】
第１の複数本のＹケーブル１２５〜１４０が、フロースイッチ１０５および１１０に接続される。各Ｙケーブル１２５〜１４０は、フロースイッチ１０５および１１０の双方に接続される。各Ｙケーブルはさらに、複数のサーバ１５５〜１７０のうちの１つにも接続される。第２の複数本のＹケーブル１４５および１５０もまた、フロースイッチ１０５および１１０に取り付けられる。各Ｙケーブル１４５および１５０は、フロースイッチ１０５および１１０の双方に接続される。各Ｙケーブル１４５および１５０はさらに、複数のルータ１７５および１８０の一方にも接続される。ルータ１７５および１８０は、次に、ネットワーク１８５に接続され、ネットワーク１８５に、またネットワーク１８５からパケットを送出する。
【０００９】
任意の数のネットワークコンポーネントを１つのネットワークシステムに構成しうることが認識される。たとえば、図１に示す実施形態は、２つのネットワークフロースイッチ１０５および１１０、４つのサーバ１５５〜１７０、および２つのルータ１７５および１８０を示すが、異なる数のフロースイッチ、サーバ、およびルータを備えた他の実施形態も可能である。
【００１０】
フロースイッチ１１０（現在受動）は、絶えずフロースイッチ１０５（現在能動）の状態を監視する。フロースイッチ１１０がフロースイッチ１０５の故障を検出すると、フロースイッチ１１０が能動になり、パケットを送出し始める。フロースイッチ１０５による故障とフロースイッチ１１０の起動の間の最小時間量は、１０秒未満である。
【００１１】
Ｙケーブル１２５〜１５０の使用により、フロースイッチ１１０が、ネットワーキングシステム構成を何等物理的に変更することなく、サーバ１５５〜１７０とルータ１７５および１８０の間でのパケットのルーティングを開始することが可能になる。したがって、Ｙケーブル１２５〜１５０は、ネットワークトラヒックの途絶が最小であるように保証する。
【００１２】
本発明での使用に適したネットワークフロースイッチは、全体的に本明細書に参照により援用される、Sajit Bhaskaranによる“Cross-Platform Server Clustering Using A Network Flow Switch”と題する米国特許第６，２６６，３３５号に記載されている。各フロースイッチ１０５および１１０は、以下に示すものと同じ初期化シーケンスを用いて初期化される。
【００１３】
図２は、フロースイッチ１０５および１１０によって使用される初期化手順を示す。まず、段階２００において、システムスタートアップ手順に接続する。フロースイッチ１０５のスタートアップは、別のフロースイッチまたは他のネットワーキング機器の初期化の前に行っても、また同時に行ってもよい。段階２０５において、フロースイッチ１０５が受動になる。フェイルオーバリンク１１５に接続されたものを除き、スイッチ１０５のすべてのイーサネットポートが、Ｙケーブルを駆動するトランシーバ装置（ＰＨＹと呼ばれる）をリセット状態に保つことによって、ディセーブル状態に保たれる。
【００１４】
段階２１０において、フロースイッチ１０５は、状態信号要求を送信して、別のフロースイッチがすでに動作しているかどうかを決定する。段階２１５において、フロースイッチ１０５が、所定の時間期間、状態信号をリッスンする。状態信号が所定の時間期間中に受信されない場合、フロースイッチ１０５が能動になり、トラヒックの処理を開始する。あるいは、段階２１５中に状態信号を受信した場合、これは、別のフロースイッチ（たとえば、フロースイッチ１１０）の動作を示し、段階２２０において、フロースイッチ１０５が受動になる。受動状態中、フロースイッチ１０５は、すべてのイーサネットポートをディセーブル状態に保ち続ける（フェイルオーバリンク１１５を除き）。イーサネットポートは、受動フロースイッチ１０５が能動になるまで、ディセーブル状態に保たれる。段階２２０において、フロースイッチ１０５が状態信号をリッスンする。状態信号を所定の時間期間中に受信する場合、フロースイッチ１０５がステップ２２０にループし、別の状態信号を待ち続ける。段階２２５において状態信号が受信されない場合、段階２３０において、フロースイッチ１０５が、第２の所定の時間期間中状態信号を待ち続ける。状態信号が、所定の時間期間中に受信される場合、フロースイッチが段階２２０にループバックし、別の状態信号を待ち続ける。段階２２５において状態信号が受信されない場合、フロースイッチ１０５は段階２３５に進み、ここで状態信号要求を送信する。段階２４０において、フロースイッチ１０５が、状態信号をリッスンする。状態信号が、所定の時間期間中に受信される場合、フロースイッチは段階２２０にループバックし、別の状態信号を待ち続ける。段階２４０において、状態信号が受信されない場合、フロースイッチ１０５は段階２４５に進み、ここでフロースイッチ１０５が能動になる。
【００１５】
状態信号および状態信号要求は、フェイルオーバリンク１１５を介して送信される。フェイルオーバリンク１１５が動作不可能になると、状態信号および状態信号要求は、バックアップフェイルオーバリンク１２０を介して送信される。
【００１６】
上述した中継器に関連する問題により、電気的に受動的なコンポーネントを使用して能動フロースイッチ１０５および受動スイッチ１１０の双方を外部ネットワーク機器、たとえばサーバ１５５〜１７０とルータ１７５および１８０とに接続できることは、非常に有利である。電気的に受動的な要素は、高度に信頼性があり、非常に高いＭＴＢＦ（平均故障間隔）を有し、電源を必要としない。
【００１７】
本発明では、上述したように、サーバ１５５〜１７０とルータ１７５および１８０とは、能動フロースイッチ１０５が故障したときに、能動フロースイッチ１０５と受動（またはスペア）フロースイッチ１１０の間でスイッチングされるため、ネットワークの略永久的に固定されるものである。この構成は、図３に示される。フロースイッチ３０５および３１０の一方は、能動であり、永久的に取り付けられたユニット（図３ではサーバ３２０）と通信する。フロースイッチ３０５および３１０は、Ｙケーブル３１５を介して互いに通信しない。
【００１８】
いかなるときでもフロースイッチ３０５および３１０の一方のみをサーバ３２０に接続する必要があるため、図４および図５に示すような２つの回路が、インピーダンスを整合するため、および受動フロースイッチ３１０または３０５からの干渉が最小になるように保証するために使用される。図４に示す第１の回路は、能動フロースイッチ３０５または３１０から永久的に接続された装置、たとえばサーバ３２０への送信のために使用される。図５は、永久的に接続された装置、たとえばサーバ３２０からフロースイッチ３０５または３１０への送信のために使用される第２の回路を示す。各Ｙケーブルは、永久的に取り付けられた装置（たとえば、サーバ３２０）に、１００ＢＡＳＥ−Ｔケーブルを介して接続された４本の通信線４０５、４１０、５０５、５１０からなる。４本の通信線４０５、４１０、５０５、５１０は、２本の撚対線を含む。したがって、Ｙケーブル３１５は、１００ＢＡＳＥ−Ｔケーブルを介してサーバ３２０に接続された２本の撚対線からなり、１本の対線は送信のためにサーバ３２０によって使用され、１本の対線は受信のために使用される。
【００１９】
各通信線４０５、４１０、５０５、５１０は、通信線４１５〜４３０および５１５〜５３０のうちの２本にリンクされ、通信線４１５〜４３０および５１５〜５３０は、次に、フロースイッチ３０５または３１０に接続される。したがって、サーバ３２０により受信に使用される通信線４０５および４１０は、フロースイッチ３０５から発せられる送信のために使用される通信線４１５および４２０にリンクされる。通信線４０５および４１０は、第２のフロースイッチ３１０からの送信に使用される通信線４２５および４３０にもリンクされる。同様に、サーバ３２０からの送信に使用される通信線５０５および５１０は、インバウンドパケットを受信するために、フロースイッチ３０５によって使用される通信線５１５および５２０にリンクされる。通信線５０５および５１０は、インバウンドパケットを受信するために、フロースイッチ３１０によって使用される線５２５および５３０にもリンクされる。
【００２０】
ネットワーキングシステムでは、ネットワークを通して送信される信号は、アナログタイプのものであり、信号のレベルは通常低く、たとえば、数十ミリボルトの範囲であるため、ケーブルインピーダンスを注意深く整合させなければならない。さらに、１００ＢＡＳＥ−Ｔシグナリングは、主にポイントツーポイントコネクションのために設計されている。したがって、インピーダンスの不整合はいずれも、元の信号を歪ませうる、信号伝送の総反射（gross reflection）を生じさせる。ネットワーキング機器の冗長性またはフェイルオーバの目的でケーブルに追加ノードを追加すると、ケーブルインピーダンスが不均衡になりうる。図４および図５に示す回路は、ケーブルインピーダンスの平衡を乱すことなく、複数のフロースイッチ３０５および３１０を、単一のネットワークコンポーネント、たとえばサーバ３２０に接続できるようにする。
【００２１】
図４に示す変圧器４００は、フロースイッチ３０５および３１０からサーバ３２０への送信のために使用される。変圧器４００は、コア４５０、２つの主コイル４３５および４４０、および補助コイル４４５を備える。フロースイッチ３０５および３１０の送信線４１５〜４３０は、主コイル４３５および４４０の一方に接続される。具体的に、フロースイッチ３０５からの送信線４１５および４２０は、主コイル４３５に接続され、フロースイッチ３１０からの送信線４２５および４３０は、主コイル４４０に接続される。補助コイル４４５の２本の線は、ネットワーク装置（この例ではサーバ３２０）の受信線４０５および４１０に接続される。巻数比Ｎ：１は、補助コイル４４５の巻き数に対する各主コイル４３５および４４０の巻き数を定義する。フロースイッチ３０５が能動であり、データを送信中であるとき、フロースイッチ３１０の受動送信ポートは、送信中（すなわち能動）のフロースイッチ３０５に対する負荷として機能する。巻数比Ｎ：１は、能動フロースイッチ３０５が、変圧器４００において特定のインピーダンス、たとえば１００オームのみを見るように、調整することができる。フロースイッチ３１０が能動であり、データを送信中であるとき、フロースイッチ３０５の受動送信ポートは、送信中（すなわち能動）のフロースイッチ３１０に対する負荷として機能する。フロースイッチ３０５および３１０が略同一である場合、巻数比Ｎ：１の前者の調整の結果、能動フロースイッチ３１０が、変圧器４００において特定のインピーダンス、たとえば１００オームを見る結果になる。
【００２２】
たとえば、フロースイッチ３０５が能動であり、サーバ３２０に送信中であるとき、サーバ３２０および（受動）フロースイッチ３１０は、変圧器４００に対する負荷として機能する。変圧器４００の送信線４１５および４２０において、フロースイッチ３０５によって見られるインピーダンスは、サーバ３２０およびフロースイッチ３１０のインピーダンスの和を、コイル４４０および４４５の巻き数の総計に対するコイル４３５の巻き数の比の二乗で乗算したものに等しい。したがって、コイル４３５〜４４５の巻き数を調整することによって、変圧器４００におけるフロースイッチ３１０によって見られるインピーダンスを、サーバ３２０のインピーダンスに等しくすることが可能である。この実施形態でのように、フロースイッチが同一である場合、フロースイッチ３０５のインピーダンスは、フロースイッチ３１０のインピーダンスに等しい。したがって、コイル４３５の巻き数は、フロースイッチ３０５が送信中であるときに変圧器４００において見られるインピーダンスが、フロースイッチ３１０が送信中であるときに変圧器４００において見られるインピーダンスに等しいように、コイル４４０の巻き数に等しくあるべきである。
【００２３】
図５は、サーバ３２０から送信されるパケットを受信するために、フロースイッチ３０５または３１０によって使用される回路５００を示す。回路５００は、個々の特定の電気抵抗値、たとえば５０オームを有する４つの抵抗器５３５〜５５０を備える。フロースイッチ３０５および３１０の各受信線５１５〜５３０は、抵抗器５３５〜５５０のうちの１つに接続される。すなわち、受信線５１５は抵抗器５３５に接続され、受信線５２０は抵抗器５４０に接続され、受信線５２５は抵抗器５４５に接続され、受信線５３０は抵抗器５５０に接続される。抵抗器５３５〜５５０の残りの端子は、サーバ３２０の送信線に接続される。すなわち、抵抗器５３５および５４５は、サーバ３２０の送信線５０５に接続される。抵抗器５４０および５５０は、サーバ３２０の送信線５１０に接続される。サーバ３２０がフロースイッチ３０５に送信中であるとき、抵抗器５３５〜５５０は、受信線５２０および５３０が受信線５１５および５２５それぞれに接続されている場合、インピーダンス降下を無にする、平衡のとれたインピーダンス、たとえば５０オームとして機能する。回路４００および５００は、３ｄｂすなわち５０パーセントの理論上の挿入損をもたらすが、信号歪みはもたらさない。
【００２４】
たとえば、フロースイッチ３０５および３１０がそれぞれ１００オームのインピーダンスを有する場合、抵抗器５３５〜５５０はそれぞれ、５０オームのインピーダンス値を有しうる。サーバ３２０が送信中である場合、サーバ３２０は、フロースイッチ３０５および３１０を並列に見るが、各フロースイッチ３０５および３１０は２つの抵抗器５３５〜５５０とは直列である。抵抗器５３５〜５５０は、フロースイッチ３０５および３１０が略同一である場合、同一であることができる。したがって、サーバ３２０が線５０５および５１０において見るインピーダンスは、１つのフロースイッチ３０５または３１０と２つの抵抗器５３５〜５５０を備える直列回路のインピーダンスの半分に等しい。サーバ３２０が線５０５および５１０で見るインピーダンスは、各抵抗器５３５〜５５０のインピーダンスが、１つのフロースイッチ３０５または３１０のインピーダンスの半分である場合、１つのフロースイッチ３０５または３１０のインピーダンスに等しい。サーバ３２０からの送信パワーの半分は、抵抗器５３５〜５５０において失われる。
【００２５】
１００ＢＡＳＥ−Ｔシグナリングメカニズムにとの別の潜在的な相違は、受動フロースイッチ３１０が１００ＢＡＳＥ−Ｔケーブルに接続され、受動フロースイッチ３１０がアイドルシンボルを送信することであり、アイドル信号は、能動フロースイッチ３０５からの信号に干渉しうる。この問題は、受動フロースイッチ３１０が能動になるまで、受動フロースイッチ３１０のＰＨＹ（１００ＢＡＳＥ−Ｔ信号についての物理的なトランシーバ）をリセット状態に保つことによってなくなる。
【００２６】
能動フロースイッチ１０５および受動フロースイッチ１１０は、フェイルオーバリンク１１５を介して通信し、情報および状態信号を交換する。フロースイッチ１０５および１１０は、追加のレイヤ３ヘッダを有するイーサネットフレームを含むプロトコルを利用する。フロースイッチ１０５と１１０の間で交換されるメッセージは、上述した２つのタイプ、すなわち状態信号（ハートビート）または状態信号要求（ハートビート要求）のうちの一方であることができる。状態信号は、能動フロースイッチ１０５が正しく機能しており、したがって受動フロースイッチ１１０が受動状態に留まるべきであることを受動フロースイッチ１１０に示すために、能動フロースイッチ１０５によって送信される。状態信号要求は、能動フロースイッチ１０５が、状態信号を送信することによって直ちに応答するように要求するために、受動フロースイッチ１１０によって能動フロースイッチ１０５に送信される。受動フロースイッチ１１０は、２つの連続した状態信号を受信していないと考えられた後、すなわち、受動フロースイッチ１１０が状態信号を受信してから、２つの所定の時間期間が経過した後に、状態信号要求を送信する。状態信号要求は、図２に示すフロースイッチ初期化シーケンスの一貫としても送信される。
【００２７】
図６は、フロースイッチ６００と６０５の間での一連の信号交換の例を示す。フロースイッチ６００は、図の左側に示されており、フロースイッチ６０５は、図の右側に示されている。状態バー６１０は、フロースイッチ６００の状態を示し、状態バー６１５および６２０は、フロースイッチ６０５の状態を示す。矢印６２５〜６４０は、２つのフロースイッチ６００および６０５の一方からの状態信号または状態信号要求を含む離散した通信を示す。したがって、右を指す矢印６２５および６４０は、フロースイッチ６００によって送信されるメッセージを示し、左を指す矢印６３０および６３５は、フロースイッチ６０５によって送信されるメッセージを示す。シーケンスの時間順は、上から下に進行する。したがって、一番上の矢印６２５は、例での最初の送信を示し、一番下の矢印６３５は、例での最後の送信を示す。等間隔に離間されたマーク６４５は、所定の時間間隔を示す。
【００２８】
図６に示す最先時間において、状態バー６１０は、フロースイッチ６００が能動状態にあることを示す。３本の矢印６２５は、能動フロースイッチ６００から送信された３つの状態信号を示す。受動フロースイッチは、これらの送信のいずれも受信しない。多角形６５０は、フロースイッチ６０５の初期化を示す。フロースイッチ６０５は、初期化されると、自身を受動状態に構成し、状態信号要求６３０を送信する。状態信号要求６３０は、フロースイッチ６００によって受信され、フロースイッチ６００が、状態信号６２５を直ちに送信する。フロースイッチ６０５は、状態信号６２５を受信する。フロースイッチ６００は、周期的な間隔で状態信号６２５を送信し続ける。多角形６５５は、状態信号６４０が失われ、フロースイッチ６０５によって受信されないことを示す。信号状態信号６４０の損失は、フロースイッチ６００および６０５の動作を妨げない。フロースイッチ６０５は、受動状態を維持し、状態信号６２５の受信を待つ。しかし、２つの連続した状態信号６４０が失われ、フロースイッチ６０５によって受信されない場合、フロースイッチ６０５は、状態信号要求６３０を送信する。フロースイッチ６００は、状態信号要求６３０を受信し、状態信号６２５をフロースイッチ６０５に直ちに戻す。多角形６６０は、能動フロースイッチ６００の故障を示す。フロースイッチ６０５の故障は、電気的、ハードウェア、またはソフトウェアの問題を含み、フロースイッチ６００に状態信号６２５の送信を停止させる。マーク６４５で示す２つの連続した期間の後（この間、フロースイッチ６０５は状態信号６２５を受信しない）、フロースイッチ６０５は、状態信号要求６３０を送信する。次の時間間隔中、フロースイッチ６０５は、状態信号６２５を受信しない。このとき、フロースイッチ６０５が能動になり、フロースイッチ６０５のすべてのイーサネットポートをイネーブルする。状態バー６２０は、能動状態のフロースイッチ６０５を示す。能動動作中、フロースイッチ６０５は、状態信号６３５を送信する。
【００２９】
図７Ａは、フェイルオーバリンク１１５またはバックアップフェイルオーバリンク１２０を介してフロースイッチ１０５と１１０の間で送信されるフェイルオーバメッセージのフォーマットを示す。固定値は、[ｘｘ]の形態で示される。
ソースＭＡＣアドレスフィールドは、フロースイッチ１０５または１１０のシステム（フェイルオーバ）ＭＡＣアドレスを保持する。
サービスフィールド値は、メッセージが、（Ｙケーブルを使用して）能動−受動モードで動作しているフロースイッチ１０５または１１０からのものであることを示す。
状態フィールドは、フロースイッチ１０５または１１０の現在の動作状態（受動＝１、能動＝２）を示す。
演算コードフィールドは、フェイルオーバメッセージの種別を示す（状態信号＝１、状態信号要求＝２）。
メッセージ長フィールドは、フェイルオーバメッセージの本文の長さ（バイト単位で）を示す。
【００３０】
図７Ｂは、状態信号および状態信号要求の双方に使用される、フェイルオーバメッセージ本文のフォーマットを示す。固定値は、[ｘｘ]の形態で示される。
システムＭＡＣアドレスフィールドは、フロースイッチ１００または１０１のシステム（フェイルオーバ）ＭＡＣアドレスを保持する。
フェイルオーバ優先度は、フロースイッチフェイルオーバ優先度（高＝１、低＝２）のユーザが構成した値を示す。
シリアルナンバーは、フロースイッチ１０５または１１０の工場で割り当てられるシリアルナンバーである。
システムＩＰアドレスは、ユーザが割り当てるフロースイッチシステムＩＰアドレスである。
【００３１】
フロースイッチ１０５および１１０は、状態マシンの機能を提供して、フェイルオーバ機能性の提供に必要な処理を実行する。図８は、フロースイッチフェイルオーバ状態マシンの概観を示す。能動および受動フロースイッチ１０５および１１０は、同じソフトウェア、したがって同じ能動−受動状態マシンを実行する。フロースイッチ１０５および１１０は、構成のみが異なる。
【００３２】
図８は、フロースイッチ１０５および１１０についての５つの可能な構成状態を示す。スタートアップ時には、フロースイッチ１０５または１１０が、図９においてＩＮＩＴとラベルされる初期化状態になる。この状態には、システム停止後にもなる。初期化状態では、フロースイッチ１０５が、状態信号要求を送信する。所定の時間期間後に、タイマ時間切れが発生する。フロースイッチ１０５が、時間切れ前に状態信号応答を受信しない場合、フロースイッチ１０５が、能動状態になる。フロースイッチ１０５が、時間切れ前に状態信号を受信する場合、フロースイッチ１０５が受動状態になる。フロースイッチ１０５は、フロースイッチ１０５が送信した状態信号要求よりも優先度の高い状態信号要求を受信する場合にも、受動状態になることになる。フロースイッチ１０５が、フロースイッチ１０５が送信した状態信号要求よりも優先度の低い状態信号要求を受信する場合、フロースイッチ１０５は、保留能動状態になる。
【００３３】
保留能動状態では、フロースイッチ１０５が、所定の時間期間で状態信号を送信する。状態信号および状態信号要求の双方が受信されず、バックフェイルオーバリンク１２０が動作可能状態である場合、フロースイッチ１０５が能動状態になる。状態信号が受信される場合、フロースイッチ１０５は、初期化状態に戻る。最後に、フロースイッチ１０５が保留能動状態にある間にモード不整合が発生する場合、フロースイッチ１０５がシステム停止を実行する。
【００３４】
フロースイッチ１０５は、受動状態にある場合、フェイルオーバリンク１１５を介して状態信号および状態信号要求を監視し続ける。状態信号要求損失の限度、この実施形態では２に達すると、フロースイッチ１０５が警告状態になる。フロースイッチ１０５が受動状態にある間に、モード不整合が発生する場合、フロースイッチ１０５がシステム停止を実行する。
【００３５】
フロースイッチ１０５は、警告状態にある場合、状態信号および状態信号要求を監視し続ける。時間切れが発生し、バックアップフェイルオーバリンク１２０が動作可能である場合、フロースイッチ１０５が、受動状態になる。フロースイッチ１０５は、状態信号を受信しない場合にも受動状態になる。フロースイッチ１０５が警告状態にある間に、状態信号要求が受信される場合、フロースイッチ１０５が、能動状態になる。フロースイッチ１０５が警告状態にあり、バックアップフェイルオーバリンク１２０が動作可能ではない間に時間切れが発生する場合、フロースイッチ１０５が能動状態になる。フロースイッチ１０５が警告状態にある間にモード不整合が発生する場合、スイッチ１０５がシステム停止を実行する。
【００３６】
フロースイッチ１０５は、能動状態にある場合、パケット交換を実行する。フロースイッチ１０５は、状態信号および状態信号要求を監視し続ける。時間切れが発生する、または状態信号要求を受信した場合、フロースイッチ１０５は、状態信号を送信する。フロースイッチ１０５は、能動状態にある間に状態信号を受信する場合、システムリブートを実行する。フロースイッチ１０５が能動状態にある間にモード不整合が発生する場合、フロースイッチ１０５は、システム停止を実行する。
【００３７】
表１は、図８のフロースイッチフェイルオーバ状態マシンの状態を説明したものである。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
表２は、図８のフェイルオーバ状態マシンによって処理されるイベントを説明したものである。
【００４０】
【表２】
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【００４１】
表３は、フェイルオーバ処理を実行するために、本発明によって使用される内部状態マシンを示す。
【００４２】
【表３】
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【００４３】
上記実施形態は、本発明を例示するが制限しない。特に、本発明は、２つのネットワークフロースイッチを収容するネットワークフロースイッチングシステムに制限されない。実際に、当業者は、本発明の原理は、任意の数のネットワークフロースイッチに適用可能なことを認識する。さらに、本発明は、任意特定のハードウェア実施に限定されない。実際に、本明細書に記載した以外の回路を、本発明の原理に従って使用しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態によるネットワークフロースイッチングシステムのブロック図である。
【図２】  本発明の実施形態によるフロースイッチ初期化手順の流れ図である。
【図３】  図１の複数のＹケーブルのうちの１本のブロック図である。
【図４】  図３のＹケーブルの送信部分を示す。
【図５】  図３のＹケーブルの受信部分を示す。
【図６】  本発明の実施形態による、故障プロトコルシーケンスを示す図である。
【図７Ａ】  本発明の実施形態によるフェイルオーバメッセージのブロック図である。
【図７Ｂ】  本発明の実施形態による故障メッセージのブロック図である。
【図８】  本発明の実施形態による、フロースイッチフェイルオーバ動作の流れ図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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