特許 6573842 通信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6573842

(24)【登録日】2019年8月23日

(45)【発行日】2019年9月11日

(54)【発明の名称】通信装置

(51)【国際特許分類】

   H04L 12/46 20060101AFI20190902BHJP

【ＦＩ】

   H04L12/46 100Z

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-43454(P2016-43454)

(22)【出願日】2016年3月7日

(65)【公開番号】特開2017-163203(P2017-163203A)

(43)【公開日】2017年9月14日

【審査請求日】2018年11月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】517121630

【氏名又は名称】ＡＰＲＥＳＩＡ Ｓｙｓｔｅｍｓ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】特許業務法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤生 大佑

【審査官】 森田 充功

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３３５２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０７０３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５２９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１２２２４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ １２／００ − １２／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部より電気信号を入出力する入出力ポートを備えた入出力部と、
前記入出力部を介して入出力される信号を処理する信号処理部と、
前記入出力部と前記信号処理部との間の信号線を電気的に絶縁しながら信号を伝達する信号絶縁部と、
前記信号処理部への給電を行う第１電源部と、
前記第１電源部とは絶縁された電源線によって、前記入出力部への給電を行う第２電源部と、 前記第１電源部または前記第１電源部と共通のグランドラインを有する電源からの給電により動作し、前記第１電源部の給電電圧を監視して該給電電圧の異常の有無を表す第１監視信号を出力する第１電圧監視部と、
前記第２電源部または前記第２電源部と共通のグランドラインを有する電源からの給電により動作し、前記第２電源部の給電電圧を監視して該給電電圧の異常の有無を示す第２監視信号を出力する第２電圧監視部と、
前記第１電源部または前記第１電源部と共通のグランドラインを有する電源からの給電により動作し、前記第１監視信号および第２監視信号に基づく制御を実行する制御部と、
前記第２電圧監視部と前記制御部との間の信号線を電気的に絶縁しながら信号を伝達する監視絶縁部と、
を備える通信装置。

【請求項2】

請求項１に記載の通信装置において、
イーサネット（登録商標）フレームが入出力される複数のインタフェースを提供するインタフェースモジュールと、
前記インタフェースモジュールを介して入出力されるイーサネットフレームを中継するスイッチ機能を有するスイッチ部と、
を更に備え、
前記入出力部は、当該通信装置と共にネットワークを構成する他の通信装置との同期に必要な信号を少なくとも入出力し、
前記信号処理部は、前記入出力部からの信号に基づいて、前記スイッチ部に供給するクロック信号を生成する、通信装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の通信装置において、
前記監視絶縁部は、フォトカプラを用いて構成されている、通信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、外部機器が接続される入出力ポートを備える通信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

外部機器が接続される入出力ポートを備える通信装置では、入出力ポートを介して入出力される電気信号を処理する信号処理部を、例えば落雷等により発生し入出力ポートを介して侵入する過大なノイズから保護する必要がある。このため、例えば、特許文献１に記載のように、入出力ポートを介して入出力される電気信号を処理する信号処理部と、入出力ポートとの間に、フォトカプラ等の信号絶縁部を設けることが行なわれている。また、この場合、入出力ポート側と信号処理部側とでは、絶縁性を確保するために、電源も別々に用意されたものが用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−１２２２４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に記載された従来装置では、入出力ポート側の電源が故障した場合に、信号処理部側への信号の入力が途絶える。しかし、この状態を、信号処理部側では、入出力ポートへの入力がない状態なのか、入出力ポート側の電源が故障した状態なのか判断することができないという問題があった。

【0005】

本開示の一局面は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、入出力ポートを介して侵入するノイズへの耐性を確保しつつ、入出力ポート側の異常を的確に把握する技術を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、入出力部と、信号処理部と、信号絶縁部と、第１電源部と、第２電源部と、第１電圧監視部と、第２電圧監視部と、制御部と、監視絶縁部とを備える。入出力部は、外部より電気信号を入出力する入出力ポートを備える。信号処理部は、入出力部を介して入出力される信号を処理する。信号絶縁部は、入出力部と信号処理部との間の信号線を電気的に絶縁しながら信号を伝達する。第１電源部は、信号処理部への給電を行なう。第２電源部は、第１電源部とは絶縁された電源線によって、入出力部への給電を行う。第１電圧監視部は、第１電源部または第１電源部と共通のグランドラインを有する電源からの給電により動作し、第１電源部の給電電圧を監視して該給電電圧の異常の有無を表す第１監視信号を出力する。第２電圧監視部は、第２電源部または第２電源部と共通のグランドラインを有する電源からの給電により動作し、第２電源部の給電電圧を監視して該給電電圧の異常の有無を示す第２監視信号を出力する。制御部は、第１電源部または第１電源部と共通のグランドラインを有する電源からの給電により動作し、第１監視信号および第２監視信号に基づく制御を実行する。監視絶縁部は、第２電圧監視部と制御部との間の信号線を電気的に絶縁しながら信号を伝達する。

【発明の効果】

【0007】

このような構成によれば、入出力部と共通のグランドラインを用いて給電される第２電圧監視部からの第２監視信号が、監視絶縁部を介して制御部に供給されるため、入出力ポートを介して侵入するノイズへの耐性を確保しつつ、入出力ポート側の異常を、入出力ポートとは絶縁された制御部側にて的確に把握することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】通信装置の斜視図である。

【図2】通信装置内部における部品の配置を示す平面図である。

【図3】通信装置における電源監視に関わる構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。
［１．全体構成］
本実施形態の通信装置１は、ＯＳＩ（Open Systems Interconnection）に基づくレイヤ２の中継処理を行う、いわゆるレイヤ２スイッチとして機能するボックス型のスイッチ装置である。なお、ここではボックス型の場合を例にして説明するが、これに限るものではなく、シャーシ型のスイッチ装置であってもよい。また、レイヤ２スイッチとして機能するものに限らず、レイヤ３スイッチとして機能するものであってもよい。

【0010】

図１および図２に示すように、通信装置１は、直方体形状に形成された筐体１０を備える。筐体１０には、メインボード２０、同期モジュール３０、二つの電源モジュール４０，４０が収容されている。

【0011】

筐体１０の正面には、フロントパネル１２が設けられ、そのフロントパネル１２には、ローカルエリアネットワーク（即ちＬＡＮ）を構成するケーブルＣＥのコネクタを装着可能な多数の外部ポート１２ａと、マネージメント用ネットワークを構成するケーブルＣＭのコネクタを装着可能なマネージメント用ポート１２ｂと、メモリカードＭＣを装着可能なカード用スロット１２ｃと、同期モジュール３０を装着可能な同期用スロット１２ｄとが設けられている。なお、外部ポート１２ａおよびマネージメント用ポート１２ｂは、ＬＡＮ規格の一つであるイーサネット（登録商標）に従った通信を行なうためのインタフェースを提供する。

【0012】

筐体１０の背面には、電源モジュール４０，４０を装着するための二つの電源用スロット１４，１４が設けられている。電源モジュール４０は、商用電源を入力とし所定電圧（例えば５Ｖ）の直流電圧に変換して通信装置１の各部に供給する周知のものであり、冗長性を持たせるために同じものが二つ設けられている。

【0013】

［２．メインボード］
メインボード２０は、両面にプリント配線が形成された矩形状の基板２０ａを備える。基板２０ａの一方の面である部品面には、２個のインタフェースモジュール（以下、ＩＦモジュール）２１，２１、マネージメント用ＩＦモジュール２２、メモリ用ＩＦモジュール２３、スイッチＬＳＩ２４、ＣＰＵボード２５、保守管理ＬＳＩ２６、論理回路部２７、同期モジュール用コネクタ２８、電源モジュール用コネクタ２９，２９等が配置されている。

【0014】

なお、ＩＦモジュール２１，２１は、いずれもＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．３規格に準拠した１Ｇｂｐｓまたは１０Ｇｂｐｓのイーサネットインタフェースを１２ポート分ずつ提供するトランシーバである。このインタフェースは、フロントパネル１２に形成された外部ポート１２ａを介して提供される。

【0015】

なお、マネージメント用ＩＦモジュール２２は、ＩＥＥＥ８０２．３規格に準拠した１０Ｍｂｐｓ，１００Ｍｂｐｓ，１Ｇｂｐｓのうちいずれかのイーサネットインタフェースを２ポート分提供するトランシーバである。このインタフェースは、フロントパネル１２に形成されたマネージメント用ポート１２ｂを介して提供される。搭載される各モジュール２１〜２３の数は、本実施形態にて示している数に限定されるものではなく、任意の数を採用することができる。

【0016】

メモリ用ＩＦモジュール２３は、カード用スロット１２ｃに装着されるメモリカードＭＣに対するリード／ライトを制御する装置である。
スイッチＬＳＩ２４は、ＩＦモジュール２１，２１を介して送受信されるイーサネットフレームを中継するスイッチ機能を実現する半導体集積回路である。

【0017】

ＣＰＵボード２５は、通信装置１を構成する各デバイスの設定や監視等に関する各種制御を実行するＣＰＵ２５１を備え、基板２０ａ上に設けられた図示しないコネクタに接続される。ＣＰＵ２５１は、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）等により構成された制御用の通信網を介して通信装置１を構成する各デバイスとの通信を行うことによって上記制御を実現する。なお、ＣＰＵ２５１は制御部に相当する。

【0018】

保守管理ＬＳＩ２６は、基板２０ａ上のＣＰＵボード２５で覆われた位置に配置されている。保守管理ＬＳＩ２６は、電源投入時やリセット時の起動シーケンスの制御、ＣＰＵ２５１からの指示に従って、通信装置１各部の監視や異常検出時の制御等を実行する機能を有する半導体集積回路である。なお、保守管理ＬＳＩ２６は、後述する第１電源部３４の給電電圧を監視する機能を実現する第１電圧監視部２６１を少なくとも備える。なお、第１電圧監視部２６１は、第１電源部３４の給電電圧を監視し、その給電電圧が予め設定された異常判定閾値より低下した場合に、アクティブレベルとなる第１監視信号を出力する。

【0019】

論理回路部２７は、通信装置１の各部にて検出された監視用の信号を、ＣＰＵ２５１から読み出し可能に保持する機能を実現する監視情報保持部２７１を少なくとも備え、通信装置１の保守管理等に必要な様々な機能を論理回路によって実現する半導体集積回路である。この論理回路部２７は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用いて構成されている。

【0020】

同期モジュール用コネクタ２８は、基板２０ａ上に設けられ、同期用スロット１２ｄに装着された同期モジュール３０と基板２０ａとを電気的に接続するコネクタである。
電源モジュール用コネクタ２９，２９は、基板２０ａ上に設けられ、電源用スロット１４に装着された電源モジュール４０，４０と基板２０ａとを電気的に接続するコネクタである。

【0021】

なお、ＩＦモジュール２１，２１、マネージメント用ＩＦモジュール２２、メモリ用ＩＦモジュール２３、スイッチＬＳＩ２４、ＣＰＵボード２５、保守管理ＬＳＩ２６、論理回路部２７は、いずれも、電源モジュール４０または電源モジュール４０と共通のグランドラインを有する電源からの給電により動作するように構成されている。

【0022】

［３．同期モジュール］
同期モジュール３０は、ＩＥＥＥ１５８８に規定されたネットワークを用いた時刻同期方式を実現するためのモジュールであり、フロントパネル１２の同期用スロット１２ｄに装着して使用される。４ｋストリーミング等、データを分割し送信・伝送するアプリケーションでは、ギガビットイーサネットなどの高速な伝送路を介しデータ伝送され受信側のアプリケーションでデータを復元する。しかし伝送経路の違いにより、例え高速なギガビットイーサネットを用いた場合においても、伝送路毎の遅延ならびに伝送経路上の装置による遅延により、アプリケーション側でデータを復元できないことがある。同期モジュール３０は、この復元の際に必要となる正確な時刻情報を得るために用いられる。

【0023】

同期モジュール３０は、図２および図３に示すように、入出力部３１、信号絶縁部３２、信号処理部３３、第１電源部３４、第２電源部３５、第２電圧監視部３６、監視絶縁部３７等を備える。

【0024】

入出力部３１は、同期用スロット１２ｄに装着されたときに、フロントパネル１２の外部に露出する前面部３０ａに、ＢＮＣコネクタからなる二つの入出力ポート３１ａ，３１ｂと、ＲＪ４５コネクタからなる二つの入出力ポート３１ｃ，３１ｄを備える。これら各入出力ポート３１ａ〜３１ｄは、当該通信装置１と同様の機能を有する複数の通信装置によって構成されたネットワークにおいて、タイミング同期および時刻同期を実現するために必要な各種信号が入出力される。なお、タイミング同期は、各通信装置１間において動作の基準となるクロック信号の周波数や位相を合わせるためのものであり、時刻同期は、そのクロック信号のタイミングで表現される時刻を合わせるためのものである。これらの信号には、例えば、標準時を表す情報が含まれた放送波から抽出されるタイミング信号や時刻情報を用いることができる。また、そのような放送波として、具体的には、衛星測位システム（例えば、ＧＰＳ）の航法衛星からの送信波や日本標準時を表す標準電波、携帯電話の基地局からの送信波等が考えられる。なお、ＧＰＳは、Global Positioning Systemの略である。

【0025】

信号絶縁部３２は、周知のフォトカプラを用いて構成され、入出力部３１と信号処理部３３との間で入出力される各信号の信号線を電気的に絶縁しながら信号を伝達する。
信号処理部３３は、デジタルＰＬＬ回路等によって構成され、入出力ポート３１ａ〜３１ｄから入力される信号や情報に基づいて、タイミング同期を行なったクロック信号を生成してメインボード２０を構成する各部に供給すると共に、時刻同期により設定された時刻情報を保持する。

【0026】

第２電圧監視部３６は、第２電源部３５の給電電圧を監視し、その給電電圧が予め設定された異常判定閾値より低下した場合に、アクティブレベルとなる第２監視信号を出力する。

【0027】

監視絶縁部３７は、周知のフォトカプラを用いて構成され、第２電圧監視部３６と論理回路部２７との間の信号線を電気的に絶縁しながら信号、即ち第２監視信号を伝達する。なお、論理回路部２７の監視情報保持部２７１は、監視絶縁部３７を介して第２電圧監視部３６から供給される第２監視信号の信号レベルを、ＣＰＵ２５１からの読出可能な状態に保持する。

【0028】

第１電源部３４は、任意のＤＣ−ＤＣコンバータにて構成されている。但し、第１電源部３４を構成するＤＣ−ＤＣコンバータが絶縁型である場合は、入力側と出力側とでグランドラインが互いに接続される。つまり、第１電源部３４の出力側のグランドラインは、電源モジュール４０からの給電線と共通のグランドラインを有するように構成されている。そして、第１電源部３４は、電源モジュール４０から給電を受け所定電圧（例えば、３．３Ｖ）に変換して、信号処理部３３、信号絶縁部３２を構成するフォトカプラの信号処理部３３側回路、監視絶縁部３７を構成するフォトカプラの論理回路部２７側回路に電源供給する。

【0029】

第２電源部３５は、入力側と出力側とが絶縁された絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータにて構成されている。つまり、第２電源部３５の出力側のグランドラインを含む給電線は、電源モジュール４０からの給電線や、第１電源部３４の出力側の給電線とは絶縁されている。そして、第２電源部３５は、電源モジュール４０から給電を受け所定電圧（例えば、３．３Ｖ）に変換して、入出力部３１、第２電圧監視部３６、信号絶縁部３２を構成するフォトカプラの入出力部３１側回路、監視絶縁部３７を構成するフォトカプラの第２電圧監視部３６側回路に電源供給する。

【0030】

［４．動作］
入出力部３１を構成する入出力ポート３１ａ~３１ｄを介して入出力される信号に基づいて、信号処理部３３は、当該通信装置１と共にネットワークを構成する他の通信装置で使用されるものと同期したクロックを生成し、このクロックを用いてスイッチＬＳＩ２４やＩＦモジュール２１等を動作させる。第２電圧監視部３６は、第２電源部３５による入出力部３１への給電電圧を監視し、その監視結果を表す第２監視信号を、監視絶縁部３７を介して監視情報保持部２７１に供給する。監視情報保持部２７１は、第２監視信号の信号レベルを保持すると共に、その保持した結果をＣＰＵ２５１に対して出力する。第１電圧監視部２６１は、第１電源部３４による信号処理部３３への給電電圧を監視し、その監視結果を表す第１監視信号の信号レベルを保持すると共に、その保持した結果をＣＰＵ２５１に対して出力する。ＣＰＵ２５１は、第１監視信号および第２監視信号の信号レベルおよび装置各部の状態を表す図示しない各種監視信号に基づき、異常の有無や異常の状態を判断し、その判断結果に応じた各種制御を実行する。具体的には、例えば、入出力部３１からの信号入力が予め設定された一定時間以上継続してない場合に、第２監視信号を確認することで、第２電源部３５による給電系の異常であるか、単に信号入力がないだけなのかを判断することができる。また、ＣＰＵ２５１が実行する制御としては、例えば、検出された異常の状態に応じて、図示しないＬＥＤ等を点灯させることで、異常の発生やその種類を通知することが考えられる。なお、これに限るものではなく、装置全体をリセットしたり、異常のある部位を予備系に切り替えたりする制御等を実行してもよい。

【0031】

［５．効果］
以上詳述して実施形態によれば、以下の効果が得られる。
通信装置１では、信号絶縁部３２、監視絶縁部３７、第２電源部３５によって、当該通信装置１の外部からの信号を入出力する入出力部３１だけでなく、入出力部３１への給電電圧を監視する第２電圧監視部３６も、それ以外の部位とは絶縁されている。このため、入出力部３１を構成する入出力ポート３１ａ〜３１ｄを介して侵入するノイズへの耐性を確保しつつ、入出力部３１側の異常を、入出力部３１とは絶縁されたＣＰＵ２５１側にて的確に把握することができる。

【0032】

［６．他の実施形態］
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

【0033】

（Ａ）上記実施形態では、第２監視信号を論理回路部２７の監視情報保持部２７１が保持し、第１監視信号を保守管理ＬＳＩ２６の第１電圧監視部２６１が保持して、ＣＰＵ２５１に供給するように構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、第１電圧監視部２６１を論理回路部２７に設けたり、逆に監視情報保持部２７１を保守管理ＬＳＩ２６に設けたりしてもよい。これらの機能配置は、同期モジュール用コネクタ２８の位置や数に応じて、例えば、総合的な配線長が最短となるように、適宜設計すればよい。

【0034】

（Ｂ）上記実施形態では、信号絶縁部３２および監視絶縁部３７としてフォトカプラを用いているが、これに限定されるものではなく、例えばパルストランス等を用いてもよい。

【0035】

（Ｃ）上記実施形態では、信号処理部３３が第１電源部３４からの給電により動作するように構成されているが、これに限定されるものではなく、第１電源部３４と共通のグランドラインを有する電源からの給電により動作するように構成してもよい。また、第２電圧監視部３６が第２電源部３５からの給電により動作するように構成されているが、これに限定されるものではなく、第２電源部３５と共通のグランドラインを有する電源からの給電により動作するように構成してもよい。

【0036】

（Ｄ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

【0037】

（Ｅ）上述した通信装置の他、当該通信装置を構成要素とするシステムなど、種々の形態で本発明を実現することもできる。

【符号の説明】

【0038】

１…通信装置、１０…筐体、１２…フロントパネル、１２ａ…外部ポート、１２ｂ…マネージメント用ポート、１２ｃ…カード用スロット、１２ｄ…同期用スロット、１４…電源用スロット、２０…メインボード、２０ａ…基板、２１…ＩＦモジュール、２２…マネージメント用ＩＦモジュール、２３…メモリ用ＩＦモジュール、２４…スイッチＬＳＩ、２５…ＣＰＵボード、２６…保守管理ＬＳＩ、２７…論理回路部、２８…同期モジュール用コネクタ、２９…電源モジュール用コネクタ、３０…同期モジュール、３０ａ…前面部、３１…入出力部、３１ａ〜３１ｄ…入出力ポート、３２…信号絶縁部、３３…信号処理部、３４…第１電源部、３５…第２電源部、３６…第２電圧監視部、３７…監視絶縁部、４０…電源モジュール、２５１…ＣＰＵ、２６１…第１電圧監視部、２７１…監視情報保持部。

【図1】

【図2】

【図3】