(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】
(24)【登録日】2024-07-29
(45)【発行日】2024-08-06
(54)【発明の名称】通信装置およびアクティブケーブル
(51)【国際特許分類】
G06F 3/00 20060101AFI20240730BHJP
H04B 10/075 20130101ALI20240730BHJP
G06F 13/38 20060101ALI20240730BHJP
【ＦＩ】
G06F3/00 A
H04B10/075
G06F3/00 R
G06F13/38 350
G06F13/38 320A
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020136672
(22)【出願日】2020-08-13
(65)【公開番号】P2022032660
(43)【公開日】2022-02-25
【審査請求日】2023-05-29
(73)【特許権者】
【識別番号】399011195
【氏名又は名称】ザインエレクトロニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100110582
【弁理士】
【氏名又は名称】柴田 昌聰
(72)【発明者】
【氏名】藤田 悠介
【審査官】松平 英
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３１７７７４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】APPLE INC. et al，Universal Serial Bus 4 (USB4TM) Specification，[online]，Version 1.0，2019 USB 3.0 Promoter Group，2019年08月，pp.12-13, 17, 21-22, 76-77, 468-477，インターネット：＜URL : http://caxapa.ru/thumbs/945953/USB4_1.0_20190829.pdf＞
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｆ３／００
３／１８
１１／１６－１１／２０
１３／００－１３／１４
１３／２０－１３／４２
Ｈ０４Ｂ１０／００－１０／９０
Ｈ０４Ｊ１４／００－１４／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも一方がＵＳＢ４規格に準拠した第１レーンアダプタと第２レーンアダプタとの間で通信を行うアクティブケーブルに設けられる通信装置であって、前記第１レーンアダプタと前記第２レーンアダプタとの間で送信される主信号に対して消費電力量に応じた能動的動作をする１または複数の能動デバイスと、
前記第１レーンアダプタと前記第２レーンアダプタとの間で送信されるサイドバンド信号のレベルを検知するレベル検知部と、
前記レベル検知部により検知されたサイドバンド信号のレベルが一定時間以上に亘ってＬレベルである場合に、前記能動デバイスの何れかを低消費電力状態とする制御部と、
を備える通信装置。
【請求項2】
前記アクティブケーブルがアクティブ銅ケーブルであり、前記制御部は、前記レベル検知部により検知されたサイドバンド信号のレベルが一定時間以上に亘ってＬレベルである場合に、前記能動デバイスとしてのリドライバまたはリタイマを低消費電力状態とする、
請求項１に記載の通信装置。
【請求項3】
前記アクティブケーブルがアクティブ光ケーブルであり、前記制御部は、前記レベル検知部により検知されたサイドバンド信号のレベルが一定時間以上に亘ってＬレベルである場合に、前記能動デバイスとしてのレーザドライバまたはトランスインピーダンスアンプリファイアを低消費電力状態とする、
請求項１に記載の通信装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記レベル検知部により検知されたサイドバンド信号のレベルが一定時間以上に亘ってＬレベルである場合に、前記能動デバイス以外の回路をも低消費電力状態とする、請求項１～３の何れか１項に記載の通信装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記レベル検知部により検知されたサイドバンド信号のレベルが一定時間以上に亘ってＬレベルである場合に、前記能動デバイスの何れかの動作の調整を行う、請求項１～４の何れか１項に記載の通信装置。
【請求項6】
前記レベル検知部におけるサイドバンド信号の入力端と基準電位供給端との間に設けられた抵抗器を更に備える、請求項１～５の何れか１項に記載の通信装置。
【請求項7】
請求項１～６の何れか１項に記載の通信装置を備えるアクティブケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、少なくとも一方がＵＳＢ４規格に準拠した第１レーンアダプタと第２レーンアダプタとの間で通信を行うアクティブケーブル、および、このアクティブケーブルに設けられる通信装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
コンピュータ等の情報機器に周辺機器を接続するためのシリアルバス規格の一つとしてユニバーサル・シリアル・バス（Universal Serial Bus、ＵＳＢ）がある。ＵＳＢは、最初の規格であるＵＳＢ１.０が１９９６年に登場して以降、現在のパーソナルコンピュータ周辺機器において最も普及した汎用インターフェース規格である。２０１７年９月にＵＳＢ３.２規格（非特許文献１参照）が正式リリースされ、２０１９年８月にＵＳＢ４規格（非特許文献２参照）が正式リリースされた。ＵＳＢ４は、ＵＳＢ３.２に対して後方互換性が要求されている。
【0003】
主信号であるＳＳ（Super Speed）信号のデータレート（１レーン当たり）は、ＵＳＢ３.２のＧｅｎ１では５Ｇｂｐｓであり、ＵＳＢ３.２のＧｅｎ２では１０Ｇｂｐｓであり、ＵＳＢ４のＧｅｎ２では１０Ｇｂｐｓであり、ＵＳＢ４のＧｅｎ３では２０Ｇｂｐｓである。ＳＳ信号は差動信号である。ＳＳ信号の通信に２レーンを利用することができる。
【0004】
ＵＳＢ４では、ＳＳ信号通信用のレーンとは別に、サイドバンド用（SidebandUse、ＳＢＵ）通信線が設けられている。サイドバンド信号のデータレートは１Ｍｂｐｓである。サイドバンド信号は、シングルエンドで全二重の双方向通信である。しかし、ＵＳＢ３.２ではＳＢＵ通信線は設けられていない。
【0005】
また、ＵＳＢ４では、ＣＣ通信線によりパワーデリバリ（Power Delivery）通信（非特許文献３参照）が行われる。パワーデリバリ通信は、シングルエンドで半二重の通信である。
【0006】
ＵＳＢ４ではＴｙｐｅ-Ｃコネクタ（非特許文献４参照）が用いられる。図１は、Ｔｙｐｅ-Ｃコネクタの端子配列を示す図である。主信号であるＳＳ信号の通信には、ＴＸ１＋，ＴＸ１－，ＴＸ２＋，ＴＸ２－，ＲＸ１＋，ＲＸ１－，ＲＸ２＋，ＲＸ２－の各端子が用いられる。サイドバンド通信には、ＳＢＵ１，ＳＢＵ２の各端子が用いられる。パワーデリバリ通信には、ＣＣ（Configuration Channel）端子が用いられる。
【0007】
図２は、ＵＳＢ４規格準拠の通信ケーブルにより２つの機器が接続された構成を示す図である。ＤＦＰ（Downstream Facing Port）およびＵＦＰ（UpstreamFacing Port）はリンクパートナである。ＤＦＰは、ホスト側の機器であり、例えばコンピュータ等の情報機器である。ＵＦＰは、デバイス側の機器であり、例えばマウスやディスプレイ等の周辺機器である。レーンアダプタ（Lane Adapter）は、ＤＦＰおよびＵＦＰそれぞれに設けられており、ＵＳＢ４によるＳＳ信号通信の主体となるものである。
【0008】
ＤＦＰとＵＦＰとは通信ケーブルにより互いに接続される。ＤＦＰとＵＦＰとを互いに接続する通信ケーブルが短い場合には、その通信ケーブルは、パッシブ・ケーブルであってもよい。一方、通信ケーブルが長い場合（ＵＳＢ４では長さ０.８ｍ以上の場合）には、その通信ケーブルはアクティブケーブルであることが要求される。アクティブケーブルとして、電気信号のまま伝送するアクティブ銅ケーブル（Active Cupper Cable、ＡＣＣ）と、電気信号を光信号に変換して光信号を伝送するアクティブ光ケーブル（Active Optical Cable、ＡＯＣ）とがある。
【0009】
アクティブケーブルは能動デバイスを備えている。能動デバイスは、主信号に対して消費電力量に応じた能動的動作をすることができる。ＡＣＣの場合、能動デバイスは、信号の損失（特に高周波帯域の損失）を補正するリドライバやリタイマ等である。ＡＯＣの場合、能動デバイスは、電流信号を光信号に変換するレーザダイオード、レーザダイオードに電流信号を供給してレーザダイオードを駆動する駆動部（レーザドライバ）、光信号を電流信号に変換するフォトダイオード、フォトダイオードから出力される電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプリファイア（Trans Impedance Amplifier、ＴＩＡ）等である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0010】
【文献】“The USB 3.2 Specification releasedon September 22, 2017 and ECNs”, ［online］，USB Implementers Forum，［令和２年８月６日検索］，インターネット＜URL：https://www.usb.org/document-library/usb-32-specification-released-september-22-2017-and-ecns＞
【文献】“USB4 Specification”, ［online］，USB Implementers Forum，［令和２年８月６日検索］，インターネット＜URL：https://www.usb.org/document-library/usb4tm-specification＞
【文献】“USB Type-C Cable and ConnectorSpecification Revision 2.0”, ［online］，USB Implementers Forum，［令和２年８月６日検索］，インターネット＜https://www.usb.org/document-library/usb-type-cr-cable-and-connector-specification-revision-20＞
【文献】“USB Power Delivery”, ［online］，USB Implementers Forum，［令和２年８月６日検索］，インターネット＜https://www.usb.org/document-library/usb-power-delivery＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
ＵＳＢ４規格準拠のアクティブケーブルによりＤＦＰとＵＦＰとが互いに接続された構成（図２）において、ＤＦＰおよびＵＦＰそれぞれのレーンアダプタの間でＳＳ信号の通信が行われていないスリープ状態にある期間では、アクティブケーブルに含まれる能動デバイスの消費電力を低く抑えることが望まれる。しかし、ＵＳＢ３.２規格準拠のアクティブケーブルではスリープ状態にあることを検知できるが、そのスリープ状態検知技術をＵＳＢ４規格準拠のアクティブケーブルに適用することができない。
【0012】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、少なくとも一方がＵＳＢ４規格に準拠した第１レーンアダプタと第２レーンアダプタとの間で通信を行うアクティブケーブルにおいて簡易な構成で能動デバイスを低消費電力状態にすることができる通信装置、および、このような通信装置を備えるアクティブケーブルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の通信装置は、少なくとも一方がＵＳＢ４規格に準拠した第１レーンアダプタと第２レーンアダプタとの間で通信を行うアクティブケーブルに設けられる通信装置であって、(1) 第１レーンアダプタと第２レーンアダプタとの間で送信される主信号に対して消費電力量に応じた能動的動作をする１または複数の能動デバイスと、(2) 第１レーンアダプタと第２レーンアダプタとの間で送信されるサイドバンド信号のレベルを検知するレベル検知部と、(3) レベル検知部により検知されたサイドバンド信号のレベルが一定時間以上に亘ってＬレベルである場合に、能動デバイスの何れかを低消費電力状態とする制御部と、を備える。
【0014】
アクティブケーブルがアクティブ銅ケーブルであってもよい。このとき、制御部は、レベル検知部により検知されたサイドバンド信号のレベルが一定時間以上に亘ってＬレベルである場合に、能動デバイスとしてのリドライバまたはリタイマを低消費電力状態とするのが好適である。
【0015】
アクティブケーブルがアクティブ光ケーブルであってもよい。このとき、制御部は、レベル検知部により検知されたサイドバンド信号のレベルが一定時間以上に亘ってＬレベルである場合に、能動デバイスとしてのレーザドライバまたはトランスインピーダンスアンプリファイアを低消費電力状態とするのが好適である。
【0016】
制御部は、レベル検知部により検知されたサイドバンド信号のレベルが一定時間以上に亘ってＬレベルである場合に、能動デバイス以外の回路をも低消費電力状態とするのが好適である。また、制御部は、レベル検知部により検知されたサイドバンド信号のレベルが一定時間以上に亘ってＬレベルである場合に、能動デバイスの何れかの動作の調整を行うのが好適である。
【0017】
本発明の通信装置は、レベル検知部におけるサイドバンド信号の入力端と基準電位供給端との間に設けられた抵抗器を更に備えるのが好適である。
【0018】
本発明のアクティブケーブルは、上記の本発明の通信装置を備える。
【0019】
なお、本明細書において、ＵＳＢ４規格は、ＵＳＢ４以降にＵＳＢ４互換性を有するものとして策定されるＵＳＢ規格を含む。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、少なくとも一方がＵＳＢ４規格に準拠した第１レーンアダプタと第２レーンアダプタとの間で通信を行うアクティブケーブルにおいて簡易な構成で能動デバイスを低消費電力状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0023】
初めに、ＵＳＢ３.２規格準拠のアクティブケーブルではスリープ状態にあることを検知できるが、そのスリープ状態検知技術をＵＳＢ４規格準拠のアクティブケーブルに適用することができないことについて説明する。
【0024】
図３は、ＵＳＢ４規格におけるレーンアダプタのステートマシンを示す状態遷移図である。電源投入直後のＣＬｄステートでは、レーン初期化（Lane Initialization）が行われる。レーン初期化終了後のTrainingステートでは、イコライザ・トレーニングが行われて、ＤＦＰとＵＦＰとの間のリンクが確立される。イコライザ・トレーニング終了後のＣＬ０ステートでは、通常モードとしてＤＦＰおよびＵＦＰそれぞれのレーンアダプタの間でＳＳ信号による通信が行われる。ＣＬ０ｓ，ＣＬ１，ＣＬ２の各ステートでは、ＤＦＰおよびＵＦＰそれぞれのレーンアダプタの間でＳＳ信号による通信が行われない。ＣＬ０ｓステートの終了後にはＣＬ０ステートに復帰する。ＣＬ１，ＣＬ２の各ステートの終了後にはTrainingステートに戻る。
【0025】
レーンアダプタ・ステートマシン（Lane Adapter State Machine）は物理論理層のステートマシンである。これより上位のコンフィグレーション層にルータ・ステートマシン（Router State Machine）がある。このルータ・ステートマシンのスリープ・ステートは、ＤＦＰおよびＵＦＰそれぞれのレーンアダプタの間でＳＳ信号の通信を行わないスリープ状態となる際に使用される。このスリープ状態の期間、アクティブケーブルに含まれる能動デバイスの消費電力を低く抑えることが望まれる。しかし、ルータ・ステートマシンのスリープ・ステートは、上位のコンフィグレーション層のものであるから、検知することができない。したがって、レーンアダプタ・ステートマシンに基づいて、スリープ状態にあることを検知することが必要である。
【0026】
ＵＳＢ３.２では、ＳＳ信号の無信号状態が一定時間（３２０ｎｓ）以上続くと、スリープ状態にあると判断することができる。しかし、スリープ状態の検知に基づいて低消費電力状態とした後に、これから。ＳＳ信号の通信を行うウェイク状態に迅速に復帰する必要があることから、この技術をＵＳＢ４に適用することができない。
【0027】
ＵＳＢ４では、ＣＬ０ｓ，ＣＬ１，ＣＬ２の各ステートは、ローパワー・ステートである。ローパワー・ステートになると、レーンアダプタはＳＳ信号の通信を行わない。ＣＬ０ｓ，ＣＬ１，ＣＬ２の各ステートからウェイク状態に迅速に復帰する必要がある。
【0028】
ＣＬ０ｓステートからＣＬ０ステートに復帰する際には、ＤＦＰおよびＵＦＰの何れか一方の側のレーンアダプタは、他方の側のレーンアダプタへ、少なくとも１６サイクルのＬＰＦＳ（Low Frequency Periodic Signaling）を送る。他方の側のレーンアダプタは、このＬＰＦＳを受けて、ＣＬ０ｓステートからＣＬ０ステートに復帰する。ＬＰＦＳは、一度しか送られないので、一方の側のレーンアダプタから他方の側のレーンアダプタへ必ず伝送されなければならず、その伝送がアクティブケーブルにより妨げられてはならない。
【0029】
ＬＰＦＳは、レーンアダプタ間で送りあう低速トグルパターン信号である。ＬＰＦＳの周期は２０～８０ｎｓであり、ＬＰＦＳの１６サイクルは最短で３２０ｎｓである。ＳＳ信号の無信号状態が一定時間以上続くことの検知に基づいてスリープ状態にあると判断して、アクティブケーブルの能動デバイスを低消費電力状態としたとしても、ＣＬ０ｓステートからＣＬ０ステートに復帰する際には、ＬＰＦＳの受信を検知して直ちに起動してＬＰＦＳを通過させる必要がある。しかし、３２０ｎｓ以下の短時間の起動は困難であり、通常は１０μｓ程度の起動時間を要することから。ＬＰＦＳを通過させることが困難である。したがって、ＣＬ０ｓステートからＣＬ０ステートに復帰することができない。
【0030】
ＣＬ１ステートまたはＣＬ２ステートからTrainingステートに戻る際には、ＤＦＰおよびＵＦＰの何れか一方の側のレーンアダプタは、他方の側のレーンアダプタへ、ＬＰＦＳを送る。他方の側のレーンアダプタは、送られて来たＬＰＦＳを受けて、一方の側のレーンアダプタへＬＰＦＳを送り返す。最初にＬＰＦＳを送った側のレーンアダプタは、相手側のレーンアダプタからＬＰＦＳが帰ってくるまで、相手側のレーンアダプタへＬＰＦＳを送り続ける。したがって、アクティブケーブルの能動デバイスが低消費電力状態から起動するまでに時間を要しても、ＣＬ１ステートまたはＣＬ２ステートからTrainingステートに戻ることができる。
【0031】
ただし、ＣＬ０ｓステートにあるか、それとも、ＣＬ１ステートまたはＣＬ２ステートにあるか、を区別できなければならない。ＣＬ０ステートからＣＬ０ｓ，ＣＬ１，ＣＬ２の何れのステートに遷移するかの情報は、レーンアダプタ間で高速のＳＳ信号で送られる。この高速のＳＳ信号の内容を解読すればよいが、その為の回路の設計は容易でなく、回路の規模が大きい。したがって、簡易な回路構成では、ＣＬ０ｓ，ＣＬ１，ＣＬ２の各ステートにおいてアクティブケーブルの能動デバイスを低消費電力状態にすることはできない。
【0032】
以上のとおり、ＵＳＢ３.２規格準拠のアクティブケーブルにおけるスリープ状態検知技術は、ＵＳＢ４規格準拠のアクティブケーブルに適用することができない。仮に、ＳＳ信号の無信号状態が一定時間以上続くことの検知に基づいてスリープ状態にあると判断して、アクティブケーブルの能動デバイスを低消費電力状態としたとすると、ＣＬ０ｓステート時に、このＣＬ０ｓステートからＣＬ０ステートに復帰することができず、デッドロックが生じてしまう。
【0033】
ところで、レーンアダプタのＣＬｄステートで行われるレーン初期化は、次のようにして行われる。図４は、ＵＳＢ４規格におけるレーンアダプタのＣＬｄステートで行われるレーン初期化のフローチャートである。レーン初期化（Lane Initialization）では、ＣＣ通信線を用いたパワーデリバリ通信、および、ＳＢＵ通信線を用いたサイドバンド通信により、ＤＦＰおよびＵＦＰそれぞれのレーンアダプタの間で、ＵＳＢ４およびＵＳＢ３.２の何れで通信を行うか、ならびに、何れのデータレートで通信を行うか等が決定される。レーン初期化の手続はｐｈａｓｅ１～５に区分される。
【0034】
レーン初期化のｐｈａｓｅ１では、ＣＣ通信線を用いたパワーデリバリ通信により、双方のリンクパートナ（ＤＦＰ、ＵＦＰ）およびアクティブケーブル内のデバイスがＵＳＢ４規格に対応しているか否かが確認される。これら全てがＵＳＢ４規格に対応している場合、ＵＳＢ４による通信が開始され、ｐｈａｓｅ２以降に進む。逆に、何れかがＵＳＢ４規格に対応していない場合、ＵＳＢ３.２による通信が開始され、ｐｈａｓｅ２以降に進まない。ｐｈａｓｅ1の期間では、サイドバンド信号はＬレベルに固定されている。
【0035】
レーン初期化のｐｈａｓｅ２では、ＳＢＵ通信線を用いたサイドバンド通信により、何れのデータレートで通信を行うか等が決定される。ｐｈａｓｅ２以降では、サイドバンド信号は、基本的にはＨレベルを維持し、シンボル送信の際には、１ビットのＬレベル（スタートビット）、８ビットの任意のレベル（シンボル）および１ビットのＨレベル（ストップビット）となり、以降はＨレベルを維持する。
【0036】
レーンアダプタ・ステートマシンのＣＬｄステートの期間は、ＳＳ信号の通信を行っていないレーン初期化の期間であるが、ルータ・ステートマシンのスリープ・ステートの期間を含む。ＣＬｄステートのうちｐｈａｓｅ１ではサイドバンド信号はＬレベルに固定されているのに対して、ｐｈａｓｅ２以降ではサイドバンド信号は基本的にはＨレベルを維持することになる。したがって、低速信号であるサイドバンド信号のレベルを簡易な回路構成をモニタすることにより、レーンアダプタ・ステートマシンのＣＬｄステートのｐｈａｓｅ１にあることを検知することができ、アクティブケーブルに含まれる能動デバイスの消費電力を低く抑えることができる。
【0037】
以下に説明する構成は、本発明者による上記のような考察に基づくものである。
【0038】
図５は、第１実施形態のアクティブケーブル１００の構成を示す図である。本実施形態のアクティブケーブル１００は、アクティブ銅ケーブル（ＡＣＣ）である。アクティブケーブル１００は、一方のリンクパートナ１４０のレーンアダプタ１４１と他方のリンクパートナ１５０のレーンアダプタ１５１との間で通信を行うものである。レーンアダプタ１４１およびレーンアダプタ１５１のうち少なくとも一方はＵＳＢ４規格に準拠している。
【0039】
アクティブケーブル１００の一方側にある端末装置１１０は、通信装置１１１およびコネクタ１１４を備える。コネクタ１１４はレーンアダプタ１４１に接続される。アクティブケーブル１００の他方側にある端末装置１２０は、通信装置１２１およびコネクタ１２４を備える。コネクタ１２４はレーンアダプタ１５１に接続される。
【0040】
通信装置１１１と通信装置１２１との間に通信線（銅線）１３０が設けられている。この通信線１３０は、主信号であるＳＳ信号を送信するＳＳ信号線（ＴＸ１＋，ＴＸ１－，ＴＸ２＋，ＴＸ２－，ＲＸ１＋，ＲＸ１－，ＲＸ２＋，ＲＸ２－）、サイドバンド信号を送信するＳＢＵ通信線、パワーデリバリ信号を送信するＣＣ通信線、電力供給に用いられる電源線（Ｖconn線）などを含む。
【0041】
図６は、第１実施形態のアクティブケーブル１００に含まれる通信装置１１１の構成を示す図である。この図には、通信装置１１１のうち、リンクパートナ１４０のレーンアダプタ１４１からリンクパートナ１５０のレーンアダプタ１５１へ送られるＳＳ信号に関連する構成が主に示されている。通信装置１２１も同様の構成とすることができる。また、送信するＳＳ信号ではなく受信するＳＳ信号についても同様の構成としてもいいし、送信するＳＳ信号および受信するＳＳ信号の双方について同様の構成としてもよい。
【0042】
通信装置１１１は、制御部１１、比較部１２、抵抗器１３、電圧源１４、信号検出部１５、リドライバ１６、ｅＭａｒｋｅｒ１７および電源ＩＣ１８を備える。これらは、パドルカード（Paddle Card）と呼ばれる基板の上に実装される。
【0043】
比較部１２は、ＳＢＵ信号線の電圧値を入力するともに、電圧源１４から出力される参照電圧値を入力して、ＳＢＵ信号線の電圧値と参照電圧値とを大小比較することにより、サイドバンド信号のレベルを検知するレベル検知部である。比較部１２は、このレベル検知結果を制御部１１に通知する。
【0044】
抵抗器１３は、レベル検知部である比較部１２におけるサイドバンド信号の入力端と基準電位供給端との間に設けられている。基準電位供給端は、電源電位を供給するものであってもよいし、接地電位を供給するものであってもよい。抵抗器１３は、プルアップ抵抗またはプルダウン抵抗である。抵抗器１３が設けられていることにより、レーンアダプタ１４１およびレーンアダプタ１５１のうち何れか一方がＵＳＢ４規格に準拠していない場合（すなわち、サイドバンド通信を行わない場合）であっても、比較部１２におけるサイドバンド信号の入力端の電位が確定し、無駄な電流が比較部１２に流れることを抑制することができる。また、抵抗器１３が十分に大きい抵抗値を有することにより、ＳＢＵ通信に影響を及ぼさないようにすることができる。
【0045】
信号検出部１５は、リンクパートナ１４０のレーンアダプタ１４１からリンクパートナ１５０のレーンアダプタ１５１へ送られる主信号であるＳＳ信号の有無を検出し、この検出結果を制御部１１に通知する。
【0046】
リドライバ１６は、送信の際のＳＳ信号の損失（特に高周波帯域の損失）を補正するものであり、ＳＳ信号に対して消費電力量に応じた能動的動作をすることができる。なお、リドライバ１６に替えてリタイマが設けられてもよい。
【0047】
ｅＭａｒｋｅｒ１７は、接続相手に対して通知すべきアクティブケーブル１００の情報を記憶している。記憶している情報は、例えば、電源線に流せる最大電流および最大電圧、ＵＳＢ４に対応に対応しているのかＵＳＢ３.２専用であるのか、ＳＳ信号線の最大データレート、等である。ｅＭａｒｋｅｒ１７は、ＣＣ線により接続相手に情報を通知する。
【0048】
電源ＩＣ１８は、電源線（Ｖconn線）により供給される５Ｖの電源を、これより低い電圧（例えば３.３Ｖ）に下げて、その低い電圧を制御部１１、比較部１２、抵抗器１３、電圧源１４、信号検出部１５およびリドライバ１６等に与える。
【0049】
制御部１１は、レベル検知部である比較部１２からサイドバンド信号レベルの検知結果を受け取り、また、信号検出部１５からＳＳ信号有無の検出結果を受け取る。制御部１１は、サイドバンド信号レベルが一定時間以上に亘ってＬレベルである場合に、能動デバイスであるリドライバ１６を低消費電力状態とする。
【0050】
前述したとおり、ＵＳＢ４規格におけるレーンアダプタのＣＬｄステートで行われるレーン初期化において、ｐｈａｓｅ１ではサイドバンド信号はＬレベルに固定されているのに対して、ｐｈａｓｅ２以降ではＳＢＵ通信線を用いたサイドバンド通信によりシンボルが送信される。ｐｈａｓｅ２以降では、サイドバンド信号は、基本的にはＨレベルを維持し、シンボル送信の際には、１ビットのＬレベル（スタートビット）、８ビットの任意のレベル（シンボル）および１ビットのＨレベル（ストップビット）となり、以降はＨレベルを維持する。また、サイドバンド信号のデータレートは１Ｍｂｐｓであり、サイドバンド信号の１ビットの時間は１μｓである。したがって、サイドバンド信号レベルが１０ビット分の時間（１０μｓ）以上続けば、レーンアダプタがＣＬｄステートのｐｈａｓｅ１にあると判断することができる。
【0051】
そこで、制御部１１は、サイドバンド信号レベルが一定時間（少なくとも１０μｓ）に亘ってＬレベルである場合に、能動デバイスであるリドライバ１６を低消費電力状態とすることができる。また、制御部１１は、サイドバンド信号レベルに加えて、ＳＳ信号の無信号状態をも確認することで、より確実にレーンアダプタがＣＬｄステートのｐｈａｓｅ１にあると判断することができる。
【0052】
制御部１１は、サイドバンド信号レベルが一定時間以上に亘ってＬレベルである場合に、リドライバ１６を低消費電力状態とするだけでなく、ｅＭａｒｋｅｒ１７を低消費電力状態としてもよいし、電源ＩＣ１８を低消費電力状態としてもよい。これにより、通信装置１１１の全体を、より低消費電力の状態とすることができる。
【0053】
また、制御部１１は、サイドバンド信号レベルが一定時間以上に亘ってＬレベルである場合に、能動デバイスであるリドライバ１６の動作の調整を行ってもよい。具体的には、リドライバ１６の動作の調整は、例えばＳＳ信号のロス補正の際の周波数依存性の調整である。レーンアダプタがＣＬｄステートのｐｈａｓｅ１にあるとき、ＳＳ信号が無信号状態であり、ウェイク状態への迅速が復帰が要求されないので、リドライバ１６の動作の調整を行うことができる。
【0054】
本実施形態では、サイドバンド信号レベルが一定時間以上に亘ってＬレベルであることを検知するだけでよいので、その為のレベル検知部である比較部１２を回路規模が小さい簡易な構成とすることができる。したがって、通信装置１１１も、簡易な構成とすることができ、低コストかつ低電力でパドルカード上に実装することができる。
【0055】
図７は、第２実施形態のアクティブケーブル２００の構成を示す図である。本実施形態のアクティブケーブル２００は、アクティブ光ケーブル（ＡＯＣ）である。アクティブケーブル２００は、一方のリンクパートナ２４０のレーンアダプタ２４１と他方のリンクパートナ２５０のレーンアダプタ２５１との間で通信を行うものである。レーンアダプタ２４１およびレーンアダプタ２５１のうち少なくとも一方はＵＳＢ４規格に準拠している。
【0056】
アクティブケーブル２００の一方側にある端末装置２１０は、通信装置２１１、レーザダイオード２１２、フォトダイオード２１３およびコネクタ２１４を備える。コネクタ２１４はレーンアダプタ２４１に接続される。アクティブケーブル２００の他方側にある端末装置２２０は、通信装置２２１、レーザダイオード２２２、フォトダイオード２２３およびコネクタ２２４を備える。コネクタ２２４はレーンアダプタ２５１に接続される。
【0057】
レーザダイオード２１２とフォトダイオード２２３との間に、光信号を伝送する信号線として光ファイバ２３１が設けられている。レーザダイオード２２２とフォトダイオード２１３との間に、光信号を伝送する信号線として光ファイバ２３２が設けられている。これらの信号線は、主信号であるＳＳ信号、サイドバンド信号、パワーデリバリ信号などを送信する。
【0058】
図８は、第２実施形態のアクティブケーブル２００に含まれる通信装置２１１の構成を示す図である。この図には、通信装置２１１のうち、リンクパートナ２４０のレーンアダプタ２４１とリンクパートナ２５０のレーンアダプタ２５１との間で送られるＳＳ信号に関連する構成が主に示されている。通信装置２２１も同様の構成とすることができる。
【0059】
通信装置２１１は、制御部２１、比較部２２、抵抗器２３、電圧源２４、送信信号検出部２５、駆動部（レーザドライバ）２６、増幅部２７、差動増幅部２８および受信信号検出部２９を備える。また、通信装置２１１は、ｅＭａｒｋｅｒおよび電源ＩＣを備える。通信装置２１１、レーザダイオード２１２およびフォトダイオード２１３は、パドルカード上に実装される。
【0060】
比較部２２は、ＳＢＵ信号線の電圧値を入力するともに、電圧源２４から出力される参照電圧値を入力して、ＳＢＵ信号線の電圧値と参照電圧値とを大小比較することにより、サイドバンド信号のレベルを検知するレベル検知部である。比較部２２は、このレベル検知結果を制御部２１に通知する。
【0061】
抵抗器２３は、レベル検知部である比較部２２におけるサイドバンド信号の入力端と基準電位供給端との間に設けられている。基準電位供給端は、電源電位を供給するものであってもよいし、接地電位を供給するものであってもよい。抵抗器２３は、プルアップ抵抗またはプルダウン抵抗である。抵抗器２３が設けられていることにより、レーンアダプタ２４１およびレーンアダプタ２５１のうち何れか一方がＵＳＢ４規格に準拠していない場合（すなわち、サイドバンド通信を行わない場合）であっても、比較部２２におけるサイドバンド信号の入力端の電位が確定し、無駄な電流が比較部２２に流れることを抑制することができる。また、抵抗器２３が十分に大きい抵抗値を有することにより、ＳＢＵ通信に影響を及ぼさないようにすることができる。
【0062】
送信信号検出部２５は、リンクパートナ２４０のレーンアダプタ２４１からリンクパートナ２５０のレーンアダプタ２５１へ送られる主信号であるＳＳ信号の有無を検出し、この検出結果を制御部２１に通知する。
【0063】
駆動部２６は、相手方へ送信すべきＳＳ信号があるとき、その信号に基づいて電流信号をレーザダイオード２１２に与えて、レーザダイオード２１２から光信号を相手方のフォトダイオード２２３へ出力させる。
【0064】
増幅部２７は、相手方のレーザダイオード２２２から出力されて到達した光信号を受光したフォトダイオード２１３から出力される電流信号を入力し、この電流信号を電圧信号に変換して、該電圧信号（差動信号）を出力する。この増幅部２７は、電流信号を電圧信号に変換するＴＩＡである。差動増幅部２８は、増幅部２７から出力された電圧信号を増幅してＳＳ信号として出力する。
【0065】
受信信号検出部２９は、増幅部２７と差動増幅部２８との間の電圧信号の有無を検出する。すなわち、受信信号検出部２９は、リンクパートナ２５０のレーンアダプタ２５１からリンクパートナ２４０のレーンアダプタ２４１へ送られる主信号であるＳＳ信号の有無を検出する。受信信号検出部２９は、この検出結果を制御部２１に通知する。
【0066】
制御部２１は、レベル検知部である比較部２２からサイドバンド信号レベルの検知結果を受け取り、送信信号検出部２５および受信信号検出部２９それぞれからＳＳ信号有無の検出結果を受け取る。制御部２１は、サイドバンド信号レベルが一定時間以上に亘ってＬレベルである場合に、能動デバイスである駆動部２６、増幅部２７および差動増幅部２８のうち何れか１以上のものを低消費電力状態とする。
【0067】
前述したとおり、サイドバンド信号レベルが１０ビット分の時間（１０μｓ）以上続けば、レーンアダプタがＣＬｄステートのｐｈａｓｅ１にあると判断することができる。そこで、制御部２１は、サイドバンド信号レベルが一定時間（少なくとも１０μｓ）に亘ってＬレベルである場合に、能動デバイスである駆動部２６、増幅部２７および差動増幅部２８のうち何れか１以上のものを低消費電力状態とすることができる。また、制御部２１は、サイドバンド信号レベルに加えて、ＳＳ信号の無信号状態をも確認することで、より確実にレーンアダプタがＣＬｄステートのｐｈａｓｅ１にあると判断することができる。
【0068】
制御部２１は、サイドバンド信号レベルが一定時間以上に亘ってＬレベルである場合に、能動デバイスを低消費電力状態とするだけでなく、ｅＭａｒｋｅｒを低消費電力状態としてもよいし、電源ＩＣを低消費電力状態としてもよい。これにより、通信装置２１１の全体を、より低消費電力の状態とすることができる。
【0069】
また、制御部２１は、サイドバンド信号レベルが一定時間以上に亘ってＬレベルである場合に、能動デバイスである駆動部２６、増幅部２７または差動増幅部２８の動作の調整を行ってもよい。具体的には、駆動部２６の動作の調整は、例えばレーザダイオード２１２に与える電流の大きさの調整である。増幅部２７または差動増幅部２８の動作の調整は、例えば、ＳＳ信号のロス補正の際の周波数依存性の調整であり、オフセットの調整である。
レーンアダプタがＣＬｄステートのｐｈａｓｅ１にあるとき、ＳＳ信号が無信号状態であり、ウェイク状態への迅速が復帰が要求されないので、これらの動作の調整を行うことができる。
レーンアダプタがＣＬｄステートのｐｈａｓｅ１にあるとき、ＳＳ信号が無信号状態であり、ウェイク状態への迅速が復帰が要求されないので、これらの動作の調整を行うことができる。
【0070】
本実施形態でも、サイドバンド信号レベルが一定時間以上に亘ってＬレベルであることを検知するだけでよいので、その為のレベル検知部である比較部２２を回路規模が小さい簡易な構成とすることができる。したがって、通信装置２１１も、簡易な構成とすることができ、低コストかつ低電力でパドルカード上に実装することができる。
【符号の説明】
【0071】
１１…制御部、１２…比較部、１３…抵抗器、１４…電圧源、１５…信号検出部、１６…リドライバ、１７…ｅＭａｒｋｅｒ、１８…電源ＩＣ、２１…制御部、２２…比較部、２３…抵抗器、２４…電圧源、２５…送信信号検出部、２６…駆動部、２７…増幅部、２８…差動増幅部、２９…受信信号検出部、１００…アクティブケーブル、１１０…端末装置、１１１…通信装置、１１４…コネクタ、１２０…端末装置、１２１…通信装置、１２４…コネクタ、１３０…通信線、１４０…リンクパートナ、１４１…レーンアダプタ、１５０…リンクパートナ、１５１…レーンアダプタ、２００…アクティブケーブル、２１０…端末装置、２１１…通信装置、２１２…レーザダイオード、２１３…フォトダイオード、２１４…コネクタ、２２０…端末装置、２２１…通信装置、２２２…レーザダイオード、２２３…フォトダイオード、２２４…コネクタ、２３１，２３２…光ファイバ、２４０…リンクパートナ、２４１…レーンアダプタ、２５０…リンクパートナ、２５１…レーンアダプタ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】