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発明の名称 データ通信方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−324435(P2003−324435A)
公開日 平成15年11月14日(2003.11.14)
出願番号 特願2002−130686(P2002−130686)
出願日 平成14年5月2日(2002.5.2)
代理人 【識別番号】100089071
【弁理士】
【氏名又は名称】玉村 静世
【テーマコード(参考)】
5K030
5K033
5K034
【Fターム(参考)】
5K030 HA08 KX29 LC01 
5K033 CB06 DB16
5K034 AA01 CC02 CC05 DD01 EE10 FF01 FF02 GG06 HH01 HH02 HH06 LL01 LL07 MM08 NN04
発明者 栗原 清 / 石川 哲男 / 音堂 栄良
要約 課題
バスの使用効率を向上させる。

解決手段
パケット通信の等時性転送でのバンド幅に変更を生じたか否かを判別する第1処理(13,14)と、上記第1処理の結果に基づいて等時性転送でのバンド幅の変更を要求する第2処理(15)と、上記第2処理でのバンド幅の変更要求に基づいて等時性転送でのバンド幅を変更するための第3処理とを設け、パケット通信の等時性転送時における転送データバンド幅に変動が生じた場合に、それが判別されて、等時性転送のデータ転送バンド幅の変更が要求され、バススケジュールが変更されることにより、バスの使用効率の向上を達成する。
特許請求の範囲
【請求項1】 データの送信側から受信側へパケット通信の等時性転送が行われるとき、上記送信側から受信側に転送すべきデータ量に応じて上記等時性転送でのバンド幅を変更することを特徴とするデータ通信方法。
【請求項2】 データの送信側と受信側との間のデータ通信方法であって、パケット通信の等時性転送でのバンド幅に変更を生じたか否かを判別する第1処理と、上記第1処理の結果に基づいて等時性転送でのバンド幅の変更を要求する第2処理と、上記第2処理でのバンド幅の変更要求に基づいて等時性転送でのバンド幅を変更するための第3処理と、を含むことを特徴とするデータ通信方法。
【請求項3】 複数の等時性転送が競合されるとき、予め設定された優先順位に従って上記バンド幅の変更を行う請求項2記載のデータ通信方法。
【請求項4】 上記第2処理でのバンド幅の変更要求がなされてからそれに基づいて等時性転送でのバンド幅が実際に変更されるまでの間に生じたデータを、上記バンド幅の変更にかかる等時性転送以外の転送モードで転送する第4処理を含む請求項2又は3記載のデータ通信方法。
【請求項5】 上記等時性転送をアイソクロナス転送とした請求項1乃至4の何れか1項記載のデータ通信方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パケット通信技術、さらにはそれにおける等時性転送(アイソクロナス転送)に関する。
【0002】
【従来の技術】パーソナルコンピュータ向けのシリアルインターフェイス規格としてUSB(Universal Serial Bus)が知られている。USB対応機器としては、キーボード、マウス、プリンタ、スキャナ、スピーカなどがある。USBでは、USBハブを利用することで最大127個のデバイスが接続可能とされる。
【0003】USBにおけるデータ転送速度は最大12Mb/secで、キーボードやマウスなどの低速度デバイス向けに1.5Mbit/secの低速モードが規格化されている。
【0004】データ転送タイプとしては、制御転送(Control Transfers)、アイソクロナス転送(Isochronous Transfers)、割り込み転送(Interrupt Transfers)、バルク転送(Bulk Transfers)を挙げることができる。
【0005】制御転送は、確実な短いデータパケットの転送やリクエストに用いられる。それはデバイスのコンフィギュレーションに使われる。全てのデバイスはコントロール・コマンドの最小セットをサポートすることが要求されている。
【0006】アイソクロナス転送は、いわゆる等時性転送であり、一定量のデータ転送を規程時間内に配信することが保証され、リアルタイムのデータの送受信に使用される。このアイソクロナス転送モードを利用することで、音声やビデオなど、途切れると支障のある用途にもUSBの使用が可能とされる。尚、このアイソクロナス転送は、IEEE1394においてもサポートされている。
【0007】割り込み転送は、周期的にポーリングされたバルク転送に似ており、例えばホストコントローラが割り込み転送をサブミットした場合にはドライバは自動的に特定のインターバルでこの要求を繰り返す。
【0008】バルク転送は、確実な最大バンド幅までのデータパケットの転送やリクエストに用いられる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】USBやIEEE1394においてサポートされているアイソクロナス転送モードでは、データ転送バンド幅が送信側と受信側との間で予め取り決められ、それによってバスの状態にかかわらず、データ転送バンド幅が確保され、等時性が保証される。
【0010】このようなアイソクロナス転送モードについて本願発明者が検討したところ、アイソクロナス転送においては、バス上のデータ転送バンド幅を固定的にスケジューリングしてしまうことから、データ転送量の少ない場合においても、バンド幅が変更されないため、アイソクロナス転送に割り当てられたバススケジュールが活用されず、バスの使用効率が低下されてしまうことが見いだされた。
【0011】本発明の目的は、バスの使用効率を向上させるための技術を提供することにある。
【0012】本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【0013】
【課題を解決するための手段】本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【0014】すなわち、データの送信側から受信側へパケット通信の等時性転送が行われるとき、上記送信側から受信側に転送すべきデータ量に応じて上記等時性転送でのバンド幅を変更する。
【0015】上記の手段によれば、パケット通信の等時性転送が行われているときに、転送データバンド幅に変動が生じた場合、等時性転送のデータ転送バンド幅の変更を要求してバススケジュールの変更を可能にする。このことが、バスの使用効率の向上を達成する。
【0016】また、パケット通信の等時性転送でのバンド幅に変更を生じたか否かを判別する第1処理と、上記第1処理の結果に基づいて等時性転送でのバンド幅の変更を要求する第2処理と、上記第2処理でのバンド幅の変更要求に基づいて等時性転送でのバンド幅を変更するための第3処理とを設ける。
【0017】上記の手段によれば、パケット通信の等時性転送が行われているときに、転送データバンド幅に変動が生じた場合、それが第1処理で判別され、第2処理で等時性転送のデータ転送バンド幅の変更が要求され、第3処理でバススケジュールが変更される。このようにデータの送信側から受信側へパケット通信の等時性転送が行われるとき、転送すべきデータ量に応じて上記等時性転送でのバンド幅が変更されることによりバスの使用効率が向上される。
【0018】複数の等時性転送が競合される場合においてデータ転送バンド幅の変更を円滑に行うには、予め設定された優先順位に従って上記バンド幅の変更を行うようにすると良い。
【0019】また、上記第2処理でのバンド幅の変更要求がなされてからそれに基づいて等時性転送でのバンド幅が実際に変更されるまでの間に生じたデータを、上記バンド幅の変更にかかる等時性転送以外の転送モードで転送することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】図2には、本発明にかかるパケット通信の等時性転送方法が適用されるコンピュータ応用システムが示される。
【0021】図2に示されるコンピュータ応用システム20は、特に制限されないが、ホストシステム2、USBハブ3と、このUSBハブ3を介してUSBホストコントローラ219に結合される複数のUSB対応機器とを含む。特に制限されないが、上記USB対応機器には、情報入力のためのキーボード23、ポインティングデバイスとされるマウス24、画像データの取り込みを可能とするディジタルカメラ25、各種情報の印刷を可能とするプリンタ26、監視すべき場所の様子を撮影するための監視カメラ27が含まれる。
【0022】上記キーボード23やマウス24とUSBホストコントローラ219との間では、データ入力のためのインタラプトイン(Interrupt IN)転送及び制御(Control)転送が行われる。ディジタルカメラ25とUSBホストコントローラ219との間では、データ入力のためのバルクイン((Bulk IN)転送及び制御(Control)転送が行われる。プリンタ26とUSBホストコントローラ219との間では、データ出力のためのバルクアウト((Bulk OUT)転送及び制御(Control)転送が行われる。監視カメラ27とUSBホストコントローラ219との間では、データ入力のためのアイソクロナスイン転送、インタラプトイン(Interrupt IN)転送、及び制御(Control)転送が行われる。
【0023】図3には、上記ホストシステム2の構成例が示される。
【0024】中央処理装置(CPU)211、ランダムアクセスメモリ(RAM)212、リードオンリーメモリ(ROM)213、記憶装置コントローラ214、表示装置コントローラ217、周辺装置コントローラ218、USBホストコントローラ219がバス224を介して相互に結合されることによって各種信号のやり取りが可能とされる。
【0025】CPU211は、予め設定されたプログラムを実行することによって各種演算処理を行う。RAM212は、CPU211での演算処理における作業領域として利用される。ROM213には、書き換え不要のデータやプログラムが格納されている。記憶装置コントローラ214は、記憶装置215の動作制御を行う。この記憶装置215にはハードディスクなどが含まれる。表示装置コントローラ217は、表示装置222の動作制御を行う。表示装置222は、特に制限されないが、液晶ディスプレイ装置とされ、上記CPU211での演算処理結果などの各種情報の表示が可能とされる。周辺装置コントローラ218は、周辺装置223の動作制御を行う。
【0026】次に、監視カメラ27とホストシステム2との間で行われるアイソクロナス転送について詳述する。
【0027】図1には、監視カメラ27とUSBホストコントローラ219との間で行われるアイソクロナス転送の流れが示される。
【0028】通常、監視カメラ27で撮影した映像データの状態は、USBホストコントローラ219を介してリアルタイムでホストシステム2に取り込まれ、必要に応じて表示装置222に表示される。ここで、監視カメラ27で撮影した画像データの状態を検討すると、撮影したデータに変化の無い状態と変化のある状態に分けることができる。画像データに変化の無い場合は、それ自体公知技術であるフレーム間差分圧縮処理によりデータ量を減少させることができ、変化のある場合にはフレーム間差分圧縮処理においても圧縮率は上がらず、変化の無い場合に比べてデータ量は多くなる。本例に示されるコンピュータ応用システム20では、監視カメラ27とホストシステム2との間で行われるアイソクロナス転送において、転送データ量に応じてバンド幅を変化させることによりバス224の使用効率の向上を図っている。
【0029】監視カメラ27の電源投入時に、図4に示されるように機器接続初期相互通信(エニュメレーション)が行われる。この通信において、監視カメラ27は、ホストシステム2に対してアイソクロナス転送のデータ転送バンド幅(ISO転送バンド幅:1023バイト/フレーム)を要求し、ホストシステム2は、アイソクロナス転送バンド幅をスケジューリングしてそれを許可を得る(ステップ11)。ここで、USBフレームには、先頭から順に「SOF」、「ISO」、「CONT」、「BULK」が割り当てられている。「SOF」は、USBフレームの先頭を示すパケットの識別子であり、1ms毎に発生する。「ISO」は、アイソクロナス転送を示し、「CONT」は制御転送を示し、「BULK」はバルク転送を示す。
【0030】アイソクロナス転送のデータ転送バンド幅(ISO転送バンド幅:1023バイト/フレーム)が要求され、それが許可された後に、図5に示されるように監視カメラ27は、アイソクロナス転送設定のバンド幅内の転送データをUSBホストコントローラ219に転送する(ステップ12)。監視カメラ27からの転送データ量は1023バイトであり、アイソクロナス転送に割り当てられたバス時間に無駄な時間は発生していない。監視カメラ27からホストシステム2に伝達される映像データは、フレーム間差分圧縮処理が行われている。このため、フレーム間での動きが少ないほど、データ量は減少される。
【0031】そして、監視カメラ27の映像データは、アイソクロナス転送バンド幅(ISO転送バンド幅:1023バイト/フレーム)より大きいか否かの判別が行われる(ステップ13)。この判別は、特に制限されないが監視カメラ27で行われる。この判別において、監視カメラ27の映像データは、アイソクロナス転送バンド幅より大きくはない(NO)と判断された場合には、監視カメラ27の映像データは現在のアイソクロナス転送バンド幅(ISO転送バンド幅:1023バイト/フレーム)の1/4以下であるか否かの判別が行われる(ステップ14)。この判別は、特に制限されないが監視カメラ27で行われる。この判別において、監視カメラ27の映像データは現在のアイソクロナス転送バンド幅の1/4以下である(YES)と判断された場合には、図6に示されるように、監視カメラ27はホストシステム2に対して、狭められたアイソクロナス転送バンド幅(256バイト/フレーム)を要求する(ステップ15)。つまり、ステップ14の判別においてYESと判断された場合には、アイソクロナス転送にスケジューリングされている1023バイトに対して監視カメラ27からの転送データ量は256バイトであり、アイソクロナス転送に割り当てられたバス時間に767バイト分の無駄なブランキング時間を生じ、バスの効率が低下してしまうので、監視カメラ27は、図7に示されるように、ホストシステム2に対して、インタラプト(Interrupt)転送によりアイソクロナス転送バンド幅の変更(バンド幅ダウン)を要求する。
【0032】そして監視カメラ27では、ホストシステム2がアイソクロナス転送バンド幅の変更を許可したか否かの判別が行われる(ステップ16)。この判別において、ホストシステム2によってアイソクロナス転送バンド幅の変更が許可された(YES)と判断された場合には、監視カメラ27は変更後のアイソクロナス転送バンド幅内の転送データをホストシステム2に転送する(ステップ12)。つまり、図8に示されるように、ホストシステム2によってアイソクロナス転送バンド幅の変更が許可され、それが制御(Control)転送により監視カメラ27に伝達された場合には、アイソクロナス転送バンド幅が256バイトに設定される。その結果、アイソクロナス転送にスケジューリングされている256バイトに対して監視カメラ27からの転送量は256バイトであり、このときアイソクロナス転送に割り当てられているバス時間に無駄な時間は発生していない。これにより、バス224の有効利用を図ることができる。尚、図8においては、アイソクロナス転送バンド幅が256バイトに変更されたことに伴い、バルク(BULK)転送のバンド幅が拡げられている。
【0033】尚、上記ステップ14の判別において、監視カメラ27の映像データは現在のアイソクロナス転送バンド幅の1/4以下ではない(NO)と判断された場合には、監視カメラ27は現在のアイソクロナス転送バンド幅内の転送データがホストシステム2に転送される(ステップ12)。
【0034】また、上記ステップ13の判別において、監視カメラ27の映像データは現在の転送バンド幅より大きい(YES)と判断された場合には、監視カメラ27は、ホストシステム2に対してアイソクロナス転送のデータ転送バンド幅を(1023/フレーム)を要求する(ステップ17)。例えばアイソクロナス転送バンド幅が256バイトに変更された後において、撮影した映像に変化が生じた場合、フレーム間の差分データ量が増えるため、それに応じて監視カメラ27は、図9に示されるように、ホストシステム2に対して、転送データ量を増加させ、データ転送バンド幅を増加させるように要求する。例えば、データ転送バンド幅が現在256バイトに設定されている場合において、データ転送バンド幅を1023バイトに変更するように要求する。そして、監視カメラ27では、ホストシステム2がアイソクロナス転送のデータ転送バンド幅の変更を許可したか否かの判別が行われる(ステップ18)。図10に示されるようにホストシステム2からの制御(Control)転送によってデータ転送バンド幅の変更が許可され、上記ステップ18の判別において、ホストシステム2がアイソクロナス転送のデータ転送バンド幅の変更を許可した(YES)と判断された場合には、監視カメラ27は、図11に示されるように、変更されたアイソクロナス転送設定バンド幅(1023バイト/フレーム)内の転送データをホストシステム2に転送する(ステップ12)。すなわち、監視カメラ27からの転送データ量は1023バイトであり、このとき、アイソクロナス転送に割り当てられたバス時間に無駄な時間は発生していない。
【0035】上記の例によれば、以下の作用効果を得ることができる。
【0036】監視カメラ27の映像データは、アイソクロナス転送バンド幅(ISO転送バンド幅:1023バイト/フレーム)より大きいか否かの判別が行われ、この判別において、監視カメラ27の映像データは、アイソクロナス転送バンド幅より大きくはないと判断された場合には、監視カメラ27の映像データは現在のアイソクロナス転送バンド幅(ISO転送バンド幅:1023バイト/フレーム)の1/4以下であるか否かの判別が行われ、この判別において、監視カメラ27の映像データは現在のアイソクロナス転送バンド幅の1/4以下であると判断された場合には、監視カメラ27はホストシステム2に対して、狭められたアイソクロナス転送バンド幅(256バイト/フレーム)を要求する。ホストシステム2によってアイソクロナス転送バンド幅の変更が許可された場合には、監視カメラ27では変更後のアイソクロナス転送バンド幅内の転送データがホストシステム2に転送される。このようにホストシステム2によってアイソクロナス転送バンド幅の変更が許可され、それが制御(Control)転送により監視カメラ27に伝達された場合には、アイソクロナス転送バンド幅が256バイトに設定される。その結果、アイソクロナス転送にスケジューリングされている256バイトに対して監視カメラ27からの転送量は256バイトであり、このときアイソクロナス転送に割り当てられているバス時間に無駄な時間は発生していない。また、アイソクロナス転送バンド幅が256バイトに変更された後において、撮影した映像に変化が生じた場合、フレーム間の差分データ量が増えるため、それに応じて監視カメラ27は、ホストシステム2に対して、転送データ量を増加させ、データ転送バンド幅を増加させるように要求し、それがが許可された場合には、変更されたアイソクロナス転送設定バンド幅(1023バイト/フレーム)内の転送データがホストシステム2に転送される。このとき、監視カメラ27からの転送データ量は1023バイトであり、アイソクロナス転送に割り当てられたバス時間に無駄な時間は発生していない。このようにデータ転送量に応じてバンド幅が変更されることで、バス224の有効利用を図ることができる。
【0037】以上本発明者によってなされた発明を具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0038】例えば、アイソクロナス転送のバンド幅を拡げようとしたときに、他にデータ転送バンド幅を保証しているアイソクロナス転送があり、USBバスのスケジューリングにおいて余裕が無い場合には、バンド幅の拡張ができないおそれがある。その場合には、予め優先順位を設定しておくことによって、アイソクロナス転送が競合される場合のバンド幅の拡張に対応させることができる。すなわち、複数のアイソクロナス転送が競合されるとき、予め設定された優先順位に従って上記バンド幅の変更を行うように設定すれば、アイソクロナス転送が競合される場合のバンド幅の変更を円滑に行うことができる。例えばアイソクロナス転送のバンド幅を拡げようとしたときに、それよりも優先順位が低いアイソクロナス転送が合った場合、そのアイソクロナス転送のバンド幅を狭くした上で、それよりも優先順位が高いアイソクロナス転送のバンド幅を拡げるようにする。
【0039】また、アイソクロナス転送のバンド幅の変更は、送信側機器に制限されない。すなわち、受信側機器がアイソクロナス転送のバンド幅の変更を行うようにしても良い。また、バスのスケジューリングを行う装置以外だけでなく、バスのスケジューリングを行う装置自身により、アイソクロナス転送のバンド幅の変更を要求してもよい。しかし、何れの場合においても送信側と受信側との間でバンド幅の変更要求とその許可がなされている必要がある。
【0040】アイソクロナス転送バンド幅の拡張を要求してから実際にデータ転送バンド幅の増加が実行されるまでの間のデータは、別の転送方法例えばバルク転送を用いて転送しても良い。これにより、バンド幅変更が成立するまでの間に生じたデータを取り出すことができる。
【0041】上記の例では、監視カメラ27を映像データの送信側とし、ホストシステム2を上記映像データの受信側としているが、送信側と受信側との関係は、上記監視カメラ27とホストシステム2とに限定されない。
【0042】以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるUSBにおけるパケット通信に適用した場合について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、IEEE1394に規定されるパケット通信にも適用することができる。
【0043】本発明は、少なくともデータ通信を行うことを条件に適用することができる。
【0044】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。
【0045】すなわち、データの送信側から受信側へパケット通信の等時性転送が行われるとき、上記送信側から受信側に転送すべきデータ量に応じて上記等時性転送でのバンド幅を変更することにより、バススケジュールの変更を行うことができるので、バスの使用効率の向上を図ることができる。
【0046】また、パケット通信の等時性転送でのバンド幅に変更を生じたか否かを判別する第1処理と、上記第1処理の結果に基づいて等時性転送でのバンド幅の変更を要求する第2処理と、上記第2処理でのバンド幅の変更要求に基づいて等時性転送でのバンド幅を変更するための第3処理とを設けることにより、パケット通信の等時性転送が行われているときに、転送データバンド幅に変動が生じた場合に、それが第1処理で判別され、第2処理で等時性転送のデータ転送バンド幅の変更が要求され、第3処理でバススケジュールが変更されることから、バスの使用効率の向上を図ることができる。




 

 


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