JP2005513614A - 無線データ通信バスシステム - Google Patents

Abstract

バスホスト（１０）は、通信バス（１１ａ−ｃ）への及びそこからの装置（１３ａ−ｄ）の接続及び分離を管理するように形成される。ホスト（１０）は、アクティブ装置（１３ａ−ｄ）によりなされたバス（１１ａ−ｃ）への電気接続から、アクティブ装置（１３ａ−ｄ）の存否を検出する。ハブ（１４）は、バス（１１ｂ）を介してホスト（１０）に接続される。ハブ（１４）は第１の無線トランシーバ（１４４）を有する。無線で接続される装置（１６）は、第１のトランシーバ（１４４）と通信するために第２の無線トランシーバ（１６０）を備える。ハブ（１４）は、前記無線で接続される装置（１６）からの無線信号の受信に応答して、電気接続をシミュレートするように形成される。一実施例では、
出力に接続されることをホスト（１０）が検出するアクティブ装置（１３ａ−ｄ）の第１の計数に依存する最大電流まで、電力供給電流用の出力はバスに接続される。ハブ（１４）は、ハブ（１４）が電気接続をシミュレートするアクティブ装置の第２の計数に適合するデューティサイクルにより間欠的に第１のトランシーバ（１４４）をオンに切り換え、トランシーバに流れる平均電流が、第２の計数に対応する平均最大供給電流を超えないようにする。

Description

本発明は、無線データ通信バスシステムに関連する。

通信バスシステムは、相互接続された装置間でデータを通信するための共用手段を与えるシステムである。多くのバスシステムは、バスに接続される装置数が多かれ少なかれユーザの要請に任意的に合わせることができるという意味において、「開放的（ｏｐｅｎ）」である。動的なバスシステムでは、実際に接続される装置数は、システムが動作を継続しつつ、「稼働中（ｏｎ ｔｈｅ ｒｕｎ）」でさえも変更されることが可能である。新たに起動される装置が通信に酸化し始めることができるように及び装置の非起動化がエラーを招かないように、バスシステムは、当然に、そのような動的な動作をサポートするように特別に設計される必要がある。

ダイナミックな動作の実現は、通信に使用される接続の種別に配慮する必要がある。必然的に、「有線の」バス及び「無線の」バスでは異なる。

ＩｒＤＡバスは無線バスの一例である。ＩｒＤＡバスは装置間の通信用の赤外線バスである。ＩｒＤＡシステムはホスト及び周辺装置を含み、双方とも赤外線トランシーバを備える。ホスト及び周辺装置は、赤外線信号を通じてホストと通信を行う。通常モード（モード１）では、ホストは「バウンド（ｂｏｕｎｄ）」装置（アドレスを有する装置）をポーリングする。ポーリングにより、ホストは様々な装置が別々の時間スロットでデータを創始することを可能にする。ＩｒＤＡバスは、ＩｒＤＡシステムの形態を動的に変更することを許容する。周期的に、ホストは、ダミーアドレスをポーリングすることで、まだバウンドされていない装置（非バウンド装置）として呼びかける。何らのバウンド装置もない場合には、ホストは、ポーリングを行なわないスリープモード（モード０）に入る。ホースとがスリープモード（モード０）にあることに起因して、アクティブ装置が何らのヘイリング（ｈａｉｌｉｎｇ）信号も検出しない場合には、装置はホストに起動メッセージを送信し、ホストはそれに応答して通常モード（モード１）に入る。

ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）は、「有線」バスの一例である。ＵＳＢは、システム内でホスト及び多数の装置との有線通信を提供する。また、ＵＳＢは、限定された範囲であるが、ホストから装置に電力を供給する。枝のように配線するＵＳＢによるツリー構造にて及びツリーが分岐する場所におけるハブと共に、ホストは装置に接続される。ＵＳＢシステムは、任意の時点で、装置及びハブが、オン及びオフに切り換えられる又はシステムに接続される及びそこから分離されることが可能であるという意味でダイナミック又は動的である。ホストは、配線に接続された抵抗によりＵＳＢ配線に接続されたアクティブ装置を検出することができる。ホストが装置を検出すると、装置は「列挙され（ｅｎｕｍｅｒａｔｅｄ）」：そのホストはＵＳＢ配線に対するその装置のアクティブな接続を記録し、論理接続を設定するためにその装置と通信を行う。何らの装置も存在しなければ、又は装置がオフに切り替えられると、ホストは、配線に接続された装置が中断モードにあることを記録する。

ＵＳＢホストは、ＵＳＢ配線を通じて限られた量の電源電流を装置に与えるように設計される。装置に利用可能な電源電流の平均最大量は、装置の動作モードに依存する：中断モードでは、電流の最大量は０．５ｍＡであるが、アクティブモードでは電源電流の最大量はそれより高い。ハブは、電源電流をホストから、ハブに接続された装置に伝送する。即ち、ハブを流れる電源電流の最大量は、そのハブに接続される装置数に依存する。加うるに、ハブはそれ自身で使用するために０．５ｍＡを流すことを許容される。

特に、本発明は、ＩｒＤＡバスのような無線通信バスを、ＵＳＢバスのような有線バスシステムに組み込むことを課題とする。

本発明によるデータバスシステムは、
− 有線通信バス；
− 装置の前記有線通信バスに対する接続及び分離を管理するよう形成され、アクティブ装置により形成されるバスへの電気接続から、アクティブ装置の存在を検出するように形成されるホスト；
− バスを介して前記ホストに接続され、第１の無線トランシーバを有するハブ；
− 前記第１のトランシーバと通信するために第２の無線トランシーバを備えた無線で接続される装置；
を有し、前記ハブは、前記無線で接続される装置からの無線信号の受信に応答して、電気接続をシミュレートするように形成される
ことを特徴とするデータ通信バスシステムである。

有線通信バスは例えばＵＳＢバスである。このバスのホストに対して、装置はあたかもハブへの通常の有線接続を有するように見える。ホストに向けて無線接続により装置がシステムに接続されていることは、ホストに対して透明である。ハブのみが、無線通信用に形成されることを要する。ハブは、装置と通信するために、ＩｒＤＡプロトコルやブルートゥース等のような任意のプロトコルを利用してもよい。

原理的には、ハブはそれ自身の電源供給部を備えてもよい。しかしながら、ホストによりハブに電力を供給することが望ましい。典型的な赤外線トランシーバは、５ｍＡの電源電流を必要とする。ＵＳＢバスは、アクティブ装置に対してのみであるが、そのような量の電流を供給するように形成される。何らのアクティブ装置も有線バスに接続されていないならば、せいぜい０．５ｍＡがバスに流されるべきである。これは、トランシーバに５ｍＡを供給するには不十分である。

本発明によるシステムは、無線通信動作用の電力が有線バスから引き出される態様を有する。アクティブ装置数に整合する電力消費を維持するために、ハブのトランシーバｈ、アクティブ装置数に適合するデューティサイクルにより間欠的に動作する。このように、ハブは、ホストに対する有線システムの電力消費もシミュレートする。特定の態様では、トランシーバは、少なくとも１つの装置が検出され且つホストに対するアクティブ装置としてシミュレートされる場合に限って継続的にオン状態に切り換えられる。

平均電流消費が許容可能な平均電力供給電流を超えないように、ハブにより消費される電流は調整されることに留意すべきである。これは、ハブに流れる電流は短期間の間に最大値を超えることが許容されないことを必然的に意味するものではない。ＵＳＢシステムでは、例えば、電流は、過剰な電流が長期間にわたって流れない限り、短期間の間に平均を超えてもよい。一般に、平均値を決定するのに適切な期間は、ホストの設計内容に依存する。ホストが充分に長い間隔の間充分な電流を許容しないならば、より長い期間の間にホストからの比較的低い供給電流によりハブ内のキャパシタを充電すること、及びより短い期間の間にキャパシタからの比較的大きな電流によりハブのトランシーバを動作させることが望ましい。

好ましくは、アクティブになろうとする装置は、送信の間の時間間隔で、反復的にハブに起動信号を送信し、その間隔は、ハブのトランシーバが給電される間隔の間の時間間隔に一貫して等しくはない。

本発明によるシステム及び装置に関するこれら及び他の課題並びに有利な態様は、添付の図面を用いることで、より詳細に説明される。

図１は、バスシステムを示す。本システムは、ＵＳＢホスト１０、第１及び第２ハブ１２，１４、有線ＵＳＢ装置１３ａ−ｄ、及び無線接続された装置１６，１７，１８を含む。ホスト１０は、ハブ１２，１４に配線されたバス接続部１１ａ，ｂを有する。ホスト１０は、ハブへの有線バス接続部１１ａ，ｂに接続されたコントローラ１００及び電源回路１０２を含む。第１ハブ１２は、従来のＵＳＢハブであり、配線されたＵＳＢ装置１３ａ−ｄに配線されたバス接続部（例えば、１１ｃ）を有する。第２ハブ１４は、コントローラ１４２、バスドライバ１４０及びトランシーバ１４４を含み、それらは全て配線されたバス接続部１１ｂに接続される。無線接続された装置１６，１７，１８はそれぞれトランシーバ１６０及びコントローラ１６２を含む。

動作時にあっては、ホスト１０はハブ１２，１４を通じて装置１３ａ−ｄ，１６，１７，１８と通信を行う。また、ホスト１０は、電源回路１０２から配線バス接続部１１ａ，ｂに電力を供給する。どの装置１３ａ−ｄ，１６，１７，１８もアクティブでなければ、電源回路１０２は最小レベルの電源電流を供給する（これは、中断モードにて装置に流れる最大電流である。）。コントローラ１００がアクティブ装置１３ａ−ｄ，１６，１７，１８の接続を検出すると、より高い最大流量の状態に電源回路１０２を切り換え、電源回路１０２はアクティブ装置が接続されているバス接続部１１ａ，ｂに電力を与える。

ホスト１０及びハブ１２間で生じる通信の一部は、従来のＵＳＢプロトコルを用いて実行される。第１ハブ１２及びそれに接続された装置１３ａ−ｄ間で生じる通信の一部も、従来のＵＳＢプロトコルを使用する。しかしながら、第２ハブ１４及び無線で接続された装置１６，１７，１８間で生じる通信の一部は、ＵＳＢプロトコルとは異なり、ＩｒＤＡプロトコルのような他のプロトコルを使用する。第１の動作モードは、ハブ１４が無線で接続されたアクティブな装置１６，１７，１８を検出しなかった場合に生じる。この第１モードでは、コントローラ１４２は周期的にトランシーバ１４４を起動し、無線で接続された装置１６，１７，１８から起動信号を受信しようとする。

図２は時間「ｔ」の関数としてトランシーバ１４４の起動の様子を示す。最初の線（トレース）は、時間の関数として供給電流消費を示す。周期的な間隔で、トランシーバ１４４は起動され、情報と共に変調された赤外線輻射のパルス２０，２１を送信する配線バス接続部１１ｂによりホスト１０からの電源電流を消費する。任意の変調技法が使用されてもよく：その技法は本発明に本質的ではない。第２の線は１以上の無線で接続された装置１６，１７，１８により送信された赤外線電力を時間の関数（時間の部分のみに関するもの）として示す。装置１６，１７，１８がホスト１０と通信を開始することを希望する場合に、装置１６，１７，１８は、情報と共に変調された起動パルス２４，２５，２６を第２ハブ１４に送信する。装置１６，１７，１８が応答を受信しない場合には、起動パルス２４，２５，２６を反復する。これは、装置が応答を受信するまで継続される。

図２では、変調済み赤外線電力の第１及び第２パルス２４，２５は、トランシーバ１４４が起動するパルス２０，２１に一致していない。従って、第１及び第２パルスは、第２ハブ１４からの応答を導出しない。第３パルス２６は、トランシーバ１４４が電源電流を流す期間２２に合致する。その結果として、トランシーバ１４４は起動パルス２６を検出するであろう。トランシーバ１４４はその起動パルス２６をコントローラ１４２に報告する。これに応答して、コントローラ１４２は設定手順を実行する。設定手順では、コントローラ１４２はドライバ１４０が信号を生成するように命令し、その命令は、配線された装置１３ａ−ｄの１つが第２ハブ１４にあたかも接続されているように、正確に装置の電気的接続をシミュレートするものである。その結果、ホスト１０は電源電流を上昇させ、その電流はバス接続部１１ｂから第２ハブ１４へ流れることができる。この上昇した電源電流により、トランシーバ１４４は、パルス２２の開始以降拡張される期間の間継続的に電源供給されることが可能である。従って、図２の第１の線は、トランシーバ１４４が、その期間の開始から、赤外線送信に電源電流を継続的に使用することができる（当然に、無線装置との必要な情報交換に依存して、トランシーバ１４４は個オン期間内で再びオフに切り替わってもよく；図２は継続的にオンである極端な状況を示すに過ぎない。）。

トランシーバ１４４が起動信号を受信した期間２２の開始後に、コントローラ１４２は、起動信号を送信した装置１６，１７，１８との通信を設定する。これは、例えば、ＩｒＤＡプロトコルを用いて、トランシーバ１４４にヘイリング信号を装置１６，１７，１８に返送させることによって、その装置を列挙してそれをアドレスに結びつけることによって行なわれてもよい。本発明に本質的ではないので図２には示されていないが、この通信の間に、装置１６，１７，１８は、パルス２４，２５，２６ではない赤外線信号（図示せず）を送信してもよい。

同様に、ホスト１０は装置１６，１７，１８をＵＳＢ装置として列挙し、その装置にＵＳＢああドレスを割り当てる。以後、ホスト１０は通常のＵＳＢプロトコルを用いてその装置１６，１７，１８用のメッセージを第２ハブに送信してもよい。第２ハブのコントローラ１４２はこのメッセージを受信し、それを通常のＵＳＢ装置に伝送するのではなく、コントローラ１４２は、そのメッセージを、無線で接続された装置１６，１７，１８と通信するために使用される無線プロトコル用のメッセージに変換し、トランシーバ１４４がその変換されたメッセージを送信するように命令する。同様に、無線で接続された装置１６，１７，１８は無線メッセージ（図示せず）を返送することができ、そのメッセージを第２ハブ１４は受信し、ＵＳＢメッセージに変換し、ホスト１０に返送する。

ある時点で、無線で接続された装置１６，１７，１８は非活性化されてもよい。各装置１６，１７，１８が非活性化されると、コントローラ１４２は、ドライバ１４０に、ホスト１０に対する装置の分離をシミュレートさせる。装置１６，１７，１８が非活性化されると、ホスト１０内の電源部１０２は、電源電流の利用可能な量を減らす。従って、第２ハブ１４のコントローラ１４２は、トランシーバ１４４が期間２２の終了２３直後に切り替わるところのモードに戻る。

本発明はＵＳＢバス及び赤外線インターフェースについて示されてきたが、他の種類のバス及びインターフェースにも適用できることが理解されるであろう。

バスシステムを示す。 時間の関数としてシステムの動作を示す。

Claims (10)

1. データ通信バスシステムであって：
   − 有線通信バス；
   − 装置の前記有線通信バスに対する接続及び分離を管理するよう形成され、アクティブ装置により形成されるバスへの電気接続から、アクティブ装置の存在を検出するように形成されるホスト；
   − バスを介して前記ホストに接続され、第１の無線トランシーバを有するハブ；
   − 前記第１のトランシーバと通信するために第２の無線トランシーバを備えた無線で接続される装置；
   を有し、前記ハブは、前記無線で接続される装置からの無線信号の受信に応答して、電気接続をシミュレートするように形成される
   ことを特徴とするデータ通信バスシステム。
2. 前記ホストは、前記バスに接続された電源電流用の出力を有し、前記ホストは前記出力を介して平均最大電流まで供給するように形成され、前記の最大電流は、前記出力に接続されることを前記ホストが検出するアクティブ装置の第１の計数に依存し、前記ハブが前記電気接続をシミュレートするアクティブ装置の第２の計数に適合するデューティサイクルにより間欠的に前記第１のトランシーバをオンに切り換えるように形成される電力管理回路を前記ハブが有し、前記第１のトランシーバに流れる平均電流が、前記第２の計数に対応する平均最大供給電流を超えないようにする
   ことを特徴とする請求項１記載のデータ通信バスシステム。
3. 前記ハブが、前記ホストへの電気接続をシミュレートする場合に、最大１００％までデューティサイクルを上昇させるように形成される
   ことを特徴とする請求項２記載のデータ通信バスシステム。
4. 前記ホストが、前記ＵＳＢプロトコルに従って前記ハブと通信を行い、前記ハブが無線バスプロトコルに従って前記無線で接続された装置と通信を行い、前記メッセージがＵＳＢ装置から到来する及びそこへ向かう前記ホストをシミュレートするように、前記ハブが前記無線で接続された装置に対してメッセージを変換する
   ことを特徴とする請求項２記載のデータ通信バスシステム。
5. 無線通信バスと、前記無線通信バスに対する装置の接続及び分離を管理するよう形成されたホストとを備えるデータ通信バスシステムにて使用するハブであって、前記ホストは、アクティブ装置によって形成される電気接続から、アクティブ装置の存在を検出するように形成され、前記ハブは第１の無線トランシーバを有し、前記ハブは、前記第１の無線トランシーバにて無線信号を受信したことに応答して、前記電気接続をシミュレートするよう形成される
   ことを特徴とするハブ。
6. 前記ハブが前記電気接続をシミュレートするアクティブ装置の計数に適合するデューティサイクルにより間欠的に前記第１のトランシーバをオンに切り換えるように形成される電力管理回路を有し、前記トランシーバに流れる平均電流が、前記計数に対応する平均最大供給電流を超えないようにする
   ことを特徴とする請求項５記載のハブ。
7. 前記ホストに対する前記電気接続をシミュレートする場合に、最大１００％まで前記デューティサイクルを上昇させるように形成される
   ことを特徴とする請求項６記載のハブ。
8. ＵＳＢプロトコルに従って前記ホストと通信するように形成され、前記ハブが無線バスプロトコルに従って前記無線で接続された装置と通信を行い、前記メッセージがＵＳＢ装置から来る及びそこへ向かう前記ホストをシミュレートするように前記無線で接続された装置に対するメッセージを変換する
   ことを特徴とする請求項６記載のハブ。
9. 有線及び無線通信バスの間で通信する方法であって、無線で接続された装置からの無線信号の受信に応答して、有線装置の電気接続をシミュレートする
   ことを特徴とする方法。
10. − 前記有線バスを介して平均最大電流まで供給するステップであって、前記の最大電流は、前記のバスに電気的に接続される検出されたアクティブ装置の第１の計数に依存するところのステップ；
    − アクティブな電気的接続がシミュレートされるアクティブ装置の第２の計数に適合するデューティサイクルで間欠的に前記有線バス及び前記無線バスの間で通信を行うトランシーバをオンに切り換え、前記第１のトランシーバに流れる平均電流が前記第２の計数に対応する平均最大供給電流を超えないようにするステップ；
    を有することを特徴とする請求項７記載の方法。

Images