JP2006217476A - 通信方法、通信システム及び有線／無線ブリッジ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ホストと無線リンクで接続される従来のＵＳＢＨＵＢでは、デバイスとの通信制御において無線通信帯域の変動が考慮されていない。
【解決手段】
マスタ動作を行う無線ホスト１と、無線ホスト１と無線リンクにより通信を行う有線／無線ブリッジ装置２と、有線／無線ブリッジ装置２と有線リンクによりスレーブ動作の通信を行うデバイス５１〜５Ｎとを有する通信システムにおいて、有線／無線ブリッジ装置２が無線リンクの通信帯域に応じてデバイス５１〜５Ｎとの転送制御を行うことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、通信方法、通信システム及び有線／無線ブリッジ装置に関し、特に、無線ホストとデバイス間を有線伝送経路と無線伝送経路の双方の伝送経路を用いてデータ転送を行う通信方法、通信システム及び有線／無線ブリッジ装置に関する。

パソコンの外部インターフェースとして従来から使われているシリアルポートやパラレルポートなどのレガシ_イポートに代わってＵＳＢ(Universal Serial Bus)が広く使用されてきている。ＵＳＢ１．ｘ規格は、ロー・スピード及びフル・スピードと呼ばれる１．５Ｍｂｉｔ／ｓと１２Ｍｂｉｔ／ｓの２種類のバス速度をサポートしており、比較的低速なバスで接続するＰＣ周辺機器に対して採用されている。最近、４８０Ｍｂｉｔ／ｓのバス速度を有するＵＳＢ２．０規格に準拠した周辺機器が多数開発され、一般に市販されている。

上述したＵＳＢは、ハブ（以下ＨＵＢと記す）を用いてポートを拡張することにより、バス上に最大１２７台のデバイスを接続することが出来る。またＵＳＢでは、ホストとなる機器は１台のみであり、このホストがバスマスタとして動作し、バス分岐点にＨＵＢを配置し末端にＵＳＢデバイスを接続するというスター型のトポロジー構成となっている。

またＵＳＢでは、ホストがスケジューリングすることによりホストと各ＵＳＢデバイスとが時分割で通信を行うが、バス利用率と各ＵＳＢデバイスの効率を下げないように次の４種類のデータ転送タイプを定めている。
（１）コントロール転送。非周期的な通信であり、主としてホストがプラグ＆プレイするために用いられ、ハイ・スピードやフル・スピードでの大きなデータ転送には向かないものの、他の転送タイプと組み合わせてデバイスを制御する際に用いられる。
（２）バルク転送。非周期的な通信であり、遅延が問題とならないような大量のデータを転送する際に用いられる。
（３）インタラプト転送。ホストからの周期的なポーリングにより通信が行われ、非同期で低頻度のイベントをホストとデバイス間で通知する際に用いられる。
（４）アイソクロナス転送。連続的で周期的な通信に使用され、具体的には動画や音声データなどのようなリアルタイム性を要するストリーミングデータの転送に用いられる。

ここで（１）、（２）の非周期転送は、時間的制約はほとんどないものの、（３）、（４）の周期転送は時間的制約が厳しく、一定時間内に転送処理を終えなくてはならない。このため、ＵＳＢ２．０規格ではフル・スピード転送ではアイソクロナス転送に９０％までの通信帯域を、ハイ・スピード転送では８０％までの通信帯域を利用してよいと規定されており、アイソクロナス転送が何個接続されているか、その空き帯域で他の転送がサポートできるか等の計算をホストとドライバが厳密に行ったうえで転送制御を行い、さらには新規に接続されたデバイスがサポートできるかどうかなどの判断を行っている。

またホストは、パケットから構成され通信の単位であるトランザクションをスケジューリングする。ＵＳＢ１．ｘの場合は１フレームが１ｍｓの周期を有し、複数のトランザクションから一つのフレームが生成される。一方、ＵＳＢ２．０のハイ・スピード（４８０Ｍｂｉｔ／ｓ）モードでは、μフレームと呼ばれる１２５μｓ周期でスケジューリングが行われる。

ＵＳＢで使用されるケーブルは、ツイスト・ペアで構成されたデータ線が２本、電源、ＧＮＤの計４本からなっており、ホスト・デバイス間をＵＳＢケーブルで接続するとホストから自動的に電源が供給されると共に、フロー制御が自動的に実行される。

しかしながらホスト−ＨＵＢ−デバイス間をＵＳＢケーブルで接続する場合、デバイスの位置を自由に移動してしにくいという問題がある。デバイスの使用位置を自由に変えて使用するという要求は、ユビキタス社会の到来と共に一層重要となってきている。

このために、ＰＣとＨＵＢとを無線リンクで接続し、ＨＵＢとマウス、スキャナ等の周辺機器とをＵＳＢケーブルなどで接続し、周辺機器をＵＳＢケーブルの制約から解放する技術が特許文献１に記載されている。

図１を参照して、特許文献１に記載された従来技術について説明する。８１１はメインコンピュータユニット８１を構成する処理ユニットであり、入力装置８２と赤外線または無線周波数リンクのような無線リンク８５で通信を行う。通信プロトコルＨＵＢ８３は、適当な通信プロトコルによりスキャナ８４１、ジョイスティック８４２、マウス８４３などのような複数の周辺機器と通信を行う。このようにして、メインコンピュータユニット８１と入力装置８２間は無線により通信を行い、通信プロトコルＨＵＢ８３と周辺機器間はＵＳＢケーブル８６または無線リンクにより通信を行うことで、入力装置８１及び通信プロトコルＨＵＢ８３は、配置上の制約を大幅に緩和することが出来る。
特表２００３−５０８９５２号公報

特許文献１に開示された技術は無線通信帯域の変動を考慮に入れていない。しかしながら、無線通信ではノイズや障害物、デバイス自身の移動によって帯域が変動することは頻繁に起こり得る。例えば無線リンク部分に、最近無線ＬＡＮとして利用が増えてきたＩＥＥＥ８０２．１１を用いた場合にも上記の事態は起こり得るし、また距離により通信帯域が変動するＵＷＢ（Ultra Wide Band）等の無線リンクになるとその傾向はさらに顕著となる。以下に、従来のＵＳＢＨＵＢの問題について具体的に説明する。

無線リンク８５がＵＷＢの場合、このＵＷＢの通信帯域はメインコンピュータユニット８１と入力装置８２間の距離、すなわち入力装置８２と通信プロトコルＨＵＢ８３とが一体化されて構成されている場合はメインコンピュータユニット８１と通信プロトコルＨＵＢ８３間の距離により大幅に変化する。

また無線リンク８５がＵＷＢの場合に限らないが、メインコンピュータユニット８１と入力装置８２間を人などの無線障害物が横切った場合、一時的に通信帯域が大幅に低下する。

さらに無線リンク８５が複数存在し、メインコンピュータユニット８１と図示しない入力装置間で無線通信を行っている場合、図１の無線リンク８５に割り当てられる通信帯域が減少するという問題がある。すなわち、メインコンピュータユニット８１と無線通信を行う装置間の通信帯域を各装置間でシェアして使用する場合、シェアする装置の台数、装置に最終的に接続するデバイスの台数、あるいは必要とする通信帯域により、各装置とメインコンピュータユニット８１間との通信帯域は大幅に変動する。

また入力装置８２が複数台存在し、メインコンピュータユニット８１とこれら入力装置とが同時に通信を行う場合、複数の入力装置の無線リンクが相互に干渉を生じ、実効的な通信帯域が狭くなると言う問題がある。

このように無線リンクをＵＷＢなどにより広帯域化した場合、通信帯域は様々な条件により大幅に変動する。次に通信帯域が変動した場合、データ転送にどのような問題が発生するのかについて具体的に説明する。

今、周辺機器８４からメインコンピュータユニット８１へのＩＮトランザクションを考える。ＵＷＢの通信帯域が２００Ｍｂｉｔ／ｓしか無いにも関わらず、通信プロトコルＨＵＢ８３がＵＷＢの最大通信帯域である４８０Ｍｂｉｔ／ｓの速度で周辺機器８４からＩＮパケットを吸い上げると、入力装置８２はこのＩＮパケットを、メインコンピュータユニット８１に転送することが出来ず、通信プロトコルＨＵＢ８３または入力装置８１を構成しＩＮパケットを格納する図１に記載しないバッファメモリがオーバーフローを生じてしまう。

この為、メインコンピュータユニット８１からの要求に従って周辺装置８４が送ったＩＮデータが、通信経路の途中で大量に廃棄されてしまうという問題がある。このときＩＮデータがインタラプト転送又はアイソクロナス転送のような周期的な転送タイプである場合、画像データや音声データが中断してしまうような致命的な問題となるばかりか、非周期的な転送データに対してもデータ転送のタイミングが遅れて障害が発生する。

次に、メインコンピュータユニット８１から周辺機器８４へのＯＵＴトランザクションの場合を考える。ＵＷＢの通信帯域が２００Ｍｂｉｔ／ｓしか無いにも関わらず、通信プロトコルＨＵＢ８３がＵＷＢの最大通信帯域である４８０Ｍｂｉｔ／ｓの速度で周辺機器８４へＯＵＴパケットを出力しようした場合、メインコンピュータユニット８１から４８０Ｍｂｉｔ／ｓのＯＵＴデータが来ないので、通信プロトコルＨＵＢ８３または入力装置８１を構成しＯＵＴパケットを格納するバッファメモリがアンダーフローを発生する。

この為、メインコンピュータユニット８１からの要求に従って周辺装置８４に送ったＯＵＴパケットが、周辺機器８４へ必要とするタイミングで届かないという問題がある。このときＯＵＴパケットが周期的な転送タイプである場合、周辺機器８４は正常な処理を実行することが出来ず致命的な問題となり得るばかりか、非周期的な転送データに対してもデータ転送のタイミングが遅れて障害が発生する。

上記の説明において、ＵＷＢの通信帯域が最大で４８０Ｍｂｉｔ／ｓで実際は２００Ｍｂｉｔ／ｓしか無いとして説明したが、ＵＷＢの設計上の最大値を２００Ｍｂｉｔ／ｓとして、ＵＳＢ２．０の規格上の４８０Ｍｂｉｔ／ｓよりも落として通信システムを構成した場合であっても、仮定した２００Ｍｂｉｔ／ｓを保証する方法が無く、上記に説明した問題と同様な問題が発生する。

またＵＷＢの通信帯域の最大値を例えば５０Ｍｂｉｔ／ｓのような低い値に設定した場合、通信システム全体の転送効率が低下してしまうという問題が生じる。

以上に述べたように、特許文献１に開示されたＵＳＢＨＵＢ等のホストと無線リンクで接続される従来のＵＳＢＨＵＢでは、デバイスとの通信制御において無線通信帯域の変動が考慮されていないという課題がある。

本願で開示される発明は、前記目的を達成するため、概略以下のように構成される。
本発明の１つのアスペクトに係る通信システムは、マスタ動作を行う無線ホストと、前記無線ホストと無線リンクにより通信を行う有線／無線ブリッジ装置と、前記有線／無線ブリッジ装置と有線リンクによりスレーブ動作の通信を行うデバイスとを有する通信システムにおいて、前記有線／無線ブリッジ装置が前記無線リンクの通信帯域に応じて前記デバイスとの転送制御を行うことを特徴としている。

また本発明の通信方法は、マスタ動作を行う無線ホストと、前記無線ホストと無線リンクにより通信を行う有線／無線ブリッジ装置と、前記有線／無線ブリッジ装置と有線リンクによりスレーブ動作の通信を行うデバイスとを有する通信方法において、前記有線／無線ブリッジ装置に新たなデバイスが接続されると、前記有線／無線ブリッジ装置が、前記無線ホストから割り当てられた前記通信帯域によって前記有線／無線ブリッジ装置に接続された全ての前記デバイスと通信可能か否かを判断し、前記全ての前記デバイスと通信可能で無いと判断した場合、前記有線／無線ブリッジ装置が前記全ての前記デバイスと通信可能な通信帯域を算出し、前記無線ホストにこの通信帯域を要求することを特徴としている。

本発明により、無線ホストと有線／無線ブリッジ装置との通信帯域を監視し、無線ホストからデバイスへのＯＵＴトランザクション又はデバイスから無線ホストへのＩＮトランザクションを無線リンクの通信帯域を参照して制御することができる。さらに、有線／無線ブリッジ装置とデバイス間の転送制御を効率的に行うことができるため、パケット損失やパケット転送遅延が少なくすることが出来る。

このため、動画や音声のようなリアルタイム性が必要で周期パケット転送を行う場合に、動画や音声が中断するというような問題は生じない。

また、ブリッジ装置が無線ホストに対して通信帯域を報告することにより無線ホストが、通信が行われている通信帯域の状態を把握して無線ホストが通信制御を行うことにより、無線ホストからのより詳細な制御を行うことができ、パケット損失やパケット転送遅延が少ないという優れた効果がある。

発明の実施の形態１．
本実施の形態に関わる通信システムの構成を図２に示す。本発明の通信システムは、アンテナ１１を介して送信及び受信を行うＰＣ等の無線ホスト１と、アンテナ２１を介して送信及び受信を行うとともに、ＵＳＢケーブル６１〜６３を介してデバイス５１〜５３との間で通信を行う有線／無線ブリッジ装置２と、ＵＳＢケーブル６Ｎ＋１が接続する有線通信部３３のポートを拡張するための有線ＨＵＢ４と、ＵＳＢケーブル６４〜６Ｎを介して有線ＨＵＢに接続するデバイス５４〜５Ｎ（Ｎは６以上の整数）から構成される。

ここでデバイス５１〜５Ｎは、マウス、キーボード、プリンタ、イメージスキャナ、データ記録装置などを含んでいる。

有線／無線ブリッジ装置２は、無線ホスト１に送信する信号を増幅してアンテナ２１に出力するとともに、アンテナ２１から入力する信号を増幅し一定時間単位ＴでＯＵＴデータとしてバッファメモリ３２に出力する無線通信部３１と、無線通信部３１から出力された一定時間単位のＯＵＴデータを格納するとともに、無線通信部３１に出力する一定時間単位ＴのＩＮデータを格納するバッファメモリ３２とを有している。

また有線／無線ブリッジ装置２は、バッファメモリ３２に格納されたＯＵＴデータをスケジューリングして一定時間Ｔよりも早いＵＳＢフレーム周期（ハイ・スピードでは１２５μｓ）で読み出し、デバイス５１〜５３と有線ＨＵＢ４に転送するとともに、デバイス５１〜５３と有線ＨＵＢ４から転送されたＩＮデータをスケジューリングしてＵＳＢフレーム周期でバッファメモリ３２に出力する有線通信部３３を備えている。

さらに本発明の有線／無線ブリッジ装置２は、無線ホスト１と各デバイス５１〜５Ｎとの通信状態を監視し、この結果を有線通信部３３に出力する通信監視部３４と、通信帯域の許容値などの判定値を格納する判定値格納部３５とを有している。

ここで通信監視部３４は、具体的には次のようなパラメータを監視している。
１）デバイス５１〜５ＮからのＩＮデータが通信経路の途中で廃棄された回数
２）無線ホスト１から送られたＯＵＴデータのパケットエラー回数
３）デバイス５１〜５Ｎへ所定時間内にＯＵＴデータを転送できなかった回数
４）無線ホスト１と無線通信部３１間で通信するパケット送受信数

なお、通信帯域の許容値とは、無線ホスト１と有線／無線ブリッジ装置２の間の無線リクに必要な通信帯域として、有線／無線ブリッジ装置２が保持するものである。当該許容値は、有線／無線ブリッジ装置２に接続されるデバイス数、周期的パケットの転送に必要な帯域、非周期的パケットの転送帯域、監視用帯域等に基づいて、有線／無線ブリッジ装置２が動的に決定することが望ましい。なお、固定的な値として有線／無線ブリッジ装置２が予め保持するものとしてもよい。

また、表示部３６は、文字表示、図形表示、あるいはＬＥＤ点灯パタン等によって、利用者に対するメッセージを表示するものである。

本通信システムは、無線ホスト１が唯一のマスタ型装置であり、他の装置は全て無線ホスト１のターゲットとなるデバイスである。すなわち、無線ホスト１以外のデバイスは無線ホスト１がデバイス５１〜５Ｎをポーリングして、その応答として各デバイス５１〜５Ｎがデータ送信可能となるスレーブ型装置である。

次に、デバイス５１〜５Ｎから無線ホスト１方向へのＩＮトランザクションの処理について、通信帯域が十分余裕があり正常な転送が行われる場合の基本動作について説明する。

無線ホスト１がデバイス５１〜５Ｎをポーリングし、各デバイス５１〜５Ｎはこのポーリングに応答して、ターゲットデバイスに内蔵されたエンドポイントバッファ（図示せず）にデータがあればＩＮデータを出力し、エンドポイントバッファにデータがなければＮＡＫ信号を送信する。

図３を参照して具体的に説明する。図３は、周期パケットデータ３０１〜３０４及び非周期パケットデータから構成されるフレームＮ〜Ｎ＋３の制御方法を示しており、横軸、縦軸とも時間軸である。なお、周期パケットデータとは、上述したＵＳＢの転送タイプのうち、インタラプト転送あるいはアイソクロナス転送によって転送されるデータを意味する。また、非周期パケットデータとは、コントロール転送あるいはバルク転送によって転送されるデータを意味する。

フレームＮ〜フレームＮ＋３は周期が１２５μｓのμフレームで構成される。このうち、フレームＮ及びＮ＋２は、周期パケットデータ３０１〜３０３と非周期パケットデータ（図示せず）とから構成される。周期パケットデータ３０１〜３０３は、それぞれ時刻ｔ１〜ｔ２、ｔ２〜ｔ３、ｔ３〜ｔ４間に配置され、非周期パケットデータは時刻ｔ４以降に配置される。一方、フレームＮ＋１及びＮ＋３は、周期パケットデータ３０１、３０２及び３０４と非周期パケットデータ（図示せず）とから構成される。周期パケットデータ３０１、３０２及び３０４は、それぞれ時刻ｔ１〜ｔ２、ｔ２〜ｔ３、ｔ３〜ｔ５間に配置され、非周期パケットデータは時刻ｔ５以降に配置される。

周期パケットデータ３０１、３０２は１フレーム毎に転送され、周期パケットデータ３０３、３０４は２フレーム毎に１回転送される。周期パケットデータ３０１〜３０４が優先的にμフレームを構成し、μフレームの残余の部分に非周期パケットデータが配置される。このようなスケジューリング制御は、有線通信部３３が行う。

有線通信部３３が図３に示すようなスケジューリングを行い、フレームＮ〜Ｎ＋３をデバイス５１〜５３及び有線ＨＵＢ４を介してデバイス５４〜５Ｎから受け取り、バッファメモリ３２に順次格納する。

無線通信部３１は、バッファメモリ３２に格納されたμフレームを一定時間単位Ｔのデータに再構成して読み出し、アナログ変調を行ってアンテナ２１に出力する。無線ホスト１はアンテナ１１を介して入力した信号を復調して、無線ホスト１に内蔵するメモリにＩＮデータとして格納する。ＯＵＴデータについても同様な処理がなされるが、説明を省略する。

次に図２及び図５を参照して、通信帯域に不足が生じた場合の動作について説明する。初めにステップＳ５１で本発明の有線／無線ブリッジ装置２を初期化設定し、バッファメモリ３２の初期化と、判定値格納部３５に格納された判定値の有線通信部３３への取り込み、有線／無線ブリッジ装置２とデバイス５１〜５Ｎ及び無線ホスト１とのコンフィギュレーションなどを行う。これにより、有線通信部３３は、有線通信部３３に接続するデバイス５１〜５Ｎを認識する。

また、ステップＳ５１における有線／無線ブリッジ装置２の初期化設定では、通信帯域の許容値が決定されて、判定値格納部３５に格納される。許容値の決定は、例えば、有線／無線ブリッジ装置２にデバイス５４〜５Nが接続された際に、有線／無線ブリッジ装置２が、デバイス５４〜５Nが備えるディスクリプタ情報を取得し、インタラプト転送、アイソクロナス転送等の周期的な転送を要求するデバイスの存在、これらのデバイスが要求する転送レート等を把握し、これらの値に基づいて許容値を算出することができる。

次にステップＳ５２において、無線ホスト１が有線／無線ブリッジ装置２に割り当てる通信帯域を算出する。無線ホスト１と有線／無線ブリッジ装置２とは、図８に示すプロトコルアーキティクチャで通信を行っている。図８に示すように、物理レイヤであるＵＷＢを、ＴＣＰ／ＩＰなど複数のアプリケーション１〜Ｍが時分割で使用している。これらのアプリケーション１〜Ｍが、ＵＷＢを時分割で使用できるように制御しているのが、ＭＡＣ（Media Access Control、媒体アクセス制御）であり、無線ホスト１は有線／無線ブリッジ装置２との間で時分割しているアプリケーション１〜Ｍの通信帯域シェア状況や、図２に記載されていない無線ホスト１と通信を行っている無線デバイスの個数などを参照して上述した通信帯域を算出する。

次に図５のステップＳ５３において、ステップＳ５２で算出した通信帯域を無線ホスト１から有線／無線ブリッジ装置２に通知する。ステップＳ５４において、有線通信部３３は判定値格納部３５から読み出した許容値を参照して、無線ホスト１から通知された通信帯域が許容値を超えているか否かについて判定する。

有線通信部３３が、無線ホスト１から通知された通信帯域が許容値を超えていると判定した場合、つまり、無線リンクの通信帯域が十分に確保されている場合は、ステップＳ５５で有線／無線ブリッジ装置２は各デバイス５１〜５Ｎに対して通常の転送制御を行う。一方、無線ホスト１から通知された通信帯域が許容値を超えていないと判定した場合、つまり、無線リンクの通信帯域が十分でない場合は、ステップＳ５６で有線／無線ブリッジ装置２は無線ホスト１に対して、通信帯域が許容値を下回っている旨を通知する。続いてステップＳ５７で、有線／無線ブリッジ装置２は各デバイス５１〜５Ｎに対して通信帯域に応じた転送制御を行う。

次に通信帯域に応じた転送制御の方法について、幾つか具体的に説明する。第１の方法は、有線／無線ブリッジ装置２から無線ホスト１に対して、割り当てられた通信帯域の増加を要求する。無線ホスト１は通信帯域に余裕があれば通信帯域の増加を要求した有線／無線ブリッジ装置２に対して、通信帯域の増加を行う。これにより、無線ホスト１とデバイス５１〜５Ｎとは、必要とする通信帯域を用いて安定した通信を行うことが出来る。

次に通信帯域に応じた転送制御の第２の方法について説明する。第２の方法は、図３に示す時刻ｔ４又は時刻ｔ５以降に転送する非周期パケットデータの転送量を抑制するか、あるいは電波状態が悪くなり通信帯域が一時的に許容値を下回る場合は非周期パケットデータの転送を一時的に停止することにより、周期パケットデータの転送を優先するものである。この方法は、非周期パケットデータの転送が遅れることになるが、本来非周期パケットデータについては時間的制約が無く、非周期パケットデータのパケット損失や無線ホスト１あるいはデバイス５１〜５Ｎでの処理上の問題は発生しない。

非周期パケットデータの転送量を抑制、あるいは停止した分だけ、１フレーム周期（１２５μｓ）内で周期パケットデータ３０１〜３０４が配置可能な時間領域を増加することが出来、周期パケットデータ３０１〜３０４については１フレーム周期内に配置可能となる。これにより、通信帯域が許容値よりも下回っても、周期パケットデータ３０１〜３０４については安定して転送を行うことが出来る。

さらに、上記に説明した有線／無線ブリッジ装置２と各デバイス５１〜５Ｎとの通信帯域に応じた転送制御の第３の方法について説明する。図４は図３に示すフレーム制御において、周期パケットデータ３０２の転送を停止した場合のフレーム制御を説明する図であり、周期パケットデータ３０１〜３０４が、それぞれ図２のデバイス５１〜５４の間で転送されるデータとした場合、デバイス５２との間の転送を停止する。そして有線／無線ブリッジ装置２は、通信帯域が不足であるためデバイス５２との通信を停止する旨のメッセージを、デバイス５２の表示部（不図示）または有線／無線ブリッジ装置２の表示部３６あるいは図２に記載しない表示装置などに表示する。

上記に説明したように通信帯域が狭くなり、無線ホスト１との間で通信できる通信帯域が許容値よりも小さくなった場合、有線／無線ブリッジ装置２は、有線／無線ブリッジ装置２に接続しているデバイス５１〜５Ｎ全体に影響が及ぶのを避けるために、選択的に一部のデバイスとの転送を停止する。

この方法は一部のデバイスとの転送は停止するものの、他のデバイスとの通信は継続可能であり、全てのデバイス５１〜５Ｎとの通信を続行するよりも、通信システム全体としては安定したものとなる。このため、本方法は、前記の第２の方法により非周期パケットデータの転送を抑制又は停止してもまだ、無線ホスト１から通知された通信帯域が不十分である場合に有効である。

なお、上述した第１乃至第３の方法は、いずれか１つを実行することも可能であるが、複数の方法を組み合わせて実行することもできる。例えば、有線／無線ブリッジ装置２は、第１の方法を実行して無線ホスト１に対して割り当てられた通信帯域の増加を要求するとともに、通信帯域が増加されるまでの間は、第２の方法を実行して周期パケットデータの転送を優先したり、第３の方法を実行して特定のデバイスとの通信を停止したりすることが望ましい。さらに、無線ホスト１により通信帯域の増加が行われた場合は、第２の方法及び第３の方法の実行を停止すればよい。これにより、無線ホスト１によって通信帯域の増加が行われるまでの間においても、システム全体として安定した通信状態を維持することが可能となる。

次に図６を参照して、有線／無線ブリッジ装置２に新たなデバイスが接続された場合の通信方法について説明する。ステップＳ６１で無線ホスト１が有線／無線ブリッジ装置２に新たなデバイス５Ｎ＋１が接続されたことを検知すると、ステップＳ６２で有線／無線ブリッジ装置２は、無線ホスト１から割り当てられた通信帯域で各デバイス５１〜５Ｎ＋１との通信が可能か否かを判定し、通信が可能と判断した場合は、ステップＳ６５で現在の通信帯域のままで既に有線／無線ブリッジ装置２に接続されたデバイス５１〜５Ｎおよび追加されたデバイス５Ｎ＋１との間で通信を行う。

次にステップＳ６２では割り当てられた通信帯域で各デバイス５１〜５Ｎ＋１との通信が出来ないと判定された場合は、ステップＳ６３で有線／無線ブリッジ装置２が、追加されたデバイスを含む有線／無線ブリッジ装置２に接続されている全てのデバイスとのパケットデータ転送に必要な通信帯域を算出する。

次にステップＳ６４で有線／無線ブリッジ装置２が、ステップＳ６３で算出した通信帯域を無線ホスト１に要求し、図５のステップＳ５２以降の処理を行う。なお上記の説明では、１つのデバイス５Ｎ＋１が追加された場合を説明したが、複数のデバイスが同時に追加された場合についても同様である。

発明の実施の形態２．
次に本発明の通信システムの第２の実施の形態について図２と図７を参照して説明する。ステップＳ７１において、有線通信部３３は無線ホスト１と各デバイス５１〜５Ｎ間との通信情報を監視している通信監視部３４からの通信情報を参照して、転送エラー数を算出する。ここで、通信情報としては前に説明した下記のようなパラメータを含むものとする。
１）デバイス５１〜５ＮからのＩＮデータが通信経路の途中で廃棄された回数
２）無線ホスト１から送られたＯＵＴデータのパケットエラー回数
３）デバイス５１〜５Ｎへ所定時間内にＯＵＴデータを転送できなかった回数
４）無線ホスト１と無線通信部３１間で通信するパケット送受信数

次にステップＳ７２において、ステップＳ７１で算出された転送エラー数が判定値格納部３５に格納された転送エラー判定値よりも大きいか否かを有線通信部３３が判定し、転送エラー数が転送エラー判定値よりも小さいと判定された場合は図５のステップＳ５２以降の処理を実行する。

一方、転送エラー数が転送エラー判定値よりも大きいと判定された場合は、ステップＳ７３において、転送エラー数が転送エラー判定値よりも上回る時間が一定時間以上継続するか否かを有線通信部３３が判定し、転送エラー数が転送エラー判定値よりも上回る時間が一定時間以下であると判断された場合は、図５のステップＳ５２以降の処理を実行し、転送エラー数が転送エラー判定値よりも上回る時間が一定時間以上継続すると判断された場合は、ステップＳ７４において、有線／無線ブリッジ装置２から無線ホスト１に対して、転送エラー数が転送エラー判定地を上回る状態が一定時間継続したことと、このときの通信情報とを通知する。

次にステップＳ７５において、無線ホスト１が有線／無線ブリッジ装置２から送られた通信情報を参照して無線リンクの通信状態を把握する。さらに、ステップＳ７６では、無線ホスト１が、ステップＳ７５の把握した通信状態をもとに、転送エラー数が一定時間継続している有線／無線ブリッジ装置２に対して、通信帯域を増加することが出来るか否かについて判定し、通信帯域を増加することが出来る場合は、ステップＳ７８において転送エラー数が一定時間継続する有線／無線ブリッジ装置２に対して通信帯域を増加する。

一方、通信帯域を増加することが出来ないと判定された場合は、ステップＳ７７において転送条件を変更して図５のステップＳ５７で説明した転送方法を実行する。

具体的には、既に説明したように、有線／無線ブリッジ装置２は、有線／無線ブリッジ装置２に接続しているデバイス５１〜５Ｎ全体に影響が及ぶのを避けるために、選択的に一部のデバイスとの転送を停止する。そして、転送エラー数が一定時間継続した旨と選択的に一部のデバイスとの転送を停止する旨のメッセージを、デバイスの表示部（不図示）または有線／無線ブリッジ装置２の表示部３６あるいは図２に記載しない表示装置などに表示する。このメッセージ表示により、無線通信エラーがデバイスの設置位置が悪いことなどに起因することもあるので、ユーザに通信状況改善のアドバイスを与えることができる。

なお、単なる文字によるメッセージ表示だけでなく、無線ホスト１と有線／無線ブリッジ装置２の間の無線リンクに割り当てられた通信帯域の状況、現在の帯域占有状況等を合わせて表示することとしてもよい。これらの情報は、通信監視部３４が監視する無線ホスト１と無線通信部３１間で通信するパケット送受信数等のパラメータ、無線ホスト１から割り当てられた通信帯域に基づいて、有線通信部３３において算出することができる。また、有線／無線ブリッジ装置２の設置場所を移動することにより、無線リンクの通信状況が改善することがある旨の表示を行うこととしてもよい。

上記に述べた選択的に一部のデバイスとの転送を停止する方法は、一部のデバイスとの転送は停止するものの、他のデバイスとの通信は継続可能であり、全てのデバイス５１〜５Ｎとの通信を続行するよりも、通信システム全体としては安定したものとなる。

また非周期パケットデータの転送量を抑制するか、あるいは転送エラー数が一定時間継続する場合は非周期パケットデータの転送を一時的に停止する。この方法は、非周期パケットデータの転送が遅れることになるが、本来非周期パケットデータについては時間的制約が無く、非周期パケットデータのパケット損失や無線ホスト１あるいはデバイス５１〜５Ｎでの処理上の問題は発生しない。

非周期パケットデータの転送量を抑制するか、あるいは非周期パケットデータの転送を停止した分だけ、１フレーム周期内で周期パケットデータを配置可能な時間領域を増加することができるので、転送エラー数が一定時間継続しても、周期パケットデータについては安定して転送を行うことが出来る。

従って音声データや画像データなどリアルタイム性が要求される場合においても、通信帯域の状態に関わらず安定したパケットデータを送信することが出来る。

従来の通信システムを表すブロック図である。 本発明の通信システムの実施の形態を示すブロック図である。 本発明の通信方法におけるフレーム制御を一般的に説明するための説明図である。 本発明の通信方法におけるフレーム制御の一実施例を説明するための説明図である。 本発明の通信方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の通信方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の通信方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の通信方法及び通信システムで用いるプロトコルアーキティクチャを説明するための図である。

符号の説明

１ 無線ホスト
１１、２１ アンテナ
２ 有線／無線ブリッジ装置
３１ 無線通信部
３２ バッファメモリ
３３ 有線通信部
３４ 通信監視部
３５ 判定値格納部
３６ 表示部
４ 有線ＨＵＢ
５１〜５Ｎ デバイス

Claims (21)

1. マスタ動作を行う無線ホストと、
   前記無線ホストと無線リンクにより通信を行う有線／無線ブリッジ装置と、
   前記有線／無線ブリッジ装置と有線リンクによりスレーブ動作の通信を行うデバイスとを有する通信システムにおいて、
   前記有線／無線ブリッジ装置が前記無線リンクの通信帯域に応じて前記デバイスとの転送制御を行うことを特徴とする通信システム。
2. 前記通信帯域が所定通信帯域を下回ったときに、前記有線／無線ブリッジ装置が前記無線ホストに対して前記通信帯域が所定通信帯域を下回った旨を通知するとともに、前記通信帯域の増加を要求することを特徴とする請求項１記載の通信システム。
3. 前記無線ホストが前記有線／無線ブリッジ装置に割り当てる前記通信帯域を算出し、この算出結果を前記有線／無線ブリッジ装置に通知し、前記有線／無線ブリッジ装置がこの算出結果を参照して、前記通信帯域と前記所定通信帯域との大小を判定する請求項２記載の通信システム。
4. 前記通信帯域が所定通信帯域を下回ったときに、前記有線／無線ブリッジ装置が、周期的に転送を行う複数の周期パケットデータの転送を選択的に停止する請求項１記載の通信システム。
5. 前記通信帯域が所定通信帯域を下回ったときに、前記有線／無線ブリッジ装置が、非周期的に転送を行う複数の非周期パケットデータの転送を停止又は非周期パケットデータの転送データ量を小さくする請求項１記載の通信システム。
6. 前記通信帯域が所定通信帯域を下回ったときに、前記有線／無線ブリッジ装置が、前記ホストに対して前記通信帯域の増加を要求する請求項１記載の通信システム。
7. 前記無線リンクの物理レイヤがＵＷＢ(Ultra Wide Band)であり、プロトコルレイヤを構成し複数のプロトコルでそれぞれ動作する各アプリケーションをＭＡＣ（Media Access Control）が時分割制御し、前記通信帯域は前記各アプリケーション毎に算出される請求項１記載の通信システム。
8. 前記デバイスがＵＳＢデバイスであることを特徴とする請求項１乃至７記載の通信システム。
9. 前記有線／無線ブリッジ装置は、前記ホストから転送されるパケットデータを第１の周期で格納するとともに、前記デバイスから転送されるパケットデータを前記第１の周期と異なる第２の周期で格納するバッファメモリを有する請求項１記載の通信システム。
10. 前記有線／無線ブリッジ装置は、前記無線ホストに送信する信号を増幅して出力するとともに、前記無線ホストからの信号を増幅しＯＵＴデータとして前記バッファメモリに出力する無線通信部と、前記バッファメモリに格納されたＯＵＴデータをスケジューリングして前記第１の周期よりも早い前記第２の周期で読み出し、前記デバイスに転送するとともに、前記デバイスから転送されたＩＮデータをスケジューリングして前記第２の周期で前記バッファメモリに出力する有線通信部を備えている請求項９記載の通信システム。
11. 前記有線／無線ブリッジ装置は、前記無線ホストと前記各デバイスとの通信状態を監視し、前記有線通信部に監視結果を通知する通信監視部を有する請求項１０記載の通信システム。
12. マスタ動作を行う無線ホストと、前記無線ホストと無線リンクにより通信を行う有線／無線ブリッジ装置と、前記有線／無線ブリッジ装置と有線リンクによりスレーブ動作の通信を行うデバイスとで構成される通信システムの通信方法であって、
    前記有線／無線ブリッジ装置に新たなデバイスが接続されると、前記有線／無線ブリッジ装置が、前記無線ホストから割り当てられた前記通信帯域によって前記有線／無線ブリッジ装置に接続された全ての前記デバイスと通信可能か否かを判断し、前記全ての前記デバイスと通信可能で無いと判断した場合、前記有線／無線ブリッジ装置が前記全ての前記デバイスと通信可能な通信帯域を算出し、前記無線ホストにこの通信帯域を要求する通信方法。
13. マスタ動作を行う無線ホストと、前記無線ホストと無線リンクにより通信を行う有線／無線ブリッジ装置と、前記有線／無線ブリッジ装置と有線リンクによりスレーブ動作の通信を行うデバイスとを有する通信方法において、
    前記有線／無線ブリッジ装置が、前記無線ホストと前記各デバイス間との通信情報を参照して転送エラー数が所定値よりも多い時間が一定時間以上継続した場合、前記有線／無線ブリッジ装置が、周期的に転送を行う複数の周期パケットデータを選択的に停止するか、前記有線／無線ブリッジ装置が、非周期的に転送を行う複数の非周期パケットデータを停止又は非周期パケットデータのデータ量を小さくして転送制御を行うか、または前記有線／無線ブリッジ装置が、前記ホストに対して前記通信帯域の増加を要求するかのいずれか１つ、あるいは複数の方法を用いて制御を行う通信方法。
14. 前記通信情報は、前記デバイスからのＩＮデータが通信経路の途中で廃棄された回数、無線ホスト１から送られたＯＵＴデータのパケットエラー回数、前記デバイスへ所定時間内にＯＵＴデータを転送できなかった回数、前記無線ホストと前記有線／無線ブリッジ装置間で通信するパケット送受信数の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１３記載の通信方法。
15. マスタ動作を行う無線ホストと無線リンクで接続され、前記無線ホストに対するスレーブ動作の通信を行うデバイスと有線リンクで接続され、前記無線ホストと前記デバイスの間で通信データを中継する有線／無線ブリッジ装置の通信方法であって、
    前記有線リンクの通信帯域に応じて前記デバイスとの転送制御を行うことを特徴とする通信方法。
16. 前記通信帯域が所定通信帯域を下回ると、周期的に転送を行う複数の周期パケットデータの転送を選択的に停止する請求項１５記載の通信方法。
17. 前記通信帯域が所定通信帯域を下回ると、非周期的に転送を行う複数の非周期パケットデータの転送を停止又は非周期パケットデータの転送データ量を小さくする請求項１５記載の通信方法。
18. マスタ動作を行う無線ホストと無線リンクで接続され、前記無線ホストに対するスレーブ動作の通信を行うデバイスと有線リンクで接続され、前記無線ホストと前記デバイスの間で通信データを中継する有線／無線ブリッジ装置であって、
    前記有線リンクの通信帯域に応じて前記デバイスとの転送制御を行うことを特徴とする有線／無線ブリッジ装置。
19. 前記通信帯域が所定通信帯域を下回ると、周期的に転送を行う複数の周期パケットデータを選択的に停止する請求項１８記載の有線／無線ブリッジ装置。
20. 前記通信帯域が所定通信帯域を下回ると、前記有線／無線ブリッジ装置が、非周期的に転送を行う複数の非周期パケットデータを停止又は非周期パケットデータのデータ量を小さくして転送制御を行う請求項１８記載の有線／無線ブリッジ装置。
21. 前記通信帯域が所定通信帯域を下回ると、前記通信帯域の状況を表示する表示部を備える請求項１８に記載の有線／無線ブリッジ装置。

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