JP2007060542A - 通信装置および同装置のフレーム転送制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】フレーム単位でデータを送信制御する仕様において複数フレームの連続送信を可能とした通信装置を提供する。
【解決手段】メモリ102とMAC層モジュール101との間のデータ受け渡しは、ダブルバッファ104を介して行われ、MAC層制御部101aは、このダブルバッファ104を介したフレーム受け渡しに関わる状態を、送り手側と受け手側とでそれぞれ個別に管理する。これにより、MAC層制御部a101は、データ加工部101bによるダブルバッファ104からのデータ読み出しの完了を待機することなく、DMAコントローラ103によるダブルバッファ104への次フレームのデータ書き込みを開始すること、即ち複数フレームの連続転送を可能とする。
【選択図】 図2
【解決手段】メモリ102とMAC層モジュール101との間のデータ受け渡しは、ダブルバッファ104を介して行われ、MAC層制御部101aは、このダブルバッファ104を介したフレーム受け渡しに関わる状態を、送り手側と受け手側とでそれぞれ個別に管理する。これにより、MAC層制御部a101は、データ加工部101bによるダブルバッファ104からのデータ読み出しの完了を待機することなく、DMAコントローラ103によるダブルバッファ104への次フレームのデータ書き込みを開始すること、即ち複数フレームの連続転送を可能とする。
【選択図】 図2
Description
この発明は、例えばIEEE802.11n規格で検討されている無線LANシステムにおける複数フレームの連続送信技術に関する。
近年、例えばパーソナルコンピュータ等の電子機器同士をケーブルレスでネットワーク接続する無線LANシステムが普及し始めている。無線LANの規格の1つであるIEEE802.11eでは、あるフレームを送信し終えた後、その都度、その時に送信可能な状態にある複数のフレームの中から次に送信するフレームを1つ選択するといったフレーム単位でのデータ送信制御を実行することで、例えば複数のデータ送信を優先度を考慮しつつ同時進行させる等、高度なデータ送信を実現している。
また、フレーム間のオーバヘッドを無くすための対策案も、これまで種々提案されている(例えば特許文献1等参照)。
特開平5−136827号公報
ここで、データの送信制御をフレーム単位で実行する場合におけるメモリ−MAC層間のデータ受け渡しについて考える。メモリ−MAC層間のデータ受け渡しは、例えばダブルバッファを介在させて行うことで実現できる。フレーム単位でデータを送信制御する場合、あるフレームを送信し終えた後に、次に送信すべきフレームを決定するので、あるフレームのデータをダブルバッファに書き込み終えた後、当該フレームのデータがダブルバッファから読み出し終わるまで待って、次のフレームのデータをダブルバッファに書き込み始めることになる。これは、ダブルバッファ経由のフレーム受け渡し状態を1つの情報(メモリ−MAC層がどのフレームの受け渡しを行っているのかを示す情報)で管理しているためである。
ところで、最近では、無線LANの新規格であるIEEE802.11nの策定にあたって、フレームアグリゲーション等と称される、複数フレームを連続送信するための新機能についての提案がなされている。そこで、今度は、前述のようなダブルバッファ等を介在させてメモリ−MAC層間でフレーム単位のデータ受け渡しを行うシステムにおいて、複数フレームの連続送信を行うことについて考えてみる。
前述したように、メモリ−MAC層間でどのフレームの受け渡しを行っているのかを1つの情報で管理している場合、フレームの切り換えは、ダブルバッファからの読み出し終了のタイミングで行われることになる。従って、次のフレームのデータをメモリから読み出してダブルバッファに書き込み始めようとした時、ダブルバッファは、データが存在しない空の状態となる。つまり、フレームの切り換え毎に、2つのバッファを交互に使うというダブルバッファとしての機能を果たせなくなり、物理層に渡されるデータが途切れることになり、複数フレームの連続送信は非常に困難となる。
また、特許文献1に記載の構成を、フレーム単位でデータを送信制御するシステムにおけるメモリ−MAC層間のデータ受け渡しに適用したとしても、送り手側が受け手側のデータ読み出し終了を待機しなければならない場合、この問題は解決されない。
この発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、フレーム単位でデータを送信制御する仕様において複数フレームの連続送信を可能とした通信装置および同装置のフレーム転送制御方法を提供することを目的とする。
前述した目的を達成するために、この発明の通信装置は、フレーム単位でデータの送信制御を実行する通信装置において、当該装置内のモジュール間におけるデータの受け渡しに用いられるバッファと、前記バッファを介したデータの受け渡し状態を前記バッファへの書き込み状態と前記バッファからの読み出し状態とで個別に管理し、各フレームのデータ書き込み完了後、当該フレームのデータ読み出し完了を待機することなく次のフレームのデータ書き込みが連続して開始されるようにフレームの転送制御を実行するフレーム転送制御手段と、を具備することを特徴とする。
また、この発明の通信装置のフレーム転送制御方法は、装置内のモジュール間におけるデータの受け渡しに用いられるバッファを備え、フレーム単位でデータの送信制御を実行する通信装置のフレーム転送制御方法であって、前記バッファを介したデータの受け渡し状態を前記バッファへの書き込み状態と前記バッファからの読み出し状態とで個別に管理し、各フレームのデータ書込完了後、当該フレームのデータ読み出し完了を待機することなく次のフレームのデータ書き込みが連続して開始されるようにフレームの転送制御を実行することを特徴とする。
この発明によれば、フレーム単位でデータを送信制御する仕様において複数フレームの連続送信を可能とした通信装置および同装置のフレーム転送制御方法を提供できる。
以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。
(第1実施形態)
まず、この発明の第1実施形態を説明する。図1は、この第1実施形態に係る通信装置を適用する情報処理装置のシステム構成を示す図である。この通信装置は、例えばノートブックタイプのパーソナルコンピュータに搭載される無線LANボードとして実現されている。
まず、この発明の第1実施形態を説明する。図1は、この第1実施形態に係る通信装置を適用する情報処理装置のシステム構成を示す図である。この通信装置は、例えばノートブックタイプのパーソナルコンピュータに搭載される無線LANボードとして実現されている。
本コンピュータは、図1に示されているように、CPU11、ノースブリッジ(NB)12、システムメモリ13、サウスブリッジ(SB)14、グラフィクスコントローラ15、ビデオエンハンサ16、LCD17、サウンドコントローラ18、スピーカ19、BIOS−ROM20、LANコントローラ21、磁気ディスクドライブ(HDD)22、DVDドライブ(DVDD)23、カードコントローラ24、IEEE 1394コントローラ25、無線LANコントローラ26、エンベデッドコントローラ(EC)27、キーボード28、タッチパッド29を備えている。
CPU11は、本コンピュータの動作を制御するプロセッサであり、HDD22やDVDD23からシステムメモリ13にロードされる、オペレーティングシステムやユーティリティ、アプリケーション等の各種プログラムを実行する。また、CPU11は、BIOS−ROM20に格納されたシステムBIOS(basic input/output system)も実行する。システムBIOSは、ハードウェア制御のためのプログラムである。
NB12は、CPU11のローカルバスとSB14との間を接続するブリッジデバイスである。NB12には、システムメモリ13をアクセス制御するメモリコントローラも内蔵されている。また、NB12は、AGP(Accelerated Graphics Port)バス、PCI express規格のシリアルバスなどを介してグラフィクスコントローラ15との通信を実行する機能も有している。
グラフィクスコントローラ15は、本コンピュータのディスプレイモニタとして使用されるLCD17を制御する表示コントローラである。このグラフィクスコントローラ15によって生成される映像データは、ビデオエンハンサ16に送られ、映像データを高画質化するための映像処理(画質調整処理)が施される。このビデオエンハンサ16によって高画質化された映像データは、LCD17に送られる。
SB14は、LPC(Low Pin Count)バス上の各デバイスおよびPCI(Peripheral Component Interconnect)バス上の各デバイスを制御する。また、SB14は、HDD22、DVDD23を制御するためのIDE(Integrated Drive Electronics)コントローラを内蔵している。さらに、SB14は、サウンドコントローラ106との通信を実行する機能も有している。
サウンドコントローラ18は音源デバイスであり、再生対象のオーディオデータをスピーカ19に出力する。カードコントローラ24は、PCカード、SD(Secure Digital)カードのようなカードを制御する。IEEE 1394コントローラ25は、IEEE 1394規格のシリアルバスを介して外部機器との通信を実行する。
そして、無線LANコントローラ26は、前述の(本発明の通信装置である)無線LANボードであり、例えばIEEE 802.11e規格等のフレーム単位でデータを送信制御する仕様の無線通信規格に準拠した無線通信を実行する無線通信デバイスである。無線LANコントローラ26は、システムメモリ13にロードされてCPU11によって実行されるプログラムの送信データを無線通信路に送り出す機能と、当該プログラムの受信データを無線通信路から取り込む機能とを有している。そして、無線LANコントローラ26は、フレーム単位でデータを送信制御する仕様において複数フレームの連続送信を可能としたものであり、以下、この点について詳述する。
なお、EC27は、電力管理のためのエンベデッドコントローラと、キーボード28およびタッチパッド29を制御するためのキーボードコントローラとが集積された1チップマイクロコンピュータであり、ユーザによる電源ボタン操作に応じて、本コンピュータをパワーオン/パワーオフする機能を有している。
図2は、無線LANコントローラ26の構成の一部を示した概念図である。図2に示すように、無線LANコントローラ26は、MAC層モジュール101、メモリ102、DMAコントローラ103、ダブルバッファ104、物理層モジュール105、データバス106を備えている。また、MAC層モジュール101は、MAC層制御部101aおよびデータ加工部101bを有している。そして、このような構成を持つ無線LANコントローラ26が複数フレームの連続送信を可能とする原理について図3を併せて参照しながら説明する。
無線LANコントローラ26によって送信制御されるデータは、データバス106を介して当該無線LANコントローラ26内に取り込まれ、送信フレームとしてメモリ102に格納される。そして、ここでは、このメモリ102に格納された複数のフレームのデータを、MAC層モジュール101が、ダブルバッファ104を介してメモリ102から読み出し加工して、物理層モジュール105へ連続して受け渡す場合を考える。
フレームA,フレームBの連続送信を行おうとする場合、MAC層制御部101aは、まず、フレームAの送信開始をDMAコントローラ103に指示し(図3(1))、「送信フレーム情報(1)」および「送信フレーム情報(2)」の両方をフレームAが送信中であることを示す情報に更新する。「送信フレーム情報(1)」は、DMAコントローラ103におけるフレーム受け渡しに関わる状態を示す情報であり、一方、「送信フレーム情報(2)」は、データ加工部101bにおけるフレーム受け渡しに関わる状態に示す情報である。つまり、MAC層制御部101aは、ダブルバッファ104を介して行われるフレーム受け渡しに関わる状態を、送り手側と受け手側とでそれぞれ個別に管理する。
この指示が行われると、DMAコントローラ103は、メモリ102のデータをデータバス106経由でダブルバッファ104へ転送する。ダブルバッファ104は、ダブルバッファを構成する2つのバッファのうちいずれかのバッファがライト可能であったら、ライト可能であることをメモリ−バッファ間制御103へ通知する。いずれかのバッファがライト可能であるのは、空であるか、あるいはライト中であるかである。一度リードを開始すると空になるまでライトは不可とする。
従って、DMAコントローラ103は、ダブルバッファ104からライト可能通知がされている間はデータ転送を続けるが、ライト可能でなくなった際にはデータ転送を一時停止し、再びライト可能通知がなされたらデータ転送を再開する、ということをフレームAのデータ転送が完了するまで繰り返すことになる。
一方、データ加工部101bは、DMAコントローラ103によって書き込まれたデータをダブルバッファ104からリード可能である間読み出し、必要な加工を施した後、物理層モジュール105へ転送するといった処理を繰り返す。ダブルバッファ104は、データ加工部101bにリード可能か否かを通知する。リード可能であるのは、いずれか一方のバッファがリード可能であるときであり、それは、バッファがデータで満たされているか、あるいはバッファをリード中でデータがまだある場合である。一度ライトを開始するとバッファが満たされるまでリードは不可とする。
MAC層制御部101aは、フレームAについて、メモリ102からダブルバッファ104への転送完了を検出すると、DMAコントローラ103に送信完了通知を送信する(図3(2))。このとき、ダブルバッファ104には、まだフレームAのデータがあり、データ加工部101bおよび物理層モジュール105はその処理途中である。
続いて、MAC層制御101aは、フレームBの送信開始をDMAコントローラ103に指示し(図3(3))、「送信フレーム情報(1)」をフレームBに書き換える。「送信フレーム情報(2)」はフレームAのままである。そして、ダブルバッファ104からライト可能通知が出れば、DMAコントローラ103は、フレームBのデータ転送を開始する。
データ加工部101bは、ダブルバッファ104からのフレームAのデータの読み出しが完了したら読み出しを停止する。そして、MAC層制御部101aは、その読み出し完了を検出すると、データ加工部101b、ダブルバッファ104にフレームA送信完了を通知し(図3(4))、「送信フレーム情報(2)」をフレームBに書き換える。なお、「送信フレーム情報(1)」は既にフレームBになっている。
ダブルバッファ104は、この「送信完了通知」を受け取ると、読み出し位置をフレームBの入っているバッファの先頭へ移動させる(フレームデータサイズがバッファサイズの倍数の場合はフレームA送信完了時点で読み出し位置は既にフレームBの先頭を指しているが、そうでない場合はフレームAの最後のデータの入っているバッファの途中を指しているから、リードしていない側のバッファの先頭へ読み出し位置を移す)。
データ加工部101bは、フレームBのデータ加工を開始し、物理層モジュール105へ渡す処理を開始する(図3(5))。2フレーム以上を連続送信する場合は、以上の処理を繰り返し行うことになる。フレームBが最後のフレームである場合、MAC層制御部101aは、フレームBについて、メモリ102からダブルバッファ104への転送完了を検出すると、DMAコントローラ103に送信完了を通知する。MAC層制御部101aは、「送信フレーム情報(1)」を「非送信中」にする。「送信フレーム情報(2)」はフレームBのままである。このとき、ダブルバッファ104にはまだフレームBのデータがあり、データ加工部101bおよび物理層モジュール105はその処理途中である。
データ加工部101bは、ダブルバッファ104からのフレームBのデータの読み出しが完了すると読み出しを停止する。MAC層制御部101aは、その読み出し完了を検出してデータ加工部101b、ダブルバッファ104にフレームB送信完了を通知し、「送信フレーム情報(2)」を「非送信中」に書き換える。「送信フレーム情報(1)」は既に「非送信中」になっている。以上でフレームA,Bの連続送信完了である。
このように、MAC層制御部101aが、ダブルバッファ104を介して行われるフレーム受け渡しに関わる状態を、送り手側と受け手側とでそれぞれ個別に管理することで、フレームAからフレームBへのフレーム切り換え時に、ダブルバッファ104を空にすることがなくなるので、複数フレームの連続送信が可能となる。
なお、最終フレームの送信完了処理については、後続のフレームがないため上記のように別々に制御しなくともよく、フレーム送信が完了した時点で全体を非送信中に制御してもよい。
図4に、同様の処理を既存の原理で行った場合の流れを示す。ダブルバッファ104経由のフレーム受け渡しに関わる状態を1つの情報で管理する既存の原理では、図4に示すように、フレームAに続くフレームBのDMAコントローラ103による送信開始は(図4(3)’)、データ加工部101bによるフレームAの送信完了(図4(4)’)を待機して行われることになる。よって、フレーム切り換え毎に、ダブルバッファ104を空にしてしまうので、複数フレームの連続送信は非常に困難となる。
以上のように、この発明によれば、フレーム単位でデータを送信制御する仕様において複数フレームの連続送信を可能とした通信装置および同装置のフレーム切り換え制御方法が実現される。
(第2実施形態)
次に、この発明の第2実施形態を説明する。前述の第1実施形態では、本発明の通信装置が例えばノートブックタイプのパーソナルコンピュータに搭載される無線LANボードとして実現される例を示したが、この第2実施形態では、例えば無線ディスプレイ装置の表示部側筐体、チューナ側筐体それぞれに搭載される無線LAN LSIとして実現される例を示す。図5は、この第2実施形態に係る通信装置(無線LAN LSI)を搭載するチューナ側筐体300および表示部側筐体400からなる無線ディスプレイ装置の全体構成を示す図である。なお、ここでは、チューナ側筐体300として、無線ディスプレイ装置のチューナ側装置を想定するが、これに限られず、セットトップボックス、DVDレコーダ、TVチューナ付ビデオ、DVDプレーヤ、ホームサーバ等、種々の装置が適用可能である。
次に、この発明の第2実施形態を説明する。前述の第1実施形態では、本発明の通信装置が例えばノートブックタイプのパーソナルコンピュータに搭載される無線LANボードとして実現される例を示したが、この第2実施形態では、例えば無線ディスプレイ装置の表示部側筐体、チューナ側筐体それぞれに搭載される無線LAN LSIとして実現される例を示す。図5は、この第2実施形態に係る通信装置(無線LAN LSI)を搭載するチューナ側筐体300および表示部側筐体400からなる無線ディスプレイ装置の全体構成を示す図である。なお、ここでは、チューナ側筐体300として、無線ディスプレイ装置のチューナ側装置を想定するが、これに限られず、セットトップボックス、DVDレコーダ、TVチューナ付ビデオ、DVDプレーヤ、ホームサーバ等、種々の装置が適用可能である。
この無線ディスプレイ装置において、ユーザが、視聴中のチャンネルから別のチャンネルへの切り替えをリモートコントローラ(リモコン)等で要求した場合、その要求は、まず表示部側筐体400が受信する。表示部側筐体400は、そのチャンネル切り替え要求を無線によりチューナ側筐体300へ送信する。チューナ側筐体300では、それを受信した後、チャンネル切り替え処理が行われ、映像データを無線で送信する。さらに表示部側筐体400では、その映像データを受信し、表示部406に切り替え後のチャンネルの映像が表示され始める。図6にチューナ側筐体300、図7に表示部側筐体400の構成をそれぞれ示す。
図6に示すチューナ側筐体300の構成のうち、本発明の通信装置である無線LAN LSIは無線部305であり、また、図7に示す表示部側筐体400の構成のうち、本発明の通信装置である無線LAN LSIは無線部402である。
放送波を受信する無線部・チューナー302は、表示部406で表示中の映像のチャンネルのデータをエンコード部303へ出力し、エンコード部303で(MPEG-TS等に)エンコードされたデータは映像ストリームバッファ304へ出力される。この映像ストリームバッファ304に保持されている視聴中の映像データを、本発明の通信装置(無線LAN LSI)である無線部305に出力する。無線部305は、そのデータを適当なサイズ毎に無線フレーム化(IEEE802.11等)し、アンテナから送信する。
アンテナから送信されたデータは、表示部側筐体400にて受信されて本発明の通信装置(無線LAN LSI)である無線部402に入力される。無線部402は、無線フレーム(IEEE802.11等)から元のデータフォーマット(MPEG2-TS等)に再現し、デコード部403へ渡す。デコード部403はそのデータから映像データを作成し、フレームバッファ404へ出力する。そして、表示部406では、このフレームバッファ404の画像を順に表示する。
ユーザーがチャンネル切り替え要求をリモコン等で行うと、表示部側筐体400のリモコン受信部405がその信号を受信し、制御部401がそれを検出する。表示部側筐体400自体にチャンネル切り替えスイッチがついていて、そのスイッチが押されたことを制御部401が検出するという方式でもよい。制御部401は、チャンネル切り替え要求を無線部402から送信し、チューナ側筐体300の無線部305がこれを受信する。このチャンネル切り替え要求は制御部301へ伝えられ、制御部301は、無線部・チューナー302を、切り替え先のチャンネルの周波数へ切り替える。
切り替え先のチャンネルのデータは、エンコード部303、映像ストリームバッファ304、無線部305からアンテナへと順に渡され、その後、表示部側筐体400のアンテナで受信、無線部402、デコード部403で処理され、フレームバッファ404に記録される。そして表示部406にそのデータが表示される。
以上のように映像データおよびリモコンデータを送受信する無線ディスプレイ装置のチューナ側筐体300および表示部側筐体400に無線部305および無線部402として搭載される無線LAN LSIとして、本発明の通信装置は実現可能である。よって、この無線ディスプレイ装置は、フレーム単位でデータを送信制御する仕様において複数フレームを連続送信することが可能となる。
なお、デジタル放送等で、無線部・チューナー302の出力がMPEG2等の符号化により実際の画像よりもデータサイズが小さい等の理由で無線通信に適した形式であるデータの場合は、改めてエンコードする必要がないので、エンコード部303は介さずに直接映像ストリームバッファに記録してもよい。
また、DVDやHDD等の媒体や、インターネット経由のデータを本システムで表示してもよい。その場合は、チューナ側筐体300の放送波用アンテナ、無線部・チューナ302、エンコード部303の代わりに、それぞれに対応する入力処理/データ処理を行うモジュールを必要とする(HDDやDVDであればディスク制御モジュール、インターネットであればLANコントローラとLANアクセス制御部等を必要とする)。
このように、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、無線LANコントローラ26と外部との接続はPCIバスに限らず、何らかのデータバスであれば良い。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
11…CPU、12…ノースブリッジ(NB)、13…システムメモリ、14…サウスブリッジ(SB)、15…グラフィクスコントローラ、16…ビデオエンハンサ、17…LCD、18…サウンドコントローラ、19…スピーカ、20…BIOS−ROM、21…LANコントローラ、22…磁気ディスクドライブ(HDD)、23…DVDドライブ(DVDD)、24…カードコントローラ、25…IEEE 1394コントローラ、26…無線LANコントローラ、27…エンベデッドコントローラ(EC)、28…キーボード、29…タッチパッド、101…MAC層モジュール、101a…MAC層制御部、101b…データ加工部、102…メモリ、103…DMAコントローラ、104…ダブルバッファ、105…物理層モジュール、106…データバス、300…チューナ側筐体、301…制御部、302…無線部・チューナ、303…エンコード部、304…映像ストリームバッファ、305…無線部、400…表示部側筐体、401…制御部、402…無線部、403…デコード部、404…フレームバッファ、405…リモコン受信部、406…表示部。
Claims (5)
- フレーム単位でデータの送信制御を実行する通信装置において、
当該装置内のモジュール間におけるデータの受け渡しに用いられるバッファと、
前記バッファを介したデータの受け渡し状態を前記バッファへの書き込み状態と前記バッファからの読み出し状態とで個別に管理し、各フレームのデータ書き込み完了後、当該フレームのデータ読み出し完了を待機することなく次のフレームのデータ書き込みが連続して開始されるようにフレームの転送制御を実行するフレーム転送制御手段と、
を具備することを特徴とする通信装置。 - 前記バッファは、ダブルバッファ構成の1台のデータ記憶装置で構成されることを特徴とする請求項1記載の通信装置。
- 前記バッファは、複数台のデータ記憶装置で構成されることを特徴とする請求項1記載の通信装置。
- 前記データの受け渡しを行う2つのモジュールのうち、データ出力側のモジュールはメモリ装置であり、データ入力側のモジュールはMAC層装置であることを特徴とする請求項1、2または3記載の通信装置。
- 装置内のモジュール間におけるデータの受け渡しに用いられるバッファを備え、フレーム単位でデータの送信制御を実行する通信装置のフレーム転送制御方法であって、
前記バッファを介したデータの受け渡し状態を前記バッファへの書き込み状態と前記バッファからの読み出し状態とで個別に管理し、各フレームのデータ書込完了後、当該フレームのデータ読み出し完了を待機することなく次のフレームのデータ書き込みが連続して開始されるようにフレームの転送制御を実行することを特徴とする通信装置のフレーム転送制御方法。
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