JP2007148781A

JP2007148781A - ネットワーク周辺装置のパワーマネージメント制御装置

Info

Publication number: JP2007148781A
Application number: JP2005342311A
Authority: JP
Inventors: Keiji Obara; 啓二小原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2005-11-28
Publication date: 2007-06-14

Abstract

【課題】近年、ネットワークの性能もますます向上し、高速なネットワークI／F用コントローラチップ等は消費電力が大きくなり、スリープモード時においてもネットワークI／F機能が殆ど電力削減ができないことが深刻な問題となってきた。
【解決手段】本発明においては、ネットワーク周辺装置が受信したパケットの宛先アドレスを自分（自ノード）のアドレスと比較して一致するかしないかを判別するアドレス判別機能を、スイッチングHUBのMACアドレス検出機能に肩代りさせ、その判別結果をPｏE機能の電源ラインを利用して前記ネットワーク周辺装置に通知できるようにすることにより、前記ネットワーク周辺装置のネットワークコントローラ全ての電源を遮断できるようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ネットワークに接続された周辺装置（例えば、ネットワークプリンタ）のスリープモード（低消費電力モード）時のネットワークI／F機能の消費電力のさらなる低減に関するものである。

近年、環境問題が注目されるに伴い、特に、ネットワークに接続される各種周辺装置の低電力化が求められるようになってきた。国際エナジースターやブルーエンジェル等の電力規定でも、それらの周辺装置を使用していない間の電力に規制が設けられている。

そこで、例えば、従来のネットワークプリンタは、コンピュータからの印刷要求（印刷ジョブ）が一定時間以上ない場合に自動的にスリープモード（低消費電力モード）に移行し低消費電力の状態になり、その後、印刷要求が来たこと（印刷ジョブの受信）を検出し、自動的にノーマルモード（通常動作モード）に復帰して印刷処理を行うことが可能なように構成されていた。

そこで、前述のような電力管理が可能な構成に関する多くの発明、さらに電力を低減させるための改善の発明等が多くなされてきた。（例えば、特許文献１〜４参照。）
図３に、従来HUBを経由してネットワークにコンピュータとネットワークプリンタが接続されている場合のシステム構成ブロック図を示し、従来例を説明する。

図３において、１はネットワークプリンタ（ネットワーク周辺装置１）、２はネットワークに接続される機器を相互に接続するためのHUB、３は他のネットワーク周辺装置であるネットワーク周辺装置２、４と５はネットワークに接続されたコンピュータであるコンピュータ１とコンピュータ２、６から９は各ネットワーク周辺装置やコンピュータをHUBに接続するためのネットワークケーブルである。１０は前記ネットワークプリンタのシステム全体を制御しているシステムコントローラ、１１は前記ネットワークプリンタをネットワークに接続し通信制御をするためのネットワークコントローラ、１２はネットワークケーブル側の高電圧が直接ネットワークコントローラ（のPHY部）へ印加されないように絶縁するためのパルストランス、１３はＩＥＥＥ８０２．３aｆにより規定されるPｏE（Power Over Ethernet（登録商標））機能でＨＵＢ側からネットワークデバイスへ供給される電源の電源ラインである。また、２０は前記ＨＵＢ２のシステム全体を制御している制御回路、２１から２４は前記１２のパルストランスと同様の目的でＨＵＢ側の各ポートに実装されているパルストランス、２５から２８は前記ＨＵＢの各ポートの通信制御を行うためのネットワークコントローラ、２９は前記２５から２８のネットワークコントローラと接続され、前記各ネットワークコントローラから入力されるパケットを目的のネットワークコントローラとやり取りできるように前記制御回路の制御により切替え接続できるようなスイッチング回路、３０は前記ＨＵＢ２のシステム全体で使用される電力を供給するための電源であり、PｏE機能でＨＵＢ側からネットワークデバイスへ供給される電力を運ぶ電源ライン３１の電力も供給する。

以上の構成において、ＨＵＢ２はいわゆるスイッチングＨＵＢの機能を有し、高速ＲＩＳＣ−ＣＰＵ及びその周辺回路等により構成される制御回路（図３の２０）は前記ＨＵＢの各ポートに接続されたネットワーク機器のＭＡＣアドレスを収集し、管理テーブルにポート番号と対応付けて登録し管理している。よって、特定のネットワーク機器からパケットが送信され、ＨＵＢのポートへ入力され、パルストランス（図３の２１から２４）を経由してネットワークコントローラ（図３の２５から２８）で通信制御されデジタルデータに変換された時に、前記制御回路は前記入力されたパケット内の先頭部にある宛先ＭＡＣアドレスを解析し、その宛先ＭＡＣアドレスを基に前記管理テーブルを参照し、前記入力されたパケットを送信するべきネットワーク機器がどのポートに接続されているかを判別できる。よって、前記制御回路は前記パケットが入力されたポートと前記判別した宛先ＭＡＣアドレスを有するネットワーク機器が接続されているポートとを接続するように、スイッチング回路（図３の２９）を制御して、前記両ポート間を接続する。よって、前記両ポート間で通信ができるようになる。

コンピュータ１（図３の４）がネットワークプリンタ（図３の１）を使用するには、前記コンピュータ１が前記ネットワークプリンタ宛ての印刷ジョブを送信する。前記送信されたネットワークプリンタ宛ての印刷ジョブはコンピュータ１内のネットワークコントローラの働きで、ＩＥＥＥ８０２．３やEthernet（登録商標）等のプロトコルで規定されるパケット（Ethernet（登録商標）フレーム）に分解されて電気信号の形態で送出される。前記送出されたパケットはネットワークケーブル８を経由してHUB（図３の２）のポート３へ入力される。さらに、HUB内のパルストランス（図３の２３）を経由して、HUBのポート３に対応するネットワークコントローラ（図３の２７）へ入力される。前記ネットワークコントローラは通信制御を行い、電気信号の形態の前記入力されたパケットを制御回路（図３の２０）が扱えるデジタルデータのパケットに変換する。前記制御回路は前記デジタルデータのパケットの先頭部にあるMACアドレスを抽出し、前記管理テーブルを参照し前記抽出されたMACアドレスと対応付けられているポート、つまり、前記ネットワークプリンタが接続されているポート１を判別する。その結果、前記制御回路はスイッチング回路（図３の２９）を制御し、前記パケットが入力されたポート３と前記判別されたポート１とが通信できるように接続構成を切替える。よって、前記パケットがスイッチング回路を経由して、ポート１に対応するネットワークコントローラ（図３の２５）へ届く。このネットワークコントローラ２５へ届いたパケットは電気信号の形態に変換され、パルストランス（図３の２１）を経由して、ポート1から出力される。この、ポート1から出力されたパケットは電気信号の形態でネットワークケーブルを経由して、ネットワークプリンタ（図３の１）へ届く。さらに、パルストランス（図３の１２）を経由してネットワークコントローラ（図３の１１）で通信制御され、デジタルデータに変換され、システムコントローラ（図３の１０）内の受信バッファに蓄えられる。このようにして、コンピュータ１から送信された印刷ジョブの最初のパケットデータがネットワークプリンタへ届いたわけであるが、同様にして、印刷ジョブのデータが次々とパケット化され、前記ネットワークプリンタの受信バッファへ蓄えられる。ネットワークプリンタのシステムコントローラは前記蓄えられたパケットを組み立てコンピュータ１から送信された印刷ジョブのデータを復元する。その後、システムコントローラは前記印刷ジョブの印刷画像データを抽出し、画像処理を施し、プリンタのエンジン部へ転送し、前記エンジン部が印刷用紙にインクを吐出して印刷処理を行う。
特開２００２−３４７３１０号公報（第２頁、従来の技術）特開２００２−６３００６号公報（第２頁、従来の技術）特開２００２−１０３７３９号公報特開２０００−３２６５９０号公報

しかしながら、ネットワークに接続される周辺装置では、他のI／Fのように単純にコンピュータからの通信信号が届いたか届かないかの判断のみで、前記周辺装置をスリープモードからノーマルモードに復帰させるというような構成は採れない。それは、一般的なネットワーク（例えば、Ethernet（登録商標）、IEEE８０２．３等）では、送信パケット中に宛先アドレス情報が含まれていて、受信した装置が前記宛先アドレスを自分（自ノード）のアドレスと比較して、一致した場合にのみ自分宛てのデータであると認識でき、そのデータを取り込める。つまり、受信したパケットから宛先アドレスを取り出し、自分のアドレスと比較し一致するかしないかを判別できるだけの判別機能は動作させておかなければならない。この前記判別機能は、ネットワークI／F機能の通常動作時とあまり変わらない回路ブロックを含んでいる。つまり、スリープモード時においても、ネットワークI／F機能は殆ど電力削減ができないことを意味する。近年、ネットワークの性能もますます向上し、高速な（Giga-bit Ethernet（登録商標）、１０Giga-bit Ethernet（登録商標）等の）ネットワークI／F用コントローラチップ等は消費電力が大きくなり、前述のようなスリープモード時においてもネットワークI／F機能が殆ど電力削減ができないことが深刻な問題となってきた。

例えば、前記従来例で説明すると、ネットワークプリンタ（図３の１）は前述したように、スリープモード時においても、ネットワークから印刷ジョブが送信されてくると、その印刷ジョブが届いたことを検出し、システムコントローラを含むプリンタシステム全体をノーマルモードに復帰させ、前記届いた印刷ジョブをそのまま受信して、その印刷ジョブに含まれる印刷画像データを印刷できなければならない。よって、ネットワークプリンタはスリープモード時においてもネットワークから（即ちHUBのポート１から）パケットが届いたことを検出し、さらに、その届いたパケットが自分宛てのパケットかどうかを解析し、もし、自分宛てのパケットであった場合にのみPME（Power Management Event）インタラプト要求信号を出力し、システムコントローラのPMEインタラプト入力を駆動できるようにしなければならない。そのために、ネットワークコントローラ（図３の１１）は、少なくとも一部の回路には電力を供給したままでなければならない。ところが、前述したような、ネットワークからパケットが届いたことを検出し、さらに、その届いたパケットが自分宛てのパケットかどうかを解析する機能は、ノーマルモード時に通常の通信制御をする場合に使用する機能とあまり変わらない。つまり、ネットワークからパケットが届いたことを検出し、さらに、その届いたパケットが自分宛てのパケットかどうかを解析する機能を動作させる以上は、ネットワークコントローラの消費電力はあまり下げられないことになる。

本発明においては、ネットワーク周辺装置が受信したパケットの宛先アドレスを自分（自ノード）のアドレスと比較して一致するかしないかを判別するアドレス判別機能を、スイッチングHUBのMACアドレス検出機能に肩代りさせ、その判別結果をPｏE（Power Over Ethernet（登録商標）：ＩＥＥＥ８０２．３aｆ）機能の電源ラインを利用して前記ネットワーク周辺装置に通知できるようにすることにより、前記ネットワーク周辺装置のネットワークコントローラ全ての電源を遮断できるようにしたものである。

以上説明したように、本発明を実施した周辺装置はスリープモード時にネットワークコントローラ（ネットワークI／F機能）の全ての電源を遮断することが可能となり、前記周辺装置のスリープモード時の消費電力を大幅に削減できることになる。

図１に本発明の実施例のシステム構成ブロック図を示す。図1において、図３と同じ番号を付けたものは、前記従来例の図３で説明したものと全く同じである。本実施例で追加された機能として、１４は１３のPｏE電源ラインへ一定の負荷をかけたり（PｏE電源ラインから一定の電流を流したり）負荷を無しにしたりする（前期PｏE電源ラインから一定の電流を流すことを止めたりする）ことを制御できるようにするためのトランジスタＱ1、１５は１３のＰｏＥ電源ラインの電圧をシステムコントローラのＰＭＥ入力へ入力可能なような電圧へ変換し、前記PｏE電源ラインの立ち上がりのタイミングでＰＭＥ信号も立ち上げるように出力するためのレベル変換回路である。３２から３５は制御回路（図１の２０）がＨＵＢ内のＰｏＥ用電源ライン３１から各ポートへ電力を供給するための電源ラインに流れる電流を検出できるようにするための電流検出手段、３６から３９は制御回路（図１の２０）がＨＵＢ内のＰｏＥ用電源ライン３１から各ポートへ供給する電力を遮断する／しないを制御できるようにするためのスイッチである。

従来例（図３）の時には、ネットワークプリンタ内のＰｏＥ電源ラインは使用しなかった。これは、ＰｏＥの電力ではネットワークプリンタ全体の電力をまかなうことは不可能であるからである。しかし、本実施例では、ＰｏＥ電源ラインを電源ラインとしてではなく、ネットワークプリンタ側がノーマルモードからスリープモードへ移行したことをＨＵＢ側へ知らせたり、逆に、ＨＵＢ側でネットワークプリンタ宛てのパケットが検出されたことをネットワークプリンタへ知らせたりするために利用する。しかも、本来のＰｏＥの電源供給に関しては互換性が保たれる仕様となっている。

以上の構成において、ネットワークプリンタは電源が投入されノーマルモードで動作している場合には、トランジスタＱ１のベースにスリープ時にオフになる電源ライン（Ｖsleep：現在はノーマルモードなのでオン）が接続されているため、ＰｏＥ電源ラインから一定の電流が流れている状態になっている。そして前記プリンタがスリープモードに移行した場合には、前記トランジスタＱ１のベースに接続された電源ラインＶsleepがオフになるため、トランジスタＱ１もオフになり、ＰｏＥ電源ラインの電流は殆ど流れなくなる。（レベル変換回路１５の入力は高インピーダンスになっている。）このように、ネットワークプリンタは、ＰｏE電源ラインに対してノーマルモード時には電流を引き込み、スリープモード時には電流を流さないように作用して、前記ネットワークプリンタの動作状態をＨＵＢ側へ知らせることが可能である。

一方、ＨＵＢ（図1の２）は電源投入後、初期化時に制御回路（図１の２０）がスイッチ３６から３９をオン（導通状態）に初期化する。これは、従来のＨＵＢ（図３の２）と互換性がある状態である。その後、制御回路は各電流検出手段（図1の３２から３５）を用いて各ポートへ供給されるＰｏＥ電源ラインの電流を監視（モニタリング）する。そして、各ポートに対応するＰｏＥ電源ラインの電流が予め定められた一定値（例えば、前記ネットワークプリンタ側のQ1に流れる電流の８０％程度）以上流れていればそのポートに対応するスイッチ（図１の36から３９）はオンの状態にし、ＰｏＥ電源電流が殆ど流れていなければそのポートに対応するスイッチはオフの状態にする。（ここで、スイッチをオフにすることは従来のＨＵＢとの互換性を失うように見えるが、ＰｏＥ電源ラインの電流が流れていない時（つまり、ＨＵＢに接続された機器がＰｏＥ電源を使用していない場合）なので、互換性が失われることにはならない。）
さらに、その後、制御回路は各ポート宛てのパケットを検出した時に、ＨＵＢ本来の仕事であるスイッチング回路を切替える作業と同時に、そのパケットを出力するポートに対応するＰｏＥ電源ラインのスイッチをオンに制御する。つまり、ＰｏＥ電源ラインをオフ状態（即ち、ネットワークプリンタ側はスリープモード中）からオン状態へ変化させることで、前記パケットを出力するポートに接続されている機器に対して、その機器宛てのパケットが届いていることを知らせることができる。

以上のような本実施例のシステム構成において、ネットワークプリンタ（図1の1）と前記ネットワークプリンタの接続されているポート１の動作を図2のフローチャートで示す。まず、本実施例のシステムのスリープモード制御は（図２の１）はネットワークプリンタ（図1の1）とHUB（図1の２）とがパワーオンされ初期化されるところから始まる。両者がパワーオンされて両者とも初期化プログラムが実行され、前述したように、ネットワークプリンタはノーマルモードになるためQ１はオンとなり、HUBのポート１に対応するスイッチ３６もオンとなる。（図２の２）そして、制御回路は電流検出手段３２を用いてポート１へ供給されるＰｏＥ電源ラインの電流を監視（モニタリング）する。ネットワークプリンタの初期化直後は前述したように、Q１はオンであり、したがって、電流検出手段３２には一定値の電流が流れるため、（図２の３のYes）スイッチ３６はオンに制御される（既に、オンになっているためオンの状態が維持されることになる）。（図２の４）そして、制御回路は前記ポート１宛のパケットが他のポートに入力されたかどうかを監視している。そこで、ポート１宛のパケットが無い場合（図２の５のNo）には、図２の３に戻り、電流検出手段の電流の監視とポート１宛のパケットが有るかどうかの監視とを行いながら、図２の３，４，５のＮｏ，３のループ状態となる。前記ループ状態でポート１宛のパケットが他のポートに（例えば、コンピュータ１（図１の４）からの印刷ジョブのパケットがポート３へ）入力されると（図２の５のYes）、HUBの本来の機能を果たし、制御回路はスイッチング回路を制御し、前記コンピュータ１の接続されたポート３と前記ネットワークプリンタの接続されたポート１とが接続されるように切り替える。（図２の６）よって、コンピュータ１からの印刷ジョブのパケットは次々とネットワークプリンタに転送され、ネットワークプリンタで前記印刷ジョブの印刷処理が行われる。

この、印刷処理が完了して、しばらくの間、次の印刷ジョブがポート１宛に送られてこなかった場合（前述の図２の３，４，５のＮｏ，３のループ状態が一定時間以上継続した場合）には、前記ネットワークプリンタは前記背景技術の項で述べたようにスリープモードに移行する。よって、ネットワークプリンタ内のスリープモード時にオフになる電源ラインVsleepがオフとなるため、トランジスタQ1（図１の１４）もオフとなる。この時、前記ネットワークプリンタのネットワークコントローラ（図１の１１）は、従来例のようなポート１から送信されてくるパケットの検出／解析を行う必要が無いため、全ての供給されている電源を遮断しても良い。そうすると、前記制御回路は前記電流検出手段３２による一定値の電流を検出できなくなるために、前記スイッチ３６をオフにする。（図２の７）そして、次の印刷ジョブがポート１へ送信されるまで、図２の３，７，８のＮｏ，３のループ状態となる。このループ状態の間、ネットワークプリンタはスリープ状態のままである。この後、前記コンピュータ１から前記ネットワークプリンタ宛の印刷ジョブが送信されると（図２の８のＹｅｓ）、制御回路はスイッチ３６をオンにし（図２の９）、さらに、スイッチング回路を制御し、前記コンピュータ１の接続されたポート３と前記ネットワークプリンタの接続されたポート１とが接続されるように切り替える。（図２の１０）その（図２の１０の）間に、ネットワークプリンタ側では、スイッチ３６のオフ（図２の７）からオン（図２の９）への切り替わりにより、ＰｏＥ電源ラインがオフ（０Ｖ）からＰｏＥ電源電圧まで立ち上がり、その変化がレベル変換回路（図１の１５）を経由して、ＰＭＥ信号として出力されシステムコントローラへ入力される。（図２の１１）システムコントローラは前記ＰＭＥの入力により、ノーマルモードへ復帰する。その後は、前記コンピュータ１からの印刷ジョブのパケットが次々とネットワークプリンタに転送され、ネットワークプリンタで前記印刷ジョブの印刷処理が行われる。

前記、図２の１２の処理はシステムによっては時間がかかってしまうことも多く、前記図２の１０のスイッチング回路の切り替え後、前記ネットワークプリンタに送信された最初のパケットを前記ネットワークプリンタが受信できないような場合も生じる。しかしながら、そのような場合には、前記コンピュータ１は前記ネットワークプリンタからの応答が一定時間異常ないために、エラーリカバリーとして、先程送信したパケットを再送する。この時には、前記ネットワークプリンタはノーマルモードに移行完了しているため、前述の初期化後のノーマルモード時の説明と同様に（前述の図２の３のＹｅｓ、４、５のＹｅｓ、６の流れの制御）、パケットが正常に転送されるため、印刷ジョブのパケットの転送に問題は無い。

以上説明したように、本実施例のネットワークプリンタではネットワークプリンタのネットワークコントローラの電源を全てオフに（遮断）した状態でスリープモードに移行しても次の印刷ジョブが送信された時等にノーマルモードに復帰して、その後に受信した印刷ジョブの印刷動作を問題無く行うことが可能である。

本発明の実施例のシステム構成ブロック図本発明の実施例のフローチャート従来の実施例のシステム構成ブロック図

符号の説明

図１、図3共通で
１ネットワークプリンタ（ネットワーク周辺装置１）
２ネットワークに接続される機器を相互に接続するためのHUB
３他のネットワーク周辺装置（ネットワーク周辺装置２）
４コンピュータ１
５コンピュータ２
６ネットワークケーブル
７ネットワークケーブル
８ネットワークケーブル
９ネットワークケーブル
１０システムコントローラ
１１ネットワークコントローラ
１２パルストランス
１３ PｏE電源ライン
１４トランジスタＱ1
１５レベル変換回路
２０ＨＵＢのシステム全体を制御している制御回路
２１パルストランス
２２パルストランス
２３パルストランス
２４パルストランス
２５ネットワークコントローラ
２６ネットワークコントローラ
２７ネットワークコントローラ
２８ネットワークコントローラ
２９スイッチング回路
３０電源
３１ PｏE用電源
３２電流検出手段
３３電流検出手段
３４電流検出手段
３５電流検出手段
３６スイッチ
３７スイッチ
３８スイッチ
３９スイッチ

Claims

ネットワークに接続される周辺装置（ネットワーク周辺装置）において、ＥＥＥ８０２．３aｆにより規定されるPoE電源ラインに予め定められた一定の電流を流すような負荷をかけた状態と、殆ど負荷をかけない状態とを切り替えられえるPoE電源ライン負荷制御手段を有し、前記ネットワーク周辺装置は前記PoE電源ライン負荷制御手段を制御し、負荷がかかっているときには前記ネットワーク周辺装置がノーマルモード状態であること、負荷が殆どかかっていないときには前記ネットワーク装置がスリープモード状態であることを、接続されているHUBに認識させることが可能なことを特徴とするネットワーク周辺装置。
スイッチングHUBにおいて、前記HUBの各ポートから供給されるPoE用電源の電流を検出できる電流検出手段と、前記各ポートから供給されるPoE用電源の電源ラインをスイッチングできるスイッチとを有し、前記HUBの制御回路は前記電流検出手段により前記各ポートのＰｏＥ電源ラインの電流を監視し、前記ＰｏＥ電源ラインの電流が予め定められた一定値以上流れていればそのポートに対応する前記スイッチをオンの状態にし、前記PoE電源ラインの電流が殆ど流れていなければそのポートに対応するスイッチはオフの状態とするように制御し、さらに、前記HUBの制御回路は前記各ポートの前記スイッチがオフの状態のときにそのポート宛のパケットが届いたことを検出した場合に前記ＰｏＥ電源ラインのスイッチをオンの状態に変更し、そのポートに接続されているネットワーク周辺装置に前記ネットワーク周辺装置宛のパケットが届いていることを認識させることが可能なことを特徴とするスイッチングHUB。
前記請求項１のネットワーク周辺装置と前記請求項２のスイッチングHUBとを接続することにより、前記ネットワーク周辺装置がスリープモード状態のときに、前記ネットワーク周辺装置のネットワークI／F機能（ネットワークコントローラ）の全ての電源を遮断できるように制御可能なことを特徴とするネットワーク周辺装置のパワーマネージメント制御装置。