JP2010152775A

JP2010152775A - Ｕｓｂ／無線変換装置

Info

Publication number: JP2010152775A
Application number: JP2008331798A
Authority: JP
Inventors: Tomomoto Yazaki; 智基矢崎
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2010-07-08

Abstract

【課題】
特別なドライバソフトウエアを必要とせずにＵＳＢ通信を無線化する。
【解決手段】
赤外線通信制御装置（３０Ａ、３０Ｂ）は、ＵＳＢ信号送受信装置（２４Ａ，２４Ｂ）からのＵＳＢ信号を駆動回路（３６Ａ，３６Ｂ）及び発光素子（３８Ａ、３８Ｂ）により赤外線信号に変換する。赤外線通信制御装置（３０Ａ、３０Ｂ）はまた、対向するＵＳＢ中継装置（２０Ｂ，２０Ａ）からのＵＳＢ信号を搬送する光信号を受光素子（４０Ａ，４０Ｂ）及び再生回路（４２Ａ，４２Ｂ）で受信し、受信したＵＳＢ信号をＵＳＢ信号送受信装置（２４Ａ，２４Ｂ）に供給する。ＵＳＢ中継装置（２０Ａ，２０Ｂ）間で赤外線通信のリンクを確立すると、電源制御装置（２６Ａ）はＵＳＢコネクタ（２２Ａ）の電源線を終端し、電源制御装置（２６Ｂ）はＵＳＢコネクタ（２２Ｂ）の電源線に所定の電圧／電流を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）信号を無線信号に、又はその逆に変換するＵＳＢ／無線変換装置に関する。

ＵＳＢインタフェース（Ｉ／Ｆ）は、パーソナルコンピュータを中心に広く普及しており、ＵＳＢ-Ｉ／Ｆを搭載した様々なＵＳＢ機器が市販されている。また、ＵＳＢ通信を無線化する規格ＷｉｒｅｌｅｓｓＵＳＢが策定され、海外では製品化されている。

ＵＳＢ機器の利用シーンは広がっており、多くの携帯情報機器がＵＳＢインターフェースを有するようになってきている。パーソナルコンピュータや携帯情報端末で、これらのＵＳＢ機器を利用する場合、ＵＳＢホストには、基本的に専用のドライバを組み込む必要がある。勿論、汎用的なドライバを使用可能で、標準的に装備されている場合には、ドライバのインストール作業は不要である。

一方、携帯情報機器向けのワイヤレスＩ／Ｆとして赤外線方式があり、日本国内の携帯電話の９０％以上に赤外線通信モジュールが実装されている。このような赤外線通信をパソコンで利用するために、ＵＳＢ型の赤外線通信アダプタをパーソナルコンピュータに接続することで、パーソナルコンピュータと、携帯情報機器との間で赤外線通信により、相互にデータを送受信できる。しかし、この場合、パーソナルコンピュータには、ＵＳＢ型の赤外線通信アダプタを使用するための専用ドライバをインストールする必要がある。

ＵＳＢ信号の無線化に関する技術が、特許文献１、２に記載されている。
特開平１１−１１２５２４号公報特開２００６−２４３８６６号公報特開２００１−１００８７４号公報

ＵＳＢ信号を従来の赤外線通信を用いてワイヤレス化する場合、赤外線通信プロトコルには、この目的に沿ったプロトコルが存在しないので、独自にプロトコルを開発する必要がある。ＵＳＢ機器やパーソナルコンピュータには、そのような独自プロトコルをサポートするファームウエア又はドライバソフトウエアをインストールする必要がある。

本発明は、このような特別のソフトウエアをインストールする必要無しに，ＵＳＢ信号を無線化するＵＳＢ／無線変換装置を提示することを目的とする。

本発明に係るＵＳＢ／無線変換装置は、ＵＳＢ信号線を介してＵＳＢ機器と接続するＵＳＢ信号送受信装置と、発光手段及び受光手段を介して光通信機器と光通信する光通信制御手段であって、当該ＵＳＢ信号送受信装置からの第１のＵＳＢ信号を当該発光手段により当該光通信機器に送信させ、当該受光手段により当該光通信機器からの第２のＵＳＢ信号を搬送する光信号を受信して当該第２のＵＳＢ信号を当該ＵＳＢ信号送受信装置に供給する光通信制御手段と、当該光通信制御手段からの、当該光通信機器との間の光通信リンクの確立の通知に応じて、当該ＵＳＢ機器との間の電源線を終端する電源制御装置とを具備することを特徴とする。

本発明に係るＵＳＢ／無線変換装置は、ＵＳＢ信号線を介してＵＳＢ機器と接続するＵＳＢ信号送受信装置と、発光手段及び受光手段を介して光通信機器と無線通信する光通信制御手段であって、当該ＵＳＢ信号送受信装置からの第１のＵＳＢ信号を当該発光手段により当該光通信機器に送信させ、当該受光手段により当該光通信機器からの第２のＵＳＢ信号を搬送する光信号を受信して当該第２のＵＳＢ信号を当該ＵＳＢ信号送受信装置に供給する光通信制御手段と、当該光通信制御手段からの、当該光通信機器との間の光通信リンクの確立の通知に応じて、当該ＵＳＢ機器に所定の電圧／電流を供給する電源制御装置とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、ＵＳＢホストとなるＵＳＢ機器に特別のドライバソフトウエアをインストールする必要無しに、ＵＳＢ信号を無線化することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例によりＵＳＢ信号を赤外線伝送するシステムの概略構成ブロック図を示す。ここでは、ＵＳＢホスト１０ＡとＵＳＢデバイス１０Ｂとの間のＵＳＢ接続を、ＵＳＢ／無線変換装置であるＵＳＢ中継装置２０Ａ，２０Ｂで無線化している。図２は、ＵＳＢホスト１０ＡとＵＳＢデバイス１０Ｂとの間のＵＳＢ接続のシーケンス例を示す。

ＵＳＢホスト１０Ａは、ＵＳＢ通信制御装置１２ＡとＵＳＢコネクタ１４Ａを具備し、ＵＳＢコネクタ１４ＡにＵＳＢ中継装置２０Ａが接続する。他方、ＵＳＢホスト１０Ｂは、ＵＳＢ通信制御装置１２ＢとＵＳＢコネクタ１４Ｂを具備し、ＵＳＢコネクタ１４ＢにＵＳＢ中継装置２０Ｂが接続する。

ＵＳＢ中継装置２０Ａ，２０Ｂは、電源制御装置２６Ａ，２６Ｂの機能を除いて、同じ機能を有する。ここでは、ＵＳＢ中継装置２０Ａを例に、その主要な機能を説明する。ＵＳＢホスト１０ＡのＵＳＢコネクタ１４Ａは、ＵＳＢケーブルを介してＵＳＢ中継装置２０ＡのＵＳＢコネクタ２２Ａに接続する。ＵＳＢ中継装置２０Ａ内では、ＵＳＢコネクタ２２Ａは、ＵＳＢ信号送受信装置２４Ａと電源制御装置２６Ａに接続する。電源制御装置２６Ａは、ＵＳＢコネクタ２２Ａに何らかのＵＳＢ機器（ここでは、ＵＳＢホスト１０Ａ）が接続しても、そのままでは、ＵＳＢケーブルの電源線を開放状態に維持する。従って、単にＵＳＢ中継装置２０ＡをＵＳＢホスト１０ＡにＵＳＢケーブルを介して接続した状態では、ＵＳＢホスト１０Ａは、ＵＳＢコネクタ１４Ａに何のＵＳＢ機器も接続されていないと認識している。

ＵＳＢホスト側に接続するＵＳＢ中継装置２０Ａでは、電源２８Ａは二次電池である場合、電源制御装置２６Ａは、ＵＳＢコネクタ２２Ａに接続するＵＳＢ機器（ここでは、ＵＳＢホスト１０Ａ）からの電力で、電源２８Ａを充電可能である。

ＵＳＢデバイス側に接続するＵＳＢ中継装置２０Ｂでは、電源制御装置２６Ｂは、ＵＳＢデバイスにＵＳＢ中継装置２０ＢをＵＳＢホストと誤認させるために、ＵＳＢコネクタ２２Ｂの電源線に、ＵＳＢで規定される５Ｖ，２５０ｍＡの電流を供給できる。

ＵＳＢ信号送受信装置２４Ａは、ＵＳＢホスト１０Ａ（のＵＳＢ通信制御装置１２Ａ）との間でＵＳＢ信号を送受信可能である。赤外線通信制御装置３０Ａは、ＩＤメモリ３２Ａに固有のＩＤを記憶する。赤外線通信制御装置３０Ａには、一時的にデータを記憶するバッファメモリ３４Ａが接続する。駆動回路３６Ａは、赤外線通信制御装置３０Ａからの信号に従い、発光素子（発光ダイオード又はレーザ発光素子）３８Ａを駆動して、発光素子３８Ａから赤外線信号を出力させる。受光素子４０Ａは、相手のＵＳＢ中継装置２０Ｂからの赤外線信号を受光し、再生回路４２Ａは、受光素子４０Ａの出力信号を波形整形する。

赤外線通信制御装置３０Ａは、ＵＳＢ信号送受信装置２４ＡからのＵＳＢ信号を誤り訂正符号化し、駆動回路３６Ａに供給し、再生回路４２Ａからの受信信号の伝送誤りを訂正してＵＳＢ信号送受信装置２４Ａに供給する。赤外線通信制御装置３０Ａは、この誤り訂正符号化及び誤り訂正の際に、バッファメモリ３４Ａを利用する。

赤外線通信制御装置３０Ａには、発光ダイオード（ＬＥＤ）４４Ａとスイッチ４６Ａが接続する。赤外線通信制御装置３０Ａは、ＵＳＢ中継装置２０Ｂとの間で赤外線通信によるリンクが確立すると、ＬＥＤ４４Ａを発光又は点滅させる。本実施例では、ＵＳＢ中継装置２０Ａ，２０Ｂ間の赤外線通信のリンク確立を手動でスタートさせるための操作スイッチ４６Ａを、赤外線通信制御装置３０Ａに接続してある。ユーザが操作スイッチ４６Ａをオンにすると、赤外線通信制御装置３０Ａは、対向する赤外線通信装置（ここでは、ＵＳＢ中継装置２０Ｂ）との間の赤外線通信によるリンクを確立する作業を開始する。

対向する赤外線通信装置（ここでは、ＵＳＢ中継装置２０Ｂ）との間の赤外線通信によるリンクを確立すると、赤外線通信制御装置３０Ａは、電源制御装置２６Ａに指示して、ＵＳＢコネクタ２２Ａに接続するＵＳＢケーブルに含まれる電源ラインを一定抵抗で終端させる。これにより、ＵＳＢホスト１０Ａは，ＵＳＢ中継装置２０ＡがＵＳＢ接続したこと検知する。電源２８Ａが二次電池からなる場合、電源制御装置２６Ａは、ＵＳＢホスト１０Ａからの電力で電源２８Ａを充電する。

本実施例のＵＳＢ中継装置２０Ａ，２０Ｂは１対１でリンクし、中継対象のＵＳＢ信号の転送レート（例えば，４８０Ｍｂｉｔ／ｓ）よりも高い転送レート（例えば，１Ｇｂｉｔ／ｓ）で動作する。ＵＳＢ中継装置２０Ａ，２０Ｂによる光空間伝送でパケットロスが生じたり、通信が途切れた場合、上位レイヤーであるＵＳＢプロトコルでカバーされる。

図２を参照して、本実施例におけるＵＳＢ信号の中継動作を説明する。ＵＳＢ中継装置２０Ａ，２０Ｂ間で赤外線通信のリンクを確立するために、ユーザは，操作スイッチ４６Ａ，４６Ｂをオン操作する。これにより、ＵＳＢ中継装置２０Ａ，２０Ｂの赤外線通信制御装置３０Ａ，３０Ｂは、互いにＩＤメモリ３２Ａ，３２Ｂから読み出した自己のＩＤ付きのリンク要求信号（赤外線信号）を発光素子３８Ａ，３８Ｂから出力させ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）、受光素子４０Ａ，４０Ｂによる受光を待機する。

図２に示す例では、ＵＳＢ中継装置２０ＢがＵＳＢ中継装置２０Ａからのリンク要求信号（Ｓ３）を受信している。すなわち、受光素子４０Ｂは、ＵＳＢ中継装置２０Ａからの赤外線リンク要求信号を電気信号に変換し、再生回路４２Ｂがリンク要求信号を再生し、赤外線通信制御装置３０Ｂに供給する。赤外線通信制御装置３０Ｂは、受信したリンク要求信号からＩＤ（ＩＤメモリ３２Ａに記憶されるＵＳＢ中継装置２０ＡのＩＤ）を抽出する。そして、受信したＩＤ（ＵＳＢ中継装置２０ＡのＩＤ）と、自身のＩＤ（ＩＤメモリ３２Ｂから読み出したＩＤ）を付与したリンク要求確認信号（Ｓ４）を生成し、駆動回路３６Ｂ及び発光素子３８ＢによりＵＳＢ中継装置２０Ａに送信する。

このリンク確認信号（Ｓ４）は、受光素子４０Ａ及び再生回路４２Ａを介して赤外線通信制御装置３０Ａに入力する。赤外線通信制御装置３０Ａは、受信したリンク確認信号に自己を示すＩＤが付加されていることを確認してリンクの確立を確認し、同内容のリンク確認信号（Ｓ５）をＵＳＢ中継装置２０Ｂに返信する。ＵＳＢ中継装置２０Ｂの赤外線通信制御装置３０Ｂは、受信したリンク確認信号に自己を示すＩＤが付加されていることを確認してリンクの確立を確認する。

赤外線通信のリンクの確立が確認されると、赤外線通信制御装置３０Ａ，３０Ｂは、それぞれ、発光ダイオード４４Ａ，４４Ｂを発光又は点滅させる。赤外線通信のリンクを確立する手順は、定期的に実行される。

赤外線通信制御装置３０Ａはまた、電源制御装置２６Ａに指示して、ＵＳＢコネクタ２２Ａに接続するＵＳＢケーブルに含まれる電源ラインを一定抵抗で終端させる（Ｓ６）。これにより、ＵＳＢホスト１０Ａは，ＵＳＢ中継装置２０ＡがＵＳＢ接続したこと検知する。電源２８Ａが二次電池からなる場合、電源制御装置２６Ａは、ＵＳＢホスト１０Ａからの電力で電源２８Ａを充電する。

ＵＳＢ中継装置２０Ｂの赤外線通信制御装置３０Ｂは、リンク確認信号の受信に応じて、電源制御装置２６Ｂに指示して、ＵＳＢコネクタ２２Ｂの電源線に電源２８Ｂから５Ｖ，２５０ｍＡの電流を供給させる（Ｓ７）。これにより、ＵＳＢデバイス１０Ｂに、ＵＳＢホストに接続されたと誤解させることができる。ＵＳＢでバイス１０Ｂは、ＵＳＢ中継装置２０Ｂから必要な電力を得て、ＵＳＢ信号待ちとなる。

ＵＳＢホスト１０ＡのＵＳＢ通信制御装置１２Ａは、ＵＳＢ機器の接続を検知して、ＵＳＢ通信を開始する。まずは、所定のＵＳＢ信号（Ｓ８）を、ＵＳＢコネクタ１４Ａに接続するＵＳＢ中継装置２０Ａに送信する。ＵＳＢ中継装置２０ＡはＵＳＢホスト１０ＡからのＵＳＢ信号（Ｓ８）を誤り訂正符号化し、赤外線のＵＳＢ信号（Ｓ９）を、無線通信のリンクを確立した相手、即ち、ＵＳＢ中継装置２０Ｂに送信する。

ＵＳＢ中継装置２０ＢはＵＳＢ中継装置２０Ａからの赤外線信号を受信する。ＵＳＢ通信制御装置３０Ｂは、誤り訂正符号を使って受信信号の伝送誤りを訂正し、誤り訂正したＵＳＢ信号（Ｓ１０）をＵＳＢデバイス１０Ｂに送信する。

ＵＳＢ中継装置２０Ａ，２０Ｂ間の赤外線通信リンクが一定時間遮断された場合、ＵＳＢ中継装置２０Ａ，２０Ｂは以下の切断手順を開始する。すなわち、ＵＳＢ中継装置２０Ａの電源制御装置２６Ａは、ＵＳＢコネクタ２２Ａの電源線を開放する。これにより、ＵＳＢホスト１０Ａは、ＵＳＢコネクタ１４Ａに接続されたＵＳＢデバイスが取り外されたと認識する。他方、ＵＳＢ中継装置２０Ｂの電源制御装置２６Ｂは、ＵＳＢコネクタ２２Ｂの電源線を開放し、ＵＳＢでバイス１０Ｂへの電源供給を停止する。これにより、ＵＳＢデバイス１０Ｂは、ＵＳＢホストから取り外されたと認識する。

本実施例では、赤外線ＵＳＢ中継装置をＵＳＢホストとデバイスに対して外付けする構成で示したが、ＵＳＢホストとデバイスの内部に赤外線ＵＳＢ中継装置を実装することで、同様の動作を実現できる。

このように、本実施例では、特別のドライバソフトウエアを必要とすることなしに、ＵＳＢケーブルを無線化することができる。ドライバソフトウエアを必要としないので、即座に利用可能である。

上記実施例では、ＵＳＢ中継装置２０Ａ，２０Ｂ間の無線通信のリンクを手動で開始させたが、次のようにしてもよい。すなわち、ＵＳＢ信号送受信装置２４Ａ，２４Ｂに、ＵＳＢコネクタ２２Ａ，２２ＢへのＵＳＢケーブルの接続を検知し、検知結果を赤外線通信制御装置３０Ａ，３０Ｂに通知する手段を設ける。例えば、ＵＳＢコネクタ２２Ａ，２２Ｂに近接して実装される機械スイッチであってもよい。赤外線通信制御装置３０Ａ，３０Ｂは、この接続検知手段からの接続検知信号に従い、対向するＵＳＢ中継装置２０Ｂ，２０Ａとの間の赤外線通信リンクの確立作業を開始する。開始後の動作は、図２を参照して説明した手順と同じでよい。

上記実施例では、ＵＳＢ中継装置２０Ａ，２０Ｂをそれぞれ、ＵＳＢホスト１０Ａ及びＵＳＢでバイス１０Ｂに外付けしたが、内蔵しても良いことは勿論である。これにより、ＵＳＢ信号を簡易に無線化することが可能になる。

無線の一例として赤外線通信を説明したが、赤外線以外の光通信も利用可能であることは明らかである。

特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。本実施例の接続シーケンス図である。

符号の説明

１０Ａ：ＵＳＢホスト
１０Ｂ：ＵＳＢデバイス
１２Ａ，１２Ｂ：ＵＳＢ通信制御装置
１４Ａ，１４Ｂ：ＵＳＢコネクタ
２０Ａ，２０Ｂ：ＵＳＢ中継装置
２２Ａ，２２Ｂ：ＵＳＢコネクタ
２４Ａ，２４Ｂ：ＵＳＢ信号送受信装置
２６Ａ，２６Ｂ：電源制御装置
２８Ａ，２８Ｂ：電源
３０Ａ，３０Ｂ：赤外線通信制御装置
３２Ａ，３２Ｂ：ＩＤメモリ
３４Ａ，３４Ｂ：バッファメモリ
３６Ａ，３６Ｂ：駆動回路
３８Ａ，３８Ｂ：発光素子
４０Ａ，４０Ｂ：受光素子
４２Ａ，４２Ｂ：再生回路
４４Ａ，４４Ｂ：発光ダイオード（ＬＥＤ）
４６Ａ，４６Ｂ：操作スイッチ

Claims

ＵＳＢ信号線を介してＵＳＢ機器と接続するＵＳＢ信号送受信装置と、
発光手段及び受光手段を介して光通信機器と無線通信する光通信制御手段であって、当該ＵＳＢ信号送受信装置からの第１のＵＳＢ信号を当該発光手段により当該光通信機器に送信させ、当該受光手段により当該光通信機器からの第２のＵＳＢ信号を搬送する光信号を受信して当該第２のＵＳＢ信号を当該ＵＳＢ信号送受信装置に供給する光通信制御手段と、
当該光通信制御手段からの、当該光通信機器との間の光通信リンクの確立の通知に応じて、当該ＵＳＢ機器との間の電源線を終端する電源制御装置
とを具備することを特徴とするＵＳＢ／無線変換装置。
当該電源制御装置は、当該光通信制御手段からの、当該光通信機器との間の光通信リンク断の通知に応じて、当該ＵＳＢ機器との間の当該電源線を開放することを特徴とする請求項１に記載のＵＳＢ／無線変換装置。
ＵＳＢ信号線を介してＵＳＢ機器と接続するＵＳＢ信号送受信装置と、
発光手段及び受光手段を介して光通信機器と無線通信する光通信制御手段であって、当該ＵＳＢ信号送受信装置からの第１のＵＳＢ信号を当該発光手段により当該光通信機器に送信させ、当該受光手段により当該光通信機器からの第２のＵＳＢ信号を搬送する光信号を受信して当該第２のＵＳＢ信号を当該ＵＳＢ信号送受信装置に供給する光通信制御手段と、
当該光通信制御手段からの、当該光通信機器との間の光通信リンクの確立の通知に応じて、当該ＵＳＢ機器に所定の電圧／電流を供給する電源制御装置
とを具備することを特徴とするＵＳＢ／無線変換装置。
当該電源制御装置は、当該光通信制御手段からの、当該光通信機器との間の光通信リンク断の通知に応じて、当該ＵＳＢ機器との間の電源線を開放することを特徴とする請求項３に記載のＵＳＢ／無線変換装置。