JP2011160238A - ネットワーク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
確立済みのコネクションを保ちつつ、パケットの受信量に応じて消費電力を抑える節電モードへの遷移を可能にする。
【解決手段】
第１の動作モードまたは第１の動作モードよりも消費電力が低い第２の動作モードで動作するネットワーク装置であって、ネットワークを介してコネクションを確立する通信部と、通信部が受信したデータを処理し、または、ネットワークへ送信するデータを処理して前記通信部へ出力する制御部と、を備え、通信部が一定時間内にネットワークを介して受信するデータ量が閾値よりも少ない場合には、第１の動作モードから第２の動作モードへ遷移し、制御部を休止し、通信部によりコネクションを維持する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ネットワーク装置に関し、特に、節電機能を備えるネットワーク装置に関する。

近年、コンピュータや複合機といった複数のネットワーク装置を相互に接続し、装置間でパケットの送受信を行って相互に通信を行うシステムが普及している。従来、このようなパケットの送受信を行うネットワーク装置において、CPUやメモリなどを備えるシステム制御部が動作する必要が無い時に、システム制御部もしくはシステム制御部の一部への電源やクロックの供給を停止する節電モードを備えるネットワーク装置が知られている。

しかし、このようなネットワーク装置では、節電モード中にパケットを受信すると、システム制御部が受信パケットの解析と送信パケットの生成といったパケットの処理を行う必要があるため、節電モードを解除しなくてはならず、長く節電モードを保つことができない。

そこで、特許文献1には、システム制御部に代わってパケットの処理を行う機能部を備えることで、節電モードを保ちつつ、特定のパケットの処理を可能にするネットワーク装置が開示されている。

特開2009-134696号公報

しかしながら、特許文献1のネットワーク装置は、システム制御部が電源の供給を受けて動作するモードと、電源の供給を受けず動作しないモードを切り換えることで節電機能を達成しているため、ネットワーク装置が受信するパケットの量が少なく、システム制御部のパケット処理の負荷が小さい場合には、効率的に消費電力を抑えることができなかった。通信パケットの量が少ないにもかかわらず、パケットを受信する度に電源の供給を受けて動作するモードに移行しなければならないからである。

更に、確立済みのコネクションが存在していると、コネクションをシステム制御部が保つために、システム制御部が電源の供給を受けないモードへ遷移することができなかった。

以上の課題を解決するために、本発明の一形態は、以下の構成を備える。即ち、第１の動作モードまたは第１の動作モードよりも消費電力が低い第２の動作モードで動作するネットワーク装置であって、ネットワークを介してコネクションを確立する通信部と、通信部が受信したデータを処理し、または、ネットワークへ送信するデータを処理して前記通信部へ出力する制御部と、を備える。通信部が一定時間内にネットワークを介して受信するデータ量が閾値よりも少ない場合には、第１の動作モードから第２の動作モードへ遷移し、制御部を休止し、通信部によりコネクションを維持する。

また、第１の動作モードまたは第１の動作モードよりも消費電力が低い第２の動作モードで動作するネットワーク装置であって、ネットワークを介してデータを送受信する通信部と、通信部が受信したデータを処理し、または、ネットワークへ送信するデータを処理して通信部へ出力する制御部と、を備え、通信部は、物理層、データリンク層およびネットワーク層の処理ならびにトランスポート層の処理のうちコネクションを確立するためのコネクション処理を実行可能であり、制御部は、物理層、データリンク層、ネットワーク層およびトランスポート層の処理ならびにセッション層以上の層の処理を実行可能であり、ネットワーク装置が第２の動作モードで動作している場合には、制御部は休止し、通信部が動作することでコネクションを維持し、ネットワーク装置が第２の動作モードで動作している場合において通信部がコネクション処理のデータ以外のトランスポート層のデータまたはセッション層以上のデータを受信したときは、第２の動作モードから第１の動作モードに遷移し、制御部を起動して当該データへの処理を実行する。

本発明によれば、効率良く装置の消費電力を抑えることが可能となる。

通信制御部及びその周辺図である。 ネットワーク装置全体構成図ある。 電力モード管理部の状態遷移図である。 通常モード時のデータフローである。 節電モード1時のデータフローである。 電力モード管理部の動作フローである。 パケット処理部の動作フローである。 システム制御部の動作フローである。

まず図2を用いて、本発明の実施の形態におけるネットワーク装置の全体構成を説明する。ネットワーク装置101は、クロック制御部102、通信制御部103、システム制御部104を備え、ネットワーク105上の他のネットワーク装置207が送信したパケット(以下、受信パケットと称す)の受信や解析といった受信処理、前記受信パケットに対する応答や自ら新たな通信を開始するためのパケット(以下、送信パケットと称す)の生成や送信といった送信処理を行い、所定条件を満たす前記受信パケット(以下、所定の受信パケットと称す)の一定時間内の受信量に応じて、ネットワーク装置101の消費電力を制御する。

ここで、所定条件とは、RFC793で定められたTCP(Transmission Control Protocol)等のコネクション型プロトコルを使用する通信における、特定のコネクションを指す。

クロック制御部102は、通信制御部103の指示に従い、通信制御部103及びシステム制御部104へ供給する動作クロックの周波数変更を制御する。

通信制御部103は、前記所定の受信パケットの受信量に応じ、ネットワーク装置101に関わる少なくとも2つ以上の状態を有する動作電力モードを管理、制御し、前記動作電力モードを遷移する際、クロック制御部102及びシステム制御部104に動作電力モード遷移指示を発行するところである。また前記動作電力モードの状態によっては、システム制御部104に代わって前記受信処理や前記送信処理を行う。

システム制御部104は、システムバス201、CPU202、内部記憶部203、入力部204、出力部205、外部記憶部206を備え、動作電力モードに応じて、前記受信処理と前記送信処理、ネットワーク装置101が備える所定のアプリケーションの実行、通信制御部103へ受信パケットのサイズを通知するところである。また、システム制御部104は前記動作電力モード遷移指示を受けた際、遷移先の状態によっては通信に関わるコネクション情報を通信制御部103へコピーしたりする。コネクション情報の例としてはIP(Internet Protocol)アドレスやポート番号、シーケンス番号がある。

システムバス201は、システム制御部104の各機能を物理的に接続するバスであり、CPU202、内部記憶部203、入力部204、出力部205、外部記憶部206を接続する。 CPU202は、外部記憶部206が保持するネットワークプロトコル処理を行うためのプログラムであるプロトコルスタックを参照して、前記受信処理と前記送信処理を行う。

内部記憶部203は、CPU202の演算結果を格納するメモリであり、前記コネクション情報を保持するところである。

入力部204は、ネットワーク装置101ユーザからの入力をシステムバス201を通して、CPU202へ送る装置である。ネットワーク装置がパソコンといったコンピュータである場合はマウスやキーボードなどを、複合機である場合は印刷設定を変更するためのメニューボタンなどを接続する。

出力部205は、CPU202の演算結果をシステムバス201を通して受け取り、それを出力する装置である。ネットワーク装置がパソコンといったコンピュータである場合はディスプレイなどを、複合機である場合は印刷用紙にインクを吹きかける機能部を接続する。

外部記憶部206は、ハードディスクなどの外部記憶装置であり、オペレーションシステムといったアプリケーションを保持する。

次に図1を用いて、通信制御部103の構成を説明する。

通信制御部103は、物理レイヤ処理部111、データリンクレイヤ処理部112、パケット処理部113、電力モード管理部114、システムバスI/F部115を備える。

物理レイヤ処理部111は、IEEE802.3で定められたイーサネット(登録商標)などのデータリンクレイヤのプロトコルが定める伝送方式に従って、ネットワーク105との物理的な接続、アナログ信号とデジタル信号の相互変換を行う。即ち、物理層の処理を行う。

データリンクレイヤ処理部112は、受信フレームが自局宛てか否かの判別、受信フレームの形式や誤り検出といったデータリンク層の処理を行う。また、前記動作電力モードの状態によって、送信フレームの受け取り先をシステムバスI/F部115かパケット処理部113を切り替える機能を持つところである。

パケット処理部113は、ネットワーク層および一部のトランスポート層の処理を行う。一部のトランスポート層の処理とはコネクションを確立するために必要な処理を言う。パケット処理部113は、常に動作するのではなく、前記動作電力モードの状態によっては動作する。受信パケットを格納するメモリ117を備え、システム制御部104に代わって、パケット処理部113が処理可能な受信パケットの前記受信処理と前記送信処理を行い、処理不可能な受信パケットを受信すると、その旨を電力モード管理部114へ通知する。処理可能なパケットとは、前記所定の条件を満たさず、前記コネクションの新たな確立要求を除いたトランスポート層以上の通信プロトコルを含むパケットを指し、処理不可能なパケットとは、前記処理可能なパケットの条件を満たさないパケットを指す。また、電力モード管理部114へ前記コネクション情報、新たなコネクションの確立通知、受信パケットのサイズも送るところである。

電力モード管理部114は、前記コネクション情報を格納するメモリ116を備え、システム制御部104もしくはパケット処理部113から受け取る受信パケットのサイズから前記パケットの受信量を計測し、受信量に応じて、動作電力モードの遷移を判断する。遷移する動作電力モードによっては、クロック制御部102へクロックA121、クロックB122、クロックC123の周波数変更指示を出し、パケット処理部113へ状態を遷移する通知を出し、システム制御部104へ前記コネクション情報のコピー指示を出すところである。

システムバスI/F部115は、データリンクレイヤ処理部112及びパケット処理部113とシステム制御部104とのインターフェイスである。データリンクレイヤ処理部112もしくはパケット処理部113から受け取る受信パケットをシステム制御部104へ送り、システム制御部104から受け取る送信パケットをパケット処理部113もしくはデータリンクレイヤ処理部112へ送るところである。

次に図3を用いて、電力モード管理部114が管理する動作電力モードを説明する。

電力モード管理部114は通常モード301、節電モード1 302、節電モード2 303という3つの動作電力モードを管理する。これらのモードは、クロックA121、クロックB122、クロックC123の周波数の高さが異なる。

第1のモードである通常モード301は、3つのモード中最も消費電力が大きく、システム制御部104が最も高速に前記受信処理と前記送信処理が可能である高さのクロックA121で動作し、システムバスI/F部115が最も高速に受信パケットや送信パケットの受け渡しが可能である高さのクロックB122で動作し、パケット処理部113がクロックC123の供給を受けないため動作しないモードである。

第2のモードである節電モード1 302は、3つのモード中2番目に消費電力が大きいモードで、システム制御部104とシステムバスI/F115が、それぞれ通常モード301時より低いクロックA121とクロックB122で動作し、パケット処理部113がクロックC123の供給を受けて動作するモードである。

第3のモードである節電モード2 303は、3つのモード中最も消費電力が小さく、システム制御部104とシステムバスI/F部115が、クロックA121とクロックB122の供給を受けないため動作せず、パケット処理部113はクロックC123の供給を受け動作するモードである。

電力モード管理部114は通常モード301時、受信パケットの受信量が少なくなると節電モード1 302への遷移を判断する。そして、節電モード1 302時は、前記所定の受信パケットの受信量が多くなると通常モード301へ遷移を判断し、前記所定の受信パケットの受信が一定時間以上無い時は、節電モード2 303への遷移を判断する。節電モード2 303時は、前記所定の受信パケットを受信すると節電モード1 302への遷移を判断する。

次に、図4を用いて通常モード301時のデータフローを説明する。

ネットワーク装置101は、前記受信処理を物理レイヤ処理部111、データリンクレイヤ112、システムバスI/F部115、システム制御部104を通して行い(401)、前記送信処理をシステム制御部104、システムバスI/F部115、データリンクレイヤ処理部112、物理レイヤ処理部111を通して行う(402)。

次に図5を用いて節電モード1 302時のデータフローを説明する。ネットワーク装置101は、前記パケット処理部113が処理可能な受信パケットの前記受信処理を、物理レイヤ処理部111、データリンクレイヤ処理部112、パケット処理部113を通して行い (501)、前記送信処理をパケット処理部113、データリンクレイヤ処理部112、物理レイヤ処理部111を通して行う(502)。そして、前記パケット処理部113が処理不可能な受信パケットの前記受信処理を、通常モード301時と同様に401のフローで行い、前記送信処理を通常モード301時と同様に402のフローで行う。

節電モード2 303時のデータフローは、節電モード1 302時と同様に501及び502のフローでネットワーク装置は前記受信処理と前記送信処理を行う。

次に図6を用いて、電力モードごとの電力モード管理部114の詳細な動作を説明する。

まず、通常モード301時の電力モード管理部114の動作を説明する。電力モード管理部114は、システム制御部104が前記受信処理を行う度に、処理した受信パケットのサイズを受け取る。受信パケットのサイズからパケットの受信量を計測し、一定時間内のパケットの受信量に応じて通常モード301継続か節電モード1 302へ遷移するかを判断する(601)。節電モード1 301への遷移を判断すると、処理602を実行する。パケットの受信量の計測と遷移の判断を行う方法は、例えば1秒あたりのパケットの受信量を計測し、パケットの受信量が電力モード管理部114が保持する閾値より小さくなると、節電モード1 302への遷移を判断する方法がある。また、この方法で遷移を判断する場合、閾値を複数保持し、閾値ごとに節電モードを設定することで3種以上の節電状態を備えることも可能である。602は具体的には、まずシステム制御部104に前記コネクション情報のコピー要求を出す。そして、節電状態制御部114は、前記コネクション情報と、前記コネクション情報のコピーが完了した通知をシステム制御部104から受け取る。すると、電力モード管理部114はクロック制御部102へクロックA121及びクロックB122を下げ、クロックC123を供給するよう指示を出す。クロック制御部102からクロックの変更を完了した通知を受け取ると、節電モード1 302への遷移を完了する。

次に節電モード1 302時の電力モード管理部114の動作を説明する。電力モード管理部114は、パケット処理部113から前記所定の受信パケットのサイズを受け取り、前記所定のパケットの受信量を計測し、計測した前記所定のパケットの受信量と、前記所定の受信パケットの受信の有無に応じて、通常モード301への遷移、節電モード2 303への遷移、節電モード1 302の継続を判断する(603、605)。前記所定のパケットの受信量を計測する方法と遷移を判断する方法は、例えば1秒あたりの前記所定のパケットの受信量を計測し、電力モード管理部114が保持する閾値より大きくなると、通常モード301への遷移を判断する方法がある。前記所定の受信パケットの受信量が多くなると、通常モード301へ遷移する処理604を実行する。604は具体的には、まず電力モード管理部114は、システム制御部104へ前記コネクション情報をコピーする。コピー対象の情報を全て送ると、コネクション情報のコピー完了の通知をシステム制御部104へ送る。コネクション情報のコピー完了の通知に対する応答をシステム制御部104から受け取ると、クロック制御部102へクロックA121及びクロックB122を上げ 、クロックC123の供給を停止する指示を出し、クロック制御部102からクロックの変更を完了した通知を受け取ると、節電モード1 302への遷移を完了する。

一方、電力モード管理部114は、一定時間以上、パケット処理部113から所定の受信パケットのサイズを受け取ることがない場合、節電モード2 303へ遷移する処理606を実行する。606は具体的には、まずクロック制御部102へクロックA121及びクロックB122の供給を停止するよう指示を出し、クロック制御部102からクロック変更を完了した通知を受け取った後に、パケット処理部113に節電モード2 303へ遷移する通知を出す。すると、節電状態2への遷移が完了する。

一方、所定の受信パケットの受信量が通常モード301への遷移を必要とする量ではなく、一定時間内にパケット処理部113から所定の受信パケットのサイズを受け取る場合には、節電モード1 302の継続を判断する。

次に、節電モード2 302時の電力モード管理部114の動作を説明する。電力モード管理部114は、パケット処理部113からの前記所定の受信パケットのサイズの通知の有無と、前記処理不可能な受信パケットを受信した通知の有無により、節電モード1 302への遷移か、節電モード2 303の継続かを判断する(607)。電力モード管理部114は、それらの通知を受けると、節電モード1 302へ遷移する処理608を実行する。608は具体的には、まずクロック制御部102へクロックA121及びクロックB122を節電モード1 302の高さで供給するよう指示を出し、クロック制御部102からクロックの変更を完了した通知を受け取り、パケット処理部113へ節電モード1 302へ遷移する通知を送ると、節電モード1への遷移を完了する。

一方、パケット処理部113からの上記通知が無いのであれば、節電モード2 303の継続を判断する。

次に図7を用いて、電力モードごとのパケット処理部の動作を説明する。

まず、通常モード301時のパケット処理部の動作を説明する。パケット処理部113は、クロックC123の供給を受けないため、動作しない。クロックC123の供給を受け、動作を始め、節電モード1 302に遷移する(701)。

次に節電モード1 302時のパケット処理部の動作を説明する。

パケット処理部113は、電力モード管理部114からの、節電モード2 303へ遷移する通知の有無及び通常モード301へ遷移する通知の有無により、状態を遷移する(702、705)。前記通知を受けていない場合、処理703を行う。703を具体的に説明する。まずパケット処理部113は、受信パケットを解析する。受信パケットが上記処理可能な受信パケットである場合、前記受信処理と前記送信処理を行う。このとき、新たに前記コネクションを確立したのであれば、新たに確立した前記コネクション情報を電力モード管理部114へ送る。

一方、受信パケットが前記所定の受信パケットである場合、電力モード管理部114へその旨と、そのパケットのサイズを通知し、自身が備えるメモリ117に保持している受信パケットをシステム制御部104へ送る。このとき、所定の受信パケットであるか否かを判断する方法としては、例えば電力モード管理部114が保持している前記コネクション情報を参照する方法がある。

一方、受信パケットが前記処理不可能な受信パケットである場合、その旨を電力モード管理部114へ通知し、自身が備えるメモリ117に保持している受信パケットをネットワークI/F部115を通して、システム制御部104へ送る。

次に、節電モード2 303時のパケット処理部113の動作を説明する。パケット処理部113は節電モード1 302時と同様に処理703を実行する。

次に、図8を用いて、電力モードごとのシステム制御部104の動作を説明する。

まず、通常モード301時のシステム制御部104の動作を説明する。システム制御部104は、受信パケットの前記受信処理及び前記送信処理を行うと、そのパケットのサイズを電力モード管理部114へ通知する(801)。そして、電力モード管理部114からの前記コネクション情報コピーの指示の有無に応じ、801を継続して行うか803を行うか判断する(802)。前記コネクション情報コピーの指示を受けると、前記コネクション情報を電力モード管理部114に送り(803)、コネクション情報のコピーを完了すると、その旨を電力モード管理部114へ通知し、節電モード1 302へ遷移する。

次に節電モード1 302時のシステム制御部104の動作を説明する。システム制御部104は、通常モード301時と異なり、前記所定の受信パケットと、前記パケット処理部113が処理不可能な受信パケットの前記受信処理及び前記送信処理を行い、それらのパケットのサイズを電力モード管理部114へ通知し、クロックA121の供給の有無及び電力モード管理部114からのコネクション情報コピー完了通知の有無に応じて状態を遷移する(805、806)。クロックA121の供給が停止すると、システム制御部104は、動作を停止し、節電モード2 303へ遷移する。

一方、クロックA121の供給を受けており、電力モード管理部114よりコネクション情報のコピーを完了した通知を受けると、その通知に対する応答を電力モード管理部114へ送り(807)、通常モード301へ遷移する。

次に節電モード2 303時のシステム制御部の動作を説明する。システム制御部104は、クロックA121の供給を受けないため動作せず、供給を受けると動作して節電モード1 302へ遷移する(805)。

以上、本発明の実施の形態を説明した。本発明の実施の形態によれば、ネットワーク装置101は、システム制御部104が最も高いクロックで動作する必要がないときに、電力モード管理部114がシステム制御部104に代わって、前記コネクション情報を保持することで、確立済みの前記コネクションを保ちつつ、より低いクロックで動作する節電モード1 302への遷移が可能であり、節電モード1 302時は、パケット制御部113がシステム制御部104に代わって、前記処理可能な受信パケットを前記受信処理及び前記送信処理といったパケット処理をすることで、システム制御部104の前記パケット処理の頻度を下げることが可能となり、システム制御部104が前記パケット処理をする必要がなくなると、動作を停止することで、節電モード2 303への遷移が可能となり、節電モード2 302中は、前記処理不可能なパケットを受信しない限り、節電モード2 302を保つことが可能である。以上により、ネットワーク装置101全体の消費電力を抑えることができる。

従って、システム制御部の受信パケットの処理量が少ない場合に、システム制御部が低クロックで動作する節電モードへ遷移可能であるため、装置全体の消費電力を抑えることが可能である。また、上記節電モードへの遷移を確立済みのコネクションを保ちつつ行うことが可能であるため、節電モードへ遷移できる状況が増え、装置全体の消費電力を抑えることが可能である。

101 ネットワーク装置
102 クロック制御部
103 通信制御部
104 システム制御部
105 ネットワーク
111 物理レイヤ処理部
112 データリンクレイヤ処理部
113 パケット処理部
114 電力モード管理部
115 システムバスI/F部
116 メモリ
117 メモリ
201 システムバス
202 CPU
203 内部記憶部
204 入力部
205 出力部
206 外部記憶部
207 ネットワーク装置
301 通常モード
302 節電モード1
303 節電モード2
401 パケット受信時データフロー1
402 パケット送信時データフロー1
501 パケット受信時データフロー2
502 パケット送信時データフロー2

Claims (4)

1. 第１の動作モードまたは前記第１の動作モードよりも消費電力が低い第２の動作モードで動作するネットワーク装置であって、
   ネットワークを介してコネクションを確立する通信部と、
   前記通信部が受信したデータを処理し、または、ネットワークへ送信するデータを処理して前記通信部へ出力する制御部と、を備え、
   前記通信部が一定時間内にネットワークを介して受信するデータ量が閾値よりも少ない場合には、前記第１の動作モードから前記第２の動作モードへ遷移し、前記制御部を休止し、前記通信部によりコネクションを維持することを特徴とするネットワーク装置。
2. 請求項１記載のネットワーク装置において、
   前記ネットワーク装置が前記第２の動作モードで動作している場合において前記通信部が一定時間内にネットワークを介して受信するデータ量が閾値よりも多い場合には、前記第２の動作モードから前記第１の動作モードへ遷移し、前記制御部を起動することを特徴とするネットワーク装置。
3. 請求項１または２記載のネットワーク装置において、
   前記通信部は、物理層、データリンク層およびネットワーク層の処理ならびにトランスポート層の処理のうちコネクションを確立するためのコネクション処理を実行可能であり、
   前記制御部は、物理層、データリンク層、ネットワーク層およびトランスポート層の処理ならびにセッション層以上の層の処理を実行可能であり、
   前記ネットワーク装置が前記第２の動作モードで動作している場合において前記通信部が前記コネクション処理のデータ以外のトランスポート層のデータまたはセッション層以上のデータを受信したときは、前記第２の動作モードから前記第１の動作モードに遷移し、前記制御部を起動して当該データの処理を実行することを特徴とするネットワーク装置。
4. 第１の動作モードまたは前記第１の動作モードよりも消費電力が低い第２の動作モードで動作するネットワーク装置であって、
   ネットワークを介してデータを送受信する通信部と、
   前記通信部が受信したデータを処理し、または、ネットワークへ送信するデータを処理して前記通信部へ出力する制御部と、を備え、
   前記通信部は、物理層、データリンク層およびネットワーク層の処理ならびにトランスポート層の処理のうちコネクションを確立するためのコネクション処理を実行可能であり、
   前記制御部は、物理層、データリンク層、ネットワーク層およびトランスポート層の処理ならびにセッション層以上の層の処理を実行可能であり、
   前記ネットワーク装置が前記第２の動作モードで動作している場合には、前記制御部は休止し、前記通信部が動作することでコネクションを維持し、
   前記ネットワーク装置が前記第２の動作モードで動作している場合において前記通信部が前記コネクション処理のデータ以外のトランスポート層のデータまたはセッション層以上のデータを受信したときは、前記第２の動作モードから前記第１の動作モードに遷移し、前記制御部を起動して当該データへの処理を実行することを特徴とするネットワーク装置。

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