JP2013235431A - デバイスサーバシステムにおけるクライアント装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】PCに専用ソフトウェアをインストールすることなく,デバイスサーバを利用して当該PCからネットワーク越しにUSBデバイスを利用させることのできる装置を提供する。
【解決手段】本願発明にかかる装置は,USBインタフェースとネットワークインタフェースを持った装置であって,デバイスサーバに接続されるUSBデバイスが持つUSBペリフェラルコントローラの代わりとなるUSBペリフェラルコントローラを自身の装置内に持ち,PCから自身のコントローラに対して通信させることでPCからデバイスサーバに接続されたUSBデバイスを利用させることができる。その際,両コントローラの差異を吸収すべくエンドポイントアドレスの変換を行う。
【選択図】図4

Description

本願発明はデバイスサーバシステムに関し,特に,デバイスサーバを介してデバイス(周辺機器)を利用するクライアント装置に関するものである。
USB機器(以下USBデバイス)に代表される周辺機器をネットワークで共有する周辺機器利用システム(以下デバイスサーバシステム)という技術が知られ
ている(非特許文献1)。デバイスサーバシステムとは,図1に示すようなシステムであり,USBデバイス103(図1ではプリンタを例示)が接続されたデバイスサーバ102とPC101などのコンピュータとがネットワーク接続されている環境において,PC101からネットワーク越しに当該USBデバイス103を利用させることのできるシステムである。
サイレックス・テクノロジー株式会社 ホームページ<http://www.silex.jp/products/usbdeviceserver/index.html?init>
デバイスサーバシステムは,PC101とUSBデバイス103との接続,すなわち通信パイプが存在していることを前提として動作するシステムである。この
ため,接続が存在している状態では,PC101はUSBデバイス103が自らに直接接続されたかのように,その状態を逐一認識することができる。その一方,この接続が失われるとPC101はUSBデバイス103を全く認識することができなくなる。
このようなデバイスサーバシステムの動作を支えている技術が,後述するカプセル処理技術である。図2はデバイスサーバシステムにおけるPC101とデバイスサーバ102の機能ブロックを示したものである。
まずはPC101について説明する。デバイスドライバ201は,USBデバイス103を制御するソフトウェアであり,通常デバイスベンダから提供されるものである。図中には記載していないが,ワープロソフトなどのアプリケーションはこのデバイスドライバ201を介してUSBデバイス103を利用することができる。
第1のカプセル処理手段202は,上述したように,デバイサーバシステムを支える重要技術である。本手段は,デバイスドライバ201の発行するUSBデバイス103への入出力リクエストを第1のネットワークインタフェース203を通じてネットワーク上に送信することができるよう,当該入出力リクエストをネットワークパケットにカプセル化するものである。その一方,入出力リクエストに対する応答が含まれるネットワークパケットを受信すると,当該ネットワークパケットからこの応答を取り出し(デカプセルして)デバイスドライバ201に与える。
次いでデバイスサーバ102について説明する。USBインタフェースA211はUSBデバイス103と接続するインタフェースである。USBインタフェースには2種類があり,USBインタフェースA211のほかにUSBインタフェースB(後述)というものがある。USBインタフェースAはホスト側に備えられるインタフェースであり,USBインタフェースBはデバイス側に備えられるインタフェースであるという違いがある。USBの接続トポロジーは,1つのホストが複数のUSBデバイスを管理する形態であるため,このようにインタフェースもホスト側とデバイス側で区別されている。
USBホストコントローラ212はUSBのホスト側デバイスが備える装置であり,多くのUSBデバイス103の入出力等を管理するものである。
第2のカプセル処理手段213は,前述した第1のカプセル処理手段202と同じ機能を持った手段であり,デバイスサーバ102側に存在することから,名称を第2としている。
第2のネットワークインタフェース214も,前述した第1のネットワークインタフェース203と同じ機能を持った手段であり,デバイスサーバ102側に存在することから,名称を第2としている。
上述した機能構成,特に2つのカプセル処理手段の働きにより,PC101のデバイスドライバ201は,ネットワーク越しにUSBデバイス103を制御することができる。
図2を用いて詳細に説明したデバイスサーバシステムは,すでに述べたように,第1のカプセル処理手段202と第2のカプセル処理手段213とが必須となるシステムである。第1のカプセル処理手段は,オペレーティングシステムやUSBデバイス103のベンダによって提供されるものではなく,デバイスサーバ102と共に提供されるものであり,通常,ユーザ自身でこれをPC101にインストールする必要がある。
このインストールを行うことで,ユーザはネットワーク越しにUSBデバイス103を利用することができるという恩恵を受けられる。その一方,インストール作業は,ユーザにとっては面倒なものである。さらに,場合によってはセキュリティ上の問題により,PC101に対するソフトウェアのインストールが制限されていることもある。もちろん,この場合は,デバイスサーバシステムを利用することができない。このような問題は,容易に任意のソフトウェアをインストールすることができない組み込み機器でも同様である。
本願発明はかかる問題を解決するためのものである。すなわち,PCや組み込み機器などに代表されるUSBホストコントローラ搭載機器に専用ソフトウェアをインストールすることなく,デバイスサーバを利用して当該USBホストコントローラ搭載機器からネットワーク越しに周辺機器を利用させることのできる装置を提供することを目的とする。
本願発明にかかる第1の形態は,周辺機器が接続された周辺機器サーバとUSBホストコントローラ搭載機器とをネットワーク接続させ,当該USBホストコントローラ搭載機器から当該周辺機器を利用させることができる装置であって,装置は,(1)周辺機器サーバとネットワーク接続するネットワークインタフェースと,(2)USBホストコントローラ搭載機器と接続する周辺機器インタフェースと,(3)ネットワークインタフェースと周辺機器インタフェースとの間の通信を相互に変換するカプセル処理手段と,(4)所定の周辺機器のインタフェース特性であって,当該所定の周辺機器の転送タイプ,転送方向および論理アドレスが含まれるインタフェース特性(第1のインタフェース特性)を備える第1の周辺機器コントローラと,(5)周辺機器サーバに接続された周辺機器が備える第2の周辺機器コントローラが有するインタフェース特性であって,当該周辺機器の転送タイプ,転送方向および論理アドレスが含まれるインタフェース特性(第2のインタフェース特性)を取得するインタフェース特性取得手段と,(6)第1のインタフェース特性とインタフェース特性取得手段が取得した第2のインタフェース特性とを比較するインタフェース特性比較手段と,を備え, インタフェース特性比較手段による比較の結果,少なくとも転送タイプおよび転送方向が一致していた場合,第1の周辺機器コントローラと周辺機器インタフェースとを接続し, 第1のインタフェース特性と第2のインタフェース特性の論理アドレスを1対1に対応付け,この対応に基づき,カプセル処理手段がUSBホストコントローラ搭載機器と周辺機器サーバに接続された周辺機器との間で行われる通信を双方向に変換する,ことを特徴とする装置。
本願発明にかかる第2の形態は,USBデバイスが接続されたデバイスサーバとUSBホストコントローラ搭載機器とをネットワーク接続させ,当該USBホストコントローラ搭載機器から当該USBデバイスを利用させることができる装置であって,装置は,(1)デバイスサーバとネットワーク接続するネットワークインタフェースと,(2)USBホストコントローラ搭載機器と接続するUSBインタフェースと,(3)ネットワークインタフェースとUSBインタフェースとの間の通信を相互に変換するカプセル処理手段と,(4)所定のUSBデバイスのエンドポイント特性(第1のエンドポイント特性)を備える第1の第1のUSBペリフェラルコントローラと,(5)デバイスサーバに接続されたUSBデバイスが備える第2のUSBペリフェラルコントローラが有するエンドポイント特性(第2のエンドポイント特性)を取得するエンドポイント特性取得手段と,(6)第1のエンドポイント特性とエンドポイント特性取得手段が取得した第2のエンドポイント特性とを比較するUSBペリフェラルコントローラ比較手段と,を備え,USBペリフェラルコントローラ比較手段による比較の結果,少なくとも転送タイプおよび転送方向が一致していた場合,第1のUSBペリフェラルコントローラとUSBインタフェースとを接続し,第1のエンドポイント特性と第2のエンドポイント特性のエンドポイントアドレスを1対1に対応付け,この対応に基づき,カプセル処理手段がUSBホストコントローラ搭載機器とデバイスサーバに接続されたUSBデバイスとの間で行われる通信を双方向に変換する,ことを特徴とする装置。
本願発明に開示の装置は,周辺機器用のインタフェース(たとえばUSBインタフェース)を用いてPCなどのUSBホストコントローラ搭載機器と接続する。当該装置は,USBホストコントローラ搭載機器からは単なるハブ(集線装置)と認識され,ハブのドライバは,通常,USBホストコントローラ搭載機器のオペレーティングシステムが標準的に備えていることから,ユーザはUSBホストコントローラ搭載機器に当該装置を接続するだけで自動的に当該装置を動作可能な状態にすることができる。この装置は,周辺機器インタフェースで流れる通信パケットとネットワークインタフェースで流れる通信パケットとを相互に変換するカプセル処理手段を備えており,USBホストコントローラ搭載機器のデバイスドライバから発行された周辺機器に対する入出力リクエストを自身が備えるネットワークインタフェースを介してデバイスサーバに送信することが可能である。結果として,ユーザは意図的にソフトウェアをインストールすることなく,USBホストコントローラ搭載機器からネットワーク越しにUSBデバイスを利用することができる。
以下では図面を参照し本願発明に係る実施例を説明する。
[実施例1]
[システム全体図]
図3は本願発明にかかるデバイスサーバシステムの全体図である。図1で説明した従来のデバイスサーバシステムと比較して,クライアント装置301が追加されている。詳細は後述するが,このクライアント装置301は,PC101とはUSBインタフェースを介して接続しており,デバイスサーバ102とはネットワークインタフェースを介してネットワーク接続している。このクライアント装置301が本願発明のポイントなる装置であるため,以下で詳細を説明する。
[クライアント装置の機能ブロック]
図4はクライアント装置301の機能ブロックを示した図である。まずはインタフェースから説明する。USBインタフェースB401は,USBインタフェースのうち,デバイス側が備えるインタフェースである。したがって,クライアント装置301は,USBトポロジー上,USBホストではなくUSBデバイスとして動作する。
ネットワークインタフェース402はネットワークと接続するインタフェースであり,このインタフェースを介してデバイスサーバ102とネットワーク接続する。
HTTPサーバ手段404は,HTTPサーバとして機能する手段であり,PC101のユーザは,このHTTPサーバを介して接続するデバイスサーバ102を指定する。ユーザがデバイスサーバ102を指定する際は,図5に示す情報を閲覧しており,所望のデバイスサーバ102にチェックを入れることで指定する。図5の場合,IPアドレスが192.168.10.10のデバイスサーバ102を指定している。なお,これらの情報はデバイスサーバ検索手段403によって得られており,同時に記憶装置405に記憶させている。
通信制御手段406は,後述するいくつかの手段を包含するものであり,本願発明の特徴となる手段である。以下,包含される各手段の詳細について説明する。
サーバ接続手段407は,PC101のユーザにより指定されたデバイスサーバ102に接続するものである。その際,記憶手段403に記憶されているIPアドレスおよびUSBポートの識別子を参照する。
コンフィグレーションディスクリプタ取得手段408は,接続したデバイスサーバ102に接続されているUSBデバイス103のコンフィグレーションディスクリプタを取得する手段である。コンフィグレーションディスクリプタとは,USBデバイス103の論理的インタフェースであるエンドポイントの構成を示す情報である。
エンドポイントディスクリプタ取得手段409は,取得したコンフィグレーションディスクリプタの情報をもとに詳細なエンドポイントの情報を取得する手段である。エンドポイントディスクリプタには,エンドポイントのアドレス,転送の方向(IN/OUT),転送タイプ,およびインタラプト転送におけるポーリング周期といった情報が含まれる。これらの情報を取得することにより,USBデバイス103の通信特性を把握することができる。
上述したコンフィグレーションディスクリプタおよびエンドポイントディスクリプタは,通常,USBデバイス103が必ず備えるUSBペリフェラルコントローラ又はそのドライバ(図示しない)が有する情報である。
USBペリフェラルコントローラ比較手段410は,USBデバイス103から得た特性情報(エンドポイントディスクリプタ)と,自身,すなわちクライアント装置301が備えるUSBペリフェラルコントローラの特性情報を比較する手段である。後述するが,クライアント装置301には,USBペリフェラルコントローラ414が備えられている。このUSBペリフェラルコントローラ414も固有の特性を備えている。USBペリフェラルコントローラ比較手段410は,両コントローラのエンドポイントの特性情報を比較する手段である。
エンドポイントの特性の比較とは,具体的には,USBペリフェラルコントローラ414の各エンドポイントにUSBデバイス103から取得したエンドポイントディスクリプタを適用できるか否かを判断することである。たとえば,USBデバイス103から取得したディスクリプタで記述されるエンドポイントの転送のタイプおよび方向が「バルク転送(IN)」であり,USBペリフェラルコントローラ414が「バルク転送(INまたはOUT)」の転送を実行する能力を持つエンドポイントを備える場合には,適用できると判断する。
逆に,USBペリフェラルコントローラ414が「バルク転送(IN)」を実行する能力を持つエンドポイントを1つも備えない場合には,適用できないと判断する。つまり,USBデバイス103のエンドポイントに一致するエンドポイントをUSBペリフェラルコントローラ414が備えているかどうかを判断するわけである。なお,エンドポイント特性の比較は,少なくとも転送タイプおよび転送方向について行い,適用できる(一致している)かどうかを判断する。後述するようにエンドポイントアドレスは比較の対象外とする。
エンドポイントアドレス対応付手段411は,USBデバイス103から得られたエンドポイントディスクリプタのそれぞれに含まれるエンドポイントアドレスと,USBペリフェラルコントローラ414の各エンドポイントのアドレスとを対応付ける手段である。上述のUSBペリフェラルコントローラ比較手段410におるエンドポイント特性の比較の結果,適用可能なエンドポイントの組が判明し,それぞれの組に関してそれぞれのエンドポイントのアドレスを1対1に対応付ける。この様子を図6に示す。
図6の例では,クライアント装置301のUSBペリフェラルコントローラ414はインタラプト転送(IN)を実行する能力を備えるアドレス81のエンドポイントと,バルク転送(OUT)を実行する能力を備えるアドレス02のエンドポイントを備える。一方,USBデバイス103の各エンドポイントのアドレスは,インタラプト転送(IN)がEP82でありバルク転送(OUT)がEP01である。この場合には図に示すようにUSBデバイス103のEP82に対してはEP81,EP01に対してはEP02と対応付ける。なおこの対応情報は記憶装置405に記憶させておく。
図4の説明に戻り,USBハブコントローラ412は,USBトポロジーにおけるハブとして機能させるために必要なコントローラである。これを備えることでクライアント装置301は,PC101からみると単なるUSBハブとして見え,複数のUSBデバイスを1台のクライアント装置301で接続可能となる。
スイッチ手段413は,前述のUSBハブコントローラ412とUSBペリフェラルコントローラ414とを接続・切断(ON/OFF)する手段である。具体的には図7に示すようなものであり,複数のUSBペリフェラルコントローラ414のうち任意のものをサーバ接続手段からの情報により接続する。
USBペリフェラルコントローラ414は,PC101に対して,USBデバイス103の動作をクライアント装置301内で再現させるため備えられている。このUSBペリフェラルコントローラ414は,USBデバイス103に備えらえるUSBペリフェラルコントローラの代わりとしてPC101に認識させるために存在している。したがって,PC101から利用するUSBデバイス103の数だけ必要となるものである。図7では3つの場合を例示しており,この場合最大3つのUSBデバイスをPC101から利用することができる。
もちろん,このUSBペリフェラルコントローラ414と実際のUSBデバイス103が備えるUSBペリフェラルコントローラの仕様は同一ではなく能力が異なる場合がある。本願発明では,その仕様の差異を吸収するため,前述のUSBペリフェラルコントローラ比較手段410およびエンドポイントアドレス対応付手段411が存在する。
USBドライバ415は,前述のUSBペリフェラルコントローラ414を制御するソフトウェアであり,実際にUSBインタフェース401のパケットを入出力するものである。
第1のカプセル処理手段416は,USBドライバ415が入出力するパケットとネットワークパケットとを相互に変換する手段である。詳細は既に説明済みのため省略する。
[クライアント装置の動作フロー]
以下では,上述した各機能の動作をクライアント装置301の動作フロー(図8)に沿って説明する。
ステップ801にてPC101のユーザからデバイスサーバ102への接続指示があるかどうかを判断する。具体的には,図5に示すように任意のデバイスサーバ102が指定されているかどうかを判断する。指定されていれば次のステップに進み,そうでなければ当該判断を繰り返す。
ステップ802にて指定された接続先(デバイスサーバ102)に接続する。
ステップ803にてUSBデバイス103のコンフィグレーションディスクリプタを取得する。
ステップ804にて取得したコンフィグレーションディスクリプタにもとづきエンドポイントディスクリプタを取得する。
ステップ805にて取得したエンドポイント特性と自身のUSBペリフェラルコントローラのエンドポイント特性とを比較し,USBペリフェラルコントローラ414の差異が吸収可能かどうかを判断する。具体的には前述したように,USBペリフェラルコントローラ414の各エンドポイントにUSBデバイス103から取得したエンドポイントを適用できるか否かを判断する。結果,適用できると判断した場合,次のステップに進み,そうでない場合,接続していたデバイスサーバとの接続を切断(ステップ808)し最初のステップに戻る。
ステップ806にてエンドポイントアドレスの対応付けを行う。詳細は図6で説明した通りである。
ステップ807にてスイッチ手段413における任意の経路をONにする。
ステップ807が完了した時点で,PC101ではUSBデバイス103を認識することとなり,必要に応じてデバイスドライバのインストールが行われる。その後はPC101からUSBデバイス103を利用することができるのであるが,その際,各エンドポイントへの入出力要求は,第1のカプセル処理手段416が記憶装置405に記憶されているエンドポイントアドレスの対応付情報に従い双方向に送信先または送信元エンドポイントアドレスを変換して通信を行う。
[まとめ]
以上,本願発明にかかる装置の詳細を説明した。すなわち本願発明に開示の装置は,周辺機器用のインタフェース(たとえばUSBインタフェース)を用いてPCなどのUSBホストコントローラ搭載機器と接続する。当該装置は,USBホストコントローラ搭載機器からは単なるハブ(集線装置)と認識され,ハブのドライバは,通常,USBホストコントローラ搭載機器のオペレーティングシステムが標準的に備えていることから,ユーザはUSBホストコントローラ搭載機器に当該装置を接続するだけで自動的に当該装置を動作可能な状態にすることができる。この装置は,周辺機器インタフェースで流れる通信パケットとネットワークインタフェースで流れる通信パケットとを相互に変換するカプセル処理手段を備えており,USBホストコントローラ搭載機器のデバイスドライバから発行された周辺機器に対する入出力リクエストを自身が備えるネットワークインタフェースを介してデバイスサーバに送信することが可能である。結果として,ユーザは意図的にソフトウェアをインストールすることなく,USBホストコントローラ搭載機器からネットワーク越しにUSBデバイスを利用することができる。
従来のデバイスサーバシステム 従来のデバイスサーバシステムにおける機能ブロック 本願発明にかかるデバイスサーバシステム クライアント装置の機能ブロック 記憶手段が保持する情報 エンドポイントアドレスの対応付け スイッチ手段の詳細 クライアント装置の動作フロー
401 USBインタフェースB
402 ネットワークインタフェース
408 コンフィグレーションディスクリプタ
409 エンドポイントディスクリプタ
410 USBペリフェラルコントローラ比較手段
411 エンドポイントアドレス対応付手段

Claims (2)

  1. 周辺機器が接続された周辺機器サーバとUSBホストコントローラ搭載機器とをネットワーク接続させ,当該USBホストコントローラ搭載機器から当該周辺機器を利用させることができる装置であって,
    前記装置は,
    (1)前記周辺機器サーバとネットワーク接続するネットワークインタフェースと,
    (2)前記USBホストコントローラ搭載機器と接続する周辺機器インタフェースと,
    (3)前記ネットワークインタフェースと前記周辺機器インタフェースとの間の通信を相互に変換するカプセル処理手段と,
    (4)所定の周辺機器のインタフェース特性であって,当該所定の周辺機器の転送タイプ,転送方向および論理アドレスが含まれるインタフェース特性(第1のインタフェース特性)を備える第1の周辺機器コントローラと,
    (5)前記周辺機器サーバに接続された前記周辺機器が備える第2の周辺機器コントローラが有するインタフェース特性であって,当該周辺機器の転送タイプ,転送方向および論理アドレスが含まれるインタフェース特性(第2のインタフェース特性)を取得するインタフェース特性取得手段と,
    (6)前記第1のインタフェース特性と前記インタフェース特性取得手段が取得した前記第2のインタフェース特性とを比較するインタフェース特性比較手段と,を備え,
    前記インタフェース特性比較手段による比較の結果,少なくとも転送タイプおよび転送方向が一致していた場合,
    前記第1の周辺機器コントローラと前記周辺機器インタフェースとを接続し,
    前記第1のインタフェース特性と前記第2のインタフェース特性の論理アドレスを1対1に対応付け,この対応に基づき,前記カプセル処理手段が前記USBホストコントローラ搭載機器と前記周辺機器サーバに接続された前記周辺機器との間で行われる通信を双方向に変換する,
    ことを特徴とする装置。
  2. USBデバイスが接続されたデバイスサーバとUSBホストコントローラ搭載機器とをネットワーク接続させ,当該USBホストコントローラ搭載機器から当該USBデバイスを利用させることができる装置であって,
    前記装置は,
    (1)前記デバイスサーバとネットワーク接続するネットワークインタフェースと,
    (2)前記USBホストコントローラ搭載機器と接続するUSBインタフェースと,
    (3)前記ネットワークインタフェースと前記USBインタフェースとの間の通信を相互に変換するカプセル処理手段と,
    (4)所定のUSBデバイスのエンドポイント特性(第1のエンドポイント特性)を備える第1の第1のUSBペリフェラルコントローラと,
    (5)前記デバイスサーバに接続された前記USBデバイスが備える第2のUSBペリフェラルコントローラが有するエンドポイント特性(第2のエンドポイント特性)を取得するエンドポイント特性取得手段と,
    (6)前記第1のエンドポイント特性と前記エンドポイント特性取得手段が取得した前記第2のエンドポイント特性とを比較するUSBペリフェラルコントローラ比較手段と,を備え,
    前記USBペリフェラルコントローラ比較手段による比較の結果,少なくとも転送タイプおよび転送方向が一致していた場合,
    前記第1のUSBペリフェラルコントローラと前記USBインタフェースとを接続し,
    前記第1のエンドポイント特性と前記第2のエンドポイント特性のエンドポイントアドレスを1対1に対応付け,この対応に基づき,前記カプセル処理手段が前記USBホストコントローラ搭載機器と前記デバイスサーバに接続された前記USBデバイスとの間で行われる通信を双方向に変換する,
    ことを特徴とする装置。


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