JP3657260B2 - 媒体アクセス制御装置、通信装置、優先制御装置及び優先制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、媒体アクセス制御装置(以下「メディアアクセスコントローラ」という。)、通信装置、優先制御装置及び優先制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
通常の電話機が交換機に接続されるのに対し、インターネット電話機ではコンピュータネットワークに接続される形態を採る。このため、インターネット電話機には、コンピュータネットワーク接続用のLAN(Local Area Network)コネクタが装備されるのが通常である。
【0003】
ところで、コンピュータが普及した今日においては、特にビジネス環境下においては、一人一台のパーソナルコンピュータが常識となっている。しかし、現在の装置では、インターネット電話機用とコンピュータ用とで別のLANケーブルを配線しなければならないため、ネットワーク設備が増大する問題があった。
【0004】
このため、電話機とパーソナルコンピュータとを1本のLANケーブルで接続可能とすることが強く求められている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
図2に、かかる接続を可能とする従来装置の接続例を示す。また、図3に、かかる接続を可能とする電話機2の内部構成例を示す。電話機2の特徴は、図3に示すように、集線装置(HUB)に相当する集線回路2Iを内蔵する点である。この集線回路2Iは、音声データ及び電話機制御データをパケット化したデータパケットと、パーソナルコンピュータ1の送信データをパケット化したデータパケットとを集線し、スイッチングHUB3に送出するために用いられる。
【0006】
かくして、電話機2とスイッチングHUB3とを接続するケーブル上では、電話機2とスイッチングHUB3との間で送受されるパケットである音声データパケット及び電話機制御データパケットと、パーソナルコンピュータ1とスイッチングHUB3との間で送受されるパケットであるコンピュータデータパケットとが伝送される。従って、当該ケーブル上では、コンピュータデータと音声データを含むパケットが混在することになる。
【0007】
ところで、図3に示す構成の電話機の場合、集線回路2Iは、コーディック2C側からのパケットとパーソナルコンピュータ1からのパケットとを受信順に上位のスイッチングHUB3に送出する構成をとるため、パーソナルコンピュータ1の側から大量のパケットデータが送出されると、その間、音声信号を含むコーディック側からのパケットが待ち状態となり、結果として通話とぎれが生じてしまう問題があった。
【0008】
そこで、図4に示す構成が考えられる。図4に示す構成の電話機2は、パーソナルコンピュータ1側からの信号を内部のメモリ2Gに一旦蓄積する構成をとる。このため、図4の電話機2の場合、コーディック2C側からの音声パケットとパーソナルコンピュータ1側からのパケットの優先順位をCPU2Fが管理でき、音声パケットを優先して送出するようにできる。
【0009】
しかし、パーソナルコンピュータ1側からのパケットをメモリ2Gに一旦蓄積するため、大規模なメモリと高速なパケット処理を必要とされるため、製品化した場合、高価なものとなり、実現性に乏しいという問題がある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、第1の本発明においては、ネットワーク接続用のインタフェースと、音声パケット通信用のインタフェースと、コンピュータ通信用のインタフェースとを有する媒体アクセス制御装置において、音声パケット通信用のインタフェースに接続された送信用メモリについて送信要求の有無を確認し、送信要求がない場合に、コンピュータ通信用のインタフェースに接続された送信用メモリについて送信要求を確認し、音声パケット通信用のインタフェースより入力される送信パケットを、コンピュータ通信用のインタフェースより入力される送信パケットに優先させて、ネットワーク接続用のインタフェースに出力する優先制御手段を備えることを特徴とする。
【0011】
また、第2の本発明の通信装置は、第1の本発明の媒体アクセス制御装置を備えることを特徴とする。
【0012】
さらに、第3の本発明は、音声パケット通信用のインタフェースより入力される送信パケットを、コンピュータ通信用のインタフェースより入力される送信パケットに優先させて、ネットワーク接続用のインタフェースに出力する優先制御装置であって、ネットワーク接続用のインタフェースに出力する送信パケットの有無確認時、音声パケット通信用のインタフェースに接続された送信用メモリの送信要求の有無を確認し、送信要求がない場合、コンピュータ通信用のインタフェースに接続された送信用メモリの送信要求を確認することを特徴とする。
【0013】
第4の本発明の通信装置は、第3の本発明の優先制御装置を備えることを特徴とする。
【0014】
第5の本発明は、音声パケット通信用のインタフェースより入力される送信パケットを、コンピュータ通信用のインタフェースより入力される送信パケットに優先させて、ネットワーク接続用のインタフェースに出力する優先制御方法であって、ネットワーク接続用のインタフェースに出力する送信パケットの有無確認時、音声パケット通信用のインタフェースに接続された送信用メモリの送信要求の有無を確認し、送信要求がない場合、コンピュータ通信用のインタフェースに接続された送信用メモリの送信要求を確認することを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
(A)搭載装置例
図5に、本発明に係るメディアアクセスコントローラ(MAC)を搭載するLAN接続装置(LANボードを含む。)の機能ブロック構成例を示す。ここでは、図2に示す接続形態を可能とするため、2つのLANポート付きのインターネット電話機に搭載する場合について説明する。
【0016】
なお、言うまでもないが、メディアアクセスコントローラを搭載するLAN接続装置としては、インターネット電話機に限られるものでなく、例えばターミナルアダプタへの適用も考えられる。
【0017】
また、LANポートについても、10BASE−T、100BASE−T等に限られるものでなく、光ファイバ分散データインタフェース(FDDI:Fiber Distributed Data Interface)系、100VG−AnyLAN、ATM−LANその他のネットワークに適したポート構成を適用できる。
【0018】
図5に示すインターネット電話機の内部構成を説明する。コーディック2Cは、マイクロホン2Bから入力される音声信号の符号化と、バス2Dを介して入力される音声データの復号化に用いられる。メモリ2Gは、符号化された音声データの一時蓄積用及び受信された音声データの一時蓄積用に用いられる。
【0019】
メディアアクセスコントローラ(MAC)2E'は、各通信プロセスのメディア層における処理を担当し、バス2Dとの間で音声データを含むパケット(以下「CPUデータ」という。)を送受し、パーソナルコンピュータ接続用の物理層デバイス2H2との間でコンピュータデータパケット(以下「PCデータ」という。)を送受する。
【0020】
すなわち、このメディアアクセスコントローラ(MAC)2E'は、コンピュータデータパケットを、図4に示すようにバス経由で送受するのではなく、物理層デバイス2H2との間で直接的に送受する。
【0021】
なお、インターネット電話機では、バス2Dとの間で送受されるパケットには音声データが含まれるため、図5に示すパケットメディアアクセスコントローラ(MAC)2E'は、バス2Dから入力されるCPUデータを物理層デバイス2H2から入力されるPCデータに優先して送信するよう構成する。
【0022】
また、パケットメディアアクセスコントローラ(MAC)2E'と物理層デバイス2H1及び2H2との接続に用いられるインタフェースには、物理層の構成に依存しない各種構成に共通のインタフェースであるMIIインタフェース(Media Independent Interface )を使用し、コーディック2Cとの接続に用いられるインタフェースにはバスインタフェースを使用するものとする。もっとも、全てのインタフェースにMIIインタフェースを使用することも可能である。
【0023】
(B)メディアアクセスコントローラ2Eの実施形態例(その1)
図1に、メディアアクセスコントローラ(MAC)2Eの第1の実施形態に係る機能ブロック構成を示す。図1に示すように、メディアアクセスコントローラ(MAC)2E'は、優先制御回路2E'1、バスインタフェース2E'2、第1の先入先出しメモリ(FIFOメモリ)2E'3、第1の送受信回路2E'4、第2の送受信回路2E'5、第2の先入先出しメモリ(FIFOメモリ)2E'6から構成される。
【0024】
このうち、優先制御回路2E'1が、前述したCPUデータの優先送信機能を実現する手段として機能する。優先制御回路2E'1には、バスインタフェース側のFIFOメモリ2E'3から与えられる送信要求と、パーソナルコンピュータ側のFIFOメモリ2E'6から与えられる送信要求とを監視する機能が設けられている。
【0025】
優先制御回路2E'1は、原則として、送信要求が確認されたとき、確認した送信要求を送信したFIFOメモリから該当する送信データを読み出してスイッチングHUB3に送出する動作を実行する。ただし、優先制御回路2E'1は、バスインタフェース側からの送信要求とパーソナルコンピュータ側からの送信要求が競合する場合、バスインタフェース側からの送信要求を優先し、対応するFIFOメモリ2E'3に格納されている送信データを優先的に送信する。
【0026】
なお、当該優先制御回路2E'1では、図6に示す判定処理により必要な優先制御機能を実現する。
【0027】
続いて、以上の構成を有するメディアアクセスコントローラ2E'で実行される優先処理手順の内容を説明する。
【0028】
バスインタフェース側からの送信データの出力と、パーソナルコンピュータ側からの送信データの出力とは、独立の事象として発生する。
【0029】
従って、バスインタフェース側からメディアアクセスコントローラ2E'に対し、CPUデータの入力があると(すなわち、送信データの入力があると)、当該CPUデータは、パケットのスタート、エンドその他の状態を表すステータスビットと共に対応するFIFOメモリ2E'3に書き込まれる。
【0030】
同様に、パーソナルコンピュータ側からメディアアクセスコントローラ2E'に対し、PCデータの入力があると(すなわち、送信データの入力があると)、当該PCデータは、パケットのスタート、エンドその他の状態を表すステータスビットと共に対応するFIFOメモリ2E'6に書き込まれる。
【0031】
FIFOメモリ2E'3及び2E'6のそれぞれにおいては、内部に送信すべきパケットが蓄積されている場合、その送信を要求する送信要求を優先制御回路2E'1に出力する。
【0032】
優先制御回路2E'1は、まず、第1の送受信回路2E'4が送信状態か待機状態かを監視する(ステップS1)。ここで、送信状態であると確認された場合(ステップS1で否定結果が得られた場合)、優先制御回路2E'1は、FIFOメモリ2E'3又は2E'6から送信要求が入力されているか確認することなく(仮に送信要求があったとしても現時点では送信できないため)、第1の送受信回路2E'4における送信状態の監視を継続する。
【0033】
これに対し、待機状態であると確認された場合(ステップS1で肯定結果が得られた場合)、優先制御回路2E'1は、バスインタフェース側のFIFOメモリ2E'3から送信要求が入力されていないかを判定する(ステップS2)。先に、当該FIFOメモリ2E'3の判定を優先させるのは、バスインタフェース側から入力されるCPUデータの出力を、パーソナルコンピュータ側から入力されるPCデータに優先させるためである。
【0034】
ステップS2において肯定結果が得られた場合(このことは、送出すべきCPUデータが存在することを意味する)、優先制御回路2E'1は、FIFOメモリ2E'3に対し送信開始の命令を発し、読み出されるCPUデータを待機状態にある第1の送受信回路2E'4に送出する(ステップS4)。
【0035】
これに対し、ステップS2において否定結果が得られた場合(このことは、送出すべきCPUデータが存在しないことを意味する)、優先制御回路2E'1は、パーソナルコンピュータ側のFIFOメモリ2E'6から送信要求が入力されていないか判定する(ステップS3)。
【0036】
このステップS3において肯定結果が得られた場合(このことは、送出すべきPCデータが存在することを意味する)、優先制御回路2E'1は、FIFOメモリ2E'6に対し送信開始の命令を発し、読み出されるPCデータを待機状態にある第1の送受信回路2E'4に送出する(ステップS5)。
【0037】
なお、当該ステップS3でも否定結果が得られた場合、又は、ステップS4若しくはS5における送信データの送信が完了した場合、優先制御回路2E'1は、ステップS1の判定処理に戻り、再度、第1の送受信回路2E'4が送信状態か待機状態かを監視する。
【0038】
以上の動作が、優先制御回路2E'1(インターネット電話機)に対する電源の供給開始後又はリセット後、繰返し実行される。
【0039】
このように、第1の実施形態に係るメディアアクセスコントローラ(MAC)2E'の場合には、バスインタフェース側からの送信データ(すなわち、CPUデータ)とパーソナルコンピュータ側からの送信データ(すなわち、PCデータ)との送信要求が競合する場合にも、優先順位の高いバスインタフェース側からの送信データが優先的に送出できる。
【0040】
かくして、実時間性の高い音声データの送信がPCデータの送信待ちとなり、通話途切れが発生するおそれをなくすことができる。
【0041】
また、第1の実施形態に係るメディアアクセスコントローラ(MAC)2E'の場合には、従来装置(図4)のように、内部メモリへのPCデータの蓄積を必要としないので、大規模なメモリを必要とせず、装置の小型化を実現できる。
【0042】
同様に、内部メモリへのPCデータの蓄積を必要としないので、メディアアクセスコントローラ(MAC)2E'を構成するCPU2Fにかかる負担を従来装置(図4)に比して軽減できる。
【0043】
(C)メディアアクセスコントローラ2Eの実施形態例(その2)
図7に、メディアアクセスコントローラ(MAC)2Eの第2の実施形態に係る機能ブロック構成を示す。図7には、図1との対応部分に同一符号を付して示している。
【0044】
メディアアクセスコントローラ(MAC)2E"は、優先制御回路2E'1、バスインタフェース2E'2、第1の先入先出しメモリ(FIFOメモリ)2E'3、第1の送受信回路2E'4、第2の送受信回路2E'5、第2の先入先出しメモリ(FIFOメモリ)2E'6、送信フローコントロール部2E"7、受信フローコントロール部2E"8から構成される。
【0045】
第2の実施形態と第1の実施形態との違いは、送信フローコントロール部2E"7及び受信フローコントロール部2E"8を新たに追加した点である。
【0046】
これは以下の理由による。一般に、アップリンク側のポートで衝突(コリジョン)が多発している場合やパーソナルコンピュータ1側のポートで衝突(コリジョン)が多発している場合、いずれも、第2のFIFOメモリ2E'6でオーバーフローが生じる原因となる。
【0047】
そこで、第2の実施形態では、送信フローコントロール部2E"7及び受信フローコントロール部2E"8を設けることにより、送信FIFO2E'61及び受信FIFO2E'62の状態を監視し、その監視結果に基づいて、オーバーフローの回避を実現する。
【0048】
続いて、以上の構成を有するメディアアクセスコントローラ2E"で実行されるフロー制御手順の内容を説明する。なお、CPUデータ(音声データ)の優先送信機能に係る動作については第1の実施形態と同じため、説明は省略する。
【0049】
まず、パーソナルコンピュータ1側から受信したパケットをアップリンク側に送信する場合のフロー制御について説明する。
【0050】
アップリンク側で衝突(コリジョン)が発生し、送信待ち状態となっているにもかかわらず、パーソナルコンピュータ1側からのパケットが次々に受信されている場合、FIFOメモリ2E'6(より具体的には、送信FIFO2E'61)は、オーバーフローを引き起こすおそれがある。
【0051】
このため、送信フローコントロール部2E"7は、送信FIFO2E'61の空き容量情報及びアップリンク側の送受信回路2E'4の送信待ち状態情報(バックオフタイマカウント中)等を常に監視し、オーバーフローが発生するおそれがないか未然に予測する動作を実行する。
【0052】
そして、オーバーフローが発生するおそれがある場合、送信フローコントロール部2E"7は、パーソナルコンピュータ側の送受信回路2E'5にフロー制御信号を与えることにより、パーソナルコンピュータ1のパケット送信を停止させ、送信FIFO2E'61のオーバーフローを回避する。
【0053】
なお、ここでのフロー制御は、半二重通信におけるフロー制御であるため、ダミーデータを送信し、パーソナルコンピュータ側のポートにも強制的に衝突(コリジョン)を発生させることにより行う。
【0054】
因みに、全二重通信時においては、ポーズパケットの送出という手段があるが、全二重通信時においては、衝突(コリジョン)が発生しないため、FIFOメモリ2E'61もオーバーフローが発生しない。
【0055】
次に、アップリンク側から受信したパケットをパーソナルコンピュータ側に送信する場合のフロー制御について説明する。
【0056】
この場合も、パーソナルコンピュータ側で衝突(コリジョン)が発生し、送信待ち状態となっているにもかかわらず、アップリンク側からのパケットが次々に受信されている場合、FIFOメモリ2E'6(より具体的には、受信FIFO2E'62)は、オーバーフローを引き起こすおそれがある。
【0057】
このため、受信フローコントロール部2E"8は、受信FIFO2E'62の空き容量情報及びパーソナルコンピュータ側の送受信回路2E'5の送信待ち状態情報(バックオフタイマカウント中)等を常に監視し、オーバーフローが発生するおそれがないか未然に予測する動作を実行する。
【0058】
そして、オーバーフローが発生するおそれがある場合、受信フローコントロール部2E"8は、アップリンク側の送受信回路2E'4にフロー制御信号を与えることにより、アップリンク側で送信しているスイッチングHUB3やホストマシンなどの送信を停止させ、受信FIFO2E'62のオーバーフローを回避する。
【0059】
以上の動作が、第1の実施形態で説明したCPUデータの優先制御と並行して、常時実行される。
【0060】
このように、第2の実施形態に係るメディアアクセスコントローラ(MAC)2E"の場合には、第1の実施形態の効果に加え、半二重通信時におけるFIFOメモリ2E'6のオーバーフローを確実に回避できる。
【0061】
また、かかる機能を追加したことにより、FIFOメモリ2E'6の容量(深さ)を小さくすることができ、FIFOメモリをゲートアレイに内蔵することもできる。
【0062】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、音声パケット通信用のインタフェースより入力される送信パケットが、コンピュータ通信用のインタフェースより入力される送信パケットに優先されて、ネットワーク接続用のインタフェースに出力されるため、音声パケットの送信がコンピュータ通信用のパケットの存在によって送信待ちとなる事態を回避することができ、通話途切れの発生を有効に回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】優先制御機能付きMACの内部構成を示すブロック図である。
【図2】インターネット電話機の接続例を示す図である。
【図3】インターネット電話機の従来例(その1)を示すブロック図である。
【図4】インターネット電話機の従来例(その2)を示すブロック図である。
【図5】優先制御機能付きMACの適用例を示す図である。
【図6】優先制御回路の判定処理手順を示すフローチャート図である。
【図7】フロー制御機能付きMACの内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1…パーソナルコンピュータ、2…電話機、2C…コーディック、2D…バス、2E、2E1、2E2、2E'、2E"…メディアアクセスコントローラ(MAC)、2E'1…優先制御回路、2E'2…バスインタフェース、2E'3、2E'6…FIFOメモリ、2E'4,2E'5…送受信回路、2E"7、2E"8…フローコントロール、2F…CPU、2G…メモリ、2I…集線回路、3…スイッチングHUB。
Claims (11)
- ネットワーク接続用のインタフェースと、音声パケット通信用のインタフェースと、コンピュータ通信用のインタフェースとを有する媒体アクセス制御装置において、
上記音声パケット通信用のインタフェースに接続された送信用メモリについて送信要求の有無を確認し、送信要求がない場合に、上記コンピュータ通信用のインタフェースに接続された送信用メモリについて送信要求を確認し、上記音声パケット通信用のインタフェースより入力される送信パケットを、上記コンピュータ通信用のインタフェースより入力される送信パケットに優先させて、上記ネットワーク接続用のインタフェースに出力する優先制御手段を備えることを特徴とする媒体アクセス制御装置。 - 請求項1に記載の媒体アクセス制御装置において、
上記音声パケット通信用のインタフェースより入力される送信パケット、及び、上記コンピュータ通信用のインタフェースより入力される送信パケットをそれぞれ、上記送信用メモリとしての、インタフェース毎のFIFOメモリに一旦蓄積することにより、送信パケットを紛失することなく、上記優先制御手段が優先制御処理を実行できることを特徴とする媒体アクセス制御装置。 - 請求項2に記載の媒体アクセス制御装置において、
上記各FIFOメモリは、送信パケットの入力があると、直ちに優先制御手段に送信要求を行うことを特徴とする媒体アクセス制御装置。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の媒体アクセス制御装置において、
上記優先制御手段は、上記コンピュータ通信用のインタフェースに接続される送信用及び受信用のそれぞれのメモリについて空き容量を監視すると共に、上記各メモリに蓄積されたパケットの送信先となるインタフェースの衝突状態を監視し、オーバーフローの発生し得るメモリに対応する送信元のインタフェースにフロー制御信号を与えるフロー制御手段をさらに備えることを特徴とする媒体アクセス制御装置。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の媒体アクセス制御装置を備えることを特徴とする通信装置。
- 請求項5に記載の通信装置において、
上記媒体アクセス制御装置が有する音声パケット通信用のインタフェースとの間で、音声パケットを授受する音声パケット送受信手段を内蔵することを特徴とする通信装置。 - 請求項5又は6に記載の通信装置において、
上記媒体アクセス制御装置が有するコンピュータ通信用のインタフェースは、ケーブルを介して接続された外部装置とパケットを授受することを特徴とする通信装置。 - 音声パケット通信用のインタフェースより入力される送信パケットを、コンピュータ通信用のインタフェースより入力される送信パケットに優先させて、ネットワーク接続用のインタフェースに出力する優先制御装置であって、
上記ネットワーク接続用のインタフェースに出力する送信パケットの有無確認時、上記音声パケット通信用のインタフェースに接続された送信用メモリの送信要求の有無を確認し、送信要求がない場合、上記コンピュータ通信用のインタフェースに接続された送信用メモリの送信要求を確認することを特徴とする優先制御装置。 - 請求項8に記載の優先制御装置において、
上記コンピュータ通信用のインタフェースに接続される送信用及び受信用のそれぞれのメモリについて空き容量を監視すると共に、上記各メモリに蓄積されたパケットの送信先となるインタフェースの衝突状態を監視し、オーバーフローの発生し得るメモリに対応する送信元のインタフェースにフロー制御信号を与えるフロー制御手段をさらに備えることを特徴とする優先制御装置。 - 請求項8又は9記載の優先制御装置を備えることを特徴とする通信装置。
- 音声パケット通信用のインタフェースより入力される送信パケットを、コンピュータ通信用のインタフェースより入力される送信パケットに優先させて、ネットワーク接続用のインタフェースに出力する優先制御方法であって、
上記ネットワーク接続用のインタフェースに出力する送信パケットの有無確認時、上記音声パケット通信用のインタフェースに接続された送信用メモリの送信要求の有無を確認し、送信要求がない場合、上記コンピュータ通信用のインタフェースに接続された送信用メモリの送信要求を確認することを特徴とする優先制御方法。
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