JP4246580B2 - データ通信システム - Google Patents

Description

本発明は、複数のデバイスをシリアル線とスイッチを介した通信回線で結び、パケットデータによる通信を行うデータ通信システムにおける省エネルギー化技術に関するものである。本発明は、ネットワーク機器、画像機器のデータ通信路、ＰＣの内部通信路等への応用が可能である。

現在、広く利用されているデータ通信システムにおいては、データ転送能力の向上に伴う電力消費の増大と環境問題等への配慮から、システム全体の省電力化が強く望まれている。
従来のデータ通信システムにおける省電力化の方式のうち最も単純なものとしては、利用者のモード切替操作によって、システム全体の電源を待機状態に切り替えるスリープ機能を設ける方式がある。この方式においては、システムがスリープ状態から復帰するトリガ情報として、利用者のボタン操作、または操作者がシステム機器のそばに近づいたことを検知するセンサーからの入力などがとられている。
また、別の方式としては、システム全体の省電力化を行う際に、個々のデバイスの使用状態や回線の状態を一括して管理する電源管理部を設ける方式が一般的であり、あらかじめ想定された動作状態に合わせて、電源管理部が個々のデバイスや通信ポートの電源をオンにしたり、オフにしたりするものも一般的に用いられている。
電源管理部の機能としては、デバイスの通信ポートの状態を監視し、ポートに対するデータの転送が一定のあらかじめ定められた時間よりも長い間行われない場合、自動的にそのポートを有するデバイスの電源をオフにしたり、または個々のポート単位で電源をオフにして自動的に省電力化を図る方式がある。

これらの方式の具体例として、特許文献１に記載の「節電機能を有するネットワーク装置」がある。この装置は、全てのデータ端末装置の使用が一定時間以上停止されると、節電モードに転換させて電力消耗を節減するために、装置の持つ複数の通信ポートに接続されるデータケーブル上の信号を監視するための信号検出部とスイッチング電源を設け、装置の全ポートに対する信号が設定時間以上停止されると電源をオフ状態にするものである。
また、機器の電源管理を、複数設けられた通信制御回路に対して個別に行う技術として、特許文献２に記載の「ポート監視及び切り替え機能付きＨＵＢ」がある。この技術は、ネットワークＨＵＢ装置の接続ノードが、使用状態に応じてＨＵＢ内部の回路への電源供給をオン、オフ制御することで省電力化を図るために、各ポートからのデータ入力の監視を行うデータ監視部と、電力供給制御部とを備え、全てのポートから一定時間データの入力が無くなった際、それらのポートが接続される通信制御回路に対する電力を電力供給制御部の制御によってサスペンド状態とし、その後、通信制御回路に接続されたいずれかのポートに対するデータの入力が検出されると、電力供給制御部により通信制御回路への電力供給を再開し元の状態に戻るものである。
特開２００２−３２１５９公報 特開２０００−２５３０３５公報

従来のデータ通信システムにおいては、システム全体の電源管理を制御デバイスで集中管理する場合は、複数のデバイスの状態を検知するための通信路がデータ通信路とは別に必要となり、これは電源管理部に集中して接続しなければならなず、機器の設計上の制約となっている。
また、電源管理をシステム上のひとつの装置上で行った場合、電源管理部の故障によってシステム全体の電源が利用不能となってしまう問題がある。また、複数の通信ポートを有する機器の省電力化の方式では、前述の特開２００２−３２１５９公報、特開２０００−２５３０３５公報のいずれの方式においても、複数のポートの電源のオン、オフをまとめて行うため、たとえば電源管理を受ける通信制御部に非常に多くのポートが設けられている場合など、このうちひとつのポートのみでデータ通信が休み無く続いているような場合は、電源がオフになることが無く、通信ポートの利用形態によっては十分な省電力化の効果が得られないという問題を有している。
さらに特開２０００−２５３０３５公報に記載の方式においては、データがデータ入力が無いことを判定する時間よりもわずかに長い一定の間隔を空けながら間欠的に転送される場合に、過剰に電源のオン、オフが繰り返されて、電源オフからオンへ状態を遷移する際に生じる遅延時間により性能が低下する問題を有する。
本発明はこれらの問題を解決し、電源管理をシステムを構成するデバイス個々に分散管理することによって、電源管理部への結線の集中を排除するとともに、電源管理部の故障によるシステム全体の停止を防ぎ、さらに転送性能を低下することなくシステム全体の省電力化のマネージメント効果を向上させることを目的としたものである。

前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、複数の接続ポートを有するデバイスとスイッチ、およびシリアル線によって構成され、各デバイスどうし、または各デバイスとスイッチ間、または各スイッチどうしが接続ポートに接続されたシリアル線で接続され、各デバイスどうしがシリアル線とスイッチによる通信回線を経由するパケットデータによって通信を行うデータ通信システムにおいて、個々のデバイスとスイッチはシリアル線で接続されるとともに、接続ポートごとに電源をオンおよびオフする電源制御回路を有し、該電源制御回路は、受信したパケットデータに含まれる宛て先デバイスの情報にしたがって、次にパケットデータを受け渡す際に使用する通信回路上のデバイス、またはスイッチの接続ポートの電源をオンにし、さらにパケットデータの転送を完了した接続ポートの電源をオフにしながらパケットデータを転送する制御回路であり、さらに、接続ポートに接続されたシリアル線の状態を感知することによって、シリアル線の接続された自ポートの接続先デバイスあるいはスイッチの接続ポートの電源がオンになったことを検出して自ポートの電源をオンにし、また、電源がオンになっている自ポートにおいて、パケット通信が行われていない状態が続いている時間を検出し、任意に設定された時間よりも長くなった際には、該当する自ポートの電源をオフにする制御回路であり、さらに、個々の接続ポートごとに単位時間あたりに電源のオン、オフが繰り返される頻度を検出し、検出された頻度に応じてパケット通信が行われていない状態であることを判定するために設定する時間を補正して、電源がオンになっている自ポートにおいて、補正された設定時間よりも長い時間パケット通信が行われていない状態が続いた場合には、該当する自ポートの電源をオフにする制御回路であることを特徴とする。

請求項２記載の発明では、請求項１のデータ通信システムにおいて、前記デバイスと前記スイッチの前記電源制御回路は、個々の接続ポートごとに単位時間あたりに電源のオン、オフが繰り返される頻度を検出し、頻度が高くなるほどパケット通信が行われていない状態であることを判定するために設定されている時間を長く補正し、頻度が低くなるほど設定されている時間を短く補正して、電源がオンになっている自ポートにおいて、補正された設定時間よりも長い時間パケット通信が行われていない状態が続いた場合には、該当する自ポートの電源をオフにすることを特徴とする。

本発明のデータ通信システムは、電源管理がシステムを構成するデバイス個々に分散管理されているため、電源管理部への結線の集中が無く、設計の自由度を高めることができる効果を有する。
また、電源管理部の故障によるシステム全体が停止するリスクを軽減する効果を有する。また、データパケットの宛て先情報をもとに、動的に電源管理が進められるシステム全体の省電力化に対して高い効果を有する。
さらに、データの転送頻度に応じて電源がオンになってから自動的にオフになるまでの時間が自動的に補正されるため、データが間欠的に絶え間なく転送される場合に過剰に電源のオン、オフが繰り返されて生じる遅延時間により性能が低下する問題も無い。

以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明のデータ通信システムの単純な構成例を示す図である。図１において、符号１から３はそれぞれ通信を行うデバイスである。説明のため、１をデバイスＡ、２をデバイスＢ、３をデバイスＣとする。各デバイス１〜３（デバイスＡ、Ｂ、Ｃ）は、それぞれ通信ポートを有する。
図１において、符号４はスイッチである。スイッチ４は複数のポートを持ち、各ポートから入力されたデータパケットを宛て先のデバイスに中継するポートに対して出力する機能を持つ。この例では、通信デバイスが３つであるので、３ポートのスイッチを用いている。また、各デバイス１〜３とスイッチ４のポートは、パケットデータを転送するためのシリアル線によって、図１の線で示すように接続されるものとする。
図１では説明のために３つのデバイス１〜３と、３つのポートを持つスイッ４チによる単純なデータ転送システムを示したが、実際にはスイッチ４のポート数、デバイス数は任意に設けることができ、さらにスイッチ４は複数段に接続されていてもよい。

図２はデバイスＡの回路構成を示す図である。符号５は、外部接続のためのポートであり、他のデバイスと接続されるシリアル線が接続される。また、ポート５はデバイスの内部に設けられる、パケット生成回路６およびパケット受信回路７とも、データパケットの送受信を行うために接続されている。
パケット生成回路６は、必要に応じて他のデバイスと通信を行うためのデータパケットを生成する。ここで生成されるデータパケットには、相手先デバイスを指定する情報を含むものとする。パケット受信回路７は、他のノードから送られてきたデータパケットを受信し、必要に応じてデータ処理を行う。
なお、本発明は、通信システムの省電力化に関するものなので、図２では受信したデータを実際に処理する機能についての表示は省略した。符号８は電圧検出回路であり、ポートと接続される、データパケットの転送に用いられるシリアル線に対して接続されている。電圧検出回路８は、各シリアル線の電圧状態により、ポートの接続先の回路の電源がオンになっていること、およびデータ通信が行われていることを検出し、電源制御回路９に検出信号を出力する。
電源制御回路９は、パケット生成回路６、パケット受信回路７、ポート５のそれぞれに接続されており、接続先の電源がオンになったことが検知された回路、ポートの電源をオンにする。また、電源制御回路９は、あらかじめ任意に設定された時間だけ、シリアル線上でデータ通信が行われていないことが検知された場合は、そのシリアル線に接続された回路、ポートの電源をオフにする機能を有する。
さらに電源制御回路９はポートで単位時間あたりに電源のオン／オフが繰り返される頻度を検出する頻度検出回路１１と接続され、シリアル線上でデータ通信が行われていないことが検知するために設定されていた時間を補正する。ここで、設定時間の補正は、図３に示すグラフのように初期設定値を中心としてオン／オフの頻度が高いほど設定時間を長く補正し、オン／オフの頻度が低いほど設定時間を短く補正する。
ここで設定時間の補正量には、最大値と最小値を設けるものとする。これは、データ通信が短い間隔で連続して処理される場合に、必要以上に電源のオン／オフが繰り返されないためのものである。図１におけるデバイスＢ、デバイスＣも同様の構成とする。また、各デバイスは必要に応じて複数のポートを設置することができる。その場合、頻度検出回路１１もポート数だけ設け、各回路とポートに対する接続線をポートがひとつの場合と同様に、全てのポートに対して設ければよい。

図３はスイッチの回路構成を示す図である。図３において、ポート５、電圧検出回路８、電源制御回路９、頻度検出回路１１は、図２のデバイスＡで説明した機能と同等の機能を有するものとする。スイッチ４の機能として、パケット処理回路１０を設ける。パケット処理回路１０は内部にメモリ１２を持ち、このメモリ１２には宛て先デバイス情報と、そのデバイスが複数設けられたポートの中のどのポートの先に存在するかを示すルーティングテーブルを記憶させておく。
またパケット処理回路１０は、各ポートとの送受信を行うシリアル線が接続されており、ポートから入力されたデータパケットを受信する。次にパケット処理回路１０では、受信したデータパケットの内容と内部のメモリ１２のルーティングテーブル情報から、パケットの届け先デバイスに中継するためのポートを選定し、その結果を電源制御回路９に出力する。
電源制御回路９は、この結果から次に電源をオンにするポートに対して、電源オンの制御信号を出力する。電源制御回路９は、各ポートにおけるデータ通信があらかじめ任意に設定された時間だけ行われていないことを検出した際には、そのポートの電源をオフにする。
さらに電源制御回路９はデバイスＡと同様に、各ポートで単位時間あたりに電源のオン／オフが繰り返される頻度を検出する頻度検出回路１１と接続され、シリアル線上でデータ通信が行われていないことが検知するために設定されていた時間を、図３のグラフの関係にしたがって補正する。
さらにすべてのポートの電源をオフにした際には、パケット処理回路１０の電源もオフにする。もし、いずれかのポートの接続先のデバイスのポートの電源がオンになったことが検知された場合は、そのポートの電源をオンにすると同時に、パケット処理回路１０の電源もオンにして、データパケットの転送処理が可能な状態に立ち上げる。

次に図５から図１４を用いて、本発明のデータ通信システムによる、電源管理の動作をデータパケットの転送手順にしたがって説明する。図５〜図１４は、デバイスＡにおいてデバイスＢに宛てたデータパケットを生成し、このパケットがデバイスＢに転送される流れを電源管理の状態とともに示す図である。
以降の図においては、点線で示されたシリアル線、およびポートは電力が供給されていない状態を示し、実線および塗りつぶしで示されたシリアル線、およびポートは電力が供給されていることを示すものとする。またデータ転送が始まる前の初期状態では、各デバイスとスイッチの回路とポートの電源はオフ状態であることとする。
図５のステップ１では、まずデバイスＡにおいてデバイスＢ宛てのパケットが生成される。ここで生成されるパケットには、デバイスＢに宛てたパケットであること示す情報がデータとして含まれる。デバイスＡにおける他のデバイス宛てのパケットは、全てデバイスＡのポートに対して転送される。
図６のステップ２では、ポートに対するデータパケットの転送が検知されたので、まずポートに電力が供給され、これに伴ってポートに接続されているシリアル線にも電力が供給される。
次の図７のステップ３では、スイッチ４において、デバイスＡと接続されているシリアル線の電圧が生じたことが検知されるので、この線が接続されているポートの電源がオンになる。ここで、スイッチ４の内部では同時にパケット処理回路１０の電源もオンになる。ここまでのステップによって、デバイスＡからスイッチ４にデータパケットを転送する準備が完了したことになる。
次の図８のステップ４では、デバイスＡからスイッチ４に対して、電力の供給されている通信路を通じて、データパケットが転送される。

次の図９のステップ５では、データパケットがスイッチ４に到着した。ここで、スイッチ４のパケット処理回路１０によって、データパケット中の宛て先デバイス情報を検出して、次の転送先となるデバイスＢと接続されているポートが選定される。
図１０のステップ６では、スイッチ４において選定されたポートに対する電源がオンとなり、これに伴って、ポートに接続されているシリアル線に対しても電力が供給される。
次の図１１のステップ７では、デバイスＢにおいてポートに接続されているシリアル線に電圧が生じたことが検知され、このポートの接続先のスイッチ４におけるポートの電源がオンになったことが検出される。ここで、デバイスＢのポートの電源がオンにされ、スイッチ４からデバイスＢに対するデータパケット転送の準備が完了した。また、スイッチ４とデバイスＡを接続するポートにおいては、あらかじめ指定された時間を経過しても次のデータパケットが転送されていない場合、両ポートともに電源をオフにする。
次の図１２のステップ８においては、スイッチ４からデバイスＢに対してデータパケットが転送される。
次の図１３のステップ９で、データパケットの転送が完了し、次の図１４のステップ１０では転送処理の完了した通信路におけるポートの電源が全てオフとなる。
以上で、デバイスＡからデバイスＢに対するデータパケットの転送と電源管理の処理が全て終了したことになる。この処理中、データパケットの転送に関与しないデバイスＣにおけるポートの電源は常にオフのままであり、さらに転送処理を終えた他のポートの電源も一定の時間が経過した後オフとされるため、システム全体の電力消費量を最小限に抑えることが可能となる。

本発明のデータ通信システムを画像機器に適用した実施例を示す。
図１５はＦＡＸ機能を有するコピー機の構成を示す図である。図１５においてシステム全体の制御を行うユニットはコントローラ２１である。コントローラ２１はユーザーからのコピー、ＦＡＸ等の処理の指示を入力するための操作部２２を持つものとする。操作部２２より入力された指示にしたがって、データ処理の流れが決定され、ＦＡＸ２３、スキャナ２４、プロッタ２５、ハードディスク２６の各ユニット間のデータ転送処理を制御する。
本実施例は、図１５に示した各ユニットが、前述したデバイスに相当する電源管理機能を有するものである。また、スイッチ４は、ユニット数にあわせて４ポートのものとなっている。コピー機は、一定時間以上、ユーザーの操作が無い場合には、図１５の点線で示すように、各ユニットの電力がオフとなったスリープ状態となっているものとする。
図１６はコピー動作中のデータパケットの流れと、各ユニットおよびポートの電力供給状態を示す図である。コピー動作中は、スキャナ２４からコントローラ２１に読み込みデータが転送され、ジャムバックアップ用にハードディスク２６にデータが保存され、同時にプロッタ２５に対してデータ転送されて印刷処理が進められる。この時、ＦＡＸ２３に接続されたポートには電力が供給されないため、ＦＡＸ２３のみスリープ状態を保つことになる。

図１７はＦＡＸ送信動作の状態を示す図、図１８は予約コピー動作の状態を示す図である。図１７のＦＡＸ送信動作中は、スキャナ２４から読み込まれたデータが、コピー動作と同様にコントローラ２１を経由してハードディスク２６にバックアップされるとともに、スキャナ２４対して転送されＦＡＸ２３から送信処理が行われる。この間プロッタ２５がスリープ状態となる。
図１８の予約コピー動作中は、スキャナ２４から読み込まれたデータは、コントローラ２１を経由して、ハードディスク２６に記録されるのみである。このため、ＦＡＸ２３、プロッタ２５ともに、スリープ状態が保たれたままとなる。
以上のように、本発明のデータ通信システムをコピー機に適用した場合、さまざまな動作モードに応じて、電力消費が最も少なくなるような電源管理が実現され、システム消費電力が削減される効果が得られる。また、従来技術のように、システム全体の電源管理制御をコントローラが集中して管理せず、個々のユニット、ポートがデータパケットの流れに応じて、自立して電源管理を処理しているため、たとえひとつの電源管理制御部が故障した場合でも、他のユニットが使用可能な状態を保つことができる。したがって、電源管理をひとつの制御部で処理していた従来の技術に対して、システム全体が使用不能となるリスクが軽減された方式となっている。

本発明のデータ通信システムの単純な構成例を示す図。 デバイスＡの回路構成を示す図。 オン／オフの繰り返し頻度と設定時間の関係を示す図。 スイッチの回路構成を示す図。 デバイスＡにおいてデバイスＢに宛てたデータパケットを生成し、このパケットがデバイスＢに転送される流れを電源管理の状態とともに示す図。 デバイスＡにおいてデバイスＢに宛てたデータパケットを生成し、このパケットがデバイスＢに転送される流れを電源管理の状態とともに示す図。 デバイスＡにおいてデバイスＢに宛てたデータパケットを生成し、このパケットがデバイスＢに転送される流れを電源管理の状態とともに示す図。 デバイスＡにおいてデバイスＢに宛てたデータパケットを生成し、このパケットがデバイスＢに転送される流れを電源管理の状態とともに示す図。 デバイスＡにおいてデバイスＢに宛てたデータパケットを生成し、このパケットがデバイスＢに転送される流れを電源管理の状態とともに示す図。 デバイスＡにおいてデバイスＢに宛てたデータパケットを生成し、このパケットがデバイスＢに転送される流れを電源管理の状態とともに示す図。 デバイスＡにおいてデバイスＢに宛てたデータパケットを生成し、このパケットがデバイスＢに転送される流れを電源管理の状態とともに示す図。 デバイスＡにおいてデバイスＢに宛てたデータパケットを生成し、このパケットがデバイスＢに転送される流れを電源管理の状態とともに示す図。 デバイスＡにおいてデバイスＢに宛てたデータパケットを生成し、このパケットがデバイスＢに転送される流れを電源管理の状態とともに示す図。 デバイスＡにおいてデバイスＢに宛てたデータパケットを生成し、このパケットがデバイスＢに転送される流れを電源管理の状態とともに示す図。 ＦＡＸ機能を有するコピー機の構成を示す図。 コピー動作中のデータパケットの流れと、各ユニットおよびポートの電力供給状態を示す図。 ＦＡＸ送信動作の状態を示す図。 予約コピー動作の状態を示す図。

符号の説明

１、２、３ デバイス、４ スイッチ、５ ポート、６ パケット生成回路、７ パケット受信回路、８ 電圧検出回路、９ 電源制御回路、１０ パケット処理回路、１１ 頻度検出回路

Claims (2)

1. 複数の接続ポートを有するデバイスとスイッチ、およびシリアル線によって構成され、各デバイスどうし、または各デバイスとスイッチ間、または各スイッチどうしが接続ポートに接続されたシリアル線で接続され、各デバイスどうしがシリアル線とスイッチによる通信回線を経由するパケットデータによって通信を行うデータ通信システムにおいて、
   個々のデバイスとスイッチはシリアル線で接続されるとともに、接続ポートごとに電源をオンおよびオフする電源制御回路を有し、
   該電源制御回路は、受信したパケットデータに含まれる宛て先デバイスの情報にしたがって、次にパケットデータを受け渡す際に使用する通信回路上のデバイス、またはスイッチの接続ポートの電源をオンにし、さらにパケットデータの転送を完了した接続ポートの電源をオフにしながらパケットデータを転送する制御回路であり、さらに、接続ポートに接続されたシリアル線の状態を感知することによって、シリアル線の接続された自ポートの接続先デバイスあるいはスイッチの接続ポートの電源がオンになったことを検出して自ポートの電源をオンにし、また、電源がオンになっている自ポートにおいて、パケット通信が行われていない状態が続いている時間を検出し、任意に設定された時間よりも長くなった際には、該当する自ポートの電源をオフにする制御回路であり、さらに、個々の接続ポートごとに単位時間あたりに電源のオン、オフが繰り返される頻度を検出し、検出された頻度に応じてパケット通信が行われていない状態であることを判定するために設定する時間を補正して、電源がオンになっている自ポートにおいて、補正された設定時間よりも長い時間パケット通信が行われていない状態が続いた場合には、該当する自ポートの電源をオフにする制御回路であることを特徴とするデータ通信システム。
2. 請求項１のデータ通信システムにおいて、前記デバイスと前記スイッチの前記電源制御回路は、個々の接続ポートごとに単位時間あたりに電源のオン、オフが繰り返される頻度を検出し、頻度が高くなるほどパケット通信が行われていない状態であることを判定するために設定されている時間を長く補正し、頻度が低くなるほど設定されている時間を短く補正して、電源がオンになっている自ポートにおいて、補正された設定時間よりも長い時間パケット通信が行われていない状態が続いた場合には、該当する自ポートの電源をオフにすることを特徴とするデータ通信システム。

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