JP4821418B2

JP4821418B2 - 通信装置、データ伝送方法、プログラムおよび通信システム

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Publication number: JP4821418B2
Application number: JP2006120124A
Authority: JP
Inventors: 正孝若松
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2026-04-25
Also published as: JP2007295217A

Description

この発明は、他の複数の通信装置との間で通信を行う通信装置、データ伝送方法、プログラムおよび通信システムに関する。詳しくは、この発明は、複数の他の通信装置へのデータ伝送に使用可能な帯域がフレキシブルに可変されるものにあって、使用可能な帯域を、複数の他の通信装置との間の通信に対する比率が所定値となるように分配し、複数の他の通信装置へのデータ伝送をそれぞれ帯域分配により割り当てられた帯域で行うことによって、複数の他の通信装置に対するデータ転送時間をデータ転送レートに応じた時間とできるようにした通信装置等に係るものである。

従来のＴＤＭＡ(TimeDivision Multiple Access)による有線または無線通信システムでは、伝送するパケットの種類によって、帯域割り当ての優先度を変える、ということが行われていた。すなわち、音声や動画といったリアルタイム性のあるアプリケーションのために、全体の通信帯域の一部を予め優先的にそれらのアプリケーションに割り当てる、というものである。

例えばＵＳＢ(UniversalSerial Bus)２．０では、前述のリアルタイム性のあるアプリケーションを想定して周期的な転送を行うIsochronous転送やInterrupt転送は優先度が高く、全体の帯域のある割合を優先的に確保できるようになっている。続いて主に制御信号のやりとりに使用されるControl転送、そしてBulk転送という順に優先度が設定されている。

特に記録メディア用の伝送など大容量のデータ転送に使用されるのがBulk転送である。このBulk転送は優先順位が低いので、他の優先度が高い転送が行われている場合、帯域が全く割り当てられなくなる。一方で、帯域が空いている場合、それを全て使用することができるという、いわゆるベストエフォートの通信である。複数のBulk転送の要求があった場合、それぞれに均等な転送機会を与えることになっている。

ＵＳＢ２．０では、４８０ＭbpsのHighSpeedモードだけでなく、１２ＭbpsのFullSpeed、２ＭbpsのLowSpeedもサポートされている。ハブ（Hub）を使用してこれらの異なる転送レートのデバイスを接続する場合、ホストとハブの間は全て４８０Ｍbpsのパケットとして送受信され、ハブとデバイスの間の転送は対象デバイスのサポートする転送速度に合わせて伝送される。このＵＳＢ２．０に規定されるSplit Transactionという手法を用いることによって、LowSpeedのデバイス向けの転送がバスを占有してしまうのを防いでいた。

このため、複数のデバイス向けのBulk転送を行う場合、ＵＳＢ２．０のホストはデバイスのサポートする転送レートを考慮せずに単に順番に転送機会を割り当てる、いわゆるラウンドロビン方式を採用することができた。すなわち、転送機会を順に割り当てることで、それぞれのBulk転送にほぼ同じ通信帯域を割り当てることができていた。

ＵＳＢ２．０を無線化するＷＵＳＢ(WirelessUSB)においても、図６に示すように、ＵＳＢ２．０で定義されている４つの転送モードは踏襲されており、転送モードに従ってＵＳＢ２．０と同様の優先順位付けが行われ、Bulk転送はベストエフォート通信となっている。ＷＵＳＢが採用しているWiMediaのPHY層にも、図７に示すように、５３．３Ｍbps〜４８０Ｍbpsまで８つの転送速度が定義されている。

なお、このＷＵＳＢのネットワークにおける無線通信はスーパーフレーム構成で行われている。図８は、スーパーフレームの構成例を示している。図示のように、スーパーフレーム周期は、２５６個のメディアアクセススロット（ＭＡＳ）に細分化されている。また、スーパーフレーム内には、管理領域としてのビーコン期間（Beacon Period）と、データ伝送領域が配置されている。また、ビーコン期間は９個のビーコンスロット（Beacon Slot）からなっている。

ホストとデバイスとの間のデータ伝送は、ホストによってＤＲＰ(Distributed Reservation Protocol)予約されたＭＡＳを利用して行われる。図９は、ＤＲＰＭＡＳの中でのアクセス制御例を示している。ここでは、ＤＲＰ予約された領域の最初に、ＷＵＳＢのホストから、コマンドであるＭＭＣ（Micro-scheduled Management Command）が送信される。

このＭＭＣには、ホストを識別するための情報や、そのＭＭＣ区間内におけるホストからあるデバイスへの下りデータの開始時間、デバイスからホストへの上りデータの開始時間、および次のＭＭＣ送信時間が記載されている。すなわち、ＭＭＣ５１を受信すると、以降の下りデータ５２、上りデータ５３、上りＡＣＫ５４、次回のＭＭＣ５５のタイミングを設定することができる。同様に、次のＭＭＣ５５を受信すると、以降の下りデータ５６、上りデータ５７、上りＡＣＫ５８、次回のＭＭＣ（図示せず）のタイミングが判断できる構成になっている。

ＷＵＳＢでは、ＵＳＢ２．０と異なり、伝送メディアは全デバイスで共有するため、Bulk転送の帯域割り当てにラウンドロビン方式を採用してしまうと、伝送速度が遅いデバイスが帯域を占有してしまうことになる。

例えば、４８０ＭbpsモードのBulk転送と５３．３ＭbpsモードのBulk転送では、同じサイズのデータを転送するのにかかる時間が数倍異なるため、これらのBulk転送に交互に転送機会を与えたとすると、図１０に示すように、転送帯域のほとんどは５３．３ＭbpsモードのBulk転送が占有してしまう。こうなると、４８０ＭbpsモードのBulk転送の伝送遅延は大きく増大し、実効的な伝送レートは大きく低下する。

すなわち、ラウンドロビンによる帯域割り当てでは、無線レイヤーより上位のレイヤーで見たときに均等な転送機会を与えているが、無線レイヤーでみると適用される伝送レートによっては全くの不平等な帯域割り当てとなってしまうのである。

ユーザ視点から見た場合、伝送距離が遠いために通信状態が悪く伝送時間がかかる、というのはある程度納得のいくことである。例えば、第３世代の携帯電話システムであるW-CDMAで提供されているHSDPA（HighSpeed Downlink Packet Access）では、基地局との距離に応じて伝送レートが変化し、距離が短ければ最大１４Ｍbpsの高速伝送が可能である。ところが、ごく近距離で通信させているのに伝送時間がかかる、というのではユーザの納得がいかないものである。

図１１は、ＷＵＳＢを使ったネットワークの一例を示している。このネットワークは、ホスト側の通信装置（ＷＵＳＢホスト）を構成するＰＣ(Personal Computer)２０１と、デバイス側の通信装置（ＷＵＳＢデバイス）を構成するＨＤＤストレージ２０２およびデジタルカメラ２０３とで構成されている。このネットワークで、ＰＣ２０１と遠くにあるＨＤＤストレージ２０２との間の通信（転送１）は、例えば５３．３Ｍbpsのデータ転送レートで行われ、ＰＣ２０１と近くにあるデジタルカメラ２０３との間の通信（転送２）は、例えば４８０Ｍbpsのデータ転送レートで行われる。

このようなＷＵＳＢのネットワークに、従来のベストエフォート通信を適用すると、伝送路状態が良いデジタルスチルカメラ２０３の伝送時間もＨＤＤストレージ２０２への伝送に引きずられてしまい、ユーザにとっては決して快適とはいえない使い勝手になってしまう。

ＵＳＢあるいはＷＵＳＢを使う場合、いわゆるマスストレージクラスと呼ばれる大容量のストレージやメモリがアプリケーションの大半を占めている。これらのアプリケーションは基本的にベストエフォートであるBulk転送を使用する。従って、従来のようなラウンドロビン方式を使って転送機会を均等にする、という帯域割り当てをそのままＷＵＳＢのような無線通信に適用すると、ユーザにとって使いづらいものとなってしまう、という問題があった。

図１２は、ラウンドロビン方式による帯域割り当てを行う、ＷＵＳＢのホストとしての通信装置２３０の構成例を示している。この通信装置２３０は、スーパーフレームタイマモジュール（ＳＦタイマモジュール）２４０と、帯域管理モジュール２４１と、ベストエフォート用イネーブル発生部２４２と、送信キュー生成モジュール（送信Ｑｕｅモジュール）２４３と、バッファ２４４-1，２４４-2と、送信管理モジュール２４５と、キュー選択部（Ｑｕｅ選択部）２４６と、送信制御モジュール２４７と、送信データメモリ２４８と、送信符号化モジュール２４９とを有している。

ＳＦタイマモジュール２４０は、スーパーフレーム内での時間位置情報（スロット位置情報）をベストエフォート用イネーブル発生部２４２に提供する。帯域管理モジュール２４１は、予約している帯域のうちベストエフォート通信に使用可能なスロットの情報（予約済み空きスロット情報）を管理している。ベストエフォート用イネーブル発生部２４２は、帯域管理モジュール２４１からの空きスロット情報に基づき、空きスロットがあるときは、送信キューの読み出しを許可するキューイネーブル（Que_enable）を発生する。

送信キュー生成モジュール２４３は、２種類のベストエフォート通信１，２のデータの入力を受けて、それぞれのデータを、パケットサイズ（例えば１０２４バイト）毎に分割して送信データ（パケットデータ）を生成し、それぞれの送信データに対して送信キューQue1，Que2を生成する。バッファ２４４-1，２４４-2は、それぞれ、送信キュー生成モジュール２４３で生成された送信キューQue1，Que2を保持する。

また、送信キュー生成モジュール２４３は、上述したように生成される、ベストエフォート通信１，２に係る各送信データに対応した書き込みアドレスを生成する。送信データメモリ２４８は、送信キュー生成モジュール２４３で生成されたベストエフォート通信１，２に係る各送信データを、それぞれ、当該送信キューモジュール２４３で生成された書き込みアドレスで示されるアドレスに蓄積する。

キュー選択部２４６は、ベストエフォート用イネーブル発生部２４２からキューイネーブル（Que_enable）が発生されているとき、バッファ２４４-1，２４４-2から送信キューQue1，Que2を交互に取り出す。送信管理モジュール２４５は、ベストエフォート通信１，２のそれぞれで使用すべきＰＨＹモードを管理する。送信制御モジュール２４７は、送信管理モジュール２４５から与えられる各ベストエフォート通信のＰＨＹモードを送信符号化モジュール２４９に設定する。

また、送信制御モジュール２４７は、キュー選択部２４６が取り出した送信キューに基づいて、送信データメモリ２４８に読み出しアドレスを供給して、当該送信データメモリ２４８から送信すべきデータ（パケットデータ）を読み出す。なお、この読み出しアドレスは、上述した送信キュー生成モジュール２４３にも供給される。送信キュー生成モジュール２４３は、この読み出しアドレスを参照して、書き込みアドレスを生成する。

送信符号化モジュール２４９は、送信データメモリ２４８から読み出された送信データに対して、設定されたＰＨＹモードに従って、エラー訂正符号の付加処理、さらには変調処理を行って送信信号を生成する。

図１２に示す通信装置２３０の動作を簡単に説明する。ベストエフォート通信１，２のデータは送信キュー生成モジュール２４３に入力される。この送信キュー生成モジュール２４３では、ベストエフォート通信１，２のデータがそれぞれパケットサイズ毎に分割されて送信データ（パケットデータ）が生成されると共に、それぞれの送信データに対応した送信キューQue1，Que2が生成される。送信キューQue1，Que2はそれぞれバッファ２４４-1，２４４-2に保持される。また、ベストエフォート通信１，２に係る送信データは、送信キュー生成モジュール２４３で生成される書き込みアドレス（送信キューに関連付けされている）に基づいて、送信データメモリ２４８に蓄積される。

また、帯域管理モジュール２４１からベストエフォート用イネーブル発生部２４２に、ベストエフォート通信に使用可能な、予約済み空きスロットの情報が供給される。発生部２４２からは、空きスロットで、送信キューの読み出しを許可するキューイネーブル（Que_enable）が発生される。このキューイネーブルはキュー選択部２４６に供給される。このキュー選択部２４６により、キューイネーブルの発生状態で、バッファ２４４-1，２４４-2から送信キューQue1，Que2が交互に取り出される。

このようにキュー選択部２４６で取り出された送信キューは送信制御モジュール２４７に供給される。この送信制御モジュール２４７から送信データメモリ２４８に、送信キューに基づいて、読み出しアドレスが供給され、当該送信データメモリ２４８から、送信すべき送信データ（パケットデータ）が読み出される。

この送信データは送信符号化モジュール２４９に供給され、またこの送信符号化モジュール２４９には送信制御モジュール２４７から当該送信データに適用すべきＰＨＹモードが設定される。送信符号化モジュール２４９では、送信データに対して、設定されたＰＨＹモードに従って、エラー訂正符号の付加処理、さらには変調処理が行われて、送信信号が生成される。
複数のベストエフォート通信に対するラウンドロビン以外の帯域割り当ての方法としては、例えば特許文献１に記載されているように、パケットのヘッダ情報を使ってパケットを選別し、ベストエフォート通信の間で優先順位付けをする、というものがある。
特開２００１−３２０４１０号公報

ＷＵＳＢに、上述の特許文献１に記載されるような優先順位付けの方法を適用した場合、４８０ＭbpsモードのBulk転送を優先させた場合はよいが、５３．３ＭbpsモードのBulk転送を優先キューに割り当ててしまうと、他方のBulk転送がほとんど全く行われなくなってしまうという問題を生じる。

この発明の目的は、複数の他の通信装置に対するデータ転送時間をデータ転送レートに応じた時間とできる通信装置等を提供することにある。

この発明の概念は、
複数の他の通信装置のそれぞれに対する送信キューを保持する送信キュー保持部と、
使用可能な帯域を、上記複数の他の通信装置との間の通信に対する比率が所定値となるように分配する帯域分配部と、
上記帯域分配部で分配されて上記複数の他の通信装置との間の通信にそれぞれ割り当てられた帯域で、上記送信キュー保持部から、上記複数の他の通信装置のそれぞれに対する送信キューを順に取り出して実行する送信キュー実行部とを有し、
上記送信キュー実行部は、
データ転送レートおよび帯域の各値と転送可能なパケット数との関係を記憶した転送パケット数計算テーブルを備え、
上記複数の他の通信装置との間の通信にそれぞれ割り当てられた帯域と、該複数の他の通信装置との間の通信にそれぞれ設定されたデータ転送レートとに基づき、上記転送パケット数計算テーブルから、上記複数の他の通信装置にそれぞれ割り当てられた帯域で転送可能なパケット数を取得し、
上記複数の他の通信装置にそれぞれ割り当てられた帯域で、上記複数の他の通信装置に対応してそれぞれ取得された転送可能なパケット数だけ、上記送信キュー保持部から上記複数の他の通信装置のそれぞれに対する送信キューを取り出して実行する
通信装置にある。

この発明において、複数の他の通信装置との間で通信が行われる。この場合、複数の他の通信装置へのデータ伝送に使用可能な帯域がフレキシブルに可変される。例えば、帯域が空いている場合にはそれを全て使用することができる、いわゆるベストエフォート通信が行われる。

使用可能な帯域が、複数の他の通信装置との間の通信に対する比率が所定値となるように分配され、複数の他の通信装置へのデータ伝送がそれぞれ帯域分配により割り当てられた帯域で行われる。例えば、使用可能な帯域は、複数の他の通信装置との間の通信に対してそれぞれ等しくなるように分配される。

例えば、複数の他の通信装置のそれぞれに対する送信キューが送信キュー保持部に保持される。そして、この送信キュー保持部から、複数の他の通信装置との間の通信にそれぞれ割り当てられた帯域に応じて、当該複数の他の通信装置のそれぞれに対する送信キューが順に取り出されて実行される。

このように、使用可能な帯域を、複数の他の通信装置との間の通信に対する比率が所定値となるように分配し、複数の他の通信装置へのデータ伝送をそれぞれ帯域分配により割り当てられた帯域で行うことにより、複数の他の通信装置に対するデータ転送時間をデータ転送レートに応じた時間とすることが可能となる。

例えば、この送信キューの実行部には、データ転送レートおよび帯域の各値と転送可能なパケット数との関係を記憶した転送パケット数計算テーブルが備えられる。複数の他の通信装置との間の通信にそれぞれ割り当てられた帯域と、この複数の他の通信装置との間の通信にそれぞれ設定されたデータ転送レートとに基づき、転送パケット数計算テーブルから、複数の他の通信装置にそれぞれ割り当てられた帯域で転送可能なパケット数が取得される。

そして、複数の他の通信装置にそれぞれ割り当てられた帯域で、複数の他の通信装置に対応してそれぞれ取得された転送可能なパケット数だけ、送信キュー保持部から複数の他の通信装置のそれぞれに対する送信キューが取り出されて実行される。このように転送パケット数計算テーブルを用いて複数の他の通信装置にそれぞれ割り当てられた帯域で転送可能なパケット数を取得する構成とすることで、送信キューの取り出し実行の制御が容易となる。

この発明によれば、複数の他の通信装置へのデータ伝送に使用可能な帯域がフレキシブルに可変されるものにあって、使用可能な帯域を、複数の他の通信装置との間の通信に対する比率が所定値となるように分配し、複数の他の通信装置へのデータ伝送をそれぞれ帯域分配により割り当てられた帯域で行うものであり、複数の他の通信装置に対するデータ転送時間をデータ転送レートに応じた時間とできる。

以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態としての、ＷＵＳＢのホストとして使用される通信装置１００の構成を示している。

この通信装置１００は、スーパーフレームタイマモジュール（ＳＦタイマモジュール）１１０と、帯域管理モジュール１１１と、ベストエフォート用帯域分配モジュール１１２と、送信キュー生成モジュール（送信Ｑｕｅモジュール）１１３と、バッファ１１４-1，１１４-2と、送信管理モジュール１１５と、キュー選択モジュール（Ｑｕｅ選択モジュール）１１６と、送信制御モジュール１１７と、送信データメモリ１１８と、送信符号化モジュール１１９とを有している。

ＳＦタイマモジュール１１０は、スーパーフレーム内での時間位置情報（スロット位置情報）をベストエフォート用帯域分配モジュール１１２に提供する。帯域管理モジュール１１１は、予約している帯域のうちベストエフォート通信に使用可能なスロットの情報（予約済み空きスロット情報）を管理している。

帯域分配モジュール１１２は、帯域管理モジュール１１１からの空きスロット情報に基づき、空きスロットの帯域（時間領域）を２種類のベストエフォート通信１，２に、所定単位毎に交互に分配する。この場合、ベストエフォート通信１，２に対する比率が所定値、本実施の形態においては１：１となるように分配する。また、分配単位は、スロット（ＭＡＳ）毎、あるいは数スロット毎、さらにはスロットよりも小さな時間単位で分配してもよい。

この帯域分配モジュール１１２は、空きスロットの帯域で、ベストエフォート通信１に割り当てられた帯域に関してその開始時点でスタート信号ＳＴ１および時間情報ＴＭ１を出力し、同様にベストエフォート通信２に割り当てられた帯域に関してその開始時点でスタート信号ＳＴ２および時間情報ＴＭ２を出力する。この帯域分配モジュール１１２は、帯域分配部を構成している。

送信キュー生成モジュール１１３は、ベストエフォート通信１，２のデータの入力を受けて、それぞれのデータを、パケットサイズ（例えば１０２４バイト）毎に分割して送信データ（パケットデータ）を生成し、それぞれの送信データに対して送信キューQue1，Que2を生成する。バッファ１１４-1，１１４-2は、それぞれ、送信キュー生成モジュール１１３で生成された送信キューQue1，Que2を保持する。これらバッファ１１４-1，１１４-2は、送信キュー保持部を構成している。

また、送信キュー生成モジュール１１３は、上述したように生成される、ベストエフォート通信１，２に係る各送信データに対応した書き込みアドレスを生成する。送信データメモリ１１８は、送信キュー生成モジュール１１３で生成されたベストエフォート通信１，２に係る各送信データを、それぞれ、当該送信キューモジュール１１３で生成された書き込みアドレスで示されるアドレスに蓄積する。

キュー選択モジュール１１６は、帯域分配モジュール１１２から出力されるスタート信号ＳＴ１，ＳＴ２および時間情報ＴＭ１，ＴＭ２に基づいて、バッファ１１４-1，１１４-2から送信キューQue1，Que2を取り出す。この場合、ベストエフォート通信１に割り当てられた帯域では、その帯域で転送可能なパケット数だけ、バッファ１１４-1から送信キューQue1を順次取り出す。同様に、ベストエフォート通信２に割り当てられた帯域では、その帯域で転送可能なパケット数だけ、バッファ１１４-2から送信キューQue2を順次取り出す。

ここで、キュー選択モジュール１１６は、データ転送レートおよび帯域の各値と転送可能なパケット数との関係を記憶した転送パケット数計算テーブル１１６Ｔを備えており、このテーブル１１６Ｔを用いて転送可能パケット数を得るようにしている。

図２は、転送パケット数計算テーブル１１６Ｔの一例を示している。例えば、帯域が２５６μｓで、データ転送レートが４８０Ｍbpsであるときは、転送可能パケット数が７個である。この場合、最大バーストサイズは８であり、例えば「８＋２」は、１０個のパケットデータが、８バーストおよび４バーストに分けられて転送されることを意味している。その他の箇所についても同様である。

図３は、キュー選択モジュール１１６における、ベストエフォート通信１，２に係る送信キューの取り出し処理を示している。

まず、ステップＳＴ１で、処理を開始し、ステップＳＴ２で、対象ベストエフォート通信に割り当てられた帯域（時間）と、その通信に適用されるＰＨＹモードのデータ転送レートを設定する。

次に、ステップＳＴ３で、ステップＳＴ２で設定された帯域およびデータ転送レートに基づいて、テーブル１１６Ｔを参照して、対象ベストエフォート通信における、割り当てられた帯域での転送可能パケット数Ｐを決定する。そして、ステップＳＴ４で、転送可能パケットの残り数ＱcntをＰに設定する。

次に、ステップＳＴ５で、対象ベストエフォート通信の送信キューをバッファから取り出し、ステップＳＴ６で、転送可能パケットの残り数Ｑcntを１だけ少なくする。そして、ステップＳＴ７で、転送可能パケットの残り数Ｑcntが０であるか否かを判定する。Ｑcnt＝０であるときは、ステップＳＴ８で、処理を終了する。一方、Ｑcnt＝０でないときは、ステップＳＴ５に戻って、バッファから次の送信キューを取り出し、以下は上述したと同様の処理をする。

このように転送パケット数計算テーブル１１６Ｔを用いて、対象ベストエフォート通信における、割り当てられた帯域での転送可能パケット数Ｐを取得する構成とすることで、送信キューの取り出し実行の制御が容易となる。

送信管理モジュール１１５は、ベストエフォート通信１，２のそれぞれで使用すべきＰＨＹモードを管理する。送信制御モジュール１１７は、送信管理モジュール１１５から与えられる各ベストエフォート通信のＰＨＹモードを送信符号化モジュール１１９に設定する。なお、送信管理モジュール１１５から上述したキュー選択モジュール１１６にも、送信管理モジュール１１５から各ベストエフォート通信のＰＨＹモードが与えられる。

また、送信制御モジュール１１７は、キュー選択モジュール１１６が取り出した送信キューに基づいて、送信データメモリ１１８に読み出しアドレスを供給して、当該送信データメモリ１１８から送信すべきデータ（パケットデータ）を読み出す。なお、詳細は省略してあるが、図示されてない、他の通信装置からのパケット受信情報（ACK）から生成されるキュー実行結果が送信キュー生成モジュール１１３に入力されており、送信が成功したキューの削除および対応する送信データが格納されていた送信データメモリ１１８の対応メモリ領域の開放が行われる。

送信符号化モジュール１１９は、送信データメモリ１１８から読み出された送信データに対して、設定されたＰＨＹモードに従って、エラー訂正符号の付加処理、さらには変調処理を行って送信信号を生成する。

上述したキュー選択モジュール１１６、送信制御モジュール１１７および送信符号化モジュール１１９は、送信キュー実行部を構成している。

図１に示す通信装置１００の動作を簡単に説明する。ベストエフォート通信１，２のデータは送信キュー生成モジュール１１３に入力される。この送信キュー生成モジュール１１３では、ベストエフォート通信１，２のデータがそれぞれパケットサイズ毎に分割されて送信データ（パケットデータ）が生成されると共に、それぞれの送信データに対応した送信キューQue1，Que2が生成される。送信キューQue1，Que2はそれぞれバッファ１１４-1，１１４-2に保持される。また、ベストエフォート通信１，２に係る送信データは、送信キュー生成モジュール１１３で生成される書き込みアドレス（送信キューに関連付けされている）に基づいて、送信データメモリ１１８に蓄積される。

また、帯域管理モジュール１１１からベストエフォート用帯域分配モジュール１１２に、ベストエフォート通信に使用可能な、予約済み空きスロットの情報が供給される。この帯域分配モジュール１１２では、空きスロット情報に基づき、空きスロットがあるときは、その空きスロットの帯域（時間領域）が２種類のベストエフォート通信１，２に分配される。そして、この帯域分配モジュール１１２からは、ベストエフォート通信１に割り当てられた帯域に関してその開始時点でスタート信号ＳＴ１および時間情報ＴＭ１が出力され、ベストエフォート通信２に割り当てられた帯域に関してその開始時点でスタート信号ＳＴ２および時間情報ＴＭ２が出力される。

これらスタート信号ＳＴ１，ＳＴ２および時間情報ＴＭ１，ＴＭ２はキュー選択モジュール１１６に供給される。また、キュー選択モジュール１１６には、送信管理モジュール１１５からベストエフォート通信１，２のそれぞれで適用されるＰＨＹモードの情報（データ転送レートの情報を持つ）が与えられている。

キュー選択モジュール１１６では、スタート信号ＳＴ１，ＳＴ２および時間情報ＴＭ１，ＴＭ２に基づいて、バッファ１１４-1，１１４-2から送信キューQue1，Que2を取り出す処理が行われる。

この場合、ベストエフォート通信１に割り当てられた帯域では、その帯域およびベストエフォート通信１でのデータ転送レートに基づき、転送パケット数計算テーブル１１６Ｔ（図２参照）から転送可能パケット数が取得され、転送可能なパケット数だけバッファ１１４-1から送信キューQue1が順次取り出される。ベストエフォート通信２に割り当てられた帯域でも同様にして、転送可能なパケット数だけバッファ１１４-2から送信キューQue2が順次取り出される。

このようにキュー選択モジュール１１６で取り出された送信キューは送信制御モジュール１１７に供給される。この送信制御モジュール１１７から送信データメモリ１１８に、送信キューに基づいて、読み出しアドレスが供給され、当該送信データメモリ１１８から、送信すべき送信データ（パケットデータ）が読み出される。

この送信データは送信符号化モジュール１１９に供給され、またこの送信符号化モジュール１１９には送信制御モジュール１１７から当該送信データに適用すべきＰＨＹモードが設定される。送信符号化モジュール１１９では、送信データに対して、設定されたＰＨＹモードに従って、エラー訂正符号の付加処理、さらには変調処理が行われて、送信信号が生成される。

なお、詳細説明は省略するが、この送信符号化モジュール１１９では、ベストエフォート通信１，２のデータ送信を行う場合、その送信信号の上述した生成と共に、ＭＭＣ(図９参照)に係る送信信号も生成される。

上述したように図１に示す通信装置１００によれば、ベストエフォート通信に使用可能な帯域が、ベストエフォート通信１，２のそれぞれに対して、所定比率、例えば１：１の比率で分配され、それぞれに割り当てられた帯域で、ベストエフォート通信１，２に係る送信キューQue1，Que2が転送可能パケット数だけバッファ１１４-1，１１４-2から取り出されて実行される。

そのため、データ転送レートが高い通信ではデータ転送時間が早くなり、逆にデータ転送レートが低い通信ではデータ転送時間が遅くなる。したがって、これらベストエフォート通信１，２に係るデータ転送時間をそれぞれデータ転送レートに応じた時間とすることができる。図４は、ベストエフォート通信１（データ転送レートが４８０Ｍbps）と、ベストエフォート通信２（データ転送レートが５３．３Ｍbps）で、ベストエフォート通信に使用可能な帯域が１：１の比率で分配された場合の帯域割り当てを、模式的に示している。

図１１に示すようなネットワークでは、ＰＣ２０１からデジタルカメラ２０３へのデータ送信は伝送路状態がよく例えば４８０Ｍbpsのデータ転送レートで行われ、ＰＣ２０１から遠くにあるＨＤＤストレージ２０２へのデータ送信は伝送路状態が悪く例えば５３．３Ｍbpsのデータ転送レートで行われが、ＰＣ２０１からデジタルカメラ２０３へのデータの転送時間は早く、ＰＣ２０１からＨＤＤストレージ２０２へのデータの転送時間は遅くなり、ユーザにとって自然なものとなる。

また、図１に示す通信装置１００によれば、ベストエフォート通信１，２に割り当てられる帯域（時間）は帯域分配により決まるので、あるベストエフォート通信で適応変調のためにＰＨＹモード（データ転送レート）が変わったとしても、そのベストエフォート通信に係るデータ転送時間が変化するだけで、他のベストエフォート通信のデータ転送時間には影響を与えない。

なお、図５は、ベストエフォート通信１，２に対して、ベストエフォート通信に使用可能な帯域が２：１の比率で分配された場合の帯域割り当てを、模式的に示している。例えば、図１１に示すネットワークで、ＰＣ２０１からＨＤＤストレージ２０２へのデータ送信でパケットエラーが所定の比率を超えていた場合、このＰＣ２０１からＨＤＤストレージ２０２へのデータ送信に係るベストエフォート通信２（データ転送レートが５３．３Ｍbps）の帯域割り当てと、ＰＣ２０１からデジタルカメラ２０３へのデータ送信に係るベストエフォート通信１（データ転送レートが４８０Ｍbps）の帯域割り当ての比率を１：２とする。

ここで、従来のラウンドロビンによる帯域割り当て方法と、本発明による方法とで、実際のＷＵＳＢにおけるBulk転送においてどのような違いが出るかを以下に説明する。

（１）比較の前提
・1024byte単位のデータを1024個（計1Mbyte）伝送するBulk転送２つ
・一方は53.3Mbpsで、他方は480Mbpsで同時に伝送を開始する
・WUSB Hostはスーパーフレーム上の256個のMASのうち、2MAS単位で8個（計16MAS）予約

（２）基礎数字
・ロングプリアンブル＋ヘッダ：42OFDMsymbol= 13μs
・MIFS＋ショートプリアンブル＋ヘッダ：36 OFDMsymbol = 12μs
・MMCヘッダ＋WCTA IE：12 OFDM Symbol = 4μs
・53.3Mbpsモードで1024byte転送（転送１） = 492 OFDM Symbol = 154μs
・480Mbpsモードで1024byte転送（転送２） = 60 OFDM Symbol= 19μs
・パケット間隔＋バス切り替え 11μs

（３）従来の方法
・2MAS=512μsの間に転送１と転送２をそれぞれバーストサイズ2で送信
・MMC部：13+4+11 = 28μs
・転送１×2個：13+154+12+154+11 = 344μs
・転送２×2個：13+ 19+12+ 19+11 = 74μs

スーパーフレームでは転送１、２とも16個ずつ行われる。再送がないと仮定して、64スーパーフレーム(=4.16s)でどちらも転送終了する。

（４）本発明による方法１
・2MASを転送１と転送２に1MAS=256μsずつ分配する。（仮に3MASであれば、1.5MASずつの分配）
・MMC部：13+4+11 = 28μs
・転送１はバーストサイズ1： 13+154+11 = 174μs
・転送２はバーストサイズ7： 13+(19+12)*6 +19+11 = 229μs

１スーパーフレームでは転送１は8個、転送２は56個ずつ行われる。再送がないと仮定して、転送２は19スーパーフレーム(=1.24s)で転送終了する。転送２の終了後は、全MASを転送１に振り分けるものとすると、20スーパーフレーム以降は、1スーパーフレーム当たり16個転送１ができる。ゆえに残りは60スーパーフレームで伝送できる。従って、転送１は79スーパーフレーム(=5.14s)で伝送終了する。

従来の方法と比べると、転送１は約23％転送時間が増加し、転送２は約70％転送時間が短縮している。
単位時間あたりのデータ伝送速度（平均伝送レート）でみると、
転送２については従来方法では約2Mbit/s、本発明方法では6.7Mbit/s
転送１については従来方法では約2Mbit/s、本発明方法では1.6Mbit/s
となる。

（５）本発明による方法２
本発明による方法１とほとんど同じになるが、転送１と転送２に2MAS(=512μs)ずつ交互に割り当てる。
・転送１はバーストサイズ３：13+(154+12)*2 +154 +11 = 510μs
・転送２はバーストサイズ16： 13+(19+12)*15 +19 +11 = 508μs

１スーパーフレームでは転送１は12個、転送２は64個ずつ行われる。再送がないと仮定して、転送２は16スーパーフレーム(=1.04s)で転送終了する。転送２の終了後は、全MASを転送１に振り分けるものとすると、17スーパーフレーム以降は、1スーパーフレーム当たり24個転送１ができる。ゆえに残りは35スーパーフレームで伝送できる。従って、転送１は51スーパーフレーム(=3.31s)で伝送終了する。

従来の方法と比べると、転送１は約20％転送時間が短縮し、転送２は約75％転送時間が短縮している。
単位時間あたりのデータ伝送速度（平均伝送レート）でみると、
転送２については従来方法では約2Mbit/s、本方法では7.9Mbit/s
転送１については従来方法では約2Mbit/s、本方法では2.5Mbit/s
となる。

なお、上述実施の形態においては、２つのベストエフォート通信１，２のデータ送信に適用したものであるが、３つ以上のベストエフォート通信にあっても、同様にしてベストエフォート通信に使用可能な帯域をそれぞれのベストエフォート通信に所定の比率で分配して、それぞれのベストエフォート通信によるデータ送信をそれぞれに割り当てられた帯域で行われるようにすることで、同様の効果を得ることができる。

また、上述実施の形態においては、この発明をＷＵＳＢの通信システムに適用したものであるが、この発明は、ホスト側通信装置と複数のデバイス側通信装置とからなり、上記ホスト側通信装置から複数のデバイス側通信装置へのデータ伝送に使用可能な帯域をフレキシブルに可変できるその他の通信システムに適用できることは勿論である。

この発明は、複数の他の通信装置に対するデータ転送時間をデータ転送レートに応じた時間とできるものであり、ＷＵＳＢの通信システム等に適用できる。

実施の形態としてのＷＵＳＢのホストとして使用される通信装置の構成を示すブロック図である。転送パケット数計算テーブルの一例を示す図である。キュー選択モジュールの送信キュー取り出し処理を示すフローチャートである。ベストエフォート通信１，２で１：１の帯域割り当てを行った場合の模式図である。ベストエフォート通信１，２で２：１の帯域割り当てを行った場合の模式図である。ＷＵＳＢにおける転送モードを示す図である。ＭＢ−ＯＦＤＭ方式のＰＨＹモードを示す図である。スーパーフレームの構成例を示す図である。ＤＲＰＭＡＳの中でのアクセス制御例を説明するための図である。ＷＵＳＢでラウンドロビンによる帯域割り当てを行った場合の帯域割り当てを示す図である。ＷＵＳＢのネットワークの例を示す図である。従来のＷＵＳＢのホストとして使用される通信装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１００・・・通信装置、１１０・・・スーパーフレーム（ＳＦ）タイマモジュール、１１１・・・帯域管理モジュール、１１２・・・ベストエフォート用帯域分配モジュール、、１１３・・・送信キュー（Ｑｕｅ）生成モジュール、１１４-1，１１４-2・・・バッファ、１１５・・・送信管理モジュール、１１６・・・キュー（Ｑｕｅ）選択モジュール、１１７・・・送信制御モジュール、１１８・・・送信データメモリ、１１９・・・送信符号化モジュール

Claims

複数の他の通信装置のそれぞれに対する送信キューを保持する送信キュー保持部と、
使用可能な帯域を、上記複数の他の通信装置との間の通信に対する比率が所定値となるように分配する帯域分配部と、
上記帯域分配部で分配されて上記複数の他の通信装置との間の通信にそれぞれ割り当てられた帯域で、上記送信キュー保持部から、上記複数の他の通信装置のそれぞれに対する送信キューを順に取り出して実行する送信キュー実行部とを有し、
上記送信キュー実行部は、
データ転送レートおよび帯域の各値と転送可能なパケット数との関係を記憶した転送パケット数計算テーブルを備え、
上記複数の他の通信装置との間の通信にそれぞれ割り当てられた帯域と、該複数の他の通信装置との間の通信にそれぞれ設定されたデータ転送レートとに基づき、上記転送パケット数計算テーブルから、上記複数の他の通信装置にそれぞれ割り当てられた帯域で転送可能なパケット数を取得し、
上記複数の他の通信装置にそれぞれ割り当てられた帯域で、上記複数の他の通信装置に対応してそれぞれ取得された転送可能なパケット数だけ、上記送信キュー保持部から上記複数の他の通信装置のそれぞれに対する送信キューを取り出して実行する
通信装置。
上記帯域分配部は、
上記使用可能な帯域を、上記複数の他の通信装置との間の通信に対してそれぞれ等しくなるように分配する
請求項１に記載の通信装置。
複数の他の通信装置のそれぞれに対する送信キューを送信キュー保持部に保持する送信キュー保持ステップと、
使用可能な帯域を、上記複数の他の通信装置との間の通信に対する比率が所定値となるように分配する帯域分配ステップと、
上記帯域分配ステップで分配されて上記複数の他の通信装置との間の通信にそれぞれ割り当てられた帯域で、上記送信キュー保持部から、上記複数の他の通信装置のそれぞれに対する送信キューを順に取り出して実行する送信キュー実行ステップとを有し、
上記送信キュー実行ステップでは、
上記複数の他の通信装置との間の通信にそれぞれ割り当てられた帯域と、該複数の他の通信装置との間の通信にそれぞれ設定されたデータ転送レートとに基づき、データ転送レートおよび帯域の各値と転送可能なパケット数との関係を記憶した転送パケット数計算テーブルから、上記複数の他の通信装置にそれぞれ割り当てられた帯域で転送可能なパケット数を取得し、
上記複数の他の通信装置にそれぞれ割り当てられた帯域で、上記複数の他の通信装置に対応してそれぞれ取得された転送可能なパケット数だけ、上記送信キュー保持部から上記複数の他の通信装置のそれぞれに対する送信キューを取り出して実行する
通信装置におけるデータ伝送方法。
複数の他の通信装置のそれぞれに対する送信キューを送信キュー保持部に保持する送信キュー保持ステップと、
使用可能な帯域を、上記複数の他の通信装置との間の通信に対する比率が所定値となるように分配する帯域分配ステップと、
上記帯域分配ステップで分配されて上記複数の他の通信装置との間の通信にそれぞれ割り当てられた帯域で、上記送信キュー保持部から、上記複数の他の通信装置のそれぞれに対する送信キューを順に取り出して実行する送信キュー実行ステップとを有し、
上記送信キュー実行ステップでは、
上記複数の他の通信装置との間の通信にそれぞれ割り当てられた帯域と、該複数の他の通信装置との間の通信にそれぞれ設定されたデータ転送レートとに基づき、データ転送レートおよび帯域の各値と転送可能なパケット数との関係を記憶した転送パケット数計算テーブルから、上記複数の他の通信装置にそれぞれ割り当てられた帯域で転送可能なパケット数を取得し、
上記複数の他の通信装置にそれぞれ割り当てられた帯域で、上記複数の他の通信装置に対応してそれぞれ取得された転送可能なパケット数だけ、上記送信キュー保持部から上記複数の他の通信装置のそれぞれに対する送信キューを取り出して実行する
データ伝送方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
ホスト側の第１の通信装置とデバイス側の複数の第２の通信装置とからなり、上記第１の通信装置から上記複数の第２の通信装置へのデータ伝送に使用可能な帯域をフレキシブルに可変できる通信システムであって、
上記第１の通信装置は、
上記複数の第２の通信装置のそれぞれに対する送信キューを保持する送信キュー保持部と、
上記使用可能な帯域を、上記複数の第２の通信装置との間の通信に対する比率が所定値となるように分配する帯域分配部と、
上記帯域分配部で分配されて上記複数の第２の通信装置との間の通信にそれぞれ割り当てられた帯域で、上記送信キュー保持部から、上記複数の第２の通信装置のそれぞれに対する送信キューを順に取り出して実行する送信キュー実行部とを有し、
上記送信キュー実行部は、
データ転送レートおよび帯域の各値と転送可能なパケット数との関係を記憶した転送パケット数計算テーブルを備え、
上記複数の第２の通信装置との間の通信にそれぞれ割り当てられた帯域と、該複数の第２の通信装置との間の通信にそれぞれ設定されたデータ転送レートとに基づき、上記転送パケット数計算テーブルから、上記複数の第２の通信装置にそれぞれ割り当てられた帯域で転送可能なパケット数を取得し、
上記複数の第２の通信装置にそれぞれ割り当てられた帯域で、上記複数の第２の通信装置に対応してそれぞれ取得された転送可能なパケット数だけ、上記送信キュー保持部から上記複数の第２の通信装置のそれぞれに対する送信キューを取り出して実行する
通信システム。