JP5443275B2 - 送受信機およびその動作方法 - Google Patents

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Description

本発明は、送受信機およびその動作方法に関し、特に、複数のリンクパートナーと通信可能とされ、消費電力増大の低減を可能とするのに有効な技術に関するものである。
近年、イーサーネット(登録商標)等のネットワークを利用したネットワーク通信機能を有する電子機器が普及している。ネットワークは、建物や家庭の内部に設置されたローカル・エリア・ネットワーク(LAN:Local Area Network)によって一般的には構成される。
一方、LAN通信には、インフラストラクチャ通信モードとアドホック通信モードに区別され、前者では複数のLAN端末の通信がアクセスポイントハブ機器を介するのに対して、後者ではアクセスポイントハブ機器を介さずに複数のLAN端末の通信が可能とされたものである。インフラストラクチャ通信モードではアクセスポイントの基盤設備の設置が必須なのに対して、アドホック通信モードではこの基盤設備は不必要である。
しかし、アドホック通信モードでは、複数のLAN端末からいつ送信パケットが送信されるかは受信側のLAN端末では判断不可能であるので、受信側のLAN端末は常時連続動作を実行する必要がある。LAN端末は、物理層(PHY:physical layer)トランシーバーと論理層のメディアアクセスコントローラ(MAC:media access controller)とを含んでいる。物理層(PHY)トランシーバーは通信速度や通信距離等のLAN通信媒体の種々の物理的な性質に対応可能とされ、メディアアクセスコントローラ(MAC)は送受信データパケットのメモリ転送を制御する。すなわち、LAN端末の物理層(PHY)トランシーバーはLANを介して多数のリンクパートナーと接続されデータパケット通信を実行する一方、メディアアクセスコントローラ(MAC)によるパケット転送処理は中央処理ユニット(CPU)の動作制御に従ったダイレクト・メモリ・アクセス・コントローラ(DMAC)によるメモリ転送によって実行される。従って、アドホック通信モードでの常時連続動作は、LAN端末の物理層(PHY)トランシーバーの消費電力を増大させている。
一方、下記非特許文献1には、アドホック通信モードに関して言及は無いが、1組の送信機と受信機との間のイーサーリンク通信に際して、送信機がイーサーリンクを動的にシャットダウンする方式が記載されている。更に、下記非特許文献2には、同様にアドホック通信モードに関して言及は無いが、ワイヤに信号が検出されない場合にスマートパワーダウンモード(Smart Power Down mode)に設定されるギガビットイーサーネットコントローラが記載されている。
Maruti Gupta et al, "Dynamic Ethernet Link Shutdown for Energy Conservation on Ethernet Links", IEEE International Conference on Communications, 2007. ICC ‘07, 24−28 June 2007, PP.6156−6161. 82541 Family of Gigabit Ethernet Controllers, Datasheet Intel Corporation.http://jp.ic−on−line.cn/IOL/datasheet/82541_4432111.pdf. [平成22年03月30日検索]
本発明者等は本発明に先立って、アドホック通信モードで多数のLAN端末から任意の送信タイミングで送信パケットを受信可能であり、また送信データをデータサーバ等の他のLAN端末へ送信可能な送受信機の研究・開発に従事した。
しかし、アドホック通信モードでは、複数のLAN端末からいつ送信パケットが送信されるかは受信側のLAN端末では判断不可能であるので、受信側のLAN端末は常時連続動作を実行させた場合には、LAN端末の送受信機の物理層(PHY)トランシーバーの消費電力増大の問題が本発明者等の検討によって明らかとされた。
本発明に先立って本発明者等が検討を行ったところ、アドホック通信モードのリンクパートナーの多数のLAN端末には多種・多様なLAN端末が含まれ、送信パケットデータ量の極めて大きな端末がある一方、送信パケットデータ量の極めて小さな端末も含まれることが明らかとされた。
本発明は、以上のような本発明に先立った本発明者等による検討の結果、なされたものである。
従って、本発明の目的とするところは、複数のリンクパートナーと通信可能とされ、消費電力増大の低減を可能とすることにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうちの代表的なものについて簡単に説明すれば下記のとおりである。
すなわち、本発明の代表的な実施の形態による送受信機(102)は、トランシーバー(802)と通信コントローラ(803)とを具備する。
前記トランシーバー(802)は、複数の端末(101a、b、c…、103)と送受信データの通信が実行可能とされる。
前記通信コントローラ(803)は、前記送受信データのメモリ転送の制御が実行可能とされる。
前記送受信機(102)は、間欠動作モードと連続動作モードとから選択された1つの動作モードに、設定可能とされる。
前記間欠動作モードでは、前記トランシーバー(802)の動作と前記通信コントローラ(803)の動作とが交互に実行される。
前記連続動作モードでは、前記トランシーバー(802)の前記動作と前記通信コントローラ(803)の前記動作とは並列に実行されることを特徴とする(図3、図5、図6参照)。
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、本発明によれば、複数のリンクパートナーと通信可能とされて、消費電力増大の低減を可能とすることができる。
図1は、本発明の実施の形態1による半導体集積回路によって実現された送受信機102が他の送受信機101と情報を送受信する送受信動作の様子を示す図である。 図2は、図1に示した本発明の実施の形態1による半導体集積回路によって実現された送受信機102の「連続動作モード」と「間欠動作モード」とにおける消費電力の相違を示す図である。 図3は、図1の本発明の実施の形態1による半導体集積回路の送受信機102のアプリケーションの一例としてビル管理システムへの適用例の構成例を示す図である。 図4は、図3に示した図1の本発明の実施の形態1による半導体集積回路の送受信機102の適用例であるビル管理システムにおけるデータ転送量と「連続動作モード」と「間欠動作モード」との間の切り換えの様子とを示す図である。 図5は、図1に示した送受信機102を実現する本発明の実施の形態1による半導体集積回路の構成を示す図である。 図6は、図1の送受信機102を実現する図5に示した本発明の実施の形態1による半導体集積回路にて実行される「間欠動作モード」と「連続動作モード」との様子を示す図である。 図7は、図5に示す本発明の実施の形態1による半導体集積回路が「間欠動作モード」の「パケット転送処理」の動作状態の様子を示す図である。 図8は、図5に示す本発明の実施の形態1による半導体集積回路が「間欠動作モード」の「パケット蓄積処理」の動作状態の様子を示す図である。 図9は、図5に示した本発明の実施の形態1による半導体集積回路の構成を更に詳細に示す図である。 図10は、図9に示した本発明の実施の形態1によるマイクロコントローラユニット801の通信コントローラ803に含まれたバッファメモリ812とバッファ制御回路813とそれ以外の回路の構成を示す図である。 図11は、図5乃至図10を参照して説明した送受信機102を実現する本発明の実施の形態1による半導体集積回路の動作フローを説明する図である。 図12は、図3に示したビル管理システムの空調機器101a、監視カメラ101b、セキュリティコントロール機器101cのそれぞれに対する図9に示した本発明の実施の形態1による通信コントローラ803に含まれたモードレジスタ1321の設定情報とMACアドレス設定レジスタ1314の設定情報と送信データサイズとパケット蓄積期間設定レジスタ1322の設定パケット蓄積時間と物理層トランシーバー停止期間設定レジスタ1323の設定停止期間とパケット蓄積量閾値設定レジスタ1331の設定蓄積量閾値とを示す図である。 図13は、図1乃至図12を参照して説明した送受信機102を実現する本発明の実施の形態1による半導体集積回路による図3に示したビル管理システムの空調機器101a、監視カメラ101b、セキュリティコントロール機器101cの各送信パケットの受信動作を説明する図である。 図14は、図10に示した動作モード判定用バッファ1302に供給される受信パケットレートの時間的変化を示す図である。 図15は、図14で説明した受信パケットレートの判別のために図10に示したパケットレート閾値設定レジスタ1329中に設定される設定閾値1330の例を示す図である。 図16は、図3に示したビル管理システムの監視カメラ101bが昇降用エレベータに設置された場合の送受信機102の受信動作の遷移を示す図である。 図17は、図11に示した送受信機102を実現する本発明の実施の形態1による半導体集積回路の動作フローの「連続動作モード」のステップ1422に直接遷移可能な緊急時連続動作設定ステップ1700が存在することを示す図である。 図18は、本発明の実施の形態2に追加された時間帯による動作モードの自動判定機能を実現するための時間帯別モード設定レジスタの動作モードの設定例を示す図である。 図19は、本発明の実施の形態2に追加された時間帯による動作モードの自動判定機能を実現するために図10に示した本発明の実施の形態1によるバッファメモリ812とバッファ制御回路813の周辺回路に追加されたリアルタイムクロック(RTC)805と時間帯別モード設定レジスタ1901の構成を示す図である。 図20は、送受信機102を実現する本発明の実施の形態2による半導体集積回路の動作フローを説明する図である。
1.実施の形態の概要
まず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面の参照符号は、それが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
〔1〕本発明の代表的な実施の形態による送受信機(102)は、トランシーバー(802)と通信コントローラ(803)とを具備する。
前記トランシーバー(802)は、複数の端末(101a、b、c…、103)と送受信データの通信が実行可能とされる。
前記通信コントローラ(803)は、前記送受信データのメモリ転送の制御が実行可能とされる。
前記送受信機(102)は、間欠動作モードと連続動作モードとから選択された1つの動作モードに、設定可能とされる。
前記間欠動作モードでは、前記トランシーバー(802)の動作と前記通信コントローラ(803)の動作とが交互に実行される。
前記連続動作モードでは、前記トランシーバー(802)の前記動作と前記通信コントローラ(803)の前記動作とは並列に実行されることを特徴とする(図3、図5、図6参照)。
前記実施の形態によれば、複数のリンクパートナーと通信可能とされ、消費電力増大の低減を可能とすることができる。
好適な実施の形態は、前記送受信機(102)は、前記複数の端末の固有識別情報に従って前記1つの動作モードに設定可能とされたことを特徴とする(図5、図6参照)。
他の好適な実施の形態は、前記間欠動作モードで前記通信コントローラ(803)の前記動作が実行される期間では前記通信コントローラ(803)から生成される制御信号(814)によって前記トランシーバー(802)への動作電源電圧の供給が停止され、前記トランシーバー(802)の前記動作が停止されることを特徴とする(図5、図6参照)。
より好適な実施の形態では、前記送受信機(102)は、中央処理ユニット(807)とダイレクトメモリアクセスコントローラ(809)とを更に具備するものである。
前記トランシーバー(802)は、前記複数の端末がリンクされるネットワークの物理的な性質に対応可能とされた物理層トランシーバー(PHY)として構成されたものである。
前記通信コントローラ(803)は、前記中央処理ユニット(807)と前記ダイレクトメモリアクセスコントローラ(809)とを制御する論理層のメディアアクセスコントローラ(MAC)として構成されたものである。
前記通信コントローラ(803)による前記送受信データの前記メモリ転送は、前記中央処理ユニット(807)の動作制御に従って制御される前記ダイレクトメモリアクセスコントローラ(809)によって実行されることを特徴とする(図5参照)。
他のより好適な実施の形態では、前記通信コントローラ(803)は、前記複数の端末から送信される送信データを蓄積可能なバッファメモリ(812)を含む。
前記間欠動作モードでの前記トランシーバーの前記動作の間に、前記送信データが前記バッファメモリに蓄積可能とされ、前記間欠動作モードでの前記通信コントローラの前記動作の間に、前記バッファメモリに蓄積された前記送信データが読み出されることを特徴とする(図5参照)。
更に他のより好適な実施の形態では、前記間欠動作モードでの前記通信コントローラの前記動作の間に前記バッファメモリから読み出された前記送信データは、前記ダイレクトメモリアクセスコントローラによりメモリ転送されることを特徴とする(図5参照)。
具体的な実施の形態では、前記複数の端末の前記固有識別情報は、前記複数の端末から送信される前記送信データのパケットヘッダ情報であることを特徴とする(図10参照)。
より具体的な実施の形態では、前記複数の端末の前記固有識別情報としての前記送信データの前記パケットヘッダ情報は、前記複数の端末のアドレス情報であることを特徴とする(図10参照)。
他のより具体的な実施の形態では、前記通信コントローラ(803)は、前記1つの動作モードとしての前記連続動作モードに前記送受信機(102)の前記動作モードを設定する前記固有識別情報としての前記アドレス情報を格納するアドレス設定レジスタ(1314)を含むことを特徴とする(図10参照)。
最も具体的な実施の形態では、前記通信コントローラ(803)には、前記送受信機(102)の外部から供給される外部制御信号(1201、1202)が供給可能とされる。
前記外部制御信号(1201、1202)に応答して、前記通信コントローラ(803)は前記送受信機(102)の動作モードを前記連続動作モードに強制的に設定可能とされたことを特徴とする(図9参照)。
〔2〕本発明の他の代表的な実施の形態は、トランシーバー(802)と通信コントローラ(803)とを具備する送受信機(102)の動作方法である。
前記トランシーバー(802)は、複数の端末(101a、b、c…、103)と送受信データの通信が実行可能とされる。
前記通信コントローラ(803)は、前記送受信データのメモリ転送の制御が実行可能とされる。
前記送受信機(102)は、間欠動作モードと連続動作モードとから選択された1つの動作モードに、設定可能とされる。
前記間欠動作モードでは、前記トランシーバー(802)の動作と前記通信コントローラ(803)の動作とが交互に実行される。
前記連続動作モードでは、前記トランシーバー(802)の前記動作と前記通信コントローラ(803)の前記動作とは並列に実行されることを特徴とする(図3、図5、図6参照)。
前記実施の形態によれば、複数のリンクパートナーと通信可能とされ、消費電力増大の低減を可能とすることができる。
2.実施の形態の詳細
次に、実施の形態について更に詳述する。尚、発明を実施するための最良の形態を説明するための全図において、前記の図と同一の機能を有する部品には同一の符号を付して、その繰り返しの説明は省略する。
[実施の形態1]
《送受信動作》
図1は、本発明の実施の形態1による半導体集積回路によって実現された送受信機102が他の送受信機101と情報を送受信する送受信動作の様子を示す図である。
図1に示すように、他の送受信機101は、集中して配置された単一の送受信機101で構成されることも可能であり、または分散して配置された複数の送受信機101a、101b…101nで構成されることも可能である。また送受信機101と送受信機102とは、イーサーネット(登録商標)等のネットワークを介して相互に接続される。
本発明の実施の形態1による送受信機102は、中央処理ユニット(CPU:Central Processing Unit)を含んだマイクロコントローラユニット(MCU:Micro Controller Unit)として構成された半導体集積回路によって実現されている。特に本発明の実施の形態1による送受信機102は、ネットワークに接続される他の送受信機101の間でデータの通信を実行する物理層(PHY:physical layer)トランシーバーと、物理層トランシーバー(PHY)と中央処理ユニット(CPU)に接続されたメディアアクセスコントローラ(MAC:media access controller)とを含んでいる。
《連続動作と間欠動作》
更に本発明の実施の形態1による送受信機102の動作モードは、リンクパートナーである他の送受信機101の各送受信機101a、b、c…の固有識別情報や動作状態もしくは後述する外部デバイスの状態等から、「連続動作モード」と「間欠動作モード」とから選択された1つの動作モードに自動的に設定される。従って、「連続動作モード」では送受信機102の物理層トランシーバー(PHY)とメディアアクセスコントローラ(MAC)は連続動作を実行するのに対して、「間欠動作モード」では送受信機102の物理層トランシーバー(PHY)とメディアアクセスコントローラ(MAC)とは交互の間欠動作を実行するものとなる。
図2は、図1に示した本発明の実施の形態1による半導体集積回路によって実現された送受信機102の「連続動作モード」と「間欠動作モード」とにおける消費電力の相違を示す図である。
図2の左側に「連続動作モード」の消費電力が示され、横軸は時間、縦軸に消費電力である。図2の左側に示すように、「連続動作モード」では物理層トランシーバー(PHY)が常時連続動作しているので、消費電力は比較的大きな値で略一定となる。
一方、図2の右側に「間欠動作モード」の消費電力が示され、横軸は時間、縦軸に消費電力である。図2の右側に示すように、「間欠動作モード」のパケット蓄積処理の時間には物理層トランシーバー(PHY)が動作しているので消費電力は比較的大きな値となるのに対して、「間欠動作モード」のパケット転送処理の時間には物理層トランシーバー(PHY)が動作していないので消費電力は小さな値となる。
《ビル管理システムへの適用》
図3は、図1の本発明の実施の形態1による半導体集積回路の送受信機102のアプリケーションの一例としてビル管理システムへの適用例の構成例を示す図である。
図3に示したビル管理システムでは、複数の送信機101a、101b、101cはそれぞれ空調機器、監視カメラ、セキュリティコントロール機器である。空調機器101a、監視カメラ101b、セキュリティコントロール機器101cのような電子機器を含む送信装置101はビルディングの各フロアの各ルーム中に配置されるものである。各ルーム中に配置された送信装置101は、支線ネットワーク104を介して各ルームの空調情報、監視画像データ、安全管理情報等を送受信装置102の送受信機102zに送信するものである。送受信装置102中に含まれた複数の送受信機102zの管理情報は、幹線ネットワーク105を介してビル管理システムのデータサーバ103に送信される。
図4は、図3に示した図1の本発明の実施の形態1による半導体集積回路の送受信機102の適用例であるビル管理システムにおけるデータ転送量と「連続動作モード」と「間欠動作モード」との間の切り換えの様子とを示す図である。
図4に示したように、監視カメラ101bは一定時間間隔毎に各ルーム内部を撮影した撮影画像データを送信するので監視カメラ101bの送信パケットデータ量の大きいのに対して、空調機器101aやセキュリティコントロール機器101cの送信パケットデータ量は小さなものとなる。すなわち、空調機器101aは各ルームの温度、湿度等の数値データを送信するので、空調機器101aの送信パケットデータ量は少なく、送信期間は短い。また、セキュリティコントロール機器101cは各ルームへの人間の入室時に認証ICカードを認証機器に接触した場合に動作して認証ICカードの認証識別番号を送信するので、セキュリティコントロール機器101cの送信パケットデータ量は少なく、送信期間は短い。
従って、特に本発明の実施の形態1による半導体集積回路の送受信機102は、空調機器101a、監視カメラ101b、セキュリティコントロール機器101cの送信パケットデータ量の大きな相違を考慮して、「連続動作モード」と「間欠動作モード」とから選択された「1つの動作モード」に自動的に設定される。すなわち、本発明の実施の形態1による送受信機102は、空調機器101a、監視カメラ101b、セキュリティコントロール機器101cの各送信機器に事前に付与されたメディアアクセス(MAC)アドレスを識別することによって、その動作モードを自動的に設定する。
つまり、監視カメラ101bからの受信パケットに関しては送受信機102が連続して受信・処理動作を実行する「連続動作モード」に送受信機102が自動的に設定されるのに対して、空調機器101aとセキュリティコントロール機器101cの受信パケットに関しては送受信機102が間欠的に受信・処理動作を実行する「間欠動作モード」に送受信機102が自動的に設定されるものである。
《半導体集積回路の構成》
図5は、図1に示した送受信機102を実現する本発明の実施の形態1による半導体集積回路の構成を示す図である。
図5に示すように、送受信機102は、物理層トランシーバー(PHY)802と、マイクロコントローラユニット(MCU)801とを含んでいる。物理層トランシーバー(PHY)802はネットワークを介して図3に示したビル管理システムの送信装置101の空調機器101a、監視カメラ101b、セキュリティコントロール機器101c等に接続可能とされ、マイクロコントローラユニット(MCU)801はメディアアクセスコントローラ(MAC)を内蔵した通信コントローラ803と通信ダイレクトメモリアクセスコントローラ(DMAC:direct memory access controller)809とを含んでいる。具体的には、物理層トランシーバー(PHY)802の半導体チップとマイクロコントローラユニット(MCU)801の半導体チップは、システムインパッケージ(SIP)のプラスティック封止樹脂に封入されている。従って、送受信機102は、複数の半導体チップを含んだマルチチップモジュール(MCM)の形態のハイブリット・半導体集積回路として構成されている。更に、送受信機102は、シンクロナスDRAMのようなDRAM半導体チップで構成された外部メモリ1217と接続されている。従って、マイクロコントローラユニット(MCU)801の通信ダイレクトメモリアクセスコントローラ(DMAC)809は、DRAM半導体チップで構成された外部メモリ1217と通信コントローラ803との間でメモリ転送を実行する。
更にマイクロコントローラユニット801は、フェーズロックドループ(PLL)804と、リアルタイムクロック(RTC)805と、クロックパルス発生器(CPG)806と、中央処理ユニット(CPU)807と、割り込みコントローラ(INTC)808とを含んでいる。また更に、通信コントローラ803は、バッファメモリ812とバッファ制御回路813とを含んでいる。バッファメモリ812はバッファ制御回路813によって制御され、バッファメモリ812は受信パケットの蓄積と蓄積パケットの読み出しとを実行する。またバッファ制御回路813は物理層トランシーバー802への動作電源電圧の供給停止のための制御信号814を生成して、中央処理ユニット807と通信ダイレクトメモリアクセスコントローラ809等による「間欠動作モード」のパケット転送処理時には物理層トランシーバー802への動作電源電圧の供給を停止するものである。
《間欠動作モードと連続動作モード》
図6は、図1の送受信機102を実現する図5に示した本発明の実施の形態1による半導体集積回路にて実行される「間欠動作モード」と「連続動作モード」との様子を示す図である。
図6の「間欠動作モード」は、上段の「パケット転送処理」と下段の「パケット蓄積処理」とを含むものである。具体的には、図6の「間欠動作モード」では、「パケット蓄積処理」と「パケット転送処理」とは交互に実行される。
「間欠動作モード」の上段の「パケット転送処理」では、フェーズロックドループ804の出力クロックは高速動作の50MHzの高周波数に設定され、リアルタイムクロック805の出力クロックは低速動作の32kHzの低周波数に設定される。この状態にて、中央処理ユニット807と通信ダイレクトメモリアクセスコントローラ809が、バッファメモリ812に蓄積されたパケットデータの外部メモリ1217への転送処理を実行する。この際、バッファ制御回路813からの制御信号814によって、物理層トランシーバー802への動作電源電圧の供給が停止され、物理層トランシーバー802の消費電力が低減されている。
「間欠動作モード」の下段の「パケット蓄積処理」では、フェーズロックドループ804の出力クロックは中速動作の10MHzの中間周波数に設定され、リアルタイムクロック805の出力クロックは低速動作の32kHzの低周波数に設定される。この状態で、中央処理ユニット807等の実行すべきタスクの無いモジュールは停止状態に設定される一方、フェーズロックドループ804は10MHzの中間周波数に低速化されて、消費電力が低減されている。また、この状態で、ネットワークから供給される受信パケットデータは、物理層トランシーバー802を介して通信コントローラ803のバッファメモリ812に蓄積される。
図6の最下段の「連続動作モード」で、フェーズロックドループ804の出力クロックは高速動作の50MHzの高周波数に設定され、リアルタイムクロック805の出力クロックは低速動作の32kHzの低周波数に設定される。この際、バッファ制御回路813からの制御信号814によって、物理層トランシーバー802へ動作電源電圧が供給され、物理層トランシーバー802が動作状態とされる。従って、送受信機102の物理層トランシーバー(PHY)802とマイクロコントローラユニット(MCU)801との全回路が、動作状態となる。その結果、ネットワークから供給される受信パケットデータは物理層トランシーバー802によって受信されるのと並行して、中央処理ユニット807と通信ダイレクトメモリアクセスコントローラ809が物理層トランシーバー802による受信パケットデータの外部メモリ1217への転送処理を実行する。
図7は、図5に示す本発明の実施の形態1による半導体集積回路が「間欠動作モード」の「パケット転送処理」の動作状態の様子を示す図である。図7に示した「間欠動作モード」の「パケット転送処理」の動作状態では、物理層トランシーバー802への動作電源電圧の供給が停止されている。
図8は、図5に示す本発明の実施の形態1による半導体集積回路が「間欠動作モード」の「パケット蓄積処理」の動作状態の様子を示す図である。図8に示した「間欠動作モード」の「パケット蓄積処理」の動作状態では、フェーズロックドループ804は10MHzの中間周波数に低速化と低消費電力化とされ、中央処理ユニット807と通信ダイレクトメモリアクセスコントローラ809とは停止状態に設定される。
《半導体集積回路の詳細な構成》
図9は、図5に示した本発明の実施の形態1による半導体集積回路の構成を更に詳細に示す図である。
図9に示した本発明の実施の形態1によるマイクロコントローラユニット801では、通信コントローラ803と通信ダイレクトメモリアクセスコントローラ809と周辺モジュール1220の内部構成が詳細に示されている。
すなわち、マイクロコントローラユニット801は、物理層トランシーバー802と双方向接続の形態に接続されたポート1203を含んでいる。更に通信コントローラ803は、ポート1203と双方向接続の形態に接続されたRMIIインターフェース1204とメディアアクセスコントローラ(MAC)1206と通信ダイレクトメモリアクセスコントローラインターフェース(DMACI/F)1209とを含んでいる。メディアアクセスコントローラ(MAC)1206は、MIIインターフェース1205と、バッファメモリ812と、バッファ制御回路813と、受信制御部1207と、送信制御部1208とを含んでいる。尚、MIIとRMIIとは、IEEE802.3規格準拠のイーサネットMACのMedia Independent InterfaceとReduced Media Independent Interfaceの略である。特に、RMIIは、MII仕様の信号線を低減することを目的として作成された仕様である。
また通信ダイレクトメモリアクセスコントローラ809は、受信FIFOメモリ1210、送信FIFOメモリ1212、ディスクリプタ受信DMAC1211、ディスクリプタ送信DMAC1213、内部バスインターフェース1214、内部バス1215、外部バスインターフェース1216を含んでいる。
更に周辺モジュール1220は、シリアルコミュニケーションインターフェースSCI、コントローラエリアネットワークCAN、パワーオンリセットPOR、ユニバーサルシリアルバスインターフェースUSB、リードオンリーメモリROM、通信ダイレクトメモリアクセスコントローラDMAC、ウオッチ・ドック・タイマWDT、ランダムアクセスメモリRAM、データトランスファコントローラDTCを含んでいる。
《受信パケットの受信》
送受信機101からのパケット転送要求に応答して、物理層トランシーバー802が動作中の場合には、パケットが物理層トランシーバー802によって受信される。その後、受信パケットは、ポート1203を介して通信コントローラ803のRMIIインターフェース1204とMIIインターフェース1205に供給される。受信パケットは、バッファ制御回路813により制御されるバッファメモリ812に一時的に蓄積された後、後段の受信制御部1207と通信ダイレクトメモリアクセスコントローラインターフェース(DMACI/F)1209とを介して、通信ダイレクトメモリアクセスコントローラ809に転送される。通信ダイレクトメモリアクセスコントローラ809では、受信パケットは、受信FIFOメモリ1210に一時的に蓄積される。その後、外部メモリ1217の受信ディスクリプタ1218に記載された受信ディスクリプタ情報に従ってディスクリプタ受信DMAC1211は、内部バスインターフェース1214と内部バス1215と外部バスインターフェース1216とを介して外部メモリ1217への受信パケットのDMAC転送を実行する。また上述のように、中央処理ユニット807と通信ダイレクトメモリアクセスコントローラ809とによる「間欠動作モード」でのパケット転送処理時には、バッファ制御回路813から生成される制御信号814により、物理層トランシーバー802への動作電源電圧の供給が停止される。一方、バッファ制御回路813には、緊急時に送受信機102の動作モードを「連続動作モード」に強制的に設定するための2つの緊急時連続設定信号1201、1202の少なくともいずれかの一方が外部デバイスから供給される。緊急時連続設定信号1201はモードレジスタ1321に「連続動作モード」に設定するための値を反映して、モードレジスタ1321の値が「間欠動作モード」に設定するための値に更新されるまで動作モードは「連続動作モード」のまま不変である。一方、緊急時連続設定信号1202は、外部デバイスから供給される信号を直接バッファ制御回路813に供給しており、バッファ制御回路813は外部デバイスの制御信号に応答して「連続動作モード」と「間欠動作モード」とを切り換える。このように、外部デバイスが形成する制御信号の特性に対応して、外部デバイスから2つの緊急時連続設定信号1201、1202のいずれを供給するかを決定するものである。
《送信パケットの送信》
上述の受信パケットの受信経路と逆方向の経路を介して、図3に示したビル管理システムのデータサーバ103への送信パケットの送信が実行される。すなわち、外部メモリ1217に格納された送信ディスクリプタ1219に記載された送信ディスクリプタ情報に従って通信ダイレクトメモリアクセスコントローラ809のディスクリプタ送信DMAC1213は、外部メモリ1217から内部バスインターフェース1214と内部バス1215と外部バスインターフェース1216と送信FIFOメモリ1212とを介して通信コントローラ803への送信パケットのDMAC転送を実行する。
通信コントローラ803の通信ダイレクトメモリアクセスコントローラインターフェース1209により受信された送信パケットは、送信制御部1208とMIIインターフェース1205とを介してポート1203に供給される。その後、送信パケットは、動作中の物理層トランシーバー802によってデータサーバ103へ送信される。尚、図9に示す本発明の実施の形態1によるマイクロコントローラユニット801の送信パケットの送信経路には、上述のバッファメモリ812とバッファ制御回路813とに相当する回路は配置されていない。従って、通信コントローラ803の送信制御部1208の送信タイミングにて、送信動作が実行されるものである。
《バッファメモリとバッファ制御回路》
図10は、図9に示した本発明の実施の形態1によるマイクロコントローラユニット801の通信コントローラ803に含まれたバッファメモリ812とバッファ制御回路813とそれ以外の回路の構成を示す図である。
図10に示したように、バッファメモリ812は、動作モード判定用バッファ1302とパケット蓄積用バッファ1303との2種類のバッファメモリを含んでいる。MIIインターフェース1205から供給された受信パケット1332が最初にパケットヘッダ判定回路1315に供給されることによって、動作モードの判定が実行される。この動作モードの判定結果に従って、送受信機102は、「連続動作モード」と「間欠動作モード」とから選択された「1つの動作モード」に自動的に設定される。
この動作モードの設定のために、システムユーザは予め、図3に示したビル管理システムに含まれた複数の送信機101a、101b、101cのどの送信機からの受信パケットの受信動作を「連続動作モード」とするかを決定する。この決定によって「連続動作モード」と決定された送信機のメディアアクセスコントロール(MAC)アドレスが、MACアドレス設定レジスタ1314に設定される。
従って、パケットヘッダ判定回路1315は、受信パケットのパケットヘッダ中に含まれる送信機MACアドレスとMACアドレス設定レジスタ1314に設定された連続動作モードMACアドレスとを比較する。その比較の結果、送信機MACアドレスと連続動作モードMACアドレスとが一致すると、動作モード情報1334には「連続動作モード」の情報が含まれる。「連続動作モード」の情報を含む動作モード情報1334に応答してバッファ制御回路813は、「連続動作モード」と判定して、入力セレクタ1304の選択信号1335を「連続動作モード」に設定する。その結果、「連続動作モード」に設定された選択信号1335に応答して入力セレクタ1304は、入力セレクタ1304と出力セレクタ1305との間のバイパス経路1306を選択する。従って、MIIインターフェース1205からパケットヘッダ判定回路1315に供給された受信パケット1332は、動作モード判定用バッファ1302とパケット蓄積用バッファ1303のバッファメモリにバッファリングされることなく、入力セレクタ1304からバイパス経路1306を介して出力セレクタ1305に直接出力される。この「連続動作モード」が終了するタイミングは、バッファ制御回路813が連続動作蓄積データサイズ閾値設定レジスタ1340中に設定された閾値とバッファメモリ812を通過した受信パケットのデータサイズとを比較する際に通過受信パケットのデータサイズがレジスタ1340の閾値を超過するタイミングとなる。
送受信機102が「連続動作モード」に設定される他の条件としては、中央処理ユニット807または外部デバイスからの緊急時連続設定信号1201がモードレジスタ1321を設定することで可能となる。
一方、パケットヘッダ判定回路1315による送信機MACアドレスと連続動作モードMACアドレスとの比較の結果、両アドレスが不一致と判明すると、動作モード情報1334には「間欠動作モード」の情報が含まれる。「間欠動作モード」の情報を含む動作モード情報1334に応答してバッファ制御回路813は、「間欠動作モード」と判定して入力セレクタ1304の選択信号1335を「間欠動作モード」に設定する。その結果、「間欠動作モード」に設定された選択信号1335に応答して入力セレクタ1304は、動作モード自動判別経路1336を選択する。従って、受信パケットは、入力セレクタ1304により選択された動作モード自動判別経路1336を介して動作モード判定用バッファ1302に供給される。次に、動作モード判定用バッファ1302は、受信パケットのパケットレートの大小によって「連続動作モード」と「間欠動作モード」とを自動的に判別するために、受信パケットを一時的に保持するものである。一方、バッファ制御回路813は、パケットレート閾値設定レジスタ1329中に設定された設定閾値1330を読み出し、動作モード判定用バッファ1302に供給された受信パケットのパケットレートと設定閾値1330を比較する。受信パケットのパケットレートが設定閾値1330を超過した場合にはバッファ制御回路813は「連続動作モード」と判定して、受信パケットのパケットレートが設定閾値1330よりも小さい場合にはバッファ制御回路813は「間欠動作モード」と判定する。
バッファ制御回路813によって「連続動作モード」と判定された場合には、動作モード判定用バッファ1302の遅延の後に受信パケットは経路1307を介して出力セレクタ1305に出力される。それに対して、バッファ制御回路813により「間欠動作モード」と判定された場合には、選択信号1335によりパケット蓄積入力経路1337が選択される。従って、受信パケットは、パケット蓄積入力経路1337を介してパケット蓄積用バッファ1303に先頭から順番に蓄積される。パケット蓄積用バッファ1303の受信パケット蓄積が完了するタイミングは、バッファ制御回路813が決定する。すなわち、バッファ制御回路813は、パケット蓄積期間設定レジスタ1322とパケット蓄積量閾値設定レジスタ1331とによって、パケット蓄積用バッファ1303に蓄積を完了するタイミングを生成する。
パケット蓄積用バッファ1303の第1の蓄積完了タイミングは、受信パケットの蓄積時間の上限時間である。ユーザーがパケット蓄積期間設定レジスタ1322に指定した期間に従って、パケット蓄積時間測定タイマ1326により時間測定が実行される。バッファ制御回路813はパケット蓄積用バッファ1303に受信パケットの供給を開始した時刻から、パケット蓄積時間測定タイマ1326のカウントダウンを開始する。カウントダウンが開始されて、パケット蓄積時間測定タイマ1326の値がゼロになると、バッファ制御回路813はパケット蓄積用バッファ1303への受信パケットの蓄積を停止させるために物理層トランシーバー802に停止信号1316(制御信号814)を供給する。
パケット蓄積用バッファ1303の第2の蓄積完了タイミングは、パケット蓄積用バッファ1303中に蓄積される受信パケット量の上限である。パケット蓄積用バッファ1303中に蓄積された受信パケットのサイズがパケット蓄積量閾値レジスタ1331に設定された閾値を超過すると、バッファ制御回路813はパケット蓄積用バッファ1303への受信パケットの蓄積を停止させるために物理層トランシーバー802に停止信号1316(制御信号814)を供給する。
送受信機102が「間欠動作モード」に設定されることによって、バッファメモリ2の動作モード判定用バッファ1302またはパケット蓄積用バッファ1303に受信パケットが蓄積されるパケット蓄積期間中は、バッファ制御回路813からは中央処理ユニット807を停止するCPU停止信号1338とクロックパルス発生器806の発生クロックの低速化を通知するクロック低速化信号1339とが生成されることによって、低消費電力化が実現される。パケット蓄積処理の期間が完了するとパケット転送処理の期間に移行し、中央処理ユニット807への割り込み信号1317により中央処理ユニット807の動作を開始させ、フェーズロックドループ804の出力クロックを高速動作の50MHzに高速化する。そして、物理層トランシーバー停止期間設定レジスタ1323に設定した停止期間を物理層トランシーバー停止時間測定タイマ1327で測定することによって、少なくともその停止期間中には物理層トランシーバー802へ停止信号1316(制御信号814)を供給して物理層トランシーバー802が停止されている間にパケット転送処理が実行される。
《動作フロー》
図11は、図5乃至図10を参照して説明した送受信機102を実現する本発明の実施の形態1による半導体集積回路の動作フローを説明する図である。
図11に示すように、パワーオンリセット処理のステップ1401の後に、バッファメモリ812のバッファ初期化のステップ1402が実行され、その後に、モード判定のステップ1427に移行する。
モード判定のステップ1427の連続動作設定の判定ステップ1403で、中央処理ユニット807もしくは外部デバイスによってモードレジスタ1321が「連続動作モード」に設定されていれば、「連続動作モード」のステップ1422に移行する。
判定ステップ1403の判定結果がNoの場合には、解析ステップ1404にて受信パケットのパケットヘッダ中に含まれる送信機MACアドレスがパケットヘッダ判定回路1315で解析される。その次の判定ステップ1405では、パケットヘッダ判定回路1315は解析ステップ1404により解析された送信機MACアドレスが連続動作モードMACアドレスと一致するかの判定を実行する。判定ステップ1405の一致判定結果がYesの場合には、「連続動作モード」のステップ1422に移行する。
判定ステップ1405の一致判定結果がNoの場合には、動作モード判定用バッファ1302に受信パケットが受信されるのを待つステップ1406に移行する。次のパケットレート判定ステップ1407では、バッファ制御回路813はステップ1406で受信された受信パケットのパケットレートがパケットレート閾値設定レジスタ1329に設定された設定閾値1330を超過するかの判定を実行する。パケットレート判定ステップ1407の判定結果がYesの場合には、「連続動作モード」のステップ1422に移行する。
《連続動作モードのステップ》
「連続動作モード」のステップ1422に移行した場合には、トランシーバー動作のステップ1423で物理層トランシーバー802が動作され、PLL周波数切り替えのステップ1424ではフェーズロックドループ804の出力クロックは50MHzの高周波数へ周波数の高速化が実行され、CPU・通信DMAC動作のステップ1425で中央処理ユニット807と通信ダイレクトメモリアクセスコントローラ809とを起動させ、パケット受信・パケット転送処理のステップ1426では物理層トランシーバー802による受信パケットのパケット受信と通信DMAC809によるパケット転送処理を実行して、これらの処理動作の終了を待つ状態となる。パケット受信・パケット転送処理のステップ1426の処理動作が終了すると、上述のモード判定のステップ1427に復帰して次の受信パケットの処理の準備をする。ここで、パケット受信・パケット転送処理のステップ1426では、例えばMIIインターフェース1205から供給される図3に示したビル管理システムの監視カメラ101bから送信された1フレームの画像が受信されて、中央処理ユニット807と通信DMAC809とによるパケット転送処理が完了するものである。
このように、ステップ1422からステップ1426までの「連続動作モード」では、ネットワークから受信パケットデータが物理層トランシーバー802によって受信されるのと並行して、中央処理ユニット807と通信DMAC809が物理層トランシーバー802による受信パケットデータの外部メモリ1217への転送処理を実行するものである。
《間欠動作モードのステップ》
パケットレート判定ステップ1407の判定結果がNoの場合には、「間欠動作モード」のステップ1408に移行する。「間欠動作モード」のステップ1408に移行すると、PLL周波数切り替えのステップ1409ではフェーズロックドループ804の出力クロックは10MHzの中間周波数への周波数の低速化が実行される。
次のトランシーバー動作のステップ1410では物理層トランシーバー802の動作が開始される一方、更に次のCPU停止のステップ1411でバッファ制御回路813からのCPU停止信号1338によって中央処理ユニット807の動作は停止され、次のパケット受信のステップ1412で物理層トランシーバー802は受信パケットを受信可能な状態となる。
その後、一定期間経過判定のステップ1413では、パケット蓄積時間測定タイマ1326は一定期間経過が経過しているかの判定を実行する。判定ステップ1413の判定結果がYesの場合には、バッファの蓄積量の確認ステップ1429に移行して、バッファメモリ812に蓄積された受信パケットの蓄積量がゼロであるかを確認する。
バッファ蓄積量確認ステップ1429でバッファメモリ812の受信パケットの蓄積量がゼロであることが確認された場合には、次のステップ1428で通信DMAC809によってパケット転送処理される受信パケットが存在しないことになる。従って、この場合には、トランシーバー停止のステップ1430で物理層トランシーバー802の動作が停止された後に、一定期間経過判定のステップ1431を経由して上述のモード判定のステップ1427に復帰して次の受信パケットの処理の準備をする。
バッファ蓄積量確認ステップ1429でバッファメモリ812の受信パケットの蓄積量がゼロでないことが確認された場合には、次のステップ1414でバッファメモリ812の受信パケットの蓄積パケット数がゼロよりも大きいかを確認する。
バッファメモリ812に蓄積されるパケット量は基本的にパケット単位とされている。従って、ステップ1414にてバッファメモリ812の受信パケットの蓄積パケット量がゼロよりも大きいことが確認されなかった場合には、バッファメモリ812の受信パケットの蓄積パケット量が不足しているので蓄積パケット量を増加するためにパケット受信のステップ1412に復帰する。一方、ステップ1414でバッファメモリ812の受信パケットの蓄積パケット数がゼロより大きいことが確認された場合には、パケット転送処理のステップ1428に移行する。
一定期間経過判定のステップ1413の判定結果がNoの場合には、ステップ1421でバッファメモリ812の受信パケットの蓄積パケット量がパケット蓄積量閾値設定レジスタ1331に設定された閾値より大きいかを確認する。
ステップ1421にてバッファメモリ812の受信パケットの蓄積パケット量がパケット蓄積量閾値設定レジスタ1331に設定された閾値よりも大きいことが確認されなかった場合には、バッファメモリ812には更にパケットを受信することが可能であるので、パケット受信のステップ1412に復帰する。一方、ステップ1421でバッファメモリ812の受信パケットの蓄積パケット数がパケット蓄積量閾値設定レジスタ1331に設定された閾値よりも大きいことが確認された場合には、パケット転送処理のステップ1428に移行する。ステップ1421では、ステップ1414の判定とは異なり、バッファメモリ812に蓄積するパケット量がパケット単位でなくても次のステップ1428に移行するものである。このステップ1428は、バッファメモリ812のオーバーフローを防止するためである。
パケット転送処理のステップ1428に移行した後に、トランシーバー停止のステップ1415で物理層トランシーバー802の動作が停止された後、PLL周波数切り替えのステップ1416でフェーズロックドループ804の出力クロックは50MHzの高周波数へ周波数の高速化が実行される。その次のCPUの割り込み通知のステップ1417では中央処理ユニット807を起動させて割り込み通知を実行して、中央処理ユニット807は通信ダイレクトメモリアクセスコントローラ809を起動する。その結果、次の通信DMACパケット転送のステップ1418では、通信DMAC809によるパケット転送処理が実行される。
一定期間経過判定のステップ1419で物理層トランシーバー停止期間設定レジスタ1323に設定した一定停止期間が経過しなければ、通信DMACパケット転送のステップ1418に復帰する。この一定停止期間が経過すると、バッファ残留量確認のステップ1420で通信DMAC809によるパケット転送処理が実行されずバッファメモリ812に残留している受信パケットの残留量がゼロであるかを確認する。
バッファ残留量確認のステップ1420にてバッファメモリ812の受信パケットの残留量がゼロでないことが確認されると、残留量をゼロとするために、通信DMACパケット転送のステップ1418に復帰する。一方、バッファ残留量確認のステップ1420にてバッファメモリ812の受信パケットの残留量がゼロであることが確認されると、パケット転送処理のステップ1428の処理が完了するので上述のモード判定のステップ1427に復帰して次の受信パケットの処理の準備をする。
《通信コントローラのレジスタ設定》
図12は、図3に示したビル管理システムの空調機器101a、監視カメラ101b、セキュリティコントロール機器101cのそれぞれに対する図9に示した本発明の実施の形態1による通信コントローラ803に含まれたモードレジスタ1321の設定情報とMACアドレス設定レジスタ1314の設定情報と送信データサイズとパケット蓄積期間設定レジスタ1322の設定パケット蓄積時間と物理層トランシーバー停止期間設定レジスタ1323の設定停止期間とパケット蓄積量閾値設定レジスタ1331の設定蓄積量閾値とを示す図である。
図12に示すように、空調機器101a、監視カメラ101b、セキュリティコントロール機器101cの全てで「間欠動作モード」と「連続動作モード」との動作モードの選択は、モードレジスタ1321の設定情報によって「自動選択」に設定されている。
従って、図11の動作フローの判定ステップ1403の判定結果はNoとなり、解析ステップ1404と判定ステップ1405とで各送信機MACアドレスが連続動作モードMACアドレスと一致するか否か判定される。図12に示すように、空調機器101aとセキュリティコントロール機器101cは連続動作モードMACアドレスに設定されず、監視カメラ101bだけは連続動作モードMACアドレスに設定されている。従って、監視カメラ101bに関しては、解析ステップ1404と判定ステップ1405を経由して、ステップ1422の「連続動作モード」に移行する。
図12に示すように、空調機器101aのデータサイズは128バイトに、監視カメラ101bのデータサイズは76800バイトに、セキュリティコントロール機器101cのデータサイズは256バイトにそれぞれ設定されている。このように、監視カメラ101bのデータサイズが76800バイトと大きいので、監視カメラ101bの1フレーム分の画像データは複数パケットに分割されて送信される。
一方、データサイズの小さな空調機器101aとセキュリティコントロール機器101cとに関しては、図11の動作フローのパケットレート判定ステップ1407に移行して、その小さなデータサイズはパケットレート閾値設定レジスタ1329に設定された設定閾値1330を超過することはないので、ステップ1408の「間欠動作モード」に移行する。
図12に示すように、空調機器101a、監視カメラ101b、セキュリティコントロール機器101cの全てで、パケット蓄積期間設定レジスタ1322の設定パケット蓄積時間は100μsに、物理層トランシーバー停止期間設定レジスタ1323の設定停止期間は1msに、パケット蓄積量閾値設定レジスタ1331の設定蓄積量閾値は2kバイトにそれぞれ設定されている。
《ビル管理システムの各送信パケットの受信動作》
図13は、図1乃至図12を参照して説明した送受信機102を実現する本発明の実施の形態1による半導体集積回路による図3に示したビル管理システムの空調機器101a、監視カメラ101b、セキュリティコントロール機器101cの各送信パケットの受信動作を説明する図である。
図13の時刻0で、動作モードは「間欠動作モード」に設定され、物理層トランシーバー(PHY)802は停止状態である。物理層停止期間1msの経過後の時刻T1では、MACアドレス設定レジスタ1314に連続動作MACアドレス設定された監視カメラ101bから送信された送信パケットを受信しているので、動作モードは「連続動作モード」であり、物理層トランシーバー(PHY)802は動作状態となっている。ところで、時刻T1’では、MACアドレス設定レジスタ1314に連続動作MACアドレス設定されていない「連続動作モード」の対象外のセキュリティコントロール機器101cから送信パケットを受信しているが、監視カメラ101bから送信される1フレームの画像データを受信動作が完了するまでは、「間欠動作モード」に移行することなく「連続動作モード」が継続される。また、監視カメラ101bからの最初の1フレームの画像データ受信動作の完了後の設定パケット蓄積時間100μs以内に、次の送信パケットを受信することが可能である。そのため、物理層トランシーバー(PHY)802は、空調機器101aからの送信パケットの受信動作が完了するまで、動作状態である。
時刻T2では、MACアドレス設定レジスタ1314に連続動作MACアドレス設定されていない「連続動作モード」の対象外の空調機器101aから送信パケットを受信しているので、動作モードは「間欠動作モード」であり、パケット蓄積期間中は物理層トランシーバー(PHY)802は動作状態である。その後の通信DMAC809によるパケット転送処理の期間中は、物理層トランシーバー(PHY)802は停止状態となる。物理層停止期間1msの経過後には、パケット蓄積期間設定レジスタ1322の設定パケット蓄積時間100μsの期間に物理層トランシーバー(PHY)802は動作状態となる。この100μsの期間中には、送信パケットは受信されず、次の物理層停止期間1msで、物理層トランシーバー(PHY)802は停止状態とされる。
時刻T3では、MACアドレス設定レジスタ1314に連続動作MACアドレス設定されていない「連続動作モード」の対象外のセキュリティコントロール機器101cからの送信パケットを受信しているので、動作モードは「間欠動作モード」である。しかし、時刻T3で物理層トランシーバー(PHY)802は停止状態となっているので、送信パケットの受信は時刻T3’まで遅延される。従って、遅延時刻T3’からは設定パケット蓄積時間100μsの期間で送信パケットが受信され、その後、物理層トランシーバー(PHY)802を物理層停止期間1msに停止させる。
物理層停止期間1msが経過した設定パケット蓄積時間100μsの期間中の時刻T4では、物理層トランシーバー(PHY)802が動作中なので、セキュリティコントロール機器101cからの送信パケットが受信される。この送信パケット受信動作完了後に物理層トランシーバー(PHY)802は、物理層停止期間1msに停止状態とされる。この1msの動作停止期間中の時刻T5に監視カメラ101bからの送信パケットが送信されてくるが、物理層トランシーバー(PHY)802が動作停止期間中となっている。従って、監視カメラ101bは送信パケットの再送信を実行して、再送信パケットが受信されるのを待機している。1msの動作停止期間後の時刻T5’では、監視カメラ101bからの送信パケットの「連続動作モード」による受信動作が開始される。監視カメラ101bからの1フレームの画像データ受信動作が完了すると、「連続動作モード」から「間欠動作モード」に動作モードが切り換えられる。
その後の1msの動作停止期間中の時刻T6で空調機器101aの送信パケットが送信されるが、物理層トランシーバー(PHY)802が動作停止期間中となっている。従って、空調機器101aは送信パケットの再送信を実行して、再送信パケットが受信されるのを待機している。1msの動作停止期間後の時刻T6’では、空調機器101aからの送信パケットの「間欠動作モード」による受信動作が開始される。設定パケット蓄積時間100μsの期間経過の後に、物理層トランシーバー(PHY)802の物理層停止期間1msの間に通信DMAC809によるパケット転送処理が実行される。
《受信パケットレート》
図10に関連して説明したように、動作モード判定用バッファ1302は受信パケットのパケットレートの大小によって「連続動作モード」と「間欠動作モード」を自動的に判別するために、受信パケットを一時的に保持する。一方、バッファ制御回路813はパケットレート閾値設定レジスタ1329中に設定された設定閾値1330を読み出して、動作モード判定用バッファ1302の受信パケットレートと設定閾値1330を比較する。受信パケットレートが設定閾値1330を超過した場合にはバッファ制御回路813は「連続動作モード」と判定して、受信パケットのパケットレートが設定閾値1330よりも小さい場合にはバッファ制御回路813は「間欠動作モード」と判定する。
図14は、図10に示した動作モード判定用バッファ1302に供給される受信パケットレートの時間的変化を示す図である。
動作モード判定用バッファ1302に受信パケットが供給される期間は、時間T0から時間T1までとする。この供給期間T1−T0に供給される受信パケット量が所定のパケット量閾値Xを超過する場合は「連続動作モード」と自動的に判別される一方、受信パケット量が所定のパケット量閾値X未満の場合には「間欠動作モード」と自動的に判別される。尚、所定のパケット量閾値Xは、パケットレート閾値設定レジスタ1329中に設定された設定閾値1330である。図14では、パケット量閾値Xと比較される受信パケット量は、網掛けの部分の面積である。
《パケットレート閾値設定レジスタ》
図15は、図14で説明した受信パケットレートの判別のために図10に示したパケットレート閾値設定レジスタ1329中に設定される設定閾値1330の例を示す図である。
図15に示したように、測定間隔T1−T0は120μsに設定され、パケット量閾値Xは1500バイトに設定されている。図15に示した値は、100Mbpsの通信速度のイーサネットの規格で、120μsの供給期間内に、リンクパートナーから中断無く送信パケットが転送されている場合に相当する。
図14に示した受信パケットレートの例では、動作モード判定用バッファ1302に最大通信レートで定常的に送信パケットが供給されている。つまり、この場合には、図10に示したバッファ制御回路813は、「連続動作モード」であると自動的に判定する。
《動作モードの自動判定》
すなわち、図1乃至図15を参照して説明した本発明の実施の形態1によれば、パケットヘッダ判定回路1315に供給される受信パケットのパケットヘッダに含まれる送信機MACアドレスとMACアドレス設定レジスタ1314の連続動作モードMACアドレスとが一致すると「連続動作モード」と自動的に判定され、不一致の場合には「間欠動作モード」と自動的に判定されるものである。それだけではなく、アドレス不一致によって「間欠動作モード」と判定された場合でも、動作モード判定用バッファ1302に供給される受信パケットがパケットレート閾値設定レジスタ1329中に設定された設定閾値1330を超過する場合は「連続動作モード」と自動的に判別されるものである。
以上説明した動作モードの自動判定は、図11で説明した動作フローに含まれたMACアドレス判定ステップ1405とパケットレート判定ステップ1407に起因したものである。
《緊急の連続動作モード》
図9に関連して説明したように、緊急時に送受信機102の動作モードを強制的に「連続動作モード」に設定する緊急時連続設定信号1202がバッファ制御回路813に外部デバイスから供給される。従って、バッファメモリ812に接続された入力セレクタ1304はバイパス経路1306を選択するので、MIIインターフェース1205から供給された受信パケット1332はバッファ1302、1303にはバッファリングされることなく出力セレクタ1305に直接出力される。
図16は、図3に示したビル管理システムの監視カメラ101bが昇降用エレベータに設置された場合の送受信機102の受信動作の遷移を示す図である。
図16に示すように、エレベータが停止状態にあると、送受信機102は電源遮断の停止状態1601に存在する。エレベータ内部に設置された人間センサーが人間の存在を検知した際に生成される人間検知信号またはエレベータの昇降動作始動時に生成される始動信号である電気信号1605に応答して、送受信機102の動作は停止状態1601から「間欠動作モード」1602に遷移する。
緊急地震速報信号1604、1607が受信されると、バッファ制御回路813に外部デバイスから供給される緊急時連続設定信号1202がアクティブレベルとなる。従って、送受信機102の動作は停止状態1601または「間欠動作モード」1602から「連続動作モード」1603に遷移するので、「連続動作モード」1603に遷移した送受信機102は連続して受信パケットを受信可能な状態となる。
一方、地震停止後の緊急動作解除信号1608に応答して、緊急時連続設定信号1202が非アクティブレベルとなり、受信機102の動作は「連続動作モード」1603から「間欠動作モード」1602に遷移する。
「間欠動作モード」1602への遷移後に、エレベータの停止期間中もしくはエレベータの人間センサーによる人間の否存在の検知時に生成される電気信号1606に応答して、送受信機102の動作は、「間欠動作モード」1602から停止状態1601に遷移する。
以上、説明したように緊急地震速報信号1604、1607に応答する緊急時連続設定信号1202にバッファ制御回路813が応答することによって、送受信機102の動作を停止状態1601もしくは「間欠動作モード」1602から「連続動作モード」1603に遷移させて、「連続動作モード」1603に遷移した送受信機102が連続して受信パケットを受信可能とすることが可能となる。
図17は、図11に示した送受信機102を実現する本発明の実施の形態1による半導体集積回路の動作フローの「連続動作モード」のステップ1422に直接遷移可能な緊急時連続動作設定ステップ1700が存在することを示す図である。
図17に示す緊急時連続動作設定ステップ1700は、緊急地震速報信号1604、1607に応答した緊急時連続設定信号1202がバッファ制御回路813に供給されることによって始動される。緊急時連続動作設定ステップ1700が始動されると、その時点の送受信機102の動作状態が電源遮断の停止状態1601の場合には、電源供給が開始され、「連続動作モード」が開始される。また、緊急時連続動作設定ステップ1700の始動時点の送受信機102の動作状態が「間欠動作モード」である場合には、「間欠動作モード」によるパケット蓄積処理とパケット転送処理とを完了した後、「間欠動作モード」から「連続動作モード」に遷移するものである。
[実施の形態2]
以下に説明する本発明の実施の形態2が上述した本発明の実施の形態1と相違するのは、本発明の実施の形態2には送受信機102の動作時間の時間帯によって「間欠動作モード」と「連続動作モード」とを自動的に判定する機能が追加されたことである。
《時間帯別モード設定レジスタ》
図18は、本発明の実施の形態2に追加された時間帯による動作モードの自動判定機能を実現するための時間帯別モード設定レジスタの動作モードの設定例を示す図である。
図18に示すように、朝7時から夜21時までの一般的な活動時間帯では送受信機102の動作は「連続動作モード」に設定されているのに対して、夜22時から朝6時までの一般的な非活動時間帯では送受信機102の動作は「間欠動作モード」に設定されている。
《バッファメモリの周辺回路》
図19は、本発明の実施の形態2に追加された時間帯による動作モードの自動判定機能を実現するために図10に示した本発明の実施の形態1によるバッファメモリ812とバッファ制御回路813の周辺回路に追加されたリアルタイムクロック(RTC)805と時間帯別モード設定レジスタ1901の構成を示す図である。
図19に示したように、バッファ制御回路813には、リアルタイムクロック(RTC)805と時間帯別モード設定レジスタ1901とが接続されている。従って、バッファ制御回路813にはリアルタイムクロック805から現時点の時間帯情報が供給されるので、リアルタイムクロック805から供給される現時点の時間帯情報に従って時間帯別モード設定レジスタ1901から現時点の時間帯に設定された動作モードがバッファ制御回路813によって読み出される。
《動作フロー》
図20は、送受信機102を実現する本発明の実施の形態2による半導体集積回路の動作フローを説明する図である。
図20に示す本発明の実施の形態2による半導体集積回路の動作フローが図11に示した本発明の実施の形態1による半導体集積回路の動作フローと相違するのは、下記の点である。
すなわち、図20に示す本発明の実施の形態2による半導体集積回路の動作フローのモード判定ステップ1427には、時間帯取得ステップ1432と連続動作時間帯判定ステップ1433とが追加されている。従って、図20に示す動作フローでは、パケットレート判定ステップ1407の判定結果がNoの場合に、時間帯取得ステップ1432に移行するものである。
まず、時間帯取得ステップ1432で、リアルタイムクロック805から供給される現時点の時間帯情報に従って時間帯別モード設定レジスタ1901から現時点の時間帯に設定された動作モードがバッファ制御回路813によって読み出される。次の連続動作時間帯判定ステップ1433で、時間帯取得ステップ1432で読み出された現時点の時間帯動作モードが「連続動作モード」であるかがバッファ制御回路813によって判定される。判定ステップ1433の判定結果がNoの場合には「間欠動作モード」のステップ1408に移行する一方、判定ステップ1433の判定結果がYesの場合には「連続動作モード」のステップ1422に移行するものである。
従って、図18乃至図20を参照して説明した本発明の実施の形態2によれば、受信パケットのパケットレートが低いセキュリティコントロール機器101cからの送信パケットに関しては、朝7時から夜21時までの一般的な活動時間帯では送受信機102の動作を「連続動作モード」に設定することが可能となる。その結果、一般的な活動時間帯における各ルームへの入室時の認証処理能力を増大することが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を種々の実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、本発明は図5に示したように、物理層トランシーバー(PHY)802の半導体チップとマイクロコントローラユニット(MCU)801の半導体チップは、システムインパッケージ(SIP)のプラスティック封止樹脂に封入される形態に限定されるものではない。すなわち、物理層トランシーバー(PHY)802とマイクロコントローラユニット(MCU)801とは、単一の半導体チップ内部に集積化されたシステムオンチップ(SOC)の形態とされることも可能である。
更に図5に示したDRAM半導体チップで構成された外部メモリ1217は、上述のシステムオンチップ(SOC)がDRAM・ロジック混載の半導体製造プロセスによって製造される場合にはシステムオンチップ(SOC)の単一の半導体チップ内部に集積化可能なものである。
また更に、本発明のネットワークは有線方式のLAN通信に限定されるものではなく、RF無線LANに適用可能であることは言うまでもない。
101…送受信機
101a、b、c…複数の送受信機
102…送受信機
101a…空調機器
101b…監視カメラ
101c…セキュリティコントロール機器
103…データサーバ
104…支線ネットワーク
105…幹線ネットワーク
801…マイクロコントローラユニット(MCU)
802…物理層トランシーバー(PHY)
803…通信コントローラ
804…フェーズロックドループ(PLL)
805…リアルタイムクロック(RTC)
806…クロックパルス発生器(CPG)
807…中央処理ユニット(CPU)
808…割り込みコントローラ(INTC)
809…通信ダイレクトメモリアクセスコントローラ(DMAC)
812…バッファメモリ
813…バッファ制御回路
1201…緊急時連続設定信号
1217…外部メモリ
1314…MACアドレス設定レジスタ
1315…パケットヘッダ判定回路
1321…モードレジスタ

Claims (20)

  1. 送受信機は、トランシーバーと通信コントローラとを具備して、
    前記トランシーバーは、複数の端末と送受信データの通信が実行可能とされ、
    前記通信コントローラは、前記送受信データのメモリ転送の制御が実行可能とされ、
    前記送受信機は、間欠動作モードと連続動作モードとから選択された1つの動作モードに、設定可能とされて、
    前記間欠動作モードでは、前記トランシーバーの動作と前記通信コントローラの動作とが交互に実行され、
    前記連続動作モードでは、前記トランシーバーの前記動作と前記通信コントローラの前記動作とは並列に実行されることを特徴とする送受信機。
  2. 請求項1において、
    前記送受信機は、前記複数の端末の固有識別情報に従って前記1つの動作モードに設定可能とされたことを特徴とする送受信機。
  3. 請求項2において、
    前記間欠動作モードで前記通信コントローラの前記動作が実行される期間では前記通信コントローラから生成される制御信号によって前記トランシーバーへの動作電源電圧の供給が停止され、前記トランシーバーの前記動作が停止されることを特徴とする送受信機。
  4. 請求項3において、
    前記送受信機は、中央処理ユニットとダイレクトメモリアクセスコントローラとを更に具備するものであり、
    前記トランシーバーは、前記複数の端末がリンクされるネットワークの物理的な性質に対応可能とされた物理層トランシーバーとして構成されたものであり、
    前記通信コントローラは、前記中央処理ユニットと前記ダイレクトメモリアクセスコントローラとを制御する論理層のメディアアクセスコントローラとして構成されたものであり、
    前記通信コントローラによる前記送受信データの前記メモリ転送は、前記中央処理ユニットの動作制御に従って制御される前記ダイレクトメモリアクセスコントローラによって実行されることを特徴とする送受信機。
  5. 請求項4において、
    前記通信コントローラは、前記複数の端末から送信される送信データを蓄積可能なバッファメモリを含み、
    前記間欠動作モードでの前記トランシーバーの前記動作の間に、前記送信データが前記バッファメモリに蓄積可能とされ、前記間欠動作モードでの前記通信コントローラの前記動作の間に、前記バッファメモリに蓄積された前記送信データが読み出されることを特徴とする送受信機。
  6. 請求項5において、
    前記間欠動作モードでの前記通信コントローラの前記動作の間に前記バッファメモリから読み出された前記送信データは、前記ダイレクトメモリアクセスコントローラによりメモリ転送されることを特徴とする送受信機。
  7. 請求項6において、
    前記複数の端末の前記固有識別情報は、前記複数の端末から送信される前記送信データのパケットヘッダ情報であることを特徴とする送受信機。
  8. 請求項7において、
    前記複数の端末の前記固有識別情報としての前記送信データの前記パケットヘッダ情報は、前記複数の端末のアドレス情報であることを特徴とする送受信機。
  9. 請求項8において、
    前記通信コントローラは、前記1つの動作モードとしての前記連続動作モードに前記送受信機の前記動作モードを設定する前記固有識別情報としての前記アドレス情報を格納するアドレス設定レジスタを含むことを特徴とする送受信機。
  10. 請求項9において、
    前記通信コントローラには、前記送受信機の外部から供給される外部制御信号が供給可能とされ、
    前記外部制御信号に応答して、前記通信コントローラは前記送受信機の動作モードを前記連続動作モードに強制的に設定可能とされたことを特徴とする送受信機。
  11. トランシーバーと通信コントローラとを具備する送受信機の動作方法であって、
    前記トランシーバーは、複数の端末と送受信データの通信が実行可能とされ、
    前記通信コントローラは、前記送受信データのメモリ転送の制御が実行可能とされ、
    前記送受信機は、間欠動作モードと連続動作モードとから選択された1つの動作モードに、設定可能とされて、
    前記間欠動作モードでは、前記トランシーバーの動作と前記通信コントローラの動作とが交互に実行され、
    前記連続動作モードでは、前記トランシーバーの前記動作と前記通信コントローラの前記動作とは並列に実行されることを特徴とする送受信機の動作方法。
  12. 請求項11において、
    前記送受信機は、前記複数の端末の固有識別情報に従って前記1つの動作モードに設定可能とされたことを特徴とする送受信機の動作方法。
  13. 請求項12において、
    前記間欠動作モードで前記通信コントローラの前記動作が実行される期間では前記通信コントローラから生成される制御信号によって前記トランシーバーへの動作電源電圧の供給が停止され、前記トランシーバーの前記動作が停止されることを特徴とする送受信機の動作方法。
  14. 請求項13において、
    前記送受信機は、中央処理ユニットとダイレクトメモリアクセスコントローラとを更に具備するものであり、
    前記トランシーバーは、前記複数の端末がリンクされるネットワークの物理的な性質に対応可能とされた物理層トランシーバーとして構成されたものであり、
    前記通信コントローラは、前記中央処理ユニットと前記ダイレクトメモリアクセスコントローラとを制御する論理層のメディアアクセスコントローラとして構成されたものであり、
    前記通信コントローラによる前記送受信データの前記メモリ転送は、前記中央処理ユニットの動作制御に従って制御される前記ダイレクトメモリアクセスコントローラによって実行されることを特徴とする送受信機の動作方法。
  15. 請求項14において、
    前記通信コントローラは、前記複数の端末から送信される送信データを蓄積可能なバッファメモリを含み、
    前記間欠動作モードでの前記トランシーバーの前記動作の間に、前記送信データが前記バッファメモリに蓄積可能とされ、前記間欠動作モードでの前記通信コントローラの前記動作の間に、前記バッファメモリに蓄積された前記送信データが読み出されることを特徴とする送受信機の動作方法。
  16. 請求項15において、
    前記間欠動作モードでの前記通信コントローラの前記動作の間に前記バッファメモリから読み出された前記送信データは、前記ダイレクトメモリアクセスコントローラによりメモリ転送されることを特徴とする送受信機の動作方法。
  17. 請求項16において、
    前記複数の端末の前記固有識別情報は、前記複数の端末から送信される前記送信データのパケットヘッダ情報であることを特徴とする送受信機の動作方法。
  18. 請求項17において、
    前記複数の端末の前記固有識別情報としての前記送信データの前記パケットヘッダ情報は、前記複数の端末のアドレス情報であることを特徴とする送受信機の動作方法。
  19. 請求項18において、
    前記通信コントローラは、前記1つの動作モードとしての前記連続動作モードに前記送受信機の前記動作モードを設定する前記固有識別情報としての前記アドレス情報を格納するアドレス設定レジスタを含むことを特徴とする送受信機の動作方法。
  20. 請求項19において、
    前記通信コントローラには、前記送受信機の外部から供給される外部制御信号が供給可能とされ、
    前記外部制御信号に応答して、前記通信コントローラは前記送受信機の動作モードを前記連続動作モードに強制的に設定可能とされたことを特徴とする送受信機の動作方法。
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