WO2008072409A1 - 通信システム、通信装置及び通信方法、並びにコンピュータ・プログラム - Google Patents

通信システム、通信装置及び通信方法、並びにコンピュータ・プログラム Download PDF

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WO2008072409A1
WO2008072409A1 PCT/JP2007/069207 JP2007069207W WO2008072409A1 WO 2008072409 A1 WO2008072409 A1 WO 2008072409A1 JP 2007069207 W JP2007069207 W JP 2007069207W WO 2008072409 A1 WO2008072409 A1 WO 2008072409A1
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WO
WIPO (PCT)
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cluster
time slot
wusb
communication
transaction
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Application number
PCT/JP2007/069207
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English (en)
French (fr)
Inventor
Akihiro Ihori
Original Assignee
Sony Corporation
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/04—Scheduled access
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0446—Resources in time domain, e.g. slots or frames

Definitions

  • the present invention relates to a communication system, a communication apparatus and a communication method, and a computer for performing communication between a “host” such as a PC and a “device” that is a peripheral device such as a printer via a USB interface.
  • a “host” such as a PC
  • a “device” that is a peripheral device such as a printer via a USB interface.
  • UWB Ultra Wide Band
  • WUSB which adopts the multiband OFDM system promoted by the Wimedia Alliance as a standard for the physical layer and MAC layer
  • the present invention relates to a communication system, a communication apparatus and a communication method for performing communication between a host and a device, and a computer program.
  • the present invention relates to a communication system, a wireless communication apparatus and a wireless communication method, and a computer program that realizes isochronous transfer having priority over Balta transfer in WUSB, and in particular, isochronous transfer is performed.
  • a communication system a wireless communication apparatus and a wireless communication method
  • a computer program that realizes isochronous transfer having priority over Balta transfer in WUSB, and in particular, isochronous transfer is performed.
  • V relates to a communication system, a wireless communication apparatus and a wireless communication method, and a computer program that perform priority communication in units of devices.
  • USB Universal Serial Bus
  • RS-232C serial port
  • USB parallel port
  • USB was initially designed by four companies, including Intel, Inc. The specifications are now being developed and managed by USB Implementers Forum, Inc. (USB—IF), now an NPO! /
  • USB In USB, a specification group called a USB class is defined which is grouped according to functions of peripheral devices. Since devices created according to their respective class specifications provide the same functionality, class-compliant devices can be operated by class'drivers' and there is no need to have separate driver 'software for each device .
  • USB is widely used as a technology that enables communication between a “host” such as a PC and a “device” that is a peripheral device such as a printer.
  • Communication (transaction) using USB basically takes the form that scheduling is performed on the host side, communication is always started from the host side, and the device responds to this. Even when there is data to be sent from the device to the host, the device responds to inquiries from the host.
  • both the host and device sides can have multiple logical channels (called “pipes” in USB) at the same time. The device partner is always the host. The end point of the pipe is called the end point.
  • the USB supports a plurality of transfer modes so that it can be used for various purposes, and a different transfer mode can be designated for each noise.
  • “Control transfer” mode is used for device configuration control
  • “Interrupt transfer” mode is used to transfer small amounts of data from the keyboard and mouse in small chunks
  • “Balta transfer” mode is used for storage devices and scanners. This is used to transfer a relatively large amount of data intermittently and reliably
  • the “isochronous transfer” mode is used to transfer large amounts of data such as video and audio data.
  • a priority relationship is defined between these transfer modes. For example, the isochronous transfer mode is prioritized over the balta transfer to guarantee the data transfer volume per unit time (however, in order to prevent the balta transfer from being completely stopped, the isochronous transfer mode is not used. There is an upper limit on the amount of occupancy). Also, all pipes with the same transfer mode are equal.
  • USB is originally a transmission method using a wired cable, and USB 2.0, which realizes High Speed mode (maximum 480 Mbps) that can transfer at a speed exceeding IEEE1394 (maximum 400 Mbps) according to the standard, has become widespread. ing. Recently, the development of “Wireless USB”, which extends USB and combines wired safety, communication speed, and ease of use with wireless, is underway. For example, in consideration of many differences between wired USB and wireless USB, a mechanism for compensating a relatively significant error rate in wireless USB has been proposed (see, for example, Patent Document 1). thing).
  • USB The wireless USB defined by IF (described above) is called “Certified Wireless Universal Serial Bus”.
  • WUSB uses UWB (Ultra Wide Band), a wireless technology that uses ultra-wideband.
  • UWB is a communication method that uses a very wide frequency band from 3.1 GHz to 10.6 GHz and realizes large-capacity wireless data transmission of about 100 Mbps at a short distance.
  • I EEE802.15 3 and others have devised a UWB communication method that performs access control using a packet structure that includes a preamble.
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • the band from 3.1 GHz to 10.6 GHz is divided into multiple subbands each having a width of 528 MHz, and frequency hopping (FH) is performed between the subbands.
  • WUSB it is possible to communicate at a maximum speed of 480 Mbps at a communication range of 3 meters and at a maximum speed of 110 Mbps at 10 meters.
  • WUSB uses a star topology and supports up to 127 devices on a single host.
  • a digital camera operates as a device when connected to a computer, and operates as a host when sending an image directly to a printer.
  • the bandwidth is managed using “Superframe” as a unit time, and one superframe further has 256 time slots (Media Access Slot: MAS). ).
  • the WUSB host reserves the amount of MAS necessary for communication with the connected WUSB device (in other words, it does not reserve MAS from the WUSB device side). Since the isochronous transfer mode is processed with priority over other transfer modes, a certain amount of data transfer is guaranteed according to the number of MAS reservations for the WUSB cluster. However, it does not assign a specific MAS to exactly one pipe, but it is an implementation that changes the transaction schedule to some extent depending on the communication status!
  • the MAC layer specification formulated by WiMedia is formulated so that, in addition to WUSB, higher layers such as Wirelessl394 and WiNet can simultaneously use multiband OFDM UWB. Has been. For this reason, it is assumed that two or more UWB communication systems with different upper layers coexist in the coverage area. In such cases, arbitration is performed in the MAC layer.
  • the superframe is divided into 256 MASs and managed, and each upper layer using UWB reserves the necessary number of MASs for the MAC layer using Distributed Reservation Protocol (DRP). To do. Since each upper layer can occupy the reserved MAS, there is no interference between upper layers (for example, there is no interference between WUSB and Wireless 1394 or WiNet).
  • DRP Distributed Reservation Protocol
  • the WUSB host first estimates the bandwidth required for each WUS B device in order to calculate the number of required MASs. For example, for interrupt transfer or isochronous transfer, the required bandwidth is explicitly specified by the class driver of the WUSB device. On the other hand, since there is no explicit bandwidth specification for Balta transfer or control transfer, control such as dynamically increasing or decreasing the bandwidth allocated according to the queue length is required (however, this control algorithm is Since it is out of the scope of the present invention, detailed description is omitted here). When the WUSB host determines the number of MASs required for each WUSB device, it actually reserves the MASs using DRP.
  • the use status of each MAS in the superframe is managed using the MAS management table (MAS Availability Information).
  • MAS Availability Information the MAS usage status of each WUSB device is managed in the device information management table.
  • the device information management table is provided with a device information entry including Device Availability Information consisting of a 256-bit bit mask for each WUSB device connected to the WUSB host (see Non-Patent Document 2, for example). )
  • the procedure for communication management by the WUSB host using the MAS management table and the device information management table is as follows.
  • Fig. 3 shows a configuration example of a device information management table used in the communication management procedure described above.
  • Device Availability Info consists of a 256-bit length field, The MAS that can be executed by a chair is represented in bitmap format. In other words, in the MAS corresponding to the bit position written with 1 in the Device Availability Info field, the device is subject to transaction scheduling.
  • FIG. 1 schematically shows the use status of the WUSB MAS in the superframe as indicated by Device Availability Info in Table 1. In the band indicated by the diagonal lines in the figure, all WUSB devices A to D in the WUSB cluster are candidates for S transactions.
  • the WUSB specification defines a priority relationship between transfer modes (described above), and the bandwidth secured by the WUSB host is not evenly allocated to each WUSB device.
  • WUSB can be transferred within the same time because the communication speed in the physical layer changes due to instability of the transmission path such as communication distance and communication status. The amount of data changes constantly. For this reason, in order to continue to guarantee the data transfer dormitory in the isochronous transfer mode, complicated control such as adding MAS reservation or ensuring the stability of the transmission path by link adaptation is required. .
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-216015
  • Non-patent document 1 Wireless Universal serial Bus specification (May 12, 20 05 Revisionl. 0)
  • Non-Patent Document 2 Wireless Host Controller Interface (WHCI) Specificatio for Certified Wireless Universal Serial Bus (June 16, 2006 Revisi onO. 95)
  • WHCI Wireless Host Controller Interface
  • An object of the present invention is to apply UWB, which is a radio technology using ultra-wideband, and to use WUSB that adopts the multiband OFD M system promoted by the Wimedia Alliance as a standard for the physical layer and the MAC layer. It is an object of the present invention to provide an excellent communication system, communication apparatus and communication method, and computer program that can suitably perform communication between a host and a device.
  • a further object of the present invention is to provide an excellent communication system, communication apparatus and communication method, and computer program capable of performing priority communication on a device basis in a WUSB communication environment where isochronous transfer cannot be used. It is to provide.
  • the present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems.
  • the first aspect of the present invention is that a bandwidth is reserved in units of a predetermined time slot for each superframe, and a plurality of devices are used.
  • a communication system in which each device shares a time slot reserved in the cluster, time slot reservation means for reserving one or more time slots in a superframe for the cluster, and the reserved time This is a communication system characterized by comprising a time slot allocation means for allocating slots with a difference in transaction opportunities between devices in a cluster.
  • system refers to a plurality of devices (or a function module for realizing a specific function). Yule refers to a logical collection of items, and whether or not each device or functional module is in a single enclosure is particularly questionable! / ⁇ (hereinafter the same).
  • USB which is widely used as a general-purpose bus' interface standard, supports a plurality of transfer modes with priority relationships, and can specify different transfer modes for each pipe.
  • WUSB which is formulated and managed by USB-IF, is representative.
  • each pipe having the same transfer mode is treated fairly.
  • a Balta transfer addressed to WUSB device A and a Balta transfer addressed to WUSB device B can send data at the same rate. This is achieved by the WUSB host acquiring MAS in a batch and scheduling the communication of each pipe fairly. Usually, scheduling such as round robin is used.
  • the WUSB host is simultaneously used by a plurality of network upper layers adopting a physical layer and a MAC layer established by WiMedia Alliance, and from the superframe, Reserve the MAS to be used in the WUSB cluster, and allocate the reserved MAS with a difference in transaction opportunity between devices in the cluster! /.
  • the WUSB host has a device information entry table (Device Availability Info) in which a MAS that can execute a transaction is described in a bit map format for each WUSB device in the WUSB cluster. Is used to manage the bandwidth allocation of MAS reserved in the super frame, but at least a part of the reserved MAS is allocated only to a specific WUSB device. In other words, instead of copying the contents of the MAS reserved in the WUSB cluster as it is to the device information entry for each WUSB device, all the MASs secured as the WUSB cluster should be copied. Share with all WUSB devices!
  • Each WUSB device is assigned to a MAS marked in its device information entry.
  • Transaction 'schedule subject In other words, when the time slot reserved for the WUSB cluster is reached in the superframe, the device information entry is referred to, and the device information entry indicates that the transaction can be executed. When transaction execution starts, transaction scheduling is performed.
  • the WUSB host accepts transaction requests from applications and class drivers that use each WUSB device, and is based on the total bandwidth required for the transactions of each WUSB device in the WUSB cluster. ! /, Determine the number of time slots needed by the WUSB cluster, and reserve time slots in the superframe.
  • the WUSB host registers the device information entry of each WUSB device in accordance with the number of time slots required for the transaction of each WUSB device in the WUSB cluster. For example, if the number of time slots required between WUSB devices is not uniform, such as when some pipes are in the isochronous transfer mode, at least some of the MAS reserved by the WUSB cluster will be assigned to a specific WUSB device. By assigning only to, there is a difference in transaction opportunities between WUSB devices.
  • the second aspect of the present invention provides a process for performing bandwidth reservation in a cluster composed of a plurality of devices in a communication environment in which a plurality of network upper layers simultaneously use a superframe.
  • a computer 'program written in a computer readable form for execution on a computer the computer allocating a time slot reservation procedure for the computer to reserve one or more time slots in a superframe for a cluster;
  • a computer program according to the second aspect of the present invention is a predetermined process on a computer. It defines a computer 'program written in a computer-readable format to realize the logic.
  • a cooperative action is exerted on the computer, and in the communication system according to the first aspect of the present invention, within the cluster. It is possible to operate as a host that oversees the operation of S.
  • some of the MASs acquired by the WUSB host belong to a specific WUSB device by setting a scheduling mechanism of the WUSB host so that only a specific WUSB device can be used. Pipes are prioritized. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an excellent communication system, communication apparatus and communication method, and computer program capable of performing priority communication on a device basis in a WUSB communication environment in which isochronous transfer cannot be used. Can do.
  • FIG. 1 is a functional block diagram for performing communication management using a MAS management table and a device information management table in a WUSB communication system.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the state of MAS usage of WUSB in the super frame indicated by Device Availability Info in Table 3.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the WUSB MAS usage status in the superframe indicated by Device Availability Info in Table 1.
  • the present invention relates to a WUSB communication system using multiband OFDM UWB.
  • WUSB uses the physical layer and MAC layer established by the WiMedia Alliance, and other upper layers such as Wirelessl394 and WiNet can be used simultaneously.
  • WiMedi a Alliance, a network is operated every superframe of a predetermined time. Each superframe is further divided into 256 MASs, and the upper layer itself Reserve MAS to use.
  • the WUSB host reserves the required number of MASs and performs transaction scheduling for each WUSB device in the W USB cluster.
  • FIG. 1 shows a functional block diagram for performing communication management using the MAS management table and the device information management table in the WUSB communication system.
  • Each functional block in the figure is implemented on, for example, a WUSB host that controls a single WUSB cluster.
  • the class' driver is software for realizing a function specific to each device (in the case of a printer, data is sent and printed). For example, an application such as a spreadsheet calls a printer class 'driver to perform printing, or calls a mass storage class' driver to read or write a file. Upper layers such as class driver applications require transactions to communicate with WUSB devices.
  • the MAS management table is a table that describes the reservation status of MASs in superframes in the upper layers of multiple networks that simultaneously use multiband OF DM UWB such as WUSB, Wirelessl394, and WiNet, and is managed in the MAC layer. ing .
  • WUSB the host centrally reserves the MAS in the MAS management table.
  • Table 2 shows an example of the structure of the MAS management table.
  • each entry is provided in the MAS management table for each upper layer that requests a bandwidth in the superframe, and each entry is a 256-bit bit corresponding to each MAS in the superframe.
  • MAS reservation status is managed using a map.
  • the bit is set to 1 in the MAS position reserved for the WUSB cluster.
  • the corresponding bit position of the “Other” upper layer entry is marked.
  • another WUSB cluster another WUSB host and a WUSB device connected to it
  • reserves the MAS reserves the MAS, The corresponding bit position of the “other” upper layer entry is marked.
  • the MAS reservation in the MAS management table is exclusive and the same bit position is not marked across two or more entries.
  • the device information management table conforms to the WHCI specification (for example, see Non-Patent Document 2) and the HWA specification (for example, refer to 8. 5. 3. 7 of Non-Patent Document 1).
  • the MAS in which the device can execute transactions is shown in bitmap format. That is, each WUSB device is subject to a transaction 'schedule in the MAS corresponding to the bit position where 1 is written in its Device Availability Info field (described above).
  • the device information management table assumes the same configuration as that shown in Table 1, and an entry is provided for each WU SB device connected to the WUSB host.
  • the Device Availability Info field indicating the location of the available MAS of the WUSB device to be used and other information (encryption key, address, etc.) are recorded.
  • the communication management unit queues transaction requests from higher layers.
  • the communication management unit analyzes the transaction request from the upper layer, calculates the number of MAS required for communication with the WUSB device, and controls the registration of the reserved MAS by referring to the MAS management table. Do. Then, the reserved MAS is assigned to each WUSB device and registered in the device information management table. In normal WUSB, the same MAS information (that is, the entire MAS group reserved for the WUSB cluster) is registered in all entries in the device information management table (described above).
  • Transaction 'The scheduler manages the transaction schedule of each WUSB device for each superframe. Specifically, when the MAS reserved by the WUSB host in the superframe is reached, one device is selected from the device group that has a transaction request in the queue, and the transaction is executed. At this time, referring to the device information management table, the MAS cannot be used! /, WUSB device (ie, a device that is not subject to transaction 'schedule where 1 is not written in the bit position corresponding to MAS) Is excluded. In addition, a WUSB device that can use the MAS.
  • WUSB controller chip specifications such as WHCI (see Non-Patent Document 2) stipulate that the round robin method is used for Balta transfer.
  • the WUSB host copies the contents of the MAS reserved in the MAS management table to the Device Availability Info of all entries in the device information management table as they are.
  • the bitmap that represents the MAS assigned to the WUSB cluster on the MAS management table and the Device Availability Info bitmap for each device in the device information management tape node in the WUSB cluster have the same contents. All devices in the WUSB cluster will be given a fair transactional chance to the device.
  • the communication management unit does not share the reserved MAS in the MAS management table with all WUSB devices, but at least a part of the reserved MAS. Is assigned only to specific WUSB devices (specifically, devices that use high-priority communications). In other words, the communication management unit changes the contents of Device Availability Info for each device that does not directly copy the contents of the MAS reserved in the MAS management table to the Device Availability Info of all entries in the device information management table.
  • the communication management unit registers only one fifth of the MASs secured in the MAS management table in the Device Availability Info of Device A, and the other one fifth of the Device Availability of Device B. Register with Info, and register the rest with Device Availability Info for all devices in the WUSB cluster.
  • some MASs interpret that only a specific WUSB device that can be shared by all WUSB devices in the WUSB cluster can execute transactions. The transaction 'scheduler inevitably selects the specific WUSB device when selecting a communication partner in some of these MASs.
  • Table 3 below shows a configuration example of a device information management table when the contents of Device Availability Info are changed for each device.
  • Each WUSB device is subject to a transaction schedule in the MAS marked in its Device Availability Info field (described above). Therefore, in some MASs, only specific devices are subject to transaction scheduling. In the example shown in Table 3, only the device A is transactional for the MAS marked only for device A. Scheduled, and only the device C is the transaction for the MAS marked only for device C. Device B In a MAS marked with and D, both devices B and D are subject to transaction scheduling.
  • FIG. 2 schematically shows the WUSB MAS usage status in the superframe indicated by Device Availability Info in Table 3.
  • time slot group # 1 only device A is a candidate for transaction, and in time slot groups # 2-1 and # 2-2, each device A to D is a candidate for transaction.
  • group # 3 only device C is a candidate for transaction, and in time slot group # 4, devices B and D are candidates for transaction.
  • the device information management table describes the transaction schedule within the WUSB cluster, and is changed on the MAS management table that manages the MAS reservation status with other upper layers. There is no.
  • the bitmap that is the logical sum of Device Availability Info of each entry in the device information management table is the MAS management table.
  • Table 4 shows the contents of the MAS management table that matches the device information management table shown in Figure 2.
  • the communication management unit adds an entry for the device to the device information management table.
  • the application or class' driver that uses the WUSB device specifies the bandwidth required for communication. If the bandwidth is not specified, the required bandwidth is estimated by referring to the length of the queue that holds the transaction waiting to be processed. If multiple end points are used at the same time, the specified or estimated bandwidths are summed. Then, the communication management unit registers the total bandwidth in the corresponding entry of the device information management table.
  • the communication management unit registers the current communication speed (physical layer rate) with each WUSB device in the corresponding entry of the device information management table.
  • the communication management unit calculates the number of MAS required for each device based on the physical layer rate and required bandwidth of each WUSB device. At the same time, the total number of required MASs is calculated.
  • the communication management unit refers to the MAS management table and obtains the number of MASs already reserved.
  • the communication management unit compares the number of necessary MASs with the number of reserved MASs. If the number of MAS is insufficient, DRP is used to reserve a free MAS. If there is an unnecessary MAS, the MAS is released. The reservation or release result is reflected in the MAS management table. (7) The communication management unit sets the location of the MAS where the device can be used, for Device Availability Info of each entry in the device information management table. If there is a device that started the transaction preferentially! /, Prepare a MAS that can be used only by some devices according to the number of MASs that the device needs.
  • the algorithm for assigning each MAS reserved by the WUSB host on the MAS management table to the device in the WUSB cluster is not particularly limited.
  • the class' driver notifies the communication management unit of the bandwidth required for requesting the transaction, and the communication management unit calculates the number of MASs necessary to send the bandwidth and calculates the device availability.
  • the position of the MAS to be marked may be selected randomly.
  • the necessary bandwidth may be notified independently of exchanging the transaction request, or if the bandwidth that was originally attached to the transaction request in the isochronous transfer mode is diverted! You can use this method! / In the latter case, the power that appears to be using the isochronous transfer mode from the class' driver is actually possible using the Balta transfer.
  • a method for determining which device's transaction is given priority is also arbitrary.
  • the device to prioritize the transaction can be determined by any of the following methods.
  • Method 1 The application or class' driver notifies the communication management unit that “desired priority communication”.
  • Method 2 Using the management tool, set information on which device the WUSB host administrator should prioritize in the communication manager.
  • Method 3 A predetermined algorithm is incorporated into the communication management unit. For example, if the queue length is less than a certain value Adopt an algorithm that gives a priority communication system to the device above.
  • the power described above centering on the embodiment applied to WUSB is not limited to this.
  • the present invention can be similarly applied to various communication systems that reserve bandwidth in units of time slots at predetermined time intervals and share reserved time slots with devices in one cluster (or network).
  • the application range is not limited to wireless communication, but includes various communication technologies.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

　アイソクロナス転送が利用できないＷＵＳＢ通信環境下において、デバイス単位で優先通信を行なう。 　ＷＵＳＢホストは、トランザクションを実行可能となるＭＡＳをビットマップ形式で記述したデバイス情報エントリをＷＵＳＢデバイス毎に設けたデバイス情報管理テーブルを用いて、スーパーフレーム中で予約したＭＡＳの帯域割り当てを管理するが、予約済みのＭＡＳのうち少なくとも一部を特定のＷＵＳＢデバイスにのみ割り当てる。デバイス情報エントリ中でマークされているＷＵＳＢデバイスのみがトランザクション・スケジュールの対象となる。  

Description

明 細 書
通信システム、通信装置及び通信方法、並びにコンピュータ 'プログラム 技術分野
[0001] 本発明は、 USBインターフェースを経由して PCなどの「ホスト」とプリンタなどの周 辺機器である「デバイス」の間での通信を行なう通信システム、通信装置及び通信方 法、並びにコンピュータ 'プログラムに係り、特に、超広帯域を用いる無線技術である UWB (Ultra Wide Band)を応用するとともに、物理層及び MAC層の規格として Wimedia Allianceが推進するマルチバンド OFDM方式を採用した WUSBを利用 してホストとデバイス間の通信を行なう通信システム、通信装置及び通信方法、並び にコンピュータ.プログラムに関する。
[0002] さらに詳しくは、本発明は、 WUSBにおいて、バルタ転送よりも優先するァイソクロ ナス転送を実現する通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンビ ユータ.プログラムに係り、特に、ァイソクロナス転送が利用できない通信環境下にお
V、てデバイス単位で優先通信を行なう通信システム、無線通信装置及び無線通信方 法、並びにコンピュータ 'プログラムに関する。
背景技術
[0003] USB (Universal Serial Bus)は、シリアルポート（RS— 232C)やパラレルポー トなどのレガシーポートに代替される、プラグアンドプレイに対応した汎用バス'インタ 一フェース規格である。 USBは、当初米インテル社を始めとする 4社で仕様が策定さ れた力 現在は NPOである USB Implementers Forum, Inc. (USB— IF)によ つて仕様の策定や管理が行なわれて!/、る。
[0004] USBでは、周辺機器の機能に応じてグループ分けされた USBクラスと呼ばれる仕 様群が定義されている。それぞれのクラス仕様に従って作成されたデバイスは同じ機 能を提供していることから、クラス準拠のデバイスはクラス'ドライバによって動作する ことができ、デバイス毎に個別のドライバ 'ソフトウェアを用意する必要がない。 USB は、 PCなどの「ホスト」と、プリンタなどの周辺機器である「デバイス」の間での通信を 可能にする技術として広く普及している。 [0005] USBを利用した通信（トランザクション）は、基本的に、ホスト側でスケジューリングが 行なわれ、常にホスト側から通信が開始され、デバイスがこれに応答するという形態を とる。デバイスからホストに送信するデータがある場合も、ホストからの問い合わせに 対してデバイスが応答するという形になる。 USBでは、ホスト側もデバイス側も複数の 論理的通信路 (USBでは「パイプ」と呼ばれる）を同時に持つことができる。デバイス の接続相手は常にホストとなる。パイプの端点をエンド '·ポイントと呼ぶ。
[0006] USBは、さまざまな用途で利用できるように、複数の転送モードをサポートしており 、ノイブ毎に異なる転送モードを指定することができる。「コントロール転送」モードは デバイスの設定 '制御に利用され、「インタラプト転送」モードはキーボードやマウスか らの少量のデータを細切れに転送するために利用され、「バルタ転送」モードは記憶 装置やスキャナなどからの比較的まとまったデータを断続的且つ確実に転送するた めに利用され、「ァイソクロナス転送」モードは映像や音声データなどの大容量データ を転送するために利用される。
[0007] これらの転送モード間では優先関係が定められている。例えば、ァイソクロナス転送 モードは、単位時間当たりのデータ転送量を保証するために、バルタ転送よりも優先 される（但し、バルタ転送が完全に止まってしまわないように、全帯域のうちァイソクロ ナス転送の占める分量には上限が定められている）。また、同じ転送モードのパイプ はすべて対等である。
[0008] USBは、本来は有線ケーブルを利用した伝送方式であり、規格上 IEEE1394 (最 大 400Mbps)を越える速度で高速転送できる High Speedモード（最大 480Mbps )を実現した USB2. 0が広く普及している。最近では、 USBを拡張し、有線の安全性 と通信速度、無線の使い易さを融合した" Wireless USB"の開発が進められている 。例えば、有線 USBと無線 USBとの間の多くの相違点を考慮して、無線 USBにおけ る比較的重大なエラー率を補償するメカニズムについて提案がなされている（例えば 、特許文献 1を参照のこと）。 USB— IF (前述）が定める無線 USBのことを特に" Cert ified Wireless Universal Serial Bus"と言う力 S、以下では単に「WUSB」と呼 ぶことにする。
[0009] WUSBは、超広帯域を用いる無線技術である UWB (Ultra Wide Band)を応用 しており、物理層及び MAC層の規格としては WiMedia Allianceが推進するマル チバンド OFDM方式を採用している（例えば、非特許文献 1を参照のこと）。ここで、 UWBは、 3. 1GHz〜； 10. 6GHzという非常に広い周波数帯域を使用し、近距離な がら 100Mbps程度の大容量の無線データ伝送を実現する通信方式であり、例えば I EEE802. 15. 3などにおいて、プリアンブルを含んだパケット構造を用いてアクセス 制御を行なう UWB通信方式が考案されている。また、 OFDM (Orthogonal Freq uency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）は、送信データをシンポ ル区間内で相互に直交する周波数からなるサブキャリアに分配して伝送する変調方 式であり、各キャリアの帯域が狭帯域となり、周波数利用効率が非常に高ぐ周波数 選択性フェージング妨害に強い。マルチバンド OFDM方式では、 3. 1GHzから 10. 6GHzまでの帯域をそれぞれ 528MHz幅からなる複数のサブバンドに分割して、サ ブバンド間を周波数ホッピング (FH)する。
[0010] WUSBによれば、通信範囲 3メートルで最高 480Mbps、 10メートノレで最高 110M bpsの速度での通信が可能になる。 WUSBはスタートポロジを使用し、 1台のホストで 最大 127台のデバイスに対応する。いわゆる Dual— role Deviceにも対応しており 、例えばデジタルカメラはコンピュータに接続されているときはデバイスとして動作し、 プリンタに直接画像を送るときにはホストとして動作する。
[0011] WUSBの MAC層規格として適用する WiMedia Allianceでは、「スーパーフレー ム（Superframe)」を単位時間として帯域が管理され、 1つのスーパーフレームはさら に 256個の時間スロット（Media Access Slot： MAS)に分割される。 WUSBホスト は、接続中の WUSBデバイスとの通信に必要な量の MASを予約する（言い換えれ ば、 WUSBデバイス側からは MASを予約しない）。ァイソクロナス転送モードは他の 転送モードよりも優先的に処理されるので、 WUSBクラスタに対する MASの予約数 に応じて一定量のデータ転送が保証される。但し、特定の MASを厳密に 1つのパイ プに割り当てる訳ではなぐ通信状態などに応じてある程度柔軟にトランザクション'ス ケジュールを変更するような実装になって!/、る。
[0012] ここで、 WiMediaが策定した MAC層仕様は、 WUSB以外にも、 Wirelessl394や WiNetなどの上位層が同時にマルチバンド OFDM UWBを利用できるように策定 されている。このため、電波到達圏内に上位層が異なる 2以上の UWB通信システム が共存するという事態が想定される。このような場合、 MAC層において調停が行な われる。
[0013] スーパーフレームは 256個の MASに分割して管理されており、 UWBを利用する 各上位層は、 Distributed Reservation Protocol (DRP)を用いて、 MAC層に 対して必要な数の MASを予約する。各上位層は予約した MASを占有できるので、 上位層同士での干渉は起こらない（例えば、 WUSBと、 Wireless 1394や WiNet間 での干渉は起こらない）。
[0014] WUSBの場合、 WUSBホストは必要な MASの数を算出するために、まず各 WUS Bデバイスが必要とする帯域幅を推定する。例えばインタラプト転送ゃァイソクロナス 転送については、必要な帯域幅が WUSBデバイスのクラス'ドライバによって明示的 に指定される。一方、バルタ転送やコントロール転送については明示的な帯域幅の 指定がないので、例えばキュー長に応じて割り当てる帯域幅を動的に増減させるな どの制御が必要となる（但し、この制御アルゴリズムについては本発明の範囲外なの で、本明細書では詳細な説明を省略する）。そして、 WUSBホストは、各 WUSBデバ イスに必要な MASの数を決定したら、 DRPを用いて実際に MASを予約する。
[0015] マルチバンド OFDM UWBを同時に利用する MAC層においては、 MAS管理テ 一ブル（MAS Availability Information)を用いてスーパーフレーム内の各 MA Sの使用状況が管理されている。また、 WUSBでは、各 WUSBデバイスの MASの 使用状況を、デバイス情報管理テーブルで管理している。デバイス情報管理テープ ルには、 WUSBホストに接続する WUSBデバイス毎に 256ビットのビットマスクからな る Device Availability Informationを含んだデバイス情報エントリが設けられて V、る (例えば、非特許文献 2を参照のこと）。
[0016] WUSBクラスタ内において、 WUSBホストが MAS管理テーブル及びデバイス情報 管理テーブルを用いて通信管理を行なう手順は概ね以下の通りとなる。
[0017] (1) WUSBデバイスの初期化時に、デバイス情報管理テーブルに当該デバイス用の エントリを追加する。
(2) WUSBデバイスを使用するアプリケーション若しくはクラス'ドライバは、通信に必 要な帯域幅を指定する。帯域幅の指定がない場合は、処理待ちのトランザクションを 保持するキューの長さなどを参考に必要な帯域幅を推定する。複数のエンド '·ポイン トを同時に使う場合には、指定又は推定された帯域幅を合計する。合計帯域幅を、 デバイス情報管理テーブルの該当エントリに登録する。
(3)現在の各 WUSBデバイスとの通信速度（物理層レート）をデバイス情報管理テー ブルの対応するエントリに登録する。
(4)各 WUSBデバイスの物理層レートと必要帯域幅を基に、必要とする MASの合計 数を算出する。
(5) MAS管理テーブルを参照して、既に予約済みの MAS数を入手する。
(6)必要な MASの数と予約済みの MASの数を比較する。そして、 MASの数が不 足していれば、 DRPを用いて、空いている MASを予約する。また、不必要な MAS がある場合には、その MASを解放する。これら予約又は解放の結果を MAS管理テ 一ブルに反映する。
(7) WUSB用に予約した MASの位置を、デバイス情報管理テーブルの各エントリに コピーする。
(8)新たに他のデバイスが接続された場合には、 (1)に戻る。
(9)デバイスが切断された場合には、該当デバイスのエントリをデバイス情報管理テ 一ブルから削除して、 (2)に戻る。
(10)そして、アプリケーションの生成するトランザクションをキューに振り分けるのに並 行して、定期的に（2)以降の処理を繰り返し実行する。
[0018] 上述した通信管理手順において使用されるデバイス情報管理テーブルの構成例を 示している。
[0019] [表 1]
Figure imgf000007_0001
[0020] Device Availability Infoは 256ビット長のフィールドで構成され、 WUSBデバ イスが実行可能となる MASをビットマップ形式で表現するようになっている。すなわ ち、 Device Availability Infoフィールド中で 1が書き込まれたビット位置に相当す る MASにおいて、そのデバイスはトランザクション.スケジュールの対象となる。
[0021] 通常の WUSBでは、 DRPで予約した MASをデバイス情報管理テーブル内の各ェ ントリにコピーする（例えば、非特許文献 2を参照のこと）。このため、すべてのデバイ スの Device Availability Infoは同一の値となっている力 S、このことは DRPで予約 した MASをすベての WUSBデバイス（若しくは各パイプ）が公平に利用することを意 味する。図 3には、表 1において Device Availability Infoによって示される、スー パーフレーム中における WUSBの MAS使用状況を模式的に示している。同図にお いて斜線で示される帯域では、 WUSBクラスタ内のすべての WUSBデバイス A〜D 力 Sトランザクションの候補である。
[0022] 勿論、 WUSB仕様では転送モード間の優先関係を定めており（前述）、 WUSBホ ストが確保した帯域幅が各 WUSBデバイスに均等に割り当てられる訳ではない。しか しながら、 WUSBは、有線ケーブルを用いる USB2. 0とは異なり、通信距離や通信 状態といった伝送路の不安定性のために、物理層での通信速度が変化するので、 同じ時間内に転送できるデータ量も絶えず変化する。このため、ァイソクロナス転送 モードのデータ転送寮を保証し続けるためには、 MASの予約を追加する、あるいは リンク適応（Link Adaptation)によって伝送路の安定性を確保する、といった複雑 な制御が必要となる。
[0023] また、ある MASでトランザクションを実行する際に、トランザクションのスケジュール を決めるアルゴリズムは候補となる各デバイスに公平に適用される（すなわち、各パイ プの通信は公平に扱われる）ため、（物理層の転送レート、転送モード、希望する帯 域幅などが）全く同一の条件下では各 WUSBデバイスには同等のサービスが提供さ れることとなる。
[0024] このような要因により、ァイソクロナス転送モードにおける帯域幅を安定して確保す ることは難しいという問題がある。また、ァイソクロナス転送モードをハードウェアとして 実装するには制御が複雑で、回路規模が大きくなつてしまったり、製品の検証に時間 力 Sかかってしまったりする。このため、初期の WUSB製品ではァイソクロナス転送が サポートされなかったり、その後もコスト削減の観点からサポートを見送られたりする 可能性がある。このような場合、他のデバイスよりも優先的に帯域を使って通信する 仕組みが他になくなってしまう。
[0025] 特許文献 1 :特開 2006— 216015号公報
非特許文献 1： Wireless Universal serial Bus specification (May 12, 20 05 Revisionl . 0)
非特許文献 2 : Wireless Host Controller Interface (WHCI) Specif icatio n for Certified Wireless Universal Serial Bus (June 16, 2006 Revisi onO. 95)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0026] 本発明の目的は、超広帯域を用いる無線技術である UWBを応用するとともに、物 理層及び MAC層の規格として Wimedia Allianceが推進するマルチバンド OFD M方式を採用した WUSBを利用してホストとデバイス間の通信を好適に行なうことが できる、優れた通信システム、通信装置及び通信方法、並びにコンピュータ 'プロダラ ムを提供することにある。
[0027] 本発明のさらなる目的は、ァイソクロナス転送が利用できない WUSB通信環境下に おいて、デバイス単位で優先通信を行なうことができる、優れた通信システム、通信 装置及び通信方法、並びにコンピュータ 'プログラムを提供することにある。
課題を解決するための手段
[0028] 本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第 1の側面は、スーパーフ レーム毎に所定の時間スロットを単位として帯域の予約が行なわれるとともに、複数 のデバイスからなるクラスタ内では当該クラスタにおいて予約された時間スロットを各 デバイスで共有する通信システムであって、クラスタのためにスーパーフレーム中の 1 以上の時間スロットを予約する時間スロット予約手段と、該予約した時間スロットをクラ スタ内においてデバイス間でトランザクションの機会に差を設けて割り当てる時間スロ ット割り当て手段を具備することを特徴とする通信システムである。
[0029] 但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジ ユール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐 体内にあるか否かは特に問わな!/ヽ（以下、同様)。
[0030] 汎用バス'インターフェース規格として広く普及している USBは、優先関係が定めら れた複数の転送モードをサポートしており、パイプ毎に異なる転送モードを指定する こと力 Sできる。また最近では、 UWB無線技術に拡張した無線 USBの開発が進められ ており、 USB— IFが策定や管理を行なう WUSBが代表的である。
[0031] WUSBでは通常、転送モードが同じとなる各パイプの通信は公平に扱われる。例 えば、 WUSBデバイス A宛てのバルタ転送と WUSBデバイス B宛てのバルタ転送は 、等しい速度でデータを送ることができる。これは WUSBホストが MASを一括して獲 得し、各パイプの通信を公平にスケジュールすることによって実現される。通常、スケ ジユーリングにはラウンドロビンなどの方式が用いられる。
[0032] 一方、 WUSBでは、通信状態の変化により、絶えず通信のエラー率や伝送速度が 変化するので、ァイソクロナス転送モードを用いるパイプが要求する帯域幅を安定し て確保するためには、複雑な処理が必要になるという問題がある。
[0033] これに対し、本発明に係る通信システムでは、 WUSBホストは、 WiMedia Allian ceで策定される物理層及び MAC層を採用する複数のネットワーク上位層によって 同時に利用されスーパーフレームの中から、当該 WUSBクラスタにおいて使用する MASを予約するとともに、該予約した MASをクラスタ内においてデバイス間でトラン ザクシヨンの機会に差を設けて割り当てるようにして!/、る。
[0034] 具体的には、 WUSBホストは、トランザクションを実行可能となる MASをビットマツ プ形式で記述したデバイス情報エントリ（Device Availability Info)を WUSBクラ スタ内の WUSBデバイス毎に設けたデバイス情報管理テーブルを用いて、スーパー フレーム中で予約した MASの帯域割り当てを管理するが、予約済みの MASのうち 少なくとも一部を特定の WUSBデバイスにのみ割り当てるようにして!/、る。言!/、換え れば、 WUSBデバイス毎のデバイス情報エントリに、当該 WUSBクラスタで予約した MASの内容をそのままコピーしていくということは行なわず、 WUSBクラスタとして確 保したすべての MASをすベての WUSBデバイスで共有して!/、る訳ではな!/、。
[0035] 各 WUSBデバイスは、自分のデバイス情報エントリ中でマークされている MASに おいてトランザクション 'スケジュールの対象となる。すなわち、スーパーフレーム内で WUSBクラスタに予約された時間スロットに差し掛かったときに、デバイス情報管理テ 一ブルを参照して、デバイス情報エントリにおいてトランザクションを実行可能である ことが示されている WUSBデバイスのトランザクションの実行を開始するといぅトランザ クシヨン ·スケジューリングが行なわれる。
[0036] したがって、本発明に係る通信システムでは、デバイス情報管理テーブルにお!/、て WUSBデバイス毎にデバイス情報エントリの内容を変更するという構成を採用するこ とによって、 1つの WUSBクラスタ内においてデバイス間でトランザクションの機会に 差を設けることができる訳である。
[0037] ここで、 WUSBホストでは、各 WUSBデバイスを使用するアプリケーションやクラス' ドライバからトランザクションの要求を受け付けて、 WUSBクラスタ内の各 WUSBデバ イスのトランザクションに必要となる帯域幅の合計に基づ!/、て、 WUSBクラスタが必要 とする時間スロット数を決定して、スーパーフレーム中の時間スロットの予約を行なう、
[0038] そして、 WUSBホストでは、 WUSBクラスタ内の各 WUSBデバイスのトランザクショ ンに必要となる時間スロット数に応じて、各 WUSBデバイスのデバイス情報エントリの 登録を行なう。例えば、一部のパイプがァイソクロナス転送モードである場合のように 、 WUSBデバイス間で必要な時間スロット数が均一でなければ、 WUSBクラスタが予 約済みの MASのうち少なくとも一部を特定の WUSBデバイスにのみ割り当てること によって、 WUSBデバイス間でトランザクションの機会に差が設けられる。
[0039] また、本発明の第 2の側面は、複数のネットワーク上位層がスーパーフレームを同 時に利用する通信環境下において、複数のデバイスからなるクラスタ内での帯域予 約を行なうための処理をコンピュータ上で実行するようにコンピュータ可読形式で記 述されたコンピュータ 'プログラムであって、前記コンピュータに対し、クラスタのため にスーパーフレーム中の 1以上の時間スロットを予約する時間スロット予約手順と、該 予約した時間スロットをクラスタ内においてデバイス間でトランザクションの機会に差を 設けて割り当てる時間スロット割り当て手順とを実行させることを特徴とするコンビユー タ.プログラムである。
[0040] 本発明の第 2の側面に係るコンピュータ 'プログラムは、コンピュータ上で所定の処 理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ 'プログラムを定 義したものである。換言すれば、本発明の第 2の側面に係るコンピュータ 'プログラム をコンピュータにインストールすることによって、コンピュータ上では協働的作用が発 揮され、本発明の第 1の側面に係る通信システムにおいてクラスタ内の動作を統括す るホストとして動作すること力 Sできる。
発明の効果
[0041] 本発明に係る通信システムでは、 WUSBホストが獲得した MASのうち幾つかは特 定の WUSBデバイスだけが利用できるように WUSBホストのスケジューリング機構を 設定することによって、特定の WUSBデバイスに属するパイプが優先的に実施され る。したがって、本発明によれば、ァイソクロナス転送が利用できない WUSB通信環 境下において、デバイス単位で優先通信を行なうことができる、優れた通信システム 、通信装置及び通信方法、並びにコンピュータ 'プログラムを提供することができる。
[0042] 本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する 図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
図面の簡単な説明
[0043] [図 1]図 1は、 WUSB通信システムにおいて、 MAS管理テーブル及びデバイス情報 管理テーブルを用いて通信管理を行なうための機能ブロック図を示した図である。
[図 2]図 2は、表 3において Device Availability Infoによって示される、スーパー フレーム中における WUSBの MAS使用状況を模式的に示した図である。
[図 3]図 3は、表 1において Device Availability Infoによって示される、スーパー フレーム中における WUSBの MAS使用状況を模式的に示した図である。
発明を実施するための最良の形態
[0044] 以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
[0045] 本発明は、マルチバンド OFDM UWBを利用する WUSB通信システムに関する 。 WUSBは、 WiMedia Allianceで策定される物理層及び MAC層を採用しており 、 Wirelessl394や WiNetなど他の上位層を同時に利用することができる。 WiMedi a Allianceでは、所定時間のスーパーフレーム毎にネットワークが運営される。また 、各スーパーフレームはさらに 256個の MASに分割されており、上位層は、自身が 利用する MASを予約する。 WUSBホストは、必要となる個数の MASを予約して、 W USBクラスタ内で各 WUSBデバイスのトランザクション ·スケジューリングを行なう。
[0046] 図 1には、 WUSB通信システムにおいて、 MAS管理テーブル及びデバイス情報管 理テーブルを用いて通信管理を行なうための機能ブロック図を示して!/、る。同図中の 各機能ブロックは、例えば、ある 1つの WUSBクラスタを統括する WUSBホスト上で 実装されている。
[0047] クラス'ドライバは、デバイス毎に固有の機能（プリンタであれば、データを送り込ん で印刷する）を実現するためのソフトウェアである。例えば、表計算などのアプリケー シヨンが、プリンタのクラス'ドライバを呼び出して印刷を行ない、あるいはマスストレー ジ用のクラス'ドライバを呼び出してファイルの読み出しや書き込みを行なう。クラス'ド ライバゃアプリケーションなどの上位層は、 WUSBデバイスと通信を行なうトランザク シヨンを要求する。
[0048] MAS管理テーブルは、 WUSBや Wirelessl394、 WiNetなどのマルチバンド OF DM UWBを同時に利用する複数のネットワーク上位層におけるスーパーフレーム 中の MASの予約状況を記載したテーブルであり、 MAC層において管理されている 。 WUSBの場合、ホストが一元的に MAS管理テーブルへの MASの予約を行なう。 表 2には、 MAS管理テーブルの構成例を示している。
[0049] [表 2]
Figure imgf000013_0001
[0050] 上表に示す例では、 MAS管理テーブルにはスーパーフレーム中の帯域を要求す る上位層毎にエントリが設けられ、各エントリはスーパーフレーム中の各 MASに対応 する 256ビット長のビットマップを用いて MASの予約状況を管理している。 WUSBの エントリでは、当該 WUSBクラスタのために予約された MASの位置でビットが 1にな つている。一方、他の上位層が DRPを用いて MASを予約した場合には、「その他」 の上位層エントリの該当するビット位置がマークされる。また、他の WUSBクラスタ（別 の WUSBホストとそれに接続された WUSBデバイス）が MASを予約した場合も、「そ の他」の上位層エントリの該当するビット位置がマークされる。 MAS管理テーブルで の MASの予約は排他的であり、 2以上のエントリにまたがって同じビット位置がマー クされることはない。
[0051] デバイス情報管理テーブルは、 WHCI仕様 (例えば、非特許文献 2を参照のこと） や HWA仕様（例えば、非特許文献 1の 8. 5. 3. 7を参照のこと）に準拠し、 WUSBク ラスタ内の WUSBデバイス毎の 256ビット長の Device Availability Infoを用いて 、当該デバイスがトランザクションを実行可能となる MASをビットマップ形式で示すよ うになつている。すなわち、各 WUSBデバイスは、自身の Device Availability Inf oフィールドで 1が書き込まれたビット位置に相当する MASにおいて、トランザクション 'スケジュールの対象となる（前述）。本実施形態では、デバイス情報管理テーブルは 、表 1で示したものと同様の構成を想定しており、 WUSBホストに接続されている WU SBデバイス毎にエントリが設けられ、各エントリには、該当する WUSBデバイスの利 用可能な MASの位置を示す Device Availability Infoフィールドや、その他の情 報（暗号鍵やアドレスなど）が記録される。
[0052] 通信管理部は、上位層からのトランザクション要求をキューイングする。また、通信 管理部は、上位層からのトランザクション要求を解析して、 WUSBデバイスとの通信 に必要な MASの個数を計算し、 MAS管理テーブルを参照して予約した MASの登 録などの制御を行なう。そして、予約した MASを各 WUSBデバイスに割り当て、上 記のデバイス情報管理テーブルに登録する。通常の WUSBでは、デバイス情報管 理テーブルの全エントリに同一の MAS情報（すなわち WUSBクラスタ用に確保した MAS群全体）が登録される（前述）。
[0053] トランザクション 'スケジューラは、スーパーフレーム毎に、各 WUSBデバイスのトラ ンザクシヨンのスケジュールを管理する。具体的には、スーパーフレーム内で WUSB ホストが確保した MASに差し掛かると、キューにトランザクション要求があるデバイス 群の中から 1つのデバイスを選択して、トランザクションを実施する。この際、デバイス 情報管理テーブルを参照して、その MASを利用できな!/、WUSBデバイス（すなわち MASに対応するビット位置に 1が書き込まれていない、トランザクション'スケジユー ルの対象外となるデバイス）は除外する。また、その MASを利用できる WUSBデバイ ス（すなわち MASに対応するビット位置に 1が書き込まれたデバイス）が複数存在す る場合には、所定のアルゴリズムに従ってこのうち 1つのデバイスを選択して、トランザ クシヨンを実施する。例えば、 WHCI (非特許文献 2を参照のこと）などの WUSBコン トローラ.チップの仕様では、バルタ転送についてはラウンドロビン方式を用いると定 められている。
[0054] 通常の WUSBでは、 WUSBホストは、 MAS管理テーブルに予約した MASの内 容をデバイス情報管理テーブルのすべてのエントリの Device Availability Infoに そのままコピーする。この場合、 MAS管理テーブル上で WUSBクラスタに割り当てら れた MASを表すビットマップと、当該 WUSBクラスタ内のデバイス情報管理テープ ノレにおける各デバイスの Device Availability Infoのビットマップは同一の内容と なるから、 WUSBクラスタ内のすべてにデバイスに対して公平にトランザクションのチ ヤンスが与えられることになる。
[0055] これに対し、本実施形態では、通信管理部は、 MAS管理テーブルに予約した MA Sをすベての WUSBデバイスで共有させるのではなぐ予約済みの MASのうち少な くとも一部については、特定の WUSBデバイス（具体的には、優先度の高い通信を 用いるデバイス）にのみ割り当てる。すなわち、通信管理部は、 MAS管理テーブル に予約した MASの内容をデバイス情報管理テーブルのすべてのエントリの Device Availability Infoにそのままコピーするのではなぐデバイス毎に Device Avail ability Infoの内容を変える。
[0056] 例えば、通信管理部は、 MAS管理テーブルで確保した MASのうち、 5分の 1はデ バイス Aの Device Availability Infoのみに登録し、別の 5分の 1はデバイス Bの D evice Availability Infoに登録し、残りは WUSBクラスタ内のすべてのデバイスの Device Availability Infoに登録する、といった処理を行なう。このようなデバイス 情報管理テーブルの設定によれば、一部の MASでは、 WUSBクラスタ内のすべて の WUSBデバイスで共有されることはなぐ特定の WUSBデバイスだけがトランザク シヨンを実行可能と解釈される。そして、トランザクション 'スケジューラは、このような 一部の MASにおいて通信相手を選択する際には、必然的にその特定の WUSBデ バイスを選択することとなる。 [0057] 以下の表 3には、デバイス毎に Device Availability Infoの内容を変更した場合 のデバイス情報管理テーブルの構成例を示している。
[0058] [表 3]
Figure imgf000016_0001
[0059] 各 WUSBデバイスは自身の Device Availability Infoフィールドでマークされた MASにおいてトランザクション ·スケジュールの対象となる（前述）。したがって、一部 の MASでは特定のデバイスのみがトランザクション ·スケジュールの対象となる。表 3 に示す例では、デバイス Aのみがマークされた MASではデバイス Aのみがトランザク シヨン.スケジュールの対象となり、デバイス Cのみがマークされた MASではデバイス Cのみがトランザクション.スケジュールの対象となり、デバイス B及び Dがマークされ た MASではデバイス B及び Dの双方がトランザクション ·スケジュールの対象となる。
[0060] 図 2には、表 3において Device Availability Infoによって示される、スーパーフ レーム中における WUSBの MAS使用状況を模式的に示している。同図に示す例で は、時間スロット群 # 1ではデバイス Aのみがトランザクションの候補となり、時間スロッ ト群 # 2— 1及び # 2— 2では各デバイス A〜Dがトランザクションの候補となり、時間 スロット群 # 3ではデバイス Cのみがトランザクションの候補となり、時間スロット群 # 4 ではデバイス B及び Dがトランザクションの候補となる。
[0061] 表 3に示したように、デバイス情報管理テーブルにおいてデバイス毎に Device Av ailability Infoの内容を変更するという構成を採用することによって、 1つの WUSB クラスタ内においてデバイス間でトランザクションの機会に差を設けることができる、と V、うことを十分に理解されたレ、。
[0062] 但し、デバイス情報管理テーブルは WUSBクラスタ内でのトランザクション.スケジュ ールを記述したものであり、他の上位層との間での MASの予約状況を管理する MA S管理テーブル上では変更はない。すなわち、デバイス情報管理テーブル内の各ェ ントリの Device Availability Infoの論理和をとつたビットマップは、 MAS管理テ 一ブル上で当該 WUSBクラスタのエントリの内容と一致しなければならない。表 4に は、図 2に示したデバイス情報管理テーブルと一致する MAS管理テーブルの内容を 示している。
[表 4]
Figure imgf000017_0001
[0064] WUSBクラスタ内で、デバイス毎に Device Availability Infoの内容を変更しな 力 ¾MAS管理テーブル及びデバイス情報管理テーブルを用いて通信管理を行なう ための手順を以下に示す。
[0065] (1)通信管理部は、 WUSBデバイスの初期化時に、デバイス情報管理テーブルに 当該デバイス用のエントリを追加する。
[0066] (2)WUSBデバイスを使用するアプリケーション若しくはクラス'ドライバは、通信に必 要な帯域幅を指定する。帯域幅の指定がない場合は、処理待ちのトランザクションを 保持するキューの長さなどを参考に必要な帯域幅を推定する。複数のエンド '·ポイン トを同時に使う場合には、指定又は推定された帯域幅を合計する。そして、通信管理 部は、合計帯域幅を、デバイス情報管理テーブルの該当エントリに登録する。
[0067] (3)通信管理部は、現在の各 WUSBデバイスとの通信速度（物理層レート）をデバイ ス情報管理テーブルの対応するエントリに登録する。
[0068] (4)通信管理部は、各 WUSBデバイスの物理層レートと必要帯域幅を基に、デバイ ス毎に必要な MAS数を算出する。これと同時に、必要とする MASの合計数を算出 する。
[0069] (5)通信管理部は、 MAS管理テーブルを参照して、既に予約済みの MAS数を入 手する。
[0070] (6)通信管理部は、必要な MASの数と予約済みの MASの数を比較する。そして、 MASの数が不足していれば、 DRPを用いて、空いている MASを予約する。また、 不必要な MASがある場合には、その MASを解放する。これら予約又は解放の結果 を MAS管理テーブルに反映する。 [0071] (7)通信管理部は、デバイス情報管理テーブルの各エントリの Device Availability Infoに対して、デバイスが利用可能となる MASの位置を設定する。優先的にトラン ザクシヨンを開始させた!/、デバイスがある場合には、そのデバイスが必要となる MAS の数に応じて、一部のデバイスだけが利用できる MASを用意する。
[0072] (8)新たに他のデバイスが接続された場合には、（1)に戻る。
[0073] (9)デバイスが切断された場合には、該当デバイスのエントリをデバイス情報管理テ 一ブルから削除して、 (2)に戻る。
[0074] (10)そして、アプリケーションの生成するトランザクションをキューに振り分けるのに並 行して、定期的に（2)以降の処理を繰り返し実行する。
[0075] なお、上記の手順（7)において、 WUSBホストが MAS管理テーブル上で予約した 各 MASを当該 WUSBクラスタ内のデバイスに割り当てるためのアルゴリズムは特に 限定されない。
[0076] 例えば、クラス'ドライバがトランザクションを要求するために必要な帯域幅を通信管 理部に通知し、通信管理部はその帯域幅を送るのに必要な MAS数を計算して Devi ce Availability Infoを設定するが、マークする MASの位置はランダムに選択す るようにしてもよい。このとき、トランザクション要求をやりとりするのとは独立に必要な 帯域幅を通知しても良いし、あるいは、もともとァイソクロナス転送モードのトランザク シヨン要求に付随して!/、る帯域幅を流用するとレ、う方法を用いても良!/、。後者の場合 、クラス'ドライバからはァイソクロナス転送モードを用いているように見える力 実際に はバルタ転送が使われてレ、る、とレ、うような実装も可能となる。
[0077] また、 MASを利用できるデバイスが複数存在する場合に、どのデバイスのトランザ クシヨンを優先するかを決定する方法も任意である。例えば、以下の方法のいずれか によってトランザクションを優先すべきデバイスを決定することができる。
[0078] 方法 1：アプリケーション若しくはクラス'ドライバが「優先通信を希望」である旨を通信 管理部に伝達する。
方法 2：管理ツールを用いて、 WUSBホストの管理者がどのデバイスを優先すべきか に関する情報を通信管理部に設定する。
方法 3 :所定のアルゴリズムを通信管理部に組み込む。例えば、キュー長が一定値以 上になったデバイスに優先通信系を与えるといったアルゴリズムを採用する。
産業上の利用可能性
[0079] 以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしなが ら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得 ることは自明である。
[0080] 本明細書では、 WUSBに適用した実施形態を中心に説明してきた力 本発明の要 旨はこれに限定されるものではない。所定時間毎に時間スロット単位で帯域を予約 するとともに予約した時間スロットを 1つのクラスタ（若しくはネットワーク）内のデバイス で共有するさまざまな通信システムに対して、本発明を同様に適用することができる。 また、その適用範囲は無線通信に限定されず、さまざまな通信技術を含むものとする
[0081] 要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容 を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、請求の範囲 を参酌すべきである。

Claims

請求の範囲
[1] スーパーフレーム毎に所定の時間スロットを単位として帯域の予約が行なわれると ともに、複数のデバイスからなるクラスタ内では当該クラスタにおいて予約された時間 スロットを各デバイスで共有する通信システムであって、
クラスタのためにスーパーフレーム中の 1以上の時間スロットを予約する時間スロット 予約手段と、
該予約した時間スロットをクラスタ内においてデバイス間でトランザクションの機会に 差を設けて割り当てる時間スロット割り当て手段と、
を具備することを特徴とする通信システム。
[2] 超広帯域を用いる無線技術であるマルチバンド OFDM (Orthogonal Frequenc y Division Multiplexing) UWB (Ultra Wide Band)方式を用いるとともに、 スーパーフレームは WiMedia Allianceで策定される物理層及び MAC層を採用す る複数のネットワーク上位層によって同時に利用されており、
前記クラスタは、 USB— IF (USB Implementers Forum, Inc. )が定める WU SB (Certified Wireless Universal Serial Bus)で規定されるホストと 1以上の デバイスで構成される、
ことを特徴とする請求項 1に記載の通信システム。
[3] 前記時間スロット割り当て手段は、
スーパーフレーム内でトランザクションを実行可能となる時間スロットをビットマップ 形式で記述したデバイス情報エントリをクラスタ内のデバイス毎に設けたデバイス情 報管理テーブルと、
各デバイスが利用可能な時間スロットを前記デバイス情報管理テーブルの該当す るデバイス情報エントリに登録する時間スロット登録手段と、
スーパーフレーム内でクラスタに予約された時間スロットに差し掛かったときに、前 記デバイス情報管理テーブルを参照して、デバイス情報エントリにおいてトランザクシ ヨンを実行可能であることが示されているデバイスのトランザクションの実行を開始す るトランザクション ·スケジュール手段を備え、
前記時間スロット登録手段は、クラスタが予約済みの時間スロットのうち少なくとも一 部を特定のデバイスにのみ割り当てることによって、デバイス間でトランザクションの 機会に差を設ける、
ことを特徴とする請求項 1に記載の通信システム。
[4] 前記時間スロット予約手段は、クラスタ内の各デバイスのトランザクションに必要とな る帯域幅の合計に基づいて、クラスタが必要とする時間スロット数を決定して、スーパ 一フレーム中の時間スロットの予約を行なう、
ことを特徴とする請求項 1に記載の通信システム。
[5] 前記時間スロット登録手段は、クラスタ内の各デバイスのトランザクションに必要とな る時間スロット数に応じて、各デバイスのデバイス情報エントリの登録を行なう、 ことを特徴とする請求項 3に記載の通信システム。
[6] 複数のネットワーク上位層がスーパーフレームを同時に利用する通信環境下にお いて、複数のデバイスからなるクラスタ内での帯域予約を行なう通信装置であって、 クラスタのためにスーパーフレーム中の 1以上の時間スロットを予約する時間スロット 予約手段と、
該予約した時間スロットをクラスタ内においてデバイス間でトランザクションの機会に 差を設けて割り当てる時間スロット割り当て手段と、
を具備することを特徴とする通信装置。
[7] 前記通信環境では、超広帯域を用いる無線技術であるマルチバンド OFDM UW B方式を用いるとともに、 WiMedia Allianceで策定される物理層及び MAC層を採 用し、
USB— IFが定める WUSBクラスタ内でホストとして動作する、
ことを特徴とする請求項 6に記載の通信装置。
[8] 前記時間スロット割り当て手段は、
スーパーフレーム内でトランザクションを実行可能となる時間スロットをビットマップ 形式で記述したデバイス情報エントリをクラスタ内のデバイス毎に設けたデバイス情 報管理テーブルと、
各デバイスが利用可能な時間スロットを前記デバイス情報管理テーブルの該当す るデバイス情報エントリに登録する時間スロット登録手段と、 スーパーフレーム内でクラスタに予約された時間スロットに差し掛かったときに、前 記デバイス情報管理テーブルを参照して、デバイス情報エントリにおいてトランザクシ ヨンを実行可能であることが示されているデバイスのトランザクションの実行を開始す るトランザクション ·スケジュール手段を備え、
前記時間スロット登録手段は、クラスタが予約済みの時間スロットのうち少なくとも一 部を特定のデバイスにのみ割り当てることによって、デバイス間でトランザクションの 機会に差を設ける、
ことを特徴とする請求項 6に記載の通信装置。
[9] 前記時間スロット予約手段は、クラスタ内の各デバイスのトランザクションに必要とな る帯域幅の合計に基づいて、クラスタが必要とする時間スロット数を決定して、スーパ 一フレーム中の時間スロットの予約を行なう、
ことを特徴とする請求項 6に記載の通信装置。
[10] 前記時間スロット登録手段は、クラスタ内の各デバイスのトランザクションに必要とな る時間スロット数に応じて、各デバイスのデバイス情報エントリの登録を行なう、 ことを特徴とする請求項 8に記載の通信装置。
[11] 複数のネットワーク上位層がスーパーフレームを同時に利用する通信環境下にお いて、複数のデバイスからなるクラスタ内での帯域予約を行なう通信方法であって、 クラスタのためにスーパーフレーム中の 1以上の時間スロットを予約する時間スロット 予約ステップと、
該予約した時間スロットをクラスタ内においてデバイス間でトランザクションの機会に 差を設けて割り当てる時間スロット割り当てステップと、
を具備することを特徴とする通信方法。
[12] 複数のネットワーク上位層がスーパーフレームを同時に利用する通信環境下にお いて、複数のデバイスからなるクラスタ内での帯域予約を行なうための処理をコンビュ ータ上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ 'プログラム であって、前記コンピュータに対し、
クラスタのためにスーパーフレーム中の 1以上の時間スロットを予約する時間スロット 予約手順と、 該予約した時間スロットをクラスタ内においてデバイス間でトランザクションの機会に 差を設けて割り当てる時間スロット割り当て手順と、
を実行させることを特徴とするコンピュータ 'プログラム。
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