JP2006238413A - Ｕｓｂハブ、ｕｓｂ対応装置及び通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＵＳＢハブやＵＳＢ対応装置の上流側の通信方法をＵＳＢ２．０等の有線ＵＳＢ規格に則った通信方法と、有線ＵＳＢ規格とは異なる無線通信方法との間で切り替え可能に構成する場合に、装置サイズの小型化を可能とする。
【解決手段】本発明にかかるＵＳＢハブ１は、ＵＳＢプロトコルに従ってデータを入出力する有線ＵＳＢ上流ポート３７、無線通信プロトコルに従ってデータを入出力する無線上流ポート４６、ＵＳＢプロトコルに従ってデータを入出力する少なくとも１つの有線ＵＳＢ下流ポート３４、有線ＵＳＢ下流ポート３４の接続経路を有線ＵＳＢ上流ポート３７と無線上流ポート４６との間で切り替える上流ポートセレクタ１２を備える。さらに、無線上流ポート４６と上流ポートセレクタ１２の間の接続経路上に、ＵＳＢプロトコルと無線通信プロトコルの変換を行う無線ブリッジ部１４及びＵＳＢホスト機能部１３を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、上流側の通信方法をＵＳＢ２．０規格に則った通信方法と、ＵＳＢ２．０規格とは異なる無線通信方法との間で切り替え可能なＵＳＢハブに関するものである。

ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格は、１台のＵＳＢホストと複数台のＵＳＢデバイスとのデータ送受信を可能とする通信インタフェース規格であり、主にＰＣをＵＳＢホストとし、その周辺機器をＵＳＢデバイスとして、ＰＣと周辺機器を接続するための通信インタフェースとして普及している。ＵＳＢ規格は、１台のＵＳＢホストに複数台のＵＳＢデバイスが接続されるスター型の論理バストポロジを採用している。２０００年４月にリリースされたＵＳＢ２．０規格では、１．５Ｍｂｉｔ／ｓのロースピード（ＬＳ）、１２Ｍｂｉｔ／ｓのフルスピード（ＦＳ）、４８０Ｍｂｉｔ／ｓのハイスピード（ＨＳ）の３種類のバス速度が定義されている。

また、ＵＳＢの物理的なバストポロジにおいては、バスの分岐点にＵＳＢハブが配置され、ＵＳＢハブの下に複数のＵＳＢデバイス又はＵＳＢハブを収容することによって、ＵＳＢホストを中心とするスター型のバスが構成される。なお、以下では、ＵＳＢハブにおいて、ＵＳＢデバイスが接続される側を下流側と呼び、ＵＳＢホストが接続される側を上流側と呼ぶ。

従来のＵＳＢハブ３０の構成を図９に示す。ＵＳＢハブ３０の下流側に設けたシリーズＡレセプタクル３２１乃至３２５にＵＳＢデバイス３が接続される。ＵＳＢハブ３０の上流側のシリーズＢレセプタクル３９にＵＳＢホスト２が接続される。なお、ＵＳＢハブ３０におけるＵＳＢハブとしての機能は、ＵＳＢハブ・コントローラＩＣ３１に集約されている。

有線ＵＳＢ下流ポート３４は、ＵＳＢデバイス３に対する入出力データのバッファ機能、ＵＳＢ２．０規格に準拠したトランシーバ機能等を備えている。有線ＵＳＢ下流ポート端子３３１乃至３３５は、有線ＵＳＢ下流ポート３４に対する入出力端子である。具体的には、ＵＳＢ２．０の２つの信号ライン（Ｄ＋及びＤ−）を含む接続端子である。

有線ＵＳＢ下流ポート制御部３５は、有線ＵＳＢ下流ポート３４の制御回路である。また、有線ＵＳＢハブ制御部３６は、上流ポートと下流ポートの間のデータ転送処理、バス速度の検出処理、トランザクション分割等のＵＳＢ２．０規格に準拠した処理を行う回路部である。

有線ＵＳＢ上流ポート３７は、ＵＳＢホスト２に対する入出力データのバッファ機能、ＵＳＢ２．０規格に準拠したトランシーバ機能等を備えている。上流ＵＳＢポート端子３８は、有線ＵＳＢ上流ポート３７に対する入出力端子である。

このような構成により、ＵＳＢハブ３０は、ＵＳＢホスト２から出力されたデータ（ＯＵＴデータ）を分岐してＵＳＢデバイス３に転送し、ＵＳＢデバイス３からＵＳＢホスト２に対する入力データ（ＩＮデータ）を集約してＵＳＢホスト２に転送する。

上述した、ＵＳＢハブ３０の他に、ホストとの間の通信を無線リンクを用いて行うＵＳＢハブ、ＵＳＢハブとＵＳＢデバイス間でのデータ転送を無線リンクを用いて行うための装置等が従来から提案されている（例えば特許文献１乃至３を参照）。
特表２００３−５０８９５２号公報 特開２００１−１５６７９７号公報 実用新案登録第３０９２１５２号公報

上述したＵＳＢハブにおいて、上流側の通信方法をＵＳＢ２．０規格に則った通信方法と、ＵＳＢ２．０規格とは異なる無線通信方法との間で切り替え可能に構成する場合には、以下の課題がある。

ＵＳＢ２．０と無線通信方法では、媒体アクセス制御方法等の通信プロトコルが異なっている。例えば、ＵＳＢ２．０においてバス速度４８０Ｍｂｉｔ／ｓのハイスピード（ＨＳ）バス上では、１２５μｓのフレームを単位として複数のトランザクションをスケジューリングし、１２５μｓのフレーム単位でトランザクションを実行する。一方、無線通信側では、ＵＳＢ２．０と同様の１２５μｓのフレームを用いてデータ転送が行われるわけではない。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．３では、ビーコンを使用したスーパーフレームと呼ばれるフレーム構造を採用しているが、スーパーフレーム長は１２５μｓ単位ではない。

さらに、無線通信方法では、有線のＵＳＢ２．０とは異なる媒体アクセス制御が行われる。ＩＥＥＥ８０２．１５．３のスーパーフレームは、ビーコン間隔をＣＡＰ（Contention Access Period）とＣＴＡＰ（Channel Time Allocation Period）に分割して使用する。ＣＡＰは、全てのＩＥＥＥ８０２．１５．３デバイス（ＩＥＥＥ８０２．１５．３を使用するすべての機器）の間で共有され、全てのＩＥＥＥ８０２．１５．３デバイスがアクセス可能な時間である。一方、ＣＴＡＰは、特定のＩＥＥＥ８０２．１５．３デバイスが専有してアクセス可能な時間である。ＣＡＰでは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）方式による媒体アクセス制御が行われ、ＣＴＡＰでは、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）による媒体アクセス制御が行われる。

このように、ＵＳＢの通信プロトコルと無線通信プロトコルの間では、フレーム構造や媒体アクセス制御方法等が異なっており、ＵＳＢパケットをそのまま無線側に転送するのではなく、無線側の通信プロトコルに従ってパケット構造を変換する、パケット化したデータの転送単位を変更する等の通信プロトコルの変換を行う必要がある。

上流側をＵＳＢ２．０（有線ＵＳＢ）と無線通信方法とで切り替え可能としたＵＳＢ対応装置４０の構成例を図１０に示す。ＵＳＢ対応装置４０が備える各要素を以下に説明する。上位レイヤ機能部４１１乃至４１３は、ＵＳＢ２．０規格のＵＳＢデバイスとして動作する機能部である。無線Ｉ／Ｆ４２１乃至４２３は、上位レイヤ機能部４１１乃至４１３に対する入力信号及び、上位レイヤ機能部４１１乃至４１３の出力信号を上流側の無線通信方法に適合させるインタフェース部である。一方、有線ＵＳＢＩ／Ｆ４３１乃至４３３は、上位レイヤ機能部４１１乃至４１３に対するＵＳＢ２．０規格のＵＳＢデバイスとしてのインタフェース部である。

セレクタ・アービタ回路４４は、無線Ｉ／Ｆ４２１乃至４２３と上流側ポートの間の接続を選択・調停する回路である。無線制御部４５は、上流側ポートで採用する無線通信プロトコルに従ってデータ転送タイミング等の制御を行う。無線上流ポート４６は、通信先装置である無線ホスト（不図示）に対する入出力データのバッファ機能、変復調機能等を備えている。アンテナ４７は、無線通信用のアンテナである。

上述したように、無線通信とＵＳＢ２．０とでは、入出力条件等の物理的なインタフェース特性のみならず通信プロトコルも異なる。したがって、上流側を無線及び有線の双方に対応可能とした装置を構成する場合は、無線通信方法及び有線ＵＳＢに対応した別個のインタフェースを、上位レイヤ機能部４１１乃至４１３のそれぞれに設ける必要がある。また、これらのインタフェースと上流側ポートの間の接続を選択・調停するために、有線ＵＳＢ上流ポートとの接続に必要な有線ＵＳＢ下流ポート３４及び有線ＵＳＢ下流ポート制御部３５に加えて、無線上流ポートとの接続のためにセレクタ・アービタ回路４４が必要となる。

このように、ＵＳＢハブやＵＳＢ対応装置の上流側の通信方法を有線ＵＳＢ規格に則った通信方法と、有線ＵＳＢ規格とは異なる無線通信方法との間で切り替え可能に構成する場合に、ＵＳＢ対応装置やＵＳＢハブ等の小型化が困難であるという課題がある。

本発明にかかるＵＳＢハブは、ＵＳＢプロトコルに従ってデータを入出力するＵＳＢ上流ポート部と、所定の無線通信プロトコルに従ってデータを入出力する無線上流ポート部と、ＵＳＢプロトコルに従ってデータを入出力する少なくとも１つの入出力ポートを有するＵＳＢ下流ポート部と、前記入出力ポートとの接続経路を前記ＵＳＢ上流ポート部と前記無線上流ポート部との間で切り替えるポートセレクタと、前記無線上流ポート部と前記ポートセレクタの間の接続経路上に設けられ、ＵＳＢプロトコルと前記無線通信プロトコルの変換を行う通信プロトコル変換部とを備えるものである。

このような構成により、ポートセレクタより下流側のインタフェースはＵＳＢに統一される。つまり、上流側をＵＳＢと無線通信プロトコルとの間で切り替える場合であっても、下流ＵＳＢポートに接続される対向装置とのインタフェースは、ＵＳＢに統一することができる。このため、本発明にかかるＵＳＢハブは、ＵＳＢ対応装置のインタフェース変換に要する部分の構成を簡素化することができ、装置サイズの小型化が可能となる。

さらに、本発明にかかるＵＳＢ対応装置は、ＵＳＢプロトコルに従ってデータを入出力するＵＳＢ上流ポート部と、所定の無線通信プロトコルに従ってデータを入出力する無線上流ポート部と、ＵＳＢプロトコルに従ってデータを入出力する少なくとも１つの上位レイヤ機能部と、前記上位レイヤ機能部の接続経路を、前記ＵＳＢ上流ポート部と前記無線上流ポート部との間で切り替えるポートセレクタと、前記無線上流ポート部と前記ポートセレクタの間の接続経路上に設けられ、ＵＳＢプロトコルと前記無線通信プロトコルの変換を行う通信プロトコル変換部とを備えるものである。

このような構成により、下流ＵＳＢポートに接続される対向装置とのインタフェースは、ＵＳＢに統一することができる。このため、個々の上位レイヤ機能部のインタフェースをＵＳＢ及び無線通信プロトコルに変換する必要がなくなり、装置サイズの小型化が可能となる。

上流側の通信方法をＵＳＢ２．０等の有線ＵＳＢ規格に則った通信方法と、有線ＵＳＢ規格とは異なる無線通信方法との間で切り替え可能なＵＳＢハブ、ＵＳＢ対応装置等の小型化が可能となる。また、ＵＳＢ対応装置を設計する際に、装置内部のインタフェースとして、ＵＳＢインタフェース及び無線通信インタフェースの双方のインタフェースを意識することなく、ＵＳＢインタフェースのみを考慮して設計を行うことができる。

発明の実施の形態１．
図１に本実施の形態にかかるＵＳＢハブ１の構成を示す。以下では、ＵＳＢハブ１の構成要素について説明するが、図９に示した従来のＵＳＢハブ３０が備える要素と同一のものについては、同一の記号を付して説明を省略する。

ＵＳＢハブ１は、ＵＳＢデバイス３の入出力信号を下流側のシリーズＡレセプタクル３２１乃至３２５により収容するとともに、上流側は有線ＵＳＢ（ＵＳＢ２．０）ポートと無線通信ポートの間で選択可能に構成されている。なお、図１に示したＵＳＢデバイス３と接続するためのシリーズＡレセプタクル３２１乃至３２５の数、ＵＳＢデバイス３の接続台数は一例である。少なくとも1つのＵＳＢデバイス３を接続可能な構成であればよい。また、上流側の無線ホスト４との間の通信に適用する無線通信方法としては、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１等の無線ＬＡＮ規格、ＩＥＥＥ８０２．１５．１、ＩＥＥＥ８０２．１５．３、ＩＥＥＥ８０２．１５．４又はＵＷＢ技術に基づき現在審議中のワイヤレスＵＳＢ等の無線通信技術を適用することとすればよい。

ＵＳＢハブ１が備えるＵＳＢハブ・コントローラＩＣでは、有線ＵＳＢ下流ポート制御部３５の上流側に上流ポートセレクタ１２を備えている。上流ポートセレクタ１２は、有線ＵＳＢ下流ポート制御部３５の接続先を、有線ＵＳＢハブ制御部３６と有線ＵＳＢホスト機能部１３の間で切り替えるセレクタ回路である。

有線ＵＳＢホスト機能部１３は、ＵＳＢホスト機能を代行する機能部である。ＵＳＢハブ１が有線ＵＳＢ上流ポート３７を介してＵＳＢホスト２と通信を行う場合、下流のＵＳＢデバイス３に対して転送要求を行うタイミングはＵＳＢホスト２によって制御される。これに対して、ＵＳＢハブ１が無線上流ポート４６を介して無線ホスト４と通信を行う場合には、下流のＵＳＢデバイス３に対するデータ転送のトリガを与える転送要求を無線ホスト４から受信すること、ＵＳＢデバイス３に転送するＵＳＢパケットの生成、ＵＳＢパケット転送タイミングの決定、転送結果の判定といった処理を全て有線ＵＳＢホスト機能部１３が実行する。有線ＵＳＢホスト機能部１３は、無線ホストから受信した転送要求に基づく処理が全て完了した後に、転送結果を無線ブリッジ部１４及び無線上流ポート４６を介して無線ホスト４に送信する。

つまり、有線ＵＳＢホスト機能部１３を設けることによって、ＵＳＢハブ１の下流側に接続されるＵＳＢデバイス３は、ＵＳＢハブ１を相手先としてＵＳＢトランザクションを実行することとなる。したがって、下流側のＵＳＢデバイス３は、上流側が無線であることを認識せずに動作することができる。

無線ブリッジ部１４は、下流側の有線ＵＳＢインタフェースと上流側の無線インタフェースの間の通信プロトコル変換を実行して、下流の有線ＵＳＢのデータ転送網と上流側の無線データ転送網の間でデータの中継を行う。具体的には、フレーム構造等のデータ形式を無線側と有線ＵＳＢ側で相互に変換するほか、無線ホスト４から受信したデータをＵＳＢデバイス３に出力する際は、ＵＳＢパケット化したデータに出力先ＵＳＢデバイス３のアドレスを付与して下流側に出力する。逆に、ＵＳＢデバイス３から受信したデータを無線ホスト４に出力する際は、送信元ＵＳＢデバイスのアドレスを無線ホスト４に対する送信データに付加して、無線上流ポート４６及び無線上流ポート端子１７を介して上流側の無線ホスト４に出力する。

以下では、無線ホスト４とＵＳＢハブ１の間の通信をワイヤレスＵＳＢによって行う場合を例にとり、有線ＵＳＢホスト機能部１３及び無線ブリッジ部１４の構成及び動作の詳細を説明する。

始めに、無線ホスト４とＵＳＢデバイス３との間で行われる通信の手順を図２及び図３のタイミング図を用いて説明する。図２は、無線ホスト４からＵＳＢデバイス３にデータを送信する手順を示している。最初に、データ転送に先立って、無線ホスト４からＵＳＢハブ１に対してＲＰｉｐｅディスクリプタが送信される（Ｓ１０１）。ここで、ＲＰｉｐｅディスクリプタとは、ＵＳＢハブ１とＵＳＢデバイス３の間で通信を行うために必要なＵＳＢデバイス３の属性情報を含んでいる。ＲＰｉｐｅディスクリプタによって示される属性の種別はワイヤレスＵＳＢ規格によって規定されている。

ＲＰｉｐｅディスクリプタの具体例を図４に示す。図４のＲＰｉｐｅディスクリプタ５０には、下流のＵＳＢデバイスのアドレス（ｂＤｅｖｉｃｅＡｄｄｒｅｓｓ５５及びｂＨＳＨｕｂＡｄｄｒｅｓｓ５２）、エンドポイント・アドレス（ｂＥｎｄｐｏｉｎｔＡｄｄｒｅｓｓ５６）、エンドポイントの最大パケットサイズ（ｗＭａｘＰａｃｋｅｔＳｉｚｅ５１）、データ転送速度（ｂＳｐｅｅｄ５４）、データ転送間隔（ｂＩｎｔｅｒｖａｌ５７）等の情報が含まれている。

ＵＳＢハブ１は、受信したＲＰｉｐｅディスクリプタを参照し、下流のＵＳＢデバイス３に対してデータを送信する際のデータ転送種別、データサイズ、データ転送間隔、転送スピードを決定する。

次に、無線ホスト４からＵＳＢハブ１に対して転送要求が通知される（Ｓ１０２）。この転送要求は、無線ホスト４からＵＳＢデバイス３に向かう方向のデータ転送、言い換えるとＵＳＢデバイス３によるデータ受信動作を要求するものである。以下、本手順の説明においては、無線ホスト４からＵＳＢデバイス３に向けて転送されるデータを送信データと呼ぶ。無線ホスト４は、転送要求に続いて送信データを送信し、ＵＳＢハブ１はこれを受信する（Ｓ１０３）。送信データは、そのデータ量に応じて、複数回に分けて無線ホスト４から送信される（Ｓ１０４）。

ＵＳＢハブ１による送信データの受信が完了すると、無線ホスト４から転送された送信データをＵＳＢデバイス３に転送するため、ＵＳＢハブ１はＵＳＢデバイス３との間でＯＵＴトランザクションを実行する。ＯＵＴトランザクションは、ＵＳＢ１．ｘ規格又はＵＳＢ２．０規格に従って実行される。具体的には、ＵＳＢハブ１からＵＳＢデバイス３に対してＯＵＴトークンパケットを送信した後に、無線ホスト４から受信したデータがＯＵＴデータとしてＵＳＢデバイス３に対して送信される（Ｓ１０５及びＳ１０６）。ここで、ＯＵＴデータとは、ＵＳＢ規格においてＵＳＢホストからＵＳＢデバイスに対して送信されるデータを意味する。ＯＵＴデータの送信は、そのデータ量に応じて、複数のＯＵＴトランザクションに分割して行われる（Ｓ１０７及びＳ１０８）。

ＵＳＢハブ１は、無線ホスト４によって転送を要求されたデータのＵＳＢデバイス３に対する転送を終了すると、ＵＳＢデバイス３に対して行ったデータ転送の結果を無線ホスト４に送信する（Ｓ１０９）。

一方、図３は、ＵＳＢデバイス３から無線ホスト４にデータを送信する手順を示している。最初に、データ転送に先立って、無線ホスト４からＵＳＢハブ１に対してＲＰｉｐｅディスクリプタが送信される（Ｓ２０１）。次に、無線ホスト４からＵＳＢハブ１に対して転送要求が通知される（Ｓ２０１）。この転送要求は、ＵＳＢデバイス３から無線ホスト４に向かう方向のデータ転送、言い換えるとＵＳＢデバイス３によるデータ送信動作を要求するものである。以下、本手順の説明においては、ＵＳＢデバイス３から無線ホスト４に向けて転送されるデータを受信データと呼ぶ。

転送要求を受信したＵＳＢハブ１は、ＵＳＢデバイス３によるデータの送信を要求するため、ＩＮトークンパケットをＵＳＢデバイス３に送信する（Ｓ２０３）。ＩＮトークンパケットを受信したＵＳＢデバイス３は、指定されたデータをＵＳＢハブ１に向けて送信する（Ｓ２０４）。ＵＳＢハブ１とＵＳＢデバイス３は、送信するデータ量に応じて、複数回のＩＮトランザクションに分割してデータ送信を行う（Ｓ２０５及びＳ２０６）。

ＵＳＢハブ１は、無線ホスト４に要求されたデータをＵＳＢデバイス３から取得し終えると、ＵＳＢデバイス３との間で行ったデータ転送の結果を無線ホスト４に送信する（Ｓ２０７）。これに続いて、ＵＳＢハブ１から無線ホスト４に対して受信データが送信される（Ｓ２０８）。受信データは、そのデータ量に応じて、複数回に分けてＵＳＢハブ１から送信される（Ｓ２０９）。

以上に説明した手順のように、無線ホスト４とＵＳＢデバイス３の間でのデータ転送は、ＵＳＢハブ１が介在することによって実現される。

続いて、ＵＳＢハブ１が有している有線ＵＳＢホスト機能部１３及び無線ブリッジ部１４の構成を説明する。図５は、有線ＵＳＢホスト機能部１３の構成を示している。ディスクリプタ格納部１３１は、無線ホスト４から受信したＲＰｉｐｅディスクリプタを保存する。

転送要求処理部１３２は、無線ホスト４が送信した転送要求を受信してこれを保持する。また、転送要求処理部１３２は、受信した転送要求に応じて、ＵＳＢデバイス３とのトランザクションの実行をスケジューリング部１３４に要求する。さらにまた、転送要求処理部１３２は、転送要求に基づく処理が完了すると、転送要求の処理結果を含む転送結果情報を生成し、これを無線ブリッジ部１４及び無線上流ポート４６を介して無線ホスト４に送信する。

データバッファ１３３は、無線ホスト４によって送信され、ＵＳＢデバイス３に送信すべきデータ、及びＵＳＢデバイス３によって送信され、無線ホスト４に送信すべきデータを格納する。

スケジューリング部１３４は、ディスクリプタ格納部１３１に保存されたＲＰｉｐｅディスクリプタを参照し、ＵＳＢデバイス３に対してデータを送信する際のデータ転送種別、データサイズ、データ転送間隔、転送スピードを決定する。ここで、データ転送種別とは、コントロール転送、バルク転送、インタラプト転送、アイソクロナス転送といったエンドポイントのデータ転送タイプに応じて決定されるＳＥＴＵＰ、ＩＮ、ＯＵＴといったトークンパケットの種別を意味する。また、スケジューリング部１３４は、転送要求処理部１３２の要求に応じて、ＵＳＢデバイス３とのトランザクションをスケジューリングする。さらにまた、スケジューリング部１３４は、スケジュールされたトランザクションを実行するため、ＲＰｉｐｅディスクリプタを参照して決定したデータ転送種別、データ転送間隔等に従って、ＵＳＢパケット処理部１３５に対してトークンパケット及びデータパケットの生成を要求する。

ＵＳＢパケット処理部１３５は、スケジューリング部１３４の要求に応じてトークンパケット及びデータパケットを生成する。ＵＳＢデバイス３に対してデータを送信する際は、データバッファ１３３から転送データを取得してＯＵＴデータパケットを生成する。生成したトークンパケット及びデータパケットは、上流ポートセレクタ１２に送信される。また、ＵＳＢパケット処理部１３５は、ＵＳＢデバイス３から受信したデータパケットをデータバッファ１３３に格納する。

次に、図６を用いて、無線ブリッジ部１４の構成を説明する。図６は、無線ブリッジ部１４の構成を示している。ヘッダ処理部１４１は、無線ホスト４から受信したデータに対するＭＡＣヘッダ及びＰＨＹヘッダの除去を行う。また、ヘッダ処理部１４１は、無線ホスト４に送信するデータに対するＭＡＣヘッダ及びＰＨＹヘッダ付加を行い、送受信制御部１４６が指示するタイミングに従って、無線上流ポート４６にヘッダ付加後のデータを出力する。

暗号化・復号化部１４２は、無線ホスト４から受信したデータに対する復号化処理及び無線ホスト４に送信するデータに対する暗号化処理を行う。

データバッファ１４３は、無線ホスト４から受信したデータを格納するバッファである。また、データバッファ１４４は、無線ホスト４に送信するデータを格納するバッファである。

エンドポイント・コントローラ１４５は、無線ホスト４から受信してデータバッファ１４３に格納されたデータに付与されているワイヤレスＵＳＢヘッダを参照し、無線ホスト４との間でデータ送受信を行うためのエンドポイントの管理を行う。また、有線ＵＳＢホスト機能部１３から入力された無線ホスト４に送信すべきデータに対してワイヤレスＵＳＢヘッダを付加して、データバッファ１４４に格納する。

図１０に示した構成では、無線制御部４５と有線ＵＳＢハブ制御部３６に対するインタフェースが異なっているために、上位レイヤ機能部４１１乃至４１３のそれぞれに有線ＵＳＢ及び上流側に採用される無線通信方法に対応した２つのインタフェース部を設ける必要があり、装置サイズの小型化が困難であった。

これに対して、本実施の形態にかかるＵＳＢハブ１及びＵＳＢハブ・コントローラＩＣ１０では、有線ＵＳＢハブ制御部３６及び有線ＵＳＢホスト機能部１３に入出力される信号を同一の信号形式とし、上流ポートセレクタ１２によって有線ＵＳＢ下流ポート制御部３５の接続先を切り替えることにより、有線ＵＳＢ上流ポート３７と無線上流ポート４６を併せ持つハブ装置おいて、有線ＵＳＢ下流ポート制御部３５及び有線ＵＳＢ下流ポート３４を共通化している。これにより、有線ＵＳＢ下流ポートのそれぞれに対してインタフェース変換を必要とせず、下流側の装置とのインタフェースを有線ＵＳＢに統一することができる。このような構成により、本実施の形態にかかるＵＳＢハブ・コントローラＩＣ１０を内蔵したＵＳＢハブ１は、インタフェース変換に要する部分の構成を簡素化することができ、図１０に示したＵＳＢ対応装置４０等に比べて装置サイズの小型化が可能となる。

なお、上流ポートセレクタ１２による有線ＵＳＢ下流ポート制御部３５と有線ＵＳＢホスト機能部１３及び有線ＵＳＢハブ制御部３６との切り替えは、ＵＳＢハブ１の外部から入力される制御信号によって明示的に行うこととしても良い。また、ＵＳＢハブ１にＤＩＰスイッチ等のスイッチを設け、当該スイッチの切り替えに応じて上流ポートセレクタ１２の選択する上流ポートを無線側上流ポート４６側と有線ＵＳＢ上流ポート３７側との間で変更してもよい、さらにまた、レセプタクル３９にＵＳＢケーブルが接続されたこと若しくはレセプタクル３９を介して有線ＵＳＢ上流ポート３７とＵＳＢホスト２が正常に接続されたことをＵＳＢハブ１において検出した場合に有線ＵＳＢ上流ポート３７側を選択し、逆に検出しない場合に無線上流ポート４６側を選択することとしてもよい。

さらに、上述した上流ポートセレクタ１２の選択動作に応じて、上流ポートセレクタ１２に選択されていない上流ポート側の動作を停止状態又は必要最小限の動作状態（以下、スタンバイ状態と呼ぶ）に遷移させることが望ましい。例えば、上流ポートセレクタ１２が有線ＵＳＢ上流ポート３７側を選択しているときは、無線上流ポート４６、無線ブリッジ部１４及び有線ＵＳＢホスト機能部１３をスタンバイ状態とする。逆に、上流ポートセレクタ１２が無線上流ポート４６側を選択しているときは、有線ＵＳＢ上流ポート３７及び有線ＵＳＢハブ制御部３６の動作をスタンバイ状態とする。このように、通信に関与していない機能部をスタンバイ状態とすることにより、ＵＳＢハブ１の消費電力を低減することができる。

また、図１に示したＵＳＢハブ・コントローラＩＣ１０は、全ての機能部が１つのパッケージ内に封止されたものとして説明した。しかしながら、ＵＳＢハブ・コントローラＩＣ１０が有するいずれか１つ又は複数の機能部単位で別々にパッケージされた複数のパッケージ部品として、ＵＳＢハブ・コントローラＩＣ１０を構成することもできる。

発明の実施の形態２．
図７に本実施の形態にかかるＵＳＢ対応装置２０の構成を示す。ＵＳＢ対応装置２０は、発明の実施の形態１で説明したＵＳＢハブ・コントローラＩＣ１０を用いて、上流側をＵＳＢ２．０（有線ＵＳＢ）と無線通信方法の間で切り替え可能としている点が特徴である。

本実施の形態にかかるＵＳＢ対応装置２０では、ＵＳＢハブ・コントローラＩＣ１０の下流側インタフェースが有線ＵＳＢに統一されているため、上流側が有線ＵＳＢであるか無線であるかに関わらず、装置内部のインタフェースを有線ＵＳＢに統一することができる。具体的には、上位レイヤ機能部４１１乃至４１３とＵＳＢハブ・コントローラＩＣ１０とのインタフェースを、有線ＵＳＢＩ／Ｆ４３１乃至４３３に統一することが可能である。

このような構成により、ＵＳＢ対応装置２０の製造、とりわけ上位レイヤ機能部４１１乃至４１３の設計・製造の際に、装置内部のインタフェースとして複数のＩ／Ｆ、通信プロトコルを意識する必要がないという利点がある。

なお、ＵＳＢ対応装置２０の構成要素は、図１０に示したＵＳＢ対応装置４０及び発明の実施の形態１にかかるＵＳＢハブ１が備える構成要素と共通しているため、各構成要素に関する詳細な説明は省略する。

発明の実施の形態３．
本実施の形態にかかるＵＳＢ通信システム８０の構成を図８に示す。ＵＳＢ通信システム８０が備えるＵＳＢハブ１及びＵＳＢデバイス３は、発明の実施の形態１で説明したＵＳＢハブ１及びＵＳＢデバイス３と同一である。

ホスト８は、ＵＳＢハブ１との間で通信可能な有線インタフェースと無線インタフェースの双方を備えている。つまり、図１に示したＵＳＢホスト２の機能と無線ホスト４の機能を共に有する装置である。ＵＳＢケーブル８３及びレセプタクル３９を介して、ＵＳＢポート８１と有線ＵＳＢ上流ポート部３７との間を接続することにより、ホスト８とＵＳＢハブ１はＵＳＢプロトコルに従って通信を行う。また、ホスト８とＵＳＢハブ１は、アンテナ８２とアンテナ４７の間で無線通信を行う。

このように、ＵＳＢホスト２の機能と無線ホスト４の機能を共に有するホスト８とＵＳＢハブ１の間で通信を行うこととしてもよい。例えば、ホスト８とＵＳＢハブ１の間で高速なデータ転送を安定した状態で行いたい場合、電波の使用が制限される場合、フェージングの影響などにより十分な無線通信品質を得られない場合等にはＵＳＢケーブル８３を介した有線通信を行えばよい。また、ＵＳＢハブ１及びこれに接続するＵＳＢデバイス３をホスト８から切り離して自由に配置したい場合には、アンテナ８２とアンテナ４７を用いた無線通信を行えば良い。

本実施の形態のＵＳＢ通信システム８０は、ホスト８、ＵＳＢハブ１及びデバイス３が置かれた環境、ホスト８又はデバイス３が要求する通信帯域等に応じて、ホスト８とＵＳＢハブ１の間の通信手段を変更できるため、様々な使用環境、アプリケーションに適用することができる。

発明の実施の形態１にかかるＵＳＢハブの構成図である。 本発明のＵＳＢハブを介したデータ転送を説明するためのタイミング図である。 本発明のＵＳＢハブを介したデータ転送を説明するためのタイミング図である。 ＲＰｉｐｅディスクリプタの例を示す図である。 有線ＵＳＢホスト機能部の構成例である。 無線ブリッジ部の構成例である。 発明の実施の形態２にかかるＵＳＢ対応装置の構成図である。 発明の実施の形態３のＵＳＢ通信システムの構成図である。 従来のＵＳＢハブの構成図である。 解決しようとする課題を説明するためにＵＳＢ対応装置の構成を示す図である。

符号の説明

１ ＵＳＢハブ
２ ＵＳＢホスト
３ ＵＳＢデバイス
４ 無線ホスト
８ ホスト
１０ ＵＳＢハブ・コントローラＩＣ
１２ 上流ポートセレクタ
１３ 有線ＵＳＢホスト機能部
１４ 無線ブリッジ部
１７ 無線上流ポート端子
２０ ＵＳＢ対応装置
３４ 有線ＵＳＢ下流ポート
３５ 有線ＵＳＢ下流ポート制御部
３６ 有線ＵＳＢハブ制御部
３７ 有線ＵＳＢ上流ポート
３８ 上流ＵＳＢポート端子
３３１乃至３３５ 有線ＵＳＢ下流ポート端子
４６ 無線上流ポート
４７ アンテナ
５０ ＲＰｉｐｅディスクリプタ
８０ ＵＳＢ通信システム

Claims (10)

1. ＵＳＢプロトコルに従ってデータを入出力するＵＳＢ上流ポート部と、
   所定の無線通信プロトコルに従ってデータを入出力する無線上流ポート部と、
   ＵＳＢプロトコルに従ってデータを入出力する少なくとも１つの入出力ポートを有するＵＳＢ下流ポート部と、
   前記入出力ポートの接続経路を、前記ＵＳＢ上流ポート部と前記無線上流ポート部との間で切り替えるポートセレクタと、
   前記無線上流ポート部と前記ポートセレクタの間の接続経路上に設けられ、ＵＳＢプロトコルと前記無線通信プロトコルの変換を行う通信プロトコル変換部とを備えるＵＳＢハブ。
2. 前記通信プロトコル変換部は、前記ＵＳＢ下流ポート部を介して当該ＵＳＢハブ・コントローラと接続されるＵＳＢデバイスに対してＵＳＢホストとして動作するＵＳＢホスト機能部と、
   前記無線上流ポート部と前記ＵＳＢホスト機能部の間のデータ中継を行う無線ブリッジ部を有する請求項１に記載のＵＳＢハブ。
3. 前記ポートセレクタによる前記ＵＳＢ下流ポート部の接続経路の切り替えは、外部から入力される制御信号に基づいて行われる請求項１に記載のＵＳＢハブ。
4. 前記ポートセレクタによる前記ＵＳＢ下流ポート部の接続経路の切り替えは、前記ＵＳＢ上流ポート部がＵＳＢホスト装置との間でデータを入出力可能な状態であるか否かに応じて行われる請求項１に記載のＵＳＢハブ。
5. 前記ポートセレクタによって前記ＵＳＢ下流ポート部の接続先に選択されているか否かに応じて、前記無線上流ポート部及び前記通信プロトコル変換部のうち少なくとも一方の動作状態を変更する請求項１に記載のＵＳＢハブ。
6. 前記ＵＳＢ下流ポート部の接続先に前記ＵＳＢ上流ポート部が選択されたことに基づいて、前記無線上流ポート部及び前記通信プロトコル変換部のうち少なくとも一方の動作を休止する請求項１に記載のＵＳＢハブ。
7. 前記ポートセレクタによる前記ＵＳＢ下流ポート部の接続経路の切り替えに応じて、前記ＵＳＢ上流ポート部及び前記無線上流ポート部の少なくとも一方の動作状態を変更する請求項１に記載のＵＳＢハブ。
8. ＵＳＢプロトコルに従ってデータを入出力するＵＳＢ上流ポート部と、
   所定の無線通信プロトコルに従ってデータを入出力する無線上流ポート部と、
   ＵＳＢプロトコルに従ってデータを入出力する少なくとも１つの上位レイヤ機能部と、
   前記上位レイヤ機能部の接続経路を、前記ＵＳＢ上流ポート部と前記無線上流ポート部との間で切り替えるポートセレクタと、
   前記無線上流ポート部と前記ポートセレクタの間の接続経路上に設けられ、ＵＳＢプロトコルと前記無線通信プロトコルの変換を行う通信プロトコル変換部とを備えるＵＳＢ対応装置。
9. 前記通信プロトコル変換部は、前記ＵＳＢ下流ポート部を介して当該ＵＳＢハブ・コントローラと接続されるＵＳＢデバイスに対するＵＳＢホストとして動作するＵＳＢホスト機能部と、
   前記無線上流ポート部と前記ＵＳＢホスト機能部の間のデータ中継を行う無線ブリッジ部を有する請求項８に記載のＵＳＢ対応装置。
10. ＵＳＢプロトコルに従ってデータを入出力するＵＳＢ上流ポート部と、
    所定の無線通信プロトコルに従ってデータを入出力する無線上流ポート部と、
    ＵＳＢプロトコルに従ってデータを入出力する少なくとも１つの入出力ポートを有するＵＳＢ下流ポート部と、
    前記入出力ポートの接続経路を、前記ＵＳＢ上流ポート部と前記無線上流ポート部との間で切り替えるポートセレクタと、
    前記無線上流ポート部と前記ポートセレクタの間の接続経路上に設けられ、ＵＳＢプロトコルと前記無線通信プロトコルの変換を行う通信プロトコル変換部とを備えるＵＳＢハブと、
    ＵＳＢプロトコルに従って、前記ＵＳＢ上流ポート部との間でデータを送受信可能なＵＳＢポート部と、
    前記無線通信プロトコルに従って、前記無線上流ポート部との間でデータを送受信可能な無線ポート部とを備え、
    前記ＵＳＢポート部又は前記無線ポート部のいずれかを選択して前記ＵＳＢハブとの間でデータを送受信するホストと、
    前記ＵＳＢ下流ポートに接続され、前記ＵＳＢハブを介して前記ホストと通信を行うＵＳＢデバイスとを備える通信システム。

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