宅内ゲートウェイ装置
【課題】ＩＰｓｅｃによる暗号・復号化を行う宅内ゲートウェイ装置において、取り扱うデータの種類によりプロセッサの処理能力を変化させて低消費電力化を実現する。
【解決手段】家庭内ネットワークの装置である電話機１０１、ＰＣ−ａ１０２、ＰＣ−ｂ１０３、家電機器１０４などを接続し、ＯＮＵ２１、ＯＬＴ２２、キャリアネットワーク１２１を介してＩＳＰ１１０とＩＰｓｅｃトンネルを用いてデータの送受信を実施する宅内ゲートウェイ装置１０において、取り扱うデータから関連する家庭内ネットワークの装置および取り扱うべきデータの速度を判断し、その情報によりプロセッサに供給するクロックの周波数を変化させる。
【解決手段】家庭内ネットワークの装置である電話機１０１、ＰＣ−ａ１０２、ＰＣ−ｂ１０３、家電機器１０４などを接続し、ＯＮＵ２１、ＯＬＴ２２、キャリアネットワーク１２１を介してＩＳＰ１１０とＩＰｓｅｃトンネルを用いてデータの送受信を実施する宅内ゲートウェイ装置１０において、取り扱うデータから関連する家庭内ネットワークの装置および取り扱うべきデータの速度を判断し、その情報によりプロセッサに供給するクロックの周波数を変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、宅内ゲートウェイ装置に係り、特に、家庭内ネットワークと公衆網であるインターネットの接続を実現する宅内ゲートウェイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットアクセス技術向上に伴い、家庭内ネットワークも目覚しい発展を続けている。従来はＰＣによるＷｅｂアクセス、メールやり取りが主な用途であったが、例えばＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ）機能を用いたより安価な電話サービス、テレビ放送においてインターネット回線を用いた双方向のデータ通信サービス、クーラーや冷蔵庫といった家電機器や蛍光灯等の照明器具のインターネット回線を通じた屋外からの制御、と家庭内でのネットワークの機能が多岐に渡ってきている。また、それらの装置をインターネットに接続する際に使用される宅内ゲートウェイ装置の役割が重要となってきている。
宅内ゲートウェイ装置は先に述べた家庭内ネットワークを構成するＰＣや電話機、家電機器や照明器具といった各装置を接続し、受動光網（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ：以下ＰＯＮと称する）システムを構成する加入者側装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ：以下ＯＮＵと称する）、局側装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｔｏｒ：以下ＯＬＴと称する）、キャリアネットワークを介して、インターネットサービスプロバイダ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｒｏｖｉｄｅｒ：以下ＩＳＰと称する）との間でデータの送受信を行う。ＩＳＰではデータの種類によってインターネットに接続したり、ＶｏＩＰゲートウェイを介して公衆交換電話網（Ｐｕｂｌｉｃ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ：以下ＰＳＴＮと称する）に接続したりする。各家庭とＩＳＰとの間の接続では擬似的なポイント・ツー・ポイントの回線を提供するＰＰＰｏＥ（ＰＰＰ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）が多く使われてきたが近年ではＩＰｖ６で標準機能となるＩＰｓｅｃを使って、宅内ゲートウェイ装置とＩＳＰとの間でＩＰｓｅｃトンネルを形成し家庭内の各装置とＩＳＰ間で安全なデータのやり取りを実施することが一般的になってきている。宅内ゲートウェイ装置は宅内ネットワーク装置からのデータをカプセル化・暗号化してＩＳＰに対し転送し、ＩＳＰからのデータを復号化・デカプセル化して家庭内ネットワーク装置に転送する。データの暗号・復号化処理は取り扱うすべてのデータに対して実施しなければならず、また処理時間はデータ速度に大きく依存することになる。ここでデータの速度とは単位時間当たりのデータ量を表している。
【０００３】
宅内ゲートウェイ装置の処理能力は、同じプロセッサであればその動作周波数に比例する。そのため宅内ゲートウェイ装置はそのスペックで保証すべき最高速度のデータ処理が実現できるだけの処理能力を実現するための周波数でプロセッサを動作させることになる。先に述べたＰＯＮシステムの登場により、各家庭とキャリア局間で提供されるアクセス回線の通信速度は今や１Ｇｂｉｔ／ｓを超えるようになってきており、なお高速化し続けている。そのため宅内ゲートウェイ装置に要求される処理能力も日々高くなってきている。しかも宅内ゲートウェイ装置は電話機能や屋外からの家電機器の制御といった機能も実現しており、例えば電話機能であればいつ発生するかわからない電話着信を処理するために、また屋外からの家電機器の制御でもユーザが家にいない時に制御データを受信等するために、宅内ゲートウェイ装置はその装置の電源を切ることができず、常に動作させ続けなければならず、その待機中の消費電力が無視できない課題となる。
ゲートウェイ装置の待機中の低消費電力化の手段として、例えば特開２００２−３１９９５６号公報（特許文献１）に開示された手段が挙げられる。本手段では、ゲートウェイ装置をインターネットと接続するための最小限の機能を持つシステム１とアプリケーションを実行する上で必要な機能を搭載したシステム２とに分割しそれぞれの電源をＯＦＦ／ＯＮできるようにすることで待機時の低消費電力化を実現することが開示されている。
一方、プロセッサの動作周波数を動的に変化させる手段として、例えば特開２００４−２８０２１６号公報（特許文献２）に開示された手段が挙げられる。本手段ではアプリケーションプログラムの実行に最適なクロック周波数を前回実行時のプロセッサの負荷状況に応じて変更することにより、きめ細やかなクロック周波数制御を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１９９５６号公報
【特許文献２】特開２００４−２８０２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
宅内ゲートウェイ装置はユーザインタフェースを持つ装置のそばに設置されるとは限らず、部屋の片隅や入口近くの壁面への設置の形態をとることも多く、そのような場合装置に電源スイッチを実装してもユーザがこまめに電源スイッチを操作できないということが考えられる。また、上記特許文献１に示す装置ではプロセッサをシステム毎に物理的に分割する必要性があり装置コスト、装置の大きさ等の面で不利となる。また、仮にプロセッサを１つのデバイスで実現する場合、プロセッサはインターネットを接続するための最小限の機能を持つシステム１に配置されることになり、効果的な低消費電力化が実現できない。
さらに宅内ゲートウェイ装置はその主な処理がＩＰｓｅｃの暗号・復号化処理となり、その処理は送受信するデータ速度に依存する。上記特許文献２に示す手段によってプロセッサへの供給クロック周波数を制御しようとしても、その負荷状況が以前の負荷状況と相関がなく、最適なクロック周波数に制御することができない。従って、やはり効果的な低消費電力化が困難である。
本発明は、以上の点に鑑み、ＩＰｓｅｃによる暗号・復号化を行う宅内ゲートウェイ装置において、ユーザのマニュアル操作を伴わずに、必要な機能を動作させたまま低消費電力化を実現することを目的とする。また、本発明は、取り扱うデータの種類によりプロセッサの処理能力を変化させることを目的のひとつとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、ＩＰｓｅｃの暗号・復号化処理を行う宅内ゲートウェイ装置のプロセッサへの供給クロック周波数の制御情報として、宅内ゲートウェイ装置が取り扱うデータ速度を用いる。通常のネットワーク装置が取り扱うデータの速度というものは算出が非常に困難であるが、宅内ネットワーク装置は接続される装置が限定され、それぞれが取り扱うデータの速度の上限がほぼ決まっている。すなわち例えば電話であれば６４ｋｂｉｔ／ｓ程度の通信速度となるし、家電機器であれば接続規格によりＺｉｇＢｅｅ（ＩＥＥＥ８０２．１５．４参照）という通信規格であれば２０〜２５０ｋｂｉｔ／ｓの通信速度となり、ＰＣでもイーサネット（登録商標）接続であればそのリンク速度によって１０Ｍｂｉｔ／ｓや１００Ｍｂｉｔ／ｓ、１Ｇｂｉｔ／ｓの通信速度となるし、無線接続であればその通信規格や通信状況によって５４Ｍｂｉｔ／ｓや３００Ｍｂｉｔ／ｓといった通信速度となる。宅内ゲートウェイ装置はそれらの装置を接続する機能を具備するためおのずとその通信速度の情報を得ることができ、取り扱うデータの種類によってそのデータの速度の上限値をもとにプロセッサへの供給クロック周波数制御を実施する。これにより、ユーザマニュアル操作を伴わず、必要な機能を動作させたまま宅内ゲートウェイ装置の低消費電力化を実現することが可能となる。
【０００７】
なお、プロセッサ以外の部分についてもその動作状況に応じて電源供給の制御や省電力モードへの移行を実施することで低消費電力化できることはいうまでもない。
宅内ゲートウェイ装置は、例えば、宅内ネットワーク装置より受信したデータを暗号化し、ＩＳＰに転送する手段と、ＩＳＰより受信した暗号化されたデータを復号化し、宅内ネットワーク装置に転送する手段と、前記暗号化・復号化処理を実施するプロセッサと、前記プロセッサへの供給クロックの周波数を制御する手段と、前記宅内ネットワーク装置より受信したデータより前記周波数の制御量を決定する手段と、前記ＩＳＰより受信した暗号化されたデータより前記周波数の制御量を決定する手段とを具備する。
上述の宅内ゲートウェイ装置は、例えば、前記周波数の制御量を、宅内ゲートウェイ装置に接続される電話機からのＯｎ−Ｈｏｏｋ、Ｏｆｆ−Ｈｏｏｋを検出して決定する。上述の宅内ゲートウェイ装置は、例えば、前記周波数の制御量を、宅内ネットワーク装置からのアドレス要求信号を検出して決定する。上述の宅内ゲートウェイ装置は、例えば、前記周波数の制御量を、インターネット上の遠隔装置からのアクセス要求信号を検出して決定する。
【０００８】
本発明の解決手段によると、
複数の宅内ネットワーク装置に接続され、該宅内ネットワーク装置と宅外のネットワーク間のデータを送受信する宅内ゲートウェイ装置であって、
前記宅内ネットワーク装置から受信したデータを暗号化して前記ネットワークに転送し、該ネットワークから受信した暗号化されたデータを復号化して宛先に応じた前記宅内ネットワーク装置に転送し、入力されるクロックに従い動作する処理部と、
前記複数の宅内ネットワーク装置毎に、予め定められたクロック周波数の制御量が記憶された周波数決定テーブルと、
前記周波数決定テーブルを参照してクロック周波数を求めるクロック周波数制御部と、
前記クロック周波数制御部で求められたクロック周波数の前記クロックを生成して前記処理部に出力するクロック生成部と
を備え、
前記クロック周波数制御部は、
前記宅内ネットワーク装置からの通信開始を示す信号、又は、前記宅内ネットワーク装置への通信開始を示す信号を検出すると、前記周波数決定テーブルを参照して該宅内ネットワーク装置に対応する周波数の制御量を取得し、クロック周波数を取得されたクロック周波数の制御量分上げ、
前記宅内ネットワーク装置の通信終了を検出すると、クロック周波数を前記クロック周波数の制御量分下げる宅内ゲートウェイ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、ＩＰｓｅｃによる暗号・復号化を行う宅内ゲートウェイ装置において、ユーザのマニュアル操作を伴わずに、必要な機能を動作させたまま低消費電力化を実現できる。また、本発明によると、取り扱うデータの種類によりプロセッサの処理能力を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態の宅内ゲートウェイ装置を用いたネットワーク構成の一例を示した図である。
【図２】本実施の形態の宅内ゲートウェイ装置とＩＳＰとの論理的な接続イメージを示した図である。
【図３】本実施の形態の宅内ゲートウェイ装置の構成図である。
【図４】本実施の形態による宅内ゲートウェイ装置のプロセッサへの供給クロックの周波数決定のための処理フローの一例を示した図である。
【図５】本実施の形態による宅内ゲートウェイ装置が取り扱うデータの識別方法を示した図である。
【図６】本実施の形態による宅内ゲートウェイ装置が取り扱うデータ種別と供給クロック周波数のためのパラメータの関係の一例を示した図である。
【図７】本実施の形態による宅内ゲートウェイ装置が取り扱うデータ種別の周波数決定テーブルの一例を示した図である。
【図８】本実施の形態の宅内ゲートウェイ装置を用いたＰＣ関連データ送受信のシーケンスを示した図である。
【図９】本実施の形態の宅内ゲートウェイ装置を用いた着信時の電話関連データ送受信のシーケンスを示した図である。
【図１０】本実施の形態の宅内ゲートウェイ装置を用いた発信時の電話関連データ送受信のシーケンスを示した図である。
【図１１】本実施の形態の宅内ゲートウェイ装置を用いた家電機器への遠隔アクセスのシーケンスを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態の宅内ゲートウェイ装置を用いたネットワーク構成の一例を示す。
図１において、宅内ゲートウェイ装置１０は、宅内に設置され、家庭内ネットワークの装置（宅内ネットワーク装置）である電話機１０１、ＰＣ−ａ１０２、ＰＣ−ｂ１０３、家電機器１０４などの機器と接続され、通信する。また、宅内ゲートウェイ装置１０は、ＯＮＵ２１、ＯＬＴ２２、キャリアネットワーク１２１を介してＩＳＰの通信装置１１０（以下、単にＩＳＰ１１０と記す）とＩＰｓｅｃトンネルを用いてデータの送受信を実施する。ＯＮＵ２１、ＯＬＴ２２、光スプリッタ２３は、光ファイバ１４０にてキャリア局と宅内ゲートウェイ装置１０との間のアクセス回線を提供するＰＯＮシステムを構成する。キャリアネットワーク１２１は、アクセス回線を提供するキャリアが展開するキャリアネットワークである。キャリアネットワーク１２１はインターネット１２２と異なりキャリア設備によって構築された閉域網である。一般ユーザはＩＳＰ１１０を介してインターネット１２２への接続を実現している。一般ユーザは、遠隔ＰＣ１１１０からインターネット１２２に接続し、例えば家電機器１０４等の宅内ネットワーク装置にアクセスすることができる。ＶｏＩＰゲートウェイ１１１は、ＩＰ上で提供される電話サービスを終端し、ＰＳＴＮ１２３に接続することで電話サービスを実現する装置である。宅内ゲートウェイ装置１０と電話機１０１との接続１３１は例えばアナログ接続である。ＰＣ−ａ１０２と宅内ゲートウェイ装置１０との接続１３２は例えばイーサネット等の有線接続であり、ＰＣ−ｂ１０３と宅内ゲートウェイ装置１０との接続１３３は例えば無線接続である。家電機器１０４と宅内ゲートウェイ装置１０との接続１３４は例えばＺｉｇＢｅｅである。なお、接続の形態は、これらに限らず適宜の形態でもよい。また、宅内ゲートウェイ装置１０に接続される装置は、適宜の装置でもよい。例えば、電話機１０１は、電話機能を有するＰＣなどの機器でもよいし、家電機器１０４は、宅外から制御される照明器具、防犯などのセキュリティ機器、その他適宜の電気製品でもよい。また、宅内とは、家庭内に限らず、オフィス、店舗、事務所内などでもよい。
【００１２】
図２は、宅内ゲートウェイ装置１０とＩＳＰ１１０との論理的な接続のイメージ図を示す。
宅内ゲートウェイ１０とＩＳＰ１１０との間はＩＰｓｅｃトンネル２１０が構築される。その中を電話機１０１関連のデータ２１１、ＰＣ−ａ１０２関連のデータ２１２、ＰＣ−ｂ１０３関連のデータ２１３、家電機器１０４関連のデータ２１４が送受信される。本イメージ図では図中のパイプの太さ（２２０〜２２４）がデータの速度（通信速度）を表している。例えば２２１は電話の通信速度である６４ｋｂｉｔ／ｓに相当しており、２２２はイーサネット接続でのＰＣの通信速度である１００Ｍｂｉｔ／ｓに相当しており、２２３は無線接続の通信速度である５４Ｍｂｉｔ／ｓに相当しており、２２４はＺｉｇＢｅｅの通信速度である２０ｋｂｉｔ／ｓに相当していることを表している。宅内ゲートウェイ１０において暗号化・復号化を行うプロセッサに要求される処理能力（例えば、クロック周波数）は、これらの通信速度に依存する。
２２０は宅内ゲートウェイ装置１０が処理できるデータ速度の最大値を表しており、プロセッサへの供給クロックの周波数によって決定される。２２１〜２２４の合計が２１０に対し十分小さければ宅内ゲートウェイ装置１０は処理能力に余裕があり、クロック周波数を落として低消費電力化を図ることが可能であることを示している。逆に２２１〜２２４の合計が２１０より大きい場合は宅内ゲートウェイ装置１０はそのデータの暗号・復号化処理を処理しきれず通信を維持できない状態にあることを示している。
図３は、本実施の形態の宅内ゲートウェイ装置１０の装置構成図を示す。
宅内ゲートウェイ装置１０は、中央演算処理部（プロセッサ）３１０と、ＯＮＵ２１と接続するインタフェース（以下、ＩＦ）であるイーサネットＩＦ３１５と、電話機１０１と接続するインタフェースであるＳＬＩＣ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ） ＩＦ３０６と、ＰＣ−ａ１０２と有線で接続するインタフェースであるイーサネットＩＦ３０７と、ＰＣ−ｂ１０３と無線で接続するインタフェースであるＷｉＦｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ） ＩＦ３０８と、家電機器１０４と接続するインタフェースであるＺｉｇＢｅｅ ＩＦ３０９と、メモリ部３０５と、クロック生成部３０２とを有する。
【００１３】
中央演算処理部３１０は、データに対しＩＰｓｅｃによる暗号／復号化処理や、本実施の形態によるクロック周波数制御等を実施する。中央演算処理部３１０は、例えば、ＩＰｓｅｃ処理部３０１と、クロック周波数制御部３０３と、周波数決定テーブル３０４を有する。なお、周波数決定テーブル３０４は、メモリ部３０５にあってもよい。ＩＰｓｅｃ処理部３０１は、各インタフェース３０６〜３０９、３１５に接続される機器からのデータの暗号化及び各機器へのデータの復号化を実施する。クロック周波数制御部３０３は、各インタフェース３０６〜３０９からの情報（３１１〜３１４）およびＩＰｓｅｃ処理部３０１からのフレーム情報３２０を基に周波数決定テーブル３０４を検索してクロック周波数を決定し、クロック生成部３０２に対し指示を出す。クロック生成部３０２は、クロック周波数生成部３０３からの指示に従い中央演算処理部３１０に対し指示された周波数のクロックを出力する。メモリ部３０５は、中央演算処理部３１０の動作に必要なソフトウェアや各種設定情報が格納されている。
周波数決定テーブル３０４は、宅内ゲートウェイ装置１０に接続される装置毎に、予め定められたクロック周波数の制御量（α値）が記憶される。周波数の制御量（α値）は、プロセッサに供給するクロックの周波数を増加又は減少させるための制御量である。なお、各装置は上述のＩＦを介して接続されるため、ＩＦ毎に周波数の制御量が記憶されてもよい。
【００１４】
図４は、本実施の形態による宅内ゲートウェイ装置１０でのプロセッサへの供給クロックの周波数決定のための処理フローの一例を示している。
本処理フローは家庭内ネットワークの装置に関連するデータ毎に存在する。すなわち電話関連データを監視しそれによりクロック周波数を決定するフローがあり、別に家電製品関連データを監視しそれによりクロック周波数を決定するフローが独立に存在するということである。図４において、まず宅内ゲートウェイ装置１０は、初期状態にてデータ受信を監視する（４０１）。このデータとは、例えば通信の開始を識別可能な適宜のデータである。例えばこの処理が電話関連データ用であれば電話のＯｆｆ−Ｈｏｏｋ信号であったりネットワークからの着信である。例えばＰＣ関連データであればＰＣからのアドレス要求（例えばＡＲＰ：Ａｄｄｒｅｓｓ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）信号であり、家電機器であればＩＳＰからのアクセス要求信号となる。データ受信が有ればその後のデータ送受信を処理するためにプロセッサの処理能力を上げる必要があり、宅内ゲートウェイ装置１０のクロック周波数制御部３０３は、周波数決定テーブル３０４を検索して（４０２）、クロック周波数を装置に対応した周波数の制御量αだけ上げる（４０３）。αの値は後述するように家庭内ネットワークの装置に関連するデータにより決定される通信速度より予め決定される。
プロセッサの処理能力が上がった状態で該当データに対応するタイマｔｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）をリスタートさせ（４０４）、該当データを継続受信しているかを監視し続ける（４０５）。タイマｔｎは家庭内ネットワークの装置に関連するデータ毎に存在する。データ未受信の状態が一定時間Ｔを越えた時に（４０６）、該当データ分の処理が不要となったと判断し、プロセッサの処理能力を下げるためクロック周波数をαだけ下げる（４０７）。本処理フローにより家庭内ネットワークの装置に関連するデータ毎の通信速度毎に必要なプロセッサ処理能力を動的に設定することができる。
【００１５】
図５に、各データの識別方法について示す。
電話関連データ用の発信時のＯｆｆ−Ｈｏｏｋ信号は、電話の受話器を上げる等の動作に伴い電話回線が接続された際に発生する電圧変化を宅内ゲートウェイ装置１０内のＳＬＩＣ ＩＦ３０６にて検出する。Ｏｎ−Ｈｏｏｋ／Ｏｆｆ−Ｈｏｏｋ信号３１１をＨｉｇｈ／Ｌｏｗのレベル信号としてクロック周波数制御部３０３に伝達することにより、データを検出することができる（図５（ａ））。また、ネットワークからの着信信号は、ＶｏＩＰゲートウェイ１１１から送信される着信信号フレーム５０１内の呼制御メッセージ５０２が着信信号を示していることにより検出することができる（図５（ｂ））。
ＰＣ関連データ用のＰＣ−ａ１０２からのアドレス要求信号は、アドレス要求フレーム５０３を受信した際、イーサネットタイプ５０４の値がアドレス要求信号を示していることにより検出することができる（図５（ｃ））。アドレス要求信号によりデータ開始を検出する方法は、有線で接続されたＰＣ−ａ１０２の他にＩＥＥＥ８０２．１１ｘ規格の無線接続されたＰＣ−ｂ１０３からのアドレス要求信号やＩＥＥＥ８０２．１５．４規格のＺｉｇｂｅｅを使用した家電機器１０４へのアクセス要求信号等でも同様である。アドレス要求信号がどの端末に対するデータかは、受信したインタフェースにより判別することができる。電話機であればＳＬＩＣインタフェース３０６、有線接続ＰＣであればイーサネットＩＦ３０７、無線接続ＰＣであればＷｉＦｉ ＩＦ３０８、家電機器であれば上位インタフェースのイーサネットＩＦ３１５で受信することにより判別することができる。なお、データの送信元や宛先で判別してもよい。
【００１６】
図６は、宅内ゲートウェイ装置１０が取り扱うデータ種別とそのデータ速度とクロック周波数の制御量αの関係の一例を示したものである。
電話関連であればデータ速度は６４ｋｂｉｔ／ｓであり、それを扱うのであればαとして３２ｋＨｚクロック周波数を上げればよいということを意味している。また、例えばイーサネット接続されるＰＣ関連であれば、ＰＣが１０Ｍｂｉｔ／ｓで通信するものであれば５ＭＨｚクロック周波数を上げればよいことを示す。ＰＣや家電製品がどのデータ速度で通信するかはリンク速度や通信規格により予め決められている。また、通信状況によりデータ速度を定めてもよい。
なお、α値はプロセッサの種類によって当然異なるため本図の数値は一例であるが、プロセッサの種類が決定されればそれよりＩＰｓｅｃの処理能力を算出可能でありデータ速度との関係を容易に導き出すことが可能となる。また、クロック周波数としてα値を記載しているが、これはプロセッサにはＩＰｓｅｃ以外にも簡単な処理を行う必要がありその処理を実施するために必要な処理能力分のクロック周波数をベース値とし、そこからの増分として制御することを意味している。
図７は、図６における宅内ゲートウェイ装置１０が取り扱うデータ種別のイベントと図４のα値の関係の一例を示したものである。
データ形式のイベントについては、電話関連では着信信号受信時やＯｆｆ−Ｈｏｏｋ検出時、イーサネット接続ＰＣ関連・無線接続ＰＣ関連ではアドレス要求受信時、家電製品関連ではアクセス要求受信時に、それぞれ必要となるクロック周波数（α値）を決定する。
【００１７】
図８は、ＰＣ関連データ送受信のシーケンスを示している。
ＰＣ関連データ送受信についてはまずＰＣ−ａ１０２、ＰＣ−ｂ１０３からＩＳＰ１１０へのアクセスから開始される。まず、ＰＣ−ａ１０２、ＰＣ−ｂ１０３はアクセス先のアドレスを得るため宅内ゲートウェイ装置１０に対し、アドレス要求信号を送信する。宅内ゲートウェイ装置１０は受信したアドレス要求に対し、ＩＰｓｅｃトンネル通信のためのカプセル化、暗号化処理（８０１）を実施しＩＳＰ１１０に対し転送する。この時点で宅内ゲートウェイ装置１０はデータの送信元がＰＣであることからＰＣ関連データ送受信の開始を判断し、プロセッサの周波数を上げる（８０２）。例えば、イーサネットＩＦ３０７にＰＣ−ａ１０２がリンク速度１００Ｍｂｉｔ／ｓで接続され、宅内ゲートウェイ装置１０がイーサネットＩＦ３０７を介してアドレス要求信号を受信すると、図７の例では５０ＭＨｚクロック周波数を上げる。
宅内ゲートウェイ装置１０は、ＩＳＰ１１０より暗号化されたアドレス要求リプライの復号化・デカプセル化を実施し（８０３）、ＰＣ−ａ１０２、ＰＣ−ｂ１０３に対しアドレス要求リプライを返す。その後、ファイルダウンロード等のデータ送受信が行われる。宅内ゲートウェイ装置１０は８０２にてプロセッサの処理能力を上げているため送受信されるデータのカプセル化処理、デカプセル化処理、暗号・復号化処理（８０１、８０３）を問題なく処理できる。データ送受信終了後、宅内ゲートウェイ装置１０は、送受信データのアドレスを確認し、予め定められたＴ時間ＩＳＰ１１０、ＰＣ−ａ１０２およびＰＣ−ｂ１０３のアドレスがなければ、通信が終了したと判断する（８０４）。通信終了後、宅内ゲートウェイ装置１０は、プロセッサの周波数を上述のα（例えば、５０ＭＨｚ）だけ下げ（８０５）、装置の低消費電力化を行う。
【００１８】
図９、図１０は電話関連データ送受信のシーケンスを示している。
図９は着信時のシーケンスである。宅内ゲートウェイ装置１０は、ＶｏＩＰゲートウェイ１１１より着信信号データを受信する。本データは電話関連データであるため、宅内ゲートウェイ装置１０は、電話関連データの送受信の開始を判断し、プロセッサの周波数を電話処理分上げる（９０１）。Ｒｉｎｇｉｎｇ、ＯＫを経てセッションを確立した後通話が行われる。宅内ゲートウェイ装置１０では音声とパケットの変換をするとともにそのデータの暗号・復号化を実施する（９０２）が、９０１にてプロセッサの処理能力を上げているため問題なく処理できる。なお、電話関連データは宅内ゲートウェイ装置１０にてデータを生成するため受信したデータのカプセル化・デカプセル化処理は不要となり記載していない。電話機からＯｎ−Ｈｏｏｋ信号が送信されると、宅内ゲートウェイ装置１０は、送受信データのアドレスを確認し、Ｔ時間着信信号データやＯｆｆ−Ｈｏｏｋ信号の受信がなく電話機１０１およびＶｏＩＰゲートウェイ１１１のアドレスがなければ、通信が終了したと判断する（９０３）。通信終了後、宅内ゲートウェイ装置１０は、プロセッサの周波数を下げ（９０４）装置の低消費電力化を行う。
【００１９】
図１０は、発信時のシーケンスである。
宅内ゲートウェイ装置１０はＯｆｆ−Ｈｏｏｋ検出により着信信号データをＶｏＩＰゲートウェイ１１１に送信する。また、宅内ゲートウェイ装置１０はＯｆｆ−Ｈｏｏｋ検出により電話関連データ送受信の開始を判断しプロセッサの周波数を電話処理分上げる（１００１）。Ｒｉｎｇｉｎｇ、ＯＫを経てセッションを確立した後通話が行われる。宅内ゲートウェイ装置１０では音声とパケットの変換をするとともにそのデータの暗号化を実施する（１００２）が、１００１にてプロセッサの処理能力を上げているため問題なく処理できる。電話機からＯｎ−Ｈｏｏｋ信号が送信されると、宅内ゲートウェイ装置１０は、送受信データのアドレスを確認し、Ｔ時間着信信号データやＯｆｆ−Ｈｏｏｋ信号の受信がなく電話機１０１およびＶｏＩＰゲートウェイ１１１のアドレスがなければ、通信が終了したと判断する（１００３）。通信終了後、宅内ゲートウェイ装置１０は、プロセッサの周波数を下げ（１００４）装置の低消費電力化を行う。
【００２０】
図１１は、家電機器１０４への遠隔アクセスのシーケンスを示している。
インターネットに接続している遠隔ＰＣ等１１１０は、家電機器１０４にアクセスするためまず宅内ゲートウェイ装置１０に対しアクセス要求データを送信する。本データの受信によりデータが家電機器関連のデータであることを判断できるため、宅内ゲートウェイ装置１０はプロセッサの周波数を家電機器データ処理分上げる（１１０１）。ユーザ名とパスワードによる認証の完了をもって、遠隔ＰＣ等１１１０と家電機器１０４との間でデータの送受信が行われる。宅内ゲートウェイ装置１０は１１０１にてプロセッサの処理能力を上げているため送受信されるデータのカプセル化処理、デカプセル化処理、暗号・復号化処理（１１０２）を問題なく処理できる。遠隔ＰＣ１１１０からアクセス終了信号が送信されると、宅内ゲートウェイ装置１０は、送受信データのアドレスを確認し、Ｔ時間遠隔ＰＣ１１１０および家電機器１０４のアドレスデータがなければ、通信が終了したと判断する（１１０３）。通信終了後、宅内ゲートウェイ装置１０は、プロセッサの周波数を下げ（１１０４）装置の低消費電力化を行う。
なお、本実施の形態では電話サービス、ＰＣによるインターネットアクセス、デジタル家電遠隔アクセスについて記載したが、それ以外のサービスについても同様な考え方が適用できる。
また、図１に示すＯＮＵ２１と宅内ゲートウェイ装置１０を一体化させてもよく、この場合、上述の手段をＯＮＵ側プロセッサにも適用しＰＯＮ区間の通信速度に応じた同様の低消費電力化を実現することができる。さらに、ＯＬＴ２２とＯＮＵ２１の間の帯域はＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）により制御されるがその情報もプロセッサの周波数制御情報として使用することでより効果的な低消費電力化が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、例えば、宅内ゲートウェイ装置に利用可能である。また、例えば、本発明による宅内ゲートウェイ装置は、電話等の電源を切ることのできないサービスを収容した際の低消費電力化に利用可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１０ 宅内ゲートウェイ装置
２１ ＯＮＵ
２２ ＯＬＴ
２３ 光スプリッタ
１１０ ＩＳＰ
２１０ ＩＰｓｅｃトンネル
３０１ ＩＰｓｅｃ処理部
３０２ クロック生成部
３０３ クロック周波数制御部
３０４ 周波数決定テーブル
３０５ メモリ部
３０６ ＳＬＩＣ ＩＦ
３０７、３１５ イーサネットＩＦ
３０８ ＷｉＦｉ ＩＦ
３０９ ＺｉｇＢｅｅ ＩＦ
３１０ 中央演算処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、宅内ゲートウェイ装置に係り、特に、家庭内ネットワークと公衆網であるインターネットの接続を実現する宅内ゲートウェイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットアクセス技術向上に伴い、家庭内ネットワークも目覚しい発展を続けている。従来はＰＣによるＷｅｂアクセス、メールやり取りが主な用途であったが、例えばＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ）機能を用いたより安価な電話サービス、テレビ放送においてインターネット回線を用いた双方向のデータ通信サービス、クーラーや冷蔵庫といった家電機器や蛍光灯等の照明器具のインターネット回線を通じた屋外からの制御、と家庭内でのネットワークの機能が多岐に渡ってきている。また、それらの装置をインターネットに接続する際に使用される宅内ゲートウェイ装置の役割が重要となってきている。
宅内ゲートウェイ装置は先に述べた家庭内ネットワークを構成するＰＣや電話機、家電機器や照明器具といった各装置を接続し、受動光網（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ：以下ＰＯＮと称する）システムを構成する加入者側装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ：以下ＯＮＵと称する）、局側装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｔｏｒ：以下ＯＬＴと称する）、キャリアネットワークを介して、インターネットサービスプロバイダ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｒｏｖｉｄｅｒ：以下ＩＳＰと称する）との間でデータの送受信を行う。ＩＳＰではデータの種類によってインターネットに接続したり、ＶｏＩＰゲートウェイを介して公衆交換電話網（Ｐｕｂｌｉｃ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ：以下ＰＳＴＮと称する）に接続したりする。各家庭とＩＳＰとの間の接続では擬似的なポイント・ツー・ポイントの回線を提供するＰＰＰｏＥ（ＰＰＰ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）が多く使われてきたが近年ではＩＰｖ６で標準機能となるＩＰｓｅｃを使って、宅内ゲートウェイ装置とＩＳＰとの間でＩＰｓｅｃトンネルを形成し家庭内の各装置とＩＳＰ間で安全なデータのやり取りを実施することが一般的になってきている。宅内ゲートウェイ装置は宅内ネットワーク装置からのデータをカプセル化・暗号化してＩＳＰに対し転送し、ＩＳＰからのデータを復号化・デカプセル化して家庭内ネットワーク装置に転送する。データの暗号・復号化処理は取り扱うすべてのデータに対して実施しなければならず、また処理時間はデータ速度に大きく依存することになる。ここでデータの速度とは単位時間当たりのデータ量を表している。
【０００３】
宅内ゲートウェイ装置の処理能力は、同じプロセッサであればその動作周波数に比例する。そのため宅内ゲートウェイ装置はそのスペックで保証すべき最高速度のデータ処理が実現できるだけの処理能力を実現するための周波数でプロセッサを動作させることになる。先に述べたＰＯＮシステムの登場により、各家庭とキャリア局間で提供されるアクセス回線の通信速度は今や１Ｇｂｉｔ／ｓを超えるようになってきており、なお高速化し続けている。そのため宅内ゲートウェイ装置に要求される処理能力も日々高くなってきている。しかも宅内ゲートウェイ装置は電話機能や屋外からの家電機器の制御といった機能も実現しており、例えば電話機能であればいつ発生するかわからない電話着信を処理するために、また屋外からの家電機器の制御でもユーザが家にいない時に制御データを受信等するために、宅内ゲートウェイ装置はその装置の電源を切ることができず、常に動作させ続けなければならず、その待機中の消費電力が無視できない課題となる。
ゲートウェイ装置の待機中の低消費電力化の手段として、例えば特開２００２−３１９９５６号公報（特許文献１）に開示された手段が挙げられる。本手段では、ゲートウェイ装置をインターネットと接続するための最小限の機能を持つシステム１とアプリケーションを実行する上で必要な機能を搭載したシステム２とに分割しそれぞれの電源をＯＦＦ／ＯＮできるようにすることで待機時の低消費電力化を実現することが開示されている。
一方、プロセッサの動作周波数を動的に変化させる手段として、例えば特開２００４−２８０２１６号公報（特許文献２）に開示された手段が挙げられる。本手段ではアプリケーションプログラムの実行に最適なクロック周波数を前回実行時のプロセッサの負荷状況に応じて変更することにより、きめ細やかなクロック周波数制御を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１９９５６号公報
【特許文献２】特開２００４−２８０２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
宅内ゲートウェイ装置はユーザインタフェースを持つ装置のそばに設置されるとは限らず、部屋の片隅や入口近くの壁面への設置の形態をとることも多く、そのような場合装置に電源スイッチを実装してもユーザがこまめに電源スイッチを操作できないということが考えられる。また、上記特許文献１に示す装置ではプロセッサをシステム毎に物理的に分割する必要性があり装置コスト、装置の大きさ等の面で不利となる。また、仮にプロセッサを１つのデバイスで実現する場合、プロセッサはインターネットを接続するための最小限の機能を持つシステム１に配置されることになり、効果的な低消費電力化が実現できない。
さらに宅内ゲートウェイ装置はその主な処理がＩＰｓｅｃの暗号・復号化処理となり、その処理は送受信するデータ速度に依存する。上記特許文献２に示す手段によってプロセッサへの供給クロック周波数を制御しようとしても、その負荷状況が以前の負荷状況と相関がなく、最適なクロック周波数に制御することができない。従って、やはり効果的な低消費電力化が困難である。
本発明は、以上の点に鑑み、ＩＰｓｅｃによる暗号・復号化を行う宅内ゲートウェイ装置において、ユーザのマニュアル操作を伴わずに、必要な機能を動作させたまま低消費電力化を実現することを目的とする。また、本発明は、取り扱うデータの種類によりプロセッサの処理能力を変化させることを目的のひとつとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、ＩＰｓｅｃの暗号・復号化処理を行う宅内ゲートウェイ装置のプロセッサへの供給クロック周波数の制御情報として、宅内ゲートウェイ装置が取り扱うデータ速度を用いる。通常のネットワーク装置が取り扱うデータの速度というものは算出が非常に困難であるが、宅内ネットワーク装置は接続される装置が限定され、それぞれが取り扱うデータの速度の上限がほぼ決まっている。すなわち例えば電話であれば６４ｋｂｉｔ／ｓ程度の通信速度となるし、家電機器であれば接続規格によりＺｉｇＢｅｅ（ＩＥＥＥ８０２．１５．４参照）という通信規格であれば２０〜２５０ｋｂｉｔ／ｓの通信速度となり、ＰＣでもイーサネット（登録商標）接続であればそのリンク速度によって１０Ｍｂｉｔ／ｓや１００Ｍｂｉｔ／ｓ、１Ｇｂｉｔ／ｓの通信速度となるし、無線接続であればその通信規格や通信状況によって５４Ｍｂｉｔ／ｓや３００Ｍｂｉｔ／ｓといった通信速度となる。宅内ゲートウェイ装置はそれらの装置を接続する機能を具備するためおのずとその通信速度の情報を得ることができ、取り扱うデータの種類によってそのデータの速度の上限値をもとにプロセッサへの供給クロック周波数制御を実施する。これにより、ユーザマニュアル操作を伴わず、必要な機能を動作させたまま宅内ゲートウェイ装置の低消費電力化を実現することが可能となる。
【０００７】
なお、プロセッサ以外の部分についてもその動作状況に応じて電源供給の制御や省電力モードへの移行を実施することで低消費電力化できることはいうまでもない。
宅内ゲートウェイ装置は、例えば、宅内ネットワーク装置より受信したデータを暗号化し、ＩＳＰに転送する手段と、ＩＳＰより受信した暗号化されたデータを復号化し、宅内ネットワーク装置に転送する手段と、前記暗号化・復号化処理を実施するプロセッサと、前記プロセッサへの供給クロックの周波数を制御する手段と、前記宅内ネットワーク装置より受信したデータより前記周波数の制御量を決定する手段と、前記ＩＳＰより受信した暗号化されたデータより前記周波数の制御量を決定する手段とを具備する。
上述の宅内ゲートウェイ装置は、例えば、前記周波数の制御量を、宅内ゲートウェイ装置に接続される電話機からのＯｎ−Ｈｏｏｋ、Ｏｆｆ−Ｈｏｏｋを検出して決定する。上述の宅内ゲートウェイ装置は、例えば、前記周波数の制御量を、宅内ネットワーク装置からのアドレス要求信号を検出して決定する。上述の宅内ゲートウェイ装置は、例えば、前記周波数の制御量を、インターネット上の遠隔装置からのアクセス要求信号を検出して決定する。
【０００８】
本発明の解決手段によると、
複数の宅内ネットワーク装置に接続され、該宅内ネットワーク装置と宅外のネットワーク間のデータを送受信する宅内ゲートウェイ装置であって、
前記宅内ネットワーク装置から受信したデータを暗号化して前記ネットワークに転送し、該ネットワークから受信した暗号化されたデータを復号化して宛先に応じた前記宅内ネットワーク装置に転送し、入力されるクロックに従い動作する処理部と、
前記複数の宅内ネットワーク装置毎に、予め定められたクロック周波数の制御量が記憶された周波数決定テーブルと、
前記周波数決定テーブルを参照してクロック周波数を求めるクロック周波数制御部と、
前記クロック周波数制御部で求められたクロック周波数の前記クロックを生成して前記処理部に出力するクロック生成部と
を備え、
前記クロック周波数制御部は、
前記宅内ネットワーク装置からの通信開始を示す信号、又は、前記宅内ネットワーク装置への通信開始を示す信号を検出すると、前記周波数決定テーブルを参照して該宅内ネットワーク装置に対応する周波数の制御量を取得し、クロック周波数を取得されたクロック周波数の制御量分上げ、
前記宅内ネットワーク装置の通信終了を検出すると、クロック周波数を前記クロック周波数の制御量分下げる宅内ゲートウェイ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、ＩＰｓｅｃによる暗号・復号化を行う宅内ゲートウェイ装置において、ユーザのマニュアル操作を伴わずに、必要な機能を動作させたまま低消費電力化を実現できる。また、本発明によると、取り扱うデータの種類によりプロセッサの処理能力を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態の宅内ゲートウェイ装置を用いたネットワーク構成の一例を示した図である。
【図２】本実施の形態の宅内ゲートウェイ装置とＩＳＰとの論理的な接続イメージを示した図である。
【図３】本実施の形態の宅内ゲートウェイ装置の構成図である。
【図４】本実施の形態による宅内ゲートウェイ装置のプロセッサへの供給クロックの周波数決定のための処理フローの一例を示した図である。
【図５】本実施の形態による宅内ゲートウェイ装置が取り扱うデータの識別方法を示した図である。
【図６】本実施の形態による宅内ゲートウェイ装置が取り扱うデータ種別と供給クロック周波数のためのパラメータの関係の一例を示した図である。
【図７】本実施の形態による宅内ゲートウェイ装置が取り扱うデータ種別の周波数決定テーブルの一例を示した図である。
【図８】本実施の形態の宅内ゲートウェイ装置を用いたＰＣ関連データ送受信のシーケンスを示した図である。
【図９】本実施の形態の宅内ゲートウェイ装置を用いた着信時の電話関連データ送受信のシーケンスを示した図である。
【図１０】本実施の形態の宅内ゲートウェイ装置を用いた発信時の電話関連データ送受信のシーケンスを示した図である。
【図１１】本実施の形態の宅内ゲートウェイ装置を用いた家電機器への遠隔アクセスのシーケンスを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態の宅内ゲートウェイ装置を用いたネットワーク構成の一例を示す。
図１において、宅内ゲートウェイ装置１０は、宅内に設置され、家庭内ネットワークの装置（宅内ネットワーク装置）である電話機１０１、ＰＣ−ａ１０２、ＰＣ−ｂ１０３、家電機器１０４などの機器と接続され、通信する。また、宅内ゲートウェイ装置１０は、ＯＮＵ２１、ＯＬＴ２２、キャリアネットワーク１２１を介してＩＳＰの通信装置１１０（以下、単にＩＳＰ１１０と記す）とＩＰｓｅｃトンネルを用いてデータの送受信を実施する。ＯＮＵ２１、ＯＬＴ２２、光スプリッタ２３は、光ファイバ１４０にてキャリア局と宅内ゲートウェイ装置１０との間のアクセス回線を提供するＰＯＮシステムを構成する。キャリアネットワーク１２１は、アクセス回線を提供するキャリアが展開するキャリアネットワークである。キャリアネットワーク１２１はインターネット１２２と異なりキャリア設備によって構築された閉域網である。一般ユーザはＩＳＰ１１０を介してインターネット１２２への接続を実現している。一般ユーザは、遠隔ＰＣ１１１０からインターネット１２２に接続し、例えば家電機器１０４等の宅内ネットワーク装置にアクセスすることができる。ＶｏＩＰゲートウェイ１１１は、ＩＰ上で提供される電話サービスを終端し、ＰＳＴＮ１２３に接続することで電話サービスを実現する装置である。宅内ゲートウェイ装置１０と電話機１０１との接続１３１は例えばアナログ接続である。ＰＣ−ａ１０２と宅内ゲートウェイ装置１０との接続１３２は例えばイーサネット等の有線接続であり、ＰＣ−ｂ１０３と宅内ゲートウェイ装置１０との接続１３３は例えば無線接続である。家電機器１０４と宅内ゲートウェイ装置１０との接続１３４は例えばＺｉｇＢｅｅである。なお、接続の形態は、これらに限らず適宜の形態でもよい。また、宅内ゲートウェイ装置１０に接続される装置は、適宜の装置でもよい。例えば、電話機１０１は、電話機能を有するＰＣなどの機器でもよいし、家電機器１０４は、宅外から制御される照明器具、防犯などのセキュリティ機器、その他適宜の電気製品でもよい。また、宅内とは、家庭内に限らず、オフィス、店舗、事務所内などでもよい。
【００１２】
図２は、宅内ゲートウェイ装置１０とＩＳＰ１１０との論理的な接続のイメージ図を示す。
宅内ゲートウェイ１０とＩＳＰ１１０との間はＩＰｓｅｃトンネル２１０が構築される。その中を電話機１０１関連のデータ２１１、ＰＣ−ａ１０２関連のデータ２１２、ＰＣ−ｂ１０３関連のデータ２１３、家電機器１０４関連のデータ２１４が送受信される。本イメージ図では図中のパイプの太さ（２２０〜２２４）がデータの速度（通信速度）を表している。例えば２２１は電話の通信速度である６４ｋｂｉｔ／ｓに相当しており、２２２はイーサネット接続でのＰＣの通信速度である１００Ｍｂｉｔ／ｓに相当しており、２２３は無線接続の通信速度である５４Ｍｂｉｔ／ｓに相当しており、２２４はＺｉｇＢｅｅの通信速度である２０ｋｂｉｔ／ｓに相当していることを表している。宅内ゲートウェイ１０において暗号化・復号化を行うプロセッサに要求される処理能力（例えば、クロック周波数）は、これらの通信速度に依存する。
２２０は宅内ゲートウェイ装置１０が処理できるデータ速度の最大値を表しており、プロセッサへの供給クロックの周波数によって決定される。２２１〜２２４の合計が２１０に対し十分小さければ宅内ゲートウェイ装置１０は処理能力に余裕があり、クロック周波数を落として低消費電力化を図ることが可能であることを示している。逆に２２１〜２２４の合計が２１０より大きい場合は宅内ゲートウェイ装置１０はそのデータの暗号・復号化処理を処理しきれず通信を維持できない状態にあることを示している。
図３は、本実施の形態の宅内ゲートウェイ装置１０の装置構成図を示す。
宅内ゲートウェイ装置１０は、中央演算処理部（プロセッサ）３１０と、ＯＮＵ２１と接続するインタフェース（以下、ＩＦ）であるイーサネットＩＦ３１５と、電話機１０１と接続するインタフェースであるＳＬＩＣ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ） ＩＦ３０６と、ＰＣ−ａ１０２と有線で接続するインタフェースであるイーサネットＩＦ３０７と、ＰＣ−ｂ１０３と無線で接続するインタフェースであるＷｉＦｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ） ＩＦ３０８と、家電機器１０４と接続するインタフェースであるＺｉｇＢｅｅ ＩＦ３０９と、メモリ部３０５と、クロック生成部３０２とを有する。
【００１３】
中央演算処理部３１０は、データに対しＩＰｓｅｃによる暗号／復号化処理や、本実施の形態によるクロック周波数制御等を実施する。中央演算処理部３１０は、例えば、ＩＰｓｅｃ処理部３０１と、クロック周波数制御部３０３と、周波数決定テーブル３０４を有する。なお、周波数決定テーブル３０４は、メモリ部３０５にあってもよい。ＩＰｓｅｃ処理部３０１は、各インタフェース３０６〜３０９、３１５に接続される機器からのデータの暗号化及び各機器へのデータの復号化を実施する。クロック周波数制御部３０３は、各インタフェース３０６〜３０９からの情報（３１１〜３１４）およびＩＰｓｅｃ処理部３０１からのフレーム情報３２０を基に周波数決定テーブル３０４を検索してクロック周波数を決定し、クロック生成部３０２に対し指示を出す。クロック生成部３０２は、クロック周波数生成部３０３からの指示に従い中央演算処理部３１０に対し指示された周波数のクロックを出力する。メモリ部３０５は、中央演算処理部３１０の動作に必要なソフトウェアや各種設定情報が格納されている。
周波数決定テーブル３０４は、宅内ゲートウェイ装置１０に接続される装置毎に、予め定められたクロック周波数の制御量（α値）が記憶される。周波数の制御量（α値）は、プロセッサに供給するクロックの周波数を増加又は減少させるための制御量である。なお、各装置は上述のＩＦを介して接続されるため、ＩＦ毎に周波数の制御量が記憶されてもよい。
【００１４】
図４は、本実施の形態による宅内ゲートウェイ装置１０でのプロセッサへの供給クロックの周波数決定のための処理フローの一例を示している。
本処理フローは家庭内ネットワークの装置に関連するデータ毎に存在する。すなわち電話関連データを監視しそれによりクロック周波数を決定するフローがあり、別に家電製品関連データを監視しそれによりクロック周波数を決定するフローが独立に存在するということである。図４において、まず宅内ゲートウェイ装置１０は、初期状態にてデータ受信を監視する（４０１）。このデータとは、例えば通信の開始を識別可能な適宜のデータである。例えばこの処理が電話関連データ用であれば電話のＯｆｆ−Ｈｏｏｋ信号であったりネットワークからの着信である。例えばＰＣ関連データであればＰＣからのアドレス要求（例えばＡＲＰ：Ａｄｄｒｅｓｓ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）信号であり、家電機器であればＩＳＰからのアクセス要求信号となる。データ受信が有ればその後のデータ送受信を処理するためにプロセッサの処理能力を上げる必要があり、宅内ゲートウェイ装置１０のクロック周波数制御部３０３は、周波数決定テーブル３０４を検索して（４０２）、クロック周波数を装置に対応した周波数の制御量αだけ上げる（４０３）。αの値は後述するように家庭内ネットワークの装置に関連するデータにより決定される通信速度より予め決定される。
プロセッサの処理能力が上がった状態で該当データに対応するタイマｔｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）をリスタートさせ（４０４）、該当データを継続受信しているかを監視し続ける（４０５）。タイマｔｎは家庭内ネットワークの装置に関連するデータ毎に存在する。データ未受信の状態が一定時間Ｔを越えた時に（４０６）、該当データ分の処理が不要となったと判断し、プロセッサの処理能力を下げるためクロック周波数をαだけ下げる（４０７）。本処理フローにより家庭内ネットワークの装置に関連するデータ毎の通信速度毎に必要なプロセッサ処理能力を動的に設定することができる。
【００１５】
図５に、各データの識別方法について示す。
電話関連データ用の発信時のＯｆｆ−Ｈｏｏｋ信号は、電話の受話器を上げる等の動作に伴い電話回線が接続された際に発生する電圧変化を宅内ゲートウェイ装置１０内のＳＬＩＣ ＩＦ３０６にて検出する。Ｏｎ−Ｈｏｏｋ／Ｏｆｆ−Ｈｏｏｋ信号３１１をＨｉｇｈ／Ｌｏｗのレベル信号としてクロック周波数制御部３０３に伝達することにより、データを検出することができる（図５（ａ））。また、ネットワークからの着信信号は、ＶｏＩＰゲートウェイ１１１から送信される着信信号フレーム５０１内の呼制御メッセージ５０２が着信信号を示していることにより検出することができる（図５（ｂ））。
ＰＣ関連データ用のＰＣ−ａ１０２からのアドレス要求信号は、アドレス要求フレーム５０３を受信した際、イーサネットタイプ５０４の値がアドレス要求信号を示していることにより検出することができる（図５（ｃ））。アドレス要求信号によりデータ開始を検出する方法は、有線で接続されたＰＣ−ａ１０２の他にＩＥＥＥ８０２．１１ｘ規格の無線接続されたＰＣ−ｂ１０３からのアドレス要求信号やＩＥＥＥ８０２．１５．４規格のＺｉｇｂｅｅを使用した家電機器１０４へのアクセス要求信号等でも同様である。アドレス要求信号がどの端末に対するデータかは、受信したインタフェースにより判別することができる。電話機であればＳＬＩＣインタフェース３０６、有線接続ＰＣであればイーサネットＩＦ３０７、無線接続ＰＣであればＷｉＦｉ ＩＦ３０８、家電機器であれば上位インタフェースのイーサネットＩＦ３１５で受信することにより判別することができる。なお、データの送信元や宛先で判別してもよい。
【００１６】
図６は、宅内ゲートウェイ装置１０が取り扱うデータ種別とそのデータ速度とクロック周波数の制御量αの関係の一例を示したものである。
電話関連であればデータ速度は６４ｋｂｉｔ／ｓであり、それを扱うのであればαとして３２ｋＨｚクロック周波数を上げればよいということを意味している。また、例えばイーサネット接続されるＰＣ関連であれば、ＰＣが１０Ｍｂｉｔ／ｓで通信するものであれば５ＭＨｚクロック周波数を上げればよいことを示す。ＰＣや家電製品がどのデータ速度で通信するかはリンク速度や通信規格により予め決められている。また、通信状況によりデータ速度を定めてもよい。
なお、α値はプロセッサの種類によって当然異なるため本図の数値は一例であるが、プロセッサの種類が決定されればそれよりＩＰｓｅｃの処理能力を算出可能でありデータ速度との関係を容易に導き出すことが可能となる。また、クロック周波数としてα値を記載しているが、これはプロセッサにはＩＰｓｅｃ以外にも簡単な処理を行う必要がありその処理を実施するために必要な処理能力分のクロック周波数をベース値とし、そこからの増分として制御することを意味している。
図７は、図６における宅内ゲートウェイ装置１０が取り扱うデータ種別のイベントと図４のα値の関係の一例を示したものである。
データ形式のイベントについては、電話関連では着信信号受信時やＯｆｆ−Ｈｏｏｋ検出時、イーサネット接続ＰＣ関連・無線接続ＰＣ関連ではアドレス要求受信時、家電製品関連ではアクセス要求受信時に、それぞれ必要となるクロック周波数（α値）を決定する。
【００１７】
図８は、ＰＣ関連データ送受信のシーケンスを示している。
ＰＣ関連データ送受信についてはまずＰＣ−ａ１０２、ＰＣ−ｂ１０３からＩＳＰ１１０へのアクセスから開始される。まず、ＰＣ−ａ１０２、ＰＣ−ｂ１０３はアクセス先のアドレスを得るため宅内ゲートウェイ装置１０に対し、アドレス要求信号を送信する。宅内ゲートウェイ装置１０は受信したアドレス要求に対し、ＩＰｓｅｃトンネル通信のためのカプセル化、暗号化処理（８０１）を実施しＩＳＰ１１０に対し転送する。この時点で宅内ゲートウェイ装置１０はデータの送信元がＰＣであることからＰＣ関連データ送受信の開始を判断し、プロセッサの周波数を上げる（８０２）。例えば、イーサネットＩＦ３０７にＰＣ−ａ１０２がリンク速度１００Ｍｂｉｔ／ｓで接続され、宅内ゲートウェイ装置１０がイーサネットＩＦ３０７を介してアドレス要求信号を受信すると、図７の例では５０ＭＨｚクロック周波数を上げる。
宅内ゲートウェイ装置１０は、ＩＳＰ１１０より暗号化されたアドレス要求リプライの復号化・デカプセル化を実施し（８０３）、ＰＣ−ａ１０２、ＰＣ−ｂ１０３に対しアドレス要求リプライを返す。その後、ファイルダウンロード等のデータ送受信が行われる。宅内ゲートウェイ装置１０は８０２にてプロセッサの処理能力を上げているため送受信されるデータのカプセル化処理、デカプセル化処理、暗号・復号化処理（８０１、８０３）を問題なく処理できる。データ送受信終了後、宅内ゲートウェイ装置１０は、送受信データのアドレスを確認し、予め定められたＴ時間ＩＳＰ１１０、ＰＣ−ａ１０２およびＰＣ−ｂ１０３のアドレスがなければ、通信が終了したと判断する（８０４）。通信終了後、宅内ゲートウェイ装置１０は、プロセッサの周波数を上述のα（例えば、５０ＭＨｚ）だけ下げ（８０５）、装置の低消費電力化を行う。
【００１８】
図９、図１０は電話関連データ送受信のシーケンスを示している。
図９は着信時のシーケンスである。宅内ゲートウェイ装置１０は、ＶｏＩＰゲートウェイ１１１より着信信号データを受信する。本データは電話関連データであるため、宅内ゲートウェイ装置１０は、電話関連データの送受信の開始を判断し、プロセッサの周波数を電話処理分上げる（９０１）。Ｒｉｎｇｉｎｇ、ＯＫを経てセッションを確立した後通話が行われる。宅内ゲートウェイ装置１０では音声とパケットの変換をするとともにそのデータの暗号・復号化を実施する（９０２）が、９０１にてプロセッサの処理能力を上げているため問題なく処理できる。なお、電話関連データは宅内ゲートウェイ装置１０にてデータを生成するため受信したデータのカプセル化・デカプセル化処理は不要となり記載していない。電話機からＯｎ−Ｈｏｏｋ信号が送信されると、宅内ゲートウェイ装置１０は、送受信データのアドレスを確認し、Ｔ時間着信信号データやＯｆｆ−Ｈｏｏｋ信号の受信がなく電話機１０１およびＶｏＩＰゲートウェイ１１１のアドレスがなければ、通信が終了したと判断する（９０３）。通信終了後、宅内ゲートウェイ装置１０は、プロセッサの周波数を下げ（９０４）装置の低消費電力化を行う。
【００１９】
図１０は、発信時のシーケンスである。
宅内ゲートウェイ装置１０はＯｆｆ−Ｈｏｏｋ検出により着信信号データをＶｏＩＰゲートウェイ１１１に送信する。また、宅内ゲートウェイ装置１０はＯｆｆ−Ｈｏｏｋ検出により電話関連データ送受信の開始を判断しプロセッサの周波数を電話処理分上げる（１００１）。Ｒｉｎｇｉｎｇ、ＯＫを経てセッションを確立した後通話が行われる。宅内ゲートウェイ装置１０では音声とパケットの変換をするとともにそのデータの暗号化を実施する（１００２）が、１００１にてプロセッサの処理能力を上げているため問題なく処理できる。電話機からＯｎ−Ｈｏｏｋ信号が送信されると、宅内ゲートウェイ装置１０は、送受信データのアドレスを確認し、Ｔ時間着信信号データやＯｆｆ−Ｈｏｏｋ信号の受信がなく電話機１０１およびＶｏＩＰゲートウェイ１１１のアドレスがなければ、通信が終了したと判断する（１００３）。通信終了後、宅内ゲートウェイ装置１０は、プロセッサの周波数を下げ（１００４）装置の低消費電力化を行う。
【００２０】
図１１は、家電機器１０４への遠隔アクセスのシーケンスを示している。
インターネットに接続している遠隔ＰＣ等１１１０は、家電機器１０４にアクセスするためまず宅内ゲートウェイ装置１０に対しアクセス要求データを送信する。本データの受信によりデータが家電機器関連のデータであることを判断できるため、宅内ゲートウェイ装置１０はプロセッサの周波数を家電機器データ処理分上げる（１１０１）。ユーザ名とパスワードによる認証の完了をもって、遠隔ＰＣ等１１１０と家電機器１０４との間でデータの送受信が行われる。宅内ゲートウェイ装置１０は１１０１にてプロセッサの処理能力を上げているため送受信されるデータのカプセル化処理、デカプセル化処理、暗号・復号化処理（１１０２）を問題なく処理できる。遠隔ＰＣ１１１０からアクセス終了信号が送信されると、宅内ゲートウェイ装置１０は、送受信データのアドレスを確認し、Ｔ時間遠隔ＰＣ１１１０および家電機器１０４のアドレスデータがなければ、通信が終了したと判断する（１１０３）。通信終了後、宅内ゲートウェイ装置１０は、プロセッサの周波数を下げ（１１０４）装置の低消費電力化を行う。
なお、本実施の形態では電話サービス、ＰＣによるインターネットアクセス、デジタル家電遠隔アクセスについて記載したが、それ以外のサービスについても同様な考え方が適用できる。
また、図１に示すＯＮＵ２１と宅内ゲートウェイ装置１０を一体化させてもよく、この場合、上述の手段をＯＮＵ側プロセッサにも適用しＰＯＮ区間の通信速度に応じた同様の低消費電力化を実現することができる。さらに、ＯＬＴ２２とＯＮＵ２１の間の帯域はＤＢＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）により制御されるがその情報もプロセッサの周波数制御情報として使用することでより効果的な低消費電力化が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、例えば、宅内ゲートウェイ装置に利用可能である。また、例えば、本発明による宅内ゲートウェイ装置は、電話等の電源を切ることのできないサービスを収容した際の低消費電力化に利用可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１０ 宅内ゲートウェイ装置
２１ ＯＮＵ
２２ ＯＬＴ
２３ 光スプリッタ
１１０ ＩＳＰ
２１０ ＩＰｓｅｃトンネル
３０１ ＩＰｓｅｃ処理部
３０２ クロック生成部
３０３ クロック周波数制御部
３０４ 周波数決定テーブル
３０５ メモリ部
３０６ ＳＬＩＣ ＩＦ
３０７、３１５ イーサネットＩＦ
３０８ ＷｉＦｉ ＩＦ
３０９ ＺｉｇＢｅｅ ＩＦ
３１０ 中央演算処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の宅内ネットワーク装置に接続され、該宅内ネットワーク装置と宅外のネットワーク間のデータを送受信する宅内ゲートウェイ装置であって、
前記宅内ネットワーク装置から受信したデータを暗号化して前記ネットワークに転送し、該ネットワークから受信した暗号化されたデータを復号化して宛先に応じた前記宅内ネットワーク装置に転送し、入力されるクロックに従い動作する処理部と、
前記複数の宅内ネットワーク装置毎に、予め定められたクロック周波数の制御量が記憶された周波数決定テーブルと、
前記周波数決定テーブルを参照してクロック周波数を求めるクロック周波数制御部と、
前記クロック周波数制御部で求められたクロック周波数の前記クロックを生成して前記処理部に出力するクロック生成部と
を備え、
前記クロック周波数制御部は、
前記宅内ネットワーク装置からの通信開始を示す信号、又は、前記宅内ネットワーク装置への通信開始を示す信号を検出すると、前記周波数決定テーブルを参照して該宅内ネットワーク装置に対応する周波数の制御量を取得し、クロック周波数を取得されたクロック周波数の制御量分上げ、
前記宅内ネットワーク装置の通信終了を検出すると、クロック周波数を前記クロック周波数の制御量分下げる宅内ゲートウェイ装置。
【請求項２】
前記複数の宅内ネットワーク装置のひとつは電話機であり、
前記通信開始を示す信号は、該電話機からのＯｎ−Ｈｏｏｋ又はＯｆｆ−Ｈｏｏｋであることを特徴とした請求項１の宅内ゲートウェイ装置。
【請求項３】
前記複数の宅内ネットワーク装置のひとつは電話機であり、
前記通信開始を示す信号は、該電話機への着信信号であることを特徴とした請求項１の宅内ゲートウェイ装置。
【請求項４】
前記複数の宅内ネットワーク装置のひとつはパソコン又はデータ通信装置であり、
前記通信開始を示す信号は、該パソコン又はデータ通信装置からのアドレス要求信号であることを特徴とした請求項１の宅内ゲートウェイ装置。
【請求項５】
前記複数の宅内ネットワーク装置のひとつは家電機器であり、
前記通信開始を示す信号は、前記ネットワーク上の遠隔装置から該家電機器へのアクセス要求信号であることを特徴とした請求項１の宅内ゲートウェイ装置。
【請求項６】
前記クロック周波数制御部は、前記宅内ネットワーク装置からのデータ又は該宅内ネットワーク装置へのデータを受信していない時間が予め定められた時間を超えたことにより、前記宅内ネットワーク装置の通信終了を検出する請求項１の宅内ゲートウェイ装置。
【請求項７】
接続される前記宅内ネットワーク装置が予め定められた複数のインタフェースをさらに備え
前記クロック周波数制御部は、信号を受信するインタフェースを識別することにより前記宅内ネットワーク装置を識別し、前記周波数決定テーブルを参照して、識別された宅内ネットワーク装置に対応するクロック周波数の制御量を取得する請求項１の宅内ゲートウェイ装置。
【請求項８】
前記処理部と前記クロック周波数制御部は、ひとつのプロセッサで構成される請求項１の宅内ゲートウェイ装置。
【請求項１】
複数の宅内ネットワーク装置に接続され、該宅内ネットワーク装置と宅外のネットワーク間のデータを送受信する宅内ゲートウェイ装置であって、
前記宅内ネットワーク装置から受信したデータを暗号化して前記ネットワークに転送し、該ネットワークから受信した暗号化されたデータを復号化して宛先に応じた前記宅内ネットワーク装置に転送し、入力されるクロックに従い動作する処理部と、
前記複数の宅内ネットワーク装置毎に、予め定められたクロック周波数の制御量が記憶された周波数決定テーブルと、
前記周波数決定テーブルを参照してクロック周波数を求めるクロック周波数制御部と、
前記クロック周波数制御部で求められたクロック周波数の前記クロックを生成して前記処理部に出力するクロック生成部と
を備え、
前記クロック周波数制御部は、
前記宅内ネットワーク装置からの通信開始を示す信号、又は、前記宅内ネットワーク装置への通信開始を示す信号を検出すると、前記周波数決定テーブルを参照して該宅内ネットワーク装置に対応する周波数の制御量を取得し、クロック周波数を取得されたクロック周波数の制御量分上げ、
前記宅内ネットワーク装置の通信終了を検出すると、クロック周波数を前記クロック周波数の制御量分下げる宅内ゲートウェイ装置。
【請求項２】
前記複数の宅内ネットワーク装置のひとつは電話機であり、
前記通信開始を示す信号は、該電話機からのＯｎ−Ｈｏｏｋ又はＯｆｆ−Ｈｏｏｋであることを特徴とした請求項１の宅内ゲートウェイ装置。
【請求項３】
前記複数の宅内ネットワーク装置のひとつは電話機であり、
前記通信開始を示す信号は、該電話機への着信信号であることを特徴とした請求項１の宅内ゲートウェイ装置。
【請求項４】
前記複数の宅内ネットワーク装置のひとつはパソコン又はデータ通信装置であり、
前記通信開始を示す信号は、該パソコン又はデータ通信装置からのアドレス要求信号であることを特徴とした請求項１の宅内ゲートウェイ装置。
【請求項５】
前記複数の宅内ネットワーク装置のひとつは家電機器であり、
前記通信開始を示す信号は、前記ネットワーク上の遠隔装置から該家電機器へのアクセス要求信号であることを特徴とした請求項１の宅内ゲートウェイ装置。
【請求項６】
前記クロック周波数制御部は、前記宅内ネットワーク装置からのデータ又は該宅内ネットワーク装置へのデータを受信していない時間が予め定められた時間を超えたことにより、前記宅内ネットワーク装置の通信終了を検出する請求項１の宅内ゲートウェイ装置。
【請求項７】
接続される前記宅内ネットワーク装置が予め定められた複数のインタフェースをさらに備え
前記クロック周波数制御部は、信号を受信するインタフェースを識別することにより前記宅内ネットワーク装置を識別し、前記周波数決定テーブルを参照して、識別された宅内ネットワーク装置に対応するクロック周波数の制御量を取得する請求項１の宅内ゲートウェイ装置。
【請求項８】
前記処理部と前記クロック周波数制御部は、ひとつのプロセッサで構成される請求項１の宅内ゲートウェイ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１８７１７２（Ｐ２０１０−１８７１７２Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９４６５（Ｐ２００９−２９４６５）
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＥＴＨＥＲＮＥＴ
２．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＥＴＨＥＲＮＥＴ
２．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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