CN1086237C - 轮询多个互联设备的方法及数据通信网 - Google Patents

轮询多个互联设备的方法及数据通信网 Download PDF

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史蒂文·W·希尔兹
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传感电子公司
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    • H04N7/00Television systems
    • H04N7/18Closed circuit television systems, i.e. systems in which the signal is not broadcast
    • H04N7/181Closed circuit television systems, i.e. systems in which the signal is not broadcast for receiving images from a plurality of remote sources

Abstract

一个局域数据网(26)把构成视频监视系统(10)的设备(12,14,20,30)互连。与局域网相连的设备被分成不同的类(12,14,30),其中以不同的频率级轮询这些设备类。根据各设备当前对网络访问的需求,设备被动态地从一个类重新指定到另一个类。也使用组轮询技术,其中通过一个探测算法来解决冲突。通过一系列所需时间小于单数据字节的传输时间的行转换来构成对轮询消息的否定应答。轮询消息具有不同的字节长度,该长度小于在网络上传输的任何其它的消息的长度。允许被轮询设备(12,14)根据轮询消息直接向对等端的设备传输数据。

Description

轮询多个互联设备的方法及数据通信网
本发明涉及一个数据通信网,更具体地讲,是涉及一个与闭路电视监视系统配合使用的数据通信网。
数据通信网是众所周知的,其中一些设备可以彼此发送和接收数据消息,而这些设备均能够发送和接收数据消息。一种通用类型的数据网是局域网(LAN),其中数据发送和接收设备均与一个诸如双绞线或同轴电缆的公共传输介质相连。
在数据网中使用公共传输介质需要作出必要的规定以解决或防止在访问传输介质时发生冲突。一种众所周知的防止冲突的技术需要提供一个连续轮询所有其它的站点的主站,而其它的站点只在对一个轮询消息作出应答时才允许访问传输介质,其中轮询消息是传给具体的希望访问介质的设备的。当各设备均需要频繁访问传输介质时,常规的轮询网络是可以提供满意的性能的,但如果消息传输是不频繁的或“突发”的,则轮询网络不能有效地使用传输介质。并且,如果与传输介质相连的设备数量很大,则可能要在一个无法接受的长延迟之后才允许访问传输介质。
所谓的随机访问控制技术也是众所周知的,该技术通常更适用于“突发”传输。例如,一种已知的随机访问技术被称作“载波侦听多路访问”(CSMA)。根据该技术,当一个设备有数据要发送时,该设备“监听”传输介质以确定介质正被使用,如果没有,则发送数据。如果有冲突,即,如果两个设备发送各自的在时间上重叠的数据分组,则终端以一种被设计成避免未来的冲突的,诸如在重发之前延迟一段随机的时间的方式来重新发送其各自的数据分组。
CSMA技术的一个缺点是当与传输介质相连的设备数量和传输的频率增加时,冲突的可能性也会增加。这样会导致无法接受的延迟。另外,由于不能确切知道一个设备在任一给定的有限时间段内能否访问传输介质,该技术是“非确定性”的。在时间敏感的数据传输条件下这不是一个可以接受的特性。
在管理一个互连视频监视摄像机,摄像机控制台和其它构成闭路电视监视系统的设备的局域网方面存在艰巨的挑战。这样的一个LAN可以包括相对较多的不常需要访问网络的设备和较少的经常需要访问网络的设备。另外,在要发送的数据分组中间可以有很大的长度差别。通过目前被用于结合视频监视系统使用的LAN的访问控制技术,并不能在不严格限制与LAN相连的设备(摄像机和控制器)的数量的情况下获得满意的性能。
通过针对视频监视系统的各个部分分别提供LAN,可以考虑把视频监视系统“分区”,但只是以防止某些控制台控制一些视频摄像机为代价,其中这些视频摄像机和那些控制台连接到不相同的LAN上。因此,对系统分区与允许各控制台控制所有摄像机的期望特性不一致。
本发明的一个目标是提供一种得到改进的,互连视频摄像机,摄像机控制台和其它构成视频监视系统的设备的局域数据网。
本发明的另一个目标是提供一种具有高吞吐量和确定性操作的数据通信网。
本发明的另一个目标是提供一种有效地为不止一种类型的数据发送和接收设备服务的数据通信网。
本发明的另一个目标是提供一种有效处理不同尺寸的数据分组的数据通信网。
根据本发明的第一方面,其中提供了一个轮询多个互连设备的方法,其中各设备均能够接收和发送数据消息,而多个设备包含一个优选设备组和一个次选设备组,优选设备组和次选设备组是互斥的,轮询优选设备组的设备的频率至少是轮询次选设备组的设备的频率的N/M倍,其中N和M均是正整数并且N>M。根据对本发明的这个方面的深入实践,M可以等于1。
仍然根据对本发明的这个方面的深入实践,各设备通过发送指示设备没有要发送的数据的第一型应答,或指示设备有要发送的数据的第二型应答对轮询作出应答,并且基于这个方面的方法还包括确定优选组的设备发送第一型应答的频繁程度的步骤,和在优选组的设备发送第一型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下,把该设备重新指定到次选组的步骤。
根据对本发明的这个方面的深入实践,该方法还包括确定次选组的设备发送第二型应答的频繁程度的步骤,和在次选组的设备发送第二型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下,把该设备重新指定到优选组的步骤。
根据对本发明的这个方面,为更频繁地需要访问数据网的设备提供更频繁的对数据网的访问,并且根据设备表现出的需求动态地,自适应地改变允许访问网络的频率。
根据本发明的另一个方面,其中提供了一个轮询多个互连设备的方法,其中各设备均能够接收和发送数据消息,而多个设备包含一个第一设备组和一个第二设备组,两个设备组是互斥的,该方法包括在一个时间周期内向第一设备组的各设备至少发送N次轮询消息的步骤,和在时间周期内向第二设备组的各设备发送一次并且是唯一一次轮询消息的步骤,其中N是大于2的整数。
仍然根据本发明的另一方面,其中提供了一个轮询多个互连设备的方法,其中各设备均能够接收和发送数据消息,而多个设备包含一个优选设备组和一个次选设备组,优选设备组和次选设备组是互斥的,该方法包括步骤:首先按顺序向次选设备组的各设备一次并且唯一一次地发送一个第一轮询消息,接着在开始第一发送步骤之后和向次选组的任何设备发送除第一轮询消息之外的任何轮询消息之前,至少N次向优选设备组的设备发送轮询消息,其中N是大于1的整数。
仍然根据本发明的另一方面,其中提供了一个轮询多个互连设备的方法,其中各设备均能够接收和发送数据消息,而多个设备包含一个第一优选设备组,一个第二优选设备组和一个次选设备组,第一优选设备组,第二优选设备组和次选设备组均是互斥的,轮询第一优选设备组的设备的次数至少是轮询次选设备组的设备的次数的N倍,轮询第二优选设备组的设备的次数至少是轮询次选设备组的设备的次数的M(译者注:原文中的N疑为M)倍,其中N和M均是大于1并且彼此不相等的整数。根据对本发明的这个方面的深入实践,N可以是M的整数倍数。
仍然根据本发明的另一个方面,其中提供了一个轮询多个互连设备的方法,其中各设备均能够接收和发送数据消息,而多个设备包含一个第一设备组和一个第二设备组,第一设备组和第二设备组分别包含多个设备,该方法包括步骤:首先按预定顺序向第一设备组的各设备发送一个唯一寻址到第一设备组的各设备的轮询消息,接着在第一发送步骤之后,向第二设备组的所有设备同时发送一个组轮询消息,以便根据该组轮询消息检测在第二组的设备中间是否发生冲突,并且如果在检测步骤检测到冲突,则通过执行一个探测算法来解决冲突。
根据本发明的这个方面所进行的具体实践通过专门的访问网络的机会向优选设备提供了相对频繁的网络访问,同时有效地为其它设备提供了不太频繁的网络访问。
仍然根据本发明的另一个方面,其中提供了一个轮询多个互连设备的方法,其中各设备均能够接收和发送数据消息,该方法包括步骤:首先按预定顺序向多个设备中的各设备发送一个唯一寻址到相应设备的轮询消息,接着在第一发送步骤之后,向所有设备同时发送一个组轮询消息,以便根据该组轮询消息检测在设备中间是否发生冲突,并且如果在检测步骤检测到冲突,则通过执行一个探测算法来解决冲突。
根据本发明的这个方面,各设备被分配了预定的机会来访问网络,同时允许有时会需要更频繁的访问的设备进行更频繁的网络访问。
仍然根据本发明的另一个方面,其中提供了一个轮询多个互连设备的方法,其中各设备均能够接收和发送数据消息,而多个设备包含一个优选设备组和一个次选设备组,优选设备组和次选设备组是互斥的,该方法包括步骤:以第一级频率,利用分别寻址到次选设备组的各个设备的轮询消息来轮询次选设备组的设备,以第二级频率,利用分别寻址到优选设备组的各个设备的轮询消息来轮询优选设备组的设备,同时以第三级频率向次选设备组的所有设备发送一个组轮询消息,根据该组轮询消息检测在次选设备组的设备中间是否发生冲突,并且如果在检测步骤检测到冲突,则通过执行一个探测算法来解决冲突,其中第二级频率是第一级频率的N/M倍,N和M是正整数并且N>M。
根据对本发明的后一个方面的深入实践,第三级频率和第一级频率相同;M=1;并且N大于2。
仍然根据本发明的另一个方面,其中提供了一个轮询多个互连设备的方法,其中各设备均能够接收和发送数据消息,而多个设备包含一个优选设备组和一个次选设备组,并且不同于轮询消息的各个数据消息具有第一预定格式且包含至少N个字节,其中N是大于1的整数,该方法包括步骤:按顺序向各设备发送轮询消息,其中轮询消息均为具有第二预定格式,包含至少M个字节的轮询消息,并且M是小于N的正整数。根据对本发明的后一个方面的深入实践,M=5;M=6;各轮询消息包含一个起始标志字节,一个标识发送轮询消息到达的相应设备的地址字节,一个两字节的检错码,和一个停止标志字节;不同于轮询消息的数据消息包含至少一个起始标志字节,一个标识发送数据消息到达的相应设备的地址字节,一个标识数据消息类型的类型字节,一个包含两字节的纠错码,和一个停止标志字节。根据深入的实践,某些数据消息也包含至少一个字节的需被传输的数据,而没有任何数据消息包含多于92字节的需被传输的数据。
仍然根据本发明的另一个方面,其中提供了一种操作一个由多个互连设备构成的数据网络的方法,其中多个设备包含一个主轮询设备和其它设备,该方法包括步骤:按顺序从主轮询设备向各个其它设备发送一个相应的轮询消息,根据该轮询消息从其它设备发送数据消息,其中根据该轮询消息从其它设备发送的数据消息均包括至少N个字节,而相应的轮询消息均包括M个字节,N和M是正整数并且M<N。
仍然根据本发明的另一个方面,其中提供了一种操作一个由多个互连设备构成的数据网络的方法,其中多个设备包含一个主轮询设备和其它设备,该方法包括步骤:从主轮询设备向其它设备中的第一个设备发送一个的轮询消息,而对应于该轮询消息,从其它设备中的第一个设备直接向其它设备中的第二个设备发送一个数据消息。
仍然根据本发明的另一个方面,其中提供了一个方法,利用该方法一个被轮询的设备对该设备从数据网络接收的一个轮询消息作出应答,该网络包含多个能够接收并发送数据消息的设备,互连这些设备以便在设备之间进行通信的网络装置,和向多个设备发送轮询消息的装置,其中该方法包括步骤:在被轮询的设备有要发送的数据的情况下发送一个包含至少N个字节的数据消息,并且在被轮询设备没有要发送的数据的情况下发送一个不包含任何字节的轮询应答信号,其中N是一个正整数。
根据对本发明的后一个方面的深入实践,轮询应答信号包括多个行转换(line transition),在行转换后面至少两个时钟周期的一段时间内不出现行转换,并且多个行转换包含至少六个行转换。仍然根据深入的实践,通过FM-0编码来发送数据消息,并且轮询应答信号包括四个’0’位,而在这四个’0’位之后不出现行转换。
根据本发明还提供了一个数据通信网,其中包括:一个第一设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第一设备;一个第二设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第二设备,上述第一和第二组是互斥的;互连所有上述设备从而在其间提供信号通路的装置;通过上述信号通路向上述设备发送轮询消息的轮询装置,上述轮询装置以至少N/M倍于向上述第二组的设备发送轮询消息的频率向上述第一组的设备发送相应的轮询消息,其中N和M均为正整数并且N>M;其中上述第一组的各个设备通过发送指示上述设备没有要发送的数据的第一型应答,或指示上述设备有要发送的数据的第二型应答对轮询作出应答,并且其中还包括:确定上述第一组的设备发送第一型应答的频繁程度的装置;和在上述设备发送第一型应答的频率高于一个预定频率级的情况下把上述设备从上述第一组重新指定到上述第二组的装置。
根据本发明还提供了一个数据通信网,其中包括:一个第一设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第一设备,和一个第二设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第二设备,上述第一和第二组是互斥的;互连所有上述设备从而在其间提供信号通路的装置;及通过上述信号通路向上述设备发送轮询消息的轮询装置,上述轮询装置以至少N/M倍于向上述第二组的各设备发送轮询消息的频率向上述第一组的设备发送相应的轮询消息,其中N和M均为正整数并且N>M;其中上述第二组的各个设备通过发送指示上述设备没有要发送的数据的第一型应答,或指示上述设备有要发送的数据的第二型应答对轮询作出应答,并且其中还包括:确定上述第二组的设备发送第二型应答的频繁程度的装置;和在上述设备发送第二型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述第二组重新指定到上述第一组的装置。
根据本发明还提供了一个数据通信网,其中包括:一个第一设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第一设备;一个第二设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第二设备,上述第一和第二组是互斥的;互连所有上述设备从而在其间提供信号通路的装置;及通过上述信号通路向上述设备发送轮询消息的轮询装置,上述轮询装置在一个时间周期内向上述第一设备组的各设备发送至少N次轮询消息,其中N是大于2的整数,并且在上述时间周期内向上述第二设备组的各设备发送一次并且是唯一一次轮询消息;其中上述第一组的各个设备通过发送指示上述设备没有要发送的数据的第一型应答,或指示上述设备有要发送的数据的第二型应答对轮询作出应答,并且其中还包括:确定上述第一组的设备发送第一型应答的频繁程度的装置;和在上述设备发送第一型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述第一组重新指定到上述第二组的装置。
根据本发明还提供了一个数据通信网,其中包括:一个第一设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第一设备;一个第二设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第二设备,上述第一和第二组是互斥的;互连所有上述设备从而在其间提供信号通路的装置;及通过上述信号通路向上述设备发送轮询消息的轮询装置,上述轮询装置按预定顺序向上述第一设备组的各设备发送一个唯一寻址到上述第一设备组的各设备的轮询消息,接着向上述第二设备组的所有设备同时发送一个组轮询消息;根据上述组轮询消息检测在上述第二组的设备中间是否发生冲突的装置;通过执行一个探测算法解决上述装置检测出的冲突的装置;其中上述第一组的各个设备通过发送指示上述设备没有要发送的数据的第一型应答,或指示上述设备有要发送的数据的第二型应答对轮询作出应答,并且其中还包括:确定上述第一组的设备发送第一型应答的频繁程度的装置;和在上述设备发送第一型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述第一组重新指定到上述第二组的装置。
根据本发明还提供了一个数据通信网,其中包括:一个第一设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第一设备;一个第二设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第二设备,上述第一和第二组是互斥的;互连所有上述设备从而在其间提供信号通路的装置;通过上述信号通路向上述设备发送轮询消息的轮询装置,上述轮询装置以第一级频率向上述第二设备组的各个设备发送一个唯一寻址到上述第二设备组的各个设备的相应轮询消息,上述轮询装置还以第二级频率向上述第一设备组的各个设备发送一个唯一寻址到上述第一设备组的各个设备的相应轮询消息,其中上述第二级频率是上述第一级频率的N/M倍(N和M是正整数并且N>M),并且上述轮询装置还以第三级频率向上述第二设备组的所有设备同时发送一个组轮询消息;根据上述组轮询消息检测在上述第二组的设备中间是否发生冲突的装置;通过执行一个探测算法解决上述装置检测出的冲突的装置;其中上述第一组的各个设备通过发送指示上述设备没有要发送的数据的第一型应答,或指示上述设备有要发送的数据的第二型应答对轮询作出应答,并且其中还包括:确定上述第一组的设备发送第一型应答的频繁程度的装置;和在上述设备发送第一型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述第一组重新指定到上述第二组的装置。
根据本发明还提供了一个数据通信网,其中包括:多个能够接收和发送数据消息的设备;互连所有上述设备从而在其间提供信号通路的装置;通过上述信号通路向上述设备发送轮询消息的轮询装置,上述不同于轮询消息的各个数据消息具有第一预定格式并包含至少N个字节,其中N是大于一的整数,上述轮询消息均具有第二预定格式,包含至少M个字节,并且M是小于N的正整数。
根据本发明还提供了一个数据通信网,其中包括:多个能够接收和发送数据消息的设备;互连所有上述设备从而在其间提供信号通路的装置;向上述多个设备中的第一个设备发送一个轮询消息的轮询装置;其中上述多个设备中的第一个设备通过沿上述信号通路直接向述多个设备中的第二个设备发送一个数据消息从而有选择地对上述轮询消息作出响应,上述第二个设备不同于上述轮询装置。
根据本发明还提供了一个数据通信网,其中包括:多个能够接收和发送数据消息的设备;互连所有上述设备从而在其间提供信号通路的装置;及通过上述信号通路向上述设备发送轮询消息的轮询装置;其中上述各设备通过有选择地发送一个包含至少N个字节的数据消息和一个不包含任何字节的轮询应答信号对相应的寻址到该设备的轮询消息作出应答,其中N是一个正整数;上述轮询应答信号包括多个行转换,而在行转换后面至少两个时钟周期的一段时间内不出现行转换。
图1是关于一个闭路电视视频监视系统的结构模块图,其中包括一个根据本发明而提供的,在构成监视系统的设备之间进行数据通信的局域网。
图2是关于图1的监视系统和局域网的一个系统控制模块的模块图。
图3是图示由图2的系统控制模块采用的轮询技术的流图。
图4是图示由图2的系统控制模块采用的另一种轮询技术的流图。
图5A是图示图1的系统中的一个被轮询设备根据针对一个轮询消息发送一个否定应答信号的波形图。
图5B图示了图2的系统控制模块发送的轮询命令的格式。
图5C和5D图示了图1的系统中发送的其它消息的格式。
图6从结构上图示了图1的系统中发送的轮询消息和其它信号的序列的一个例子。
图7是根据本发明构成子网的局域网的简化结构图。
系统综述现在参照附图更详细地描述本发明,其中通过对应的索引号指示相同或类似的单元。
首先参照图1,索引号10一般指示一个闭路电视监视系统。系统10包含一些由监视圈12表示的电视摄像机。尽管在图1中只明确标出了四个监视圈12,但应当理解监视系统10可以包含更多数量的摄像机,并且一些或所有的摄像机可以不被包括在圈内。所有的摄像机均可以是常规类型的,比如象本申请的授权人销售的,用于视频监视应用的摄像机。
监视系统10也包含一些被用来控制摄像机12的摇动,俯仰,调焦,聚焦等等的摄像机控制台14。各控制台14可以是常规设计类型的控制台,也可以是引入诸如本申请的授权人发布的具有商标″TOUCHTRACKER″的产品的操纵杆和键盘的小型控制台。
系统10还包含一些显示由监视圈摄像机12产生的视频信号的监视器16。通过激活控制台14上的合适按健可以控制选择作为在一个具体的监视器上显示的信号源的具体摄像机。应当理解构成监视系统10的控制台14和监视器16的数量可以大于图1中所示的三个控制台和三个监视器。
在监视系统10中提供系统控制模块18以便根据控制台14接收的指令从摄像机12向监视器16分配视频信号。正如下面将要详细描述的,系统控制器18也管理控制台14和摄像机12之间的数据通信。
通过一个常规接线盒20和一个输入视频信号连接22把摄像机12产生的视频信号发送到系统控制模块18。在经过系统控制模块18中的适当的交换之后,通过输出视频信号连接24把相应的输出视频信号提供给监视器16。
提供一个局域网连接26互连系统控制模块18,摄像机12和控制台14以便进行数据通信。最好以总线,星形或混合结构来规划LAN连接26,并且最好是用屏蔽或无屏蔽双绞线来构成该连接。会注意到从摄像机12到LAN 26的连接经过了接线盒20和连接器28,其中最好包括分立的发送视频信号的有线或无线连接,并且提供与摄像机12之间的数据通信。
如图1所示,LAN 26也与一个或多个辅助设备30相连,辅助设备既不是摄像机也不是控制台。例如辅助设备可以包含远端视频交换设备,在出现某个预定事件(诸如打开一扇门或一个商品陈列柜)时发送一个报警消息的设备,和探测灯光的打开或关闭状态及/或打开和关闭灯光的设备。
监视系统10也包含一个含有键盘和监视器并且被用来配置视频监视系统10并且执行其它的系统管理功能的工作站32。工作站32可以是一个常规设备,诸如本发明的授权人发布的,具有商标VRS 2000的图像终端。
工作站32通过一个输出视频信号连接24与系统控制18相连,该连接允许工作站32接收并且显示通过系统控制模块18从摄像机12传过来的视频信号。工作站32也被连接起来以便通过一个分立的局域网络连接34与系统控制模块18进行数据通信。根据本发明的一个最优实施例,LAN 34根据著名的ETHERNET通信协议进行工作。
尽管在图1中没有明确示出,应当理解监视系统10可以包含通常在这样的系统中提供的,诸如盒式磁带录像机的其它部件,和允许在视频监视器上以分割屏幕的方式显示两路或多路视频信号的视频信号多路复用器部件。监视系统10也可以通过ETHERNET LAN 34与诸如设备访问控制系统的其它系统互连。控制模块现在参照图2更详细地描述系统控制模块18。系统控制模块18包含一个控制系统控制模块18的操作,甚至是视频监视系统10的操作的系统主机处理器36。系统主机36通常可以用一个常规的’386个人计算机板来实现。
系统控制模块18包含一个与系统主机36相连并且在系统主机36的控制信号输出的控制下进行工作的视频交换部件38。视频交换机38通过连接22接收视频输入,根据从系统主机36接收的指令交换输入视频信号并且向正文叠加卡40输出经过交换的视频信号。正文叠加卡40也被连接起来以便由系统主机36进行控制,并且根据从系统主机36接收的指令产生合适的正文叠加。经过交换的视频信号和叠加上的正文通过上述输出视频连接24被输出到监视器16和工作站32。
系统主机36也与一个可以输出打印报告的打印机42相连,并且通过通信接口电路44与上述ETHERNET LAN 34相连。
单元38,40,42和44均可以采用象本发明的受让人发布的,具有商标″VIDEO MANAGER″的监视系统控制硬件那样的已知设计。
系统控制模块18还包含一个与系统主机36相连的网络通信卡46。网络通信卡46允许系统控制模块18接收和发送来自和到达与监视系统LAN 26相连的其它设备的数据消息,并且也允许系统控制模块18以下述方式对LAN 26进行管理。网络通信卡46可以由在苹果计算机公司发布的著名的″LOCALTALK″局域网中提供的通信电路构成,除了在本发明的最优实施例之外,在LOCALTALK网络通信卡中使用的处理器被Xilog(译者注:疑为Zilog,单片机芯片厂商)或Hitachi的64180型微处理器代替。可以发现,通信卡46根据本发明的方法,在存储程序的控制下进行工作,从而实现了与LOCALTALK LAN中使用的协议不同的通信协议。网络协议与监视系统LAN 26相连的设备具有各种类型并且需要以不断变化并且不规则的时间间隔发送各种类型的数据。例如,控制台14频繁发送包含有控制摄像机12的信号的短数据分组。另一方面,摄像机12需要偶尔发送指示越界或类似情况的简要数据分组。控制台14发送的数据分组是有时限的,但摄像机12发送的数据通常没有时限。而且系统模块18或其它与LAN 26相连的设备有时会需要发送大量诸如配置数据之类的数据,虽然通常不是以时限方式发送的。
正如下面要简要描述的,系统控制模块18管理所有设备对LAN 26的访问,使得可以全部满足设备对公共数据连接的各种需求。为此,单独地,或者最好是全部以混合方式来使用各种技术。这些技术包括以不同的频率等级轮询不同类别的设备;动态地将设备从一个类别迁移到另一个类别,从而即时反映设备访问需求的变化;使用组轮询消息和针对具体设备的轮询消息,其间伴随有解决针对组轮询消息的多重应答所引起的冲突的过程;对轮询消息的简短否定应答;具有比其它数据消息的格式更短的格式的轮询消息;和对应于轮询消息的直接端到端数据传输。下面会更详细地描述所有这些技术。这些技术的使用允许系统LAN26以满意的吞吐量和应答时间来适应相对大量的设备。
如上所述,可以通过用于苹果计算机公司发布的上述常规″LOCALTALK″LAN的标准硬件来构成所有构成LAN 26,系统控制模块18中的相关接口电路和与LAN 26相连的其它设备的硬件。相应地,在一个最优实施例中,采用了具有230.4千位每秒的时钟速度和SDLC(同步数据链路通信)组帧方式的变压器隔离RS-422信令和FM-0编码。设备具体轮询率现在转到根据本发明而提供的具体的轮询和网络访问管理技术,首先假定与LAN 26相连的设备被分成三类,X,Y和Z,其中X类中有8个设备(即8个控制台14),Y类中有96个设备(即96个摄像机12),而Z类中有10个设备(即10个辅助设备30)。并且,假定期望X类中的各设备平均每秒至少被轮询二十次,Y类中的各设备平均每秒至少被轮询五次,而Z类中的各设备平均每秒至少被轮询一次。为了适应X类中的设备,各基本轮询周期平均起来应当不长于50ms,并且应当包含对X类中各设备的一次轮询。通过按X类轮询速率与Y类或Z类轮询速率的比率划分分类中的设备数量并舍入到最接近的整数,从而确定出在基本轮询周期中Y类和Z类中被轮询的设备数量。例如,Y类中有96个设备,而X类的期望轮询频率是Y类的期望轮询频率的四倍,因而在每个50ms的基本轮询周期中Y类中有24(=96÷4)个设备被轮询。类似地,由于X类的轮询频率是Z类的20倍并且Z类有10个设备,所以在每个50ms的基本轮询周期中Z类中被轮询的设备数量为1(由10/20四舍五入)。
指定X类的8个设备为X1,X2,...,X8,Y类的96个设备为Y1,Y2,...,Y96,Z类的10个设备为Z1,Z2,...,Z10,基于本发明的一个示例性轮询序列表示如下:第一轮询周期--轮询设备X1到X8,Y1到Y24,以及Z1。
第二轮询周期--轮询设备X1到X8,Y25到Y48,以及Z2。
第三轮询周期--轮询设备X1到X8,Y49到Y72,以及Z3。
第四轮询周期--轮询设备X1到X8,Y73到Y96,以及Z4。
第五轮询周期--轮询设备X1到X8,Y1到Y24,以及Z5。
* * * * * * * * * *第十轮询周期--轮询设备X1到X8,Y25到Y48,以及Z10。
第十一轮询周期--轮询设备X1到X8,Y49到Y72,以及Z1。
* * * * * * * * * *第二十轮询周期--轮询设备X1到X8,Y73到Y96,以及Z10。
* * * * * * * * * *接着要注意到,通过把设备指定到不同的类来适应不同种类的设备不断变化的需求,并且接着以不同的频率等级轮询不同的类中的设备。轮询方法相应地可以被认为是“设备敏感的”。
应当理解,除了按三类设备进行设备敏感的轮询之外,也可以按两类,四类或更多的类来使用相同的技术。比较频繁被轮询的类被认为是“优选的”,而不常被轮询的类被认为是“次选的”。这样,在上面给出的例子中,X类和Y类分别被称作第一和第二优选类,而Z类被称作次选类。如果只构成了两类设备,则可以简单地称为一个优选类和一个次选类。
尽管把较小的频率速率定成最高轮询速率的整数因数会方便些,但不需要这样做。并且也不需要把最高轮询速率定为最低轮询速率的两倍或更多倍。例如,对于任意两种轮询速率,较高轮询速率可以是较低轮询速率的N/M倍,其中N和M是正整数并且N>M。当然,如果M=1,则较低的轮询速率是较高的轮询速率的整数因数。指定轮询等级的自适应为了进一步改进LAN 26的性能,可以这样操作系统控制模块18,使得指定设备到不同的类上的操作不是静态的,而是根据设备所表现出来的网络访问需求进行动态调整。图3图示了在系统控制模块18中(尤其是在网络通信卡46中)执行的过程,其中在轮询类之间动态地重新指定设备。为了达到图3的目的,假定所有设备已被指定为优选类X或次选类Y。
图3的流程从步骤50开始,系统控制模块18在该步骤按顺序以预定的间隔轮询X类和Y类的设备,其中根据X类设备的轮询速率高于Y类设备的轮询速率的原则来确定该预定间隔。例如,可以进行上述第一至第四轮询周期(不考虑对Z类设备的引用)。当被轮询的设备通过指示其有数据要发送(该指示可以仅仅是传输数据)对轮询作出应答时,系统控制模块18对该事实加以记录(步骤52)。接着,在步骤54,针对X类的设备确定该设备是否未对连续的预定数量的轮询消息(即N个轮询消息)作出应答。如果在步骤54确定具体的X类设备未对最近的N次轮询作出应答,则可以假定该设备因被关闭或未被操作人员操作而处于非活跃状态,等等,并且把该设备重新指定到Y类(步骤56),而程序进行到下一步骤,即步骤58。如果在步骤54发现具体的设备对最近N次轮询至少作出一次应答,则程序直接从步骤54前进到步骤58。
在步骤58,针对Y类中的各设备确定具体的设备对最近K次针对Y类设备的轮询的应答次数是否多于预定的次数(即L次),其中K也是一个预定的数值。如果没有,则程序循环回退到步骤50。否则的情况下,即如果一个具体的Y类设备已经超过重新指定所需的预定活动标准,则在步骤58之后执行步骤60,并且把频繁应答的Y类设备重新指定到X类上。会注意到程序从步骤60循环回退到步骤50。
图3所示的具体程序表明以规则的间隔进行步骤54和58的测试,也许是在每个轮询周期之后或是在每N个轮询周期之后,其中N是轮询所有Y类设备所需的轮询周期数。当然,希望以较长或较短的间隔进行步骤54和58的测试。与步骤58的测试相比,也希望能够以或多或少的频繁程度,而不是相同的频繁程度进行步骤54的测试。
当然,可以在步骤54和58的测试中进行一些修改。例如,为了指定到X类,一个设备可能需要对最近N个针对该设备的轮询消息应答两次或更多次。
当建立了多于两个的轮询类时把设备动态地重新指定到轮询类上也是本发明所要做的。在这种情况下,某些轮询类可以被排除在动态重新指定方案之外。组及单个轮询技术的集成根据本发明,通过综合组轮询技术和上述逐个设备的轮询技术可以进一步地增强LAN26的性能。首先参照图4以简化的形式讨论组轮询,其中图4图示了系统控制模块18所执行的过程。为了说明图4的程序,开始时假定与LAN 26相连的设备没有类别区分。
图4的程序从步骤70开始,在该步骤系统控制模块18按顺序逐个轮询与LAN 26相连的各个设备。步骤70的下一个步骤是72,在步骤72控制模块18向LAN 26上的各个设备广播一个组轮询消息。任何有数据要发送的设备均可以对组轮询消息作出应答。如果没有设备或只有一个设备对组轮询消息作出应答,则不存在困难。但如果两个或更多的设备对组轮询消息作出应答,则存在必须解决的冲突。相应地,在步骤74(在步骤72之后)确定是否存在冲突。如果没有,则程序简单地回退到步骤70。否则,在步骤74之后执行步骤76。在步骤76,以某种方式解决在步骤74检测出的冲突。根据本发明的最优实施例,通过一种已知的被称作“探测”的技术来解决冲突。
在“分组通信系统中的多址协议”,F.A.Tobagi,IEEE通信会议文集,Vol.COM-28,No.4,1980年4月,pp.468-488,尤其是478页中描述了探测技术的一个例子。概括地讲,在执行探测算法的过程中,根据一个树形结构把所轮询的设备组分成一些设备小组,并且重复向各小组发送组轮询消息。例如,可以以二叉树方式构成设备小组,使得主设备组先被分成两半,然后被分成1/4,1/8等等,直到解决了冲突。
在解决了冲突从而使备冲突设备有机会传输信息之后,程序回退到步骤70。
本发明试图以各种不同的方式应用图4的技术。例如,可以以和步骤70相交叉的方式多次执行步骤72,使得在按顺序逐个轮询设备期间多次发出组轮询消息。例如,可以逐个轮询1/4的设备,接着发送一个组轮询消息,并且在需要的情况下解决冲突,然后逐个轮询下面1/4的设备,发送另一个组轮询消息等等。通过这种方式,在不显著增加轮询开销的情况下很大程度上减少了各设备的最小等待时间。
作为另一种变化,与LAN 26相连的设备可以被分成类,其中对优选类逐个进行步骤70的轮询,而接着对次选组进行组轮询并根据需要解决冲突。在这种情况下,不能逐个轮询次选类(除非解决冲突需要如此),或能够以低于优选组的设备的频率逐个轮询次选类。当然,也能够以相同的频率逐个轮询两个类的设备,但接着只对其中的一个类周期性地使用组轮询。
也可以对两个或更多的组进行组轮询,其中至少有一个组被逐个轮询。并且,组轮询可以被用在指定对三个或更多的设备类进行不同的轮询处理的情况中。可以认识到在图4中以基本术语说明的组轮询技术也可以和图3的动态重新指定过程一起使用,虽然就必要时用于解决冲突的探测技术而言在复杂度方面付出了一些代价。
现在参照图5A-5D描述改进LAN 26的性能的进一步技术。轮询的简短否定应答在轮询系统中的部分开销是等待来自被轮询设备的应答所花费的时间。当被轮询设备没有信息要传输时,通过两种方式中的一种来指示该情况。第一种方式是,被轮询设备可以不采取行动,在这种情况下轮询设备“超时”,即轮询设备等待一段预定的时间,如果在该段时间内没有接收到来自被轮询设备的信号,则轮询设备按顺序发送下一个轮询消息。就定时而言可能更有效的第二种方式是,被轮询设备可以发送一个信号指示其没有要发送的信息。通常,这样的否定应答至少由一些数据字节构成。但根据本发明,通过使被轮询设备提供的否定应答比一个字节更短,可以减少轮询所需的总时间。图5A中图示了这种类型的一个否定应答,该应答由在几个时钟周期上产生的一系列的行转换,比如至少六个行转换构成,并且其后至少两个时钟周期上没有任何行转换。在FM-0编码方案中,图5A所示的信号由4个’0’位构成,这4个’0’位后面的两个时钟周期中既不产生0位又不产生1位。如图5A所示,当轮询设备(在该情况下是系统控制模块18)探测被轮询设备针对控制模块18发出的轮询消息而发送应答信号时,模块18立即按照轮询消息的顺序发送下一个轮询消息。这样,获得了比使用常规超时技术或由几个字节构成的否定轮询应答更高的效率。
可以理解图5A所示的否定应答适用于指向单个设备的轮询消息,但作为应答组轮询消息的方式则不能令人满意。在使用组轮询消息的情况下,应当使用超时技术。简短的轮询命令根据本发明的另一种技术,通过缩短轮询命令相对于其它类型的在LAN 26上发送的数据消息而言的长度可以进一步减少轮询开销。下面参照图5B-5D会更详细地描述这种技术。图5B从结构上图示了系统控制模块18所发送的轮询命令的格式。图5C说明了控制模块18或连接到LAN上的其它设备可以在LAN 26上发送的,除轮询命令之外的一些命令中的任意一个命令的格式。
图5D说明了各种与LAN 26相连的设备在LAN 26上可以发送的各种数据分组消息的格式。
查看图5B-5D中所示的格式会发现轮询命令的格式比在LAN 26上发送的其它种类的数据消息的格式要短。结果,可以简单地通过长度来识别轮询命令,并且在轮询命令的情况下不用指明命令的类型。而且由于非常频繁地发送轮询命令,与下一个最短类型的消息相比,长度的减少大大节省了开销。尤其要注意图5B所示的轮询命令是由一个起始标志字节,一个地址字节,两字节的检错码和一个停止标志字节总共五个字节构成。相比之下,除了轮询命令格式中出现的五个字节之外,其它类型的消息的最短格式包含一个标识消息类型的类型字节。在图5D所示的数据分组格式中,各数据分组包含一个起始标志字节,一个目的地址字节,一个源地址字节,一个标识数据分组类型的类型字节,一个目的“软插座”地址字节,一个源“软插座”地址字节,至少一个但不超过92个的,构成通过数据分组传输的数据的数据字节,两字节的检错码和一个停止标志字节。这样,各数据分组至少由10个字节构成,并且可能有101字节之多。
根据这些格式可以认识到,轮询命令由比任何其它在LAN 26上发送的命令或数据消息的字节要少的字节构成。相应地,被轮询设备可以简单通过轮询命令的唯一长度来识别该轮询命令,该长度小于任何其它消息的长度,因而可以省略轮询命令中的类型字节,从而节省了轮询时间并减少了开销。
其它种类的命令的格式或数据分组消息格式中的“类型”字节标识出命令或数据分组的格式。例如,“类型”字节中包含的数字值可以把一个命令标识成确认应答或复位命令。类似地,“类型”字节中包含的数字值可以把一个分组标识成需要一个确认的那种分组或不需要一个确认的那种分组。目的软插座地址字节和源软插座地址字节提供的软插座寻址允许分别寻址到与LAN 26相连的各设备中提供的操作过程之中的访问点或功能点。
应当注意目的地址″255″(16进制表示为″FF″)最好是为广播而保留,使得与LAN 26相连的各个设备均认为自身是寻址到″255″的命令的试图接收者。
尽管没有单独示出,可以理解图5C所示的命令格式可以方便地适应诸如上述讨论的组轮询和探测操作。例如,一种合适的类型指定会指示针对给定设备类的组命令,并且探测命令的格式可以包含一个指示该命令是探测命令的类型字节,并且两个目的地址字节指示用于定义一个接受探测命令的分组的地址范围的开始值和结束值。为了得到合适的分组方案,考虑对初始组轮询命令使用一个五字节格式,其中有一个“广播”目的地址字节,但没有类型字节。对应于轮询的端对端通信图6从结构方面图示了根据本发明在LAN 26上进行的网络访问操作的序列。图6所示的模块18表示用作控制对LAN 26的访问的主轮询设备的系统控制模块,标号为N1至N6的各结点分别表示与LAN 26相连的,不同于模块18的各种设备。图6说明了标号为S1至S12的信号,所有这些信号均按顺序在LAN 26上发送。
更具体地,序列中的第一个信号是控制模块18发送并且寻址到标号为N1的结点的轮询命令S1。假定对应于结点N1的设备没有要传输的数据,并且相应地发送作为具有图5A所示的格式的否定应答的信号S2。序列中下一个信号是S3,该信号是控制模块18发送并寻址到对应于结点N2的设备的轮询消息。这时假定结点N2上设备有数据发送,并且事实上向与LAN 26相连的各个设备广播一个数据分组(信号S4)。下一个信号是S5,该信号是另一个由控制模块18发送并寻址到结点N3上的设备的轮询消息。假定结点N3上的设备有要发送到另一个设备(如结点N6上的设备)的数据,使得结点N3的设备通过在LAN 26上直接向结点N6上的设备发送一个寻址正确的数据分组S6从而对轮询消息S5作出应答。
序列中所示的下一个信号是由控制模块18发送并寻址到结点N4上的设备的轮询命令S7。假定该设备没有数据要传输,并因此发送一个如图5A所示的否定应答信号S8。
序列中的下一个信号是由控制模块18发送并寻址到结点N5上的设备的轮询命令S9。现在假定结点N5上的设备有数据要传输到结点N2上的设备,并且通过发送一个寻址到结点N2上的设备的数据分组S10从而对命令S9作出应答。
下一个被发送的信号是另一个由控制模块18发送并寻址到结点N6上的设备的轮询命令S11。在这种情况下,假定结点N6上的设备有数据要传输到控制模块18,使得结点N6上的设备通过发送一个寻址到控制模块18的数据分组S12对轮询命令S11作出应答。
图6所示的序列的一个显著特性是允许设备通过直接向另一个设备(不是模块18的设备)发送数据,而不是通过向主轮询设备发送要传输到最终接收方的数据来对轮询消息作出应答。这种针对轮询所进行的直接数据传输进一步改进了LAN 26的性能。这种直接数据传输的例子是数据分组S4,S6和S10。
通常,除了对单独或成组地寻址到具体设备的轮询命令作出应答之外,不允许控制模块18以外的设备访问LAN 26。但这个规则的一个例外情况是允许作为寻求确认的数据分组的接收方的设备通过立即发送一个确认或否定确认消息对该数据分组作出响应。子系统构成的监视系统根据本发明的一个最优实施例,视频监视系统10及其LAN 26被设计成容纳多达20或30个的控制台和多达100多个的摄像机。但是,如图7所示,通过互连一些网络10,仍然可以构成更大的视频监视系统。在图7中,索引号100概括地指示一个由子系统10-1,10-2,10-3和10-4构成的视频监视系统。视频和数据连接102-1,102-2,102-3和102-4被用来连接子系统的各个控制模块。一个具体的控制模块,如模块18-1被指定为管理系统间互连的主模块。为了进行说明,在图7中只给出了四个子系统,但可以考虑互连40或更多的子系统以生成一个非常大的监视系统,其中或许包含4,000个摄像机和许多摄像机控制台。
这里以彼此独立的方式描述了根据本发明而提供的轮询技术中的大多数技术,当然可以考虑使用某些,而不是所有在这里公开的技术。但应当认识到可以在一个单独LAN管理协议中实现在这里公开的所有技术,并且事实上在本发明的一个最优实施例中已经做到了这一点。也就是说,在一个单独的最优实施例中,全部使用了图5A-5D的否定应答,轮询命令和其它消息格式,并且还有对设备分类以便以不同的轮询速率轮询,在轮询类中间动态重新指定设备的类别,对至少某些设备类进行组轮询并在需要时解决冲突,和根据轮询命令进行端到端的消息传输。结果,就吞吐量和网络访问平均延迟时间而言,能够通过一个单独局域数据网以满意的性能容纳构成一个大规模视频监视网的所有设备。
尽管结合一个用于视频监视系统的LAN描述了根据本发明而提供的网络管理技术,但应当认识到所发明的技术适用于其它的环境。并且尽管结合由双绞线构成的传输介质描述了这些技术,但应当注意这些技术可以用于其它类型的传输介质,如同轴电缆或光纤,以及红外线之类的无线通信。
尽管参照当前最优实施例描述了本发明,但应当理解在不偏离所附权利要求书中定义的本发明的真实本质的前提下可以进行各种改变。

Claims (64)

1.一个轮询多个互连设备的方法,上述设备均能够接收和发送数据消息,上述多个设备包含一个优选设备组和一个次选设备组,上述优选设备组和次选设备组是互斥的,其中轮询上述优选设备组的上述设备的频率至少是轮询上述次选设备组的上述设备的频率的N/M倍,N和M均是正整数并且N>M;上述优选设备组的各设备通过发送指示上述设备没有要发送的数据的第一型应答,或指示上述设备有要发送的数据的第二型应答对轮询作出应答,并且其中还包括步骤:确定上述优选组的设备发送第一型应答的频繁程度;并在上述设备发送第一型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述优选组重新指定到上述次选组。
2.如权利要求1所述的方法,其中M=1。
3.一个轮询多个互连设备的方法,上述设备均能够接收和发送数据消息,上述多个设备包含一个优选设备组和一个次选设备组,上述优选设备组和次选设备组是互斥的,其中轮询上述优选设备组的上述设备的频率至少是轮询上述次选设备组的上述设备的频率的N/M倍,N和M均是正整数并且N>M;上述各个设备通过发送指示上述设备没有要发送的数据的第一型应答,或指示上述设备有要发送的数据的第二型应答对轮询作出应答,并且其中还包括步骤:确定上述次选组的设备发送第二型应答的频繁程度;并在上述设备发送第二型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述次选组重新指定到上述优选组。
4.如权利要求3所述的方法,其中还包括步骤:确定上述优选组的设备发送第一型应答的频繁程度;并在上述设备发送第一型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述优选组重新指定到上述次选组。
5.如权利要求4所述的方法,其中上述第二型应答包含至少预定数量的字节,并且上述第一型应答在时延上比上述预定数量的字节的时延要短。
6.如权利要求5所述的方法,其中上述第一型应答在时延上比一个字节的时延要短。
7.如权利要求4所述的方法,其中M=1。
8.一个轮询多个互连设备的方法,上述设备均能够接收和发送数据消息,上述多个设备包含一个第一设备组和一个第二设备组,上述第一和第二设备组是互斥的,该方法包括步骤:在一个时间周期内向上述第一设备组的各设备发送至少N次轮询消息,其中N是大于2的整数;并在上述时间周期内向上述第二设备组的各设备发送一次并且是唯一一次轮询消息;上述各设备通过发送指示上述设备没有要发送的数据的第一型应答,或指示上述设备有要发送的数据的第二型应答对轮询作出应答,并且其中还包括步骤:确定上述第一组的设备发送第一型应答的频繁程度;并在上述设备发送第一型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述第一组重新指定到上述第二组。
9.如权利要求8所述的方法,其中还包括步骤:确定上述第二组的设备发送第二型应答的频繁程度;并在上述设备发送第二型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述第二组重新指定到上述第一组。
10.一个轮询多个互连设备的方法,上述设备均能够接收和发送数据消息,上述多个设备包含一个第一设备组和一个第二设备组,上述第一和第二设备组是互斥的,该方法包括步骤:在一个时间周期内向上述第一设备组的各设备发送至少N次轮询消息,其中N是大于2的整数;并在上述时间周期内向上述第二设备组的各设备发送一次并且是唯一一次轮询消息;上述各设备通过发送指示上述设备没有要发送的数据的第一型应答,或指示上述设备有要发送的数据的第二型应答对轮询作出应答,并且其中还包括步骤:确定上述第二组的设备发送第二型应答的频繁程度;并在上述设备发送第二型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述第二组重新指定到上述第一组。
11.一个轮询多个互连设备的方法,上述设备均能够接收和发送数据消息,上述多个设备包含一个优选设备组和一个次选设备组,上述优选设备组和次选设备组是互斥的,该方法包括步骤:首先按顺序向上述次选设备组的各设备一次并且唯一一次地发送一个第一轮询消息;接着在开始上述第一发送步骤之后和向上述次选组的任何设备发送除上述第一轮询消息之外的任何轮询消息之前,至少N次向上述优选设备组的设备发送轮询消息,其中N是大于1的整数;其中上述各设备通过发送指示上述设备没有要发送的数据的第一型应答,或指示上述设备有要发送的数据的第二型应答对轮询作出应答,并且其中还包括步骤:确定上述优选组的设备发送第一型应答的频繁程度;并在上述设备发送第一型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述优选组重新指定到上述次选组。
12.如权利要求11所述的方法,其中还包括步骤:确定上述次选组的设备发送第二型应答的频繁程度;并在上述设备发送第二型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述次选组重新指定到上述优选组。
13.一个轮询多个互连设备的方法,上述设备均能够接收和发送数据消息,上述多个设备包含一个优选设备组和一个次选设备组,上述优选设备组和次选设备组是互斥的,该方法包括步骤:首先按顺序向上述次选设备组的各设备一次并且唯一一次地发送一个第一轮询消息;接着在开始上述第一发送步骤之后和向上述次选组的任何设备发送除上述第一轮询消息之外的任何轮询消息之前,至少N次向上述优选设备组的设备发送轮询消息,其中N是大于1的整数;其中上述次选组的各设备通过发送指示上述设备没有要发送的数据的第一型应答,或指示上述设备有要发送的数据的第二型应答对轮询作出应答,并且其中还包括步骤:确定上述次选组的设备发送第二型应答的频繁程度;并在上述设备发送第二型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述次选组重新指定到上述优选组。
14.一个轮询多个互连设备的方法,上述设备均能够接收和发送数据消息,上述多个设备包含一个第一优选设备组,一个第二优选设备组和一个次选设备组,上述第一优选设备组,上述第二优选设备组和上述次选设备组均是互斥的,其中:轮询上述第一优选设备组的上述设备的频率至少是轮询上述次选设备组的上述设备的频率的N倍,其中N是大于1的整数;且轮询上述第二优选设备组的上述设备的频率至少是轮询上述次选设备组的上述设备的频率的M倍,其中M是大于1并且不等于N的整数。
15.如权利要求14所述的方法,其中N是M的整数倍数。
16.一个轮询多个互连设备的方法,上述设备均能够接收和发送数据消息,上述多个设备包含一个第一设备组和一个第二设备组,上述第一设备组和第二设备组分别包含多个上述设备,该方法包括步骤:首先按预定顺序向上述第一设备组的各设备发送一个唯一寻址到上述第一设备组的各设备的轮询消息;接着在上述第一发送步骤之后,向上述第二设备组的所有设备同时发送一个组轮询消息;根据上述组轮询消息检测在上述第二组的上述设备中间是否发生冲突;并且如果在上述检测步骤检测到冲突,则通过执行一个探测算法来解决所检测的冲突;上述第一组的各个设备通过发送指示上述设备没有要发送的数据的第一型应答,或指示上述设备有要发送的数据的第二型应答对轮询作出应答,并且其中还包括步骤:确定上述第一组的设备发送第一型应答的频繁程度;并在上述设备发送第一型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述第一组重新指定到上述第二组。
17.一个轮询多个互连设备的方法,上述设备均能够接收和发送数据消息,上述多个设备包含一个优选设备组和一个次选设备组,上述优选设备组和次选设备组是互斥的,该方法包括步骤:以第一级频率,利用分别寻址到上述次选设备组的不同设备的轮询消息来轮询上述次选设备组的上述设备;以第二级频率,利用分别寻址到上述优选设备组的不同设备的轮询消息来轮询上述优选设备组的上述设备,其中上述第二级频率是上述第一级频率的N/M倍,N和M是正整数并且N>M;以第三级频率同时向上述次选设备组的所有设备发送一个组轮询消息;根据上述组轮询消息检测在上述次选设备组的上述设备中间是否发生冲突;并且如果在上述检测步骤检测到冲突,则通过执行一个探测算法来解决所检测的冲突;其中上述优选组的各设备通过发送指示上述设备没有要发送的数据的第一型应答,或指示上述设备有要发送的数据的第二型应答对轮询作出应答,并且其中还包括步骤:确定上述优选组的设备发送第一型应答的频繁程度;并在上述设备发送第一型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述优选组重新指定到上述次选组。
18.如权利要求17所述的方法,其中上述第三级频率和上述第一级频率相同。
19.如权利要求17所述的方法,其中M=1。
20.如权利要求19所述的方法,其中N大于2。
21.一个轮询多个互连设备的方法,上述设备均能够接收和发送数据消息,上述不同于轮询消息的各个数据消息具有第一预定格式并包含至少N个字节,其中N是大于一的整数,该方法包括按顺序向上述各设备发送上述轮询消息的步骤,上述轮询消息均为具有第二预定格式,包含M个字节的轮询消息,其中M是小于N的正整数。
22.如权利要求21所述的方法,其中M=5并且N=6。
23.如权利要求22所述的方法,其中上述各轮询消息包含一个起始标志字节,一个标识发送轮询消息到达的相应一个上述设备的地址字节,一个两字节的检错码,和一个停止标志字节。
24.如权利要求23所述的方法,其中上述不同于轮询消息的数据消息至少包含一个起始标志字节,一个标识发送数据消息到达的相应一个上述设备的地址字节,一个标识数据消息类型的类型字节,一个两字节的检错码,和一个停止标志字节。
25.如权利要求24所述的方法,其中某些上述数据消息也包含至少一个字节需被传输的数据。
26.如权利要求25所述的方法,其中没有数据消息包含多于92字节需被传输的数据。
27.操作一个由多个互连设备构成的数据网络的方法,其中多个设备包含一个主轮询设备和其它设备,该方法包括步骤:按顺序从主轮询设备向上述各个其它设备发送一个相应的轮询消息;根据相应轮询消息从上述其它设备发送数据消息;其中根据相应轮询消息从上述其它设备发送的上述数据消息均包括至少N个字节,而上述轮询消息均包括M个字节,N和M是正整数并且M<N。
28.如权利要求27所述的方法,其中M=5并且N=6。
29.如权利要求28所述的方法,其中上述各轮询消息包含一个起始标志字节,一个标识发送轮询消息到达的相应一个上述设备的地址字节,一个两字节的检错码,和一个停止标志字节。
30.如权利要求29所述的方法,其中上述不同于轮询消息的数据消息包含至少一个起始标志字节,一个标识发送数据消息到达的相应一个上述设备的地址字节,一个标识数据消息类型的类型字节,一个两字节的检错码,和一个停止标志字节。
31.一个操作一个由多个互连设备构成的数据网络的方法,其中多个设备包含一个主轮询设备和其它设备,该方法包括步骤:从主轮询设备向上述其它设备中的第一个设备发送一个的轮询消息;根据上述轮询消息,从上述其它设备中的第一个设备直接向上述其它设备中的第二个设备发送一个数据消息。
32.如权利要求31所述的方法,其中同时向多个上述其它设备发送上述数据消息。
33.如权利要求32所述的方法,其中在向上述多个其它设备发送上述数据消息的同时向上述主轮询设备发送上述数据消息。
34.一个方法,利用该方法一个被轮询的设备对该设备从数据网络接收的一个轮询消息作出应答,该网络包含多个能够接收和发送数据消息的设备,互连这些设备以便在设备之间进行数据通信的网络装置,和向上述多个设备发送轮询消息的装置,该方法包括步骤:在被轮询的设备有要发送的数据的情况下发送一个包含至少N个字节的数据消息,其中N是一个正整数;在被轮询设备没有要发送的数据的情况下发送一个不包含任何字节的轮询应答信号;上述轮询应答信号包括多个行转换,而在行转换后面至少两个时钟周期的一段时间内不出现行转换。
35.如权利要求34所述的方法,其中上述多个行转换包含至少六个行转换。
36.如权利要求35所述的方法,其中通过FM-0编码来发送上述数据消息,并且上述轮询应答信号包括四个’0’位,而在这四个’0’位之后不出现行转换。
37.一个数据通信网,其中包括:一个第一设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第一设备;一个第二设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第二设备,上述第一和第二组是互斥的;互连所有上述设备从而在其间提供信号通路的装置;通过上述信号通路向上述设备发送轮询消息的轮询装置,上述轮询装置以至少N/M倍于向上述第二组的设备发送轮询消息的频率向上述第一组的设备发送相应的轮询消息,其中N和M均为正整数并且N>M;其中上述第一组的各个设备通过发送指示上述设备没有要发送的数据的第一型应答,或指示上述设备有要发送的数据的第二型应答对轮询作出应答,并且其中还包括:确定上述第一组的设备发送第一型应答的频繁程度的装置;和在上述设备发送第一型应答的频率高于一个预定频率级的情况下把上述设备从上述第一组重新指定到上述第二组的装置。
38.如权利要求37所述的数据通信网,其中M=1。
39.如权利要求37所述的数据通信网,其中上述用于连接的装置包含一个与各个上述设备和上述轮询装置相连的双绞线。
40.一个数据通信网,其中包括:一个第一设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第一设备,和一个第二设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第二设备,上述第一和第二组是互斥的;互连所有上述设备从而在其间提供信号通路的装置;及通过上述信号通路向上述设备发送轮询消息的轮询装置,上述轮询装置以至少N/M倍于向上述第二组的各设备发送轮询消息的频率向上述第一组的设备发送相应的轮询消息,其中N和M均为正整数并且N>M;其中上述第二组的各个设备通过发送指示上述设备没有要发送的数据的第一型应答,或指示上述设备有要发送的数据的第二型应答对轮询作出应答,并且其中还包括:确定上述第二组的设备发送第二型应答的频繁程度的装置;和在上述设备发送第二型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述第二组重新指定到上述第一组的装置。
41.如权利要求40所述的数据通信网,其中上述用于连接的装置包含一个与各个上述设备和上述轮询装置相连的双绞线。
42.一个数据通信网,其中包括:一个第一设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第一设备;一个第二设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第二设备,上述第一和第二组是互斥的;互连所有上述设备从而在其间提供信号通路的装置;及通过上述信号通路向上述设备发送轮询消息的轮询装置,上述轮询装置在一个时间周期内向上述第一设备组的各设备发送至少N次轮询消息,其中N是大于2的整数,并且在上述时间周期内向上述第二设备组的各设备发送一次并且是唯一一次轮询消息;其中上述第一组的各个设备通过发送指示上述设备没有要发送的数据的第一型应答,或指示上述设备有要发送的数据的第二型应答对轮询作出应答,并且其中还包括:确定上述第一组的设备发送第一型应答的频繁程度的装置;和在上述设备发送第一型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述第一组重新指定到上述第二组的装置。
43.一个数据通信网,其中包括:一个第一设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第一设备;一个第二设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第二设备,上述第一和第二组是互斥的;互连所有上述设备从而在其间提供信号通路的装置;及通过上述信号通路向上述设备发送轮询消息的轮询装置,上述轮询装置按预定顺序向上述第一设备组的各设备发送一个唯一寻址到上述第一设备组的各设备的轮询消息,接着向上述第二设备组的所有设备同时发送一个组轮询消息;根据上述组轮询消息检测在上述第二组的设备中间是否发生冲突的装置;通过执行一个探测算法解决上述装置检测出的冲突的装置;其中上述第一组的各个设备通过发送指示上述设备没有要发送的数据的第一型应答,或指示上述设备有要发送的数据的第二型应答对轮询作出应答,并且其中还包括:确定上述第一组的设备发送第一型应答的频繁程度的装置;和在上述设备发送第一型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述第一组重新指定到上述第二组的装置。
44.一个数据通信网,其中包括:一个第一设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第一设备;一个第二设备组,其中包括多个能够接收和发送数据消息的第二设备,上述第一和第二组是互斥的;互连所有上述设备从而在其间提供信号通路的装置;通过上述信号通路向上述设备发送轮询消息的轮询装置,上述轮询装置以第一级频率向上述第二设备组的各个设备发送一个唯一寻址到上述第二设备组的各个设备的相应轮询消息,上述轮询装置还以第二级频率向上述第一设备组的各个设备发送一个唯一寻址到上述第一设备组的各个设备的相应轮询消息,其中上述第二级频率是上述第一级频率的N/M倍(N和M是正整数并且N>M),并且上述轮询装置还以第三级频率向上述第二设备组的所有设备同时发送一个组轮询消息;根据上述组轮询消息检测在上述第二组的设备中间是否发生冲突的装置;通过执行一个探测算法解决上述装置检测出的冲突的装置;其中上述第一组的各个设备通过发送指示上述设备没有要发送的数据的第一型应答,或指示上述设备有要发送的数据的第二型应答对轮询作出应答,并且其中还包括:确定上述第一组的设备发送第一型应答的频繁程度的装置;和在上述设备发送第一型应答比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述第一组重新指定到上述第二组的装置。
45.如权利要求44所述的数据通信网,其中上述第三级频率与上述第一级频率相同。
46.如权利要求44所述的数据通信网,其中M=1。
47.如权利要求46所述的数据通信网,其中N大于2。
48.一个数据通信网,其中包括:多个能够接收和发送数据消息的设备;互连所有上述设备从而在其间提供信号通路的装置;通过上述信号通路向上述设备发送轮询消息的轮询装置,上述不同于轮询消息的各个数据消息具有第一预定格式并包含至少N个字节,其中N是大于一的整数,上述轮询消息均具有第二预定格式,包含至少M个字节,并且M是小于N的正整数。
49.如权利要求48所述的数据通信网,其中M=5并且N=6。
50.如权利要求49所述的数据通信网,其中上述各轮询消息包含一个起始标志字节,一个标识发送轮询消息到达的相应一个上述设备的地址字节,一个两字节的检错码,和一个停止标志字节。
51.如权利要求50所述的数据通信网,其中上述不同于轮询消息的数据消息至少包含一个起始标志字节,一个标识发送数据消息到达的相应一个上述设备的地址字节,一个标识数据消息类型的类型字节,一个两字节的检错码,和一个停止标志字节。
52.一个数据通信网,其中包括:多个能够接收和发送数据消息的设备;互连所有上述设备从而在其间提供信号通路的装置;向上述多个设备中的第一个设备发送一个轮询消息的轮询装置;其中上述多个设备中的第一个设备通过沿上述信号通路直接向述多个设备中的第二个设备发送一个数据消息从而有选择地对上述轮询消息作出响应,上述第二个设备不同于上述轮询装置。
53.如权利要求52所述的数据通信网,其中上述多个设备中的第一个设备有选择地向上述多个设备中的不止一个设备同时发送上述数据消息。
54.如权利要求53所述的数据通信网,其中上述多个设备中的第一个设备有选择地向上述轮询装置和上述多个设备中除上述第一个设备之外的所有设备同时发送上述数据消息。
55.如权利要求54所述的数据通信网,其中上述用于互连的装置包括一个与所有上述多个设备和上述轮询装置相连的双绞线。
56.一个数据通信网,其中包括:多个能够接收和发送数据消息的设备;互连所有上述设备从而在其间提供信号通路的装置;及通过上述信号通路向上述设备发送轮询消息的轮询装置;其中上述各设备通过有选择地发送一个包含至少N个字节的数据消息和一个不包含任何字节的轮询应答信号对相应的寻址到该设备的轮询消息作出应答,其中N是一个正整数;上述轮询应答信号包括多个行转换,而在行转换后面至少两个时钟周期的一段时间内不出现行转换。
57.如权利要求56所述的数据通信网,其中通过FM-0编码来发送上述数据消息,并且上述轮询应答信号包括四个’0’位,而在这四个’0’位之后不出现上述行转换。
58.如权利要求57所述的数据通信网,其中上述多个行转换包含至少六个行转换。
59.如权利要求58所述的数据通信网,其中上述用于连接的装置包括一个与所有上述设备和上述轮询装置相连的双绞线。
60.一个轮询多个互连设备的方法,上述设备均能够接收和发送数据消息,上述多个设备包含一个优选设备组,一个次选设备组和一个主轮询设备,上述优选设备组和次选设备组是互斥的,该方法包括步骤:以第一级频率,利用分别寻址到上述次选设备组的不同设备的轮询消息来轮询上述次选设备组的上述设备;以第二级频率,利用分别寻址到上述优选设备组的不同设备的轮询消息来轮询上述优选设备组的上述设备,其中上述第二级频率是上述第一级频率的N/M倍,N和M是正整数并且N>M;以第三级频率向上述次选设备组和上述优选设备组中至少一个设备组的所有设备同时发送一个组轮询消息;根据上述组轮询消息检测在上述至少一组的上述设备中间是否发生冲突;如果在上述检测步骤检测到冲突,则通过执行一个探测算法来解决所检测的冲突;确定上述优选组的各个设备通过指示其没有要发送的数据从而对轮询作出响应的频繁程度;在上述设备指示其没有要发送的数据比发送一个预定频率级更频繁的情况下把上述设备从上述优选组重新指定到上述次选组;其中:在被轮询设备没有要发送的数据的情况下,上述优选组和次选组的各个设备通过发送一个否定轮询应答信号对唯一寻址到被轮询设备的轮询消息作出响应;不同于轮询消息的上述各个数据消息具有第一预定格式并且包含至少K个字节,而上述各个轮询消息均具有第二预定格式并且包含至少L个字节,其中K和L是正整数,并且K>L;上述优选组和次选组的至少某些上述设备通过直接从被轮询设备向另一个不是上述主轮询设备的上述设备发送一个数据消息从而有选择地对寻址到该设备的轮询消息作出响应。
61.如权利要求59所述的方法,其中上述第三级频率与上述第一级频率和上述第二级频率中的一个相同。
62.如权利要求59所述的方法,其中K=6并且L=5。
63.如权利要求59所述的方法,其中上述否定轮询应答信号包括多个行转换,而在行转换后面至少两个时钟周期的一段时间内不出现行转换。
64.如权利要求59所述的方法,其中上述次选设备组包含多个远程可控制视频摄像机,而上述优选设备组包含多个控制视频摄像机的控制台。
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