CN1337109A - 群集的联网设备 - Google Patents

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P·J·拉尼干
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Abstract

本地通信系统包括为通过第一数据总线(18)及按照第一组通信协议传递报文而互联的第一设备群集(10);通过第二数据总线(28)互联并遵循第一组通信协议的第二群集(20);以及链接第一群集(10)的设备(19)与第二群集(20)的设备(29)的数据信道(41)。数据信道(41)适当地包括支持按照第二组通信协议传递报文的FR链路。第一群集(10)的设备(19)保持第二群集(20)的选择的设备(DVHS－2)的操作特征的存储的软件代表,而想要与所述选择的设备(DVHS－2;22)交互作用的第一群集的任何设备代之以与所述存储的代表交互作用。

Description

群集的联网设备
本发明涉及由为了交换按照预定的协议格式化的数据与控制报文而群集的多台设备组成的联网系统，具体地而非主要地涉及某些设备之间的设备间通信是经由无线链路的这些系统。本发明还涉及供在群或群集中使用以构成这些系统的设备。
从其中分开的单元提供不同的系统功能的诸如高保真系统或具有检测器、控制板及一或多个报警发声器的安全系统等基本系统开始，早已知道与采用将设备互联成网。其发展便是所谓家庭总线系统，其中链接了大量各式各样的产品以便在例如与家庭安全系统耦合的家用音/像装置与电话使用中提供增强的总本功能，这种家庭总线系统的实例是家用数字总线(D2B)，瑞士日内瓦的国际电工委员会已作为标准IEC1030公布其通信协议。D2B系统提供单线控制总线，在其上将所有设备与以标准化数据分组格式在系统的各种设备之间传送的报文连接。
对于所有这些家用设备互联方案，都存在着对不支持该方案的通信协议的装置的连接问题。例如，用户可能拥有音乐系统与音像系统，该音乐系统包括用第一组通信协议互相通信的诸如紧致盘(CD)播放机、放大器、调谐器与盒式带播放机等互连的单元，而该音像系统则包括用第二组协议通信的诸如电视机、录像机与卫星接收机等。在缺少与现有系统一定兼容度的情况中，用户可能面对同时必须替换许多单元。减轻这一问题的一种方法为提供支持两或多组通信协议并能“翻译”它们之间的报文的通信协议的网关设备，如美国专利5,754,548(Hoekstra等人)中所描述的，其中将D2B用作家庭电子总线(HEB)系统内的子系统。
如也在US5,754,548中所描述的，这种网关设备能用作两个群集之间的链路的一部分，这两个群集为支持相同通信协议的总线连接的设备，但用不同的协议管理群集之间的链路上的通信。例如，群集之间的链路可包括两个网关设备之间的无线(红外线或RF)信息，而群集设备本身则是硬接线在各自的串行数据总线上的。
本发明的目的为提供包含一或多条能处理数字数据的通信链路的联网的设备系统。
按照本发明的第一方面，提供了一种本地通信系统，包括：
用于通过第一数据总线并按照第一组通信协议传递报文而互联的设备的第一群集；
用于通过第二数据总线并按照所述第一组通信协议传递报文而互联的设备的第二群集；以及
链接所述第一群集的一个设备与所述第二群集的一个设备的数据信道，所述数据信道支持按照第二组通信协议传递报文；
其中第一群集的设备保持第二群集的一选择的设备的操作特征的存储的软件代表，而想要与所述选择的设备交互的第一群集的任何设备代之以与所述存储的代表交互作用。如下面要说明的，与本地保持的代理交互作用避免了只是为了提供不同传送能力与/或桥上的条件而改写群集通信协议的必要性。
所存储的代表可由所述选择的设备生成并通过所述数据信道传输给第一群集的所述设备，并且所述存储的代表可根据所述数据信道的限制加以修改，在这一情况中修改可根据所述数据信道的限制在第一群集的所述设备接收时发生。
所存储的代表可模仿所述选择的设备，如同它便是第一群集的设备，而保持所存储的代表的第一群集的所述设备可适当地为数据信道连接在其上的第一群集的该设备。所述数据信道可以是无线链路。
按照本发明的又一方面，提供了系统中具有上述群集连接的设备的技术特征的通信设备。
从下面只以示例方式并参照附图给出的本发明的较佳实施例的描述的阅读中，本发明的进一步特征与优点将更为清楚，附图中：
图1表示构成三个链接的群集的设备的布置；
图2示出采用不同于图1的互联机制的一对群集；
图3示出采用不同于图1或图2的布置的又另一互联机制的三个群集；以及
图4示意性地表示用于处理图1至3中任何图中的桥路上的定时问题的布置。
图1中示出互联设备的第一布置，这些设备分成三个群集10、20、30，各建立在支持按照IEEE标准1394连接与通信协议通信的各自的总线18、28、38周围。在下面的实例中参照包括IEEE1394、IEEE802。11及HAVi(建立在1394的家庭音/像互相协作性标准)在内的各种通信协议，并通过引用将这些不同协议的规范的公开结合在此。然而，技术熟练的读者将会理解，在本发明的运作中与这些协议相符并不是主要的。
第一群集10中的设备包括机顶盒(STB)11、第一数字录象机(DVHS-1)12、数字通用盘(DVD)播放机13及作为该第一群集的网关设备工作的RF发送与接收单元19。第二群集20中的设备包括第一电视机(TV-1)21、第二数字录象机(DVHS-2)22及作为该第二群集的网关设备工作的RF发送与接收单元29。第三群集30中的设备包括第二电视机(TV-2)31、第三数字录象机(DVHS-3)32及作为该第三群集的网关设备工作的RF发送与接收单元39。
第二与第三群集20、30在可以高达8兆位/秒或甚至更高的数据率上通过网关设备之间各自的RF链路41、42与第一群集10通信。在这些数据率上，从一个群集传输到另一个的数字视频可按照已知的MPEG标准压缩。也可在群集之间交换HAVi命令，如用箭头17、27、37所示：注意，用于这些命令的信道可与RF信道综合或分开。
在图1的系统中，无绳链路的主要价值是为了放映，即从源(诸如第二群集中的STB11)取出内容到消费点(如第二群集中的TV-1)上。当将源连接在如电缆、地面/卫星天线、电话线等传递介质上时，这一点特别切合。从逻辑观点上，可将网关设备与RF链路作为单个设备40(如用虚线轮廓表示的)对待，使得这时整个系统只包括1394链接的设备，然而这时需要处理桥“设备”40两侧的不同定时问题，如下面将进一步详细描述的。
虽然由于大多数房间都拥有TV而这不一定有价值，但手持式PIA型单元可用于观看TV。然而，对于因特网冲浪与家庭控制，PIA单元具有强有力的价值，并且它们对支持交互式TV(诸如对广告、电视节目等的背景信息)也是有用的。
对于家庭内的真正移动性(例如使用PIA型单元)，静止时TV画面应当是稳定的；然而，移动时某些颤动有可能是可以接受的，而这是采用高频RF链路与MPEG压缩能达到的。
在这些系统中，相关的问题包含保护无绳信号不受偶然窃听的要求，特别是对付费观看内容；支持交互式服务(如基于Java、MHEG)的要求；以及在音频与视频之间保持同步的要求-例如，如果这些分量是经由分开的路由发送的。
关于对MPEG流的访问，有些STB设计可彻底解码到YC/CVBS/RGB而容许不访问MPEG流本身，但是支持1394/HAVi设想这些产品是装备1394/HAVi的，而这并非永远如此。
考虑与RF相关的问题，并从与MPEG流相关的那些问题开始，为了音频与视频的正确定时，必须通过RF信道将MPEG 90KHz基准时钟传送到接收机。为了广播到若干接收机，如果所有接收机都在同一1394总线上(即在同一群集中)便不成问题，但当存在若干群集时，推荐对各群集采用专用的MPEG流，虽然发送出MPEG流的群集的网关设备(源1394无绳AV适配器节点CAVa)必须能够成形这一流。
对于放映问题，为了防止无线电信道导致的可能出错，可以发送重复的MPEG流。为了防止无线电信道导致的可能延时，可在“比实时更快”的速率上“推出”内容以便临时存储在接收方上。注意DVD具有需要大容量无线电带宽实时传送的高带宽图形叠加的独一无二的问题，然而这一问题超出了本申请的范围。
对于录制或存档，假定在链路的发送方上可获得足够的“假脱机”存储器，可给予流送对无线电带宽较低的优先级(这有助于带宽管理)。为了保证坚实的结果，也可采用改进的出错防护(例如全确认的分组传送)。
产品通常不是孤立的，它们将是有线1394群集的一部分(即使只包含两个产品/设备)；然而放映的基本要求是从一个产品传递给另一个，或者在同一1394群集内，或者在群集之间。群集需要在1394级上互相通信不是必要要求。
对于互联问题的替代解决方法，图1表示无绳MPEG链路法。假定放映是主要要求，这意味着从源到接收点的简单单向MPEG流动(图中从左到右或从右到左)。这一方法保持1394总线(群集)完全分离，这便是不要求在RF链路上的通信是依从1394的。接收方必须拥有控制发送方上的1394群集内信号始发设备(源)的能力。
网关设备(1394 CAVa)为一特殊的HAVi全AV控制器(FAV)设备。1394CAVa接待位于远程1394总线(必须时为了立体声双声道调频广播的目的，可链接到一条以上总线上)上的设备的设备控制模块(DCM)。这意味着所接待的所有设备都具有可上载的DCM。图1中，这一点用附着在各网关设备上的加阴影的框表示：在这些加阴影的框中有位于远程群集内的选择的产品的“代理”DCM。HAVi命令跨越无线电链路的通信能以包含适当方法的任何方式执行。AV流路由选择(诸如MPEG)可利用与RF寻址协作将流引导到正确的目标1394群集的“虚拟1394插头”来完成。在一种变型中，桥路上可能已存在一个或一组标准化的或通用的DCM。例如，桥路中可包含通用的AV/C DCM来控制AV/C设备，或者制造商可为他们自己的某些设备提供筑入式DCM。
图2中示出互联的群集的另一种布置。第一群集50包括用1394总线58链接在网关设备59上的STB 52。代替网关设备59的RF传输，第一群集包含个人计算机(PC)54或类似的设备，后者接收来自网关设备59的MPEG以及HAVi命令57以便去往远程群集。
第二群集60包括通过1394总线68链接在网关设备69上的数字TV/VCR单元62。至于第二群集，将PC 64连接在网关设备69上，后者接收来自PC 64的MPEG以及来自第一群集50的HAVi命令65。在本例中，MPEG与HAVi命令的传递是通过遵照IEEE 802.11WLAN标准的无线链路在PC 54与64之间进行的，各PC包含一RFISA/PCI卡。遵守这些标准的可获得的无线数据链路包含Diamond HomeFrel(它具有1Mbps的数据率)与Radiolan(10Mbps)。
通常，这一布置比图1的较不受欢迎，由于在发送与/或接收方上可能需要一定量的缓冲存储，虽然这能简单地由PC提供。然而，这一布置确有好处，因为它能接纳不适合于连接到群集的1394总线上的设备：图2中这一点是用邻接第二群集的模拟TV/VCR 67示出的，后者提供有来自MPEG解码器66的图象，这些图象是直接从该群集的PC 64馈入的。
图3中示出另一种互联布置，它包括三个群集70、80、90，各拥有各自的无绳桥路CB设备作为网关设备71、81、91。在本例中，群集之间的桥接是用全无绳通信并在所采用的无绳协议所确定的数据率上。
在1394桥路上发送流所能产生的问题为如何处理出现在许多流送格式中的1394级时间印记。它们是需要的，因为对于包括MPEG在内的一些格式的分组投递是时间关键的。1394上的总线具有全总线的时钟，从而为了使一条总线上生成的时间印记在另一条上有效，这两条总线的时钟必须以某种方式同步，技术熟练的读者会理解这并非简单的事情。此外，传输的数据分组内的时间印记可能要由桥路加以修改或调整，以便计入对桥路远方的设备的投递时间通常比对数据始发总线上的设备为长。
为了避开这些问题，适当地采用图4中所示的系统，其中1394总线100、110在桥路120的两侧。在点a上，将来自1394总线100的分组编码并加上时间印记，如在另一标准IEC61883中规定的。
在点b上，所有分组已通过了作为对1394物理层的接口工作的接口芯片或电路组件PHY102，并通过了为相关流送格式实现IEC 61883的链接芯片或电路AVLINK 104：这一芯片的实例为PhilipsPDI1394L11。在b上，这些分组已消除了所有1394/61883时间印记。在正确的时间上从AVLINK芯片104释放分组，使得这时的定时信息是由分组本身的释放时间体现的。下面我们假定在时间t上释放一个分组。
下一步是跨桥路120发送分组：桥路系统的唯一要求是它以恒定的延时投递分组，这里将其称作T。桥路如何达到这一恒定性超出了本发明的范围：重要的是分组必定要能在时间等于t＋T时到达桥路另一侧上的中车AVLINK芯片114上。
在点C上，由于恒定的延时T而分组在“正确的”时间上到达，而这时该AVLINK用例如IEC61883规定的传统方式将它们编码并加上时间印记。这些时间印记将是在第二总线110的范围中。如果确定分组已被桥路120丢失或破坏，这便是在桥路与AVLINK 114之间的C上，应起动恢复动作。
从已通过另一物理层PHY接口112的点d起，在第二总线110上发送出带有适合于该总线的时间印记的分组。
为了发送数字视频(DV)流，存在着一些不同的要求，这在很大程度上由于DV在投递上比MPEG时间关键性稍小这一事实，并根据也在IEC 61883中规定的SYT时间印记采用稍微不同的机制。这允许流带有可高达8KHz的“附加的”时钟信号发送。为了发送它，将具有小于等于8KHz的频率的时钟信号输入到发射节点上的AVLINK芯片上。每一时钟周期(每一“滴答”)，抽样该瞬时的总线时钟的值，加上一常数值来补偿传送延时，并将其作为该流的一部分在桥路上传输。接收节点将存储该值直到其本身的时钟等于该值时为止，然后输出滴答声。施加8KHz的限制是由于每一1394等时分组只能发送一个SYT时间印记，其中每秒有8000个。
如上所述，将这一时钟信号跨越桥路的传送的物理装置取决于桥路本身的构造。取来自第一总线上的接收AVLINK芯片的输出的相同原理表示第二总线上未出现第一总线的范围中的时间印记；刚才在桥路上发送的时钟信号要重新加上第二总线范围中的时间印记。
在所述的互联布置中，提供了若干改进，其中的第一个可描述为移动DCM的提供，这便是从一个群集跨越到另一个的DCM。HAVi描述了表示物理设备的控制系统(或其抽象)的设备控制模块(DCM)软件。这一软件能在有能力运行这一软件的另一设备上运行。例如，D-VHS录象机的DCM能在机顶盒上运行。当前，HAVi假定网络中的所有设备都连接在一条单一总线上。本发明通过跨越桥路提供DCM扩展这一点。通过在桥路的近方拥有远程设备的代表，由于现在远程设备表面上看来在桥路的近方而极大地简化了桥接问题。换言之，在总线之间的桥路的一方上提供了代表连接在桥路的另一入口上的另一总线上的设备的软件。
进一步的改进涉及HAVi V1.0规范内的所谓传统设备的使用。HAVi中已定义了传统AV设备(LAV)并允许HAVi网络使用DCM(上面提到的)访问及控制非HAVi设备。事实上，传统设备的DCM为HAVi网络与该传统设备的原来的控制(例如上面提到的D2B协议)之间的桥路。以这一方式，能使非HAVi设备在HAVi网络上呈现为好象是HAVi设备。这一概念扩展了本机制，允许通过桥路近方上的设备的代表控制桥路远方上该实际HAVi设备。
更进一步的改进涉及修改虚似插头参数。HAVi已通过赋值位于连接路径各端上的“虚拟插头”参数描述连接的能力。桥路中，诸如带宽等参数是有限的并少于实际物理设备的能力。修改允许修改桥路近方上的远程设备的代表，来对桥路传送介质(如RF)的限制进行修正。
从本公开的阅读中，对于熟悉本技术的人员其它修改与改型将是显而易见的，其中包含总线连接的及无线通信系统与部件的领域中已知的等效物及特征，它们可用来代替或附加到这里已公开的特征上。

Claims (8)

1.一种本地通信系统，包括：
用于通过第一数据总线及按照第一组通信协议传递报文而互联的第一设备群集；
用于通过第二数据总线及按照所述第一组通信协议传递报文而互联的第二设备群集；以及
链接所述第一群集的设备与所述第二群集的设备的数据信道，所述数据信道支持按照第二组通信协议的报文传递；
其中第一群集的设备保持第二群集的选择的设备的操作特征的存储的软件代表，而想要与所述选择的设备交互作用的第一群集的任何设备代之以与所述存储的代表交互作用。
2.权利要求1中所要求的系统，其中所述存储的代表是由所述选择的设备生成并通过所述数据信道传输给第一群集的所述设备的。
3.权利要求1或2中所要求的系统，其中所述存储的代表是根据所述数据信道的限制加以修改的。
4.权利要求2中所要求的系统，其中所述存储的代表是在第一群集的所述设备在接收时根据所述数据信道的限制加以修改的。
5.权利要求1中所要求的系统，其中所述存储的代表模仿所述选择的设备，如同它便是第一群集的设备。
6.权利要求1至5中任何一项中所要求的系统，其中保持该存储的代表的第一群集的所述设备便是连接在数据信道上的第一群集的该设备。
7.权利要求1至6中任何一项中所要求的系统，其中所述数据信道为无线链路。
8.具有权利要求1至7中任何一项中所要求的系统中的群集连接的设备的技术特征的通信设备。
CN00802642A 1999-09-07 2000-08-30 群集的联网设备 Pending CN1337109A (zh)

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