CN1656745B - 在网络中确定并配置通信路径 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于确定网络(600)的拓扑的方法，该网络包括主节点(602)和一个或多个使用单向数据连接(610、628、634)互连的从节点(614、618、622)。该主节点(602)使数据可为随后的节点可用，且从节点(622)从一个之前的节点(618)读取数据，读取的数据包括从主节点到从节点的路径的信息。还公开了一种通过从从节点(622)通过节点间的双向数据连接(628、612、632)发送数据到路径上的所有节点来配置路径的方法。在优选的实施例中，采用HDMI的家庭娱乐系统(600)是适合的网络并包括一个呈现组件，例如电视(602)，其可操作来作为主节点；该网络的节点使用HDMI塞绳装置(608、624、616)互连。该HDMI规范包括支持前述单向数据连接(610、628、634)的DDC总线和支持前述双向数据连接(628、612、632)的CEC总线。

Description

在网络中确定并配置通信路径
本发明涉及一种通信网络，特别是用于在家庭娱乐组件的网络内确定并配置路径路由的方法。
网络作为一种在网络上的其他节点间共享连接到网络中的资源的手段非常具有吸引力。不仅对于IT市场是如此，在消费电子(CE)中也是这样，其中例如电视(TV)典型地被(联网或群集连接的)其它一些组件共享，例如DVD、机顶盒、VCR，它们每个都能提供由电视呈现的内容。
IT使用的网络典型地采用目标为优化路径长度、时间和/或克服节点/连接故障的路由管理方案。在消费电子(CE)市场中最小化实施成本是最重要的，而用于IT的解决方案可能太过综合化和太昂贵，因而通常不被采用。在CE群(网络)中需要的是一种手段，它允许组件以特设的(ad-hoc)方式(通常所说的“热插拔”)与网络连接(或断开)，并能简便地识别从组件到主节点(典型地是一个呈现装置例如电视)的信号路径。
为了确定包括一组互连节点的网络拓扑，一个基本的要求是识别节点和节点间的连接，进而分发这一信息。一些方法在节点间采用双向连接来使节点能够发现它们的邻居并由此而促使确定网络的拓扑。被转让给Net Insight的国际申请WO 00/31925公开了一种用于确定通过单向连接互连的节点的网络拓扑的方法。这种方法有吸引力的一点是它的实施成本少于使用双向连接的方案。
WO 00/31925的方法公开了拓扑发现的过程，其中包括确定节点网络中一个或多个环路的存在，其中节点发送一个拓扑发现消息，它随后接收(在被一个或多个中间节点转发之后)该消息的一个版本。根据这个反馈，该节点能够推算出从它本身到已识别的中间节点集中任何一个节点的路径的存在。然而，该方法的一个缺点是发起节点必须接收反馈消息以确定该路径的存在，以及该路径上的所有节点。另外一个缺点是，发起节点必须分发此信息到该路径上的那些节点以易于一个路径的随后建立。还有一个缺点是，如果分发使用的是单向连接则会造成额外的消息开销负担。而且，如果一个单向连接在该路径上的某处中断(例如，由于热插拔一个组件)，则可能没有一种与路径上的所有节点通信并通知它们的方式。
WO 00/31925的方法还公开了一种方法，用来在通过一个节点发送常规验证消息横穿已发现的路径而先前确定的路径中发生中断时进行自动检测；中断是在该节点经过一段时间而未能接收到验证消息时被确定的。该方法的缺点是增加了消息业务量开销，而且未能识别中断在路径的何处出现。
本发明的一个目的是使用确定家庭娱乐系统的拓扑并配置所述系统的组件间的路径的方法来解决这些和其它问题。
根据本发明，提供了一种方法来确定网络的拓扑，该网络包括一个主节点和至少一个通过单向数据连接互连的从节点，其中该主节点可操作来通过第一端口与第一紧邻的随后的从节点连接并使数据可用于被所述第一紧邻的随后的从节点读取，和其中根据所述第一端口的标识(identity)来修改(adapt)所述数据，对于可操作来通过第二端口与第二紧邻的随后的节点连接的从节点，该方法包括步骤：
a)从紧邻的之前的节点读取数据；
b)根据所述第二端口的标识来修改数据；和
c)使经修改的数据可用于被所述第二紧邻的随后的节点读取，
使得经修改的数据向网络中一个随后的节点揭示(disclose)从该网络中的之前的节点直到该从节点并包括该从节点的路径。
适合实现本发明的方法的网络包括那些具有一个主节点和一个或多个从节点的网络。适合的网络拓扑包括但不限于星形(主节点作为网络集线器)、树与分支(主节点作为根)、环形，以及树形和星形的组合，其中该网络提供从主节点到从节点(包括通过中间从节点)的单向通信。
从节点从紧邻的之前的节点读取数据。从节点可能具有一个或多个紧邻的之前的节点。数据读取可能包括该从节点和紧邻的之前的节点之间连接的标识；另外也可能提供紧邻的之前节点的标识。优选地，为了最小化数据，在从节点只有一个紧邻的之前节点的情况下，该数据可能包括紧邻的之前节点的输出端口标识，这对识别该连接来说是足够的。通常，该数据可能包括与该数据为到达从节点而已穿过的路径上所有节点相关的输出端口标识的排序集合。然后，对每个可能连接到紧邻的之前节点的输出端口，该从节点通过将各自的输出端口标识附加到该数据(输出端口标识的排序集合)来修改该数据，并使该修改的数据可用于被紧邻的随后的节点通过该从节点的各自端口而读取。
本发明的一个优点是在合适的网络中存在的从节点通过轮询(读取)紧邻的之前的节点来发现拓扑信息。如上面描述的，而且也是在正常的使用中，如此读取的信息包括描述主节点和从节点之间的整条路径的数据。然而，与现有技术的方法不同的是，紧邻的之前的节点并不发送该信息到从节点而是依靠所请求的信息；因而这种机制可允许该从节点来确定它不能读取一个紧邻的之前的节点-并且该从节点因此可以推算出该紧邻的之前的节点没有被连接和/或在该紧邻的之前的节点和该从节点之间存在连接问题。它可以转发此信息以供网络中的其它节点使用。当从节点检测到这样的连接问题，它可以将数据设定到默认的空值来代替不能被读取的数据。这个值然后可以以正常的方式被传播到该从节点的随后的节点。通过读取包含空值的数据，一个随后的节点能够判断出存在中断和该中断位于何处。在这样的节点当前在该系统中有效地情况下(例如向主节点流播AV内容)，该节点可能能够向该网络中的其它节点发信号通知该中断的存在和位置；其它的这些节点可能能够依次重新配置该路径来重新安排到主节点的连接并因此以最小的中断和/或用户参与来继续服务。在任何情况下，都可以将该中断的位置通知给用户。下面对这种机制作进一步的详细描述。
根据本发明的另一个方面提供了一种配置网络的主节点和从节点之间路径的方法，其中该网络中的节点拓扑先前已经被确定，对于从节点，该方法包括步骤：
a)从紧邻的之前的节点读取数据；
b)发送所述数据至少到沿由所述数据发现的路径的每个节点；和，对于沿该路径的每个这样的节点，
a)接收所述数据；和
b)根据所述数据来配置部分路径。
在一些现有技术的方法中，从紧邻的之前节点读取的数据简单地由从节点转发到主节点，该主节点为了配置由该数据揭示的路径，接着将该数据转发到该路径上的每个节点。这样的方法依赖于该路径的完整性。根据本发明的从节点可以读取来自紧邻的之前节点的数据并接着将该数据直接发送到由该数据揭示的路径上的每一个节点。可以使用不同的连接方案来得到去往该路径的节点的直接连接，包括但不限于有线方式的Project50、IEEE1394和以太网；以及无线方式的ZigBee、HomeRF、WiFi、802.11、红外线遥控(包括RC5/6，脉冲位置)和IrDA。所有的这些方案对所属领域的普通技术人员来说都是公知的，因而无需进一步的描述。优选地，HDMI规范中的CEC总线被用于该路径的到节点的直接连接。直接连接方法的一个优点是节点间的单向连接并不被用来转发配置信息，因而通过限制节点间的单向连接涉及到拓扑发现任务而简化了该方法。
上述配置路径的方法可以在使用先前描述的确定节点拓扑的方法之后采用；这在改进对路径中中断的处理方面具有优势。当配置路径时，路径上的节点从从节点接收数据并根据所述数据来配置部分路径。例如，在正常的操作中，该数据描述从主节点到从节点的路径，该接收节点可能切换它的相应的输入和输出端口以便与接收的数据相应。可以替代地，在该数据揭示该路径中的一个中断的情况下，接收该数据的节点可以以不同的方式配置它自己来与其它的节点一起帮助建立主节点和从节点之间的新路径以绕开中断。例如，与该中断相关的随后的节点可以接入一条到主节点的替代路径并使与该替代路径相应的数据在其输出端口可用。位于到从节点的原来路径上的剩余无损部分上的随后的节点可以从之前的节点重新读取数据并由此而为从节点提供到主节点的新的无损路径的数据。如前所述，为了调用该新路径，从节点以正常形式发送数据到新路径的节点。以这种方式可以重新建立主节点和从节点之间的路径。优选地，该从节点发送从之前的节点读取的数据到该网络中所有的其它节点。
根据本发明的再一个方面提供了一种网络，该网络包括主节点和至少一个通过单向数据连接互连的从节点，由此该数据流的方向是从主节点指向该至少一个从节点，其中一个节点使数据在输出端口可用以便被紧邻的随后的节点读取，该数据根据所述输出端口的标识来修改以便当从节点从一个紧邻的之前的节点读取数据时，所述数据包括所述紧邻的之前节点的输出端口的标识。
在消费电子上下文中，根据本发明的适合的系统可以包括一个呈现组件作为主节点，例如但不限于显示器、音频放大器或电视。从节点可以被直接连接到该主节点或通过一个或多个中间从节点而连接到该主节点。从节点的例子包括但不限于机顶盒、DVD播放器、DVD记录器、VCR、PVR、盒式录音机和CD播放器。优选地，单向数据连接依照HDMI规范中定义的DDC总线。该系统的节点还可以通过一个公共的双向链路互连。该链路可以是有线的、或无线的、或是两者的组合。适用的方法包括但不限于有线的Project50、IEEE1394和以太网；无线的ZigBee、HomeRF、WiFi、802.11、红外线遥控(包括RC5/6，脉冲位置)和IrDA。优选地，公共的双向链路是依照HDMI规范中定义的CEC总线。
主节点可以包括与紧邻的随后的节点连接的第一端口，根据第一端口而使数据可用以便被紧邻的随后的节点读取的数据处理器和从该网络的从节点接收数据的第二端口。优选地，主节点使用HDMI与该网络互连，其中该第一和第二端口分别与HDMI的DDC总线以及CEC总线相接口。
从节点可以包括可操作来与紧邻的之前的节点连接的第一端口，可操作来与紧邻的随后的节点连接的第二端口和数据处理器，该数据处理器可操作来通过第一端口从所述紧邻的之前的节点读取数据，以根据该第二端口的标识来修改所述数据并使经修改的数据可用于被所述紧邻的随后的节点读取。从节点还可以包括与该网络的另一个节点交换数据的第三端口。优选地，该从节点使用HDMI在该网络内互连，其中第一端口和第二端口与HDMI的DDC总线相接口，而第三端口与HDMI的CEC总线相接口。
现在更多的特征和优点将通过例子，并参照附图在下面进行描述，其中：
图1是表明本发明的第一方法的流程图；
图2是表明本发明的第二方法的流程图；
图3是表明本发明的第一网络的示意图；
图4是表明本发明的网络的从节点的示意图；
图5是表明本发明的第二网络的示意图；以及
图6是表明本发明的家庭娱乐组件的系统的示意图；
在本说明书中，术语“节点”指的是网络中的单元。术语“HDMI”指的是新兴的高清晰度多媒体接口和任何其衍生物。关于从节点，术语“紧邻的之前的节点”指的是与从节点的节点输入连接的节点，而“之前的节点”与紧邻的之前节点的各自节点输入连接(可能是通过一个或多个中间节点)；类似地，术语“紧邻的随后的节点”指的是与从节点的节点输出连接的节点，而“随后的节点”(可能通过一个或多个中间节点)与紧邻的随后的节点的各自节点输出连接。
图1示出了实现本发明的第一方法的流程图，总地由100示出。该方法由网络的从节点使用并开始于102。从节点轮询104一个紧邻的之前的节点。基于该轮询的成功或其它结论，从节点能够在106确定紧邻的之前的节点是否被连接(或到该节点的连接是否可能中断)。当轮询成功，从节点从紧邻的之前的节点读取108数据；当该轮询失败时，该从节点装载一个空(NULL)值110来代替读取数据的空缺。在112，从节点检查它的输出端口并对于每个端口通过例如附加相关端口ID来修改114读取的数据(或空数据)，并使经修改的数据可用于116(由紧邻的随后的节点)在各自的端口读取。然后它检查118是否所有的输出端口都已被处理过，如果不是，则通过处理下一个端口ID 120来继续。该方法在122结束。
图2是实现本发明的第二方法的流程图，总地由200示出。该方法涉及配置主节点和从节点之间的先前识别的路径。该方法开始于202并在204，从节点从紧邻的随后的节点读取数据。然后，从节点至少发送206该数据到主节点和从节点之间(如由数据识别的)路径上的所有其它节点。路径上的节点接收208该数据并根据该数据执行部分路径的配置210。该方法在212结束.
图3是表明本发明的第一网络的示意图。网络总地以300示出，且包括主节点302，它们分别通过单向连接312和314与从节点304和306连接。从节点304进一步分别通过单向连接316和318与从节点308和310连接。该示意图示出了从主节点发出的通常的数据流。
图4是表明本发明的网络的从节点的示意图。该从节点总地以400示出，且包括与紧邻的之前的节点连接的第一端口402、数据处理单元(包括CPU 404、程序ROM 406、RAM 408，通过总线412以对本领域普通技术人员已知的方式互连)、存储器410与紧邻的随后的节点连接的第二端口414以及与网络中的其它节点交换数据的第三端口416。在操作中，该数据处理单元通过第一端口从紧邻的之前的节点读取数据，在存储器410中存储数据，修改并存储410经修改的数据并使经修改的数据可用于被紧邻的随后的节点通过第二端口读取。当需要时，读取的数据由数据处理单元通过第三端口发送给网络中的其它节点。
图5是表明本发明的第二网络的示意图，且总地由500示出。网络具有树形拓扑并包括主节点502，从节点a 514，从节点b 512，从节点c 520以及从节点X 528。从节点a 514从主节点502读取数据508，其中数据508包括与主节点502的端口#2504的ID相应的参数“2”。以类似的方式，从节点b 512从主节点502读取数据510，其中数据510包括与主节点502的端口#1 506的ID相应的参数“1”。从节点c 520从从节点a 514读取数据518，其中数据518包括与用从节点a 514的端口#1516的ID修改的数据508相应的参数“2.1”。类似地，从节点X 528从从节点c 520读取数据526，其中数据526包括与用从节点c 520的端口#1522的ID修改的数据518相应的参数“2.1.1”。从节点X用端口#1530的ID修改数据526并使该经修改的数据可用于任何可能连接到从节点X 528的端口#1530的从节点；类似地，对于从节点c 520，它将修改数据518用于端口#2524。
如果从节点X希望配置到主节点的路径，它只是简单地发送参数“2.1.1”至少到主节点502、从节点a 514和从节点c 520。这些节点的每个接收该参数并可简单地通过解码并作用于该参数的相关部分来配置该路径中它的部分。例如，最左边的数字被主节点识别，它将因此而选择它的端口#2504。以类似的方式，最左边和中间数字的组合(即2.1)被从节点a 514识别为涉及它，因此其包括用它的输出端口#1修改的接收到的数据508，这样，它将相应地选择它的端口#1516。最后，所有数字的组合(即2.1.1)被从节点c 520识别为涉及它，且它将因此而选择它的端口#1522。
图6是表明本发明的家庭娱乐组件的系统的示意图。该系统总地以600示出且包括电视602、DVD播放器618、机顶盒(STB)614和VCR 622。这些组件使用HDMI塞绳装置(cordset)608、616和624互连。电视602是主节点，其它组件作为从节点。TV根据它的端口ID来使数据可用于分别在它的输出端口604和606读取。在电视端口#2604可用的数据被DVD播放器618使用HDMI塞绳装置608中的DDC线610读取。被DVD播放器618读取的数据是与主节点端口#2相应的参数值“2”(如前述针对附图5所讨论的)。(类似地，在电视端口#1606可用的数据由STB 614通过HDMI塞绳装置616读取。)VCR 622使用HDMI塞绳装置624中的DDC线626从DVD播放器618读取数据；被读取的数据是与被DVD播放器读取并根据DVD播放器端口#1修改的数据相应的参数值“2.1”630。为了建立到电视602的路径，VCR 622使用CEC总线(分别是HDMI塞绳装置624、608和616的628、612、632)简单地广播参数“2.1”630到电视602和DVD播放器618。电视和DVD播放器如在先描述的那样、根据接收到的数据参数“2.1”配置它们的输入和输出端口。
前面的实现和方法只是通过例子给出的，并且仅仅代表了能够被本领域的技术人员容易地识别来利用本发明的优点的一些实现的选择。
在上面的描述中以及参考附图6，公开了一种用于确定网络600的拓扑的方法，该网络包括主节点602和一个或多个使用单向数据连接610、628、634互连的从节点614、618、622。主节点602使数据可用于随后的节点，且从节点622从之前的节点618读取数据，该读取的数据包括从主节点到从节点的路径的信息。还公开了一种通过从从节点622经节点间的双向数据连接628、612、632发送数据到路径上的所有节点来配置路径的方法。在优选的实施例中，采用HDMI的家庭娱乐系统600是适合的网络并包括一个呈现组件，例如电视602，可操作来充当主节点；该网络的节点被使用HDMI塞绳装置608、624、616互连。HDMI规范包括支持前述单向数据连接610、628、634的DDC总线和支持前述双向数据连接628、612、632的CEC总线。

Claims (12)

1.一种确定网络的拓扑的方法，该网络包括含有主节点和多个从节点的多个节点，所述从节点通过单向数据连接直接或间接互连到所述主节点，所述单向数据连接允许每个从节点从所述节点中的紧邻的前一个节点中读取数据，其中该主节点可操作来使得该数据可用于被所述从节点中的第一紧邻的随后一个从节点读取，并且通过所述主节点的第一端口连接到所述从节点中的所述第一紧邻的随后一个从节点，以及其中根据所述第一端口的标识来修改所述数据，使得经修改的数据向所述网络中的所述从节点中的所述第一紧邻的随后一个从节点揭示所述第一端口的标识，对于可操作来通过所述从节点中的相应一个从节点的第二端口与所述从节点中的第二紧邻的随后一个从节点连接的所述从节点中的相应一个从节点，该方法包括以下步骤：
a)从所述节点中的紧邻的前一个节点读取(108)数据；
b)通过把该第二端口的标识添加到该数据上，根据所述第二端口的标识来修改(114)该数据；和
c)使得经修改的数据可以用于(116)被所述从节点中的第二紧邻的随后一个从节点读取，
从而使得经修改的数据向该网络中的从节点中的所述第二紧邻的随后一个从节点揭示从该网络中的主节点直到所述从节点中的所述相应一个从节点并包括该相应一个从节点的路径。
2.一种通过包括节点的网络利用节点之间的单向连接来配置路径的方法，其中所述节点包括主节点和多个从节点，所述路径是在所述网络的主节点和从节点之间的路径，其中该网络中所述节点的拓扑先前已经被确定，
对于从节点，该方法包括以下步骤：
a1)从所述节点中连接到该从节点的输入的紧邻的前一个节点读取(204)数据，该数据揭示沿着所述路径的每一个节点；
b1)发送(206)所述数据至少到沿着由所述数据揭示的路径的每个其他节点；和
对于沿着该路径的每个其他节点，
a2)在所述其他节点中接收(208)所述数据；和
b2)根据所述数据，配置(210)该路径的一部分以绕开由该数据揭示的路径中的中断，其中配置该路径的一部分包括对应于由该数据揭示的路径或建立新的路径。
3.根据权利要求2的方法，其中该网络中节点的拓扑先前已经利用根据权利要求1的方法确定。
4.一种网络，该网络包括含有主节点(302)和至少一个从节点(304，306)的多个节点，所述至少一个从节点通过单向数据连接(312，314)直接或间接互连到该主节点，从而数据连接的方向使得数据流的方向是从所述主节点离开而去往所述至少一个从节点，其中节点使得数据在输出端口上可用于被紧邻的随后一个节点读取，通过把该输出端口的标识添加到该数据上，根据所述输出端口的标识来修改该数据，以便当从节点从紧邻的前一个节点读取数据时，所述数据包括所述紧邻的前一个节点的输出端口的标识以及从所述主节点直至所述紧邻的前一个节点的所有其他节点的输出端口的标识。
5.根据权利要求4的网络，其中单向数据连接是根据HDMI规范中定义的DDC总线。
6.根据权利要求5的网络，该网络还包括可操作来用作主节点的家庭娱乐系统的呈现组件。
7.根据权利要求4的网络，该网络还包括可操作来用作主节点的家庭娱乐系统的呈现组件。
8.一种用于网络的主节点，所述网络包括主节点(302)和至少一个从节点(304，306)，所述至少一个从节点通过单向数据连接(312，314)直接或间接互连到所述主节点，从而所述数据连接的方向使得数据流的方向是从所述主节点离开而去往所述至少一个从节点，其中节点使得数据在输出端口上可用于被紧邻的随后一个节点读取，通过将该输出端口的标识添加到该数据上，根据所述输出端口的标识来修改该数据，以便当从节点从紧邻的前一个节点读取数据时，所述数据包括所述紧邻的前一个节点的输出端口的标识以及从所述主节点直至所述紧邻的前一个节点的所有其他节点的输出端口的标识，
该主节点包括：
第一端口，可操作来与所述紧邻的随后一个节点连接；
数据处理器，可操作来根据第一端口而使得所述数据可用于被紧邻的随后一个节点读取；和
第二端口，可操作来从该网络的从节点接收数据。
9.根据权利要求8的主节点，其中第一端口可操作来与HDMI规范的DDC总线相接口，和第二端口可操作来与HDMI规范的CEC总线相接口。
10.一种用于网络的从节点，所述网络包括主节点(302)和从节点(304，306)，至少一个从节点通过单向数据连接(312，314)直接或间接互连到所述主节点，从而所述数据连接的方向使得数据流的方向是从所述主节点离开而去往所述从节点，其中节点使得数据在输出端口上可用于被紧邻的随后一个节点读取，通过把该输出端口的标识添加到该数据上，根据所述输出端口的标识来修改该数据，以便当从节点从紧邻的前一个节点读取数据时，所述数据包括所述紧邻的前一个节点的输出端口的标识以及从所述主节点直至所述紧邻的前一个节点的所有其他节点的输出端口的标识，
所述从节点包括：
第一端口，可操作来与所述节点中的紧邻的前一个节点连接；
第二端口，可操作来与所述节点中的紧邻的随后一个节点连接；和
数据处理器，该数据处理器可操作来通过第一端口从所述节点中的所述紧邻的前一个节点读取数据，通过把该第二端口的标识添加到该数据上而根据该第二端口的标识来修改所述数据，并使得经修改的数据可用于被所述节点中的所述紧邻的随后一个节点读取。
11.根据权利要求10的从节点，进一步包括可操作来与该网络的另一个节点交换数据的第三端口。
12.根据权利要求11的从节点，其中第一端口和第二端口可操作来与HDMI规范的DDC总线相接口，而第三端口可操作来与HDMI规范的CEC总线相接口。
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