CN1770725A - 异步网络系统、信息处理设备、数据发送及接收管理方法 - Google Patents

Abstract

一种异步网络系统包括：发送设备，所述发送设备通过异步网络发送时间同步信息数据；以及多个信息处理设备，所述信息处理设备通过接收时间同步信息数据而共享相同的时间信息。在所述信息处理设备中的一个信息处理设备占据通信进度表上第一间隔的状态下，至少一个请求保证其发送和接收在预定到达时间内的数据项通过所述一个信息处理设备发送给至少一个其它信息处理设备，所述通信进度表基于时间同步信息数据所代表的时间同步信息。

Description

异步网络系统、信息处理设备、 数据发送及接收管理方法

相关专利申请的交叉参考

本发明包含与2004年11月5日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2004-321863有关的主题，此专利申请的全部内容在本文引作参考。

技术领域

本发明的实施例涉及以包多路复用形式发送以下数据的异步网络系统，其中，所述数据为请求保证其发送和接收在预定到达时间内的数据、以及不请求保证其发送和接收在预定到达时间内的数据。

本发明的另一实施例涉及一种用作发送设备的信息处理设备，所述发送设备用于发送请求保证其发送和接收在预定到达时间内的数据。

本发明的另一实施例涉及一种用作接收设备的信息处理设备，所述接收设备用于接收请求保证其发送和接收在预定到达时间内的数据。

本发明的另一实施例涉及一种用于管理经过异步网络的数据发送的方法以及一种用于管理数据接收的方法。

另外，本发明的还一实施例涉及一种允许存在于异步网络上的信息处理设作为发送设备或接收设备的程序。

背景技术

在普通LAN(局域网)通信中，不假设特定数据包占据发送路径。换句话说，假定多项服务可在任何时间发送相应的数据包。相应地，对于每一项服务，必需考虑多少丢包和延迟是可接受的，所述丢包和延迟是因为在数据包发送过程中发生数据包冲突而引起的。

这对于发送与不必实时提供的服务相应的数据包而言，不是个大问题，但是，对于发送与必须实时提供的服务相应的数据包而言，则是个大问题。

在日本专利号3385899(实时通信方法)和1963910(多媒体LAN系统)中公布考虑此问题的技术。

日本专利号3385899公布一种技术，其中，通过发送定期产生的并且需要预定时间内的实时功能性的数据包，可在预定时间内发送的数据量减少为预定值或更小。

另外，日本专利号1963910公布一种技术，其中，该技术通过提供整个LAN系统所共有的同步时隙、同步传输时隙和异步传输时隙，并通过使用同步时隙，而保证实时功能性。

发明内容

有这样一种情况，其中，对于特定的视频帧，必需使用网络来控制多个同时切换它们视频信号输出的视频切换设备的操作。

为了实现此控制，不仅需要控制设备在特定的固定时间内发送相应的控制数据包，而且需要一个视频切换设备在特定的固定时间内接收此控制数据包。

然而，当LAN用于发送控制数据包时，日本专利号3385899和1963910中公布的技术难以满足以上条件。换句话说，在任一种技术中，对于必须实时执行的数据包通信，可保证足够的带宽，但是难以保证在固定的时间内到达数据包和接收数据包。

根据本发明的实施例，提供一种异步网络系统，包括：发送设备，所述发送设备通过异步网络发送时间同步信息数据；以及多个信息处理设备，所述信息处理设备通过接收时间同步信息数据而共享相同的时间信息，其中，在多个信息处理设备中的一个信息处理设备占据通信进度表上第一间隔的状态下，至少一个请求保证其发送和接收在预定到达时间内的数据项通过所述一个信息处理设备发送给至少一个其它信息处理设备，所述通信进度表基于时间同步信息数据所代表的时间同步信息。

根据本发明的实施例，根据异步网络的特性而适应性地设定分配给第一间隔的时间，从而，即使在异步网络中，对于请求保证其发送和接收在预定到达时间内的数据包，也可实现数据包在预定时间内到达，并且对所述到达执行接收。

附图说明

图1为示出根据本发明第一实施例的异步网络系统的实例的框图；

图2为示出第一实施例中通信进度表的时间图；

图3为示出根据本发明第二实施例的异步网络系统的实例的框图；

图4为示出第二实施例中正常模式下通信进度表的时间图；

图5为示出第二实施例中异常模式下通信进度表的时间图；

图6为示出根据本发明第三实施例的异步网络系统的实例的框图；以及

图7为示出第三实施例中通信进度表的时间图。

具体实施方式

以下描述根据本发明实施例的信息处理设备。

对于此说明书中未具体示出或描述的部分，应用普遍知道或众所周知的技术。

以下实施例是本发明的范例，并且不用于限制本发明。

A.第一实施例

图1示出根据本发明第一实施例的异步网络系统。此异步网络系统中包括三个信息处理设备1、2和3、以及时间同步信息数据发送设备4。

信息处理设备1、2和3是通过LAN发送和接收数据的网络终端。时间同步信息数据发送设备4是通过LAN发送时间同步信息数据的网络终端。

通过广播或多播而执行时间同步信息数据的发送。在第一实施例的情况下，向信息处理设备1、2和3广播时间同步信息数据。换句话说，所有信息处理设备1、2和3共享相同的时间信息，并且，根据公共通信进度表而发送和接收数据包。

图2示出通信进度表。

图2的部分(A)示出时间同步信息数据发送设备4发送时间同步信息包的时间实例。在时间T(n)、T(n+1)、T(n+2)等广播时间同步信息包P。

信息处理设备1、2和3接收时间同步信息包P，并且，使它们的定时器与时间T(n)、T(n+1)、T(n+2)等同步。

图2的部分(B)和(C)示出基于所述定时器指示的时间的通信进度表设定实例。换句话说，图2的部分(B)和(C)分别示出发送进度表和接收进度表的实例。与发送和接收功能相应的应用程序根据发送和接收进度表而进行操作。

在发送进度表中，对每个时间T(n)、T(n+1)、T(n+2)等设定用于发送其实时功能性应该保证的数据包的发送周期t1。其实时功能性应该保证的数据包是请求保证其发送和接收在预定到达时间之内的数据包的实例。

在接收进度表中，对每个时间T(n)、T(n+1)、T(n+2)等设定用于其实时功能性应该保证的数据包的接收周期t2。

根据其实时功能性应该保证的数据的发送量而设定发送周期t1。

根据LAN唯一的包到达延迟时间、在与接收功能相应的应用程序中设定的超时值T′(n)、T′(n+1)等、以及在使用当确认和通信失败时执行重新发送的通信协议而发送数据包的情况下的处理时间余量，而设定接收周期t2。

周期Δ1是信息处理设备1、2和3的应用程序所使用的时间与时间同步信息数据发送设备4中的每个时间T(n)、T(n+1)、T(n+2)等的误差。

周期Δ2是信息处理设备1、2和3的接收功能应用程序中的接收确认时间与数据包发送时间的误差。

优选所述两个周期中的每一个都理想地为零。

时间同步信息数据项T(n)、T(n+1)、T(n+2)等不一定必须是定期产生的。例如，根据接收功能应用程序必须设定超时值T′(n)、T′(n+1)等的情况而可不定期地产生时间同步信息数据项T(n)、T(n+1)、T(n+2)等。

另外，不一定必须为每个时间T(n)、T(n+1)、T(n+2)等都设定一个发送周期t1和一个接收周期t2。例如，在信息处理设备1、2和3中，为每个时间T(n)、T(n+1)、T(n+2)等设定多个发送周期t1和多个接收周期t2。

B.第二实施例

图3示出根据本发明第二实施例的异步网络系统。换句话说，图3示出应用本发明实施例的视频信号切换系统的实例。在视频信号切换系统的此实例中，描述以下一种形式，其中，视频信号切换控制设备5、视频信号切换设备6和7、以及垂直同步信号发送设备8通过LAN互相连接。

图3所示的视频信号切换控制设备5以及视频信号切换设备6和7分别与图1中的信息处理设备1、2和3相对应。图3中的垂直同步信号发送设备8与图1中的时间同步信息数据发送设备4相对应。

视频信号切换设备6具有把输入视频信号I1、I2和I3当作待选信号并且输出所选视频信号作为输出视频信号O1和O2的功能。

视频信号切换设备7具有把输入视频信号I4、I5和I6当作待选信号并且输出所选视频信号作为输出视频信号O3和O4的功能。

在此实例中，垂直同步信号发送设备8通过LAN向视频信号切换控制设备5与视频信号切换设备6和7提供垂直同步信号。垂直同步信号是该系统所共有的，并且，执行垂直同步信号的重放。视频信号切换控制设备5与视频信号切换设备6和7在使用垂直同步信号作为公共时间信息的同时进行操作。

视频信号切换设备6和7基于通过LAN接收的控制命令而进行操作，并且，响应控制命令而执行视频信号切换。

结合垂直同步信号的定时而执行视频信号切换。在第二实施例的情况下，控制视频信号切换的控制命令是请求保证其发送和接收在预定到达时间内的数据。

图4示出视频信号切换系统中通信进度表的实例。图4示出控制命令的发送和接收以及切换操作定时的实例。

图4的部分(A)示出图3中垂直同步信号发送设备8发送垂直同步信息的时间实例。这里，在时间域(n)、域(n+1)、域(n+2)等广播垂直同步包P。

视频信号切换控制设备5与视频信号切换设备6和7接收垂直同步包P，并共享域(n)、域(n+1)、域(n+2)等。

图4的部分(B)示出控制命令C(n)和C(n+1)的发送进度表。C(n)代表在与域(n)相应的发送周期t1内发送的控制命令，并且，C(n+1)代表在与域(n+1)相应的发送周期t1内发送的控制命令。

另外，C6代表用于视频信号切换设备6的控制命令。C7代表用于视频信号切换设备7的控制命令。

相应地，C6(n)代表在域(n)向视频信号切换设备6发送的命令。C7(n)代表在域(n)向视频信号切换设备7发送的命令。

图4的部分(C)示出用于接收控制命令C6(n)和C6(n+1)的接收进度表。

视频信号切换设备6在与域(n)相应的接收周期t2内接收C6(n)，并且，在与域(n+1)相应的接收周期t2内接收C6(n+1)。视频信号切换设备7也在与域(n)相应的接收周期t2内接收C7(n)。

图4的部分(D)示出在下一域，即域(n+1)中反映C6(n)的控制内容的状态。相似地，它示出在下一域，即域(n+2)中反映C6(n+1)的控制内容的状态。

图4的部分(E)示出在下一域，即域(n+1)中反映C7(n)的控制内容的状态。

图5示出当视频信号切换设备6难以在接收周期t2内接收C6(n)时视频信号切换设备6的操作实例。这在图5的部分(C)中具体示出。

基本上，在此实施例中，为了防止发生此情形，设定发送周期t1和接收周期t2。然而，有可能发生比设定周期更长的传播延迟。在图5的通信进度表中，考虑此异常状态。

在TCP/IP层或应用层中确认在视频信号切换控制设备5与视频信号切换设备6和7每一个之间执行的控制命令通信成功还是失败，其中，所述TCP/IP层或应用层未示出。

作为与以上不同的功能，接收功能应用程序确定在接收周期t2的范围内是否已经接收其实时功能性应该保证的控制命令。在比接收周期t2更长的周期内接收的控制命令是无效的。

在此情况下，如图5的部分(D)所示，通过发送NACK6(n)，向视频信号切换控制设备5报告C6(n)无效。此报告使得视频信号切换控制设备5能在下一域之后的时间重新发送具有相同内容的信息。

图5的部分(E)示出在下一域，即域(n+2)中反映C6(n+1)的控制内容的状态。

用于报告控制命令接收延迟的方法包括总是发送ACK以取代发送NACK的方法。具体地，在一种方法中，当在接收周期t2内接收控制命令时，发送回ACK，并且，当因为延迟而在接收周期t2内未接收控制命令时，不发回ACK。此响应是对“周期内接收”成功或失败的响应，并且与对“通信本身”成功或失败的响应不同。

用于报告控制命令接收延迟的方法还包括使用控制命令在指示“通信本身”成功或失败的响应上增加“在接收周期t2内接收”成功或失败信息的方法。

C.第三实施例

图6示出根据本发明第三实施例的异步网络系统。图6还示出应用本发明实施例的视频信号切换系统的实例。在视频信号切换系统的此实例中，描述以下一种形式，其中，垂直同步信号发送设备8、具有监视器功能的视频信号切换控制设备9、以及具有用于监视器的功能的视频信号切换设备10和11通过LAN而互相连接。

图6中视频信号切换控制设备9以及视频信号切换设备10和11分别与图1中的信息处理设备1、2和3相对应。图6中的垂直同步信号发送设备8与图1中的时间同步信息数据发送设备4相对应。

视频信号切换设备10具有把输入视频信号I1、I2和I3当作待选信号并且输出所选视频信号作为输出视频信号O1和O2的功能。

视频信号切换设备11具有把输入视频信号I4、I5和I6当作待选信号并且输出所选视频信号作为输出视频信号O3和O4的功能。

通过LAN，从视频信号切换控制设备9向视频信号切换设备10和11每一个提供控制此选择操作的控制命令。

垂直同步信号发送设备8向视频信号切换设备10和11提供垂直同步信息。执行基于(系统所共有的)垂直同步信号的重放，其中，所述垂直同步信号作为垂直同步信息。视频信号切换设备10和11结合垂直同步信息而执行视频信号切换。

“用于监视器的功能”是以下功能的意思，所述功能为：对视频信号切换控制设备9从输入视频信号和输出视频信号中指定的视频信号进行分组并发送。

另外，“监视器功能”是显示所接收分组视频信号的功能的意思。

根据从垂直同步信号发送设备8接收的垂直同步信息而显示显示图像。显示图像切换定时允许大约一个域单元的误差。

从而，视频信号包可被当作在性质上与其实时控制性应该保证的控制命令(在第一实施例中描述)不同的数据包。

图7示出视频信号切换系统中通信进度表的实例。省略对控制命令发送和接收以及切换操作定时的描述，因为它们与第一实施例中的相似。

以下描述监视器图像发送定时和监视器图像接收定时。换句话说，除了请求具有实时功能性的控制包之外，以下描述不请求具有实时功能性或允许有误差的视频信号包。

图7的部分(A)示出垂直同步信号发送设备8发送垂直同步信息的时间实例。

视频信号切换控制设备9与视频信号切换设备10和11在共享域(n)、域(n+1)、域(n+2)等垂直同步定时的同时进行操作。

图7的部分(B)示出分组视频信号的发送进度表。图7的部分(C)示出分组视频信号的接收进度表。在图7中，用空的矩形表示视频信号切换设备10发送的包P。部分(B)和(C)示出在每个域中发送四个包的情形。

如图7的部分(B)和(C)所示，对于其实时功能性应该保证的控制命令的接收进度表，在接收周期t2之后的时间周期内发送和接收视频信号。

相应地，对于请求具有实时功能性的控制包，确保在设定时间内的通信以及通信的执行，并且，确保不请求具有实时功能性的包的发送。如果与不请求具有实时功能性的包的通信失败，就重新发送该包。

D.其它实施例

(a)在前面的每一个实施例中，描述一种包括信息处理设备的系统，其中，所述信息处理设备每一个都具有接收和发送其实时功能性应该保证的数据包以及其实时功能性不必保证的数据包的功能。

然而，本发明的实施例可应用于以下异步网络系统，其中，该异步网络系统包括只发送和接收其实时功能性应该保证的数据包的信息处理设备、以及只发送和接收其实时功能性不必保证的数据包的信息处理设备。

(b)在前面的实施例中，已经描述视频信号切换设备及其切换控制设备连接成各个视频设备的情形。然而，可以连接其它视频设备。

例如，可连接图像捕捉摄像机、监视摄像机、其它类型的图像捕捉设备、以及它们的控制设备。另外，例如，可连接视频服务器、盒式磁带录像机以及其它类型的存储设备。

(c)在前面的实施例中，视频信号切换系统被描述为异步网络系统的实例。另外，已经描述各个视频设备被连接为形成异步网络系统的信息处理设备类型的情形。

然而，形成异步网络系统的信息处理设备可以是各个电子设备。例如，它们包括扬声器、调谐器、放大器、切换器以及其它各个音频设备。

(d)异步网络系统可应用于用户用途的网络系统以及商务用途的网络系统。例如，异步网络系统可应用于广播系统和终端系统。另外，异步网络系统可应用于基站之间的中枢系统。

(e)可在用于应用系统实施例的信息处理设备中设置前面每一个实施例中的发送和接收功能。例如，甚至可在计算机、打印机、数码照相机、游戏机、扫描仪、便携式信息终端(如便携式计算机、蜂窝电话、便携式游戏机和电子图书)、时钟、图像播放器(如光盘设备、家庭服务器)、监视器和电视接收机中设置发送和接收功能。

发送和接收功能不仅以处理板、半导体芯片或其它类型硬件的形式提供，而且还以在计算机上执行的程序的形式提供。

(f)在上述实施例中，已经描述时间同步信息数据发送设备4与信息处理设备1、2和3分离的情形。然而，时间同步信息数据发送设备4可设置在信息处理设备1、2和3的一个中。

(g)可在本发明的宗旨内对前述实施例进行各种修改。另外，基于此说明书的描述，可创造各种修改和应用。

Claims (14)

1、一种异步网络系统，包括：

发送设备，所述发送设备通过异步网络发送时间同步信息数据；以及

多个信息处理设备，所述信息处理设备通过接收时间同步信息数据而共享相同的时间信息，

其中，在所述多个信息处理设备中的一个信息处理设备占据通信进度表上第一间隔的状态下，至少一个请求保证其发送和接收在预定到达时间内的数据项通过所述一个信息处理设备发送给至少一个其它信息处理设备，所述通信进度表基于时间同步信息数据所代表的时间同步信息。

2、如权利要求1所述的异步网络系统，其中，所述至少一个请求保证其发送和接收在预定到达时间内的数据项是用于指示所述多个信息处理设备每一个执行操作的控制数据。

3、如权利要求1所述的异步网络系统，其中，所述多个信息处理设备是多个视频设备。

4、如权利要求3所述的异步网络系统，其中，多个视频设备是多个广播设备。

5、如权利要求1所述的异步网络系统，其中，在所述多个信息处理设备之一中设置发送时间同步信息数据的所述发送设备。

6、如权利要求1所述的异步网络系统，其中，所述至少一个其它信息处理设备包括确定部分，所述确定部分监视其第一间隔内的发送和接收必须保证的至少一个数据项的接收，并且确定在通信进度表上的第二间隔内是否成功地接收数据。

7、如权利要求6所述的异步网络系统，其中，所述至少一个其它信息处理设备包括报告部分，所述报告部分向发送所述至少一个数据项的所述一个信息处理设备报告所述确定部分的确定结果。

8、一种与在异步网络上存在的至少一个不同信息处理设备共享相同时间信息的信息处理设备，

所述信息处理设备包括发送器，在所述发送器占据通信进度表上第一间隔的状态下，所述发送器向所述至少一个不同信息处理设备发送至少一个请求保证其发送和接收在预定到达时间内的数据项，其中，所述通信进度表基于作为时间同步信息的相同时间信息。

9、一种与在异步网络上存在的至少一个不同信息处理设备共享相同时间信息的信息处理设备，

所述信息处理设备包括确定部分，所述确定部分确定在预定到达时间内是否已经正常地接收至少一个数据项，其中，请求保证所述至少一个数据项的发送和接收在预定到达时间之内，并且，所述至少一个数据项是从所述至少一个不同信息处理设备发送的。

10、如权利要求9所述的信息处理设备，进一步包括报告部分，所述报告部分向发送所述至少一个数据项的所述一个不同信息处理设备报告所述确定部分的确定结果。

11、一种用于异步网络系统的数据发送管理方法，所述异步网络系统包括通过异步网络发送时间同步信息数据的发送设备以及通过接收时间同步信息数据而共享相同时间信息的多个信息处理设备，

所述数据发送管理方法包括发送步骤：在所述多个信息处理设备中的一个信息处理设备占据通信进度表上第一间隔的状态下，所述一个信息处理设备向至少一个其它信息处理设备发送至少一个请求保证其发送和接收在预定到达时间内的数据项，其中，所述通信进度表基于时间同步信息数据所代表的时间同步信息。

12、一种用于异步网络系统的数据发送管理方法，所述异步网络系统包括通过异步网络发送时间同步信息数据的发送设备以及通过接收时间同步信息数据而共享相同时间信息的多个信息处理设备，

所述数据发送管理方法包括确定步骤：通过所述多个信息处理设备中的一个信息处理设备确定在预定到达时间内是否已经正常地接收至少一个数据项，其中，请求保证所述至少一个数据项的发送和接收在预定到达时间之内，并且，所述至少一个数据项是从所述至少一个其它信息处理设备发送的。

13、一种允许计算机执行处理的程序，所述计算机控制信息处理设备的操作，所述信息处理设备与在异步网络上存在的至少一个不同信息处理设备共享相同的时间信息，

所述处理包括发送步骤：在占据通信进度表上第一间隔的状态下，向所述至少一个不同信息处理设备发送至少一个请求保证其发送和接收在预定到达时间内的数据项，其中，所述通信进度表基于作为时间同步信息的相同时间信息。

14、一种允许计算机执行处理的程序，所述计算机控制信息处理设备的操作，所述信息处理设备与在异步网络上存在的至少一个不同信息处理设备共享相同的时间信息，

所述处理包括确定步骤：确定在预定到达时间内是否已经正常地接收至少一个数据项，其中，请求保证所述至少一个数据项的发送和接收在预定到达时间之内，并且，所述至少一个数据项是从所述至少一个不同信息处理设备发送的。

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