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Der
IEEE-Standard 1394 1995 betrifft die Konfiguration und Verwaltung
eines oder mehrerer serieller Kommunikationsbusse. Es sind Arbeiten
im Gange, um eine Erweiterung dieses Standards auszuarbeiten, die
Netze abdeckt, die durch mehrere Busse gebildet sind, die über "Strecken" genannte Anordnungen
miteinander verbunden sind. Diese P1394.1 genannte Erweiterung besteht
gegenwärtig in
Form eines Vorentwurfs Version 0.03 vom Oktober 1997. Demnach besteht
eine Strecke aus einem Paar von Einrichtungen, die Portale (Englisch:
portals) genannt werden, wobei jedes der zwei Portale mit einem
von zwei zu verbindenden Bussen verbunden ist. Die zwei Portale
sind über
eine Schaltmatrix (Englisch: switching fabric) miteinander verbunden. Die
Spezifikation der Schaltmatrix der Strecke liegt außerhalb
des Rahmens der P1394.1 und wird dem Implementierer anheim gestellt.
Es sind gegenwärtig keine
Strecken mit mehr als zwei Portalen vorgesehen, da es möglich ist,
jede Verbindung von mehr als zwei Bussen durch eine begrenzte Anzahl
von Strecken zu modellieren, die lediglich Buspaare verbinden.
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Die
im vorigen Absatz erwähnte
Verbindung von mehreren Bussen kann ebenfalls über drahtlose Verbindungen,
beispielsweise durch Radiofrequenzübertragung (RF) erfolgen. 1 zeigt
ein Beispiel einer drahtlosen Strecke zwischen vier Bussen 1394. Jeder
der Busse 1 bis 4 ist mit einem Portal der Strecke
verbunden, wobei die Portale mit den Buchstaben A bis D gekennzeichnet
sind. Die Strecke der 1 stellt insoweit ein Beispiel
unvollständiger
Konnektivität
dar, als die Strecke mindestens ein Portal aufweist, das nicht unmittelbar
mit einem anderen Portal kommunizieren kann. Im Rahmen des Beispiels
besteht keine direkte Verbindung zwischen den Portalen A und D.
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Der
IEEE-Standard 1394 1995 beschreibt einen isochronen Übertragungsprozess,
bei dem ein Gerät
(Knoten), das Daten übertragen
möchte,
zuvor eine Reservierung einer gewissen Anzahl von isochronen Kanälen durchführt. Einer
der Busknoten hat die Funktion eines Managers der isochronen Ressourcen
und implementiert hierzu zwei Register, wobei das erste die verfügbare Bandbreite
angibt, während
das zweite die verfügbaren
isochronen Kanäle angibt.
Die Bezeichnung dieser zwei Register in der IEEE 1394 1995 ist BANDWIDTH_AVAILABLE
beziehungsweise CHANNEL_AVAILABLE. Ein Knoten führt eine Reservierung von isochronen
Ressourcen bei dem Manager von isochronen Ressourcen durch, indem
er die Register liest und deren Inhalt nach seinem Bedarf aktualisiert.
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Das
in der IEEE 1394 1995 beschriebene Reservierungsverfahren ist jedoch
nicht an das Netz von Bussen angepasst, die durch eine drahtlose Strecke
wie diejenige der 1 verbunden sind. Wenn nämlich das
Portal A eine Übertragung
einer Bandbreite mit einer Breite X zu dem Portal D durchführen muss,
wird insgesamt eine Bandbreite mit einer Breite 2X erforderlich
sein: das Portal A muss eine erste Bandbreite mit einer Breite X
für die Übertragung
von A beispielsweise nach C und anschließend eine zweite Bandbreite
mit einer Breite X für
die Übertragung
von C nach D reservieren. Mit anderen Worten: Die Bandbreite hängt von
der Konnektivität ab,
die in dem Netz besteht; dieser Konfigurationstyp wird in dem aktuellen
IEEE-Standard 1394 1995 nicht berücksichtigt.
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In
P1394.1 Draft Standard for High Performance Serial Bus Bridges – Draft
0.03 October 18, 1997 ist eine Strecke zwischen zwei Kommunikationsbussen
definiert, wobei die Strecke durch zwei Portale gebildet ist.
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Die
Druckschrift Reservation of bridge resources proposal for January
26 p1394.1 working group, K. Toguchi et al, Januar 1998, betrifft
ebenfalls eine Strecke mit zwei Portalen.
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Die
Druckschrift Proposals in consideration of wireless bridge fabric,
Sugita et al., März
1998, betrifft Strecken mit mehr als zwei Portalen.
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Die
in dem Konferenzbericht High Performance Serial Bus Bridge Minutes
of the June 9–10 meeting
IEEE P1394.1 Working Group erwähnte
Präsentation "1394 Wireless bridge
with Virtual Bus",
Takashi Sato, Juni 1998, betrifft eine drahtlose Strecke, die mehr
als zwei Busse miteinander verbindet.
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwaltung von isochronen Ressourcen
in einem Kommunikationsnetz mit mindestens zwei Kommunikationsbussen,
die durch eine drahtlose Übertragungsstrecke
verbunden sind, wobei die Strecke für jeden Bus ein mit diesem
Bus verbundenes reales Portal aufweist, wobei jedes Portal mit drahtlosen
Kommunikationsmitteln versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- – Modellierung
der drahtlosen Strecke durch jedes reale Portal in Form von virtuellen
Bussen und virtuellen Strecken, wobei jede virtuelle Strecke zwei
virtuelle Portale aufweist;
- – Emulierung
eines globalen Registers von Bandbreitenverfügbarkeit für die Gesamtheit der drahtlosen
Verbindungen der drahtlosen Strecke;
- – Bandbreitenreservierung
bei dem globalen Register für
die virtuellen Busse, die jede drahtlose, an einer Kommunikation
zwischen zwei realen Portalen beteiligte Verbindung darstellen.
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Die
Zentralisierung der Funktion eines globalen Registers von Bandbreitenverfügbarkeit
zu einem einzigen Register für
alle modellierten Busse der drahtlosen Strecke ermöglicht es,
Bandbreitenreservierungen global für diese drahtlose Strecke durchzuführen. Durch Übertragung
der über
modellierte Busse empfangenen Bandbreitenreservierungsanforderungen
zu diesem einzigen Register wird die Zentralisierung der Funktion
für einen
die Reservierung durchführenden
Knoten transparent gemacht.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der Beschreibung
von zwei besonderen, nicht einschränkenden, anhand der beigefügten Figuren
beschriebenen Ausführungsbeispielen
ersichtlich. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer drahtlosen Strecke zwischen mehreren
Bussen,
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2 eine
schematische Darstellung einer Modellierung der Strecke der 1 durch
Einsatz von virtuellen Bussen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
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3 eine
schematische Darstellung der realen und virtuellen Elemente des
Knotens A der 2,
-
4 ein
Zeitdiagramm zur Erläuterung
des Austauschs von Nachrichten zwischen Netzelementen im Rahmen
einer Ressourcenreservierung,
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5 eine
Darstellung einer Modellierung der Strecke der 1 durch
Einsatz von virtuellen Zweiportalstrecken gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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6 eine
schematische Darstellung der realen und virtuellen Elemente des
Knotens A der 5,
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7 eine
Vereinfachung der Modellierung gemäß einer ersten Variante des
ersten Ausführungsbeispiels,
-
8 eine
zusätzliche
Vereinfachung der Modellierung der 7 gemäß einer
zweiten Variante des ersten Ausführungsbeispiels,
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9a eine
schematische Darstellung einer Modellierung eines besonderen Beispiels
eines Links zwischen zwei Knoten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
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9b eine
schematische Darstellung einer Vereinfachung der Modellierung der 9a gemäß einer
zweiten Variante des ersten Ausführungsbeispiels,
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10a eine schematische Darstellung einer Modellierung
eines besonderen Beispiels eines Links zwischen zwei Knoten gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
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10b eine schematische Darstellung einer Vereinfachung
der Modellierung gemäß einer
Variante des zweiten Ausführungsbeispiels.
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Die
französische
Patentanmeldung 98 04982 vom 21. April 1998 der Thomson multimedia mit
der Bezeichnung "Procédé de synchronisation dans
un réseau
de communication sans fil" (Synchronisationsverfahren
in einem drahtlosen Kommunikationsnetz) betrifft ebenfalls eine
drahtlose Strecke, die mehrere Kommunikationsbusse insbesondere des
Typs IEEE 1394 1995 verbindet. Die am 28.10.1999 veröffentlichte
Anmeldung PCT WO99/55028 beruft sich auf diese prioritätsältere Anmeldung,
die in deren öffentlicher
Akte eingesehen werden kann.
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Gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel wird
eine Zerlegung einer Multiportal-Strecke in eine vorgegebene Anzahl
von Zweiportalstrecken bewerkstelligt, indem eine Verbindung zwischen
zwei Portalen durch einen virtuellen Bus dargestellt wird.
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Eine
solche Modellierung im Fall des Beispiels der 1 ist
der 2 zu entnehmen. Die gestrichelten Linien definieren
die Anschlüsse
der verschiedenen, als Portal fungierenden Knoten. Vorliegend sind
der Begriff des Knotens, der die Einrichtung selbst umfasst, und
der Begriff des Portals in Bezug auf die erste Funktion des Knotens
zu unterscheiden. Diese Unterscheidung wird vorgenommen, um die
folgende Beschreibung klarer darzustellen. Ein Knoten kann nämlich beispielsweise
softwaremäßig virtuelle
Elemente wie virtuelle Busse und Portale simulieren. Das reale Portal
(nachfolgend mit A, B, C oder D bezeichnet) des Knotens wird dann
funktionell mit den virtuellen Portalen gleichgestellt, obwohl in Wirklichkeit
dieses reale Portal selbst die virtuellen Elemente simuliert.
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Jeder
Knoten weist eine Strecke auf, die dessen Bus IEEE 1 394 mit einem
internen virtuellen Bus verbindet. Diese Strecke besteht aus dem
realen, mit dem Bus IEEE 1394 verbundenen Portal und aus einem virtuellen,
mit dem internen virtuellen Bus verbundenen Portal.
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Jeder
Knoten weist ferner eine virtuelle Strecke für jede mögliche drahtlose Verbindung
mit einem anderen Knoten auf. Eine drahtlose Verbindung wird durch
einen virtuellen Bus dargestellt. Eine virtuelle Strecke weist zwei
virtuelle Portale auf, die mit dem internen virtuellen Bus des Knotens
beziehungsweise mit dem die drahtlose Verbindung darstellenden virtuellen
Bus verbunden sind.
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Die
internen virtuellen Busse unterscheiden sich von den virtuellen,
die drahtlosen Verbindungen darstellenden Bussen durch einen wichtigen
Aspekt für
die Ressourcenreservierung: während
ein eine drahtlose Verbindung darstellender virtueller Bus eine
begrenzte Bandbreite hat, ist dies bei dem internen Bus nicht der
Fall.
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In
der Regel wird die folgende Schreibweise angenommen:
b_X virtueller
Bus des Portals X;
b_XY virtueller Bus zwischen den Portalen
X und Y;
p_X virtuelles Portal, das mit dem realen Portal (beispielsweise
C) die Strecke zwischen dem realen Bus IEEE 1394, mit dem das reale
Portal X verbunden ist, und dem virtuellen Bus b_X bildet;
p_XY.X
virtuelles, mit dem Bus b_X verbundenes Portal, das zu der virtuellen,
die Busse b_X und b_XY verbindenden Strecke gehört;
p_XY.Y virtuelles,
mit dem Bus b_X verbundenes Portal, das zu der virtuellen, die Busse
b_X und b_XY verbindenden Strecke gehört.
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Nimmt
man beispielhaft das Portal A und bezieht man sich auf 2,
wird das reale, den Bus IEEE 1394 verbindende Portal mit A bezeichnet, während das
virtuelle Portal, das zu derselben Strecke gehört wie das reale Portal, mit
p_A bezeichnet wird.
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Der
Knoten A weist ferner den virtuellen Bus b_A auf, während die
drahtlose Verbindung zwischen dem Knoten A und dem Knoten B durch
den virtuellen Bus b_AB dargestellt ist und die drahtlose Verbindung
zwischen dem Knoten A und dem Knoten C durch den virtuellen Bus
b_AC dargestellt ist.
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Die
den internen virtuellen Bus b_A mit dem Bus b_AB verbindende Strecke
besteht aus den Portalen p_AB.A und p_AB.B, während die Strecke, die den
internen virtuellen Bus b_A mit dem Bus b_AC verbindet, aus den
Portalen p_AC.A und p_AB.A besteht.
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Die
Bezeichnung der Elemente der anderen Knoten ist ähnlich.
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In 3 sind
die Elemente des Knotens A unter Angabe der Trennung zwischen realen
und virtuellen Elementen dargestellt.
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Jeder
Knoten A, B, C oder D weist einen physikalischen Verbindungsschaltkreis
(Schicht 1394 PHY), einen Interface-Schaltkreis (so genannten LINK-Schaltkreis)
sowie eine Software zur Verwaltung seines realen Portals auf, welche
in den Standardisierungsarbeiten P1394.1 vorgesehenen Register verwaltet.
Jeder Knoten weist ferner einen Mikroprozessor sowie Speicherplatz
auf, um jedes seiner virtuellen Portale jeden seiner virtuellen
Busse zu emulieren.
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Bei
der Initialisierung des Netzes legt jeder Knoten A, B, C, D den
Netzgraphen anhand eines Kalibrierungsverfahrens fest, was ihm anschließend den
Aufbau seines topologischen virtuellen Modells in der beschriebenen
Weise ermöglicht.
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Die
von einem Knoten zur Erstellung des Graphen verwendeten Informationen
werden durch Verwendung des Prozesses zur Kommunikation von Kontrollinformationen
erzielt, das in der oben genannten Patentanmeldung beschrieben ist,
nämlich des
Einsatzes eines isochronen Rahmens des Typs TDMA. Jeder Rahmen fester
Länge des
TDMA-Systems in
der drahtlosen Strecke weist eine feste Anzahl von Kontrollfenstern
auf, wobei jedes Fenster einem der drahtlosen Knoten der Strecke
fest dediziert ist. Aufgrund des Aufbaus kennt ein Knoten die Position
seines Kontrollfensters und diejenige der Kontrollfenster der anderen
Knoten. Ein Knoten übermittelt
seine Kontrollinformationen in dem ihm zugewiesenen Kontrollfenster
und wiederholt die Informationen der Kontrollfenster der anderen
Knoten. Eine wiederholte Kontrollinformation wird als wiederholt durch
die Verwendung eines Wiederholungszählers identifiziert, der jedes
Mal inkrementiert wird, wenn die Kontrollinformation durch einen
Knoten wiederholt wird. Wenn ein Knoten A eine Kontrollinformation von
einem Knoten X in dem Kontrollfenster dieses Knotens X empfängt, schließt der Knoten
A daraus, dass diese Information direkt von dem Knoten X zu ihm
gelangt. Wenn der Knoten A hingegen die Kontrollinformationen vom
Knoten X in einem anderen Kontrollfenster als demjenigen des Knotens
X empfängt,
dann wurde diese Information wiederholt und ist nicht direkt zu
ihm gelangt. Die Kontrollinformationen werden somit zum einen zu
allen drahtlosen Knoten der drahtlosen Strecke ausgebreitet, auch wenn
dort die Konnektivität
unvollständig
ist, zum anderen kann jeder Knoten festlegen, ob die von ihm empfangenen
Informationen direkt von einem anderen Knoten stammen oder ob sie
wiederholt wurden.
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Im
Rahmen des vorliegenden Ausführungsbeispiels
wird, jedes Mal, wenn ein neuer Knoten angeschlossen wird, von diesem
Knoten eine Kalibrierungsanforderung ausgesendet und dabei in sein Kontrollfenster
eingefügt.
Diese Anforderung weist einen Flag für jeden der Knoten des drahtlosen
Netzes auf. Ein Flag j-ter Ordnung wird auf den Wert 1 gesetzt,
wenn der die Anforderung aussendende Knoten den Knoten j empfangen
kann, das heißt, wenn
eine direkte drahtlose Verbindung besteht. Diese Anforderung wird
anschließend
in dem gesamten Netz unter Verwendung des vorgenannten Mechanismus
der Kontrollfenster ausgebreitet. Ein Knoten, der in einem neu besetzten
Kontrollfenster eine Kalibrierungsanforderung erfasst, erzeugt ebenfalls
eine Kalibrierungsanforderung.
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Am
Ende der Kalibrierung, d.h., wenn jeder Knoten seine Kalibrierungsanforderung
ausgesendet hat und diese an alle weiteren Knoten übertragen wurde,
weiß jeder
Knoten, welches die direkten drahtlosen Verbindungen in der drahtlosen
Strecke sind. Jeder Knoten kann dann die Modellierung und Emulierung
der ihn betreffenden Busse und Portale gemäß den oben dargelegten Vorschriften
vornehmen.
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Wie
im Falle des Standards IEEE 1394 wird für jeden Bus ein Manager der
isochronen Ressourcen bestimmt, obwohl es sich in dem vorliegenden Fall
um virtuelle Busse und nicht um reale Busse handelt.
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Zwei
Fälle kommen
vor: die Wahl eines Managers von isochronen Ressourcen für einen
internen virtuellen Bus und die Wahl für einen virtuellen, eine drahtlose
Verbindung darstellenden Bus.
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Die
Bestimmung eines Managergeräts
für die
isochronen Ressourcen kann in jedem Fall auf unterschiedliche Art
und Weise erfolgen. Die zwei nachfolgend beschriebenen Methoden
sind beispielhaft angegeben.
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Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist das zum Manager von isochronen Ressourcen auf einem internen
virtuellen Bus gewählten
Element immer das virtuelle Portal der Strecke, die ebenfalls das
reale Portal des Knotens aufweist. Wenn es sich bei dem Knoten um
den Knoten X handelt, ist das virtuelle, für den internen virtuellen Bus b_X
gewählten
Portal das Portal p_X.
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Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
wird die Wahl des Managers von isochronen Ressourcen auf einem virtuellen,
eine drahtlose Verbindung darstellenden Bus wie folgt durchgeführt:
- (1) Jeder Knoten A, B, C, D liest in einem
Speicher der anderen Knoten eine Kennung des Knotens, die in dem
Dokument 1394 1995 "EUI64" genannt wird. Diese
für jedes
Gerät einzige
Kennung hat eine Länge
von 64 Bits.
- (2) Die Reihenfolge der Bits der Kennungen ist umgekehrt, dass
heißt,
dass das niedrigstwertige Bit die Position des höchstwertigen Bits, das zweite
niedrigstwertige Bit die Position des zweiten höchstwertigen Bits einnimmt
und so weiter.
- (3) Von der umgekehrten Kennung des Knotens auf der anderen
Seite der Verbindung und seiner eigenen Kennung legt jeder Knoten
für jede
drahtlose Verbindung die größte Kennung
fest. Wenn die größte Kennung
diejenige des Knotens auf der anderen Seite des Verbindung ist,
dann ist der Manager von isochronen Ressourcen dieser Verbindung
das virtuelle Portal p_XY.Y, wo X den Knoten bezeichnet, der die
Festlegung für
eigene Rechnung durchführt,
und Y den Knoten auf der anderen Seite der Verbindung bezeichnet.
Anderenfalls wird das Portal p_XY.X bestimmt.
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Die
Manager der isochronen Ressourcen sind somit eindeutig bestimmt.
Die Manager von isochronen Ressourcen werden ebenfalls als Wurzeln ihrer
Busse im Sinne des Standards IEEE 1394 bestimmt. Jeder Manager von
isochronen Ressourcen verwaltet ein Register von Verfügbarkeit
der isochronen Kanäle,
das dem CHANNEL_AVAILABLE-Register ähnlich ist, das in der IEEE
1394 1995 in dem Abschnitt 8.3.2,3.8 beschrieben ist und das auf ähnliche Art
und Weise zugänglich
ist. Der Zugang zu diesem Register sowie zu dem Register von Verfügbarkeit von
drahtloser Bandbreite wird in Bezug auf 4 näher erläutert.
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Gemäß dem vorliegenden
Beispiel wählen die
Knoten A, B, C und D ferner einen Manager der Bandbreite der drahtlosen
Strecke. Im Gegensatz zu den Managern von isochronen Ressourcen,
deren Anzahl von der Anzahl von möglichen drahtlosen Verbindungen
abhängt,
ist die Funktion des Managers der isochronen Bandbreite eine an
einer einzigen Einrichtung für
die gesamte drahtlose Strecke zentralisierte Funktion.
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Es
sei daran erinnert, dass gemäß dem Standard
IEEE 1394 1995 der Manager der isochronen Ressourcen jedes Busses
gleichzeitig das Bandbreitenverfügbarkeitsregister
und das Register von Verfügbarkeit
der Kanäle
verwaltet.
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Zur
eindeutigen Festlegung des Bandbreitenmanagers unter den unterschiedlichen
Netzelementen können
diverse Methoden verwendet werden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird
diese Aufgabe dem realen Portal mit der größten umgekehrten Knotenkennung
anvertraut. Wie zuvor legt jeder Knoten den Bandbreitenmanager durch Analyse
der Kennungen aller Netzknoten fest.
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Der
Bandbreitenmanager verwaltet ein Register von Verfügbarkeit
von drahtloser Bandbreite, das dem in dem Abschnitt 8.3.2.3.7 des
Standards IEEE 1394 definierten Bandbreitenverfügbarkeitsregister (BANDWIDTH_AVAILABLE) ähnlich ist
und dessen Zugang über
die unterschiedlichen Netzelemente ebenfalls ähnlich ist. Das Register wird
auf einen vorgegebenen Wert initialisiert, der der verfügbaren Bandbreite
in dem drahtlosen Netz entspricht, beispielsweise 32 Mbit/s.
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Um
mit einer Einrichtung eines anderen Busses zu kommunizieren, muss
eine mit einem der realen Busse 1 bis 4 verbundene
Einrichtung die virtuellen und realen Strecken und Busse konfigurieren,
die sie mit der Einrichtung des anderen Busses verbinden.
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4 verdeutlicht
die eingesetzten Austauschvorgänge
zur Durchführung
einer Reservierung von isochronen Ressourcen auf der drahtlosen Strecken,
um einen Kanal zwischen einem mit dem Bus IEEE 1394 1 verbundenen
Decoder 5 (siehe 1) und einem
mit dem Bus IEEE 1394 3 verbundenen Decoder 6 herzustellen.
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Das
Konfigurationsverfahren betreffend die Busse IEEE 1394 1 und 3 ist
dasjenige, dass von dem Standard IEEE 1394 1995 definiert ist; es
wird folglich nicht näher
darauf eingegangen.
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Für die Zwecke
des Beispiels wurde das reale Portal B als Manager von Bandbreite
der drahtlosen Strecke gewählt.
Die virtuellen Portale p_A, p_AC.A und p_C sind jeweils die Manager
von isochronen Ressourcen der Busse b_A, b_AC und b_C.
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Der
Decoder 5 muss Reservierungen von isochronen Kanälen und
von Bandbreite bei den entsprechenden Managern der Busse b_A, b_AC
und b_C durchführen.
Er muss ebenfalls eine Bandbreitenreservierung bei dem Portal B
durchführen.
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Gemäß einem
ersten Schritt (E1) erfolgt seitens des Decoders 5 eine
Anforderung nach einem Lesen des Inhalts des Register von Verfügbarkeit
von isochronen Ressourcen des Busses b_A. Die Adresse des Managers
von isochronen Ressourcen dieses Busses besteht aus der Adresse
des Busses und einem Verschiebungswert (Offset) für den Manager, dessen
Wert von dem Standard IEEE 1394 1995 festgelegt ist. Die Anforderung
wird tatsächlich
von dem realen Portal A zurückgewonnen,
das die Adresse des Busses b_A in der Anforderung erfasst und festlegt,
ob das virtuelle Portal p_A von sich selbst oder von einem anderen
Knoten emuliert wird. Da das Portal p_A tatsächlich von dem realen Portal
A emuliert wird, emuliert dieses ebenfalls den Manager von isochronen
Ressourcen des Busses b_A sowie das Register von Verfügbarkeit
von isochronen Ressourcen dieses Busses. Der Inhalt dieses Registers wird
an den Decoder zurückgesendet
(E2). Das Register identifiziert unter den 64 Kanälen diejenigen, die
versendet werden, und diejenigen, die frei sind, durch den Wert
eines Bits pro Kanal. Zur Reservierung von Kanälen überträgt der Decoder 5 eine Sperranforderung
(E3), die den zuvor in dem Register gelesenen Wert sowie einen neuen,
dort einzutragenden Wert aufweist. Zusätzlich zu den bereits als reserviert
in dem gelesenen Wert identifizierten Kanälen gibt dieser neue Wert diese
zwei Kanäle
an, die der Decoder zu reservieren versucht. Das Portal p_A vergleicht
den alten Wert mit dem in seinem Register von Verfügbarkeit
von isochronen Ressourcen enthaltenen Wert. Wenn dieser Wert identisch
ist, trägt das
Portal den neuen Wert in das Register ein und teilt dem Decoder
mit, dass die Reservierung effektiv ist. Es wird angenommen, dass
dies in dem Beispiel der 3 der Fall ist (Schritt 4).
Wenn die beiden Werte nicht identisch sind, dann wurde der Inhalt
des Registers zwischen dem Zeitpunkt des Lesens und dem Zeitpunkt
der Sperranforderung seitens des Decoders 5 von einem anderen
Gerät geändert. Dann wird
der Inhalt des Registers nicht geändert. Der Decoder 5 wird
darüber
informiert und kann eventuell einen neuen Reservierungsversuch durchführen. Dieses
Register wird auf denselben Wert initialisiert wie denjenigen des
realen Busses, mit dem das reale Portal A (beispielsweise) verbunden
ist.
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Ein
Bandbreitenverfügbarkeitsregister
wird ebenfalls an einem virtuellen Bus ohne Bandbreitenbegrenzung
implementiert. Bei einer Bandbreitenreservierung an einem solchen
Bus wird der Inhalt des Registers entsprechend dekrementiert. Der
Vorteil des Emulierens dieses Verhaltens liegt darin, dass er der
von der IEEE 1394 1995 empfohlenen Busverwaltung entspricht. Im
Rahmen des vorliegenden Beispiels wird seitens des Decoders 5 ebenfalls
das Vornehmen von Anforderungen betreffend das Lesen und Sperren
eines Bandbreitenverfügbarkeitsregisters
bei einem Manager von Bandbreite des Busses A versucht.
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Der
Decoder 5 reserviert anschließend auf dieselbe Art und Weise
die isochronen Kanäle
auf dem Bus b_AB, indem er eine Leseanforderung an den Manager von
isochronen Ressourcen dieses Busses und anschließend eine Sperranforderung
bei dem Portal p_AC.A (Schritte E5 und E6) adressiert.
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Um
dem Standard IEEE 1394 1995 zu entsprechen, wendet sich eine Einrichtung,
die versucht, Bandbreite auf einem virtuellen Bus zu reservieren, an
den Manager der isochronen Ressourcen dieses virtuellen Busses,
als ob es sich um einen realen Bus handeln würde. Dies ist selbst dann der
Fall, wenn der Manager der isochronen Ressourcen nicht der Manager
von Bandbreite der drahtlosen Strecke ist. Der Manager von isochronen
Ressourcen kennt dennoch die Adresse des Managers von Bandbreite
der drahtlosen Strecke und überträgt die Anforderung der
ursprünglichen
Einrichtung mittels dieser Adresse an das reale Portal, das diese
Funktion emuliert. Der Manager der isochronen Ressourcen gewinnt ebenfalls
die Antwort des Managers von drahtloser Bandbreite auf die Anforderung
zurück
und überträgt diese
an die Einrichtung. Für
diese Letztere läuft
somit alles ab, als ob sie eine Reservierung auf einem realen Bus
durchführen
würde.
Die Zentralisierung der Funktionalität "Manager von Bandbreite auf der drahtlosen
Strecke" ist somit
hinsichtlich der Reservierung transparent.
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In
dem Fall des Beispiels der 3 sendet der
Decoder 5, um die auf dem virtuellen Bus b_AC (der bandbreitenbegrenzt
ist) erforderliche Bandbreite zu reservieren, eine Anforderung betreffend
das Lesen (E7) des Registers von Bandbreite des drahtlosen Netzes
bei dem Portal p_RC.A aus, das die Anforderung an das Portal C überträgt (E8).
Dieses Letztere wiederum überträgt seine
Antwort (E9) an das Portal P_AC.A, das an den Decoder 5 weiterleitet (E10).
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Der
Prozess ist ähnlich
für die Sperr-/Schreibanforderung
(Schritte E11 bis E14).
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Zuletzt
erfolgt die Reservierung eines isochronen Kanals auf dem internen
virtuellen Bus b_C am Portal p_C (Schritte E15 bis E18) auf dieselbe
Art und Weise wie für
die Reservierung auf dem internen virtuellen Bus b_A.
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Falls
eine isochrone Verbindung mehrere drahtlose Verbindungen aufweist,
wird das Register von Verfügbarkeit
von Bandbreite der drahtlosen Strecke so oft wie nötig im Laufe
der Reservierungen dekrementiert.
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Es
wurde somit die Reservierung der für die Übertragung nötigen Ressourcen
durchgeführt.
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Wie
bereits erwähnt,
ermöglicht
es das oben beschriebene Reservierungsverfahren, eine drahtlose
Strecke ohne ein Busnetz zu integrieren und dabei die Mechanismen
der Verwaltung der Busse zu erhalten, die durch den Standard IEEE
1394 1995 und Standards, auf die verwiesen wird, insbesondere betreffend
den Zugang zu den und die Verwaltung der Adressen und Register,
festgelegt sind. Was oben beschrieben wurde, betrifft demnach die
Sichtweise der drahtlosen Strecke von einem Gerät aus, das mit einem Gerät auf der
anderen Seite dieser Strecke zu kommunizieren versucht. Die reale
Funktionsweise der drahtlosen Strecke ist anders. Obwohl diese mehrere
Busse, insbesondere deren Manager von isochronen Ressourcen und
Bandbreitenmanager, simuliert, werden die Ressourcenreservierungen wirklich
nur durchgeführt,
sofern sie der wirklichen Funktionsweise der drahtlosen Strecke
entsprechen, die eine Rolle der Anpassung dieser Reservierungen an
ihre eigene Funktionsweise hat. Im Rahmen des vorliegenden Erfindungsbeispiels
wird tatsächlich eine
Bandbreitenreservierung in der angegebenen Weise durchgeführt. Die
auf ihren virtuellen Bussen durchgeführte Reservierung der isochronen
Kanäle hat
jedoch keine wirkliche Bedeutung für die drahtlose Strecke, da
ein Mechanismus des Typs TDMA, welcher in der bereits erwähnten französischen
Patentanmeldung beschrieben ist, von der drahtlosen Strecke zur Übertragung
von Daten verwendet wird, welcher Mechanismus anders ist, als derjenige,
der auf einem Bus IEEE 1394 eingesetzt wird. Einem isochronen, über einen
realen Bus übertragenen
Kanal, der über
das drahtlose Netz zu übertragen
ist, entspricht ein isochroner drahtloser Kanal. Dieser isochrone
drahtlose Kanal entspricht einer gewissen konstanten Anzahl von
isochronen, jedem drahtlosen Rahmen übertragenen Paketen. Die isochronen
Pakete können über den
drahtlosen Träger
in demselben Format wie über
einen Bus IEEE 1394 übertragen
werden. Der isochrone drahtlose Kanal ist dann durch die Verknüpfung der
Identität
des aussendenden drahtlosen Knotens und der Kanalnummer definiert,
die auf dem realen Bus IEEE 1394 verwendet wird, mit dem der drahtlose
Sender verbunden ist.
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Eine
erste Ausführungsvariante
des ersten Beispiels ist in der schematischen Darstellung der 7 veranschaulicht.
Diese Variante ermöglicht
die Vereinfachung der virtuellen Modelle und wird bevorzugt im Rahmen
von stabilen drahtlosen Strecken eingesetzt, das heißt, Strecken,
deren drahtlose Verbindungen nicht verändert werden oder in relativ
großen
Zeitabständen
verändert
werden. Bei unvollständiger
Konnektivität
erfordern diese vereinfachten Modelle nämlich, dass die Konnektivität der drahtlosen Strecke
bei jeder topologischen Veränderung
des Busnetzes vollständig
neu berechnet wird.
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Gemäß der genannten
Vereinfachung werden Untermengen von Verbindungen festgelegt. Jeder
zu einer Verbindung einer Untermenge gehörende drahtlose Knoten ist
direkt mit jedem anderen Knoten dieser Untermenge verbunden. Die
Knoten einer Untermenge werden anschließend über einen virtuellen Bus verbunden,
was darauf hinausläuft,
die Menge der Verbindungen zwischen den Knoten einer Untermenge
durch einen einzigen virtuellen Bus zu modellieren.
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Die
drahtlose Strecke in der Konfiguration der 1 veranlasst
ein neues, in der 7 veranschaulichtes Modell mit
den zwei Verbindungsgruppen AB, AC, BD und BC, BD, CD.
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Eine
zweite Variante des ersten Ausführungsbeispiels
besteht darin, in dem Modell des ersten Ausführungsbeispiels den internen
virtuellen Bus eines Knotens X zu umgehen, der eine einzige Verbindung
zu einem anderen Knoten Y hat. In 9a ist
ein derartiger Fall verdeutlicht. Es werden ebenfalls die mit diesem
virtuellen Bus verbundenen virtuellen Portale umgangen. Diese drahtlose
Verbindung wird durch eine Strecke ersetzt, die durch das reale Portal
X des Knotens X und ein von dem Knoten Y verwaltetes virtuelles
Portal p_YX.Y gebildet ist, wobei diese zwei Portale die restlichen
Portale der zwei Strecken des umgangenen virtuellen Busses sind.
Es wurde somit eine Kontraktion des Modells realisiert. Die derart
gebildete restliche halbvirtuelle Strecke ist in 9b veranschaulicht.
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Die
Anwendung dieser Variante auf das Beispiel der 7 ergibt
das vereinfachte Modell der 8.
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Gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel wird
eine Zerlegung einer Multiportal-Strecke in eine vorgegebene Anzahl
von Zweiportalstrecken realisiert, indem eine drahtlose Verbindung
durch eine virtuelle Strecke dargestellt wird. Es sei daran erinnert, dass
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
eine drahtlose Verbindung durch einen Bus dargestellt war.
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Die 5 und 6 ermöglichen
eine Beschreibung dieser Modellierung. Die gestrichelten Linien
in der 5 deuten die Grenzen der jeweiligen Knoten A,
B, C, D an. Die realen und virtuellen Elemente, die sich innerhalb
eines Knotens befinden, werden von diesem verwaltet. 6 stellt
den Knoten A dar und weist die vollständigen Bezugszeichen für jedes
seiner Elemente auf. Aus Gründen
der Übersichtlichkeit
sind nicht alle diese Bezugszeichen in 5 eingetragen.
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Die
Modellierung wird wie folgt durchgeführt: Jeder Knoten weist eine
Strecke auf, die seinen Bus IEEE 1394 mit einem internen virtuellen
Bus (b_A, b_B, ...) verbindet. Diese Strecke besteht aus dem realen,
mit dem Bus IEEE 1394 verbundenen Portal und einem virtuellen, mit
dem internen virtuellen Bus verbundenen Portal. Wie zuvor werden
diese Portal mit X beziehungsweise mit P X bezeichnet, wobei X einen
der Knoten A bis D darstellt.
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Jeder
Knoten X weist ferner ein virtuelles Portal für jede mögliche drahtlose Verbindung
mit den anderen Knoten des drahtlosen Netzes auf (es sei daran erinnert,
dass gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
jeder Knoten eine virtuelle Strecke für jede drahtlose Verbindung
und nicht einfach nur ein Portal aufwies). Diese Portale werden
mit P_XY.X bezeichnet, wobei Y vorliegend die Werte B beziehungsweise
C einnimmt, was den direkt drahtlos mit dem Knoten A kommunizierenden
Knoten entspricht. Zwei virtuelle, derselben drahtlosen Verbindung
zwischen zwei Knoten entsprechende Portale bilden eine virtuelle
Strecke (die mit L_XY bezeichnet wird und aus den Portalen p_XY.X
und p_XY.Y besteht), wobei diese virtuelle Strecke die drahtlose
Verbindung darstellt.
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Es
ist anzumerken, dass bei diesem zweiten Beispiel die zwei virtuellen
Portale einer virtuellen Strecke von unterschiedlichen Knoten verwaltet
werden im Gegensatz zu dem Fall in dem ersten Ausführungsbeispiel.
Es ist ebenfalls anzumerken, dass die Anzahl von virtuellen Bussen
und Strecken im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel verringert ist.
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Wenn
ein Controller (beispielsweise der Decoder 5) eine isochrone
Verbindung durch ein Busnetz herstellen möchte, kann er entweder alle
Busse und Strecken des Weges konfigurieren (wie in dem vorigen Beispiel
beschrieben) oder einen Befehl an die erste Strecke des Weges senden,
wobei er diese anschließend
ihren lokalen Bus konfigurieren lässt, und einen Befehl an die
nächste
Strecke des Weges senden.
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In
der ersten Alternative hat der ursprüngliche Controller völlig freie
Hand, um einen Weg (unter anderen möglichen Wegen) auszuwählen. In
der zweiten Vorgehensweise muss der Controller hingegen die Wahl
des Weges an die verschiedenen Strecken des Weges weitervergeben,
wobei jede Strecke beauftragt ist, die nächste Strecke des Weges zu
finden.
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Die
zweite Vorgehensweise (Befehl-Vorgehensweise) ist angebrachter im
Rahmen des Modells auf der Basis von virtuellen Strecken. In diesem
Fall besteht nämlich
keine direkte Entsprechung zwischen einem virtuellen Bus und einer
drahtlosen Verbindung, sondern eine direkte Entsprechung zwischen
einer virtuellen Strecke und einer drahtlosen Verbindung.
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Das
zuvor beschriebene Verfahren zur Bandbreitenreservierung findet
mithin nicht Anwendung; das folgende Reservierungsverfahren wird
eingesetzt:
Wenn ein Controller eine isochrone Verbindung zwischen
zwei Knoten des Busnetzes herstellen möchte, wählt er unter allen Strecken,
die mit einem der Knoten, beispielsweise dem Ursprungsknoten, durch einen
Bus IEEE 11394 verbunden sind, diejenige Strecke aus, die zum Ertragen
der isochronen Verbindung am besten geeignet ist (beispielsweise
diejenige, die dem Empfänger
am nächsten
liegt oder die am wenigsten belastet ist, ...). Der Controller erzeugt
anschließend
einen Befehl zur Anforderung einer Herstellung einer isochronen
Verbindung zu dieser Strecke und gibt als Parameter die Adresse
des Zielknotens (Parameter "bus_ID" und "node_ID" im Sinne der IEEE
1394 1995), die benötigte
Bandbreite und die Nummer des isochronen Kanals an, die auf dem
lokalen Bus (dem Bus, der den Ursprungsknoten und die erste Strecke
verbindet) verwendet wird. Diese erste Strecke führt die notwendigen Reservierungen
auf ihrem lokalen virtuellen Bus (Kanalnummer und Bandbreite) durch.
Sie sucht anschließend die
nächste,
für den
angeforderten Empfänger
am besten geeignete Strecke und sendet ihr denselben Befehl und
so weiter bis zur letzten Strecke. Wenn aus irgend einem Grund eine
Strecke einem Befehl zur Herstellung einer isochronen Verbindung
nicht Folge leisten kann (fehlende Ressourcen auf dem lokalen Bus,
...), antwortet er negativ auf den Befehl. Wenn die Ressourcen entlang
dem Weg verfügbar sind,
wird der Befehl zu der letzten Strecke gelangen, die positiv antworten
wird. Die positiven Antworten werden somit nach und nach weitergeleitet
bis zum initiierenden Controller, der diese Antwort als eine Angabe
auslegt, dass die Verbindung hergestellt ist.
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Das
spezifische Prinzip der drahtlosen Kommunikation besteht darin,
dass die Bandbreite bei dem einzigen Manager der isochronen Ressourcen des
drahtlosen Netzes reserviert werden muss, jedes Mal, wenn eine virtuelle,
einer drahtlosen Verbindung entsprechende Strecke durchquert wird.
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Zieht
man erneut das vorige Beispiel (1) des Decoders 5 heran,
der eine isochrone Verbindung zwischen sich selbst und dem Decoder 6 herstellen
möchte,
werden die folgenden Schritte durchgeführt:
- • 1 – Der Decoder 5 reserviert
eine Kanalnummer (Y) und die Bandbreite (X) auf seinem lokalen Bus IEEE
1394 (Bus 1).
- • 2 – Der Decoder 5 sendet
einen Befehl zur Herstellung einer Verbindung an das Portal A mit
den folgenden Parametern: (Ziel: Decoder 6, Bandbreite
X, Kanalnummer: Y).
- • 3 – Das Portal
A sucht den besten Weg, um zum Decoder 6 zu gelangen; es
entscheidet sich beispielsweise für eine Durchquerung der Strecke L_AC.
- • 4 – Das Portal
A reserviert den Kanal Y (oder in Ermangelung desselben einen anderen
Kanal), führt
die entsprechende Headertranslation auf diesem Kanal durch und reserviert
die Bandbreite X auf dem virtuellen Bus b_A. Das Portal A sendet anschließend den
Befehl zur Herstellung einer Verbindung an die virtuelle Strecke
L_AC. Die Headeränderung
kann dadurch erforderlich werden, dass es vorkommen kann, wenn eine
Strecke von einem isochronen Kanal eines Busses zu einem anderen
wechseln möchte,
dass die auf dem ersten Bus verwendete Kanalnummer auf dem zweiten
Bus bereits reserviert ist. In diesem Fall muss die Strecke eine
andere Kanalnummer auf dem zweiten Bus verwenden und die Änderung
der Kanalnummer an jedem isochronen Paket dieses Kanals durchführen, wenn
sie von dem ersten zu dem zweiten Bus wechselt.
- • 5 – Die virtuelle
Strecke L_AC führt
die Bandbreitenreservierung bei dem Manager der isochronen Ressourcen
des drahtlosen Netzes (hier Portal B) gemäß dem vorhergehend dargelegten
Prinzip (Lesen des Registerinhaltes, danach Sperrung) durch. Wenn
die Reservierung erfolgen konnte, wird der Prozess fortgesetzt.
Anderenfalls ist die Antwort des virtuellen Portals L_AC.A an das
Portal A negativ, dessen Antwort an den Decoder 5 negativ
ist.
- • 6 – Wenn die
Bandbreitenreservierung durchgeführt
werden konnte, führt
das Portal L_AC.A die Reservierungen auf dem Bus b_C wie unter Punkt 4
angegeben durch und sendet anschließend den Befehl an die letzte
Strecke (die das reale Portal C und das virtuelle Portal p_C aufweist).
- • 7 – Die letzte
Strecke führt
die Kanal- und Bandbreitenreservierungen auf dem realen Bus (Bus 3) durch,
mit dem der Zielknoten verbunden ist. Wenn die Reservierungen erfolgen
konnten (da die Ressourcen verfügbar
waren), ist ihre Antwort an das Portal L_AC.A positiv, dessen Antwort
an das Portal A positiv ist, dessen Antwort an den Decoder 5 positiv
ist. Anderenfalls ist die Antwort negativ.
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Im
Falle einer isochronen Verbindung, die Übertragungen durch mehrere
drahtlose Verbindungen erfordert, reserviert jede durchquerte Strecke L_WZ
Bandbreite bei dem einzigen Manager der isochronen Ressourcen des
drahtlosen Netzes, womit eine kohärente Verwaltung der drahtlosen
Ressourcen gewährleistet
ist.
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Gemäß einer
Ausführungsvariante
des zweiten Ausführungsbeispiels
wird der interne virtuelle Bus eines Knotens X, der eine einzige
drahtlose Verbindung zu einem anderen Knoten Y hat, wie in dem Fall
der zweiten Variante des ersten Ausführungsbeispiels umgangen. Es
werden ebenfalls die zwei virtuellen, mit diesem Bus verbundenen
Portale umgangen. Durch Kontraktion wird ein halbvirtuelles Portal bestehend
aus dem realen Portal X und dem virtuellen Portal L_XY.Y gebildet.
In den 10a und 10b ist
ein und dasselbe Modell vor beziehungsweise nach dieser Vereinfachung
dargestellt.
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In
dem in den 10a und 10b veranschaulichten
Fall gehört
der Knoten Y zu zwei drahtlosen Verbindungen. Wenn der Knoten Y
lediglich zu der drahtlosen Verbindung XY gehören würde, würde sich das Schema der 10b unter Anwendung der vorliegenden Vereinfachung
auf eine Strecke reduzieren, die zwei reale Busse verbindet und
aus dem realen Portal X und dem realen Portal Y besteht.
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Gemäß der vorliegenden
Variante wird diese drahtlose Verbindung durch eine durch das reale
Portal X des Knotens X und ein durch den Knoten Y verwaltetes virtuelles
Portal p_YX.Y gebildete Strecke ersetzt. Diese halbvirtuelle Strecke
ist in der 9 veranschaulicht. Es ist
anzumerken, dass das Beispiel der 1 keinen
Knoten aufweist, der nur zu einer einzigen drahtlosen Verbindung
gehört.