JP2004505504A

JP2004505504A - サブネット間ルータを用いたデータ・ネットワーキング・システム

Info

Publication number: JP2004505504A
Application number: JP2002514964A
Authority: JP
Inventors: ンゴ，チウ　ワイ
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2000-07-20
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2004-02-19
Also published as: TW521512B; WO2002009366A3; EP1302033A2; WO2002009366A2; KR20020047165A

Abstract

データ通信をより効果的に管理・制御するために様々なサブネットを統合するネットワーキング・システム及びコントローラについて開示されている。このシステムは、電話線ネットワーク装置、電力線ネットワーク装置、無線周波数（ＲＦ）コードレス装置、及びインターネット・プロトコルの周辺に集まった装置などの異なる装置を接続することが可能なオーバレイド・バックボーン・ネットワークへ上記サブネットを統合し、上記サブネットを通じて、データを効果的且つ確実に分配する。

Description

【０００１】
（発明の属する技術分野）
本発明は、データ・ネットワークに係り、特に、データ通信をより効果的に管理・制御するために様々なサブネットを統合するネットワーキング・アーキテクチャに関する。
【０００２】
（発明の背景）
マルチディジタル家庭用電化製品（ＣＥ）機器を有する家庭（ｈｏｍｅ）及び職場（ｂｕｓｉｎｅｓｓ）の数の増加に伴い、２以上のＰＣ及び／又はＣＵ装置を一体につなぐデータ・ネットワークに対する需要が大きくなっている。その最もシンプルな形において、データ通信は何らかの伝送媒体によって接続された任意の２つの装置間で発生する。しかし、このような装置をポイント・トゥ・ポイントで接続することは非常に非現実的である。互いに向けられたすべての装置を接続することは、家庭又は職場にとって、高価であり、（必要とされる接続の数の観点から）かさばる。したがって、複数のＰＣ及び／又はＣＥ装置は、一般的に、ネットワークを介して接続される。
【０００３】
図１は、従来の通信ネットワーク１０を示す。この通信ネットワーク１０は、複数のワークステーション１１と、複数の通信ノード１２と、通信ネットワーク１３とを有する。ワークステーション１１は、例えば、コンピュータ、端末、電話などであり、他の通信装置であってもよい。ワークステーション１１のそれぞれは、個々の通信ノード１２へ取り付けられている。通信ノード１２は、通信ネットワーク１３を通じてワークステーション１１間でデータを転送することが可能である。通信ネットワーク１３は、交換型（回線交換若しくはパケット交換）ネットワークや、ブロードバンド（パケット無線、衛星、バス・ローカル、及びリング・ローカル）・ネットワークなどの従来型のあらゆるネットワークであってよい。
【０００４】
通信ノード１２は、通信ネットワーク１３を通じたワークステーション１１間での適切な通信を考慮し、様々な通信プロトコルを用いる。基本的に、これらプロトコルは、２つのワークステーション１１間でのデータ交換を支配するルール群を規定する。該プロトコルの重要な機能は、構文（ｓｙｎｔａｘ）、意味（ｓｅｍａｎｔｉｃｓ）、及びタイミングである。この通信は、直接的（ポイント・トゥ・ポイント）であってもよく、間接的（例えばインターネットなどの仲介アクティブ・エージェントを通じて）であってもよい。
【０００５】
加えて、通信ネットワーク１３の２つの部分間でブリッジ・プロトコル・データ・ユニットとして機能する装置も知られている。このような装置、例えばルータ、は、ＬＡＮにおいて、２つの異なる通信媒体（例えば、ワイヤレスから有線へ、或いは有線からワイヤレスへ）間でデータを転送するのに用いられる。これら装置は、データが転送される個別の媒体毎に物理レイヤとリンク・レイヤ通信アプリケーションとを有する。ルータは、ＬＡＮ（例えば、通信ネットワーク１３）及び自動機器（例えば、赤外線インターフェースを有し得るワークステーション１１）とのインターフェースを取るための通信ノード１２として用いられてもよい。
【０００６】
その上、電力線（例えば、建物内、又は建物相互間の）を通じて遠隔装置へコマンドを伝達するシステムも知られている。このようなシステムにおいて、メッセージ信号は電力信号に変調される。遠隔装置と電力線とを接続するインターフェース・ノードはコマンドをデコードする。
【０００７】
家庭／職場ネットワークの主な機能の１つは、建物中又は領域中にデータを分配することである。この種のデータ・ネットワーキング概念により、複数のユーザが様々なタスクを実行することができる。例えば、これらタスクとは、
・適切なゲートウェイ・アプリケーションを有するインターネット・アクセスの共有。１台のＰＣが家庭全体に対してインターネットへのアクセスを提供することができ、よって、モデム、インターネット・アカウント、及び電話線を個別に持つ必要がなくなる。
・フォルダ及びハードディスクの共有。これによりバックアップやファイル転送がより容易になる。
・周辺機器、すなわちプリンタやファクシミリの共有。
・オーディオ及びビデオ・エンターテイメント。例えば、家庭内異なる場所にいる子供達又は近所の子供達はネットワークを通じて同時にゲームをしたり、ビデオ番組を見たりすることができる。
【０００８】
このような家庭／職場ネットワークについての別の機能は、様々な家庭／職場機能の制御を考慮したスマート・システム（例えば、ホーム・オートメーション）に関連する。（建物環境を制御する）スマート・エネルギ・モジュール及びインテリジェント・セキュリティ・システムの人気は益々高くなっている。ルータと同じように、このようなスマート・システムを異なる通信パラメータに考慮して一体に接続するインターフェースも知られている。このインターフェースは様々なスマート・システムに対する接続ポイント（すなわち、スイッチング・ノード）として機能する。
【０００９】
家庭／職場ネットワーキングの従来の市場は、例えばローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）を通じて接続された複数のＰＣなど、主にＰＣを中心とするものである。現存のインフラ及び技術を用いて、様々な手段によって装置を接続することは可能である。上記手段とは、例えば、同軸ケーブル、プラスチック・オプティカル・ファイバ（ｐｏｆ）、電力線、統合ディジタル通信網（ＩＳＤＮ）、又はワイヤレス（赤外線及び無線周波数）などである。同軸ケーブル及びプラスチック・オプティカル・ファイバは、信頼性の高い１０／１００Ｍｂｐｓイーサネット（Ｒ）及び１００Ｍｂｐｓ１３９４ｂ接続を提供することができる。電話線、電力、及びワイヤレスなどの他の媒体は、一般的に、低〜中媒体データレート接続を提供することができる。
【００１０】
当然、媒体の選択は、部屋内接続の必要性又は部屋間接続の必要性が存在するか否かに大きく依存する。同じ部屋内の装置に対しては、確実で高帯域幅の接続を有するようにケーブル及びｐｏｆを用いることが望ましい。しかし、異なる部屋又は異なるフロアの装置に対しては、ドリルで穴を開け、ケーブル／ファイバを壁と通して這わせなければならない。設置コスト及び家庭内での破壊行為のために、多くの消費者にとってこれは絶対に好ましい解決策ではない。
【００１１】
Ｈｏｍｅ　Ｐｈｏｎｅｌｉｎｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ　Ａｌｌｉａｎｃｅ（ＨｏｍｅＰＮＡ）は、最近、電話線を利用した家庭ネットワーキング用の規格として成立した。最初の仕様は、最大で１Ｍｂｐｓのデータレートを提供するが、後続のリリースは１０Ｍｂｐｓにまで向上している。この規格において、ネットワーキング・プロトコルは、通常の音声通信に干渉することなく、建物内に現存する電話線を通じて作動する。これは、人間の声の伝達のレンジの外の周波数を用いることによって実現される。該周波数はＩＳＤＮサービスとも互換性がある。
【００１２】
別のアプローチは、前述のように、家中に配置された複数の電力出力口（コンセント）という利点を有する電力線を用いることである。現在、電力線を通じた最大データレートは約３５０Ｋｂｐｓである。しかし、他の技術は無線ベースのワイヤレス・ネットワークや有線のイーサネット（Ｒ）・ネットワークの使用を含む。屋内無線ネットワークに対する様々な規格が米国、欧州、及び日本において提案されてきている。本発明との関連において、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（＜１Ｍｂｐｓ）、ＨｏｍｅＲＦ（〜２Ｍｂｐｓ）、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、及びＥＴＳＩ／ＢＲＡＮ（〜３６Ｍｂｐｓ）などの他のワイヤレス・ネットワーキング製品も市場で人気が出るかもしれないことが予見される。無線ベースの技術は、配線に関連する欠点を回避することができるが、この技術も（他の無線ベースの発信元からの）干渉及び信頼性に関連する弱点を有する。
【００１３】
上述した従来の家庭ネットワークに関連する主要な欠点の１つは、通信及び相互接続を単一の媒体若しくは技術に依存していることである。更に、場合によっては、単一の建物若しくは住宅内に複数のネットワークが存在し得る。これら複数のネットワークは、基本的に、同じ帯域幅（例えば、無線周波数）に対して競合し得る。複数のネットワークが同じ帯域幅に対して競合しない場合であっても、上記のような家庭／職場ネットワーク媒体を効果的に管理・制御する統合システムは存在しない。
【００１４】
よって、本分野には、家庭／職場ネットワークを実現し、制御する改善されたシステムに対する必要性が存在する。
【００１５】
（発明の開示）
ディジタル家電の増加は、ネットワーク市場を新たな領域へと導いた。部屋間接続及び複数ネットワークのネットワーキング技術は、相互補完的に必要とされる。家庭、建物（新しい配線が必要ないものとする）、近所の地理的領域のインフラは、複数のサブネット、例えば電話線サブネット、電力線サブネット、及び／又はワイヤレス・サブネットなどの複数のサブネットから構成される。
【００１６】
本発明は、上記サブネットを、電話線ネットワーク装置と、電力線ネットワーク装置と、無線周波数（ＲＦ）コードレス装置と、インターネット・プロトコル（ＩＰ）、ユニバーサル・シリアス・バス（ＵＳＢ）、及びＰ１３９４の周辺に集まる装置とを接続することができるオーバレード・バックボーン・ネットワークへと統合し、上記サブネットを通じてデータを効果的且つ確実に分配するネットワーク・アーキテクチャを提供する。
【００１７】
本発明の一態様は、サブネット間ルータに関する。このサブネット間ルータは、ルーティング・データ構成に定義された１以上のサブネットを通じて宛先ルータへデータを転送する。
【００１８】
本発明の一実施形態は、複数のサブネットに対する複数のデータ接続と、複数のデータ装置に対する複数の入出力接続と、前記複数のサブネットの１以上を統合する手段と、前記複数のデータ装置のうちの一から該複数のデータ装置のうちの別の一へ前記統合されたサブネットを通じてデータ分配する手段とを有するコントローラに関する。
【００１９】
本発明の別の実施形態は、個々のデータ装置が接続された複数の統合されたコントローラを有するデータ・ネットワーキング・システム及び方法に関する。
【００２０】
本発明の上記及び他の実施形態及び態様は、以下の詳細な開示において例示される。
【００２１】
本発明の特徴及び利点は、添付図面と共に以下に詳述する好ましい実施形態の説明を参照することによって明らかとなる。
【００２２】
（詳細な説明）
図２は、サブネット間のルータ、すなわちコントローラ、を家庭ネットワーク１００に対して使用する場合についての、本発明の好ましい実施形態を示す。当然、本発明は家庭ネットワークに限られるものではないことは明らかである。本発明は、ビジネスや教育施設などのデータ・ネットワーキングから利益を得られるあらゆる環境に対して適用され得る。
【００２３】
本例において、寝室２０１、居間２０２、及び書斎２０３を有する住宅２００が図示されている。各部屋は、室内の様々な装置を複数のサブネットの少なくとも１つへ接続するサブネット間ルータ１０１をそれぞれ有する。本例は、電話線サブネット１０２、電力線サブネット１０３、ワイヤレス・サブネット１０４、同軸サブネット１０５、ファイバ・サブネット１０６、及び外部ネットワーク１０７を有する。各部屋は、更に、様々なサブネットを通じてデータを送信及び／又は受信し得る様々なエンド・ユーザ装置（例えば、テレビ１１０、ビデオ・レコーダ１１１、ラップトプ１１２、電話１１３、ＶＣＲ１１４、ファクシミリ１１５、プリンタ１１６、及びパーソナル・コンピュータ１１７など）を有する。
【００２４】
ルータ１０１は、上記サブネットの全部を接続してもよく、一部を接続してもよい。例えば、居間ルータ１０１は、５つのサブネットすべてと接続するが、書斎ルータ１０１は同軸サブネット１０５以外のすべてと接続する。
【００２５】
別の方法として、この場所のすべてのエンド・ユーザ装置が単一のルータへ接続されてもよい。本実施形態において、単一のルータ１０１は、エンド・ユーザ装置と、同様にサブネット間ルータを通じて様々なサブネットへのアクセスを有する異なる建物若しくは場所に配置された外部装置との間の通信を管理する。
【００２６】
各ルータ１０１は、接続性、使用可能帯域幅、及びそこに接続されたエンド・ユーザ装置に関するデータを保持する。例えば、各ルータ１０１は、以下に示すテーブル、すなわち接続性テーブル、帯域幅使用可能性テーブル、及び装置テーブル、を有し得る。接続性テーブルは、サブネットの使用可能性に関する情報を提供する。作動中、接続性テーブルは、ルータ１０１が１以上のサブネットに関連付けられたときに自動的に設定される。帯域幅使用可能性テーブルは、サブネット１０１の信頼性及び各サブネット１０１において使用可能な帯域幅に関する情報を提供する。作動中、帯域幅テーブルは、２つのルータ間１０１間の接続がセットアップ、開放、又は修正されたときに更新される。装置テーブルは、どのエンド・ユーザ装置が各ルータに接続されているかに関する情報を、信頼性及び帯域幅のリクワイヤメントなどの各装置のトラフィック・リクワイヤメントと共に提供する。説明を簡素化するために、平均帯域幅が用いられるが、実際にはピーク帯域幅や最小帯域幅などの他のパラメータも同様に使用され得る。
【００２７】
従来のシグナリング・プロトコルを用いて、これら３つのテーブルは、リソース割当スキーム及び接続許可制御ポリシーによって用いられる。本例において、接続性及び帯域幅テーブルは、サブネット・リソースを割り当てること、及び以下に詳述する接続許可制御を容易にすることに用いられる。
【００２８】
【表１】

接続性テーブルにおいて、以下の表記法が用いられる。ｐｈは電話線サブネット１０２を表す。ｐｗｒは電力線サブネット１０３を表す。ｗｌはワイヤレス・サブネットを表す。ｃｏｘは同軸サブネット１０５を表す。ｆｉｂはファイバ・サブネット１０６を表す。接続性テーブルに示すように、各ルータ１０１からルータ１０１へは様々なサブネットを経由する接続（通信）パスが設けられている。このようなテーブルから、特定のルータ１０１において使用可能なサブネットを容易に導くことができる。
【００２９】
当然、接続データを記録し、管理するために他のデータ構成が定義され得ることは当業者には明らかである。本発明は、行列のようなテーブルに限定されない。加えて、各ルータ１０１は、このような接続性及び帯域幅使用可能性データを保持する必要はない。複数のルータ１０１のうちの１つがこれら情報を記録し、残りのルータは必要な時に該情報にアクセスするようにしてもよい。別の実施形態において、上記情報は外部装置（例えば、ローカル若しくは遠隔ＰＣ）に記録されてもよい。その際、ルータ１０１は必要に応じて、該外部装置から上記情報にアクセスする。
【００３０】
【表２】

帯域幅使用可能性テーブルにおいて、以下の表記法が用いられる。ｐｈ＿ｔｏｔａｌは電話線サブネットに使用可能な全帯域幅を表す。同様の表記法でトータル電力も表される。残りのサブネット「ａ」〜「ｅ」は、任意の特定時刻における各サブネット内で使用されている帯域幅の量をそれぞれ表す。ａ〜ｅの値は、特定のサブネット内の帯域幅が割り当てられたとき、又は開放されたときに更新される。任意の時刻における使用可能帯域幅は、特定のサブネット内の全使用可能帯域幅から該サブネットにおいて用いられている帯域幅を差し引くことによって容易に計算することができる。
【００３１】
表２は、サブネット１０２〜１０６のそれぞれの信頼性に関する情報も含む。これらサブネットのそれぞれは、引受性能基準に基づいてランク付けされる。生来的に他より信頼性が高いサブネットも存在する。
【００３２】
【表３】

以下、接続許可制御ポリシーの一例について説明する。エンド・ユーザ装置（例えば、居間２０２のＶＣＲ１１４）が別の装置（例えば、寝室２０１のテレビ１１０）との接続を欲する場合、該装置若しくはそれに取り付けられたルータ（すなわち、発信元ルータ）から接続セットアップ・メッセージが生成される。このメッセージは表３の情報に基づき、以下の形式を有する。
【００３３】
【数１】

ここで、
【００３４】
【数２】

であり、
【００３５】
【数３】

である。
【００３６】
本例においては、要求される信頼性が「高」であり、ＢＷ＿ＴＶ２＜ＢＷ＿ＤＶＣＲであれば、要求される帯域幅は「ＢＷ＿ＤＶＣＲ」となる。
【００３７】
この接続セットアップ・メッセージを受信すると、発信元ルータ（Ｒｏｕｔｅｒ＿ＬＲ）は宛先ルータ、すなわちシンク・ルータ（Ｒｏｕｔｅｒ＿ＢＲ）、への直接接続が存在するか否かを表１（接続性テーブル）に基づいて判断する。本例において、（ｐｈ，ｐｗｒ，ｗｌ，ｃｏｘ）が使用可能である。
【００３８】
しかし、直接的接続が存在しなければ、発信元ルータはいくつかの他のルータを経由してシンク・ルータへ辿り着く間接的なパスを探す。図３に示すように、ルータ１０１Ｂはルータ１０１Ａを通じてルータ１０１Ｃへ接続することが可能である。この場合、ルータ１０１Ｂはルータ１０１Ａに接続するためにファイバ・サブネット１０６及び／又は電力線サブネット１０３を用いる。その際、ルータ１０１Ａはルータ１０１Ｃへ接続するのに同軸サブネット１０５を使用する。接続が達成され得ない場合、ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ＿ｓｅｔｕｐ．ｃｏｎｆｉｒｍ（エラー：使用可能なパスがありません）が返される。
【００３９】
Ｒｏｕｔｅｒ＿ＬＲとＲｏｕｔｅｒ＿ＢＲとを接続するサブネットは４つ考えられるため、Ｒｏｕｔｅｒ＿ＬＲは、接続セットアップ要求メッセージのｔｒａｆｆｉｃ＿ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒパラメータに基づいていずれのサブネットを使用するかを判断する。要求される信頼性は「高」であるため、サブネット「ｗｌ」は要件を満たさない。次いで、この選択は電話線サブネット１０２からスタートし、要求帯域幅を使用可能な帯域幅と比較する。帯域幅要求が満たされると、通知メッセージがシンク装置：テレビ１１０へ送信され、確認メッセージが発信元装置：ＶＣＲ１１４へ返信される。しかし、要求が満たされないと、この工程は電力線サブネット１０２に対して繰り返され、次いで同軸サブネット１０５に対して繰り返される。帯域幅要求を満たす単一のサブネットが存在しない場合、サブネットの組み合わせが用いられる。帯域幅要求が満たされると、確認メッセージ：ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ＿ｓｅｔｕｐ．ｃｏｎｆｉｒｍ（ＯＫ）が返信され、対応するルータが自身のテーブルを更新する。満たされなければ、否定確認メッセージが発行される。
【００４０】
上述のように本発明を特定の実施形態に関して説明してきたが、本発明はここに開示された実施形態に制限又は限定されることが意図されているわけではないことは当業者には明らかである。反対に、本発明は、付属の請求項の意図及び範囲内に含まれるその様々な構成及び修正をカバーすることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来の通信ネットワークの概略ブロック図である。
【図２】
好ましい実施形態の概略ブロック図である。
【図３】
別の実施形態の概略ブロック図である。

Claims

複数のコントローラと、
該複数のコントローラのそれぞれに接続された少なくとも１つのデータ装置と、
前記複数のコントローラに接続された複数のサブネットとを有するデータ・ネットワーキング・システムであって、
前記複数のコントローラのそれぞれは、
所定量の帯域幅を有すると共に、
データを分配するために前記複数のサブネットを統合する手段を有することを特徴とするシステム。
請求項１記載のシステムであって、
前記複数のサブネットの少なくとも２つを用いて分配されるデータは、前記少なくとも２つのサブネットを通じて同時に送信され得ることを特徴とするシステム。
請求項１記載のシステムであって、
前記少なくとも１つのデータ装置は、コンピュータ、ディスプレイ装置、ビデオ装置、家電装置、及び音声通信装置のうちの１以上を含むことを特徴とするシステム。
請求項１記載のシステムであって、
前記複数のコントローラは、サブネット接続性データ、サブネット使用可能帯域幅データ、及び信頼性データにアクセスを有することを特徴とするシステム。
請求項４記載のシステムであって、
前記サブネット接続性データ及びサブネット使用可能帯域幅データは前記複数のコントローラのそれぞれに記録されることを特徴とするシステム。
複数のサブネットに対する複数のデータ接続と、
複数のデータ装置に対する複数の入出力接続と、
前記複数のサブネットの１以上を統合する手段と、
前記複数のデータ装置のうちの一から該複数のデータ装置のうちの別の一へ前記統合されたサブネットを通じてデータ分配する手段とを有するコントローラ。
請求項６記載のコントローラであって、
信頼性を向上させるために、前記複数のサブネットのうちの異なる一を用いてデータをルーティングする手段を更に有することを特徴とするコントローラ。
請求項６又は７記載のコントローラであって、
接続性及び帯域幅使用可能性データ及び／又は前記複数のサブネットについての信頼性データを含むことを特徴とするコントローラ。
請求項６記載のコントローラであって、
前記複数の入出力接続は、コンピュータ、ディスプレイ装置、ビデオ装置、家電装置、及び音声通信装置のうちの１以上に対するインターフェースを含むことを特徴とするコントローラ。
複数のコントローラを有するデータ・ネットワーキング・システムにおける呼受付制御方法であり、
前記複数のコントローラのそれぞれは、各コントローラに接続された少なくとも１つのデータ装置を有すると共に、所定量の帯域幅を有する複数のサブネットへ接続されている呼受付制御方法であって、
前記複数のサブネットのそれぞれからの使用可能な帯域幅量に関するデータを保持する工程と、
前記複数のコントローラのうちの２以上からの使用可能な帯域幅量を統合する工程と、
前記統合された帯域幅を用いて、２つの異なるコントローラ間を接続する少なくとも１つのデータ装置間でデータを伝送するためにルートを決定する工程と、
前記統合された帯域幅を用いて前記データを送信する工程とを有する方法。