JP2005057774A - 室内バックボーンネットワークのためのｉｅｅｅ１３９４基盤の単方向リングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 ＩＥＥＥ１３９４に基づくサービス及びイベントから独立した、安定した室内ネットワークを構成するためのサービスプラットフォーム方式のＩＥＥＥ１３９４方式の単方向リング構造を提供する。
【解決手段】 外部の大容量ネットワークと連結するためのＲＧ(Residential Gateway)３１と、ＲＧと連結され、システム全体のクロックの同期化の機能、室内バックボーンネットワークのトラフィック管理機能，バス管理機能，及び伝送線の物理的な状態監視機能を遂行するＳＧ(Service Gateway)３２と、使用者が所望するサービスを提供可能なプラットフォームとして室内バックボーンネットワークに使用者のデータを乗せる機能、或いは室内バックボーンネットワークから使用者が所望のデータを抽出する機能を遂行する複数のＳＰ(Service Platform)３３〜３７とを含み、ＳＧ３２と複数のＳＰ３３〜３７が単方向リング構造を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ホームネットワークソリューションに関し、特にＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers)１３９４方式に基づいた家庭用バックボーンネットワーク構造に関するものである。

ホームネットワークソリューションとして提案された既存の伝送方式は、イーサネット（Ethernet)(登録商標、以下同じ）、電力線通信（cable wires）、家庭用ＰＮＡ(Home Phoneline Networking Alliance)、ＩＥＥＥ１３９４、及び無線(Wireless Local Loop：ＷＬＬ)などを使用する方式があるが、提案されたそれぞれの方式はそれぞれ固有の長所・短所を有している。

ホームネットワークソリューションで主に利用されると予想されるマルチメディア伝送においては、十分な帯域幅とＱｏＳ(Quality of Service)保障が重要な問題になるが、前述した方式のうち、このような点を最も良く支援できる方法としてＩＥＥＥ１３９４が広く知られており、今後、ホームネットワークソリューションの標準に定められる可能性が大きいと言える。

図１は、従来技術によるＩＥＥＥ１３９４のデイジーチェイン構造図である。

図１に示したように、ＩＥＥＥ１３９４方式は、機器間のデイジーチェイン(Daisy Chain)方式のツリートポロジー(Tree topology)に基づいて構成された伝送規格である。従って、図１のように、上位ネットワークとの連結のためのゲートウェイ１００と下位クラスターネットワークとの連結のためのソケット１０１-１，１０１-２，１０１-３とそれぞれのクラスターネットワークで構成される。また、それぞれのクラスターネットワークは、ブランチノード(Branch Node)１０２-１〜１０２-４と最終端のエンドノード(Leaf Node)１０３-１〜１０３-３で構成される。

また、ＩＥＥＥ１３９４方式は、自動設定機能及びプラグ＆プレイ(plug & play)、ホットプラグイン(Hot plug in)などの機能と実時間等時性伝送及び非同期伝送を同時に遂行することができる構造で設計されているので、特に多様な種類のデータと便宜性が要求される家庭でより有用に使用されることができる利点がある。

図２は、従来のＩＥＥＥ１３９４のデイジーチェイン構造による機器の離脱によるバスリセットの例示図である。

ＩＥＥＥ１３９４方式は、固有の利点を保有している一方、元のＰＣ(Personal Computer)とその周辺機器の連結性を目的としているので、機器間デイジーチェインを基盤にしたツリートポロジーに基づいている。従って、図２に示したように、ＩＥＥＥ１３９４は、単位バス（bus unit）に接続されたノードの役割を担う機器につき電源のＯＮ/ＯＦＦや着脱のようなイベントが発生するとき、バスに接続された全てのノードがリセットされ、再構成(reconfiguration)のプロセスを経るようになる。従って、家庭でディジタルカムコーダーのような製品を頻繁にネットワークに接続及び除去することは、ネットワーク全体での安定性を著しく害することになる。

即ち、装置１(２１)、装置２(２２)、及び装置３(２４)で構成されたデイジーチェイン構造で装置２が２２の位置から２３の位置に離脱すると、それぞれのバスに接続された全てのノード(即ち、装置１(２１)及び装置３(２４))は、リセット及び再構成の処理を行う必要が生じる。同時に、下位の装置３(２４)へのデータ接続が急に中断されて、これによりデータの損失が発生することになる。

また、エンドノードの役割をする機器を動作するためには、中間のブランチノード機器の電源を必ず“ＯＮ”としなければならない問題点がある。また、既存のツリートポロジーにおいては、機器が、中央集央局として仕えるＳＧ(service gateway)に対して、伝送線によって１:１対応で接続されるので、規模が大きな室内環境であるほどケーブル設置コストが増加する、という問題がある。

さらに、４００Mbps以上の高速室内ネットワークでは、システム全体のコストの大きな比重を占める光トランシーバの数が増加し、それによる費用も負担として作用する。

本発明の目的は、ＩＥＥＥ１３９４に基づいたサービス及びイベントから独立した、安定した室内ネットワークを構成するためのサービスプラットフォーム方式のＩＥＥＥ１３９４方式の単方向リング構造を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、家庭用環境（household environment）下において機器がデイジーチェインで接続されない、リング構造を有する内蔵（built-in）のバックボーンネットワークを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、従来のＩＥＥＥ１３９４方式のツリートポロジー構造を改善した新たな単方向リング構造を提案することによって、システム全体の構築費用を節減することにある。

上記の目的を達成するために本発明は、室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤のシステムであって、外部の大容量ネットワークと連結するためのＲＧ(Residential Gateway)と、前記ＲＧと連結され、前記システムの全体クロックの同期化を担当するクロックマスタ機能、前記室内バックボーンネットワークのトラフィック管理機能、前記室内バックボーンネットワークのバス管理機能及び前記室内バックボーンネットワークの伝送線の物理的な状態監視機能を遂行するＳＧ(Service Gateway)、及び使用者が所望するサービスを提供することができるプラットフォームとして前記室内バックボーンネットワークに使用者のデータを乗せるか、あるいは前記室内バックボーンネットワークから使用者が所望するデータを抽出する機能を遂行する複数のＳＰ(Service Platform)とを含み、前記ＳＧと前記複数のＳＰが単方向リング構造を形成することを特徴とする。

本発明の方法は、プログラムとして実装され、コンピュータで読込み可能な記録媒体(ＣＤ-ＲＯＭ、ＲＡＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスクなど)に格納されることができる。

また、サービスプラットフォーム方式のＩＥＥＥ１３９４方式の単方向リング構造の室内バックボーンネットワークを提供してサービス及びイベント独立的なホームネットワーク構成が可能にする効果がある。

そして、本発明は、今後、マルチメディア機器の標準インターフェースに採択される可能性が高い高速のＩＥＥＥ１３９４によってバックボーンネットワークが構築されるので、次世代のマルチメディア家電機器との連動が容易になる効果がある。

さらに、本発明は、ホーム環境で機器間デイジーチェイン方式ではない、ビルトインされているリング構造のバックボーンネットワークを提供して、使用者の利便性を高める効果がある。

また、本発明は、従来のＩＥＥＥ１３９４方式のツリートポロジー構造を改善して新たな単方向リング構造を提供することによって、システム全体の構築費用を節減させる効果がある。

以下、本発明の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。また、図面においても同一の構成要素に対してはできるだけ同一の参照番号及び参照符号を使用する。

図３は、本発明による室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤の高速単方向リングシステムの一実施形態を示す構成図である。

図３に示したように、本発明は従来のＩＥＥＥ１３９４のツリー形トポロジー構造でそれぞれの機器がネットワークでのノード役割をすることによって発生される問題点を克服するために、サービスゲートウェイ(ＳＧ:Service Gateway)３２と固定式一般サービスプラットフォーム(common Service Platform)３３〜３７を備えて安定的な室内バックボーンネットワークが構成され得るようにする。

ここで、ＳＧ３２は、本発明によるＩＥＥＥ１３９４基盤の高速単方向リングシステムの全体クロックの同期化を担当するクロックマスタの役割、室内バックボーンネットワークのトラフィック管理及び伝送線の物理的な状態の監視などの機能を遂行する。

そして、ＳＰ３３〜３７は、実際の使用者が所望するサービスを提供することができるプラットフォームであって、バックボーンネットワークに使用者のデータを乗せるか、あるいはバックボーンネットワークから使用者が所望するデータを抽出する機能を遂行する。また、ＳＰ３３〜３７は、その動作が室内バックボーンネットワークの下位ネットワークに使用者の任意に設置されたクラスターネットワークの各種イベントとサービスに関係ないように設計されることにより、室内バックボーンネットワークとクラスターネットワークをそれぞれ独立的なネットワークに分離する役割を担うようになる。

図３に示した本発明によるＩＥＥＥ１３９４基盤の高速単方向リングシステムの動作をより詳細に説明すると、ＦＴＴＨ(Fiber To The Home)やＶＤＳＬ(Very high data rate Digital Subscriber Line)など上位加入者ネットワークの連結は、ＲＧ(Residential Gateway)３１を通じて遂行され、使用者のクラスターネットワークは、ＳＰ１〜ＳＰ５(３３〜３７)の下位のＳＡ(Service Adapter)を通じて遂行されるようにする。ここで、ＳＡ３０１〜３０４は、ビルトインされるＳＰ３３〜３７に着脱可能な形態に開発されることができ、使用者は所望するＳＡのみを購入して所望する時間に所望するところで希望するサービスの提供を受けるようにする。

即ち、ＳＧ３２とＳＰ１〜ＳＰ５(３３〜３７)はＩＥＥＥ１３９４基盤のバックボーンネットワークを形成し、それぞれのＳＰ３３〜３７に所望のＳＡを付加することによって、使用者が所望するサービスが可能にする。この場合、デイジーチェインで構成された従来のネットワーク構造とは異なり、使用者により選択されたサービス装置は、ネットワークの構成に影響を与えること無く、ＳＰ３３〜３７を介してバックボーンネットワークに接続するようになる。従って、機器間のＯＮ/ＯＦＦ、または脱着のようなイベントによりネットワークに影響を与えないようにする。これについては、図４を参照して説明する。

図４は、本実施形態のＩＥＥＥ１３９４のＳＰを使用したバックボーンネットワーク構造において、機器の離脱が発生した場合を説明するための例示図である。

機器間デイジーチェインを基盤にしたツリートポロジー（木構造）に基づいた図２における構造とは異なり、図４に示すバックボーンネットワーク構造で全体のデータの流れは、各ＳＰ４１，４２，４３とそれを連結する光線路（回線）を通じて実行れる。そのため、それぞれのＳＰに連結された装置４０１，４０２，４０３の中である一つの装置４０２が、４０３の位置に離脱した場合であっても、バックボーンネットワークのデータの流れや構成（configuration）には影響を及ぼさない。

このようなＳＰの重要な機能は、クラスターネットワークのイベント及びサービスにかかわらず他のＳＰと独立され、かつ安定したネットワークが構成できることである。即ち、ＩＥＥＥ１３９４は、バスリセットと呼ばれるイベントプロセスを通じて、追加及び除去されるノードに自動的にＩＤを割り当てる。そして、室内環境において、使用者は、頻繁に、マルチメディア機器の電源を“ＯＮ/ＯＦＦ”したり、携帯型の機器をネットワークに挿入／除去したりする。しかしながら、もしもバックボーンネットワークがこのようなイベントに対してイベントプロセスを遂行すると、伝送中のデータが損失するなど、安定的なバックボーンネットワークの構築が難しくなる。従って、本実施形態において、ＳＰは、常に電源が供給されて“ＯＮ”状態が維持されるべきであり、室内環境で壁などにビルトインされるように配置されることにより、バックボーンネットワーク自体は常に安定性を維持できるようになる。

図５は、本発明によるサービスゲートウェイの一実施形態を示す構成図である。

図５に示すように、本発明によるＳＧ３２は、ＲＧ３１を通じて伝達されたデータをバックボーンネットワークのそれぞれのＳＰに伝達するためにＩＰ方式のデータ伝送のための非同期ＩＰバッファ５０２と、データをＩＥＥＥ１３９４方式に変換するための実時間データバッファ５０３と、ネットワークのバス管理のためのバス管理部５０４と、ＩＥＥＥ１３９４方式のデータ変換のための単方向リング１３９４ＬＬＣ(Logical Link Control)部５０５及び単方向リング１３９４ＰＨＹ部５０６と、光受信のための光受信部(Optical Rx)５０７と、光送信のための光送信部(Optical Tx)５０８と、及びそれぞれの構成ブロックを制御し高速単方向リングシステムの全体クロックの同期化を担当するクロックマスタ機能、室内バックボーンネットワークのトラフィック管理及び伝送線の物理的な状態監視などの機能を遂行するように制御する制御部５０１と、を含む。

図６は、本発明によるサービスプラットフォームの一実施形態を示す構成図である。

図６に示すように、本発明によるＳＰ３３〜３７は、バックボーンネットワークを通じて伝達されたデータを受信する光受信部６０８と、この光受信部６０８を通じて伝達された光信号をＩＥＥＥ１３９４方式のデータに形成し、そのうち該当するＳＰに必要なデータのみを複写してＳＰ内部に伝達し、全体データに該当ＳＰでバックボーンネットワークの他のノードに伝達するためのデータを含ませて光送信部６０９に伝達する単方向リングＬＬＣ部６０６及び単方向リングＰＨＹ部６０７と、伝達されたデータを光信号で送信する光送信部６０９と、ネットワークのバス管理のためのバス管理部６０５と、ＳＡ３０１〜３０４とのデータインタフェースのためのバッファ６０４と、ＵＴＰ(Unshielded Twisted Pair)を通じてＩＰ端末と通信を行うためのイーサネットＭＡＣ(Media Access Control)６０２/ＰＨＹ部６０３と、それぞれの構成ブロックを制御する制御部６０１と、を含む。

図６に示したように、ＳＰはＭＡＣ階層以上の機能を遂行させるが、１３９４フレームからデキャップシュレーション(decapsulation)されたデータはＭＰＥＧ(Motion Picture Experts Group)２、ＤＶ(Digital Video)、ＩＰ(Internet Protocol)など多様な実時間データ形態に存在するようになるので、ＳＡはこのようなデータを受けて使用者の要求通り処理できるようにする機能を含むように開発されるべきである。例えば、使用者は一般的なＴＶを視聴しようとするときには、ＭＰＥＧ２でコーディングが可能なＳＡ３０１を購入してこれをＳＰに連結して使用すると、該当サービスの利用が可能となるであろう。また、従来のＩＥＥＥ１３９４のデイジーチェインが必要な使用者は、１３９４ポートを支援することができるＳＡ３０３を購入して自分のネットワークを構成することができる。

図７は、従来のＩＥＥＥ１３９４のデイジーチェイン構造による機器の離脱によるバスリセットについての一実施形態を示す動作フローチャートである。また、図８は本発明による室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤の高速単方向リングシステムでの機器の離脱によるバスリセットについての一実施形態を示す動作フローチャートである。

まず、従来のバスリセットの過程（プロセス）を説明すると、図７に示したように従来の技術によると、まずループであるか否かを確認し(ステップ７０１)、ループであれば重大なエラー（fatal error）であることを表示して(ステップ７０２)終了する。一方、ループでない場合には、初期化を行い(ステップ７０３)、さらに既存のトポロジーをリセット(ステップ７０４)した後に、ノードＩＤを再配置する(ステップ７０５)。

そして、物理的ＩＤ、ノードＩＤ、通信速度、ポートの状態、連結状態、及び電源状態などを処理するSelf ＩＤ処理を遂行し(ステップ７０６)、トポロジーマップを再生成する(ステップ７０７)。

一方、図８に示す本発明の適用例では、機器離脱などによるバスリセットイベントとしては、既存のＩＤをリセットし(ステップ８０１)、ノードＩＤ、帯域幅、チャネルナンバー付与及び連結状態の点検を遂行するSelf ＩＤ処理の動作を遂行し(ステップ８０２)、管理マップを再生成する(ステップ８０３)。

すなわち、本発明によるバックボーンネットワーク構造では、ＳＰの追加及び除去のイベントが発生することは殆ど無く、ＳＰ以下のクラスターネットワークのイベントはＳＰで遮断するようになる。しかしながら、使用者の要求によるＳＰの追加及び除去が可能なので、従来のバスリセット過程で不必要な処理は削除して使用されることができる。したがって、ビルトインされている単方向リングでは伝送速度、ルート(root)ノードの確認、エンド(leaf)、ブランチ(branch)ノードの確認手続きが必要ないので、図８のような簡単な処理手順により遂行可能になる。

前述したように、従来技術によるバスリセットイベントと比較して明らかなように、本発明によるバスリセットイベントは、簡単な動作により、所望する動作の遂行がすべて可能になる。

図９は、本発明による室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤の高速単方向リングシステムでのノードＩＤを付与する過程を示す例示図である。

図８の説明からわかるように、本発明による室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤の高速単方向リングシステムでは、ＳＧとＳＰを中心にしたバックボーンネットワークが構築され、それによりＳＰの追加や除去はほぼ遂行されないが、使用者の選択により該当過程が遂行される場合、バスリセットの処理が遂行されるようになり、このとき、それぞれのＳＰにノードＩＤを付与する過程を図９に示している。

すなわち、バックボーンネットワークの全体を“ＯＦＦ”とし、ネットワークインストール状態を変えた後、再びバックボーンネットワーク全体を“ＯＮ”とする場合、追加または削除されたＳＰを認識し、バックボーンネットワークに含まれた全てのＳＰにＩＤを与えるバスリセットの処理が必要である。この処理において、既にネットワークのルートノードはＳＧ３２に固定されているので、ＩＥＥＥ１３９４で実施されているピア(peer)ノード間“親/子(parent/child)”を決めるバス初期化及びツリーＩＤの処理は省略されうる。ただし、ここで、他のノード間の物理的連結状態を確認する処理は、それぞれのＳＰにノードＩＤを与えるSelf ＩＤ処理と並行して実施する。

本発明のSelf ＩＤ処理の動作は、従来のＩＥＥＥ１３９４のツリー構造でのSelf ＩＤ付与の処理と比べて単純であり、かつ簡単である。その理由は、ルートノードの役割を担うＳＧ３２とＳＧ３２の子ノード(child node)になるＳＰが既にビルトイン（内蔵）され、常に電源“ＯＮ”状態に固定されることと、ツリー構造と異なり単方向リングで構成されることにより、ＳＧ３２以外の全てのＳＰ９０１〜９０５は相互に同等な地位にあることからである。

すなわち、ツリー構造で相互に親(parent)ノード及び子(child)ノードを分ける複雑な処理が不要であり、ビルトイン環境でバスリセットとのイベント自体がほぼ発生しなくなるだけでなく、ＣＭ(Clock Master)、ＩＲＭ(Isochronous Resource Master)、ＢＭ(Bus Master)、及びＰＭ(Physical Master)機能をすべてＳＧ３２で担当するので、このような機能を遂行するノードを定義する段階が不要となる。

図９に示したそれぞれのＳＰにノードＩＤを付与するSelf ＩＤ処理は、まず、バスリセットが開始されると、ＳＧ３２がSelf ＩＤパケットをブロードキャスティング(broadcasting)出力し、単方向リング構造のシステム内のそれぞれＳＰ９０１〜９０５を回りながら１番目のＳＰ９０１を“０”番に指定し、次のＳＰ９０２に進行するとき、Self ＩＤパケットのカウンターを‘１’ずつ増加させることにより、各ＳＰ９０１〜９０５は自己のＩＤを受けるようになる。また、Self ＩＤパケットが単方向リング構造を回ってさらにＳＧ３２に到着したとき、ＳＧ３２は、このカウンターを確認することにより、幾つのＳＰ９０１〜９０５が連結されているかを判定する。そして、もし、ＳＧ３２で発生したSelf ＩＤパケットが各ノードの遅延を全部合わせた時間が経過するまで戻らない場合には、ＳＧ３２は、単方向リングのどこかで連結の問題が発生したことを認識することができる。

図１０は、本発明による室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤の高速単方向リングシステムでのデータ伝送に関する説明の例示図である。

一般的に、ＩＥＥＥ１３９４は、１２５μsを基本的な１サイクルに規定しており、ｓ１００、ｓ２００、ｓ４００、ｓ８００、ｓ１６００、ｓ３２００のような倍数に伝送階層を規定している。そして、１サイクル内で最大８０%を占めることができる等時性ストリーム(isochronous stream)領域と２０%から１００%の領域を占めることができる非同期データ(Asynchronous data)領域が存在する。

このうち、等時性データは、既存のＩＥＥＥ１３９４と同様に、単方向リングネットワーク内にブロードキャスティングされ、各ノードで処理されることができる遅延時間を最小化させる。すなわち、リングネットワーク内で単一の方向に進行するデータは、必要なノードで複写して使用することが許可され、従って、そのデータ自体は消滅されない。また、このデータは、ソースノードに到着したとき、アップデート（更新）されて自己のチャネルに乗せるようになり、さらにリングネットワークで伝送される。即ち、各ＳＰ９０１〜９０５は、ＳＧ３２の命令に応じてこの領域内で一定のサイズの領域の割当てを受けて自己のデータに対してチャネル化をすることができる。このとき、最大チャネル数は１個のバスに従属されることができる最大ノード数と同一の６３個になることができる。

本発明で提示したデータの伝送方式は、図１０に示したように、基本的に時間間隔(gap time)を感知することによって、各ノードの伝送機会を有するようになる既存のＩＥＥＥ１３９４の動作をその通りに従う。

しかしながら、単方向リングの特性上、ラウンドロビン方式で同期、または非同期伝送のチャンスが一度与えられるので、非同期データに対する領域を予め決定していないと、いずれか一つのＳＰで１サイクルで等時性パケットの伝送後、直ぐには非同期データの同時伝送が遂行されない。したがって、予めＩＲＭにより１サイクル内の等時性領域と非同期領域を区分し、非同期領域が開始される時点から非同期間隔を感知することによって、各ＳＰの伝送機会が得られるようにする。また、単方向リングがサービス中であるとき、ＳＡ以下の変化に対してネットワークが影響を受けないで、安定的なサービスが持続されるためには、たとえバスリセットが発生しなくても、自動的にその変化内容(即ち、ＳＰに接続されたＳＡの変化)をＳＧ３２のＩＲＭに伝達して必要な帯域幅の割り当てを受けるべきである。

本発明では、これをＩＲＣ(Isochronous Resource Change)プロセスと定義し、該ＩＲＣプロセスの詳細については、図１１〜図１３を参照して後述する。

図１０に示したように、１サイクルの領域は基本的に１２５μsとなっており、また、非同期パケットに対する伝送は、従来のＩＥＥＥ１３９４ツリーでの伝送及び調停(arbitration)方式と同じ方法で行う。

そして、非同期伝送はソース(Source)ＳＰと宛先(Destination)ＳＰとの間の調停を通じて自己の非同期パケットを伝送できるようになる。このような非同期データ領域でＩＰなどのデータが伝送されることができ、前述した１３９４フレーム内に最小２０％から最大１００％まで可変的に使用が可能である。しかし、伝送優先順位は等時性領域が優れ、実時間データトラフィックが増加して最大等時性バス領域の１００μs(８０％)を占める場合、残りの２０％領域である２５μsのみを使用するようになる。

図１０の例を説明すれば、一つのサイクル１０００でＳＧ３２はサイクルの開始を表示して(１００６)伝達し、それぞれのＳＰは等時性データ及び非同期データを該当サイクルに含ませ、あるいは抽出する。図１０で１００１、１００２、及び１００３などは等時性データを表示し、１００３及び１００５は非同期データを表示する。

本発明による非同期データ伝送は、従来のＩＥＥＥ１３９４の内容と同様にサブアクション時間間隔(subaction gap time)を感知することにより伝送が可能になるが、ＩＥＥＥ１３９４ツリー構造の場合のように、“間隔(Gap)カウンター”に依存して各ノード別に定めるのではなく、他の種類の時間間隔(gap time)と区別される値で、全てのＳＰで一定に適用される。即ち、その値は、等時性データ時間間隔(０.０５μs)よりは大きく、調停リセット間隔(Arbitration reset gap)の約２０μsよりは小さくあるべきであって、本発明では１２.５μsとして例示する。

ＳＰは、受信されるパケットの間隔を検査し、非同期間隔(Async gap)が発見される場合、自己の伝送機会を有するようになる。そして、それぞれのＳＰは、１２５μsの１サイクルの“Fairness 区間”の間、ただ一つの非同期パケット(Async packet)を伝送する。

図１１は、本発明におけるＩＲＣプロセスについて説明するための例示図である。

本発明による単方向リングシステムでは、固定式ＳＰと着脱式ＳＡを提案している。これはサービス中にどの機器がいつ連結されても従来のサービスに影響しないようにする装置を実現するためのものである。

従って、このような動作を実現するために、バスリセットのSelf ＩＤ処理でSelf ＩＤパケットによりそれぞれのＳＰに対する情報がＳＧのＩＲＭに伝達され、チャネル及び帯域幅が割り当てられる動作以外に、サービス中にもＳＡとそれ以下のクラスターネットワークの変化があるとき、これをＳＧ３２のＩＲＭに報告し、ＩＲＭの帯域幅に関する指示を受ける過程が必要になる。

ＩＲＣプロセスでは、ＳＰがＳＡからのサービス変化のイベントを受けて、ＳＡ以下クラスターネットワークの内容を貯蔵した後、ＳＰで非同期パケットの伝送調停(arbitration)を経て一定の非同期パケット形態でＳＧ３２に伝達する。

即ち、図１１に示したように、該当ＳＰ９０２がＳＧ３２にＩＲＣ(Isochronous Resource Change：ＩＥＥＥ１３９４標準には無い内容)に対する“書き込み要求パケット(write request packet)”を送る“スプリットトランザクション(Split transaction)”を通じて、ＩＲＭに関するＩＲＣ報告及びそれに相応する動作が完了可能なようにする。図１２は、本発明でＩＲＣパケットフォーマットとして使用されるＩＥＥＥ１３９４のＱＷＲｑ(Write Request for Data Quadlet)パケットの一実施形態を示す例示図である。

本実施形態では、ＩＲＣパケットのフォーマットは、ＩＥＥＥ１３９４のＱＷＲｑパケットのフォーマットをそのまま使用し、“tCode”フィールド１２０４の保留(reserved)値である０xＣ(h)値を用いてＩＲＣパケットであることを表示して、ＳＧ３２のＰＨＹ及びＬＬＣがこれをＩＲＭに伝達すべきパケットであることをわかるようにする。

図１１及び図１２に示した例を用いて本発明を説明すれば、ＳＰ２(９０２)でＳＤＴＶのためのＳＡがＨＤＴＶのためのＳＡに交替されると、ＳＰ２(９０２)はこれをバスリセット過程を通じてではなく、ＩＲＣプロセスを通じてＳＧ３２に伝達するが、このためにＳＧ３２にＩＲＣパケットを伝達するようになる。

このようなＩＲＣプロセスでは各ＳＰに割り当てられたチャネルナンバー(channel#)はそのままに維持され、ただ変化されたＳＰの帯域幅に対する割り当てのみを新たに設定するようになるが、変化された帯域幅がバスの最大等時性(isochronous)帯域割り当て量を超えてはいけないので、前述のＩＲＣプロセスの“スプリットトランザクション”過程で、ＳＧ３２は、該当ＳＰに対してチャネル使用の許諾又は否定を通知する。これについての処理手順を図１３に示している。

図１３は、本発明による室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤の高速単方向リングシステムでのＩＲＣプロセスの処理手順の一実施形態を示す動作流れ図である。

ＣＭ(Clock Management)の役割を担うＳＧ３２は、１２５μｓごとにサイクルスタートパケットを送出して単方向リングシステムの各ＳＰが同期されるようにする。そして、ＩＥＥＥ１３９４ツリー構造の場合、Self ＩＤ処理で自己の等時性チャネル１(Isochronous channel#)と帯域幅(Bandwidth)をＩＲＭから割り当てられるが、本発明では、上記説明したサービス中のＩＲＣ動作が可能なＩＲＣプロセスを遂行することができる。

その動作を説明すると、先ず、あるＳＰでＳＡが変更されると、ＳＰの要求帯域幅が変化するようになり(ステップ１３０１)、当該ＳＰがＳＧのＩＲＭにＩＲＣパケットを伝送する(ステップ１３０２)。

そして、該当するＳＡのための帯域幅が最大帯域幅以上であるかどうかを確認し(ステップ１３０３)、その帯域幅が最大帯域幅以上であれば、ＳＧは、当該ＳＰにサービスの利用が不可であることを通知する(ステップ１３０４)。

一方、該当するＳＡのための帯域幅が最大帯域幅以上であるかどうかを確認し(ステップ１３０３)、その帯域幅が最大帯域幅以上ではない場合には、ＩＲＭ ＭＡＰを変更し、該当ＳＰに対して新たな帯域幅を割り当てる(ステップ１３０５)。

そして、新たな帯域幅情報を含むＩＲＣパケットがそれぞれのＳＰにブロードキャスティングされる(ステップ１３０６)。さらに、ブロードキャスティングされたＩＲＣパケットを用いて全てのＳＰのＩＲＭ情報をアップデートする(ステップ１３０７)。

以上の過程を通じて、ＳＰのＳＡに対するチャネル及び帯域幅がＳＧのＩＲＭにより決定されると、ＳＰは、サイクルスタートパケットに同期して、ＩＥＥＥ１３９４ツリーの等時性間隔を感知伝送することと同一の方式で自己の伝送機会を得た後に、等時性パケットを伝送する。このような方式で一つのＳＰから伝送が開始された等時性パケットは単方向リングを一回りするようになり、必要なＳＰでチャネルナンバー(channel#)を確認することによって、必要なデータを自己のバッファに複写するようになる。そして、一度伝送されたパケットが単方向リングを一度回って当該パケットを伝送したＳＰに戻ると、当該ＳＰは、そのチャネルに連続されるデータをアップデートさせる。各ＳＰの等時性チャネルは、単方向リングでバスリセットが発生されない限り、継続して維持されるようになる。

以上説明したように、本発明は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者にとっては本発明の技術的思想を外れない範囲内で多様な変更が可能なので、前述した実施形態及び添付図面により限定されるものではない。

従来技術によるＩＥＥＥ１３９４のデイジーチェイン構造図である。 従来のＩＥＥＥ１３９４のデイジーチェイン構造による機器の離脱によるバスリセットの例示図である。 本発明による室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤の高速単方向リングシステムの一実施形態を示す構成図である。 本発明のＩＥＥＥ１３９４のＳＰを使用したバックボーンネットワーク構造で機器の離脱による説明の例示図である。 本発明によるサービスゲートウェイの一実施形態を示す構成図である。 本発明によるサービスプラットフォームの一実施形態を示す構成図である。 従来のＩＥＥＥ１３９４のデイジーチェイン構造による機器の離脱によるバスリセットについての一実施形態を示す動作フローチャートである。 本発明による室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤の高速単方向リングシステムでの機器の離脱によるバスリセットについての一実施形態を示す動作フローチャートである。 本発明による室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤の高速単方向リングシステムでのノードＩＤを付与するプロセスを示す例示図である。 本発明による室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤の高速単方向リングシステムでのデータ伝送に関して説明するための例示図である。 本発明におけるＩＲＣ処理について説明するための例示図である。 本発明でＩＲＣパケットフォーマットとして使用されるＩＥＥＥ１３９４のＱＷＲｑ(Write Request for Data Quadlet)パケットの一実施形態を示す例示図である。 本発明による室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤の高速単方向リングシステムでのＩＲＣ処理についての一実施形態を示す動作フローチャートである。

符号の説明

３１ ＲＧ(Residential Gateway)
３２ ＳＧ(Service Gateway)
３３，３４，３５，３６，３７ ＳＰ(Service Platform)
３０１，３０２，３０３，３０４ ＳＡ(Service Adapter)

Claims (9)

1. 室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤のシステムであって、
   外部の大容量ネットワークと連結するためのＲＧ(Residential Gateway)と、
   前記ＲＧと連結され、前記システムの全体クロックの同期化を担当するクロックマスタ機能、前記室内バックボーンネットワークのトラフィック管理機能、前記室内バックボーンネットワークのバス管理機能及び前記室内バックボーンネットワークの伝送線の物理的な状態監視機能を遂行するＳＧ(Service Gateway)、及び使用者が所望するサービスを提供することができるプラットフォームとして前記室内バックボーンネットワークに使用者のデータを乗せるか、あるいは前記室内バックボーンネットワークから使用者が所望するデータを抽出する機能を遂行する複数のＳＰ(Service Platform)とを含み、
   前記ＳＧと前記複数のＳＰが単方向リング構造を形成することを特徴とする室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤の単方向リングシステム。
2. 前記ＳＰに着脱可能であり、前記使用者に多様なサービスを選択可能に提供するためのＳＡ(Service Adapter)をさらに含む請求項１記載の単方向リングシステム。
3. 前記ＳＰは、前記ＳＡのイベント及びサービスにより前記システムのバックボーンネットワークが影響を受けないように、前記ＳＡを前記システムのバックボーンネットワークに連結する構成とされる請求項２記載の室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤の単方向リングシステム。
4. 前記システムにおいて、ＳＰの変化がバスリセットを引き起こす場合に、前記複数のＳＰに対してノードＩＤを付与するSelf ＩＤ処理として、
   該当するＳＰの変化に応じたバスリセットが開始される第１段階と、
   前記ＳＧがSelf ＩＤパケット(packet)をブロードキャスティング(broadcasting)出力する第２段階と、
   前記システム内の前記複数のＳＰに対してブロードキャスティングされた前記Self ＩＤパケットにＳＰから順序にＩＤを指定し、それにより前記Self ＩＤパケットカウンターを増加させる第３段階と、
   前記ＳＧで発生したSelf ＩＤパケットが前記複数のＳＰでの遅延(delay)をすべて加算した時間が経過するまで戻らない場合に、前記リング構造の連結の問題が発生したと認識してエラー処理する第４段階と、
   を遂行する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤の単方向リングシステム。
5. 前記Self ＩＤパケットカウンターの値に基づいて前記複数のＳＰの数を確認する請求項４記載の室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤の単方向リングシステム。
6. 前記リング構造において、伝送可能な非同期データに関し前記複数のＳＰに対してそれぞれ優先順位を付与し、前記優先順位が付与された複数のＳＰが当該優先順位に従って非同期データを伝送できるようになされた請求項１乃至３のいずれか一項に記載の室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤の単方向リングシステム。
7. 前記リング構造の伝送は、前記バックボーンネットワークで伝送されるＩＥＥＥ１３９４フレーム間に前記ＳＰでのＬＬＣ(Logical Link Control)処理のための時間だけの時間間隔を置いて伝送することにより、前記ＳＰで前記ＩＥＥＥ１３９４フレームが喪失されないようにする請求項６記載の室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤の単方向リングシステム。
8. 前記ＳＰに連結される前記ＳＡの変化により現在行われるサービスに影響を与えず、且つ前記ＳＡの変化を前記ＳＧに伝送するためのＩＲＣ(Isochronous Resource Change)プロセスとして、
   前記複数のＳＰのうち、前記ＳＡが変更されたＳＰが前記ＳＧのＩＲＭに前記ＳＰに対する帯域幅の割当てを要求するＩＲＣパケットを伝送する処理と、
   前記ＳＰに対する該当ＳＡのための帯域幅が最大帯域幅以上であるかどうかを確認し、前記帯域幅が最大帯域幅以上である場合に、当該ＳＰにサービスが不可であることを知らせる処理と、
   前記ＳＰに対する該当ＳＡのための帯域幅が最大帯域幅以上であるかどうかを確認して前記帯域幅が最大帯域幅以上ではない場合に、前記ＳＧのＩＲＭ ＭＡＰを変更し、前記ＳＰに対して新たな帯域幅を割り当てる処理と、
   前記ＳＧが前記新たな帯域幅情報を含むＩＲＣパケットを前記複数のＳＰにブロードキャスティングする処理と、
   前記ブロードキャスティングされたＩＲＣパケットを用いて前記複数のＳＰがＩＲＭ内容をアップデートする処理と、
   を遂行する請求項２又は３記載の室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤の単方向リングシステム。
9. 前記ＩＲＣパケットは、ＩＥＥＥ１３９４標準で定義されたＱＷＲｑ(Write Request for Data Quadlet)パケットであり、
   前記ＱＷＲｑパケット内の“ｔＣｏｄｅ”フィールドの留保値を用いてＩＲＣパケットであることを表示する請求項８記載の室内バックボーンネットワークのためのＩＥＥＥ１３９４基盤の単方向リングシステム。

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