JP2006504294A - バス型ネットワークでの通信方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、マスタ装置AV1とスレーブ装置AV2、PC、LSij、DSij間のバス型ネットワーク上で、セキュア通信のための双方向データストリームDSAと、リアルタイム通信のための一方向データストリームDSIを用いて通信を行う方法に関する。
【解決手段】 本発明によると、一方向データストリームDSIは、マスタ装置AV1と少なくとも1のスレーブ装置AV2、PC、LSij、DSij間での、ある種のセキュア通信CIV、CIBために使用される。

Description

本発明は、さまざまな装置間でのデータ転送が、一方向又はアイソクロナス方式と、双方向又は非同期方式で行われるバス型ネットワークでの通信方法及び装置に関する。
特許文献1において、アイソクロナス及び非同期形式でのデータ転送の両方をサポートし、データストリームを処理するプロトコルプロセッサについて記載がされている。実施形態において、アイソクロナスパイプは、転送される総ての非同期データを転送する、仮想的な非同期データパイプとして動作するよう用いられている。
非同期方式で転送されるデータは、目標である装置に、必ずしも所定の時間で到着しないが、アイソクロナス方式で転送されるデータは、目標である装置に所定の時間で到着する。アイソクロナス方式で転送されるデータが、その目標である装置に到着しない場合には、続くアイソクロナスデータに遅延を生じさせないために、再送は行われない。非同期方式で転送されるデータは、目標である装置により受信が検査される。もし、データが、その目標である装置に到着しない場合には、目標である装置に到着するまで再送される。通常、制御コマンドは、目標である装置へ到着することを確実にするため非同期方式により送信される。
制御コマンドは、目標である装置が異なる場合、異なるものとして、それぞれの装置に個別に送信される。このように、制御コマンドは、それぞれの目標装置に同時には到着しない。これは、制御コマンドが、各目標装置に同時到着しないときに、不要な効果が生じるという欠点がある。
国際公開第98/47271号パンフレット
従って、本発明は、これら不要な効果を低減することを目的とする。
本発明によると、マスタ装置とスレーブ装置間のバス型ネットワーク上で、セキュア通信のための双方向データストリームと、リアルタイム通信のための一方向データストリームを用いて通信を行う方法において、一方向データストリームは、マスタ装置と少なくとも1のスレーブ装置間での、ある種のセキュア通信のために使用されることにある。これにより、ある種のセキュア情報を幾つかのスレーブ装置に対してリアルタイムに提供することが可能となる。好ましくは、一方向データストリームは、アイソクロナスデータストリームであり、双方向データストリームは非同期データストリームである。
一方向データストリームにより送信されるセキュア通信情報の効果のある種類は、制御コマンドである。本発明の方法は、タイムリーでない実行が、利用者に直接認識される効果を持つ機能を制御する制御コマンドに対して特に有利となる。その様な制御コマンドには、例えば、異なるラウドスピーカ、特にサラウンドサウンドシステムの音量制御や、ビデオウォール、立体ディスプレィ、サラウンドディスプレィといった2又はそれ以上のディスプレィが1の大きな画像を表示するマルチディスプレィビデオシステムでの輝度、色相といった映像パラメータの制御等がある。
好ましくは、一方向データストリームとして送信される、ある種のセキュア通信は、繰り返し送信される。これは、一方向データストリームの使用により低くなる確実さを、高める利点がある。例えば、制御コマンドは、繰り返し送信されるので、たとえ、幾つかの送信されたコマンドがネットワークの雑音、他の妨害又は負の影響により受信されなかったとしても、関係する総てのスレーブ装置が制御コマンドを受信する機会は増加する。この場合、タイムリーな実行には間に合わないかもしれないが、これは、めったに生じない妨害時にのみ生じるので、利用者が認識する負の効果は、従来方法の状態よりも少なくなる。好ましくは、例えばコマンドの送信を10回繰り返すといように、又は、最初のコマンドの送信から1秒間送信を繰り返すというように繰り返しの回数又は時間を所定の値に制限する。
好ましくは、通信ネットワーク上の妨害は検出され、妨害の程度が判定され、妨害の程度が所定のレベルを超えている場合は、一方向データストリームのセキュア通信への利用は抑制される。これは、比較的高い率でデータが正しく受信されないぐらい強い妨害の場合に、一方向データストリームによるセキュア通信は抑制され、妨害による負の影響を低減する利点がある。この低減は、例えば、一方向データストリームによるセキュア通信の送信先装置を削減することで、セキュア通信の種類を削減することで、又は、一方向データストリームによるセキュア通信を完全に停止することにより行われる。それぞれの通信は、例えば制御コマンドの正常な受信を確実にするため、好ましくは、双方向データストリームによる通信に置き換えられる。妨害及びその程度の検出は、例えば、双方向で送信されたデータが正常に受信されなかった回数を評価することにより行われる。例えば、否定応答の受信回数又は再送要求の回数が送信データの総数と比較される。装置特有の評価方法の使用も提案を行う。
スレーブ装置が幾つかの他の装置にセキュア通信情報を送信する必要がある場合、このスレーブ装置は、この情報を、セキュア情報として双方向データストリームにより、マスタ装置に送信し、マスタ装置が、一方向データストリームによりある種のセキュア情報として、前記情報を他の装置に送信することを提案する。ネットワークの構成と実際の処理により、装置はある状態ではマスタ装置として動作し、他の状態ではスレーブ装置として動作するかもしれない。ある種のバス型ネットワーク又はある状況下において、スレーブ装置は、一方向データストリームを発行することが禁止されており、幾つかの他の装置で、同時に受信されるべきセキュア情報を間接的に発行する可能性がある。例えば、音量の変更は、ネットワークに取り付けられ、スレーブ装置であるユーザインタフェースの利用により、ユーザが要求するかもしれない。この要求は、スレーブ装置から、一方向データストリームによりそれぞれのコマンドを発行するマスタ装置に送信される。他の解決方法は、スレーブ装置に一方向データストリームによる、ある種のセキュア通信の発行を許可することである。これは、反応性の増大という利点があるが、現在のバス型での実装では可能ではないかもしれない。
本発明によると、スレーブ装置は、セキュア通信情報を取り出すために、バスから受信する双方向データストリームと一方向データストリームの両方を読み出して復号する。これは、ある種のセキュア通信に属するデータを検出するために、一方向データストリームも読み出されることを意味する。
本発明によると、マスタ装置は、ある種のあらかじめ決められたセキャア通信情報がある場合に、一方向データストリームを用いて幾つかのスレーブ装置へのセキュア情報の発行を実行する。
好ましくは、ネットワーク、スレーブ装置又はマスタ装置が、本発明による方法を実行する手段を提供する。
本発明を実施するための最良の実施形態について、本発明の更なる利点や特徴と共に以下ではより詳細に説明する。しかしながら、本発明は、以下に記載する実施形態に限定されるものではなく、当業者がなしうる変更も含むものである。
本発明が参照するバス型ネットワークの例としては、IEEE1394バスがある。1995年のIEEE1394標準は、非同期及びアイソクロナスの両形式でのデータ転送をサポートする、安価な高速シリアルバスのアーキテクチャを実装するための国際標準である。アイソクロナスデータ転送は、有意なインスタンス間の時間間隔が、送信及び受信アプリケーションの両方で同じ間隔を持つリアルタイム転送である。アイソクロナスで転送される各データパケットは、それぞれの期間内に転送される。アイソクロナスでのデータ転送の理想的なアプリケーション例は、ビデオレコーダからテレビジョンへの転送である。ビデオレコーダは、画像と音を記録し、個々のデータの塊又はパケットを保存している。ビデオレコーダは、続いて、ある期間に渡って記録された画像と音を表す各パケットを転送し、その期間の間、テレビジョンにより表示される。IEEE1394標準のバスアーキテクチャは、アプリケーション間のアイソクロナスデータ転送のために、複数のチャネルを提供する。適切なアプリケーションに受信されることを確実にするため、6ビットのチャネル番号が、データと共に送信される。これにより、複数のアプリケーションがバスを利用してアイソクロナスデータを同時に送信することが可能となっている。非同期転送は、送信元から送信先へのデータ転送をできるだけ速く行う、従来からのデータ転送操作である。IEEE1394は、デジタル装置を相互に接続する高速シリアルバスを提供し、よって、ユニバーサルI/O接続を提供する。IEEE1394標準は、アプリケーションのためのデジタルインタフェースを定義し、よって、アプリケーションがバスにデータを送信する前に、デジタルからアナログにデータを変換する必要はない。同様に、受信側のアプリケーションは、バスからアナログデータではなくデジタルデータを受信し、よって、アナログデータをデジタルデータに変換する必要はない。IEEE1394標準により要求されるケーブルは、他の同様な装置を接続するために使用されるバルクケーブルと比較して大変細い。装置は、IEEE1394バスが動作中に、バスに接続及びバスから除去することができる。装置がバスの動作中に接続又は除去された場合、バスは、残りノード間でのデータ転送のために自動的に再構成を行う。ノードは、バス上で一意のアドレスを持つ論理的なエンティティとして捉えられる。各ノードは、識別子のためのROMと、標準化された一連の制御レジスタと、自身のアドレス空間を備えている。
IEEE1394標準で規定されるプロトコルを図1に示す。プロトコルは、トランザクション層12と、リンク層14と、物理層16と、それらに接続するシリアルバス管理ブロック10とを含む。物理層16は、IEEE1394ケーブルと、装置又はアプリケーション間の電気的、機械的な接続を提供する。物理層16は、IEEE1394バスに接続されている総ての装置がバスへのアクセスと、データの送受信を確実に行えるための調停機能も提供する。リンク層14は、非同期とアイソクロナスの両データパケット転送のためのデータパケット配送サービスを提供する。これは、確認応答を行うプロトコルを用いる非同期データ転送と、ジャスト・イン・タイムでのデータ配送のためにリアルタイムでの帯域保証を行うプロトコルを備える、アイソクロナスデータ転送の両方をサポートする。トランザクション層12は、リード、ライト、ロックを含む、非同期データ転送を完了させるために必要なコマンドをサポートする。シリアルバス管理ブロック10は、アイソクロナスデータ転送を管理するアイソクロナス資源マネージャを含む。シリアルバス管理ブロック10は、タイミングの最適な調停、バス上の総ての装置への適度な電気パワーの保証や、サイクルマスタの割当てや、アイソクロナスチャネルと帯域資源の割当てや、基本的なエラー通知といった、シリアルバス全体の構成制御も提供する。
図1は、IEEE1394標準により定義されているプロトコルを示している。アイソクロナスデータパイプは、バスを経由してアプリケーションのためのデータの送受信を行う。好ましくは、バス構造は、IEEE1394標準のバス構造である。アイソクロナスデータパイプは、プログラム可能であり、アプリケーションにより要求されるデータをうまく処理するために、データストリームの一連の命令を実行する。リンク回路には、アイソクロナスデータパイプが、アイソクロナスデータの送受信のために含まれ、非同期データパイプが、非同期データの送受信のために含まれる。アイソクロナスデータパイプと非同期データパイプからのデータは、多重してバスに送信される。バスから受信するデータは、アイソクロナスデータパイプと非同期データパイプに分離される。他の方法として、アイソクロナスデータパイプは、アイソクロナス及び非同期の両データを送受信するようにプログラムされる。
図2は、本発明による方法を実行するネットワークを示す図である。テレビディスプレィや、ビデオレコーダや、DVDプレイヤといった、幾つかの音響映像装置AV1、AV2が、ラウドスピーカLS1〜LS3とパーソナルコンピュータPCに接続されている。この実施形態において、音響映像装置AV1が、マスタ装置として構成され、他のAV2、LS1〜LS3及びPCは、スレーブ装置となっている。各装置は、ネットワークのノードに適合し、ネットワーク内の他の少なくとも1の装置と、ケーブル15により接続されている。パーソナルコンピュータPC、ラウドスピーカLS1及び音響映像装置AV2は、マスタ装置である音響映像装置AV1と直接接続されている。ラウドスピーカLS2は、音響映像装置AV2を経由して、音響映像装置AV1と間接的に接続し、ラウドスピーカLS3は、ラウドスピーカLS2と直接接続し、音響映像装置AV1とは間接的に接続している。コネクタ17は、装置がネットワークから切断或いはネットワークに接続可能であることを示している。ケーブル15は、データパケットDPIiからなるアイソクロナスデータストリームDSIと、データパケットDPAiからなる非同期データストリームDSAを転送するために設けられる。本実施形態において、音響映像機器AV2は、ビデオソースであり、アイソクロナスビデオストリームDSIvidをディスプレイ、ここでは音響映像装置AV2に、アイソクロナスオーディオストリームDSIをラウドスピーカLS1〜LS3に送信している。
通常、IEEE1394ネットワークにおいて、ラウドスピーカLS1〜LS3の音量は、各ラウドスピーカLS1〜LS3に個別に送信しなければならない非同期データパケットDPAiにより制御される。アイソクロナスストリームDSIの中の、音量制御情報CIVは、選択されたアイソクロナスストリームDSIの受信で、自動的に総てのラウドスピーカLS1〜LS3に達する。音量制御情報CIVは、総てのラウドスピーカLS1〜LS3に、同時に達する。
IEEE1394ネットワークでは、接続されている総ての装置AV1、AV2、LS1〜LS3及びPCは、非同期パケットDPAiのストリームDSA又はアイソクロナスストリームDSIのどちらかでデータを受信する。非同期パケットDPAは、1又は総てのノード、つまり、総ての装置を宛先とすることができる。1の非同期パケットDPAを選択した幾つかのノードに送信することはできない。非同期データパケットDPAは、受信ノードで正しく受信され、実行されたなら、確認応答が行われる。もし、非同期パケットDPAが正常に受信されなかった場合、送信ノードは、100msの遅延をもって、最大15回又はそれ以上のパケット再送を行うかもしれない。非同期パケットDPAの送信と確認間の遅延は、15*100msまでとなる。パケットDPAが、どの時点でバスに送信されるかについての保証はない。アイソクロナスストリームDSIは、広帯域で、データストリームDSIを受信可能な幾つかのノードに宛てたリアルタイムデータの送信に使用される。アイソクロナスデータストリームDSIは、直ちに送信されることが保証されている。幾つかのデジタルラウドスピーカLS1〜LS3の音量を制御する一般的な方法では、各デジタルラウドスピーカに、非同期パケットDPAを、それぞれ送信する。ここでは、3つのパケットDPAが必要である。パケットDPAに含まれた音量制御情報CIVがどの時点で、異なるデジタルラウドスピーカLS1〜LS3に到着するかについて予測することはできない。もし、音量制御情報CIVが、アイソクロナスストリームDSIで送信されたとすると、音量制御情報CIVは、総てのデジタルラウドスピーカLS1〜LS3で同時に受信される。音量制御情報CIVは、同じアイソクロナスストリームDSIで、デジタルオーディオデータとして送信される。音量制御情報CIVは、更なる負担なしに繰り返し送信されるかもしれない。この場合、音量制御情報は、単に、“音量増加”又は“音量減少”を示すのではなく、より詳細なコマンド、例えば、“最大音量の20%に設定”等となる。
本発明の利点は、音量制御情報CIVが、自動的にアイソクロナスストリームDSIを受信する全ノードLS1〜LS3に達し、音量制御が、総てのデジタルラウドスピーカLS1〜LS3で同時に実行されることである。もし、音量が非同期パケットDPAで制御されるとすると、各デジタルラウドスピーカLS1〜LS3で、数ミリ秒、最悪の場合は1.5秒に達する実行時間の差が生じ、これは認識可能なものとなる。
アイソクロナスストリームDSIで送信される音量制御情報CIVは、アイソクロナスストリームDSIを送信するノード、ここでは、音響映像装置AV2により送信されるが、非同期パケットDPAでの音量制御情報は、総てのノードから送信され得る。よって、音量制御情報を送信する必要があるノードは、アイソクロナスストリームに制御情報をのせるためにまず、アイソクロナスストリームDSIを送信するノードに、非同期パケットDPAを送信する。
図3は、通常のアイソクロナスデータパケットDPIの構造を示す図である。アイソクロナスデータパケットは、ISOヘッダ21と、CIPヘッダ22と、48KHzの標本化周波数の場合には、16個の4バイト(32ビット)データから構成されるペイロード23とを有する。
図4は、音量制御情報CIVのような、ある種のセキュア通信に使用されるアイソクロナスデータパケットDPIの構造を示す図である。アイソクロナスデータパケットは、ISOヘッダ21と、CIPヘッダ22とを有するが、ペイロード23はない。CIPヘッダ22は、ある種のセキュアな通信、本例では音量制御情報CIV、を提供するためのコマンドエリア24がある。図に示すアイソクロナスデータパケットDPIを受信した総てのノードは、CIPヘッダ22に、コマンドを有するコマンドエリア24が存在するか否か、実行可能であるか否かを確認して、コマンドの実行を行う。ラウドスピーカLSiは、音量制御情報CIVを確認し、実行するが、ビデオディスプレィに関する制御情報は認識しないかもしれない。
図5は、本発明の実施形態を示す図であり、6台のディスプレィ装置Dij、ここでi、j=1、2、3、が大きなウォールディスプレィを形成している。総てのディスプレィ装置Dijは、ケーブル15により直接的に又は間接的に音響映像装置AV1に接続されている。輝度制御信号CIBの発行による変更の場合、本発明によるとアイソクロナスデータストリームDSIにより行われる。これにより、総てのディスプレィDijに対して、同時に、同じ様に輝度を変更することが可能となり、利用者に負の映像効果を見せることを少なくする。
図6は、本発明が利用される他の実施形態を示す図である。ディスプレィ装置DS1〜DS4は、中心点1を囲むように配置されている。ディスプレィ装置DS1〜DS4の近くで、ディスプレィ装置DSiの上下にラウドスピーカLSi1及びLSi2(i=1〜4)が配置され、ラウドスピーカLS0及びLS5が両側に配置されている。この配置は、中心点1にいる又は付近にいるユーザに、完全なサラウンド効果に近い印象を与えるサラウンドビデオ及びオーディオの聴取を可能とさせる。この場合もまた、ディスプレィ装置DSi及びラウドスピーカLSijは、ここでは図示されないマスタ装置にネットワーク経由で接続されている。音量、輝度、その他のオーディオ又はビデオ特性を変更する場合、本発明によると、アイソクロナスデータストリームDSIで送信されるので、利用者への負の影響を低減又は完全に防ぐことができる。関連する制御情報CIVがアイソクロナスデータストリームDSIで送信されないとすると、音量バランス又はフェージング等の負の効果が生じ、利用者は、3次元空間内の自身の位置についての誤った印象を受けることとなる。利用者が聞く音が、映像と完全に一致しなくなり、利用者を苛立たせることとなる。
言い換えると、本発明は、IEEE1394ネットワークにおいて、ラウドスピーカLSiの音量制御が非同期パケットDPAによりラウドスピーカLSiに送信されることによる問題を解決するものである。DPAパケットは、1の装置にのみ、つまり、各ラウドスピーカLSiに別々に送信する必要があり、また、DPAパケットは低優先度で、つまり、必ずしもリアルタイムではなく送信されるので、音量制御情報CIVは、音量制御が実行されるまで最大1.5秒必要とする。これが欠点である。長時間必要となるのは、非同期パケットの受信が検査され、必要ならば、受信されなかった非同期パケットDPAの再送が行われるからである。更なる欠点は、それぞれのラウドスピーカLSiが、異なる時間に音量の変更を行うことであり、これは利用者に好ましくない音の印象を与えてしまう。本発明によると、ビデオ又はオーディオデータといったリアルタイムデータを転送するために使用するアイソクロナスストリームDSIを、音量制御情報CIVを送信するためにも使用する。アイソクロナスストリームDSIは、リアルタイムで伝送されるが、正しく受信されたか否かのフィードバックは行われない。よって、音量制御情報CIVは、繰り返し伝送され、1の命令の紛失を補償する。音量制御情報CIVは、システム内の総てのラウドスピーカLSiで同時に受信され、音量は総てのラウドスピーカLSiで同期して変更される。
シリアルバスプロトコルを示す図である。 本発明による方法を実行するネットワークを示す図である。 通常のアイソクロナスデータ構造を示す図である。 本発明のアイソクロナスデータ構造を示す図である。 本発明の方法が使用される形態を示す図である。 本発明の方法が使用される他の形態を示す図である。
符号の説明
1 中心点
10 シリアルバス管理ブロック
12 トランザクション層
14 リンク層
15 ケーブル
16 物理層
17 コネクタ
21 ISOヘッダ
22 CIPヘッダ
23 ペイロード
24 コマンドエリア

Claims (8)

  1. マスタ装置(AV1)とスレーブ装置(AV2、PC、LSij、DSij)間のバス型ネットワーク上で、セキュア通信のための双方向データストリーム(DSA)と、リアルタイム通信のための一方向データストリーム(DSI)を用いて通信を行う方法において、
    一方向データストリーム(DSI)は、マスタ装置(AV1)と少なくとも1つのスレーブ装置(AV2、PC、LSij、DSij)間での、ある種のセキュア通信(CIV、CIB)のために使用されることを特徴とする方法。
  2. 前記ある種のセキュア通信(CIV、CIB)は、制御コマンド(CIV、CIB)であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記ある種のセキュア通信(CIV、CIB)は、繰り返し送信されることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
  4. 通信ネットワークの妨害を検出し、その程度を判定し、妨害の程度に基づき、セキュア通信のための一方向データストリームの使用を減らすことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
  5. スレーブ装置(AV2、PC、LSij、DSij)により、他の幾つかの装置(AV2、PC、LSij、DSij)に宛てて発行されるセキュア通信のための情報は、セキュア通信のための情報として、マスタ装置(AV1)のみに宛てて発行され、
    マスタ装置が、該セキュア通信のための情報を、前記ある種のセキュア通信のための情報(CIV、CIB)として、一方向データストリーム(DSI)により他の装置(AV2、PC、LSij、DSij)に送信することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 請求項1からの5のいずれか1項に記載の通信を実行するスレーブ装置での方法において、
    スレーブ装置(AV2、PC、LSij、DSij)は、前記ある種のセキュア通信のための情報(CIV、CIB)を取り出すために、
    バスから受信する双方向データストリーム(DSA)と一方向データストリーム(DSI)の両方を読み出して復号することを特徴とする方法。
  7. 請求項1からの5のいずれか1項に記載の通信を実行するマスタ装置での方法において、
    マスタ装置(AV1)は、ある種のセキュア情報(CIV、CIB)を、一方向データストリーム(DSI)を使用して、バス上の幾つかのスレーブ装置(AV2、PC、LSij、DSij)に送信することを特徴とする方法。
  8. 請求項1から5のいずれか1項に記載の方法を実行するネットワーク、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法を実行するスレーブ装置又は、請求項1から5と7のいずれか1項に記載の方法を実行するマスタ装置。
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