JP2008512755A - ネットワーク接続スイッチング・ユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、ステーションが分散されたネットワークにおけるデータ転送の分野に関する。この場合、ネットワークは、スター型に配置された加入者ステーション１０、１２、１３、１４の間の所望の接続をセットアップするネットワーク接続スイッチング・ユニット１１を含む。対象のネットワーク・システムには、ログオン・メッセージを用いてネットワークにログオンし、ログオフ・メッセージを用いてネットワークからログオフするネットワーク・ステーションが設けられている。通常のオン動作、オフ動作により、ログオン・メッセージおよびログオフ・メッセージが送信される。１つの問題は、ネットワーク・ステーションのためのネットワーク・ケーブルがネットワーク接続スイッチング・ユニット１１から手動で切断されたとき、切断されたネットワーク・ステーションはもはや適切なログオフ・メッセージを送信することができなくなることである。本発明は、ネットワーク接続スイッチング・ユニット１１における追加の手段によりこの問題を解決する。これらは、ネットワーク・ステーション１０、１２、１３、１４の切断を検出する。次に、検出手段２６は、ネットワーク接続スイッチング・ユニット１１によって適切なログオフ・メッセージの自動的な送信を開始する。この目的のため、ネットワーク接続スイッチング・ユニット１１は、適切なログオフ・メッセージを作成するために必要な個々のネットワーク・ステーションについての全ての情報を記録する。

Description

本発明は、ステーションが分散されたネットワーク、特に、「ホーム・ネットワーク」におけるデータ転送の技術分野に関する。

特に、本発明は、スター型に配置された各ネットワーク加入者ステーションの間の所望の接続をセットアップするネットワーク接続スイッチング・ユニットに関する。

発明の背景
ホーム・セクターにおけるネットワーク・デバイス（機器）のために、様々なホーム・ネットワーク規格を利用可能である。

企業コンソーシアム、具体的には、マイクロソフトを中心とするコンピュータ業界における各企業は、既存のインターネット・プロトコル（ＩＰ）に基づくネットワーク制御ソフトウエアの１つの仕様を定める作業を開始している。このネットワーク・システムは、ユニバーサル・プラグ・アンド・プレイ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｐｌｕｇ ａｎｄ Ｐｌａｙ）の頭文字、ＵＰｎＰとして知られるようになっている。このシステムにおいては、仕様は、主に、民生用電子機器のために定められているのみではなく、他の機器、具体的には、パーソナル・コンピュータ、冷蔵庫、電子レンジ、洗濯機などの白物家電、家庭電化製品のほか、暖房コントローラ、照明コントローラ、アラーム・システムなどがネットワークに組み込まれる。ＵＰｎＰネットワークを実行するために好適に使用される転送システムは、公知のイーサーネット（登録商標）・バス・システムに基づくものである。このバス・システムの多くの様々な態様が規格化され、ホーム・ネットワーク・セクタにおいて、それぞれの最適な態様を選択することができる。

ホーム・ネットワーク・セクタにおいては、二線式の銅ケーブルの使用に基づく「スター型ケーブル配線（ｓｔａｒ ｃａｂｌｉｎｇ）」が推奨されている。例えば、標準的な、１００メガビット／秒（Ｍｂｐｓ）の１００ＢＡＳＥ−ＴＸと呼ばれる態様を使用することができる。この態様では、最大１００ｍの長さの「ＣＡＴ／５ケーブル」を使用することができる。スター型ケーブル配線の場合には、各ケーブルは一緒にネットワーク接続スイッチング・ユニットにおける個々のネットワーク・ステーションにルーティングされる。このネットワーク接続スイッチング・ユニットは、「スイッチ」や「ハブ」とも呼ばれる。このようなネットワーク接続スイッチング・ユニットは、データ・パケットを個々の加入者ステーションの間で搬送することができ、この目的のために必要な専用の制御ロジックおよびソフトウエアを有する。

ＵＰｎＰネットワーク・システムには、新たに加入するステーションはネットワークにログオンしなければならず、切断されるステーションは、ネットワークからログオフしなければならないという決まりが含まれる。これは、より詳細に後述する特別のメッセージを用いて行われる。

ここで示されたネットワークのシナリオにおいては、ネットワーク・ステーションが通常の方法で切断されずに、ネットワークから単純に手動で引き抜かれると、このような方法でネットワークから消えるネットワーク・ステーションは、もはや正しいログオフ・メッセージを送信することができなくなるという問題がある。これにより、不一致が生じる。ネットワークは、ネットワーク・デバイスを、既にネットワークに存在していないにも関わらず、依然として存在しているかのように管理する。これにより、他のネットワーク・ステーションが、消えたネットワーク・ステーションに対する通信の試行を継続することになり、ネットワークにおいて不要なデータ送信の試行が発生する。このような試行は、「タイムアウト（ｔｉｍｅ ｏｕｔ）」の期間が終了するまで停止されない。即ち、この間、送信側のデバイスはブロックされる。

本発明は、このように概略的に説明した問題に対し、中央ネットワーク接続スイッチング・ユニットの設計の拡張に基づく解決法を提供する。本発明の一般的なアイディアは、ネットワーク・ステーションがネットワークから引き抜かれたことを検出する手段をネットワーク接続スイッチング・ユニットが含むようにして、この場合に、消えているネットワーク・ステーションのための適切なログオフ・メッセージが他のネットワーク・ステーションに配信されるようにすることにある。

この解決法は独立請求項１に記載されている。適切なログオフ・メッセージを送信できるようにするために、ネットワーク接続スイッチング・ユニットが、直接接続されたデバイスによって送信されたログオン・メッセージおよびログオフ・メッセージを評価および記録する評価手段を含み、ネットワーク・ステーションが手動で引き抜かれたことが識別された場合には、記録された情報に依存して、適切なログオフ・メッセージを作成することが可能であると有用である。

従属請求項に記載された手段により、本発明の装置に対して有用な発展および改善が得られる。

本発明の例示的な実施の形態を各図面に示し、以下、より詳細に説明する。

図１は、４つのネットワーク・ステーションを有するスター型のホーム・ネットワークを示している。中央には、中央ネットワーク接続スイッチング・ユニット１１が示されている。このネットワーク接続スイッチング・ユニット１１には、４つのネットワーク接続ポイント２５（「ポート」とも呼ばれる）を介して、４つの異なるＵＰｎＰデバイスが接続されている。参照符号１０は、パーソナル・コンピュータを示し、参照符号１２は、ディジタル・ビデオ・レコーダを示し、参照符号１３は、ビデオカメラを示し、参照符号１４は、ＴＶセットを示している。ネットワーク接続スイッチング・ユニット１１から、個々のネットワーク・ステーションに接続ラインがスター型に出ている。ネットワークにおけるデータ転送のために使用される転送システムは、イーサーネット（登録商標）・バス・システムの上述した１００ＢＡＳＥ−ＴＸの態様である。選択されたアプリケーションの例としては、このような態様は、適切なものであると考えられるが、他のアプリケーションのインスタンスにおいては、転送システムとして別の態様を使用することもできる。より高いデータ・レートの場合には、例えば、「１０００ＢＡＳＥ−Ｔ」、「１０００ＢＡＳＥ−ＳＸ」、または、「１０００ＢＡＳＥ−ＬＸ」が利用可能である。最後の２つの態様は、この場合、光グラス・ファイバー技術に基づいている。例えば、ホーム・ネットワーク・セクタの外のアプリケーションでは、最大１０ギガビット／秒（Ｍｂｐｓ）の転送レートの各態様を使用することができる。これらは、１０ＧＢＡＳＥ−ＬＸ４など、「１０ＧＢＡＳＥ」の態様である。

イーサーネット（登録商標）・バス・システムは、転送フレームが失われるため、より高いプロトコル・レイヤーのためには安全な接続を提供しない。これは、有用なデータを大量に転送するのに満足なものではない。このため、転送は、より高いプロトコル・レイヤーによって保護されることが多い。ＵＰｎＰネットワーク・システムのために、次に高いプロトコル・レベルは、データ通信用のＯＳＩレイヤー・モデルのネットワーク・レイヤーのレベルのＩＰプロトコル（インターネット・プロトコル）である。まず、データ・リンク・レイヤーは、これに基づくＴＣＰプロトコル（通信制御プロトコル）によって提供される。両方のプロトコル・レベルは、もはや、イーサーネット（登録商標）規格の一部を構成するものではなく、専用の規格が適用される。これらの規格について、本発明の開示のために、単に参照のみしておく。ＵＰｎＰネットワーク・システムにおいて定められた完全なプロトコル・アーキテクチャは、ＵＰｎＰ仕様書（ｗｗｗ．ｕｐｎｐ．ｏｒｇから入手可能である。）において見つけることができる。

以下の文章は、本発明のネットワーク接続スイッチング・ユニット１１の設計をより詳細に説明したものである。参照符号２０は、ネットワーク接続スイッチング・ユニット１１のスイッチング・マトリックスを示している。これは、ネットワーク接続ポイント２５を介して接続される各ネットワーク・ステーションの間の任意の接続をセットアップするために使用される。スイッチング・マトリックス２０を制御するために、ネットワーク接続スイッチング・ユニット１１において、マイクロコントローラ２２が使用される。このマイクロコントローラ２２は、ネットワーク接続スイッチング・ユニット１１における他のタスクを実行するためにも使用される。これに関し、以下により詳細に説明する。

インターフェース回路２１は、イーサーネット（登録商標）・プロトコルに関する回路要素を含む。参照符号２３は、メモリ・ユニット、またはこのようなメモリ・ユニットにおけるメモリ領域を表す。このメモリは、本発明に従って評価されるログオン・メッセージのための情報を記録するためにも使用される。さらに、参照符号２４は、このメモリ領域内の特別なレジスタを示している。この特別なレジスタ２４は、ネットワーク接続が手動で切断されたかどうかを検出する検出手段２６に直接リンクされ、検出手段２６は、インターフェース回路２１に設けられる。このような接続、切断の各イベントを検出するために、従来技術において複数の解決法が知られている。特に、シリアル・バス・スタンダードＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）のために使用される、対応する検出手段について言及する。また、バス・システムＩＥＥＥ−１３９４のため、さらに、バス・システムＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｂｕｓ）のための同様の検出手段も知られている。簡単に述べると、これらの検出手段においては、ネットワーク・コネクタを引き抜くと、特定の接点が開くか、または、閉じ、関連するストレージ・フリップフロップが設定、または、再設定される。メモリ領域２３に存在する特別のレジスタ２４を用いた本発明の解決法の場合には、フリップフロップの出力が直接レジスタ２４に供給され、このレジスタ２４は、マイクロコントローラ２２によって適切に読み出され、評価される。

好適なネットワーク接続ポイントは、公知のＲＪ４５コネクタを受け入れることができる通常のプラグ・コネクタである。

図３は、本発明に基づくネットワーク接続スイッチング・デバイスに必要な特別なプロトコル・アーキテクチャを示している。２つのイーサーネット（登録商標）・プロトコル・レベルであるイーサーネット（登録商標）ＰＨＹおよびイーサーネット（登録商標）ＭＡＣは、ボトム・レベルに位置している。これらの上には、上述したプロトコル・レベルＩＰが存在する。トランスポート・レイヤーのレベルでは、ＵＤＰプロトコル（ユーザ・データグラム・プロトコル）が位置し、このＵＤＰプロトコルは同様に、安全なデータ転送をサポートしていない。代わりに、このプロトコルは、スピードの点では、安全なＴＣＰプロトコル（転送制御プロトコル）よりも優れている。

この上には、ＨＴＴＰプロトコル（ハイパーテキスト転送プロトコル）の特別版が存在する。これはＨＴＴＰＭＵプロトコル（ＵＤＰ上のＨＴＴＰマルチキャスト）である。従って、ＨＴＴＰメッセージは、包括的なアドレス指定（ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ）を用いてボトムのＵＤＰおよびＩＰプロトコル・レベルを介して転送される。

さらに、ＨＴＴＰＭＵプロトコル・レベルの上には、ＳＳＤＰプロトコル（シンプル・サービス・ディスカバリー・プロトコル）が存在する。２つのトップ・プロトコル・レベルのＳＳＤＰおよびＨＴＴＰＭＵは、この場合における本発明の解決法のために完全に実施される必要はない。本発明の解決法によれば、ネットワーク接続スイッチング・ユニットは、本発明を実行するために「ＵＰｎＰ Ｎｏｔｉｆｙ（通知）」の各メッセージを評価することが必要となるだけである。これらのメッセージは、ＵＰｎＰデバイスが関連しているかどうかを明らかにするために、発信されるパケットにおいてネットワーク接続スイッチング・ユニットによるサーチの実施が必要なものである。

上述したように、これは、ＨＴＴＰＭＵ規格に基づいてＵＤＰパケットとして送信される「ＳＳＤＰ」メッセージである。上述した例においては、このような通知（Ｎｏｔｉｆｙ）メッセージの一般的な構造のみが示されている。メッセージのイタリック体で示された部分は、実際のＵＰｎＰネットワークにおいて特定の値に置き換えられる必要がある。例えば、詳細なＵＰｎＰ通知メッセージは、以下のように現れる。

なお、一般的なメッセージ形式における太字の後の部分にキー情報を見つけることができる。これらは、第１に、キーワードの「Ｎｏｔｉｆｙ」、第２に、パラメータのＮＴおよびＮＴＳである。ＵＰｎＰの仕様書には、他のサブモジュールのための同様のメッセージが含まれる。しかしながら、これらの場合、パラメータＮＴの後のパラメータの記述は異なる。本発明にとって重要なモジュールは、例示的なログオン・メッセージとして上に示したエントリー「Ｒｏｏｔ Ｄｅｖｉｃｅ」に対応する。関連するＵＰｎＰデバイスがネットワークから手動で引き抜かれた場合には、ネットワーク接続スイッチング・ユニット１１により、このデバイスのための適切なログオフ・メッセージが作成されなければならない。ＵＰｎＰ仕様書に基づく対応するログオフ・メッセージは、以下のような一般的な形式を有する。

具体的に例示するケースでは、ログオフ・メッセージを適切に作成するために、ネットワーク接続スイッチング・ユニットは、パラメータＮＴ：の後に入力された「ＵＰｎＰ：ｒｏｕｔｅ ｄｅｉｃｅ」を有するパケットを発生させる必要があるだろう。パラメータＵＳＮ：には、デバイスが通知（Ｎｏｔｉｆｙ）パケット、即ち、ログオン・メッセージを送信する際に使用する値が入力される。従って、この例での正しいログオフ・メッセージは以下のように現れる。

図４は、中央ネットワーク接続スイッチング・ユニット１１からのネットワークにおけるログオン・メッセージを評価するためのプログラムの例をフローチャートの形態で示している。このようなログオン・メッセージの評価は、比較的単純な事柄である。なぜならば、関連するＵＰｎＰメッセージは単純なＡＳＣＩＩテキストであり、このＡＳＣＩＩテキストは、ヘッダと情報の各行からなる基本的な形式で配列され、符号語、句読点、およびそれに続く各値を含んでいるからである。

プログラムの開始は、図４において参照符号３０によって示されている。後に続くテスト３１では、受信されたパケットが「マルチキャスト転送モード（ｍｕｌｔｉｃａｓｔ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｍｏｄｅ）」を用いて送信されたかどうかを判定するためにチェックが実行される。これは、受信したパケットの「ヘッダ」におけるターゲットＩＰアドレスから明らかにすることができる。上に挙げた例示的なＮｏｔｉｆｙ^＊ＨＴＴＰ／１．１メッセージは、標準的なマルチキャスト・アドレス２３９．２５５．２５５．２５０および標準的なポート１９００を示している。マルチキャスト転送が使用されなかった場合には、データ・パケットの評価はステップ３６において終了する。データ・パケットがマルチキャスト・モードにおいて実際に転送された場合には、テスト３２は、データ・パケットの後続する部分がさらなる「ヘッダ行」としての行「Ｎｏｔｉｆｙ^＊ＨＴＴＰ／１．１」を含むかどうかをチェックする。該当しない場合には、再びプログラムは、プログラム・ステップ３６によって終了する。テストの結果が肯定的である場合には、データ・パケット内の全ての後続行が空行が存在するポイントまで抽出される。抽出された各行は、図示するように評価される。第１に、テスト３３は、パラメータＮＴＳの後にエントリー「ｓｓｄｐ：ａｌｉｖｅ」が存在するかどうかをチェックする。該当しない場合には、再びプログラムは、プログラム・ステップ３６によって終了する。該当する場合には、パラメータ「ＨＯＳＴ」、「ＮＴ」、および「ＵＳＮ」の各値が関連するメモリ領域２３に記録される。さらに、プログラム・ステップ３５において、分析のためのデータ・パケットを受信するために使用されたマルチキャストＩＰアドレスおよびネットワーク接続ポイント２５（ポート番号）が内部メモリ領域２３に入力される。そして、プログラムは、プログラム・ステップ３６により終了する。

説明するプログラムの拡張は、さらに、「ＵＰｎＰ」ログオフ・メッセージが評価される場合がある。原則的には、パラメータＮＴＳの後にエントリー「ｓｓｄｐ：ｂｙｅｂｙｅ」が存在するかどうかをチェックするテスト３３だけを用いて、同じプログラムを使用することが可能である。この場合、ログオフ・メッセージが関係する。このエントリーが識別されると、パラメータの各エントリーは、次に、上述したように同様に評価される。関連するデバイスが後にネットワーク接続スイッチング・ユニット１１から手段で切断されたときに、追加のログオフ・メッセージが作成されないように、内部メモリ領域２３内の関連する記録された各パラメータは、消去される必要がある。

図５は、さらに、ネットワーク接続スイッチング・ユニット１１によって実行されるプログラムのフローチャートを示している。プログラムは、プログラム・ステップ４０において開始する。しかしながら、このプログラムは、ネットワーク接続スイッチング・ユニット１１が接続されたネットワークのステーションのうちの１つがネットワークの接続ポイントの１つから切断されたことを検出したときのみに、開始する。これは、上述したネットワークの各ステーションの切断を検出する検出手段２６によって識別され、中断により、ネットワーク接続スイッチング・ユニット１１内のマイクロプロセッサ２２に報告される。図５に示されているプログラムは、従って、このようにトリガーされる中断のための中断サービス・ルーチンに対応する。

プログラム・ステップ４１においては、マイクロプロセッサ２２は、特別のレジスタ２４内のエントリーを読み出す。この特別のレジスタ２４において、ビットの設定は、４つのネットワーク接続ポイント２５の中で、切断の検出が発生したことを示している。次に、プログラム・ステップ４２において、切断されたネットワーク接続ポイント２５を介して接続されたネットワーク・ステーションのための記録されたパラメータの値が読み出される。さらに、プログラム・ステップ４３において、マルチキャストＩＰアドレスおよびネットワーク接続ポイント２５の番号（ポート番号）が読み出される。プログラム・ステップ４４において、次に、切断されたネットワーク・ステーションのための適切なログオフ・メッセージが作成される。各パラメータの値、およびこの目的のために必要な他の記述は、プログラム・ステップ４２、４３において読み出されている。完成したログオフ・メッセージは、上述した例において説明した形式を有する。プログラム・ステップ４５において、さらに、特別なレジスタ２４において以前に設定されたエントリーは再び消去される。同様に、ログオフしたネットワーク・ステーションのための関連する各エントリーは、通常のログオフの場合のように、ここで、メモリ領域２３から除去される。中断サービス・ルーチンは、プログラム・ステップ４６によって終了する。従って、ネットワーク接続スイッチング・ユニット１１が更新され、さらなる監視処理のために初期の状態に戻される。

中央ネットワーク接続スイッチング・ユニットを有するスター型のネットワークの構造を示す図である。 本発明のネットワーク接続スイッチング・ユニットのブロック図である。 本発明に基づくネットワーク接続スイッチング・ユニットのプロトコル・アーキテクチャを示す図である。 ログオン・メッセージを評価するのに使用可能なプログラムのフローチャートである。 ネットワーク・ステーションの手動の切断が識別されたときに適切なログオフ・メッセージを作成する切断プログラムのフローチャートである。

Claims (6)

1. 複数のネットワーク接続ポイント（２５）と、
   前記ネットワーク接続ポイント間の物理的な接続を、断続的に、または、周期的に反復してセットアップするスイッチング手段（２０）と、
   ネットワーク接続ポイント（２５）での接続の切断を識別する検出手段（２６）と、
   を備え、さらに、
   前記ネットワーク接続ポイント（２５）を介して接続されたネットワーク・ステーション（１０、１２、１３、１４）からのログオン・メッセージおよびログオフ・メッセージを評価する評価手段（２２）と、
   ログオンされたネットワーク・ステーションを記録する記録手段（２３）と、
   前記検出手段（２１）がネットワーク接続ポイント（２５）での接続の切断を識別したときにネットワーク・ステーション（１０、１２、１３、１４）からのログオフ・メッセージをシミュレートするログオフ・メッセージ作成手段と、
   を備えることを特徴とする、ネットワーク接続スイッチング・ユニット（１１）。
2. 前記ログオフ・メッセージ作成手段は、前記ログオフ・メッセージのための正しいアドレス情報を確認するために、前記記録手段（２３）にアクセスして前記ログオフ・メッセージを作成する、請求項１に記載のネットワーク接続ユニット（１１）。
3. 前記ログオフ・メッセージ作成手段は、前記ログオフ・メッセージを複数、または、全てのネットワーク接続ポイント（２５）を介して送信するために、前記ログオフ・メッセージの送信を周期的に繰り返すか、または、包括的なアドレス指定を使用してログオフ・メッセージを複数、あるいは全てのネットワーク・ステーション（１０、１２、１３、１４）に対して同時に送信する、請求項１または２に記載のネットワーク接続スイッチング・ユニット。
4. 前記ログオフ・メッセージ作成手段は、「シンプル・サービス・ディスカバリー・プロトコル」に基づいて設計されており、「ｓｓｄｐ： ｂｙｅｂｙｅ ｍｅｓｓａｇｅ」のようにログオフ・メッセージを作成する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のネットワーク接続スイッチング・ユニット（１１）。
5. 前記検出手段は、ネットワーク・ポイント（２５）での接続の前記切断を識別し、前記記録手段（２３）内のレジスタ（２４）に接続される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のネットワーク接続スイッチング・ユニット（１１）。
6. 当該ネットワーク接続スイッチング・ユニット（１１）は、ユニバーサル・プラグアンドプレイ・システムに基づいて動作するネットワークにおいて動作するように設計されてなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のネットワーク接続スイッチング・ユニット（１１）。

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