JP2019503147A - スポラディックネットワークトラフィックの超低送信レイテンシー - Google Patents

Abstract

本発明は、パケット交換ネットワークを通じてスポラディックデータストリーム（Ｓストリーム）を送信する方法に関し、このネットワークは、スケジューリングされた連続優先時間ウィンドウ内での優先データ送信の送信を更に実行する。より詳細には、スポラディックデータストリームの送信の前に、少なくとも、上記スケジューリングされた優先時間ウィンドウの外部のスポラディックデータストリームを送信するタイミングに関連する情報を含む予約フレーム（ＲＳＶフレーム）の送信が先行する。

Description

本発明は、例えば、アラームデータストリーム等の、いわゆる「スポラディック」ストリーム（すなわち、非周期的で予測不可能のストリーム）のデータ送信に関する。

レイテンシー及び伝送遅延変動を受けることが不可能である制御データのトランスポートを可能にするレイヤー２機能の導入に起因して、パケット交換ネットワークが産業用制御応用にますます用いられている。例えば、低レイテンシーサンプリングデータ、制御（閉ループにおけるもの）及び画像ストリーミング（例えば、画像処理）は、非常に厳格なレイテンシー要件を有する。制御ループの一部としての画像ストリーミング及び関連付けられた処理は、収束ネットワークにおいて提供することができるベストエフォートトランスポートよりも多大な要件を有する。

同時に、ベストエフォートストリームはタイムクリティカルではなく、むしろ干渉ストリームの一定の発生源を提供する。特に産業分野のバス：ＥｔｈｅｒＣＡＴ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ Ｐｏｗｅｒｌｉｎｋ、ＴＣｎｅｔ、ＰＲＯＦＩＮＥＴ等の要件に対する交換Ｅｔｈｅｒｎｅｔの適合のために、解決策が漸進的に開発されている。全てのこれらの解決策は、スケジューリングされたストリームのサポートを提供する、標準Ｅｔｈｅｒｎｅｔプロトコルに対する特定の追加物に依拠している。

これらの適合によって用いられる共通のスキームは、時間ウィンドウにおける送信多重化の編成に基づいており、各ウィンドウは、特定のストリームのために予約されている。時間ウィンドウの数及び反復周波数は、応用の要件に従って決定される。

スケジューリングされたストリームを生成する通常の現在の制御応用は、周期的活動を有する。送信多重化終端点は、図１の例に示すように、周期的サイクルにおいて編成される。各サイクルは、スケジューリングされた（低レイテンシー）ストリーム（スケジューリングされたフレームＳＦＲ）のために予約された一連の時間ウィンドウＳＴＷと、スケジューリングされていないストリームのために予約された一連の時間ウィンドウＮＳＴＷ（図１の破線）とを含む。

スケジューリングされたストリームとスケジューリングされていないストリームとの間の干渉に起因する潜在的なレイテンシーの発生源を更に低減するために、プリエンプション機構も導入される。プリエンプションは、スケジューリングされていないストリーム時間ウィンドウとスケジューリングされたストリーム時間ウィンドウとの間の移行に介入する。特に、そのような移行に際して、スケジューリングされたストリームの開始は、以前のスケジューリングされていないストリーム時間ウィンドウ中に開始したフレームの送信の終了と同時とすることができる。そのような場合、スケジューリングされたフレームは、現在のスケジューリングされていないフレーム（図２においてＮＳＦＲと称される）の送信が終了するまで、送信することができない。

スケジューリングされていないフレームの残りの部分の送信機会をプリエンプトすることによって、スケジューリングされたストリームが追加の遅延を被ることを回避することが可能である。プリエンプション動作を容易にするために、スケジューリングされていないフレームを細分化していくつかのフラグメントｆ１、ｆ２にすることができ（図３）、それにより、残りのフラグメントｆ２の送信が、スケジューリングされたストリーム送信が完了するまで延期される。

全てのタイプのストリームをトランスポートすることが可能である、収束ネットワークのサポートのための単一の標準規格を提供するために、ＩＥＥＥ機関は、２つの機構を定義している。
・標準規格ＩＥＥＥ−８０２．１Ｑｂｖによる、異なるタイプのストリーム（スケジューリングされたもの及びスケジューリングされていないもの）のための時間ウィンドウの予約に依拠するスケジューリングスキーム、
・標準規格ＩＥＥＥ−８０２．３ｂｒ及び８０２．１ｂｕによる、いわゆる「速達」フレームの同時送信に際したいわゆる「通常の」フレームの細分化スキームを特定するプリエンプションスキーム。
８０２．１Ｑｂｖは、周期的カレンダー表に基づいており、この周期的カレンダー表の各エントリは、特定のクラスのストリーム、例えば、スケジューリングされたもの又はスケジューリングされていないものの送信のために予約された時間ウィンドウを規定している。

したがって、これらの標準規格は、上記の現行の標準規格によって提供されるサービスと同様のサービスを提供することができる、最小レイテンシーでの周期的にスケジューリングされたストリームのトランスポートの完全なフレームワークを提供する。

スケジューリングされたストリームの送信スケジュールは、ネットワーク全体にわたって固定されなければならない。フレームが「トーカー」（送信エンティティ）によって送信され、これに後続してそのフレームのパスに沿ってノードによって中継される厳密な時刻は、中央集中的に計算されるとともに、管理手段によって各ノードにおいて設定される。そのような構成は、静的であるとともに、周期的にスケジューリングされたストリームにのみ適合されている。

スポラディック（すなわち、非周期的で予測不可能の）低レイテンシーストリームは、そのような種類の機構によってハンドリングすることができない。これらのストリームは、最良の場合でも、プリエンプションの利益を受けることができるものの依然として可変のレイテンシーを被る。例えば、アラームが、スポラディックストリームの典型的な発生源である。

本発明は、この状況を改善することを目的とする。
そのために、本発明は、パケット交換ネットワークを介してスポラディックデータストリームを送信する方法を目的とする。このネットワークは、スケジューリングされた連続優先時間ウィンドウ内での優先データ送信の送信を更に実行するタイプのものである。

より詳細には、スポラディックデータストリームの送信の前に、少なくとも、上記スケジューリングされた優先時間ウィンドウの外部のスポラディックデータストリームを送信するタイミングに関連する情報を含む予約フレームの送信が先行する。

このように、本発明は、プリエンプションを用いることによって、ただし、ネットワークの連続交換／多重化ステージにおいて遭遇するトラフィックの干渉に起因してスポラディックストリームを遅延にさらすことなく、これらのスポラディックストリームを送信することを可能にする。

したがって、本発明は、スポラディックストリームの送信のためのスイッチの出力ポート等の送信エンティティにおいて送信ウィンドウを動的に予約する機構を提案する。このために、帯域内ショートシグナリングメッセージ（例えば、「予約」フレーム）が、スポラディックストリームに先行して送信される。予約フレームは、ストリームと同じパスを辿り、このストリームがトラバースするスイッチの出力ポートにおいて送信ウィンドウのオープンを適時にトリガーすることが可能であるように十分迅速に送信される。この送信ウィンドウは、スポラディックストリームに専用のキューに関連付けられる。

したがって、特定の実施の形態において、スポラディックデータストリームの送信は、ネットワークを通じて所定のパスを辿る。このパスは、ネットワークの送信エンティティの、発信エンティティから受信エンティティまでの間のホップによって規定することができる。したがって、上記送信エンティティのうちの１つによって上述の予約フレームが受信されると、送信エンティティは、この送信エンティティが上記タイミングに従って上記スポラディックデータストリームを送信するのに利用可能であるか否かをチェックし、
−利用可能である場合、この送信エンティティは、上記タイミングに従って上記スポラディックデータストリームを送信する時刻を予約し、
−利用可能でない場合、この送信エンティティは、上記タイミングに従って上記スポラディックデータストリームを送信するこの送信エンティティの利用不可能性に関連する情報を含むメッセージを発信エンティティに返送し、それにより、上記タイミングに従った上記スポラディックデータストリームの送信を破棄するようにする。

上述の「この送信エンティティの利用可能性」は、この送信エンティティによる以前のスポラディックデータストリームの送信が既に上記タイミングにおいてスケジューリングされているか否かをチェックすると決定することができる。

特定の実施の形態において、上述のメッセージは、単に、上記スポラディックデータストリームの送信の破棄のインジケーションを有して、発信エンティティに返される上記予約フレームに対応することができる。

−スポラディックデータストリームの送信は、ネットワークを通じて所定のパスを辿り、このパスは、ネットワークの送信エンティティの、発信エンティティから受信エンティティまでの間のホップによって規定され、
−優先データは、上記連続優先時間ウィンドウのうちの１つの後の追加の時間ウィンドウ内で、所定の最小サイズ長を有する優先データフレームフラグメントの送信を可能にするように構成可能であり、上記フラグメントは、上記スポラディックデータフレームに先行する送信のためにプリエンプトされる、
一実施の形態において、
予約フレーム内に含まれ、上記タイミングに関連する上述の情報は、１つの追加ウィンドウ内で優先データの１つのフラグメントを送信することが可能である、上記パスに沿った複数の送信エンティティを考慮に入れることができる。

したがって、予約フレームは、最悪の場合の最小サイズのフレームフラグメントを、スポラディックストリームのために予約されたウィンドウのオープン前に依然として送信することができることを保証する時刻において通常のストリームに関連付けられたウィンドウのクローズをプログラムする。したがって、このスポラディックストリームがスイッチに入ると直ちに、その宛先出力ポート上の専用キューにこのスポラディックストリームを転送することが可能である。このキューは、遅延なしに提供され、それにより、干渉する通常のトラフィックに起因し得るレイテンシーがなくなる。

このように、対応する一実施の形態において、予約フレームは、パスの各送信エンティティによる、スポラディックデータストリームの送信のために時間ウィンドウを予約する情報を含むことができ、上記発信エンティティは、それぞれの時刻において、各送信エンティティについてスポラディックデータストリームの送信のために時間ウィンドウを開始及びクローズするインジケーションを有する上記予約フレームを発信し、
ｔ_ｃｕｒｒ＋Δ及びｔ_ｃｕｒｒ＋Δ＋Ｔ_ｓｐｏｒであり、ここで、
○ｔ_ｃｕｒｒは、ネットワークにおける共通クロックによって与えられる現在の時刻であり、
○Δ＝（ＮＢＨｏｐ−１）＊ＷＣＭＦＳＤであり、
・ＮＢＨｏｐ−１は、パスにおける受信エンティティの前の残りの送信エンティティをカウントする可変数であり、
・ＷＣＭＦＳＤは、上記所定の最小長の２つ分未満に対応する長さを有する優先データフラグメントを送信する推定された持続時間であり、
○Ｔ_ｓｐｏｒは、上記スポラディックデータストリームの送信の持続時間である。

例えば、上記でＷＣＭＦＳＤと示される持続時間は、上記所定の最小長の２つ分よりも１オクテット小さいものに対応する長さを有する優先データフラグメントを送信する推定された持続時間に対応することができる。

例えば、予約フレームは、パスにおいて送信エンティティから次の送信エンティティに送信することができ、各送信エンティティは、予約フレームのコンテンツを変更することが可能である。したがって、数ＮＢＨｏｐ−１は、
−発信エンティティを出るときの予約フレームにおいて、パスにおける送信エンティティの総数に対応し、
−予約フレームを受信する各送信エンティティによって、予約フレームにおいてデクリメントされる。

可能な一実施の形態において、送信エンティティは、上記ネットワークのスイッチである。

可能な一実施の形態において、スポラディックデータは、アラームデータ及び／又は１つ若しくはいくつかのセンサーから生成されるデータである。

本発明の可能な応用において、上述のネットワークは、産業ネットワーク（又は自動車ネットワーク）とすることができ、それにより、センサー、又は例えば、いわゆる「スポラディックストリーム」（長期的に事前にスケジューリングされることが多い通常の電気通信ストリームとは別個のものである）においてアラームメッセージを生成することが可能である他の任意のデバイスを伴う。

また、本発明は、発信エンティティと、少なくとも１つの送信エンティティとを備える、パケット交換ネットワークを通じてスポラディックデータストリームを送信するシステムも目的とする。上記発信エンティティ及び送信エンティティの各々は、上記で規定された、本発明に従った方法を実行する論理回路を備える。

そのような論理回路は、本発明の方法を実行するコンピュータープログラムのデータを記憶及び読み取りするメモリ（ＭＥＭ）と協働するプロセッサ（ＰＲＯＣ）、並びに、予約フレームを（発信エンティティ部分上で）書き込み及び送信するか又は（送信エンティティ部分上で）受信及び読み取りするかを行い、この予約フレーム内に含まれている情報に際して、本発明の方法を実行する、通信インターフェース（ＣＯＭＩＮＴ）を備えることができる。そのような論理回路の一例は、以下で（特に、送信エンティティ部分について）言及される図６において提示される。

また、本発明は、予約フレームを解釈し、スポラディックデータストリームの送信のために予約フレームのコンテンツに従って時間ウィンドウを予約する論理回路を備える、そのようなシステムの送信エンティティも目的とする。

また、本発明は、スポラディックデータストリームの送信に先行して、予約フレームを発信する論理回路を備える、システムの発信エンティティも目的とする。

また、本発明は、プロセッサによって稼働されると、本発明の方法を実行する命令を含む、コンピュータープログラム製品も目的とする。

本発明は、添付図面の図に、限定としてではなく例として示される。添付図面において、同様の参照符号は同様の要素を参照する。

既知の現行のＩＥＥＥ標準規格による、スケジューリングされた時間ウィンドウＳＴＷにおける送信のためにスケジューリングされたフレームＳＦＲを概略的に示す図である。 スケジューリングされていないフレームがスケジューリングされたフレームの送信を遅延させる場合がある状況を示す図である。 既知の現行のＩＥＥＥ標準規格による、図２の状況を回避するように、スケジューリングされていないフレームのフレームフラグメントｆ１、ｆ２が送信のために管理される状況を示す図である。 スポラディックストリーム送信のために既に保留中である予約が存在しない場合の、本発明による、スポラディックストリーム送信に先行する予約フレームの送信スキームを示す図である。 スポラディックストリーム送信のために既に保留中の予約が実際に存在する場合の、本発明による、スポラディックストリーム送信に先行する予約フレームの送信スキームを示す図である。 本発明の実施形態の可能な一例示による方法の詳細なフローチャートを示す図である。

図４及び図５を参照すると、スポラディックトーカー（Ｓトーカー）が、スポラディックストリームを発信する端局である。

スポラディックストリーム（Ｓストリーム）は、Ｓトーカーとリスナーとの間で、フルリンク速度で交換される有限の（限られた）数のフレームから構成される。

ユニキャストＳストリームのみが、本例において検討される。

Ｓストリームは、双方向性パスによって搬送される。パスの順方向は、Ｓトーカーからリスナーに向かい、一方、逆方向は、リスナーからＳトーカーに向かう。

予約フレーム（ＲＳＶフレーム）は、Ｓストリームと全く同じ転送パス上で転送される特定のシグナリングフレームである。

カットスルー転送は、フレームが各フレームの完全性の検証を待つことなく転送されるフレーム転送スキームである。

最悪の場合の最小フラグメントサイズは、元のフレームが細分化されるときにフレームフラグメントが有する可能性がある最大サイズである。例えば、６４バイトの最小フラグメントサイズ（通常の標準規格によって決定されるもの）の場合、最悪の場合の最小フラグメントは１２７バイトであり、このフラグメントは、更に分割して２つの最小サイズフラグメントにすることはできない。

Ｓトーカーは、このＳトーカーが開始する各Ｓストリームについて、対応するパスが含むホップ数（図４の例におけるＮＢＨｏｐ＝３）の知識を有する。

Ｓトーカーは、そのリスナーへのパスに属する各リンク上の送信時間ウィンドウの編成の知識を有する。この情報は、各可能なリスナーに関連付けられたカレンダー表に記憶される。

簡単にするために、ネットワーク内の全てのリンクは、この例において同じ容量（すなわち、ビット毎秒において表現される最大ビットレート）を有する。単一のクロック／時間基準が、ネットワークの全てのノードによって共有される。

非スポラディックトラフィック及び／又は通常のトラフィックをプリエンプトすることができる。すなわち、これらのトラフィックのフレームは、同じ出力ポート上のＳストリームフレームの同時送信の場合、細分化することができる。

Ｓストリームは、トラフィッククラスを識別し、ノードにおいて特定の処理を適用することを可能にする特定のトラフィッククラス識別子を用いてマーキングされる。

Ｓトーカーによるスポラディック送信のプロトコル動作を、以下のように定義することができる。

Ｓトーカーは、通常のフレームが送信される時間間隔を決定する。

Ｓトーカー上で稼働するアプリケーションから、Ｓストリームを送信する要求がなされると、Ｓトーカーは、予約フレーム（ＲＳＶフレーム）を即座に送信する。ＲＳＶフレームは、以下の情報を含む：
・新たなＲＳＶフレームを送信するとインクリメントされるシーケンス番号（ＳＥＱＮｕｍ）、
・リスナーへのパス上のホップ数（ＮＢＨｏｐ）、
・予約ステータスフラグ（ＲＳＶフラグ）、「失敗なし」に設定される、
・順方向／逆方向（ＦＢＩｎｄ）インジケーション、「順方向」に設定される、
・予約の持続時間、すなわち、Ｓストリームの持続時間（Ｔ_ｓｐｏｒ）。

ＲＳＶフレームヘッダーは、後に続くＳストリームのフレームと同じ転送情報を含む。これにより、ＲＳＶフレームが、ストリームのフレームと全く同一の、リスナーへのパスを辿ることが確実になる。

ＲＳＶフレーム送信と実際のＳストリーム送信との間で経過した時間は、少なくとも、ストリームによってトランスポートされるメッセージを準備するのにアプリケーションによって必要とされる時間であり、理想的には、Ｓストリームのパス上のホップ数に、最悪の場合の最小フラグメントの送信持続時間を掛けたものに等しい持続時間である。

この遅れた時間間隔により、Ｓストリームが、（Ｓストリーム転送に関して以下で説明されるように、）通常のトラフィックと送信機会について競合しているとき、スイッチの出力ポートにおいていかなる遅延も被らないことが保証される。そのような構成において、ＲＳＶフレームは、これがストリームパスに沿ってスイッチを通過する度に、最悪の場合の最小サイズフラグメントの送信持続時間だけ遅延させることができるとともに、依然としてＳストリームのフレームに先行する。

Ｓトーカーは、各ＲＳＶフレーム送信の度にＳＥＱＮｕｍをインクリメントする。

Ｓストリームを構成する全てのフレームは、リンクの速度において単一のバースト内で送信される。

したがって、その後のデータを送信する持続時間は、当然ながら、ネットワークにわたる送信レートに従って推定される。

スイッチによる、スポラディックストリームを転送するプロトコル動作を、以下のように定義することができる。

より詳細には、ＲＳＶフレームの処理を、図６を参照して、以下のように実行することができる。

（ステップＳ１において）ＦＢＩｎｄが「順方向」に設定された状態で、ＲＳＶフレームを受信すると、スイッチＳＷ等のネットワークエンティティが、このＲＳＶフレームを予約処理ユニット（ＲＳＶＰｒｏｃ）に転送する。

予約処理ユニットは、例えば、図６に示すように以下のもの：
−プロセッサＰＲＯＣと、
−ワーキングメモリＭＥＭ（例えば、本発明によるコンピュータープログラムの命令、及び必要な場合には一時的データ、及び、とりわけ、以下に提示されるようにスポラディックストリーム送信の送信持続時間Ｔ_ｓｐｏｒを予約するために、Ｓストリームが受信されることになる、ＲＳＶフレームとともに受信される情報を記憶する）と、
−データを受信／送信するための通信インターフェースＣＯＭＩＮＴと、
を備えることができ、ネットワークのクロックＣＬＫに更に接続される。このように、予約処理ユニットは、本発明の方法を実行するデバイス形式に対応することができる。

予約処理ユニットは、ＲＳＶフレーム（図６のステップＳ１において受信されたもの）のヘッダー内に含まれる転送情報によってアドレス指定された出力ポートＯＰを制御する。

予約が既に保留中（図６のテストＳ２において「ｔｒｕｅ」に設定されたＲＳＶＰｅｎｄ）である場合、ＲＳＶＰｒｏｃは、
−ＲＳＶフレームに後続する、ストリームに関連付けられた破棄インジケーション（ＤＩＳＣ）を設定し（ステップＳ２３）、
−ＲＳＶフレームをパスの逆方向に転送することができるように、ＲＳＶフレームのヘッダー内の転送情報を変更し（ステップＳ２４）、
−ＮＢＨｏｐをデクリメントし（ステップＳ２５）、
−ＲＳＶフラグを「失敗」に設定し（ステップＳ２６）、
−ＦＢＩｎｄフラグを「逆方向」に設定し（ステップＳ２７）、
−変更された転送情報によってアドレス指定されたスイッチの出力ポートＯＰ’にＲＳＶフレームを向けて（ステップＳ２８）、それにより、ＲＳＶフレームを、図５に示すようにＲＳＶフラグ内の失敗の情報とともにＳトーカーに返送する（ステップＳ３０）ことができるようにする。

実際には、ＦＢＩｎｄが逆方向に設定される場合（ステップＳ２９）、現在のスイッチは、ＲＳＶフレームを、そのヘッダー内に含まれている転送情報によってアドレス指定された出力ポートに中継する。ＲＳＶフレームのコンテンツは、変更されない。

図４に示すように既に保留中の予約が存在しない場合、ＲＳＶＰｒｏｃは、ＲＳＶフレームのコンテンツを読み取り、以下の動作を実行する：
ＦＢＩｎｄが「順方向」に設定される（テストＳ３において、ステップＳ２７とは対照的に）場合、ＲＳＶＰｒｏｃは、以下の動作を実行する：
−標準規格ＩＥＥＥ−８０２．１Ｑｂｖによるゲート制御機構を用いてＳストリームのための送信ウィンドウをプログラムし（ステップＳ３１）、この送信ウィンドウは、ｔ_ｃｕｒｒ＋Δにおいてオープンするとともに、ｔ_ｃｕｒｒ＋Δ＋Ｔ_ｓｐｏｒにおいてクローズし、ここで、
○ｔ_ｃｕｒｒ＝現在の時刻であり、
○Δ＝（ＮＢＨｏｐ−１）＊ＷＣＭＦＳＤであり、ここで、ＷＣＭＦＳＤは、最悪の場合の最小フラグメントサイズ持続時間であり（すなわち、例えば、１２７オクテット＝（２×６４オクテット−１）であり、スイッチ間で同じであると推定されるネットワークレートによって分割される）、
○Ｔ_ｓｐｏｒは、Ｓストリームの持続時間である、
−同じ時間間隔について通常のトラフィックのために用いられる他の送信ウィンドウをクローズし（ステップＳ３２）、
−ＮＢＨｏｐをデクリメントし（ステップＳ３３）、ＲＳＶフレームのペイロードを更新し（ステップＳ３４）、
−ＲＳＶフレームを、このＲＳＶフレームのヘッダーに含まれている転送情報によってアドレス指定された出力ポート上の、Ｓストリームのために予約された送信キューに転送する（ステップＳ３５）。

スポラディックストリーム自体のフレームを処理するプロトコル動作を、以下のように定義することができる。

Ｓストリームに関連付けられたＤＩＳＣインジケーションが設定される場合、Ｓストリームのフレームは、受信されると破棄される。

次に、ＤＩＳＣインジケーションは、持続時間Ｔ_ｓｐｏｒが経過する（ステップＳ４０）とＲＳＶＰｒｏｃによって再設定される（ステップＳ４１）。

ＤＩＳＣインジケーションが設定されていない場合、Ｓストリームのフレームは、このフレームのヘッダー内に含まれている転送情報によってアドレス指定されたポート上のスポラディックストリームキューに転送される。このキューは、関連付けられたゲートがＲＳＶフレームによってプログラムされるようにオープンにされると即座に出力ポートによって提供される。

Ｔ_ｓｐｏｒが経過し（ステップＳ４２）、スポラディックストリームキューが空にされる（ステップＳ４３）と、ＲＳＶＰｒｏｃは、通常のトラフィックに関連付けられたウィンドウを再オープンし（ステップＳ４５）、Ｓストリームウィンドウを除去する（ステップＳ４４）。

スポラディックストリーム送信肯定応答を、以下のように実行することができる。

リスナーがＲＳＶフレームを受信すると、このリスナーは、以下の動作を実行することができる：
−ＲＳＶフレームのヘッダー内の転送情報を変更し、それにより、このＲＳＶフレームをパスの逆方向に転送することができるようにし、
−ＦＢＩｎｄフラグを「逆方向」に設定し、
−ＲＳＶフレームをその送信ポートにループバックする。

このように、本発明は、転送プリエンプションが可能なパケット交換ネットワークを目標とすることができる。本発明は、スケジューリングすることができない（予測不可能な）タイムクリティカルな応用に超低レイテンシーデータ転送を提供することを意図している。通常、本発明は、例えば、アラーム及び／又は測定センサーによって生成されるスポラディックストリームを伴う産業又は自動車ネットワーク等の埋め込み制御ネットワークにおいて適用することができる。

ＩＥＥＥ８０２．１ ＴＳＮネットワーク内の時間ウィンドウスケジューリング及びトラフィック管理機構についての更なる詳細は、欧州特許出願公開第１５３０５２２１号及び欧州特許出願公開第１６３０５２６８号（欧州特許出願番号）において見出すことができる。

本発明は、コンピュータープログラム製品（そのアルゴリズムが図６を参照して上記で説明された）に組み込むことができ、このコンピュータープログラム製品は、本明細書において説明した方法の実施を可能にする全ての特徴を含み、情報処理システム（例えば、ユーザー機器又はネットワーク要素）にロードされると、この情報処理システムに本発明を実行させる。本文脈におけるコンピュータープログラム手段又はコンピュータープログラムは、情報処理能力を有するシステムに特定の機能を直接又は別の言語への変換後に実行させるように意図された一組の命令の任意の言語、コード又は表記による任意の表現を意味する。そのようなコンピュータープログラムは、コンピューター可読媒体又はマシン可読媒体に記憶することができ、これによって、データ、命令、メッセージ又はメッセージパケット、及び他のマシン可読情報をこの媒体から読み出すことが可能になる。コンピューター可読媒体又はマシン可読媒体は、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ディスクドライブメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、及び他の永久記憶装置等の不揮発性メモリを含むことができる。加えて、コンピューター可読媒体又はマシン可読媒体は、例えば、ＲＡＭ、バッファー、キャッシュメモリ、及びネットワーク回路等の揮発性記憶装置を含むことができる。さらに、コンピューター可読媒体又はマシン可読媒体は、一時的状態媒体におけるコンピューター可読情報又はマシン可読情報を含むことができ、この一時的状態媒体は、有線ネットワーク又は無線ネットワークを含むネットワークリンク及び／又はネットワークインターフェース等であり、デバイスがそのようなコンピューター可読情報又はマシン可読情報を読み取ることを可能にするものである。

現在のところ、本発明の好ましい実施形態と考えられるものを図示及び説明してきたが、本発明の真の範囲から逸脱することなく、様々な他の変更を行うことができること及び等価なものに取り替えることができることが当業者によって理解されるであろう。加えて、本明細書において説明した中心の発明概念から逸脱することなく、特定の状況を本発明の教示に適合させるように多くの変更を行うことができる。さらに、本発明の一実施形態は、上記で説明した特徴の全てを含むとは限らない場合がある。したがって、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、以下で広く画定された本発明の範囲内に含まれる全ての実施形態を含むことが意図されている。

Claims (15)

1. パケット交換ネットワークを通じてスポラディックデータストリームを送信する方法であって、前記ネットワークは、スケジューリングされた連続優先時間ウィンドウ内での優先データ送信の送信を更に実行し、
   前記スポラディックデータストリームの前記送信の前に、少なくとも、前記スケジューリングされた優先時間ウィンドウの外部の前記スポラディックデータストリームを送信するタイミングに関連する情報を含む予約フレームの送信が先行する、方法。
2. 前記スポラディックデータストリームの前記送信は、前記ネットワークを通じて所定のパスを辿り、該パスは、前記ネットワークの送信エンティティの、発信エンティティ（Ｓトーカー）から受信エンティティ（リスナー）までの間のホップによって規定され、
   前記送信エンティティのうちの１つによって前記予約フレームが受信されると、該送信エンティティは、該送信エンティティが前記タイミングに従って前記スポラディックデータストリームを送信するのに利用可能であるか否かをチェックし、
   利用可能である場合、該送信エンティティは、前記タイミングに従って前記スポラディックデータストリームを送信する時刻を予約し、
   利用可能でない場合、該送信エンティティは、前記タイミングに従って前記スポラディックデータストリームを送信する該送信エンティティの利用不可能性に関連する情報を含むメッセージを前記発信エンティティに返送し、それにより、前記タイミングに従った前記スポラディックデータストリームの前記送信を破棄するようにする、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記送信エンティティの利用可能性は、該送信エンティティによる以前のスポラディックデータストリームの送信が既に前記タイミングにおいてスケジューリングされているか否かをチェックすると決定される、請求項２に記載の方法。
4. 前記メッセージは、前記スポラディックデータストリームの前記送信の破棄のインジケーションを有して、前記発信エンティティに返される前記予約フレームに対応する、請求項２又は３に記載の方法。
5. 前記スポラディックデータストリームの前記送信は、前記ネットワークを通じて所定のパスを辿り、該パスは、前記ネットワークの送信エンティティの、発信エンティティ（Ｓトーカー）から受信エンティティ（リスナー）までの間のホップによって規定され、
   前記優先データは、前記連続優先時間ウィンドウのうちの１つの後の追加の時間ウィンドウ内で、所定の最小サイズ長を有する優先データフレームフラグメントの送信を可能にするように構成可能であり、前記フラグメントは、前記スポラディックデータフレームに先行する送信のためにプリエンプトされ、
   前記予約フレーム内に含まれ、前記タイミングに関連する前記情報は、１つの追加ウィンドウ内で優先データの１つのフラグメントを送信することが可能である、前記パスに沿った複数の送信エンティティを考慮に入れる、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記予約フレームは、前記パスの各送信エンティティによる、前記スポラディックデータストリームの送信のために時間ウィンドウを予約する情報を含み、前記発信エンティティは、前記それぞれの時刻において、各送信エンティティについて前記スポラディックデータストリームの前記送信のために前記時間ウィンドウを開始及びクローズするインジケーションを有する前記予約フレームを発信し、
   ｔ_ｃｕｒｒ＋Δ及びｔ_ｃｕｒｒ＋Δ＋Ｔ_ｓｐｏｒであり、ここで、
   ｔ_ｃｕｒｒは、前記ネットワークにおける共通クロックによって与えられる現在の時刻であり、
   Δ＝（ＮＢＨｏｐ−１）＊ＷＣＭＦＳＤであり、
   ＮＢＨｏｐ−１は、前記パスにおける前記受信エンティティの前の残りの送信エンティティをカウントする可変数であり、
   ＷＣＭＦＳＤは、前記所定の最小長の２つ分未満に対応する長さを有する優先データフラグメントを送信する推定された持続時間であり、
   Ｔ_ｓｐｏｒは、前記スポラディックデータストリームの前記送信の前記持続時間である、
   請求項５に記載の方法。
7. 持続時間ＷＣＭＦＳＤは、前記所定の最小長の２つ分よりも１オクテット小さいものに対応する長さを有する優先データフラグメントを送信する前記推定された持続時間に対応する、請求項６に記載の方法。
8. 前記予約フレームは、前記パスにおいて或る送信エンティティから次の送信エンティティに送信され、各送信エンティティは、前記予約フレームのコンテンツを変更することが可能であり、前記数ＮＢＨｏｐ−１は、
   前記発信エンティティを出るときの前記予約フレームにおいて、前記パスにおける送信エンティティの総数に対応し、
   前記予約フレームを受信する各送信エンティティによって、前記予約フレームにおいてデクリメントされる、
   請求項６又は７に記載の方法。
9. 前記送信エンティティは、前記ネットワークのスイッチである、請求項２から８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記スポラディックデータは、アラームデータ及び／又はセンサーから生成されるデータである、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記ネットワークは、産業ネットワークである、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 発信エンティティと、少なくとも１つの送信エンティティとを備え、該発信エンティティ及び該送信エンティティの各々は、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法を実行する論理回路を備える、パケット交換ネットワークを通じてスポラディックデータストリームを送信するシステム。
13. 前記スポラディックデータストリームの前記送信に先行して、前記予約フレームを発信する論理回路を備える、請求項１２に記載のシステムの発信エンティティ。
14. 前記予約フレームを解釈し、前記スポラディックデータストリームの前記送信のために前記予約フレームに従って時間ウィンドウを予約する論理回路を備える、請求項１２に記載のシステムの送信エンティティ。
15. プロセッサによって実行されると、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法を実行する命令を含む、コンピュータープログラム製品。

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