JP2021197726A - バーチャルローカルエリアネットワーク（ｖｌａｎ）タグ交換により、時間依存ネットワーキング（ｔｓｎ）ネットワークにパケットをルーティングする装置、および、方法 - Google Patents

バーチャルローカルエリアネットワーク（ｖｌａｎ）タグ交換により、時間依存ネットワーキング（ｔｓｎ）ネットワークにパケットをルーティングする装置、および、方法 Download PDF

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Abstract

【課題】バーチャルローカルエリアネットワーク(ＶＬＡＮ)タグ交換により、時間依存ネットワーキング(ＴＳＮ)ネットワークにパケットをルーティングする装置、および、方法を提供する。【解決手段】ストレージ媒体、および、コントローラーを有する装置が提供される。ストレージ媒体は、ストリーム識別子(ＩＤ)のマッピングを、バーチャルローカルエリアネットワーク(ＶＬＡＮ)タグに保存する。コントローラーは、ストレージ媒体に結合されるとともに、マッピングに従って、時間依存ネットワーキング(ＴＳＮ)ネットワークに、パケットをルーティングする。パケットのルーティングは、パケットのストリームＩＤ、および、マッピングにしたがって、パケット中のＶＬＡＮタグを交換し、データストリームをＴＳＮネットワーク中で配信するリアルタイム決定的動作を維持する工程を有する。【選択図】図６

Description

本発明は、時間依存ネットワーキング(Time-Sensitive Networking、ＴＳＮ)に関するものであって、特に、バーチャルローカルエリアネットワーク(ＶＬＡＮ)タグ交換により、ＴＳＮネットワークにパケットをルーティングする装置、および、方法に関するものである。
インダストリー４．０として知られる新しいデジタル産業技術の進歩は、機器によりデータを収集、および、分析し、高速かつフレキシブルに、より効率的に、高品質製品を低コストで製造することを可能にする。インダストリー４．０の中心におけるコアエンティティの一つは、サイバー物理システムである。定義により、これらのシステムは、サイバースペースでの表現を必要とする。生産設備と情報技術(ＩＴ)ネットワークを接続するオペレーショナルテクノロジー(ＯＴ)ネットワークについては、上位の工場層から集結させる必要がある。
残念なことに、現代の多くの工業用イーサネット標準は、専用のハードウェアを必要とする。これは、ネットワークの集中をほぼ不可能にする。結果として、その他のヒエラルキーに接続されるゲートウェイを必要とするネットワークが孤立する。これらの傾向に対応するため、時間依存ネットワーキング(ＴＳＮ)技術が、一組のＩＥＥＥ標準を組み合わせたＩＥＥＥ８０２．１ワーキンググループにより既に提案されて、垂直、および、水平両方に拡張可能なリアルタイム決定的動作を達成している。
しかし、ＩＥＥＥ８０２．１ワーキンググループ間において、ＴＳＮ規格がまだ議論中であり、ＴＳＮネットワークにおいて、データストリームを配信するリアルタイム決定的動作を維持しながら、どのように、ＴＳＮネットワークと非ＴＳＮネットワーク間のデータストリームを処理するか等の多くの詳細がまだ定義されていない。
本発明は、セントラルネットワークコンフィグレーション(ＣＮＣ)サーバにより提供されるストリーム識別子(ＩＤ)のＶＬＡＮタグへのマッピングにしたがって、ＴＳＮネットワークと非ＴＳＮネットワーク間のネットワークゲートウェイで、あるいは、ＴＳＮネットワーク中のネットワークスイッチ／ルーター／ブリッジでルーティングされるデータストリームのパケット中で、バーチャルローカルエリアネットワーク(ＶＬＡＮ)タグを交換し、これにより、ＴＳＮネットワーク中で、データストリームを配信するリアルタイム決定的動作を維持することを目的とする。
本発明の一実施形態において、ストレージ媒体、および、コントローラーを有する装置が提供される。ストレージ媒体が設置されて、一つ以上の第一ストリームＩＤ、および、一つ以上の第一ＶＬＡＮタグのマッピングを保存する。コントローラーは、ストレージ媒体に結合されるとともに、マッピングに従って、少なくとも一つのパケットを、ＴＳＮネットワークにルーティングする。特に、パケットのルーティングは、パケットの第二ストリームＩＤを識別する工程と、第二ストリームＩＤが、マッピング中の第一ストリームＩＤの一つに適合するか否か判断する工程、および、第一ストリームＩＤの一つに適合する第二ストリームＩＤに対応して、パケット中の第二ＶＬＡＮタグを、マッピング中で、適合する第一ストリームＩＤに対応する第一ＶＬＡＮタグと交換する工程を有する。
本発明の別の実施形態において、ＴＳＮネットワークに接続される一装置により実行される方法が提供される。本方法は、一つ以上の第一ストリーム識別子(ＩＤ)のマッピングにしたがって、ＴＳＮネットワークに用いる少なくとも一つのパケットを、一つ以上の第一バーチャルローカルエリアネットワーク(ＶＬＡＮ)タグにルーティングする工程を有する。特に、パケットのルーティング工程は、パケットの第二ストリームＩＤを識別する工程と、第二ストリームＩＤが、マッピング中の第一ストリームＩＤの一つに適合するか否か判断する工程、および、第一ストリームＩＤの一つに適合する第二ストリームＩＤに対応して、パケット中の第二ＶＬＡＮタグを、マッピング中で、適合する第一ストリームＩＤに対応する第一ＶＬＡＮタグと交換する工程、を有する。
本発明のさらに別の実施形態において、ネットワークインターフェース装置、および、コントローラーを有するＣＮＣサーバが提供される。ネットワークインターフェース装置が設置されて、ＴＳＮネットワーク中の第一装置、および、第二装置を接続する。コントローラーは、通信装置に結合されるとともに、第一装置と第二装置間の少なくとも一つのパケットをルーティングする情報を、第一装置、および、第二装置から受信するとともに、情報にしたがって、第一装置、および、第二装置のそれぞれで、一つ以上の第一ストリームＩＤの一つ以上の第一ＶＬＡＮタグへの各自マッピングをアップデートし、これにより、第一装置、および、第二装置それぞれが、マッピングに従って、パケット中の第二ＶＬＡＮタグを、パケットの第二ストリームＩＤに対応する第一ＶＬＡＮタグと交換できるようにする。
当業者であれば、ＶＬＡＮタグ交換により、ＴＳＮネットワークに用いるパケットをルーティングする装置、および、方法の特定の実施形態の以下の記述の説明に基づいて、本発明のその他の態様、および、特徴を理解することができる。
本発明により、ＴＳＮネットワークと非ＴＳＮネットワーク間の相互運用を実現するとともに、ＴＳＮネットワーク中のデータストリームのレイテンシ、あるいは、ネットワークスイッチのローディングに基づいて動的にアップデートされるマッピングに従って、非ＴＳＮネットワークから、ＴＳＮネットワークにルーティングされるパケット中のＶＬＡＮタグを交換することにより、ＴＳＮネットワーク中で、データストリームを配信するリアルタイム決定的動作を維持することができる。
添付図面を参照しながら、後続の詳細な記述と例を読むことで、本発明をさらに十分に理解することができる。
本発明の一実施形態による異機種ネットワーク環境のブロック図である。 本発明の一実施形態によるネットワークスイッチ、あるいは、ＣＮＣサーバを説明するブロック図である。 本発明の一実施形態によるＴＳＮネットワークと非ＴＳＮネットワーク間のパケットをルーティングする方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるＶＬＡＮタグ交換を説明する図である。 本発明の別の実施形態によるＶＬＡＮタグ交換を説明する図である。 本発明の一実施形態によるネットワークスイッチのマッピングのアップデートを説明する図である。
以下の記述は、本発明の一般原則を説明する目的のためのものであり、これらは決して本発明を限定するものではない。実施形態は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、あるいは、それらの組み合わせで実現されることを理解すべきである。ここで用いられる“含む” “有する”等の用語は、明言された特徴、整数、工程、操作、素子、および／または、コンポーネンツの存在を明確にするが、一つ以上のその他の特徴、整数、工程、操作、素子、コンポーネンツ、および／または、それらの群の存在、あるいは、追加を除外するものではない。
図１は、本発明の一実施形態による異機種ネットワーク環境のブロック図である。
図１に示されるように、異機種ネットワーク環境１００は、ＴＳＮネットワーク１１０、および、非ＴＳＮネットワーク１２０を有し、ＴＳＮネットワーク１１０、および、非ＴＳＮネットワーク１２０は、ＴＳＮゲートウェイ１１１Ａにより接続されて、ＴＳＮネットワーク１１０と非ＴＳＮネットワーク１２０間の相互運用を有効にする。
ＴＳＮネットワーク１１０は、複数のネットワークデバイス１１１Ａ〜１１１Ｄを有し、ネットワークデバイス１１１Ａは、ＴＳＮゲートウェイであり、ネットワークデバイス１１１Ｂ〜１１１Ｄは、ＴＳＮスイッチ／ルーター／ブリッジである。このほか、ＴＳＮネットワーク１１０は、複数の端末装置１１２Ａ〜１１２Ｄ、および、セントラルネットワークコンフィグレーション(ＣＮＣ)サーバを有し、ＣＮＣサーバ１１３は、ネットワークデバイス１１１Ａ〜１１１Ｄと接続されて、ネットワークデバイス１１１Ａ〜１１１Ｄの設定を管理する。各ネットワークデバイス１１１Ａ〜１１１Ｄは、一つ以上の端末装置と接続される。たとえば、ネットワークデバイス１１１Ａは、機械１１２Ａと接続され、ネットワークデバイス１１１Ｂは、セキュリティカメラ１１２Ｂと接続され、ネットワークデバイス１１１Ｃは、ロボットアーム１１２Ｃと接続され、ネットワークデバイス１１１Ｄは、コンベア１１２Ｄと接続される。
各ネットワークデバイス１１１Ａ〜１１１Ｄは、ＴＳＮネットワーク１１０における端末装置１１２Ａ〜１１２Ｄの接続に対する責任を負い、ＴＳＮネットワーク１１０でのリアルタイム決定性通信を有効にする。このほか、ネットワークデバイスの一つ、たとえば、ネットワークデバイス１１１Ａが設定されて、非ＴＳＮネットワーク１２０とＴＳＮネットワーク１１０を接続するＴＳＮゲートウェイとして作用し、非ＴＳＮネットワーク１２０とＴＳＮネットワーク１１０間のデータストリームのパケットをルーティングする。
ＣＮＣサーバ１１３は、ネットワークデバイス１１１Ａ、および、１１１Ｄの設定の管理に対して責任を負い、ＴＳＮネットワーク１１０におけるリアルタイム決定性通信を実現する。特に、ＣＮＣサーバ１１３は、トポロジー発見工程を実行して、ＴＳＮネットワーク１１０のトポロジーを決定し、トポロジー、および、その他の要因に基づいて、ＴＳＮネットワーク１１０でルーティングされるデータストリームのパケットに対し、通信経路を決定する。その他の要因は、ＴＳＮネットワーク１１０中で通信するデータストリームのレイテンシ情報、および、データストリームのパケットをルーティングするネットワークデバイス１１１Ａ〜１１１Ｄのローディング情報、を有する。
一実施形態において、ＣＮＣサーバ１１３は、ストリーム識別子(ＩＤ)のマッピング、および、バーチャルローカルエリアネットワーク(ＶＬＡＮ)タグを、ネットワークデバイス１１１Ａに提供して、通信経路を、ＴＳＮネットワーク１１０と非ＴＳＮネットワーク１２０間でルーティングされるパケットに設定する。同様に、ＣＮＣサーバ１１３は、ストリームＩＤの各自マッピング、および、ＶＬＡＮタグを、各ネットワークデバイス１１１Ｂ〜１１１Ｄに提供して、ＴＳＮネットワーク１１０中でルーティングされるパケットに、通信経路を示す。
特に、ネットワークデバイス１１１Ａ〜１１１Ｄに提供されるマッピングは、ＴＳＮネットワーク１１０のトポロジー、および、ストリームＩＤ、および、データストリームのレイテンシ情報、および／または、ネットワークデバイス１１１Ａ〜１１１Ｄのローディング情報に基づいて決定される。
マッピング中の各ストリームＩＤは、送信先アドレス(ＤＡ)、発信元アドレス(ＳＡ)、ＶＬＡＮ ＩＤ(ＶＩＤ)、優先順位コードポイント(ＰＣＰ)、イーサタイプ、および、サブタイプ、の少なくとも一つとして表現される。つまり、ＤＡ、ＳＡ、ＶＩＤ、ＰＣＰ、イーサタイプ、および、サブタイプの任意の組み合わせが用いられて、ストリームＩＤを表す。特に、ＤＡ、ＳＡ、ＶＩＤ、ＰＣＰ、および、イーサタイプは、ＩＥＥＥ８０２．１ワーキンググループにより規定されるＴＳＮ規格に従うイーサネットパケットのヘッダーフィールドであり、サブタイプは、ＩＥＥＥ８０２．１ワーキンググループにより規定されるＴＳＮ規格に従うイーサネットパケットのペイロードフィールドの一部である。
一実施形態において、マッピング中の各ストリームＩＤは、イーサタイプとサブタイプの組み合わせ (たとえば、ペイロードフィールドの第一バイト)として示され、マッピング中のＶＬＡＮタグはそれぞれ、ＶＩＤ、および、ＰＣＰを有し、ＶＩＤ、および、ＰＣＰは、ＩＥＥＥ８０２．１ワーキンググループにより規定されるＴＳＮ規格に従うイーサネットパケット中のヘッダーフィールドである。
別の実施形態において、マッピング中の各ストリームＩＤは、ＤＡとＳＡの組み合わせとして表され、マッピング中の各ＶＬＡＮタグは、ＶＩＤ、および、ＰＣＰを有する。
別の実施形態において、マッピング中の各ストリームＩＤは、ＶＩＤ、および、ＰＣＰの組み合わせとして表されるが、本発明はこれに限定されない。
受信されたマッピングに基づいて、各ネットワークデバイス１１１Ａ〜１１１Ｄはマッピングを調べて、パケットのストリームＩＤが、マッピング中のストリームＩＤの一つに適合するか否か確認する。たとえば、適合がある場合、ネットワークデバイス１１１Ａ／１１１Ｂ／１１１Ｃ／１１１Ｄは、ＶＬＡＮタグ交換をパケットに実行する。パケット中のＶＬＡＮタグを交換することにより、パケットは、確定的に抑制されたレイテンシで、通信経路でルーティングされ、これにより、ＴＳＮネットワーク１１０中でデータストリームを配信するリアルタイム決定的動作を維持する。
図１の実施形態で記述される素子は説明の目的のためのものであり、本発明は、これに限定されないことを理解されたい。たとえば、ＴＳＮネットワーク１１０は、より少ない、あるいは、さらに多くのネットワークデバイス、および、端末装置を有する。あるいは、ＴＳＮネットワーク１１０は、二個の非ＴＳＮネットワーク間で接続されて、ＴＳＮネットワーク１１０により、データストリームが、非ＴＳＮネットワーク間で通信できるようにする。
図２は、本発明の一実施形態によるネットワークデバイス、あるいは、ＣＮＣサーバのブロック図である。
図２に示されるように、ネットワークデバイス、あるいは、ＣＮＣサーバは、ネットワークインターフェース装置１０、コントローラー２０、および、ストレージ媒体３０を有する。
ネットワークインターフェース装置１０は、データストリーム通信の機能 (たとえば、イーサネットによる)を、ＴＳＮネットワーク１１０中、あるいは、ＴＳＮネットワーク１１０と非ＴＳＮネットワーク１２０間に提供する。
コントローラー２０は、汎用プロセッサ、マイクロコントローラーユニット (ＭＣＵ)、デジタルシグナルプロセッサ(ＤＳＰ)等であり、データ処理と計算の機能を提供する各種回路を有し、ネットワークインターフェース装置１０を制御して、ＴＳＮネットワーク１１０中で、あるいは、ＴＳＮネットワーク１１０と非ＴＳＮネットワーク１２０間で、データストリームと通信するとともに、データ(たとえば、ストリームＩＤのＶＬＡＮタグへのマッピング)をストレージ媒体３０に保存したり、ストレージ媒体３０から読み出したりする。
特に、コントローラー２０は、ネットワークインターフェース装置１０、および、ストレージ媒体３０の上述の操作を連動させて、本発明の方法を実行する。
当業者なら理解できるように、コントローラー２０の回路は、ここで記述される機能と操作に関連する回路の操作を制御するような方法で設置されるトランジスタを有する。さらに評価すべきことは、トランジスタの特定構造、あるいは、相互接続は、コンパイラ、たとえば、レジスタトランスファーランゲージ(ＲＴＬ)コンパイラにより決定される点である。ＲＴＬコンパイラは、アセンブリ言語コードに密接に類似するスクリプト上のプロセッサにより操作されて、スクリプトを、基本的な回路のレイアウトや製造に用いられる形式にコンパイルする。実際には、ＲＴＬは、その任務として知られており、且つ、電子、および、デジタルシステムの設計プロセスの円滑化に用いられる。
ストレージ媒体３０は、非一時的な機械可読ストレージ媒体であり、メモリ、たとえば、フラッシュメモリ、あるいは、不揮発性ランダムアクセスメモリ(ＮＶＲＡＭ)、あるいは、磁気記憶装置、たとえば、ハードディスク、或いは、磁気テープ、あるいは、光学ディスク、あるいは、それらの任意の組み合わせを有して、アプリケーションのデータ(たとえば、ストリームＩＤのＶＬＡＮタグへのマッピング)、命令、および／または、プログラムコード、通信プロトコル、および／または、本発明の方法を保存する。
理解すべきことは、図２の実施形態で記述される素子は単なる説明を目的とするものであり、本発明はこれに限定されない。たとえば、ネットワークデバイス、あるいは、ＣＮＣサーバは、さらに多くの装置、たとえば、入出力(Ｉ/Ｏ)デバイス(たとえば、一つ以上のボタン、一つ以上の発光体、スピーカー、キーボード、マウス、タッチパッド、および／または、ディスプレイ装置)を有する。
図３は、本発明の一実施形態によるＴＳＮネットワークに用いるパケットをルーティングする方法を示すフローチャートである。
この実施形態において、本方法が適用され、ＴＳＮネットワーク(たとえば、ＴＳＮネットワーク１１０)を接続するネットワークデバイスにより実行される。たとえば、本方法が適用され、ＴＳＮネットワーク(たとえば、ＴＳＮネットワーク１１０)と非ＴＳＮネットワーク(たとえば、非ＴＳＮネットワーク１２０)を接続するネットワークゲートウェイ１１１Ａにより実行される。あるいは、本方法が適用され、ＴＳＮネットワーク(たとえば、ＴＳＮネットワーク１１０)中のネットワークスイッチ１１１Ｂ／１１１Ｃ／１１１Ｄにより実行される。
最初に、ネットワークデバイスは、ＴＳＮネットワーク中で、ＣＮＣサーバ (たとえば、ＣＮＣサーバ１１３)にルーティングされるパケットの方法を報告する(工程３１０)とともに、ＣＮＣサーバから、ストリームＩＤのＶＬＡＮタグへのマッピング(あるいは、マッピングのアップデート)を受信する(工程３２０)。報告される情報の詳細は、後の図６において記述される。
次に、ネットワークデバイスは、パケットを受信するとともに、パケットがＶＬＡＮタグを有するか否か判断する(工程３３０)。
工程３３０において、パケットがＶＬＡＮタグを有する場合、ネットワークデバイスは、パケットのストリームＩＤを決定する(工程３４０)。
一実施形態において、ストリームＩＤは、パケットのイーサタイプとサブタイプの少なくとも一つ (たとえば、ペイロードフィールドの第一バイト)を参照する。
別の実施形態において、ストリームＩＤは、パケットのＤＡとＳＡの組み合わせを参照する。
ネットワークデバイスは、パケットのストリームＩＤが、マッピング中のストリームＩＤの一つに適合するか否か判断する (工程３５０)。
次に、パケットのストリームＩＤが、マッピング中のストリームＩＤの一つに適合する場合(すなわち、適合がある)、ネットワークデバイスは、パケット中のＶＬＡＮタグを、マッピング中の適合するストリームＩＤに対応するＶＬＡＮタグと交換する(工程３６０)とともに、その現在のヘッダーフィールドにしたがって、パケットをルーティングし(工程３７０)、本方法が終了する。
工程３３０において、パケットがＶＬＡＮタグを有さない場合、方法は、工程３７０に進む。
工程３５０において、パケットのストリームＩＤが、マッピング中の任意のストリームＩＤに適合しない場合(すなわち、適合がない)、本方法は工程３７０に進む。
図４は、本発明の一実施形態によるＶＬＡＮタグ交換を示す図である。
一実施形態において、パケットＰ１は、ネットワークゲートウェイ１１１Ａにより、非ＴＳＮネットワーク１２０から受信され、且つ、パケットＰ１中のＶＬＡＮタグは、ＣＮＣサーバ１１３から受信されたマッピングにしたがって交換され、これにより、ＴＳＮネットワーク１１０でルーティングされるパケットＰ１’を生成する。
別の実施形態において、パケットＰ１は、ＴＳＮネットワーク１１０において、ネットワークスイッチ１１１Ｂ／１１１Ｃ／１１１Ｄで、別の装置(たとえば、ネットワークスイッチ１１１Ｂ／１１１Ｃ／１１１Ｄ、あるいは、端末装置１１２Ａ〜１１２Ｄ)から受信されるとともに、パケットＰ１中のＶＬＡＮタグは、ＣＮＣサーバ１１３から受信されるマッピングに従って交換され、これにより、ＴＳＮネットワーク１１０でルーティングされるパケットＰ１’を生成する。
図４に示されるように、マッピングは、複数のストリームＩＤと複数のＶＬＡＮタグ間の対応を指定し、各ストリームＩＤは、ＤＡとＳＡの組み合わせ、あるいは、イーサタイプとサブタイプの組み合わせ(たとえば、ペイロードフィールドの第一バイト)として表され、各ＶＬＡＮタグは、ＶＩＤ、および、ＰＣＰの組み合わせとして表される。
たとえば、マッピングにおいて、ＤＡ１として示される値を有するＤＡとＳＡ１として示される値を有するＳＡの組み合わせは、パケットに封入されたプロトコルがＥｔｈｅｒＣＡＴであることを示す。０×８９０Ｆの１６進値を有するイーサタイプと０×００〜０×ＢＦの１６進値を有するサブタイプの組み合わせは、パケットに封入されたプロトコルが、工業用イーサネット (CC-Link IE)コントローラー、あるいは、フィールドを用いた制御、および、通信リンクであることを示す。
パケットＰ１は、８バイト前文フィールド、６バイト送信先アドレス(ＤＡ)フィールド、６バイト発信元アドレス(ＳＡ)フィールド、４バイトＶＬＡＮタグ、２バイトイーサタイプフィールド、サブタイプフィールドになる第一バイトを有するペイロード、および、４バイトフレームチェックシーケンス(ＦＣＳ)フィールドを有する。
特に、パケットＰ１のイーサタイプフィールドの１６進値は０×８９０Ｆであり、パケットＰ１のサブタイプフィールドの１６進値は０×０３である。ＶＬＡＮタグは、２バイトタグプロトコル識別子(Tag Protocol Identifier、ＴＰＩＤ)フィールド、３ビットＰＣＰフィールド、１ビット基準形式インジケータ(Canonical Format Indicator、ＣＦＩ)フィールド、および、１２ビットＶＩＤフィールドを有し、ＰＣＰフィールドのデシマル値は５、ＶＩＤフィールドのデシマル値は１０である。
ネットワークデバイスは、マッピングを調べるとともに、パケットＰ１のイーサタイプとサブタイプの組み合わせの適合があるかどうかを探す。特に、イーサタイプ=０×８９０Ｆとサブタイプ=０×０３の組み合わせは、ＶＩＤ=１００とＰＣＰ=３の組み合わせに対応する。
適合に対応して、ネットワークデバイスは、パケットＰ１中のＶＩＤ=１０とＰＣＰ=５を、マッピング中のイーサタイプ=０×８９０Ｆとサブタイプ=０×０３に対応するＶＩＤ=１００とＰＣＰ=９と交換し、これにより、パケットＰ１をパケットＰ１’に変換する。
注意すべきことは、パケットＰ１中のＶＩＤとＰＣＰフィールドだけが交換され、パケットＰ１中のその他のフィールドは変化しない点である。
図５は、本発明の別の実施形態によるＶＬＡＮタグ交換を示す図である。
一実施形態において、パケットＰ２は、ネットワークゲートウェイ１１１Ａにより、非ＴＳＮネットワーク１２０から受信され、且つ、パケットＰ２中のＶＬＡＮタグは、ＣＮＣサーバ１１３から受信されたマッピングにしたがって交換され、これにより、ＴＳＮネットワークでルーティングされるパケットＰ２’を生成する。
別の実施形態において、パケットＰ２は、ＴＳＮネットワーク１１０中の別の装置(たとえば、ネットワークスイッチ１１１Ｂ／１１１Ｃ／１１１Ｄ、あるいは、端末装置１１２Ａ〜１１２Ｄ)から、ネットワークスイッチ１１１Ｂ／１１１Ｃ／１１１Ｄで受信され、且つ、パケットＰ２中のＶＬＡＮタグは、ＣＮＣサーバ１１３から受信されるマッピングに従って交換され、これにより、ＴＳＮネットワーク１１０でルーティングされるパケットＰ２’を生成する。
図５に示されるように、マッピングは、複数のストリームＩＤと複数のＶＬＡＮタグ間の対応を指定し、各ストリームＩＤは、ＤＡとＳＡの組み合わせとして表されるか、あるいは、イーサタイプとサブタイプの組み合わせ (たとえば、ペイロードフィールドの第一バイト)として表され、各ＶＬＡＮタグは、ＶＩＤ、および、ＰＣＰの組み合わせとして表される。
たとえば、マッピングにおいて、ＤＡ２として示される値を有するＤＡとＳＡ２として示される値を有するＳＡの組み合わせは、パケットに封入されたプロトコルがＥｔｈｅｒＣＡＴであることを示す。０×８９０Ｆの１６進値を有するイーサタイプと０×００〜０×ＢＦの１６進値を有するサブタイプの組み合わせは、パケットに封入されたプロトコルが、CC-Link IE コントローラー、あるいは、フィールドであることを示す。
パケットＰ２は、８バイト前文フィールド、６バイトＤＡフィールド、６バイトＳＡフィールド、４バイトＶＬＡＮタグ、２バイトイーサタイプフィールド、サブタイプフィールドになる第一バイトを有するペイロード、および、４バイトＦＣＳフィールドを有する。
特に、パケットＰ２のイーサタイプフィールドの１６進値は０×８８９２であり、サブタイプフィールドの１６進値は０×０１である。ＶＬＡＮタグは、２バイトＴＰＩＤフィールド、３ビットＰＣＰフィールド、１ビットＣＦＩフィールド、および、１２ビットＶＩＤフィールドを有し、ＰＣＰフィールドのデシマル値は５で、ＶＩＤフィールドのデシマル値は１０である。
ネットワークデバイスは、マッピングを調べるとともに、パケットＰ２のイーサタイプとサブタイプの組み合わせの適合があるかを探す。特に、イーサタイプ=０×８８９２とサブタイプ=０×０１の組み合わせは、ＶＩＤ=１００とＰＣＰ=４の組み合わせに対応する。
適合に対応して、ネットワークデバイスは、パケットＰ２中のＶＩＤ=１０とＰＣＰ=５を、マッピング中のイーサタイプ=０×８８９２とサブタイプ=０×０１に対応するＶＩＤ=１００とＰＣＰ=４と交換し、これにより、パケットＰ２をパケットＰ２’に変換する。
注意すべきことは、パケットＰ２中のＶＩＤとＰＣＰフィールドだけが交換され、パケットＰ２中のその他のフィールドは不変である点である。
図６は、本発明の一実施形態によるネットワークデバイスのマッピングのアップデートを説明する図である。
図６に示されるように、ＴＳＮネットワーク６００は、複数のネットワークデバイス６１１〜６１４、および、ＣＮＣサーバ６１５を有し、ネットワークデバイス６１１、および、６１４はそれぞれ、ネットワークデバイス６１２、および、６１３と接続されるが、ネットワークデバイス６１１、および、６１４は、互いに直接接続されない。
データストリームは、第一位置で、経路１を用いて、ＴＳＮネットワーク６００によりルーティングされる。経路１は、ネットワークデバイス６１１から始まり、順に、ネットワークデバイス６１２、および、６１４へと続く。
その一方で、ネットワークデバイス６１１〜６１４は、ＣＮＣサーバ６１５にルーティングされるパケットの情報を報告し、且つ、ＣＮＣサーバ６１５は、報告される情報に従って、ネットワークデバイス６１１〜６１４に対するマッピングをアップデートする。マッピングのアップデートに対応して、ネットワークデバイス６１１〜６１４は、図３〜図５の実施形態で記述されるマッピングにしたがって、データストリームのパケット中のＶＬＡＮタグを交換することにより、別の経路(図６中の経路２として示される)を用いて、ＴＳＮネットワーク６００により、データストリームをルーティングする。
一実施形態において、報告される情報は、データストリームのパケットのタイムススタンプを有し、ネットワークデバイス６１１〜６１４に到着する、あるいは、離れるパケットの時間を示す。特に、ＣＮＣサーバ６１５は、タイムスタンプに従って、データストリームのレイテンシを判断するとともに、マッピングのアップデートは、所定スレショルドより大きいデータストリームのレイテンシに対応して実行される。
別の実施形態において、報告される情報は、パケットルーティングに用いるネットワークデバイス６１１〜６１４ローディングを有する。たとえば、ネットワークデバイスのローディングは、入口キュー(ingress queue)、および／または、出口キュー(egress queue)の利用度と関連して、ネットワークデバイスにルーティングされるパケットを保存する。入口キュー、および／または、出口キューが消耗した場合、ネットワークデバイスが重荷重であることを意味する。特に、ネットワークデバイス６１２のローディングが、所定スレショルドより大きいが、ネットワークデバイス６１３のローディングが、所定スレショルドより小さいことに対応して、ＣＮＣサーバ６１５は、マッピングのアップデートの実行を決定する。
前述の実施形態を考慮して、高く評価されることは、本発明は、ＴＳＮネットワークと非ＴＳＮネットワーク間の相互運用を実現するとともに、ＴＳＮネットワーク中のデータストリームのレイテンシ、あるいは、ネットワークスイッチのローディングに基づいて動的にアップデートされるマッピングに従って、非ＴＳＮネットワークから、ＴＳＮネットワークにルーティングされるパケット中のＶＬＡＮタグを交換することにより、ＴＳＮネットワーク中で、データストリームを配信するリアルタイム決定的動作を維持することである。
本発明は、例として、および、好ましい実施形態の観点から記述されているが、理解すべきことは、本発明はこれに限定されないことである。当業者なら、本発明の範囲と精神を逸脱しない状況下で、各種変更、および、修正を行うことができる。よって、本発明の範囲は、以下の請求項とそれらの等価物により定義、並びに、保護される。
順序を示す用語、たとえば、特許請求の素子を修正する請求項中の“第一” “第二”等の使用は、それ自身で、任意の優先度、優先権、あるいは、素子ともう一つの素子の順序、あるいは、一方法の動作が実行される時間的順序を暗示しておらず、ある名称の素子と同じ名称を有する別の素子を区別するのに用いられている。
１０…ネットワークインターフェース装置
２０…コントローラー
３０…ストレージ媒体
１００…異機種ネットワーク環境
１１０…ＴＳＮネットワーク
１２０…非ＴＳＮネットワーク
１１１Ａ〜１１１Ｄ…ネットワークデバイス
１１２Ａ〜１１２Ｄ…端末装置
１１３…ＣＮＣサーバ
１１２Ａ…機械
１１２Ｂ…セキュリティカメラ
１１２Ｃ…ロボットアーム
１１２Ｄ…コンベア
６００…ＴＳＮネットワーク
６１１〜６１４…ネットワークデバイス
６１５…ＣＮＣサーバ

Claims (18)

  1. 装置であって、
    一つ以上の第一ストリーム識別子(ＩＤ)のマッピング、および、一つ以上の第一バーチャルローカルエリアネットワーク(ＶＬＡＮ)タグを保存するストレージ媒体、および、
    前記ストレージ媒体に結合されるとともに、前記マッピングにしたがって、時間依存ネットワーキング(ＴＳＮ)ネットワークに少なくとも一つのパケットをルーティングするコントローラー、を有し、
    前記パケットの前記ルーティングは、
    前記パケットの第二ストリームＩＤを識別する工程と、
    前記第二ストリームＩＤが、前記マッピング中の前記第一ストリームＩＤの一つに適合するか否かを判断する工程、および、
    前記第一ストリームＩＤの一つに適合する前記第二ストリームＩＤに対応して、前記パケット中の第二ＶＬＡＮタグを、前記マッピング中の前記適合する第一ストリームＩＤに対応する前記第一ＶＬＡＮタグと交換する工程、
    を有することを特徴とする装置。
  2. 前記第一ストリームＩＤ、および、前記第二ストリームＩＤはそれぞれ、
    送信先アドレス(ＤＡ)、
    発信元アドレス(ＳＡ)、
    ＶＬＡＮ ＩＤ(ＶＩＤ)、
    優先順位コードポイント(ＰＣＰ)、
    イーサタイプ、および、
    サブタイプ、
    の少なくとも一つとして表されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 前記第一ストリームＩＤ、および、前記第二ストリームＩＤはそれぞれ、前記イーサタイプ、および、前記サブタイプの組み合わせとして表され、且つ、前記イーサタイプは、ＩＥＥＥ８０２．１ワーキンググループにより規定されるＴＳＮ規格に従うイーサネットパケットのヘッダーフィールドであり、前記サブタイプは、前記イーサネットパケットのペイロードフィールドの一部であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
  4. 前記第一ストリームＩＤ、および、前記第二ストリームＩＤはそれぞれ、前記ＤＡと前記ＳＡの組み合わせとして表され、且つ、前記ＤＡ、および、前記ＳＡは、ＩＥＥＥ８０２．１ワーキンググループにより規定されるＴＳＮ規格に従うイーサネットパケットのヘッダーフィールドであることを特徴とする請求項２に記載の装置。
  5. 前記第一ＶＬＡＮタグ、および、前記第二ＶＬＡＮタグはそれぞれ、ＶＬＡＮＩＤ(ＶＩＤ)、および、優先順位コードポイント(ＰＣＰ)を有し、前記ＶＩＤ、および、前記ＰＣＰは、ＩＥＥＥ８０２．１ワーキンググループにより規定されるＴＳＮ規格に従うイーサネットパケット中のヘッダーフィールドであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  6. 前記ネットワークゲートウェイにより、前記ＴＳＮネットワークと前記非ＴＳＮネットワーク間でルーティングされる前記パケットに対応して、前記装置は、前記ＴＳＮネットワークと非ＴＳＮネットワーク間の相互運用をサポートするネットワークゲートウェイである;あるいは、前記ネットワークスイッチにより、前記ＴＳＮネットワークでルーティングされる前記パケットに対応して、前記装置は、前記ＴＳＮネットワーク中のＴＳＮ通信をサポートするネットワークスイッチであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  7. 時間依存ネットワーキング(ＴＳＮ)ネットワークに接続される一装置により実行される方法であって、前記方法は、
    一つ以上の第一ストリーム識別子(ＩＤ)の一つ以上の第一バーチャルローカルエリアネットワーク(ＶＬＡＮ)タグへのマッピングにしたがって、少なくとも一つのパケットを、前記ＴＳＮネットワークにルーティングする工程を有し、
    前記パケットの前記ルーティングは、
    前記パケットの第二ストリームＩＤを識別する工程と、
    前記第二ストリームＩＤが、前記マッピング中の前記第一ストリームＩＤの一つに適合するか否か判断する工程、および、
    前記第一ストリームＩＤの一つに適合する前記第二ストリームＩＤに対応して、前記パケット中の第二ＶＬＡＮタグを、前記マッピング中の前記適合する第一ストリームＩＤに対応する前記第一ＶＬＡＮタグと交換する工程、
    を有することを特徴とする方法。
  8. 前記第一ストリームＩＤ、および、前記第二ストリームＩＤはそれぞれ、
    送信先アドレス(ＤＡ)、
    発信元アドレス(ＳＡ)、
    ＶＬＡＮ ＩＤ(ＶＩＤ)、
    優先順位コードポイント(ＰＣＰ)、
    イーサタイプ、および、
    サブタイプ、
    の少なくとも一つとして表されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
  9. 前記第一ストリームＩＤ、および、前記第二ストリームＩＤはそれぞれ、前記イーサタイプ、および、前記サブタイプの組み合わせとして表され、前記イーサタイプは、ＩＥＥＥ８０２．１ワーキンググループにより規定されるＴＳＮ規格に従うイーサネットパケットのヘッダーフィールドであり、前記サブタイプは、前記イーサネットパケットのペイロードフィールドの一部であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
  10. 前記第一ストリームＩＤ、および、前記第二ストリームＩＤはそれぞれ、前記ＤＡと前記ＳＡの組み合わせとして示され、前記ＤＡ、および、前記ＳＡは、ＩＥＥＥ８０２．１ワーキンググループにより規定されるＴＳＮ規格に従うイーサネットパケットのヘッダーフィールドであることを特徴とする請求項８に記載の装置。
  11. 前記第一ＶＬＡＮタグ、および、前記第二ＶＬＡＮタグはそれぞれ、ＶＬＡＮＩＤ(ＶＩＤ)、および、優先順位コードポイント(ＰＣＰ)を有し、且つ、前記ＶＩＤ、および、前記ＰＣＰは、ＩＥＥＥ８０２．１ワーキンググループにより規定されるＴＳＮ規格に従うイーサネットパケット中のヘッダーフィールドであることを特徴とする請求項７に記載の装置。
  12. 前記ネットワークゲートウェイにより、前記ＴＳＮネットワークと前記非ＴＳＮネットワークでルーティングされる前記パケットに対応して、前記装置は、前記ＴＳＮネットワークと非ＴＳＮネットワーク間の相互運用をサポートするネットワークゲートウェイである;あるいは、前記ネットワークスイッチにより、前記ＴＳＮネットワーク中でルーティングされる前記パケットに対応して、前記装置は、前記ＴＳＮネットワーク中のＴＳＮ通信をサポートするネットワークスイッチであることを特徴とする請求項７に記載の装置。
  13. セントラルネットワークコンフィグレーション(ＣＮＣ)サーバであって、
    時間依存ネットワーキング(ＴＳＮ)ネットワークにおいて、第一装置、および、第二装置への接続を提供するネットワークインターフェース装置、および、
    前記通信装置に結合されるとともに、前記第一装置と前記第二装置間の少なくとも一つのパケットをルーティングする情報を、前記第一装置、および、前記第二装置から受信するとともに、前記情報にしたがって、前記第一装置、および、前記第二装置のそれぞれの中で、一つ以上の第一ストリーム識別子(ＩＤ)の一つ以上の第一バーチャルローカルエリアネットワーク(ＶＬＡＮ)タグへの各自マッピングをアップデートし、これにより、前記第一装置、および、前記第二装置がそれぞれ、前記マッピングにしたがって、前記パケット中の第二ＶＬＡＮタグを、前記パケットの第二ストリームＩＤに対応する前記第一ＶＬＡＮタグと交換できるようにするコントローラー、
    を有することを特徴とするＣＮＣサーバ。
  14. 前記情報は、
    前記第一装置に到着、あるいは、前記第一装置から離れる前記パケットの前記時間を示す前記パケットの第一タイムスタンプ、および、
    前記第二装置に到着、あるいは、前記第二装置から離れる前記パケットの前記時間を示す前記パケットの第二タイムスタンプ、
    を有することを特徴とする請求項１３に記載のＣＮＣサーバ。
  15. 前記コントローラーはさらに、前記第一タイムスタンプ、および、前記第二タイムスタンプにしたがって、前記第一装置と前記第二装置間でルーティングされる前記パケットのレイテンシを判断し、且つ、前記第一装置、および、前記第二装置中の前記マッピングの前記アップデートは、所定スレショルドより大きい前記パケットの前記レイテンシに対応して実行されることを特徴とする請求項１４に記載のＣＮＣサーバ。
  16. 前記情報は、
    パケットルーティングに用いる前記第一装置の第一ローディング、および、
    パケットルーティングに用いる前記第二装置の第二ローディング、
    を有することを特徴とする請求項１３に記載のＣＮＣサーバ。
  17. 前記第一装置、および、前記第二装置中の前記マッピングの前記アップデートは、所定スレショルドより大きい前記第一ローディング、および、前記第二ローディングの一つに対応して実行されることを特徴とする請求項１６に記載のＣＮＣサーバ。
  18. 前記第一装置、あるいは、前記第二装置は、前記ＴＳＮネットワークと前記非ＴＳＮネットワーク間の相互運用をサポートするネットワークゲートウェイ、あるいは、前記ＴＳＮネットワーク中のＴＳＮ通信をサポートするネットワークスイッチであることを特徴とする請求項１３に記載のＣＮＣサーバ。
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