JP4488131B2 - ネットワークシステムにおいてアドレスをマッピングする方法および1つまたは複数のプロセッサに行わせる命令シーケンスを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、ネットワークシステムにおいてアドレスをマッピングする方法、および1つまたは複数のプロセッサに行わせる命令シーケンスを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関し、特に、ホームエンターテイメントシステムの分野に関し、ホームエンターテイメントシステムにおける通信および制御技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
これまで、ホームエンターテイメントシステムは、単にテレビセット(TV)およびビデオカセットレコーダ(VCR)からなることが多かった。1つまたは2つの同軸または複合ケーブルが、入力から出力、および/または出力から入力にTVおよびVCRを相互接続していた。しかし、近年、ホームエンターテイメントシステムはますます複雑になってきている。
【0003】
家庭用電子機器、たとえばコンパクトディスク(CD)プレーヤ、デジタルビデオディスク(DVD)プレーヤ、ゲームシステム、サラウンドサウンドオーディオシステム、手持ち型ビデオカメラ等が向上したため、消費者は追加の装置を自身のホームエンターテイメントシステムに接続せざるをえなかった。新しい装置を追加する度に、少なくとも2本のワイヤ(通常、電源ワイヤおよび入出力ワイヤ)を各種装置から、または各種装置へ蛇行する複雑な蜘蛛の巣状のワイヤに追加した。
【0004】
当初、各種装置間の相互接続の複雑性を低減するために、スイッチボックスが採用された。たとえば、単純な「A/B」スイッチボックスにより、ユーザが、装置間で同軸ケーブルを引き抜いて再び連結させる必要なく、1つの入力または別の入力を選択的に選ぶことができる。しかし、ホームエンターテイメントシステムにおける装置の数が増えるにつれ、装置を相互接続するためのA/Bスイッチボックスの使用は面倒かつ非効率的になってきた。
【0005】
特筆すべきは、消費者が一般に、ホームエンターテイメント装置の機能性および精巧さが増大するにつれ、各装置を操作するのに必要な膨大な数のコンポーネントのリモートコントローラを処分するために、より少数のワイヤ、より単純な相互接続方式を望むことである。実際、大部分のリモートコントローラの「機能」はまったく使用されない(たとえば、"The Complexity Problem: Industrial Design", Atlantic Monthly, Vol. 271, No. 3, March 1993, p. 96を参照のこと)。他に理由がない場合、これは、各装置の制御および操作に関連する順序および/またはステップの数が異なるためである。
【0006】
上記の制御問題に対する解決策の1つは、Schindler他による米国特許第5,675,390号(「‘390号特許」)に提案されている。‘390号特許の図1に示されているように、エンターテイメントシステムは、パーソナルコンピュータによって中心制御される。Schindler他のシステムによれば、制御は、「ハブおよびスポーク(hub and spoke)」または「スター」型通信トポロジを採用した(すなわち、すべての通信がパーソナルコンピュータ(またはハブ)を介する)パーソナルコンピュータにまとめられている。この構成により、各装置はパーソナルコンピュータへの各自の専用接続が必要である。このような解決策は、密接に統合された家庭用電子機器および知識のあるコンピュータユーザに対しては有効である。しかし、従来採用されるよりもさらにより多数の相互接続用ワイヤが必要である(‘390号特許の図7に示されるI/Oプラグの数に留意する)。さらに、このようなシステムには拡張性がない。すなわち、新たな装置をシステムに追加しようとする際、追加の対応アダプタ/コントローラをパーソナルコンピュータに追加しなければならない。
【0007】
同様の解決策が、Freadmanによる米国特許第5,722,041号(「‘041号特許」)に提案されている。‘041号特許の図2は、Freadmanのホームエンターテイメントシステムを最もよく示している。Schindler他と同様に、制御はパーソナルコンピュータに中心的に置かれる。メディア供給は、多重チャネルモデムとアナログ無線周波数ミキサを組み合わせたものを介して行われ、これは同軸ケーブルを介して多数の端末装置に接続される。ワイヤの数の低減は達成されるが、装置間で共有される機能は最小限である、すなわち、一方の装置はもう一方の装置を制御しない(逆の場合も同様)。
【0008】
特に、ホームエンターテイメントシステムネットワークを制御するために、ユーザに操作されるパーソナルコンピュータを追加しても、本質的には複雑性は低減されない。実際、複雑性を増大させる場合もある。コンピュータ制御が面倒でないにしても、困難であることが多い。一般に、ハードウェアおよびソフトウェアコンポーネントを通信するよう構成するとともに、装置を適切に初期化する必要がある。周辺機器(たとえばVCR、TV等)あるいはコンピュータ自体をアップグレードするには、システムのオペレーティングソフトウェアを完全にオーバーホールする必要がある場合があり、これによってシステム性能に不適合性および不確実性が導入されてしまう。
【0009】
より複雑なホームエンターテイメントシステムにおける膨大な数の相互接続用ワイヤに対する1つの解決策は、IEEE1394−1995標準およびその拡張である(extension)IEEE1394a、およびIEEE1394bであり、これらを本明細書において「IEEE1394」と呼ぶ。一実施の形態において、IEEE1394ケーブルは、6撚線ケーブルであり、1本の撚線は電源用、1本の撚線は接地用、2本の撚線はデータ用、2本の撚線はデータストランドを同期するために使用されるストローブ用である。代替の実施の形態では、電源および接地用撚線を省いた4撚線ケーブルを使用してもよい。IEEE1394ケーブルは電磁妨害雑音を防ぐシールドも備える。核心として、IEEE1394ケーブルは本質的に、このワイヤに関しては最大400メガビット/秒のデータ速度を有する高性能シリアルバスである。
【0010】
有利なことに、IEEE1394バスは、コンポーネント電子機器がIEEE1394ケーブルを介して電力を受け取るとともに通信するよう設計されうるため、大部分の装置に必要とされる接続をバックプレーンバス環境において1本のケーブルに低減するので、ホームエンターテイメントシステムにおける膨大な数のワイヤに対する必要性を低減する。IEEE1394−1995標準は、IEEE1394バスを実施するための物理層、リンク層、およびトランザクション層の態様についての仕様を提供し、これには、バスリセット、バス調停(bus arbitration)、ノード構成、標準パケット構造、パケット伝送の初期化、非同期パケットの送受信、等時性パケット(isochronous packets)の送受信、トランザクション制御、および誤り検出および修正等の機能の提供を含む。
【0011】
IEEE1394バスを介した通信は、純粋にデジタルであるという点において、多くの従来技術とは異なっている。特に、IEEE1394上で搬送されるデータはソース(たとえばCD−ROM)からデジタルであるか、あるいはIEEE1394バスに配置される前にアナログデジタル変換器によって変換されなければならない。さらに、IEEE1394ベースのシステムでの通信はピアツーピア(peer-to-peer)、すなわちIEEE1394バス上の各装置(別称はノード)が、(たとえば、クライアントサーバ型構成で必要とされるように)通信/制御要求を中央装置/ノードを介して処理する必要なく、他の任意のノードと通信できる。IEEE1394ベースのシステムでは、コントローラは任意のノードに存在するため、ある意味では、IEEE1394バス自身がコントローラとなる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
IEEE1394の提唱者に対する挑戦は、動作の下位層、すなわち物理層、リンク層、およびトランザクション層では大したことはないが(プロトコルとデータパケット構造間のブリッジは競合領域であり続けるが)、それよりもむしろ、アプリケーション層等のネットワークプロトコル層の上位層においてである。高精細テレビ(HDTV)等の放送テレビおよびケーブル産業における最近の発達、およびケーブル放送産業における統合により、消費者が利用できるサービスおよびコンテントの数が幾何級数的に拡大された。このため、ホームエンターテイメント装置間での相互運用性が、共通および/または標準機能性である使い易さ、および拡張性と同様に強く望まれている。上記のように、IEEE1394ベースのホームエンターテイメントシステムにおいてそれぞれ接続かつ支援されうる装置およびサービスの拡張アレイを制御かつ管理するシステムが必要とされている。
【0013】
この発明は上述した点に鑑みてなされたもので、ネットワークシステムにおいてアドレスをマッピングする方法、および1つまたは複数のプロセッサに行わせる命令シーケンスを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るネットワークシステムにおいてアドレスをマッピングする方法は、自己識別パケットを受信するステップと、該自己識別パケットからバス識別子および物理的識別子を抽出するステップと、バス識別子フィールド、物理的識別子フィールドおよびノードユニーク識別子フィールドを含む新しい行を、アドレスマッピングテーブルに追加するステップと、該アドレスマッピングテーブルの該新しい行におけるバス識別子フィールドおよび物理的識別子フィールドそれぞれに前記物理的識別子およびバス識別子を挿入するステップと、読み込み要求パケットを前記自己識別パケットにより識別されるノードに伝送するステップと、ノードユニーク識別子を含む読み込み応答パケットを受信するステップと、該読み込み応答パケットから、ノードユニーク識別子を含む1つまたは複数の識別子を抽出するステップと、前記アドレスマッピングテーブルの新しい行における追加フィールドに前記1つまたは複数の識別子を挿入するステップとを含むものである。
【0015】
また、前記読み込み応答パケットはさらにノード属性情報を含み、前記方法は、前記アドレスマッピングテーブルの新しい行における1つまたは複数のフィールドにノード属性情報を追加するステップをさらに含むものである。
【0016】
また、複数のユニークレコードを3つ以上の論理的に別個のセクションに区分けするステップをさらに含み、該3つ以上の論理的に別個のセクションは、IEEE1394バスサービスセクションと、MPEGサービスセクションと、IPサービスセクションとを含むものである。
【0017】
また、前記ネットワークシステムにおける特定のノードに関するコマンドを受信するステップと、前記アドレスマッピングテーブルを使用して、該コマンドを特定のバス識別子および物理的識別子に関連づけるステップと、該特定のバス識別子および物理的識別子を使用して、前記コマンドを前記特定のノードに送信するステップとをさらに含むものである。
【0018】
また、前記伝送ステップおよび受信ステップは、IEEE1394バスを介して行われるものである。
【0019】
また、前記ネットワークシステムは、ホームエンターテイメントシステムを含むものである。
【0020】
また、この発明に係る1つまたは複数のプロセッサに行わせる命令シーケンスを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、自己識別パケットを受信するステップと、該自己識別パケットからバス識別子および物理的識別子を抽出するステップと、バス識別子フィールド、物理的識別子フィールドおよびノードユニーク識別子フィールドを含む新しい行を、アドレスマッピングテーブルに追加するステップと、該アドレスマッピングテーブルの該新しい行におけるバス識別子フィールドおよび物理的識別子フィールドそれぞれに前記物理的識別子およびバス識別子を挿入するステップと、読み込み要求パケットを前記自己識別パケットにより識別されるノードに伝送するステップと、ノードユニーク識別子を含む読み込み応答パケットを受信するステップと、該読み込み応答パケットから、ノードユニーク識別子を含む1つまたは複数の識別子を抽出するステップと、前記アドレスマッピングテーブルの新しい行における追加フィールドに前記1つまたは複数の識別子を挿入するステップとを1つまたは複数のプロセッサに行わせる命令シーケンスを格納したものである。
【0021】
また、複数のユニークレコードを3つ以上の論理的に別個のセクションに区分けするステップを、1つまたは複数のプロセッサに行わせる命令シーケンスをさらに含み、該3つ以上の論理的に別個のセクションは、IEEE1394バスサービスセクションと、MPEGサービスセクションと、IPサービスセクションとを含むものである。
【0022】
また、前記ネットワークシステムにおける特定のノードに関するコマンドを受信するステップと、前記アドレスマッピングテーブルを使用して、該コマンドを特定のバス識別子および物理的識別子に関連づけるステップと、該特定のバス識別子および物理的識別子を使用して、前記コマンドを前記特定のノードに送信するステップとを1つまたは複数のプロセッサに行わせる命令シーケンスをさらに含むものである。
【0023】
さらに、前記命令シーケンスは、IEEE1394バスを介して送受信するステップを1つまたは複数のプロセッサに行わせるものである。
【0024】
【発明の実施の形態】
この発明の一態様によれば、たとえばIEEE1394ベースのホームエンターテイメントネットワーク等のネットワークシステムにおいてアドレスをマッピングする方法であって、自己識別パケットを受信し、該自己識別パケットからバス識別子および物理的識別子を抽出し、バス識別子フィールド、物理的識別子フィールドおよびノードユニーク識別子フィールドを含む新しい行を、アドレスマッピングテーブルに追加し、該アドレスマッピングテーブルの該新しい行におけるバス識別子フィールドおよび物理的識別子フィールドそれぞれに前記物理的識別子およびバス識別子を挿入し、読み込み要求パケットを前記自己識別パケットにより識別されるノードに伝送し、ノードユニーク識別子を含む読み込み応答パケットを受信し、該読み込み応答パケットから、ノードユニーク識別子を含む1つまたは複数の識別子を抽出し、前記アドレスマッピングテーブルの新しい行における追加フィールドに前記1つまたは複数の識別子を挿入することを含む方法が提供される。
【0025】
この発明の好ましい実施の形態は、添付図面の図に限定としてではなく例として示される。図面において、同一の参照符号は同一のコンポーネントを指す。
本明細書にすべて参照として組み込まれるIEEE1394−1995標準は、以下の説明および添付図面における図についての背景情報を説明、教示、かつ提供する。特に、IEEE1394−1995標準の選択した一部を図1乃至図4を参照して説明する。
【0026】
IEEE1394概観
図1は、複数のアドレス指定可能なノード104を備えた例示的なIEEE1394モジュール100を示す。各ノード104は、ローカルバス128を介して相互接続されたプロセッサユニット108とI/Oユニット112とを含みうる。あるいは、ノード104は、メモリユニット116を含んでもよい。各ノード104は、バスコネクタ124それぞれを介してIEEE1394キャリア120に接続される。
【0027】
図2は、例示的なIEEE1394の物理的なネットワークトポロジ200を示し、このトポロジ200は、それぞれIEEE1394「ケーブル環境」212にブリッジされた2つのIEEE1394「バックプレーン環境(backplane environments)216」を含む。
バックプレーン環境216において、物理的なトポロジは、マルチドロップバス215である。物理的な媒体は、バックプレーンの長さに延びるとともに、複数のIEEE1394ノード104を接続するため、そこに分散されたコネクタを有する2本のシングルエンド伝導体である。
【0028】
ケーブル環境212において、物理的なトポロジは、有限の分岐および範囲を有する「非循環(noncycle)」ネットワーク(閉ループが支援されていないことを意味する)である。各IEEE1394ケーブル220は、異なるノード104上のポート208を共に接続する。各ポート208は、通常、ターミネータ、トランシーバ、および調停論理回路(図示せず)を含む。ケーブル220およびポート208は、部分的にそこで発生した信号を隣接ノード104に中継するケーブル中継器として機能する。この中継機能により、ケーブル環境212のノード104が単一の論理バスをシミュレートできる。たとえば、バックプレーン環境216あるいはケーブル環境212において、2つの異なるIEEE1394バスがともに接続されている場合、異なるネットワーク環境間で通信を変換するために、ブリッジ204が使用される。
【0029】
IEEE1394標準に従うと、IEEE1394ネットワーク200によって、64ビットアドレス指定方式が採用される。各アドレスの上位16ビットは、「node_ID(ノードID)」を表す。node_IDの最上位10ビットは、IEEE1394ネットワーク200全体における特定の論理バス、すなわち「bus_ID(バスID)」(たとえば、バス215)を識別する。このため、IEEE1394ネットワーク200において最大1023本のバスを採用できる。node_IDの次の最上位6ビットは、特定ノードの物理アドレスすなわち「physical_ID(物理ID)」を表す。特定のIEEE1394バス(たとえばバス215)上に、別個にアドレス指定可能な63個のノード(たとえばノード104)が存在できる。アドレス空間の残りの48ビットの様々な部分は、特定バスまたは特定ノードのいずれかである特定の資源に割り当てられる。
【0030】
図3は、例示的なIEEE1394ケーブルトポロジ300を示す。この構成によれば、多数のノード104が、各IEEE1394ケーブル304によってポート208間で共に「デージーチェーン(daisy-chained)」接続されている。各ノード104は中継器として作用し、1つのポート208と次のポートの間で信号を中継して、信号を各ノード104間でケーブル304を介して伝送できるようにする。
【0031】
図4は、例示的なIEEE1394ノード104内のハードウェアおよびソフトウェアコンポーネント間の関係を示すプロトコルスタック400を示す。特に、プロトコルスタック400において、4つの層、すなわちトランザクション層404、リンク層408、物理層412、およびシリアルバス管理層416を示している。アプリケーション層などのさらなる層(図示せず)をプロトコルスタック400に含めてもよい。
【0032】
特に、トランザクション層404は、バストランザクションを行うよう完全な要求応答プロトコルを規定して、読み込み、書き込み、およびロック動作を支援する。トランザクション層404は、等時性管理データがシリアルバス管理層416に到達するための経路も提供する。
【0033】
リンク層408は、トランザクション層404に対する要求確認サービス(すなわち「承認データグラム」)を有する一方向データ転送を提供する。より詳細には、リンク層408は、パケットの送受信のためのアドレス指定、データチェック、およびデータフレーム指示を提供するとともに、また、等時性データ転送サービスをアプリケーションに対して直接提供する。これには、タイミング信号および同期信号(たとえば「サイクル信号」)の生成が含まれる。
【0034】
物理層412は、リンク層408によって使用される論理記号をIEEE1394ケーブルに出力するための電気信号に翻訳する。物理層412はまた、一度に1つのノードだけがデータを送信していることを保証するために、調停サービスも提供する。好ましい実施の形態では、物理層412は、データ再同期および中継サービスならびに自動バス初期化を提供する。
【0035】
シリアルバス管理層416は、バス管理、等時性資源管理、およびノード制御を提供する。たとえば、図2のケーブル環境212において、シリアルバス管理層416の等時性資源マネージャ420は、各ノード104に必要な資源を認めて、効率的で整然とした等時性動作に必要な等時性資源、チャネル、および帯域幅を協働して割り当て、また割り当て解除する。
【0036】
バスマネージャ424は、性能最適化、電力および速度管理、およびトポロジ管理等のサービスをバス上の他のノード104に提供する。最後に、ノードコントローラ428は、バス上のノード104が必要とするすべての制御および状態レジスタを管理するとともに、物理層412、リンク層408、トランザクション層404、および1つ以上の他のアプリケーション層(図示せず)と通信する。
【0037】
ホームエンターテイメントおよびホームオフィスシステム
図5は、多数の外部サービスプロバイダを好ましいホームエンターテイメントおよびホームオフィスシステムネットワーク(以下、「ホームエンターテイメントシステムネットワーク」と呼ぶ)500にブリッジしているホームゲートウェイ504を示す。ホームエンターテイメントシステムネットワーク500は、好ましくは(図2および図3を参照して上述した)ケーブル環境に構成される、IEEE1394バス568によって接続される。特に、一連のデージーチェーン接続されたIEEE1394ケーブル502は、IEEE1394バス568を形成するために、ホームエンターテイメントネットワークシステム500の各種電子機器コンポーネントのポート間を相互接続する。たとえば、TV508、ステレオ512、VCR516、およびDVD520が、1つのチェーン560に接続される。別のチェーン564では、パーソナルコンピュータ524、プリンタ528、およびデジタルカメラ534が接続されている。
【0038】
電子機器コンポーネントの各チェーン560および564それぞれは、1つ以上の外部ネットワークと各内部ネットワークチェーン560および564との間のブリッジとして(すなわち、2つの異なるバス環境間のブリッジではなく)作用するホームゲートウェイ504に接続される。たとえば、ホームゲートウェイ504は、衛星受信器540を介して衛星582から、アンテナ544を介して放送タワー586からのメディア供給、ならびに同軸ケーブル受信器548、光ファイバケーブル受信器552、または電話ケーブル受信器556をそれぞれ介して局所陸線592(たとえば、銅の撚対線、同軸または光ファイバケーブル)からの供給を受信することができる(注意:各種受信器はホームゲートウェイ504の外側に示されているが、実際の受信器またはレセプタクルは同様にホームゲートウェイ504内に収容されてもよい。各種受信器は、説明の目的でホームゲートウェイ504の外側に示されているにすぎない)。
【0039】
TV508は、テレビ画面上に表示するために、データをIEEE1394バス502からNTSC((米国の)テレビ方式審議委員会)および/またはATSC(Advanced Television Systems Committee)ビデオ信号に変換する、内部テレビアダプタを備えることが好ましい。代替の好ましい実施の形態において、テレビアダプタは、TV508とIEEE1394ケーブル502の間を接続する外部装置である。いずれの実施の形態においても、テレビアダプタは、現在表示されていないが将来表示される画像データ用の画面外バッファと、テレビ画面に現在表示されている画像データ用の画面内バッファとを備えることが好ましい。さらに、テレビアダプタは、VCR、DVDプレーヤ、またはデジタルカメラ等の、テレビに接続される補助装置に組み込まれてもよい。
【0040】
ホームゲートウェイ
図6は、ホームゲートウェイ504ならびにホームゲートウェイ504に通信可能に接続されたコンポーネントの機能ブロック図を示す。
【0041】
ゲートウェイ504は、それを介して各サービスが提供されるアクセスネットワーク644を介して通信するために、1つ以上のインタフェースを備える。たとえば、インターネットアクセスプロバイダ(「IAP」)またはインターネットサービスプロバイダ(「ISP」)640から、またはビデオサービスプロバイダ(「VSP」)648からのサービスは、各ホームゲートウェイインタフェース、たとえば無線インタフェース「地上放送I/F」650、「衛星I/F」652、非同期デジタル加入者線インタフェース「ADSL I/F」656、非同期転送モードインタフェース「ATM I/F」660、またはハイブリッドファイバ同軸インタフェース「HFC I/F」664を、適切なネットワークリンク(たとえば地上リンク618、衛星リンク620、電話リンク624、ファイバリンク628、または同軸リンク632それぞれ)を介してアクセスネットワーク644に接続することによって、提供されうる。好ましい一実施の形態によると、ホームゲートウェイ504上のアダプタスロットが1つ以上の上記インタフェースを受ける。このような実施の形態は、新しいまたはアップグレードされた通信技術/ハードウェアがホームエンターテイメントシステム500に接続される場合に、柔軟な再構成を提供する。
【0042】
様々なアプリケーション、たとえばインターネットサーフィン、MPEGビデオストリーム(標準または高精細テレビ)、ネットワーク上でのゲーム、電子的番組ガイド「EPG」、およびホームネットワーク制御などがIAP/ISP640および/またはVSP648からアクセスネットワーク644上で可能である。したがって、ホームゲートウェイ504は、ホームユーザIPルーティング668、MPEG2ストリーム処理(画面上表示「OSD」およびEPG処理を含む)672、アクセスネットワーク通信制御676、ホームネットワーク制御/管理680、およびゲーム、ホームオートメーション、およびディレクトリサービス等他の存在しているかまたはダウンロード可能な機能682を可能にするため、ハードウェアおよびソフトウェアを含む。このため、ホームゲートウェイ504のためのファームウェアスタックを図8を参照して後述する。上記に参照した機能実施のためのプロトコルスタックは、図9乃至図12を参照して後述される。
【0043】
1394インタフェース684は、ホームゲートウェイ504に必要なコンポーネントであり、図9〜図12を参照して説明されるネットワークプロトコルとともに使用される。1394インタフェース684は、外部ネットワークプロトコルと、内部ネットワークを形成するIEEE1394準拠バスとの間のブリッジとして作用する。たとえば、1394I/F684は、パーソナルコンピュータ524とTVアダプタ604(これは一実施の形態において、テレビ608用に、IEEE1394データをアナログまたはデジタル信号に変換する)の間で、1394リンク612に渡ってIPを、また1394リンク616に渡ってMPEGを支援する。
【0044】
図7に示すように、ホームゲートウェイ504の一実施の形態は、電源回路748、リセット回路752、クロック回路756、中央演算処理装置「CPU」704、ローカルバス706、PCIブリッジおよび周辺機器コントローラ708、不揮発性メモリ(たとえばROM712およびFLASH716)、揮発性メモリ(たとえばDRAM720)、RS232相互接続、およびPCIバス724を備える。PCIバス724に接続されるのは、ホームゲートウェイ504にATMブリッジおよび他の機能性を提供するATM LSIインタフェース728と、光キャリア3(「OC−3」)レベルポートに接続される同期光ネットワーク(「SONET」)インタフェース732と、1394LINK LSI736と、3つのIEEE1394ポートを有する1394PHY LSIと、レジスタ、LEDおよびディップスイッチユニット744と、である。
【0045】
市販されているハードウェアコンポーネントを、ホームゲートウェイ504に採用することが好ましい。たとえば、目下好ましいハードウェアコンポーネントの仕様を表1に記載する。
【0046】
【表1】
【0047】
CPU704、ROM712、FLASH716、RS232 724、およびDRAM720は、PCIブリッジおよび周辺機器コントローラ708、およびローカルバス706を介して互いに通信可能に接続される。PCIブリッジおよび周辺機器コントローラ708は、PCIバス724にも接続される。PCIバス724は、ATM LSI728と、1394LINK LSI736と、レジスタ、LEDおよびディップスイッチユニット744とに接続される。
【0048】
図8は、ホームゲートウェイ504に採用されるファームウェアスタック800を示す。オペレーティングシステム(OS)カーネル804が、ファームウェアスタック800の中心に存在し、サービスコントローラ808、システム管理812、ATMドライバ816、1394ドライバ820と通信する。ATMドライバ816は、サービスコントローラ808、1394ドライバ820および各種ハードウェアコンポーネント824(すなわち、ホームエンターテイメントシステム500における物理的な電子機器コンポーネント)と通信する。同様に、1394ドライバ820は、サービスコントローラ808、ATMドライバ816、およびハードウェア824と通信する。
【0049】
システム管理812は、初期化、自己診断、システム健康チェック、およびデバッグする機能を含む。サービスコントローラ808は、MPEG TSおよびEPGフィルタリング、およびマルチキャスティングと、IPルーティングおよび端末機能と、1394バス上でのMPEGおよびATM上でのMPEG、ならびに1394バス上でのIPおよびATM上でのIPと、アドレスマッピングと、ホームネットワークサービスコマンドおよび制御(たとえば、MPEGサービス制御、TV画像制御、遠隔処理、およびカメラ制御)と、他の機能(たとえば、ゲーム、ホームオートメーション、およびディレクトリサービス)とを含む。
【0050】
1394ドライバ820は、非同期データ伝送と、等時性データ伝送と、物理層制御パケット伝送と、バスのリセットおよび制御と、ルートおよびサイクルマスタ処理と、構成状態レジスタおよび構成ROM処理と、バス管理と、アドレスマッピングテーブル更新とを実現する。一方で、ATMドライバ816は、ATMパケット伝送と、ATM永久仮想接続(「PVC」)の確立および解放とを実現する。
【0051】
OSカーネル804は、タスク切り換えと、メッセージキューおよび送出と、割り込み処理と、タイマ管理と、メモリ管理とを提供する。また、OSカーネル804は、ホームゲートウェイ504の制御に使用される電子装置の相互運用機能も提供する。
【0052】
ハードウェア824は、ファームウェアスタック800の物理層、すなわち最下層を表す。
【0053】
プロトコルスタック
図9〜図12は、ホームエンターテイメントシステムネットワークに関する、各外部ネットワーク、ホームゲートウェイ、および内部ネットワーク間に採用されるプロトコルスタックの様々な態様を示す。図9〜図11は、ホームゲートウェイ504に関する。図12は、ホームエンターテイメントシステムネットワークに配置された家庭用電子装置間のプロトコルスタックに関する。
【0054】
図9〜図12には、外部ネットワーク904、ブリッジ908、および内部ネットワーク(すなわちIEEE1394バス)912が共通して示されている。外部ネットワーク904は、MPEGネットワーク916(たとえばデジタルビデオサービスプロバイダ)およびIPネットワーク920(たとえば「インターネット」)を含みうる。アクセスネットワーク924は、MPEGネットワーク916およびIPネットワーク920の両方に接続される。一実施の形態によれば、アクセスネットワーク924は、たとえばアメリカオンライン(America Online)あるいは@Home等のインターネットアクセスプロバイダ(「IAP」)である。外部ネットワーク904は、ブリッジ908を介して内部ネットワーク912に接続されている。ブリッジ908は好ましくは、ホームゲートウェイ504である。ホームゲートウェイ504は、外部ネットワーク924からのデータおよび信号を、ATMパケットから、内部ネットワーク912に転送可能なIEEE1394フォーマットに変換する。内部ネットワーク912は、テレビアダプタ932と、標準または高精細テレビ936(あるいは、1394ノードおよびテレビを組み込んだ単一ユニット)と、パーソナルコンピュータ946とを含む。プロトコルスタックは、図9〜図12において、システム全体のうちでそれらが対応する部分の下に示されている。
【0055】
図9は、MPEGネットワーク916からTVアダプタ932へのATMデータ伝送に従ったプロトコルスタック900を示す。
【0056】
MPEGデータは、MPEGネットワーク916においてMPEG TS(「移送ストリーム」)プロトコルまたは制御コマンド(「CTRL COM」)956からATMアダプションレイヤ5(「AAL5」)952にフォーマットされる。AAL5から、データはATMデータ948に変換されて、ATMデータ948から同期光ネットワーク「SONET」プロトコル944に変換される。最下層では、その高い信頼性によりATMネットワークが好ましいが、代替の実施の形態において異なるキャリア(たとえば、ATMレイヤを置換することによって)を採用してもよい。
【0057】
アクセスネットワーク924から、データはホームゲートウェイ504で受信される。ホームゲートウェイ504において、外部ネットワークからの通信が、ATMプロトコルからIEEE1394プロトコルに変換(または「ブリッジ」)される。IEC61883 964を含むさらなるプロトコルレイヤ変換が図9に示されるが、IEC61883 964は、IEEE1394通信用にMPEGデータをフォーマットするものであり、「Digital Interface for Consumer Audio/Visual Equipment」と題する国際電気標準会議標準61883にさらに記載されており、IEC(www.iec.org)から公的に入手可能である。IEEE1394プロトコル968は、IEEE1394−1995標準に記載されている。
【0058】
ゲートウェイ908から、データはIEEE1394プロトコルを介して内部ネットワーク912に送信され、ここで、該データは、ビデオ表示ユニットでの提示/再生のために、続いてMPEG移送ストリームにまた変換される。さらに、TVアダプタ932で該データを、標準または高精細テレビセットにオーディオ/ビジュアルデータを提供することができるアナログ信号に変換することが可能である。しかし、TV936はMPEGデータを支援可能であることが好ましい。
【0059】
図10は、IPネットワーク920からPC946へのIPデータ伝送に従うプロトコルスタック1000を示す。伝送制御プロトコル(「TCP」)またはユーザデータグラムプロトコル(「UDP」)1008は、公的に入手可能な文書、インターネットRFC793およびインターネットRFC768それぞれに記載されているものであり、インターネットRFC791に記載されているインターネットプロトコル(「IP」)1004上に階層化されている。これは、インターネット(たとえばインターネットまたはワールドワイドウェブ)からのパケットデータの伝送を容易にする。ホームゲートウェイ504およびPC946において、1394プロトコル1012上のIP(Peter JohanssonによるIETF:Internet Engineering Task Force文書「Ipv4 over IEEE1394」に記載されており、「http://www.ietf.org」において入手可能)を採用する。IETF文書「Ipv4 over IEEE1394」全体を本明細書に参照として組み込む。プロトコルスタック1000は、ワールドワイドウェブおよびインターネット上でのコンテントの発見すなわち探索に特に有利である。
【0060】
図11は、IPネットワーク920からPC946へのTCP/IPデータ伝送についてのプロトコルスタック1100を示す。自動セットアップおよびIPアドレス割り当てを容易にするために、プロトコルスタック1100は、インターネットRFC1034および1035に記載されているドメイン名システム(「DNS」)と、ダイナミックホスト構成プロトコル(「DHCP」)を支援する。
【0061】
図12は、インターネットネットワーク912を介した装置間(たとえばホームゲートウェイ504またはPC946からTVアダプタ932へ)のビットマップ伝送についてのプロトコルスタック1200を示す。プロトコルスタック1200は、上述していないさらなるプロトコル「DD−Connect AsyBmp」1204を採用している。「ビットマップ伝送」プロトコルは、さらに詳細に後述する。「AP」プロトコル1208は、単にアプリケーション層で使用される特定のプロトコル(たとえば表示装置プロトコルまたはマウスプロトコル)にすぎない。
【0062】
アドレスマッピング
図13は、例示的なアドレスマッピングテーブル1600を示す。アドレスマッピングテーブル1600は、少なくとも4つの列と、ホームエンターテイメントネットワークシステム500上にある装置と同じ数の行を有することが好ましい。アドレスマッピングテーブル1600は好ましくは、3つの別個のセクションに区分けされる。第1のセクション1620はIEEE1394サービスデータを含み、第2のセクション1624はMPEGサービスデータを含み、第3のセクション1628はIPサービスデータを含む。アドレスマッピングテーブル1600は物理的には単一のテーブルであるが、各セクションは情報について自身の「ミニテーブル」を有する。
【0063】
IEEE1394セクション1620では、第1列はノードユニークID列1604であり、該ノードユニークIDはノード104のハードウェアまたはROMに永久的に符号化される。次の群の列は、ノード属性列1602である。ノード属性列は、ノードに格納されているユーザが選択した/プログラムした名称によって特定ノードを識別する共通名列1608と、動的に割り当てられる16ビットのnode_IDを含むnode_ID列1612と、ノードタイプ列1616と、IPアドレス列1618とを含む。
【0064】
MPEGサービスセクション1624では、第1列はATM VPI/VCI列1632であり、次の列はプログラム情報列1636であり、第3列はIEEE1394等時性チャネル列1640であり、最後の列はノードユニークID列1604である。
【0065】
IPサービスセクション1628では、第1列はATM VPI/VCI列1632であり、次の列はIPアドレス列1618であり、第3列はnode_ID列1612であり、最後の列はノードユニークID列1604である。
【0066】
バスリセットが発生すると、アドレスマッピングテーブル1600がIEEE1394ドライバ(たとえば図8に示すIEEE1394ドライバ816)よって生成される。IEEE1394ドライバは、IEEE1394バス(たとえば、図5に示すIEEE1394バス568)における各ノードから、該ノードのノードユニークIDおよび他の情報を識別する応答を受信する。ノードから受信した情報に基づいて、IEEE1394ドライバは該ノードユニークIDをアドレスマッピングテーブル1600に追加し、それからさらなる情報(たとえば共通名、ノード容量、およびIPアドレス)について特定ノードを照会する。IEEE1394ドライバは、該ノードについてnode_ID列1612に値を割り当てる。
【0067】
図14は、アドレスマッピングテーブル1600を生成かつ維持するステップを示すフローチャートである。ステップは、ホームエンターテイメントネットワークシステム500に存在する「管理ノード」によって行われる。より詳細には、ステップはホームゲートウェイ504によって行われる。アドレスマッピングテーブル1600を管理するノードは通常、予め選択されている。しかし、バスリセットに応答して、あるいはユーザから表された命令によって動的に変更可能である。いずれにしても、アドレスマッピングテーブル1600を生成かつ維持する機能は、IEEE1394ドライバ820に内蔵される。
【0068】
アドレスマッピングプロセスの最初に、アドレスマッピングテーブル1600を生成させるトリガを受信する。トリガは、バスリセットコマンド等の、管理ノードに対して内部または外部トリガのいずれかである。バスリセットは、アプリケーション層からの明示的な命令の結果、またはファームウェアからの暗黙命令によって、たとえばIEEE1394ドライバ820がホームエンターテイメントネットワークシステム500に追加された新しいノードを検出したことに応答して、発生しうる。トリガは、図14のステップ2200においてバスリセットとして示されている。
【0069】
トリガ受信後、プロセスはステップ2204に進み、ここで管理ノードが自己識別パケットを受信する。自己識別パケットは、上記で「node_ID」と呼ばれた16ビットのアドレス情報を含む。ステップ2208において、node_ID、より詳細には10ビットのbus_ID(バスID)および6ビットのphysical_IDが、自己識別パケットから抽出される。
【0070】
ステップ2212において、新しい行がアドレスマッピングテーブル1600に追加される。ステップ2208において抽出されたデータは、ステップ2216において、bus_IDおよびphysical_IDフィールドに記入される。好ましい実施の形態において、2つのフィールドは、単一の16ビットのアドレス空間、すなわちnode_ID列1612である。
【0071】
ステップ2220において、管理ノードは、ステップ2204において受信したnode_IDによって識別されるノードにアドレス指定された非同期読み込み要求を用意して伝送する。該非同期読み込み要求に応答して、ステップ2224において、管理ノードは非同期読み込み応答を受信する。非同期読み込み応答は、少なくともノード一意識別子(「ID」)を含み、また好ましくは、さらにノード属性情報、たとえばIPアドレス、ノードタイプ、および共通名等を含む。
【0072】
ステップ2228において、ノードユニークID、および現在の好ましい実施の形態による追加のノード属性情報が、ステップ2224において受信した非同期読み込み応答から抽出される。ステップ2232において、ノードユニークIDは、アドレスマッピングテーブル1600のノードユニークID列に記入される。好ましい実施の形態において、追加のノード属性情報はまた、アドレスマッピングテーブル1600の対応する列にも記入される。区分けされたアドレスマッピングテーブル1600を使用する場合、該アドレスマッピングテーブル1600の行は、行におけるデータが関連するサービスのタイプ、たとえばIEEE1394サービス、ATMサービス、またはMPEGサービスに対応して、論理的に分離される。このような実施の形態において、ノード属性情報は、どの区分けにノード情報が対応するかを識別する。別の実施の形態において、冗長データが、一次アドレスマッピングテーブル1600内のミニサービステーブルに格納される。
【0073】
最後に、ステップ2236において、管理ノードが新しいノード自己IDパケットを受信したかどうかを決定するためのテストが行われる。新しいノード自己IDパケットを受信している場合、プロセスはステップ2208に続く。新しいノード自己IDパケットを受信していない場合、プロセスは終了する。
【0074】
この発明のより広義な精神において、上述したステップはバッチモードで処理可能であり、バスリセット(すなわちステップ2200)後、収集期間が経過する間に、管理ノードがノード自己IDパケットを受信して、メモリ内の待機リストに入れる。このような実施の形態において、ノード自己IDの処理と、ノードユニークIDおよびノード属性情報の取得とは、待機リストから漸進的に処理することができる。したがって、ステップ2236において、テストにより、追加の自己IDパケットを処理する必要があるかどうかが決定される。
【0075】
ホームエンターテイメントネットワークシステム500における特定のノードに向けられたコマンドを受信すると、該コマンドは、アドレスマッピングテーブル1600を使用して特定のbus_IDおよびphysical_ID(またはnode_ID)に関連づけられる。次に、管理ノードは、該特定のbus_IDおよびphysical_IDを使用して、受信したコマンドをホームエンターテイメントネットワークシステム500における特定のノードにアドレス指定(すなわち配送)する。
【0076】
本明細書に記載した方法およびプロセスは、特定のハードウェア構成においてではなく、むしろ、永続ディスク、CD−ROM、フロッピーディスク、揮発性メモリ(たとえばランダムアクセスメモリ「RAM」)、または不揮発性メモリ(フラッシュメモリや読み取り専用メモリ「ROM」等)等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された、1つまたは複数の命令シーケンスを実行する1つまたは複数のプロセッサによって行われることが好ましい。しかし、この発明のより広義の精神において、本明細書に記載した方法およびプロセスの様々な態様を、TTL論理、またはゲートアレイ等のハードウェアコンポーネントを介して実施できる。さらに、ソフトウェアコンポーネントのファームウェアレベルの好み、たとえば、一般にROMに格納されるソフトウェアコンポーネントの低レベルプログラム実施、またはソフトウェアコンポーネントのアプリケーションレベルの好み、たとえばファームウェア、オペレーティングシステムカーネル、および/またはサーバプロセス上で実行されるソフトウェアコンポーネントの高レベルプルグラム実施、が望ましい場合、好みが特定される。好みが特定されていない場合、いずれの実施レベルも許容可能である。したがって、本明細書に含まれる文書での説明および添付図面は限定としてではなく例示的なものと認識されるべきである。
【0077】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ネットワークシステムにおいてアドレスをマッピングする方法、および1つまたは複数のプロセッサに行わせる命令シーケンスを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 例示的なIEEE1394モジュールアーキテクチャを示す説明図である。
【図2】 例示的なIEEE1394ネットワークトポロジを示す説明図である。
【図3】 例示的なケーブルベースのIEEE1394トポロジを示す説明図である。
【図4】 例示的なIEEE1394ノードプロトコルスタックを示す説明図である。
【図5】 IEEE1394ベースのネットワークで、多数の外部サービスプロバイダをブリッジするホームゲートウェイを示す説明図である。
【図6】 図5のホームゲートウェイの機能ブロック図である。
【図7】 ハードウェアコンポーネントを示す、ホームゲートウェイの代替ブロック図である。
【図8】 ホームゲートウェイのファームウェアスタックを示すブロック図である。
【図9】 図5のIEEE1394ベースのホームエンターテイメントシステムネットワークを介するMPEG移送(MPEG transport)についてのプロトコルスタックを示す説明図である。
【図10】 図5のホームエンターテイメントシステムネットワークを介したIPルーティングについてのプロトコルスタックを示す説明図である。
【図11】 図5のホームエンターテイメントシステムネットワークを介したIPプラグアンドプレイおよびDNS/DHCPルーティングについてのプロトコルスタックを示す説明図である。
【図12】 図5のホームエンターテイメントシステムの装置間でのビットマップ表示データ転送についてのプロトコルスタックを示す説明図である。
【図13】 アドレスマッピングテーブルを示す説明図である。
【図14】 アドレスマッピングテーブルを生成および維持するためのステップ(act)を示すフローチャートである。
【符号の説明】
108 プロセッサ、116 メモリ、204 ブリッジ、408 リンク層、412 物理層、416 シリアルバス管理、420 等時性資源マネージャ、424 バスマネージャ、428 ノードコントローラ、504 ホームゲートウェイ、604 TVアダプタ、612 1394上IP、616 1394上MPEG、618 地上、620 衛星、624 電話、628 ファイバ、632 同軸、644 アクセスネットワーク、648 ビデオサービスプロバイダ、650 地上放送I/F、668 家庭使用IPルータ機能、672 MPEG2ストリーム処理機能、676 アクセスネットワーク接続機能、680ホームネットワーク制御/管理機能、682 他の存在する/ダウンロード可能な機能、708 PCIブリッジおよび周辺機器コントローラ、744 レジスタ、748 電源、752 リセット、756 クロック、804 OSカーネル、808 サービスコントローラ、816 ATMドライバ、820 1394ドライバ、824 ハードウェア、916 MPEGネットワーク、920IPネットワーク、924 アクセスネットワーク、932 TVアダプタ、1012 1394上IP、1208 AP(ビットマップグラフィックス)。
Claims (6)
- ネットワークシステムにおいてアドレスをマッピングする方法であって、
自己識別パケットを受信するステップと、
該自己識別パケットからバス識別子および物理的識別子を抽出するステップと、
バス識別子フィールド、物理的識別子フィールドおよびノードユニーク識別子フィールドを含む新しい行を、アドレスマッピングテーブルに追加するステップと、
該アドレスマッピングテーブルの該新しい行におけるバス識別子フィールドおよび物理的識別子フィールドそれぞれに前記物理的識別子およびバス識別子を挿入するステップと、
読み込み要求パケットを前記自己識別パケットにより識別されるノードに伝送するステップと、
ノードユニーク識別子を含む読み込み応答パケットを受信するステップと、
該読み込み応答パケットから、ノードユニーク識別子を含む1つまたは複数の識別子を抽出するステップと、
前記アドレスマッピングテーブルの新しい行における追加フィールドに前記1つまたは複数の識別子を挿入するステップと、
複数のユニークレコードを3つ以上の論理的に別個のセクションに区分けするステップと
を含み、該3つ以上の論理的に別個のセクションは、
IEEE1394バスサービスセクションと、
MPEGサービスセクションと、
IPサービスセクションと、
を含み、
前記伝送するステップおよび受信するステップは、IEEE1394バスを介して行われる、方法。 - 前記読み込み応答パケットはさらにノード属性情報を含み、前記方法は、前記アドレスマッピングテーブルの新しい行における1つまたは複数のフィールドにノード属性情報を追加するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
- 前記ネットワークシステムにおける特定のノードに関するコマンドを受信するステップと、
前記アドレスマッピングテーブルを使用して、該コマンドを特定のバス識別子および物理的識別子に関連づけるステップと、
該特定のバス識別子および物理的識別子を使用して、前記コマンドを前記特定のノードに送信するステップと、
をさらに含む、請求項1記載の方法。 - 前記ネットワークシステムは、ホームエンターテイメントシステムを含む、請求項1記載の方法。
- 自己識別パケットを受信するステップと、
該自己識別パケットからバス識別子および物理的識別子を抽出するステップと、
バス識別子フィールド、物理的識別子フィールドおよびノードユニーク識別子フィールドを含む新しい行を、アドレスマッピングテーブルに追加するステップと、
該アドレスマッピングテーブルの該新しい行におけるバス識別子フィールドおよび物理的識別子フィールドそれぞれに前記物理的識別子およびバス識別子を挿入するステップと、
読み込み要求パケットを前記自己識別パケットにより識別されるノードに伝送するステップと、
ノードユニーク識別子を含む読み込み応答パケットを受信するステップと、
該読み込み応答パケットから、ノードユニーク識別子を含む1つまたは複数の識別子を抽出するステップと、
前記アドレスマッピングテーブルの新しい行における追加フィールドに前記1つまたは複数の識別子を挿入するステップと、
複数のユニークレコードを3つ以上の論理的に別個のセクションに区分けするステップであって、
該3つ以上の論理的に別個のセクションは、
IEEE1394バスサービスセクションと、
MPEGサービスセクションと、
IPサービスセクションと
を含む、ステップと、
前記命令シーケンスを、IEEE1394バスを介して送受信するステップと
を1つまたは複数のプロセッサに行わせる命令シーケンスを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 前記ネットワークシステムにおける特定のノードに関するコマンドを受信するステップと、
前記アドレスマッピングテーブルを使用して、該コマンドを特定のバス識別子および物理的識別子に関連づけるステップと、
該特定のバス識別子および物理的識別子を使用して、前記コマンドを前記特定のノードに送信するステップと
を1つまたは複数のプロセッサに行わせる命令シーケンスをさらに含む、請求項5記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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