JP7292427B2 - Ｔｓｎ内のコントローラ間の通信のための方法、装置、およびシステム - Google Patents

Description

本出願は、2019年5月20日に中国国家知識産権局に出願された、「TSN内のコントローラ間の通信のための方法、装置、およびシステム」と題された中国特許出願第201910420783．1号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本出願は、通信技術の分野、特に、時間に敏感なネットワーキング（Time－Sensitive Networking、TSN）におけるコントローラ間の通信のための方法、装置、およびシステムに関する。

時間に敏感なネットワーキング（Time－Sensitive Networking、TSN）は、米国電気電子学会（Institute of Electrical and Electronics Engineers、IEEE）802．1ワーキンググループのTSNタスクグループによって開発された標準である。この標準は、イーサネット上の時間に敏感な伝送メカニズムを主に定義している。TSN技術は、確定的なレイテンシ、低レイテンシおよび高可用性を備えた伝送に特別な注意を払っている。TSNには、さまざまなアプリケーションシナリオがある。業界は一般に、TSN関連技術が、産業オートメーション、産業インターネット、およびインテリジェント製造を可能にする重要な技術であると考えている。

TSN技術は、データプレーン、制御プレーン、時間同期、および信頼性を含む。制御プレーンの機能は、TSNドメイン内のコントローラが、ユーザ要件に基づいてネットワークデバイス用のリソースを予約し、TSNのデータプレーンをサポートしてデータフローを転送することである。例えば、コントローラは、ユーザ対ネットワークインタフェース（User－to－Network Interface、UNI）を介してユーザ要件情報を取得し、ネットワーク構成プロトコル（Network Configuration Protocol、NETCONF）に従って、コントローラが属するTSNドメイン内のネットワークデバイスの構成を完了する。したがって、同じTSNドメインまたは異なるTSNドメイン内のコントローラ間の通信および交換をどのように実施するかが解決すべき問題になる。

本出願は、TSN内のコントローラ間の通信および交換を実施するために、TSN内のコントローラ間の通信のための方法、装置、およびシステムを提供する。

前述の目的を達成するために、以下の技術的解決手段が本出願の実施形態で用いられる。

第1の態様によれば、TSN内のコントローラ間の通信のための方法が提供される。第1のコントローラは、第2のコントローラによって送信され、第2のコントローラのTSNドメイン識別子を含む第1のパケットを受信し、ここで、第1のパケットは、エッジ制御プロトコル（Edge Control Protocol、ECP）パケットであり得るか、またはトランスポート制御プロトコル（Transport Control Protocol、TCP）パケットであり得る。第1のコントローラは、第2のコントローラのTSNドメイン識別子に基づいて、第1のコントローラおよび第2のコントローラが同じTSNドメインに属すると判定する。第1のコントローラは、第2のコントローラに、ユーザ情報を運ぶ第2のパケットを送信し、ここで、第2のパケットは、ECPパケットまたはTCPパケットであり得る。第1のコントローラは、コントローラ間プロトコル（controller－controller protocol、CCP）を使用することによって第2のコントローラと通信する。このプロトコルは、コントローラ間の通信用のパケットフォーマットと、パケットで伝送される属性情報とを定義する。第1のパケットは、第2のコントローラの識別子またはアドレスをさらに含み得る。前述の方法によれば、同じTSNドメイン内のコントローラは、情報を通信および交換することができ、その結果、コントローラは、TSNドメイン内のネットワークデバイス上で協調的管理を実施する。

第1の態様を参照すると、可能な実装形態では、第1のコントローラによって記憶されるユーザ情報は、トーカ、ストリーム識別子、ストリームランク、エンドステーションポート、ポート識別子、データフレーム仕様、メディアアクセス制御（Media Access Control、MAC）アドレス、仮想ローカルエリアネットワーク（virtual local area network、VLAN）タグ、インターネットプロトコルバージョン4（Internet Protocol version 4、IPv4）タプル、インターネットプロトコルバージョン6（Internet Protocol version 6、IPv6）タプル、トラフィック仕様、トラフィック仕様タイムアウェア、ユーザ対ネットワーク要件、ポート機能、リスナ、ステータス、ステータス情報、累積レイテンシ、ポート構成、タイムアウェアオフセット、および停止ポートのうちの1つまたは複数を含む。例えば、ユーザ情報は、前述のすべての情報を含み得るか、またはストリーム識別子のみを含み得る。第1のコントローラは、事前設定されたルールに従って、前述の情報から選択することができる。前述の方法によれば、ユーザ情報は、TSNドメイン内のコントローラ間で同期させることができる。アクティブコントローラが故障または停止した場合、ユーザ情報を記憶する別のコントローラがTSNドメインでリソースの構成および管理を実施してもよい。

可能な実装形態では、第1のコントローラは、第2のコントローラの有効値を取得し、例えば、第1のパケットから第2のコントローラの有効値を取得するか、または別のパケットから第2のコントローラの有効値を取得する。有効値は、第2のコントローラがアクティブ状態にあるかどうかを示すために使用される。例えば、第2のコントローラの有効値が0であることは、第2のコントローラがアクティブコントローラではないことを示す。第2のコントローラの有効値が1であることは、第2のコントローラが選出状態にあり、選出後にアクティブコントローラになる可能性があることを示す。第2のコントローラの有効値が2であることは、第2のコントローラがアクティブコントローラであることを示す。第1のコントローラは、第2のコントローラの有効値に基づいて、第2のコントローラが選出状態にあると判定する。第1のコントローラは、事前設定されたルールに従って、TSNドメインの選出状態にある1つのコントローラがアクティブコントローラであると判定する。例えば、事前設定されたルールは、最小のコントローラ識別子値を持つコントローラがアクティブコントローラであることであってもよい。本出願におけるアクティブ（active）状態とは、コントローラが属するTSNドメインをコントローラが管理および構成する状態を指す。選出状態は、コントローラがアクティブコントローラの候補である状態である。前述の方法によれば、コントローラ間の通信を実施することができるので、コントローラは互いの状態を知り、アクティブコントローラの選出および切り替えをさらに実施することができる。

可能な実装形態では、第1のコントローラおよび第2のコントローラが属するTSNドメインは、第4のコントローラをさらに含む。アクティブコントローラが不良のとき、第1のコントローラは、第4のコントローラによって送信された第4のコントローラの有効値を受信する。第1のコントローラは、第4のコントローラの有効値に基づいて、第4のコントローラが選出状態にあると判定する。第1のコントローラは、第1のコントローラの有効値に基づいて、第1のコントローラも選出状態にあると判定する。第1のコントローラは、事前設定されたルールに従って、TSNドメイン内の選出状態にある1つまたは複数のコントローラのうちの1つのコントローラがアクティブコントローラであり、選出されたアクティブコントローラが第1のコントローラであり得るか、または第4のコントローラであり得ると判定する。この方法によれば、アクティブコントローラが停止した場合、アクティブコントローラの停止に起因する管理および構成の中断を回避するために、アクティブコントローラの自動的な選出および切り替えを実行することができる。

可能な実装形態では、アクティブコントローラの判定を示すステータス情報が、指定された期間内に別のネットワークデバイスに送信される。例えば、選出が実行された後、第1のコントローラがアクティブコントローラであると判定されると、第1のコントローラは、指定された期間内に、第1のコントローラがアクティブ状態にあることを示すステータス情報をECPパケットまたはTCPパケットに追加し、ECPパケットまたはTCPパケットを別のネットワークデバイスに送信する。アクティブコントローラのステータス情報がアナウンスされ、TSN内のネットワークデバイスがアクティブコントローラの情報を取得することで、ネットワークデバイスがアクティブコントローラに情報を送信する。

可能な実装形態では、第1のコントローラは、第1のポートおよび第2のポートを含むがこれらに限定されず、第1のコントローラは、第1のポートを介して第1のパケットを受信する。第1のコントローラが、第1のポートおよび第2のポートが同じTSNドメインに属すると判定すると、第1のコントローラは、第2のポートを介して第1のパケットを第1のネットワークデバイスに転送する。この方法によれば、第1のパケットは同じTSNドメインに拡散されることができ、その結果、同じTSNドメイン内のネットワークデバイスは、第1のパケットを使用することによって第2のコントローラの属性情報を知る。

可能な実装形態では、第1のパケットは、第2のコントローラの識別子またはMACアドレスをさらに含み得る。第1のコントローラは、第2のコントローラの識別子またはMACアドレスに基づいて、第2のパケットを第2のコントローラに送信する。したがって、第1のコントローラは、コントローラ間の通信を実施するために、コントローラの識別子またはMACアドレスに基づいて別のコントローラにパケットを送信することができる。

第2の態様によれば、TSN内のコントローラ間の通信のための方法が提供される。第1のコントローラは、第2のコントローラによって送信された第1のパケットを受信し、ここで、第1のパケットは、第2のコントローラが属するTSNドメインの識別子を運ぶ。第1のコントローラは、第2のコントローラのTSNドメイン識別子に基づいて、第1のコントローラと第2のコントローラが同じTSNドメインに属していないと判定する。第1のコントローラは、第2のパケットを第2のコントローラに送信し、第2のパケットは、第1のコントローラが属する第1のTSNドメインの識別子と、第1のTSNドメインに隣接する第2のTSNドメインの識別子とを含む。第1のコントローラと第2のコントローラは、CCPプロトコルに従って情報を交換することができ、例えば、CCPプロトコルで定義されたコントローラの属性情報は、送信または受信のためにTCPパケットまたはECPパケットにカプセル化される。前述の方法によれば、異なるTSNドメイン内のコントローラ間の情報交換は、コントローラ間の通信プロトコルを定義することによって実施することができる。

可能な実装形態では、第1のコントローラは、データフローの宛先アドレスに基づいて、データフローが宛先アドレスまでに通過する1つまたは複数のTSNドメインを判定する。第1のコントローラは、データフローの属性情報を、判定された1つまたは複数のTSNドメイン内のアクティブコントローラに送信する。前述の方法によれば、異なるTSNドメイン内のコントローラが共同管理を行うため、データフローのTSNドメイン間リソース構成を実装することができる。

可能な実装形態では、データフローの属性情報は、トーカ、ストリーム識別子、ストリームランク、エンドステーションポート、ポート識別子、データフレーム仕様、メディアアクセス制御MACアドレス、仮想ローカルエリアネットワークVLANタグ、インターネットプロトコルバージョン4 IPv4タプル、インターネットプロトコルバージョン6 IPv6タプル、トラフィック仕様、トラフィック仕様タイムアウェア、ユーザ対ネットワーク要件、ポート機能、リスナ、ステータス、状態情報、累積レイテンシ、ポート構成、タイムアウェアオフセット、および停止ポートのうちの1つまたは複数を含む。

可能な実装形態では、第1のコントローラは第2のコントローラの有効値を受信し、第2のコントローラの有効値はアクティブ状態を示す。第1のコントローラは、第2のコントローラの有効値に基づいて、第1のコントローラの有効値を第2のコントローラに送信し、ここで、第1のコントローラの有効値は、アクティブ状態を示す。この方法によれば、異なるTSNドメイン内のアクティブコントローラ間の交換を実施することができる。

可能な実装形態では、第1のコントローラは、第2のコントローラによって送信された第3のパケットを受信し、第3のパケットは、第2のコントローラが属する第2のTSNドメインの識別子および第2のTSNドメインに隣接する第3のTSNドメインの識別子を含む。第3のTSNドメインは、第1のTSNドメインおよび第2のTSNドメインとは異なる。前述の方法によれば、コントローラは、コントローラが属するTSNドメインの境界情報を知ることができ、その結果、コントローラは、隣接するTSNドメインに関する情報を取得する。

第3の態様によれば、本発明の実施形態は、第1の態様および第1の態様の可能な実装形態のうちのいずれか1つによる方法、または第2の態様および第2の態様の可能な実装形態のうちのいずれか1つによる方法を実行するために、TSN内のコントローラを提供する。例えば、コントローラは、第1の態様および第1の態様の可能な実装形態のうちのいずれか1つによる方法、または第2の態様および第2の態様の可能な実装形態のうちのいずれか1つによる方法を実行するように構成されたユニットを含む。

第4の態様によれば、コントローラが提供される。コントローラは、プロセッサ、ネットワークポート、およびメモリを含む。メモリは、プログラムコードを記憶するように構成され得る。プロセッサは、第1の態様および第1の態様の可能な実装形態のうちのいずれか1つによる方法、または第2の態様および第2の態様の可能な実装形態のうちのいずれか1つによる方法を実行するために、メモリ内のプログラムコードを呼び出すように構成される。詳細については、方法例の詳細な説明を参照されたい。ここでは詳細は再び説明しない。

第5の態様によれば、コントローラが提供され、コントローラは、メイン制御ボードおよびインタフェースボードを含む。メイン制御ボードは、第1のプロセッサおよび第1のメモリを含む。インタフェースボードは、第2のプロセッサ、第2のメモリ、およびインタフェースカードを含む。第2のメモリは、プログラムコードを記憶するように構成され得る。第2のプロセッサは、第2のメモリ内のプログラムコードを呼び出して、以下の動作、すなわち、第2のコントローラのTSNドメイン識別子を運ぶ第1のパケットを受信し、ユーザ情報を運ぶ第2のパケットを送信する動作、を実行するように構成される。

第1のメモリは、プログラムコードを記憶するように構成され得る。第1のプロセッサは、第1のメモリ内のプログラムコードを呼び出して、以下の動作、すなわち、第1のパケットで運ばれる第2のコントローラのTSNドメイン識別子に基づいて、第1のコントローラおよび第2のコントローラが同じTSNドメイン内にあると判定する動作、を実行するように構成される。

第6の態様によれば、TSN内のコントローラ間の通信のためのシステムが提供される。システムは、第1のコントローラおよび第2のコントローラを含む。

第1のコントローラは、第2のコントローラによって送信された第1のパケットを受信し、第2のコントローラのTSNドメイン識別子に基づいて、第1のコントローラおよび第2のコントローラが同じTSNドメインに属していると判定し、第2のパケットを第2のコントローラに送信するように構成される。第1のパケットは、第2のコントローラが属するTSNドメインの識別子を含む。第2のパケットは、第1のコントローラによって記憶されたユーザ情報を含む。

第2のコントローラは、第1のパケットを送信し、第2のパケットを受信するように構成される。

第7の態様によれば、TSN内のコントローラ間の通信のためのシステムが提供される。システムは、第1のコントローラおよび第2のコントローラを含む。

第1のコントローラは、第2のコントローラによって送信された第1のパケットを受信し、第2のコントローラのTSNドメイン識別子に基づいて、第1のコントローラおよび第2のコントローラが同じTSNドメインに属していないと判定し、第2のパケットを第2のコントローラに送信するように構成される。第1のパケットは、第2のコントローラが属するTSNドメインの識別子を含む。第2のパケットは、第1のコントローラが属する第1のTSNドメインの識別子と、第1のTSNドメインに隣接する第2のTSNドメインの識別子とを含む。

第2のコントローラは、第1のパケットを送信し、第2のパケットを受信するように構成される。

第8の態様によれば、コンピュータ記憶媒体が提供される。コンピュータ記憶媒体は、前述のネットワークデバイスまたはコントローラによって使用されるコンピュータソフトウェア命令を記憶するように構成され、コンピュータソフトウェア命令は、前述の態様を実行するように設計されたプログラムを含む。

第9の態様によれば、コンピュータプログラム製品が提供される。コンピュータプログラム製品は、コンピュータコードを含む。コンピュータプログラムコードがコンピュータ上で実行されると、コンピュータは前述の態様のうちのいずれか1つによるプログラムを実行することが可能になる。

本出願の一実施形態によるTSNシナリオの概略図である。 本出願の一実施形態による別のTSNシナリオの概略図である。 本出願の一実施形態によるさらに別のTSNシナリオの概略図である。 本出願の一実施形態によるコントローラの構造の概略図である。 本出願の一実施形態による、TSN内のコントローラ間の通信方法の概略フローチャートである。 本出願の一実施形態による、TSN内のコントローラ間で送信されるECPパケットのフォーマットの概略図である。 本出願の一実施形態による、TSN内のコントローラ間で送信されるTCPパケットのフォーマットの概略図である。 本出願の一実施形態による、TSN内のコントローラ間の通信シナリオの概略図である。 本出願の一実施形態による、TSN内のコントローラからアクティブコントローラを選出するための方法の概略フローチャートである。 本出願の一実施形態による、TSN内のコントローラ間の通信のための別の方法の概略フローチャートである。 本出願の一実施形態による、TSN内のコントローラ間の通信のためのさらに別の方法の概略フローチャートである。 本出願の一実施形態による別のコントローラの構造の概略図である。 本出願の一実施形態による別のコントローラの構造の概略図である。 本出願の一実施形態による別のコントローラの構造の概略図である。 本出願の一実施形態による、コントローラ間の通信のためのシステムの構造の概略図である。

本出願の明細書、特許請求の範囲、および以下の添付図面において、「第1」、「第2」、「第3」などの用語は、異なる対象を区別するために使用されるが、特定の順序、時系列、優先度、または重要度を定義するためには使用されない。

本出願の実施形態では、「例」および「例えば」などの語は、例、例示、または説明を与えることを表すために使用される。本出願の実施形態で「例」または「例えば」として説明されるどの実施形態または設計方式も、別の実施形態または設計方式よりも好ましいものまたはより多くの利点を有するものとして説明されてはいない。正確には、「例」および「例えば」などの語の使用は、関連概念を具体的な方法で提示することを意図している。

以下の実施形態の明確かつ簡潔な説明のために、TSN技術が最初に簡単に説明される。

時間に敏感なネットワーキング（Time－Sensitive Networking、TSN）は、米国電気電子学会（Institute of Electrical and Electronics Engineers、IEEE）802．1ワーキンググループの時間に敏感なネットワーキングタスクグループによって研究された標準である。この標準は、伝送における超低レイテンシと高可用性を強調している。TSNは、低レイテンシで時間ベースの同期データ送信をサポートするさまざまなイーサネットプロトコルに主に適用される。TSNは、リアルタイムの監視またはリアルタイムのフィードバックを必要とする産業オートメーション、産業インターネット、およびインテリジェント製造、リアルタイムのビデオおよびオーディオストリーミングならびにリアルタイム制御ストリーミングを組み合わせた統合ネットワーク、などに適用される可能性がある。

TSNは、異なるTSNドメインを含み得る。TSNドメインの分割は、TSN内のネットワークデバイスポート用に構成されたTSNドメイン（domain）識別子（identifier、ID）に基づいて決定される。例えば、2つの異なるポートのTSNドメイン識別子が同じであることは、2つのポートが同じTSNドメインに属することを示す。2つの異なるポートのTSNドメイン識別子が異なることは、2つのポートが異なるTSNドメインに属することを示す。ネットワークデバイスポートはTSNドメイン識別子で構成でき、異なるポートは異なるTSNドメイン識別子で構成できる。ネットワークデバイスポートのTSNドメイン識別子は、静的に構成することも、コントローラによって構成情報を送信することによって構成することも、別の方法で構成することもできる。本出願では、TSNドメイン識別子の構成方法は限定されない。

リンクローカル登録プロトコル（Link－local Registration Protocol、LRP）は、システム内のネットワークデバイス間でのアプリケーションプログラムの配布を容易にするために使用される。システムは、IEEE 802 MACを使用することによって接続されたネットワークを含む。例えば、システムは、トーカ、リスナ、転送デバイス、およびコントローラを含むネットワークであり得る。LRPは、ネットワーク内の複数のアプリケーションプロトコルによって同時に実行される情報の配信をサポートすることができ、配信は、情報アナウンス、送信、登録などを含み、アプリケーションプロトコルごとにネットワークデバイスの各ポートにアナウンスデータベースおよび登録データベースを維持する。換言すれば、各ポートは1つのLRPエンティティを有し、前述のデータベースはLRPエンティティに存在する。LRPエンティティは、システム間にポイントツーポイントの双方向関連付けを作成することにより、アプリケーションプログラムの送信を実現する。各関連付けは2つの一方向パスを含み、各パスは一方の端にデータベースがあり、他方の端にレジストラデータベースがある。LRPエンティティは、データベース内のアプリケーションプログラムを、LRPエンティティに隣接するレジストラデータベースに迅速かつ確実にコピーする。データの送信は、送信制御プロトコル（Transport Control Protocol、TCP）またはエッジ制御プロトコル（Edge Control Protocol、ECP）を使用することによって実行され得る。

以下の実施形態の明確かつ簡潔な説明のために、TSNシナリオモデルが最初に簡単に説明される。

IEEE 802．1Qcc－2018は、3つのTSN構成モデルを定義している。TSN構成モデルの詳細については、IEEE P802．1Qccのセクション46「Time－Sensitive Network（TSN）Configuration」を参照されたい。図1に示すように、本出願はTSN集中型ネットワークモデルを提供する。TSN集中型ネットワークは、トーカ（Talker）106、リスナ（Listener）107、ネットワークデバイス102～105、およびコントローラ101を含み得る。図1に示すように、コントローラ101は、ネットワークデバイス102～105を使用することによって、トーカ106およびリスナ107によって送信される要件情報を受信することができ、または集中型ユーザ構成（centralized user configuration、CUC）を使用することによって要件情報を受信することができる。次に、コントローラは要件情報に基づいてリソースを予約する。コントローラ101は、リソース予約情報をネットワークデバイス102～105に送信する。このようにして、トーカ106は、ネットワークデバイス102～105を使用することによってデータフローをリスナ107に送信して、データフロー送信の超低レイテンシおよび高可用性を実装することができる。

以下に、図1に示すTSNシナリオのネットワークデバイスについて説明する。

トーカ106およびリスナ107は、TSNにおいてエンドステーション（end station）と呼ばれることができ、エンドツーエンドの方法でデータフローを送受信するための両端のデバイスを指す。トーカ106は、入口（ingress）またはスタートノードと呼ばれることもあり、リスナ107は、出口（egress）またはエンドノードと呼ばれることもある。ネットワークデバイス102～105は、TSNにおいて送信デバイスまたは転送デバイスと呼ばれ得る。例えば、レイヤ2ネットワークシナリオでは、ネットワークデバイス102～105は、ブリッジ（bridges）を含み得る。トーカ106とリスナ107は、ブリッジ機能を有するデバイスであってもよい。例えば、トーカ106は、データフローの送信を実装するエンドステーション（end station）であり、リスナ107は、データフローの受信を実装するエンドステーションである。ネットワークデバイス102～105は、ブリッジ、スイッチなどを含み得る。トーカ106およびリスナ107は、センサ、アクティベータ、サーバなどを含み得る。例えば、レイヤ3ネットワークシナリオでは、ネットワークデバイス102～105は、ルータまたはレイヤ3スイッチであり得る。トーカ106およびリスナ107は、ルータ、レイヤ3スイッチ、またはサーバなどのネットワークデバイスを含み得る。

ブリッジ（bridge）とは、データリンク層などのレイヤ2で動作し、通信ネットワークにおけるデータフローを記憶および転送する機能を有し、IEEE 802．1標準で定義されたいくつかの要件のすべてまたは組合せを満たすネットワークデバイスを指す。例えば、ブリッジはスイッチであり得る。TSNデータフローとは、送信者から受信者へ、またはトーカからリスナへのデータフローを指し、データフローの特性は、IEEE 802．1 TSNシリーズ標準で定義されたいくつかの要件のすべてまたは組合せを満たす。

コントローラ101は、コントローラまたは集中型ネットワーク構成（Centralized Network Configuration）コントローラと呼ばれることができ、TSNドメインで情報を収集し、集中型コンピューティングを実行する機能を有し、ネットワークリソースの最適な構成を実施することができる。1つまたは複数のコントローラが1つのTSNドメインに存在し得る。コントローラ101は、独立した制御デバイスであり得るか、またはコントローラ機能を有し、別のネットワークデバイスに統合されたモジュールであり得る。コントローラ101が機能モジュールである場合、コントローラ101は、TSN内の別のネットワークデバイスに統合され得る。例えば、図1のコントローラは、機能モジュールであり、トーカ106、リスナ107、およびネットワークデバイス102～105のうちのいずれか1つに統合され得る。本出願では、コントローラの具体的な形式は限定されない。

本出願におけるノードは、ネットワークデバイスと呼ばれ得ることに注意されたい。ノードは、転送デバイス、スイッチ、ブリッジ、ゲートウェイ、ルータなどであり得るか、またはデータフローを転送する機能を実装することができる論理もしくは仮想デバイスであり得る。これは、本出願のこの実施形態では限定されない。

TSN技術は、データプレーン、制御プレーン、時間同期、および信頼性を含む。制御プレーンの場合、コントローラ101は、ネットワークデバイス102～105を使用することによって、トーカ106およびリスナ107と構成情報を交換することができる。例えば、ネットワークデバイス102は、ユーザ対ネットワークインタフェース（User－to－Network Interface、UNI）を介してトーカ106のユーザ要件情報を取得する。コントローラ101は、YANGモデルを使用することによって、ネットワークデバイス102からトーカ106のユーザ要件情報を取得することができる。コントローラ101は、取得したユーザ要件情報に基づいてリソースを計画または予約し、リソース予約情報をネットワークデバイス102に送信する。コントローラ101は、YANGモデルを使用することによって、リソース予約情報をネットワークデバイス102に送信することができ、換言すれば、コントローラ101は、ネットワークデバイス102上でネットワーク構成を実行する。YANGモデルを使用することによってユーザ構成情報を取得する方法については、インターネットエンジニアリングタスクフォース（Internet Engineering Task Force、IETF）のリクエストフォーコメンツ（Requirement For Comments、RFC）7950の関連コンテンツを参照されたい。次に、データプレーンは、コントローラによって配信されたリソース予約情報に基づいて、エンドツーエンドのデータフロー送信を実装することができる。

ただし、1つのTSNドメインが1つまたは複数のコントローラを含み得る。図2に示すように、1つのTSNドメインは、コントローラ101およびコントローラ108を含む。TSNは、複数の異なるTSNドメインをさらに含み得る。図3に示すように、TSNドメイン1はコントローラ301を含み、TSNドメイン2はコントローラ308を含む。コントローラ間の通信が実装できない場合、複数のコントローラによる同じTSNドメイン内のネットワークデバイスの繰り返し構成は避けられず、コントローラ間の情報同期およびアクティブコントローラとスタンバイコントローラとの間の自動切り替えは実装できない。さらに、トーカ端からリスナまで、データフローは複数のTSNドメインを通過する場合がある。コントローラは、コントローラが属するTSNドメイン内のデバイスでのみネットワーク構成を実行するため、コントローラは、TSNドメインを離れたデータフローのルーティングメカニズムを実装できない。したがって、ドメイン内の異なるコントローラ間および異なるドメイン内のコントローラ間で交換および通信を実装する方法は、緊急に解決する必要がある技術的な問題になる。

前述の技術的問題に基づいて、本出願は、同じTSNドメイン内のコントローラ間または異なるTSNドメイン間の通信および交換を実装するために、TSN内のコントローラ間の通信のための方法、装置、およびシステムを提供する。本出願の基本原理は、コントローラ間の通信用のプロトコル、例えば、コントローラ間プロトコル（Controller－Controller Protocol、CCP）を定義することであり、ここで、CCPは一般に、コントローラ間の通信機能を持つプロトコルを指す。任意選択で、以下の表1に示すように、コントローラ間通信プロトコルで定義された属性情報が提供される。CCPで伝送される属性情報のタイプ、長さ、および値が定義され、TSNドメイン内のコントローラ間または異なるTSNドメイン内のコントローラ間の通信が実装される。なお、表1のタイプ（type）に対応する値は、異なるタイプの属性情報を識別するために使用され、表1のタイプに対応する値は、代替的に、別の値を使用することによって区別され得ることに留意されたい。本出願において、特定の値は限定されない。

任意選択で、CCPプロトコルは、アプリケーション層のプロトコルであり得るか、または別の層のプロトコルであり得る。本出願は、プロトコルが属する開放型システム間相互接続（open system interconnection、OSI）標準層の層を制限しない。コントローラ間通信プロトコルは、表1のすべての属性情報を含み得るか、またはいくつかの属性情報を含み得る。コントローラ間通信プロトコルに含まれる属性情報は、要件に基づいて選択され得る。

コントローラは、表1の1つまたは複数の属性情報をTCPパケットまたはECPパケットにカプセル化し、そのパケットを別のコントローラに送信することができる。換言すれば、TSN内のコントローラは、TCPパケットまたはECPパケットを使用して、表1の属性情報を伝送し、コントローラ間の通信を実装できる。表1の属性情報のカプセル化については、図6および図7の関連する説明を参照されたい。以下では、コントローラ間の通信プロセスを参照して、TCPパケットまたはECPパケットに属性情報をカプセル化する特定の形式について具体的に説明する。

なお、図1～図3は、TSNシナリオの単なる例示的な説明であり、ネットワークアーキテクチャに含まれるノードの数は、実際の要件に基づいて構成され得ることに留意されたい。図1～図3の各ネットワークデバイスの実際の製品形態は、実際の要件に基づいて構成され得る。図1～図3において、各ネットワークデバイスのタイプは単なる例であり、特にそれに限定されない。

本出願におけるTSN内のコントローラ間の通信の実施形態は、添付図面を参照して以下でさらに説明される。

図4に示すように、本出願の実施形態は、コントローラエンティティを有するネットワークデバイスの構造の概略図を提供する。ネットワークデバイスは、コントローラ機能を有する転送デバイスであり得るか、またはコントローラエンティティを有するエンドステーション（end station）、すなわち、独立したコントローラデバイスであり得る。コントローラ40は、判定モジュール、CCPアプリケーション、LRPエンティティ、および通信ポートを含む。LRPエンティティは、データ同期（data synchronization）モジュールおよびデータ転送（data transport）モジュールを含み得る。

以下、図4を参照して、コントローラ40の各構成要素について具体的に説明する。

判定モジュールは、受信した属性情報に対応するコントローラおよびコントローラ40が同じTSNドメインに属するかどうかを判定するように構成される。

CCPアプリケーションは、コントローラ40の属性情報を含み得る。例えば、CCPアプリケーションは、表1に示す属性情報の一部または全部を含む。

LRPエンティティは、CCPアプリケーションでデータを同期および送信するように構成される。さらに、LRPエンティティ内のデータ同期モジュールは、CCPアプリケーション内のデータとの同期を維持するように構成される。データ同期モジュールは、CCPアプリケーション内の属性情報を取得することができ、また、同期を通じて、別のネットワークデバイスの受信した属性情報をCCPアプリケーションに送信することもできる。LRPエンティティ内のデータ送信モジュールは、データ同期モジュールでデータを送信するように構成される。例えば、データ送信モジュールは、属性情報をLRPデータユニット（data unit）にカプセル化し、通信ポートを介してLRPデータユニットを別のネットワークデバイスに送信し、または別のネットワークデバイスによって送信されたデータを受信する。

通信ポートは、別のネットワークデバイスと交換および通信し、データを送受信するように構成される。

例えば、CCPアプリケーションは、表1のTLV 23に対応する情報を含む。LRPエンティティは、データ同期モジュールを使用して情報を取得し、次いでデータ送信モジュールは、通信ポートを介して別のネットワークデバイスに情報を送信する。

例えば、通信ポートは、属性情報を伝送し、別のコントローラによって送信されるパケットを受信する。データ送信モジュールは、パケットを処理して属性情報を取得し、属性情報をデータ同期モジュールに送信する。データ同期モジュールは、CCPアプリケーションの属性情報を同期する。このようにして、コントローラ間の通信が実装される。

可能な実装形態では、LRPエンティティ内のデータ同期モジュールは、データ登録モジュールおよびデータアナウンスモジュールをさらに含み得る。データ登録モジュールは、受信した別のコントローラの属性情報を登録するように構成される。データアナウンスモジュールは、アナウンスされ別のネットワークデバイスに送信される必要のある属性情報をデータ送信モジュールに送信するように構成される。

可能な実装形態では、図2のコントローラ101またはコントローラ108は、図4に示す構造を含み得る。通信ポートは、第2のコントローラによって送信された第1のパケットを受信するように構成され、第1のパケットは、第2のコントローラが属するTSNドメインの識別子を含む。コントローラ40は、コントローラ40および第2のコントローラが同じTSNドメインに属していると判定し、ユーザ情報を含む第2のパケットを第2のコントローラに送信する。判定ユニットは、第2のコントローラのTSNドメイン識別子に基づいて、コントローラ40および第2のコントローラが同じTSNドメインに属すると判定するように構成される。

可能な実装形態では、図3のコントローラ301またはコントローラ308は、図4に示す構造を含み得る。通信ポートは、第2のコントローラによって送信された第1のパケットを受信するように構成され、第1のパケットは、第2のコントローラが属するTSNドメインの識別子を含む。コントローラ40および第2のコントローラが同じTSNドメインに属していないと判定すると、コントローラ40は、第1のコントローラが属する第1のTSNドメインの識別子および第1のTSNドメインに隣接する第2のTSNドメインの識別子を含む第2のパケットを第2のコントローラに送信する。判定ユニットは、コントローラ40および第2のコントローラが同じTSNドメインに属していないと判定するように構成される。

可能な実装形態では、コントローラの属性情報は、ECPパケットまたはTCPパケットを使用することによってコントローラの通信ポート間で転送される。

任意選択で、コントローラ間の情報交換が実行される前に、TSNドメインへの分割を実装するために、TSN内のネットワークデバイスの各ポートに対してTSNドメイン識別子を最初に構成する必要がある。各TSNドメイン内のすべてのポートは相互接続されており、ポートを接続するパスは別のドメインを通過する必要はない。

図2および図3を参照して、以下で、TSN内のコントローラ間の情報交換のプロセスを説明する。任意選択で、コントローラ間の通信のプロセスは、コントローラ間の発見、同じTSNドメイン内のコントローラ間の選出、アクティブコントローラのアナウンス、停止したアクティブコントローラの切り替え、TSNドメイン内の複数のコントローラ間の情報同期、異なるTSNドメイン内のアクティブコントローラの情報の同期、およびTSNドメイン間のデータフローを介したアクティブコントローラの管理を含む。コントローラ間の交換は、互いに独立している場合もあれば、互いに組み合わされる場合もある。

実施形態1：コントローラ間の通信
図5は、本出願によるコントローラ間の通信方法の概略フローチャートである。本方法は、第1のコントローラと第2のコントローラとの間でデータを同期させる通信プロセスを含む。第1のコントローラは、図2のコントローラ101であってもよく、第2のコントローラは、図2のコントローラ108であってもよい。第1のコントローラおよび第2のコントローラは、図4に示す構造を有し得る。本方法は以下のステップを含む。

S510．第1のコントローラが第1のパケットを送信する。

可能な実装形態では、コントローラエンティティ（controller entity）を有するネットワークデバイスは、独立したコントローラデバイスであり得るか、またはブリッジ機能を有する転送デバイスであり得る、換言すれば、転送デバイスは、コントローラの機能と統合される。本出願に記載されるコントローラは、前述の2つのデバイスのうちのいずれか1つを含む。

可能な実装形態では、コントローラは定期的に第1のパケットを送信することができるか、またはTSNに加入するときに第1のパケットを送信することができる。任意選択で、同じTSNドメイン内の複数のコントローラによって第1のパケットを送信するための周期が同じ値に設定され、TSNドメイン内のコントローラ間の発見効率を向上させる。

可能な実装形態では、第1のパケットは、第1のコントローラのステータス情報を含む。例えば、ステータス情報は、次の表2に示すように、表1のタイプ・長さ・値（Type－Length－Value、TLV）23に対応する一部または全部の情報であってもよい。TSNに加入すると、第1のコントローラは、第1のコントローラのTLV 23に対応する一部または全部の情報を同じTSNドメイン内の別のネットワークデバイスに送信することができ、または第1のコントローラは、第1のコントローラのTLV 23に対応する一部または全部の情報を同じTSNドメイン内の別のネットワークデバイスへ定期的に送信することができる。したがって、第1のコントローラと同じTSNドメイン内の第2のコントローラは、ステータス情報を使用することによって第1のコントローラのステータスを知る。これにより、同じTSNドメイン内のコントローラ間の通信とネゴシエーションが実装される。

例えば、第1のパケットは、第1のコントローラドメイン識別子を含むか、または第1のパケットは、第1のコントローラのコントローラドメイン識別子および第1のコントローラのメディアアクセス制御（Media Access Control、MAC）アドレスを含む。

可能な実装形態では、図6に示すように、コントローラ間の通信のためのパケットフォーマットの概略図が提供される。第1のパケットのフォーマットは、図6に示すECPパケットであり得る。ECPパケット内の上位層プロトコルデータユニット（upper layer protocol data unit、ULPDU）は、LRPデータユニット（data unit、DU）を含むが、これに限定されない。LRPDU内のレコードフィールドは、1つまたは複数のレコードを含むが、これに限定されず、ここで、レコード内のアプリケーションデータ（application data）は、第1のコントローラの属性情報を運ぶために使用され得る。例えば、第1のコントローラのTLV 23に対応する情報は、タイプ・長さ・値フォーマットを使用することによってレコードのアプリケーションデータにカプセル化され、アプリケーションデータは、ECPパケット内のULPDUで伝送され、第1のコントローラによって隣接するネットワークデバイスのポートに送信される。ネットワークデバイスは、コントローラであってもよく、または転送デバイスであってもよい。

可能な実装形態では、図7に示すように、コントローラ間の通信のためのパケットフォーマットの別の概略図が提供される。第1のパケットのフォーマットは、図7に示すTCPパケットフォーマットであり得る。TCPパケット内のTCPデータ部分は、LRPDUフィールドを含むが、これに限定されない。LRPDU内のレコードフィールドは、1つまたは複数のレコードを含み得るが、これに限定されず、ここで、レコード内のアプリケーションデータ（application data）は、第1のコントローラの属性情報を運ぶために使用され得る。例えば、第1のコントローラのTLV 23に対応する情報は、タイプ・長さ・値フォーマットを使用することによってレコードのアプリケーションデータにカプセル化され、アプリケーションデータは、TCPパケットのデータで伝送され、第1のコントローラのポートによって別のネットワークデバイスのポートに送信される。

可能な実装形態では、第1のコントローラのステータス情報は、第1のコントローラが属するTSNドメインでアナウンスされてもよく、同じTSNドメイン内のネットワークデバイスは、第1のコントローラのステータス情報を受信してもよい。任意選択で、TSNドメイン内のネットワークデバイスは、第1のポートおよび第2のポートを含む。ネットワークデバイスは、第1のポートを介して第1のコントローラのステータス情報を受信する。ネットワークデバイスが、第1のポートおよび第2のポートが同じTSNドメインに属していると判定した場合、ネットワークデバイスは、第1のコントローラのステータス情報を第2のポートを介して別の隣接するネットワークデバイスに転送する。ネットワークデバイスが、第1のポートおよび第2のポートが同じTSNドメインに属していないと判定した場合、ネットワークデバイスは、第1のコントローラが属するTSNドメインで第1のコントローラのステータス情報が送信されることを保証するために、第1のコントローラのステータス情報を別の隣接するネットワークデバイスに転送し続けないことにより、同じTSNドメイン内のコントローラは互いのステータス情報を知るようにする。ネットワークデバイスは、第1のコントローラが属するTSNドメイン内の別のコントローラであってもよく、または第1のコントローラが属するTSNドメイン内の転送デバイス、トーカ、もしくはリスナであってもよい。

S520．第2のコントローラが、第1のコントローラによって送信された第1のパケットを受信する。

可能な実装形態では、第2のコントローラは、コントローラ間通信プロトコルを使用することによって第1のパケットを受信し、例えば、通信プロトコルはCCPである。図8は、コントローラがCCPを使用することによって互いに通信するシナリオの概略図を提供する。図8のネットワークデバイス801は、コントローラ機能を有する転送デバイスであり、ネットワークデバイス802は、転送デバイスであり、ネットワークデバイス803は、独立したコントローラデバイスである。あるいは、ネットワークデバイス801はコントローラ801と呼ばれ、ネットワークデバイス802は転送デバイス802と呼ばれ、ネットワークデバイス803はコントローラ803と呼ばれる。例えば、ネットワークデバイス801は、コントローラ機能モジュールと統合されたブリッジであってもよく、ネットワークデバイス802は、コントローラ機能モジュールのないブリッジであってもよく、ネットワークデバイス803は、コントローラエンドステーション（end station）であってもよい。ネットワークデバイス801からネットワークデバイス803までの各ネットワークデバイスは、CCPアプリケーションおよびLRPエンティティを含み、ネットワークデバイス802は、ネットワークデバイス801およびネットワークデバイス803に直接接続されている。CCPアプリケーションは、コントローラの属性情報を含み、例えば、表1に示すコントローラの属性情報の一部または全部を含む。LRPエンティティは、CCPアプリケーション内の属性情報を同期および送信するように構成される。さらに、LRPエンティティは、データ同期モジュールおよびデータ送信モジュールを含み得る。データ同期モジュールは、CCPアプリケーション内のデータを同期および更新するように構成され、データ送信モジュールは、CCPアプリケーションで送信を実行するように構成される。ネットワークデバイス801からネットワークデバイス803までの各ネットワークデバイスは、論理リンク制御層（logical link control layer、LLC Layer）およびメディアアクセス制御層（Media Access Control Layer、MAC層）をさらに含み得る。LLC層は、MAC層を使用してさまざまなタイプのプログラムを実行し、プロトコルの識別、多重化、および逆多重化をサポートし、スパニングツリープロトコルおよび別の上位層プロトコルのデータユニットの送受信をサポートする。ネットワークデバイス801からネットワークデバイス803までの各ネットワークデバイスは、データを受信または送信するように構成されたポートをさらに含む。ネットワークデバイス801およびネットワークデバイス802がブリッジである場合、ネットワークデバイス801およびネットワークデバイス802は、MACリレーエンティティ（MAC relay entity）をさらに含み得る。MAC relay entityは、フレームリレー、フレームフィルタリング、およびポート間のフィルタリング情報学習を実装するように構成される。

以下は、図8を参照して、CCPを使用することによってコントローラ間で情報を交換するプロセスを説明する。

ネットワークデバイス801内のCCPアプリケーションは、ネットワークデバイス801の属性情報を同期し、例えば、ネットワークデバイス801内のCCPアプリケーションは、LRPエンティティ内のデータ同期モジュールおよびデータ送信モジュールを使用することによって、TLV 23に対応しネットワークデバイス801のものである情報をLRPエンティティに同期させる。LRPエンティティは、属性情報をLRPDUにカプセル化する。ネットワークデバイス801は、LRPDUをECPパケットにカプセル化し、ECPパケットをネットワークデバイス802に送信し、そこで、ECPは、直接接続されている隣接するポート間のデータ送信に使用され得る。ネットワークデバイス801は、LRPDUをTCPパケットにさらにカプセル化し、TCPパケットをネットワークデバイス803に送信することができる。ネットワークデバイス802のポートは、ネットワークデバイス801によって送信されたECPパケットを受信し、MAC層およびLLC層を使用することによって、ネットワークデバイス802内のLRPエンティティにデータフレームを送信する。ネットワークデバイス802内のLRPエンティティは、データ同期モジュールを使用することによって、ネットワークデバイス801の取得された情報をネットワークデバイス802内のCCPアプリケーションに送信する。ネットワークデバイス803のポートは、ネットワークデバイス801によって送信されたTCPパケットを受信し、MAC層およびLLC層を使用することによって、ネットワークデバイス803内のLRPエンティティにデータフレームを送信する。ネットワークデバイス803内のLRPエンティティは、データ同期モジュールを使用することによって、コントローラ801の取得された情報をネットワークデバイス803内のCCPアプリケーションに送信する。このようにして、ネットワークデバイス802およびネットワークデバイス803は、ネットワークデバイス801の属性情報を取得して、ネットワークデバイス801の属性情報のアナウンスおよびコントローラ間の通信を実施することができる。

あるいは、ネットワークデバイス803は、ネットワークデバイス802の転送を通じてネットワークデバイス801の属性情報を取得する。

S530．第2のコントローラは、第1のコントローラのTSNドメイン識別子に基づいて、第1のコントローラおよび第2のコントローラが同じTSNドメインに属していると判定する。

可能な実装形態では、第1のコントローラのドメイン識別子は、第1のコントローラが属するTSNドメインの識別子を識別するために使用される。第1のコントローラおよび第2のコントローラのTSNドメイン識別子が同じである場合、第1のコントローラおよび第2のコントローラは同じTSNドメインに属する。

S540．第2のコントローラが第2のパケットを第1のコントローラに送信する。

可能な実装形態では、第2のパケットは、第2のコントローラによって記憶されたユーザ情報を含む。任意選択で、第2のパケットは、第2のパケット内のユーザ情報を同期するように第1のコントローラに指示するために使用される識別子または命令をさらに含み得る。したがって、TSNドメイン内のコントローラ間のデータ情報の同期を実装できる。アクティブコントローラに障害が発生すると、TSNドメイン内の別のコントローラが同期情報を記憶しているために、TSNドメイン内のアクティブコントローラの切り替えを実行して、TSNドメイン内のネットワークデバイスの管理および構成を確実にし、リソース予約を実装できる。

可能な実装形態では、第2のパケットで運ばれるユーザ情報は、トーカ（Talker）、ストリーム識別子（stream ID）、ストリームランク（Stream Rank）、エンドステーションデバイスポート（End Station Port）、ポート識別子（Port ID）、データフレーム仕様（Data Frame Specification）、メディアアクセス制御（Media Access Control、MAC）アドレス（IEEE802－Mac Address）、仮想ローカルエリアネットワーク（virtual local area network、VLAN）タグ（IEEE802－VLAN Tag）、インターネットプロトコルバージョン4（Internet Protocol version 4、IPv4）タプル（IPv4－tuple）、インターネットプロトコルバージョン6（Internet Protocol version 6、IPv6）タプル（IPv6－tuple）、トラフィック仕様（Traffic Specification）、トラフィック仕様タイムアウェア（Traffic Specification Time Aware）、ユーザ対ネットワーク要件（User To Network Requirements）、ポート機能（Port Capabilities）、リスナ（Listener）、ステータス（Status）、ステータス情報（Status Information）、累積レイテンシ（Accumulated Latency）、ポート構成（Port Configuration）、タイムアウェアオフセット（Time Aware Offset）、および停止ポート（Failed Port）のうちの1つまたは複数を含む。第2のコントローラは、要件に基づいてユーザ情報から1つまたは複数の情報を選択し、第2のコントローラに送信することができる。

可能な実装形態では、第2のコントローラは、第1のパケットで運ばれる第1のコントローラのMACアドレスに基づいて、第2のパケットを第1のコントローラに送信することができる。

可能な実装形態では、第2のパケットは、図6に示すECPパケットまたは図7に示すTCPパケットであり得る。第2のコントローラがユーザ情報をECPパケットにカプセル化する方法については、ステップS510の図6の第1のパケットフォーマットの説明を参照されたい。第2のコントローラがユーザ情報をTCPパケットにカプセル化する方法については、ステップS510の図7の第1のパケットの説明を参照されたい。簡単に言えば、図6のTLV 23に対応する情報は、TLV 1～21に対応する一部または全部の情報に置き換えられ、TLV 1～21に対応する一部または全部の情報は、最終的にECPパケットにカプセル化される。あるいは、図7のTLV 23に対応する情報は、TLV 1～21に対応する一部または全部の情報に置き換えられ、TLV 1～21に対応する一部または全部の情報は、最終的にTCPパケットにカプセル化される。

S550．第1のコントローラが、第2のコントローラによって送信された第2のパケットを受信する。

可能な実装形態では、第2のパケットは、第2のコントローラによって記憶されたユーザ情報を含む。任意選択で、第2のパケットは、識別子または命令をさらに含んでもよく、第1のコントローラは、識別子に基づいて、または命令に従って、第2のパケット内のユーザ情報を同期させる。

任意選択で、第1のコントローラおよび第2のコントローラは、ECPパケットまたはTCPパケットを使用することによって、以下の表3の情報をさらに送信または取得することができる。具体的なパケットフォーマットについては、図6または図7の関連する説明を参照されたい。この方法によれば、コントローラ間のデータ情報同期を実施することができ、コントローラ間の選出が可能になる。

任意選択で、実施形態1に記載されたコントローラ間の通信方法は、コントローラ間でアクティブコントローラを選出するプロセスをさらに含み得る。図9は、コントローラ間の別の通信方法の概略フローチャートを提供する。この方法では、コントローラ間の通信は、情報を交換するためのCCPに基づくことができ、この方法は、以下のステップを含む。

S910．第1のコントローラが、第1のコントローラの有効値を第2のコントローラに送信する。

可能な実装形態では、第1のコントローラは、第1のコントローラの有効値を第1のパケットまたは別のパケットにカプセル化し、第1のパケットまたは別のパケットを第2のコントローラに送信する。第1のコントローラの有効値は、第1のコントローラがアクティブ状態にあるかどうかを示すために使用される。例えば、第1のコントローラの有効値が0であることは、第1のコントローラがアクティブコントローラでないことを示す。第1のコントローラの有効値が1であることは、第1のコントローラが選出状態にあり、選出後にアクティブコントローラになる可能性があることを示す。第1のコントローラの有効値が2であることは、第1のコントローラがアクティブコントローラであることを示す。本出願におけるアクティブ（active）状態とは、コントローラが属するTSNドメインをコントローラが制御および管理している状態を指す。選出状態は、コントローラがアクティブコントローラの候補である状態である。

可能な実装形態では、第1のコントローラが第1のコントローラの有効値を第2のコントローラに送信する前に、第1のコントローラは、所定の期間内に第1のコントローラが属するTSNドメインにアクティブコントローラが存在しないと判定し、第1のコントローラの有効値を選出状態に対応する値に設定する。

例えば、図2を参照すると、コントローラ101は、事前設定された期間内に、コントローラ101が、TSNドメインにおいて、コントローラ108によって送信され、上記の表1のController Active値2に対応するステータス情報を受信しないと判定し、コントローラ101は、コントローラ101の有効値を1に設定し、コントローラ101が選出状態にあることを示す有効値を、TSNドメイン内の別のネットワークデバイスにアナウンスする。

可能な実装形態では、第1のコントローラは、CCPを使用することによって、第1のコントローラのTLV 23（表1に示す）に対応するコンテンツを第2のコントローラに送信し、その結果、第2のコントローラは、第1のコントローラの有効値を取得する。

S920．第2のコントローラが、第1のコントローラの有効値を取得する。

可能な実装形態では、第2のコントローラは、第1のパケットから第1のコントローラの有効値を取得する。

S930．第2のコントローラが、第1のコントローラの有効値に基づいて、第1のコントローラが選出状態にあると判定する。

可能な実装形態では、第2のコントローラも選出状態にあり、第2のコントローラの有効値は、第1のコントローラの有効値と同じである。

S940．第2のコントローラが、事前設定されたルールに従って、選出状態の1つまたは複数のコントローラのうちの1つのコントローラがアクティブコントローラであると判定する。

可能な実装形態では、事前設定されたルールは、判定が選出状態のコントローラの識別子の値に基づくことであってもよく、または判定が選出状態のコントローラのアドレスの値、例えば、MACアドレスの特定のビットの値、に基づくことであってもよい。

S950．アクティブコントローラは、アクティブコントローラのアクティブネスステータスを別のネットワークデバイスに送信する。

可能な実装形態では、有効値がアクティブ状態を示すコントローラは、コントローラが属するTSNドメイン内のネットワークデバイスにコントローラのアクティブネスステータスをアナウンスする。アクティブ状態のコントローラは、事前設定された期間内に、コントローラのアクティブネスステータスを別のネットワークデバイスにアナウンスすることができる。アナウンスにより、コントローラのアクティブネスステータスは、同じTSNドメイン内のネットワークデバイスのポートのLRPエンティティ内のデータベースに登録される。ネットワークデバイスは、ECPを使用することによって、隣接するネットワークデバイスポート間でコントローラのアクティブネスステータスを拡散する。このようにして、ドメイン内のすべてのネットワークデバイスは、現在のアクティブコントローラに関する情報を知ることができる。アクティブコントローラは、TSNドメイン境界ネットワークデバイスを使用することによって、隣接するTSNドメイン内のコントローラにコントローラの有効な状態をアナウンスすることもできる。このようにして、アクティブネスステータスは、異なるドメイン内のTSN間のコントローラによってアナウンスされ、異なるTSNドメイン内のコントローラ間の通信を実装できる。

可能な実装形態では、第1のコントローラは、TLV 23をアナウンスすることによって、第1のコントローラがアクティブ状態にあることを示す有効値を別のネットワークデバイスに送信する。

例えば、図2に示すように、アクティブコントローラは事前設定された期間にTLV 23をアナウンスし、ここで、Controller Active値は2である。TLV23は、TSNドメイン内のすべてのネットワークデバイスの各ポート内のLRPデータベースに登録される。ECPは、隣接するネットワークデバイス間でTLV 23を1つずつ拡散する役割を果たし、CCPは、デバイス内のポート間でTLV 23を拡散する役割を果たす。

例えば、図3に示すように、アクティブコントローラ301は、TSNドメイン境界ネットワークデバイス303および隣接するTSNドメイン内の境界ネットワークデバイスを使用することによって、コントローラ301の有効なステータス情報をコントローラ308にアナウンスすることができる。

可能な実装形態では、この方法は、第1のコントローラが故障または停止した場合、新しいアクティブコントローラの選出が事前設定されたルールに従って実行されることをさらに含む。具体的なコントローラ選出方法については、ステップS610～S650の関連する説明を参照されたい。コントローラが停止することは、コントローラがTSNドメインを管理する機能を失う場合が含まれるが、これに限定されない。

実施形態2：コントローラ間の通信
図10は、本出願によるコントローラ間の通信のための別の方法の概略フローチャートである。この方法は、第1のコントローラおよび第2のコントローラ間の通信プロセスを含む。第1のコントローラは、図3のコントローラ301であってもよく、第2のコントローラは、図3のコントローラ308であってもよい。第1のコントローラおよび第2のコントローラは、図4に示す構造を有し得る。本方法は以下のステップを含む。

S1010．第1のコントローラが第1のパケットを送信する。

可能な実装形態では、第1のコントローラが第1のパケットを送信する実装形態については、図5のステップS510の関連する説明を参照されたい。ここでは詳細は再び説明しない。

S1020．第2のコントローラが、第1のコントローラによって送信された第1のパケットを受信する。

可能な実装形態では、第1のコントローラおよび第2のコントローラは異なるTSNドメインに属する。第1のコントローラは第1のTSNドメインに属し、第2のコントローラは第2のTSNドメインに属し、第1のTSNドメインは第2のTSNドメインに隣接しても隣接しなくてもよい。第1のTSNドメインが第2のTSNドメインに隣接している場合、第2のコントローラは、第2のTSNドメイン内の境界ネットワークデバイスを使用することによって第1のパケットを取得することができる。例えば、ネットワークデバイスの第1のポートが第1のTSNドメインに属し、ネットワークデバイスの第2のポートが第2のTSNドメインに属し、ネットワークデバイスは2つの隣接するTSNドメインの境界に配置される。ネットワークデバイスは、第1のポートを介して第1のTSNドメイン内の第1のコントローラの第1のパケットを取得し、ネットワークデバイスは、第2のポートを介して第2のTSNドメイン内のアクティブコントローラに第1のパケットを転送することができる。

S1030．第2のコントローラは、第1のコントローラのTSNドメイン識別子に基づいて、第1のコントローラおよび第2のコントローラが同じTSNドメインに属していないと判定する。

可能な実装形態では、第1のコントローラのドメイン識別子は、第1のコントローラが属するTSNドメインの識別子を識別するために使用される。第1のコントローラおよび第2のコントローラのTSNドメイン識別子が同じである場合、第1のコントローラおよび第2のコントローラは同じTSNドメインに属する。

S1040．第2のコントローラは、第2のパケットを第1のコントローラに送信する。

可能な実装形態では、第2のパケットは、第2のコントローラが属する第1のTSNドメインの識別子と、第1のTSNドメインに隣接する第2のTSNドメインの識別子とを含む。

可能な実装形態では、第2のパケットは、表4に示すTLV 25に対応する一部または全部の情報を含む。換言すれば、第2のパケットは、第2のコントローラが属するTSNドメインの識別子、隣接するTSNドメインの識別子、および第2のコントローラのMACアドレス、のうちの1つまたは複数を含み得る。このようにして、第2のコントローラは、隣接するTSNドメイン内のコントローラと情報を交換して、互いのTSNドメイン境界情報を知ることができる。

可能な実装形態では、第2のパケットのフォーマットについては、図6または図7に示すパケットフォーマット、ならびに図6および図7の関連する説明を参照されたい。

S1050．第1のコントローラは、第2のコントローラによって送信された第2のパケットを受信する。

可能な実装形態では、方法は、第1のコントローラが第2のコントローラの有効値を受信することをさらに含んでもよく、第2のコントローラの有効値は、第2のコントローラがアクティブ状態にあることを示す。第1のコントローラは、第2のコントローラの有効値に基づいて、第1のコントローラの有効値を第2のコントローラに送信し、ここで、第1のコントローラの有効値は、第1のコントローラがアクティブ状態にあることを示す。この方法を使用することにより、異なるTSNドメイン内のアクティブコントローラが互いのアクティブネスステータスを知り、異なるTSNドメイン内のアクティブコントローラ間の通信を実装する。

例えば、第2のコントローラは、有効値を運ぶTLV 23の第1のパケットを隣接するネットワークデバイスに送信することができ、隣接するネットワークデバイスは、第1のパケットをさらに転送する。第2のコントローラは、生成されたTLV 23がTSNドメインを介して送信され得ることをアナウンスする。任意選択で、別のTSNドメインから送信されたTLV 23を受信すると、境界ネットワークデバイスはTLV 23を境界ネットワークデバイスが属するTSNドメイン内のアクティブコントローラに転送する。

可能な実装形態では、TSNドメイン境界がデバイス間に存在する場合がある。例えば、TSN内のB2およびB3は異なるTSNドメインに属する。B2によって送信されたTLV 23を受信した後、B3のポートP3は、TLV 23のコントローラが属するTSNドメインの識別子が、P3が属するTSNドメインの識別子とは異なることを検出し、P3は、P3が属するTSNドメイン内のコントローラのTLV 25をB2に転送する。次に、B2はTLV 25を、B2が属するTSNドメイン内のアクティブコントローラに転送する。

任意選択で、実施形態2に記載されるコントローラ間の通信方法は、図11に示す方法ステップをさらに含み得る。図11に示すように、コントローラ間のさらに別の通信方法の概略フローチャートが提供される。図11に示される方法によれば、コントローラ間の通信を実施することができ、異なるTSNドメインにわたるデータフローのさらなる構成をコントローラによって実施することができる。本方法は以下のステップを含む。

S1110．第1のコントローラが、データフローの宛先アドレスに基づいて、データフローが宛先アドレスまでに通過する第3のTSNドメインを判定する。

可能な実装形態では、第1のコントローラは、データフローの宛先アドレスに基づいて、データフローが通過する次のTSNドメインが隣接するTSNドメインであると判定する。

可能な実装形態では、第1のコントローラは、データフローのIPアドレスまたはMACアドレスに基づいて、データフローが宛先アドレスまでに通過する1つまたは複数のTSNドメインを判定する。

可能な実装形態では、第1のコントローラは、MACアドレスとTSNドメイン識別子との間の対応を記憶する。第1のコントローラは、データフローのMACアドレスに基づいて対応するTSNドメインを判定する。任意選択で、第1のコントローラはTSNネットワークトポロジ情報を記憶し、第1のコントローラはデータフローのMACアドレスに基づいて、宛先アドレスへのデータフローのパスに関する情報を判定する。第1のコントローラは、データフローが通過するネットワークデバイスに基づいて、データフローが通過する1つまたは複数のTSNドメインをさらに判定する。

S1120．第1のコントローラは、データフローの属性情報を第3のTSNドメイン内のアクティブコントローラに送信する。

可能な実装形態では、データフローの属性情報は、トーカ、ストリーム識別子、ストリームランク、エンドステーションポート、ポート識別子、データフレーム仕様、メディアアクセス制御MACアドレス、仮想ローカルエリアネットワークVLANタグ、インターネットプロトコルバージョン4 IPv4タプル、インターネットプロトコルバージョン6 IPv6タプル、トラフィック仕様、トラフィック仕様タイムアウェア、ユーザ対ネットワーク要件、ポート機能、リスナ、ステータス、状態情報、累積レイテンシ、ポート構成、タイムアウェアオフセット、および停止ポートのうちの1つまたは複数を含む。

前述の方法によれば、コントローラ間の交換を実施することができ、さらに、複数のTSNドメイン内のコントローラ間の協調的構成をサポートするために、複数のTSNドメインを通過するデータフローを構成することができる。

図12は、前述の実施形態におけるコントローラの構造の可能な概略図である。コントローラは、図5および図8～図11に示す実施形態において、第1のコントローラまたは第2のコントローラの機能を実装することができる。図12を参照されたい。コントローラ1200は、受信ユニット1201と、判定ユニット1202と、送信ユニット1203とを含む。これらのユニットは、前述の方法例におけるコントローラの対応する機能を実行することができる。受信ユニット1201は、図5のプロセスS520およびS550、図9のプロセスS920、および図10のプロセスS1020およびS1050を実行するためにコントローラ1200をサポートするように構成される。判定ユニット1202は、図5のプロセスS530、図9のプロセスS930およびS940、図10のプロセスS1030、および図11のプロセスS1110を実行するためにコントローラ1200をサポートするように構成される。送信ユニット1203は、図5のプロセスS510およびS540、図9のプロセスS910およびS950、図10のプロセスS1010およびS1040、および図11のプロセスS1120を実行するためにコントローラ1200をサポートするように構成される。

受信ユニット1201は、前述の方法の実施形態において、コントローラによって実行されるさまざまな情報受信を実行するように構成される。判定ユニット1202は、前述の方法の実施形態においてコントローラによって実行される判定アクションを実行するように構成される。送信ユニット1203は、前述の方法の実施形態においてコントローラによって実行されるさまざまな情報送信を実行するように構成される。

可能な実装形態では、受信ユニット1201は、第2のコントローラが属するTSNドメインの識別子を含む第1のパケットを受信するように構成される。判定ユニット1202は、第2のコントローラのTSNドメイン識別子に基づいて、第1のコントローラおよび第2のコントローラが同じTSNドメインに属すると判定するように構成される。送信ユニット1203は、第1のコントローラによって記憶されたユーザ情報を含む第2のパケットを第2のコントローラに送信するように構成される。具体的な実行プロセスについては、図5および図8～図11に示す実施形態における対応するステップの詳細な説明を参照されたい。ここでは詳細は再び説明しない。

可能な実装形態では、受信ユニット1201は、第2のコントローラが属するTSNドメインの識別子を含む第1のパケットを受信するように構成される。判定ユニット1202は、第2のコントローラのTSNドメイン識別子に基づいて、第1のコントローラおよび第2のコントローラが同じTSNドメインに属していないと判定するように構成される。送信ユニット1203は、コントローラが属する第1のTSNドメインの識別子と、第1のTSNドメインに隣接する第2のTSNドメインの識別子とを含む第2のパケットを第2のコントローラに送信するように構成される。具体的な実行プロセスについては、図5および図8～図11に示す実施形態における対応するステップの詳細な説明を参照されたい。ここでは詳細は再び説明しない。

本発明の本実施形態では、ユニットへの分割は一例であり、論理的な機能の分割にすぎないことに留意されたい。実際の実装形態では、別の分割方法が使用されてよい。本発明の実施形態における機能ユニットは、1つの処理ユニットに統合されてもよく、またはユニットの各々が物理的に単独で存在してもよく、または2つ以上のユニットが1つのユニットに統合される。例えば、前述の実施形態では、受信ユニットおよび送信ユニットは、同じユニットまたは異なるユニットであり得る。統合されたユニットは、ハードウェアの形態で実施されてもよいし、またはソフトウェア機能ユニットの形態で実施されてもよい。

図13は、本出願の一実施形態によるコントローラの構造の概略図である。コントローラ1300は、プロセッサ1302と、トランシーバ1303と、メモリ1301と、バス1304とを含む。トランシーバ1303、プロセッサ1302、およびメモリ1301は、バス1304を通じて相互接続されている。バス1304は、PCIバス、EISAバスなどであってよい。バスは、アドレスバス、データバス、制御バスなどに分類されてもよい。表現を簡単にするために、図13ではバスを表すために太い線が1本だけ使用されているが、これはバスが1つしかないこと、または1種類のバスしかないことを意味するものではない。コントローラ1300は、図5および図8～図11に示す実施形態におけるコントローラの機能を実装することができる。プロセッサ1302およびトランシーバ1303は、前述の方法例におけるコントローラの対応する機能を実行することができる。トランシーバ1303は、図5のプロセスS510、S520、S540、およびS550、図9のプロセスS910、S920、およびS950、図10のプロセスS1010、S1020、S1040、およびS1050、ならびに図11のプロセスS1120を実行するためにコントローラ1300をサポートするように構成される。プロセッサ1302は、図5のプロセスS530、図9のプロセスS930およびS940、図10のプロセスS1030、ならびに図11のプロセスS1110を実行するためにコントローラ1300をサポートするように構成される。メモリ1301は、コントローラ1300のプログラムコードおよびデータを記憶するように構成される。

以下、図13を参照して、コントローラの各構成要素について具体的に説明する。

メモリ1301は、揮発性メモリ（volatile memory）、例えば、ランダムアクセスメモリ（random－access memory、RAM）、または不揮発性メモリ（non－volatile memory）、例えば、読み出し専用メモリ（read－only memory、ROM）、フラッシュメモリ（flash memory）、ハードディスクドライブ（hard disk drive、HDD）、またはソリッドステートドライブ（solid－state drive、SSD）、または上記のタイプのメモリの組合せであってもよく、本出願における方法を実装できるプログラムコード、TSNドメイン内のネットワークデバイスの構成ファイル、またはその他のコンテンツを記憶するように構成される。

プロセッサ1302は、コントローラの制御中枢であり、中央処理装置（central processing unit、CPU）であってもよく、または特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit、ASIC）、もしくは本出願の実施形態を実施するように構成された1つまたは複数の集積回路、例えば、1つまたは複数のデジタル信号プロセッサ（digital signal processor、DSP）もしくは1つまたは複数のフィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate array、FPGA）であってもよい。

トランシーバ1303は、別のデバイスと通信するように構成される。

可能な実装形態では、コントローラは、図2のコントローラ101またはコントローラ108であるように構成されてもよく、コントローラ101は第1のコントローラと呼ばれてもよく、コントローラ108は第2のコントローラと呼ばれてもよい。プロセッサ1302は、メモリ1301に記憶されたソフトウェアプログラムおよび／またはモジュールを実行または遂行し、メモリ1301に記憶されたデータを呼び出して、以下の機能、すなわち、
第2のコントローラのドメイン識別子に基づいて、第1のコントローラおよび第2のコントローラが同じTSNドメインに属すると判定し、
トランシーバ1303を使用することによって、第2のコントローラによって送信され、第2のコントローラが属するTSNドメインの識別子を運ぶ第1のパケットを受信し、ユーザ情報を運ぶ第2のパケットを第2のコントローラに送信すること、
を実行する。

可能な実装形態では、コントローラは、図3のコントローラ301またはコントローラ308であるように構成されてもよく、コントローラ301は第1のコントローラと呼ばれてもよく、コントローラ308は第2のコントローラと呼ばれてもよい。プロセッサ1302は、メモリ1301に記憶されたソフトウェアプログラムおよび／またはモジュールを実行または遂行し、メモリ1301に記憶されたデータを呼び出して、以下の機能、すなわち、
第2のコントローラのTSNドメイン識別子に基づいて、第1のコントローラおよび第2のコントローラが同じTSNドメインに属していないと判定し、
トランシーバ1303を使用することによって、第2のコントローラによって送信され、第2のコントローラが属するTSNドメインの識別子を運ぶ第1のパケットを受信し、第1のコントローラが属する第1のTSNドメインの識別子および第1のTSNドメインに隣接する第2のTSNドメインの識別子を運ぶ第2のパケットを第2のコントローラに送信すること、
を実行する。

具体的な実行プロセスについては、図5および図8～図11に示す実施形態における対応するステップの詳細な説明を参照されたい。ここでは詳細は再び説明しない。

図14を参照されたい。本出願の実施形態は、コントローラエンティティを有する別の装置の構造の概略図を提供する。コントローラ1400は、転送機能を有するルータ、スイッチ、またはネットワークデバイスであり、コントローラ1400は、前述の方法の実施形態において、第1のコントローラまたは第2のコントローラの機能を実装することができる。コントローラ1400は、メイン制御ボード1401およびポートボード1402を含む。メイン制御ボード1401は、プロセッサ1403およびメモリ1404を含む。ポートボード1402は、プロセッサ1405、メモリ1406、およびポートカード1407を含む。メイン制御ボード1401とポートボード1402は結合されている。

ハードウェアは、前述の方法例の対応する機能を実行することができる。例えば、メモリ1406は、ポートボード1402のプログラムコードを記憶するように構成され得る。プロセッサ1405は、メモリ1406内のプログラムコードを呼び出して、ポートカード1407をトリガして、前述の方法の実施形態においてコントローラによって実行されるさまざまな情報の受信および送信を実行するように構成され得る。例えば、プロセッサ1405は、メモリ1406内のプログラムコードを呼び出して、ポートカード1407をトリガして、図5のプロセスS530および図10のプロセスS1030を実行するためにコントローラ1400をサポートする。プロセッサ1405は、サービス識別子をメイン制御ボード1401に送信するようにさらに構成される。

メモリ1404は、メイン制御ボード1401のプログラムコードを記憶するように構成されることができ、プロセッサ1403は、メモリ1404内のプログラムコードを呼び出して、前述の方法の実施形態においてコントローラによって実行される情報の送受信以外の処理を実行するように構成される。例えば、プロセッサ1403は、図9のプロセスS930およびS940ならびに図11のプロセスS1110を実行するために第1のコントローラ1400をサポートするように構成される。記憶ユニット1404は、メイン制御ボード1401のプログラムコードおよびデータを記憶するように構成される。具体的な実行プロセスについては、図5および図8～図11に示す実施形態における対応するステップの詳細な説明を参照されたい。ここでは詳細は再び説明しない。

可能な実装形態では、IPC制御チャネルがメイン制御ボード1401とインタフェースボード1402との間に確立され、通信は、IPC制御チャネルを介してメイン制御ボード1401とインタフェースボード1402との間で実行される。

図15を参照されたい。本発明の一実施形態は、TSN内のコントローラ間の通信サービスのためのシステム1500を提供する。システム1500は、前述の方法の実施形態においてサービスパケット送信方法を実施するように構成される。システム1500は、第1のコントローラ1501および第2のコントローラ1502を含む。第1のコントローラ1501および第2のコントローラ1502は、図5および図8～図11に示す実施形態において、第1のコントローラの機能および第2のコントローラの機能を別々に実施することができる。

例えば、第1のコントローラ1501は、図5のプロセスS510、S530、およびS550、図9のプロセスS910、図10のプロセスS1010、S1030、およびS1040、図11のプロセスS1110およびS1120、および／または、本明細書に記載される技術における第1のコントローラによって実行される別のプロセスを実行する。第2のコントローラ1502は、図5のプロセスS520、S530、およびS540、図9のプロセスS920～S950、図10のプロセスS1020およびS1050、および／または、本明細書に記載される技術における第2のコントローラによって実行される別のプロセスを実行する。

可能な実装形態では、第1のコントローラは、第2のコントローラによって送信された第1のパケットを受信し、第2のコントローラのTSNドメイン識別子に基づいて、第1のコントローラおよび第2のコントローラが同じTSNドメインに属していると判定し、第2のパケットを第2のコントローラに送信するように構成される。第1のパケットは、第2のコントローラが属するTSNドメインの識別子を含む。第2のパケットは、第1のコントローラによって記憶されたユーザ情報を含む。

第2のコントローラは、第1のパケットを送信し、第2のパケットを受信するように構成される。

可能な実装形態では、第1のコントローラは、第2のコントローラによって送信された第1のパケットを受信し、第2のコントローラのTSNドメイン識別子に基づいて、第1のコントローラおよび第2のコントローラが同じTSNドメインに属していないと判定し、第2のパケットを第2のコントローラに送信するように構成される。第1のパケットは、第2のコントローラが属するTSNドメインの識別子を含む。第2のパケットは、第1のコントローラが属する第1のTSNドメインの識別子と、第1のTSNドメインに隣接する第2のTSNドメインの識別子とを含む。

本出願の一実施形態は、前述の実施形態で使用されるソフトウェア命令を記憶するように構成された記憶媒体をさらに提供する。ソフトウェア命令は、前述の実施形態に示される方法を実行するために使用されるプログラムを含む。ソフトウェア命令がコンピュータまたはデバイス上で実行されるとき、コンピュータまたはデバイスは、前述の方法の実施形態における方法を実行することが可能となる。

本出願の一実施形態は、コンピュータプログラム製品をさらに提供する。コンピュータプログラム製品は、コンピュータプログラムコードを含む。コンピュータプログラムがコンピュータで実行されると、コンピュータは、前述の方法の実施形態における方法を実行することが可能となる。

なお、上記の装置の実施形態は、単なる例であることに留意されたい。別々の部分として説明されているユニットは、物理的に別々であってもなくてもよく、ユニットとして表示される部分は、物理的なユニットであってもなくてもよく、すなわち、1つの位置に配置されても、複数のネットワークユニットに分散されてもよい。モジュールのうちの一部または全部が、実施形態の解決手段の目的を達成するための実際の要件に基づいて選択されてもよい。さらに、本発明によって提供される第1のネットワークデバイスまたはコントローラの実施形態の添付図面において、モジュール間の接続関係は、モジュールが互いに通信接続を有することを示し、通信接続は、1つまたは複数の通信バスまたは信号線として具体的に実装され得る。当業者は、創造的な努力を払わずとも実施形態を理解し、実施することができる。

本発明の実施形態で開示される内容と組み合わせて記載される方法またはアルゴリズムステップは、ハードウェアによって実装されてもよく、またはソフトウェア命令を実行することによってプロセッサによって実装されてもよい。ソフトウェア命令は、対応するソフトウェアモジュールを含み得る。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ（random access memory、RAM）、フラッシュメモリ、読み出し専用メモリ（read only memory、ROM）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（erasable programmable ROM、EPROM）、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（electrically EPROM、EEPROM）、ハードディスク、リムーバブルハードディスク、コンパクトディスク、または当技術分野で周知の任意の他の形態の記憶媒体に記憶され得る。例えば、記憶媒体は、プロセッサに結合され、その結果、プロセッサは、記憶媒体から情報を読み取り、または記憶媒体に情報を書き込むことができる。もちろん、記憶媒体はプロセッサの構成要素であり得る。プロセッサおよび記憶媒体はASIC内に位置していてもよい。加えて、ASICはコアネットワークインタフェースデバイスに位置していてもよい。もちろん、プロセッサおよび記憶媒体は、代替的に、ディスクリート構成要素としてコアネットワークインタフェースデバイスに存在してもよい。

当業者は、前述の1つまたは複数の例において、本発明で説明される機能がハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの任意の組合せで実装され得ることを認識するべきである。本出願がソフトウェアによって実装される場合、前述の機能は、コンピュータ可読媒体に記憶されるか、またはコンピュータ可読媒体内の1つまたは複数の命令またはコードとして送信され得る。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体および通信媒体を含み、通信媒体は、コンピュータプログラムがある場所から別の場所に伝送されることを可能にする任意の媒体を含む。記憶媒体は汎用または専用コンピュータにとってアクセス可能な任意の入手可能な媒体であってもよい。

本発明の目的、技術的解決手段、および利点は、前述の具体的な実装形態においてさらに詳細に説明されている。前述の説明は、本発明の具体的な実装にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではないことを理解されたい。本発明の技術的解決手段に基づいて行われる任意の修正、同等の置換、または改善は、本発明の保護範囲に含まれるものとする。

101,108,301,40,1200,1300,1400 コントローラ
102,103,104,105,801,802,803 ネットワークデバイス
106 トーカ
107 リスナ
1201 受信ユニット
1202 判定ユニット
1203 送信ユニット
1301,1404,1406 メモリ
1302,1403,1405 プロセッサ
1303 トランシーバ
1304 バス
1401 メイン制御ボード
1402 ポートボード
1407 ポートカード
1500 TSN内のコントローラ間の通信サービスのためのシステム
1501 第1のコントローラ
1502 第2のコントローラ

Claims (23)

1. 時間に敏感なネットワーキング（Time Sensitive Networking、TSN）におけるコントローラ間の通信のための方法であって、前記方法が、
   第1のコントローラが、第2のコントローラによって送信された第1のパケットを受信するステップであって、前記第1のパケットは、前記第2のコントローラが属するTSNドメインの識別子を含む、ステップと、
   前記第1のコントローラが、前記第2のコントローラのTSNドメイン識別子に基づいて、前記第1のコントローラおよび前記第2のコントローラが同じTSNドメインに属すると判定するステップと、
   前記第1のコントローラが、第2のパケットを前記第2のコントローラに送信するステップであって、前記第2のパケットは、前記第1のコントローラによって記憶されたユーザ情報を含む、ステップと
   を含む方法であって、
   前記方法が、
   前記第1のコントローラが、前記第2のコントローラの有効値を取得するステップと、
   前記第1のコントローラが、前記第2のコントローラの前記有効値に基づいて、前記第2のコントローラが選出状態にあると判定するステップと、
   前記第1のコントローラが、第1の事前設定されたルールに従って、前記第1のコントローラが属する前記TSNドメイン内の選出状態にある1つまたは複数のコントローラのうちの1つのコントローラがアクティブコントローラであると判定するステップと
   をさらに含む、方法。
2. 前記第1のコントローラによって記憶された前記ユーザ情報が、トーカ、ストリーム識別子、ストリームランク、エンドステーションポート、ポート識別子、データフレーム仕様、メディアアクセス制御（Media Access Control、MAC）アドレス、仮想ローカルエリアネットワーク（virtual local area network、VLAN）タグ、インターネットプロトコルバージョン4（Internet Protocol version 4、IPv4）タプル、インターネットプロトコルバージョン6（Internet Protocol version 6、IPv6）タプル、トラフィック仕様、トラフィック仕様タイムアウェア、ユーザ対ネットワーク要件、ポート機能、リスナ、ステータス、ステータス情報、累積レイテンシ、ポート構成、タイムアウェアオフセット、および停止ポートのうちの1つまたは複数を含む、請求項1に記載の方法。
3. 前記方法が、
   アクティブコントローラが停止したとき、前記第1のコントローラが、第4のコントローラによって送信された前記第4のコントローラの有効値を受信するステップであって、前記第4のコントローラおよび前記第1のコントローラが同じTSNドメインに属する、ステップと、
   前記第1のコントローラが、前記第4のコントローラの前記有効値に基づいて、前記第4のコントローラが選出状態にあると判定するステップと、
   前記第1のコントローラが、第2の事前設定されたルールに従って、前記第1のコントローラが属する前記TSNドメイン内の前記選出状態にある1つまたは複数のコントローラのうちの1つのコントローラが前記アクティブコントローラであると判定するステップと
   をさらに含む、請求項1または2に記載の方法。
4. ネットワークデバイスが第1のポートおよび第2のポートを備え、前記ネットワークデバイスが前記第1のポートを介して前記第1のパケットを受信し、前記方法が、
   前記ネットワークデバイスが前記第1のポートおよび前記第2のポートが同じTSNドメインに属すると判定すると、前記ネットワークデバイスが、前記第2のポートを介して前記第1のパケットを第1のネットワークデバイスに転送するステップ
   をさらに含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第1のパケットが前記第2のコントローラの識別子または宛先アドレスをさらに含み、前記第1のコントローラが第2のパケットを前記第2のコントローラに送信する前記ステップが、
   前記第1のコントローラが、前記第2のコントローラの前記識別子または前記宛先アドレスに基づいて前記第2のパケットを前記第2のコントローラに送信するステップ
   を含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
6. 時間に敏感なネットワーキング（Time Sensitive Networking、TSN）におけるコントローラ間の通信のための方法であって、前記方法が、
   第1のコントローラが、第2のコントローラによって送信された第1のパケットを受信するステップであって、前記第1のパケットは、前記第2のコントローラが属するTSNドメインの識別子を含む、ステップと、
   前記第1のコントローラが、前記第2のコントローラのTSNドメイン識別子に基づいて、前記第1のコントローラおよび前記第2のコントローラが同じTSNドメインに属していないと判定するステップと、
   前記第1のコントローラが、第2のパケットを前記第2のコントローラに送信するステップであって、前記第2のパケットは、前記第1のコントローラが属する第1のTSNドメインの識別子と、前記第1のTSNドメインに隣接する第2のTSNドメインの識別子とを含む、ステップと
   を含む方法であって、
   前記方法が、
   前記第1のコントローラが、データフローの宛先アドレスに基づいて、前記データフローが前記宛先アドレスまでに通過する第3のTSNドメインを判定するステップであって、前記第3のTSNドメインは、前記第1のTSNドメインおよび前記第2のTSNドメインとは異なる、ステップと、
   前記第1のコントローラが、前記データフローの属性情報を前記第3のTSNドメイン内のアクティブコントローラに送信するステップと
   をさらに含む、方法。
7. 前記データフローの前記属性情報が、トーカ、ストリーム識別子、ストリームランク、エンドステーションポート、ポート識別子、データフレーム仕様、メディアアクセス制御（Media Access Control、MAC）アドレス、仮想ローカルエリアネットワーク（virtual local area network、VLAN）タグ、インターネットプロトコルバージョン4（Internet Protocol version 4、IPv4）タプル、インターネットプロトコルバージョン6（Internet Protocol version 6、IPv6）タプル、トラフィック仕様、トラフィック仕様タイムアウェア、ユーザ対ネットワーク要件、ポート機能、リスナ、ステータス、ステータス情報、累積レイテンシ、ポート構成、タイムアウェアオフセット、および停止ポートのうちの1つまたは複数を含む、請求項6に記載の方法。
8. 前記方法が、
   前記第1のコントローラが、前記第2のコントローラの有効値を取得するステップと、
   前記第1のコントローラが、前記有効値に基づいて、前記第2のコントローラがアクティブ状態にあると判定するステップと、
   前記第1のコントローラが、前記第1のコントローラの有効値を前記第2のコントローラに送信するステップであって、前記第1のコントローラの前記有効値は、前記第1のコントローラがアクティブ状態にあることを示す、ステップと
   をさらに含む、請求項6または7に記載の方法。
9. 前記方法が、前記第1のコントローラが、前記第2のコントローラによって送信された第3のパケットを受信するステップであって、前記第3のパケットは、前記第2のコントローラが属する前記第2のTSNドメインの前記識別子と、前記第2のTSNドメインに隣接する前記第3のTSNドメインの識別子とを含む、ステップをさらに含む、請求項6から8のいずれか一項に記載の方法。
10. 時間に敏感なネットワーキング（Time Sensitive Networking、TSN）内の装置であって、前記装置が、
    第2のコントローラによって送信された第1のパケットを受信するように構成された受信ユニットであって、前記第1のパケットは、前記第2のコントローラが属するTSNドメインの識別子を含む、受信ユニットと、
    前記第2のコントローラのTSNドメイン識別子に基づいて、第1のコントローラおよび前記第2のコントローラが同じTSNドメインに属すると判定するように構成された判定ユニットと、
    第2のパケットを前記第2のコントローラに送信するように構成された送信ユニットであって、前記第2のパケットは、前記第1のコントローラによって記憶されたユーザ情報を含む、送信ユニットと
    を備える装置であって、
    前記装置が、
    前記第1のパケットから前記第2のコントローラの有効値を取得するように構成された取得ユニット
    をさらに備え、
    前記判定ユニットが、前記第2のコントローラの前記有効値に基づいて、前記第2のコントローラが選出状態にあると判定し、事前設定されたルールに従って、前記第1のコントローラが属する前記TSNドメイン内の選出状態にある1つまたは複数のコントローラのうちの1つのコントローラがアクティブコントローラであると判定するようにさらに構成される、
    装置。
11. 前記第1のコントローラによって記憶された前記ユーザ情報が、トーカ、ストリーム識別子、ストリームランク、エンドステーションポート、ポート識別子、データフレーム仕様、メディアアクセス制御（Media Access Control、MAC）アドレス、仮想ローカルエリアネットワーク（virtual local area network、VLAN）タグ、インターネットプロトコルバージョン4（Internet Protocol version 4、IPv4）タプル、インターネットプロトコルバージョン6（Internet Protocol version 6、IPv6）タプル、トラフィック仕様、トラフィック仕様タイムアウェア、ユーザ対ネットワーク要件、ポート機能、リスナ、ステータス、ステータス情報、累積レイテンシ、ポート構成、タイムアウェアオフセット、および停止ポートのうちの1つまたは複数を含む、請求項10に記載の装置。
12. アクティブコントローラが不良のとき、前記受信ユニットが、第4のコントローラによって送信された前記第4のコントローラの有効値を受信するようにさらに構成され、前記第4のコントローラおよび前記第1のコントローラは同じTSNドメインに属し、
    前記判定ユニットが、前記第4のコントローラの前記有効値に基づいて、前記第4のコントローラが選出状態にあると判定し、事前設定されたルールに従って、前記第1のコントローラが属する前記TSNドメイン内の前記選出状態にある1つまたは複数のコントローラのうちの1つのコントローラが前記アクティブコントローラであると判定するようにさらに構成される、
    請求項10または11に記載の装置。
13. ネットワークデバイスが第1のポートおよび第2のポートを備え、前記第1のポートは、前記第1のパケットを受信するように構成され、
    前記ネットワークデバイスが、前記第1のポートおよび前記第2のポートが同じTSNドメインに属すると判定すると、前記第2のポートが、前記第1のパケットを第1のネットワークデバイスに転送するように構成される、
    請求項10から12のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記第1のパケットが、前記第2のコントローラの識別子または宛先アドレスをさらに含み、前記送信ユニットが、前記第2のコントローラの前記識別子または前記宛先アドレスに基づいて、前記第2のパケットを前記第2のコントローラに送信するようにさらに構成される、
    請求項10から13のいずれか一項に記載の装置。
15. 時間に敏感なネットワーキング（Time Sensitive Networking、TSN）内の装置であって、前記装置が、
    第2のコントローラによって送信された第1のパケットを受信するように構成された受信ユニットであって、前記第1のパケットは、前記第2のコントローラが属するTSNドメインの識別子を含む、受信ユニットと、
    前記第2のコントローラのTSNドメイン識別子に基づいて、第1のコントローラおよび前記第2のコントローラが同じTSNドメインに属していないと判定するように構成された判定ユニットと、
    第2のパケットを前記第2のコントローラに送信するように構成された送信ユニットであって、前記第2のパケットは、前記第1のコントローラが属する第1のTSNドメインの識別子と、前記第1のTSNドメインに隣接する第2のTSNドメインの識別子とを含む、送信ユニットと
    を備える装置であって、
    前記判定ユニットが、データフローの宛先アドレスに基づいて、前記データフローが前記宛先アドレスまでに通過する第3のTSNドメインを判定するようにさらに構成され、前記第3のTSNドメインは、前記第1のTSNドメインおよび前記第2のTSNドメインとは異なり、
    前記送信ユニットが、前記データフローの属性情報を前記第3のTSNドメイン内のアクティブコントローラに送信するようにさらに構成される、
    装置。
16. 前記データフローの前記属性情報が、トーカ、ストリーム識別子、ストリームランク、エンドステーションポート、ポート識別子、データフレーム仕様、メディアアクセス制御（Media Access Control、MAC）アドレス、仮想ローカルエリアネットワーク（virtual local area network、VLAN）タグ、インターネットプロトコルバージョン4（Internet Protocol version 4、IPv4）タプル、インターネットプロトコルバージョン6（Internet Protocol version 6、IPv6）タプル、トラフィック仕様、トラフィック仕様タイムアウェア、ユーザ対ネットワーク要件、ポート機能、リスナ、ステータス、ステータス情報、累積レイテンシ、ポート構成、タイムアウェアオフセット、および停止ポートのうちの1つまたは複数を含む、請求項15に記載の装置。
17. 前記受信ユニットが、前記第2のコントローラの有効値を受信するようにさらに構成され、前記第2のコントローラの前記有効値はアクティブ状態を示し、
    前記送信ユニットが、前記第2のコントローラの前記有効値に基づいて前記第1のコントローラの有効値を前記第2のコントローラに送信するようにさらに構成され、前記第1のコントローラは、前記第1のコントローラが属するTSNドメイン内のアクティブコントローラである、
    請求項15または16に記載の装置。
18. 前記受信ユニットが、前記第2のコントローラによって送信された第3のパケットを受信するようにさらに構成され、前記第3のパケットは、前記第2のコントローラが属する前記第2のTSNドメインの前記識別子と、前記第2のTSNドメインに隣接する前記第3のTSNドメインの識別子とを含む、請求項15から17のいずれか一項に記載の装置。
19. 時間に敏感なネットワーキング（Time Sensitive Networking、TSN）におけるコントローラ間の通信のためのシステムであって、前記システムが、
    第2のコントローラによって送信された第1のパケットを受信し、前記第2のコントローラのTSNドメイン識別子に基づいて、第1のコントローラおよび前記第2のコントローラが同じTSNドメインに属していると判定し、第2のパケットを前記第2のコントローラに送信するように構成された第1のコントローラであって、前記第1のパケットは、前記第2のコントローラが属するTSNドメインの識別子を含み、前記第2のパケットは、第1のコントローラによって記憶されたユーザ情報を含む、第1のコントローラと、
    前記第1のパケットを送信し、前記第2のパケットを受信するように構成された第2のコントローラと
    を備えるシステムであって、
    前記第1のコントローラが、前記第1のパケットから前記第2のコントローラの有効値を取得し、前記第2のコントローラの前記有効値に基づいて、前記第2のコントローラが選出状態にあると判定し、事前設定されたルールに従って、前記第1のコントローラが属する前記TSNドメイン内の選出状態にある1つまたは複数のコントローラのうちの1つのコントローラがアクティブコントローラであると判定する、ようにさらに構成される、
    システム。
20. 前記システムが、請求項10から14のいずれか一項に記載の第1のコントローラを備える、請求項19に記載のシステム。
21. 時間に敏感なネットワーキング（Time Sensitive Networking、TSN）におけるコントローラ間の通信のためのシステムであって、前記システムが、
    第2のコントローラによって送信された第1のパケットを受信し、前記第2のコントローラのTSNドメイン識別子に基づいて、第1のコントローラおよび前記第2のコントローラが同じTSNドメインに属していないと判定し、第2のパケットを前記第2のコントローラに送信するように構成された第1のコントローラであって、前記第1のパケットは、前記第2のコントローラが属するTSNドメインの識別子を含み、前記第2のパケットは、第1のコントローラが属する第1のTSNドメインの識別子と、前記第1のTSNドメインに隣接する第2のTSNドメインの識別子とを含む、第1のコントローラと、
    前記第1のパケットを送信し、前記第2のパケットを受信するように構成された第2のコントローラと
    を備えるシステムであって、
    前記第1のコントローラが、データフローの宛先アドレスに基づいて、前記データフローが前記宛先アドレスまでに通過する第3のTSNドメインを判定するよう更に構成され、前記第3のTSNドメインは、前記第1のTSNドメインおよび前記第2のTSNドメインとは異なり、
    前記第1のコントローラが、前記データフローの属性情報を前記第3のTSNドメイン内のアクティブコントローラに送信するよう更に構成される、
    システム。
22. 前記システムが、請求項15から18のいずれか一項に記載の第1のコントローラを備える、請求項21に記載のシステム。
23. コンピュータプログラムを含むコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されると、前記コンピュータは請求項1から9のいずれか一項に記載の方法を実行するのを可能にされる、コンピュータ可読媒体。

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