SE521494C2 - Transmissionssystem för hemnätverk - Google Patents

Description

Tryckt av Strallors Lmensnr 341 021 A 710 0501/03 HSQB) 20 ß N 521 494§31f 2 Som ovan nämnts är ett ofta diskuterat ämne idag hur man skall utforma det framtida digitala hemnätverket, som förväntas komma att användas både för applikationer i hemmet och för externa applikationer. Det är inte rationellt att ha två olika transmissionteknologier, bestående av HAN ocn HLN, för hemmiljön.

Sålunda är målet med den föreliggande uppfinningen att lösa detta problem.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Det ovan nämnda målet uppnås genom ett transmissionssystem som omfattar ett första nätverk och ett andra nätverk, i vilket nämnda båda nätverk delar en och samma transmissionsteknologi, vilken teknologi stöder båda nämnda nätverk över samma fysiska buss.

Det föreslås att ATM transporteras över IEEE 1394 och termineras i anordningar som tjänstgör som ATS:er. Det rekommenderas också att ATM-celler transporteras både i isokrona paket och i asynkrona paket, beroende på den begärda ATM-tjänstekategorin.

Med den föreslagna arkitekturen i den föreliggande uppfinningen uppnås en effektiv och skalbar lösning för hemnätverket, med en minimal mängd styrprocedurer. En hemanvändare kan samtidigt titta på flera filmer, ha en videokonferens, och ändå ha kapacitet tillgänglig för andra, interna eller externa, tjänster. Detta kommer förmodligen att tillfredsställa behoven för majoriteten av hushåll.

Andra kännetecken hos den föreliggande uppfinningen avslöjas i de beroende patentkraven.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer nu att beskrivas, med hjälp av exempel, med referens till de bifogade ritningarna, i Vilka: Tryckt av StráNors Llcensnr 341 021 A 710 0501/03 (1998) N E 30 521 494 Figur l är ett DAVIC-hemnätverk enligt teknikens ståndpunkt; Figur 2 är ett scenario för hemmiljön enligt den föreliggande uppfinningen; Figur 3 visar ATM-celler i asynkrona paket (write packets); Figur 4 visar asynkrona paket (write packets) i IEEE 1394; Figur 5 är mappningsstabeller; Figur 6 är protokollarkitekturen mellan ATS och ATM- switchen i kärnnätverket; Figur 7 visar ATM i isokrona paket; Figur 7 visar en MPEG-2 över ATM.

BÄSTA UTFÖRANDEFORMEN AV UPPFINNINGEN Som tidigare nämnts, är det inte rationellt att ha två olika teknologier, bestående av HAN och HLN, för hemmiljön.

Uppfinningen föreslår att både HAN och HLN delar samma transmissionssystem. Det lämpliga systemet för detta är IEEE 1394, som kan användas för att stödja de två logiska nätverken över samma fysiska buss, så som exemplifieras i Figur 2. Figur 2 visar ett exempel på ett fysiskt konfigurations-scenario för hemmiljö. Det bör observeras att nätverksporten till hemmet (Residential Gateway; RG) består av funktionselementen UPI och NT.

ATM kommer att användas för HAN och termineras i ATS, som är en terminal som klarar ATM. Det kan också användas i HLN för interna hemapplikationer (intra-home), men detta ligger utanför området för denna uppfinning. Huvuduppgiften för UPI:n kommer i detta fall att vara att vidarebefordra ATM-celler mellan accessnätverket och IEEE 1394-bussen. En annan viktig uppgift för UPI är att sörja för trafikhanteringsfunktionalitet, vilket skisseras senare.

Detta sker genom att .an anvander separat cellbuffring för varje stödd tjänstekategori (t.ex. CBR, UBR). Nedan kommer vi ofta att använda termen RG (Residential Gateway) som Tryckt av Slralfors Lmensnr 341 021 A 710 05OH03 (1998) 20 30 521 494 avser en anordning uppbyggd av de logiska enheterna NT och UPI .

ATM-celler transporteras mellan RG:n och ATS:erna och skapar således en logisk ATM-HAN. Andra anordningar (ETS) ansluts till samma fysiska nätverk, men måste gà genom en ATS för att kommunicera med accessnätverket. Logiskt existerar en sädan anordning i HLN en.

För att använda bandbredden pà IEEE 1394-bussen sä effektivt som möjligt, sänds de fördröjningskänsliga ATM- tjänstekategorierna (t.ex. CBR, realtids-VBR) i isokrona paket, och icke-realtidstrafik (t.ex. UBR) i asynkrona paket.

Redan existerande DAVIC-specifikationer specificerar hur ATM-celler skall överföras i IEEE 1394-isokrona kanaler. Figur 3 visar en möjlig lösning att transportera ATM-celler i asynkrona paket (write packets).

Varje ATS tilldelas en ATM-adress och en VPC (Virtual Path Connection) som terminerar vid kärnnätverkets ATM- switch. ATM-adressen kan vara en E.l64 eller en ATM-forum NSAP-adress i E.l64-format. I det senare fallet kan ATS:ens världsunika 64 bits-ID (EUI-64) användas för NSAP-adressens DSP (Domain Specific Part). Detta är emellertid ett ämne för ytterligare studier.

RG:n multiplexerar över VP:arna till en enda fysisk UNI mot accessnätverket. Tillhörande Q.293-signalering tillämpas pà VP:arna. Sàlunda förmedlas pá användarsidan signal-meddelanden pà VPI=X och VCI=5, och ILMI (Integrated Local Management Interface)-meddelanden fràn ATS:erna transporteras pà VPI=X och VCI=l6. Dessa meddelanden använder UBR-tjänstekategorin, som sänds i asynkrona paket.

Pà switch-sidan särskiljer en unik VPI mellan individuella användare. I UNI 4.0 benämns denna konfiguration virtuella UNI:er. RG:n är helt transparent för signaleringen och ILMI-meddelandena.

Enheterna för styrning av samtal finns i ATS:erna och kärnnätverkets ATM-switch. Beträffande ILMI, implementerar Tryckl av Stralfofs L|censm 341 021 A 710 0501/03 (1998) W 20 30 35 521 494* 5 ATS:en och switchen användar-IME:n (Interface Management Entity) respektive nätverk-IME:n. ILMI ombesörjer den automatiska konfigurationen av mànga ATM-parametrar inkluderande ATS ens ATM-adress och ett tjänsteregister med ATM-adresser till servrar av olika slag. Detta register ombesörjer också en enkel mekanism för kärnnätverks-ATM- switchen för att kommunicera adresser till nya tjänster till ATS:en. När ATS:en startar upprättas ILMI-anslutningen mellan dessa enheter och testas periodiskt genom ILMI- länkhanteringsprocedurer_ Om NSAP-adressering används, levererar ILMI nätverksprefixet för varje adress, medan ATS tillhandahåller dess EUI-64.

Eftersom antalet isokrona kanaler i IEEE 1394-bussen är begränsat (dvs 64), är det inte lämpligt att allokera tvà kanaler för varje dubbelriktad realtids-VC (Virtual Circuit) som upprättas i HAN, eftersom hemnätverket snart skulle göra slut pà kanaler. Istället transporteras alla ATS:ens realtids-VC:er pà tvà isokrona kanaler, en för varje riktning. Upprättandet av dessa kanaler utförs av ATS:en, som sedan instruerar RG:n att modifiera sina anslutningsregister (plug register) genom att använda ett enkelt anslutningsstyrningsmeddelande. Meddelandet utväxlas mellan ATS:ens förbindelsehanteringsenhet (Connection Management Entity; CME) och dess motsvarighet (peer) vid RG n. Det innehàller de följande fälten: Utgàngsanslutning (=output plug) (index vid RG), kanal-nr (nedströms), befintlig bit indikerar huruvida nyttolastvärdet är giltigt; nyttolastingángsanslutning (index vid ATS för uppström). Hur dessa fält kommer att utnyttjas beskrivs senare. Meddelandet överförs i det godkända asynkrona meddelandet (write message) sà som visas i Figur 4. Figur 4 visar anslutningsstyrningsmeddelandet som överförs av det asynkrona paketet (write packet) i IEEE 1394.

Om Ann kni-ala Ywr-znrïllfxvnrqrjon 'FÄY- XTF-nn 1' an Iran-nl V . . . “ e i. ocean... .......t.~._\.,t.u~_... hv- .,\,.i...^ _.. e. . . . . M . ...__ överstiger den allokerade isokrona bandbredden, allokerar ATS:en mer bandbredd och instruerar RG:n att modifiera Tryckt av Slràlfors e” Luzensnr 341 021 Å 710 0501/03 [19961 10 15 20 30 5121 4-94? 6 nyttolastfältet för den motsvarande utgångsanslutningen, genom att använda meddelandet för samtalsstyrning (connection control message).

För att undvika att styrningsmeddelanden utväxlas mellan ATS:en och RG:n som indikerar tjänstekategori för varje upprättad VC, föreslås det att VCI-domänen i varje VP delas upp i ett antal delar, där var och en dediceras för en speciell tjänstekategori. Till exempel kan VCI-värden mellan 35 och 60 användas för CBR-VC:ar. Detta gör det möjligt för RG att sluta sig till tjänstkategorin för varje VC baserat på dess VCI-värde. Tilldelningen av VCI-värden görs av ATS:en för både nätverksinitierad och ATS-initierad ATM-anslutning. För att ange det erforderliga VCI-värdet, är ATS:en beroende av det föredragna/exklusiva och VCI- fälten i anslutningsidentifieringsinformationselementen i anropsmeddelandena. Om den ovanstående metoden ej antas, kan ett enkelt protokoll definieras mellan CME:n i ATS:en och dess motsvarighet (peer) vid RG n, för att ange tjänstekategorin för varje upprättad VC.

Förutom utförande av nätverkhanteringsuppgifter, är RG:ns nyckelfunktion trafikhantering. Fördefinierade VCI- områden gör det möjligt för RG:n att hantera cellströmmar enligt deras tjänstekategorier. CBR-trafik får den högsta prioriteten och sänds alltid först. Minst två cellbuffertar för varje riktning upprätthàlles av RG:n, en för CBR och den andra för UBR. CBR-bufferten har utrymme för ett hundra celler, medan UBR-bufferten har utrymme för att lagra åtminstone ett tusen celler. RG:n kan också prestera en paketkasseringsmekanism för UBR-trafik. ATS:en utför trafikutformning (traffic shaping) för varje CBR/VBR-VC.

För varje begärd VC utför switchen en tillträdeskontroll och reserverar de resurser som erfordras i accessnätverket genom att använda nätverkhantering eller någon ställföreträdande funktion. Trafikövervakning utförs genom den accessnod som tar emot parametrarna som skall övervakas från switchen.

Trycklav Slralfors L|censr|r341 021 A 710 0501/03 (1998) 20 30 35 521 494¿y 7 RG:n mappar CBR-trafik till isokrona kanaler mot ATS:en, och UBR-trafiken till asynkrona paket till ATS:ens màl-ID. Det är en enkel VP-multiplexor transparent för signalering och ILMI-trafik mellan ATS:en och switchen.

Fràn början konfigureras RG:n med att antal permanenta VPC:er (t.ex. 6) uppkopplade av switchen genom nätverkhanteríng. När en ny ATS ansluts, fär den en VPC fràn RG:n som använder en mycket enkel procedur som beskrivs nedan. Denna VPC används för all kommunikation mellan ATS:en och switchen. VPC:n är uppe sä länge det finns ILMI-konnektivitet mellan ATS:en och switchen. Den tilldelas en isokron kanal endast när en eller flera av dess VC:ar är av CBR- eller realtids VBR-typ.

SYSTEMBESKRIVNING Följande beskrives med hänvisning till Figur 5, som visar mappningstabeller vid olika system.

RG:n har ett antal VP-anslutningar uppkopplade mellan sig själv och ATM-switchen. Antalet VPC:er skall vara tillräckligt för ATS:erna. För varje VP finner RG:n en ingàngs/utgàngsanslutning (input/output plug). Dessa anslutningar kommer att vara reserverade för VP~länkar till ATS:er. Anslutningsindexet är identiskt med det VPI-värde som skall användas för denna anslutning i hemnätverket.

Eftersom anslutningsindexet är unikt vid RG:n, är VPI- värdet det också. För att ange att dessa anslutningar är reserverade (men ännu inte allokerade), sättes punkt-till punkt-fältet till 63 (dummy value) och on-line biten sättes till O (off-line). Anslutningen är sedan i ett väntläge (suspended mode).

Vid varje bussáterställning sänder RG:n ett RG- identifieringsmeddelande för att för ATS-anordningen tala om dess aktuella nod-ID. För detta ändamàl är RG:n beroende av den asynkrona begäran (write request) destinerad till det lokala bussändnings-ID:t pà Ox3FF och 6 bits fysiska ID:t pà Ox3F. Destinationsbakgrunden (destination offset) Tryckt av Stralíors Lmensnr 341 021 A 710 0501/03 [1998] 20 25 30 521 494 8 för meddelandet är ATS:ens CME. En annan, men mindre flexibel, lösning att identifiera RG:n är att ATS:en förkonfigureras med det unika 64 bit ID:t (EUI-64) hos RG:n.

RG:n upprätthåller en tabell som relaterar VPI till nod-ID och anslutningar. Tabellen beskriver också tjänstekategorin för etablerade VC:er, se Figur 5.

ATS-INITIERING Vid systemstart fär ATS:en en av de reserverade VP- länkarna för trafik mot RG:n. Först tar den reda pà en ledig utgàngsanslutning (VPI) pà RG:n genom att läsa on- line biten och punkt-till-punkt-fältet. När det hittar en off~line-utgàngsanslutning med punkt-till-punkt-värdet 63, sänder den uppkopplingsstyrningsmeddelandet till RG:n.

Fälten i meddelandet har följande värden: 0 utgàngsanslutningindex (VPI) = indexet för den funna utgángsanslutningen 0 kanal = XX (ingen betydelse) 0 befintlig = O (ingen nyttolast) 0 nyttolast = XX 0 ingàngsanslutningindex = XX Meddelandet informerar RG om att ATS en begär denna anslutning (VPI), men ingen isokron kanal är ännu allokerad. Vid mottagning av meddelandet, kontrollerar CME:n pà RG:n om utgángsanslutningindexet fortfarande är ledigt och, om så är fallet, nollställer det punkt-till- punkt-fältet, sätter on-line-biten och lagrar VPI:n och nod-ID:t pá ATS:en i dess mappningstabell. Anslutningen är sedan i klar-mod (ready mode). Nod-ID:t hittas i det asynkrona paketets käll-ID. Slutligen sänder det tillbaka ett identiskt meddelande som indikerar en lyckad allokering. är upptagen, sänder R-zh tillbaka samma meddelande, men med utgàngsanslutningindexet satt till noll, vilket indikerar en misslyckad allokering.

Tryckl av Slràlíors áí Llcensnr 341 021 A 710 osm/os (19%) 20 30 35 521 494 Dessa meddelanden sänds i ett godkänt (acknowledged) mod.

Om VPI-allokeringen misslyckas, kommer ATS:en att försöka finna en annan VPI.

När VPI:n är etablerad, kontaktar ILMI-IME pà ATS:en dess motsvarighet (peer) i switchen genom att sända en ”coldStart Trap”. Den försöker sedan etablera ILMI- anslutning. ATS:en tilldelas också en ATM-adress genom switchen.

Nu kan ATS:en sätta upp VC:ar med användning av den VP-associerade Q.293l-signaleringen. För UBR-trafik behöver ATS en inte sätta upp någon isokron kanal.

UPPKOPPLING/NEDKOPPLING AV VC De följande avsnitten skisserar procedurerna för hur nya VC:er upprättas för UBR och CBR, och hur ATS:en skall fungera vid en bussàterställning (bus reset).

Uppkoppling av en UBR-VC när ATS:en är initiativtagare ATS:en sänder anropsuppkopplingsmeddelandet i vilket anslutningen identifierar informationselement som förmedlar exklusiva VPI/exklusiva VCI. VCI-värdet väljes fràn det fördefinierade VCI-området för UBR (t.ex. 70). Naturligtvis mäste ATS:en vara medveten om hur RG:n har delat upp VCI- omràdet när det gäller trafikhantering. RG:n är helt transparent för signaleringsmeddelanden. Switchen tilldelar den begärda VCI:n.

RG:n mappar det inkommande svarsmeddelandet i VPI=X, VCI=5 till asynkrona paket och sänder dem till nod-ID:t för ATS:en.

ATS:en kan nu använda den nya VCI:n för UBR-trafik.

ATS:en och RG:n mappar den nya VCI:n till asynkrona paket, enligt den fördefinierade mappningen mellan VCI-omrâde och tjänstekategori.

Tryckt av Strálfors i” Lflcensnr 341 021 Å 71() 0501/03 (1998) 20 25 30 5121 494 10 Förbindelseuppkoppling för en UBR-VC när ATS:en är màlanvändaren Switchen använder den exklusiva VPI:n/vilken VCI som helst, i förbindelseuppkopplingsmeddelandet (call SET-UP message) för att fràga ATS:en vilken VCI som skall tilldelas för anslutningen. ATS:en finner att uppkopplingsbegäran gäller UBR-trafik och väljer ett tillgängligt VCI-värde, fördefinierat för UBR (t.ex. 75).

Det valda värdet anges i det första meddelandet som àtersänds av ATS:en som svar pà uppkopplingsmeddelandet (t.ex. uppkoppling pàgàr /CALL PROCEEDING/-meddelandets informationselement för anslutningsidentifiering)_ ATS-en kan nu använda den nya VCI:n för UBR-trafik.

ATS:en och RG:n mappar den nya VCI:n till asynkrona paket.

Förbindelseuppkoppling av en CBR-VC när ATS:en är initiativtagare Signaleringsprocedurerna för CBR-VC:er är desamma som för UBR. Skillnaden är att en isokron kanal med den specifika bandbredden behöver allokeras.

Först av allt mäste ATS:en allokera en kanal och den erforderliga isokrona bandbredden för varje riktning. Detta sker genom meddelanden som begär läsning (lock request messages) med en utökad transaktionskod för att jämföra och byta (swap) i BANDWIDTH-AVAILABLE-registret i den isokrona resurshanteraren. Tillgängliga ingångs-/utgàngsanslutningar pà ATS:en väljes, och deras on-line bitar sättes. ATS:en upprättar uppströmskanalen genom att ansluta dess utgàngsanslutningar till den RG-ingàngsanslutning som är reserverad för ATS-VP-länkarna. Den instruerar sedan RG:n att ansluta RG-utgàngsanslutningen till den ATS- ingàngsanslutning som anges i förbindelsestyrnings- meddelandet. Meddelandet överför också kanalnumret och nyttolasten som skall användas för förbindelsen.

När förbindelserna är upprättade startar ATS:en signaleringen mot ATM-switchen. Upprättandet av kanaler och Tryckt av Slraliors Lmensnr 34\ 021 A 710 0501/03 (1998) 20 30 35 521 494j~¿¶ ll anslutningar kan också göras under ATM-förbindelse- uppkopplingsproceduren.

Etablerandet av ATM-förbindelsen följer samma procedur som för UBR, bortsett fràn att VCI-värdet väljes från CBR-VCI-området.

ATS-en kan sedan använda den nya VCI:n för CBR-trafik, ATS:en och RG:n mappar den nya VCI:n till isokrona paket enligt den fördefinierade mappningen mellan VCI-område och tjänstekategori. Trafikutforming (traffic shaping) pà VC:n utförs av ATS:en.

Förbindelseuppkoppling av en CBR-VC när ATS:en är màlanvändaren Upprättandet av ATM-förbindelsen följer samma procedur som för UBR, bortsett fràn att VCI-värdet väljes fràn CBR- VCI-omràdet.

ATS:en tar emot uppkopplingsmeddelandet i VPI=X och VCI=5 och finner att begäran gäller en CBR-anslutning med en speciell bandbredd som hittats i trafikbeskrivaren (traffic decriptor).

Det kommer sedan att försöka att allokera isokron bandbredd till anslutningen/anslutningarna mellan RG:n och ATS en. Om detta lyckas, kan uppkopplingsbegäran accepteras. ATS:en upprättar de erforderliga anslutningarna över IEEE 1394-bussen följande samma procedurer som ovan.

Upprättande av en extra CBR-VC Samma procedur för förindelseuppkoppling som beskrivits tidigare används. Om den erforderliga bandbredden ej överstiger den tidigare allokerade bandbredden för den isokrona kanalen/kanalerna, behöver inga nya isokrona resurser allokeras.

Annars allokerar ATS:en mer bandbredd till den redan upprättade kanalen/ka_alerna, modifierar nyttolastfilerna pà sin egen utgàngsanslutning och instruerar slutligen RG:n Tryck! av Slràllors Ucensnr 341 021 A 710 0501/03 (1998) 20 30 35 521 494 f 12 att modifiera dess utgàngsanslutning med användning av uppkopplingsstyrningsmeddelandet.

För att modifiera nyttolastfältet mäste bade ATS:en och RG:n först nollställa sina punkt-till-punkt-fält, ändra nyttolasten och àterupprätta förbindelserna. Denna procedur kan ta 2-4 isokrona cykler (< 0,5 ms).

Avslutning av CBR-förbindelse Om VC:n är den enda etablerade CBR-anslutningen river ATS:en uppströmsanslutningen, instruerar RG:n att riva nedströmsanslutningen och slutligen deallokera de isokrona resurserna.

Om CBR-anslutningen inte är den sista, modifieras nyttolastfälten vid RG:n och ATS:en så som beskrivits i det föregäende avsnittet. Den tillgängliga isokrona bandbredden deallokeras sedan.

BUssÅTERsTÄLLNING ocH AvsTÅNGNING Av TERMINAL Bussäterställning (bus reset) Efter en bussàterställning mäste tidigare etablerade kanaler och bandbredder àterallokeras. Enligt IEEE 1394- protokollet skall nya anordningar som önskar fä isokrona resurser, ej allokerade före bussàterställningen, vänta minst 1000 ms. Följaktligen garanteras ATS:erna att fà samma resurser som de hade före bussáterställningen.

Anslutningregistren påverkas ej av en bussàterställning.

Emellertid kommer inte nod-ID:na att vara samma efter en bussàterställning eftersom ett nytt träd-ID och själv- ID-process har utförts. Nod-ID:na bestäms automatiskt beroende pà den aktuella konfigurationen av nätverket.

Sålunda kräver en bussàterställning inte en ny VPI~ värdetilldelning, men det kräver att RG:n sänder ut (broadcast) sin nya nod-ID. Nod-ID:n för varje ATS behöver ocksa uppdateras i VPI/nod-TD-tabellen i RG n. Detta löses genom att sända anslutningsstyrningsmeddelandet omedelbart när ATS:en har àteretablerat de isokrona resurserna och har Tryckt av Slràliors Llcensnr 341 021 A 710 0501/03 UQQB) 20 N ß 521 494 13 mottagit RG:ns nya nod-ID. Detta meddelande instruerar också RG:n att àteretablera nedströmsförbindelsen till ATS:en (och ansluta deras anslutningar). ATS:en kommer också att àteretablera sin uppströmsförbindelse. Slutligen àteretablerar ATS:en sin ILMI-konnektivitet med switchen.

Avstängning av terminal (Terminal shut-down) När terminalen stängs av, kommer ILMI-konnektiviteten att brytas. Det senare kommer att detekteras av RG n, som övervakar alla allokerade VP:er. Efter en bestämd tid frigörs den allokerade VP:n genom att koppla bort de motsvarande anslutningarna fràn linjen och ställa in punkt- till punkt-fältet pà värdet 63 (dummy value). Switchen tar också bort ATS:en fràn dess ILMI-MIB.

PROTOKOLLARKITEKTUR Protokollarkitekturen mellan. ATS:en och ATM-switchen visas i Figur 6. Som kan ses i denna Figur finns ILMI och Q.293l vid ATS:en och switchen. CME:n kör direkt pà IEEE 1394-länkskiktet. Det körs endast pà HAN.

PRESTANDABERÄKNINGAR När IEEE 1394 väljes för hemnätverket finns det en kompromiss mellan avstànd och bandbredd. De högre bithastigheterna, 200-400 Mbit/s är för närvarande, när det gäller avstånd, begränsade till 4,5 meter mellan apparater (eller förstärkare), och för maximalt 16 apparater i en kedja. Detta resulterar i ett totalt avstånd pà 72 meter mellan apparaterna i kedjans ändpunkter. För 100 Mbit/s kan nya versioner av IEEE 1394 klara upp till 100 meter mellan apparater, vilket utan tvekan är tillräcklig för hemmet (1600 meter mellan ändpunkter). Frågan är om 100 Mbit/s är tillräckligt för hemmet.

Den användbara bandbredden i IEEE 1394 beror pà hur bussen är anordnad. Den isokrona cykeln pà 125 us delas upp pà 6144 bandbreddsenheter (Bandwidth Units; BWUs).

Tryckt av Snàflors L|censnr341 021 A 710 0501/03 (1998) 20 30 521 494§ ¿* l4 Isokron trafik kan använda 80% av denna bandbredd, dvs 4915 BWUs. En BWU motsvarar i stort sett 20 ns. I en 100 Mbit/s- buss motsvarar en BWU 16 kbit/s. Den totalt tillgängliga bandbredden för isokron trafik är sålunda omkring 78 Mbit/s. Observera att, beroende pà de ”fyra-baserade” (quadlet)-gränserna i IEEE 1394-paketen, minsta nyttolast är en ”quadlet”, vilket motsvarar 256 kbit/s (16 BWU).

Tre typer av externa tjänster förväntas transporteras över hemnätverket: Envägs videoflöde, tvàvägs realtids- applikationer (t.ex. videkonferens), och tvàvägs icke- realtidsapplikationer (t.ex. Internet). De följande bandbredderna kommer troligen att krävas för dessa applikationer: I Videoflöde (MPEG-2 SPTS) 3-10 Mbit/s I Tvàvägs realtidsapplikation: 2-3 Mbit/S dubbelriktad 0 Tvàvägs icke-realtidsapplikation: 2 Mbit/s dubbelriktad Som tidigare anförts, föreslår uppfinningen att realtidstrafik transporteras i isokrona paket, och att icke-realtidstrafik använder asynkrona paket.

Tidigare DAVIC-specifikationer definierar hur ATM skall sändas över IEEE 1394-isokrona paket (se Figur 7).

Det specificeras att ett heltal ATM-celler sänds i ett isokront paket. Sålunda behöver man allokera isokron bandbredd för åtminstone en cell per isokron cykel (125 us), även om man kanske inte sänder en cell i varje cykel.

Detta resulterar i att de följande kanalbandbredderna möjligen behövs när man sänder ATM över isokrona paket: l cell/cykel: Nyttolast: 48 byte/125 us :D 3,072 Mbit/s Totalt: 80 byte/125 us :> 5,12 Mbit/s (320 MBUS) 2 celler/Cykel: Nyttolast: 96 byte/l25 _LLS 3 6,144 Mbit/S Totalt: 140 byte/125 us :> 8,96 Mbit/s (560 MBUS) Tryckï av Stràlmrs å? Luzensnr 34\ 021 A 710 0501/03 (19981 20 30 521 494ï,r 15 9,216 Mbit/s 200 byte/125 ps => 12,8 Mbit/s (800 MBUs) 3 celler/cykel: Nyttolast: 144 byte/125 ps :> Totalt: Det kan vara lämpligt att låta en cell fragmenteras för att uppnå högre bandbreddsupplösning (bandwidth granularity) när ATM-kanaler med bandbredd mindre än 3 Mbit/s allokeras. Priset för att göra detta är ökad overhead.

Beroende pà fördröjningar som orsakas av IEEE 1394- bussparametrar, behöver en overheadbandbredd allokeras av varje apparat som önskar sända isokrona data. Om ingen apparat är kapabel att räkna ut den verkliga overheaden baserad pà den aktuella topologin, skall ett (säkert) defaultvärde användas. Detta värde är lika med 512 BWUs som naturligtvis är ett slöseri med bandbredd i de flesta fall.

I de följande beräkningarna beaktas bade defaultvärdet och en mera realistisk overhead (128 BWUs).

I Tabell 1 visas de erforderliga bandbredderna för att sända ATM vid olika hastigheter. Det visar också antalet kanaler som kan sändas samtidigt med denna hastighet över en 100 Mbit/s IEEE 1394-buss.

Tabell 1 ATM 1394 Antal kanaler Antal kanaler nyttolast BWUs (OH=512) (OH=l28) 3,072 320 5 10 6,144 560 4 7 9,216 800 3 5 Bandbreddsanvändning vid sändning av ATM över IEEE 1394.

Som framgàr kan en kund, även om default-overheaden används, till exempel se en högkvalitetsfilm (9 Mbit/s), en film av normalkvalitet (6 hUit,s) och ha en vidcokonferens (3 Mbit/s dubbelriktat) samtidigt och ändà ha mer än 30 Mbit/s tillgängligt (max. 14 Mbit/s för isokront) för andra Tryck! av Slralíors i” Lmensnr 341 021 Å 710 0501/03 (1998) 20 25 30 35 521 494 16 interna eller externa tjänster. Om en effektivare allokering av overheadbandbredd används, ökar flexibiliteten avsevärt. I exemplet ovan kan användaren samtidigt ta emot tvà 9 Mbit/s filmer, tvà 6 Mbit/s filmer, ha en 3 Mbit/s dubbelriktad videokonferens, och fortfarande ha en massa oanvänd kapacitet. Vi tror absolut att detta kommer att tillfredsställa kraven i de flesta hushåll.

MPEG-2/ATM/IEEE 1394 kontra MPEG-2/IEEE 1394 Den huvudsakliga nackdelen med att använda ATM över IEEE 1394 beror pà den overhead som behövs. Detta är inte precis det fall som vi kan se när vi jämför MPEG-2- transport över ATM i hemmet, kontra direkt över IEEE 1394.

MPEG-2 transporteras över ATM sà som beskrivs i Figur 8.

I genomsnitt 47 bytes per cykel används för MPEG-2- paket. Om vi beräknar den användbara bithastigheten för att sända MPEG-2 med bithastigheterna i Tabell 1, fär vi följande värden: 3,072 Mbit/S ATM Ib 3,01 MPEG-2 6,144 Mbit/S ATM Ib 6,02 MPEG-2 9,216 Mbit/S ATM Ib 9,03 MPEG-2 När MPEG-2 sänds direkt över IEEE 1394, lägges byte- header till de 188 bytes MPEG-2-paketen för att forma ett 192 bytes källpaket (source packet). Detta paket delas upp i 4 datablock pä 48 bytes vardera. Ett heltal datablock sänds sedan i varje cykel. Sålunda används i genomsnitt 47 bytes per cykel för MPEG-2 i detta fall också. Den sparade bandbredden är därför lika med ATM-headern (5 byte) plus utfyllnaden (paddding) (3 byte). I Tabell 2 visas de erforderliga bandbredderna och det maximala antalet kanaler för MPEG-2 direkt över IEEE 1394. Om vi jämför de båda metoderna, kan vi se att kapacitetsvinsten dà man terminerar ATM i RG:n och sänder MPEG direkt pà IEEE 1394 ej är påtaglig. Jämförd med den sparade komplexiteten dä Tryckt av Stralfors :Z L|censnr 341 021 A 710 0501/03 (1998) N 30 17 MPEG-2/ATM ej termineras i RG:n, tror vi att detta är en acceptabel förlust. RG:n kommer också att bli applikationsoberoende. 1 datablock/cykel: MPEG-2: Totalt: 47 byte/l25ps :> 3,01 Mbit/s 72 byte/l25ps :> 4,608 Mbit/s (288 MBUs) 2 datablock/cykel: Nyttolast:94 byte/l25us :> 6,02 Mbit/s Totalt: 124 byte/l25us :> 7,936 Mbit/s (496 MBUs) 3 datablock/cykel: Nyttolast:l4l byte/l25ps Ib 9,03 Mbit/s Totalt: 176 byte/l25ps :> 11,264 Mbit/s (800 MBUs) Tabell 2 MPEG 1394 Antal kanaler Antal kanaler nyttolast BWUs (OH=512) (OH=128) 3 288 6 11 6 496 4 7 9 704 4 5 Bandbreddsanvändning vid sändning av MPEG över IEEE 1394.

MULTIPROGRAMTRANSPORTFLÖDE En öppen frága är emellertid hur man ansluter tjänster av typ ”broadcast” (t.ex. satellit och kabel-TV) till IEEE 1394-nätverket. Problemet är att dessa system använder MPEG-2 MPTS, vilket kräver en bandbredd pà 38 Mbit/s. Detta motsvarar en allokering av 13 ATM-celler per isokron cykel (3200 BWUs).

Den föredragna lösningen är att hämta den begärda kanalen fràn MPTS:en och istället sända den som en SPTS.

Detta skulle emellertid kräva remultiplexering före ingàng i TEEE 1394-nätverket, vilket för närvarande är dyrt och sålunda ej möjligt. Istället för remultiplexering, kan en av de följande lösningarna väljas: Tryck! av Slràllors :á L|censnr 341 021 A 7100501/0311998) 15 521 494 18 l. Om kunden väljer att se en kanal fràn ett sàdant system, kommer det endast att finnas 1587 BWUs (OH=l28) kvar för andra applikationer. Detta är, till exempel, tillräckligt för tvà 6 Mbit/s MPEG-2-kanaler. 2. Vi kan införa bryggor som segmenterar trafiken i hemmet. 3. Högre bithastighetsversioner av IEEE 1394 kan väljas, men dà mäste avstàndsbegränsningarna lösas.

Vilket alternativ som skall väljas är föremål för diskussioner. Vår àsikt för närvarande är att undvika det andra alternativet om möjligt för att hàlla hemmiljön så enkel som möjligt.

Det ovan nämnda skall endast betraktas som fördel- aktiga utföringsformer av den föreliggande uppfinningen, och uppfinningens skyddsomràde definieras av de följande patentkraven.

Claims (6)

Tryckt av Slràlfors if Lmensnr BM 021 A 710 0501/03 (1998) 15 20 30 521 494 I? PATENTKRAV

1. l. Transmissionssystem innefattande DAVIC logiska nätverk vilka omfattar ett hemaccessnätverk (HAN) och ett lokalt hemnätverk (HLN) kännetecknat av att nämnda nätverk delar en gemensam transmissionsteknologi, vilken transmissionsteknologi bär nämnda nätverk över samma fysiska buss.

2. Transmissionssystem enligt krav l, kännetecknat av att nämnda transmissionsteknologi är IEEE 1394.

3. Transmissionssystem enligt patentkrav l eller 2, kânnetecknat av att ATM-celler transporteras över nämnda buss bàde i isokrona paket och i asynkrona paket beroende pà en begärd ATM-tjänstkategori.

4. Transmissionssystem enligt patentkrav 3, kännetecknat av att fördröjningskänsliga ATM- tjänstkategorier (t ex CBR, realtids-VBR) överföres i isokrona paket och icke realtidstrafik (t ex UBR) överföres i asynkrona paket.

5. Transmissionssystem enligt något av patentkraven 2- 4, kännetecknat av att realtids-VC s av en ATS transporteras via tvà isokrona kanaler, vilka kanaler verkar i vardera riktning.

6. Transmissionssystem enligt något av patentkraven 2~ 5, kännetecknat av att det utgör ett digitalt nätverk som implementeras i hushåll för att koppla ihop all elektronisk utrustning sàsom t.ex. PC, Set-Top Box, stereoanläggning. DVD-spelare och