TW521512B - System for data networking using inter-subnet routers - Google Patents

Description

521512

、發明説明（ 發明範疇 本發明與—種用以建立資料網路的系統有關；具體而言 ’本發明與一種整合各種子網路能夠更有效管理和控制資 料通訊的網路架構有關。 發明背景 随著具有多重數位（Multidigital)消費性電子產品（CE)設 備的豕私和辦公用品數量增加，對於連接兩台或兩台以上 包腦和（或）消費性電子產品的資料網路的需求也隨之增加 。在最單純的模式中，資料通訊發生在藉由某種模式通訊 媒4連接的任何兩台裝置之間。但是，使這種裝置成爲點 裝 對點連，通常是不可行的。若要使所有的裝置直接相互連 =j豕庭或企業而言是昴貴且笨重的（以連接數量的觀點 :看）。因此，多台個人電腦和（或）消費性電子產品通常會 透過網路來連接。 圖1顯示一項先前技藝通訊網路10。網路1〇包含工作站u 她通訊節點12和通訊網路13β工作站11τ以是；腦、終端 機：電話和其他通訊裝置。每個工作站u依附於相對的通 Ί點12’能夠透過通訊網路13在工作㈣之間傳送資料 。通訊網路13可以是任何傳統型別、 兩致六1別、，周路，例如X換型網路（ "路人換或封包交換）和寬頻型網路（封包無線、衛星、本 地匯流排、本地環狀）。 、通訊節點12使用各種通訊協定，以允許在工作站u 透過通訊網路13進行適當的通訊。實質 、、 定義管理兩台工作站丨丨之間資料、訊撝疋用於 貝杆人換的規則集。通訊協定 -4- 本纸張尺度適财g S家標準(CNS) A4規格(21GX297么$ 521512 A7 ______ B7 五、發明説明~ -- 的關键功能有關於語法、語義學和定時。通訊可能是直接（ 點對點）或·間接（透過中介動態代理，如網際網路）。 此外’裝置也知可在通訊網路丨3的兩個部份之間作爲橋 接通訊協定資料單元。這類裝置如路由器，用於區域網路 (LAN)在兩個不同的通訊媒體之間傳送資料，例如無線和 有線（間。這些裝置包含每個相對的媒體有實體層和鏈結 層通訊應用程式，可透過這些媒體傳送資料。路由器可用 作通訊節點12連接區域網路（如通訊網路13)和自動化設備（ 如具有紅外線介面的工作站1 1)。 另外’系統已知通訊可透過電源線對遠端裝置下達指令（ 如大樓内部或大樓之間）。在這類系統中，訊息信號是在電 源信號上進行調變。而伴隨遠端裝置和電源線的介面節點 則解碼指令。 家庭/企業網路其中一項主要功能是在整個大樓或地區 散布資料。這類資料網路觀念允許多個使用者執行各種有 用的任務。例如，這些任務包含： 網際網路存取分享若搭配適當的閘道應用程式，一台個 人電腦可提供全家庭存取網際網路，省去個別的數據機、 網際網路帳號和電話線； 資料夾和硬碟分享，使備份和檔案傳送更加容易； 周邊裝置/設備分享，如印表機和傳眞機；以及 影音娛樂，如兒童在家中不同地方或在鄰居家中，可透 過網路同時玩遊戲或觀賞視訊節目。 這類家庭/企業網路的另一項功能有關於智慧型系統（如 -5- 國國ϋ準(CNS) A4規格(210X297公釐

裝 訂

k 521512 A7 B7 五、發明説明（3 ) 家庭自動化），允許控制各種家庭/企業功能。智慧能源模 組（控制大.樓環境）和智慧型保全系統越來越普及。類似於 路由器，介面已知可連接這類智慧型系統，並負責不同的 通訊參數。介面就像是一個用於各種智慧型系統的連接點（ 如交換節點）。 家庭/企業網路傳統市場主要是以個人電腦爲主，如透過 區域網路（LAN)連接的個人電腦。使用現有的企業内部網 路和科技，可透過各種方式連接裝置，如同軸電纜線、塑 膠光纖（pof)、電源線、電話線、整體服務數位網路（ISDN) 或無線（紅外線IR和無線電RF)。同軸電纜線和塑膠光纖可 提供穩定的10/100 Mbps乙太網路和100 Mbps 1394b規格連 接。其他媒體如電話線、電源線和無線一般可提供低至中 等資料速率的連接。 當然，媒體的選擇相當根據是否需要室内或室間連接。 對於位於同一房間的裝置，希望使用電纜線和塑膠光纖以 獲得穩定且高頻寬的連接。然而，對於位於不同房間或樓 層的裝置，則需要鑽洞使電纜線/光纖穿過牆壁。對多數消 費者而言這絕對不是較佳解決方案，歸因於安裝成本和對 居家造成破壞。解決這個問題的一種方法，是使用已安裝 好的線路，或使用無線解決方案。 家庭電話網路協會（HomePNA，Home Phoneline Networking Alliance)最近通過一項針對使用電話線的家庭網路標準。 首先制定的規格將提供高達1 Mbps資料速率，但後續發表 的規格將提昇至10 Mbps。在此標準中，於大樓現有電話線 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 521512 A7 B7 五、發明説明（4 上施行網路通訊協定，不會干擾普通語音通訊。這是藉由 使用超過人類語音通訊範圍的頻率來完成。這些頻率同樣 相容於ISDN服務。 如上所述，另一方法則是利用電源線，優勢在於整間房 屋内有多個電源插座。目前，透過電源線的最大資料速率 約爲350 Kbps °另有其他科技包含使用以無線電爲基礎的 無線網路或有線乙太網路。美國、歐洲和日本已提出各種 室内無線電網路標準。關於本發明，預期其他無線網路產 品也會在市場中受到歡迎，包含藍芽Bluet〇〇th(<1 Mbps) 、家庭用射頻 HomeRF(〜2 MbPs)、iEEE8〇2 Ua*ETSI/ BRAN(〜3 6 Mbps)。雖然以無線電爲基礎的科技可避免關於 線路的缺點，不過這類科技也遇到干擾（從其他無線電基礎 的來源）和可靠性的缺點。 上述有關傳統家庭網路的一項主要缺點，是仰賴單一媒 介科技用以通訊和相互連接。另外，在某些情況下在單一 大樓或住笔中會有多個網路。這些網路實質上會爭取相同 的頻寬’如無線電頻率。即使在多個網路沒有爭取相同頻 寬的情況下，沒有整合式系統可有效管理和控制這類家庭/ 企業網路媒介。 因此’需要一種用以執行和控制家庭/企業網路的改良系 統。 " 發明概述 數位消費性電子產品的增加將㈣網路市場進人新境界 。預期將需要室間連接和多重網路科技互補。家庭、大樓（ 521512 五、發明説明（5 又/又有士裝新線路）和附近地理區域的基礎設施，將由多 個子網路組成’如電話線子網路、電源線子網路和無 線子網路。 ”' 本發明提供一種將這類子網路整合爲一個覆蓋骨幹網路 的網路架構，連接電話線網路裝置、電源線網路裝置、射 頻（RF)無線裝置和群集在網際網路通訊協定仰）、通用序 匯流排（USB)和！>1394標準四周的裝置，有效且穩定地在子 網路中散布資料。 本發明@一項特徵朝向網際路由$。網際子網路路由哭 透過—個或更多個路徑資料結構定義的子網路傳送資料; 目的路由器。 、貝竹主 本發明的一項具體實施例與控制器有關，包含用於複數 罔路的複數個資料連接、用於複數個資料裝置的複數 則出/、輸入連接、用於整合一個或多個複數個子網路的裝 L和用於由複數個資料裝置並中 、泰、g敕入 饤表置具中足一透過整合式子網路散 布為料至另一個資料裝置。 =發明的另-項具體實施例與資料網路系統和方法有關 ，I含複數個整合式控制器及其相對輕合的資科裝置。 ^發明的這些和其他具體實施例和特徵將 不中説明。 圖式簡單描述 攸下文中參考附圖的較佳且體音二 +明 八貫她例砰細説明，將可完 王月白本發明的功能和優點，其中·· 圖1顯示一種先前技藝通訊網路的方塊圖· • 8 - 張尺度€^國家標準(CNS·; A4)見格(210 X 297公釐7" 裝 訂 521512 A7 B7 五、發明説明（6 ) 圖2顯示一項較佳具體實施例的方塊圖； 圖3顯示另一項較佳具體實施例的方塊圖。 詳細説明 圖2顯示本發明的一項較佳具體實施例，與使用用於家庭 網路1 0 0的網際子網路路由器有關，例如控制器。當然，應 知道本發明不限定於家庭網路。本發明也可應用至任何獲 益於資料網路的環境，如企業和敎育設施。 在此範例中顯示，住宅200包含臥室201、客廳202和書房 203。每間房間有相對的網際子網路路由器丨〇 1，房内的各 種裝置至少連接複數個子網路的其中之一。本範例包含電 話線子網路102、電源線子網路1〇3、無線子網路1〇4、同軸 電繞線子網路105、光纖子網路1〇6和外部網路107。每間房 間也包含各種終端使用者裝置（如電視丨丨〇、攝影機丨丨1、膝 上型電腦112、錄放影機1 14、傳眞機1 1 5、印表機1 1 6和個 人電腦117)，可透過各種子網路傳送和（或）接收資料。 路由器1 0 1可連接至全部或部份子網路。例如，客廳路由 器101連接至全部的五個子網路，但書房路由器1 〇丨也連接 至全邵的子網路，除了同軸電纜線子網路丨〇5。 另外’所有在此位置的終端使用者裝置，可耦合到單一 路由器101。在此項具體實施例中，單一路由器1〇1管理不 同大樓或位置的終端使用者裝置和外部裝置之間的通訊， 大樓或位置也可透過網際子網路路由器存取各種子網路。 每台路由器101維持有關連接性、可用頻寬和連接的終端 使用者裝置資料。例如，每台路由器1〇1包含如下所示的表 -9 - 本紙張尺度適财關家標準(CNS) A鐵

裝 玎

線 521512 A7 ---_— 五、發明説明（7 7 " — 格，如連接性表、可用頻寬表和裝置表。連接性表 網路可用性資訊。在操作過程中，當路由器1〇1和一個或多 個子網路產生關聯時，會自動建立連接性表。可用頻寬表 提供子網路101可靠性資訊和每個子網路1〇1可甩頻寬資訊 。在操作過程中，當建立或修改兩台路由器101之間的連接 時，會更新頻寬表。裝置表提供那台終端使用者裝置連接 至路由器和每台裝置通訊流量需求的資訊，包含可靠性和 頻寬需求。爲簡單描述之故，使用媒介頻寬；不過實際上 ’也會使用其他參數如最大和最小頻寬。 由於傳統信號通訊協定的協助，這三種表格需根據資源 配置結構和連接許可控制原則使用。在此項具體實施例中 ，使用連接性表和頻寬表來分配子網路資訊和促進連接許 可私制’下文將更加詳細説明。 圖1 :連接性表 路由器-客廳 路由器-書房 路由器-臥室 路由器-客廳 (ph，pwr，wl，fib) (ph，pwr，wl，cox) 路由器-書房 (ph,pwr，wl，fib) (ph，pwr,wl) 路由器-臥室 (ph?pwr5wl5cox) (ph，pwr，wl) 在本連接性表中，會使用下列國際慣例：ph-電話線子網 路102 ; pwr-電源線子網路103 ; w卜無線子網路，· c〇x_同軸 電缓線子網路105和Hb-光纖子網路106。如上面的連接性表 所示’提供每個路由器1〇1透過各種子網路通訊的連接（或 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 521512 A7 B7 五、發明説明（8 ) 通訊）路徑。在這類表格中，可輕易地得知特定路由器101 中可用的子網路。 當然，熟知技藝人士應清楚知道，可定義其他資料結構 儲存和管理連接資料。本發明不限定於矩陣式表格。此外 ，每台路由器101不需維持連接性和可用頻寬資料。其中一 個路由器101可用來儲存這類資訊。其中一個路由器101可 用來儲存這類資訊。在另一項具體實施例中，這類資訊會 儲存在外部裝置中（例如本地或遠端個人電腦）。如有需要 ，路由器1 0 1可從外部裝置中存取資訊。

裝 圖2 ··可用頻寬表 可靠性 使用頻寬 可用頻寬 電話線子網路 南 a Ph_total-a 電源線子網路 1¾ b Pwr—total—b 無線子網路 低 c Wl_total-c 同軸電纜線子網路 極南 d Cox_total-d 光纖子網路 極南 e Fib_total-e 玎

線 在可用頻寬表中，會使用下列國際慣例：ph__total表示電 話線子網路總可用頻寬，剩餘相似的國際慣例也各自代表 其總可用頻寬；「a」至「e」分別代表在任何特定時間， 相對子網路使用的頻寬數量。a至e的値會隨著分配或解除 特定子網路其中的頻寬時更新。藉由將子網路總可用頻寬 減去特定子網路使用頻寬，可輕易地計算出任何時間的可 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 521512 A7 B7 五、發明説明（9 ) 用頻寬。 表格2也包含有關子網路丨〇2至子網路丨〇6的可靠性資訊 。這些子網路是根據所接受的執行準則或標準來評估。某 些子網路原本就比其他子網路在使用上更穩定。 圖3 :裝置表

裝置(D) 所需可靠性(D_R) 所需頻寬(D_B) 路由器(客廳） 電視機1 ------ 高 BW_TV1 數位綠放影機 _____ 高 BW—DVCR 路由器(書房） 印表機 —--- 低 BW—Pr 個人電腦 低 BW一 PC 路由器(臥室） 電視機2 -----— 高 BW_TV2 攝影機 ----- BW一Video 膝上型電腦 低 BWJLT 一項連接許可控制原則的範例説明如下。當一個終端使 用者裝置（如客廳202的攝影機114)欲連接至另一個裝置（如 队室201的電視U0)，該裝置或其依附的路由器1〇 ι(如來源 路由器）會產生一個連接建立訊息。該訊息根據表格3(裝置 表）的資訊.建立，並具有下列格式：

Connection—setup.request (Source_Device，Sink—Device，Traffic—descriptor) 其中： S〇urce—Device=RouterLR_>DVCR，

Sink—Device=Router_BR->TV2， -12- 本紙張尺度適用中®國家標準(CNS) A4規格⑽x 297公爱） 521512 A7 B7 五、發明説明（10 )

Traffic_descriptor = (所需可靠性，所需頻寬）其中：· 所需可靠性=max(D一R DVCR，D—R TV2)和 所需頻寬=max(D_B—DVCR，D—B一TV2) 在此範例中，若所需可靠性為「高」而BW—TV2小於 BW—DVCR，貝ij所需頻寬為「BW—DVCR」。 接收連接建立訊息之後，來源路由器（Router—LR)會判斷 疋否有任何直接連接至目的路由器，例如接收路由器 (Router_BR)或非根據表格1(連接性表）。在此範例中，有ph 、pwr、wl和cox子網路可供使用。 然而，若沒有直接連接，來源路由器會透過其他路由器 4找條間接路徑連接至接收路由器。如圖5所示，路由器 101B可透過路由器101A連接至路由器1〇lc。在此情況下， 路由器101B使用光纖子網路1〇6和（或）電源線子網路1〇3連 接至路由器101A。路由器101A接著會使用同軸電纜線子網 路1 0 5連接至路由器丨〇丨c。若無法建立連接，會傳回 connection—setup.confirm(錯誤：無可用路徑）。 既然有四個連接Router一LR和R〇uter一的可用子網路， Router—LR會根據連接建立要求訊息中的trafTic_descript〇r 參數來判斷使用那一個子網路。既然所需可靠性為「高」 ，Wl」子網路無法滿足此需求。只剩下ph、pwr和coxs 個子’罔路可滿足所需可靠性的需求。將從電話線子網路1 〇2 ^始达擇並核查所要求頻寬的可用頻寬。若可滿足頻寬 而求，會傳运告知訊息至接收裝置電視機11〇，並傳回確認

裝 訂

k

Claims (1)

1. 521512 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 1· 一種資料網路系統，包括： 複數個控制器； 一個資料裝置，耦合至複數個控制器的每一個； 複數個子網路，耦合至複數個控制器，複數個子網路 的每一子網路包含預定數量的頻寬；以及 用於整合複數個子網路以散布資料的裝置。 2·如申請專利範圍第丨項之系統，其中使用該等複數個子網 路中的至少兩個子網路散布資料，同時經由至少兩個子 網路傳送。 3·如申請專利範圍第1項之系統，其中該至少一資料裝置包 含一個或多個下列裝置，如電腦、顯示裝置、消費性電 子裝置和語骨通訊裝置。 4.如申請專利範圍第1項之系統，其中該等複數個控制器可 存取子網路連接性資料、子網路可用頻寬資料和可靠性 資料。 5·如申請專利範圍第4項之系統，其中子網路連接性資料和 子網路可用頻寬資料儲存在每一複數個控制器之中。 6· —種控制器，包括： 用於複數個子網路的複數個資料連接； 用於複數個資料裝置的複數個輸出/輸入連接； 用於整合一個或多個複數個子網路的裝置；以及 用以由該等複數個資料裝置之一透過該整合式子網路 .散布資料至該等複數個資料裝置之另一個的裝置。 7·如申請專利範圍第6項之控制器，該控制器進一步包括使 -15- 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------1-------線 C請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 521512 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 用不同複數個子網路之-繞送資料以改善可靠性的裝置。 8. 如申請專利範圍第6或7項之控制器，其中該控制器在複 數個子網路中包含連接性資料、可用頻寬資料及/或 性資料。 9. 如申請專利範圍第6項之控制器，其中複數個輸出/輸入 連接包含歸-個或多個下列裝置，如電腦、顯示裝置 、視訊裝置、消費性電子裝置和語音通訊裝置的介面。 10. 了種用於在-資料網路系統中呼叫許可控制的方法，該 万法包括複數個控制器、複數個控制器的每一個至少具 有-個耗合至對應控制器的資料裝置，#連接至複數個 子網路的複數個控制器的每一個具有預定數量的頻寬， 該方法包含下列步驟： 維持與複數個子網路的每一子網路可用頻寬數量有 的資料； ~ 整合兩個或更多複數個控制器的可用頻寬數量； 判斷以兩個不同控制器之間互相連接的至少兩個資料 裝置之間使用整合式頻寬傳送資料的路徑；以及 使用整合式頻寬傳送資料。 -------------------tri^-------線· (請先閱讀背面之>i音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）