(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各フレームが一つのフレームヘッダと複数のデータスロットから構成され、各データスロットが複数のペイロードセクションに再分割されている、データフレームを伝送するリングネットワーク内のネットワークノード（２０，３０，４０，５０）を接続するためのネットワークルーター（１０）であって、
ネットワークノード（２０，３０，４０，５０）の中の少なくとも二つに物理インタフェースを提供する、少なくとも第一のネットワークポート（１１）及び第二のネットワークポート（１２）と、
ネットワークポート（１１，１２，１３，１４）の中の少なくとも二つと接続されたルーティングプロセッサ（１５）と、
を備えたネットワークルーターにおいて、
第一のネットワークポート（１１）がリング形の第一のサブネットワークと接続され、第二のネットワークポート（１２）がリング形の第二のサブネットワークと接続されており、
ルーティングプロセッサ（１５）が、
ネットワークポートの中の一つから第一のフレームを受信して、その第一のフレームの少なくとも二つのペイロードセクションのデータを読み取り、
第一のネットワークポートを介して第二のフレームを送信するとともに、前記少なくとも二つのペイロードセクションの中の少なくとも一つの第一のペイロードセクションのデータを第二のフレーム内の少なくとも一つのペイロードセクションに配置し、
第二のネットワークポートを介して第三のフレームを送信するとともに、前記少なくとも二つのペイロードセクションの中の少なくとも一つの第二のペイロードセクションのデータを第三のフレーム内の少なくとも一つのペイロードセクションに配置し、
第一のペイロードセクションが第二のペイロードセクションと異なる、
ように構成されている、
ことを特徴とするネットワークルーター。
【請求項２】
当該のネットワークノード（２０，３０，４０，５０）の中の少なくとも二つに局所的なペイロードアロケーション情報を転送するためのアロケーションマネージャ（１６）が配備されている請求項１に記載のネットワークルーター。
【請求項３】
当該の受信したフレームの少なくとも一つの特定のペイロードセクションが同期データと等時性データのいずれも格納できる請求項１又は２に記載のネットワークルーター。
【請求項４】
当該の少なくとも一つのネットワークポート（１１，１２，１３，１４）がルーティングプロセッサ（１５）の一体的な部分である請求項１から３までのいずれか一つに記載のネットワークルーター。
【請求項５】
ルーティングプロセッサ（１５）が少なくとも一つのネットワークポート（１１，１２，１３，１４）に渡って分散されている請求項１から３までのいずれか一つに記載のネットワークルーター。
【請求項６】
ルーティングプロセッサ（１５）が、受信したフレームの特定のペイロードセクションとそれに対応する送信するフレームのペイロードセクションとを保存するルーティングテーブルを有する請求項１から５までのいずれか一つに記載のネットワークルーター。
【請求項７】
ネットワークポート（１１，１２，１３，１４）の中の少なくとも二つが、互いに同期して、或いは所定又は一定のタイミング関係でフレームを送信する請求項１から６までのいずれか一つに記載のネットワークルーター。
【請求項８】
全てのネットワークポート（１１，１２，１３，１４）が同期してフレームを送信する請求項７に記載のネットワークルーター。
【請求項９】
アロケーションマネージャ（１６）がバスマスターのアロケーション情報を修正する請求項２から８までのいずれか一つに記載のネットワークルーター。
【請求項１０】
ルーティングプロセッサ（１５）が、当該のデータの中の少なくとも一部をその後のペイロードセクション、その後のタイムスロット又はその後のフレームまで遅らせる請求項１から９までのいずれか一つに記載のネットワークルーター。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか一つに記載のネットワークルーターを少なくとも一つ備えたネットワークであって、
少なくとも一つのネットワークノード（２０，３０，４０，５０）が少なくとも一つのネットワークルーターと接続されているネットワーク。
【請求項１２】
リングネットワーク内でデータをルーティングする方法であって、
各フレームが一つのフレームヘッダと複数のデータスロットから構成され、各データスロットが複数のペイロードセクションに再分割されている、少なくとも一つのデータフレームをネットワークから受信する工程と、
受信したフレームの少なくとも一つの特定のペイロードセクションを読み取って、この読み取ったペイロードセクションの中の少なくとも一つをフレーム内の少なくとも一つの別のペイロードセクションに配置することによって、ペイロードセクションを修正された少なくとも一つのデータフレームを生成する工程と、
フレームの受信が終了する前に、このペイロードセクションを修正された少なくとも一つのデータフレームをネットワークに送信することを開始する工程と、
を有する方法。
【請求項１３】
当該のペイロードセクションを修正された少なくとも一つのデータフレームを第一のサブネットに送信する工程を有し、更に、
受信したフレームの少なくとも一つの異なるペイロードセクションを読み取って、この読み取ったペイロードセクションの中の少なくとも一つをペイロードセクションを修正された別のフレーム内の少なくとも一つの別のペイロードセクションに配置することによって、ペイロードセクションを修正された少なくとも一つの別のデータフレームを生成する工程と、
フレームの受信が終了する前に、このペイロードセクションを修正された少なくとも一つの別のデータフレームをネットワークの第二のサブネットに送信することを開始する工程と、
を有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
当該の受信したフレームの少なくとも一つの特定のペイロードセクションが同期データと等時性データのいずれも格納できる請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
当該のペイロードセクションの中の少なくとも一つをその後のペイロードセクション、その後のタイムスロット又はその後のフレームまで遅らせる請求項１２から１４までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１６】
当該のペイロードセクションを修正されたデータフレームをフレームを受信したのと同じ時点でネットワークに送信することを開始する請求項１２から１５までのいずれか一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、詳しくは、二つ以上のポートを互いに接続するリングネットワークとして構成された同期通信システムに関する。これらのポートは、好ましくは、単一のマルチメディア機器と繋がっており、このネットワークは、外部マルチメディア機器が接続された、その機器のポートの間に構成される。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、通信システムは、伝送ラインによって相互接続されたノード間での通信を可能とするシステムとして知られている。各ノードは、伝送ラインを介して情報を送受信することができる。ノードを相互接続する通信システムは、バス、リング、スター、ツリートポロジーなどの様々なトポロジーで構築することができる。
【０００３】
バストポロジーのネットワークは、一般的に、一つのノードからの伝送情報が伝送ラインの全長を伝搬して、そのバスと接続されたそれ以外の全てのノードによって受信されることから、リニアーであると看做される。しかし、リングトポロジーのネットワークは、一般的に、一方向性伝送リンクによって互いに接続された一連のノードから構成され、単一の閉じたループを形成する。リングネットワークの例は、ＩＥＥＥ８０２．５とファイバー分配データインタフェース（ＦＤＤＩ）に規定されている。
【０００４】
オーディオ及びビデオデータの伝送のために使用されるストリーミングデータは、ネットワーク上のソースポートによって生成されるサンプルの間に時間的な関係を有する。そのようなサンプル間の時間的な関係は、隙間や周波数の変化などの感知できるエラーを防止するために、伝送ラインに渡って維持されなければならない。時間的な関係の喪失は、デスティネーションの受信器にジッター、エコーを発生させ、最悪の場合、オーディオ及びビデオストリームに周期的なブランクを発生させる可能性が有る。ストリーミングデータを転送するネットワークは、好ましくは、ネットワークと同期した速度でサンプリングを行なうソースノードとデスティネーションノードとそれぞれ同期している。
【０００５】
典型的には、ストリーミングデータがネットワークを介して同期して送信される一方、一つのノードの局所的なサンプリングレートが伝送ラインのフレーム同期速度と同じ周波数とならないインスタンスが存在し得る。そのような場合、ソース機器からのストリーミングデータをサンプリングレートで変換してから、ネットワークを介して同期して送信することができる。それに代わって、ネットワークを介してデータを等時性データとして送信することもできる。異なる形式の等時性データストリームが有る。第一に、サンプリングレートがネットワークフレーム速度と同期しないものである。その場合、フレーム当たりのバイト数が、フレーム毎に僅かに変化する。一つの例は、４８ｋＨｚのフレーム速度で伝送される４４．１ｋＨｚのオーディオストリームである。第二の形式は、データ量が一定の時間間隔毎に変化するバースト信号である。そのような信号は、ＭＰＥＧトランスポートストリームである。等時性データの第三の形式は、変化する時間間隔毎にデータ量が変化するものである。
【０００６】
複数のネットワークノードをリングネットワークと接続するには、特許文献１に開示されている通りのハブを使用することができる。それは、受信したデータを転送するだけなので、ネットワーク負荷を低減しない。ネットワーク負荷を低減して、それによりネットワークのスループットを増大するには、ルーターが必要である。
【０００７】
イーサネット用のルーターが特許文献２に開示されている。そのようなルーターの欠点は、ネットワーク接続とデータスループットが増大するほど、バッファメモリ量と処理能力を増やす必要が有ることである。バッファリングのために、データの同期したリアルタイム伝送は不可能である。
【０００８】
イーサネットなどの時間基準が固定されていないネットワークを介して、オーディオやビデオデータなどのマルチメディアストリーミングデータを伝送するために、ＱｏＳ（サービス品質）機構が実装される。それには、処理能力を増強するとともに、優先度の低いフレームをバッファリングするためのメモリを追加する必要が有る。それらのことを一つのマイクロコントローラーに統合することは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許公開第２００５／０２７１０６８号明細書
【特許文献２】米国特許公開第２００８／０００２７３２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の解決すべき課題は、少ない計算リソースと少ないメモリしか必要とせず、更に同期リアルタイムデータをルーティングすることが可能なリングネットワーク用のネットワークルーターを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本課題の解決策は、独立請求項に記載されている。それらの従属請求項は、本発明の改善構成と関連するものである。
【００１２】
ネットワークルーターは、リングネットワーク内のネットワークノードを接続するように構成されている。ここで、ネットワークにデータを送信するネットワークノードをソースと称する一方、ネットワークからデータを受信するネットワークノードをシンクと称する。ネットワークノードは、ソースとシンクの一方又は両方として動作するように構成されている。リングネットワーク内では、データのフレームが伝送される。これらのフレームは、好ましくは、オーディオ又はビデオデータなどの同期データを伝送する。本ネットワークルーターは、複数のネットワークノードに物理インタフェースを提供する少なくとも二つのネットワークポートと、それらのネットワークポートと接続されたルーティングプロセッサとを有する。好ましくは、少なくとも一つのネットワークポートは、リング形のサブネットワークと接続される。
【００１３】
このルーティングプロセッサは、フレームを受信して、そのフレームを修正し、そのフレームを受信した時と基本的に同じ時点でフレームを送信するように構成されている。ここで、「基本的に同じ時点」との用語は、フレームの送信が遅くともフレームの受信が終了する前に開始することを意味する。好ましくは、受信開始後最大１００バイト、好ましくは、１０バイトの遅延で送信を開始する。
【００１４】
更に、本ルーティングプロセッサは、受信したフレームの少なくとも一つの特定のペイロードセクションを読み取って、そのペイロードセクションの中の少なくとも一つを、修正したフレーム内の少なくとも一つの別の特定のペイロードセクションに配置するように構成されている。
【００１５】
好ましくは、ペイロードセクションは、ネットワークポートを介して、そのペイロードセクションを受信する必要の有るネットワークノードを有するサブネットワークにルーティングされる。例えば、第一のフレームは、如何なるネットワークポートによっても受信することができる。そのポートは、少なくとも一つのペイロードセクションからデータを読み取ることができる。第一のネットワークポートは、第二のフレームを送信することができる。そのフレームは、少なくとも第一の複数の読み取ったペイロードセクションのデータを格納している。更に、第二のネットワークポートは、第三のフレームを送信することができ、そのフレームは、第二の複数の読み取ったペイロードセクションのデータを格納している。非常に好ましくは、第一の複数のペイロードセクションは、第二の複数のペイロードセクションと異なる。
【００１６】
本ルーターの利点は、簡単であることと、利用可能なネットワーク帯域幅を十分に活用する一方、バッファメモリと処理能力を少量しか必要としない機能とである。好ましくは、受信したフレームの少なくとも一つの特定のペイロードセクションが同期データを格納している。
【００１７】
更に、少なくとも一つのネットワークポートを本ルーティングプロセッサの一体的な部分とすることが好ましい。それは、本ネットワークルーターが単一のチップ、好ましくは、専用のマイクロコントローラー又はＡＳＩＣ上に実装できることを意味する。
【００１８】
別の好ましい実施形態では、本ルーティングプロセッサは、少なくとも一つのネットワークポートに渡って分散される。それは、ネットワークポートが互いに通信してルーティング情報を交換し、それに応じて個々のネットワークポート間でデータを転送することを意味する。
【００１９】
別の実施形態では、本ルーティングプロセッサは、受信したフレームの特定のペイロードセクションとそれに対応する送信するフレームのペイロードセクションとを保存するルーティングテーブルを有する。
【００２０】
更に、少なくとも二つ、好ましくは、全てのネットワークノードが同期してフレームを送信することが好ましい。従って、フレームの送信が互いに同時に、或いは所定又は一定の遅延を伴って開始する一方、フレームのクロックは同期している。この遅延は、フレーム長よりも小さい、好ましくは、著しく小さい。
【００２１】
別の実施形態では、少なくとも一つのネットワークノードが少なくとも一つのネットワークルーターと接続される。
【００２２】
本発明の別の観点は、リングネットワーク内でデータをルーティングする方法である。その方法は、
・ネットワークから少なくとも一つのデータフレームを受信する工程と、
・受信したフレームの少なくとも一つの特定のペイロードセクションを読み取って、その読み取ったペイロードセクションの中の少なくとも一つをフレームの別の少なくとも一つのペイロードセクションに配置することによって、少なくとも一つの修正したデータフレームを生成する工程と、
・フレームを受信した時と基本的に同じ時点で、この少なくとも一つの修正したデータフレームをネットワークに送信する工程と、
を有する。
【００２３】
本方法は、この少なくとも一つの修正したデータフレームを第一のサブネットに送信するとともに、更に、
・受信したフレームの少なくとも一つの異なる特定のペイロードセクションを読み取って、その読み取ったペイロードセクションの中の少なくとも一つを更に修正したフレーム内の別の少なくとも一つの特定のペイロードセクションに配置することによって、少なくとも一つの更に修正したデータフレームを生成する工程と、
・フレームを受信した時と基本的に同じ時点で、この少なくとも一つの更に修正したデータフレームをネットワークの第二のサブネットに送信する工程と、
を有することによって、更に改善される。
【００２４】
本方法の好ましい実施形態では、受信したフレームの少なくとも一つの特定のペイロードセクションが同期データと等時性データの一方又は両方を格納している。その結果、送信される修正したフレームも、同期データと等時性データの一方又は両方を格納している。
【００２５】
以下において、図面を参照して実施例により本発明を例示して説明するが、本発明の基本的な考えを制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ネットワークノードがルーターと接続されたネットワーク図
【図２】ネットワークを介して伝送されるデータフレーム例の図
【図３】ネットワークノードと接続されたネットワークルーターの図
【図４】ルーティングプロセッサの機能図
【図５】ネットワークを介して個々のラインで伝送されるデータ間の時間関係図
【図６】ルーティング機能の詳細図
【図７】ネットワークルーターの内部構造の詳細図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１には、本発明による好ましい実施形態が図示されている。複数のネットワークノードがネットワークルーター１０によって接続され、リング形のネットワークを形成している。このネットワークをＭＯＳＴバスとすることができる。このネットワークルーター１０は、三つのネットワークポート１１，１２，１３を有する。ネットワークポート１１は、ライン６０を介してデータを第一のノード２０に転送する。このノードは、ノード２１及び２２と共にサブリングを形成し、これらのノードを介してデータを転送する。最後のノード２２の出力は、ライン６１を介してネットワークポート１１の入力と接続されている。ネットワークポート１２の出力は、データを転送するために、ライン６２を介してネットワークノード３０の入力と接続される一方、このネットワークノードの出力は、ライン６３を介してデータを転送するために、ネットワークポート１２と接続されている。更に、ネットワークポート１３の出力は、データを転送するために、ライン６４を介してネットワークノード４０の入力と接続される一方、このネットワークノードの出力は、ライン６５を介してデータを転送するために、ネットワークポート１３と接続されている。このネットワークルーター１０内では、個々のネットワークポート１１，１２及び１３が、破線で表示されている通り接続され、リングネットワークの閉じた論理リングを形成している。このネットワーク例では、ライン６１を介してネットワークポート１１が受信したデータは、ライン６２を介して伝送するために、ネットワークポート１２に転送されている。ライン６３を介して受信したデータは、ライン６４を介して送信するために、ネットワークポート１２からネットワークポート１３に転送されている。最後に、ライン６５を介してネットワークポート１３が受信したデータは、ライン６０を介して送信するために、ネットワークポート１１に転送されている。
【００２８】
個々のネットワークポートを接続する別の手法が有ることは明らかである。これは、基本的なデータフローの簡単な図面でしかない。ネットワークルーター１０のルーティング機能のために、ネットワークを介して送信されるデータフレームの一部は異なる形で、例えば、二つのポート間に直接ルーティングすることができる。ネットワークルーター内のデータフローは、必ずしも図示された物理的なラインを介して転送されない。マイクロコントローラー又はマイクロプロセッサによって管理された論理的なデータフローとすることもできる。ネットワークの時間基準が固定されているために、ルーティングを非常に簡単にすることができる。
【００２９】
図２は、ネットワークを介して伝送されるデータフレームの例を図示している。フレームヘッダー１１０の後には、特定のデータタイプに対して専用の個々のタイムスロットが続いている。第一のタイムスロット１２０を同期データに対して専用のタイムスロットとし、第二のタイムスロット１３０をパケットデータに対して専用のタイムスロットとし、第三のタイムスロット１４０を等時性データに対して専用のタイムスロットとし、第四のタイムスロット１５０を制御データに対して専用のタイムスロットとすることができる。全てのタイムスロットを異なるサイズとすることができる。本発明によるルーティングは、同期及び等時性データに関して、より有効であるので、以下の実施例では、特に、そのような同期データのルーティングを説明する。一般的に、同期データの外に、それ以外の形式のデータも同様にルーティング可能であることは明らかである。同期データに対して専用のタイムスロット１２０は、更に、複数のペイロードセクションに再分割されており、各ペイロードセクションを特定の通信チャネルに割り当てることができる。ここで、「通信チャネル」との用語は、少なくとも二つのネットワークノード間の通信のために使用される。好ましくは、それは、特定の時間の間存続する通信を表すが、ネットワークノード間を伝送される単一のデータパケット又は複数のデータパケットのために使用することもできる。そのような通信は、一つの送信器と一つの受信器間のユニキャスト通信、一つの送信器と複数の受信器間のマルチキャスト通信、或いは一つの送信器から全ての受信器へのブロードキャスト通信とすることができる。ここに図示した実施例では、タイムスロット１２０は、四つのペイロードセクション１２１，１２２，１２３及び１２４に再分割されている。
【００３０】
図３は、ネットワークノード２０，３０，４０及び５０と接続されたネットワークルーター１０を図示している。この構成は図１と似ている。ここでは、三つのネットワークノード２０，２１及び２０の代わりに、一つのネットワークノード２０だけが図示されている。更に別のネットワークノード５０が、ライン６６と６７を介して、ネットワークルーター１０のネットワークポート１４に取り付けられている。更に、ネットワークポート１１，１２，１３及び１４がルーティングプロセッサ１５と接続されている。ネットワークライン６０〜６７は、好ましくは、光ファイバーラインである。それらは、電線とすることもできる。
【００３１】
アロケーションマネージャ１６が、局所的なペイロードアロケーション情報をネットワークノード２０，３０，４０，５０に転送する。そのために、そのマネージャは、ネットワークと接続されている。そのような接続も、ルーティングプロセッサ１５によって実現することができる。アロケーションマネージャ１６をルーティングプロセッサ１５の一部とすることもできる。そのマネージャを独立したネットワークノード又は別のネットワークノードの一部、好ましくは、マスターノードの一部とすることもできる。このアロケーションマネージャは、好ましくは、アロケーション情報を局所的に個々のノード２０，３０，４０，５０に、或いはサブリングの全てのノード２０，２１，２２に転送する。このアロケーション情報は、各フレームに格納することができる。好ましくは、アロケーション情報は、アロケーションの変化時に、所定の時間間隔で、或いはネットワークノードの要求に応じてのみ送信される。アロケーション情報の伝送のために、好ましくは、フレーム、好ましくは、フレームヘッダー内のバイトによる信号伝送が用いられる。アロケーション情報は、好ましくは、通信チャネルとそれに割り当てられた時間スロット区画の間の関係に関する情報を格納している。それは、シンクノードとソースノードに関する情報も格納している。アロケーションマネージャは、ノードに関する個々のアロケーション情報を保存することができる。それは、ネットワークの全てのアロケーション情報を格納するマスターアロケーションテーブルを保存することもできる。別の実施形態では、アロケーションマネージャは、バスマスターがネットワークノードに送信したアロケーション情報を修正することができる。大抵の場合、バスマスターが全てのネットワークノードの情報を持っているが、必ずしも速いネットワークルーターとその性能の情報を持っていないので、それが必要である。ネットワークルーターを備えたネットワークは、使用可能なペイロードセクションの数よりも多くの数のネットワーク接続を提供するので、バスマスターは、特定の数の仮想的なペイロードセクションを前提として、個々のネットワーク接続を割り当て、それぞれがそれらの仮想的なペイロードセクションの中の一つに関して少なくともデータソースとデータシンクを有するように構成されている。このバスマスターが、そのようなアロケーション情報を個々のバスノードに送信した場合、それは、アロケーションマネージャによって修正されて、物理的に使用可能な数のペイロードセクションに翻訳される。それによって、古いネットワーク設備との互換性が維持される。
【００３２】
図４には、ルーティングプロセッサ１５の機能とルーティング方法が詳しく図解されている。各ラインにおける第一の数が、ライン６０〜６７の中の一つを示している。それに続く四つのブロックが、同期データ用のタイムスロット１２０の（左から右に）四つのペイロードセクション１２１，１２２，１２３及び１２４のデータ内容を示している。この実施形態では、ソースからシンクに四つの通信チャネルが有る。
１．ネットワークノード２０からネットワークノード３０に伝送されるデータ１３１
２．ネットワークノード４０からネットワークノード５０に伝送されるデータ１３２
３．ネットワークノード２０からネットワークノード４０に伝送されるデータ１３３
４．ネットワークノード３０からネットワークノード５０に伝送されるデータ１３４
【００３３】
ライン６０を介してネットワークポート１１がネットワークノード２０に伝送するデータフレームは、ネットワークノード２０に伝送すべきデータが無いので、四つの空のペイロードセクションを有する。ネットワークノード２０は、ネットワークノード３０に転送する第一のペイロードセクション１２１により、ライン６１を介してデータ１３１を送信する。更に、それは、ネットワークノード４０に転送される第二のペイロードセクション１２２によりデータ１３３を送信する。ルーティングプロセッサ１５がフレームを処理した後、その修正されたフレームは、ライン６２を介してネットワークノード３０に伝送される。この修正されたフレームは、ネットワークノード３０によって受信されるペイロードセクション１２１にデータ１３１だけを格納している。このネットワークノード３０は、更に、ネットワークノード５０に転送されるペイロードセクション１２１にデータ１３４を書き込む。この場合、ペイロードセクション１２１は二重に使用されている。入力データ１３１は、出力データ１３４と異なる通信チャネルから着信する。ルーターが無いと、そのような構成は、特定の通信チャネル用の受信器がリング内の送信器の後に続く場合にのみ可能である。そのことは、スイッチを備えていないサブリング２０，２１，２２に関しても言える。そのようなスイッチのために、ペイロードセクションを自由に割り当てることができる。ライン６３を介してネットワークノード３０から受信したフレームを転送する場合、ルーティングプロセッサ１５は、ライン６４を介してネットワークノード４０に転送するペイロードセクション１２２にデータ１３３を配置する。このデータ１３３は、ライン６１を介してネットワークノード２０から事前に受信されたものである。ネットワークノード４０は、更に、ネットワークノード５０に転送されるペイロードセクション１２１にデータ１３２を追加して、それをライン６５を介してネットワークルーター１０に転送する。それは、任意選択により、ペイロードセクション１２２内のデータを無効として廃棄又はマーキングする。ルーティングプロセッサ１５は、ペイロードセクション１２１を修正せずに保持するとともに、ネットワークノード３０からのペイロードセクション１２２で事前に受信した通りのデータ１３４をペイロードセクション１２２に追加することによって、ライン６６を介してネットワークノード５０にフレームを転送する。ネットワークノード５０は、そのデータを受信して、任意選択により、ペイロードセクション１２１と１２２内のデータを無効として廃棄又はマーキングする。最終的に、ネットワークルーター１０がライン６７を介してネットワークノード５０から受信したフレームは、ライン６０を介してネットワークノード２０に転送される。この実施形態では、データは、常にフレームの同じペイロードセクションに保持されている。例えば、ライン６１では、データ１３３は、ペイロードセクション１２２に割り当てられている。ライン６４にルーティングされた後、ペイロードセクション１２２内の位置は変わらないままである。それは、標準的なネットワークノードとの互換性を保証している。ペイロードセクションを一層有効に活用するために、データの位置を異なる位置に再度割り当てる。例えば、データ１３３は、ライン６４ではペイロードセクション１２１に割り当てることができる。そのような再割り当てを実施する前に、そのような再割り当てに関する情報をネットワークノードに伝えるか、或いはそのような再度割り当てられた位置を扱えるようにネットワークノードを再構成しなければならない。例えば、図１に図示されている通り、サブリングが一つのネットワークポートに接続されている場合、そのチェインにおいて、ソースがシンクの後に有れば、ポート１１は、ライン６１を介して受信したデータをライン６０に転送することができる。ネットワークノード２２がネットワークノード２０にデータを転送する場合がそれに該当する。ネットワークにおいて、ソースがシンクの前に有った場合、本ルーターは、受信したデータを廃棄することができる。ネットワークノード２０がネットワークノード２１にデータを転送する場合がそれに該当する。
【００３４】
この例は、ネットワークルーター１０内のルーティングプロセッサ１５が実施するルーティングの有効性を示している。四つの通信チャネルに対しては、このタイムスロットの同期データに対して専用の二つのペイロードセクションしか必要でない。ルーティングを行なわない場合、データ１３１，１３２，１３３，１３４の各々をペイロードセクション１２１，１２２，１２３，１２４の中の一つに割り当てなければならないので、このタイムスロットでは四つのペイロードセクションが必要である。この非常に簡単で効率的なルーティングは、従来技術により周知のルーティングと比べて、著しく少ないメモリと処理能力しか必要としない。
【００３５】
図５は、データ１３３を伝送するために個々のネットワークノード２０と４０と接続された個々のライン６１と６４によりネットワークを介して伝送されるデータ間のタイミング関係を図示している。ライン６１から６４へのフレームの伝搬は、典型的には、ナノ秒からマイクロ秒の範囲の遅延を生じさせる。この例では、１２５Ｍｂ／秒のビット速度で４０ｎｓと等しい５ビットの遅延となる。従って、ライン６４でのフレームは、ライン６１と比べて５ビットの長さだけ遅れる。ライン６４で伝送するフレームに組み立てるために、このルーターは、ライン６３からフレームを受信して、データ１３３をペイロードセクション１２２に挿入する。データ１３３は、ライン６１から連続して受信され、ライン６４のフレームへの挿入前には５ビットの時間長だけ遅れることとなる。この図面では、ペイロードセクション１３３の最初と最後の数ビットだけが図示されている。このルーターは、ネットワーク内の遅延を補償するための最小限のメモリしか必要としない。この例では、５ビットのメモリが必要である。それは、ネットワークを介してフレームを転送する前に少なくとも一つのフレームを受信して保存しなければならない、イーサネット用ルーターなどの従来のルーターの所要メモリと比べて無視できる。そのような標準的なイーサネットフレームは、１５４２バイトのメモリを必要とする。
【００３６】
図６は、ルーティング機能を詳しく図示している。代替の実施形態では、少なくとも二つのネットワークポート、好ましくは、全てのネットワークポートが、互いに同時に、或いは一定の遅延を伴ってフレームの伝送を開始する。上述した通り、配備されたネットワークノードからのデータは、或る程度遅れて受信され、そのため、一つのノードから受信したデータを別のノードに送信するペイロードセクションに同時に挿入することはできない。それどころか、次のペイロードセクションまで遅らせなければならないこともある。例えば、受信したデータ１３１，１３３及び１３４は、その後の一つのペイロードセクションで送信される。既にデータ１３４がペイロードセクション１２２を占有しているので、ライン６５を介してペイロードセクション１２１により受信したデータ１３２をライン６６を介してペイロードセクション１２２により送信することはできない。そのため、データ１３２は、ペイロードセクション１２３まで更に遅らせなければならない。ペイロードセクション１２４がタイムスロット１２０内の最後のペイロードセクションなので、ライン６３を介してペイロードセクション１２４により受信したデータ１３５は、タイムスロット１２０で送信することができない。そのため、データ１３５を更に遅らせなければならない。この例では、データ１３５は、ライン６６を介した送信のために、次のフレームの最初に使用可能なペイロードセクション１２５まで遅らされる。図１に図示されている通り、ノード２０が幾つかのノード２０，２１，２２から構成されるサブリングである場合、サブリングの一つのノードからサブリング内でそのノードの前に有る別のノードにデータを送信するには、同じサブリングにデータを再送信する必要が有る。それは、ノード２２がノード２１に送信するデータ１３６の例で図示されている。データは、ペイロードセクション１２６を用いてライン６１に送られ、ライン６０でペイロードセクション１２７を用いることによって、同じサブリングに再送信されている。このデータは、ノード２０を介してデスティネーションノード２１に転送される。
【００３７】
一般的に、データをその後のペイロードセクション１２１，１２２，１２３，１２４で、その後のタイムスロット１２０，１３０，１４０，１５０で、或いはその後のフレームで送ると、遅延が発生する。
【００３８】
図７は、ネットワークルーター１０の内部構造を詳しく図示している。ルーティングプロセッサ１５は、マイクロコントローラー９０とメモリ９１を有する。両方とも、ネットワークポート１１，１２，１３，１４などのルーターの別の構成要素とバス９９を介して接続されている。このバスは、マイクロコントローラー９０がネットワークポートに送信する制御信号などの（上向きの線で表示された）制御信号用のラインを少なくとも一つ有する。ネットワークポート間でデータフレームを転送するための少なくとも一つの追加ライン（下向きの線）を配備することができる。ネットワークルーター内にネットワークノード９２を組み込むこともできる。このネットワークノード９２は、データフレームを受信するとともに、データフレームを送信するリング構造に対して論理的に統合される。それは、バスシステム全体の基準タイミングを規定するタイミングマスターとして使用することができる。それは、個々のネットワークノードにコンフィギュレーション情報を送信するコンフィギュレーションマスターとして使用することもできる。更に、それは、例えば、前述した通り、ペイロードセクション１２１，１２２，１２３，１２４の中のどれを特定の通信チャネルに割り当てるのかを規定するアロケーション情報をネットワークノードに転送することができる。それは、配備されたネットワークノードを再構成することもできる。イーサネットやＭｅｄｉａＬＢなどの異なるネットワーク標準又はプロトコルを有する別のネットワークと通信するための追加のネットワークポート／コントローラー９３を配備することもできる。本ネットワークは、同じ電子デバイス又は同じチップ上にローカルなサブネットワークを備えることもできる。
【符号の説明】
【００３９】
１０    ネットワークルーター
１１，１２，１３，１４    ネットワークポート
１５    ルーティングプロセッサ
１６    アロケーションマネージャ
２０，２１，２２，３０，４０，５０    ネットワークノード
６０〜６７    ネットワークライン
９０    マイクロコントローラー
９１    メモリ
９２    組み込まれたネットワークノード
９３    追加のネットワークノード／コントローラー
９９    バス
１１０    フレームヘッダー
１２０    同期データ用のタイムスロット
１２１，１２２，１２３，１２４    タイムスロット１２０のペイロードセクション
１２５，１２６，１２７，１２８    次のフレームのタイムスロットのペイロードセクション
１３０    パケットデータ用のタイムスロット
１４０    等時性データ用のタイムスロット
１５０    制御データ用のタイムスロット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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