(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非同期ネットワークの複数の通信装置間で通信されるデータの送達時間を保証する方法であって、
前記複数の通信装置間の通信を同期するグローバル・タイミング・スケジュールを生成する工程、及び
少なくとも１つのトリガに応答して、前記グローバル・タイミング・スケジュールに従ってデータを送信および受信する工程
を備え、
前記グローバル・タイミング・スケジュールは、少なくとも１つの時間スロットの各時間スロットにおいて、前記時間スロット中に前記複数の通信装置の各々が前記複数の通信装置のうちで他の１つの通信装置のみに対応付けられるように、複数の送信側通信装置を複数の受信側通信装置にそれぞれ対応付けるように構成されたものである、方法。
【請求項２】
前記グローバル・タイミング・スケジュールが少なくとも１つの時間フレームを含み、前記少なくとも１つの時間フレームのそれぞれが少なくとも１つの時間スロットを含み、前記少なくとも１つの時間スロットのそれぞれの間に、前記通信装置のそれぞれが、他の１つの通信装置からのみデータを受信することができる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
非同期データの通信が、従来のイーサネット・プロトコル標準を損なうことなく実施される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記通信装置のそれぞれが、前記グローバル・タイミング・スケジュールに従う前記通信装置によるデータの送信および受信を可能にするトリガを生成する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
送達時間が保証された非同期ネットワークの通信装置間のデータ通信をトリガするネットワーク・インターフェース・コントローラであって、
所定の数のカウントをカウントすることに応答して信号を生成するカウント装置と、
前記カウンタから前記信号を受信し、それに応答して送信トリガ信号を生成する送信トリガ・ジェネレータ、
送信されるデータを格納する送信メモリ装置、
前記送信トリガ・ジェネレータから前記送信トリガ信号を受信し、それに応答して、前記メモリ装置に格納された前記データの少なくとも一部を、前記データを送信する送信装置に向けて送る送信メモリ・マネージャ、
前記カウンタから前記信号を受信し、それに応答して受信トリガ信号を生成する受信トリガ・ジェネレータ、
受信したデータを格納する受信メモリ装置、
前記受信トリガ・ジェネレータから前記受信トリガ信号を受信し、それに応答して、受信したデータを前記受信メモリ装置内の場所に向けて送る受信メモリ・マネージャ、及び
前記通信装置間の通信が同期されるグローバル・タイミング・スケジュールを生成する同期装置を備え、前記カウント装置が前記同期装置からの信号に応答して所定のカウント数に設定され、前記信号が前記グローバル・タイミング・スケジュールの時間フレームの開始を示すものであり、
前記グローバル・タイミング・スケジュールは、少なくとも１つの時間スロットの各時間スロットにおいて、前記時間スロット中に前記複数の通信装置の各々が前記複数の通信装置のうちで他の１つの通信装置のみに対応付けられるように、複数の送信側通信装置を複数の受信側通信装置にそれぞれ対応付けるように構成されたものである、ネットワーク・インターフェース・コントローラ。
【請求項６】
前記カウント装置が、前記通信装置間の通信が同期されるグローバル・タイミング・スケジュールの時間フレームの開始を示す信号に応答して、所定のカウント数からカウントを開始する請求項５に記載のネットワーク・インターフェース・コントローラ。
【請求項７】
前記送信トリガ・ジェネレータ、前記送信メモリ装置、前記受信トリガ・ジェネレータ、および前記受信メモリ装置が異なる区間に区分される請求項５に記載のネットワーク・インターフェース・コントローラ。
【請求項８】
通信装置間で通信されるデータについての送達時間が保証された非同期ネットワークであって、
ネットワーク・インターフェース・コントローラをそれぞれ含む複数の通信装置であって、
所定の数のカウントをカウントすることに応答して信号を生成するカウント装置、
前記カウンタから前記信号を受信し、それに応答して送信トリガ信号を生成する送信トリガ・ジェネレータ、
送信されるデータを格納する送信メモリ装置、
前記送信トリガ・ジェネレータから前記送信トリガ信号を受信し、それに応答して、前記メモリ装置に格納された前記データの少なくとも一部を、前記データを送信する送信装置に向けて送る送信メモリ・マネージャ、
前記カウンタから前記信号を受信し、それに応答して受信トリガ信号を生成する受信トリガ・ジェネレータ、
受信したデータを格納する受信メモリ装置、及び
前記受信トリガ・ジェネレータから前記受信トリガ信号を受信し、それに応答して、受信したデータを前記受信メモリ装置内の場所に向けて送る受信メモリ・マネージャとを含む複数の通信装置、
前記通信装置間の通信を同期するグローバル・タイミング・スケジュールを生成する同期装置であって、少なくとも１つのトリガに応答して、前記非同期ネットワーク内の前記複数の通信装置間で通信されるデータが、前記グローバル・タイミング・スケジュールに従って送信および受信される同期装置、並びに
前記複数の通信装置間で前記グローバル・タイミング・スケジュールのグローバル情報を通信するネットワーク・マネージャ
を備え、
前記グローバル・タイミング・スケジュールは、少なくとも１つの時間スロットの各時間スロットにおいて、前記時間スロット中に前記複数の通信装置の各々が前記複数の通信装置のうちで他の１つの通信装置のみに対応付けられるように、複数の送信側通信装置を複数の受信側通信装置にそれぞれ対応付けるように構成されたものである、非同期ネットワーク。
【請求項９】
前記複数の通信装置のうちの非競合通信装置が、所定のカウント数ごとに各カウンタによって生成された前記信号に応答してトリガを生成する請求項８に記載の非同期ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデータ通信の分野に関し、より詳細には、非同期ネットワーク内の通信装置間で通信されるデータ・パケットに関する送達時間の保証を実現することに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピューティング・システムにマルチメディア処理が導入され、デジタル・オーディオ／ビデオ・フォーマットの配置が増大すると共に、インターネット・プロトコルを実装する、標準の、通常は非同期のコンピュータ・ネットワークを介した同期およびアイソクロナス・データの伝送の信頼性を高めることがますます求められている。オーディオおよびビデオは同期およびアイソクロナス・データの例であるが、クロックしなければならず、連続的であるほぼどんなデータ・ストリームも同期式とみなされ、確定的待ち時間で送達しなければならないデータ・ストリームはアイソクロナスとみなすことができる。
【０００３】
通常、イーサネット（登録商標）などのＩＰを実装するローカル・エリア・ネットワークなどのパケット・ネットワークは、コンピュータ型データを搬送するように開発された。そのようなローカル・エリア・ネットワークによって搬送されるコンピュータ型データは、主に非同期的な性質のものであり、非確定的待ち時間にあまり敏感ではない。より具体的には、このようなネットワークの非同期データ通信は、データの送達時間ではなくデータの送達を保証するタイプのデータ通信である。このようなネットワークでは、データの受諾が検証されるまでデータの送達が連続的に再試行される。このようなネットワークのイーサネット（登録商標）・プロトコルは、衝突検知付きキャリア感知多重アクセス媒体アクセス制御プロトコル（ＣＳＭＡ／ＣＤ  ＭＡＣ）を使用する。このタイプのＭＡＣは、非常に短い典型的待ち時間と、適度に高いポテンシャルのスループットを特徴とする。
【０００４】
このようなパケット・ネットワークでは、端末間のデータ通信は通常、イーサネット（登録商標）交換機によって円滑にされる。このような交換機は通常、ローカル・エリア・ネットワークのある端末から別の端末へのデータの転送をスケジュールするのに使用される内部キュー（すなわち先入れ先出し（ＦＩＦＯ）メモリ・キュー）を維持する。データはキューにバッファリングされ、その伝送の順番を待つ。しかし、このようなアーキテクチャでは、確定的待ち時間を必要とする同期またはアイソクロナス伝送が可能ではない。したがって、このようなパケット・ネットワークは近年、データの同期およびアイソクロナス転送のために修正されている。例えば、様々な修正後非同期パケット・ネットワークでは、含まれるデータ・キューについての優先順位リストが実装されている。しかし、そのような優先順位付きデータ・キューは、伝送時間を保証することはあるが、所期の受信機による受信時間を保証しない。
【０００５】
同期およびアイソクロナス・データの伝送に使用されるこのような修正後イーサネット（登録商標）・パケット・ネットワークの別の欠点は、ネットワーク上で伝送する端末間でコリジョンが発生したときに、潜在的に待ち時間が長くなることにある。それに応答して、コリジョンを回避するために、そのようなパケット・ネットワーク・イーサネット（登録商標）・プロトコル・システムを介する同期およびアイソクロナス・データの伝送のための様々な方式が開発されている。例えば、予約システムは通常は２つの通信チャネルを使用し、一方のチャネルである予約チャネルを使用して、個々のステーションから中央機関に予約要求を通信し、次いで中央機関は、可能ならば要求に応じて主チャネル中の帯域幅を割り振る。予約チャネルは通常は非同期データを搬送し、主チャネルはアイソクロナス・データを搬送する。しかし、このような２チャネル・システムは、伝送で著しい非効率を受け、受信時間も保証しない。
【０００６】
通常は非同期のＩＰネットワークで同期およびアイソクロナス・データを送信する別のこのような方式が、１９９８年６月２日発行のＧｒｏｓｓ等の米国特許第５，７６１，４３１号で開示されている。このＧｒｏｓｓ等の特許では、順序永続タイマ（ｏｒｄｅｒ  ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ  ｔｉｍｅｒ）がネットワーク上の各端末に設けられ、端末からの各アイソクロナス・データ・パケットの伝送のタイミングが制御され、予約要求を含む非同期データ・パケットの伝送のタイミングも制御される。各端末のＯＰタイマは、他のステーションからのネットワーク上のトラフィックを監視し、ネットワークがアクティブであるか、それともアイドル状態であるかを検出する。アイドル状態（他のステーションからのネットワーク上のパケットがない）では、ＯＰタイマが、端末でネットワーク割込みハンドラと共に使用される延期時間間隔数を刻時し、同期およびアイソクロナス・データ・パケットと、その後の非同期データ・パケットの伝送をコリジョンなしに制御する。しかし、Ｇｒｏｓｓ等によって開示されように、各端末が同期およびアイソクロナス・データ・パケットをコリジョンなしに送信することができるようにＯＰタイマを各端末に含める結果として、キューに入れられた同期またはアイソクロナス・データを送信する前に各端末がアイドル期間を少なくとも検出しなければならないため、伝送で著しい非効率となる。加えて、このようなシステムは、送信される同期またはアイソクロナス・データの受信時間を保証しない。
【特許文献１】米国特許第５，７６１，４３１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、通常は非同期のネットワークでデータ・パケット通信に関する送達時間の保証を実現する方法、装置、およびシステムを提供することにより、従来技術の不備を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態では、非同期ネットワークの端末間で通信されるデータの送達時間を保証する方法が、グローバル・タイミング・スケジュールを生成して、ネットワークの端末間の通信を同期し、少なくとも１つのトリガに応答して、生成したグローバル・タイミング・スケジュールに従ってデータを送信および受信する。本発明の一実施形態によるグローバル・タイミング・スケジュールは、複数の時間スロットを含む循環（再帰）時間フレームを含む。各時間フレームの各時間スロットは、少なくとも１つの端末からのデータを送信し、少なくとも１つの端末によってデータを受信するように動作可能である。端末による、生成したグローバル・タイミング・スケジュールに従ったデータの伝送は、同期データ・パケットについての全待ち時間がデータに対して許容される最大待ち時間を超過しないように優先順位付けされる。
本発明の教示は、以下の詳細な説明を添付の図面と共に考慮することによって容易に理解することができる。
理解を容易にするため、可能な場合、各図に共通の同一の要素を示すのに同一の参照番号を使用した。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、通常は非同期のパケット・ネットワークで同期およびアイソクロナス・データの送達時間を保証する方法、装置、およびシステムを提供するので有利である。ローカル・エリア・ネットワーク内の同期データ・パケットの送達に関して本発明の様々な実施形態を本明細書で説明するが、本発明の特定の実施形態は本発明の範囲を限定するものとして扱うべきではない。本発明の概念は、同期、アイソクロナス、または非同期の任意のデータの送達時間を保証することが望ましいほぼどんなパケット・ネットワークにも適用できるので有利であることを、本発明の教示を受ける当業者は理解されよう。
【００１０】
図１に、インターネット・プロトコル（ＩＰ）を実装する従来の非同期ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）の高レベル・ブロック図を示す。図１のＬＡＮ１００は、４つの端末（例示的にはイーサネット（登録商標）端末）１１０１〜１１０４と、交換機（例示的にはイーサネット（登録商標）交換機）１２０とを有する。加えて、４つのイーサネット（登録商標）端末１１０１〜１１０４はそれぞれ、ネットワーク・インターフェース・コントローラ１２５１〜１２５４を備える。図１のＬＡＮ１００では、イーサネット（登録商標）端末１１０１〜１１０４は、同時にデータを送信するよう試行することができる。ＬＡＮ１００内の同時データ伝送の結果として、データ・コリジョンと呼ばれる状態が生じる。このようなコリジョンを回避するため、キャリア感知多重アクセス／コリジョン検出（ＣＳＭＡ／ＣＤ）技法に基づくイーサネット（登録商標）ＬＡＮが、ＬＡＮネットワーク１００がビジーである場合にマシン／装置にデータの送信を停止させ、しばらくの間待機させ、同じデータを再び送信させることができる。より具体的には、イーサネット（登録商標）交換機１２０は、宛先イーサネット（登録商標）端末が宛先イーサネット（登録商標）端末に対して意図されるデータを自由に受信できるようになるまで、ソース・イーサネット（登録商標）端末からのデータをバッファリングする。したがって、図１のイーサネット（登録商標）ＬＡＮ１００などのイーサネット（登録商標）ＬＡＮは、複数の装置が互いに通信するネットワーク応用例でより多く採用される。しかし、図１のイーサネット（登録商標）ＬＡＮ１００などのこのようなイーサネット（登録商標）ＬＡＮは、同期またはアイソクロナス・データの伝送を実現することができない。より具体的には、図１のイーサネット（登録商標）ＬＡＮ１００などのＩＰを実装する従来型非同期ＬＡＮでは、所期の受信側端末が利用可能となるまで、受信した同期またはアイソクロナス・データもキュー内に維持される。したがって、同期またはアイソクロナス・データの送達時間は、そのようなＬＡＮでは保証することができず、そのようなデータの送達は失敗する可能性がある。
【００１１】
従来技術の不備を解決するため、本発明者等は、ＬＡＮ上でパケット送達時間を保証するためにＩＰを使用することを本明細書で開示する。本発明の方法は、従来のイーサネット（登録商標）・プロトコル標準を損なうことなく、既知の遅延時間で、認識される端末、例えばイーサネット（登録商標）端末にデータ・パケット、例えばイーサネット（登録商標）・データ・パケットを送達する手段を提供する。本発明では、ネットワークの端末間の通信が、データを循環フレーム構造内に時間多重化することにより、同期およびアイソクロナス・データの伝送中に同期される。本開示全体で使用する同期データという用語は、本発明に従って送信および受信される同期データとアイソクロナス・データのどちらも表すとみなすべきである。
【００１２】
図２に、本発明によるイーサネット（登録商標）ＩＰを実装する非同期／同期ＬＡＮの一実施形態の高レベル・ブロック図を示す。例示的に、図２の非同期／同期ＬＡＮ２００は、４つの端末（例示的にはイーサネット（登録商標）端末）２１０１〜２１０４、非ブロッキング交換機（例示的にはイーサネット（登録商標）交換機）２２０、Ｓｙｎｃジェネレータ２３０、およびネットワーク・マネージャ２３５を有する。各イーサネット（登録商標）端末２１０１〜２１０４は、ネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５１〜２２５４をさらに備える。非ブロッキング交換機は当技術分野で周知であり、本質的には、所期の受信機に切り換える前に、受信したデータ・パケットをバッファリングする必要がないほど十分な非ブロッキング交換機を通る経路を有する交換機である。経路指定機構としてパッケージ・ヘッダを有するパッケージ・ベース・ネットワークでは、このような交換機は、カットスルー・ルーチングを実施するとみなされる。このような非ブロッキング交換機は、ソース／宛先アドレス接続性のために着信データ中のパッケージ・ヘッダを使用する。このようなシステムでの待ち時間は、ヘッダ中のソース／宛先アドレスの位置で定義される。図２の非同期／同期ＬＡＮ２００のイーサネット（登録商標）端末２１０１〜２１０４間のデータの相互接続は、非ブロッキング交換機２２０を介して実施される。本明細書では非ブロッキング交換機２２０を詳細には説明しない。
【００１３】
図２のネットワーク・マネージャ２３５は、図２の非同期／同期ＬＡＮ２００の様々なイーサネット（登録商標）端末間で情報を通信し、イーサネット（登録商標）端末２１０１〜２１０４間の通信を同期する助けとなるように実装される。例えば、ネットワーク・マネージャ２３５は、Ｓｙｎｃ時間フレームと、イーサネット（登録商標）端末２１０１〜２１０４のそれぞれが別のイーサネット（登録商標）端末と通信する優先順位を有するＳｙｎｃ時間フレーム内の各時間スロットとで定義されるグローバル・タイミング・スケジュールの様々なパラメータを各イーサネット（登録商標）端末２１０１〜２１０４に通知するように動作可能である（以下で詳述する）。ネットワーク・マネージャ２３５はまた、通信の優先順位やその他の通信パラメータなどの様々なネットワーク・パラメータおよび端末パラメータ（以下で詳述する）を定義し、そのようなパラメータを各イーサネット（登録商標）端末に通知するように動作可能である。
【００１４】
図３に、図２の非同期／同期ＬＡＮ２００で使用するのに適したネットワーク・マネージャの一実施形態の高レベル・ブロック図を示す。図３のネットワーク・マネージャ２３５は、プロセッサ２４０、ならびに例えば情報、アルゴリズム、および制御プログラムを格納するメモリ２４５を備える。プロセッサ２４０は、電源、クロック回路、キャッシュ・メモリなどの従来の支持回路２５０、ならびにメモリ２４５に格納されるソフトウェア・ルーチンを実行する助けとなる回路と協働する。したがって、本明細書でソフトウェア・プロセスとして議論するプロセス・ステップの一部を、例えばプロセッサ２４０として協働して様々なステップを実施する回路としてハードウェア内に実装できることが企図される。ネットワーク・マネージャ２３５はまた、ネットワーク・マネージャ２３５と通信する様々な機能要素間のインターフェースを形成する入出力回路２５５を含む。例えば、図２の実施形態では、ネットワーク・マネージャ２３５は、信号経路Ｓ１〜Ｓ４をそれぞれ介してイーサネット（登録商標）端末２１０１〜２１０４と通信する。
【００１５】
図３のネットワーク・マネージャ２３５は、本発明による様々な制御機能を実施するようにプログラムされる汎用コンピュータとして示しているが、ネットワーク・マネージャ２３５のプロセスは、例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）としてハードウェア内に実装することもできる。したがって、本明細書に記載のプロセス・ステップは、ソフトウェア、ハードウェア、またはそれらの組合せによって同等に実施されるものと広く解釈するように意図される。
【００１６】
図４に、図２の非同期／同期ＬＡＮ２００の各イーサネット（登録商標）端末２１０１〜２１０４で使用するのに適したネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５の一実施形態の高レベル・ブロック図を示す。イーサネット（登録商標）端末２１０１〜２１０４の各インターフェース・コントローラ２２５１〜２２５４はほぼ同一であるので、図４のネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５は、図２のＬＡＮ２００の各インターフェース・コントローラ２２５１〜２２５４を表すとみなすべきである。図４のネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５は送信部分および受信部分からなる。例示的には、図４のネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５の送信部分は、送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０、送信バッファ・マネージャ／ＤＭＡ３１５、送信データ・キュー（例示的には先入れ先出し（ＦＩＦＯ）メモリ）３２０、および送信ＭＡＣ３２５を備える。例示的には、図４のネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５の受信部分は、受信ＭＡＣ３３０、受信バッファ・マネージャ／ＤＭＡ３３５、受信データ・メモリ（例示的には先入れ先出し（ＦＩＦＯ）キュー）３４０、受信ＩＰフィルタ３４５、および受信Ｓｙｎｃジェネレータ３５０を備える。図４のネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５は、送信部分と受信部分の両方に共通のバス・インターフェース３６０と、カウンタ３７０とをさらに備える。
【００１７】
図４のネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５では、例示的には、送信データＦＩＦＯ３２０および受信データＦＩＦＯ３４０は、複数の物理区間（例えばスロット）を有する。送信データＦＩＦＯ３２０および受信データＦＩＦＯ３４０の区間は、ネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５によって送信および受信される様々な同期データを格納するように実装される。本発明の実施形態では、データＦＩＦＯの各スロットは単一データ・パケットを格納することができ、あるいは、各スロットは複数のデータ・パケットを格納することができる。
【００１８】
図４に戻ると、ネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５によって他のイーサネット（登録商標）端末の所期の１つに送信される第１データ・パケットは、ネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５の送信バッファ・マネージャ／ＤＭＡ３１５により、例えばタイミング・スケジュールに従って送信される送信データＦＩＦＯ３２０の第１スロットであるｓｌｏｔ１に配置および格納される。タイミング・スケジュールは以下で詳細に説明する。その後で、ネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５によって送信される、受信した同期データが、送信バッファ・マネージャ／ＤＭＡ３１５により、例えば送信データＦＩＦＯ３２０の第２スロットであるｓｌｏｔ２に配置および格納され、以下同様である。ネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５によって送信される通常のＩＰデータ（すなわち非同期データ）は、送信バッファ・マネージャ／ＤＭＡ３１５により、この例ではＩＰデータＦＩＦＯと呼ぶ、非同期データに対して割り振られる送信データＦＩＦＯ３２０の区間内に配置される。同様に、受信データＦＩＦＯ３４０は、ネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５の送信部分について上記で説明したのと同様に、データをいつ受信したか、データをどこから受信したかに応じて、受信した同期データを編成するために、異なる区間に分割される。送信データＦＩＦＯ３２０および受信データＦＩＦＯ３４０は、送信または受信される同期データが端末のデータＦＩＦＯにロードされる際に遅延しないように、前述のようにセグメント化される。したがって、データＦＩＦＯの各スロットは、少なくとも最大でデータの全フレームを保持するのに十分なだけ深くなければならず、さらには、各データＦＩＦＯは、所定の時間枠内に各端末が送信することのできる任意の数の同期データ・パケットのキューイングを保証するのに十分なだけ深くなければならない。図４では、複数の物理スロットを有するネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５が送信データＦＩＦＯ３２０および受信データＦＩＦＯ３４０を備えるように示されているが、本発明の代替実施形態では、本発明の送信データＦＩＦＯ３２０および受信データＦＩＦＯをソフトウェアでフォーマットし、送信バッファ・マネージャ／ＤＭＡおよび受信バッファ・マネージャ／ＤＭＡによってそれぞれ制御して、データ・パケットをＦＩＦＯ内に配置することができ、それによってデータ・パケットは、必ずしも異なる物理スロット内に維持されるわけではないが、前述のように識別可能となる。
【００１９】
同様に、図４のネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５では、例示的には、送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０および受信Ｓｙｎｃジェネレータ３５０が複数の区間（例えばスロット）を有する。送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０および受信Ｓｙｎｃジェネレータ３５０は、送信データＦＩＦＯ３２０の特定の区間に格納される同期データの伝送を引き起こす各トリガを生成し、受信データＦＩＦＯ３４０の各区間に受信した同期データを格納するように動作可能である。例えば、送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０の第１スロットであるｓｌｏｔ１で生成されたトリガにより、送信データＦＩＦＯ３２０の例えば第１スロットであるｓｌｏｔ１に格納された同期データが、送信ＭＡＣ３２５によって所期の端末に送信される。同様に、受信Ｓｙｎｃジェネレータ３５０の第１スロットであるｓｌｏｔ１で生成されたトリガにより、第１送信時間スロット中に受信した同期データが、受信データＦＩＦＯ３４０の例えば第１スロットであるｓｌｏｔ１に格納される。送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０および受信Ｓｙｎｃジェネレータ３５０による各トリガの生成は以下で詳述する。
【００２０】
図２のネットワーク端末２２５では、送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０および受信Ｓｙｎｃジェネレータ３５０のスロット数は送信データＦＩＦＯ３２０および受信データＦＩＦＯ３４０のスロット数と等しいが、本発明の代替実施形態では、スロット数が等しい必要はない。すなわち、本発明の代替実施形態では、送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０からの単一トリガにより、送信データＦＩＦＯ３２０の複数のスロット内の同期データを送信することができ、あるいは、送信データＦＩＦＯ３２０の単一スロット内の同期データを送信させるのに、送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０からの複数のトリガを必要とすることができる。同様に、受信Ｓｙｎｃジェネレータ３５０からの単一トリガにより、受信した同期データが、受信データＦＩＦＯ３４０の複数のスロットに格納され、あるいは、受信した同期データを受信データＦＩＦＯ３４０の単一スロットに格納させるのに、受信Ｓｙｎｃジェネレータ３５０からの複数のトリガを必要とすることができる。さらに、上記で開示した本発明の実施形態では、同期データは、ネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５によって送信するために、データを受信した時間に従って送信データＦＩＦＯの各区間に配置されるものとして図示したが、本発明の代替実施形態では、同期データが、同期データが意図されるイーサネット（登録商標）端末に従って送信データＦＩＦＯの各区間に格納される。例えば、ネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５によって第２イーサネット（登録商標）端末に送信されるデータを送信データＦＩＦＯの第２区間に格納することができる。同様に、ネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５によって第３イーサネット（登録商標）端末に送信されるデータを送信データＦＩＦＯの第３区間に格納することができる。本発明のこのような実施形態では、送信データＦＩＦＯおよび受信データＦＩＦＯは、ネットワークの各端末について少なくとも１つのスロットを有する。
【００２１】
加えて、上記で開示した本発明の実施形態では、生成したトリガが、ネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５の送信データＦＩＦＯの各区間に格納されたデータの伝送を引き起こすように動作可能であるが、本発明の代替実施形態では、生成したトリガは、送信データＦＩＦＯの任意の区間に格納されたデータの伝送を引き起こすように動作可能にすることができる。本発明によるこのような構成の利点は、少なくとも、以下で詳述する帯域幅利用を最適化する際に実現される。簡単に述べると、Ｓｙｎｃ時間フレームの第１時間スロット中にイーサネット（登録商標）端末、例えば第１イーサネット（登録商標）端末２１０１がデータを他のイーサネット（登録商標）端末、例えば第４イーサネット（登録商標）端末２１０４に送信している場合、第１端末２１０１と通信していないイーサネット（登録商標）端末、例えば第２端末２１０２が、第１時間スロット中にその送信Ｓｙｎｃジェネレータによって生成されるトリガを実施して、その送信データＦＩＦＯのいずれかの区間、例えばｓｌｏｔ３（この例では、第３端末２１０３に送信されるデータを格納する）内に格納されたデータの、他の利用可能なイーサネット（登録商標）端末、例えば第３端末２１０３への伝送を引き起こすことができる。
【００２２】
上記の図２で示すように、図２の非同期／同期ＬＡＮ２００では、Ｓｙｎｃジェネレータ２３０が、各イーサネット（登録商標）端末２１０１〜２１０４と通信している。Ｓｙｎｃジェネレータ２３０は、非同期／同期ＬＡＮ２００のイーサネット（登録商標）端末２１０１〜２１０４間の通信を同期するのに、Ｓｙｎｃ時間フレームと呼ばれる循環グローバル・タイミング・スケジュールを生成する。Ｓｙｎｃジェネレータ２３０で生成されるＳｙｎｃ時間フレームは、調整された間隔で生成され、その全持続時間（例えばｓｙｎｃ時間）および間隔時間を特定のネットワークまたはシステムで望ましい待ち時間に従って調整することができる動的パラメータである。Ｓｙｎｃ時間フレームのサイズは、ユーザがあらかじめ決定することができ、または各イーサネット（登録商標）端末２１０１〜２１０４によって送信する必要がある同期データのサイズに従ってネットワーク・マネージャ３７０が動的に設定することができる。
【００２３】
Ｓｙｎｃジェネレータ２３０で生成されたＳｙｎｃ時間フレームの開始により、イーサネット（登録商標）端末２１０１〜２１０４の各ネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５１〜２２５４のカウンタ３７０が特定のカウントに同期される（すなわち、各端末２１０１〜２１０４のカウンタ２７０がリセットされる）。次いで、各イーサネット（登録商標）端末２１０１〜２１０４のカウンタ２７０が、所定のカウント数に達するまでカウントし続ける。次いで、イーサネット（登録商標）端末の送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０および受信Ｓｙｎｃジェネレータ３５０によってトリガが生成され、送信データＦＩＦＯ３２０中の特定の同期データがイーサネット（登録商標）端末から送信され、受信したデータ・パケットが、送信側イーサネット（登録商標）端末の受信データＦＩＦＯ３４０の適切な各位置に格納される。
【００２４】
より具体的には、図５に、イーサネット（登録商標）端末２１０１〜２１０４のネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５１〜２２５４の送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０（または受信Ｓｙｎｃジェネレータ３５０）の一実施形態、およびそのカウンタ３７０との対話の高レベル・ブロック図を示す。本発明の送信Ｓｙｎｃジェネレータおよび受信Ｓｙｎｃジェネレータはほぼ同じであるので、図５の送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０は、イーサネット（登録商標）端末２１０１〜２１０４のネットワーク・インターフェース・コントローラ２２５１〜２２５４の各送信Ｓｙｎｃジェネレータおよび受信Ｓｙｎｃジェネレータを表すとみなすべきである。図５では、例示的に、送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０の４つの各スロットであるｓｌｏｔ１〜４が、比較器５１０１〜５１０４および比較カウンタ５２０１〜５２０４を備える。カウンタ３７０の値が比較カウンタ５２０１〜５２０４の１つの値と合致したとき、送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０はトリガ信号を生成して、送信データＦＩＦＯ３２０の各スロット内に格納された同期データを送信ＭＡＣ３２５によって送信させる。例えば、ｓｌｏｔ１の比較カウンタ５２０１がカウント８を有する場合、カウンタ３７０がカウント８に達したとき、トリガが送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０によって生成され、送信データＦＩＦＯ３２０の第１スロットであるｓｌｏｔ１内に格納された同期データが送信ＭＡＣ３２５によって所期の端末に送信される。同様に、ｓｌｏｔ２のカウンタ５２０２がカウント１６を有する場合、カウンタ３７０がカウント１６に達したとき、送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０によってトリガが生成され、送信データＦＩＦＯ３２０のｓｌｏｔ２内に格納された同期データが送信ＭＡＣ３２５によって所期の端末に送信される。送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０の第１スロットであるｓｌｏｔ１によって生成されたトリガと、送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０の第２スロットであるｓｌｏｔ２によって生成されたトリガとの間の期間は、Ｓｙｎｃジェネレータ２３０によって生成されたＳｙｎｃ時間フレーム中の第１時間スロットを含む。同様に、第２トリガと第３トリガの間の期間、ならびに第３トリガと第４トリガの間の期間は、それぞれＳｙｎｃジェネレータ２３０によって生成される第２および第３時間スロットＳｙｎｃ時間フレームを含む。さらに、送信データＦＩＦＯ３２０の第４スロットであるｓｌｏｔ４での同期データの伝送に割り振られる時間（すなわち、後続の所定のカウント数によって生成されるトリガを使用することによる）は、Ｓｙｎｃジェネレータ２３０によって生成されるＳｙｎｃ時間フレーム中の第４時間スロットを含む。簡潔に述べると、同期データを送信するための各スロットすなわちｓｌｏｔ１〜４のサイズが、送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０の連続する比較カウンタ５２０１〜５２０４間の格納されるカウント数の差によって決定される。比較カウンタ５２０１〜５２０４中の値は、ユーザがあらかじめ決定することができ、または各イーサネット（登録商標）端末２１０１〜２１０４によって送信する必要がある同期データのサイズに従ってネットワーク・マネージャ３７０が動的に設定することができる。加えて、非同期データの伝送のために追加の期間がＳｙｎｃ時間フレームに割り当てられる。
【００２５】
先に開示したように、送信ｓｙｎｃトリガが送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０によって生成されるとき、対応する受信ｓｙｎｃトリガが受信Ｓｙｎｃジェネレータ３５０によって生成される。より具体的には、本発明の一実施形態では、送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０および受信Ｓｙｎｃジェネレータ３５０の比較カウンタはそれぞれ同じカウント数を有し、そのようなトリガは、各イーサネット（登録商標）端末の送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０および受信Ｓｙｎｃジェネレータ３５０によって同時に生成される。
【００２６】
しかし、本発明の代替実施形態では、マルチフレーム・トリガを実施することができる。より具体的には、本発明に従ってネットワークで発生することができる様々なデータ・レートを調節し、それに対処するために、端末の送信Ｓｙｎｃジェネレータおよび受信Ｓｙｎｃジェネレータを、例えばフレームごとではなくフレーム１つ置きにトリガを生成するように適合させることができる。すなわち、イーサネット（登録商標）端末の送信Ｓｙｎｃジェネレータおよび受信Ｓｙｎｃジェネレータは、スロットごとに、または端末ごとに（各フレーム内でトリガを生成するのではなく）一定の数のフレームが生じた後にトリガを生成するように適合させることができる。例えば、端末の各スロットを、マルチフレームごとに、または単一フレームごとに動作するように構成することができ、あるいは端末全体をマルチフレームごとに動作するように構成することができる。したがって、本発明による非同期／同期ＬＡＮの端末により、様々なデータ・レートに対処することができる。
【００２７】
さらに、Ｓｙｎｃ時間フレーム内の各イーサネット（登録商標）端末２１０１〜２１０４による各時間スロットの生成を優先順位付けすることができる。より具体的には、本発明の一実施形態では、特定のイーサネット（登録商標）端末が、その同期データを送信および受信するＳｙｎｃ時間フレーム内の時間スロットの生成において、他のイーサネット（登録商標）端末に勝る優先順位を受けることができる。例えば、第１端末２１０１が常に送信の優先権を有することができる。すなわち、第１端末２１０１が時間スロットのいずれかの間に送信する何らかの同期データを有する場合、第１端末２１０１は、その時間スロット内でその同期データを送信する優先権を受けることができる。本発明の代替実施形態では、データを受信すべき優先順位を端末に割り当てることができる。例えば、ネットワークにおいて、第１端末２１０１が、同期データが利用可能となるとすぐに同期データを受信しなければならない場合、第１端末２１０１に対して意図される同期データを受信する任意の端末が、Ｓｙｎｃ時間フレームの時間スロット内で伝送の優先権を受けることになる。本発明の他の実施形態では、特定のタイプの同期データが伝送の優先権を受けることができる。したがって、何らかの端末が送信すべきそのような同期データを有するとき、その端末は、送信のめに時間スロットで伝送の優先権を受けることになる。同期データの送信および受信のための様々な形態の優先順位付けを本発明の概念内で実装できることを、本発明の教示を受けた当業者は理解されよう。したがって、本明細書に記載の本発明の特定の実施形態は、本発明の範囲を限定するものとして扱うべきではない。さらに、本発明による非同期／同期ネットワークの端末間の通信の優先順位付けは、ユーザがあらかじめ決定することができ、または例えばネットワーク・マネージャ３７０が、送信を待つ同期データによって必要とされる待ち時間に応じて動的に設定することができる。本発明の通信の優先順位は、例えばネットワーク・マネージャ３７０により、任意の特定の同期データ・パケットに関する待ち時間が送信を待つ特定の同期データに関して許容される最大の待ち時間を超過しないように管理される。
【００２８】
図６に、第１イーサネット（登録商標）端末２１０１の送信Ｓｙｎｃジェネレータ３１０によりその同期データの送信および受信のために前述のように生成される４つの時間スロットを含む、非同期／同期ＬＡＮ２００のイーサネット（登録商標）端末２１０１〜２１０４間の通信を同期するＳｙｎｃジェネレータ２３０によって生成されるＳｙｎｃ時間フレームの一実施形態の高レベル・ブロック図を示す。例示的には、図６のＳｙｎｃ時間フレーム６００は、４つの時間スロット６１０〜６１３と、標準の非同期ＩＰデータの送信のために割り振られた追加の時間区間とを含む。図６のＳｙｎｃ時間フレーム６００の第１時間スロット６１０の間、第１端末２１０１は第４端末２１０４に同期データを送信することを望む可能性がある。したがって、第１時間スロット６１０の間、他の端末は第４端末２１０４にデータを送信することができない。しかし、利用可能な帯域幅の使用を最適化するため、第２端末２１０２および第３端末２１０３は、第１時間スロット６１０の間に同期データを交換することができる。すなわち、第１時間スロット６１０の間、第１端末２１０１の送信Ｓｙｎｃジェネレータおよび第２端末２１０２の送信Ｓｙｎｃジェネレータは、それぞれトリガ信号を生成することができ、そのトリガ信号は、それぞれの送信バッファ・マネージャ／ＤＭＡに通信され、第４端末２１０４および第３端末２１０３への送信を待つ同期データがそれぞれの送信ＭＡＣで送信される。通信をさらに最適化するため、上記で開示したように、各送信データＦＩＦＯのいずれかのスロットに格納された、特定の非競合端末に対して意図されるデータをトリガし、各送信Ｓｙｎｃジェネレータのほぼ任意のスロットで生成されたトリガによって送信することができる。すなわち、例えば、Ｓｙｎｃ時間フレーム６００の第１時間スロット６１０の間、複数のイーサネット（登録商標）端末が共通のイーサネット（登録商標）端末（すなわち非競合端末）にデータを送信しようと試みていない限り、イーサネット（登録商標）端末のいずれかがデータを送信することができる。
【００２９】
同様に、Ｓｙｎｃ時間フレーム６００の第２時間スロット６１１の間、第１端末２１０１が第３端末２１０３に同期データを送信することを望む可能性がある。したがって、第２時間スロット６１１の間、他の端末は第３端末２１０３にデータを送信することができない。もっともこの場合も、利用可能な帯域幅を最適化するために、第２端末２１０２と第４端末２１０４が第２時間スロット６１１の間に同期データを交換することができる。図６に示すように、Ｓｙｎｃ時間フレーム６００は、標準ＩＰランダム・データの送信のために割り当てられた追加の期間をさらに含む。より具体的には、標準ＩＰランダム・データの送信のために割り当てられた時間枠の間、非同期データが、図１のＬＡＮ１００について述べたのと同様に処理される。より具体的には、本発明による同期データを送信する方法は、非同期パケット通信のための従来のイーサネット（登録商標）・プロトコル標準を損なったり、またはそれに干渉するものではない。すなわち、本発明の同期モードによって中断された非同期データ・パケット送信は、所期の受信機によるデータ・パケットの受信が確認されるまで再送信される。
【００３０】
図７に、図６のＳｙｎｃ時間フレーム６００の４つの時間スロット６１０〜６１３内の前述の通信についての時間スロット構成図を示す。図７では、第１時間スロット６１０の間に、第１端末２１０１が同期データを第４端末２１０４に送信し、第２端末２１０２が同期データを第３端末２１０３に送信する。このような構成では、本発明による非同期／同期ネットワークで送信される同期データ間のコリジョンの可能性がない。さらに、図７では、第２時間スロット６１１の間、第１端末２１０１が同期データを第３端末２１０３に送信し、第２端末２１０２が同期データを第４端末２１０４に送信する。図７の第３時間スロット６１２の間、第１端末２１０１が同期データを第２端末２１０２に送信し、第３端末２１０３が同期データを第４端末２１０４に送信する。図７の第４時間スロット６１３の間、第４端末２１０４が同期データを第２端末２１０２に送信し、第３端末２１０３が同期データを第１端末２１０１に送信する。
【００３１】
本発明のＳｙｎｃ時間フレームの特定の時間スロットの間、送信側端末もデータ・パケットを受信できることにさらに留意されたい。より具体的には、例えば、Ｓｙｎｃジェネレータ２３０によって生成されたＳｙｎｃ時間フレーム６００の第１時間スロット６１０の間、第１端末２１０１も他の端末２１０２〜２１０４の１つからデータを受信するように適合される。対称的構成では、非同期／同期ＬＡＮ２００は、送信側端末が、送信側端末の送信が意図される端末からのデータだけを受信することができるように構成される。具体的には、第１時間スロット６１０の間、第１端末２１０１が同期データを第４端末２１０４に送信する場合、第１端末２１０１は、Ｓｙｎｃ時間フレーム６００の時間スロット６１０の間に、第４端末２１０４からのデータだけを受信することができる。本発明の代替実施形態では（すなわち非対称的応用例では）、第１時間スロット５１０の間、第１端末２１０１が他の端末２１０２〜２１０４のいずれからもデータを受信することができるようにＬＡＮ２００を構成することができる。ただし、Ｓｙｎｃ時間フレーム６００の最初の時間スロット６１０の間に、他の端末の１つがデータを第１端末２１０１に送信することを条件とする。Ｓｙｎｃジェネレータ２３０によって生成されるＳｙｎｃ時間フレームはグローバル・パラメータであるので、ＬＡＮ２００の４つの端末２１０１〜２１０４のすべては、端末のうちのどれがいつ送信すべきか、どの端末に送信することが可能かを認識している（すなわち、ネットワーク・マネージャ２３５はネットワーク通信パラメータを認識している）。ＬＡＮ２００の４つの端末２１０１〜２１０４による同期データの送信後、割り振られた時間スロットの間に同期データの送信によって中断されたどの非同期データ・パケット伝送も、標準ＩＰデータ送信のために割り振られた期間中に再送信される。より具体的には、標準ＩＰデータ送信のために割り振られた時間枠の間、非同期データに対して割り振られた送信データＦＩＦＯ３２０の区間内にバッファリングされた標準ＩＰデータが、非同期パケット通信のための従来のイーサネット（登録商標）・プロトコル標準に従って送信される。同様に、非同期データが端末によって受信されたとき、受信ＩＰフィルタ３４５がデータを通常のＩＰ非同期データと認識し、受信バッファ・マネージャ／ＤＭＡ３３５に、通常のＩＰ非同期データの記憶用に割り振られた受信データＦＩＦＯ３４０の区間に向けて受信したデータを送らせる。
【００３２】
本明細書で開示した本発明の概念は、例えば、チャネル要素から無線受信機へのアップリンク／ダウンリンク・データの転送のためにワイヤレス・ネットワークのＣＤＭＡ／ＵＭＴＳ基地局で実施することができる。
【００３３】
上記では本発明の様々な実施形態を対象としたが、本発明の基本的範囲から逸脱することなく本発明の別の実施形態を考案することができる。したがって、本発明の適切な範囲は、頭記の特許請求の範囲に従って決定すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】インターネット・プロトコルを実装する従来の非同期ローカル・エリア・ネットワークの高レベル・ブロック図を示す図である。
【図２】本発明によるイーサネット（登録商標）ＩＰを実装する非同期／同期ＬＡＮの一実施形態の高レベル・ブロック図を示す図である。
【図３】図２の非同期／同期ＬＡＮで使用するのに適したネットワーク・マネージャの一実施形態の高レベル・ブロック図を示す図である。
【図４】図２の非同期／同期ＬＡＮの各イーサネット（登録商標）端末で使用するのに適したネットワーク・インターフェース・コントローラの一実施形態の高レベル・ブロック図を示す図である。
【図５】図４のネットワーク・インターフェース・コントローラの送信Ｓｙｎｃジェネレータの一実施形態、およびそのカウンタとの対話を示す高レベル・ブロック図を示す図である。
【図６】イーサネット（登録商標）端末間の通信を同期する、図２のＬＡＮのＳｙｎｃジェネレータによって生成されるＳｙｎｃ時間フレームの一実施形態の高レベル・ブロック図を示す図である。
【図７】図６のＳｙｎｃ時間フレームの４つの時間スロット内の、図２のＬＡＮの端末間の通信の一実施形態の時間スロット構成図を示す図である。
【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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