(57)【要約】  【課題】 本発明はＣＳＭＡ／ＣＤで動作しているイーサネット（登録商標）・ネットワークでリアルタイムマルチメディアデータの送信を効果的に実現する方法に関する。  【解決手段】 リアルタイムデータの送信における衝突の発生を抑制して、遅延時間の変化が生ずる問題点を解決するためのイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法を提供することを目的とし、イーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムデータ送信において、リアルタイムデータに対してＩＦＧに比べて短いＲＴ−ＩＦＧを規定して、一般のイーサネット（登録商標）データに比べて優先権を付与する第１段階と、前記リアルタイムデータ間の衝突がないデータ送信のためのＭＰＣＰプロトコルを適用する第２段階と、を含む。【選択図】  図７Ａ
2005124206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムデータの送信において、
リアルタイムデータに対して、ＩＦＧ(Inter-Frame Gap)に比べて短い時間のＲＴ−ＩＦＧ(Real Time Inter-Frame Gap)を規定して、一般のイーサネット（登録商標）データに対しての優先権を付与する第１の段階と、
前記リアルタイムデータ間の衝突が発生しないデータ送信のためのＭＰＣＰ(Multi Point Control Protocol)プロトコルを使用する第２の段階と、
を含むことを特徴とするイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法。
【請求項２】
前記リアルタイムデータに前記ＭＰＣＰプロトコルを適用するために、前記イーサネット（登録商標）・ネットワークに使われるイーサネット（登録商標）フレームに、タイムスタンプを含むようにしたことを特徴とする請求項１に記載のイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法、
【請求項３】
前記タイムスタンプは、前記イーサネット（登録商標）フレームのプリアンブルに含まれるようにしたことを特徴とする請求項２に記載のイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法。
【請求項４】
前記第１の段階は、９６ビットで規定された前記ＩＦＧに比べて小さなビット値を有するように前記ＲＴ−ＩＦＧを規定する段階と、
前記リアルタイムデータに対しては前記ＲＴ−ＩＦＧを適用する段階と
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法。
【請求項５】
前記第２の段階は、前記イーサネット（登録商標）・ネットワークに含まれた所定数のデバイスに対して、前記ＭＰＣＰプロトコルを適用するためのマスターデバイスを選択する第３の段階と、
前記所定数のデバイスが前記マスターデバイスに対して、データ送信のための帯域幅を要求する第４の段階と、
前記マスターデバイスが、１送信サイクルに対応する帯域幅を、要求された帯域幅に分配して割り当てて、該分配された帯域幅を前記所定数のデバイスに伝達する第５の段階と、
前記分配された帯域幅の範囲で前記所定数のデバイスの各々がデータを送信するようにする第６の段階と、
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法。
【請求項６】
前記第３の段階は、それぞれのデバイスの、帯域幅を割り当てることができる手続き能力の有無と、前記イーサネット（登録商標）・ネットワークのＬ２/Ｌ(Layer２/Layer３)スイッチからの位置と、メトロ(Metro)網またはバックボーン(Backbone)網からの位置と、ＭＡＣアドレス(Address)の大きさと、を基準として前記マスターデバイスを決定する段階を含むことを特徴とする請求項５に記載のイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法。
【請求項７】
前記第６の段階は、前記分配された帯域幅の範囲で前記所定数のデバイスの各々がデータを送信する場合に、該送信するデータに、前記所定数のデバイスの各々の次のデータ送信サイクルでの帯域幅の要求メッセージを含ませて伝達する段階を含むことを特徴とする請求項５に記載のイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法。
【請求項８】
リアルタイムデータ間の衝突がないデータ送信のためのイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムデータ送信方法において、
前記イーサネット（登録商標）・ネットワークに含まれた所定数のデバイスに対して,
ＭＰＣＰプロトコルを適用するためのマスターデバイスを選択する第１の段階と、
前記イーサネット（登録商標）・ネットワークに含まれた前記所定数のデバイスが前記マスターデバイスに対してデータ送信のための帯域幅を要求する第２の段階と、
前記マスターデバイスが、１送信サイクルに対応する帯域幅を、要求された帯域幅に分配して割り当てて、該分配された帯域幅を前記所定数のデバイスに伝達する第３の段階と、
前記分配された帯域幅の範囲で前記所定数のデバイスの各々がデータを送信するようにする第４の段階と、
を含むことを特徴とするイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法。
【請求項９】
前記第１の段階は、それぞれのデバイスの、帯域幅を割り当てることができる手続き能力の有無と、前記イーサネット（登録商標）・ネットワークのＬ２/Ｌ３(Layer２/Layer３)スイッチからの位置と、メトロ(Metro)網またはバックボーン(Backbone)網からの位置と、ＭＡＣアドレス(Address)の大きさと、を基準として前記マスターデバイスを決定する段階を含むことを特徴とする請求項８に記載のイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法。
【請求項１０】
前記第４の段階は、前記分配された帯域幅の範囲で、前記所定数のデバイスの各々がデータを送信する場合に、該送信するデータに、前記所定数のデバイスの各々の、次のデータ送信サイクルでの帯域幅の要求メッセージを含ませて伝達する段階を含むことを特徴とする請求項８に記載のイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法。
【請求項１１】
前記イーサネット（登録商標）・ネットワークに含まれる所定のデバイスの電源がＯＮする場合、前記所定のデバイスの入力ポートに入力信号があるかどうかを確認して、前記入力信号がない場合には、所定の時間、入力信号の有無を確認した後に、他のデバイスが接続するまで待機する第５の段階と、
前記入力信号が有る場合であって、前記入力信号内に前記イーサネット（登録商標）・ネットワーク内のマスターデバイスからのＲＴ−ＭＰＣＰメッセージがある場合にはデバイス発見動作を遂行する第６の段階と、
前記入力信号が有る場合であって、前記入力信号内に前記イーサネット（登録商標）・ネットワーク内のマスターデバイスからのＲＴ−ＭＰＣＰメッセージが、所定の時間、確認されない場合には、前記所定のデバイスにマスターの能力があるか否かを確認する第７の段階と、
前記第７の段階の確認の結果、前記所定のデバイスがマスターとして動作することが可能である場合には、前記所定のデバイスが、マスターデバイスとして動作する第８の段階と、
前記第７の段階の確認結果、前記所定のデバイスがマスターとして動作することが不可能である場合には、前記所定のデバイスは、ＣＳＭＡ／ＣＤ(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect)方式で、前記イーサネット（登録商標）・ネットワークのデバイスと接続する第９段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法。
【請求項１２】
前記第６の段階は、前記入力信号内に前記ＲＴ−ＭＰＣＰメッセージを確認した場合に、前記所定のデバイスの能力(Capability)と登録要求をＣＳＭＡ／ＣＤ方式で伝達する第１０の段階と、
前記イーサネット（登録商標）・ネットワーク内のマスターデバイスは、前記１０の段階で伝達した情報に含まれた前記所定のデバイスの能力が、現在のマスターデバイスの役割を代替することができる能力を有するか否かを確認する第１１の段階と、
前記確認の結果、マスターデバイスの役割を代替できる能力を有する場合には、前記イーサネット（登録商標）・ネットワーク内のマスターデバイスはＲＴ−ＭＰＣＰメッセージを使用して前記イーサネット（登録商標）・ネットワーク内のデバイスに前記マスターデバイスの変更に関する情報と前記マスターデバイスの変更時期を伝達してマスターデバイスを変更する第１２の段階と、
前記確認の結果、マスターデバイスの役割が維持される場合には、前記イーサネット（登録商標）・ネットワーク内のマスターデバイスから登録可否に関するＲＴ−ＭＰＣＰメッセージを受信する第１３の段階と、
を含むことを特徴とする請求項１１に記載のイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法。
【請求項１３】
前記イーサネット（登録商標）・ネットワークに含まれる所定のデバイスの電源がＯＦＦする場合に、電源をＯＦＦしようとする前記所定のデバイスがマスターデバイスであるか否かを確認する第５の段階と、
前記確認の結果、マスターデバイスでない場合には、前記イーサネット（登録商標）・ネットワークのマスターデバイスに前記所定のデバイスの電源をＯＦＦすることを知らせて、電源をＯＦＦする第６の段階と、
前記確認の結果、マスターデバイスである場合には、前記マスターデバイスの役割の代替となる他のデバイスがあるか否かを確認する第７の段階と、
前記第７の段階の確認の結果、前記マスターデバイスの役割の代替となる他のデバイスがある場合には、前記マスターデバイスの役割を該当デバイスに変更して、該変更の時点をネットワーク内の他のデバイスに伝達した後、前記所定のデバイスの電源をＯＦＦする第８の段階と、
前記第７の段階の確認の結果、前記マスターデバイスの役割の代替となる他のデバイスがない場合には、前記所定のデバイスの電源をＯＦＦする第９の段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法。
【請求項１４】
前記第９の段階は、前記ネットワーク内のすべてのデバイスはＣＳＭＡ／ＣＤ方式で通信する段階と、ネットワーク内のすべてのデバイスの中で、ＲＴ−ＭＰＣＰ方式を遂行することが可能なデバイスは各々の能力(Capability)を互いに伝達する段階と、前記第１の段階に戻る段階と、を含むことを特徴とする請求項１３に記載のイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法。
【請求項１５】
前記１データ送信サイクルは、前記ＭＰＣＰプロトコルが適用される無衝突領域と、前記ＣＳＭＡ／ＣＤ方式が適用される衝突領域とに分けられることを特徴とする請求項８から１４のいずれかに記載のイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法。
【請求項１６】
前記無衝突領域は、前記マスターデバイスに登録されて前記帯域幅の割り当てを受けたデバイスが、データを送信するための領域であり、９６ビットより小さなＲＴ−ＩＦＧを使用することを特徴とする請求項１５に記載のイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法。
【請求項１７】
前記衝突領域は、前記マスターデバイスに登録されて前記帯域幅の割り当てを受けていないデバイスがデータを送信するための領域であり、９６ビットのＩＦＧを使用することを特徴とする請求項１５に記載のイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法。
【請求項１８】
前記無衝突領域は、前記マスターデバイスに登録されて前記帯域幅の割り当てを受けたデバイスが、リアルタイムデータを送信するための領域であり、９６ビットより小さなＲＴ−ＩＦＧを使用することを特徴とする請求項１５に記載のイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法。
【請求項１９】
前記衝突領域は、前記マスターデバイスに登録されて前記帯域幅の割り当てを受けていないデバイスのすべてのデータと、前記マスターデバイスに登録されて前記帯域幅の割り当てを受けたデバイスの、リアルタイムデータを除いた残りのデータを送信するための領域であり、９６ビットのＩＦＧを使用することを特徴とする請求項１５に記載のイーサネット（登録商標）ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法。
【請求項２０】
前記マスターデバイスは、前記すべてのデバイス間のクロック(Clock)の同期を維持するために、前記ネットワーク内のすべてのデバイスに対して、所定の周期に少なくとも一回、ＲＴ−ＭＰＣＰメッセージを送信することを特徴とする請求項１５に記載のイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＳＭＡ／ＣＤ(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect)方式を採用するイーサネット（登録商標）・ネットワークにおいて、リアルタイムマルチメディアデータ(Real time Multimedia Data)の送信を効果的に実現する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イーサネット（登録商標）は、データを送信しようとするクライアントが、ネットワーク上の他のクライアントやコンピューターが通信しているかどうかを判断して、信号が送り出されていないときにデータを送る構造を有することが知られている。したがって、ネットワーク上にいかなる信号も存在しない場合には送信可能と判断するため、同時に多くのノードからデータが送りだされ、送信信号の衝突が発生する場合がある。ＣＳＭＡ／ＣＤ(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect：搬送波感知多重アクセス/衝突検出方式)は、この衝突を監視して、衝突(Collision)が発生した場合には、一定の時間、信号を保持した後、再び信号を送って通信を制御する方法である。
【０００３】
ＣＳＭＡ／ＣＤによる制御方法を説明するために、一つのノードが、ネットワークを使用する場合を仮定する。まず、ノードは、ネットワークのラインの状態を確認する。この時、他のノードが、ラインを使用することなくネットワークのラインに何らのデータがない場合には、衝突等の問題も発生しないため、所望の作業を問題なしに遂行することができる。
【０００４】
しかしながら、ネットワークの該当ラインを他のノード（第２のノード）が使用している場合には、あるノード（第１のノード）が、ネットワークの使用を試みると、ラインに送信データ信号の衝突が発生することとなる。衝突が発生した場合には、先に使っていたノード（第２のノード）が継続して使用できるように第１のノードは待機し、所定の時間の後、再度使用を試みる。所定の時間、待機し、再び送信する方式を"ランダムバックオフ(Random Backoff)"方式と呼ぶ。衝突が生じた後の待機時間は、さらなる衝突の可能性を減ずるように設定され、通常はノード内に備えられたタイマーによって設定される。各ノードの待機時間は、さらなる衝突を防止するため、互いに異なる待機時間に設定される必要がある。この互いに異なる待機時間は、ノード内に固定されて設定されているか、または、乱数発生器を使用して得られるものである。
【０００５】
以下、図面を参照して従来のイーサネット（登録商標）・ネットワークとＣＳＭＡ／ＣＤ方式について説明する。
【０００６】
図１は、従来のイーサネット（登録商標）・ネットワークの一実施例の構成図である。
【０００７】
図１に示すように、上位のネットワークからデータを受けとり、複数のデバイスに対して、スイッチングしてデータを伝達するＬ２/Ｌ３スイッチ１１と、各デバイス別にデータを分配するハブ１２と、ネットワークの終端にあるデバイス１３、１４、１５（デバイスＡ、Ｂ、Ｃ）とで構成される。ここで、このイーサネット（登録商標）・ネットワークは、イーサネット（登録商標）ＰＯＮ(Passive Optical Network：受動型光加入者網)とは異なり、分配するデバイス（例えばハブ１２）が受動型ではなく、能動型(Active)素子であるため、各デバイスは、いずれか一つのデバイスがデータの送信をする時に、キャリア検知(Carrier Sensing)が可能である。
【０００８】
図２Ａと図２Ｂは、図１に示す従来のイーサネット（登録商標）・ネットワークにおけるＣＳＭＡ／ＣＤ方式に用いられるデバイスのタイミングシーケンスを示す図である。
【０００９】
図２Ａに示すように、デバイスA１３が、ネットワークを使用中(図中の２１)に、デバイスＢ１４とデバイスＣ１５からパケット送信をしようとする場合(図中の２２、２３)には、既に、ネットワークをデバイスＡ１３が使用中であるため、該当データの送信が終了するまで待機した後、ＩＦＧ(Inter-Frame Gap)２４程度の時間を待ってパケットを送信する。
【００１０】
このとき、デバイスＢ１４とデバイスＣ１５が同時にパケットを送信すると、衝突が発生する。このような衝突の対処法として、図２Ｂに示すように、衝突が生じたことをデバイスＢ１４とデバイスＣ１５が検知した場合には、各デバイスが、ＩＦＧ２４の時間の後、ランダムディレー２５、２６程度の時間を待機した後にパケットを送信する。さらに詳しく説明すると、衝突発生時に送信デバイス１４、１５は各々障害を検知し、"Ｊａｍ"という一連のビットシーケンス(bit sequence)をネットワークに送信する。そして、この"Ｊａｍ"によって、他の送信を望むデバイスも衝突発生を検知し、任意の時間の経過後に、各デバイスはパケットを再び送信し、初期の稼働状態になる。
【００１１】
図２Ｂを参照すると、デバイスＢ１４のランダムディレー２５が、デバイスＣ１５のランダムディレー２６より短いため、最初にデバイスＢ１４のパケット２２が送信されることとなる。そして、デバイスＢ１４の送信が終了し、ＩＦＧとランダムディレー程度の時間を待機した後、デバイスＣ１５のパケット２３の送信が試みられるものと思われる。勿論、デバイスＢ１４の送信が終了している間であり、デバイスＣ１５のランダムディレーが始まる以前に、デバイスＡのような他のデバイスが先にパケットを送信することもできる。この場合は、デバイスＣ１５は、再度待機しなければならない。
【００１２】
しかしながら、上述した従来技術のイーサネット（登録商標）でのＣＳＭＡ／ＣＤ方式はその性格上、リアルタイムマルチメディアデータの送信には有効ではない。
【００１３】
仮に、リアルタイムマルチメディアデータの送信時に、各パケット(packet)で発生したディレー(Delay)値が一定である場合には、オーディオ(Audio)やビデオ(Video)のようなマルチメディアサービスは、単純にディレー値程度遅く動作することとなるが、遅く動作すること以外は何らの問題がない。しかしながら、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式によって衝突が発生する場合は、データ送信が、ランダムな時間のディレーの後に送信されることになる。このようなランダムな時間のディレーの後にも優先的な送信がなされるという保障がないため、あるパケットが送信された後の、次のパケットは相当時間の遅延の後に送信される可能性がある。逆に、データ送信の衝突がなしに送信がなされると、ＩＦＧ程度の時間遅延のみでパケットを送信することができ、これにより、リアルタイムマルチメディアデータのパケット送信時に、ディレー時間の大きな変動(Time Variation)が生じることとなる。
【００１４】
したがって、オーディオまたはビデオ情報を一定周期でサンプリング(Sampling)をし、送信するリアルタイムマルチメディアデータの送信においては、毎パケットごとに一定の時間でないディレーで送信した場合には、受信デバイスは一定の時間に同期してデータを取り出すことができないため、音楽が中間で途切れるか、または映像が急に割れるようになり、使用者に大きな不愉快と不快感を与えるようになる。
【００１５】
一方、このようなディレー時間の大きな変動による問題点は、受信デバイス内にバッファーを置くことにより解決することができる。すなわち、時間変化(Time Variation)の大きさを考慮したバッファーを設け、一定でないディレー値を有して入力するパケットまたはデータを、一時的にバッファーに保存してから、一定時間に同期してバッファーから出力するものである。これにより、たとえパケットまたはデータそれぞれのディレー値が異なる場合でも、バッファーの容量が各パケットまたはデータのディレー値の変化をカバーすることができる程度に充分に大きければ、使用者らは、いつもパケット送信時間とバッファリングディレー(Buffering Delay)時間程度の一定時間の遅延後には、規則的にリアルタイムデータを受けることができ、何らの不便なしにリアルタイムサービスの提供を受けることができる。
【００１６】
しかしながら、イーサネット（登録商標）・ネットワークはＣＳＭＡ／ＣＤ方式を採用しているため、衝突発生時に必要なランダムバックオフアルゴリズムのために、瞬間的なディレーが発生する。加えて、各々のデバイスは、ランダムディレー後に再送信をするため、衝突が発生した時と発生しない時のディレー時間の差がとても大きい。そして、衝突するごとにディレー値がランダムに変わるため、バッファリングするためのディレー時間の変化値を予測することは難しい。このように、イーサネット（登録商標）・ネットワークにおいて、受信端でのバッファリングによるディレー時間の変化の問題点を解決することは困難であり、ディレー時間を取り扱う、よりよい方法が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記背景に鑑みて、本発明は、上記の問題点を解決するために提案されたものであり、リアルタイムデータについては、一般データに対して優先権を付与して、同時にリアルタイムデータ間にはＩＥＥＥ８０２，３ah ＥＰＯＮのＭＰＣＰを適用することにより、リアルタイムデータの送信における衝突の発生を抑制してディレー時間の変化が生ずる問題点を解決するイーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムマルチメディアデータ送信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このような目的を達成するために、本発明は、イーサネット（登録商標）・ネットワークでのリアルタイムデータ送信において、リアルタイムデータに対して、ＩＦＧに比べて短いＲＴ−ＩＦＧを規定して一般のイーサネット（登録商標）データに対しての優先権を付与する第１の段階と、前記リアルタイムデータ間の衝突がないデータ送信のためのＭＰＣＰプロトコルを適用する第２の段階と、を含む。
【００１９】
また、本発明は、リアルタイムデータ間の衝突がないデータ送信のためのイーサネット（登録商標）・ネックワークでのリアルタイムデータ送信方法において、前記イーサネット（登録商標）・ネットワークに含まれた所定数のデバイスに対して、前記ＭＰＣＰプロトコルを適用するためのマスターデバイスを選択する第１の段階と、前記イーサネット（登録商標）・ネットワークに含まれた所定数のデバイスが前記マスターデバイスに対してデータ送信のための帯域幅を要求する第２の段階と、前記マスターデバイスが、１データ送信サイクル内に対応する帯域幅を要求された帯域幅に分配して割り当てて、これをそれぞれのデバイスに伝達する第３の段階と、前記分配された帯域幅の範囲で前記それぞれのデバイスがデータを送信するようにする第４の段階と、を含む。
【発明の効果】
【００２０】
前記のような本発明は、既存のＣＳＭＡ／ＣＤ方式のイーサネット（登録商標）・ネットワークに現在進行中であるＩＥＥＥ８０２．３ah ＥＰＯＮのＭＰＣＰ概念を取り入れてリアルタイムデータ間の衝突を阻む効果がある。
【００２１】
また、本発明は、新しいＩＦＧ(Inter-Frame Gap)を規定して一般的なイーサネット（登録商標）データに比べてリアルタイムデータの送信に優先権を付与する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記説明において、本発明の要旨のみを明瞭にするために公知の機能又は構成に対する詳細な説明は省略する。なお、図面中、同一な構成要素及び部分には、可能な限り同一な符号及び番号を共通使用するものとする。
【００２３】
本発明の実施形態は、イーサネット（登録商標）・ネットワークにおけるリアルタイムデータの送信のために、リアルタイムデータについては一般のデータより優先的に送信を行い、リアルタイムデータ間の衝突がない送信を実現するために、それぞれのデバイスに帯域を割り当てて、デバイスのリアルタイム送信データを、時間同期化することをその構成とする。以下、図面を参照して詳しく説明する。
【００２４】
図３Ａと図３Ｂは、本発明の実施形態によるイーサネット（登録商標）送信においてリアルタイムデータに優先権を付与するＲＴ−ＩＦＧを示す図である。
【００２５】
図３Ａは、イーサネット（登録商標）で使用されている従来のイーサネット（登録商標）ＩＦＧ（Inter Frame Gap  ：インターフレームギャップ）を示している。図示したように、従来のＩＦＧは、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers)８０２．３に規定されており、その規定によれば、ＩＦＧとはパケット１（３１）とパケット２（３２）との間の最小ビット時間(Minimum bit time)のことをいい、その大きさは９６ビットである。
【００２６】
このようなＩＦＧは、特定のデバイスがイーサネット（登録商標）バスを独占することを防止するために設計されたが、本発明の実施形態によれば、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式を使用する一方で、衝突なしに次のパケットを送ることが可能となる。
【００２７】
すなわち、図３Ｂに示すように、次のパケット３２が、既存のＩＦＧ値より小さな時間(ＲＴ−ＩＦＧ：Real Time Inter Frame Gap、リアルタイムインターフレームギャップ)３４で送信を始めた場合には、このパケットは衝突なしに優先的に送信される。
【００２８】
すなわち、本発明の実施形態では、一般のイーサネット（登録商標）パケットに対してリアルタイムデータに優先権を付与する方法として、リアルタイムデータを送るパケットについてはＲＴ-ＩＦＧ３４を使用する。そして、その値を通常の９６ビットよりはるかに小さな値にすることにより、従来の９６ビットの時間を待機して送信されるイーサネット（登録商標）データとの衝突を起こすことなしに、高速の送信を可能とする。
【００２９】
図４は、従来のイーサネット（登録商標）ＰＯＮの構成を示すブロック図である。
【００３０】
図４に示すイーサネット（登録商標）ＰＯＮは、一つのＯＬＴ４１と一つのスプリッタ４２と複数のＯＮＵ４３、４４、４５により構成される。スプリッタ４２は、光ファイバーを介しＯＬＴ４１と接続し、複数のＯＮＵ４３、４４、４５に信号を分配する。
下り伝送（図中のＯＮＵへ向かう方向の矢印）の場合は、ＯＬＴ４１からのすべてのデータがＯＮＵ４３、４４、４５に同一に分配されるためデータの送信に問題が生じない。しかしながら、上り伝送（図中のＯＬＴ４１へ向かう方向の矢印）の場合は、ＰＯＮにおいて、各ＯＮＵは、他のＯＮＵが現在データ送信中であるかを判断することができないため、イーサネット（登録商標）データの衝突を避けることができない。なぜなら、一般的なイーサネット（登録商標）の場合には、能動型デバイスを使用しているため、該当するデータ送信チャンネルが占有されているか否かの情報を伝達することが可能であるが、ＰＯＮは受動型デバイスを使用するため、これを感知して伝達することができないからである。
【００３１】
それゆえに、ＰＯＮではＭＰＣＰ(Multi Point Control Protocol)プロトコルを用いて衝突が発生することを防止している。ここで、ＭＰＣＰプロトコルとは、各ＯＮＵが、データ送信に先立って、マスター（マスターデバイス）の役割をしているＯＬＴから上り送信のための帯域の割り当てを受けて、各ＯＮＵは、割り当てを受けた該当帯域にデータをのせるものをいう。
【００３２】
図５は、イーサネット（登録商標）ＰＯＮにおける一般的なＭＰＣＰプロトコルによる信号の流れを示す図である。
【００３３】
図５に示すように、まず、各々のＯＮＵ４３から４５は、上りデータ送信（５０１）のためにＯＬＴ４１へ帯域幅を割り当てることを要求する。そして、その要求に対して、ＯＮＵ４３ないし４５は、ＯＬＴ４１からの帯域幅割り当て信号（５０２、５０４、５０６）を各々受信する。
【００３４】
そして、割り当てを受けた帯域にＯＮＵ４３ないし４５が、各々のパケットデータを伝達して、同時に次の送信のための帯域幅割り当てを要求する(５０３、５０５)。そして、その要求に対して、ＯＮＵ４３ないし４５は、ＯＬＴ４１からの帯域幅の割り当て信号(５０２、５０４、５０６)を各々受信する。
【００３５】
本発明の実施形態では、一つの送信サイクル内で、それぞれのデバイスに対して、送信可能な時間の範囲を割り当てることにより、衝突なしにデータの送信がなされるようにしている。
【００３６】
図６は、本発明の実施形態によるハブに接続されたイーサネット（登録商標）・ネットワークの構成図である。
【００３７】
図６に示すように、本実施形態のイーサネット（登録商標）・ネットワークは、ＥＰＯＮ網の構造と似ているが、受動型のスプリッタ４２の代りに、能動型(Active)デバイス（すなわち、ハブ１２）で接続されているため、いずれか一つのデバイスがデータ送信をしている場合に、すべてのデバイスは、キャリア検知(Carrier Sensing)ができるということが最大の差異点である。それゆえ、図６に示すイーサネット（登録商標）・ネットワークは、衝突を避けるために、従来のイーサネット（登録商標）構造に、ＭＰＣＰのようなプロトコルを挿入するネットワーク構造を有する。
【００３８】
すなわち、図６に示すイーサネット（登録商標）・ネットワークは、新しいＭＰＣＰ階層(便宜上ＲＴ−ＭＰＣＰと称する)が、イーサネット（登録商標）・ネットワークで動作することを許容している。
【００３９】
本発明の実施形態でのＲＴ−ＭＰＣＰは、イーサネット（登録商標）ＰＯＮ用の従来のＭＰＣＰとは異なり、ＣＳＭＡ／ＣＤに基づいて動作することで、イーサネット（登録商標）ＰＯＮ ＭＰＣＰとは異なる原理で動作している。詳しい内容は、図７Ａないし図７Ｂで述べることとする。
【００４０】
図７Ａ及び図７Ｂは本発明の実施形態によるイーサネット（登録商標）・ネットワークにおけるデータ送信の好例を示す図である。
【００４１】
以下、図６に示すネットワーク構造と図７に示すデータ送信の好例を参照してイーサネット（登録商標）・ネットワークにおけるリアルタイムマルチメディアデータ送信について詳細に説明することにする。
【００４２】
図６に示す一つのマスターと複数のデバイスで構成されたイーサネット（登録商標）・ネットワーク構造の一般的な動作を説明すると次のようである。
【００４３】
まず、各デバイス７２、７３、７４は、マスター７１に必要な帯域幅の割り当てを受けるために、ＲＴ−ＭＰＣＰ帯域幅の割り当て要求メッセージを送信する。ここで、ＲＴ−ＭＰＣＰ帯域幅の割り当てメッセージは、衝突領域(Collision Region)７１０、８１０、
または、無衝突領域(Collision Free Region)７００、８００で送信されうる。
【００４４】
デバイス７２、７３、７４からの割り当て要求と自身の帯域幅要求とに基づいて、マスター７１は、所定の帯域幅（１送信サイクルに対応する）を、ＱｏＳ(Quality Of Service)や帯域幅要求のレベルなどによって、マスター７１自身とデバイス７２、７３、７４のための帯域幅へ分割する。続いて、デバイス７２、７３、７４へ割り当てられた帯域幅に関する情報を、ＲＴ−ＭＰＣＰ帯域幅の割り当てメッセージを介して、送信開始時間と送信終了時間とともに、デバイスへ送信する。
【００４５】
そして、デバイス７２、７３、７４は、マスター７１から受信したＲＴ−ＭＰＣＰ帯域幅の割り当てメッセージに従って与えられた送信時間でデータを送信して、デバイス７２、７３、７４間のデータの衝突なしに無衝突領域７００、８００において送信をする。無衝突領域７００、８００でデータを送信するときには、パケット間の距離をＲＴ−ＩＦＧ７０２の間隔に維持する。
【００４６】
以上の過程において、マスター７１を含むデバイスは、一つの送信サイクルに、無衝突領域７００、８００で、２つのデータ送信方法を各々実行する。第１の方法は、デバイスが伝達しようとするデータ(リアルタイムマルチメディアデータと一般的なＩＰ(Internet Protocol)データとを含む)のすべてを、一つの送信サイクル中の無衝突領域７００で、送信する方法(図７Ａ)であり、第２の方法は、リアルタイムマルチメディアデータのみを、一つの送信サイクル中の無衝突領域８００で、送信する方法(図７Ｂ)である。
【００４７】
そして、無衝突領域７００、８００以外の衝突領域７１０、８１０では、従来のＣＳＭＡ／ＣＤ方式でデータの送信を実行する。このように衝突領域７１０、８１０でデータを送る時には、パケット間の距離をＩＦＧ７０１の間隔に維持する。
【００４８】
以上のように、マスター７１とのデバイス７２、７３、７４に時間領域を割り当てるＭＰＣＰプロトコルによる処理を実行するためには、マスター７１とデバイス７２、７３、７４のクロックを同期化する必要がある。すなわち、ネットワーク中のマスター７１が、デバイス７２、７３、７４に対して所定の送信開始時間と終了時間を指定した場合には、デバイス７２、７３、７４は、マスター７１が、各デバイスに指定した所定の時間に送信するだけで、何らの衝突なしにデータの送信が可能となる。しかしながら、マスター７１が指定する所定の時間と各デバイスの動作時間を同期させるには、各デバイスのクロックの同期化が必要である。
【００４９】
それゆえ、本発明の実施形態では、イーサネット（登録商標）フレームにタイムスタンプ(Time Stamp)を含ませることを提案する。
【００５０】
図８及び図９は、一般的なイーサネット（登録商標）フレームに本発明の実施形態によるタイムスタンプが挿入されたものを示す図である。タイムスタンプは、図８に示すように、プリアンブル(Preamble)８０１に含ませられるか、図９に示すように残り領域８０２ないし８０７の１つに含ませられる。
【００５１】
イーサネット（登録商標）フレームに含まれたタイムスタンプは二つの役割を遂行する。その一つは、マスターを含む各デバイスのクロックの同期させる役割であり、また他の一つは、ディレー検知(Delay Sensitive)データ送信時に、受信するデバイスが送信中に発生するディレーの量を予測できるようにする役割である。
【００５２】
以上のような動作をするためには、複数のデバイス中の一つをマスター（マスターデバイス）として選択する過程と、ＲＴ−ＭＰＣＰデータ送信のために、マスターが、各デバイスの電源オン、オフを検知することを可能とする過程が必要になる。
【００５３】
各デバイスのうち、ＲＴ−ＭＰＣＰデータ送信のためにマスターを選択する過程を説明する前に、まずマスターの役割について説明する。マスターは他のデバイスらから帯域幅の要求を受けて、ＱｏＳや他の様々な要素に基づいて各所定の帯域幅を各デバイスに分配する。そして、タイムスタンプを用いて自分のマスタークロックと他のデバイスのクロックとを同期させる。
【００５４】
このような動作を遂行するマスターを選択する基準は以下の通りである。第１の基準は、帯域幅を割り当てることができる能力のあるデバイスはマスターになることができる。そして、第２の基準としては、第１の基準満足するデバイスの間で、Ｌ２/Ｌ３スイッチ１１に近い位置にあるデバイスがマスターになる。
【００５５】
そして、第３の基準としては、第２の基準を満足するデバイスの間で、メトロ(Metro)網やバックボーン(Backbone)網に近い位置にあるデバイスがマスターになる。
【００５６】
そして、第４の基準としては、第３の基準を満足するデバイスの間で、ＭＡＣアドレスの大きさによって定める。
【００５７】
一方、マスターを含む各デバイスの電源をＯＮした場合の動作を、図１０を参照して説明する。
【００５８】
図１０は、本発明の実施形態によるイーサネット（登録商標）ネットワークで各デバイスの電源をＯＮした（電源を投入した）場合の初期化の過程を示すフローチャートである。
【００５９】
図１０に示すように、まず、電源をＯＮすると(ステップ１００１：なお、図中ではステップをＳと略す。)特定のデバイスの入力ポート(Input Port)において、入力信号(incoming signal)があるかどうかを検知して(ステップ１００２)、所定の時間が経過しても入力信号がない場合には(ステップ１００３)、他のデバイスがネットワークに接続するまで待機する(ステップ１００４)。
【００６０】
一方、特定のデバイスの入力ポート(Input Port)において入力信号(incoming signal)があるかどうかを検知して(ステップ１００２)、入力信号がある場合には、入力信号中にＲＴ−ＭＰＣＰメッセージがあるか否かを確認する(ステップ１００５)。ここで、入力信号中にＲＴ−ＭＰＣＰメッセージがあることの確認が可能な理由は、マスターが、各デバイスに、クロック(Clock)の同期を維持するために一定周期に少なくとも一回、ＲＴ−ＭＰＣＰメッセージを送信するからである。
【００６１】
そして、確認の結果(ステップ１００５)、一定時間ＲＴ−ＭＰＣＰメッセージがない場合には、特定のデバイスが、マスターとして動作することができる能力があるか否かを確認する(ステップ１００６)。そして、マスターとして動作する能力がある場合には、マスターとして動作する(ステップ１００７)。このように、ＲＴ−ＭＰＣＰ方式を行うために選択された１つのマスターと、ＲＴ−ＭＰＣＰ方式を行わず、ＣＳＭＡ／ＣＤ ＭＡＣ方式を実行して動作する複数のデバイスでネットワークが構成される場合には、マスターが、自身のデータのみを、特定の帯域幅を介して、スケジューリング(Scheduling)と送信をし、残りの帯域幅は、競争区間として開いて、ＣＳＭＡ／ＣＤ ＭＡＣ方式で動作する各デバイスが、互いに通信できるようにする。
【００６２】
そして、マスターとして動作できるデバイスが選択されない場合には(ステップ１００６)、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式で他のデバイスと通信をする(ステップ１００８)。
【００６３】
一方で、ステップ１００５において、一定時間内にＲＴ−ＭＰＣＰメッセージが確認された場合には、デバイス発見動作(Device Discovery Operation)を遂行する(ステップ１００９)。この動作については、後述する図１２で詳しく説明する。
【００６４】
図１１は、本発明の実施形態によるイーサネット（登録商標）・ネットワークで各デバイスの電源をＯＦＦした場合の動作を示すフローチャートである。
【００６５】
図１１に示すように、本発明の実施形態によるイーサネット（登録商標）・ネットワークで各デバイスの電源がＯＦＦする場合に、電源ＯＦＦに先立って以下の動作を遂行する。
【００６６】
まず、電源ＯＦＦする特定のデバイスが、マスターであるか否かを確認する(ステップ１１０１)。
【００６７】
電源ＯＦＦする特定のデバイスがマスターではない場合には、特定のデバイスは、マスターに自身の電源をＯＦＦすることを知らせて(ステップ１１０２)、電源をＯＦＦする(ステップ１１０３)。
【００６８】
一方、電源をＯＦＦするデバイスがマスターである場合には(ステップ１１０１)、自己の役割の代わりをする代替のデバイスがあるか否かを確認する(ステップ１１０４)。
【００６９】
ステップ１１０４での確認の結果、マスターの役割の代わりをすることができる代替のデバイスがある場合には(ステップ１１０４)、この役割を代替のデバイスに変更して、代替のデバイスに変更した時点を、ネットワーク内の他のデバイスに知らせる(ステップ１１０５)。
【００７０】
ステップ１１０４での確認の結果、マスターの役割の代わりをすることができる代替のデバイスがない場合には(ステップ１１０４)、ネットワーク内のすべてのデバイスは、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式で通信する(ステップ１１０６)。このステップ１１０６の処理は、マスターの電源が急にＯＦＦした場合にも実行される。
【００７１】
そして、ＲＴ−ＭＰＣＰ方式を実行可能なデバイスは、自身の能力(Capability)を互いに知らせて、マスターの選択基準に基づいて新しいマスターを選択した後、通常のＲＴ−ＭＰＣＰ処理を遂行する(ステップ１１０７)。
【００７２】
図１２は、本発明の実施形態によるイーサネット（登録商標）・ネットワークで、各デバイスが、電源ＯＮするときの初期化過程におけるデバイス発見動作を示すフローチャートである。
【００７３】
イーサネット（登録商標）・ネットワーク中の各デバイスが電源ＯＮする場合の、図１０に示す本発明の実施形態による初期化過程において、ステップ１００５でＲＴ−ＭＰＣＰメッセージを確認した場合には、ステップ１００９でデバイス発見動作を開始し、特定のデバイスは、自身の能力(Capability)と登録要求を、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式で他のデバイスに送信する(ステップ１２０１)。
そして、マスターの選択基準に従って送信した情報に含まれる特定のデバイスの能力が、現在のマスターの役割にとって代わることができるか否か確認する(ステップ１２０２)。
【００７４】
確認の結果(ステップ１２０２)、マスターの役割にとって代わることができる場合には、現在のマスターは、ＲＴ−ＭＰＣＰメッセージを使用してネットワーク内の他のデバイスにその内容(マスターの変更に関する情報)と時期(マスターの変更時期)を知らせて、それから、特定のデバイスへマスターの役割を変更する(ステップ１２０３)。
【００７５】
確認の結果(ステップ１２０２)、マスターの役割が現在のマスターに維持される場合には、特定のデバイスは、現在のマスターから登録可否に関するＲＴ−ＭＰＣＰメッセージを受信する(ステップ１２０４)。
【００７６】
以上説明したように本発明の実施形態によれば、従来のＣＳＭＡ／ＣＤ方式のイーサネット（登録商標）・ネットワークに、現在検討されているところのＩＥＥＥ８０２．３ah ＥＰＯＮのＭＰＣＰコンセプトを導入することにより、リアルタイムデータ間の衝突を防止することが可能となる效果がある。
【００７７】
また、本発明の実施形態によれば、新しいタイプのＩＦＧ(Inter-Frame Gap)を規定することにより、一般のイーサネット（登録商標）データに対して、リアルタイムデータに所定の優先権を付与してデータ送信を行う。
【００７８】
また、本発明の実施形態によれば、従来のイーサネット（登録商標）パケットへ時間情報を挿入するためのタイムスタンプフィールド(Time stamp Field)を規定することにより、ＭＰＣＰのための同期を得ることが可能となる。
上述した本発明の実施形態の方法は、プログラムに具現されてコンピューターに読みこめる形態で記録媒体(ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＡＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、光磁気ディスクなど)に保存することができる。
【００７９】
以上、本発明の詳細について具体的な実施形態に基づいて説明したが、本発明の範囲を逸脱しない限り、各種の変形が可能なのは明らかである。従って、本発明の範囲は、上記実施形態に限るものでなく、特許請求の範囲のみならず、その範囲と均等なものにより定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】従来のイーサネット（登録商標）・ネットワークの一実施例の構成図である。
【図２Ａ】従来のイーサネット（登録商標）・ネットワークでのＣＳＭＡ／ＣＤ方式の処理方法を説明するための図である。
【図２Ｂ】従来のイーサネット（登録商標）・ネットワークでのＣＳＭＡ／ＣＤ方式の処理方法を説明するための図である。
【図３Ａ】本発明によるイーサネット（登録商標）送信のためにリアルタイムデータに対して優先権を付与するためのＲＴ−ＩＦＧの例を示す図である。
【図３Ｂ】本発明によるイーサネット（登録商標）送信のためにリアルタイムデータに対して優先権を付与するためのＲＴ−ＩＦＧの例を示す図である。
【図４】通常のイーサネット（登録商標）ＰＯＮの一実施例の構成図である。
【図５】イーサネット（登録商標）ＰＯＮでの一般的なＭＰＣＰプロトコルによる信号の流れの例を示す図である。
【図６】本発明によるハブに連結されたイーサネット（登録商標）構造に対する一実施例の構成図である。
【図７Ａ】本発明によるイーサネット（登録商標）・ネットワークでのデータ送信の一実施例の例を示す図である。
【図７Ｂ】本発明によるイーサネット（登録商標）・ネットワークでのデータ送信の一実施例の例を示す図である。
【図８】一般的なイーサネット（登録商標）フレームにタイムスタンプを含ませる方法の第１実施例に対する構造図である。
【図９】一般的なイーサネット（登録商標）フレームにタイムスタンプを含ませる方法の第２実施例に対する構造図である。
【図１０】本発明によるイーサネット（登録商標）・ネットワークでそれぞれのデバイスが、電源がＯＮする場合の初期化過程を示した一実施例のフローチャートである。
【図１１】本発明によるイーサネット（登録商標）・ネットワークでそれぞれのデバイスの電源がＯＦＦする場合の動作を示した一実施例のフローチャートである。
【図１２】本発明によるイーサネット（登録商標）・ネットワークでそれぞれのデバイスが電源がＯＮする場合の初期化過程でのデバイス発見動作に対する一実施例のフローチャートである。
【図１】
2005124206.tif 000003
【図２Ａ】
2005124206.tif 000004
【図２Ｂ】
2005124206.tif 000005
【図３Ａ】
2005124206.tif 000006
【図３Ｂ】
2005124206.tif 000007
【図４】
2005124206.tif 000008
【図５】
2005124206.tif 000009
【図６】
2005124206.tif 000010
【図７Ａ】
2005124206.tif 000011
【図７Ｂ】
2005124206.tif 000012
【図８】
2005124206.tif 000013
【図９】
2005124206.tif 000014
【図１０】
2005124206.tif 000015
【図１１】
2005124206.tif 000016
【図１２】
2005124206.tif 000017