(57)【要約】衝突がないような方法でシリアルバスを介したノード間通信を行い、且つ、ノード間通信を開始する前に、通信開始ステーションが、アイドル時間を測定するためにギャップカウント手順を実行する、多数のステーションを有するネットワークを動作する方法であって、第１のノードと第２のノードとの間の様々なパス遅延値を測定する段階と、パス遅延値のうち、最悪なケースを選択する段階と、最悪なケースの遅延値に、ギャップカウントを割当てる段階とを含むことを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
衝突がないような方法でシリアルバスを介したノード間通信を行い、且つ、上記ノード間通信を開始する前に、通信開始ステーションが、アイドル時間を測定するためにギャップカウント手順を実行する、多数のステーションを有するネットワークを動作する方法であって、
第１のノードと第２のノードとの間の様々なパス遅延値を測定する段階と、
上記パス遅延値のうち、最悪なケースを選択する段階と、
上記最悪なケースの遅延値に、ギャップカウントを割当てる段階とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
上記様々なパス遅延値のそれぞれは、アクノレッジパケットを戻すための時間を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記測定段階は、１つのルートノードによって行われる請求項１記載の方法。
【請求項４】
上記第２のノードは、リーフノードであることに制限され、
全ての利用可能なリーフノードを上記第２のノードとして使用する請求項１記載の方法。
【請求項５】
上記測定段階は、１つのルートノードによって、全ての利用可能なリーフノードに対する往復遅延値を測定することによって行われる請求項１記載の方法。
【請求項６】
２つの最高往復遅延値が合計されて、そこから、全体のギャップカウント指示を決定する請求項５記載の方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法を実施するよう構成される、多数のステーションを有するシステムであって、
衝突がないような方法でノード間通信をその上で行うシリアルバスネットワークと、
上記ノード間通信を開始する前に、上記シリアルバス上のアイドル時間を測定するギャップカウント手順を実行する、通信開始ステーション内のギャップカウント設定手段と、
を含み、上記システムは更に、
第１のノードと第２のノードとの間の様々なバス遅延値を測定する測定手段と、
上記測定されたパス遅延値のうち、最悪なケースを選択する選択手段と、
上記最悪のケースの遅延値に、ギャップカウントを割当てる割当て手段と、を含むことを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項７記載のシステムにおいて、測定ノードとして動作するよう構成される装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の背景］
本発明は、特に、ＩＥＥＥ１３９４−１９９５バス、即ち、ＩＥＥＥ１３９４といったバスシステムに対しダイナミックギャップを最適化する方法に係る。このプロトコルに対して、様々な補正案が提案されており、本発明は、そういった補正案にも適用可能である。ＩＥＥＥ１３９４規格は、様々な家庭用電子装置に使用するシリアルバスを定義付ける。より具体的には、本発明の方法は、ユーザ及びエンジニアが、そのようなバスシステムに基づいて、可変サイズの家庭用ネットワークを設定することを可能にすべきである。実際、家庭用ネットワークは、例えば、オーディオ−ビデオセット、パーソナルコンピュータ、監視カメラ、家庭用電気製品等といった非常に多様なアイテムを含み得、また、１つのステーションを追加する又は取り除くといったことによって、頻繁に変更する傾向がある。本発明の方法は、最新技術の１３９４標準化されたステーションを、その実施のために膨大な計算の複雑さを必要とすることなく、使用可能にすべきである。
【０００２】
このバス規格は、そのトラフィックは、データパケットで行われている。データパケットは、特定のアクセス規則に従うことによって、衝突のない方法で、接続ケーブルを通して送信することができる。トラフィックは、いわゆるギャップを提供するメカニズムを介して制御され、各ギャップは、バスがアイドル状態でなければならない時間間隔を決める。伝送を始める前に、当該の始点のステーションは、現在のバストラフィックを聞き、適用可能なギャップカウント（gap_count）と比較して好適なギャップの発生があるか否かを確認する。
【０００３】
ステーションは、論理ツリートポロジーに応じて相互接続される。これは、様々なステーションにより測定される特定のギャップの長さが、多様に異なる値を有してしまう理由の１つである。実際、様々なステーション間の物理的距離はかなり均一ではない。所定のギャップ長を、１つのステーションが守らないことは、データパケットのオーバラップ又はデータ損失を引き起こす。これは、時として、悲劇的な結果をもたらし得る。
【０００４】
上述の規格は、次のパケットが送信できる前に経過しなければならない時間遅延に直接関連する最小ギャップカウントを特定することによって、上述及び他の問題を回避することを可能にしている。表１を参照されたい。実際に、この遅延パラメータの実際の値を補正することによって、リスニングギャップは、衝突をより良好に避けるために拡張されるか、又は、利用可能な帯域幅を効率よく使用するために、短くされる。表１に特定されるように、ギャップの最適値は、いわゆるホップのそれぞれに対するステーション間接続の特定の物理的構成に相応する。ホップは、ステーション間の直接的な物理的相互接続である。特に、４．５メートル長の相互接続ケーブルは、ホップを実施するために広く標準化されている。
【０００５】
しかし、発明者は、より多くの柔軟性の必要性を認識した。このことはまず、ホップに、他の好適な相互接続媒体を用いることに適用される。更に、ホップは、短い長さを選択することによって処理速度が速くされ得る。一方、長いケーブルは、例えば、４．５メートルから数十メートルの範囲にある遠く離れたステーションとの相互接続を可能にする。柔軟性を必要とする特定の理由は、ネットワークの再構成を実行可能にすることである。
【０００６】
発明者は、そのようなネットワークの実際の場合では、遅延が、原則的に、多様に且つダイナミックに可変な値を有し得ることを認識しており、従って、予め指定する手順は、実際に発生する遅延を発見的に決定することに比べて劣る。
【０００７】
［発明の概要］
従って、本発明は特に、上述したようなネットワークにおける簡単な遅延測定低順を提供し、それにより、そのネットワークの好適に経済的且つ信頼度の高い動作を得るために、後続のギャップカウント測定を調整することを可能にすることを目的とする。
【０００８】
従って、本発明の１つの面では、本発明は、請求項１に示す特徴部を特徴とする。本発明の最適な実施例では、１つのルートノードから全てのリーフノードへの往復遅延測定に対し、高速及び信頼度の高い手順が達成でき、この手順は、略最適な移動時間を与える。
【０００９】
本発明は更に、請求項１に記載される方法を実施するよう構成される、多数のステーションを有するシステムと、請求項１に記載される方法における測定ノードとして動作するよう構成される装置に係る。本発明の更なる有利な面は、従属項に記載する。
【００１０】
［好適な実施例の詳細な説明］
本発明の上述した面及び特徴、また、他の面及び特徴は、好適な実施例の開示、特に、添付図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。
【００１１】
本発明のダイナミックギャップカウント最適化は、２段階アルゴリズムで実施される。第１段階では、往復遅延の最大値を決定し、第２段階では、往復遅延の測定された最大値の測定値から、ギャップカウントを計算する。
【００１２】
所与のネットワークにおける往復遅延の最大値の測定は、当該のネットワークの初期化段階が既に開始した後に、アドホック手順によって行われなければならない。ツリートポロジーネットワークでは、往復遅延の最長値は、一般的に、ツリーの２つのリーフノードを直接的、又は、間接的に相互接続するパスから得られる。従って、実施例は、測定した遅延値を体系的に評価し且つ比較する何らかの手順を必要とする。アドホック手順では、ネットワークの論理マップは、ルートノードに含まれ得る。その場合、一般的に、測定手順も、このルートノードによって実行される。更に、ハードウェアの観点から、バスマネジャは、２つのレジスタを利用することが可能である。第１のレジスタは、往復遅延の実際の最高値をロードし、第２のレジスタは、この最高値を有効にする。
【００１３】
バスがリセットされた後、ネットワークのトポロジーと速度マップが、バスマネジャにおいて利用可能となる。図１は、本発明に使用する一般的なバイナリツリーネットワークを示す。この実施例では、ルートノード２０は、論理ネットワークのマップを有する。図示するように、他のノード２２乃至４０は、各ノードが、上位ネットワーク層における０、１、又は２つの接続されたノードを有するよう相互接続される。ノード２４、２６、３４、３６、及び、４０は、上位ネットワーク層のノードに接続されないので、リーフノードである。原則的に、多くの数の相互接続が実現可能である。当業者は、全く同一のネットワークが、別のノードをルートノードとして開始するといったように異なる方法で表し得ることを認識するであろう。初期化段階の後、リーフノード及びルートノードは、識別されていることになる。バスマネジャノードは、メモリに関して必要な機能を有するネットワークの任意のノードであり得る。ルートノードは、トポロジマップから、リーフノードの識別情報を読出しすることができ、データのないアシンクロナスデータパケットを、連続モードで、各リーフに送信し始める。
【００１４】
図２は、家庭用電気製品環境において、本発明と共に使用する一般的なネットワークを示す。ノードは、以下の機能に対応する。ルートノード５０は、セットトップボックス（ＳＴＢ）機能を有する。リーフノード５２、５４、及び、５８は、それぞれ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）機能、テレビ受像機（ＴＶ）機能、及び、デジタルＶＨＳ（Ｄ／ＶＨＳ）機能を有する。非リーフノード５６も同様に、テレビ受像機（ＴＶ）機能を有する。様々に異なる特徴を有するノードを、図２のネットワークに含むことが可能である。
【００１５】
図３は、往復遅延（ＲＴＤ）値を決定するサブアクション処理を説明する。この場合、ＳＴＢ（ルートノード）が、リーフノードの１つであるＤ−ＶＨＳに、アシンクロナスパケットを送信する。尚、このサブアクション処理は、必要なアクノリッジギャップの後、受信リーフノードによって戻される自動アクノリッジを、必要不可欠な素子として含む。更に、アービトレーション、データプレフィックス、及び、データエンドにそれぞれ関連付けられる追加の１３９４オーバヘッド時間がある。図３では、Ａは、アービトレーション時間、Ｐは、データプレフィックス時間、Ｅは、データエンド時間である。図３に示すように、ルートノードから、ｊと添字がつけられたリーフノードへのパスにおける往復遅延はｄｊであるとする。即ち、ｄｊ＝２＊片道遅延  （１）であるとする。同様の時間値は、データエンド、アクノリッジギャップ、及び、データプリフィックスからの寄与を除いて、アクノリッジ到着時間とパケットデリバリ時間との差を決定することによって推定することができる。オーバヘッド値は、ルートノードにローカルにロード可能であり、上述した計算に使用される、１３９４によって与えられる定数である。
【００１６】
ルートノードは、各リーフノードに対し、測定した往復遅延を、繰返し登録する。図２の例では、３つの値が登録されることになる。全てのリーフノードが処理されると、ネットワークの最大ＲＴＤは、
ＲＴＤｍａｘ＝ｍａｘｓ｛ｄｉ＋ｄｊ；∀ｉ≠ｊ｝  （２）
として推定される。
【００１７】
ここでは、Ｓはリーフノードのセットである。得られた値は、バスマネジャの所与のレジスタにロードされ、有効化レジスタは、決定が行われたことを示すためにセットされる。ルートノードにおける全ての手順は、利用可能な１３９４スタックに基づいたＣコードで実施可能である。
【００１８】
［ネットワークにおける決定された最大ＲＴＤからのギャップカウントの計算］
有効化レジスタが依然としてセットされていない間は、バスマネジャは、測定された最大ＲＴＤを待ち続ける。有効化レジスタがセットされると、バスマネジャは、ＲＴＤの値を読出しし、以下を用いてギャップカウントを計算する。
【００１９】
【数１】
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ただし、ＢＲｍａｘ＝９８．３１４Ｍｂｉｔ／ｓは、バスにおける最大ベースレートであり、ＢＲｍｉｎ＝９８．２９４Ｍｂｉｔ／ｓは、バスにおける最小ベースレートであり、ＡＴは、３０８ｎｓとして推定できる、リーフノードにおける内部遅延による追加のタイミングであり、シーリング関数は、引数を、無限に向かって最近傍の整数に丸める。バスマネジャにおいて、このような式は、表１に取って代えるために、使用されるアプリケーションのＣ言語コードに含むことが可能である。
【００２０】
バスマネジャは、ギャップカウントと計算された値を比較し、必要がある場合には、計算された値を各ノードに送る。
【００２１】
［適用可能性］
ダイナミックギャップカウント最適化は、利用可能なスタック、トポロジマップ、サブアクション処理、バスマネジャ等を使用することによって、現行の１３９４に準拠する製品に適用することができる。ダイナミックギャップカウント最適化は、可変サイズネットワークの問題を解決し、最終的なユーザに対しより高い柔軟性を可能にする。
【００２２】
［付録：式（３）の演繹］
１３９４ネットワークが適切に動作するために、最も制限的な要件は、最悪なケースの条件下で、アービトレーション・リセット・ギャップ（arb_res_gap）が、サブアクション・ギャップ（subact_gap）より大きいことである。数学的には、このことは、
Subact_gapmax＜arb_res_gapmin                                  （４）
と表す。ただし、添字は、それぞれ最大値と最小値を示す。式（４）の右側部は、１９３４規格によると、ギャップカウント値（gap_count）によって表すことができる。即ち、
【００２３】
【数２】
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ただし、ＢＲｍａｘ＝９８．３１４Ｍｂｉｔ／ｓは、バスにおける最大ベースレートである。リーフからリーフへのパスでは、１つのリーフノード（Ａ）によって見られるアービトレーション・リセット・ギャップ（arb_res_gap）は、もう１つのリーフノード（Ｂ）によって見られるサブアクション・ギャップ（subact_gap）より常に大きくなければならない。最悪なケースの条件下において、Ｂのリーフノードは、４つの項、即ち、最大サブアクション遅延、最大アービトレーション遅延、最大ＲＴＤ、及び、リーフノード内における内部遅延による追加のタイミングの和として、サブアクション・ギャップを見る。最初の２つの項は、ギャップカウント値に依存し、３番目の項は、直接測定から得られ、最後の項は、１３９４定数を用いて推定される。従って、再び、１３９４規格によると、
【００２４】
【数３】
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再び１３９４規格によると、ＭＡＸ＿ＡＲＢ＿ＲＥＳＰＯＮＳＥ−ＤＥＬＡＹは、１４４ｎｓとして、ＤＡＴＡ＿ＥＮＤ＿ＤＥＬＡＹは、２０ｎｓとして推定することが可能である。ここでは、ＢＲｍｉｎ＝９８．２９４Ｍｂｉｔ／ｓは、バスにおける最小ベースレートである。式（５）乃至（９）を、式（４）に入れることによって、以下に示す最終結果が得られる。
【００２５】
【数４】
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図４は、動作のフローチャートを示す。段階６０において、動作が開始し、全ての必要なハードウェア及びソフトウェア機能が割当てられる。段階６２において、物理ノードの論理ツリーへのマッピングが行われる。この手順から、ルートノード、及び、様々なリーフノードが識別される。この手順自体は、従来技術の手順である。段階６４において、ルートがアクティブにされる。一般的に、これは、ルートノード自体によって行われる。段階６６において、ルートノードは、次に続くリーフノードに、データパケットを送信する。段階６８において、ルートノードは、最近のデータパケットが送られたノードから受信したアクノリッジパケットを検出する。更に、ルートノードは、戻り時間を算定する。段階６８では、実質的に、簡潔にするために示されていないが、待機ループを含む。段階７０において、ルートノードは、測定された戻り時間が、記憶されている２つの値のうちの最低値より大きいか否かを検出する。大きい場合は、段階７２において、新しい値が記憶される。大きくない場合は、段階７２は省略される。段階７４において、ルートノードは、最近のリーフノードが、リーフノードのセットの最後のリーフノードであったか否かを検出する。最後のリーフノードでなかった場合、手順は、段階６６に戻る。最後のリーフノードであった場合、手順は、段階７６に進む。ここでは、２つの最高戻り時間が有効にされ、ギャップカウントが、上述した式によって決定される。
【００２６】
表１は、スタティックギャップカウント最適化値を示す。これらの値自体は、当業者には周知である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に使用する一般的なバイナリトリーネットワークを示す図である。
【図２】本発明に使用する一般的なネットワークである。
【図３】往復遅延（ＲＴＤ）を決定するサブアクション処理を示す図である。
【図４】動作のフローチャートを示す図である。
【図５】スタティックギャップカウント最適化値を示す表である。
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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2004522339.tif 000012
2004522339.tif 000013
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2004522339.tif 000016
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【国際調査報告】
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