專利名稱：網(wǎng)絡(luò)總線橋和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)總線橋和使用網(wǎng)絡(luò)總線橋的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及這樣一種總線橋和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它們能使總線帶寬使用效率免受由傳輸延時(shí)造成的降低。
具有IEEE1394高速串行總線(以下簡(jiǎn)稱“IEEE1394總線”)的網(wǎng)絡(luò)已作為一種總線型網(wǎng)絡(luò)受到人們的重視。IEEE1394總線有許多特征性性能，如自動(dòng)設(shè)置節(jié)點(diǎn)ID(標(biāo)識(shí))，熱插入即用，以及適于傳輸活動(dòng)圖像數(shù)據(jù)的同步方式等，因而已被采用為用于傳輸數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的總線。
對(duì)于通常在IEEE1394-1995中使用的仲裁，根節(jié)點(diǎn)發(fā)出一個(gè)傳輸許可。在P1394b中，節(jié)點(diǎn)傳輸順序由稱作“工長(zhǎng)(BOSS)仲裁”的過(guò)程來(lái)確定。對(duì)于工長(zhǎng)仲裁，稱作“工長(zhǎng)”的節(jié)點(diǎn)發(fā)出傳輸許可。在該節(jié)點(diǎn)發(fā)出傳輸許可后，這個(gè)節(jié)點(diǎn)便不再是工長(zhǎng)，而收到這一傳輸許可的節(jié)點(diǎn)成為新的工長(zhǎng)。
換言之，工長(zhǎng)仲裁是一種令牌傳遞(token passing)。把傳輸許可給予另一節(jié)點(diǎn)從而不再是工長(zhǎng)，這對(duì)應(yīng)于“扔出令牌”，而通過(guò)接受傳輸許可成為工長(zhǎng)則對(duì)應(yīng)于“接受令牌”。
工長(zhǎng)仲裁與一般令牌傳遞的不同點(diǎn)在于，在令牌傳遞中令牌的循環(huán)順序是預(yù)先確定的，而在工長(zhǎng)仲裁中是每次通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)確定成為工長(zhǎng)(接受一令牌)的節(jié)點(diǎn)。就是說(shuō)，在工長(zhǎng)仲裁中，不想傳輸數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)不會(huì)成為工長(zhǎng)(即不接受令牌)。
一般而言，半雙工總線型網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是易于廣播和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞撵`活性，而缺點(diǎn)是當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸一包的一幀時(shí)其他節(jié)點(diǎn)不能傳輸。一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸一幀的時(shí)間周期精確地大于“從一幀被開始傳輸之時(shí)到下一幀能被傳輸之時(shí)的時(shí)間周期”。這一周期通?？啥x為一節(jié)點(diǎn)開始傳輸一幀的時(shí)刻到被傳輸幀從總線中消失的時(shí)刻的時(shí)間周期。就是說(shuō)，當(dāng)總線加寬(即節(jié)點(diǎn)延時(shí)最大值被設(shè)大)以供長(zhǎng)距離傳輸時(shí)，傳輸延遲時(shí)間變長(zhǎng)。結(jié)果，“從一幀被開始傳輸之時(shí)到下一幀能被傳輸之時(shí)的時(shí)間間期”被傳輸延時(shí)給拉長(zhǎng)了。從下面的式[1]可清楚看出這一點(diǎn)，式[1]指出同樣大小的幀傳輸?shù)秸麄€(gè)總線所需的時(shí)間(幀大小)/(傳輸速率)+傳輸延時(shí)[1]可以理解，當(dāng)發(fā)生傳輸延時(shí)時(shí)，額外的時(shí)間等于傳輸同樣大小幀所需的傳輸延時(shí)，從而發(fā)生了傳輸延時(shí)降低帶寬效率的情況。這個(gè)問題的麻煩在于，如從式[1]可見，傳輸速率越高，傳輸延時(shí)的影響就越大。
為對(duì)付這一降低效率的問題，通常采用大幀。因?yàn)閺氖絒1]可看出，當(dāng)幀變大時(shí)傳輸延時(shí)的影響能被減輕。所以大幀能減輕傳輸效率的降低。
使用IEEE1394總線的網(wǎng)絡(luò)是半雙工總線型網(wǎng)絡(luò)之一。所以這一網(wǎng)絡(luò)有其特點(diǎn)，即如果傳輸距離拉長(zhǎng)從而產(chǎn)生傳輸延時(shí)，則帶寬效率被降低。
在P1394b工長(zhǎng)仲裁中，工長(zhǎng)能傳輸一幀。當(dāng)在傳輸該幀之后工長(zhǎng)把傳輸許可傳送給另一節(jié)點(diǎn)之后，它不再是工長(zhǎng)了。收到傳輸許可的節(jié)點(diǎn)成為新的工長(zhǎng)并能在此之后立即傳送一幀。就是說(shuō)，在P1394b中，其間不能傳輸幀的時(shí)間周期是工長(zhǎng)傳輸傳輸許可的時(shí)刻到另一節(jié)點(diǎn)接收該傳輸許可并成為新工長(zhǎng)的時(shí)刻的時(shí)間段。在這一時(shí)間周期期間，在總線上沒有工長(zhǎng)。所以任何幀都不能傳輸。下面將參考

圖13和圖14更詳細(xì)地描述這一點(diǎn)。
圖13顯示使用IEEE1394總線的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)例圖，圖14是該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)操作時(shí)間實(shí)例圖。在圖13所示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，四個(gè)節(jié)點(diǎn)“A”、“B”、“C”、“D”連到IEEE1394總線上。節(jié)點(diǎn)“B”是周期(cycle)主控器(master)。在圖14中，最上方的雙箭頭指示傳輸周期為125μS。在次最上方區(qū)域由雙箭頭指示的“B”、“C”、“D”、“A”、“D”、“B”、“C”和“A”時(shí)間區(qū)間內(nèi)，與這些字母對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)成為工長(zhǎng)。就是說(shuō)，它們按節(jié)點(diǎn)“B”→節(jié)點(diǎn)“C”→節(jié)點(diǎn)“D”→節(jié)點(diǎn)“A”→節(jié)點(diǎn)“D”→節(jié)點(diǎn)“B”→節(jié)點(diǎn)“C”→節(jié)點(diǎn)“A”這樣的順序依次成為工長(zhǎng)。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)成為工長(zhǎng)期間，由傳輸延時(shí)造成的空閑時(shí)間周期由雙箭頭指示(在上數(shù)第三區(qū)域)。在圖14中由加在最左區(qū)域的“A”、“B”、“C”、“D”指示節(jié)點(diǎn)“A”、“B”、“C”、“D”的傳輸時(shí)間。
下面將描述圖13所示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的操作。在作為周期主控器和工長(zhǎng)的節(jié)點(diǎn)“B”在總線上傳輸一個(gè)周期起始包CS之后，它在總線上傳輸一個(gè)傳輸許可令牌。周期起始包CS和傳輸許可令牌在總線上流動(dòng)并被節(jié)點(diǎn)“A”、“C”、“D”接收。節(jié)點(diǎn)“C”接收傳輸許可令牌從而變成工長(zhǎng)。在此之后，節(jié)點(diǎn)“C”在總線上傳輸一個(gè)同步包IsC和傳輸許可令牌。類似地，節(jié)點(diǎn)“D”和“A”按此順序成為工長(zhǎng)。節(jié)點(diǎn)“D”在總線上傳輸一個(gè)同步包IsD和傳輸許可令牌，節(jié)點(diǎn)“A”在總線上傳輸一個(gè)同步包IsA和傳輸許可令牌。在節(jié)點(diǎn)“B”、“C”、“D”和“A”按上述方式在總線上順序傳輸同步包之后，節(jié)點(diǎn)“D”和“C”順序傳輸異步包AD和AC。在傳輸異步包時(shí)，確定收到該異步包的節(jié)點(diǎn)向發(fā)送節(jié)點(diǎn)返回一個(gè)認(rèn)可包。所以，對(duì)于異步包AD，節(jié)點(diǎn)“B”成為工長(zhǎng)并向節(jié)點(diǎn)“D”返回認(rèn)可包，而對(duì)異步包AC，節(jié)點(diǎn)“A”成為工長(zhǎng)并向節(jié)點(diǎn)“D”返回認(rèn)可包。
由上文的解釋可以理解，空閑時(shí)間周期是不存在工長(zhǎng)的時(shí)間周期。在令牌傳遞的情況中，空閑周期是令牌在網(wǎng)絡(luò)上流動(dòng)的時(shí)間周期。所以，對(duì)于工長(zhǎng)仲裁，上述一般公式[1]變成如下公式[2](幀大小)/(傳輸速率)+(傳輸許可令牌的傳輸時(shí)間)[2]在IEEE1394總線的情況中，如果成為工長(zhǎng)的節(jié)點(diǎn)集中在一個(gè)窄的區(qū)域，則長(zhǎng)距離(如大的總線)將不會(huì)由于長(zhǎng)距離傳輸延時(shí)造成任何效率下降。其理由如下。空閑時(shí)間是傳輸許可令牌從當(dāng)前工長(zhǎng)向下一個(gè)工長(zhǎng)傳輸所用時(shí)間。所以，只有成為工長(zhǎng)的節(jié)點(diǎn)(它們希望傳輸)之間的傳輸延時(shí)才成為問題，而總線大小并不直接與效率相關(guān)。就是說(shuō)，下列不等式成立(式[1]之值)≥(式[2]之值)[3]然而，變?yōu)楣らL(zhǎng)的節(jié)點(diǎn)(它們希望傳輸)集中在一寬總線的窄區(qū)域內(nèi)的情況通常是很少的。通?？紤]的是這些節(jié)點(diǎn)存在于從總線一端到另一端的區(qū)域。所以，總線大小的影響難于被減小，因此式[2]的值基本上不會(huì)比式[1]的值小許多?？梢哉f(shuō)，工長(zhǎng)仲裁比一般令牌傳遞有效得多。
解決這一低效率問題的一個(gè)途徑是類似于一般網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)那樣使幀變大。幀越大，則傳輸許可令牌的傳輸時(shí)間造成的影響就越小。
然而，IEEE1394總線伴有一個(gè)致命的問題。如圖14中所示，IEEE1394總線有125μsec(微秒)的周期。為減少抖動(dòng)(jitter)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?zhí)行是在每個(gè)周期中重復(fù)傳輸一個(gè)小幀。例如，如果數(shù)據(jù)是在6Mbps帶寬上傳輸，則必須在一個(gè)周期內(nèi)傳送一幀，該幀的大小至少為6Mbps×125μS=750位=94字節(jié)(4字節(jié)+頭段大小)。這一周期受到IEEE1394總線的如下限制，這由下列不等式表示(對(duì)于一周期內(nèi)要傳輸?shù)乃袔絒2]值的總和)≤125μS[4]不等式[4]的更具體表達(dá)式變?yōu)橄率?一周期內(nèi)傳輸?shù)陌鼣?shù)=∑[(包k的幀大小)/(傳輸速率)+(傳輸許可令牌從工長(zhǎng)(K)到工長(zhǎng)(K+1)的傳輸時(shí)間)≤125μS[5]就是說(shuō)，如果要做成大幀，則不僅必須滿足由技術(shù)規(guī)格定義的幀大小的限制，還必須滿足由不等式[5]定義的條件。這意味著如果在一周期內(nèi)要傳輸?shù)膸瑪?shù)增大到太大，則幀的大小就不能做大。由于IEEE1394總線有這樣的問題，即不能做成大幀，故需要其他解決方法。
為解決上述問題，已做出本發(fā)明。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種網(wǎng)絡(luò)總線橋和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它們能在諸如IEEE1394總線這樣的半雙工總線型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中防止總線帶寬使用效率受傳輸延時(shí)降低。
本發(fā)明的第一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包含一個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)；一個(gè)或多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)；以及連在發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)之間的半雙工總線。以這種結(jié)構(gòu)布局，實(shí)現(xiàn)了從發(fā)送節(jié)點(diǎn)到接收節(jié)點(diǎn)的單向傳輸，于是總線帶寬使用效率能免于被傳輸延時(shí)降低，從而能改善傳輸效率。
本發(fā)明的第一網(wǎng)絡(luò)總線橋包含一個(gè)或多個(gè)發(fā)送端口。以這種結(jié)構(gòu)布局，使從一個(gè)傳輸端口到半雙工總線的單向傳輸成為可能。
本發(fā)明的第二網(wǎng)絡(luò)總線橋包含一個(gè)或多個(gè)接收端口。以這種結(jié)構(gòu)布局，使從半雙工總線到接收端口的單向傳輸成為可能。
本發(fā)明的第二網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包含有一個(gè)發(fā)送端口和一個(gè)發(fā)送/接收端口的第一網(wǎng)絡(luò)總線橋；多個(gè)二第網(wǎng)絡(luò)總線橋，每個(gè)有一個(gè)接收端口和一個(gè)發(fā)送/接收端口；以及連在發(fā)送端口和接收端口之間的半雙工總線。以這種結(jié)構(gòu)布局，通過(guò)實(shí)現(xiàn)第一網(wǎng)絡(luò)總線橋的發(fā)送端口和第二網(wǎng)絡(luò)總線橋的接收端口之間的單向傳輸，使傳輸效率能得到改善。
本發(fā)明的第三網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包含有一個(gè)發(fā)送端口和一個(gè)發(fā)送/接收端口的第一網(wǎng)絡(luò)總線橋；有一個(gè)接收端口和一個(gè)發(fā)送/接收端口的第二網(wǎng)絡(luò)總線橋；有一個(gè)發(fā)送端口和一個(gè)發(fā)送/接收端口的第三網(wǎng)絡(luò)總線橋；以及有一個(gè)接收端口和一個(gè)發(fā)送/接收端口的第四網(wǎng)絡(luò)總線橋，這里通過(guò)半雙工總線把第一網(wǎng)絡(luò)總線橋的發(fā)送端口與第二網(wǎng)絡(luò)總線橋的接收端口相連；通過(guò)半雙工總線把第三網(wǎng)絡(luò)總線橋的發(fā)送端口與第四網(wǎng)絡(luò)總線橋的接收端口相連；通過(guò)半雙工總線把第一網(wǎng)絡(luò)總線橋的發(fā)送/接收端口與第四網(wǎng)絡(luò)總線橋的發(fā)送/接收端口相連；以及通過(guò)半雙工總線把第二網(wǎng)絡(luò)總線橋的發(fā)送/接收端口與第三網(wǎng)絡(luò)總線橋的發(fā)送/接收端口相連。
以這種結(jié)構(gòu)布局，通過(guò)實(shí)現(xiàn)從發(fā)送端口到接收端口的單向傳輸，使傳輸效率能得到改善。還有，通過(guò)提供一對(duì)在反方向的單向傳輸，能實(shí)現(xiàn)高傳輸效率的雙向傳輸。
本發(fā)明的第三網(wǎng)絡(luò)總線橋包含一個(gè)或多個(gè)發(fā)送端口；以及一個(gè)或多個(gè)接收端口。以這種結(jié)構(gòu)布局，使從發(fā)送端口到半雙工總線的單向傳輸和從接收端口到半雙工總線的單向傳輸成為可能。
本發(fā)明的第四網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包含兩個(gè)第三網(wǎng)絡(luò)總線橋，這里兩個(gè)第三網(wǎng)絡(luò)總線橋之一的發(fā)送端口和接收端口分別通過(guò)半雙工總線與另一個(gè)第三網(wǎng)絡(luò)總線橋的接收端口和發(fā)送端口相連；而這兩個(gè)第三網(wǎng)絡(luò)總線橋的發(fā)送/接收端口通過(guò)半雙工總線相連。以這種結(jié)構(gòu)布局，通過(guò)實(shí)現(xiàn)從發(fā)送端口到接收端口的單向傳輸，使傳輸效率能得到改善。還有，通過(guò)提供一對(duì)在相反方向上的單向傳輸，使能實(shí)現(xiàn)高傳輸效率的雙向傳輸。
本發(fā)明的第四網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包含三個(gè)或更多個(gè)第三網(wǎng)絡(luò)總線橋，這里重復(fù)進(jìn)行兩個(gè)相鄰網(wǎng)絡(luò)總線橋之一的發(fā)送端口和接收端口與這兩個(gè)相鄰網(wǎng)絡(luò)總線橋中另一個(gè)的接收端口和接收端口之間通過(guò)半雙工總線的連接，以形成一個(gè)環(huán)路，沿此環(huán)路數(shù)據(jù)單向流動(dòng)。以這種結(jié)構(gòu)布局，通過(guò)實(shí)現(xiàn)從發(fā)送端口到接收端口的單向傳輸，使傳輸效率能得到改善，并實(shí)現(xiàn)環(huán)型傳輸。
圖1給出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)示意圖；圖2給出圖1所示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸計(jì)時(shí)的一例；圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例作為網(wǎng)絡(luò)總線橋的全雙工3端口橋結(jié)構(gòu)的方框圖；圖4A和4B是具有圖3所示全雙工3端口橋的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖5A和5B的方框圖說(shuō)明圖4A和4B中所示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的操作；圖6A-6D給出使用普通橋的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和圖4A和4B中所示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的比較；圖7A和7B說(shuō)明在圖5A和5B中所示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中發(fā)生出現(xiàn)故障時(shí)要執(zhí)行的操作；圖8A和8B顯示具有圖3所示全雙工3端口橋的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)；圖9顯示具有圖3所示全雙工3端口橋的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的又一種結(jié)構(gòu)；圖10A和10B的方框圖說(shuō)明圖8A和8B中所示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的操作；圖11A和11B的方框圖說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例作為網(wǎng)絡(luò)總線橋的一個(gè)單向橋的結(jié)構(gòu)；圖12A和12B顯示具有圖11A和11B所示單向橋的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；圖13顯示傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)系統(tǒng)一例；以及圖14顯示傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸計(jì)時(shí)一例。
將參考圖1至圖12B詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。(第一實(shí)施例)
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，由IEEE1394總線把一個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)和一個(gè)接收節(jié)點(diǎn)連在一起，并只進(jìn)行從發(fā)送節(jié)點(diǎn)到接收節(jié)點(diǎn)的單向傳輸，以改善傳輸效率。
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，圖2顯示該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸計(jì)時(shí)的一例。在圖1所示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，通過(guò)IEEE1394總線連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)“A”和“B”。節(jié)點(diǎn)“A”總是周期主控器和工長(zhǎng)。節(jié)點(diǎn)“B”只作為接收節(jié)點(diǎn)操作。要傳送的包是同步包和異步流包，二者都不需要返回認(rèn)可。沒有傳輸需要返回認(rèn)可的異步包。作為節(jié)點(diǎn)使用的裝置是，例如DVD記錄器/播放器、MD記錄器/播放器、電視接收機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)等。
如圖2所示，在按上述配置的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，在節(jié)點(diǎn)“A”發(fā)送一個(gè)周期起始包CS之后，它在總線上順序傳送5個(gè)同步包IsA，在此之后順序地在總線上傳輸2個(gè)異步流包AssA。在總線上傳輸?shù)拿總€(gè)包在一個(gè)傳輸延遲時(shí)間之后由節(jié)點(diǎn)“B”接收。實(shí)際上，由于各包之間有幀際間隙，故不可能有100％的傳輸效率。然而，如果在一個(gè)節(jié)點(diǎn)的處理過(guò)程不會(huì)變成瓶頸的話，傳輸效率能提高到理論上的最大效率。
如前所述，在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，由于節(jié)點(diǎn)“B”不進(jìn)行發(fā)送操作，故不必要從作為周期主控器和工長(zhǎng)的節(jié)點(diǎn)“A”向節(jié)點(diǎn)“B”發(fā)送傳輸許可令牌。所以沒有如圖14所示空閑時(shí)間，從而有可能防止傳輸效率被降低。
在圖1所示實(shí)施例中，雖然使用了一個(gè)接收節(jié)點(diǎn)，但可以有多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)連到發(fā)送節(jié)點(diǎn)“A”。(第二實(shí)施例)本發(fā)明的第二實(shí)施例涉及具有一個(gè)普通端口、一個(gè)或多個(gè)發(fā)送端口及一個(gè)或多個(gè)接收端口的全雙工多端口橋以及使用這種橋的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。(2-1)全雙工3端口橋圖3的框圖顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例作為網(wǎng)絡(luò)總線橋的全雙工3端口橋的結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，全雙工3端口橋1有一個(gè)普通端口2，一個(gè)接收端口3和一個(gè)發(fā)送端口4，每個(gè)都與IEEE1394總線相連。普通端口2、接收端口3和發(fā)送端口4分別連到物理層處理單元(PHY)5、7和9。物理層處理單元5、7和9分別連于鏈路層處理單元(LINK)6、8和10。路由單元11和異步流包/異步包轉(zhuǎn)換單元(Assn-Stream/Assn Convering Unit)12連在鏈路層處理單元6、8和10當(dāng)中。
普通端口2能實(shí)現(xiàn)發(fā)送/接收操作，接收端口3只能實(shí)現(xiàn)接收操作，而發(fā)送端口4只能實(shí)現(xiàn)發(fā)送操作。普通端口2連到該總線，接收端口3連到下流線，發(fā)送端口4連到上流線。物理層處理單元5、7、9執(zhí)行IEEE1394總線物理層的處理，而鏈路層處理單元6、8、10執(zhí)行鏈路層本身的處理。路由單元11執(zhí)行被接收包的路由處理。如果經(jīng)由普通端口2接收的一包是一個(gè)異步包，則異步流包/異步包轉(zhuǎn)換單元12把它轉(zhuǎn)換成異步流包。如果經(jīng)由普通端口2接收的一包是由原始異步包轉(zhuǎn)換而成的異步流包，則轉(zhuǎn)換單元12把它轉(zhuǎn)換成異步包。當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中發(fā)生出現(xiàn)故障時(shí)，接收端口3和發(fā)送端口4能作為普通端口操作。圖3中的虛線指示系統(tǒng)出現(xiàn)故障期間的數(shù)據(jù)流。
圖3中所示橋包括一個(gè)發(fā)送端口和一個(gè)接收端口。然而，如果滿足發(fā)送端口總吞吐量等于接收端口總吞吐量這一條件的話，則發(fā)送端口數(shù)和接收端口數(shù)不需要相等。再有，例如可以使用包括一個(gè)發(fā)送端口和一個(gè)接收端口的中斷節(jié)點(diǎn)，或者可以使用這樣的節(jié)點(diǎn)，它包括一個(gè)發(fā)送端口和多個(gè)普通端口，并作為它們之間的普通橋進(jìn)行操作。再有，還可以提供一個(gè)同步包/異步包轉(zhuǎn)換單元(Iso/Asyn converting unit)，它執(zhí)行同步包和異步包之間的轉(zhuǎn)換。再有，圖3中只顯示了與網(wǎng)絡(luò)間連接有關(guān)的方框。然而，可以使用分別用于同步數(shù)據(jù)(Iso data)的記錄器/播放器、電視調(diào)諧器、顯示器或其他裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)分別具有橋功能的DVD記錄器/播放器、機(jī)頂盒或電視接收機(jī)。(2-2)具有全雙工3端口橋的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖4A和4B顯示具有圖3所示全雙工3端口橋的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一例。圖4A顯示連接關(guān)系和數(shù)據(jù)流，而圖4B顯示兩橋之間形成的總線。
這一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有第一全雙工3端口橋1-1、第二全雙工3端口橋1-2、總線#A和總線#B。第一全雙工3端口橋1-1的普通端口連于總線#A，第二全雙工3端口橋1-2的普通端口連于總線#B。第一全雙工3端口橋1-1的發(fā)送端口和接收端口分別連于第二全雙工3端口橋1-2的接收端口和發(fā)送端口。在第一全雙工3端口橋1-1的發(fā)送端口和第二全雙工3端口橋1-2的接收端口之間提供了總線#C。在第二全雙工3端口橋1-2的發(fā)送端口和第一全雙工3端口橋1-1的接收端口之間提供了總線#D。發(fā)送端口繼續(xù)作為周期主控器和工長(zhǎng)。通常，接收端口不會(huì)變成工長(zhǎng)。
在如上配置的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，在總線#A和第一全雙工3端口橋1-1的普通端口之間實(shí)現(xiàn)同步包、異步包及異步流包的雙向傳輸。類似地，在總線#B和第二全雙工3端口橋1-2的普通端口之間實(shí)現(xiàn)同步包、異步包及異步流包的雙向傳輸。再有，在第一全雙工3端口橋1-1的發(fā)送端口和第二全雙工3端口橋1-2的接收端口之間實(shí)現(xiàn)同步包和異步流包的單向傳輸。類似地，在第二全雙工3端口橋1-2的發(fā)送端口和第一全雙工3端口橋1-1的接收端口之間實(shí)現(xiàn)同步包和異步流包的單向傳輸。必要時(shí)，由第一和第二全雙工3端口橋1-1和1-2執(zhí)行異步流包和異步包之間的轉(zhuǎn)換。
接下來(lái)，將參考圖5A和5B描述圖4A和4B中所示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的操作。
首先將描述圖5A和5B中所示的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)初始操作。
首先通過(guò)電纜把第一全雙工3端口橋1-1的發(fā)送端口4-1和第二全雙工3端口橋1-2的接收端口3-2相連。于是產(chǎn)生一個(gè)總線復(fù)位。在一個(gè)3-ID處理中，發(fā)送端口4-1成為周期主控器。發(fā)送端口4-1不能成為周期主控器的情況將在以后描述。完成自-ID(self-ID)處理以建立總線。這個(gè)總線稱作#C。
發(fā)送端口4-1和接收端口3-2通過(guò)總線#C彼此進(jìn)行協(xié)商以確認(rèn)以下兩個(gè)事實(shí)。當(dāng)一個(gè)全雙通信成為可能時(shí)，發(fā)送端口4-1成為一個(gè)發(fā)送端口，而接收端口3-2成為一個(gè)接收端口。由于接收端口3-1和發(fā)送端口4-2尚未連接，所以仍不可能進(jìn)行全雙工通信。
在這種情況中，不必要預(yù)先確定發(fā)送端口4-1和接收端口3-2當(dāng)中哪一個(gè)成為發(fā)送端口和另一個(gè)成為接收端口。這可在協(xié)商過(guò)程中動(dòng)態(tài)地確定。如果發(fā)送端口4-1尚未成為周期主控器，則產(chǎn)生總線復(fù)位，從而使發(fā)送端口4-1成為周期主控器。在上述確認(rèn)之后，發(fā)送端口4-1和接收端口3-2之間的連接作為普通半雙工總線發(fā)揮其功能，直至發(fā)送端口4-2和接收端口3-1連接起來(lái)為止。
接下來(lái)，通過(guò)電纜將發(fā)送端口4-2和接收端口3-1相連。于是，產(chǎn)生總線復(fù)位。在3-ID處理中，發(fā)送端口4-2成為周期主控器。發(fā)送端口4-2不能成為周期主控器的情況將在以后描述。完成自-ID處理以建立總線。這個(gè)總線稱作#D。
發(fā)送端口4-2和接收端口3-1通過(guò)總線#D彼此進(jìn)行協(xié)商以確認(rèn)以下事實(shí)。當(dāng)一個(gè)全雙工通信成為可能時(shí)，發(fā)送端口4-2成為一個(gè)發(fā)送端口，而接收端口3-2成為一個(gè)接收端口。由于發(fā)送端口4-1和接收端口3-2已被連接而且已經(jīng)完成協(xié)商，故全雙工通信是可能的。
在這種情況中，不必要預(yù)先確定發(fā)送端口4-2和接收端口3-1當(dāng)中哪一個(gè)成為發(fā)送端口和另一個(gè)成為接收端口。這可在協(xié)商過(guò)程中通過(guò)考慮發(fā)送端口4-1和接收端口3-2之間的關(guān)系而動(dòng)態(tài)地確定。如果發(fā)送端口4-2尚未成為周期主控器，則產(chǎn)生總線復(fù)位，從而使發(fā)送端口4-2成為周期主控器。其后，做出確認(rèn)，通過(guò)使用總線#C和#D作為單向總線來(lái)開始全雙工通信。
接下來(lái)將參考圖5A描述發(fā)送操作。
一包從總線#A傳輸?shù)降谝蝗p工3端口橋1-1的普通端口2-1。這一包經(jīng)由物理層處理單元(PHY)5-1和鏈路層處理單元(LINK)6-1輸入到路由單元11-1。
如果該包的目的地不是總線#B，則路由單元11-1拋掉該包，而如果該包的目的地是總線#B，則路由單元11-1識(shí)別該包的類型。如果判定該包是一異步包，則這一包被異步流包/異步包轉(zhuǎn)換單元(Asyn-Stream/Asyn converting unit)12-1轉(zhuǎn)換成異步流包。這一轉(zhuǎn)換后的異步流包經(jīng)由鏈路層處理單元(LINK)10-1、物理層處理單元(PHY)9-1及發(fā)送端口4-1傳輸?shù)娇偩€#C。另一方面，如果路由單元11-1判斷該包是一個(gè)同步包或異步流包，則這一包直接經(jīng)由鏈路層處理單元10-1、物理層處理單元9-1及發(fā)送端口4-1傳送到總線#C。
傳輸?shù)娇偩€#C的該包從第二全雙工3端口橋1-2的接收端口3-2輸入到這個(gè)橋的內(nèi)部，然后從其普通端口傳輸?shù)娇偩€#B。在這種情況中，第二全雙工3端口橋1-2的操作類似于第一全雙工3端口橋1-1的接收操作，它將在下文中參考圖5B描述。
將參考圖5B描述接收操作。一個(gè)包從總線#D傳輸?shù)降谝蝗p工3端口橋1-1的接收端口3-1。這一包經(jīng)由物理層處理單元7-1和鏈路層處理單元8-1輸入到路由單元11-1。
如果該包的目的地不是總線#A，則路由單元11-1拋掉該包，而如果該包的目的地是總線#A，則路由單元11-1識(shí)別該包的類型。如果判定該包是從原始異步包轉(zhuǎn)換而成的一個(gè)異步流包，則由異步流包/異步包轉(zhuǎn)換單元12-1將該包轉(zhuǎn)換成異步包。這個(gè)轉(zhuǎn)換后的異步包經(jīng)由鏈路層處理單元6-1、物理層處理單元5-1及普通端口2-1傳輸?shù)娇偩€#A。另一方面，如果路由單元11-1判斷該包是一個(gè)同步包或一個(gè)原始異步流包，則這一包直接經(jīng)由鏈路層處理單元6-1、物理層處理單元5-1及普通端口2-1傳輸?shù)娇偩€#A。
圖6A-6D給出使用普通橋的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和圖4A和4B中所示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的比較。圖6A顯示使用普通橋的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，圖6B顯示當(dāng)傳送一異步包時(shí)該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的操作。圖6C顯示圖4A和4B中所示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，而圖6D顯示當(dāng)傳送一異步包時(shí)該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的操作。
如圖6A和6B中所示，如果要把一個(gè)異步包從總線#A傳輸?shù)娇偩€#B，則它從總線#A傳輸?shù)狡胀駼R#1。在普通橋BR#1向總線#A返回一個(gè)認(rèn)可包(Ack-Pending)之后，它把該異步包傳輸?shù)狡胀駼R#2。在普通橋BR#2向普通橋BR#1返回一個(gè)認(rèn)可包(Ack-pending)之后，它把該異步包傳輸?shù)娇偩€#B。在總線#B接收該異步包之后，它向普通橋BR#2返回一個(gè)認(rèn)可包(Ack-complete)。
在圖6C和6D中所示本實(shí)施例中，一個(gè)異步流包在全雙工3端口橋1-1和1-2之間傳輸。雖然全雙工3端口橋1-1和1-2轉(zhuǎn)換一包，但它們不返回認(rèn)可包(Ack-pending)，所以這一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳輸效率高于使用普通橋的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳輸效率。本實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)全雙工通信，而其傳輸效率未被降低。該總線可做成長(zhǎng)距離的總線但不降低傳輸效率。
圖7A和7B說(shuō)明在圖5A和5B中所示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中發(fā)生出現(xiàn)故障時(shí)在該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中要執(zhí)行的操作。圖7A顯示恰在發(fā)生出現(xiàn)故障之前網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的狀態(tài)，圖7B顯示在該出現(xiàn)故障被解決之后網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的狀態(tài)。
如圖7A中所示，在第一全雙工3端口橋1-1的發(fā)送端口4-1和第二全雙工3端口橋1-2的接收端口3-2之間能進(jìn)行單向傳輸和在第二全雙工3端口橋1-2的發(fā)送端口4-2和第一全雙工3端口橋1-1的接收端口3-1之間能進(jìn)行單向傳輸?shù)臓顟B(tài)中，假定發(fā)送端口4-2和接收端口3-1之間的電纜被斷開，從而在它們之間不能傳輸數(shù)據(jù)。
在這種情況中，當(dāng)?shù)谝缓偷诙p工3端口橋1-1和1-2得知接收端口3-1和發(fā)送端口4-2之間的連接被斷開時(shí)，橋1-1和橋1-2把發(fā)送端口4-1和接收端口3-2改變成普通端口。結(jié)果，如圖7B中所示，在這些端口之間變成能實(shí)現(xiàn)半雙工雙向傳輸。
圖8A和8B顯示具有圖3所示全雙工3端口橋的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)。這是由四個(gè)全雙工3端口橋1-1、1-2、1-3及1-4配置而成的環(huán)型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。假定如圖8A所示構(gòu)成環(huán)的狀態(tài)下在一個(gè)全雙工3端口橋1-4中發(fā)生出現(xiàn)故障從而切斷了該環(huán)。這時(shí)另三個(gè)全雙工3端口橋1-1、1-2及1-3的發(fā)送和接收端口變?yōu)槠胀ǘ丝?，從而能在這三個(gè)全雙工3端口橋1-1、1-2及1-3當(dāng)中實(shí)現(xiàn)半雙工雙向傳輸。換言之，盡管圖7A和7B中所示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能對(duì)付的只是電纜的斷開，但圖8A和8B所示的這一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還能對(duì)付節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障。
在圖8A和8B中，雖然環(huán)路由四個(gè)橋構(gòu)成，但它可由三個(gè)或更多個(gè)橋構(gòu)成。再有，可以使用圖9中所示網(wǎng)型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
接下來(lái)將描述檢測(cè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障的方法。出現(xiàn)故障是按下述方式檢測(cè)出來(lái)的。在一種出現(xiàn)故障檢測(cè)方法中，位于出現(xiàn)故障節(jié)點(diǎn)附近的節(jié)點(diǎn)檢測(cè)該出現(xiàn)故障并把它通告其他節(jié)點(diǎn)。在另一種出現(xiàn)故障檢測(cè)方法中，一個(gè)“連接確認(rèn)包”在該環(huán)路中周期性地循環(huán)，如果該包不被循環(huán)了，則能檢測(cè)到任何出現(xiàn)故障。為了確定出現(xiàn)故障地點(diǎn)的位置，該包以單向發(fā)送，而收到該包的節(jié)點(diǎn)返回一個(gè)響應(yīng)，這與追蹤根(trace root)類似。于是，可通過(guò)檢驗(yàn)?zāi)睦餂]有返回響應(yīng)來(lái)確定出現(xiàn)故障地點(diǎn)的位置。一旦確定了出現(xiàn)故障地點(diǎn)并確認(rèn)環(huán)路已經(jīng)失效，則在原始環(huán)路上宣布這一結(jié)果其后，不再進(jìn)行單向傳輸，該總線用作為普通總線。
可以不使用上述有些復(fù)雜的過(guò)程。使用單向總線完全取決于接收節(jié)點(diǎn)不發(fā)送數(shù)據(jù)。如果接收節(jié)點(diǎn)開始發(fā)送，則單向通信被破壞。所以，如果檢測(cè)到出現(xiàn)故障的最遠(yuǎn)順流節(jié)點(diǎn)開始向逆流方向發(fā)送，則在此時(shí)單向通信被破壞，于是可能知道該環(huán)路是異常的，于是總線自動(dòng)改變成普通總線。這意味著當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)由于任何理由(不只限于節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障)而開始發(fā)送時(shí)單向傳輸被破壞因而環(huán)路不能被使用。順流方向是當(dāng)環(huán)路完整時(shí)一包沿環(huán)路流動(dòng)的方向，而逆流方向是與順流方向相反的方向。
接下來(lái)，將參考圖10A和10B詳細(xì)描述圖8A和8B中所示環(huán)型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的操作。
首先，將描述圖8A和8B所示環(huán)型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的初始操作。
現(xiàn)在考慮的情況是第一全雙工3端口橋1-1的發(fā)送端口4-1連于第二全雙工3端口橋1-2的接收端口3-2，而且第一全雙工3端口橋1-1的接收端口3-1連于第四全雙工3端口橋1-1的發(fā)送端口4-4。
首先，第一全雙工3端口橋1-1的發(fā)送端口4-1經(jīng)由電纜連于第二全雙工3端口橋1-2的接收端口3-2。于是產(chǎn)生一個(gè)總線復(fù)位。在一個(gè)3-ID處理中，發(fā)送端口4-1成為周期主控器。發(fā)送端口4-1不能成為周期主控器的情況將在以后描述。完成自-ID處理以建立總線。這個(gè)總線稱作#C。
發(fā)送端口4-1和接收端口3-2通過(guò)總線#C彼此進(jìn)行協(xié)商。當(dāng)環(huán)路建立時(shí)，確認(rèn)發(fā)送端口4-1成為發(fā)送端口和接收端口3-2成為接收端口。在這種情況中，不必要預(yù)先確定發(fā)送端口4-1和接收端口3-2中哪一個(gè)成為發(fā)送端口和另一個(gè)成為接收端口。這可在協(xié)商過(guò)程中通過(guò)考慮總線上構(gòu)成環(huán)路其他部分的各節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系而動(dòng)態(tài)地確定。
如果發(fā)送端口4-1尚未成為周期主控器，則發(fā)生總線復(fù)位以使發(fā)送端口4-1成為周期主控器。接下來(lái)，確認(rèn)是否建立了環(huán)路。這里假定環(huán)路尚未建立(在本例中，接收端口3-1和發(fā)送端口4-4之間沒有連接)。所以確認(rèn)該環(huán)路尚未建立。確認(rèn)環(huán)路是否建立的過(guò)程將在以后描述。在這一確認(rèn)之后，在發(fā)送端口4-1和接收端口3-2之間的總線將作為普通總線操作，直至環(huán)路建立為止。
接下來(lái)，第一全雙工3端口橋1-1的接收端口3-1通過(guò)電纜與第四全雙工3端口橋1-4的發(fā)送端口4-4連接。于是產(chǎn)生一個(gè)總線復(fù)位。在3-ID處理中，發(fā)送端口4-4成為周期主控器。發(fā)送端口4-4不能成為周期主控器的情況將在以后描述。完成自-ID處理以建立總線。這個(gè)總線稱作總線#D。
發(fā)送端口4-4和接收端口3-1通過(guò)總線#D彼此協(xié)商。當(dāng)環(huán)路建立起來(lái)時(shí)，確認(rèn)發(fā)送端口4-4成為發(fā)送端口，而接收端口3-1成為接收端口。在這種情況下，不必要預(yù)先確定發(fā)送端口4-4和接收端口3-1中哪一個(gè)成為發(fā)送端口和另一個(gè)成為接收端口。這可在協(xié)商過(guò)程中通過(guò)考慮構(gòu)成環(huán)路其他部分的總線上各節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系來(lái)動(dòng)態(tài)地確定。
如果發(fā)送端口4-4尚未成為周期主控器，則產(chǎn)生總線復(fù)位，以使發(fā)送端口4-4成為周期主控器。接下來(lái)，確認(rèn)環(huán)路是否已建立。確認(rèn)環(huán)路是否建立的過(guò)程將在以后描述。
如果確認(rèn)環(huán)路已建立，則傳送關(guān)于環(huán)路已建立和環(huán)型傳輸開始的信息。當(dāng)傳輸這一信息時(shí)，在本例中，總線#C和#D用作單向總線構(gòu)成該環(huán)路。
有以下幾種方法可作為確認(rèn)環(huán)路是否建立的方法。
一種方法是確認(rèn)環(huán)路的末端。由于該節(jié)點(diǎn)有發(fā)送和接收端口，所以如果發(fā)送端口和接收端口之一或二者未被連接，則可確認(rèn)那個(gè)節(jié)點(diǎn)是“末端”。環(huán)路完成的時(shí)刻對(duì)應(yīng)于曾是“末端”的節(jié)點(diǎn)不再成為“末端”的時(shí)刻。認(rèn)出它不是“末端”的節(jié)點(diǎn)沿順流方向流動(dòng)一個(gè)環(huán)路檢測(cè)包。
收到這一包的節(jié)點(diǎn)沿順流方向流動(dòng)這一包，如果它不是“末端”的話。如果該包從逆流節(jié)點(diǎn)返回到首先發(fā)出該包的節(jié)點(diǎn)，則能認(rèn)識(shí)到該環(huán)路已經(jīng)建立。
是“末端”的節(jié)點(diǎn)沿逆流方向返回一包，指出該環(huán)路尚未建立。當(dāng)從順流節(jié)點(diǎn)收到這一包，則能認(rèn)識(shí)到該環(huán)路尚未建立。
然而，利用這種確認(rèn)方法，只能認(rèn)出單個(gè)獨(dú)立環(huán)路。為了能認(rèn)出一個(gè)環(huán)路的建立，而在該環(huán)路中有多個(gè)環(huán)路共享該環(huán)路的一部分(例如如圖9中所示)，則需要設(shè)計(jì)得更好的方法。有如下兩種方法處置這種情況。
一種對(duì)策是對(duì)每個(gè)環(huán)路利用其“環(huán)路ID(標(biāo)識(shí))”或能代替環(huán)路ID的特定信息(如該環(huán)路中的節(jié)點(diǎn)清單)的方法。如果把環(huán)路ID加到環(huán)路檢測(cè)包中以明確指出要檢測(cè)的環(huán)路，則每個(gè)環(huán)路可如同獨(dú)立的環(huán)路那樣處置。然而，利用這種對(duì)策，就必須頻繁地交換信息，諸如關(guān)于在哪個(gè)環(huán)路中包含一個(gè)主節(jié)點(diǎn)(subject node)的信息，關(guān)于要建立什么環(huán)路的信息，關(guān)于如何對(duì)各環(huán)路建立路由的信息，以及其他信息。
例如，假定一個(gè)環(huán)路LO#A已經(jīng)建立，而下一個(gè)環(huán)路現(xiàn)正在建立之中。不同于LO#A的ID的一個(gè)適當(dāng)ID加到環(huán)路檢測(cè)包中。添加ID的規(guī)則包括準(zhǔn)備一些足夠大的數(shù)；隨機(jī)選取這些數(shù)；準(zhǔn)備區(qū)別已建立環(huán)路和仍未建立環(huán)路的ID；等等?？梢蕴峁┮粋€(gè)管理已存在的環(huán)路ID的服務(wù)器。這里假定現(xiàn)在在建立之中的環(huán)路是LO#B。于是該包流向順流一方。一旦收到用于檢測(cè)環(huán)路LO#B的一包，收到該包的幀把它流向所有順流方。在環(huán)路LO#A中包含的每個(gè)節(jié)點(diǎn)給該包添加一個(gè)標(biāo)記，指明該節(jié)點(diǎn)包含在環(huán)路LO#A中。另一方面，在環(huán)路LO#A中沒包含的每個(gè)節(jié)點(diǎn)向該包添加一個(gè)標(biāo)記，指出該包已穿過(guò)了在環(huán)路LO#A中不包含的路徑。于是，能認(rèn)出已在后續(xù)情況中建立了一個(gè)新環(huán)路。圍繞該環(huán)路循環(huán)并從逆流方返回的包有標(biāo)記指出該包已穿過(guò)了在現(xiàn)有環(huán)路中不包含的路徑，或有標(biāo)記指出該包已穿過(guò)了在不同于環(huán)路LO#A的環(huán)路中包含的路徑。
另一對(duì)策是這樣一種方法，它不考慮一個(gè)節(jié)點(diǎn)是否包含在多少環(huán)路中。該節(jié)點(diǎn)只認(rèn)出它是否包含在至少一個(gè)環(huán)路中或它是否不包含在任何環(huán)路中。環(huán)路檢測(cè)包流向順流方。如果該包圍繞該環(huán)路循環(huán)并返回該節(jié)點(diǎn)，則可認(rèn)出該節(jié)點(diǎn)屬于某環(huán)路。在這種情況中，不必要認(rèn)出該包已通過(guò)的路徑。
應(yīng)對(duì)從“末端”節(jié)點(diǎn)返回的包予以注意，它指出“沒有建立任何環(huán)路”。只有當(dāng)從所有順流方收到指出“沒有建立任何環(huán)路”的包時(shí)，該節(jié)點(diǎn)才向逆流方發(fā)送指出“沒有建立任何環(huán)路”的包。就是說(shuō)，這一操作所遵循的算法類似于查詢中的所謂“反向追蹤”。以這種方式，當(dāng)該節(jié)點(diǎn)從所有順流方收到指出“沒有建立任何環(huán)路”的包時(shí)，該節(jié)點(diǎn)能知道它不屬于任何環(huán)路，無(wú)需使用該網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?這一點(diǎn)不僅對(duì)首先發(fā)送環(huán)路檢測(cè)包的節(jié)點(diǎn)成立，而且對(duì)所有順流節(jié)點(diǎn)也成立)。
如果對(duì)多環(huán)路的這些對(duì)策結(jié)合到一起，則存在一種可能性，即該包永遠(yuǎn)不會(huì)消失。為處置這一問題，使用了一個(gè)接力段限制，第二次收到的包被拋掉，或者需要其他手段。
接下來(lái)將參考圖10A描述發(fā)送操作。
一包從總線A傳輸?shù)降谝蝗p工3端口橋1-1毫的普通端口2-1。這一包經(jīng)由物理層處理單元(PHY)5-1和鏈路層處理單元(LINK)6-1輸入到路由單元11-1。
如果該包的目的地不是總線#B1至#B3，則路由單元11-1拋掉該包，然而，如果該包的目的地是總線#B1至#B3的任何一個(gè)，則路由單元11-1識(shí)別該包的類型。如果判定該包是一個(gè)異步包，則該包由異步流包/異步包轉(zhuǎn)換單元12-1轉(zhuǎn)換成一個(gè)異步流包。這個(gè)轉(zhuǎn)換后的異步流包通過(guò)鏈路層處理單元(LINK)10-1、物理層處理單元(PHY)9-1和發(fā)送端口4-1傳輸?shù)娇偩€#C。另一方面，如果路由單元11-1判斷該包是一個(gè)同步包或一個(gè)異步流包，這該包通過(guò)鏈路層處理單元(LINK)10-1、物理層處理單元(PHY)9-1及發(fā)送端口4-1直接傳輸?shù)娇偩€#C。代替通過(guò)判斷該包的目的地是否是總線#B1至#B3中的任何一個(gè)來(lái)確定該包是否要被拋掉，可以通過(guò)判定該包的目的地是否是總線#A來(lái)確定該包是否要被拋掉。
發(fā)送到總線#C的包從第二全雙工3端口橋1-2的接收端口3-2輸入到橋1-2的內(nèi)部。第二全雙工3端口橋1-2的操作類似于第一全雙工3端口橋1-1的接收操作，這將在下文中參考圖10B加以描述。
將參考圖10描述接收操作。一包從總線#D發(fā)送到第一全雙工3端口橋1-1的接收端口3-1。這一包通過(guò)物理層處理單元(PHY)7-1和鏈路層處理單元(LINK)8-1輸入到路由單元11-1。
如果該包的目的地是總線#A，則路由單元11-1識(shí)別該包類型。如果判定該包是一個(gè)從原始異步包轉(zhuǎn)換而成的一個(gè)異步該包，則由異步流包/異步包轉(zhuǎn)換單元12-1將該包轉(zhuǎn)換成異步包。這個(gè)轉(zhuǎn)換后的異步包經(jīng)由鏈路層處理單元(LINK)6-1、物理層處理單元(PHY)5-1及普通端口2-1傳輸?shù)娇偩€#A。另一方面，如果路由單元11-1判斷該包是一個(gè)同步包或一個(gè)原始異步流包，則這一包直接經(jīng)由鏈路層處理單元6-1、物理層處理單元5-1及普通端口2-1傳輸?shù)娇偩€#A。
如前所述，本發(fā)明的第二實(shí)施例有如下技術(shù)特點(diǎn)(1)至(5)。(1)由于通過(guò)固定周期主控器和工長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收端口之間的單向傳輸，從而使傳輸效率能盡可能地最接近于100％。(2)由于能減輕傳輸延時(shí)的影響，因而即使對(duì)于使用長(zhǎng)電纜的長(zhǎng)距離傳輸，傳輸效率也將不會(huì)被降低。(3)全雙工和環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相結(jié)合，再有，當(dāng)電纜被斷開或節(jié)點(diǎn)中發(fā)生出現(xiàn)故障時(shí)，可通過(guò)把發(fā)送和接收端口改變成普通的發(fā)送/接收端口來(lái)實(shí)現(xiàn)雙向傳輸。因此，對(duì)出現(xiàn)故障的抵抗能力極好。(4)按原樣使用傳統(tǒng)的物理層處理單元和傳統(tǒng)的鏈路層處理單元，只增加異步包和異步流包之間的轉(zhuǎn)換手段，便能夠成橋。(5)能配置成有各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。(第三實(shí)施例)本發(fā)明的第三實(shí)施例涉及具有一個(gè)普通端口和一個(gè)發(fā)送或接收端口的單向橋以及使用這種橋的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。(3-1單向橋)圖11A和11B的方框圖顯示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例構(gòu)成的作為網(wǎng)絡(luò)總線橋的單向橋的結(jié)構(gòu)。圖11A顯示一個(gè)單向發(fā)送橋，圖11B顯示一個(gè)單向接收橋。
如圖11A中所示，單向發(fā)送橋21有一個(gè)普通端口22和一個(gè)發(fā)送端口23，它們每個(gè)都連到IEEE1394總線上。普通端口22和發(fā)送端口23分別連到物理層處理單元(PHY)24和26。物理層處理單元(PHY)24和26分別連到鏈路層處理單元(LINK)25和27。地址過(guò)濾單元28和異步流包/異步包轉(zhuǎn)換單元(Asyn-Stream/Asyn converting unit)29連在鏈路層處理單元25和27之間。
如圖11B中所示，單向接收橋31有一個(gè)普通端口32和一個(gè)接收端口33，它們每個(gè)都連到IEEE1394總線上。普通端口32和接收端口33分別連到物理層處理單元(PHY)34和36。物理層處理單元(PHY)34和36分別連到鏈路層處理單元(LINK)35和37。地址過(guò)濾單元28和異步流包/異步包轉(zhuǎn)換單元(Asyn-Steam/Asyn converting unit)39連在鏈路層處理單元35和37之間。
在單向發(fā)送和接收橋中，地址過(guò)濾單元28和38執(zhí)行所接收包的路由功能，類似于第二實(shí)施例的路由單元11。其他構(gòu)件的功能與第二實(shí)施例中由相同參考數(shù)字代表的構(gòu)件的功能類似。
雖然圖11A和11B中所示橋每個(gè)有一個(gè)普通端口和一個(gè)發(fā)送或接收端口，但本發(fā)明不限于這種結(jié)構(gòu)配置。例如，可以使用有一個(gè)發(fā)送端口和一個(gè)接收端口的中繼節(jié)點(diǎn)，或者可以使用這樣的節(jié)點(diǎn)，它有一個(gè)發(fā)送端口和多個(gè)普通端口，并作為它們之間的普通橋進(jìn)行操作。再有，圖11A和11B中只顯示了與網(wǎng)絡(luò)連接有關(guān)的那些方框。然而，如果提供了用于同步數(shù)據(jù)的記錄器/播放器、電視調(diào)諧器、顯示器或其他裝置，則可以實(shí)現(xiàn)具有橋功能的DVD記錄器/播放器、機(jī)頂盒或電視接收機(jī)。(3-2)具有單向橋的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖12A和12B顯示一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它使用了圖11A和11B中所示的單向橋。圖12A中所示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能執(zhí)行廣播，而圖12B中所示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能執(zhí)行雙向傳輸。
圖12A中所示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有一個(gè)單向發(fā)送橋21-1，四個(gè)單向接收橋31-1至31-4，一個(gè)廣播總線，以及五個(gè)總線#1至#5。單向發(fā)送橋21-1的一個(gè)普通端口連到總線#1，而它的發(fā)送端口連到廣播總線。單向接收橋31-1至31-4的接收端口連到廣播總線，而它們的普通端口分別連到總線#2至#5。每個(gè)發(fā)送端口繼續(xù)作周期主控器和工長(zhǎng)。一般而言，接收端口不會(huì)成為工長(zhǎng)。
在按上述配置的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，從總線#1輸入到單向發(fā)送橋2-1的一包經(jīng)由廣播總線輸入到每個(gè)單向接收橋31-1至31-4，然后經(jīng)由單向接收橋31-1至31-4輸入到總線#2至#5。所以這一系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)廣播通信而不損失傳輸效率。再有，還可能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸而不降低傳輸效率。
圖12B中所示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有二個(gè)單向發(fā)送橋21-1和21-2，二個(gè)單向接收橋31-1和31-2，以及二個(gè)總線#1和#2。單向發(fā)送橋21-1和21-2的普通端口分別連到總線#1和#2。單向接收橋31-1和31-2的普通端口分別連到總線#2和#1。單向發(fā)送橋21-1和21-2的發(fā)送端口分別連到單向接收橋31-1和31-2的接收端口。每個(gè)發(fā)送端口繼續(xù)作周期主控器和工長(zhǎng)。一般而言，接收端口不會(huì)成為工長(zhǎng)。
在按上述配置的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，從總線#1發(fā)送的一包經(jīng)由單向發(fā)送橋21-1和單向接收橋31-1輸入到總線#2。從總線#2發(fā)送的一包經(jīng)由單向發(fā)送橋21-2和單向接收橋31-2輸入到總線#1。所以這一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)全雙工通信而不損失傳輸效率。再有，還可能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸而不降低傳輸效率。
在圖12A和12B中所示每個(gè)單向橋中，當(dāng)由于電纜斷開或該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中其他節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障使得不能進(jìn)行單向傳輸時(shí)，通過(guò)把發(fā)送和接收端口變成普通的發(fā)送/接收端口以構(gòu)成普通橋，可實(shí)現(xiàn)半雙工雙向傳輸。
如前所述，本發(fā)明的第三實(shí)施例有如下技術(shù)特點(diǎn)(1)至(4)。(1)由于通過(guò)固定周期主控器和工長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收端口之間的單向傳輸，從而使傳輸效率能盡可能地最接近于100％。(2)由于能減輕傳輸延時(shí)的影響，因而即使對(duì)于使用長(zhǎng)電纜的長(zhǎng)距離傳輸，傳輸效率也將不會(huì)被降低。(3)全雙工和環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相結(jié)合。再有，當(dāng)電纜被斷開或節(jié)點(diǎn)中發(fā)生出現(xiàn)故障時(shí)，可通過(guò)把發(fā)送和接收端口改變成普通的發(fā)送/接收端口來(lái)實(shí)現(xiàn)雙向傳輸。因此，對(duì)出現(xiàn)故障的抵抗能力極好。(4)按原樣使用傳統(tǒng)的物理層處理單元和傳統(tǒng)的鏈路層處理單元，只增加異步包和異步流包之間的轉(zhuǎn)換手段，便能構(gòu)成橋。再有，能使用二個(gè)端口構(gòu)成橋，因而系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比第二實(shí)施例簡(jiǎn)單。
本發(fā)明不僅適用于使用IEEE1394總線的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，還適用于使用半雙工型總線的其他網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
如前面提到的那樣，根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，單向傳輸?shù)膱?zhí)行是從發(fā)送節(jié)點(diǎn)或發(fā)送端口到接收節(jié)點(diǎn)或接收端口。所以能提供一種具有極好效果的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它能使總線帶寬使用效率免受由傳輸延時(shí)造成的降低，從而改善傳輸效率。
根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)總線橋，能提供一種具有極好效果的網(wǎng)絡(luò)總線橋，它能執(zhí)行向半雙工總線和從半雙工總線的單向傳輸，從而改善傳輸效率。
再有，根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從發(fā)送端口到接收端口的單向傳輸能改善傳輸效率。通過(guò)在反方向提供一對(duì)單向傳輸，使能提供一種效果極好的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它能實(shí)現(xiàn)高傳輸效率的雙向傳輸。
根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能提供一種效果極好的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它能通過(guò)納入從發(fā)送端口到接收端口的單向傳輸，改善傳輸效率，并實(shí)現(xiàn)環(huán)型傳輸。
權(quán)利要求
1．一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包含一個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)；一個(gè)或多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)；以及一個(gè)連在所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)和所述接收節(jié)點(diǎn)之間的半雙工總線。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這里所述半雙工總線是與IEEE1394兼容的；以及所述發(fā)送節(jié)點(diǎn)是周期主控器。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這里當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生出現(xiàn)故障時(shí)，所述發(fā)送和接收節(jié)點(diǎn)變?yōu)榘l(fā)送/接收節(jié)點(diǎn)。
4．根據(jù)權(quán)利要求2的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這里當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生出現(xiàn)故障時(shí)，所述發(fā)送和接收節(jié)點(diǎn)變?yōu)榘l(fā)送/接收節(jié)點(diǎn)。
5．與半雙工總線連接的網(wǎng)絡(luò)總線橋，包含一個(gè)或多個(gè)發(fā)送端口。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的網(wǎng)絡(luò)總線橋，這里當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生出現(xiàn)故障時(shí)，所述發(fā)送端口變?yōu)榘l(fā)送/接收端口。
7．與半雙工總線連接的網(wǎng)絡(luò)總線橋，包含一個(gè)或多個(gè)接收端口。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的網(wǎng)絡(luò)總線橋，這里當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生出現(xiàn)故障時(shí)，所述接收端口(33)變?yōu)榘l(fā)送/接收端口。
9．一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包含有一個(gè)發(fā)送端口和一個(gè)發(fā)送/接收端口的第一網(wǎng)絡(luò)總線橋；多個(gè)第二網(wǎng)絡(luò)總線橋，每個(gè)有一個(gè)接收端口和一個(gè)發(fā)送/接收端口；以及連接在所述發(fā)送端口和所述接收端口之間的半雙工總線。
10．一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包含有一個(gè)發(fā)送端口和一個(gè)發(fā)送/接收端口的第一網(wǎng)絡(luò)總線橋；有一個(gè)接收端口和一個(gè)發(fā)送接收端口的第二網(wǎng)絡(luò)總線橋；有一個(gè)發(fā)送端口和一個(gè)發(fā)送/接收端口的第三網(wǎng)絡(luò)總線橋；以及有一個(gè)接收端口和一個(gè)發(fā)送/接收端口的第四網(wǎng)絡(luò)總線橋；這里所述第一網(wǎng)絡(luò)總線橋的所述發(fā)送端口經(jīng)由一半雙工總線與所述第二網(wǎng)絡(luò)總線橋的所述接收端口相連；所述第三網(wǎng)絡(luò)總線橋的所述發(fā)送端口經(jīng)由一半雙工總線與所述第四網(wǎng)絡(luò)總線橋的所述接收端口相連；所述第一網(wǎng)絡(luò)總線橋的所述發(fā)送/接收端口經(jīng)由一半雙工總線與所述第四網(wǎng)絡(luò)總線橋的所述發(fā)送/接收端口相連；以及所述第二網(wǎng)絡(luò)總線橋的所述發(fā)送/接收端口經(jīng)由一半雙工總線與所述第三網(wǎng)絡(luò)總線橋的所述發(fā)送/接收端口相連。
11．連到半雙工總線上的網(wǎng)絡(luò)總線橋，包含一個(gè)或多個(gè)發(fā)送端口；以及一個(gè)或多個(gè)接收端口。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的網(wǎng)絡(luò)總線橋，這里當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生出現(xiàn)故障時(shí)，所述發(fā)送和接收端口變?yōu)榘l(fā)送/接收端口。
13．一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包含二個(gè)根據(jù)權(quán)利要求11的網(wǎng)絡(luò)總線橋，這里所述二個(gè)網(wǎng)絡(luò)總線橋之一的所述發(fā)送和接收端口分別經(jīng)由半雙工總線連接到所述二個(gè)網(wǎng)絡(luò)總線橋中另一個(gè)的所述接收和發(fā)送端口。
14．一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包含二個(gè)根據(jù)權(quán)利要求12的網(wǎng)絡(luò)總線橋，這里所述二個(gè)網(wǎng)絡(luò)總線橋之一的所述發(fā)送和接收端口分別經(jīng)由半雙工總線連接到所述二個(gè)網(wǎng)絡(luò)總線橋中另一個(gè)的所述接收和發(fā)送端口。
15．一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包含三個(gè)或更多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求11的網(wǎng)絡(luò)總線橋，這里所述三個(gè)網(wǎng)絡(luò)總線橋的二個(gè)相鄰網(wǎng)絡(luò)總線橋之一的所述發(fā)送和接收端口分別經(jīng)由半雙工總線連接到所述二個(gè)相鄰網(wǎng)絡(luò)總線橋中另一個(gè)的所述接收和發(fā)送端口，以構(gòu)成一個(gè)環(huán)路，數(shù)據(jù)在一個(gè)方向上沿此環(huán)路流動(dòng)。
16．一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包含三個(gè)或更多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求12的網(wǎng)絡(luò)總線橋，這里所述三個(gè)網(wǎng)絡(luò)總線橋的二個(gè)相鄰網(wǎng)絡(luò)總線橋之一的所述發(fā)送和接收端口分別經(jīng)由半雙工總線連接到所述二個(gè)相鄰網(wǎng)絡(luò)總線橋中另一個(gè)的所述接收和發(fā)送端口，以構(gòu)成一個(gè)環(huán)路，數(shù)據(jù)在一個(gè)方向上沿此環(huán)路流動(dòng)。
17．根據(jù)權(quán)利要求9的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這里如果從發(fā)送/接收端口收到的一包是一個(gè)符合IEEE1394要求的異步包，則所收到的包被轉(zhuǎn)換成異步流包或同步包。以從所述發(fā)送端口發(fā)送。
18．根據(jù)權(quán)利要求10的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這里如果從發(fā)送/接收端口收到的一包是一個(gè)符合IEEE1394要求的異步包，則所收到的包被轉(zhuǎn)換成異步流包或同步包以從所述發(fā)送端口發(fā)送。
19．根據(jù)權(quán)利要求13的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這里如果從發(fā)送/接收端口收到的一包是一個(gè)符合IEEE1394要求的異步包，則所收到的包被轉(zhuǎn)換成異步流包或同步包以從所述發(fā)送端口發(fā)送。
20．根據(jù)權(quán)利要求14的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這里如果從發(fā)送/接收端口收到的一包是一個(gè)符合IEEE1394要求的異步包，則所收到的包被轉(zhuǎn)換成異步流包或同步包，以從所述發(fā)送端口發(fā)送。
21．根據(jù)權(quán)利要求15的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這里如果從發(fā)送/接收端口收到的一包是一個(gè)符合IEEE1394要求的異步包，則所收到的包將被轉(zhuǎn)換成異步流包或同步包，以從所述發(fā)送端口發(fā)送。
22．根據(jù)權(quán)利要求16的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這里如果從發(fā)送/接收端口收到的一包是一個(gè)符合IEEE1394要求的異步包，則所收到的包被轉(zhuǎn)換成異步流包或同步包，以從所述發(fā)送端口發(fā)送。
全文摘要
在第一總線和第一全雙工3端口橋之間以及在第二總線和第二全雙工3端口橋之間分別實(shí)現(xiàn)了雙向傳輸。在第一全雙工3端口橋的發(fā)送和接收端口與第二全雙工3端口橋的接收和發(fā)送端口之間實(shí)現(xiàn)了同步包和異步流包的單向傳輸。第一全雙工3端口橋和第二全雙工3端口橋在必要時(shí)實(shí)現(xiàn)異步流包和異步包之間的轉(zhuǎn)換。
文檔編號(hào)H04L12/46GK1288312SQ0011814
公開日2001年3月21日 申請(qǐng)日期2000年6月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月10日
發(fā)明者佐佐木雄飛, 篠原利章, 都築健吾 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社