不使用网桥概念将节点与异质网络连接的系统和方法

专利名称：不使用网桥概念将节点与异质网络连接的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种连接节点和通信网络的系统和方法，更具体地涉 及一种不使用网桥概念而连接节点与异质网络的系统和方法。
背景技术：
在网络中连接电子设备是很常见的。典型的示例是计算机网络， 其中网络中的每一台计算机能够与网络中的其它计算机进行通信。网 络设备通常通过遵守诸如IEEE1394标准等已建立标准的信息总线来 进行通信。在1996年8月30日公开的IEEE 1394标准1394-1995 "IEEE Standard for a High Performance Serial Bus"中详细地描述了IEEE 1934 标准，其通过引用合并在这篇文献中，以用于所需目的。
IEEE 1394标准是一种用于计算机和消费电子设备的高性能总线 互联的特别有用的标准。其对于高速数字视频数据的传输也是非常有 用的.。
然而，主要由于布置长电缆和/或需要IEEE1394.1网桥技术(IEEE 标准1394.1-2004来使能基于1394的异质网络，IEEE 1394标准的使用
被限制于较小簇的设备。网桥电路是能够连接两个或更多个电子总线 的电子电路。传统上，需要1394.1网桥技术来使诸如经由无线网络连接的多个1394总线簇组成的网络之类的异质网络能够工作；然而，这 限制了市场上己有的、可能不支持1394.1网桥技术的传统1394设备的
可用性。

发明内容
该技术领域中需要一种用于提供无需IEEE 1394.1网桥概念的技 术的系统和方法，该系统和方法使传统1394设备能够相互通信，就好 像所有设备都在单个1394网络中一样。
一个公开的实施例包括一种在具有多个节点的无线网络中使用 的经由该网络连接节点的无线站。该无线站包括可编程物理层，物 理地连接以与至少一个本地节点进行通信；以及控制器，被配置为通 过所述无线网络检测至少一个远程节点，并使所述本地节点和所述远 程节点之间能够进行通信。
另一公开的实施例包括具有多个节点并能够将节点连接至网络
的无线网络。该无线网络包括第一无线站，能够代表多于一个的远
程节点并具有可编程1394标准物理层，第一无线站物理地连接到至少 一个本地节点，并且所述本地节点而言代表至少一个远程节点；以及 与第一无线站相关联的控制器，被配置为通过所述无线网络检测至少 一个远程节点，并使所述本地节点和所述远程节点之间能够进行通信。
另一公开的实施例包括在具有多个节点的网络中使用的用于将 节点连接至网络的方法。该方法包括提供与无线网络通信的无线站， 该无线站物理地连接到至少一个本地节点；并通过无线网络检测远程 节点。该方法还包括将对于至少一个本地节点而言，代表检测到的远 程节点。在另一实施例中，该方法还包括通过无线网络发送与本地节 点相关联的标识符。
上述己经粗略描述了本发明的特征和技术优势，从而本技术领域 的技术人员可以更好地理解下面对本发明的详细描述。在下文中将描 述本发明的附加特征和优势，以形成本发明权利要求的主题。该技术 领域的技术人员应该理解可以容易地使用公开的概念和特定的实施 例，作为对执行本发明的其他结构的修改和设计的基础。该技术领域的技术人员还应该认识到这种等同的构造从广义形式上讲未背离本发 明的精神和范围。
在开始进行本发明的详细描述之前，提出贯穿这篇专利文献所使 用的某些词和短语的定义是有利的术语"包括"及其派生词，表示 非排他性的包括；术语"或"是非排他性的，表示和/或；短语"相关 联的"及其派生词可以意味着包括、被包括在内、与...互连、包含、 被包含在内、连接至、耦合至，与...可通信、与...合作、交织、并置、 接近于、绑定至、具有、具有...性质，等等；以及术语"控制器"、"处 理器"或"装置"意味着控制至少一种操作的任何设备、系统或其部分， 这样的设备可以以硬件、固件、或软件、或至少两种的组合来实现。 应该注意与任何特定的控制器相关联的功能性可以是集中式的或分布 式的，无论是在本地或远程地。这篇专利文献全文中提出了某些词和 短语的定义，该技术领域的技术人员应该理解在许多情况中，这些定 义适用于如此定义的词和短语的现有使用和未来使用。


为了更全面的理解本发明及其优点，结合附图参照下列的描述， 附图中相同的数字表示相同的对象，其中 图l示出了示例性通信系统的框图； 图2示出了根据本公开实施例的无线站的框图； 图3示出了根据公开实施例的无线节点的框图；以及 图4是示出了本发明优选实施例的操作的流程图。
具体实施例方式
下面描述中，描述了本发明的系统和方法的原理的图1到4以及在 这篇专利文献中提出的各种实施例仅用于说明，而不应该视作以任何 方式限制本发明的范围。在下面对优选实施例的描述中，将本发明与 网络通信系统结合并关联使用。本发明将描述成不使用网桥概念而经 由非网络服从(non-network compliant)的链路来连接网络节点的系统 和方法。要认识到本发明的方法不限于网络通信系统。该技术领域的技术人员将容易地理解，本发明的原理还可以成功地应用于任何类似 类型的网络系统。在下面的描述中，使用网络通信系统仅用于说明目 的。
IEEE1394.1网桥技术是复杂的，并且限制了当前市场上的传统 1394设备的使用。IEEE1394.1网桥不允许传统设备发起通过网桥的事 务或通信，因此严重限制了传统设备在这种网络中的使用。IEEE1394.1 技术需要用于感知网桥的控制设备，以发起通过网桥的事务。1394.1 技术的复杂性及其对传统设备的限制已经是防碍基于1394的异质网络 或无线1394技术的发展的主要因素。
图1示出了示例性通信系统100的框图。通信系统100包括无线 网络105，包含多个无线节点wl 112、 w2 116、 w3 114、 w4 132、 w5 134 和w6 136，每一个节点以图l中的方框示出；以及1394总线簇，每一个 总线簇显示为由表示物理有线连接的曲线连接的一组圆圈。通信系统 IOO中的A"节点"定义成能够产生、处理、使用或发送信息的任何设 备。每一个无线节点能够与其它无线节点无线进行通信。在通信系统 IOO中的"无线通信"定义成使用任何适当协议、按照能够携带通信消 息的能量传播模式(例如，射频(RF)、红外(RF)、声能)、经由空 间(即，不通过有线或类似的通道)的信息通信，其中协议包括但不 限于WiFi、蓝牙、WiMax、以及其它已知的无线协议。各个节点与无 线网络105的组合形成如通信系统100的异质网络。
除了信息处理设备，每一个无线节点还包括用于无线通信的收发 机(未示出)。每一个无线节点能够协调其各个信息处理设备和各个收 发机之间的本地信息流。另外，除了收发机，每一个无线节点还包括 对用于无线通信的能量传播模式的能量进行传播的换能器(未示出)。
诸如无线节点w4 132和w6 136等不是无线站的一部分的无线节 点可以是无线1394节点。在该示例性实施例中，无线节点w5 134是普 通无线节点而不是无线1394节点。无线1394节点是1394感知 (1394-aware)节点，其使用1394协议，并能够经由无线站与其它无 线1394节点以及任何1394总线簇上的1394节点进行通信。在这个实施 例中，无线1394节点不包含标准1394节点。图l还包括多个1394节点cl 122、 c2 142、 c3 144、 c4 146、 al 124、 a2 148、 a3 150、 bl 126以及b2 152，每一个1394节点显示为图1中的圆 圈。在这个示例性实施例中，如下所述，不是无线1394站的一部分的 每一个1394节点是该技术领域的技术人员已知的传统的1394节点或设备。
1394节点cl 122、 c2 142、 c3 144和c4 146通过有线连接形成传统 的1394总线簇。类似地，1394节点al 124、 a2 148和a3 150通过有线连 接形成传统的1394总线簇，以及1394节点bl 126和b2 152通过有线连 接形成传统的1394总线簇。
还示出了无线1394站102、 104和106，每一个无线1394站具有各 自的无线节点和1394节点。无线1394站102、 104、 106中每一个均用作 本地1394总线簇和无线网络之间的智能路由器。
1394节点122、 124和126分别是无线站102、 104和106的一部分， 1394节点122、 124和126中每一个均具有可编程1394物理层和可编程 1394链路层。如这里所述，使用可编程1394物理层和可编程1394链路 层，无线1394站102、 104和106中的1394节点122、 124和126中的每一 个代表在远程1394总线簇上的节点以及在无线网络上的无线1394节 点。因此，对于无线网络上的其它设备而言，每一个无线站代表其本 地节点，而对于其本地节点，每一个无线站代表网络中的其它1394设 备。
在该附图中，例如，1394节点al 126对于其1394节点簇，代表1394 节点c2 142、 c3 144、 c4 146和b2 152、以及无线1394节点w4 132、 w6 136。 1394节点bl 126对于其1394节点簇，代表1394节点c2 142、 c3 144、 c4 146、 a2 148和a3 150、以及无线1394节点w4 132和w6 136。 1394节 点cl 122对于其1394节点簇，代表1394节点a2 148、 a3 150和b2 152、 以及无线1394节点w4 132和w6 136。
图2示出了根据本发明实施例的无线站102的框图。 无线站102包括与无线介质访问控制(MAC)层208通信的无线物 理层210 (具有天线系统)。无线MAC层208与可编程1394链路层206 通信，可编程1394链路层206与可编程1394物理层204通信。可编程1394物理层204与至少一个1394端口202通信。无线站控制器212与存储器 214通信，并被连接以与物理层210(具有天线系统)、无线MAC层208、 可编程1394链路层206和可编程1394物理层204通信，并控制这些层中 的每一个。
每一个1394端口202经由1394缆线连接至本地1394总线簇上的其 它节点。每一个1394节点(包括无线站102中的节点cl 122)均可以具 有依据IEEE1394标准的1个到27个端口。
在一些实施例中，为了与网络105相兼容，无线站102支持公共 (common)网络物理层。无线站102通过使用它的介质访问控制标识 符，向网络105标识自己。无线物理层210可以以硬件实现，从而在模
拟和数字域内均可以执行操作。
可编程1394物理层204可以由控制器212编程，从而可编程1394物 理层204可以在每次总线复位之后产生多个SdflD (自标识)分组，使 得对于本地总线上的其它节点而言，好像在可编程1394物理层204的位 置处存在多个节点。在一些实施例中，可编程1394物理层204通过递增 第一SelfID分组中的物理标识数目来产生多个SelflD分组，从而创建第 二SdfID分组、第三SdfID分组，等等。该技术领域的技术人员将理解， 可编程1394物理层204还对SelflD分组中诸如端口状态域等其它域进 行必要的调整。可编程1394物理层204还接收定址至其代表的所有物理 层地址(PhyID)的分组。例如使用通过上述引用合并在此的专利和 专利申请中描述的技术，可以实现节点和无线站之间的通信的其它方
面以及其它内部操作。
可编程1394链路层206可以由控制器212编程，从而可编程1394链
路层206可以与可编程1394物理层204协作来代表多个节点。可编程 1394链路层206可以产生具有其代表的任何节点的源地址的分组，并接 收向其代表的所有节点的目的地地址发送的分组。
无线介质访问控制(MAC)层和无线物理层是传统无线MAC和 物理层，包括但不限于IEEE820.11族技术或超宽带(UWB)技术之一。 它还可以是诸如电力线(power-line)通信技术等非无线技术。控制器 212经由无线网络与其它无线1394站和无线1394节点通信，并且控制其本地1394总线簇与网络的其它部分之间的通信。
控制器212经由无线网络105上的其他无线站以及无线1394节点 w4 132和w6 136，发现远程1394总线簇上的1394节点。然后，控制器 212对可编程1394物理层204和可编程1394链路层206进行编程，使得对 于本地1394总线簇而言，编程1394物理层204和可编程1394链路层206 以虚拟节点的形式代表所发现的节点。控制器212还保持对应的虚拟和 真实节点之间的一对一关系，并且在对应的虚拟和真实节点之间来回 转发通信。
这里所使用的虚拟节点是虚拟实体，虽然它实际上是存在于网络 的其它部分中的无线1394节点或远程1394总线簇的一部分，但是对于 在本地1394总线簇上的其它真实节点而言，它看起来好像存在于本地 1394总线簇上一样。
在通信系统100中，无线站102检测无线节点w2 116、 w3 114、 w4 132和w6 136、以及相关联的1394节点a2 148、 a3 150和b2 152。在这 个实施例中，作为无线站的一部分的节点al 124和bl 126不被检测为分 离的节点。普通无线节点w5 134由于不是1394网络的部分，因此也被 忽略。在无线网络102中的控制器212向其可编程1394物理和链路层发 送指令，来为检测到的节点中的每一个创建对应的虚拟节点。然后可 编程1394物理和链路层将这些虚拟节点中的每一个作为物理节点呈现 给所连接的1394总线簇。
注意在这个实施例中，在该检测期间，每一个其它无线站均以与 其物理连接的每一个1394节点的唯一节点ID进行响应。
无线站102从其它无线站和无线节点接收要被传递至节点c2 142、 c3 144和c4 146的所有分组，节点c2 142、 c3 144和c4 146与1394端口 202连接(直接地或间接地)，作为1394总线簇。当网络105上的设备向 节点c2 142、 c3 144或c4 146发送请求分组时，无线站102接收这些分 组，并在用对应的虚拟节点ID代替每一个分组中的源节点ID之后，将 分组转发至对应的节点c2 142、 c3 144或c4 146。当无线站102接收到 来自节点c2 142、 c3 144或c4 146的响应时，无线站102产生至请求方 的响应分组，该分组中的源ID被对应的唯一节点ID代替。在本地1394总线簇看来，无线站102表现得好像在其位置上存在5 个节点(即，节点a2 148、节点a3 150、节点b2 152、节点w4 132和节 点w6 136)。本地1394簇上的传统设备可以经由无线链路与节点a2 148、 a3 150、 b2 152、 w4 132或w6 136中的任何一个通信。这样，这 里公开的系统和技术能够不使用网桥概念而使1394设备连接到网络。
由于本地1394节点只能理解标准1394协议，因此无线1394站模仿 本地1394总线簇上的标准1394节点的行为。另一方面，在无线网络端， 可以使用或定义其它协议，以用于无线1394站和无线1394节点之间的 通信。
如果本地节点的数目和由虚拟节点代表的远程节点的数目之和 超过63，则控制器可以限制虚拟节点的数目，以使本地和虚拟节点的 总数不会超过63，并且控制器可以通过声音、光、文本和/或语音消息
等手段通知用户网络中有太多节点。
如果在本地1394总线簇处存在总线复位，则控制器212检查是否
添加了新设备、是否移除了设备、或本地节点的成员是否没有改变。 如果有任何改变，则控制器212通知其它无线1394站和无线1394节点。 在接收这样的信息时，每一个无线1394站更新它的虚拟节点信息并且 产生本地总线复位，同时无线1394节点更新它们的SelflD分组列表。 每一个无线站在存储器314中存储虚拟节点信息和SdflD分组。
如果检测到新无线1394节点或移除了节点，则控制器212更新它 的虚拟节点信息并且产生总线复位。然而，为了处理无线网络的相对 不可靠特性，控制器212可以在几秒钟的时间段上不止一次地检查无线 1394节点的移除，来确认该移除。这是为了最小化不必要的总线复位
并且提供网络的稳定性。
图3示出了根据公开实施例的诸如无线1394节点w4 142等的无线
1394节点的框图。无线1394节点w4 142包括与无线介质访问控制
(MAC)层308通信的无线物理层310 (具有天线系统)。无线MAC层
308与1394应用(application) 302通信。无线1394节点控制器312与存
储器314通信，并被连接以与无线物理层310、无线介质访问控制
(MAC)层308以及1394应用中的每一个通信，并控制它们。无线1394节点w4 142不包含传统1394节点。无线1394节点w4 142 是符合无线网络的无线节点，但是它也理解1394协议并根据IEEE1394 标准实现注册(register)(虚拟的和真实的)。
无线1394节点w4 142可以包含如1394应用302等的应用模块。例 如，该应用可以是音频或视频流的源或宿。1394应用302还可以是遥控 器。在这种情况中，1394应用302可以包括用户接口设备(例如，输入 键和显示器)。在一些实施例中，1394应用编程中的一些或所有驻留在 无线1394节点132的存储器314中。
无线1394节点132使用传统通信技术，通过交换以无线电分组封 装的1394分组，经由无线1394站与其他无线1394节点和1394总线簇上 的1394节点进行通信。在一些实施例中，无线1394站保持对哪个虚拟 节点ID对应于远程唯一节点ID进行标识的表、以及对哪个远程唯一节 点ID对应于无线网络上的MAC ID进行标识的表。
这里公开的实施例和技术可以用基于的IEEE 1394的家庭网络来 实现。这里公开的实施例和技术充分利用市场上的传统1394设备，使 多个1394簇能够经由例如无线网络进行相互通信。
图4是示出了在示例性网络通信系统中本发明优选实施例的操作 的流程图。第一步骤包括提供与无线网络通信并且物理地连接以与至 少一个本地1394节点通信的无线站(步骤410)。
下一步骤包括通过无线网络检测至少一个远程1394节点(步骤 420)。1394节点可以是与另一无线站连接的无线1394节点或1394节点。
下一步骤包括对于本地1394总线簇上的每一个本地节点，代表检 测到的远程节点(步骤430)。
最后的步骤包括通过无线网络对远程节点和本地1394节点之间 的通信进行路由(步骤440)。
尽管图4示出了根据公开实施例的方法400的一个示例，但是可以 对图4进行各种改变。例如，根据需要，步骤中的一个、 一些或所有步 骤可以多次执行。同样，尽管示出了步骤的顺序，但是图4中的各个步 骤可以并行或按照不同的次序执行。作为特定示例，图4中示出的一些 步骤可以并行地执行。为了简要和清晰起见，该技术领域的技术人员将理解，这里没有 描述适合与本公开一起使用的所有系统及元件的所有结构和操作。相 反，仅描述了对本公开来说是唯一的或理解本公开所必需的那些系统 和元件。这里所说明和描述的构造的其它部分和系统及元件的操作可 以符合该技术领域中公知的各种当前实现和实施的任意一种。
值得注意的是，尽管在完全功能性系统的上下文中描述了本发 明，但是该技术领域的技术人员将理解，本发明的至少一部分机制能 够以包含在各种形式的机器可用介质中的指令形式分布，并且不管实 际用于执行该分布的指令的特定类型如何，本发明都能同样地应用。 机器可用介质包括诸如只读存储器(ROM)或电可擦除可编程只读
存储器(EEPROM)之类的非易失性硬编码类型的介质，以及诸如软 盘、硬盘驱动和光盘只读存储器(CD-ROM)或数字通用盘(DVD) 之类的用户可记录类型的介质。
尽管详细地描述了本发明的示例性实施例，但是该技术领域的技 术人员将理解，在不背离最广义形式的本发明精神和范围的情况下， 可以对这里公开的发明进行各种改变、替代、变化和改进。
权利要求
1、一种在具有多个节点的无线网络(105)中使用的经由所述网络连接节点的无线站(102)，所述无线站(102)包括可编程物理层(204)，物理地连接以与至少一个本地节点(142)进行通信；以及控制器(212)，被配置为通过所述无线网络检测至少一个远程节点(134)，并使所述本地节点和所述远程节点之间能够进行通信。
2、 根据权利要求l所述的无线站，其中，所述可编程物理层是可 编程1394标准物理层。
3、 根据权利要求l所述的无线站，其中，将所述无线网络物理地 连接，以与包括有1394标准总线簇的多个本地节点进行通信。
4、 根据权利要求l所述的无线站，其中，所述控制器保持对至少 一个虚拟节点ID和对应的至少一个远程唯一节点ID进行标识的表。
5、 根据权利要求l所述的无线站，其中，对于所述至少一个本地 节点而言，所述无线站代表所述至少一个远程节点。
6、 根据权利要求l所述的无线站，还包括与所述可编程物理层通 信的可编程链路层(206)。
7、 根据权利要求l所述的无线站，其中，所述控制器保持对所述 无线网络上的至少一个远程唯一节点标识符和对应的至少一个介质访 问控制标识符进行标识的表。
8、 一种无线网络(105)，具有多个节点并能够将所述节点无线 地连接至所述网络，所述无线网络包括第一无线站(102)，能够代表多于一个的远程节点并具有可编程 1394标准物理层，第一无线站物理地连接到至少一个本地节点(142)，并且对于所述本地节点而言代表至少一个远程节点；以及与第一无线站相关联的控制器(212)，被配置为通过所述无线网 络检测至少一个远程节点，并使所述本地节点和所述远程节点之间能 够进行通信。
9、 根据权利要求8所述的无线网络，其中，将所述无线网络物理地连接，以与包括有1394标准总线簇的多个本地节点进行通信。
10、 根据权利要求8所述的无线网络，其中，所述控制器保持对 至少一个虚拟节点ID和对应的至少一个远程唯一节点ID进行标识的表。
11、 根据权利要求8所述的无线网络，其中，对于所述无线网络 上的其他无线站而言，所述无线站代表所述至少一个本地节点。
12、 根据权利要求8所述的无线网络，还包括与所述可编程1394 标准物理层通信的可编程1394标准链路层。
13、 根据权利要求8所述的无线网络，其中，所述控制器保持对 所述无线网络上的至少一个远程唯一节点标识符和对应的至少一个介 质访问控制标识符进行标识的表。
14、 根据权利要求8所述的无线网络，还包括第二无线节点，所 述第二无线节点包括控制器、存储器和1394标准应用。
15、 根据权利要求8所述的无线网络，其中，对于所述至少一个 本地节点而言，每一个无线站代表至少一个1394标准节点。
16、 根据权利要求8所述的无线网络，其中，对于所述无线网络 上的其它设备而言，所述第一无线站代表所述本地节点。
17、 根据权利要求8所述的无线网络，其中，对于所述至少一个 本地节点而言，所述无线站代表无线网络上的至少一个无线1394节点。
18、 根据权利要求8所述的无线网络，其中，对于第一无线站所 代表的每一个远程节点，所述第一无线站能够将自标识分组广播给所 述至少一个本地节点。
19、 根据权利要求8所述的无线网络，其中，所述网络包括多 个无线站，每一个无线站与至少一个本地节点相关联；以及多个无线 节点，每一个无线节点与1394标准应用相关联。
20、 一种在具有多个节点的无线网络中使用的将节点连接与所述 网络连接的方法，所述方法包括提供与所述无线网络通信的无线站(410)，所述无线站物理地连 接到至少一个本地节点；通过无线网络检测远程节点(420);以及对于所述至少一个本地节点，代表检测到的远程节点(430)。
全文摘要
一种经由无线网络连接节点的无线站(102)。该无线站具有连接以与至少一个本地节点(142)通信的可编程物理层(204)、以及通过无线网络检测至少一个远程节点(134)并且使本地节点和远程节点之间能够通信的控制器(212)。还有一种具有多个节点的无线网络(105)，该无线网络能够将节点连接至该网络，并具有能够代表多于一个的远程节点的第一无线站(106)并具有可编程1394标准物理层的第一无线站(106)，该第一无线站物理地连接到至少一个本地节点(142)并且对于本地节点而言代表至少一个远程节点；以及控制器(212)，配置成检测至少一个远程节点并且使本地节点和远程节点之间能够进行通信。
文档编号H04W80/00GK101416560SQ200780012618
公开日2009年4月22日 申请日期2007年4月6日 优先权日2006年4月7日
发明者佐藤隆 申请人:Nxp股份有限公司