CN1282174A - 在使用数字接口联结的网络系统中管理系统资源的方法 - Google Patents

在使用数字接口联结的网络系统中管理系统资源的方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种在使用数字接口联结的网络系统中管理系统资源的方法。该方法管理在源设备和接收设备之间通信时所需要的系统资源,包括步骤:(a)初始时将当前所需的系统资源分配给源设备;(b)监视两个设备之间保持通信状态下的源设备输出位流的格式;(c)当监视到需要的系统资源已改变时,在源设备引导下,给源设备分配附加系统资源或从源设备释放多余的系统资源;及(d)当两个设备之间的通信结束时,探测最终系统资源并释放探测到的系统资源。

Description

在使用数字接口联结的网络 系统中管理系统资源的方法
本发明涉及网络系统，特别涉及在使用数字接口联结的网络系统中一种管理系统资源的方法。
目前，已经开发了多种类型的数字设备，如：数字电视(DTV)、数字视频摄像机(DVC)、数字多用盘播放机(DVDP)和数字机顶盒。为了在这些设备之间构建网络，IEEE委员会已经颁布IEEE1394标准作为数字接口标准。
具体说地，在使用数字接口如IEEE1394联结的网络系统中，IEC61883标准定义了多个数字设备之间的联结管理。这个标准给每个数字设备定义了一个接收位流的输入插头和一个输出位流的输出插头。该标准还定义了控制输入插头和输出插头的寄存器：输出主插头寄存器(oMPR)、输出插头控制寄存器(oPCR)、输入主插头寄存器(iMPR)、输入插头控制寄存器(iPCR)。数字设备通过管理寄存器oMPR、iMPR、oPCR和iPCR来控制输入插头和输出插头，因而管理数字设备之间的同步位流联结。多个数字设备之间的典型联结类型有点到点联结和广播联结。点到点联结包括一个输入插头、一个输出插头和一个输入和输出插头之间的信道。一个设备可以建立或覆盖联结，断开联结，释放资源，资源可以是，例如依照点对点联结的联结信道和联结带宽。广播联结包括广播输入联结和广播输出联结。广播输入联结是输入插头和信道之间的联结。广播输出联结是输出插头和信道之间的联结。在广播联结中，只通过实际输入或输出位流的一个相应设备就可以建立联结，但是断开联结和释放资源，可由网络中该通信相应设备及另一个设备执行。
管理寄存器如oMPR、iMPR、oPCR和iPCR执行建立或断开点到点联结和广播联结的任务。当一个设备需要分配和释放资源时，该设备就与整个网络系统中作为同步资源管理设备(IRM)的设备进行通信。
图1是表示由IEEE1394联结的数字设备组成的网络系统的示意图。参考图1，机顶盒(STB)110，即源设备通过IEEE1394线缆联结到接收(sink)设备，即数字电视(DTV)100。在DTV 100和STB 110之间建立同步联结，以使用户使用数字电视的遥控器，从DTV 100显示屏上源设备选择项显示中选择STB110，相应于这种选择项的软件包含在DTV 100内，运行该软件，就可初始化DTV 100和STB 110之间的联结。在接收设备和源设备之间通常的同步联结中，接收设备的功能是作为建立设备，执行系统资源的分配任务，系统资源可以是如联结的信道和联结的带宽。
系统资源的分配通过与网络中的IRM通信来实现的。当信道分配需要IRM时，IRM就分配当前可用的信道。当分配带宽时，需要分配带宽的设备计算所需的带宽。然后，将计算值提供给IRM，并查询计算值对应的带宽在当前能否得到。如果能得到该带宽，那么在IRM发出使用该带宽通知之后，就使用该带宽。
在图1中，DTV 100与建立同步联结的设备通信。为了分配带宽，DTV100首先计算与STB 110同步联结所需的带宽。在计算带宽，更具体地说是IEEE 1394标准定义的带宽单位时，DTV 100读出STB 110中的oPCR，并分析该oPCR各区的值，如额外开销标识区Overhead ID、数据速率区和有效负载区。然后根据下述IEC61883第一部分第7．7节定义的公式计算所需要的带宽。
BWU：IEEE1394带宽单位
DR：数据速率系数(S100的是16；S200的是8；S400的是4)
如果(oPCR．Overhead ID＞0)
则BWU=32*oPCR．OVerhead_ID+(oPCR．Payload+3)*DR
否则
BWU=512+(oPCR．Payload+3)*DR；通过做这些工作，DTV 100计算与STB 110联结所需要的带宽，并且当IRM将所计算的带宽分配给网络中的DTV 100时，就使用该带宽与STB 110联结。
在DTV 100和STB 110之间建立了同步联结之后，用户就能在DTV 100的显示屏上观看从STB 110接收到的内容。其后，例如，当用户操作机顶盒遥控器或数字电视遥控器来关断STB 110或DTV 100的电源，或者从DTV100显示屏上源设备选择项显示中选择另一个设备时，STB 110和DTV 100之间的联结将断开，且释放用于联结的系统资源。因为是DTV 100建立的联结，所以还是DTV 100释放系统资源。换句话说，DTV 100与IRM通信，并释放用于联结的信道和带宽。
源设备和接收设备之间常规的同步联结方法存在几个问题。常规的同步联结方法对于输出位流带宽的变化这种情况没有依据源设备的特性定义一个解决方案。例如，当接收的位流或复制的位流是数字视频(DV)格式时，当位流是运动图像专家组(MPEG)格式时，当MPEG格式是标准分辨率(SD)格式，以及当MPEG格式是高分辨率(HD)格式时，机顶盒、数字电视等在传输输出位流时需要不同的带宽。当前，还没有在这些情况下如何分配和释放带宽的方法。为了整个IEEE1394网络系统的稳定性，源设备根据它能占用的最大带宽建立它的寄存器。然后根据源设备的寄存器通过网络中的IRM给接收设备分配最大带宽，并且在以后断开联结时释放该最大带宽。但是，这种用于分配／释放带宽的方法存在一个问题，即系统资源不能得到充分有效地使用。换句话说，尽管有很多的设备可以联结，如10个或更多的设备，但是对于只有少量设备的联结，如3个设备联结，用给每个设备分配最大带宽的方法用尽了网络的系统资源。因此，只能联结和运行少量设备。
为解决上述问题，本发明的一个目的是：在使用数字接口联结的网络系统中，当源设备和接收设备之间通信所需要的系统资源是不固定的并且可以改变时，更具体地说，当传输源设备的输出位流所需要的带宽可以改变时，提供一种系统资源管理方法，以有效地管理整个网络的系统资源。
在第一个实施例中为了实现上述目的，本发明在使用数字接口联结的网络系统中，提供了一种管理源设备和接收设备之间通信所需系统资源的方法。该方法包括步骤：(a)初始时将当前所需要的系统资源分配给源设备，(b)监视两个设备之间保持通信状态下的源设备输出位流格式，(c)当监视到需要的系统资源已经改变时，在源设备的引导下，给源设备分配附加系统资源或从源设备释放多余的系统资源，以及(d)当两个设备之间的通信结束时，探测最终系统资源并释放探测到的系统资源。
在第二个实施例中，本发明在使用数字接口联结的网络系统中，提供了一种管理源设备和接收设备之间通信所需系统资源的方法。该方法包括步骤：(a)初始时将当前所需要的系统资源分配给源设备，(b)监视两个设备之间保持通信状态下的源设备输出位流的格式，(c)当监视到需要的系统资源已经改变时，通知在两个设备之间建立联结的设备需求的系统资源已经改变了，(d)在建立两个设备之间联结的设备的引导下，给源设备分配附加系统资源或从源设备释放多余的系统资源，以及(e)当两个设备之间的通信结束时，探测最终系统资源并释放探测到的系统资源。
参考附图及其后的优选实施例的详细说明，本发明的上述目的和优点将会更加明显。
图1是表示数字设备通过IEEE1394接口联结的网络系统实例的示意图；
图2是说明依据本发明一个实施例管理系统资源方法的流程图；
图3是说明依据本发明另一个实施例管理系统资源方法的流程图；以及
图4表示输出插头控制寄存器(oPCR)的数据格式。
本发明是涉及在数字设备通过数字接口如IEEE1394接口联结的网络系统中，当源设备和接收设备之间通信所需要的系统资源是不固定的并且可改变时，一种管理系统资源的方法。
参考图2，在步骤200中，初始时给源设备分配源设备与接收设备开始通信当前所需的系统资源。初始的系统资源相应于依据源设备当前状态当前所需要的值，并分配给源设备。总之，为了分配作为系统资源的带宽，将分配到带宽的设备，即源设备计算所需要的带宽。当接收设备负责分配初始的用于源设备和接收设备之间同步联结的系统资源时，接收设备给同步资源管理设备(IRM)提出所计算的值，并且给IRM发送一个请求，以确认网络中当前能否得到相应于所计算值的带宽。假如能得到该带宽是，则接收设备通知IRM使用该带宽，并且允许源设备使用该带宽。
在步骤202中，当源设备与接收设备之间保持通信时，则监视源设备输出位流的格式。执行这样的监视是因为系统资源新的需求可能与先前分配的系统资源不同，因为某种原因，诸如将源设备设计为支持依赖信道的变化的多种格式。由于系统资源的需求可能与先前分配的系统资源的需求不同，所以当输出位流的格式发生变化时，源设备本身能最早识别出这种变化。
在步骤204中，作为步骤202监视的结果，判断出需要的系统资源是否发生了改变。如果需求的系统资源发生了改变，则在步骤206中，能识别这种改变的设备，更适合地说是源设备，在整个网络的预先确定存储位置记录下有关改变了的系统资源分配的信息。在步骤208中，当系统需求的资源增加时，给源设备分配附加所需的系统资源，而当需要的系统资源减少时，源设备释放多余的系统资源。
在步骤210，判断源设备和接收设备之间的通信是否结束。当通信结束之后，在步骤212，探测和释放源设备和接收设备之间通信所分配的最终系统资源。负责释放资源的设备，更适合地说是接收设备，从有关系统资源分配的信息，即记录在预先确定的存储位置上的信息，或相当／相似的信息之中，探测当前所分配的系统资源。然后，接收设备根据探测到的系统资源释放所确定的系统资源量。在步骤210，如果判断出两个设备之间的通信没有结束，则程序将返回步骤202重复上述相同的步骤。
下面的说明涉及当源设备设计得支持多种位流格式，并且传输位流所需要的带宽依赖于从源设备输出的位流格式而变化时，本发明的上述管理系统资源的方法。参考图1，机顶盒(STB)110，即源设备通过IEEE1394总线联结到数字电视(DTV)100，即接收设备。用户操作DTV100或STB110的遥控器以选择STB100作为DTV100的源设备。在观看一个特定节目的过程中，用户可能使用STB110的遥控器改变STB110的信道。在这种情况下，STB110支持多种不同格式位流，例如，DV、DSS、SD MPEG和HD MPEG，并且多种不同的格式需要不同的传输带宽。
STB110在输出插头控制寄存器(oPCR)中记录一个值作为基值，该值相应于在其默认信道上广播的位流的带宽。当用户操作建立了STB110和DTV100之间的联结时，初始时分配STB110和DTV100开始通信的带宽，该带宽已作了记录，并作为基值分配。例如，当STB110默认的信道是11时，该信道支持SD MPEG格式，并且所需要的带宽为20Mbps，则初始时分配20Mbps的带宽。
之后，假定用户使用遥控器改变了STB110的信道，如改为22，则信道22支持HD MPEG格式，并且所需要的带宽是40Mbps。STB100最早识别出格式和带宽的变化，运行以使网络中的IRM除了已有的带宽以外，再分配所需要20Mbps的带宽。STB110在oPCR中记录一个对应于现在带宽40Mbps的值。当分配以失败结束时，则不发送信道的位流，并且给用户发送一个适当的错误信息。
其后，假定用户使用遥控器将STB110的信道改为33，而信道33需要的带宽为8Mbps。然后，STB110释放在以前使用的带宽中多余的32Mbps的带宽。并且在oPCR中记录一个对应于现在带宽8Mbps的值。
当用户选择一个除STB110之外的设备(未示出)作为DTV100的源设备，或者是由于用户关掉STB110的电源而断开STB110和DTV100之间的联结时，负责释放资源的设备，即DTV100探测当前分配的带宽的大小，并且释放所探测的带宽量。
在依据上述的本发明实施例管理系统资源的方法中，由能最早识别系统资源需求变化的设备，即源设备引导系统资源的附加分配／释放。由于源设备最了解它自己的状态。所以源设备可以单独实现管理系统资源的任务。同时，在一般的源设备和接收设备之间的同步联结中，接收设备，作为建立设备，负责初始联结时的系统资源分配，以使在接收设备的引导之下，可以考虑执行系统资源的附加分配／释放的任务。
图3是说明依据本发明另一个实施例管理系统资源方法的流程图。参考图3，在步骤300中，依据源设备的当前状态，初始时给源设分配当前需要用于源设备和接收设备开始通信的系统资源。当源设备和接收设备正在保持通信时，在步骤302中监视源设备输出位流的格式。按照同本发明的前一个实施例相同的方法执行这些步骤。
作为步骤302监视的结果，在步骤304中，确定出系统所需的资源是否改变了。如果系统所需要的资源发生了变化，则在步骤306中，能识别该变化的设备，更合适地说是源设备，通知源设备和接收设备之间建立联结的设备，更合适地说是接收设备该变化。在步骤308中，源设备在整个网络预先确定的存储位置上还记录有关该变化的信息。
当建立联结的设备得到该变化的通知时，在步骤310中，根据与记录在预先确定的存储位置上完全相同的信息，分配源设备所需要的附加系统资源，或者释放源设备多余的系统资源。
在步骤312中，确定出源设备和接收设备之间的通信是否结束。当通信结束之后，在步骤314中，探测和释放最终分配的用于源设备和接收设备之间通信的系统资源。负责释放系统资源的设备，更合适地说是接收设备，从有关系统资源分配的信息，即记录在预先确定的存储位置上的信息，或相当／相似的信息之中，探测当前所分配的系统资源量。然后，接收设备释放根据探测到的系统资源所确定的系统资源。如果在步骤312中，确定出两个设备之间的通信没有结束，则程序将返回步骤302重复上述相同的步骤。
下面参考图1将详细说明依据本发明上述第二个实施例的管理系统资源的方法。STB110初始分配的带宽与第一个实施例相同，将省略对其说明。
用户操作DTV100或STB110的遥控器以选择STB100作为DTV100的源设备。在观看一个特定节目的过程中，用户可能使用STB110的遥控器改变STB110的信道。在这种情况下，DTV100建立STB110和DTV100之间的初始联结。
假定用户使用遥控器改变了STB110的信道，如从11改为22，而信道22所需要的带宽是40Mbps，信道11所需要的带宽是20Mbps。在这种情况下，STB110，即能最早识别格式和带宽变化的设备，通知DTV100，即建立两个设备之间联结的设备所发生的变化，并且在它的oPCR中记录一个对应于40Mbps带宽的值。STB110通知DTV100其状态的变化，因为常常是DTV100建立与STB110的联结，以通知DTV100有关STB110的状态是否变化的消息。但是，该原因不仅限于此。
当DTV100得到STB110状态变化的通知时，DTV100读取STB110的oPCR，并且探测到当前需要40Mbps的带宽。DTV100执行操作，以使网络中的IRM分配给它20Mbps的带宽，即除了已存在的带宽之外还需要的带宽。
其后，假定用户使用遥控器将STB110的信道改为33，而信道33需要的带宽为8Mbps。相似地，STB110通知DTV100这种变化，并且在其oPCR中记录一个对应于现在带宽8Mbps的值。当DTV100得到STB110状态变化的通知时，DTV100就读取STB110中的oPCR，并且探测到当前需要8Mbps的带宽。DTV100释放多余的32Mbps带宽。
当用户选择一个除STB110之外的设备(未示出)作为DTV100的源设备，或者是由于用户关掉STB110的电源而断开STB110和DTV100之间的联结时，负责释放资源的设备，即DTV100探测当前分配的带宽的大小，并且释放所探测的带宽量。DTV100通过读取STB110中的oPCR并根据该结果计算带宽，来计算当前实际被分配的带宽。或者，DTV100可以连续保持它分配用来联结的带宽的信息。
图4表示oPCR的数据格式。图4所示的oPCR由IEC61883标准定义，该标准是用于定义IEEE1394网络系统中数字设备之间联结管理的。一个相应于初始分配给源设备带宽的值记录在oPCR区的有效负载区400中。当初始分配的带宽变化时，根据输出位流的带宽更新oPCR的有效负载区400。
依据本发明的管理系统资源方法的实施例可以编写成能在计算机上运行的程序。该程序可以从计算机可读介质上读出，并且由通用数字计算机系统运行。计算机可用介质可以是存储介质，如磁存储介质(如ROM、软盘或硬盘等等)、光可读介质(如CD-ROM或DVD等等)或者载波(例如通过Intenert传输的载波)。
如上所述，在通过数字接口如IEEE1394联结数字设备的网络系统中，依据本发明的管理系统资源的方法具有有效地管理系统资源的优点。

Claims (7)

1、一种管理源设备与接收设备之间通信时所需要的系统资源的方法，用在使用数字接口联结的网络系统中，该方法包括步骤：
(a)初始时将当前所需要的系统资源分配给源设备；
(b)监视两个设备之间保持通信状态下的源设备输出位流格式；
(c)当监视到需要的系统资源已经改变时，在源设备的引导下，给源设备分配附加系统资源或从源设备释放多余的系统资源；以及
(d)当两个设备之间的通信结束时，探测最终系统资源并释放探测到的系统资源。
2、如权利要求1的方法，其中在步骤(c)中，系统资源需求改变的信息记录在源设备预先确定的存储位置上，以及在步骤(d)中，负责释放系统资源的设备根据记录在预先确定存储位置上的信息探测最终的系统资源。
3、如权利要求2的方法，其中，预先确定的存储位置是依据IEC61883标准定义的输出插头控制寄存器，该标准定义了在IEEE1394网络系统中数字设备之间的联结管理，其中，当带宽，即作为初始分配的系统资源之一发生改变时，根据输出位流的带宽，更新输出插头控制寄存器的有效负载区。
4、一种管理源设备和接收设备之间通信所需要的系统资源的方法，用在使用数字接口联结的网络系统中，该方法包括步骤：
(a)初始时将当前所需要的系统资源分配给源设备；
(b)监视两个设备之间保持通信状态下的源设备输出位流的格式；
(c)当监视到需要的系统资源已经改变时，通知在两个设备之间建立联结的设备需求的系统资源已经改变了；
(d)在建立两个设备之间的联结的设备的引导下，给源设备分配附加系统资源或从源设备释放多余的系统资源；以及
(e)当两个设备之间的通信结束时，探测最终系统资源并释放探测到的系统资源。
5、如权利要求4的方法，其中在步骤(c)中，在两个设备之间建立联结的设备建立联结，以使该设备本身被通知源设备所需要的系统资源的变化。
6、如权利要求4的方法，其中在步骤(c)中，有关改变的信息记录在源设备预先确定的存储位置上，并且在两个设备之间建立联结的设备读取预先确定的存储位置，以执行步骤(d)，以及在步骤(e)中，负责释放系统资源的设备，根据记录在预先确定的存储位置上的信息，探测最终的系统资源。
7、如权利要求6的方法，其中，预先确定的存储位置是依据IEC61883标准定义的输出插头控制寄存器，该标准定义了在IEEE1394网络系统中数字设备之间的联结管理，其中，当带宽，即作为初始分配的系统资源之一发生改变时，根据输出位流的带宽，更新输出插头控制寄存器的有效负载区。
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