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Die
Erfindung betrifft das technische Gebiet der Datenübertragung
in einem Netzwerk verteilter Stationen, insbesondere in einem sogenannten „Heimnetzwerk". Im Besonderen betrifft
die Erfindung eine Netzwerkverbindungsschalteinheit, die zwischen
sternförmig
angeordneten Netzwerkstationen Datenverbindungen herstellt. Ebenfalls
betrifft die Erfindung eine daran angepaßte Netzwerkstation.
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Hintergrund der Erfindung
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Zur
Vernetzung von Geräten
im Heimbereich stehen unterschiedliche Heimnetzwerk-Standards zur
Verfügung.
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Ein
Konsortium von Unternehmen, im Besonderen die Unternehmen der Computer-Industrie, federführend ist
Microsoft, haben eine Initiative für die Spezifizierung einer
Netzwerk-Steuer-Software, basierend auf dem existierenden Internet-Protokoll (IP)
gestartet. Dieses Netzwerksystem ist unter dem Kürzel UPnP (Universal Plug and
Play) bekannt geworden. Bei diesem System ist die Spezifizierung nicht
primär
für Unterhaltungselektronikgeräte erfolgt,
sondern es können
in dem Netzwerk auch andere Geräte
integriert sein, insbesondere Personalcomputer, Haushaltsgeräte der „weißen Ware", wie Kühlschränke, Mikrowellengeräte, Waschmaschinen oder
auch Heizungssteuerungen, Lichtsteuerungen, Alarmanlagen und weitere
mehr. Das bevorzugt verwendete Übertragungssystem
für die
Realisierung eines UPnP-Netzwerkes basiert auf dem bekannten Ethernet-Bus-System.
Von diesem Bus-System sind viele Varianten standardisiert, so daß im Heimnetzwerkbereich
die jeweils optimierte Variante ausgewählt werden kann.
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Im
Heimnetzwerkbereich wird empfohlen, eine sogenannte Sternverkabelung
zu verwenden. Beispielsweise kann die standardisierte 100 Mbit/s-Variante
mit der Bezeichnung 100 Base/TX eingesetzt werden, bei der ein sogenanntes CAT/5-Kabel verwendet wird,
welches eine maximale Länge
von 100 m haben kann. Bei einer solchen Sternverkabelung werden
die Kabel zu den einzelnen Netzwerk-Stationen in einer Netzwerkverbindungsschaltein-heit,
die auch als „Switch" oder als „Switching
Hub" bezeichnet
wird, zusammengeführt. Eine
solche Netzwerk-Verbindungsschalteinheit ist in der Lage, Datenpakete
zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen zu vermitteln. Sie besitzt
somit eigene Steuerlogik und die dafür erforderliche Software.
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In
dem UPnP-Netzwerk-System ist es festgelegt, daß sich neue Stationen im Netzwerk
anmelden müssen
sowie abgeschaltete Stationen sich vom Netzwerk abmelden müssen. Dies
geschieht mit Spezialnachrichten nach dem SSD-Protokoll (Simple Service
Discovery Protocol).
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Erfindung
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Ein
Problem bei UPnP-basierten Netzwerken ist, daß die UPnP-Geräte,
die im Netzwerk verfügbar
sein sollen, ständig
eingeschaltet sein müssen.
Nach dem UPnP-Standard werden nicht nur die erwähnten An- und Abmeldebotschaften übertragen, die
die Netzwerkstationen auswerten müssen, sondern auch im laufenden
Betrieb werden einige Botschaften periodisch wiederholt, mit denen
die einzelnen Netzwerkstationen zum Beispiel die zugeteilte IP-Adresse
erneuern sowie ihre Aktivität
bestätigen. Solche
Botschaften sind zum Beispiel die UPnP-Discovery-Botschaften, auf
die die im Netzwerk verfügbaren
Netzwerkstationen antworten müssen.
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Die
Erfindung setzt hier an und hat zum Ziel, es zu erreichen, wie nicht
benutzte UPnP-Geräte
abgeschaltet werden können,
aber weiterhin als UPnP-Geräte
im UPnP-Netzwerk
erkannt werden.
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Die
Lösung
gemäß der Erfindung
besteht darin, in der Netzwerk-Verbindungsschalteinheit zusätzliche
Kommunikationsaufrechterhaltungsmittel vorzusehen, die die Kommunikation
zu einer inaktivierten/abgeschalteten Netzwerkstation zumindest im
eingeschränkten
Umfang aufrechterhalten. Die inaktivierten/abgeschalteten Netzwerkstationen
gehen in einen Stromsparbetriebsmode über, so daß der Energiebedarf dieser
Geräte
im Netzwerk stark reduziert ist. Trotzdem sind die inaktivierten
Geräte
nach wie vor im Netzwerk verfügbar,
so daß am
UPnP-Standard keine diesbezügliche Änderung,
was die Bus-Verwaltungsnachrichten angeht, erforderlich sind.
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Durch
die in den abhängigen
Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Netzwerkverbindungsschalteinheit
möglich.
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Sehr
vorteilhaft ist es, wenn die Kommunikationsaufrechterhaltungsmittel,
Detektionsmittel für die
Erkennung der Unterbrechung einer Verbindung bei einer Netzwerkverbindungsstelle
aufweisen und in einem solchen Fall eine Abmeldebotschaft für die darüber verbundene
Netzwerkstation generieren. Dadurch wird sichergestellt, daß nicht
die Verfügbarkeit
einer nicht mehr erreichbaren Netzwerkstation im Netzwerk vorgetäuscht wird.
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Ebenfalls
ist es vorteilhaft, wenn die Kommunikationsaufrechterhaltungsmittel
sich bezüglich
einer Netzwerkstation deaktivieren, wenn eine Anmeldebotschaft seitens
dieser Netzwerkstation erkannt wurde. In diesem Fall hat nämlich eine Wiedereinschaltung
einer zunächst
abgeschalteten Netzwerkstation stattgefunden. Diese Netzwerkstation
braucht dann nicht mehr durch die Netzwerkverbindungsschalteinheit
vertreten werden.
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Ebenfalls
vorteilhaft ist es, daß die
Kommunikationsaufrechterhaltungsmittel eine Aufweckbotschaft an
die inaktivierte Netzwerkstation senden, wenn eine Botschaft für die inaktivierte
Netzwerkstation eingetroffen ist, die von den Kommunikationsaufrechterhaltungsmitteln
nicht selbstständig
bearbeitet werden kann. Diese Maßnahme sorgt dafür, daß wenn eine
abgeschaltete Netzwerkstation selbst benötigt wird, diese auch automatisch
aufgeweckt wird. Der Aufweckmechanismus kann in vorteilhafter Weise
auf einem Wake-on-LAN-Datenpaket basieren, welches zu der abgeschalteten
Netzwerkstation übertragen
wird. Die Netzwerkstationen überwachen im
Stromsparbetriebsmode den Datenverkehr soweit, daß sie ein
solches Aufweckdatenpaket erkennen können.
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Eine
Netzwerkstation gemäß der Erfindung hat
einen Normalbetriebsmode und einen Stromsparbetriebsmode, in dem
die Netzwerkstation zwar inaktiv ist, aber dennoch Auswertemittel
für eine
Aufweckbotschaft aufweist, die aktiviert sind, wenn die Netzwerkstation
im Stromsparbetriebsmode ist. Des weiteren weist eine solche Netzwerkstation
Abfragemittel auf, die nach Anmeldung der Station im Netzwerk eine
Spezialbotschaft an die Netzwerkteilnehmer aussendet, um festzustellen,
ob sie an eine Netzwerkverbindungsschalteinheit mit den erfindungsgemäßen Kommunikationsaufrechterhaltungsmitteln
angeschlossen ist und wobei die Abfragemittel zur Auswertung der
Rückantwort
einer Netzwerkverbindungsschalteinheit mit den erwähnten Kommunikationsaufrechterhaltungsmitteln
ausgelegt sind. Somit kann die erfindungsgemäße Netzwerkstation selbständig erkennen,
ob sie an eine erfindungsgemäße Netzwerkverbindungsschalteinheit angeschlossen
ist und kann daraufhin zum Beispiel nach einer bestimmten Wartezeit
in den Stromsparbetriebsmode übergehen.
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Wie
erwähnt,
ist es vorteilhaft, wenn die Auswertemittel für die Aufweckbotschaft in der
Netzwerkstation zur Auswertung eines Wake-on-LAN-Datenpaketes ausgelegt
sind.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 die
Struktur eines beispielhaften Netzwerkes mit zwei Netzwerkverbindungsschalteinheiten;
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2 eine
Protokollübersicht
für die
erfindungsgemäße Netzwerkverbindungsschalteinheit;
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3 ein
Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Netzwerkverbindungsschalteinheit;
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4 ein
Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Netzwerkstation;
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5 ein
Sequenzdiagramm für
die Einschaltphase einer Netzwerkstation;
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6a ein
Sequenzdiagramm für
die Ausschaltphase einer Netzwerkstation; und
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6b ein
Sequenzdiagramm für
die Einschaltphase einer Netzwerkstation nach einer Aufweckbotschaft.
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Beschreibung der Erfindung
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In
der 1 ist ein beispielhaftes Heimnetzwerk mit 5 Netzwerkstationen 12–16 und
zwei Netzwerkverbindungsschalteinheiten 10, 11 gezeigt.
Die Bus-Verbindungen zwischen den Netzwerkverbindungsschalteinheiten 10, 11 und
den Netzwerkstationen 12–15 basieren auf Ethernet-Technologie, speziell
100 Base/TX Ethernet. Die Netzwerkstation 16 ist drahtlos
mit der Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 verbunden zum
Beispiel über
Wireless LAN entsprechend IEEE 802.11b. Auch die Verbindung zwischen
den beiden Netzwerkverbindungsschalteinheiten 10 und 11 beruht
auf Ethernet-Technologie. Bei jeder Netzwerkverbindungsschalteinheit 10, 11 sind vier
Netzwerkverbindungsstellen (auch Ports genannt) dargestellt.
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Als Übertragungssystem
für die
Datenübertragung
im Netzwerk wird das schon eingangs erwähnte Ethernet-Bus-System in
der Variante 100 Base/TX eingesetzt. Für den gewählten Anwendungsfall wurde
diese Variante als ausreichend angesehen, jedoch kann in anderen
Anwendungsfällen
eine andere Variante als Übertragungssystem
angewendet werden. Wenn es auf höhere
Datenraten ankommt, stehen bespielsweise die sogenannten 1000 Base/T oder
1000 Base/SX oder 1000 Base/LX zur Verfügung. Die letzten beiden Varianten
basieren dabei auf optischer Glasfasertechnologie. Das gezeigte Netzwerk
gemäß 1 ist
UPnP-basiert, d. h. die einzelnen Netzwerkstationen sind nach dem
UPnP-Standard ausgelegt.
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Das
Ethernet-Bus-System stellt für
die höheren
Protokollschichten keine gesicherte Verbindung zur Verfügung, da Übertragungsrahmen
verloren gehen können.
Dies ist für
die Übertragung
vieler Nutzdaten nicht ausreichend, weshalb eine Sicherung der Übertragung
häufig
durch die höherliegenden
Protokollschichten erfolgt. Für
das UPnP-Netzwerksystem ist
als nächsthöhere Protokollebene
das IP-Protokoll (Internet-Protokoll)
auf der Höhe
der Netzwerkschicht des OSI-Schichtenmodells der Datenkom munikation
vorgesehen. Die Sicherungsschicht wird erst von dem darauf aufbauenden
TCP-Protokoll (Transmission Control Protocol) realisiert. Für beide
Protokollebenen, die nicht mehr Bestandteil des Ethernet-Standards
sind, gelten eigene Standardisierungen, auf die im Hinblick der
Offenbarung der Erfindung lediglich verwiesen wird. Eine vollständige Protokollarchitektur,
die in dem UPnP-Netzwerksystem benutzt wird, kann aus der UPnP-Spezifikation
(zu beziehen über
(www.upnp.org) entnommen werden.
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In
der 2 ist die besondere Protokollarchitektur gezeigt,
die für
eine erfindungsgemäße Netzwerkverbindungsschalteinheit
erforderlich ist. Die beiden Ethernet-Protokollebenen Ethernet PHY
und Ethernet MAC sind auf den untersten Ebenen angeordnet. Darüber befindet
sich die schon erwähnte Protokollebene
IP. Auf der Ebene der Transportschicht ist dann das UDP-Protokoll
(User Datagram Protocol) angeordnet, welches für die Übertragung aller mit der Geräteerkennung
(Device Discovery) zusammenhängenden
Botschaften benutzt wird.
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Darüber ist
eine spezielle Version des HTTP-Protokolls angesiedelt (Hypertext
Transfer Protocol). Es handelt sich um das HTTPMU-Protokoll (HTTP
multicast over UDP). Solche HTTP-Nachrichten werden also pauschal-adressiert über die
unteren UDP- und IP-Protokollebenen weitergeleitet.
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Oberhalb
der HTTPMU-Protokollebene ist noch das SSDP-Protokoll (Simple Service Discovery Protocol)
vorgesehen.
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Neben
dem UDP-Protokoll kommt noch das TCP-Protokoll zur Anwendung, welches
für die Übertragung
aller sonstigen UPnP Nachrichten, insbesondere für Geräte/Service-Beschreibungen,
zur Gerätesteuerung
sowie zur Ereignismitteilung. Darüber befindet sich das HTTP-Protokoll
und darüber
auf der Ebene des SSDP-Protokolls das SOAP-Protokoll früher Simple
Object Access Protocol. Dieses wird benutzt um bei anderen Geräten Funktionsaufrufe durchzuführen entsprechend
Remote Procedure Calls RPC. Desweiteren kann noch das GENA-Protokoll
implementiert sein, entsprechend General Event Notification Architecture
womit Registrierungen für
Ereignismitteilungen in anderen Netzwerkstationen möglich sind.
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Bei
der in 1 gezeigten Netzwerkstruktur ist nur eine der
beiden Netzwerkverbindungsschalteinheiten 10, 11 erfindungsgemäß ausgelegt.
Im nachfolgenden wird angenommen, daß die Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 mit
der Erfindung ausgelegt ist, die Netzwerkverbindungsschalteinheit 11 hingegen
aber nicht. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 wird nachfolgend
anhand der 3 erläutert. Darin bezeichnet die
Bezugszahl 20 eine Schaltmatrix. Über diese können beliebige Verbindungen
zwischen den über
die Netzwerkverbindungsstellen 25 angeschlossenen Netzwerkstationen
hergestellt werden. Zur Steuerung der Schaltmatrix 20 dient
in der Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 ein Mikrocontroller 22. Dieser übernimmt
auch weitere Aufgaben in der Netzwerkverbindungsschalteinheit, worauf
nachfolgend noch genauer eingegangen wird. In der Schnittstellenschaltung 21 sind
die für
das Ethernet-Protokoll relevanten Schaltungskomponenten angeordnet. Die
Bezugszahl 23 bezeichnet eine Speichereinheit bzw. einen
Speicherbereich in einer solchen. Dieser Speicher 23 dient
zur Registrierung der Informationen, die in der Netzwerkverbindungsschalteinheit
für die
Kommunikationsaufrechterhaltung zu einer abgeschalteten Netzwerkstation
erforderlich sind. Mit der Bezugszahl 24 ist noch ein Spezialregister
innerhalb dieses Speicherbereichs bezeichnet, das direkt mit in der
Schnittstellenschaltung 21 vorgesehenen Detektionsmitteln 26 verknüpft ist,
die feststellen, ob eine Netzwerkverbindung manuell gelöst worden
ist. Vereinfacht gesagt, werden bei diesen Detektionsmitteln durch
das Abziehen eines Netzwerkverbindungssteckers bestimmte Kontakte
geöffnet
oder geschlossen, was zu dem Setzen oder Rücksetzen von zugeordneten Speicher-Flip-Flops
führt.
Bei der beispielhaft erwähnten
Lösung
mit dem Spezialregister 24, das in dem Speicherbereich 23 angesiedelt
ist, sind die Flip-Flop-Ausgänge direkt
zu einem Interrupt_Eingang gelegt, welcher dann den Mikrocontroller 22 anspricht,
der eine entsprechende Auswertung vornehmenkann.
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Als
Netzwerkverbindungsstelle 25 kommen die üblichen
Steckverbinder für
die Aufnahme von den bekannten RJ45-Steckern in Betracht. Die erfindungsgemäßen Kommunikationsaufrechterhaltungsmittel
bestehen im wesentlichen aus den Komponenten 22, 23, 24, 26.
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Die 4 zeigt
den Aufbau einer erfindungsgemäß angepaßten Netzwerkstation.
Mit der Bezugszahl 35 ist ein Protokollstapel bestehend
aus den Protokollebenen Ethernet, IP und UDP/TCP bezeichnet. Bezugszahl 31 ist
ein Block, in dem die UPnP-Gerätebeschreibung,
entsprechend UPnP-Device-Description,
abgelegt ist. Bezugszahl 32 bezeichnet einen Block, in
dem die Verwaltung von Ereignismitteilungen geschieht, entsprechend
UPnP-Eventing. Eine Standardkomponente des UPnP-Gerätes ist
noch ein Web-Server 23. Mit der Bezugszahl 34 ist
eine UPnP-Discovery Einheit bezeichnet. Oberhalb dieser Blöcke ist
noch ein UPnP-Anwendungsprogramm
mit der Bezugszahl 30 bezeichnet. All diese Einheiten sind
Standard-Komponenten in einem UPnP-Gerät
und sind in der UPnP-Spezifikation genau beschrieben. Die erfindungsgemäße Netzwerkstation
ist so ausgelegt, daß sie zwei
verschiedene Betriebsmodi implementiert hat. Der eine implementierte
Betriebsmode ist der Normalbetriebsmode, in dem das Gerät vollständig mit Strom
versorgt ist und selbständig
am Netzwerkdatenverkehr teilnimmt. Der andere Betriebsmode entspricht
einem Stromsparbetriebsmode, in dem die Hauptplatine (Main Board)
des Gerätes
auch im abgeschalteten Zustand eine Stand-by-Spannung zur Verfügung stellt
und mit dieser die Kommunikationsschnittstelle 35 mit Strom
versorgt. Diese Spannung reicht dem Chip in der Kommunikationsschnittstelle, um
permanent das Netzwerk zu überwachen
und auf ein sogenanntes Aufweck-Datenpaket zu warten. Dieses enthält den Befehl,
das Gerät
vollständig
einzuschalten. Die oberen Protokollschichten wie TCP/UDP/IP müssen in
diesem Stromsparmodus nicht zur Verfügung stehen. Deshalb sind die
Aufweckdatenpakete sehr einfach aufgebaut. Sie bestehen aus einem
einzigen Ethernet-Datenrahmen, der irgendwo in seiner Nutzlast einen
Vorspann von 6 Bytes mit dem jeweiligen Wert 0xFF enthält und danach
dann 16 mal die Hardware-Adresse (MAC-Adresse) der aufzuweckenden
Netzwerkstation. Solche erwähnten
Aufweckdatenpakete entsprechen dem im Stand der Technik bekannten
Wake-On-LAN-Datenpaket
wie es in PC-Netzwerken benutzt wird. Für nähere Einzelheiten zur Wake-On-LAN-Fähigkeit
einer Netzwerkstation wird auf den Artikel von Benjamin Benz, „Netzwerkwecker" in der Zeitschrift „c't", 2005, Heft 2, Seite 200 bis 201 verwiesen.
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Die
beschriebene Aufweckbotschaft wird erfindungsgemäß von der erweiterten Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 generiert
und zwar geschieht das dann, wenn nach Abschaltung der Netzwerkstation 12 ein
Datenpaket zur Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 gelangt
ist, welches von den Kommunikationsaufrechterhaltungsmitteln 22 bis 26 nicht
vollständig
bearbeitet werden kann. In diesem Fall wird dann das abgeschaltete
Gerät durch
eine Aufweckbotschaft eingeschaltet und das fragliche Datenpaket
wird zu der aufgeweckten Netzwerkstation weitergeleitet. Diese kann
die darin enthaltene Anforderung selbst bearbeiten.
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Das
Zusammenspiel der erfindungsgemäßen Netzwerkverbindungsschalteinheit
und erfindungsgemäßen Netzwerkstation
wird nachfolgend anhand der 5 und 6 genauer beschrieben.
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Die 5 zeigt
das Zusammenspiel nach einem Einschaltvorgang der erfindungsgemäßen Netzwerkstation.
Nach dem Einschaltvorgang fordert die Netzwerkstation 15 zunächst eine
IP-Adresse bei dem DHCP-Server des Netzwerkes an. Im Netzwerk gemäß 1 wird
davon ausgegangen, daß die Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 auch
die Rolle des DHCP-Servers übernimmt.
Der DHCP-Server macht die Adreßzuweisung
und gibt ein entsprechendes Angebot an die Netzwerkstation 15 über das DHCP-Protokoll
(Dynamic Host Configuration Protocol). Wenn mehrere DHCP-Server
im Netzwerk vorhanden sind, dann hat die Netzwerkstation 15 nach dem
DHCP-Protokoll die
Möglichkeit,
eine von den angebotenen IP-Adressen
auszuwählen,
zum Beispiel weil diese die längste
Gültigkeitsdauer,
auch Lease-Zeit genannt, hat. Daraufhin kontaktiert die Netzwerkstation 15 den
DHCP-Server 10 über
die ausgewählte
IP-Adresse, woraufhin der DHCP-Server 10 die IP-Adresse
bestätigt
und die weiteren relevanten Daten zur Netzwerkstation 15 übermittelt.
Anschließend
sendet die Netzwerkstation 15 eine Suchanfrage über das
Netzwerk, um herauszufinden, ob es an eine erfindungsgemäße Netzwerkverbindungsschalteinheit
angeschlossen ist. Diese Suchanfrage entspricht einem UDP-Paket
mit folgenden beispielhaften Inhalt:
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ESWITCH-SEARCH
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Die
Suchanfrage wird pauschal adressiert (an eine Broadcast-Adresse) gesendet
und richtet sich an alle angeschlossenen Stationen. Es ist sichergestellt,
dass die erfindungsgemäß ausgelegten Netzwerkstationen
diese Nachricht verstehen. Die anderen Netzwerkstationen ignorieren
diese Nachricht. Die nicht erfindungsgemäß ausgelegten Netzwerkverbindungsschalteinheiten
leiten diese Suchanfrage einfach an alle Ausgänge weiter. Die erfindungsgemäße Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 wird
zuerst die Suchanfrage empfangen und erkennen, daß es sich
um eine spezielle Suchanfrage für den
erfindungsgemäßen Typ
einer Netzwerkverbindungsschalteinheit handelt. Sodann wird die
Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 diese Suchanfrage nicht
an weitere Schalteinheiten bzw. Netzwerkstationen weiterleiten.
Statt dessen wird sie ihrerseits die Suchanfrage beantworten und
also bestätigen,
daß sie
selbst eine der Suchanfrage entsprechende Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 ist.
Diese Rückantwort
entspricht einem UDP-Paket mit folgendem beispielhaften Inhalt:
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ESWITCH-RESPONSE:DIRECT-CONNECTED
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Damit
weiß die
Netzwerkstation 15, daß sie mit
einer erweiterten Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 direkt
verbunden ist. Sie kann daraufhin nach einer einzustellenden Wartezeit
vom Netz gehen und in den Stromsparmodus wechseln. Zuvor wird aber noch
seitens der Netzwerkstation 15 eine Anmeldebotschaft gesendet,
entsprechend SSDP:alive.
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Die
Rückantwort
sieht im Fall, dass die Netzwerkverbindungsschalteinheit zwar erfindungsgemäß ausgelegt
ist, aber nicht direkt an die anfragende Netzwerkstation angeschlossen
ist, so aus:
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ESWITCH-RESPONSE:INDIRECT-CONNECTED
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In
diesem Fall kann die Netzwerkstation nicht in den Stromsparbetriebsmode
wechseln. Die Netzwerkverbindungsschalteinheit mit der sie verbunden ist
unterstützt
dann nämlich
nicht diesen Betriebsmode.
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Danach
folgt die im UPnP-Netzwerk übliche Kommunikation
für den
Fall, daß von
einem Steuergerät 16 im
Netzwerk, entsprechend Control Point-Gerät eine Bedienungsanfrage an
die Netzwerkstation 15 gelangt. Dazu fordert das Steuergerät 16 die
Gerätebeschreibungen
nach dem UPnP-Standard an. Dies geschieht mit den standardisierten „Get Device
Description" und „Get Service
Description" HTTP:GET-Anfragen. Üblicherweise
wird ein Steuergerät 16 sich
auch für
die Benachrichtigung bestimmter Ereignisse im zu steuernden Gerät 15 registrieren lassen,
was über
das UPnP-Eventing- System
geschieht. Anschließend
ist in 5 dargestellt, daß die Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 ihrerseits die
Gerätebeschreibung
und Service-Beschreibung bei der Netzwerkstation 15 anfordert.
Dies geschieht vorsorglich im Rahmen der Erfindung, um die Kommunikationsaufrechterhaltungsmittel
in der Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 so auszustatten,
daß sie
auch Anforderungen an die Netzwerkstation 15 bearbeiten
können,
wenn diese im Stromsparbetriebsmodus, d. h. im inaktivierten Betriebsmodus ist.
Die erhaltenen Daten werden wie zuvor beschrieben im Speicher 23 abgelegt.
Als nächstes
ist in 5 gezeigt, daß das
Steuergerät 16 die
Registrierung für
bestimmte Ereignismitteilungen erneuert. Dies ist im UPnP-Standard
vorgesehen. Ebenso wird auch die Anmeldebotschaft SSDP:alive in
bestimmten Abständen
periodisch wiederholt. Suchanfragen können jederzeit von einem Steuergerät in das
Netzwerk geschickt werden, was in der Figur 45 als nächstes dargestellt
ist.
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Die
Gültigkeitsdauer
der IP-Adresse der Netzwerkstation 15 ist nach dem DHCP-Protokoll, wie
zuvor erwähnt,
zeitlich begrenzt. Als nächstes folgt
daher in der 5 eine Anfrage an den DHCP-Server 10 seitens
der Netzwerkstation 15, mit der die Verlängerung
der Gültigkeitszeit
beantragt wird. Der DHCP-Server 10 entspricht dieser Anfrage in
der Rückantwort.
Im letzten Teil der 5 erfolgt dann noch eine Steueranfrage
an die Netzwerkstation 15 seitens des Steuergerätes 16.
Hier kann es sich zum Beispiel um einen Browse Befehl handeln um
z.B. den Inhalt eines Verzeichnisses des zu steuernden Gerätes 15 abzufragen.
Als weiteres Beispiel kann es sich auch um ein Start- oder Stop-Kommando etc. handeln.
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Nachfolgend
wird das Zusammenspiel der Geräte
erläutert,
für den
Fall, daß die
Netzwerkstation 15 in den Stromsparbetriebsmodus geht.
In diesem Fall wird die Kommunikation mit der inaktiven Netzwerkstation 15 seitens der
erfindungsgemäßen Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 aufrechterhalten.
Zuerst ist dargestellt, dass die in den Stromsparbetriebsmode wechselnde
Netzwerkstation eine diesen Betriebsmodewechsel der Netzwerkverbindungsschalteinheit
ankündigt.
Dies geschieht mit einem UDP Paket des Inhaltes:
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STANDBY
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Die
Netzwerkverbindungsschalteinheit sendet ein Bestätigungspaket zurück.
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Nach
dem UPnP-System gibt es verschiedene Arten von Anfragen, die ein
UPnP-Gerät
beantworten muß.
Nicht für
alle diese Anfragen muß die
erweiterte Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 zur Beantwortung
ausgelegt werden. Hier bestehen bei dem Entwurf der Netzwerkverbindungsschalteinheit gewisse
Freiheiten. Je nach gewähltem
Design werden mehr Anfragen von der Netzwerkverbindungsschalteinheit
beantwortet und damit das vertretene Gerät seltener aufgeweckt oder
es werden weniger Anfragen beantwortet und damit das Gerät häufiger aufgeweckt.
Es kann fest einprogrammiert sein, auf welche Anfragen die Netzwerkverbindungsschalteinheit
antworten soll. Eine Erweiterung besteht darin, daß ein ganzes
Protokoll definiert wird, mit dem die Netzwerkstation und die Netzwerkverbindungsschalteinheit
aushandeln, auf welche Anfragen die Netzwerkverbindungsschalteinheit
antworten soll. Eine weitere alternative Implementierung besteht
darin, daß die
Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 in einer ersten Phase
alle Anfragen an die Netzwerkstation inklusive der zugehörigen Antworten
mitprotokolliert und dann später
auf solche Anfragen selbständig antwortet
und schließlich
das inaktivierte Gerät
nur dann aufweckt, wenn eine unbekannte Anfrage an dieses eingeht.
Die in der 5 gezeigten Anfragen sind daher
beispielhaft und sollten nicht abschließend aufgefaßt werden.
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Im
obersten Teil der 6a ist dargestellt, daß das Steuergerät 16 die
Erneuerung der Registrierung für
bestimmte Ereignismitteilungen bei der inaktiven Netzwerkstation 15 anfordert.
Diese Botschaft gelangt zu der Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 und
wird dort bearbeitet. Die Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 bestätigt die
Erneuerung der Registrierung für
die angeforderten Ereignismitteilungen und trägt dabei als Absender die eigentlich
inaktive Netzwerkstation 15 ein. Als zweiter Fall ist in 6a dargestellt,
daß statt
einer Erneuerung für
Ereignismitteilungen die Löschung
der Registrierung für
Ereignismitteilungen bei dem inaktiven Gerät 15 angefordert wird.
In dem Fall würde
die Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 den entsprechenden
Eintrag in der Registrierungstabelle in dem Speicher 23 löschen.
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Anschließend sendet
die Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 von sich aus eine
wiederholte Anmeldebotschaft SSDP:alive für die inaktive Netzwerkstation 15.
Auch hier wird wieder als Absender die Netzwerkstation 15 eingetragen.
Als nächstes
ist dargestellt, daß auch
die Verlängerung
der Gültigkeitszeit
für die
zugeteilte IP-Adresse seitens der Netzwerkverbindungsstation 10 selbständig bei
dem DHCP-Server 10 angefordert
wird. Da die Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 selbst
auch als DHCP-Server konfiguriert ist, braucht diese Mitteilung
nicht tatsächlich über den
Ethernet-Bus übertragen
werden. Es ergeht aber auch die standardmäßige Bestätigung der Verlängerung
der Gültigkeitszeit an
die Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 intern zurück. Danach
ist in 6a dargestellt, daß das Steuergerät 16 die
Gerätebeschreibung
und Servicebeschreibung bei der inaktiven Netzwerkstation 15 anfordert.
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Auch
diese Anfragen werden von der Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 beantwortet.
Dazu hatte die Netzwerkverbindungsschalteinheit 10, wie in 5 gezeigt, ja
die entsprechenden Informationen abgefragt und abgespeichert.
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Auch
auf eine Suchanfrage antwortet die Netzwerkverbindungsschalteinheit 10,
wie in 6a gezeigt.
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Im
letzten Teil der 6a ist dargestellt, daß das Steuergerät 16 eine
Steueranfrage an das inaktivierte Gerät 15 richtet. Diese
Anfrage kann nicht von der Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 bearbeitet werden.
Deshalb sendet die Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 erfindungsgemäß die Aufweckbotschaft über den
Bus zu der Netzwerkstation 15. Mit dieser Botschaft wird
die Netzwerkstation 15 in den Normalbetriebsmodus umgeschaltet,
wie zuvor erläutert.
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Die 6b zeigt
dann den weiteren Ablauf der Kommunikation. Nach Wiedereinschaltung
erfolgt wie in der 5 gezeigt zunächst die
Anfrage nach der IP-Adresse seitens der Netzwerkstation 15. Diese
Anfrage wird von der Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 abgefangen
und in eine Erneuerungsanfrage für
die Gültigkeitszeit
der bestehenden IP-Adresse an den DHCP-Server 10 umgewandelt. Als
Absender wird hier dann die Netzwerkstation 15 eingetragen.
Die erfolgte Erneuerung der Gültigkeitszeit
wird dann seitens der Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 in
eine standardkonforme Nachricht mit dem Angebot der angeforderten
IP-Adresse umgesetzt,
bei der als Absender der DHCP-Server 10 eingetragen wird.
Die Netzwerkstation 15 wird dann die angebotene Adresse übernehmen,
weil als einzige Auswahlmöglichkeit
nur die bereits zugeteilte Adresse seitens der Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 angeboten
wird. Die nachfolgende Mitteilung bestimmt die Parameter Name-Server,
Lease-Time usw. und wird künstlich
von der Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 erzeugt, wobei
der DHCP-Server
als Absender eingetragen wird. Anschließend erfolgt wieder die Suchanfrage
seitens der Netzwerkstation 15 nach einer erfindungsgemäßen Netzwerkstation,
wie schon in 5 gezeigt. Darauf folgt die Anmeldebotschaft
SSDP:alive.
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Die
Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 teilt danach der Netzwerkstation 15 mit,
wie der aktuelle Stand der Registrierungen für Ereignismittelungen aussieht.
Dieses ist erforderlich, da in der Zeit, in der die Netzwerkstation 15 inaktiv
war, von einigen anderen Netzwerkstationen solche Registrierungen eingegangen
sein können,
und diese von der Netzwerkverbindungsschalteinheit bearbeitet wurden. Umgekehrt
könnten
einige Ereignismitteilungen bereits gelöscht sein, was in dieser Phase
alternativ der Netzwerkstation 15 mitgeteilt wird. Nachdem
die Registrierungen für
die Ereignismitteilungen synchronisiert wurden, sendet die Netzwerkverbindungsstation 10 die
eigentliche Steueranfrage zu der aktivierten Netzwerkstation 15.
Darin ist als Absender das Steuergerät 16 eingetragen.
Die Bearbeitung und Beantwortung dieser Anfrage erfolgt dann seitens
der aktivierten Netzwerkstation 15, wie im UPnP-Standard vorgesehen.
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In
der 1 ist dargestellt, daß neben der erfindungsgemäßen Netzwerkverbindungsschalteinheit
auch eine konventionelle Netzwerkverbindungsschalteinheit 11 im
Beispielnetzwerk enthalten ist. Dies bedeutet, daß die über diese
Netzverbindungsschalteinheit 11 angeschlossenen Stationen 12 und 13 nicht
in den Stromsparmodus gehen können, selbst
dann nicht, wenn sie dafür
ausgelegt sind. Da aber solche Stationen bei Anschaltung an das
Netzwerk auch die entsprechende Suchanfrage in das Netz richten,
ist es erforderlich, daß sie
erkennen können,
daß sie
nicht an die erfindungsgemäße Netzwerkverbindungsschalteinheit
angeschlossen sind. Die erfindungsgemäße Suchanfrage würde von der
konventionellen Netzwerkverbindungsschalteinheit 11 auch
an die erfindungsgemäße Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 weitergeleitet.
Diese wird dann diese Suchanfrage wie gehabt beantworten. Daran,
daß die
Suchanfrage über
eine Uplinkverbindung der konventionellen Netzwerkverbindungsschalteinheit 11 kommt
und nicht von einem direkt angeschlossenen Gerät, könnte die Netzwerkverbindungsschalteinheit 10 erkennen,
daß die
anfragende Netzwerkstation nicht an sie selbst angeschlossen ist.
Sie wird dann die Rückantwort
mit dem Parameter INDIRECT-CONNECTED zurücksenden. Das anfragende Gerät erfährt dadurch,
dass im Netzwerk zwar ein erfindungsgemäße Netwerkverbindungsschalt-einheit
vorhanden ist, sie selbst aber nicht daran angeschlossen ist und
deshalb nicht in den Stromsparmodus wechseln wenn sie im Netzwerk noch
verfügbar
sein möchte.