分組交換網絡中時間敏感數據的同步數據傳輸系統的製作方法
2023-04-23 16:20:26
專利名稱：分組交換網絡中時間敏感數據的同步數據傳輸系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及通過分組交換網傳輸時間敏感應用程式中的數據，而且特別涉及異步網絡。
背景技術：
使用分組交換技術的異步寬帶網絡，例如乙太網，對傳輸數據來說是非常強壯而且可靠的。這種強壯性部分在於異步操作的特性，因為網絡中的每個節點能夠獨立於其它節點操作，因此節點之間的通信不需要高性能的定時部件。這種寬帶網絡越來越多，引起了使用這種網絡傳遞具有嚴格定時要求的應用的興趣，例如音頻或視頻。考慮到這些類型網絡的廣泛普及，行動電話特別是一種可能的候選。但是，這些實時應用要求網絡的往返延遲很低。例如在話音通信中，超過大約100ms的往返延遲用戶就可以分辨出來，因為任何延遲都被認為是對話中的停頓。同步操作也是很關鍵的，例如視頻數據中的話音和圖像部分要確保同時到達，這樣無線基站才能同時發送數據。
當前這個問題的解決方案包括安裝高性能的振蕩器，在接入節點中作為時鐘信號發生器，並且將這些振蕩器與外部時鐘源同步，例如使用基於IP的定時協議如NTP(網絡定時協議)。但是，除了修改接入節點所需的花費以外，當使用NTP時，將端節點同步到主節點網絡，啟動時間以及復位或故障恢復所需的時間是很長的，通常不是幾天也是幾個小時的量級。此外，接入節點所伴隨的複雜性和技術性的增加本身改變了分組交換網的性質，使之更容易出故障。
因此存在能夠通過現有分組交換網絡可靠地傳輸實時或時間敏感應用、不需要對網絡基礎設施做太大修改而且能夠實現快速網絡啟動和恢復時間的需要。
發明內容
上述目的在獨立權利要求所定義的裝置和方法中實現。
具體而言，建議了一種傳送時間敏感數據的數據傳輸鏈路，包括通過寬帶分組交換網絡連接到多個端節點的第一節點以及至少一個處於連接每個端節點的網絡之外的端終端。每個端節點包括定時發生電路，產生一個輸出定時信號，鎖相到接收的第一節點中發出的參考定時信號上。端節點也包括從第一節點接收數據結構信息的裝置。使用這個數據結構信息，端節點識別將時間敏感數據發送到端終端所需的數據結構格式。端節點也包括延遲信號發生器，根據從第一節點接收的延遲信息產生一個延遲信號。這個延遲信號最好設置為代表第一節點和任何端節點之間最差情況下的傳輸延遲。端節點還包括一個數據轉換器，接收來自延遲信號發生裝置的延遲信號、來自數據結構接收裝置的數據結構、來自定時發生電路的定時信號。這個數據轉換器設計為通過分組交換網從第一節點接收有效負荷數據，並將這個有效負荷數據以同步方式重發到各個端終端。數據轉換器根據接收的定時信號、接收的數據結構格式以及接收的延遲信號，調整每個端節點中有效負荷數據傳輸定時，以便所有端節點基本上同時地發送有效負荷數據。發明還存在於一個適於作為這個鏈路中的一個端節點而操作的節點。
根據本發明，也建議了一種方法，在第一節點和多個端節點之間通過分組交換網傳輸時間敏感數據，每個端節點連接到網絡外面的至少一個端終端。該方法包括如下步驟通過網絡從第一節點到每個端節點傳播定時信號並從第一節點到每個端節點發送表示數據結構類型的信號。數據結構類型標識從端節點到端終端傳輸將用的數據格式。該方法繼續的步驟是從第一節點向每個端節點發送延遲數字，這個延遲數字表示第一節點和任一端節點之間最大傳輸延遲。最後，在第一節點和端終端之間發送有效負荷數據，每個端節點和相應的端終端之間發送的有效負荷數據是根據所述定時信號在所標識的數據結構格式中格式化的、並根據所述延遲數字調整過的，這樣從每個端節點到每個端終端的有效負荷數據傳輸都是基本上同步發生的。
所建議的解決方案不要求主和端節點的主動同步。相反，在網絡中只將發送節點所用的時鐘信號的特性或質量散發到端節點。然後這些節點使用這個信息再生同步信號。通過網絡簡單地將同步傳輸所需的其餘信息——即數據格式、也就是要發送數據的結構和定時以及調整數據結構定時必需的延遲信息——發送到端節點。因此端節點獨立地再生同步信號。這個解決方案的優點是，網絡基礎設施可以保持基本上不變，但是定時敏感的應用程式可以將該網絡當作是同步網絡。
附圖簡要描述本發明更多的目的和優點從優選實施例的如下描述中變得更清楚，該描述是參考附圖作為例子給出的。在圖中
圖1是根據發明的網絡的功能框圖，圖2是說明網絡中用於傳播參考信號的中間或端節點的功能單元的框圖，圖2a示意性地說明圖2電路的相位調整電路細節，圖3是根據本發明傳播參考信號的替代裝置的框圖，圖4說明乙太網幀的幀結構，圖5說明根據本發明的修改幀結構，圖6是根據本發明的網絡端節點中接收機電路的框圖，以及圖7是說明在網絡中通過中間節點在主和端節點之間進行信息交換的定時圖。
具體實施例詳細描述下面將特別參考快速乙太網(也稱為100Base-T乙太網)和千兆乙太網描述本發明，但是應該理解的是發明不限於乙太網，而是可以等同地應用於其它分組交換網絡。
圖1是用於說明本發明的乙太網結構1上一條通信鏈路的框圖。該鏈路處於網絡1中的主節點10和網絡1外、通過網絡端節點30接入網絡1的幾個端接節點40之間。多個中間節點20可以連接在主節點10和網絡端節點30之間。主節點10發到端接節點40的數據以分組為單位通過網絡1傳輸。
在諸如乙太網這樣的分組交換網絡中，節點彼此獨立地操作。節點之間的操作不是同步的，因此產生節點內部時鐘的本地頻率發生器可以是性能、成本比較低的振蕩器。對於實時或時間敏感的應用來說，例如行動電話，不同單元之間的同步是很關鍵的。舉例而言，當尋呼一個行動電話時，尋呼信號必須通過幾個無線基站(RBS)同時發送。通過乙太網將這種尋呼信號發往幾個無線基站不能保證連接到RBS的每個端節點是同時發送的。
根據本發明，不改變固有的異步網絡基礎設施，就可以使分組交換網中的幾個端節點同步發送。
同步不是通過將所有節點的操作主動同步到外部時鐘信號而實現的。而是為每個端節點提供了再生同步信號的必要信息。可以總結為三個步驟第一步是通過網絡將主節點時鐘信號的屬性分發給每個端節點30。在本文中，術語屬性的意思是時鐘信號的抖動和穩定性，而不一定是時鐘頻率。第二步是識別必須在端節點30再生以便續傳到端接節點40的有效負荷數據的結構，包括為端節點提供與必須開始傳輸點關聯的標記。第三步是設置主節點和每個端節點之間的傳輸延遲，每個端節點30可以用它調整數據再生和發送的開始時間。當每個端節點30有了這個信息時，就能夠再生與所有其它端節點30同步的有效負荷信號。可以理解這三步可以用任何順序執行。但是，端節點30必須在有效負荷傳輸開始之前收到所有必要信息。
根據本發明的優選實施例，主時鐘屬性分發到端節點30是通過從主節點經過到端接節點40的預定路徑內的每個節點20、30傳播恆定頻率的參考信號來實現的。前提是主節點10具有高性能的振蕩器，因此能夠產生最小抖動和高穩定性的恆定頻率參考信號。這個參考信號可以包含在來自主節點的所有消息中。在正常操作過程中，從主節點10下行的傳輸鏈路總是在發送。如果沒有有效負荷數據，就發送空閒模式，在鏈路上產生可獲取的時鐘信號。可以理解的是主節點10和端接節點之間鏈路內只有那些節點20、30需要識別並傳播主時鐘屬性。因此主控分發網絡最好是限制在分組交換網1內，包括主節點10和規定的網絡端點節點30之間的特定節點20以及路徑。這個分發網絡可以由主和端節點10、30之間規定的單條路徑組成。或者同步發送路徑可以動態地建立，自動實現發送路徑中的改變。這意味著在受主節點10控制的每個節點中實現軟體控制的路徑分配。
恆定頻率參考信號的傳播由主節點10和端節點30之間任一路徑上的每個中間節點20將它的內部時鐘發生器鎖相到接收參考信號上而實現。因此任何所產生的輸出信號都會將時鐘參考信號的抖動和穩定性傳遞到下一個節點20、30。
圖2說明一個節點，用於接收和發送在主節點中產生的參考信號的屬性。應該理解的是這個裝置在網絡的中間節點20和端節點30中是一樣的，但是為了簡單起見，圖2的描述將特別參照一個中間節點。在圖2的框圖中，節點20包括三部分參考提取單元50、節點體200以及將參考信號屬性施加到輸出信號或者將輸出頻率鎖相到參考信號的參考調整單元60。節點體200代表分組交換網中的常規節點。它的結構因此是本領域眾所周知的，這裡就不再詳細描述了。提取單元50和調整單元60分別是連接到節點200輸入和輸出的新部件。提取單元50在輸入路徑和節點之間連接，而調整單元60在節點和輸出路徑或下行路徑之間連接。一條旁路連接70將提取單元50直接連接到調整單元60。在操作中，提取單元50提取輸入信號中包含的時鐘參考信號，並將其通過連接70傳遞到調整單元60。輸入信息被直接傳遞到節點體200。節點體200的任何輸出信息通過調整單元80發送，在信息被發送到下行鏈路之前輸出信號被施加了接收參考信號的屬性。調整單元80最好是用圖2a中示意說明的鎖相環(PLL)電路實現。圖2a說明了圖2中的旁路鏈路70所代表的相位調整電路。這個相位調整電路是帶有比較器71的鎖相環，接收所提取的參考定時頻率並將其與被調整的反饋信號比較。比較的結果傳遞到調節器72，根據比較信號控制壓控振蕩器73。鎖相環操作的原理是本領域技術人員眾所周知的，這裡就不更詳細描述了。
可以理解不需要輸出信號的頻率與輸入參考信號相同。這個調整隻是將信號同步，使一個信號的時鐘跳變對應於另一個的時鐘跳變。
圖2說明了通過節點20或30單向傳輸所必需的電路。但是應該理解的是相反方向上要提供類似的電路用於傳輸，以便能夠雙向傳播參考信號屬性。
儘管提取和調整部件50、60可以是分立的單元，這樣就可以連接到現有的常規節點上，但是將這些單元的功能集成到節點結構內當然也是可能的。
使用圖2所示的中間節點20傳播參考信號屬性，其優點是網絡只需要做很小的修改。在替代實施例中，每個節點20、30中的頻率發生器可以鎖定到外部參考信號，例如一個鏈路埠。這在圖3中示意說明。圖3說明了從主節點10通過兩個中間節點20到端節點30的單向傳輸或有效負荷路徑。第二條路徑用圖3上半部分中的虛線說明。這條第二路徑用於傳播主時鐘信號。沿著這條第二路徑以一定間隔放置了時鐘再生節點80。傳輸路徑中的節點20是網絡中具有內部頻率發生器、但是包括了與參考圖2的描述類似的調整單元的常規節點。中間節點20和端節點30中的每一個都連接到再生節點80的主時鐘參考信號。當節點20、30開始發送時間敏感或實時應用時，將使用外部主時鐘信號修改發送時鐘速率。
可以理解數據傳輸路徑和主時鐘傳輸路徑可以具有不同的時鐘速率。例如時鐘再生路徑可以傳輸1.25GHz的主時鐘信號，而傳輸路徑則以100Mb/s傳輸數據。同圖2所示的實施例，主時鐘信號在節點20、30中不必複製；節點只是將內部時鐘信號鎖相到主時鐘信號上以產生所需的傳輸速率。
在任何通常處理異步數據的分組交換網中，不必將輸出信號頻率鎖相到任何參考上，因此所需的硬體修改可以只對同步鏈路中限定的那些中間節點20和端節點30進行。
主時鐘屬性分發到每個網絡端點節點30保證每個端節點30能夠以帶有可接受的抖動和頻率穩定性的所需頻率發送有效負荷數據。但是，由於傳輸路徑不同的延時，每個端節點30接收的參考時鐘信號不會是同步的。
為了根據本發明以同步方式發送數據，為端節點30提供了一種裝置，識別將有效負荷數據續傳到端接節點40所需的TDMA數據結構，例如RBS，同時也提供了一種識別表示傳輸絕對開始的標誌的裝置。節點30使用這個標誌作為一個絕對參考點，相對於它開始所需傳輸頻率的再生以及再生有效負荷數據的傳輸。在優選實施例中，這個信息插入發送幀或數據單元中。圖4表示按照IEEE 802.3標準定義的常規乙太網幀結構。幀由多個域組成，每個具有固定的字節數。幀以7位元組的前導100開始，跟隨用於表示幀開始的1位元組的開始幀分割符110。在快速乙太網和千兆乙太網中，這七個前導字節100未定義為任何特殊用途。後面的域包括目標地址120、源地址130以及長度計數140。然後跟隨數據域150，如果發送數據比規定的最小字節數少可以包括填充字節。幀以幀校驗序列160結束。這些域的功能是本領域眾所周知的，不再更詳細地描述。
根據本發明的修改幀在圖5中說明。除了前導域100之外，這個幀結構與參考圖4描述的相同。在這個幀中前導100減少到4個字節。其餘的三個字節用於為端節點提供有關時間敏感或實時數據傳輸的必要信息。特別的，數據結構域101用於標識所要求的數據結構並表示數據傳輸開始。該域也用於在主節點10和端節點30之間傳遞有關傳輸延遲的消息，如下面詳細描述中所解釋的。數據結構標識符101是一個代碼，標識將要在網絡端點30中再生並用於向端接點40傳遞有效負荷數據的數據格式。例如，如果端接端點40是一個PABX，具有到端節點30的單個E1連接，這樣E1數據可以被隧道封裝通過網絡1，數據結構標識符101向端節點30指明該結構是一個每隔125μs發送的包含32個8比特PCM信道、構成2048Mb/s比特流的幀。數據結構標識符也可以向端節點30表明這個有效負荷數據將在什麼結構中從主節點30通過網絡1發送，以便端節點30執行必要的從一個結構到另一個的再生。
如上所述，數據結構域101中攜帶的數據結構標識符可以表示結構——即幀長、有效負荷長度、前導長度等——以及這些幀將被發送的頻率。在另一個實施例中，數據的頻率可以由主節點10向端節點30主動發送。這是通過主節點10以設計好的頻率重複發送一串信息單元、通常是協議幀來實現的，該頻率關聯於從端節點30到端接節點40的同步數據所要求的發送頻率上。例如，如果有效負荷數據將要在每隔125μs發送32 PCM信道的E1格式中發送到端接節點，主節點10發送的信息單元就以8kHz或它的倍數的重複率發送。在這個突發中發送的信息單元或協議幀最好是標識為定時幀。這可以通過將定時碼放入數據結構域101中實現。在接收端，端節點30測量數據單元或幀之間的間隔。實用的做法是結合調整的時鐘信號——例如在時鐘信號的上升沿——標記每幀的開始，並且結合調整的時鐘信號啟動一個計數器，當下一幀到達時停止以便產生一個周期性標記T。然後使用這個周期性標記T標識網絡1上接收的、應該安排到通過同步鏈路到端接端節點40的一個時間幀或數據單元中的有效負荷數據。這個標記實際上是絕對發送開始的指示器。它用於標識填入同步數據結構第一時間幀中的數據。在此點之後，當所有接收數據通過網絡發送時填入隨後的幀。在每個節點中相對於根據延遲信息計算的標記調整發送的開始，下面將更詳細描述。
其餘兩個字節用於維護信息102。這些字節在通過網絡1建立起同步數據鏈路之後使用。這個域有三個功能用於使鏈路重啟動；用於傳輸數據結構中的變化並且也用於確認傳輸標記的開始。對於鏈路的物理層，維護字節102也用於鏈路故障事件或不符合規範的頻率。
在乙太網幀前導中包括這個信息的好處是層2協議——即在MAC協調子層端接的協議——可以用於處理這個信息。將協議限制在層2及以下有助於網絡的快速建立和重啟動。對於較低定時要求的應用，可以使用常規的網絡定時協議(NTP)或利用網際網路協議(IP)傳輸的用戶應用程式，以便將數據結構傳遞給端點節點。
除了數據結構以及傳輸絕對開始的信息以外，端節點30也需要這樣的信息使它們能夠將傳輸開始調整到所要求的時間，以確保所有網絡端節點30之間基本上同步傳輸。為了獲得這個信息，每個端節點30確定到主節點10的往返延遲。這最好是在幀的數據結構域101中使用往返延遲消息實現。主節點10將每個消息返回各個端節點30。使用這些消息，每個端節點30計算一個數字，代表到主節點10的往返延遲。這個往返延遲數字再傳遞給主節點10。同樣這個信息最好包含在前導的數據結構域101中。主節點10確定端節點30傳遞的最差情況延遲，並將這個數字發回所有節點30。這個數字表示所有端節點30必需施加到同步數據上以確保同步的絕對延遲。使用這個最大時間延遲數字，每個端節點30計算相對於發送絕對開始標記調整發送開始的調整量。這是通過從主節點10傳遞來的最大往返延遲中減去計算的往返延遲並將所得數字除以2得到的。可以理解端節點30可以計算主節點10和端節點30之間的單向延遲而不是往返延遲。在這種情況下，對傳輸開始標記的調整可以簡單地通過從最大延遲減去單個延遲而得到。
傳遞必要消息以便得到調整數據結構開始的機制可以有效地結合到分析前導信息101的層2協議中。一旦每個端節點30擁有了必要信息，有效負荷數據的傳輸就可以開始。這個有效負荷數據傳輸開始是通過主節點10使用信息消息傳遞到端節點30的。有了這個消息，端節點30就開始對通過網絡1接收的有效負荷數據拆包，並根據表示傳輸開始的調整標誌或計數的出現將數據重新填入指定的TDM時間幀結構中。
圖6功能性地表示端節點30中接收機電路的結構。為了表示方便，示出了兩條進入節點30的信號線(圖中從左到右)。圖中的上線表示主時鐘參考信號，下線表示數據。可以理解的是這種表示只是功能性的，而且信息實際上是在同一條物理線路上傳輸的。節點30包括時鐘調整電路，針對接收的主時鐘參考信號調整數據傳輸定時。正如參考圖2和3的描述，這實際上是一個鎖相環，包括將輸入頻率與反饋頻率比較的比較器350、調節器370以及產生反饋頻率的壓控振蕩器(VCO)。這個電路的操作是本領域技術人員眾所周知的，這裡就不再描述。轉到數據線，一個代表標記設置電路的第一功能模塊310與它連接。這個模塊310也接收鎖相到主時鐘信號的調整過的時鐘信號。正如已經描述過的，結合主時鐘信號這個模塊310有效地包括一個計數器，當收到來自主節點10的定時信息時設置標誌。延遲模塊320也從網絡1接收數據。這個模塊接收主節點10傳遞的最大延遲數字，並用於調整節點使用往返延遲消息計算的獨有的延遲數字。這個延遲模塊320和標記設置模塊310連接到數據開始模塊330。數據開始模塊330從模塊310接收表示傳輸絕對開始的標記並使用來自模塊320的延遲信息調整這個標記的位置或定時，以便產生調整過的傳輸標記的開始。數據結構模塊380也被連接以便接收從網絡鏈路流入的數據並用於提取數據結構信息。數據結構模塊380、數據開始模塊330以及來自VCO 360的相位調整的時鐘信號都饋入也在網絡鏈路上接收有效負荷數據的再生模塊340。當識別出主節點10發來的開始發送消息時，再生模塊340從接收數據流中將有效負荷數據拆出並填入新的幀結構中，每個幀與調整過的定時標記同步開始，這樣就能在同步鏈路上以所要求的頻率發送到端接節點40。再生模塊最好包括某種類型的緩存電路，理想的是FIFO，通過網絡1接收的有效負荷數據在填入正確的TDM時間幀結構並根據定時標記發送之前可以緩存在其中。
圖7說明主節點10和端節點30在傳輸時間敏感數據之前以及過程當中通過中間節點20交換消息。在時間200，主節點10向同步鏈路中的所有節點發送啟動消息，以便定義並啟動同步數據鏈路。僅當實現鏈路的動態建立時這條消息才有關係。中間節點20和端節點30收到這條消息時動態地建立起同步的傳輸路徑。這就意味著所定義鏈路內的所有節點20、30的內部時鐘鎖相到了主時鐘參考信號。在201，主節點發送正常業務流。中間端節點20、30從上行鏈路提取時鐘，將節點的發送時鐘調整到提取的時鐘上，或者另外調整一個特殊鏈路發送時鐘到這個提取時鐘上，然後將調整的時鐘加於下行鏈路。在202，主節點10發送數據結構控制消息，包括有關數據結構的信息。這條消息通過所有中間節點20傳播並端接於端節點30，該端節點準備對數據結構再生。在203，主節點10發送數據結構頻率信息。該信息由具有固定幀間間隔的一串協議幀組成。幀重複率表示數據結構重複率而且可能等於同步數據結構重複率或其倍數。這個信息突發通過中間節點20傳播到端節點30。端節點測量這些幀之間的間隔並設置一個與參考時鐘信號結合的周期性重複的時間標記，相對於這個標記使用提取的時鐘信號產生在數據結構信息消息中定義的數據結構。在204，數據結構控制消息從主節點10通過中間節點發送，端接於端節點30。這條消息包含維護信息，有關鏈路重啟動、數據結構的變化或者數據結構開始或結構重複率的確認。在205，端節點30發送往返延遲消息，由一串標識了發出端節點30的協議幀組成。在206主節點10將其發回發送節點30。在207，端節點30計算的往返延遲消息被發送到主節點10。在208，主節點10向所有節點發送最大往返延遲消息。這條消息表示在步驟207接收的所有節點的最長往返延遲。最後在209，可以通過中間節點向所有端節點發送有效負荷數據。
在上述描述中，主節點10被描述為能夠在分組交換網中建立並重配置同步數據鏈路的節點。但是應該理解的是這個節點10執行的控制功能可以由網絡內或外的其它節點遠程執行。主節點10則只限於向下行鏈路中的節點分發穩定的時鐘信號，不執行通常與這個主節點關聯的典型的控制功能。上面的描述特別面向從主節點10通過分組交換網1向多個端接節點40傳輸時間敏感數據。但是應該理解的是所描述的裝置不限於單向傳輸，而是面向雙向傳輸的。因此本領域技術人員將會理解到，在沒有明確指出的地方，類似的電路將會出現在鏈路的不同單元中以便允許相反方向的傳輸。
權利要求
1.一種傳送時間敏感數據的數據傳輸鏈路，所述鏈路包括通過寬帶分組交換網絡(1)連接到多個端節點(30)的第一節點，每個端節點(30)連接到至少一個端終端(40)，每個所述端節點(30)包括定時發生電路(350、360、370)，適於產生一個輸出定時信號，鎖相到接收的所述第一節點(10)發出的參考定時信號上，裝置(380)，從所述第一節點(10)接收數據結構信息並從所述信息中識別在所述端節點(30)和所述端終端(40)之間發送時間敏感數據的數據結構格式，延遲信號發生器(320)，根據從所述第一節點(10)接收的延遲信息產生一個延遲信號，以及數據轉換裝置(340)，與所述延遲信號發生裝置(320)、所述數據結構接收裝置(380)以及所述定時發生電路(350、360、370)通信，所述數據轉換裝置被設計為從所述第一節點(10)接收有效負荷數據，並將標識為時間敏感數據的有效負荷數據以同步方式重發到所述端終端，其特徵在於在每個端節點中根據所述接收定時信號、所述接收的數據結構格式以及所述接收的延遲信號調整所述有效負荷數據傳輸的定時，以便所有端節點基本上同時地發送所述有效負荷數據。
2.權利要求1中要求的鏈路，其特徵在於至少一個中間節點被安排在所述第一節點(10)和至少一個所述端節點(30)之間，每個所述中間節點包括定時發生電路(50、60)，適於產生一個輸出定時信號，鎖相到接收的所述第一節點(10)發出的參考定時信號上，並將所述輸出定時信號傳播到所述端節點(30)。
3.權利要求1或2中要求的鏈路，其特徵在於從所述第一節點(10)接收數據結構信息的所述裝置(310)還包括裝置(310)，從所述信息中提取數據傳輸開始時間標記，所述數據傳輸開始標記表示在所述端節點(30)和所述端終端(40)之間發送時間敏感數據的發送時間的絕對開始。
4.權利要求3中要求的鏈路，其特徵在於所述延遲信號發生器(320)被設計為根據所述產生的延遲調整所述傳輸開始時間標記的定時。
5.前面任一權利要求中要求的鏈路，其特徵在於每個所述端節點(30)被設計為確定所述端節點(30)和所述第一節點(10)之間的節點傳輸延遲，並將這個節點傳輸延遲傳遞到所述第一節點(10)，而且其特徵在於所述第一節點(10)被設計為確定各個端節點(30)的最大節點傳輸延遲，並將這個最大節點傳輸延遲作為延遲信息傳遞到所有端節點(30)。
6.權利要求5中要求的鏈路，其特徵在於所述節點傳輸延遲是端節點(30)和所述第一節點(10)之間的往返延遲。
7.前面任一權利要求中要求的鏈路，其特徵在於所述定時發生電路包括從接收信號中提取定時參考的裝置(50)、將所產生的定時信號鎖相到所述定時參考的裝置(71、72、73；350、360、370)以及將所述鎖相的定時信號施加到輸出信號上，以便產生所述輸出定時信號的裝置(60)。
8.前面任一權利要求中要求的鏈路，其特徵在於所述網絡是乙太網。
9.一種在第一節點(10)和多個端節點(30)之間通過分組交換網傳輸時間敏感數據的方法，其特徵在於每個端節點(30)連接到至少一個端終端(40)，所述方法包括通過所述網絡從所述第一節點到每個所述端節點傳播定時信號，從第一節點到每個端節點發送表示數據結構類型的信號，所述數據結構類型標識從所述端節點到所述端終端傳輸所用的數據格式，從所述第一節點向每個端節點發送延遲數字，所述延遲數字表示所述第一節點和任一所述端節點之間最大傳輸延遲，在所述第一節點和所述端終端之間發送有效負荷數據，藉此每個端節點和相應的端終端之間發送的有效負荷數據是根據所述定時信號在所述標識的數據結構格式中格式化的、並根據所述延遲數字調整過的，這樣從每個端節點到每個端終端的有效負荷數據傳輸都是基本上同步發生的。
10.權利要求9中要求的方法，還包括通過確定任何端節點和所述第一節點之間的最大傳輸延遲產生所述延遲數字的步驟。
11.權利要求10中要求的方法，還包括從端節點向所述第一節點發送延遲消息並將延遲消息返回端節點、基於所述消息的返回時間計算傳輸延遲、並將這個傳輸延遲傳遞到所述第一節點的步驟。
12.權利要求9到11中任何一個要求的方法，其特徵在於發送表示數據結構類型的信號的所述步驟包括，發送一串信息消息，其特徵在於每個信息消息之間的間隔表示從所述端節點到所述終端發送所標識的數據結構的重複率。
13.權利要求12中要求的方法，還包括如下步驟在每個端節點，確定每個信息消息之間的間隔，產生對應於所述間隔的周期性定時標記，並利用所述定時標記開始將所標識的有效負荷數據數據結構發送到所述端終端。
14.權利要求13中要求的方法，還包括如下步驟在每個端節點中，根據所述延遲數字調整所述周期性定時標記。
15.一種寬帶分組交換節點，適於接收第一格式的分組交換數據並發送第二格式的同步數據，所述節點包括產生定時信號的頻率發生器(360)，將所述定時信號的相位調整到接收參考信號的裝置(350、370)，裝置(380、310)，接收數據結構信息並從所述數據結構信息中識別所述第二數據格式，以及裝置(340)，設計為接收所述調整的定時信號並與所述數據結構識別裝置(380)以及所述數據結構識別裝置(320、310)通信，以便將以所述第一格式接收的數據轉換成所述第二格式的數據。
16.一種用於寬帶分組交換網的節點，適於從所述網絡中的發送節點接收第一格式的分組交換數據並向處於所述網絡外的端終端(40)發送第二格式的同步數據，所述節點(30)包括定時發生電路(350、360、370)，適於產生一個輸出定時信號，鎖相到接收的參考定時信號上，裝置(380)，接收表示數據結構和所述第二格式的重複率的數據結構信息，延遲信號發生器(320)，根據從所述第一節點(10)接收的延遲信息產生一個延遲信號，以及數據轉換裝置(340)，與所述延遲信號發生裝置(320)、所述數據結構接收裝置(380)以及所述定時發生電路(350、360、370)通信，所述數據轉換裝置被設計為接收所述第一數據格式的有效負荷數據，並以所述第二格式重發標識為時間敏感數據的有效負荷數據，其特徵在於根據所述接收定時信號、所述接收的數據結構格式以及所述接收的延遲信號調整所述有效負荷數據傳輸的定時。
17.權利要求16中要求的節點，還包括裝置(320、310、330)，識別以所述第一格式接收的數據開始，其特徵在於所述數據開始代表將以所述第二格式發送的有效負荷數據單元的開始。
18.權利要求16或17中要求的節點，其特徵在於從所述第一節點(10)接收數據結構信息的所述裝置(310)還包括裝置(310)，從所述信息中提取數據傳輸開始時間標記，所述數據傳輸開始標記表示在所述端節點(30)和所述端終端(40)之間發送時間敏感數據的發送時間的絕對開始。
19.權利要求18中要求的節點，其特徵在於所述延遲信號發生器(320)被設計為根據所述產生的延遲調整所述傳輸開始時間標記的定時。
20.權利要求16到19中任何一個要求的節點，其特徵在於每個節點還適於確定自所述發送節點(10)的節點傳輸延遲。
21.權利要求20中要求的節點，其特徵在於所述節點傳輸延遲是所述節點和所述發送節點(10)之間的往返延遲。
22.權利要求16到21中任何一個要求的節點，其特徵在於所述定時發生電路包括從接收信號中提取定時參考的裝置(50)、將所產生的定時信號鎖相到所述定時參考的裝置(61、62、70；350、360、370)以及將所述鎖相的定時信號施加到輸出信號上，以便產生所述輸出定時信號的裝置(60)。
全文摘要
一種傳輸裝置和方法，允許時間敏感數據通過一個分組交換網絡傳輸並且同時到達各個單獨的終端點，不需要對網絡中所有有效負荷承載節點進行同步。其實現是通過網絡從發送節點到端節點傳播一個定時參考，每個端節點將自己的本地頻率發生器的相位調整到這個定時參考。然後發送節點將數據結構信息發送到端節點，使端節點再生同步數據流的定時和結構。最後延遲信息被發送到每個端節點，允許端節點將同步數據傳輸的開始調整到一個所有節點能夠基本上同時開始傳輸的量。有了這個信息，端節點獨立地重新產生同步的信號。這個解決方案具有使網絡基礎設施基本上保持不變的好處，但是定時敏感的應用程式可以將該網絡當作是同步網絡。
文檔編號H04L12/64GK1672375SQ02829297
公開日2005年9月21日 申請日期2002年7月10日 優先權日2002年7月10日
發明者J·安德松, J·福勒曼 申請人:艾利森電話股份有限公司