CN101584164A - 闭环时钟同步 - Google Patents

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Abstract

一种网络，其包括目的节点和多个源节点，所述多个源节点被配置来将高优先级数据和低优先级数据传输到所述目的节点，其中所述源节点与所述高优先级数据到所述目的节点的传输建立关联性，从而使得来自每个源节点的所述高优先级数据在到达所述目的节点时基本上不和来自其它源节点的所述高优先级数据竞争。还公开了一种网络组件，其包括被配置来实现一种方法的至少一个处理器，该方法包括产生周期性时间窗口，将所述时间窗口分割成低优先级时间带和高优先级时间带，将多个高优先级分组放置进所述高优先级时间带中；以及将多个低优先级时间带放置进所述低优先级时间带中。

Description

闭环时钟同步
相关申请的交叉引用
本申请要求Serge F.Fourcand于2007年1月26日提交的、名称为“Closed-Loop Clock Synchronization”的美国临时专利申请No.60/886833，以及Serge F.Fourcand于2008年1月9日提交的、名称为“Closed-Loop ClockSynchronization”的美国专利申请No.11/971386的优先权，在此将其如同整体再现一样地引入作为参考。
本申请涉及2007年4月16日提交的名称为“Inter-Packet Gap NetworkClock Synchronization”的美国专利申请No.11/735,590，2007年4月16日提交的名称为“Network Clock Synchronization Timestamp”的美国专利申请No.11/735,592，2007年4月16日提交的名称为“Multi-Frame Network ClockSynchronization”的美国专利申请No.11/735,596，以及2007年4月16日提交的名称为“Network Clock Synchronization Floating Window and WindowDelineation”的美国专利申请No.11/735,598，所有这些专利申请的申请人都是Serge F.Fourcand，并且在此将所有上述申请如同整体再现一样地引入作为参考。
技术领域
本发明涉及能够避免以太网分组的竞争的网络和网络组件，从而克服以太网的传统缺陷。
背景技术
因为以太网是灵活的、分散的和可扩展的，所述以太网是许多类型的网络的优选协议。以太网的灵活性在于它允许使用各种节点在不同类型介质上传输可变大小的数据分组，其中每个节点具有不同的传输速度。以太网的分散性在于它允许末端设备在没有集中式服务器或对端的监管或介入下发送以及接收数据。此外，以太网的可扩展性在于它可以在小规模网络以及大规模网络两者中实施。这些优点使得以太网成为许多计算机网络中的数据分发的优先选择。
不幸的是，以太网也具有一些缺点。当以太网分组通过网络传输时，该以太网分组与在相同链路上或通过相同节点正在传输的其它业务(traffic)竞争。该竞争的业务不仅包括要传向相同目的地的分组，还包括与该以太网分组在相同链路上或通过相同节点传输的、要传向其它目的地的分组。这一竞争在网络内的节点处产生突发性以及抖动。这些问题中的一部分可以通过在节点处使用资源仲裁和缓冲器以及通过将该分组按优先级分为高优先级数据和低优先级数据来解决。但是，这些方案增加了网络复杂性，增加了延迟，并降低了以太网的固有优点。
上述缺点是以太网还未在承载高优先级数据的网络中广泛实施的部分原因。具体地，以太网没有提供足够的服务质量(QoS)来满足流音频和视频数据的严格的抖动和数据丢失要求。取而代之，高优先级数据由高同步网络承载，比如同步光纤网(SONET)以及同步数字体系(SDH)网。已提出各种以太网增强方案来解决抖动和数据丢失问题，比如电路仿真、提供商骨干网传输以及伪线技术，但是这些增强方案无法结合以太网的灵活性与高优先级数据的高QoS要求。因此，需要一种改进的以太网协议，其灵活、实施简单且支持高优先级级数据的QoS要求。
发明内容
在一个方面，本发明包括一种网络，该网络包括目的节点以及多个源节点，该多个源节点被配置来将高优先级数据和低优先级数据传输到所述目的节点，其中所述源节点与所述高优先级数据到所述目的节点的传输建立关联性，从而使得来自每个源节点的所述高优先级数据在到达所述目的节点时基本上不和来自其它源节点的高优先级数据竞争。
在另一方面，本发明包括一种网络组件，该网络组件包括被用来实现一种方法的至少一个处理器，该方法包括产生周期性的时间窗，将所述时间窗分割为低优先级时间带和高优先级时间带，将多个高优先级分组放置在所述高优先级时间带中；以及将多个低优先级分组放置在所述低优先级时间带中。
根据下面的详细描述，结合附图和权利要求，可以更清楚地理解以上以及其它特征。
附图说明
为了更完整地理解本发明，结合附图和详细说明，对下列简要说明使用参考标记，其中同样的参考标记表示同样的部分。
图1是闭环时钟同步方法的实施例的图示；
图2是分组交换网络的实施例的示意图；
图3是用于增强分组递送的方法的实施例的图示；
图4是用于增强分组递送的方法的另一实施例的图示；
图5是用于增强分组递送的方法的另一实施例的图示；
图6是通用计算机系统的实施例的图示。
具体实施方式
首先应当理解的是，尽管以下提供了一个或多个实施例的例示性实现，但是所公开的系统、方法或两者可以使用当前已知或存在的任意数目的技术来实现。本发明绝不应该限于以下所述的例示性实现、附图以及技术，包括本文所例示和描述的设计和实现的实例，而是可以在所附权利要求的范围及其等价物的全部范围内对本发明进行修改。
本文所公开的是用于使用绝对时间网络同步和节点间同步调度来增强在分组交换网络上的服务递送的系统和方法。特别地，绝对时间网络同步和节点间同步调度可以被组合来在网络中协调去往节点的分组传输，从而使得分组以交错的方式到达每个节点。以交错的方式传输分组，可以大大地减少或消除目地节点处的分组竞争。在竞争减少的情况下，分组可以经历更少的抖动，由此具有更少的延时和数据丢失。所述系统和方法可以支持传输当前的标准分组业务，以及支持传输要求更高的QoS并且对抖动和数据丢失具有更低的容忍度的新兴固定比特率(CBR)业务。在具体实施例中，所述系统和方法可以支持对TDM业务和固定带宽业务的分发，所述固定带宽业务例如是分组交换网络上的实时音频和视频应用。
本文所描述的节点可以是任何用于将分组转发至分组交换网络内的类似装置的装置。所述节点可以是分组的源发者或者最终接收者，或者可以仅仅将所接收的分组转发给其它节点。在一些实施例中，所述节点可以为各个分组选择路径来在分组交换网络上行进。所述节点可以具有不同的属性，比如物理结构、容量、传输速度等等。所述节点可以是内部网络设备，比如路由器、交换机或者桥接器，或者所述节点可以是面向用户的设备，比如桌上电脑、笔记本电脑、个人数字助理(PDA)或者蜂窝电话。
为了支持本文所描述的增强的服务递送，所述网络内的至少一些节点必须能够将它们的时钟与该网络内的其它节点的时钟同步，该过程在这里被称为绝对时间网络同步。可以使用任何时钟同步方法来获得节点之间的绝对时间网络同步，图1示出了使用闭环时钟同步方案来在第一节点102和第二节点104之间实现绝对时间同步的系统100的图。在图1中示出的闭环时钟同步方案中，分组时间戳被用来在第一节点102和第二节点104之间实现绝对时间网络同步。特别地，可以在第一节点102处产生上游同步时间戳106，并在时刻T1将该上游同步时间戳106发送到第二节点104。由于第一节点102和第二节点104之间的传输时间(transit time)D1，上游同步时间戳106可以由第二节点104在时刻T2接收。第二节点104可以对上游同步时间戳106进行处理并产生下游同步时间戳108，该下游同步时间戳108参考上游同步时间戳106。在第二节点104处的处理导致了T2和T3之间的延迟D2。然后可以在时刻T3，在另一个分组中将下游同步时间戳108发送回第一节点102。由于第二节点104和第一节点102之间的传输时间D3，下游同步时间戳108可以由第一节点102在时刻T4接收。然后，第一节点102可以比较上游同步时间戳106和下游同步时间戳108来确定往返分组延迟D4。
在一些实施例中，可以假定在第一节点102和第二节点104之间存在对称的上游和下游传输时间。在这种情况下，上游分组传输时间D1可以基本上等于下游分组传输时间D3。因此，传输时间D1可以通过从往返分组延迟D4中减去内部处理延迟D2并将差值除以2来计算出。内部处理延迟D2可以通过从时刻T3中减去时刻T2来确定，以及时间戳往返延迟可以通过从时刻T4中减去时刻T1来确定。因而，传输时间D1可以使用公式1来估计：
D1＝[(T4-T1)-(T3-T2)]/2    (1)
传输时间D1可以用来将第二节点的时钟与第一节点的时钟同步。特别地，传输时间D1和第一节点的时钟定时可以被发送到第二节点104以使第二节点104可以将它的时钟与第一节点的时钟同步。或者，第一节点102可以使用传输时间D1和下游同步时间戳108来将它的时钟与第二节点的时钟同步。系统100可以重新计算传输时间D1并在不变的时间间隔内对时钟进行重新同步，以改善对传输时间D1的估计。图1中示出的闭环时钟同步方案的实施例在Serge F.Fourcand于2007年4月16日提交的名称为“Inter-Packet Gap Network Clock Synchronization”的美国专利申请No.11/735,590中进行了详细描述，在此将其如同整体再现一样地引入作为参考。
上述时钟同步方法并非节点可以实现绝对时间网络同步的唯一方法。特别地，可以使用电气电子工程师协会(IEEE)标准1588中描述的方法，在第一节点102和第二节点104之间实现绝对时间网络同步。或者，可以使用任何其它绝对时间同步方案，在第一节点102和第二节点104之间实现绝对时间网络同步。而且，可以对多个节点重复本文所描述的概念，从而使得三个或三个以上的节点能够实现彼此绝对时间网络同步。在一个实施例中，组中的一些节点可以实现一种时间同步方法，而该组中的其它节点可以实现不同的时钟同步方法以共享相同的绝对时间。
一旦节点共享共同的绝对时间，并知晓节点之间的传输时间，该节点就可以协调网络内的分组传输。特别地，多个源节点可以以时间关联的方式向共同的目的节点分发分组，从而使得分组不会同时到达目的节点，该过程在这里被称为节点间同步调度。参与节点间同步调度的节点在这里称为参与节点。作为节点间同步调度的一部分，参与节点彼此之间或者和第三方之间进行通信，并且为每个节点、数据类型或者这二者识别传输时间带。通过使用所分配的时间带以及计算出到达目的节点的传输时间，参与节点能够协调去往目的节点的分组传输，并充分减少或者消除目的节点处的竞争。
图2示出了使用节点间同步调度来协调从不同的源节点向共同的目的节点分发分组的通信网络200的实施例。网络200可以包括支持绝对时间同步的节点202，204，206和210。如图2所示，节点202和节点210之间的传输延迟是D1，节点204和节点210之间的传输延迟是D2，以及节点206和节点210之间的传输延迟是D3。虽然网络200被示出为包括四个参与节点和一个非参与节点，但是网络200也可以包括任何数量的参与节点和非参与节点。
网络200也可以包括不支持绝对时间同步的节点208，该节点208在这里称为非参与节点。在不实现绝对时间同步的情况下，这三个源节点202，204，和206中的每一个和非参与节点208之间的传输时间可以不被估计。因而，当非参与节点208是目的节点时，不能为从该三个源节点202，204和206发送的分组实现直接的节点间同步调度。然而，当在非参与节点208和目的节点之间存在单个路径时，分组可以按照和到达非参与节点208的顺序相同的顺序到达目的节点210。只要在节点间同步调度中考虑到非参与节点的任何延迟，那么非参与节点208就不需要连接到所有的源节点202、204、206。因而，从这三个源节点202，204和206分发到目的节点210的分组可以以交错的方式到达非参与节点208，因而可以在非参与节点208处经历最小的竞争。
节点202，204，206可以向节点210发送具有不同优先级的分组。作为实例，这些分组可以被分类为高优先级分组(HPP)和低优先级分组或者尽力型分组(BEP)。也可以使用其它的优先级。分组的优先级可以基于在分组内的数据的QoS要求或者与该分组相关的一些服务水平协议(SLA)来确定。具体而言，HPP可以包括具有高QoS要求的数据，比如TDM数据或者流音频/视频数据。与此相反，BEP可以包括具有低QoS要求或者没有QoS要求的服务，比如网页浏览器所使用的因特网协议(IP)分组和电子邮件分组。
如图2所示，可以为节点202，204，206中的每个分配用于不同优先级的业务的时间带序列。具体而言，可以为节点202，204，206中的每个分配用于向目的节点210发送HPP的时间带，其在图2中被指定为HP。也可以为节点202，204，206分配用于向目的节点210发送BEP的时间带，其在图2中被指定为LP。源节点202，204，206中的每个都可以分别使用HP和LP时间带来向目的节点210分发它们的HPP和BEP。节点间同步调度可以依赖于节点202，204，206和210之间的绝对时间网络同步来协调从不同的源节点202，204，206到共同的目的节点210的分组分发。另外，节点202，204，206可以分发它们的分组，从而使得HP时间带不会重迭或者具有充分减少的重迭，而LP时间带可以重迭。特别地，节点202使用时间偏移P1、节点204使用时间偏移P2以及节点206使用时间偏移P3来调整它们的传输以对准(align)每个HPP，从而使得在到达非参与节点208或者目的节点210时它们不会彼此竞争。这样的安排通过节点202，204，206的HP时间带的偏移对准来示出。因而，在目的节点的共享资源，例如共同的存储缓冲器，上的分组竞争可以被大大地减少或者消除。正如本文所使用的，术语“竞争”是指来自多个源节点的HPP同时到达目的节点处的共同端口。在一个实施例中，源节点内的调度器使用时间偏移来管理在时间带中的数据流的传输。
本文所描述的节点间同步调度可以被修改来适合于许多不同的情形。例如，改变在周期性窗口内的HP和LP时间带的数量和大小，这可以控制在网络200中的高优先级业务带宽和低优先级业务带宽。在一些例子中，具有相同优先级但是具有不同带宽大小的两个或者更多的不同的数据流可以从同一源节点分发。在每个流中，分组可以具有不同的大小。或者，可以考虑三个或者更多个类型的优先级，其中三个或者更多个时间带可以被分配给所述优先级。具有三个或者多个优先级的分组可以以与所述两个优先级类似的方式在它们被分配的时间带上从源节点分发。
虽然节点间同步调度为在源节点上基本上没有竞争的情况下从多个源节点向单个目的节点传输HPP提供了框架，但是也存在对框架进行变化的需求。具体而言，因为分组可以是不同大小的，可以在不常用的时间间隔中被接收，或者二者兼有，所以时间带可以未被填充或者分组可以过载(overrun)时间带。下面所描述的是用于处理这种情况的三个可操作模式，其称为华为增强型提供商骨干网桥接(HE-PBB)-1操作模式，HE-PBB-2操作模式以及HE-PBB-3操作模式。
图3是实施HE-PBB-1操作模式的系统300的一个实施例。系统300在每个源节点和每个目的节点之间实现了周期性的重新出现的窗口。所述窗口可以具有任何持续时间，例如125微秒(μs)。在所述窗口中，可以定义若干不同的时间带，例如前述的HP和LP时间带。如上所述，在源节点和目的节点之间的HP时间带可以基本上不与在其它源节点和同一目的节点之间分配的HP时间带重迭。系统300可以将单个周期性的窗口中的所有HP时间带与单个HPP流相关联。然而，所述源节点可以处理多于一个HPP流，并且可以将多于一个HPP流发送到单个目的节点。同样，源节点可以将周期性的窗口内的所有HP时间带与图3中的多个HPP流相关联，所述HP时间带被指定为HP1…HPX。在这种情况下，个体HP时间带可以用于区分HPP流，或者HPP流可以基于分组报头中的信息来进行区分。此外，可以改变与每个HPP流相关联的HP时间带的大小和数量，以定义从源节点到目的节点的期望数量的带宽。
如上所述，周期性窗口还可以包含一个或者多个LP时间带。与HP时间带相比，可以在不考虑其它源节点和目的节点之间的LP时间带的情况下对源节点和目的节点之间的LP时间带进行分配。因此，源节点和目的节点之间的LP时间带可以与在其它源节点和目的节点之间分配的LP时间带重迭。BEP通常被单独处理，因而通常不与特定流相关联。然而，如果期望将BEP和BEP流相关联，则源节点可以将周期性窗口中的LP时间带与一个或者多个BEP流相关联。如同HP时间带，个体LP时间带可以被用来区分BEP流，或者BEP流可以基于分组报头中的信息来进行区分。此外，可以改变与每个BEP流相关联的LP时间带的大小和数量，以定义从源节点到目的节点的期望数量的带宽。此外，LP时间带可以仅仅是任何没有被指定为HP时间带的时间带，或者LP时间带可以是分开的指定，从而使得周期性窗口可以包含HP、LP以及空闲时间带。
在一些例子中，HPP可以超过它的所分配的HP时间带的长度。具体而言，由于分组的大小可变，单个分组的分发可以超过分配有该分组的单个时间带。例如参照图3，源节点可以分发两个连续的HPP 302、304，该两个连续的HPP 302、304都对应于HP时间带320。然而，HP时间带320可能不够大来容纳这两个连续的HPP 302、304，并且由此HPP 304过载HP时间带320，并侵占了一些邻近的LP时间带322。在这种情况下，系统300可以允许HP 304侵占一些LP时间带322。这是优选的，因为：HPP具有比BEP更高的优先级，可能不期望的是，将HPP 304拆散，分发HPP而不能容忍一些HPP对LP时间带的侵占可能导致不可容忍的HPP中的递送延迟，或者其组合。侵占HPP流可以导致去往目的节点的BEP递送的延迟。然而，因为BEP具有低优先级，所以这样的BEP递送延迟是可容忍的，以确保没有或者具有最小的HPP递送延迟。在HPP的分发结束之后，源节点可以开始分发与LP时间带322相关联的分组。
在一个实施例中，源节点可以通过允许BEP侵占HP时间带来平衡HPP对LP时间带的侵占。具体而言，HPP对LP时间带的过载(overrun)为HPP流给予了比在HP时间带中分配的带宽更多的带宽。附加带宽的范围可以例如由源节点或者另一个网络组件通过保持每个过载的总长度来进行跟踪。当这样的过载到达例如BEP的大小的特定点时，源节点可以通过允许BEP替换HP时间带的HPP来对这种过载进行补偿。例如参照图3，HPP 308通常在HP时间带324中发送。然而，BEP 306可以取代HPP 308来对先前或者预期的HPP过载进行补偿。BEP 306可以全部地在HP时间带324中分发，或者可以过载到邻近的LP时间带326中。当存在多个与不同HPP流相关联的HP时间带时，HPP流的过载可以作为一组来进行跟踪，或者每个HPP流可以被单独跟踪并且用于BEP对HPP的替换是在逐流的基础下分配的。在任何事件中，BEP在HP时间带中的侵占被追踪并且从HPP过载的运行总数中扣除。
在一个实施例中，不同的HP时间带由LP时间带分隔。当与同一HPP流相关联的两个HP时间带彼此邻近并且HPP超出了第一HP时间带，则HPP对第二时间带的侵占对分配给HPP流的带宽没有任何影响。然而，当两个与不同HPP流相关联的HP时间带彼此邻近并且HPP超出了第一HP时间带，则第一HPP流侵占第二HPP流的带宽并且发生抖动。当这种侵占继续存在时，第二HP时频的带宽可能会受损，并且可能由于存储器队列溢出而最终导致分组丢失。因此，利用一个或者多个LP时间带来将不同的HP分隔开是必要的，谨记的是，就HPP传输带宽而言，周期性窗口中的附加LP时间带减少了链路使用。
在一些例子中，BEP可以超出它的所分配的LP时间带的长度。例如参照图3，源节点可以分发与LP时间带328对应的BEP 310。然而，LP时间带328可能不够大来容纳BEP 310，因而BEP 310过载LP时间带328，并侵占了一些邻近的HP时间带330。或者，HPP 316可能由于抖动而稍后发送。在这种情况下，系统300可以允许BEP 310侵占一些HP时间带330。这是优选的，因为：将BEP 310拆散可能是不期望的，但是侵占BEP流可能导致在向目的节点的HPP递送中的延迟。同样，BEP的过载可以被跟踪并以类似于上面描述的用于HPP过载的方式来进行校正。在BEP的分发结束之后，源节点可以开始分发与HP时间带330相关联的分组。
在一些例子中，当没有分发任何BEP或者HPP时可能存在空闲周期。例如当存在分组间间隙(IPG)时，会发生这样的情况。在这种情况下，只要源节点准备好，它可以分发HPP或者BEP而不考虑时间带是被归类为HP还是LP。例如参照图3，IPG 312在LP 332中出现，并且源节点随后准备分发HPP 314。在这种情况下，可以在HP时间带324的开始之前分发HPP314。因而，一些HPP可以占用在所分配的HP时间带之前的LP时间带的末尾部分，该情形被称为欠载(underrun)。当在空闲周期期间BEP欠载它们的LP时间带并侵占HP时间带时，类似的情形可能存在。在任一情况下，欠载可以被跟踪并如上所述进行校正。所描述的欠载和过载可以提高链路带宽使用同时将分组延迟和抖动保持为最小值。在一个实施例中，本文所描述的过载和欠载的长度与系统300内所允许的抖动相关联。
图4是实施HE-PBB-2操作模式的系统400的实施例的示例。如同HE-PBB-1操作模式，系统400可以在参与源节点和参与目的节点之间使用绝对时间同步和节点间同步调度。系统400也可以在每个源节点和每个目的节点之间实现周期性的重新出现的窗口，并且可以在该窗口中定义若干不同优先级的时间带。周期性窗口的属性和时间带与上面描述的基本相同。然而，与HE-PBB-1操作模式不同的是，HE-PBB-2操作模式对一些分组进行截短和封装，以将该分组装配(fit)在所述时间带内。
图4示出了在所述源节点中发生的截短和封装。具体而言，图4的顶行和底行分别示出了到来的流BEP 450和HPP 458。BEP 450和HPP458按照它们在源节点接收的时间顺序进行排列，从而位于图4左边的BEP 450和HPP 458比位于图4右边的BEP 450和HPP 458更早地被接收。如下所解释的，BEP 450被截短并封装为修改后的BEP流452。类似地，HPP458被截短并封装为修改后的HPP流456。HP、LP以及空闲时间带在周期性时间窗口中的排列在分组分配454中示出。在修改后的BEP流452和修改后的HPP流456中的每个分组都被产生之后，它们被添加到合适的时间带的分组分配454中，例如修改后的BEP 452被添加到LP时间带中以及修改后的HPP 456被添加到HP时间带中。因而，分组分配454代表了流出的数据流。可以在目的节点中沿相反的方向实施图4中示出的过程，以对分组分配454进行解封装并且将其重新组合到原始的BEP 450和HPP 458中。
对BEP 450和HPP 458进行的截短和封装基本相同，并且可以使用HPP402、404、406和修改后的HPP 408和410来示出对BEP 450和HPP 458进行的截短和封装。当HPP 402、404被源节点接收时，它们被封装在在修改后的HPP 408中。具体而言，使用标准的报头，例如在以太网中使用的第二层帧，来为修改后的HPP 408产生新的报头。此外，修改后的HPP 408可以使用标准的分组大小，该标准的分组大小可以是任何可接受的分组大小，包括标准以太网帧大小以及超大以太网帧大小。标准报头和分组大小允许非参与节点对修改后的HPP 456和修改后的BEP452进行打孔、路由以及其它方式的处理。此外，期望对HP时间带、LP时间带以及修改后的BEP452和修改后的HPP 456的大小进行优化，从而使得时间带与相关的修改后的分组匹配，以最小化由于所需的第二层帧而导致的开销。然而，这可能不得不使用带宽粒度的要求和必须支持的期望数量的时间带来进行平衡。
在产生标准报头之后，HPP 402、404被添加到修改后的HPP 408的数据部分直至该数据部分被填充，从而使得修改后的HPP 408具有标准分组大小。如图4所示，然后，整个HPP 404可能不能装配在单个修改后的HPP408中。这样，HPP 404被截短以使HPP 404的第一部分，例如虚线的左边部分，被添加到修改后的HPP 408中。HPP 404的剩余部分，例如虚线的右边部分，被缓存在存储器中并且稍后与在修改后的HPP 410中的HPP 406合并。如果需要，可以在修改后的HPP 408中放置特定控制字符来描述(delineate)HPP 458，以使其与其它HPP区分，例如对HPP 402进行描述以使其与HPP 404区分。此外，如果需要，可以在修改后的HPP 456中放置特定控制字符来指示先前HPP 458的后续，例如在修改后的HPP410中的HPP 404的第二部分。这里所描述的截短和封装是优选的，因为修改后的HPP 456和修改后的BEP 452的大小与分组分配454中的时间带基本上相同。
在一些实施例中，可能存在在非对应的时间带期间源节点正在接收BEP流和HPP流中的仅仅一个的情况。例如BEP 412可以在与HP时间带416对应的时刻接收，但是没有HPP 458要被接收或者被缓存以进行后续的封装。在这种情况下，对BEP 412进行缓存并使分组分配454空闲是不期望的。这样，当在非对应的时间带期间只有一个分组流正在接收时，该分组流可以被放置在非对应的时间带中，以传输到目的节点。具体而言，BEP412和BEP 418的第一部分可以被封装为修改后的BEP 414，修改后的BEP414然后被放置进HP时间带416中的未被使用的部分，例如虚线的右边部分，和LP时间带420。如果期望，可以使用特定控制字符来指示在HP时间带416中存在修改后的BEP 452。应当了解的是，这个实施例也可以在非对应时间带开始时实施。此外，本实施例也可以用来将修改后的HPP 456放置进LP时间带。将分组流放置进非对应时间带是优选的，因为它可以增加源节点和目的节点之间的链路使用。
在一些实施例中，可以以有限重迭的方式交替地接收BEP 450和HPP458。例如，接收BEP 432、434，其后是HPP 430。如图4所示，在BEP 434和HPP 430之间可能存在一些重迭。这样，BEP434通常会和HPP 430竞争，并且将不得不对BEP 434进行截短，因为HPP 430对HP时间带426具有权限。然而，在将HPP 430封装在修改后的HPP 428中可能导致一些延迟。这样，修改后的BEP 422可以被放置在LP时间带424和HP时间带426的第一部分中，直至修改后的HPP 428是完整的。在完成对修改后的HPP 428的封装后，修改后的BEP 422就被放置在HP时间带426的第二部分中。因而，即使在BEP 434和HPP 430之间存在一些初始竞争，该竞争也会在对修改后的BEP 422和修改后的HPP 428进行封装并将其放置进HP时间段426的过程中得到解决。该竞争延迟可以对应于系统400内可容允的抖动。应当了解的是，BEP 434可以被截短，以使修改后的BEP 422不和修改后的HPP 428竞争HP时间带426。应当了解的是，该实施例可以按照相反的顺序发生，从而使得修改后的BEP在修改后的HPP之后。最后，本实施例也可以适用于HPP 458与BEP 450竞争LP时间带。
在一些实施例中，多个相似的时间带可以彼此邻近。例如，图4中的LP时间带446和448彼此邻近。在这种情况下，不必对修改后的BEP 452或者修改后的HPP 456规定大小以使它们与时间带对准。具体而言，由于LP时间带446和448被分配来承载同样的数据类型，所以修改后的BEP436、438和440可以被放置在LP时间带446和448中。或者，如果期望，BEP 442和444可以被放置在LP时间带446和448中。
图5是实施HE-PBB-3操作模式的系统500的实施例的示例。如同先前的操作模式，系统500可以在参与源节点和参与目的节点之间使用绝对时间同步和节点间同步调度。系统500也可以在源节点和每个目的节点之间实现周期性的重新出现的窗口，并且可以在该窗口中定义若干不同优先级的时间带。周期性窗口的属性和时间带与上面描述的完全相同。然而，与其它操作模式不同的是，HE-PBB-3操作模式使用特定控制字符来描述分组类型(例如BEP和HPP)之间的转变(transition)，并且在对应的时间带(例如HP或者LP)的末尾截短该分组。
图5示出了在源节点内发生的描述和截短。具体而言，图5的最下面两行示出了到来的流HPP 524和BEP 526。HPP 524和BEP 526按照它们在源节点处接收的时间顺序进行排列，以使位于图5左边的HPP 524和BEP526在位于图5右边的HPP 524和BEP 526之前接收。如下所述，将HPP 524和BEP 526截短并装配到修改后的分组流522中。在分组分配520中示出HP、LP以及空闲时间带在周期性时间窗口中的排列。在HPP 524和BEP 526被装配到修改后的分组流522中之后，修改后的分组流522被添加到分组分配520中。因而，分组分配520代表流出的数据流。在图5中示出的过程可以在目的节点中沿相反的顺序实现，以重构原始的HPP 524和BEP526。
在系统500中，每个分组类型的起始由特定控制字符指示。具体而言，HPP开始字符506被放置在修改后的分组流522中，该修改后的分组流522位于HPP 502和504之前。使用特定的以太网控制符，系统500可以用来增强SLA，其中指定服务可用性的级别。使用特定以太网控制符来截短HPP，这也可以允许使用邻近的HP时间带，同时最小化参与节点处的HPP之间的竞争。HPP开始符506和HPP 502、504在修改后的分组流522中的排列对应于HP时间带510的大小和位置。在HP时间带期间接收的任何BEP526都被缓存，直至下一个LP时间带512。这样，HPP 504在HP时间带510的末尾被截短，被缓存，然后在下一个HP时间带514被插入到修改后的分组流522中。当LP时间带512开始时，BEP开始符508被插入到修改后的分组流522中，其后跟踪BEP 516。应当了解，可以按照和HPP 524类似的方式来对BEP 526进行截短。
出于多种原因，HE-PBB-3操作模式是有利的。例如，HE-PBB-3操作模式可以防止HPP侵占LP时间带，以及防止BEP侵占HP时间带。由于没有侵占问题，分组的大小与它们的对应时间带减去特定以太网控制符开销相同，因此可以实现HPP的最优带宽使用。特定以太网控制符也可以最小化BEP到HPP的转换开销。由于HPP和BEP之间的转换期间的开销减少，所以系统500可以减少周期性时间窗口中的时间带的大小而不会出现显著的带宽丢失。减少周期性时间窗口中的时间带的大小，这还可以改善带宽粒度并且能够支持更大量的时间带。通过在周期性的窗口中支持更大量的时间带，系统500可以支持更大量的逻辑数据流流经网络。
与HE-PBB-1和HE-PBB-2操作模式不同，HE-PBB-3操作模式可以不支持通过网络中的非参与节点进行的所截短的HPP和BEP的转换。非参与节点可能不能识别在所截短的帧中使用的非标准的特定以太网控制符。由此，可以通过识别特定以太网控制符的系统500的参与节点来完成转发和终止所述截短的HPP和BEP。所截短的帧可以使用与第一标准层的以太网帧兼容的设备来转发。特定以太网控制符的使用足以在无需进一步封装的情况下增强分组分发和分组递送，这可以在不需要第二层以太网帧的情况下改善链路使用。
与HE-PBB-1和HE-PBB-2操作模式相比，在处理大范围的以太网分组大小所需要的判定逻辑上，HE-PBB-3操作模式包括更少的复杂度。在一个实施例中，系统500可以使用上面描述的闭环时钟同步方法来进行绝对时间同步，这可能要求全双工模式的实现。全双工模式的实现也可以被系统500用来进行前导码和报头移除，以增加可用链路带宽。
上面描述的网络可以在任何通用网络组件中实现，例如具有足够的处理能力、存储资源以及网络吞吐量容量来处理置于其上的必要工作负载的计算机或者网络组件。图6示出了适用于实现一个或者多个本文所公开的节点的实施例的典型的通用网络组件。网络组件600包括处理器602(其可以称为中央处理器单元或者CPU)，其与存储器装置、输入/输出(I/O)装置610，以及网络连通性组件612进行通信，该存储器装置包括辅助存储器604、只读存储器(ROM)606和随机访问存储器(RAM)608。处理器可以被实现为一个或者多个CPU芯片，或者可以是一个或者多个专用集成电路(ASIC)的一部分。
辅助存储器604通常包括一个或者多个盘片驱动器或者磁带驱动器，并用于对数据进行非易失性存储。并且如果RAM608不够大来保持所有工作数据，则该辅助存储器用作溢出数据存储装置。辅助存储器604可以被用来在装载进RAM 608的程序被选择执行时存储这样的程序。ROM 606被用来存储在程序执行期间要读取的指令和可能数据。ROM 606是与辅助存储器的更大的存储器容量相比通常具有较小存储器容量的非易失性存储器装置。RAM 608用来存储易失性数据，也可能存储指令。对ROM 606和RAM 608的访问通常比对辅助存储器604的访问快。
虽然在本公开内容中提供了几个实施例，但是应当理解，所公开的系统和方法可以在不偏离本发明的精神范围的情况下以许多其它的具体形式来体现。当前的实例被认为是例示性的而非限制的，并且本发明并不限于本文所给出的细节内容。例如，各个元件或者组件可以被结合或者被整合进另一系统中，或者可以省略或者不实现某些特征。
此外，在各个实施例中被描述和例示为分散或分离的技术、系统、子系统和方法可以在不背离本发明的范围的情况下与其它系统、模块、技术、或方法组合或集成。被示出或讨论为耦合或直接耦合或彼此通信的其它项可以是通过一些接口、设备、或中间部件以电气的、机械的或其它方式间接耦合或通信。本领域的技术人员可确定的是，可以在不背离此处所公开的精神和范围的情况下实现其它变更、替换以及改变的实例

Claims (23)

1、一种网络，包括
目的节点，以及
多个源节点，其被配置来将高优先级数据和低优先级数据传输到所述目的节点，
其中所述多个源节点与去往所述目的节点的所述高优先级数据的传输建立关联性，从而使得来自每个源节点的所述高优先级数据在到达所述目的节点时基本上不和来自其它源节点的所述高优先级数据竞争。
2、如权利要求1所述的网络，还包括位于至少一个所述源节点和所述目的节点之间的中间节点，其中所述中间节点不参与对所述高优先级数据进行的关联操作。
3、如权利要求1所述的网络，其中，每个所述源节点还包括与所述目的节点的时钟基本同步的时钟。
4、如权利要求1所述的网络，其中，每个所述源节点还包括与所述其它源节点的时钟基本同步的时钟。
5、如权利要求1所述的网络，其中，每个所述源节点还包括与所述目的节点的时钟以及所述其它源节点的时钟基本同步的时钟。
6、如权利要求5所述的网络，其中，所述源节点还包括调度器，其被配置来关联所述高优先级分组的传输以及计算出所述源节点和所述目的节点之间的传输延时。
7、如权利要求5所述的网络，其中，使用闭环同步方案对所述源节点中的所述时钟以及所述目的节点中的所述时钟进行同步。
8、如权利要求1所述的网络，其中，所述源节点将所述低优先级数据传输到所述目的节点，而不考虑所述低优先级数据在到达所述目的节点时是否与来自所述其它源节点的所述低优先级数据竞争。
9、一种网络组件，包括
被配置来实现以下方法的至少一个处理器：
产生周期性时间窗口；
将所述时间窗口分割成低优先级时间带和高优先级时间带；
将多个高优先级分组放置进所述高优先级时间带中；以及将多个低优先级分组放置进所述低优先级时间带中。
10、如权利要求9所述的网络组件，其中，所述高优先级分组和所述低优先级分组未被截短。
11、如权利要求9所述的网络组件，其中，所述高优先级分组过载或者欠载所述高优先级时间带，以及其中所述低优先级分组过载或者欠载所述低优先级时间带。
12、如权利要求11所述的网络组件，其中，所述方法还包括：
对所述高优先级分组和/或所述低优先级分组的所述过载和/或欠载进行跟踪；以及
当所述过载或者欠载达到预定阈值时，通过使用高优先级分组取代一个所述低优先级分组，或者使用低优先级分组取代一个所述高优先级分组来降低所述过载或者欠载。
13、如权利要求9所述的网络组件，其中，所述高优先级分组属于多个高优先级流，并且其中对于每个高优先级流，存在至少一个高优先级时间带。
14、如权利要求9所述的网络组件，其中，所述方法还包括：当没有任何高优先级分组被放置在所述高优先级时间带中时，使用低优先级分组来填充一些所述高优先级时间带，和/或当没有任何低优先级分组被放置在所述低优先级时间带中时，使用高优先级分组来填充一些所述低优先级时间带。
15、如权利要求9所述的网络组件，其中，所述方法还包括截短所述高优先级分组和/或所述低优先级分组。
16、如权利要求15所述的网络组件，其中，所述方法还包括使用控制符来描述所述高优先级分组的开始，和/或使用另一控制符来描述所述低优先级分组的开始。
17、如权利要求15所述的网络组件，其中，所述方法还包括：将被截短的所述高优先级分组的剩余部分放置进后继的高优先级时间带中，和/或将被截短的所述低优先级分组的剩余部分放置进后继的低优先级时间带中。
18、如权利要求15所述的网络组件，其中，所述方法还包括对所述高优先级分组和/或所述低优先级分组进行封装。
19、如权利要求18所述的网络组件，其中，所述低优先级分组在封装之前而非在封装之后与所述高优先级分组竞争。
20、如权利要求9所述的网络组件，其中，所有所述高优先级分组都被包含在所述高优先级时间带中，并且其中所有所述低优先级分组都被包含在所述低优先级时间带中。
21、一种分组处理方法，包括：
产生周期性时间窗口；
将所述时间窗口分割成低优先级时间带和高优先级时间带；
将多个高优先级分组放置进所述高优先级时间带中，以及将多个低优先级分组放置进所述低优先级时间带中。
22、根据权利要求21所述的方法，还包括：当没有任何高优先级分组被放置在所述高优先级时间带中时，使用低优先级分组来填充一些所述高优先级时间带，和/或当没有任何低优先级分组被放置在所述低优先级时间带中时，使用高优先级分组来填充一些所述低优先级时间带。
23、根据权利要求21所述的方法，还包括截短所述高优先级分组和/或所述低优先级分组。
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