针对以太网交换机中的调度的帧的复用方法技术

技术编号:19399131 阅读:19 留言:0更新日期:2018-11-10 05:38
本发明专利技术涉及一种在分组交换型网络中对数据帧进行复用的方法。所述网络包括一个或多个交换机,所述一个或几个交换器包括:‑接收数据帧的第一多个接收端口,以及‑至少发送数据帧的块的第二多个发送端口。各个帧包括数据字段,该数据字段包括与所述帧的发送优先级索引有关的信息。更具体地,向交换机提供时钟以向在各个接收端口中接收到的各个帧施加时间戳,并且还提供存储介质以将接收到的各个帧暂时与其时间戳一起存储。接着,所述方法包括以下步骤:a)提供与相应优先级索引关联的多个存储器缓冲区,各个缓冲区包括具有相同优先级索引的帧的一个队列,b)将接收到的帧根据它们的优先级索引分类到选定缓冲区中,c)在各个缓冲区中,根据所述帧的相应时间戳对所述帧进行排序,以按照队列顶部为最早接收到的帧且队列底部为最晚接收到的帧的方式将每个缓冲区中帧队列进行排列,以及d)向发送端口馈送各个帧或帧块,以按照根据所述帧的优先级索引确定的次序以及所述帧或所述帧块在与所述帧的所述优先级索引关联的所述队列中的次序来发送。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】针对以太网交换机中的调度的帧的复用方法
本专利技术涉及诸如以太网的分组交换网络。
技术介绍
直到最近,以太网交换一直都基于简单的复用技术,而没有业务整形特征,诸如FIFO队列和转发优先级。利用IEEE802.1Qav标准(用于“ForwardingandQueuingforTime-SensitiveStreams”的FQTSS),这是“以太网AVB”标准套件的一部分,已经引入了每类业务整形(perclasstrafficshaping)来处理速率受限的业务。利用以太网TSN(时间敏感组网),为了支持调度的业务,增加了另一业务整形方案:802.1Qbv(调度业务增强)。该复用机制在为不同业务类保留的时间窗口中组织交换机输出端口的发送复用。这使得可以准确定义用于发送能够仅遭受严格约束的发送延迟的帧而在时间上的特定位置保留的时间间隔(该间隔的绝对开始和结束时间)。标准802.1Qbv旨在用于桥接器或交换机,以支持从相对于已知时标(timescale)调度的队列来进行发送。该时标由属于支持调度的业务的域的所有节点(交换机)共享。定时和同步信息利用特定协议分发,诸如PTP(精确时间协议,IEEEP1558)或gPTP(普遍PTP,IEEE802.1AS)。如图1所示,发送门(transmissiongate)与每个队列相关联:所述门的状态(C;o)表示排队的帧是否可以被选择用于发送。对于给定队列,所述门可以处于两种状态中的一种:·开启(o):根据与队列相关联的发送选择机制,可以发送排队的帧,并且·关闭(C):不选择发送排队的帧。队列位于给定端口中,所述给定端口与门控制列表相关联。门控制列表包含门操作的排序列表。每个门操作都改变发送门状态。状态机对门控制列表的执行进行控制。如果关联的发送门处于关闭状态或者如果在下一个门关闭事件之前没有足够的时间来发送整个帧,则无法对发送类队列的帧进行发送。IEEE802.1Qbv提供了用于在交换机发送端口的发送链路上准确地保留时间间隔的装置。这些时间间隔专用于给定业务类的调度的帧。
技术实现思路
[技术问题]然而,如果属于同一业务类的调度的帧从不同的接收端口进入交换机,并且要在目标发送端口的同一时间窗口内进行复用,则没有提供可以在发送端口时间窗口中定义复用规则的机制。[问题的解决方案]本专利技术旨在改进上述情况。为此,本专利技术旨在用于在分组交换型网络中复用数据帧的方法。所述网络的至少一部分(通常为子网络)包括一个或几个交换器,所述一个或几个交换器具有:-第一多个接收端口,所述第一多个接收端口接收所述数据帧,以及-第二多个发送端口,所述第二多个发送端口用于至少发送所述数据帧的多个块。每个帧都包括包含与用于发送所述帧的优先级的索引有关的信息的数据字段。更具体地,向所述交换机提供时钟,以向每个接收端口中接收的每个帧施加时间戳,并且还提供存储介质以暂时将接收到的每个帧连同其时间戳一起存储。接着,所述方法包括以下步骤:a)提供与相应的优先级索引相关联的多个存储器缓冲区,每个缓冲区都包括具有相同优先级索引的一个帧队列,b)根据所接收的帧的优先级索引将所接收的帧分类到所选择的缓冲区中,c)在每个缓冲区中,根据所述帧的相应时间戳对所述帧进行排序,以按照队列顶部为最早接收到的帧且该队列底部为最晚接收到的帧的方式对各个缓冲区中的所述帧队列进行排列,以及d)向所述发送端口馈送每个帧或帧块,以按照根据所述帧的所述优先级索引确定的次序并且按照所述帧或所述帧的块在与所述帧的所述优先级索引相关联的所述队列中的次序来发送。本专利技术的方法可以便于(但不是必须限于)根据IEEE802.1Qbv类型的标准的以太网网络。有利的是,在这种情况下:-每个队列都可以与交换机发送端口的复用中的关联业务类有关,-然后,为相应业务类的帧或块的发送保留分配的时间窗口,并且更具体地,在相同发送时间窗口内,使在接收端口中最先接收到的帧或块优先发送。为此,所提供的时钟还可以在所述发送端口中使用,以控制前述时间窗口内的发送操作的定时。此外,措辞“帧块”是指可能的实施方式,其中,那些块由给定帧的预定分割生成,以分离地发送各个块,如标准IEEE802.3br(InterspersingExpressTraffic)中所提供的。在本申请人名下的文献EP15305221.2中给出了这种分割的特别有利的实施方式的更多细节。在实施方式中,步骤a)至c)可以针对每个发送端口执行,并且在步骤d)中,向给定发送端口馈送连续帧或帧块,以按照针对所述给定发送端口按根据所述帧的所述优先级索引确定的次序而且还根据所述帧或所述帧块在与所述帧的所述优先级索引相关联的所述队列中的次序来发送。在实施方式中,当完成与高于给定优先级索引的优先级索引相关联的所有所述缓冲区的发送时,发送与所述给定索引相关联的给定缓冲区的帧或块。在该实施方式中,例如在各个缓冲区包含的所述帧或块的发送之后,可以清空各个缓冲区,并且每个缓冲区可以具有用于存储预定最大数量的帧的最大长度。该实施方式使得可以向最高优先级缓冲区的预定数量的帧(该数量对应于缓冲区长度)赋予优先级。而且,在该实施方式中,优选地,在步骤(d)中:d1)一次性连续发送同一给定缓冲区的所有帧和/或帧块,d2)然后,连续发送与较低优先级索引相关联的缓冲区的所有帧和/或帧块,d3)接着,用新接收到的帧或帧块替换各个缓冲区的内容。在该实施方式中,可以使用临时存储器来存储在先前的帧或块的发送步骤d1)和d2)期间新接收到的帧。该存储器可以是前述提供的存储介质的一部分。然而,在另选实施方式中,可以简单地在所述存储介质中提供存储器缓冲区,以检查从所述接收端口接收到的帧(用于读取所述帧、检查它们的CRC、读取所述优先级索引)。然后,在变型例实施方式中,当确认帧的有效性时,帧可以直接发送给所述发送端口的缓冲区而无需任何进一步处理。因此,在该情况下,没有针对发送缓冲区长度(视为足够长以避免任何过载)的管理。此外,并且更一般地说,前述存储介质和用于发送端口的所述缓冲区可以采用两个分离的存储器块的形式,或者另选地可以是同一硬件存储器单元的一部分(如在下面描述的“直通转发(cut-through)模式”中)。本专利技术还旨在提供一种包括多个接收端口和多个发送端口的网络系统(或子网络系统),该网络系统包括:时钟计数器、存储介质以及用于执行根据本专利技术的方法的网络处理装置。图3中示出了这种系统的示例。本专利技术还旨在提供一种用于执行根据本专利技术的方法的网络处理装置(举例来说,如图8上所示),并且所述网络处理装置包括:-输入接口,该输入接口用于接收通过多个接收端口接收到的帧,-处理电路,该处理电路接收时钟输入,以向每个接收帧施加时间戳,-与存储器的链路,所述存储器与所述处理电路协作,以将各个帧暂时存储在与该帧的发送优先级索引相对应的缓冲区中,并且按照与该帧的所述时间戳相对应的次序存储在所述缓冲区中,以及-输出接口,该输出接口用于向发送端口馈送帧或帧块,以在根据所述帧或帧块所属的所述缓冲区以及所述帧或帧块在所述缓冲区的位置的时刻发送。本专利技术还旨在提供一种计算机程序产品(或在旨在提供存储这种计算机程序产品的非暂时性介质),其包括用于在由处理器运行时执行本专利技术的方法的指令。这种计算机本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种在分组交换型网络中对数据帧进行复用的方法,所述网络的至少一部分包括一个或多个交换机,所述一个或多个交换器包括:‑第一多个接收端口,所述第一多个接收端口接收所述数据帧,以及‑第二多个发送端口,所述第二多个发送端口用于至少发送所述数据帧的块,每个帧包括包含与发送该帧的优先级索引有关的信息的数据字段,其中,向所述交换机提供时钟以向在各个接收端口中接收到的各个帧施加时间戳,并且还提供存储介质以将接收到的各个帧与其时间戳一起暂时存储,并且其中,所述方法包括以下步骤:a)提供与相应的优先级索引相关联的多个存储器缓冲区,每个缓冲区包括具有相同优先级索引的帧的一个队列,b)根据接收到的帧的优先级索引将接收到的帧分类在选定的缓冲区中,c)在每个缓冲区中,根据所述帧的相应时间戳对所述帧进行排序,将每个缓冲区中的帧队列按照所述队列的顶部为最早接收到的帧并且所述队列的底部为最晚接收到的帧的顺序进行排列,以及d)向所述发送端口馈送各个帧或帧块,以按照根据所述帧的所述优先级索引确定的次序以及所述帧或所述帧块在与所述帧的所述优先级索引相关联的所述队列中的次序来发送。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.09 EP 16305268.11.一种在分组交换型网络中对数据帧进行复用的方法,所述网络的至少一部分包括一个或多个交换机,所述一个或多个交换器包括:-第一多个接收端口,所述第一多个接收端口接收所述数据帧,以及-第二多个发送端口,所述第二多个发送端口用于至少发送所述数据帧的块,每个帧包括包含与发送该帧的优先级索引有关的信息的数据字段,其中,向所述交换机提供时钟以向在各个接收端口中接收到的各个帧施加时间戳,并且还提供存储介质以将接收到的各个帧与其时间戳一起暂时存储,并且其中,所述方法包括以下步骤:a)提供与相应的优先级索引相关联的多个存储器缓冲区,每个缓冲区包括具有相同优先级索引的帧的一个队列,b)根据接收到的帧的优先级索引将接收到的帧分类在选定的缓冲区中,c)在每个缓冲区中,根据所述帧的相应时间戳对所述帧进行排序,将每个缓冲区中的帧队列按照所述队列的顶部为最早接收到的帧并且所述队列的底部为最晚接收到的帧的顺序进行排列,以及d)向所述发送端口馈送各个帧或帧块,以按照根据所述帧的所述优先级索引确定的次序以及所述帧或所述帧块在与所述帧的所述优先级索引相关联的所述队列中的次序来发送。2.根据权利要求1所述的方法,其中,针对各个发送端口执行步骤a)至步骤c),并且在步骤d)中,向给定发送端口馈送连续的帧或帧块,以按照所述给定发送端口的根据所述帧的所述优先级索引确定的次序以及所述帧或所述帧块在与所述帧的所述优先级索引相关联的所述队列中的次序来发送。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其中,当完成了与高于给定优先级索引的优先级索引相关联的所有所述缓冲区的发送时,发送与所述给定优先级索引相关联的给定缓冲区的帧或块。4.根据权利要求3所述的方法,其中,在发送各个缓冲区所包含的所述帧或块之后清空该缓冲区,并且其中,各个缓冲区具有用于存储预定最大数量的帧的最大长度。5.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员:C·芒然
申请(专利权)人:三菱电机株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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