包分类与加时间戳系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种PHY，该PHY由以下部分构成：时钟，该时钟被布置为生成指示当前时间的时间信号；以及出口戳功能，该出口戳功能被布置为：在出口侧上接收数据包，从所接收的数据包的预定区段提取数据，并且响应于所提取的数据，执行多个预定时间戳操作之一，多个预定时间戳操作包括：响应于所生成的时间信号而生成时间戳信号；不生成时间戳信号；或修改所接收的数据包中写入的时间戳。

Packet classification and time stamping system and method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包分类与加时间戳系统和方法
本专利技术涉及网络时钟同步的领域，并且具体地涉及利用间接分类来给包交换通信网络中的数据包加时间戳的系统和方法。
技术介绍
在包交换通信网络中，在该网络内的不同设备之间传输数据包。虽然这些设备全都是单个网络的一部分，但每个设备具有其自身的时钟。为该网络内的这些设备建立公共时基能改善该网络内的数据传输的有效性。公共时基可用于例如：触发传感器网络中的协调测量实例；协调工业系统中的控制器的动作；或使移动通信网络(即，蜂窝网络)中的无线电节点同步。除了传感器和控制器之外，该系统还可包括计算机和通信设备，诸如路由器。已制定了用于使时钟同步的若干标准协议，例如，IEEE1588-2008的网络时间协议(NTP)和精确时间协议(PTP)，这些协议的全部内容以引用方式并入本文。PTP描述了在通信网络中的各节点之间发送时序相关消息。时序相关消息包括例如一个节点传输加时间戳的包以向另一个节点提供其时基，以及一个节点传输请求接收节点使用接收时间来回复的包。处理时序相关消息时出现的任何错误可不利于精确时钟同步并且该危害可在多个网络设备内累积。此外，时序相关消息的有效处理是有利的以便避免干扰其他通信。于2013年10月29日授予Joergensen等人的美国专利S/N8,571,014(该专利的全部内容以引用方式并入本文)描述了基于包的分布式时间戳引擎，其基于包类型来对要处理的数据包分类并且基于包分类来执行特定时间戳操作。图1示出了实现给数据包的分类加时间戳的现有技术物理层(PHY)的高级框图。PHY10包括：接收块20，该接收块被布置为从通信网络(未示出)接收输入信号；传输块30，该传输块被布置为将输出信号传输到通信网络；本地时钟35，该本地时钟被布置为给PHY10提供时基并且向接收块20和传输块30提供本地时间值；以及用于耦接到更高级设备(未示出)的接口块40。接收块20的输出被示出为耦接到接口块40的输入，并且传输块30的输入被示出为耦接到接口40的输出，然而这并非意在以任何方式进行限制。在另一个实施方案中，各种其他处理和/或格式化块包括在接收块20与接口块40之间的信号路径中以及在传输块30与接口块40之间的信号路径中。接收块20包括：接收器50；包分类器60；时间计算器70；和包写入器80。传输块30包括：包分类器90；时间计算器100；包写入器110；和发射器120。接口块40、接收器50、包分类器60、时间计算器70、包写入器80、包分类器90、时间计算器100、包写入器110和发射器120中的每一者一般用电子电路来实现。例如，在一个实施方案中，在互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路中提供PHY10。在另一个实施方案中，软件编程用于控制PHY10中的一些电路的操作。在一个实施方案中，可编程处理器用于配置PHY10的电路并处理异常条件。本地时钟35提供与通信网络(未示出)中的另一个时钟同步的时间值。在一个实施方案中，本地时钟35是通信网络的主时钟并且与高精度时钟(诸如美国海军天文台)同步。在一些实施方案中，本地时钟35接收由时间模块(未示出)提供的输入时钟信号和时间值。时间模块在各种实施方案中可通过其自身的时钟、PHY10所接收的信号或两者的组合来确定一天中的时间。输入时钟信号提供参考频率，例如标称250MHZ，该参考频率被锁定到通信网络中的主时钟的频率。在这种实施方案中，将所接收的时间值加载到本地时钟30中以初始化或更新本地时间值。接收器50耦接到通信网络中的通信链路55。在一个实施方案中，通信链路55包括光纤电缆或者一个或多个双绞线铜电缆。接收器50从通信链路55接收输入信号。在许多实施方案中，根据标准格式(例如，以太网的标准)来接收输入信号。在一个实施方案中，接收器50包括放大器、信号均衡器、锁相环路和相关电路，如本领域技术人员在本专利技术之时所知。接收器50处理输入信号以从其恢复数据并且生成数据包。包也可称为帧，这部分地取决于格式标准。在一个实施方案中，接收器50还例如通过确定已接收到帧定界符信号或帧同步信号来确定包或帧的起始。包分类器60根据要执行何种类型的时间戳动作来对每个包进行分类。在一个实施方案中，这些包被分类为A型至E型中的一种。A型包是不在接收块20中接收时间戳处理的包。B型包是这样的包，其将使本地时钟35的本地时间值写入到包中。C型包是这样的包，其将通过减去本地时钟35的本地时间值并加上预定偏移值(该预定偏移值在一些实施方案中可为零)来修改所接收的包中的时间戳。在另一个实施方案中，预定偏移值是接收器50在其上接收数据的通信链路55的延迟的指示。在一个实施方案中，作为替代或补充，预定偏移值是从输入到接收器50中之时至以下任一时间的包的起始的预期横向时间的绝对值：接收器50确定包的起始时的时间；或对本地时钟35的本地时间值进行采样时的采样时间，这两个时间均可为相同时间。在另一个实施方案中，预定偏移值可为负。D型包是这样的包，其将通过加上本地时钟35的本地时间值并加上上文相对于C型包描述的偏移值来修改所接收的包中的时间戳。在另一个实施方案中，D型包是将由传输块30传输的包，即，D型包仅由包分类器90进行分类，如下文将描述。E型包是将随本地时钟35的本地时间值一起保存在存储器(未示出)上的包。可随后例如由网络处理器(未示出)处理E型包。在一个实施方案中，包分类器60对根据多种协议格式化的包进行分类，例如，以太网和多协议标签交换(MPLS)包。在另一个实施方案中，包分类器60的分类基于以下一者或两者：包的时间戳协议(诸如IEEE1588-2008)以及包是要被接收还是要被传输。具体地，如上所述，在一个实施方案中，C型是为所接收的包预留的分类，并且D型是为待传输的包预留的分类。在一个实施方案中，另外使用流、时域、虚拟局域网(VLAN)或其他标识符来对包进行分类。向时间计算器70提供经包分类器60分类的包。时间计算器70响应于包的分类而生成时间戳值。如上所述，对于许多包分类而言，时间计算器70使用从本地时钟35获得的本地时间值。在一个实施方案中，所需的本地时间值是包的特定部分(例如，以太网帧起始定界符(SFD)的末尾)到达接收器50的输入的时间。因此，在一个实施方案中，时间计算器70所使用的本地时间值是来自本地时钟35的值减去延迟值，该延迟值补偿向接收器50输入与时间计算器70从本地时钟35接收到值的时间之间的延迟。在另一个实施方案中，接收器50检索来自本地时钟35的本地时间值并且将其与经分类的包一起提供给时间计算器70。在一个非限制性实施方案中，使用所测量的环回延迟来计算延迟值。在使用上述分类的实施方案中，对于B型和E型包而言，所生成的新时间戳值是本地时钟35的本地时间值。对于C型和D型包而言，时间计算器读取所接收的包中包括的时间戳值并且生成新时间戳值，如上所述。如上进一步描述，对于C型和D型包而言，时间计算器70在一个实施方案中响应于预定偏移值而生成新时间戳值。具体地，在一个实施方案中，对于C型包而言，所生成的新时间戳值是所接收的时间戳值减去本地时钟35的本地时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种与物理层(PHY)通信的包处理器，所述包处理器包括：/n分类器；/n戳功能；和/n发射器，/n其中所述分类器被布置为：/n接收数据包；以及/n根据预定分类规则为所述接收的数据包生成分类，所述生成的分类选自多个预定分类，其中所述戳功能被布置为响应于所述生成的分类而：/n生成指针，所述指针指向所述PHY的存储器中的预定位置；或/n为加时间戳操作生成指令，所述生成的指令选自至少三个预定指令选项，并且其中所述发射器被布置为将所述接收的数据包连同所述生成的指针或指令一起传输到所述PHY的出口侧。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170918 US 62/559,648;20180823 US 16/109,8981.一种与物理层(PHY)通信的包处理器，所述包处理器包括：
分类器；
戳功能；和
发射器，
其中所述分类器被布置为：
接收数据包；以及
根据预定分类规则为所述接收的数据包生成分类，所述生成的分类选自多个预定分类，其中所述戳功能被布置为响应于所述生成的分类而：
生成指针，所述指针指向所述PHY的存储器中的预定位置；或
为加时间戳操作生成指令，所述生成的指令选自至少三个预定指令选项，并且其中所述发射器被布置为将所述接收的数据包连同所述生成的指针或指令一起传输到所述PHY的出口侧。


2.根据权利要求1所述的包处理器，其中所述戳功能被进一步布置为在所述传输之前将所述生成的指针或指令写入到所述数据包中。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的包处理器，其中所述戳功能的所述布置包括生成所述指针的所述布置。


4.根据权利要求1或权利要求2所述的包处理器，其中所述戳功能的所述布置包括生成所述指令的所述布置。


5.一种呈现出口侧的物理层(PHY)，所述PHY还包括：
时钟，所述时钟被布置为生成指示当前时间的时间信号；和
出口戳功能，所述出口戳功能被布置为：
在所述出口侧上接收数据包，
从所述接收的数据包的预定区段提取数据，以及
响应于所述提取的数据，执行多个预定时间戳操作之一，所述多个预定时间戳操作包括：响应于所述生成的时间信号而生成时间戳信号；不生成时间戳信号；或修改所述接收的数据包中写入的时间戳，
其中所述提取的数据包括指示要执行所述多个预定时间戳操作中的哪个操作的指令。


6.根据权利要求5所述的PHY，还呈现入口侧并且还包括入口戳功能，所述入口戳功能被布置为：
在所述入口侧上接收数据包；以及
响应于所述生成的时间信号而为所述接收的入口侧数据包生成预定入口时间戳信号，为所有数据包生成的所述预定入口时间戳信号在所述入口侧上接收。


7.一种呈现出口侧的物理层(PHY)，所述PHY还包括：
时钟，所述时钟被布置为生成指示当前时间的时间信号；
存储器；和
出口戳功能，所述出口戳功能被布置为：
在所述出口侧上接收数据包，
从所述接收的数据包的预定区段提取数据，以及
响应于所述提取的数据，执行多个预定时间戳操作之一，所述多个预定时间戳操作包括：响应于所述生成的时间信号而生成时间戳信号；不生成时间戳信号；或修改所述接收的数据包中写入的时间戳，
其中所述提取的数据包括指向所述存储器的一部分的指针，所述存储器的所述部分包括指示要执行所述多个预定时间戳操作中的哪个操作的指令。


8.根据权利要求7所述的PHY，还呈现入口侧并且还包括入口戳功能，所述入口戳功能被布置为：
在所述入口侧上接收数据包；以及
响应于所述生成的时间信号而为所述接收的入口侧数据包生成预定入口时间戳信号，为所有数据包生成的所述预定入口时间戳信号在所述入口侧上接收。


9.一种间接分类加时间戳系统，包括：
至少一个物理层(PHY)，所述至少一个PHY中的每一个呈现出口侧；和
至少一个包处理器，所述至少一个PHY中的每一个与所述至少一个包处理器之一通信，
其中所述至少一个包处理器中的每一个包括：
分类器；
处理器出口戳功能；和
第一发射器，
其中所述分类器被布置为：
接收数据包；以及
根据预定分类规则为所述接收的数据包生成分类，所述生成的分类选自多个预定分类，
其中所述处理器出口戳功能被布置为响应于所述生成的分类而：
生成指针；或
为加时间戳操作生成指令，所述生成的指令选自至少三个预定指令选项，
其中所述第一发射器被布置为将所述接收的数据包连同所述生成的指针或指令一起传输到所述PH...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·布兰斯科姆，L·埃勒加德，K·埃勒斯，T·约根森，
申请(专利权)人：美高森美存储解决方案股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US