同步网络交换机制造技术

一种同步网络交换机。网络路由器连接用于在网络中传送数据帧的环形网络中的网络节点。该网络路由器具有为网络节点提供物理接口的多个网络端口。该网络路由器进一步具有连接到网络端口的路由处理器。路由处理器被配置为在相同时间接收帧和发送帧。路由处理器从要被接收的帧中读取特定净荷段，并用净荷段放置在要被传送的帧的另一个特定净荷段内。

【技术实现步骤摘要】
同步网络交换机
本专利技术涉及通信系统，尤其涉及形成为彼此耦接的两个或更多个端口的环形网络的同步通信系统。所述端口优选地与单独的多媒体设备相关联，该网络形成在该设备的端口之间，该设备耦接到外部多媒体设备。
技术介绍
通信系统通常被认为是允许在通过传输线路相互连接的节点之间进行通信的系统。每个节点可以在该传输线路上发送信息，和/或可以接收信息。相互连接的节点的通信系统可以被组织成多种拓扑结构，诸如总线、环形、星形或树形拓扑等。总线拓扑网络通常被认为是线性的，其中来自一个节点的传输在传输线路的长度上传播，并且被连接到该总线的所有其他节点接收。但是，环形拓扑网络通常由按单向传输线路相互连接以构成单独的闭合环的一系列节点组成。环形网络的示例在IEEE802.5和光纤分布式数据接口(FDDI)中有描述。用于传送音频和视频数据的流数据在从源端口产生到网络上的采样之间具有时间关系。在传输线路上必须保持那些采样之间的关系，以避免可察觉到的错误，比如间隔或改变的频率。时间关系的丢失可能导致目的地处的接收机经历抖动、回波或最差的情况是音频和视频流中的周期性空白。转发流数据的网络优选地与每个源和目的节点同步，所述节点以与网络同步的速率采样。在流数据典型地在网络上同步地发送时，存在这样的情况：其中，节点的本地采样速率与传输线路的帧同步速率不是相同频率。如果是这种情况，则对来自源设备的数据流进行采样速率转换，然后在网络上同步地发送。或者，该数据可在网络上等时(isochronous)发送。存在不同类型的等时数据流。第一，采样速率可能与网络帧速率不同步。这里，每帧的字节数量可能会逐帧地轻微变化。一个例子是通过48kHz帧速率传输44.1kHz的音频流。在第二种类型中，在恒定时间间隔存在具有变化数据量的突发信号。该信号可以是MPEG传输流。在等时数据的第三种类型中，在变化时间间隔存在变化数据量。为了将大量网络节点连接到环形网络，可以使用在美国专利申请公开US2005/0271068A1中公开的集线器。因为它只转发接收到的数据，所以不会降低网络负载。为降低网络负载并因此增大网络吞吐量，需要路由器。在美国专利申请公开US2008/0002732A1中公开了一种用于以太网的路由器。其缺点是随着日益增加的网络连接和数据吞吐量，这种路由器需要日益增加的量的缓冲存储器和处理能力。因为缓冲，所以不可能进行数据的同步实时传输。为在非确定性网络(例如以太网)上传送如音频和视频数据这样的流多媒体数据，实施了QoS(服务质量)机制。这需要进一步的处理能力和用于缓冲低优先级帧的过量存储器。这很难集成到微控制器中。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是，为环形网络提供一种网络路由器，其需要少量的计算资源和存储器，以及还能够路由同步的实时数据。根据本专利技术的一方面，提供了一种网络路由器，用于连接用于传送数据帧的环形网络内的网络节点，包括：至少第一网络端口和第二网络端口，为网络节点中的至少两个提供物理接口，以及路由处理器，连接到所述网络端口中的至少两个，其特征在于，第一网络端口连接到第一环形子网，第二网络端口连接到第二环形子网，以及路由处理器被配置为：通过网络端口中的一个接收第一帧并读取第一帧的至少一个净荷段的数据，通过第一网络端口发送第二帧并把第一组多个净荷段的数据放置在第二帧中，通过第二网络端口发送第三帧并把第二组多个净荷段的数据放置在第三帧中，以及其中第一组多个净荷段能够与第二组多个净荷段不同。网络路由器被配置为在环形网络中连接网络节点。在网络上发送数据的网络节点在此被称为源，而从网络接收数据的网络节点为汇(sink)。网络节点被配置为作为源和/或汇进行操作。在环形网络中传输数据帧。这些帧更优选地传送同步数据，例如音频或视频数据。网络路由器具有对多个网络节点提供物理接口的至少两个网络端口和连接到网络端口的路由处理器。优选地，至少一个网络端口连接到环形子网。路由处理器被配置为接收帧，修改帧，并且在接收帧的基本相同时间发送帧。术语基本相同时间在此是指，帧的发送最晚在帧的接收结束之前开始。优选地，发送在接收开始后的最大100字节、优选10字节的延迟的情况下开始。路由处理器进一步被配置为读取接收到的帧的至少一个特定净荷(payload)段，并将这些净荷段的至少一个放置到在修改的帧中的至少一个其他特定净荷段中。优选地，净荷段通过网络端口被路由到具有需要接收所述净荷段的网络节点的子网中。例如，第一帧可被任意网络端口接收。该端口可从至少一个净荷段读取数据。第二帧可通过第一网络端口发送。其可包含至少第一组多个读取净荷段的数据。此外，第三帧可通过第二网络端口发送，该帧包含第二组多个读取净荷段的数据。更优选地，该第一组多个净荷段可以与第二组多个净荷段不同。该路由器的优点是简单和充分使用可用的网络带宽的能力，同时只需要少量的缓冲存储器和处理能力。优选地，接收到的帧中的至少一个特定净荷段包含同步数据。更优选的是，至少一个网络端口是路由处理器的一个集成部分。这意味着网络路由器可以实现在单个芯片上，优选地实现在专用微控制器或ASIC上。在另一个优选的实施例中，路由处理器被分布在至少一个网络端口上。这意味着网络端口相互通信以交换路由信息，并在各个网络端口之间相应地转发数据。根据另一个实施例，路由处理器具有路由表，路由表保存接收到的帧的特定净荷段和发送的帧的相应净荷段。更优选的是至少两个、优选地所有网络节点同步地发送帧。因此，帧的发送在相同时间开始，或者在帧时钟同步的同时在相互之间具有预定或确定的延迟的情况下开始。该延迟比帧的长度短，优选地短很多。本专利技术的又一方面提供一种具有上述网络路由器的网络，其中，至少一个网络节点连接到至少一个网络路由器。本专利技术的另一方面是在环形网络中用于路由数据的方法。该方法包括以下步骤：-从网络接收数据的至少一个帧，-通过读取接收到的帧的至少一个特定净荷段，并把这些读取的净荷段中的至少一个放置在该帧中的至少一个其他净荷段中，来生成至少一个修改的数据帧，以及-在接收帧的基本相同时间传送至少一个修改的数据帧到网络。该方法可进一步通过发送至少一个修改的数据帧到第一子网来改进，并进一步包括以下步骤：-通过以下来生成至少一个进一步修改的数据帧：读取接收到的帧的至少一个不同净荷段，并将这些读取的净荷段的至少一个放置到该进一步修改的数据帧中的至少一个其他特定净荷段中，以及-在接收帧的基本相同时间传送该至少一个进一步修改的数据帧到网络的第二子网。在该方法的一个优选实施例中，接收到的帧的至少一个特定净荷段包含同步和/或等时数据。结果，所发送的修改的帧也包含同步或同步和/或等时数据。附图说明下面将参照附图通过对实施例的示例描述本专利技术，而不限定总体专利技术构思。图1示出了其网络节点连接到路由器的网络。图2示出了可以在网络上传输的示例性数据帧。图3示出了连接到网络节点的网络路由器。图4示出了路由处理器的功能。图5示出了在各个线路处在网络上传输的数据之间的定时关系。图6详细地示出了更多路由功能。图7更详细地示出了网络路由器的内部结构。具体实施方式在图1中，示出了根据本专利技术的优选实施例。大量网络节点通过网络路由器10连接，以构成环形网络。网络可以是MOST总线。网络路由器10具有三个网络端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种网络路由器(10)，用于连接用于传送数据帧的环形网络内的网络节点(20，30，40，50)，包括：？至少第一网络端口(11)和第二网络端口(12)，为所述网络节点(20，30，40，50)中的至少两个提供物理接口，以及？路由处理器(15)，连接到所述网络端口(11，12，13，14)中的至少两个，其特征在于，第一网络端口(11)连接到第一环形子网，第二网络端口(12)连接到第二环形子网，以及所述路由处理器(15)被配置为？通过网络端口中的一个接收第一帧并读取第一帧的至少一个净荷段的数据，？通过第一网络端口发送第二帧并把第一组多个净荷段的数据放置在第二帧中，？通过第二网络端口发送第三帧并把第二组多个净荷段的数据放置在第三帧中，以及？其中第一组多个净荷段能够与第二组多个净荷段不同。

【技术特征摘要】
2011.06.03 EP 11168633.31.一种网络路由器(10)，用于连接用于传送数据帧的环形网络内的网络节点(20，30，40，50)，包括：-至少第一网络端口(11)、第二网络端口(12)和第三网络端口(13)，为所述网络节点(20，30，40，50)中的至少三个提供物理接口，以及-路由处理器(15)，连接到网络端口(11，12，13，14)中的至少三个，其中，第一网络端口(11)、第二网络端口(12)和第三网络端口(13)中的每一个连接到所述网络节点(20，30，40，50)中的所述至少三个中的至少一个以形成环形网络，以及所述路由处理器(15)被配置为-通过第一网络端口接收第一帧，并读取第一帧中将发送给与第二网络端口连接的网络节点的第一组净荷段的数据以及将发送给与第三网络端口连接的网络节点的第二组净荷段的数据，-通过第二网络端口发送基于第一组净荷段的数据的修改的第二帧，-通过第三网络端口发送基于第二组净荷段的数据的修改的第三帧，以及-其中第一组净荷段能够与第二组净荷段不同，并且第二帧和第三帧的发送最晚在第一帧的接收结束之前开始。2.如权利要求1所述的网络路由器，其中，提供分配管理器(16)用于将本地净荷分配信息转发给网络节点(20，30，40，50)中的至少两个。3.如权利要求1或2所述的网络路由器，其中，接收到的帧中的至少一个特定净荷段包含同步和/或等时数据。4.如权利要求1或2所述的网络路由器，其中，至少一个网络端口(11，12，13，14)是所述路由处理器(15)的集成部分。5.如权利要求1或2所述的网络路由器，其中，所述路由处理器(15)被分布在至少一个网络端口(11，12，13，14)上。6.如权利要求1或2所述的网络路由器，其中，所述路由处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂·蒂尔，
申请(专利权)人：SMSC欧洲有限公司，
类型：发明
国别省市：