CN101233729A - 提供具有优选路径源路由、多保障QoS以及资源保留、管理和释放的高性能通信总线的装置、方法和计算机程序产品 - Google Patents

提供具有优选路径源路由、多保障QoS以及资源保留、管理和释放的高性能通信总线的装置、方法和计算机程序产品 Download PDF

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Abstract

根据本发明的示例实施例公开如下方法、装置和计算机程序产品，这些方法、装置和计算机程序产品提供了具有增强的数据分组源路由过程的通信网络；在通信网络中提供了增强的QoS功能，其中第一网络协议层实施具有相对保障和最佳效力的QoS，而底下的层在具有绝对QoS保障的数据管线之间提供物理资源分布；以及为具有严格/硬性QoS保障的每流资源管理提供了资源保留、管理和释放。通信网络可以利用光和/或电数据路径。

Description

提供具有优选路径源路由、多保障QoS以及资源保留、管理和释放的高性能通信总线的装置、方法和计算机程序产品
技术领域
根据本发明示例实施例的教导主要地涉及通信总线和架构，并且具体地但并非唯一地涉及串行总线系统和架构。
背景技术
许多电子系统的一个重要单元是将系统内各种功能模块互连的通信总线。功能模块可以是分立模块，或者它们可以集成到公共集成电路(IC)或者芯片中，比如在片上系统(SoC)型架构中。在后一情况下的通信总线也可以片外寻路由以便连接到外部功能模块和/或另一电子系统，比如辅助设备或者外围设备。
一种很有利的通信总线架构类型实施为高速串行总线，并且例如在以下共同转让的美国专利申请中进行描述：申请号10/684,169，10/10/2003，″Method and Apparatus Employing Pam-5Coding withClock Embedded in Data Stream and Having a Transition When DataBits Remain Unchange d″，Martti Voutilainen(US-2005-0078712-A1)；申请号10/961,366，10/07/2004，″Communications Bus Haying LowIatency Interrupts and Control Signals，Hotpluggability Error Detectionand Recovery，Bandwidth Allocation，Network Integrity Verification，Protocol Tunneling and Discoverability Features″，Michel Gillet(WO2005/036795A2)；申请号10/961,661，10/08/2004，″MicrocontrolArchitecture for a System on a Chip(SoC)″，Kim Sandstrom(WO2005/036300A2)；以及申请号11/140,424，05/27/2005，″High SpeedSerial Bus Architecture Employing Network layer Quality of Service(QoS)Management″，Michel Gillet和Sergey Balan din(PCT/IB2006/001223)。在这里，对于这些共同转让的美国专利申请、公开的美国专利申请以及对应的国际申请，通过参考而将其整体引入。
在前述共同转让的美国专利申请中，作为其中一个单元的低功率高速串行链路总线很好地适合于在便携终端如通信终端中使用，但也具有更广的适用性。通过使用这一高速串行链路总线实现的优点包括但不限于：仅需少数信号线，由此减少IC封装上接脚或者焊点(ball)的数目以及由此降低成本；提高EMC抗扰性；由于固有模块性和通用性而能够取代现有总线；以及能够提供连接到总线的可热插单元。
发明内容
在其一个示例方面中，本发明提供一种方法、计算机程序产品和设备，可操作用以：编写数据分组，该数据分组包括：第一字段，该第一字段具有指定了路由跳变数目的值，其中第一字段的一个值指定了使用交换机的默认路由，否则使用源路由；以及第二字段，该第二字段的解释依赖于第一字段的值，使得如果第一字段具有一个值，则第二字段的内容解释为目的地主机的地址，否则第二字段的内容指定了在交换机内用于转发分组的端口ID；以及通过通信链路发送所编写的数据分组。
在其另一示例方面中，本发明提供一种方法、计算机程序产品和设备，可操作用以：在第一协议层中实施具有相对服务质量(QoS)保障和最佳效力的QoS；以及在底下第二协议层中在具有绝对QoS保障的数据管线之间提供物理资源分布，其中具有相对QoS保障和最佳效力的那些数据流分配给具有绝对QoS保障的数据管线，其中第二协议层接收业务作为用于具有绝对保障的各数据管线的统一流，并且其中基于对物理资源的访问划分来提供绝对QoS保障。
在其又一示例方面中，本发明提供一种方法、计算机程序产品和设备，可操作用以：通过以下步骤为具有严格/硬性服务质量(QoS)保障的每数据流资源管理提供资源保留、管理和释放：经由通信链路的最佳效力信道从源发送信道请求分组到目的地，其中该请求分组包括：如果在前向方向上使用源路由则用以定义反向方向源路由的信息；以及指定了在从源到目的地的信道的前向和反向方向上的请求资源配额的字段。在第一步骤中，沿着从源到目的地的路径执行资源保留预注册，以注册非活跃信道并且定义在传入与传出缓存器之间的信道连接；以及在第二步骤中，在从目的地回到源的同一路径上发送请求确认分组，使得交换机在响应中将资源保留预注册变换成活跃保留。如果请求确认分组指示了不能进行所请求的资源分配，则交换机删除先前进行的信道保留。
在本发明的这些各种示例实施例中，通信链路可以是串行链路，而它可以通过电和/或光信号路径来输送。在设备的示例实施例中，第一功能单元可以位于设备的第一部分中，第二功能单元可以位于设备的第二部分中，而光链路可以通行经过允许第一部分相对于第二部分移动的机构。该机构可以包括可旋转铰接。
附图说明
在附图中：
图1是包括根据本发明的非限制实施例来构造和操作的两个示例功能单元的终端的框图；
图2示出了根据本发明一个方面的用于实施源路由协议的示例分组字段；
图3是用于提供绝对QoS保障的TDMA资源划分方案的示例时间轮表示图；
图4是根据本发明又一实施例的用于提供绝对和相对QoS保障、以及用于最佳效力业务的TDMA资源划分方案的示例时间轮表示图；
图5示出了根据本发明另一方面的用于实施经由最佳效力信道发送的每流资源保留的示例分组字段；以及
图6、图7和图8分别是包含通过串行总线耦合在一起的功能单元的示例终端设备的侧视图、俯视图和俯视图，其中串行总线通过光纤来输送。
具体实施方式
在下文中为了方便而将在上文引用的共同转让的美国专利申请中描述的通信总线称为串行总线或者链路架构。然而，本发明的示例实施例不限于用于这一特定串行总线或者链路架构一起使用，它们在使用上也不限于串行总线或者链路本身。
图1是包括根据本发明的非限制实施例来构造和操作的两个示例功能单元12A、12B的终端10的框图。在本发明的非限制实施例中，终端10可以是无线通信终端，并且功能单元12A可以包括应用引擎、控制处理器单元，而功能单元12B可以包括基带单元。在其它实施例中，终端10可以是PDA或者计算机或者数字相机或者音乐播放器、或者一般而言使用总线在两个或者更多组成功能单元之间传送数据的任一类型电子设备。尽管在终端10中仅示出了两个功能单元，但是可以有数个功能单元，作为非限制例子包括射频(RF)单元、存储器子系统单元、触屏显示器单元、相机单元和一个或者多个辅助或者外围单元(例如，基于接收的数字数据来播放音乐的辅助单元)。统称为功能单元12的功能单元12A、12B经由串行链路20来连接，所述串行链路20比如在上文引用的美国专利申请10/684,169、10/961,366和10/961,661中描述的串行链路。串行链路20可以使用多值逻辑来对数据进行编码。应当注意，串行链路20可以不在两个功能单元12之间采用直接连接，而可以代之以通行经过至少一个路由器(交换机)单元和/或集中器/分布/切换或者集线器单元。图1通过例子示出了两个路由器或者交换机(SW)21的存在，其中各路由器或者交换机可以包括关联路由表(RT)21A和端口(P)。下文比如在描述本发明的第二和第三示例方面时，讨论一个或者多个这样的交换机21的存在。在实践中，交换机21也可以具有其它功能。各功能单元12A、12B可以包括协议栈，该协议栈至少分别包括网络层14A、14B(统称为网络层14)、数据链路层16A、16B(统称为数据链路层16)和物理层18A、18B(统称为物理层18)。网络层14通常将各自接口连接到可以包括传输层、会话层、表示层和应用层中一个或者多个层的更高级别。
为了方便而可以使用开放系统集成(OSI)的层定义。在这一非限制情况下，物理层18将逻辑信号变换成串行链路20的传输介质上的电信号或者其它信号，以及还将接收的信号变换成逻辑信号。数据链路层16用来实现点到点通信，而网络层14提供从网络的一个节点发送信息到另一节点的能力。
下文结合本发明的第二和第三方面更具体地讨论在图1中示出的各种队列和队列访问机制22、23、24、25和26。
注意，本发明各种方面的功能可以用硬件或者用软件来实施或者实施为硬件和软件的组合。因此，本发明的非限制实施例可以通过可由终端10的一个或者多个数据处理器(DP)11或者通过专用硬件或者通过软件和硬件的组合可执行的计算机软件来实施。
在其一个非限制方面中，本发明提供一种增强高性能串行总线架构的资源管理灵活性的资源路由解决方案。资源路由是用于针对可热插模块(可以在加电时插入和拆卸的模块)实施发现机制的重要单元，并且同时它提供用于实现负荷分布和负荷均衡的技术。对新的可热插模块的发现涉及到通过协议栈来维护的数个步骤。对于没有固定静态网络地址的设备和/或热插设备，提供一种用以访问这些设备(节点)以向它们赋予网络地址的机制。传统上，广播机制或者诸如此类的机制用来解决这一问题。然而，在这一背景下引入广播(和/或多播)的复杂性成本很高。
另外根据本发明的非限制性实施例，高性能串行总线架构的扩展具有例如支持三类保障的高级服务质量(QoS)功能。移动设备用户应用对于向它们的数据和控制流提供的QoS具有基本上不同的要求。可以在最佳效力(BE)服务模型和具有相对保障的QoS模型之上构建许多应用。然而，一些应用对于向数据业务提供的QoS要求硬性保障。为了使设备能够支持所有三类QoS保障，高性能串行总线架构具有扩展的和增强的QoS机制。
本发明的又一示例和非限制方面涉及允许具有严格/硬性QoS保障的每流资源管理的资源保留、管理和释放。对本发明这一方面的运用造成对于新资源保留请求的接受率显著增加、以及增强了各种QoS保障的提供。随着高性能串行总线架构比如由于第三方软件而经历越来越多的负荷，通过本发明的该方面来解决对于高效功率管理技术和对于基于每信道(或者每流)来提供的严格/硬性QoS保障的要求。
在其非限制实施例中，本发明为通信总线提供增强的QoS功能，以及可以在上文讨论的串行总线架构中有利地加以运用。然而，应当认识到，根据本发明非限制实施例的增强QoS功能可以应用于串行和非串行的其它类型的网络、系统和架构以及与其一起使用。
另外如下具体所述，串行总线架构可以利用单元之间的电连接，或者它可以利用光连接，或者它可以利用光连接和电连接的组合。
通过介绍本发明的第一非限制方面以及如上简述，对新附接的可热插模块或者设备的发现涉及到通过图1中所示协议栈12来维护的多个步骤。对于没有固定静态网络地址的设备和/或热插设备，需要一种能够访问这些节点以向它们赋予网络地址的机制。传统上，广播或者相似机制用来解决这一问题，然而在增强的串行总线架构这一背景下引入广播(和/或多播)的复杂性可能成本过高。另一问题是由于普遍使用无多径的默认网络路由而造成某些网络区域超负荷。负荷分布机制和负荷均衡机制的缺乏可能限制网络的实用性和缩放性。另外在许多情况下，业务路由的明示设置是对于提供某些QoS保障的重要要求。
根据本发明第一示例方面的源路径路由机制的实施显著地简化了对可热插模块的发现和枚举，并且也提供一种用以实施动态主机配置协议(DHCP)式协议而无需在通信网络中提供广播能力的简易机制。源路径路由机制能够实现对如下模块的寻址，该模块仅知道可热插模块所能附接到的那些端口的相对位置。结果，设备无需全局唯一的逻辑地址，这显著减少设计和管理开销，也减少保持得相对较短的地址字段的长度。
源路由机制的另一重要优点在于，它提供一种用以增加通信网络缩放性的技术，并且还使它在面临网络拓扑和/或业务模式的动态改变时更具鲁棒性。源路由机制的使用对于保障向针对具有高度互连的网络而设计的将来架构的平稳过渡而言也是期望的。此外，源路由机制提供一种用以实现负荷分布和负荷均衡的技术，可以用来防止网络拥塞以及用于调节网络中的QoS提供。例如在某些情况下，仅当沿着具体路径执行寻路由时并且没有其它业务在沿同一路径行进时，才可以实现所请求的对端到端延迟的QoS保障。通过容许拥塞以及更好地满足QoS保障来处理异常事件的网络能力潜在地允许人们来显著地简化和增强网络设计过程。
因使用源路由机制而带来的另一优点与安全性有关。也就是说，使源路径路由能力可用意味着应用可以强制消息的精确路径，这实质上产生沿着受信路由的一个或者多个安全子域。
因使用源路由机制而带来的另一优点是，在维护整体上低实施和操作复杂度的同时组合同一网络协议中的源路由和逻辑路由这一能力。这一能力为任何如下协议提供了选择，该协议使用由网络协议提供的服务来使用路径路由或者逻辑路由。有利地，可以根据情况动态地进行对寻址模式的选择。
根据本发明第一方面的资源(优选路径)的路由是基于通过网络的数据分组的路径的明示规定。该路径被编码为字段集，其中各字段定义了将要在下一(中间)交换机21处采用的端口。路径定义优选地但不以限制方式放置于分组净荷的开头。如果分组与可靠业务相关联(例如，在传送层报头中：窗口字段分组大于零而分组不是ACK分组)，则遵循同一编码规则在分组净荷的前部也提供后向源路径。
使用网络层14分组报头的少许修改以及在分组转发过程中完成源路由机制的实施。网络层14被修改的示例分组具有图2中所示如下格式。
图2中所示各种分组字段定义如下：
类型字段用于定义分组的网络层14处理的类型，而与所选路由方案没有严格绑定(例如，同一类型可以与默认路由和源路由一起使用)。
SR字段规定了源(优选路径)路由中路由跳变的数目。如果SR＝0，则使用默认交换机21路由，否则使用源路由。SRC字段规定了分组源节点的地址(而不依赖于路由方案)。
DST字段的解释依赖于SR标志的值。如果SR＝0，则DST是目的地主机的地址，否则DST指定了用于在交换机(路由器)21内转发分组的端口ID。
分组报头的源路径部分是可选的(大小在0字节与15字节之间变化)，并且在使用源路由时(SR＞0)来定义。
分组包含两个CRC字段：第一个保护刚才描述的报头信息，而第二个保护分组净荷。在源路由的情况下，在各中间路由器处重新计算第一CRC值。
分组转发过程如下。通过DST字段的值来限定用于具有源路由编码的分组的转发方向。在将分组转发到下一传出端口之前更新DST字段。如果SR字段大于一，则SR递减一并且去除DST字段，使得净荷的第一字节变成DST，否则SR和DST字段设置为零。当节点收到SR和DST字段均设置为零的分组时，这意味着当前节点是分组目的地。
在这一方式下，以相关方式对分组路由进行编码(因为它依赖于网络中的源位置)而不使用最终目的地的逻辑地址。也就是说，目的地节点可以是在中间交换机21路由表21A中没有注册逻辑地址的节点。
根据本发明这一非限制实施例的源分组路由方案也允许使用混合路由，其中对于前N个跳变(其中N在作为非限制例子的0至15范围中)，使用源路径路由、继而是某一其它类型的路由(例如默认路由)对分组进行路由。这一操作模式在这一非限制例子中是可能的，因为用于SR字段的最大值是15(4位)，而源路由可以包含多达16个条目(DST+15个附加条目)。因此，可以对路径进行编码，使得最后的记录代表从使用源路由来递送它的位置开始的默认逻辑路由。这一特征可以提供许多潜在有价值的系统间路由选项。
对于在上电时的节点枚举/发现，源路径路由可以用来确定是否每个节点具有网络地址，而如果发现不是这种情况，则给定的协议可以用来提供网络地址。源路径路由也可以由协议使用用来标识和发现网络中节点的能力。当设备热插到网络中时可以使用同一源路径路由机制。
广义上说，通过组合源路径路由和逻辑寻址，任何定义的和使用由网络层14提供的服务的协议都可以加以利用，并且可以遵循网络中与通过基于逻辑寻址的路由表来定义的路由不同的路由。
这一重要性质提供了在使用用于非循环拓扑的路由算法的同时利用网络中循环拓扑的优点，可能将路由算法的复杂度维持相对较低。换而言之，源路径路由赋予一种用以在物理循环网络上构建逻辑非循环生成树(span tree)的很简易方式。
上文根据本发明这一非限制实施例描述的技术可以与许多不同网络架构一起使用。作为一个非限制例子，可以在基于Spacewire的系统中(SpW，见http://www.estec.esa.nl/tech/spacewire/)中使用上文讨论的源路由方案。另外，源路径路由方案可以应用于基于光的通信网络。
现在更具体地讨论本发明的第二非限制实施例，注意到用于移动设备的用户应用对于向它们的数据和控制流提供的服务质量具有基本上不同要求。可以在最佳效力服务模型之上以及在具有相对保障的QoS服务模型上构建许多这样的应用。然而，一些应用对于将要向数据业务提供的QoS要求硬性保障。为了使设备能够支持所有的三类QoS保障，利用下文讨论的QoS机制来进一步增强网络架构。
与网络架构有关的一种QoS子系统通过执行带宽分配来在数据链路层16上实施多数QoS管理功能，其中带宽分配是一种可能在一些情况下增加底下层逻辑和实施复杂度的方式。
例如以及如在美国专利申请10/961,366中所述，通信总线协议允许分配带宽，其中由数据链路层发送或者接收的数据划分成帧，其中帧代表在给定时间可用的带宽总量，以及其中各帧划分成信道，而分配给信道的字节数目代表可由给定信道使用的帧的百分比。带宽分配过程优选地基于对在给定帧内的信道中发送的字节数目进行计数，而如果字节数目等于或者超过信道的帧百分比所允许的字节数目，则在当前帧过程中在这一特定信道上不再发送数据。信道可以划分成固定大小的小区，而在帧中所有小区无论它们源自哪个信道都可以相互混合。
作为本发明一个特征的QoS增强是至少部分地基于串行总线架构的数据链路层16扩展。
在上文引用的Michel Gillet和Sergey Balandin的美国专利申请号11/140,424(提交于2005年5月27日)的名称为“High Speed SerialBus Architecture Employing Network layer Quality of Service(QoS)Management”中描述的改进型网络架构中，通过至少部分使用对网络层14的扩展来执行业务调度从而提供QoS保障。
对于为移动设备应用而规定的整个用户业务要求集的分析已经获得对如下三类(非限制性)QoS保障的标识：绝对保障、相对保障和最佳效力(BE)。一种先前解决方案在任何给定时间提供绝对或者相对QoS保障之一，但不是在同一时间提供此二者。本发明的这一方面提供一种增强型QoS机制，该机制采用早期QoS扩展中的最佳单元，并且还扩展它们以便递送绝对和相对QoS保障而具有系统复杂度的裕度增加。
本发明的这一方面可以与高级移动设备(具有增加的逻辑复杂度)一起有利地加以利用，其中可以维护用于用户应用的所有三类QoS保障。
本发明的这一方面在通信网络中和在数据链路层16中实施QoS功能。作为例子，网络层14可以用来实施具有相对保障和最佳效力的QoS，而数据链路层16负责在具有绝对保障的管线之间提供物理资源分布，其中具有相对QoS保障和最佳效力的流被分配给具有绝对QoS保障的管线之一。
数据链路层16接收业务作为用于具有绝对保障的各管线的统一流。根据资源共享机制实施，当例如对于FDMA需要对流的并行访问时或者通过例如对于TDMA使用单个缓存器和特殊调度方案，可以经由逻辑上分离的缓存器从上层递送业务。
绝对QoS保障的提供基于对物理资源的访问划分。例如，在图3中示出的用于提供绝对QoS保障的时分多址(TDMA)资源划分方案可以称为时间轮的例子。
输出时间轮可以同步到输入时间轮以便定义在输入总线时隙与输出总线时隙之间的明示时间优先规则。对时隙之间的时间优先规则的遵守至关重要以便减少交换机中的缓冲器大小。
然而，为了实现同步，将输出和输入时间轮的相位差维持在给定约束以下并不是唯一的可能性。在实践中，将相位差常数维持在给定约束以内可能就足够了。在两种情况下，给定的约束可以视为对交换机21中所需缓存器数量的间接测量。
通常，所有时隙在这样的方案中具有相同大小，但是这一限制与方案本身并无任何关系而仅仅是一种用以减少它的复杂度的简化。
为了限定具有不同大小的时隙的更一般情况，希望确保在一个或者多个对应输入时隙之后按时间调度给定逻辑管线的每个输出时隙。由于时隙大小可变，所以需要一种用以在QoS保留机制过程中标识和定义各时隙开始的时间位置的过程。如果输入和输出时间轮使它们的相位同步，则通过简单地使用时隙在时间轮中的时间位置来确保用于时隙的优先规则变得简单明了，因为这一位置具有全局意义。如果通过将时间轮的相位差维护恒定来同步时间轮，则时隙在时间轮中的时间位置不再具有全局意义而仅具有相对意义，于是需要将输入与输出时间轮之间的相位差纳入考虑之中。
因此，确定时间轮是相位同步还是相位恒定是一项重要考虑。相位同步的时间轮暗示着使用握手协议，该协议在时间轮被停止之后重新启动时在系统中引入瞬态状态以达到同步。维持相位恒定并不要求握手协议，但是用以确保时隙优先规则的算法更困难一些，因为时隙的时间位置不再具有全局意义。
为了简化用以确保时隙优先规则的算法，本发明的这一方面引入时间上的时隙和逻辑上的时隙的概念，其中时间上的时隙全部具有相等的原子(atomic)大小并且用来通过提供一种用以测量逻辑时隙的开始和结束的度量来确保优先规则，而逻辑上的时隙具有可变大小并且用来定义QoS配置。
交换机21的所有输出时间轮都假定为相位同步，因为所有输出时间轮都基于交换机的内部时钟。然后可以考虑每交换机21有一个主时间轮用来导出所有输出时间轮。交换机21无需具有输入时间轮，而输入时间轮可以指代先前跳变的输出时间轮。
网络路由交换机21可以监视输入时间轮的开始并且使用它的主时间轮来测量它。这一测量是对相位差的估计并且用来保持相位差恒定，以及通过保留机制以确保坚持优先规则。
具有相对QoS和最佳效力保障的分组业务适合于在物理管线之上构建的逻辑管线，其中物理管线是在分配具有绝对QoS保障的流之后余留的管线。这样，逻辑管线的大小可以将时间从在QoS配置中定义的最小大小转变成当没有具有绝对保障的流时可为链路所用的最大大小。
相对QoS和最佳效力保障提供机制
通过优选地在网络层14内实施的缓存器访问调度机制来执行在具有相对QoS保障的流与最佳效力的流之间的资源共享。出于这一目的，利用在图1中指代为优先级队列24的用于QoS业务的附加队列来扩展网络层14，该队列用作为在QoS业务被传送到通信网络中下一跳变(例如，通向下一路由器或者交换机)之前用于该业务的临时存放器。与优先级队列24相关联的是优先级队列访问管理器或者机制(PQAM)26。
PQAM 26在QoS流的调度中操作。该调度机制支持两类QoS保留：每流保留和每分组保留。每流保留在应用针对某一时间要求连续质量保障时被执行、并且在数据流的创建之前实现QoS保留。当仅针对给定的数据分组需要保障时使用每分组保留。具有每分组保留的业务比可以通过BE队列或者缓存器25来容纳的BE业务具有更高优先级。保障所递送的分组来满足QoS要求但是并不保障递送本身。链路只有在它具有足以用于容纳分组的未保留资源时才接受分组进行传输。在图3中示出了支持相对QoS和最佳效力保障的TDMA资源访问划分的例子。
使用同一网络层14 PQAM 26来实施相对QoS保障提供方案。对于BE业务，网络层14具有附加的逻辑上分离的BE队列25。此外，数据链路层16队列22访问逻辑(QAL)23可以表述为如下：如果向外数据链路缓存器22具有自由空间，则先获得来自网络层14QoS队列24的数据，只有在它为空时，才获得来自网络层14 BE队列25的数据。
向流提供的QoS并不总是少于所请求的QoS。当流要求比保留的更多时，只有在具有未保留资源时才提供附加值。
可以注意到，对公共数据链路层队列22的使用以及经由网络层优先级队列24和BE队列25在网络层12对QoS和BE业务的逻辑上独立的处理可能潜在地造成逻辑链路阻塞状况。例如，当网络层BE队列24为满而向内(来自物理层16)数据链路层队列22包含BE分组时，链路20可能变得逻辑上阻塞。链路可能潜在地在某一时间内保持阻塞，因为QoS业务(例如来自另一链路)的存在可能造成没有服务于BE业务。这样的情形是不希望的，因为它可能使所请求的QoS保障恶化。
为了防止发生链路阻塞，流控制过程将流控制令牌(FCT)用于允许将某一数量的数据从在链路20的一端上的数据链路向外队列22，传送到在链路20的另一端处的数据链路向内队列22。一个过程通告向内数据链路缓存器的总长度。根据本发明教导的一个方面，一种修改的过程引入如下阈值，该阈值指定了向发送方通告的FCT数目。如果发送方收到多于阈值的通告，则允许QoS和BE分组进入链路20。否则，仅允许QoS业务放置于向外数据链路层队列22中。只有在对应传入网络层BE队列25具有自由空间时，接收方才发送多于阈值数目的通告。例如，假设传入网络层BE队列25的总长度为10个字，以及还假设接收方将阈值设置为七个字。在这一例子中，接收方在BE队列25为满时可以发送多达七个FCT，而如果在对应BE队列25中有用于对应一到三个分组的位置，则可以发送多于七个。在一个非限制实施例中，FCT由图1中的QAL 23发送并且因此始发于数据链路层16中。
将流控制过程的前述修改纳入考虑之中，数据链路层队列22访问逻辑操作如下：如果向外数据链路队列22具有自由空间，则首先接受来自网络层QoS优先级队列24的数据，而只有在网络层QoS优先级队列24为空并且接收的FCT通告的数目超过定义阈值时，才接受来自网络层BE队列25的数据。
上文根据本发明非限制实施例描述的技术也可以与一起使用，所述多个不同总线和网络架构如上文参考的基于Spacewire的系统以及基于光的通信系统。
还应当认识到如果提供更高效的实施，则可以将串行链路管理逻辑的一些单元从网络层12转移到数据层14。
现在参照本发明的第三方面，也就是参照与实现执行具有严格/硬性QoS保障的每流资源管理的资源保留、管理和释放有关的方面，提供了一种针对新资源保留请求的接受率的改进增加。本发明的这一方面改进了其它类型的尝试解决方案，比如使用每业务类相对优先化机制的指定应用域。
本发明的这一方面定义一种用于执行每流资源保留的高效机制。它可以取代每业务类保障来使用，其中属于某一类别的各流与其它类别的流相比较仅有一些相对保障，而相对于同一类别的其它流没有保障。与可以视为对于指定应用域而言最简单明了的简单预算保留原理相比，本发明的这一方面显著地增加了新信道保留的接受率，并且还使得能够实现网络中更高效的功率管理。
根据一个示例实施例，业务始发方(源)将等时(ISOC)信道请求分组发送到目的地。经由最佳效力信道发送针对信道分组的请求。分组具有图5中所示示例格式。如果在前向方向上使用源路由，则分组可以具有标准的传送层和网络层14报头，并且继这些报头之后具有定义反向方向源路由的可选部分。下一字段是流的源唯一ID，该ID与SRC地址一起形成网络范围的唯一信道ID。在从源到目的地的信道的前向和反向方向上，为后继两个字段请求资源配额。接下来两个32位字段是可选的、以及代表在前向和反向信道方向上可接受的资源数量、并且可以视为可接受资源的下界，其中值少于或者等于前两个字段中的请求配额。
在两个步骤中执行资源保留。当请求访问在前向方向上行进时，它进行资源预保留，该预保留注册非活跃信道并且定义在传入与传出缓存器之间的信道连接。此第一步骤(保留预注册)防止针对可能由于缺乏下游资源或者由于丢失请求分组所造成的未完成请求而发生资源保留。如果不能分配所请求的配额，则定义所接受的配额，而如果可用资源超过所接受的配额，则所请求的配额设置为可用资源的数量。目的地主机以其中类型字段设置为ACK(确认)的同一格式的分组确认该请求分组。在这一点处，开始资源分配的第二步骤。使用同一路径将ACK分组转发回到源。当中间交换机2 1收到确认分组时，它将在请求分组的前向路径上进行的资源预保留变换成针对给定信道ID的活跃保留。
如果不能分配所请求的配额，则不定义所接受的配额，或者如果所接受的配额超过可用资源，则将请求定义为未满足，而交换机生成其两个请求配额字段均被设置为零的请求确认。当交换机2 1收到其两个请求配额均被设置为零的请求确认分组时，它删除对应信道保留。
如果可以基于活跃保留来分配所请求的配额(或者可接受的配额)但是在考虑预分配时却不能分配，则交换机通过NACK(非确认分组)来确认该请求分组。当交换机收到NACK分组时，它删除针对给定信道的预保留，但是如果信道已经具有活跃保留，则不修改该保留。该源使用对NACK分组的接收作为在当前时间不能满足针对给定信道的保留请求这一信号。
QoS请求分组也可以用于修改现有保留的设置。保留过程类似于新信道保留的情况，唯一显著差别在于：在未满足请求的情况下，交换机21生成NACK而不是ACK分组。
如果所请求的分组或者确认丢失(或者受损)，则源主机等待超时(例如，最大网络往返时间)并且重新发送请求分组。新的请求分组采用同一路径直至它到达目的地或者直至它到达如下交换机21，在该交换机处针对给定信道ID保留配额等于请求配额。
如果BE默认路径在两个方向上相同得到保障，则优选地沿着最佳效力默认路径转发请求分组和确认分组。否则优选使用上述源路由(预定义路径)。
使用同一请求分组来实施资源释放过程，其中在两个方向上的请求配额设置为零。
上文根据本发明更多非限制实施例描述的技术也可以与多个不同总线和网络架构一起使用，所述多个不同总线和网络架构如上文引用的基于Space wire的系统还以及因特网和其它网络协议类型。
另外就此而言以及参照图6、图7和图8，分别示出了设备120A、120B和120C如移动通信设备的各种突出而非限制实施例，这些设备包括用来整体或者部分输送图1的串行链路20的光纤104。在图6、图7和图8的所示实施例中，设备120分割成至少两个部分，分别包括基部部分100A、100C和100E以及第二可移动部分100B、100D、100E。假设各部分包括至少一个功能单元102A、102B(对于图6的实施例)、102C、102D(对于图7的实施例)和102E、102F(对于图8的实施例)，这些功能单元经由通过光纤104输送的串行总线20来连通。功能单元对(例如102A、102B)可以对应于图1中所示功能单元12A、12B。如上所述，功能单元之一可以包括应用引擎、控制处理器单元，而其它功能单元可以包括基带单元。功能单元之一包括与用户接口有关的功能单元(如显示器)或者用户输入设备(如键区或者键盘)，这样的功能单元也在本发明的示例实施例范围内。作为非限制例子，功能单元之一包括数字相机模块或者海量存储设备或者高质量音频复制模块，这样的功能单元也在本发明的示例实施例范围内。
在图6、图7和图8的非限制实施例中，在第一基部单元与第二可移动单元之间的移动可以分别通过箭头A、B和C来指示。例如，在设备120A中，铰接106对(仅示出一个)可以用来沿着箭头A提供旋转，在设备120B中，滑动机构108可以用来沿着箭头B提供横向移动，而在设备120C中，单个铰接(设置为与基部单元100E和可移动单元100F的主表面垂直)可以用来沿着箭头C提供旋转。
在本发明的其它实施例中，可以提供具有三自由度的旋转。此外在本发明的其它实施例中，设备120可以构造为单个单元而不可能旋转和/或横向移动。
在所示实施例中，光纤104表示为在两个功能单元之间以连续方式延伸。然而在其它实施例中，一对或者多对光发射器(例如LED)和光接收器(例如光电二极管)可以用来比如通过允许第一单元相对于第二单元移动的可旋转铰接或者其它机制，来分别在基部单元100A、100C、100E与可移动单元100B、100D、100F之间输送光信号。这样，应当认识到至少部分的光路径可以是自由空间的路径而不是通行经过光管道本身的路径。
根据以上描述，可以认识到这里的公开是一种根据本发明示例实施例的提供数据分组源路由过程的方法、装置和计算机程序产品，其中分组包括：指定了路由跳变数目的SR字段，其中如果SR＝0，则使用默认交换机路由，否则使用源路由；DST字段，该字段的解释依赖于SR字段的状态，使得如果SR＝0，则DST是目的地主机的地址，否则DST指定了在交换机内用于转发分组的端口ID；光源路径字段；以及第一和第二数据完整性字段，其中第一完整性字段至少保护刚才描述的字段，而第二完整性字段保护分组净荷，其中在各中间交换机重新计算第一完整性值。在分组路由过程中通过DST字段的值来定义用于具有源路由的分组的转发方向，其中在将分组转发到下一传出端口之前更新DST字段，如果SR字段大于一，则SR递减一并且去除DST字段，使得净荷的第一字节变成DST，否则SR和DST字段设置为零。当节点收到SR和DST字段均设置为零的分组时，这意味着当前节点是分组目的地。然后也可以利用逻辑路由。
根据本发明又一示例实施例，这里还公开一种在通信网络中提供QoS功能的方法、装置和计算机程序产品，其中网络层实施具有相对保障和最佳效力的QoS，而底下数据链路层在具有绝对QoS保障的管线之间提供物理资源分布，其中具有相对QoS保障和最佳效力保障的流分配给具有绝对QoS保障的管线之一，以及其中数据链路层接受业务作为用于具有绝对保障的各管线的统一流，以及其中基于对物理资源的访问划分来提供绝对QoS保障。
根据本发明另一示例实施例，这里还公开一种为具有严格/硬性QoS保障的每流资源管理提供资源保留、管理和释放的方法、装置和计算机程序产品，其中源经由最佳效力信道将信道请求分组发送到目的地，该请求分组包括：如果在前向方向上使用源路由则用以定义反向方向源路由；指定了在从源到目的地的信道的前向和反向方向上的请求资源配额的字段；以及如下可选字段，这些字段指定了具有少于或者等于所请求的资源配额的值、在前向和反向信道方向上可接受的资源数量，其中在第一步骤中沿着从源到目的地的路径执行资源保留预注册，该预注册对非活跃信道进行注册并且定义在传入与传出缓存器之间的信道连接，而在第二步骤中在从目的地回到源的同一路径上发送请求确认分组，使得网络交换机21在响应中将资源保留预注册变换成活跃保留，否则如果请求确认分组指示了不能进行所请求的资源分配，则交换机21删除先前进行的信道保留。
在所有这些各种示例实施例中，可以在功能单元内以及在功能单元之间通过一个或者多个接线、线缆和/或光纤输送通信。比如通过使用低功率RF或者光信号(例如经由蓝牙TM连接)无线地输送通信也在示例实施例的范围内。
应当认识到，包括可操作用于实施本发明示例实施例的任何电路在内的功能单元12A、12B可以实施于一个或者多个集成电路、模块和/或其它类型的设备中。
以上描述已经通过示例而非限制例子提供了对本发明示例实施例的既完全又具启发性的描述。然而，各种修改和改变根据在结合附图来阅读时的以上描述对于本领域技术人员而言可以变得明显。仅作为一些例子，本领域技术人员可以尝试使用其它类似或者等效的消息类型、消息字段和字段在分组中的次序。另外，两个或者更多功能单元如单元12A、12B无需包含于同一封装内。例如，一个功能单元可以是机械和/或电/光耦合到终端10的附加附件。另外，通信链路20可以使用多值逻辑级或者二进制逻辑级或者任何用于编码、代表和发送数据的适当格式。另外，通过通信链路20发送的数据可以是自钟控的或者可以利用分开的同步时钟。然而，对本发明教导的所有这样和类似的修改仍然将落入本发明非限制实施例的范围内。
另外，在没有对应使用其它特征时，仍可有利地运用本发明的各种非限制实施例的一些特征。这样，以上描述应当被认为仅仅是说明本发明的原理、教导和示例实施例而不是对它们进行限制。

Claims (48)

1.一种方法，包括：
编写数据分组，所述数据分组包括：第一字段，所述第一字段具有指定了路由跳变数目的值，其中所述第一字段的一个值指定了使用交换机的默认路由，否则使用源路由；以及第二字段，所述第二字段的解释依赖于所述第一字段的值，使得如果所述第一字段具有所述一个值，则所述第二字段的内容解释为目的地主机的地址，否则所述第二字段的内容指定了在所述交换机内用于转发所述分组的端口ID；以及
通过通信链路发送所述编写的数据分组。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述通信链路包括串行链路。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述通信链路包括光链路。
4.根据权利要求1所述的方法，其中编写还包括提供第一和第二数据完整性字段，其中所述第一数据完整性字段至少保护所述第一和第二字段，而所述第二数据完整性字段保护所述数据分组的净荷，其中在中间交换机重新计算所述第一完整性值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在数据分组寻路由过程中，通过所述第二字段的值来定义用于具有源路由的所述数据分组的转发方向，其中在将所述数据分组转发到下一传出端口之前更新所述第二字段。
6.根据权利要求5所述的方法，其中如果所述第一字段的值大于一，则所述第一字段递减一并且去除所述第二字段，使得所述数据分组的净荷的所述第一字节被解释为所述第二字段，否则所述第一和第二字节的值设置为零以便指示用于接收所述数据分组的节点是用于所述数据分组的目的地节点。
7.一种包括计算机指令的实施于计算机可读介质上的计算机程序产品，对所述程序指令的执行实现如下操作：
编写数据分组，所述数据分组包括：第一字段，所述第一字段具有指定了路由跳变数目的值，其中所述第一字段的一个值指定了使用交换机的默认路由，否则使用源路由；以及第二字段，所述第二字段的解释依赖于所述第一字段的值，使得如果所述第一字段具有所述一个值，则所述第二字段的内容解释为目的地主机的地址，否则所述第二字段的内容指定了在所述交换机内用于转发所述分组的端口ID；以及
通过通信链路发送所述编写的数据分组。
8.根据权利要求7所述的计算机程序产品，其中所述通信链路包括串行链路。
9.根据权利要求7所述的计算机程序产品，其中所述通信链路包括光链路。
10.根据权利要求7所述的计算机程序产品，其中所述编写操作还包括提供第一和第二数据完整性字段，其中所述第一数据完整性字段至少保护所述第一和第二字段，而所述第二数据完整性字段保护所述数据分组的净荷，其中在中间交换机重新计算所述第一完整性值。
11.根据权利要求7所述的计算机程序产品，其中在数据分组寻路由过程中，通过所述第二字段的值来定义用于具有源路由的所述数据分组的转发方向，其中在将所述数据分组转发到下一传出端口之前更新所述第二字段。
12.根据权利要求11所述的计算机程序产品，其中如果所述第一字段的值大于一，则所述第一字段递减一并且去除所述第二字段，使得所述数据分组的净荷的所述第一字节被解释为所述第二字段，否则所述第一和第二字节的值设置为零以便指示用于接收所述数据分组的节点是用于所述数据分组的目的地节点。
13.一种设备，包括：
第一功能单元，用以编写数据分组，所述数据分组包括：第一字段，所述第一字段具有指定了路由跳变数目的值，其中所述第一字段的一个值指定了使用交换机的默认路由，否则使用源路由；以及第二字段，所述第二字段的解释依赖于所述第一字段的值，使得如果所述第一字段具有所述一个值，则所述第二字段的内容解释为目的地主机的地址，否则所述第二字段的内容指定了在所述交换机内用于转发所述分组的端口ID；以及
通信链路，耦合到所述第一功能单元的输出，用于将所述编写的数据分组传送到第二功能单元。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述通信链路包括串行链路。
15.根据权利要求13所述的设备，其中所述通信链路包括光链路。
16.根据权利要求15所述的设备，其中所述第一功能单元位于所述设备的第一部分中，其中所述第二功能单元位于所述设备的第二部分中，以及其中所述光链路通行经过允许所述第一部分相对于所述第二部分移动的机构。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述机构包括可旋转铰接。
18.根据权利要求13所述的设备，其中所述第一功能单元提供第一和第二数据完整性字段，其中所述第一数据完整性字段至少保护所述第一和第二字段，而所述第二数据完整性字段保护所述数据分组的净荷，其中在中间交换机重新计算所述第一完整性值。
19.根据权利要求13所述的设备，其中在数据分组寻路由过程中，通过所述第二字段的值来定义用于具有源路由的所述数据分组的转发方向，其中在将所述数据分组转发到下一传出端口之前更新所述第二字段。
20.根据权利要求13所述的设备，其中如果所述第一字段的值大于一，则所述第一字段递减一并且去除所述第二字段，使得所述数据分组的净荷的所述第一字节被解释为所述第二字段，否则所述第一和第二字节的值设置为零以便指示用于接收所述数据分组的节点是用于所述数据分组的目的地节点。
21.一种方法，包括：
在第一协议层中实施具有相对服务质量(QoS)保障和最佳效力的QoS；以及
在底下的第二协议层中，在具有绝对QoS保障的数据管线之间提供物理资源分布，其中具有相对QoS保障和最佳效力的那些数据流分配给具有绝对QoS保障的数据管线，其中所述第二协议层接收业务作为用于具有绝对保障的各数据管线的统一流，其中基于对物理资源的访问划分来提供绝对QoS保障。
22.根据权利要求21所述的方法，其中用来在功能单元之间输送所述数据管线的通信链路包括串行链路。
23.根据权利要求21所述的方法，其中用来在功能单元之间输送所述数据管线的通信链路包括光链路。
24.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一协议层包括网络层，以及其中所述第二协议层包括数据链路层。
25.一种包括计算机指令的实施于计算机可读介质上的计算机程序产品，对所述程序指令的执行实现如下操作：
在第一协议层中实施具有相对服务质量(QoS)保障和最佳效力的QoS；以及
在底下的第二协议层中，在具有绝对QoS保障的数据管线之间提供物理资源分布，其中具有相对QoS保障和最佳效力的那些数据流分配给具有绝对QoS保障的数据管线，以及其中所述第二协议层接收业务作为用于具有绝对保障的各数据管线的统一流，其中基于对物理资源的访问划分来提供绝对QoS保障。
26.根据权利要求25所述的计算机程序产品，其中用来在功能单元之间输送所述数据管线的通信链路包括串行链路。
27.根据权利要求25所述的计算机程序产品，其中用来在功能单元之间输送所述数据管线的通信链路包括光链路。
28.根据权利要求25所述的计算机程序产品，其中所述第一协议层包括网络层，以及其中所述第二协议层包括数据链路层。
29.一种设备，包括：
第一功能单元，包括：第一协议层，实施具有相对服务质量(QoS)保障和最佳效力的QoS；以及底下的第二协议层，在具有绝对QoS保障的数据管线之间提供物理资源分布，其中具有相对QoS保障和最佳效力的那些数据流分配给具有绝对QoS保障的数据管线，其中所述第二协议层接收数据业务作为用于具有绝对保障的各数据管线；以及
通信链路，耦合到所述第二功能单元的输出，用于将数据业务传送到第二功能单元。
30.根据权利要求29所述的设备，其中所述通信链路包括串行链路。
31.根据权利要求29所述的设备，其中所述通信链路包括光链路。
32.根据权利要求31所述的设备，其中所述第一功能单元位于所述设备的第一部分中，其中所述第二功能单元位于所述设备的第二部分中，以及其中所述光链路通行经过允许所述第一部分相对于所述第二部分移动的机构。
33.根据权利要求32所述的设备，其中所述机构包括可旋转铰接。
34.根据权利要求29所述的设备，其中所述第一协议层包括网络层，以及其中所述第二协议层包括数据链路层。
35.一种方法，包括：
通过以下步骤为具有严格/硬性服务质量(QoS)保障的每数据流资源管理提供资源保留、管理和释放：
经由通信链路的最佳效力信道来从源发送信道请求分组到目的地，所述请求分组包括：如果在前向方向上使用源路由则用以定义反向方向源路由的信息；以及指定了在从源到目的地的信道的前向和反向方向上的请求资源配额的字段，其中：
在第一步骤中，沿着从所述源到所述目的地的路径执行资源保留预注册，以便注册非活跃信道并且定义在传入与传出缓存器之间的信道连接；以及
在第二步骤中，在从所述目的地回到所述源的同一路径上发送请求确认分组，使得交换机在响应中将所述资源保留预注册变换成活跃保留，否则如果所述请求确认分组指示了不能进行所请求的资源分配，则所述交换机删除先前进行的信道保留。
36.根据权利要求35所述的方法，还包括指定具有少于或者等于所请求的资源配额的值、在前向和反向信道方向上可接受的资源数量。
37.根据权利要求35所述的方法，其中所述通信链路包括串行链路。
38.根据权利要求35所述的方法，其中所述通信链路包括光链路。
39.一种包括计算机指令的实施于计算机可读介质上的计算机程序产品，对所述程序指令的执行实现如下操作：
通过以下步骤为具有严格/硬性服务质量(QoS)保障的每数据流资源管理提供资源保留、管理和释放：
经由通信链路的最佳效力信道从源发送信道请求分组到目的地，所述请求分组包括：如果在前向方向上使用源路由则用以定义反向方向源路由的信息；以及指定了在从源到目的地的信道的前向和反向方向上的请求资源配额的字段，其中：
在第一步骤中，沿着从所述源到所述目的地的路径执行资源保留预注册，以便注册非活跃信道并且定义在传入与传出缓存器之间的信道连接；以及
在第二步骤中，在从所述目的地回到所述源的同一路径上发送请求确认分组，使得交换机在响应中将所述资源保留预注册变换成活跃保留，否则如果所述请求确认分组指示了不能进行所请求的资源分配，则所述交换机删除先前进行的信道保留。
40.根据权利要求39所述的计算机程序产品，还包括指定具有少于或者等于所请求的资源配额的值、在前向和反向信道方向上可接受的资源数量。
41.根据权利要求39所述的计算机程序产品，其中所述通信链路包括串行链路。
42.根据权利要求39所述的计算机程序产品，其中所述通信链路包括光链路。
43.一种设备，包括：
第一功能单元，经由通信链路耦合到第二功能单元；以及
用于通过以下步骤为具有严格/硬性服务质量(QoS)保障的每数据流资源管理提供资源保留、管理和释放的装置：经由通信链路的最佳效力信道从源功能单元发送信道请求分组到目的地功能单元，所述请求分组包括：如果在前向方向上使用源路由则用以定义反向方向源路由的信息；以及指定了在从源到目的地的信道的前向和反向方向上的请求资源配额的字段，其中：在第一步骤中，沿着从所述源功能单元到所述目的地功能单元的路径执行资源保留预注册，以便注册非活跃信道并且定义在传入与传出缓存器之间的信道连接；以及在第二步骤中，在从所述目的地功能单元回到所述源功能单元的同一路径上发送请求确认分组，使得交换机在响应中将所述资源保留预注册变换成活跃保留，否则如果所述请求确认分组指示了不能进行所请求的资源分配，则所述交换机删除先前进行的信道保留。
44.根据权利要求43所述的设备，所述提供装置还可操作用以指定具有少于或者等于所请求的资源配额的值、在前向和反向信道方向上可接受的资源数量。
45.根据权利要求43所述的设备，其中所述通信链路包括串行链路。
46.根据权利要求43所述的设备，其中所述通信链路包括光链路。
47.根据权利要求46所述的设备，其中所述第一功能单元位于所述设备的第一部分中，其中所述第二功能单元位于所述设备的第二部分中，以及其中所述光链路通行经过允许所述第一部分相对于所述第二部分移动的机构。
48.根据权利要求47所述的设备，其中所述机构包括可旋转铰接。
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