CN102893555B - 用于分组网中的时钟分布的速率可变型组播传输 - Google Patents

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Abstract

在至少一些实施例中，本发明包括一种设备，所述设备包括分组网中组播多个报文的根节点。所述设备还包括耦接到所述根节点的中间节点，以及耦接到所述中间节点的多个叶子节点。所述根节点、所述中间节点和所述多个叶子节点以树形拓扑布局。所述中间节点以某一数据速率从所述根节点接收所述报文，所述数据速率等于具有最大数据速率的所述叶子节点的数据速率。所述报文以多个不同数据速率从所述中间节点组播到所述多个叶子节点中的每个叶子节点，以使所述多个叶子节点中的每个特定叶子节点以对应于所述多个叶子节点中的所述特定叶子节点的数据速率的数据速率来接收所述报文。

Description

用于分组网中的时钟分布的速率可变型组播传输
本发明要求2010年2月16日由米歇尔·欧莱特等人递交的发明名称为“用于分组网中的时钟分布的速率可变型组播传输”的申请号为61/304,983的美国临时专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以全文引入的方式并入本文本中。
发明背景
现代通信和数据网络由在网络中传输数据的节点组成。节点可包括在网络中传输各个数据报文或数据帧的路由器、交换机、网桥或其组合。一些网络可提供不使用中间节点上的预配置路由即将数据帧或数据报文从网络中的一个节点转发到另一个节点的数据服务。其他网络可沿预配置或预建立的路径，将数据帧或数据报文从网络中的一个节点转发到另一个节点。在网络中转发的报文可以是单播报文，其经由多个相应点对点(P2P)链路传输到多个节点。或者，在网络中转发的报文可以是组播报文，其经由点对多点(P2MP)链路或树传输到多个节点。
发明内容
在一个实施例中，本发明包括一种设备，所述设备包括分组网中组播多个报文的根节点。所述设备还包括耦接到所述根节点的一个或多个内部节点；以及多个叶子节点，这些叶子节点中的每个叶子节点耦接到所述内部节点中的一个内部节点。所述根节点、所述内部节点和所述多个叶子节点均以树形拓扑布局。所述内部节点以某一数据速率从所述根节点接收报文，所述数据速率等于具有最大数据速率的所述叶子节点的数据速率。报文以多个不同数据速率从所述内部节点组播到所述多个叶子节点中的每个叶子节点，以使所述多个叶子节点中的每个特定叶子节点以对应于所述多个叶子节点中的所述特定叶子节点的数据速率的数据速率来接收报文；其中所述内部节点包括一个或多个表，这些表中包括与多个输出链路关联的多个下游数据速率，以及与输入链路关联的上游数据速率，且其中所述上游数据速率对应于最大下游数据速率，所述叶子节点的数据速率可播发到所述内部节点，所述内部节点收集所有在下游链路上接收的下游数据速率，并将所述数据速率保存在表中，确定所接收的最大下游数据速率，所述内部节点转而将所述最大下游数据速率播发到所述根节点，所述根节点收集到从下游链路接收的所有播发的下游数据速率，确定所述多个叶子的所有下游数据速率中的最大下游数据速。
在另一个实施例中，本发明包括一种网络部件，所述网络部件包括报文复制块，其耦接到输入链路并用于复制以上游数据速率在所述输入链路上接收的多个报文并保存在表中，所述上游数据速率等于具有最大数据速率的叶子节点的数据速率，其中所述网络部件耦接到根节点，所述叶子节点耦接到所述网络部件，以树形拓扑布局，所述网络部件还包括多个报文丢弃块，其耦接到所述报文复制块和多个输出链路，且用于穿通或减少所接收的一些报文，以匹配与所述输出链路关联的多个下游数据速率，其中所述网络部件收集所有在下游链路上接收的下游数据速率，并将最大下游数据速率播发到下一上游网络部件，直到根节点收集到从下游链路接收的所有播发的下游数据速率，确定叶子节点的所有下游数据速率中的最大下游数据速率，所述上游数据速率为所述最大下游数据速率；如果所述输入链路的所述上游数据速率约等于所述相应输出链路的所述下游数据速率，则所述报文丢弃块中的每个报文丢弃块不进行进一步处理即穿通所接收的报文。
在第三方面中，本发明包括一种方法。所述方法包括：经由多个输出链路从多个下游节点接收所播发的多个下游数据速率。所述方法还包括：将对应于所接收的最大下游数据速率的上游数据速率分配给输入链路。所述方法进一步包括经由所述输入链路将所述上游数据速率播发到上游节点，直到根节点收集到从下游链路接收的所有播发的下游数据速率，确定叶子节点的所有下游数据速率中的最大下游数据速率，所述上游数据速率为所述最大下游数据速率，其中所述下游节点包括分组网中的多个内部节点，或耦接到所述分组网的多个叶子节点，且其中所述上游节点对应于所述分组网中的上游内部节点，或耦接到所述分组网的根节点。
结合附图和所附权利要求书的以下详细描述有助于更清楚地了解本发明的这些和其他特征。
附图简述
为了更完整地了解本发明，现参考以下结合附图和具体实施方式进行的简要描述，其中相同参考标号表示相同部分。
图1是报文组播方案的一个实施例的示意图。
图2是报文单播方案的一个实施例的示意图。
图3是时钟分布方案的一个实施例的示意图。
图4是组播时钟分布方案的一个实施例的示意图。
图5是单播时钟分布方案的一个实施例的示意图。
图6是速率可变型组播方案的一个实施例的示意图。
图7是速率可变型组播时钟分布方案的另一个实施例的示意图。
图8是组播转发和丢弃方案的一个实施例的示意图。
图9是速率可变型组播方法的一个实施例的流程图。
图10是发射器/接收器单元的一个实施例的示意图。
图11是通用计算机系统的一个实施例的示意图。
具体实施方式
首先应理解，尽管下文提供一项或多项实施例的说明性实施方案，但所揭示的系统和/或方法可使用任何数目的技术来实施，无论该技术是否是当前已知的或现有的。本发明决不应限于下文所说明的说明性实施方案、附图和技术，包括本文本所说明并描述的示例性设计和实施方案，而是可在所附权利要求书的范围以及其等效物的完整范围内修改。
本文本揭示一种系统和方法，其提供用于分组网中的时钟分布的速率可变型组播传输。所述速率可变型组播传输可由组播源提供给多个组播接收器。所述接收器可以不同速率从来源接收组播报文形式的相似组播传输。所述组播报文可用于将接收器上的时钟频率和/或时间与，例如，来源的时钟进行同步。例如，可根据不同链路带宽和/或接收器的处理能力，以可能与接收器的不同时钟速率匹配的不同速率将组播报文传输到接收器。
图1所示是典型报文组播方案100，其可用于在分组网中传输报文。报文组播方案100可实施于源节点或根节点110与多个叶子节点120之间，这些节点可全部耦接到分组网130。例如，分组网130可以是以太网、互联网协议(IP)网、多协议标记交换(MPLS)网，或其他任何分组交换网(PSN)。
根节点110可以是用于接收、发射和/或转发与分组网130关联的报文的任何节点、装置或部件，同样地，叶子节点120也是如此。具体而言，在报文组播方案100中，根节点110可以是多个报文的发射器，而叶子节点120可以是这些报文的接收器。相同或相似的报文可进行复制，并经由树形拓扑中的多个链路，例如P2MP链路发送到每个叶子节点120。例如，可通过组播树分布树形拓扑，例如以太网树(E-Tree)服务将报文分配给叶子节点120。在一个实施例中，树形拓扑可按照以引入方式并入本文本中的电气和电子工程师协会(IEEE)标准802.1aq中的描述生成。
树或P2MP链路可包括多个链路或路径，例如，分组网130中的多个链路或路径，其可能将每个叶子节点120耦接到根节点110。所述链路或路径可耦接到分组网130中的多个内部节点(未图示)。内部节点可根据需要接收并复制报文，然后将这些报文转发到叶子节点120。通常情况下，报文可经由P2MP链路从根节点110发射，并以大致相同的数据速率被叶子节点120接收。这用每个叶子节点120的相同实线箭头类型表示。到达内部节点并在其中复制的报文还可具有与根节点110和叶子节点120大致相同的数据速率。例如，相对于根节点必须自己复制(每个叶子的)报文，然后才能将报文发送到内部节点以到达叶子节点的报文单播方案，报文组播方案100可有效地使用网络带宽，方法是让内部节点复制从根节点发送到叶子的报文。组播可减少根节点的处理和业务量，同时将由内部节点转发的报文数目降至最小。
图2所示是典型报文单播方案200，其可用于在分组网中传输报文。报文单播方案200可实施于源节点或根节点210与多个叶子节点220之间，这些节点可全部耦接到分组网。分组网230、根节点210和叶子节点220可分别类似于分组网130、根节点110和叶子节点120。
但是，根节点210可将多个相似或不同报文传输到叶子节点220。内部节点(未图示)可经由多个相应链路，例如P2P链路将报文转发到叶子节点220。关联于根节点与叶子节点220之间的每个链路可单独或独立于其他叶子节点220的其他链路而建立。每个P2P链路可以相似或不同速率传输源自其他链路的相似或不同报文。这用叶子节点220的不同实线和虚线箭头类型表示。链路可耦接到分组网230中的多个内部节点(未图示)。内部节点可接收报文，且例如在不进行复制的情况下将报文转发到叶子节点220。
相对于报文组播方案100，报文单播方案200所使用的数据速率可能更高，且网络带宽利用率可能下降。例如，报文组播方案100中传输的总数据速率可约等于每个叶子节点120接收的数据速率，而报文单播方案200中传输的总数据速率可约等于所有叶子节点220接收的数据速率的和。因此，在数据处理、带宽占用和/或所传输的业务量方面，报文组播方案100比报文单播方案200的要求低。
图3所示是时钟分布方案300，其用于同步或校准主时钟与多个从时钟之间的时钟/定时。时钟分布方案300可实施于源节点或根节点310与多个叶子节点320之间，这些节点可全部耦接到分组网。分组网330、根节点310和叶子节点320可分别经配置以大体类似于分组网130、根节点110和叶子节点120。
具体而言，根节点310可包括或可耦接到主时钟(未图示)，且叶子节点320可包括或可耦接到多个相应从时钟(未图示)。主时钟和从时钟可用于控制源节点310和叶子节点320的传输和/或处理时间。时钟分布方案300可用于将从时钟的频率和/或时间与主时钟同步，例如，以同步根节点310与叶子节点320之间的通信。可使用多个时间戳或同步信息将各个从时钟的频率/时间与主时钟的频率/时间校准，其中所述多个时间戳或同步信息可在根节点310与叶子节点320之间传输的多个报文中发送。相同时间戳或同步信息可从根节点310传输到每个叶子节点320。
同步信息可以单向方式，例如仅向下游，从根节点310发送到叶子节点320。或者，根节点310和叶子节点320可以双向方式，例如向下游和上游，交换同步信息。单向和双向频率/时间分布方案的实例如以引入方式并入本文本中的IEEE 1588所述。此外，每个叶子节点320可用于以相应从时钟速率接收同步信息。叶子节点320的速率可根据不同网络条件变化，例如微波链路与光纤链路、不同自适应时钟恢复实施方案、不同报文时延抖动容限，和/或不同振荡质量。
例如，根节点310可用于通过单向方案、双向方案，或同时通过这两个方案，以主时钟速率rm传输多个报文中的频率和/或时间信息。报文可包括相同时间和频率信息。叶子节点320中的第一叶子节点320可用于通过单向方案，以第一从速率rs1接收报文中的频率信息。第二叶子节点320也可用于通过双向方案，以第二从速率rs2接收报文中的频率信息，并与根节点310交换频率信息。第三叶子节点320也可用于通过双向方案，以第三从速率rs3接收报文中的时间信息，并与根节点310交换时间信息。图3中用不同图案来表示以不同速率将报文传输到叶子节点320。单向方案用单个实线箭头进行图示，而双向方案用两个相反的实线箭头进行图示。
图4所示是组播时钟分布方案400的一个实施例，其可使用报文组播方案来实施时钟(例如，时间/频率)分布方案。例如，组播时钟分布方案400可使用报文组播方案100来实施时钟分布方案300。组播时钟分布方案400可实施于源节点或根节点410与多个叶子节点420之间，这些节点可全部耦接到分组网430。分组网430也可包括多个内部节点432。分组网430、根节点410和叶子节点420可分别经配置以大体类似于分组网130、根节点110和叶子节点120。内部节点432可以是用于在分组网430中接收、发射和/或转发报文的任何节点、装置或部件。
例如，根节点410可通过单向和/或双向方案，以主时钟速率rm将多个报文中的频率和/或时间信息传输到叶子节点420。内部节点432可以大致相同的数据速率接收、复制报文，并将其转发到叶子节点420。例如，第一内部节点432(n1)可从根节点410接收报文；复制所述报文；以第一数据速率(rd11)经由第一链路将所述报文的第一副本转发到第二内部节点432(n2)；并以第二数据速率(rd12)经由第二链路将所述报文的第二副本转发到第三内部节点432(n3)。第二内部节点432可从第一内部节点432接收报文；复制所述报文；以第三数据速率(rd21)经由第三链路将所述报文的第一副本转发到第一叶子节点420；并以第四数据速率(rd22)经由第四链路将所述报文的第二副本转发到第二叶子节点420。同样地，第三内部节点432可从第一内部节点432接收报文，并以第五数据速率(rd31)经由第五链路将所述报文转发到第三叶子节点420。
通过使用该报文组播方案，内部节点432和相应链路的数据速率可大致相等，从而增加分组网430中的带宽占用。因此，rd11、rd12、rd21、rd22和rd23可全部约等于rm。例如，每个数据速率可等于约每秒20条消息。图4中用相同图案来表示以大致相同速率传输的相同报文。但是，叶子节点420接收的数据速率可能未有效满足叶子节点420的不同数据速率要求。例如，第一叶子节点420、第二叶子节点420和第三叶子节点420可分别具有第一从速率rs1、第二从速率rs2和第三从速率rs3，这些从速率可基于不同网络条件而不同。所述三个叶子节点420可从分组网430接收大致相同的数据速率，该数据速率可大于或小于各个相应从速率。
图5所示是单播时钟分布方案500的一个实施例，其可使用报文单播方案来实施时钟(例如，时间/频率)分布方案。例如，组播时钟分布方案500可使用报文单播方案200来实施时钟分布方案300。单播时钟分布方案500可实施于源节点或根节点510与多个叶子节点520之间，这些节点可全部耦接到分组网530。分组网530也可包括多个内部节点532。分组网530、根节点510和叶子节点520可分别经配置以大体类似于分组网230、根节点210和叶子节点220。内部节点532可以是用于在分组网530中接收、发射和/或转发报文的任何节点、装置或部件。
例如，根节点510可通过单向和/或双向方案，以主时钟速率rm将多个报文中的频率和/或时间信息传输到叶子节点520。与组播时钟分布方案400不同，根节点510可满足叶子节点420的从时钟的不同数据速率要求，方法是以叶子节点520的不同数据速率来传输不同报文组(图5中用不同图案表示)。具体而言，从源节点510传输的总数据速率可约等于所有从速率的和，例如rm＝rsi，其中i是叶子节点520的数量。内部节点532可正确地接收报文，并将其转发到指定叶子节点520。内部节点532可以相应数据速率rdij在多个链路上转发报文，其中i表示内部节点532，且j表示一个相应链路。链路数据速率rdij可约等于在链路上转发的所有从速率的和。
例如，如果有三个叶子节点520，则从源节点510传输的总数据速率可为rm＝rs1+rs2+rs3，其中rs1、rs2和rs3是三个叶子节点520的从速率。例如，如果rs1和rs2均等于约每秒10条消息，且rs3等于约每秒20条消息，则rm可等于约每秒40条消息。具体而言，第一内部节点532(n1)可以总数据速率rm从根节点510接收所有报文。第一内部节点532随后可以第一数据速率(rd11)在第一链路上将计划发送给第一叶子节点520和第二叶子节点520的报文转发到第二内部节点532(n2)；并以第二数据速率(rd12)在第二链路上将计划发送给第三叶子节点520的报文转发到第三内部节点532(n3)。第一数据速率可约等于第一叶子节点520的第一从速率和第二叶子节点520的第二从速率的和，例如，rd11＝rs1+rs2。例如，如果rs1和rs2均等于约每秒10条消息，且rs3等于约每秒20条消息，则rd11可等于约每秒20条消息，且rd12可等于约每秒20条消息。第二数据速率可约等于第三叶子节点520的第三从速率，例如，rd12＝rs3。
第二内部节点532可以第三数据速率(rd21)在第三链路上转发计划发送给第一叶子节点520的报文；并以第四数据速率(rd22)在第四链路上转发计划发送给第二叶子节点520的报文。第三数据速率可约等于第一叶子节点520的第一从速率，例如，rd21＝rs1，且第四数据速率可约等于第二叶子节点520的第二从速率，例如，rd22＝rs2。同样地，第三内部节点532可以第五数据速率(rd31)在第五链路上转发计划发送给第三叶子节点520的报文。第五数据速率可约等于第三叶子节点520的第三从速率，例如，rd31＝rs3。
通过使用该报文单播方案，可满足各个叶子节点520的数据速率，其中每个叶子节点520可以接近其相应从速率的数据速率来接收指定报文。但是，这可能需要以叶子节点520的所有数据速率来在分组网530中传输报文。例如，相对于上述报文组播方案，这可能增加业务量并需要进行更多业务工程和/或网络容量规划，且还可能需要对主从节点进行额外配置。通过使用该方案产生的高优先级网络带宽总量可能十分巨大，例如在微蜂窝型基站移动回程的情况下，其中大量从时钟(例如，约数万)可耦接到单个主时钟。此外，该报文单播方案可能不适于某些用于报文组播方案的网络协议，例如以引入方式并入本文本中的IEEE 1588协议，或可能与这些网络协议不兼容。
图6所示是速率可变型组播方案600的一个实施例，其可用于在分组网中传输报文。速率可变型组播方案600可实施于源节点或根节点610与多个叶子节点620之间，这些节点可全部耦接到分组网630。分组网630、根节点610和叶子节点620可分别经配置以大体类似于分组网130、根节点110和叶子节点120。例如，速率可变型组播方案600可通过相对于报文单播方案而降低所用数据速率来有效地使用网络带宽利用率，且与典型报文组播方案不同，所述速率可变型组播方案还可满足叶子节点420的不同数据速率要求。
根节点610可以约等于叶子节点620的最高数据速率的初始数据速率来传输多个报文。分组网630中的多个内部节点(未图示)可在下游以相同或较小速率来接收、复制和转发相同或相似报文，从而满足叶子节点620的不同数据速率。叶子节点620的数据速率可播发到上游内部节点，这些内部节点转而将所有数据速率播发到根节点610，如下文详细所述。每个内部节点可接收由所有输出链路上的下一跳或内部节点播发的、可能等于最大数据速率的数据速率。随后，每个内部节点可在每个输出链路上转发与下一跳所播发的数据速率相同或较小的数据速率，直到每个叶子节点620最终以叶子节点所播发的数据速率来接收报文。因此，树中的每个子链路(或P2MP链路)可以相似或不同速率传输与其他子链路相同或相似的报文。这用叶子节点620的不同实线、虚线或点线箭头表示。
速率可变型组播方案600可适用于以下网络应用：组播网的成员可能需要相同信息，但以不同速率获取信息，这可能难以使用报文组播方案100等典型报文组播方案来实现。相反，速率可变型组播方案600可支持速率可变型接收器的组播业务。例如，通过使用速率可变型组播方案600，视频源或根节点可将相对较高速率的视频内容传输到一组高速率或容量接收器，并将较低速率的视频内容传输到另一组低速率或容量接收器。使用速率可变型组播方案600的另一实例是在移动回程中，其中包括从时钟的无线基站可耦接到分组网，且可从网络中的主时钟接收定时参考信号。
通常情况下，从节点或叶子节点要求满足性能指标(例如，网络漂移极限、分频偏移等)的同步信息速率(rsi)可与分组网特性和相应的从时钟设计关联。该速率可随各种分组网损伤(例如，时延、时延抖动、媒介类型等)、分组选择和过滤算法，和/或从节点中所用的振荡器而变。例如，相对于光纤环境而言，微波环境中从节点要求的同步信息速率可能较高。同步信息速率也可取决于从节点的操作状态。例如，相对于稳态阶段而言，预热阶段期间要求的速率可能较高。网络重排之后的阶段内也是如此。预热阶段可能持续几分钟/小时，而重排可能持续几秒种。在这种情况下，速率可变型组播方案600可用于支持组播寻址，并对从主到从的信息提供独立速率。此类系统可仿真单播系统的某些特性，但也具备组播系统的优点。
图7所示是速率可变型组播时钟分布方案700的一个实施例，其可使用可变型组播方案600来进行实施。速率可变型组播时钟分布方案700可实施于源节点或根节点710与多个叶子节点720之间，这些节点可全部耦接到分组网730。分组网730也可包括多个内部节点732。分组网730、根节点710和叶子节点720可分别经配置以大体类似于分组网130、根节点110和叶子节点120。内部节点732可以是用于在分组网730中接收、发射和/或转发报文的任何节点、装置或部件。
例如使用IEEE 802.1ag等组播协议在根节点710与叶子节点720之间建立树形拓扑(或P2MP链路)之后，叶子节点720可将自己的从速率rsi播发到分组网730和根节点710。每个叶子节点720可将自己的从速率播发到下一上游内部节点732(ni)，这些上游内部节点732可经由下游链路直接耦接到叶子节点720。内部节点732可收集所有在下游链路上接收的数据速率rdij，并将这些数据速率保存在表中。这些速率可以二次幂的形式表示，例如，以减小播发业务量的大小。例如，播发速率可从约每秒1/64条消息到约每秒256条消息之间变化。随后，内部节点732可确定所接收的最大数据速率ruij，并将该最大数据速率播发到下一上游内部节点732。该过程可重复，直到根节点710收集到从下游链路接收的所有播发的数据速率，并将这些数据速率保存在表中，然后确定叶子节点720的所有数据速率中的最大数据速率rm。
例如，第一叶子节点720可将第一从速率rs1＝r播发到可直接耦接到第一叶子节点720的第一上游内部节点732(n2)。同样地，可直接耦接到相同第一上游内部节点732(n2)的第二叶子节点720和第三叶子节点720可分别将第二从速率rs2＝r/2和第三从速率rs3＝r/4播发到第一上游内部节点732(n2)。从速率rs1、rs2和rs3可分别经由第一上游内部节点732(n2)的第一下游链路、第二下游链路和第三下游链路发送。第一上游内部节点732(n2)可收集所接收的从速率，并将每个从速率分配给相应的表791中的相应下游链路，例如下游速率列中的相应下游链路。例如，第一下游数据速率rd21可设置成rs1或r，第二下游数据速率rd22可设置成rs2或r/2，且第三下游数据速率rd23可设置成rs3或r/4。随后，第一上游内部节点732(n2)可确定最大下游数据速率，并将该最大下游数据速率分配给相应的表791中的相应上游链路，例如上游速率列中的相应上游链路。例如，上游数据速率ru21可设置成max{rd21,rd22,rd23}＝r。表791可存储在第一上游内部节点732(n2)或分组网730中，且也可包括第一上游内部节点732的节点标识符(ID)，例如n2。
此外，可直接耦接到相同第二上游内部节点732(n3)的第四叶子节点720和第五叶子节点720可分别将第四从速率rs4＝r/4和第五从速率rs5＝r/2播发到第二上游内部节点732(n3)。从速率rs4和rs4可分别经由第二上游内部节点732(n3)的第一下游链路和第二下游链路发送。第二上游内部节点732(n3)可收集所接收的从速率，并将每个从速率分配给相应的表792中的相应下游链路，例如下游速率列中的相应下游链路。例如，第一下游数据速率rd31可设置成rs4或r/4，第二下游数据速率rd32可设置成rs5或r/2。随后，第二上游内部节点732(n3)可确定最大下游数据速率，并将该最大下游数据速率分配给相应的表792中的相应上游链路，例如上游速率列中的相应上游链路。例如，上游数据速率ru31可设置成max{rd31,rd32}＝r/2。表792可存储在第二上游内部节点732(n3)或分组网730中，且也可包括第二上游内部节点732的节点ID，例如n3。
第一上游内部节点732可将自己的上游数据速率ru21＝r播发到可直接耦接到第一上游内部节点732(n2)的第三上游内部节点732(n1)。同样地，也可直接耦接到第三上游内部节点732(n1)的第二上游内部节点732(n3)可将自己的上游数据速率ru31＝r/2播发到第三上游内部节点732(n1)。上游数据速率ru21和ru31可经由第三上游内部节点732(n1)的第一下游链路和第二下游链路发送。第三上游内部节点732(n1)可收集所接收的数据速率，并将每个数据速率分配给相应的表793中的相应下游链路，例如下游速率列中的相应下游链路。例如，第一下游数据速率rd11可设置成ru21或r，第二下游数据速率rd12可设置成ru31或r/2。随后，第三上游内部节点732(n1)可确定最大下游数据速率，并将该最大下游数据速率分配给相应的表793中的相应上游链路，例如上游速率列中的相应上游链路。例如，上游数据速率ru11可设置成max{rd11,rd12}＝r。表793可存储在第三上游内部节点732(n1)或分组网730中，且也可包括第三上游内部节点732的节点ID，例如n1。
随后，第三上游内部节点732(n1)可将自己的上游数据速率ru11＝r播发到可直接耦接到第三上游内部节点732(n1)的根节点710。上游数据速率ru11可经由根节点710的下游链路发送，其中根节点710可将自己的主速率设置成相应的表794中的接收数据速率，例如下游速率列中的接收数据速率。例如，主速率rm可设置成ru11或r。主速率也可对应于叶子节点720的从速率的最大数据速率。表794可存储在根节点710或分组网730中，且也可包括根节点710的、指示主节点或源节点的节点ID。
确定主速率或从速率的最大数据速率后，根节点710可以主速率经由内部节点732将可能包括频率/时间同步信息的多个报文传输到叶子节点720。每个内部节点732可转而在上游链路上以与相应的表中的上游数据速率匹配的速率接收报文，并在每个下游链路上以表中的相应下游数据速率转发所述报文的副本。内部节点732可根据需要降低上游数据速率，以与下游数据速率匹配，例如方法是以正确的顺序略去某些报文。例如，内部节点732可每ruij/rdij条消息丢弃一条消息，并传输剩余的消息。因此，每个叶子节点720可在上游链路上以接近相应叶子节点720的从速率的速率从相应内部节点732接收报文副本。
例如，根节点710可以主速率rm将报文传输到第一下游内部节点732(n1)。第一下游内部节点732(n1)可以与表793中的相应上游数据速率ru11匹配的速率接收报文。随后，第一下游内部节点732(n1)可以约等于第一下游数据速率rd11的速率将报文传输到第二下游内部节点732(n2)，并以较小的第二下游数据速率rd12将报文传输到第三下游内部节点732(n3)，如表793所示。第二下游内部节点732(n2)可以与表791中的相应上游数据速率ru21匹配的速率接收报文。随后，第二下游内部节点732(n2)可以约等于第一下游数据速率rd21的速率将报文传输到第一叶子节点720；以较小的第二下游数据速率rd22将报文传输到第二叶子节点720；并以更小的第三下游数据速率rd23将报文传输到第三叶子节点720，如表791所示。下游数据速率rd21、rd22和rd23可分别与第一、第二和第三叶子节点720的从速率rs1、rs2和rs3匹配。同样地，第三下游内部节点732(n3)可以与表792中的相应上游数据速率ru31匹配的速率接收报文，并以较小的第一下游数据速率rd31将报文传输到第四叶子节点720，以更小的第二下游数据速率rd32将报文传输到第五叶子节点720，如表792所示。下游数据速率rd31和rd32可分别与第四和第五叶子节点720的从速率rs4和rs5匹配。
速率可变型组播时钟分布方案700和速率可变型组播方案600可以相应的从速率将报文或同步信息提供给叶子节点720和620，同时有效地使用网络带宽，并防止时钟互锁。例如分组网730和630等相应网络可实质性地参与对例如内部节点732和632等网络节点的输入(上游)和输出(下游)速率的确定、处理和过滤。尽管上述方案中的内部节点732和632中的每者均经由单个上游链路耦接到一个上游节点，但在其他实施例中，网络中的一个或多个内部节点可经由多个相应上游链路耦接到多个上游节点。例如，内部节点可以是多个树的一部分，且可从与不同树关联的多个根节点或主节点接收报文。此外，当叶子节点或从节点更新或请求较高或较低速率、与树或网络断开连接，和/或加入树或网络时，与内部节点关联的表可持续更新，例如，以动态方式进行更新。
图8所示是组播转发和丢弃方案800的一个实施例，其可由速率可变型组播时钟分布方案700或速率可变型组播方案600中的内部节点实施，例如，以调整下游报文的数据速率。组播转发和丢弃方案800可由分组网中的内部节点810实施，其中内部节点810置于根节点与多个叶子节点之间，用以在每个关联的下游链路上以相应下游节点所播发的数据速率来传输报文。例如，内部节点810可对应于分组网630中的内部节点632或分组网730中的内部节点732。
内部节点810可包括每个上游或输入链路的报文复制实体(块812)，以及每个下游或输出链路的一个或多个报文丢弃实体(块814)。报文复制实体(块812)可经由关联的上游或输入链路以输入上游数据速率，例如ru11接收多个报文。例如，ru11可等于约每秒40条消息。在每个报文丢弃实体或块814中，可将报文的上游数据速率与相应下游数据速率进行比较。下游数据速率可从将每个输出链路与下游数据速率关联的下游数据速率表824中获取。同样地，报文的上游数据速率可从将每个输入链路与上游数据速率关联的上游数据速率表826中获取。下游数据速率表824和上游数据速率表826可存储在内部节点810或分组网中。
如果下游数据速率与上游数据速率匹配，则报文可不经改变而穿通。例如，如果第一输出链路(链路1)的rd11＝ru11或第二输出链路(链路2)的rd12＝ru11，则报文可在相应输出链路上以与所接收速率大致相同的速率，例如，以约每秒40条消息的速率发送。或者，如果下游数据速率小于上游数据速率，则可丢弃某些报文，以适当地降低报文的数据速率。例如，如果rd11<ru11或rd12<ru11，则每ru11/rd11条消息中传输一条消息，或每ru11/rd12条消息中传输一条消息，剩余的消息将丢弃。剩余的非丢弃消息可在相应的输出链路上发送。例如，如果相应下游数据速率等于上游数据速率的大约一半，则只有约每秒20条消息可在第二输出链路上发送。
图9所示是速率可变型组播方法900的一个实施例，其可实施于速率可变型组播方案600或速率可变型组播时钟分布方案700中。具体而言，速率可变型组播方法900可由分组网630中的内部节点632，或分组网730中的内部节点732实施。所述方法可从块910开始，在该步骤中，可经由一个或多个下游或输出链路从下游内部节点或叶子节点接收所播发的一个或多个数据速率。下游数据速率可保存在表中，所述表可保存于内部节点中，或内部节点所在分组网中。在块920中，可将对应于所接收的最大下游数据速率的上游数据速率分配给上游或输入链路。所述上游数据速率也可保存在表中。在块930中，可经由输入链路将上游数据速率发送到上游内部节点或根节点。块910、920和930可对应于速率可变型组播时钟分布方案700中所述的数据速率播发方案。
在块940中，可经由输入链路以相应上游数据速率接收多个报文。在块950中，可将报文的数据速率调整为与每个输出链路关联的下游数据速率。例如，如果上游数据速率和下游数据速率大致相等，则可不经更改即保存报文；或者，如果下游数据速率小于上游数据速率，则可例如使用组播转发和丢弃方案800来丢弃某些报文。在块960中，可在每个输出链路上以相应下游数据速率发送报文。块940、950和960可对应于速率可变型组播时钟分布方案700的下游组播方案。随后，方法900结束。
图10所示是发射器/接收器单元1000的一个实施例，其可为经由网络传输报文的任何装置。例如，发射器/接收器单元1000可位于上述方案中的根节点、内部节点或叶子节点中。发射器/接收器单元1000可包括：一个或多个输入端口或单元1010，其用于从其他网络部件接收报文、对象，或类型-长度-值(TLV)；逻辑电路1020，其用于确定发送报文的目标网络部件；以及一个或多个输出端口或单元1030，其用于将帧传输到其他网络部件。逻辑电路1020也可确定经由下游或输出链路传输报文的正确数据速率。
上述网络部件可在任何通用网络部件上实施，例如计算机或特定网络部件，其具有足够的处理能力、存储资源和网络吞吐能力来处理其上的必要工作量。图11所示是典型的通用网络部件1100，其适用于实施本文本所揭示的部件的一项或多项实施例。网络部件1100包括处理器1102(可称为中央处理器单元或CPU)，其与包括以下项的存储装置通信：辅助存储器1104、只读存储器(ROM)1106、随机存取存储器(RAM)1108、输入/输出(I/O)装置1110，以及网络连接装置1112。处理器1102可作为一个或多个CPU芯片实施，或者可为一个或多个专用集成电路(ASIC)的一部分。
辅助存储器1104通常包括一个或多个磁盘驱动器或磁带驱动器，且用于对数据进行非易失性存储，且如果RAM 1108的容量不足以存储所有工作数据，则用作溢流数据存储装置。辅助存储器1104可用于存储程序，当选择执行这些程序时，将所述程序加载到RAM1108中。ROM 1106用于存储在执行程序期间读取的指令以及可能的数据。ROM 1106为非易失性存储装置，它的存储容量相对于辅助存储器1104的较大存储容量而言通常较小。RAM1108用于存储易失性数据，还可能用于存储指令。对ROM 1106和RAM 1108的访问通常均快于辅助存储器1104。
本发明揭示了至少一个实施例，而且所属领域的一般技术人员对实施例和/或实施例的特征做出的变化、组合和/或修改均在本发明的范围内。通过组合、合并和/或忽略实施例的特征而得到的替代性实施例也在本发明的范围内。在明确说明数字范围或限制的情况下，应将此类表达范围或限制理解成包含属于明确说明的范围或限制内的类似量值的迭代范围或限制(例如，从约1到约10包含2、3、4等；大于0.10包含0.11、0.12、0.13等)。例如，只要揭示具有下限Rl和上限Ru的数字范围，便明确揭示了此范围内的任何数字。具体而言，在所述范围内的以下数字是明确揭示的：R＝Rl+k*(Ru-Rl)，其中k为从1％到100％范围内以1％递增的变量，即，k为1％、2％、3％、4％、7％、……、70％、71％、72％、……、97％、96％、97％、98％、99％或100％。此外，由上文中定义的两个数字R定义的任何数字范围也是具体揭示的。相对于权利要求书的任一元素使用术语“选择性地”即意味着所述元素是需要的，或者所述元素是不需要的，这两种替代方案均在所述权利要求书的范围内。应将使用诸如“包括”、“包含”和“具有”等范围较大的术语理解成提供对诸如“由…组成”、“基本上由…组成”以及“大体上由…组成”等范围较小的术语的支持。因此，保护范围不受上文所述说明书的限制，而是由所附权利要求书界定，所述范围包含所附权利要求书的标的物的所有等效物。每一和每条权利要求作为进一步揭示内容并入说明书中，且所附权利要求书是本发明的实施例。揭示内容中对参考的论述并非承认其为现有技术，尤其是公开日期在本申请案的优先权日期后的任何参考。本发明中所引用的所有专利、专利申请案和公开案的揭示内容以引入的方式并入本文本中，以提供补充本发明的示例性、程序性或其他细节。
虽然本发明中已提供若干实施例，但应理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，所揭示的系统和方法可以许多其它具体形式来实施。本发明的实例应视为说明性的而非限制性的，且本发明不限于本文本所给出的细节。例如，各元件或部件可在另一系统中组合或合并，或某些特征可省略或不实施。
另外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可与其他系统、模块、技术或方法进行组合或合并。所示或所述的彼此耦接、直接耦接或通信的其他项可以电气方式、机械方式或其他方式经由某个接口、装置或中间部件而间接耦接或通信。改变、替换和更改的其他实例可由所属领域的技术人员确定，且在不脱离本文本中所揭示的精神和范围的情况下实施。

Claims (17)

1.一种用于分组网中的时钟分布的速率可变型组播传输设备，包括：
分组网中组播多个报文的根节点；
耦接到所述根节点的内部节点；以及
耦接到所述内部节点的多个叶子节点，
其中所述根节点、所述内部节点和所述多个叶子节点以树形拓扑布局，
其中所述内部节点以某一数据速率从所述根节点接收所述报文，所述数据速率等于具有最大数据速率的所述叶子节点的数据速率，且
其中所述报文以多个不同数据速率从所述内部节点组播到所述多个叶子节点中的每个叶子节点，以使所述多个叶子节点中的每个特定叶子节点以对应于所述多个叶子节点中的所述特定叶子节点的数据速率的数据速率来接收所述报文；
其中所述内部节点包括一个或多个表，这些表中包括与多个输出链路关联的多个下游数据速率，以及与输入链路关联的上游数据速率，且其中所述上游数据速率对应于最大下游数据速率，所述叶子节点的数据速率可播发到所述内部节点，所述内部节点收集所有在下游链路上接收的下游数据速率，并将所述数据速率保存在表中，确定所接收的最大下游数据速率，所述内部节点转而将所述最大下游数据速率播发到所述根节点，所述根节点收集到从下游链路接收的所有播发的下游数据速率，确定所述多个叶子的所有下游数据速率中的最大下游数据速率。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述根节点耦接到与所述最大数据速率关联的主时钟，且所述叶子节点耦接到与所述叶子节点的所述不同数据速率关联的多个相应从时钟，且其中所述报文包括所述主时钟和所述从时钟的时间戳或频率/时间同步信息。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述主时钟和所述从时钟以单向或双向方式进行同步。
4.根据权利要求2所述的设备，其中相同频率/时间同步信息以所述不同数据速率提供给所述叶子节点，以有效地使用所述分组网的带宽，并减少根节点的处理和业务负载，同时防止时钟互锁。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述树形拓扑基于用于所述分组网内的各种网络技术生成。
6.根据权利要求1所述的设备，其中相同报文以所述不同数据速率从所述根节点组播到所述叶子节点。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述内部节点是将多个根节点耦接到多个叶子节点的多个树形拓扑的一部分，且其中所述内部节点经由相应上游链路耦接到每个树形拓扑。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述叶子节点的不同速率取决于所述叶子节点的不同性能指标、相应从时钟设计的特性、各种分组网损伤、分组选择和过滤算法、所述叶子节点中所用的振荡器、所述叶子节点的操作状态或这些项的组合。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述根节点是视频内容发射器，所述叶子节点是视频内容接收器，且其中第一组所述叶子节点包括高容量接收器，第二组所述叶子节点包括较低容量接收器。
10.一种网络部件，包括：
报文复制块，其耦接到输入链路，且用于复制在所述输入链路上以上游数据速率接收的多个报文并保存在表中，所述上游数据速率等于具有最大数据速率的叶子节点的数据速率，其中所述网络部件耦接到根节点，所述叶子节点耦接到所述网络部件，以树形拓扑布局；以及
多个报文丢弃块，其耦接到所述报文复制块和多个输出链路，且用于穿通或减少所接收的一些报文，以匹配与所述输出链路关联的多个下游数据速率，其中所述网络部件收集所有在下游链路上接收的下游数据速率，并将最大下游数据速率播发到下一上游网络部件，直到根节点收集到从下游链路接收的所有播发的下游数据速率，确定叶子节点的所有下游数据速率中的最大下游数据速率，所述上游数据速率为所述最大下游数据速率；
如果所述输入链路的所述上游数据速率约等于所述相应输出链路的所述下游数据速率，则所述报文丢弃块中的每个报文丢弃块不进行进一步处理即穿通所接收的报文。
11.根据权利要求10所述的网络部件，其中所述报文复制块将相同数量的报文转发到所述报文丢弃块中的每个报文丢弃块。
12.根据权利要求10所述的网络部件，其中所述报文丢弃块中的每个报文丢弃块将上游数据速率表中与所述输入链路关联的上游数据速率与下游数据速率表中与相应输出链路关联的下游数据速率进行比较。
13.根据权利要求12所述的网络部件，其中如果所述下游数据速率小于所述上游数据速率，则所述报文丢弃块中的每个报文丢弃块丢弃一定数量的报文，以使所传输的报文与所丢弃的报文的比约等于所述上游数据速率与所述相应输出链路的所述下游数据速率的比。
14.一种分组网中的时钟分布的速率可变型组播传输方法，包括：
经由多个输出链路从多个下游节点接收所播发的多个下游数据速率；
将对应于所接收的最大下游数据速率的上游数据速率分配给输入链路并保存在表中；以及
经由所述输入链路将所述上游数据速率播发到上游节点，直到根节点收集到从下游链路接收的所有播发的下游数据速率，确定叶子节点的所有下游数据速率中的最大下游数据速率，所述上游数据速率为所述最大下游数据速率，其中所述下游节点包括分组网中的多个内部节点，或耦接到所述分组网的多个叶子节点，且其中所述上游节点对应于所述分组网中的上游内部节点，或耦接到所述分组网的根节点。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述下游数据速率和所述上游数据速率决定每秒传输的消息数量，并由所述分组网进行存储和保存。
16.根据权利要求14所述的方法，其中当所述下游节点请求较高或较低数据速率、与所述分组网断开连接，和/或加入所述分组网时，所述下游数据速率和所述上游数据速率以动态方式持续播发和更新。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述下游数据速率和所述上游数据速率以二次幂的形式播发和表示。
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