CN104025483A - 用于精确地估计网络内的延迟的服务、系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于确定网络的时间延迟的方法和系统。例如，公开了一种用于确定网络的时间延迟的方法，该网络具有i)发射节点和ii)接收节点，其中发射节点和接收节点中的每个节点包括数据链路层(DLL)、管理层和物理层(PHY)。该方法包括确定发射节点接收第一分组的时间，将接收第一分组的时间转发至发射节点的管理层；将第一分组中的信息转发至发射节点，并且通过从经由接收节点的管理层所提供的传输时间中减去发射节点的DLL接收第一分组的时间，确定该网络的时间延迟。

Description

用于精确地估计网络内的延迟的服务、系统和方法

相关申请的交叉引用

本公开内容要求于2011年11月2日提交的美国临时申请第61/554，884号的权益，其通过引用而并入本文中。

背景技术

本文中所提供的背景描述是为了一般性地给出本公开内容的背景的目的。目前发明人的工作(在某种程度上该工作是这个背景技术章节所描述的)，以及本描述的在递交的时候可能不被另外地认定为现有技术的方面，既不明确地也不隐含地被承认为相对于本公开内容的现有技术。

G.hn协议(或者标准)是用于通过介质来组网的规范，介质诸如电话线路、电力线、同轴电缆和塑料光纤(POF)。G.hn标准的各种益处包括较低的设备成本、较低的开发成本、提高的性能和简单的安装。进一步地，随着通信底层技术的成熟，不断增加的诸如计算机，电视机和机顶盒之类的设备都配备有G.hn接口。然而，由于多种不同类型的新服务通过G.hn网络来提供，G.hn接口的适配可能是所期望的，以便实现这些新服务或者提升性能。

发明内容

本发明的各种方面和实施例在后面被进一步详细地描述。

在一个实施例中，公开了一种用于确定网络的时间延迟的方法，该网络具有i)发射节点和ii)接收节点，其中发射节点和接收节点中的每个节点包括数据链路层(DLL)、管理层和物理层(PHY)。该方法包括响应该发射节点的DLL从数据源接收信息的第一分组；确定由该发射节点的DLL接收第一分组的时间；将由该发射节点的DLL接收第一分组的时间转发至该发射节点的管理层；将第一分组中的信息转发至该发射节点的PHY；使用该发射节点的PHY来将第一分组中的信息发送至该接收节点；以及使用电路，通过从经由该接收节点的管理层所提供的传输时间中减去由该发射节点的DLL接收第一分组的时间，来确定网络的时间延迟，该传输时间是第一分组的信息准备要由接收节点传输至数据信宿的时间点。

在另一个实施例中，公开了一种用于确定网络的时间延迟的方法，该网络具有i)发射节点和ii)接收节点，其中发射节点和接收节点中的每个节点包括数据链路层(DLL)、管理层和物理层(PHY)，该方法包括响应于该发射节点的DLL从数据源接收信息的第一数据分组，将该信息转发至接收节点的DLL；确定传输时间，该传输时间是该信息准备要由该接收节点传输至数据信宿的时间点；将该传输时间转发至该接收节点的管理层；以及使用电路，通过从该传输时间中减去接收时间来确定网络的时间延迟，经由该发射节点的管理层来提供该接收时间，接收时间是由该发射节点接收包含该信息的第一分组的时间点。

在又一个实施例中，一种用于确定网络的时间延迟的装置，包括包含电路的发射节点，该发射节点包括：第一物理层(PHY)、管理层、以及被配置为从数据源接收信息的第一分组的第一数据链路层(DLL)，由该DLL来确定该第一分组的接收时间，将该接收时间转发至该第一管理层，以及将该第一分组的信息转发至该第一PHY；以及被配置为通过从经由接收节点的第二管理层所提供的传输时间中减去该接收时间来确定网络的时间延迟的电路，该传输时间是该第一分组的信息准备要由该接收节点传输至数据信宿的时间点。

在再一个实施例中，一种用于确定网络的时间延迟的装置，包括包含电路的接收节点，该接收节点包括管理层，被配置为经由网络的发射节点接收数据源所提供的信息的物理层(PHY)；以及数据链路层(DLL)，被配置为从该PHY接收该信息，确定传输时间，该传输时间是该信息准备要被传输到数据信宿的时间点，以及将该传输时间转发至该管理层；以及被配置为通过从该传输时间中减去接收时间来确定网络的时间延迟的电路，经由该发射节点的管理层来提供该接收时间，该接收时间是通由该发射节点接收包含该信息的第一分组的时间点。

附图说明

将参照附图详细描述被提出作为示例的本公开内容的各种实施例，其中相似标号指代相似元素。

图1是使用G.hn网络的示例通信系统。

图2描述可用于确定G.hn网络延迟的图1的两个网络节点中的细节。

图3是概括所公开的用于确定G.hn网络中的延迟的方法和系统的操作的流程图。

具体实施方式

以下所公开的方法和系统可以是一般性地以及就特定的示例和/或特定的实例而言被描述的。对于在详细的示例和/或实施例进行参照的示例中，注意到，除非另有特定声明，如将被一个本领域的普通技术人员理解的，所描述的任何基础原理不被限定到单个实施例，而是扩展用于本文所描述的任何其他方法和系统。

术语“G.hn”是一般用于国际电信联盟的电信标准化部(俗称“ITU-T”)所开发的一族标准的名字。该G.hn标准由提供通过电力线、电话线和/或同轴电缆而可用的设备的多个组织所推动，诸如HomeGrid联盟(www.HomeGrid.com)。G.hn可以变成被嵌入其中的多数设备，诸如电视机、机顶盒、住宅网关、个人计算机或者网络附加存储设备，类似AC供电(AC-powered)一样并且将作为HomeGrid技术的良好候选。

当谈及网络时要考虑的一个问题是视听(AV)数据的使用，这倾向于消耗大量带宽。为了解决增长的带宽的问题，IEEE802.1标准正被提出以便改进所出现的设备同步和服务质量的问题。例如，正在开发IEEE p802.1AS以便提供基于IEEE1588-2008标准的准确时间同步，使得网络附加的音频设备能够同时地捕捉和/或呈现音频，并且快速地在局域网(LAN)的一端上生成媒体时钟，该媒体时钟被准确地同步到在该LAN的另一端上的时钟。

图1是可用于精确地同步多个时钟的通信系统100的示例。该通信系统100包括数据源110、G.hn网络120、和数据信宿130。该示例G.hn网络120包括第一通信节点122和第二通信节点124，第一通信节点122和第二通信节点124均被配置为使得跨G.hn网络120的时钟能够基于多个延迟L1、L2和L3而被精确地同步，该通信系统中固有的延迟L2成为G.hn网络120的固有延迟。

管理节点140可选地被提供用于监测性能并且管理整体性能和对数据的访问，注意如可能有必要或者方便的时候，管理节点140可以被包括在第一通信节点122或第二通信节点124中。

尽管G.hn网络用在以下示例中，本公开内容的方法和系统可以被适配到使用分层OSI(开放系统互连)模型的任何通信技术。

进一步地，尽管该示例数据源110是视听数据源，例如，包含音乐和电影库的服务器，该示例数据源110可以是能够向网络提供任何形式的数据的任何设备。类似地，数据信宿130可以是能够接收和使用任何形式的数据的任何设备。

图2描述了可用于确定G.hn网络中的延迟的图1中的两个网络节点{122、124}的细节。

节点122，以下被称为“发射节点122”，被用来接收来自外部源的数据以及有效地将该数据和其他信号传输至节点124，节点124以下被称为“接收节点124”。

发射节点122包括第一数据链路层(DLL)220、第一物理层(PHY)226以及第一管理层228。第一DLL220包括第一应用协议汇聚(APC)层222、第一逻辑链路控制(LLC)223以及第一媒体访问控制(MAC)224。

类似的，接收节点124包括第二DLL230、第二PHY236以及第二管理层238。第二DLL230包括第二APC232、第二LLC233以及第二MAC234。

在操作时，为了跨网络同步时钟(未示出)，第一DLL220接收信息的分组。在G.hn网络的当前示例中，特殊的同步(“sync”)分组和后续分组可以被用于同步时钟。然而，在变化的实施例中，可用于同步的过程的分组类型可以广泛地变化。

第一DLL220接收这个信息的分组的时间点应当被定义为“接收时间”，该“接收时间”提供第一时间点来测量全网延迟，即延迟包括由传输和接收节点{122、124}的处理时间以及数据跨给定网络传播所必要的时间，注意在传输和接收节点{122、124}之间可能有必要的或可用于提供足够的性能的中间通信节点。对于当前的示例，接收时间由第一LLC223来确定。然而，在变化的实施例中，这个功能可以被包括到MAC224、APC222、第一DLL220之上的层、或者被添加到第一DLL220的另一个设备。

一旦被确定，接收时间被传送至第一管理层228，该管理层228能够与第二管理层238或另一个通信节点的管理层进行通信，另一个通信节点诸如关于图1所讨论的管理节点140。管理节点之间的通信能通过一个管理节点命令DLL和PHY建立和发送一个或多个包含感兴趣的信息的分组来完成。

所接收的分组的信息然后可以由第一DLL220提取和重格式化成另一个分组协议，以及被转发到第一PHY226。

进而，第一PHY226将该信息传输至第二PHY236，第二PHY236然后将该信息转发至第二DLL230。

第二DLL230然后提取该信息，并且将该信息重格式化成适合于所期望的数据信宿的格式，所期望的数据信宿例如控制电视机的具有以太网能力的机顶盒。在第二DLL230确定其准备要将该信息传输至合适的外部设备的时间点，第二DLL230将那个时间点标记为“传输时间”，并且将该传输时间提供至第二管理层238。

然后，通信节点{122、124}中的一个通信节点或两个通信节点能够通过从传输时间中减去接收时间来确定网络的全部时间延迟，再次注意，这样的计算可能由单独的管理节点来完成。个体通信节点{122、124}中的时钟然后可以考虑该(多个)网络延迟而被精确地同步。

对于当前的示例，使用“后续”消息来完成同步。也就是说，在管理层的控制下，定时/延迟信息(使用(多个)同步分组所计算的)被包括到一个或多个后续的分组并且使用网络的各种DLL和PHY来分发，以便于将定时信息分发到其他的AVB桥接器(bridge)。

图3是概括所公开的用于确定网络(例如，G.hn网络)中的延迟的方法和系统的操作的流程图300。尽管下面所描述的步骤为了方便而被描述为以特定的顺序发生，但是各种操作的顺序可以从实施例到实施例而被改变，并且这些操作可以同时地发生或者可以被使得以重叠的方式发生。

该过程在步骤S310开始，其中由第一/传输通信节点的第一DLL从数据源接收分组。接下来，在步骤312，由第一DLL确定“接收时间”，并且在步骤S314，接收时间被提供至第一/传输通信节点的第一管理层。

在步骤S316，所接收的分组的信息被转发到第一/传输通信节点的PHY，并且该信息被从那里被传输至第二/接收通信节点的PHY。接下来，在步骤S318，该信息由第二PHY接收并且被转发至第二/接收通信节点的第二DLL。然后，在步骤S320，第二DLL将该信息重新格式化成所期望的形式并且将该信息传输至外部设备。

在步骤S322，第二DLL确定传输时间，即第二DLL准备要传输该信息的时间点，并且在步骤S324，该传输时间被提供至第二/接收通信节点的管理层。然后，在步骤S326，步骤S312的接收时间和步骤S324的传输时间被用来确定网络延迟。如上面所提到的，这能够由管理实体、例如接收节点的管理层来完成，创建分组的信息，并且将传输和/或接收时间分发至一个或多个其他节点。

在步骤S328，使用一个或多个后续分组来将延迟/定时信息分发至一个或多个其他节点，以便建立时钟的同步。

本文中所描述的技术和设备可以通过各种手段来实施。例如，所公开的技术可以以硬件、软件或者它们的组合来实施。对于硬件实施方式而言，各种设备在以下一个或多个装置内执行各种过程：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计用于执行本文中所描述的功能的其他电子单元、或者它们的组合。

在各种软件实施方式中，本文所描述的技术可以用执本文中所描述的功能的模块(例如，过程、功能等)来实施。一个或多个形式的软件代码可以被存储在一个或多个存储器单元中并且由一个或多个处理器来执行。存储器单元可以被实施在处理器内或在处理器外部，在这种情况下，这样的存储器单元可以经由各种装置而被通信地耦合至该处理器。

尽管已经结合被提出作为示例的特定实施例来描述本发明，这样的实施例旨在是说明性和非限制性的。因此，可以对这些实施例做出和/或执行备选、修改和改变而不偏离权利要求的范围。

Claims (22)

1.一种用于确定网络的时间延迟的方法，所述网络具有i)发射节点和ii)接收节点，其中所述发射节点和所述接收节点中的每个节点包括数据链路层(DLL)、管理层和物理层(PHY)，所述方法包括：

响应于所述发射节点的所述DLL从数据源接收信息的第一分组，

确定由所述发射节点的所述DLL接收所述第一分组的时间；

将由所述发射节点的所述DLL接收所述第一分组的所述时间转发至所述发射节点的所述管理层；

将所述第一分组中的信息转发至所述发射节点的所述PHY；

使用所述发射节点的所述PHY来将所述第一分组中的所述信息发送至所述接收节点；以及

使用电路，通过从经由所述接收节点的所述管理层所提供的传输时间中减去由所述发射节点的所述DLL接收所述第一分组的所述时间，来确定所述网络的所述时间延迟，所述传输时间是所述第一分组的所述信息准备要由所述接收节点传输至数据信宿的时间点。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，响应于所述接收节点的所述PHY接收所述第一分组的所述信息：

由第二PHY将所述第一分组的所述信息转发至所述接收节点的所述DLL；以及

确定当所述第一分组的所述信息准备要由所述接收节点传输至数据信宿时的所述时间点。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括使用一个或多个后续分组来将所述网络的所述时间延迟分发至一个或多个节点。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述网络是使用电力线、电话线、同轴电缆和塑料光纤中的至少一个的物理介质的局域网。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一分组是可用于在所述发射节点和所述接收节点中的每个节点处提供时钟的同步的同步分组。

6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括使用一个或多个后续分组来将所述网络的所述时间延迟分发至一个或多个节点。

7.一种用于确定网络的时间延迟的方法，所述网络具有i)发射节点和ii)接收节点，其中所述发射节点和所述接收节点中的每个节点包括数据链路层(DLL)、管理层和物理层(PHY)，所述方法包括：

响应于所述发射节点的所述DLL从数据源接收信息的第一分组，

将所述信息转发至所述接收节点的所述DLL；

确定传输时间，所述传输时间是所述信息准备要由所述接收节点传输至数据信宿的时间点；

将所述传输时间转发至所述接收节点的管理层；以及

使用电路，通过从所述传输时间中减去接收时间来确定所述网络的所述时间延迟，经由所述发射节点的管理层来提供所述接收时间，所述接收时间是由所述发射节点接收包含所述信息的第一分组的时间点。

8.根据权利要求7所述的方法，其中确定所述接收时间由所述发射节点的DLL来执行。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述网络是使用电力线、电话线、同轴电缆和塑料光纤中的至少一个的物理介质的局域网。

10.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一分组是可用于在所述发射节点和所述接收节点中的每个节点处提供时钟的同步的同步分组。

11.根据权利要求7所述的方法，进一步包括使用一个或多个后续分组来将所述网络的所述时间延迟分发至一个或多个节点。

12.一种用于确定网络的时间延迟的装置，包括：

包含电路的发射节点，包括：

第一物理层(PHY)；

管理层；以及

第一数据链路层(DLL)，被配置为从数据源接收信息的第一分组，由所述DLL来确定所述第一分组的接收时间，将所述接收时间转发至所述第一管理层，以及将所述第一分组中的信息转发至所述第一PHY；以及

被配置为通过从经由接收节点的第二管理层所提供的传输时间中减去所述接收时间来确定所述网络的所述时间延迟的电路，所述传输时间是所述第一分组的所述信息准备要由所述接收节点传输至数据信宿的时间点。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述接收节点进一步包括：

第二PHY；以及

第二DLL，被配置为从所述第二PHY接收所述信息，确定所述传输时间，以及将所述传输时间转发至所述第二管理层。

14.根据权利要求12所述的装置，其中所述网络是使用电力线、电话线、同轴电缆和塑料光纤中的至少一个的物理介质的局域网。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述第一分组是可用于在所述发射节点和所述接收节点中的每个节点处提供时钟的同步的同步分组。

16.根据权利要求15所述的装置，进一步包括管理节点，所述管理节点包含被配置为确定所述网络的所述时间延迟的所述电路。

17.根据权利要求15所述的装置，进一步包括被配置为使用一个或多个后续分组来将所述网络的所述时间延迟分发至一个或多个其他节点的电路。

18.一种用于确定网络的时间延迟的装置，包括：

包含电路的接收节点，包括：

管理层；

物理层(PHY)，被配置为经由所述网络的发射节点接收数据源所提供的信息；以及

数据链路层(DLL)，被配置为从所述PHY接收所述信息，

确定传输时间，所述传输时间是所述信息准备要被传输到数据信

宿的时间点，以及将所述传输时间转发至所述管理层；以及

被配置为通过从所述传输时间中减去接收时间来确定所述网络的所述时间延迟的电路，经由所述发射节点的管理层来提供所述接收时间，所述接收时间是由所述发射节点接收包含所述信息的第一分组的时间点。

19.根据权利要求18所述的装置，其中所述网络是使用电力线、电话线、同轴电缆和塑料光纤中的至少一个的物理介质的局域网。

20.根据权利要求19所述的装置，其中所述第一分组是可用于在所述发射节点和所述接收节点中的每个节点处提供时钟的同步的同步分组。

21.根据权利要求18所述的装置，进一步包括管理节点，所述管理节点包含被配置为确定所述网络的所述时间延迟的所述电路。

22.根据权利要求15所述的装置，进一步包括被配置为使用一个或多个后续分组来将所述网络的所述时间延迟分发至一个或多个其他节点的电路。