CN110785962B - 指示由于重传而向分组添加的延迟 - Google Patents

Abstract

指示由于重传事件而向分组添加的延迟的系统和方法。该方法包括以下步骤：接收多个分组流并将它们复用为第一复用分组流；将第一复用分组流连同时间指示一起存储在存储器中；接收重传请求并选择用于重传的数据；将第一复用分组流和用于重传的数据复用为第二复用分组流；利用时间指示用于计算作为满足重传请求的结果而向第二复用分组流的分组添加的延迟；向第二复用分组流中的至少一些分组添加所计算的延迟；以及传送第二复用分组流。

Description

指示由于重传而向分组添加的延迟

技术领域

本申请要求2017年6月22日提交的美国临时专利申请第62/523,663号的优先权。

背景技术

确保低等待时间变化的通信网络可以包括补偿由重传事件引起的等待时间变化的机制。这些机制通常使用位于目的地处的缓冲器和/或通过沿传输路径同步网络节点的时钟，而按照端到端的方式来补偿由重传事件引起的等待时间变化。同步网络节点的时钟会增加网络的成本和复杂性，并且当网络节点的时钟不同步时，端到端解决方案可能会不准确。因此，当网络节点不同步时，也需要补偿由链路级别处的重传事件引起的至少一些等待时间变化。

发明内容

在一个实施例中，一种收发器，被配置为指示由于重传事件而向分组添加的延迟，包括：第一调度器、存储器、重传模块、第二调度器、延迟指示器模块、和物理层模块；所述第一调度器被配置为接收多个分组流，将所述多个分组流复用为第一复用分组流，并添加时间指示；所述存储器被配置为连同该时间指示一起存储该第一复用分组流；所述重传模块被配置为接收重传请求，并选择用于重传的数据；所述第二调度器被配置为接收所述第一复用分组流和所述用于重传的数据，并将它们复用为第二复用分组流；所述延迟指示器模块被配置为利用时间指示来计算作为满足重传请求的结果而向第二复用分组流的分组添加的延迟；所述延迟指示器模块被进一步配置为向第二复用分组流中的至少一些分组添加所计算的延迟；和所述物理层模块被配置为传送所述第二复用分组流。

在另一个实施例中，一种用于指示由于重传事件而向分组添加的延迟的方法，包括：接收多个分组流并将它们复用为第一复用分组流；将第一复用分组流连同时间指示一起存储在存储器中；接收重传请求并选择用于重传的数据；将第一复用分组流和用于重传的数据复用为第二复用分组流；利用时间指示来计算作为满足重传请求的结果而向第二复用分组流的分组添加的延迟；向第二复用分组流中的至少一些分组添加所计算的延迟；和传送所述第二复用分组流。

附图说明

在此仅参考附图以示例的方式描述实施例。没有进行比实施例的基本理解所必需的更详细地示出实施例的结构细节的尝试。在图中：

图1A图示了重传分组的一个实施例，该分组的报头和报尾具有(feature)比其有效载荷更高的差错抵抗力；

图1B是图示了用于在维持所传送的数据的原始顺序的同时、操作接近其最大容量的通信链路的一种方法的流程图；

图2图示了在每一跳上实现这些实施例的网络；

图3图示了支持针对至少一些流的重传和固定延迟的信源和信宿装置的一个实施例；

图4图示了被配置为指示由于重传事件而向分组添加的延迟的收发器的一个实施例；

图5图示了具有至少两个存储器的收发器的一个实施例；和

图6图示了用于指示由于重传事件而向分组添加的延迟的方法的一个实施例。

具体实施方式

图1A图示了重传分组的一个实施例，该分组的报头和报尾具有比其有效载荷更高的差错抵抗力。第一次传输的某些类型的分组(#1、#2、#3、#4)被编码为具有比目标分组差错率差得多的分组差错率，而对重传的分组进行编码以使它们的分组差错率大约等于或好于目标分组差错率。信源402以预定速率将分组发送到信宿404。信源402在大约等于或长于往返延迟的时间段内存储通过这些分组传送的数据。信宿404接收分组，对于接收到的分组检查差错和/或丢失的分组，并请求重传错误的分组(其中错误的分组还包括丢失的分组)。其间，信源402继续以预定速率发送分组，并发送接下来的(多个)分组(在该示例中，分组#3)，直到其重传了错误的分组为止(在该示例中，分组#2)。可选地，使用比分组#2的差错抵抗力更高的差错抵抗力，来对重传的分组#2'的有效载荷进行编码，以便确保将不需要附加的重传。在发送分组#2'以替换错误分组#2之后，信源402根据原始顺序发送下一个未发送的分组#4。在接收侧，信宿404通过用重传的分组#2'的有效载荷替换缓冲器410中的错误分组#2的有效载荷，来维持数据的原始顺序。

分组的不同部分由于实现不同的编码方案而具有不同的差错抵抗力，例如，在美国专利第8,565,337号中讨论的，该专利通过引用合并于此。备选地，作为实现前向纠错(FEC)技术的结果，分组的不同部分可以具有不同的差错抵抗力。

在一个示例中，使用图1A所示的通信链路以传送HDMI信号。为了最大程度地利用链路，分组的第一集合以1e-3和CRC-32的分组差错率传递HDMI数据，并且以1e-11的分组差错率传递所重传的分组，这比HDMI标准要求的1e-9的分组差错率更好。

图1B是图示了用于在维持所传送的数据的原始顺序的同时、操作接近其最大容量的通信链路的一种方法的流程图。该方法包括以下步骤：在步骤440中，以预定速率传送数据的至少一个流；所传送的数据具有第一差错抵抗力等级。在步骤441，将接收到的数据存储在缓冲器中。在步骤442，在检测到差错时请求数据重传。在步骤443，以高于第一差错抵抗力等级的第二差错抵抗力等级重传数据。并且在步骤444中，将重传的数据插入缓冲器中的适当位置，以便维持数据的原始顺序。在一个实施例中，该方法在维持数据的原始顺序、并具有短且近似固定的等待时间、且等待时间变化低于5微秒(usec)的网络的每一跳上操作。在一个实施例中，检测到的差错包括丢失分组差错，并且进一步包括使用根据预定义的一系列代码分配的分组标识码来标识丢失的分组。在一个实施例中，该流包括对时间敏感的数据，并且该方法确保近似固定的等待时间，并且等待时间变化低于5微秒。

图2图示了在每一跳上实现图1A图示的方法的网络。因此，整个网络维持所传送的分组的顺序，并且使用具有改进的差错抵抗力、并且在很大程度上不会不利地影响从信源502和504传送的原始流的分组，来响应重传请求。可选地，信源502和504大致根据固定的传送速率来传送原始流。可选地，网络大致确保固定的等待时间，且等待时间变化低于5usec。可选地，信源502和504从不支持重传的终端装置接收数据。

在一个实施例中，图2所示的网络的交换机506、508和510包括缓冲器，并且因此可以使用不支持重传的传统终端装置502、504、512和514很好地操作网络。在该实施例中，当在至少一跳上不需要重传时，网络的总等待时间也可以减少。

图3图示了支持针对至少一些流的重传和固定延迟的信源和信宿装置的一个实施例。在信源侧，信源的调度器602接收要由重传机制保护的第一流(由实线标记)和不由重传机制保护的第二流(由虚线标记)。信源的重传模块604可选地将附加的分组标识数据添加到第一流分组以便标识它们的顺序，并然后将第一流的一部分存储在信源的缓冲器606中。第一和第二流由信源的物理层组件608在链路612上传送，并由接收器的物理层组件620在信宿侧接收。接收器的重传模块622在有或没有CRC校验的情况下将第二流的分组转发到接收器的调度器626，并将第一流的分组转发到接收器的缓冲器624。在检测到第一流分组中的CRC差错、或检测到丢失的分组时，可选地基于附加分组标识数据中的间隙，接收器的重传模块622向信源发送正确的重传请求。信源的重传模块604从信源的缓冲器606中提取所需的分组，对该分组进行重新编码以具有更好的差错抵抗力，并向信宿发送重传的分组。为了维持数据分组的原始顺序，接收器使用接收器的缓冲器624以对所有受保护的分组(正确或错误)引入等待时间，并且接收器的重传模块622将重传的分组插入其在接收器的缓冲器624中的原始位置。在所需的等待时间段过去之后，将来自接收器的缓冲器624的分组转发到接收器的调度器626。

在一个实施例中，图3中所示的通信链路携带多媒体信号。通过重传保护视频像素数据，而不必与视频像素数据同步的等待时间敏感数据通过不受重传机制保护的第二流传送，并因此没有固定延迟。在这种情况下，发射器和接收器都无需将未保护的分组存储在重传缓冲器中。在一个实施例中，不需要重传保护机制，因为使用比初始受保护的分组高得多的差错抵抗力等级(例如，较低的PAM)来传送未保护的数据类型。例如，链路控制消息和视频DDC信号可能以较高的差错抵抗力来传送，并且没有重传机制。

在一个实施例中，第一视频流受到重传机制的保护，并且第二视频流不受重传机制的保护。因此，不受保护的视频流比受保护的视频流具有更短的链路延迟。在一个实施例中，最大链路延迟确定最大重传次数，其确定要由重传机制保护的业务量。

存在这样的情况，其中必须在维持所传送的分组的顺序以及固定的和短的等待时间的同时，利用接近其最大容量的通信信道。为了利用接近其最大容量的通信信道，不能仅通过前向纠错(FEC)代码保护数据，当无法准确预测通信链路上的干扰时，前向纠错(FEC)代码会消耗额外的带宽。因此，不得不重传可选的FEC代码所不能校正的错误分组。并且为了维持所传送的分组的顺序以及固定的和短的等待时间，一旦接收器标识出所接收的分组中的错误和/或标识出丢失的分组，就应当请求重传的分组。

在一个实施例中，通信链路包括第一和第二收发器。第一收发器按照第一差错抵抗力等级以预定的速率传送分组的第一集合，并将所传送的数据存储在缓冲器中。第二收发器接收分组的第一集合，检查分组的差错，并且在检测到错误分组时，请求重传错误分组。第一收发器接收重传请求，并使用利用高于第一差错抵抗力等级的第二差错抵抗力等级编码的一个或多个分组，来重传相关数据。然后，第二收发器大约在固定延迟之后，按照其原始顺序转发在其分组中接收到的数据。在一个实施例中，重传的平均吞吐量和最大突发被控制为例如不超过预定量，不使链路过载，不干扰分组的第一集合的正确传输，向通信链路的最大容量带来分组的第一集合和重传的分组的传送的最大吞吐量，和/或不将延迟增加到某个值以上。可以由第一收发器、第二收发器和/或任何其他适当的元件来控制重传。在一个实施例中，按照比分组的第一集合的优先级更高的优先级，来传送重传的分组。按照更高优先级重传分组可以通过缩短请求重传和接收重传的分组之间的时间，而减少通信链路的等待时间。这些实施例可以在诸如有线介质，无线介质、或光学介质的各种介质上实现。而且，可以使用这些实施例，以创建确保近似固定的等待时间且等待时间变化低于5usec的网络。也可以使用不支持重传的终端装置来很好地操作这样的网络。

在一个实施例中，接收器包括耦合到分组处理元件的分组缓冲器。分组缓冲器存储接收到的分组，并且分组处理元件检测错误的分组，并且在检测到错误的分组时发送重传请求。可选地，分组包括根据预定义的一系列代码分配的分组标识码，并且分组处理元件通过将接收到的分组的分组标识码与该系列的期望分组标识码进行比较，来标识丢失的分组。当接收到重传的分组时，分组处理元件通过将重传的分组插入到其正确的位置，来维持分组的原始顺序。

在一个实施例中，一种网络交换机包括多个收发器，这些收发器支持按照比初始传送送的分组更高的差错抵抗力的分组重传。重传是由接收器方发起的，并且包含至少两个链路和至少一个这样的交换机的网络维持分组的原始顺序，并具具有短的且近似固定的等待时间，等待时间变化低于5usec。在一个实施例中，网络携带一个或多个主流，并且重传的分组的最大数量被确定为不干扰主流的正确传送。在一个实施例中，通过以高于比大多数初始传送的分组的优先级更高的优先级重传分组，来减少网络的等待时间。

图4图示了收发器750的一个实施例，其被配置为指示由于重传事件而向分组添加的延迟。收发器750包括至少第一调度器752、存储器754、重传模块756、第二调度器758、延迟指示器模块760、和物理层模块762。

第一调度器752接收一个或多个分组流(表示为Str#1、Str#2、Str#3)；例如，可以从输入端口或从收发器中运行的进程接收分组流。第一调度器752将接收到的分组流(Str#1、Str#2、Str#3)复用为第一复用分组流7a，并对于至少一些分组添加时间指示。存储器754接收并存储第一复用分组流7a及其对应的时间指示。

重传模块756接收重传请求770，并选择用于重传的数据。可选地，从第二收发器接收重传请求770，该第二收发器通过诸如有线通信链路之类的通信链路与收发器750进行通信。接收针对收发器已经传送到第二收发器的数据的重传请求770。

第二调度器758接收第一复用分组流7a和用于重传的数据7b，并将它们复用为第二复用分组流7c。第二调度器758还可接收链路管理数据776，并将其复用为第二复用分组流7c。链路管理数据776的示例包括自己发起的重传、链路管理分组、以及用于学习和维护通信链路的已知数据。

延迟指示器模块760利用时间指示，来计算作为满足重传请求的结果而向第二复用分组流7c的分组添加的延迟。在一个示例中，时间指示是收发器750的本地时钟的函数，并且延迟指示器模块760通过从与属于第二复用分组流7c的分组关联的时间指示中减去当前本地时钟时间，来计算添加到该特定分组的延迟。延迟指示器模块760将计算的延迟添加到第二复用分组流的至少一些分组。在一个示例中，延迟指示器模块760将计算的延迟添加到第二复用分组流的所有分组。在另一示例中，延迟指示器模块760仅将计算的延迟添加到第二复用分组流的一些分组，例如仅添加到计算的延迟超出预定阈值的分组。在又一示例中，所计算的延迟占据(accounts for)从在第一调度器处接收到分组开始直到将其转发到物理层用于传送为止的时间。然后，物理层模块762可选地通过有线通信链路将第二复用分组流发送到第二收发器。

可选地，收发器750使用第一差错抵抗力等级将没有重传的分组的有效载荷传送到第二收发器，并且使用第二差错抵抗力等级将包含重传数据的有效载荷传送到第二收发器。第二差错抵抗力等级高于第一差错抵抗力等级，以便降低再次重传的可能性。在某些情况下，第二差错抵抗力等级强到足以确保单次重传足够成功传送所述重传数据。

在一个可选实施例中，第二收发器从收发器接收分组，通过有线通信链路按照第一差错抵抗力等级在固定延迟之后将未重传的分组传送到第三收发器，将有效载荷存储在第二存储器中，接收对于第二存储器中存储的有效载荷中包括的第二有效载荷的第二重传请求，并且使用按照比第一差错抵抗力等级更高的第二差错抵抗力等级编码的第二重传分组，来重传第二有效载荷。可选地，第二差错抵抗力等级可以强到足以确保单次重传足够成功传送第二有效载荷。

可选地，收发器和第二收发器的时钟不同步，并且第二收发器使用计算的延迟(存储在其接收的分组中)，调整其接收的分组之间的顺序和空闲持续时间，以便补偿作为收发器750处的重传事件的结果而引起的至少一些延迟。

可选地，存储器754是共享存储器，并且用于重传的数据是从存储器中存储的第一复用分组流中选择的。

图5图示了具有至少两个存储器的收发器800的一个实施例。收发器800至少包括：与第一调度器752相似的第一调度器802；缓冲器804，在等待传送的同时，存储第一复用分组流8a；重传存储器808，在等待可能的重传的同时，存储已传送的分组8d；重传模块806，接收远程重传请求826，可以发出本地重传请求820，并使用命令行822从重传存储器808中选择要重传的数据；与第二调度器758相似的第二调度器810；与延迟指示器模块760相似的延迟指示器模块810；和与物理层模块762相似的物理层模块814。

第二调度器(758、810)可以进一步接收链路管理分组，并且将它们复用为第二复用分组流。链路管理分组是由收发器生成的用于操作链路的分组，例如由收发器发出的重传请求、链路控制消息、用于学习链路属性的消息、以及用于处理干扰的消息。

可选地，使用一个或多个处理器来实现第一调度器、重传模块、第二调度器、和延迟指示器模块。可选地，重传模块和存储器被设计为支持用于相同数据的多个重传事件。可替代地，重传模块和存储器被设计为仅支持针对用于相同数据的单个重传事件。可选地，物理层模块为

物理层模块，第二复用分组流为

流。

在一个实施例中，收发器(750、800)被并入网络交换机中，该网络交换机支持等待时间变化低于5usec的重传。收发器750可以通过第二交换机连接到信宿装置，例如显示通过交换机收发器750流传输的视频的装置。可选地，重传模块756可以向分组流添加附加的分组标识数据，以便标识分组的顺序。

图6图示了用于指示由于重传事件而向分组添加的延迟的方法的一个实施例。该方法包括以下步骤：在步骤850，由收发器接收多个分组流，并将它们复用为第一复用分组流。在步骤851，将第一复用分组流连同时间指示一起存储在存储器中。在步骤852，接收重传请求并选择用于重传的数据。在步骤853，将第一复用分组流和用于重传的数据复用为第二复用分组流。在步骤854，利用时间指示，用于计算作为满足重传请求的结果而向第二复用分组流的分组添加的延迟。在步骤855，将计算的延迟添加到第二复用分组流的至少一些分组。并且在步骤856，由收发器传送第二复用分组流。可选地，从第二收发器接收重传请求，该收发器已经将用于重传的数据传送到该第二收发器。可选地，该存储器为共享存储器，并且从存储在该存储器中的第一复用分组流中选择用于重传的数据。并且可选地，该方法可以进一步包括：接收链路管理分组，以及将它们复用为第二复用分组流。

这里，预定值(例如预定置信等级或预定阈值)是固定值和/或在执行将确定值与预定值进行比较的计算之前的任何时间确定的值。当在开始执行计算以确定是否达到阈值之前、已知用于确定是否达到利用值的阈值的逻辑时，该值也被认为是预定值。

在本说明书中，对“一个实施例”(及其变型)的指代意味着所指代的特征可以被包括在本发明的至少一个实施例中。而且，对“一个实施例”、“一些实施例”、“另一实施例”和“又一实施例”的单独指代可以指代相同的实施例，可以示出实施例的不同方面，和/或可以指代不同的实施例。

本发明的实施例可以包括本文描述的实施例的特征的任何多种组合和/或集成。尽管一些实施例可以描绘串行操作，但是这些实施例可以并行地和/或按照与所描绘的顺序不同的顺序执行某些操作。此外，在文本和/或附图中使用重复的附图标记和/或字母是为了简单和清楚的目的，并且其本身并不指示所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。实施例在其应用中不限于在描述、附图或示例中设置的方法的步骤顺序、或装置的实现细节。此外，附图中示出的各个框本质上可以是功能性的，并因此不一定必须对应于分立的硬件元件。在权利要求中，术语“第一”、“第二”等应仅被解释为顺序指定，并且其本身不限于此。

尽管已经参考以特定顺序执行的特定步骤描述和示出了本文公开的方法，但是应当理解，可以将这些步骤组合、细分和/或重新排序以形成等效方法，而不背离实施例的教导。因此，除非在本文中特别指出，否则步骤的顺序和分组并不限制实施例。此外，为了清楚起见，有时将以单数形式描述实施例的方法和机制。然而，除非另外指出，否则一些实施例可以包括方法的多次迭代或机制的多个实例。例如，当在一个实施例中公开处理器时，该实施例的范围还旨在涵盖多个处理器的使用。为了清楚起见已经在单独实施例的上下文中描述的实施例的某些特征也可以在单个实施例中以各种组合提供。相反，为简洁起见已经在单个实施例的上下文中描述的实施例的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合来提供。结合具体示例描述的实施例通过示例而非限制的方式呈现。而且，显然，许多替代、修改和变化对于本领域技术人员将是显而易见的。应当理解，在不脱离实施例的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行结构改变。因此，本公开旨在涵盖落入所附权利要求及其等效的精神和范围内的所有这样的替代、修改和变化。

Claims (9)

1.一种收发器，配置为指示由于重传事件而向分组添加的延迟，包括：

第一调度器、存储器、重传模块、第二调度器、延迟指示器模块、和物理层模块；

所述第一调度器被配置为接收分组流，将所述分组流复用为第一复用分组流，并添加时间指示；

所述存储器被配置为连同该时间指示一起存储该第一复用分组流；

所述重传模块被配置为接收重传请求，并选择用于重传的数据；

所述第二调度器被配置为接收所述第一复用分组流和所述用于重传的数据，并将所述第一复用分组流和所述用于重传的数据复用为第二复用分组流；

所述延迟指示器模块被配置为利用基于所述收发器的本地时钟的时间指示来计算作为满足重传请求的结果而向第二复用分组流的分组添加的延迟；

所述延迟指示器模块被进一步配置为向第二复用分组流中的至少一些分组添加所计算的延迟；和

所述物理层模块被配置为传送所述第二复用分组流。

2.根据权利要求1所述的收发器，其中，所述时间指示是每个分组添加的。

3.根据权利要求1所述的收发器，其中，从第二收发器接收所述重传请求，所述收发器已经向所述第二收发器传送所述用于重传的数据。

4.根据权利要求3所述的收发器，其中，所述收发器和所述第二收发器的时钟不同步。

5.根据权利要求3所述的收发器，其中，使用第一差错抵抗力等级来传送还没有向所述第二收发器重传的分组的有效载荷，并且使用高于所述第一差错抵抗力等级的第二差错抵抗力等级来传送包括重传的数据的有效载荷，其中，所述第二差错抵抗力等级高于所述第一差错抵抗力等级，以便降低再次重传的可能性。

6.根据权利要求3所述的收发器，其中，所述第二收发器被配置为：从收发器接收分组，通过有线通信链路使用第一差错抵抗力等级在固定延迟之后向第三收发器传送未重传的分组，将有效载荷存储在第二存储器中，接收对于第二存储器中存储的有效载荷中包括的第二有效载荷的第二重传请求，并且使用按照比第一差错抵抗力等级更高的第二差错抵抗力等级编码的第二重传分组，来重传第二有效载荷；其中，所述第二差错抵抗力等级高于所述第一差错抵抗力等级，以便降低再次重传的可能性。

7.根据权利要求1所述的收发器，其中，所述物理层模块为HDBaseT物理层模块，并且所述第二复用分组流为HDBaseT流。

8.一种用于指示由于重传事件而向分组添加的延迟的方法，包括：

收发器接收分组流，并将所述分组流复用为第一复用分组流；

连同时间指示一起在存储器中存储该第一复用分组流；

接收重传请求，并选择用于重传的数据；

将所述第一复用分组流和所述用于重传的数据复用为第二复用分组流；

利用基于所述收发器的本地时钟的时间指示用于计算作为满足重传请求的结果而向第二复用分组流的分组添加的延迟；

向第二复用分组流中的至少一些分组添加所计算的延迟；和

收发器传送所述第二复用分组流。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，从第二收发器接收所述重传请求，所述收发器已经将所述用于重传的数据传送到所述第二收发器。

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