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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Synchronisation von Zeitgebern und insbesondere Verzögerungsmessungen und/oder Synchronisation von Zeitgebern in einem paketvermittelten Kommunikationsnetz.
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In einem vernetzten System kann es für Einrichtungen in dem Netz vorteilhaft sein, über eine gemeinsame Zeitbasis zu verfügen. Die gemeinsame Zeitbasis kann zum Beispiel verwendet werden, um koordinierte Messinstanzen in einem Netz von Sensoren zu triggern oder um Aktionen von Steuerungen in einem industriellen System zu koordinieren. Zusätzlich zu Sensoren und Steuerungen kann das System Computer und Kommunikationseinrichtungen wie Router umfassen.
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Die Elektronikindustrie hat mehrere Standardprotokolle zur Verwendung beim Synchronisieren von Zeitgebern entwickelt, zum Beispiel das Network Time Protocol (NTP) und das Precision Time Protocol (PTP) von IEEE 1588. Bei PTP werden das Timing betreffende Nachrichten zwischen Knoten in einem Kommunikationsnetz gesendet. Die das Timing betreffenden Nachrichten umfassen zum Beispiel, dass ein Knoten ein zeitgestempeltes Paket zur Versorgung seiner Zeitbasis zu einem anderen Knoten sendet und ein Knoten ein Paket sendet, das von dem empfangenden Knoten anfordert, mit der Empfangszeit zu antworten. Etwaige Fehler beim Umgang mit den das Timing betreffenden Nachrichten können für die genaue Zeitgebersynchronisation nachträglich sein und der Schaden kann über mehrere Netzeinrichtungen hinweg kumulativ sein. Ferner ist ein effizienter Umgang mit das Timing betreffenden Nachrichten nützlich, um so die Störung anderer Kommunikation zu vermeiden.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein Aspekt der Erfindung stellt eine Bitübertragungsschicht-Kommunikationseinrichtung bereit, umfassend: einen lokalen Zeitgeber, der dafür ausgelegt ist, Zeitwerte zu liefern; einen mit dem lokalen Zeitgeber gekoppelten Empfangsblock, der dafür ausgelegt ist, Pakete aus einem Kommunikationsnetz zu empfangen und abhängig von Klassifikationen der empfangenen Pakete Zeitstempelwerte unter Verwendung von Zeitwerten aus dem lokalen Zeitgeber, die Ankunftszeiten der Pakete angeben, zu produzieren; und einen mit dem lokalen Zeitgeber gekoppelten Sendeblock, der dafür ausgelegt ist, Pakete zu dem Kommunikationsnetz zu senden und abhängig von Klassifikationen der gesendeten Pakete Zeitstempelwerte unter Verwendung von Zeitwerten aus dem lokalen Zeitgeber, die Sendezeiten der Pakete angeben, zu produzieren.
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Ein anderer Aspekt der Erfindung stellt eine Bitübertragungsschicht-Kommunikationseinrichtung bereit, umfassend: einen Empfangs-Lokalzeitgeber, der dafür ausgelegt ist, Zeitwerte zu liefern; Empfängerschaltkreise, die dafür ausgelegt sind, ein Eingangssignal zu empfangen, empfangene Pakete aus dem Eingangssignal zu produzieren und ein Detektionssignal an den Empfangs-Lokalzeitgeber zu liefern, wenn ein Timing-Referenzpunkt in dem Eingangssignal detektiert wird, wobei die von dem Empfangs-Lokalzeitgeber gelieferten Zeitwerte Zeiten angeben, wann das Detektionssignal durch den Empfangs-Lokalzeitgeber empfangen wird; einen mit den Empfängerschaltkreisen gekoppelten Empfangspaketklassifizierer, der dafür ausgelegt ist, eine von mehreren Empfangsklassifikationen an jedes der empfangenen Pakete zu vergeben; einen mit dem Empfangspaketklassifizierer und dem Empfangs-Lokalzeitgeber gekoppelten Empfangszeitkalkulator, der dafür ausgelegt ist, abhängig von den vergebenen Empfangsklassifikationen Empfangszeitstempelwerte zu produzieren; und einen mit dem Empfangszeitkalkulator gekoppelten Empfangspaketschreiber, der dafür ausgelegt ist, abhängig von den vergebenen Empfangsklassifikationen die produzierten Zeitstempelwerte in die empfangenen Pakete zu schreiben.
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Ein anderer Aspekt der Erfindung stellt ein Verfahren zum Umgang mit Timinginformationen in einer Kommunikationseinrichtung bereit, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen eines Pakets aus einer Kommunikationsverbindung; Klassifizieren des Pakets, eine aus mehreren Klassifikationstypen ausgewählte Klassifikation aufzuweisen; für mindestens einen der Klassifikationstypen: Produzieren eines Zeitstempelwerts auf der Basis der Zeit, zu der das Paket durch die Kommunikationseinrichtung empfangen wird; für mindestens einen der Klassifikationstypen: Schreiben des produzierten Zeitstempels in das Paket; und Liefern des Pakets, das den geschriebenen Zeitstempel aufweist, an eine Einrichtung der höheren Schicht.
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Ein anderer Aspekt der Erfindung stellt ein Verfahren zum Umgang mit Timinginformationen in einer Kommunikationseinrichtung bereit, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen eines Pakets von einer Einrichtung der höheren Schicht; Klassifizieren des Pakets, eine aus mehreren Klassifikationstypen ausgewählte Klassifikation aufzuweisen; für mindestens einen der Klassifikationstypen: Produzieren eines Zeitstempelwerts auf der Basis der Zeit, zu der das Paket durch die Kommunikationseinrichtung gesendet wird; für mindestens einen der Klassifikationstypen: Schreiben des produzierten Zeitstempels in das Paket; und Senden des Pakets, das den geschriebenen Zeitstempel aufweist, zu einem Kommunikationsnetz.
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Ein anderer Aspekt der Erfindung stellt einen Kommunikationsnetzknoten bereit, umfassend einen lokalen Zeitgeber, der dafür ausgelegt ist, Zeitwerte zu liefern; einen mit dem lokalen Zeitgeber gekoppelten ersten Empfangsblock, der dafür ausgelegt ist, Pakete aus einer ersten Verbindung in einem Kommunikationsnetz zu empfangen und abhängig von Klassifikationen der empfangenen Pakete Zeitstempelwerte unter Verwendung von Zeitwerten aus dem lokalen Zeitgeber, die Ankunftszeiten der Pakete angeben, zu produzieren; einen mit dem lokalen Zeitgeber gekoppelten ersten Sendeblock, der dafür ausgelegt ist, Pakete zu der ersten Verbindung in dem Kommunikationsnetz zu senden und abhängig von Klassifikationen der gesendeten Pakete Zeitstempelwerte unter Verwendung von Zeitwerten aus dem lokalen Zeitgeber, die Sendezeiten der Pakete angeben, zu produzieren; einen mit dem lokalen Zeitgeber gekoppelten zweiten Empfangsblock, der dafür ausgelegt ist, Pakete aus einer zweiten Verbindung in dem Kommunikationsnetz zu empfangen und abhängig von Klassifikationen der empfangenen Pakete Zeitstempelwerte unter Verwendung von Zeitwerten aus dem lokalen Zeitgeber, die Ankunftszeiten der Pakete angeben, zu produzieren; und einen mit dem lokalen Zeitgeber gekoppelten zweiten Sendeblock, der dafür ausgelegt ist, Pakete zu der zweiten Verbindung in dem Kommunikationsnetz zu senden und abhängig von Klassifikationen der gesendeten Pakete Zeitstempelwerte unter Verwendung von Zeitwerten aus dem lokalen Zeitgeber, die Sendezeiten der Pakete angeben, zu produzieren.
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Ein anderer Aspekt der Erfindung stellt ein Kommunikationssystem bereit, umfassend: mehrere Leitungskarten, die jeweils Folgendes umfassen: eine Bitübertragungsschichteinrichtung, umfassend einen Empfangsblock, der dafür ausgelegt ist, Pakete aus einem Kommunikationsnetz zu empfangen und abhängig von Klassifikationen der empfangenen Pakete Zeitstempelwerte unter Verwendung von Zeitwerten, die Ankunftszeiten der Pakete angeben, zu produzieren; und einen Sendeblock, der dafür ausgelegt ist, Pakete zu dem Kommunikationsnetz zu senden und abhängig von Klassifikationen der gesendeten Pakete Zeitstempelwerte unter Verwendung von Zeitwerten, die Sendezeiten der Pakete angeben, zu produzieren; und eine mit der Bitübertragungsschichteinrichtung gekoppelte Medienzugriffssteuerung, die dafür ausgelegt ist, die Empfangspakete und die Sendepakete gemäß einem Medienzugriffsprotokoll zu verarbeiten; und eine mit den mehreren Leitungskarten gekoppelte Systemkarte, wobei die Systemkarte Folgendes umfasst: ein Koppelfeld, das dafür ausgelegt ist, die Empfangspakete und die Sendepakete zwischen den mehreren Leitungskarten zu koppeln; und eine Bitübertragungsschichteinrichtung, die dafür ausgelegt ist, Zeitstempelverarbeitung bereitzustellen, die mit Zeiten assoziiert ist, zu denen die Empfangspakete und die Sendepakete von der Systemkarte empfangen und gesendet werden.
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Diese und andere Aspekte der Erfindung werden bei Durchsicht der vorliegenden Offenbarung besser verständlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 ist ein Blockschaltbild einer Bitübertragungsschicht-Kommunikationseinrichtung gemäß Aspekten der Erfindung;
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2 ist ein Blockschaltbild einer anderen Bitübertragungsschicht-Kommunikationseinrichtung gemäß Aspekten der Erfindung;
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3 ist ein Blockschaltbild eines Kommunikationsnetzknotens gemäß Aspekten der Erfindung;
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4 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Umgang mit Timinginformationen gemäß Aspekten der Erfindung; und
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5 ist ein Blockschaltbild eines Kommunikationssystems gemäß Aspekten der Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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1 ist ein Blockschaltbild einer Bitübertragungsschicht-Kommunikationseinrichtung (PHY) gemäß Aspekten der Erfindung. Die PHY umfasst einen Empfangsblock 100 zum Empfangen eines Eingangssignals aus einem Kommunikationsnetz und einen Sendeblock 110 zum Senden eines Ausgangssignals zu dem Kommunikationsnetz. Ein lokaler Zeitgeber 121 ist in der PHY enthalten, um eine Zeitbasis für die PHY bereitzustellen und lokale Zeitwerte an den Empfangsblock und den Sendeblock zu liefern. Die PHY umfasst außerdem einen Schnittstellenblock 131 zur Kopplung mit Einrichtungen höherer Ebenen, obwohl bei bestimmten Ausführungsformen verschiedene andere Verarbeitungs- und/oder Formatierungsblöcke auch in dem Signalpfad zwischen dem Empfangsblock und dem Schnittstellenblock und dem Sendeblock und dem Schnittstellenblock enthalten sein können. Die Blöcke der PHY werden im Allgemeinen mit elektronischen Schaltkreisen implementiert. Zum Beispiel wird bei einer Ausführungsform die PHY in einer integrierten CMOS-Schaltung bereitgestellt. Es kann Softwareprogrammierung verwendet werden, um den Betrieb bestimmter Schaltkreise in der PHY zu steuern. Bei einer Ausführungsform wird ein programmierbarer Prozessor verwendet, um die Schaltkreise der PHY zu konfigurieren und mit Ausnahmebedingungen umzugehen.
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Der lokale Zeitgeber 121 stellt im Allgemeinen Zeitwerte bereit, die mit einem anderen Zeitgeber in dem Kommunikationsnetz synchronisiert sind. Bei einer Ausführungsform ist der lokale Zeitgeber ein Master-Zeitgeber für das Kommunikationsnetz und wird mit einem hochgenauen Zeitgeber, wie etwa dem U.S. Naval Observatory, synchronisiert.
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Bei bestimmten Ausführungsformen empfängt der lokale Zeitgeber 121 in der PHY ein Eingangstaktsignal und einen Zeitwert, die von einem Zeitmodul geliefert werden. Das Zeitmodul kann bei verschiedenen Ausführungsformen die Tageszeit durch seinen eigenen Zeitgeber, ein durch die PHY empfangenes Signal oder eine Kombination von beidem bestimmen. Das Eingangstaktsignal stellt eine Referenzfrequenz, zum Beispiel nominal 250 MHz bereit, die mit der Frequenz eines Master-Zeitgebers in dem Kommunikationsnetz verriegelt ist. Der Zeitwert wird in den lokalen Zeitgeber 121 geladen, um den lokalen Zeitwert zu initialisieren oder zu aktualisieren.
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Der Empfangsblock 100 umfasst einen Empfänger 101, der mit einer Kommunikationsverbindung, zum Beispiel einem faseroptischen Kabel oder einem verdrillten Doppelleitungskabel, in dem Kommunikationsnetz gekoppelt ist und der Empfänger empfängt das Eingangssignal. Bei vielen Ausführungsformen wird das Eingangssignal gemäß einem Standardformat, zum Beispiel einem Standard für Ethernet, empfangen. Bei einer Ausführungsform umfasst der Empfänger 101 Verstärker, Signalentzerrer, Phasenregelkreise und diesbezügliche Schaltkreise. Der Empfänger 101 verarbeitet das Eingangssignal, um Daten aus dem Eingangssignal wiederherzustellen und produziert bei verschiedenen Ausführungsformen ein Datenpaket. Ein Paket kann auch teilweise abhängig von dem Formatstandard als Rahmen bezeichnet werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen bestimmt der Empfänger 101 außerdem einen Start eines Pakets oder Rahmens zum Beispiel durch Bestimmen, dass ein Rahmenabgrenzungssignal oder Rahmensynchronisationssignal empfangen wurde. Das empfangene Datenpaket kann einen Zeitstempel umfassen.
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Der Empfangspaketklassifizierer 103 klassifiziert die Pakete abhängig davon, welche Art von Zeitstempelaktion auszuführen ist. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Paketverarbeitung üblicherweise als Funktion für Blöcke auf höheren Schichten als eine PHY betrachtet werden kann. Die PHY von 1 erweitert die Paketverarbeitung in der PHY, um den Umgang mit Timing-Synchronisationsinformationen in Paketen zu gewährleisten.
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Bei einer Ausführungsform werden die Pakete als einer der Typen A bis E klassifiziert. Pakete des Typs A sind Pakete, die keine Zeitstempelverarbeitung im Empfangsblock erhalten sollen. Pakete des Typs B sind Pakete, bei denen der lokale Zeitwert (d. h. der Zeitwert aus dem lokalen Zeitgeber 121) in das Paket geschrieben werden soll. Pakete des Typs C sind Pakete, bei denen der Zeitstempel in dem empfangenen Paket modifiziert werden soll, indem der lokale Zeitwert subtrahiert und ein Offsetwert addiert wird, der bei bestimmten Ausführungsformen null sein kann. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Offsetwert jedoch eine Indikation für eine Verzögerung der Kommunikationsverbindung, auf der der Empfänger Daten empfängt, sein. Ferner kann bei bestimmten Ausführungsformen der Offsetwert stattdessen oder zusätzlich ein Absolutwert einer erwarteten Zeit der Durchquerung eines Starts des Pakets vom Zeitpunkt des Eintritts in den Empfänger bis entweder zu einem Zeitpunkt, an dem ein Start des Pakets durch den Empfänger bestimmt wird, oder einem Zeitpunkt, an dem der lokale Zeitwert bestimmt wird, sein, wobei es sich bei beidem im Allgemeinen um dieselbe Zeit handeln kann. Zusätzlich kann bei bestimmten Ausführungsformen das Offset einen negativen Wert aufweisen. Pakete des Typs D sind Pakete, bei denen der Zeitstempel in dem empfangenen Paket modifiziert werden soll, indem der lokale Zeitwert und der Offsetwert addiert werden. Zum Beispiel werden wie später besprochen bei bestimmten Ausführungsformen Pakete des Typs C durch den Empfänger empfangen und Pakete des Typs D sollen durch einen Sender der PHY gesendet werden. Pakete des Typs E sind Pakete, die zusammen mit dem lokalen Zeitwert abgespeichert werden sollen. Pakete des Typs E können nachfolgend zum Beispiel durch einen Netzprozessor verarbeitet werden. Bei bestimmten Ausführungsformen klassifiziert der Empfangspaketklassifizierer 103 Pakete, die gemäß mehreren Protokollen formatiert sind, zum Beispiel Ethernet- und MPLS-Pakete (Multiprotocol Label Switching), und bei bestimmten Ausführungsformen kann die den Paketen verliehene Klassifikation auf einem Zeitstempelprotokoll für das Paket (wie etwa IEEE 1588 oder einem bestimmten anderen Protokoll) und/oder darauf, ob das Paket empfangen oder gesendet wird, basieren. Bei bestimmten Ausführungsformen werden Pakete zusätzlich unter Verwendung einer Fluss-, Timingdomänen-, VLAN-Virtual Local Area Network) oder anderen Kennung klassifiziert. Pakete aus dem Empfangspaketklassifizierer 103 werden an einen Empfangszeitkalkulator 105 geliefert.
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Der Empfangszeitkalkulator 105 produziert einen neuen Zeitstempelwert abhängig von der Klassifikation des Pakets. Bei vielen Paketklassifikationen verwendet der Empfangszeitkalkulator 105 den aus dem lokalen Zeitgeber 121 erhaltenen lokalen Zeitwert. Bei vielen Ausführungsformen ist der gewünschte lokale Zeitwert die Zeit, wann ein spezifischer Teil des Pakets (zum Beispiel das Ende einer Ethernet-Rahmenstartabgrenzung (SFD)) am Eingang des Empfängers 101 ankommt. Bei bestimmten Ausführungsformen kann dementsprechend der von dem Zeitkalkulator 105 verwendete lokale Zeitwert ein Wert aus dem lokalen Zeitgeber 121 minus einem Verzögerungswert sein, der Verzögerungen zwischen dem Eingang des Empfängers 101 und dem Zeitpunkt, an dem der Empfangszeitkalkulator 105 einen Wert aus dem lokalen Zeitgeber 121 empfängt, kompensiert. Bei anderen Ausführungsformen kann der lokale Zeitwert durch dem Empfänger 101 gesampelt und mit dem Paket an den Empfangszeitkalkulator 105 geliefert werden. Bei einer Ausführungsform können Verzögerungswerte zum Beispiel unter Verwendung einer gemessenen Prüfschleifenverzögerung berechnet werden.
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Der Empfangszeitkalkulator 105 verwendet den lokalen Zeitwert, um einen Zeitstempelwert auf eine Weise zu produzieren, die von der Klassifikation des Pakets abhängt. Bei einer Ausführungsform, die die obigen Klassifikationen verwendet, ist für Pakete des Typs B und E der produzierte neue Zeitstempelwert der lokale Zeitwert. Für Pakete des Typs C und D wird der Zeitstempelwert aus dem empfangenen Paket zur Verwendung beim Produzieren des neuen Zeitstempelwerts gelesen. Für Pakete des Typs C und D kann der Empfangszeitkalkulator 105 einen Offsetwert verwenden. Der Offsetwert kann zum Beispiel eine Verzögerung auf der mit dem Empfänger verbundenen Kommunikationsverbindung angeben. Der empfangene Zeitstempelwert kann aus einem definierten Ort in dem Paket gelesen werden, der mit dem Kommunikationsformat variiert. Für Pakete des Typs C ist der produzierte neue Zeitstempelwert der empfangene Zeitstempelwert minus dem lokalen Zeitwert plus dem Offsetwert. Für Pakete des Typs D ist der produzierte neue Zeitstempelwert der empfangene Zeitstempelwert plus dem lokalen Zeitwert plus dem Offsetwert. Für Pakete des Typs A produziert der Empfangszeitkalkulator 105 keinen neuen Zeitstempelwert. Der neue Zeitstempelwert wird an einen Empfangspaketschreiber 107 geliefert.
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Der Empfangspaketschreiber 107 kann den neuen Zeitstempelwert aus dem Empfangszeitkalkulator 105 in einen Ort in dem Paket schreiben. Der geschriebene Ort kann abhängig von dem Format des Pakets variieren. Bei vielen Ausführungsformen ist der geschriebene Ort derselbe Ort, aus dem der empfangene Zeitstempelwert gelesen wurde. Der Ort kann der Ort des Korrekturfelds eines IEEE-1588-Pakets sein. Bestimmte Ausführungsformen umfassen Paketklassifikationen, bei denen der neue Zeitstempelwert in einen Ort in einer Präambel des Pakets oder einen reservierten Ort in dem Paket geschrieben oder an das Ende des Pakets angehängt wird. Bei einer Ausführungsform kann der Empfangspaketschreiber 107 zusätzlich ein Feld in dem Paket abhängig von dem Format des Pakets löschen. Zum Beispiel kann ein Prüfsummenfeld in einem UDP-Paket gelöscht werden. Der Empfangspaketschreiber 107 aktualisiert zusätzlich Werte des Prüfsummentyps in dem Paket so, wie es für das Format des Pakets angemessen ist. Zum Beispiel aktualisiert für ein Ethernet-Format-Paket der Empfangspaketschreiber 107 die Rahmenprüfsequenz (FCS). Der Empfangspaketschreiber 107 kann zusätzlich die FCS in dem empfangenen Paket prüfen. Wenn die FCS falsch ist, kann das Paket abgeworfen oder die aktualisierte FCS zum Beispiel durch Inversion verfälscht werden, um weitere Verarbeitung des Pakets zu verhindern. Bei vielen Ausführungsformen operieren die Blöcke in dem Empfangsblock 110 an einem Paket, ohne das Paket in einem Speicher zu speichern. Zum Beispiel kann der Empfänger 101 gleichzeitig, während der Empfangspaketschreiber 107 einen Zeitstempel in einem Paket schreibt, einen späteren Teil des Pakets empfangen.
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Der Schnittstellenblock 131 empfängt das modifizierte Paket von dem Empfangspaketschreiber 107. Der Schnittstellenblock 131 stellt eine Schnittstelle zu einer Komponente der höheren Schicht, wie etwa einer Medienzugriffssteuerung (MAC), bereit. Eine Komponente der höheren Schicht, die Pakete über die Schnittstelle empfängt, kann weitere Paketverarbeitung durchführen, zum Beispiel Ziele für die Pakete bestimmen. Die Schnittstelle zu einer Komponente der höheren Schicht kann bei einer Ausführungsform eine medienunabhängige Gigabit-Schnittstelle (GMII) sein. Der Schnittstellenblock 131 sendet das modifizierte Paket über die Schnittstelle. Die Schnittstelle ist bidirektional und der Schnittstellenblock 131 empfängt Pakete zur Übertragung über die Schnittstelle. Über die Schnittstelle empfangene Pakete werden an den Sendeblock 110 geliefert. Bei anderen Ausführungsformen gibt es separate Schnittstellenblöcke zum Empfangen und Senden.
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Der Sendeblock 110 umfasst einen Sendepaketklassifizierer 113, der von der PHY zu sendende Pakete empfängt. Der Sendepaketklassifizierer 113 arbeitet ähnlich oder genauso wie der Empfangspaketklassifizierer 103. Die Klassifikationen von Paketen können sich jedoch zwischen Sende- und Empfangsblöcken unterscheiden. Bei einer Ausführungsform hat der Sendepaketklassifizierer 113 zwei Klassifikationen. Pakete in einer ersten Klassifikation sollen keine Zeitstempelaktionen in dem Sendeblock erhalten. Bei Paketen in einer zweiten Klassifikation sollen Zeitstempel durch Addieren des lokalen Zeitwerts zu einem Zeitstempel in dem empfangenen Paket modifiziert werden.
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Klassifizierte Pakete werden an einen Sendezeitkalkulator 115 geliefert, der auf ähnliche Weise wie der Empfangszeitkalkulator 105 arbeitet. Produzierte Ausgangszeitstempelwerte können jedoch von der Sendeklassifikation des Pakets abhängen, die von der Empfangsklassifikation des Pakets verschieden sein kann. Der von dem Sendezeitkalkulator 115 verwendete lokale Zeitwert kann dem entsprechen, wann ein spezifischer Teil des Pakets von dem Sendeblock 110 gesendet wird. Bei bestimmten Ausführungsformen kann dementsprechend der von dem Sendezeitkalkulator 115 verwendete lokale Zeitwert der Zeitwert aus dem lokalen Zeitgeber 121 plus einem Verzögerungswert sein, der Verzögerungen zwischen dem Zeitpunkt, an dem der Sendezeitkalkulator 115 den Wert aus dem lokalen Zeitgeber 121 empfängt, und wann ein Referenzpunkt in dem Paket gesendet wird, kompensiert. Bei anderen Ausführungsformen kann der lokale Zeitwert durch einen Sender 111 gesampelt und mit dem über Blöcke verarbeiteten Paket in einem Pipeline-Verfahren an den Sendezeitkalkulator 115 geliefert werden. Der produzierte Ausgangszeitstempelwert wird an den Sendepaketschreiber 117 geliefert.
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Der Sendepaketschreiber 117 kann den Ausgangszeitstempelwert von dem Sendezeitkalkulator 115 in einen Ort in dem Paket schreiben. Der Sendepaketschreiber 117 kann dem Empfangspaketschreiber 107 ähnlich oder gleich sein.
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Der Sender 111 ist mit einer Kommunikationsverbindung, zum Beispiel einem faseroptischen Kabel, in dem Kommunikationsnetz gekoppelt, um das Ausgangssignal zu senden. Bei vielen Ausführungsformen wird das Ausgangssignal gemäß demselben Standardformat gesendet, das für das Eingangssignal des Empfängers 101 verwendet wird. Der Sender 111 verarbeitet das Paket aus dem Sendepaketschreiber 117, um das Ausgangssignal zu produzieren.
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2 ist ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform einer Bitübertragungsschicht-Kommunikationseinrichtung gemäß Aspekten der Erfindung. Die PHY umfasst einen Empfangsblock 200 zum Empfangen eines Eingangssignals aus einem Kommunikationsnetz und einen Sendeblock 210 zum Senden eines Ausgangssignals zu dem Kommunikationsnetz. Die Blöcke der PHY werden im Allgemeinen mit elektronischen Schaltkreisen implementiert. Zum Beispiel wird bei einer Ausführungsform die PHY in einer integrierten CMOS-Schaltung bereitgestellt. Es kann Softwareprogrammierung verwendet werden, um den Betrieb bestimmter Schaltkreise in der PHY zu steuern. Bei einer Ausführungsform wird ein programmierbarer Prozessor verwendet, um die Schaltkreise der PHY zu konfigurieren und mit Ausnahmebedingungen umzugehen.
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Ein Empfänger 201 ist mit einer Kommunikationsverbindung, zum Beispiel einem faseroptischen Kabel oder einem verdrillten Doppelleitungskabel, in dem Kommunikationsnetz gekoppelt und der Empfänger empfängt das Eingangssignal und produziert Datenpakete. Der Empfänger 201 ist dem Empfänger 101 von 1 ähnlich oder gleich. Bei bestimmten Ausführungsformen umfasst der Empfänger 201 einen Zeitgeber und eine Datenwiederherstellungsschaltung. Datenpakete aus dem Empfänger werden an einen Empfangspaketklassifizierer 203 geliefert. Zusätzlich produziert bei der in 2 dargestellten Ausführungsform der Empfänger 201 ein Rahmenstart-Abgrenzungssignal, das signalisiert, wann ein Timing-Referenzpunkt empfangen wird. Das Rahmenstart-Abgrenzungssignal kann verwendet werden, um nachfolgende Verarbeitung des Rahmens zu triggern und um das Abspeichern eines Zeitwerts zu triggern, zum Beispiel eines Zeitwerts, der lokale Zeit angibt, wenn der Empfang des Timing-Referenzpunkts auftritt, was wie zuvor besprochen justiert werden kann.
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In dem Empfangsblock 200 ist ein Empfangs-Lokalzeitgeber 241 enthalten, um lokale Zeitwerte zur Verwendung beim Verarbeiten von empfangenen Paketen oder für andere Verwendungszwecke des Zeitpunkts des Empfangs eines Pakets zu liefern. Der Empfangs-Lokalzeitgeber 241 stellt im Allgemeinen Zeitwerte bereit, die mit einem anderen Zeitgeber in dem Kommunikationsnetz synchronisiert sind. Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform empfängt der lokale Zeitgeber das Rahmenstart-Abgrenzungssignal von dem Empfänger 201. Durch das Rahmenstart-Abgrenzungssignal wird eine Ablesung des aktuellen Werts des lokalen Zeitgebers getriggert. Dies stellt eine genaue Zeitablesung bereit, da das Timing des Ablesens des Zeitgebers relativ zu der Rahmenstartabgrenzung, die ein standardisierter Referenzpunkt zur Zeitgebersynchronisation ist, gut kontrolliert werden kann. Bei bestimmten Ausführungsformen wird der lokale Zeitwert aus dem Empfangs-Lokalzeitgeber 241 durch Subtrahieren eines Verzögerungswerts justiert, der Verzögerungen zwischen dem Eingang des Empfängers 201 und dem Zeitpunkt, an dem der Empfangs-Lokalzeitgeber 241 gelesen wird, kompensiert. Bei einer Ausführungsform können Verzögerungswerte zum Beispiel unter Verwendung einer gemessenen Prüfschleifenverzögerung berechnet werden.
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Die Empfangs-Lokalzeitwerte können in dem Empfangsblock zur nachfolgenden Verarbeitung des assoziierten Pakets verwendet werden. Bei bestimmten Ausführungsformen wie in 2 gezeigt können die Empfangs-Lokalzeitwerte in einen Zeitstempel-FIFO 243 geschrieben werden. Der Zeitstempel-FIFO kann dann zum Beispiel durch einen Netzprozessor für nicht in der PHY residente Verwendungszwecke gelesen werden.
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Der Empfangspaketklassifizierer 203 klassifiziert die Pakete abhängig davon, welche Art von Zeitstempelaktion durchgeführt werden soll. Der Empfangspaketklassifizierer 203 ist der gleiche oder ähnlich wie der Empfangspaketklassifizierer 103 von 1. Pakete aus dem Empfangspaketklassifizierer 203 werden an einen Empfangszeitkalkulator 205 geliefert.
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Der Empfangszeitkalkulator 205 produziert abhängig von der Klassifikation des Pakets einen neuen Zeitstempelwert. Für viele Paketklassifikationen verwendet der Empfangszeitkalkulator 205 den aus dem lokalen Zeitgeber 221 erhaltenen lokalen Zeitwert. Bei vielen Ausführungsformen ist der Empfangszeitkalkulator 205 der gleiche oder ähnlich wie der Empfangszeitkalkulator 105 von 1. Der neue Zeitstempelwert wird an einen Empfangspaketschreiber 207 geliefert.
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Der Empfangspaketschreiber 207 schreibt im Allgemeinen den neuen Zeitstempelwert aus dem Empfangszeitkalkulator 205 in einen Ort in dem Paket, um ein modifiziertes Paket zu produzieren. Bei vielen Ausführungsformen ist der Empfangspaketschreiber 207 der gleiche oder ähnlich wie der Empfangspaketschreiber 107 von 1. Die modifizierten Pakete werden an einen Empfangsschnittstellenblock 221 geliefert.
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Der Empfangsschnittstellenblock 221 stellt eine Schnittstelle zu einer Komponente der höheren Schicht bereit, wie etwa einer Medienzugriffssteuerung (MAC). Eine Komponente der höheren Schicht, die Pakete über die Schnittstelle empfängt, kann weitere Paketverarbeitung durchführen, zum Beispiel Bestimmung von Zielen für die Pakete. Die Schnittstelle zu einer Komponente der höheren Schicht kann bei einer Ausführungsform eine medienunabhängige Gigabit-Schnittstelle (GMII) sein. Der Empfangsschnittstellenblock 221 sendet das modifizierte Paket über die Schnittstelle.
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Der Empfangsblock 200 arbeitet im Allgemeinen unter Verwendung von Zeitgebersignalen aus mehreren Zeitgeberdomänen. Bei vielen Ausführungsformen arbeitet der Empfänger 201 unter Verwendung eines Leitungsraten-Zeitgebers, der aus dem empfangenen Signal wiederhergestellt wird, und der Empfangsschnittstellenblock 221 arbeitet unter Verwendung eines über die Schnittstelle gelieferten Systemzeitgebers. Der Empfangs-Lokalzeitgeber 241 kann unter Verwendung des Leitungsraten-Zeitgebers, des Systemzeitgebers oder eines Zeiteinhaltungs-Zeitgebers, der mit einem Master-Zeitgeber in dem Kommunikationsnetz frequenzverriegelt sein kann, arbeiten. Zum Puffern von Signalen, die zwischen Zeitgeberdomänen übergehen, werden gewöhnlich flache FIFOs verwendet. Bei einer Ausführungsform arbeiten alle Blöcke des Empfangsblocks 200 mit Ausnahme des Empfängers 201 unter Verwendung des Systemzeitgebers. Dementsprechend puffert ein FIFO von dem Empfänger 201 ausgegebene Signale. Bei einer anderen Ausführungsform arbeiten alle Blöcke des Empfangsblocks 200 mit Ausnahme des Empfangsschnittstellenblocks 221 unter Verwendung des Leitungsraten-Zeitgebers. Dementsprechend puffert ein FIFO durch den Empfangsschnittstellenblock 221 empfangene Signale. Bei anderen Ausführungsformen mit anderen Zeitgeberdomänen sind an den entsprechenden Zeitgeberdomänengrenzen FIFOs angeordnet.
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Der Sendeblock 210 umfasst Blöcke zum Ausführen von Operationen an Sendepaketen, die im Allgemeinen in dem Empfangsblock 200 ausgeführten Operationen entsprechen. Ein Sendeschnittstellenblock 231 ist dem Empfangsschnittstellenblock 221 analog und empfängt von der PHY zu sendende Pakete. Bei anderen Ausführungsformen befinden sich der Sendeschnittstellenblock 231 und der Empfangsschnittstellenblock 221 in einem kombinierten Schnittstellenblock.
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Ein Sendepaketklassifizierer 213 empfängt Pakete von dem Sendeschnittstellenblock 231. Der Sendepaketklassifizierer 213 arbeitet auf ähnliche oder gleiche Weise wie der Sendepaketklassifizierer 113 von 1.
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Klassifizierte Pakete werden an einen Sendezeitkalkulator 215 geliefert, der auf ähnliche Weise wie der Empfangszeitkalkulator 205 arbeitet. Produzierte Ausgangszeitstempelwerte hängen jedoch von der Sendeklassifikation des Pakets ab, die eine andere Klassifikation von Paketen als die in dem Empfangsblock 100 verwendete verwenden kann. Der Sendezeitkalkulator 215 verwendet einen lokalen Zeitwert aus einem Sende-Lokalzeitgeber 251. Der von dem Sendezeitkalkulator 215 verwendete lokale Zeitwert kann dem entsprechen, wann ein spezifischer Teil des Pakets von dem Sendeblock 210 gesendet wird. Der produzierte Ausgangszeitstempelwert wird an einen Sendepaketschreiber 217 geliefert.
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Der Sendepaketschreiber 217 kann den Ausgangszeitstempelwert aus dem Sendezeitkalkulator 215 in einen Ort in dem Paket schreiben. Der Sendepaketschreiber 217 kann ähnlich oder der gleiche wie der Empfangspaketschreiber 207 sein.
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Der Sender 211 ist mit einer Kommunikationsverbindung, zum Beispiel einem faseroptischen Kabel, in dem Kommunikationsnetz gekoppelt, um das Ausgangssignal zu senden. Bei vielen Ausführungsformen wird das Ausgangssignal gemäß demselben Standardformat wie dem für das Eingangssignal des Empfängers 201 verwendeten gesendet. Der Sender 211 verarbeitet das Paket von dem Sendepaketschreiber 217, um das Ausgangssignal zu produzieren. Bei bestimmten Ausführungsformen umfasst der Sender 211 einen Serialisierer. Zusätzlich liefert bei der in 2 dargestellten Ausführungsform der Sender 211 ein Rahmenstart-Abgrenzungssignal. Das Rahmenstart-Abgrenzungssignal kann verwendet werden, um das Abspeichern eines Zeitwerts zu triggern.
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In dem Sendeblock 210 ist ein Sende-Lokalzeitgeber 251 enthalten, um lokale Zeitwerte zur Verwendung in gesendeten Paketen oder für andere Verwendungszwecke, die die Übertragungszeit eines Pakets verwenden, zu liefern. Der Sende-Lokalzeitgeber 251 ist ähnlich oder der gleiche wie der Empfangs-Lokalzeitgeber 241. Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform empfängt der lokale Zeitgeber das Rahmenstart-Abgrenzungssignal von dem Sender 211. Durch das Rahmenstart-Abgrenzungssignal wird eine Ablesung des aktuellen Werts des lokalen Zeitgebers getriggert. Dies gewährleistet eine genaue Zeitablesung, da das Timing der Ablesung des Zeitgebers relativ zu der Rahmenstartabgrenzung, die ein standardisierter Referenzpunkt zur Zeitgebersynchronisation ist, gut kontrolliert werden kann. Bei bestimmten Ausführungsformen wird der lokale Zeitwert aus dem Sende-Lokalzeitgeber 251 justiert, indem ein Verzögerungswert addiert wird, der Verzögerungen zwischen dem Zeitpunkt, an dem der Sende-Lokalzeitgeber 251 gelesen wird, und dem Zeitpunkt, an dem der Zeitreferenzpunkt den Sender 211 verlässt, kompensiert.
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Die Sende-Lokalzeitwerte können in dem Sendeblock zur nachfolgenden Verarbeitung des assoziierten Pakets verwendet werden. Bei bestimmten Ausführungsformen wie in 2 gezeigt können die lokalen Zeitwerte in einen Zeitstempel-FIFO 253 geschrieben werden. Der Zeitstempel-FIFO 253 kann dann zum Beispiel durch einen Netzprozessor für nicht in der PHY residente Verwendungszwecke gelesen werden.
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Bei vielen Ausführungsformen arbeiten die Blöcke in dem Sendeblock 110 an einem Paket, ohne das Paket in einem Speicher zu speichern. Zum Beispiel kann gleichzeitig während der Sendepaketschreiber 117 einen Zeitstempel in einem Paket schreibt, der Sender 111 einen früheren Teil des Pakets senden.
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Der Sendeblock 210 kann auf ähnliche Weise wie der Empfangsblock mehrere Zeitgeberdomänen umfassen. Bei vielen Ausführungsformen arbeitet der Sendeblock 210 jedoch unter Verwendung von einer Zeitgeberdomäne.
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3 ist ein Blockschaltbild eines Kommunikationsnetzknotens gemäß Aspekten der Erfindung. Der Knoten umfasst eine erste PHY 301 und eine zweite PHY 303, die Signale aus einer ersten physischen Medienverbindung 341 bzw. einer zweiten physischen Medienverbindung 343 senden und empfangen. Jede PHY ist zusätzlich mit einem Verarbeitungsblock 331 der höheren Schicht gekoppelt. Der Knoten umfasst einen lokalen Zeitgeber 321. Jede PHY umfasst einen Sendeblock und Empfangsblock, wie zum Beispiel mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben. Der Knoten kann als eine integrierte Schaltung vorgesehen sein. Die PHYs wickeln Zeitstempelverarbeitung ab und können verwendet werden, um Zeitgebersynchronisation ohne wesentliche Modifikation anderer Komponenten zu einem Netz hinzuzufügen.
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4 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Umgang mit Timinginformationen gemäß Aspekten der Erfindung. Der Prozess kann durch eine PHY-Einrichtung, zum Beispiel die Einrichtung von 1, implementiert werden. Die in 4 dargestellte Prozessausführungsform entspricht durch den Empfangsblock 100 von 1 durchgeführter Verarbeitung. Andere Ausführungsformen sind im Wesentlichen ähnlich, können aber zum Beispiel eine andere Anzahl von Paketklassifikationen aufweisen.
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Im Block 401 klassifiziert der Prozess ein als Eingabe des Prozesses empfangenes Paket. Die Klassifikation erfolgt gemäß der Art von Zeitstempelverarbeitung, die durch den Prozess durchgeführt werden soll. Pakete können zusätzlich gemäß dem verwendeten Kommunikationsformat, dem verwendeten Zeitstempelprotokoll, der Art von mit Bezug auf das Paket ausgeführter Operation oder einer Kombination davon klassifiziert werden. Zum Beispiel kann bei bestimmten Ausführungsformen ein empfangenes Paket für ein IEEE-1588-Zeitstempelprotokoll als Paket des Typs C klassifiziert werden und ein für ein IEEE-1588-Protokoll zu sendendes Paket kann als ein Paket des Typs D klassifiziert werden.
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Im Block 405 prüft der Prozess den im Block 401 klassifizierten Pakettyp. Wenn die Klassifikation Typ A ist, schreitet der Prozess zu Block 411 voran. Wenn die Klassifikation Typ B ist, schreitet der Prozess zu Block 412 voran. Wenn die Klassifikation Typ C ist, schreitet der Prozess zu Block 413 voran. Wenn die Klassifikation Typ D ist, schreitet der Prozess zu Block 414 voran. Wenn die Klassifikation Typ E ist, schreitet der Prozess zu Block 415 voran. Bei einer Ausführungsform mit einem anderen Klassifikationsschema würden im Block 405 entsprechend andere Zweige genommen.
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Im Block 411 leitet der Prozess das Paket zur nachfolgenden Verarbeitung durch. Pakete des Typs A sind eine Klassifikation, die keine Zeitstempelverarbeitung erhält. Danach kehrt der Prozess zurück.
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Im Block 412 liefert der Prozess einen neuen Zeitstempel mit einem Wert aus einem lokalen Zeitgeber. Der Wert kann justiert werden, um Verzögerungen bei der Verarbeitung zu kompensieren. Der Prozess schreitet dann zu Block 421 voran.
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Im Block 413 liefert der Prozess einen neuen Zeitstempel unter Verwendung eines Zeitstempelwerts aus dem empfangenen Paket, eines Werts aus einem lokalen Zeitgeber und eines Offsetwerts. Der neue Zeitstempel hat einen Wert, der der Wert aus dem empfangenen Paket minus dem Wert aus dem lokalen Zeitgeber plus dem Offsetwert ist. Der Wert aus dem lokalen Zeitgeber kann justiert werden, um Verzögerungen bei der Verarbeitung zu kompensieren. Der Offsetwert kann einer Verzögerung über eine das Paket an den Prozess liefernde Verbindung entsprechen. Der Prozess schreitet dann zum Block 421 voran.
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Im Block 414 liefert der Prozess einen neuen Zeitstempel auf ähnliche Weise wie Block 413. Der neue Zeitstempel hat jedoch einen Wert, der der Wert aus dem empfangenen Paket plus dem Wert aus dem lokalen Zeitgeber plus dem Offsetwert ist. Der Prozess schreitet dann zu Block 421 voran.
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Im Block 415 liefert der Prozess einen neuen Zeitstempel mit einem Wert aus einem lokalen Zeitgeber. Der Wert kann justiert werden, um Verzögerungen bei der Verarbeitung zu kompensieren. Das Paket oder eine Kennung des Pakets und der neue Zeitstempelwert werden für nachfolgende Verarbeitung abgespeichert, und bei vielen Ausführungsformen wird das Paket zur nachfolgenden Verarbeitung durchgeleitet. Zum Beispiel kann eine Einrichtung der höheren Schicht das Paket und den neuen Zeitstempelwert verwenden, um ein Paket mit einer Nachrichtensignalisierungs-Timinginformation für einen Grenz-Zeitgeber zu verarbeiten. Im Gegensatz dazu können in dem Block 411–414 verarbeitete Pakete auch zum Beispiel zum Routen zu einer Einrichtung der höheren Schicht weitergeleitet werden. Bei vielen Ausführungsformen führt die Einrichtung der höheren Schicht jedoch im Allgemeinen keine weitere Verarbeitung von Timinginformationen durch. Der Prozess kehrt danach zurück.
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Im Block 421 schreibt der Prozess den neuen Zeitstempelwert in das Paket. Der Wert kann in einen festen Ort in dem Paket geschrieben werden, wobei der Ort durch das Format des Pakets definiert wird. Bei bestimmten Ausführungsformen schreibt der Prozess auch einen Prüfsummentypwert in das Paket. Zum Beispiel kann der Prozess bei einem Ethernet-Format-Paket die Rahmenprüfsequenz (FCS) aktualisieren, um den neuen Zeitstempelwert widerzuspiegeln. Danach kehrt der Prozess zurück.
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Der in 4 dargestellte Prozess kann für ein gegebenes Paket zweimal in einer Netzeinrichtung durchgeführt werden, beim Eingang des Pakets und beim Ausgang des Pakets. Die Klassifikation des Pakets kann sich zwischen Eingang und Ausgang unterscheiden, wobei ein entsprechender anderer Zweig von dem Entscheidungsblock 405 genommen wird. Wenn zum Beispiel die Netzeinrichtung IEEE-1588-Ende-zu-Ende-transparente Zeitgeber bereitstellt, kann der Eingangsprozess Block 513 ausführen und der Ausgangsprozess kann Block 514 ausführen, mit einem Offsetwert von null in beiden. Somit produziert der Eingangsprozess einen Zeitstempelwert mit dem Wert des lokalen Zeitgebers, der Empfangszeit, von dem Zeitstempel in dem empfangenen Rahmen subtrahiert. Der Ausgangsprozess produziert einen Zeitstempelwert mit dem Wert des lokalen Zeitgebers, der Sendezeit, zu dem durch den Eingangsprozess produzierten Zeitstempel addiert. Da die Verweilzeit in der Netzeinrichtung die Sendezeit minus der Empfangszeit ist, produzieren die kombinierten Prozesse einen Zeitstempelwert, der der Zeitstempel in dem empfangenen Rahmen plus der Verweilzeit in der Netzeinrichtung ist. Der Eingangs- und Ausgangsprozess können durch eine Eingangs-PHY und eine Ausgangs-PHY in der Netzeinrichtung ausgeführt werden und stellen Verarbeitung der Timinginformationen ohne Beteiligung einer Einrichtung der höheren Schicht bereit, obwohl im Allgemeinen eine Einrichtung der höheren Schicht verwendet wird, um Pakete zwischen Eingangs- und Ausgangs-PHYs zu routen. Dieses Beispiel kann als einschrittige Operation bezeichnet werden, da die Zeitwerte in den Paketen enthalten sind, die sie betreffen.
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Ein weiteres Beispiel für die Verwendung des in 4 dargestellten Prozesses ist zur Übertragung einer IEEE-1588-Sync-Nachricht von einer Netzeinrichtung, die einen Master-Zeitgeber bereitstellt. Die Netzeinrichtung, zum Beispiel in einem Prozessor, erzeugt Informationen eines ersten Pakets, das eine Sync-Nachricht enthält. Eine Ausführungsform des Prozesses wirkt an dem ersten Paket, wobei der Prozess zum Beispiel durch eine PHY ausgeführt wird. Das erste Paket wird als Typ E klassifiziert, so dass Block 415 durchgeführt wird. Im Block 415 speichert der Prozess zusammen mit der Übertragungszeit des Pakets eine Kennung des Pakets ab. Der Prozessor liest die abgespeicherten Informationen und erzeugt ein zweites Paket, das eine Follow-Up-Nachricht enthält. Die Follow-Up-Nachricht umfasst die Übertragungszeit des ersten Pakets, das die Sync-Nachricht umfasste. Das zweite Paket wird an eine zweite Ausführungsform des Prozesses geliefert. Das zweite Paket wird als Typ A klassifiziert, so dass Block 411 ausgeführt wird. Im Block 411 leitet der Prozess das Paket ohne Zeitstempelverarbeitung zur Übertragung weiter. Dieses Beispiel kann als zweischrittige Operation bezeichnet werden, da der Zeitwert, der ein Paket betrifft, in dem zweiten Paket gesendet wird.
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Ein weiteres Beispiel für die Verwendung des in 4 dargestellten Prozesses ist für Verzögerungsmessungen gemäß ITU-T Y.1731. Die Messungen können unidirektionale Verzögerungsmessungen oder bidirektionale Verzögerungsmessungen sein. Für eine unidirektionale Verzögerungsmessung sendet eine erste Netzeinrichtung ein Verzögerungsmesspaket, das einen Übertragungszeit angebenden Zeitstempel enthält, zu einer zweiten Netzeinrichtung. Die zweite Netzeinrichtung misst die Verzögerung unter Verwendung der Zeit ihres Empfangs des Pakets und des Sendezeitstempels. Dementsprechend kann der Prozess für eine unidirektionale Verzögerungsmessung zweimal ausgeführt werden, für die Übertragungszeit und für die Empfangszeit.
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Eine Implementierung des Prozesses durch eine PHY-Einrichtung in der ersten Netzeinrichtung klassifiziert ein Verzögerungsmesspaket als Typ B. Somit liefert der Prozess im Block 412 einen die Übertragungszeit des Pakets angebenden Zeitstempel und schreibt im Block 421 den Sendezeitstempel in das Paket an einem ersten reservierten Ort, bevor oder während das Paket zu der zweiten Netzeinrichtung gesendet wird. Wenn das Paket durch die zweite Netzeinrichtung empfangen wird, klassifiziert eine Implementierung des Prozesses durch eine PHY-Einrichtung in der zweiten Netzeinrichtung das Paket auch als Typ B. Somit liefert der Prozess im Block 412 einen Ankunftszeit des Pakets angebenden Zeitstempel und schreibt im Block 421 den Empfangszeitstempel in das Paket an einem zweiten reservierten Ort. Das Paket, das die Übertragungszeit und Ankunftszeit enthält, kann dann an einen Prozessor in der zweiten Netzeinrichtung geliefert werden, um die Verzögerung zu berechnen.
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Bei einer bidirektionalen Verzögerungsmessung sendet eine erste Netzeinrichtung ein Verzögerungsmess-Anforderungspaket, das einen Übertragungszeit angebenden Zeitstempel enthält, zu einer zweiten Netzeinrichtung.
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Die zweite Netzeinrichtung antwortet, indem sie ein Antwortpaket zu der ersten Netzeinrichtung sendet. Bei dem Antwortpaket sind ein Empfangszeitstempel (der angibt, wann das Anforderungspaket durch die zweite Netzeinrichtung empfangen wird) und ein Übertragungszeitstempel (der angibt, wann das Antwortpaket durch die zweite Netzeinrichtung gesendet wird) eingefügt. Die erste Netzeinrichtung misst die bidirektionale Verzögerung unter Verwendung der Zeit ihres Empfangs des Antwortpakets und der anderen Zeitstempel in dem Antwortpaket. Dementsprechend kann der Prozess von 4 für eine bidirektionale Verzögerungsmessung viermal ausgeführt werden, einmal für jede der Übertragungs- und Empfangszeiten. Man beachte, dass im Gegensatz zu unidirektionalen Verzögerungsmessungen, bei denen zwei Netzeinrichtungen mit einer gemeinsamen Zeitbasis synchronisiert werden, bidirektionale Verzögerungsmessungen ausgeführt werden können, wenn den beiden Netzeinrichtungen eine gemeinsame Zeitbasis fehlt.
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Eine Implementierung des Prozesses durch eine PHY-Einrichtung in der ersten Netzeinrichtung klassifiziert das Anforderungspaket als Typ B. Somit liefert der Prozess im Block 412 einen Zeitstempel, der Übertragungszeit des Anforderungspakets angibt, und schreibt im Block 421 den Sendezeitstempel in das Anforderungspaket an einem ersten reservierten Ort, bevor oder während das Paket zu der zweiten Netzeinrichtung gesendet wird. Wenn das Paket durch die zweite Netzeinrichtung empfangen wird, klassifiziert eine Implementierung des Prozesses durch eine PHY-Einrichtung in der zweiten Netzeinrichtung das Paket als Typ B. Somit liefert der Prozess im Block 412 einen Ankunftszeit des Pakets angebenden Zeitstempel und schreibt im Block 421 den Empfangszeitstempel in das Paket an einem zweiten reservierten Ort. Das Paket, das die Übertragungszeit und Empfangszeit enthält, kann dann an einen Prozessor in der zweiten Netzeinrichtung geliefert werden, um das Antwortpaket zu bilden, wobei zum Beispiel Quellen- und Zieladresse in dem Anforderungspaket umgewechselt und ein Opcode zum Signalisieren einer Antwort gesetzt wird.
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Eine andere Implementierung des Prozesses durch die PHY-Einrichtung in der zweiten Netzeinrichtung klassifiziert das Antwortpaket als Typ B. Somit liefert der Prozess im Block 412 einen Übertragungszeit des Antwortpakets angebenden Zeitstempel und schreibt im Block 421 den Sendezeitstempel an einem dritten reservierten Ort in das Antwortpaket, bevor oder während das Paket zu der ersten Netzeinrichtung gesendet wird. Wenn das Antwortpaket durch die erste Netzeinrichtung empfangen wird, klassifiziert eine andere Implementierung des Prozesses durch die PHY-Einrichtung in der ersten Netzeinrichtung das Antwortpaket als Typ B. Somit liefert der Prozess im Block 412 einen Ankunftszeit des Antwortpakets angebenden Zeitstempel und schreibt im Block 421 den Empfangszeitstempel an einem vierten reservierten Ort in das Antwortpaket. Das Antwortpaket, das die Übertragungszeit und Empfangszeit der Anforderung und die Übertragungszeit und Empfangszeit der Antwort enthält, kann dann an einen Prozessor in der ersten Netzeinrichtung geliefert werden, um die Verzögerung zu berechnen.
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Die Prozesse klassifizieren in den obigen Verzögerungsmessbeispielen jedes der Pakete als Typ B. Der Ort, an dem der Empfangs- oder Übertragungszeitwert in den Paketen geschrieben wird, unterscheidet sich in jedem Fall jedoch abhängig von der Art der Verzögerungsmessung und davon, ob der Prozess für eine Paketübertragung oder einen -Empfang ausgeführt wurde.
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5 ist ein Blockschaltbild eines Kommunikationssystems gemäß Aspekten der Erfindung. Das Kommunikationssystem geht zum Beispiel gemäß IEEE-1588 und ITU-T Y.1731 mit Timinginformationen um. Das System umfasst eine erste Leitungskarte 501 und eine zweite Leitungskarte 511. Die erste Leitungskarte umfasst eine PHY 503, die Zeitstempelverarbeitung bereitstellt. Die PHY kann eine der mit Bezug auf 1 und 2 beschriebenen PHYs sein. Die PHY ist mit einer MAC 505 gekoppelt, die mit einem Paketverarbeitungsmodul 507 gekoppelt ist. Der Betrieb der ersten Leitungskarte wird durch einen Leitungskarten-Steuerprozessor 509 gesteuert und überwacht. Die zweite Leitungskarte 511 umfasst entsprechende Blöcke und ist bei bestimmten Ausführungsformen die gleiche wie die erste Leitungskarte. 5 zeigt zwei Leitungskarten, aber ein System kann viel mehr Leitungskarten umfassen.
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Eine Systemkarte 541 ist mit der ersten und zweiten Leitungskarte gekoppelt. Ein Koppelfeld 545 koppelt die Leitungskarten und vermittelt Pakete zwischen Leitungskarten. Ein Systemsteuerprozessor 543 steuert und überwacht den Betrieb der Systemkarte.
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Die Systemkarte umfasst eine PHY 547. Die PHY stellt Zeitstempelverarbeitung bereit und kann eine der mit Bezug auf 1 und 2 beschriebenen PHYs sein. Bei bestimmten Ausführungsformen umfassen die Systemkarten einen Grenzzeitgeber 549. Der Grenzzeitgeber stellt einen für die Systemkarte lokalen Zeitgeber bereit, der mit einem Master-Zeitgeber in dem Kommunikationsnetz synchronisiert ist. Der Grenzzeitgeber dient als Master-Zeitgeber für andere Einrichtungen. Obwohl eine Ausführungsform des Systems ohne Grenzzeitgeber nicht als Master-Zeitgeber für andere Einrichtungen dienen kann, kann sie zum Beispiel durch Verarbeiten von Paketen für einen transparenten Zeitgeber gemäß IEEE 1588 mit Timinginformationen umgehen. Zeitwerte aus dem Grenzzeitgeber werden mittels der PHY 547 dem Koppelfeld zugeführt.
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Bei bestimmten Ausführungsformen führt eine Komponente der Systemkarte, zum Beispiel der Systemsteuerprozessor, der PHY ein Signal zu, das Empfang und Übertragung eines Pakets durch Komponenten der Systemkarte angibt, wobei die PHY Zeitstempeloperationen auf der Basis der Signale ausführt. Bei anderen Ausführungsformen kann die PHY verwendet werden, um Signale in und aus der Systemkarte zu koppeln und um dadurch in der Lage zu sein, Zeitstempel betreffende Verarbeitung einschließlich der Bestimmung von Empfangszeit, Übertragungszeit und Verweilzeit von durch die Systemkarte verarbeiteten Paketen, bereitzustellen.
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Obwohl die Erfindung mit Bezug auf verschiedene Ausführungsformen besprochen wurde, versteht sich, dass die Erfindung die durch die vorliegende Offenbarung unterstützten neuartigen und nicht offensichtlichen Ansprüche umfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- IEEE 1588 [0003]
- IEEE 1588 [0021]
- IEEE-1588-Pakets [0024]
- IEEE-1588-Zeitstempelprotokoll [0050]
- IEEE-1588-Protokoll [0050]
- IEEE-1588-Ende-zu-Ende-transparente [0058]
- IEEE-1588-Sync-Nachricht [0059]
- ITU-T Y.1731 [0060]
- IEEE-1588 [0067]
- ITU-T Y.1731 [0067]
- IEEE 1588 [0069]
