DE112020006616T5

DE112020006616T5 - Systeme und verfahren zum transportieren von client-signalen mit konstanterbitrate über ein datenpaketnetz

Info

Publication number: DE112020006616T5
Application number: DE112020006616.9T
Authority: DE
Inventors: Winston Mok; Richard Tsz Shiu Tse
Original assignee: Microsemi Semiconductor ULC
Current assignee: Microsemi Semiconductor ULC
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2020-08-20
Publication date: 2022-12-08
Also published as: CN114830593A; WO2021151187A1; US11239933B2; US20210234625A1; CN114830593B

Abstract

Ein Verfahren zum Transportieren von Ethernet-Frame-Paketen, die aus einem Client-Stream mit konstanter Bitrate (CBR) von einem Eingangsnetzknoten zu einem Ausgangsnetzknoten zusammengestellt sind, wobei jedes Ethernet-Frame-Paket einen Nutzlastbereich aufweist, der eine Anzahl von Bytes von CBR-Clientdaten aus dem CBR-Client-Stream aufweist, der durch einen Client-Ratenwert des CBR-Client-Streams bestimmt wird. Das Verfahren schließt das Synchronisieren eines Referenztaktsignals und einer ToD im Eingangsnetzknoten mit einem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus ein, das unabhängig ein Referenztaktsignal und eine ToD in dem Ausgangsnetzknoten mit dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus synchronisiert, das für ein Ethernet-Frame-Paket ein Präsentationszeitpaket zusammenstellt, das eine Sequenznummer und eine Präsentations-ToD für das Ethernet-Frame-Paket einschließt und die Ethernet-Frame-Pakete und das Präsentationszeitpakets an den Ausgangsnetzknoten über das Packettransportnetz überträgt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität für die am 28. Januar 2020 eingereichte vorläufige US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 62/966,628 und die am 21. Juli 2020 eingereichte nicht-vorläufige US-Patentanmeldung 16/935,143 , deren Inhalte durch Bezugnahme hierin in vollem Umfang aufgenommen werden.
HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Datenpakettransportnetze. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Systeme und Verfahren zum Transportieren von Client-Signalen mit konstanter Bitrate (CBR) über ein Datenpakettransportnetz.
Transportnetze können in zwei umfassende Klassen, Zeitschlitznetze (TDM), wie ein optisches Transportnetz (OTN), und Datenpakettransportnetze, wie ein Ethernet-Netzwerk, unterteilt werden. Es gibt bereits eine Reihe von Lösungen, um Datenpakettransportnetz-Clients in TDM-Netzwerke zuzuordnen. Beispielsweise ist bekannt, ein 10 Gbit/s-Ethernet-Signal auf eine optische Dateneinheit 2e (ODU2e) innerhalb der OTN-Hierarchie zuzuordnen.
Wenn die Menge des Datenpakettransportnetzverkehrs proportional zu dem Gesamtverkehrsvolumen im Datentransportnetz wächst, wäre es wirtschaftlich vorteilhaft, das Transportnetz zu einem Datenpakettransportnetz zu migrieren. Es verbleibt jedoch eine große Anzahl an Clients mit konstanten Bitraten (CBR) im Datentransportnetz, und die fortlaufende Unterstützung dieser CBR-Clients bleibt wirtschaftlich wichtig.
1 ist ein Blockdiagramm, das einen bekannten Anwendungsbereich veranschaulicht, in dem verschiedene CBR-Clients, die segmentiert und gepackt sind, und Datenpakettransportnetz-Clients (Datenpaket-Clients) auf optischen Datenpakettransportnetzen, wie Ethernet, übertragen werden. Wie gezeigt, können die CBR-Clients Storage Area Network (SAN)-Clients, Synchronous Optical Network/Synchronous Digital Hierarchy (SONET/SDH)-Clients, Synchronous Transfer Signal/Synchronous Transport Module (STS-N/STM-M)-Clients, OTN-Clients, Optical Data Unit (ODUk/ODUflex)-Clients, Video-Clients und Ethernet-Clients einschließen.
Ein Datenpakettransportnetz kann CBR-Client-Daten übertragen, indem es den CBR-Clientdaten-Stream an einem Eingangsnetzknoten empfängt und den CBR-Clientdaten-Stream in CBR-Client-Datenpaketen zusammenstellt, die dann über das Datenpakettransportnetz zu einem Ausgangsnetzknoten geleitet werden. Die von dem Ausgangsnetzknoten empfangenen CBR-Client-Datenpakete werden dann erneut in den CBR-Client-Stream zusammengestellt. Die Phasen- und Frequenzinformationen des CBR-Client-Streams können jedoch während des Prozesses des Zusammenstellens des CBR-Client-Streams in die CBR-Clientdatenpakete verloren gehen. Ohne Kenntnis der Phasen- und Frequenzinformationen der CBR-Clientdaten kann der Ausgangsnetzknoten den CBR-Clientdaten-Stream nicht korrekt erneut zusammenstellen.
Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zum Signalisieren der Phasen- und Frequenzinformationen des CBR-Clientdaten-Streams von dem Eingangsnetzknoten an den Ausgangsnetzknoten bekannt. Zeitsteuerungstechniken sind bekannt, um Datenpakete mit einer festen Menge von CBR-Client-Daten aufzubauen, diese Verfahren unterliegen jedoch den unerwünschten Auswirkungen der Datenpaketverzögerungsvariation (PDV) in dem Datenpakettransportnetz. Zeitsteuerungstechniken sind auch bekannt, um die Phase und die Frequenz durch Zeitstempeln jedes Pakets zu signalisieren. Die Zeitstempelung bringt jedoch zusätzliche Verarbeitungsanforderungen an den Ausgangsnetzknoten mit sich, reduziert die verfügbare Bandbreite und erfordert, dass der Eingangsnetzknoten und der Ausgangsnetzknoten einen gemeinsamen Referenztakt teilen.
Eine andere Lösung ist in dem US-Patent Nr. 9,019,997 offenbart, in dem eine Zeitsteuerungskarte einen Referenztakt erzeugt, der mit allen Eingangsnetzknoten und Ausgangsnetzknoten im System gekoppelt ist. Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass die Eingangsnetzknoten und Ausgangsnetzknoten in angemessener Nähe zueinander stehen müssen, um das System ordnungsgemäß zu betreiben, da sie alle ein gemeinsames drahtgebundenes Referenztakt-REFCLK-Signal teilen. Infolgedessen funktioniert sie nicht in Netzwerkumgebungen, in denen die Eingangsnetzknoten und Ausgangsnetzknoten nicht in demselben Gehäuse untergebracht sind oder sich nicht anderweitig in angemessener Nähe zueinander befinden, um eine derartige gemeinsame drahtgebundene Verbindung für das REFCLK-Signal zuzulassen.
Dementsprechend besteht in der Technik ein Bedarf an einem System und einem Verfahren, das ermöglicht, Client-Signale mit konstanter Bitrate (CBR) und ihre erforderlichen Zeitsteuerungsinformationen über ein Datenpakettransportnetz zu transportieren, das Eingangsnetzknoten und Ausgangsnetzknoten aufweist, die durch beliebige Entfernungen voneinander getrennt sind.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ermöglichen es, Ethernet-Frame-Pakete mit unterschiedlichen Nutzlastgrößen zu transportieren, die aus einem Client-Stream mit konstanter Bitrate (CBR) über ein Datenpakettransportnetz zusammengestellt sind, ohne dass ein gemeinsames festverdrahtetes Zeitreferenzsignal sowohl an den Eingangsnetzknoten als auch den Ausgangsnetzknoten geliefert werden muss. Ferner bieten die Ethernet-Frame-Pakete einen Vorteil, da sie kein Zeitstempelfeld einschließen müssen.
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Transportieren eines Client-Streams mit konstanter Bitrate (CBR) über ein Datenpakettransportnetz bereit. Das Verfahren schließt ein Synchronisieren eines Referenztaktsignals und einer Tageszeit (ToD) an einem Eingangsnetzknoten eines Datenpakettransportnetzes an einen paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus ein, wobei ein Referenztaktsignal und eine ToD an einem Ausgangsnetzknoten des Datenpakettransportnetzes an den paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus unabhängig synchronisiert werden. Das Verfahren schließt ferner das Zusammenstellen eines Präsentationszeitpakets für ein Ethernet-Frame-Paket eines CBR-Client-Streams am Eingangsnetzknoten ein, wobei das Präsentationszeitpaket eine Sequenznummer und eine Präsentationszeit für das Ethernet-Frame-Paket einschließt, wobei das Ethernet-Frame-Paket einen Nutzlastbereich mit einer Anzahl von Bytes von CBR-Clientdaten aus dem CBR-Client-Stream umfasst und das Ethernet-Frame-Paket und das Präsentationszeitpaket an den Ausgangsnetzknoten über das Datenpakettransportnetz überträgt. Insbesondere wird die Anzahl von Bytes von CBR-Clientdaten aus dem CBR-Client-Stream, der in jedem der Ethernet-Frame-Pakete enthalten ist, durch eine Nutzlastgrößenentscheidung bestimmt, die sich auf einen Client-Ratenwert des CBR-Client-Streams bezieht.
In einer zusätzlichen Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein System zum Transportieren von Ethernet-Frame-Paketen bereit, die aus einem Client-Stream mit konstanter Bitrate (CBR) über ein Datenpakettransportnetz zusammengestellt sind. Das System schließt einen Eingangsnetzknoten, der über ein Datenpakettransportnetz mit einem Ausgangsnetzknoten gekoppelt ist, einen Zeitsteuerungsgenerator im Eingangsnetzknoten, der ein Referenztaktsignal und eine Tageszeit (ToD) erzeugt, die durch einen paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus synchronisiert sind, einen Zeitsteuerungsgenerator im Ausgangsnetzknoten, der unabhängig ein Referenztaktsignal erzeugt, und eine ToD, die mit dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus synchronisiert ist, ein. Das System schließt ferner einen DatenPaket-Assembler im Eingangsnetzknoten ein, wobei der DatenPaket-Assembler konfiguriert ist, um CBR-Clientdaten aus einem CBR-Client-Stream zu empfangen und Ethernet-Frame-Pakete aus den CBR-Clientdaten zusammenzustellen, wobei jedes Ethernet-Frame-Paket einen Nutzlastbereich mit einer Anzahl von Bytes von CBR-Clientdaten aus dem CBR-Client-Stream einschließt, wobei die Anzahl von Bytes von CBR-Clientdaten durch eine Nutzlastgrößenentscheidung, die sich auf einen Client-Ratenwert des CBR-Client-Streams bezieht, bestimmt wird. Der Paket-Assembler ist ferner konfiguriert, um eine Sequenznummer (SQ) für jedes Ethernet-Frame-Paket, einen Präsentationszeitpaketgenerator in dem Eingangsnetzknoten, der mit dem DatenPaket-Assembler gekoppelt ist, zu erzeugen, wobei der Präsentationszeitpaketgenerator konfiguriert ist, um ein Präsentationszeitpaket für ein Ethernet-Frame-Paket zu erzeugen, wobei das Präsentationszeitpaket die Sequenznummer (SQ) des Ethernet-Frame-Pakets und eine Präsentationszeit für das Ethernet-Frame-Paket einschließt, und ein Multiplexer mit dem Paket-Assembler und dem Präsentationszeitpaketgenerator gekoppelt ist, wobei der Multiplexer angeordnet ist, um das erzeugte Präsentationszeitpaket und die Ethernet-Frame-Pakete zur Übersendung an das Datenpakettransportnetz zu übertragen.
In verschiedenen Ausführungsformen stellt die vorliegende Erfindung den Transport von Client-Signalen mit konstanter Bitrate (CBR) und ihre erforderlichen Zeitinformationen über ein Datenpakettransportnetz mit Eingangsnetzknoten und Ausgangsnetzknoten bereit, die durch beliebige Abstände voneinander getrennt sind.
Figurenliste
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf Ausführungsformen und die Zeichnung ausführlicher erläutert, in der gezeigt sind:

1 ist ein Blockdiagramm, das einen bekannten Anwendungsbereich zeigt, bei dem verschiedene CBR-Clients und Paket-Clients auf Datenpakettransportnetzverbindungen übertragen werden;
2 ist ein Blockdiagramm, das Eingangs- und Ausgangsnetzknoten zeigt, die durch einen beliebigen Abstand getrennt sind, der mit einer extern bereitgestellten gemeinsamen Tageszeit (ToD)-Referenzquelle synchronisiert ist, um den Referenztakt (REFCLK) an dem Eingangs- und Ausgangsnetzknoten phasenzuregeln, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Diagramm, das ein Ethernet-Frame-Paket mit CBR-Clientdaten veranschaulicht, das beispielhaft das Format für Datenpakete zeigt, die zum Tragen von CBR-Clientdaten verwendet werden, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein Diagramm, das ein Präsentationszeitpaket veranschaulicht, das gemäß einer Ausführungsform der Erfindung formatiert ist;
5 ist ein Blockdiagramm, das einen Eingangsnetzknoten veranschaulicht, der gemäß einer Ausführungsform der Erfindung konfiguriert ist;
6 ist ein Blockdiagramm, das einen Ausgangsnetzknoten veranschaulicht, der gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist;
7 ist ein Blockdiagramm, das eine interne Ansicht eines Zeitsteuerungsgenerators in einem Ausgangsnetzknoten und einem Eingangsnetzknoten veranschaulicht, der gemäß einer Ausführungsform der Erfindung konfiguriert ist;
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Transportieren eines Client-Streams mit konstanter Bitrate (CBR) über ein Datenpakettransportnetz von einem Eingangsnetzknoten zu einem Ausgangsnetzknoten veranschaulicht, die durch einen beliebigen Abstand über das Datenpakettransportnetz getrennt sind, wobei der Eingangsnetzknoten einen Eingangsreferenztakt und der Ausgangsnetzknoten einen Ausgangsreferenztakt aufweist, der unabhängig vom Eingangsreferenztakt ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
9 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum unabhängigen Synchronisieren des Referenztakts und der ToD des Eingangsnetzknotens und des Ausgangsnetzknotens mit einem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht; und
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren veranschaulicht, das ein Präsentationszeitpaket an dem Ausgangsnetzknoten zum Rekonstruieren des CBR-Client-Streams gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Zusammenstellen von Ethernet-Frame-Paketen aus einem CBR-Client-Stream gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass die folgende Beschreibung nur veranschaulichend und in keiner Weise einschränkend ist. Diesem Fachmann werden ohne Weiteres auch andere Ausführungsformen einfallen.
Unter Bezugnahme auf 2 zeigt ein Blockdiagramm ein Transportnetz 50 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das Transportnetz 50 einen Eingangsnetzknoten 54 einschließt, der von einem Ausgangsnetzknoten 62 um einen beliebigen Abstand 40 getrennt ist. Ein eingehender CBR-Client-Stream 52 ist mit dem Eingangsnetzknoten 54 gekoppelt. Während nur ein Signal-CBR-Client-Stream 52 dargestellt ist, versteht es sich, dass mehrere CBR-Client-Streams 52 am Eingangsnetzknoten 54 empfangen werden können. Fachleute werden erkennen, dass der Eingangsnetzknoten 54 auf einer integrierten Schaltung entweder allein oder zusammen mit anderen Komponenten angeordnet sein kann. Die Ausgabe des Eingangsnetzknotens 54, der den eingehenden CBR-Client-Stream 52 darstellt, wie weiter unten beschrieben, wird durch eine beliebige Anzahl von Paket-Switches gesendet, durch die Referenznummern 56 und 58 dargestellt, die durch entsprechende Ethernet-Verbindungen 60 miteinander gekoppelt sind und schließlich an einem Ausgangsnetzknoten 62 empfangen werden, wo der CBR-Client-Stream rekonstruiert und als ausgehender CBR-Client-Stream 64 ausgegeben wird. Fachleute werden erkennen, dass der Ausgangsnetzknoten 62 auch auf einem integrierten Schaltkreis angeordnet sein kann, entweder allein oder zusammen mit anderen Komponenten.
Der Eingangsnetzknoten 54 packt den eingehenden CBR-Client-Stream 52 durch Segmentieren des eingehenden CBR-Client-Streams 52 in Ethernet-Frame-Pakete variabler Größe. Die von dem CBR-Client-Stream 52 erzeugten Ethernet-Frame-Pakete werden durch den Eingangsnetzknoten 54 im Durchschnitt nach jeder Paketperiode zusammengestellt, und die Nutzlastgröße jedes Pakets kann zwischen B-N, B und B+N Bytes variieren. Paket-Switch 56 und Paket-Switch 58 übertragen die Ethernet-Frame-Pakete, die von dem CBR-Client-Stream 52 erzeugt werden, der durch den Eingangsnetzknoten 54 über entsprechende Ethernet-Verbindungen 60 in dem Transportnetz 50 in Richtung des Ausgangsnetzknotens 62 erzeugt wird, gemäß bekannten Routing-Algorithmen, die außerhalb des Umfangs dieser Offenbarung liegen. Die Pakete können einen beliebigen Abstand 40 von dem Eingangsnetzknoten 54 zu dem Ausgangsnetzknoten 62 übertragen, da der Eingangsnetzknoten 54 und der Ausgangsnetzknoten 62 beispielsweise Tausende von Meilen entfernt sein können. Somit gibt es kein gemeinsames drahtgebundenes Referenztakt (REFCLK)-Signal, das vom Eingangsnetzknoten 54 und dem Ausgangsnetzknoten 62 gemeinsam genutzt wird.
Der Ausgangsnetzknoten 62 rekonstruiert den CBR-Client-Stream aus den variablen Größe der Ethernet-Frame-Pakete. Der Eingangsnetzknoten 54 und der Ausgangsnetzknoten 62 sind mit einer externen gemeinsamen Tageszeit (ToD) versehen, beispielsweise über IEEE 1588 PTP-Mechanismen, wie in der Technik bekannt. Aus der gemeinsamen ToD-Referenz können der Eingangsnetzknoten 54 und der Ausgangsnetzknoten 62 zusätzlich ihre eigenen jeweiligen REFCLK-Signale erzeugen, die phasenmäßig miteinander verriegelt sind.
Unter Bezugnahme auf 3 zeigt ein Diagramm ein Beispiel eines Ethernet-Frame-Pakets 70 eines CBR-Client-Streams, der in einer Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann. Das Ethernet-Frame-Paket 70 beginnt mit einem Präambelfeld 72, wie es im Stand der Technik bekannt ist, gefolgt von einem Start-Frame-Delimiter-Feld 74. Jedes Ethernet-Frame-Paket 70 schließt ein Ziel-MAC-Adressfeld 76, ein Quell-MAC-Adressfeld 78 und ein Ethertyp-/Längenfeld 80 ein, wie es auch im Stand der Technik bekannt ist. Das CBR-Overhead-Feld 82 trägt Overhead-Informationen, die spezifisch für die Anwendung von CBR-Clients ist, wie eine ID des CBR-Client-Streams, die Sequenznummer (SQ) des Ethernet-Frame-Pakets 70 innerhalb des CBR-Client-Streams und Fehlerwiederherstellungsinformationen.
Das CBR-Client-Nutzlastfeld 84 ist ein Feld mit variabler Länge und kann erweitert oder zusammengezogen werden, um die Bitrate des Clients aufzunehmen. Drei Längen sind gezeigt, B-N, b und B+N Bytes, wobei B die Anzahl von Bytes ist und N eine ganze Zahl ist. Das US-Patent Nr. 9,019,997 lehrt ein Beispiel, bei dem N=1 ist. Unter der Annahme, dass die Länge eines CBR-Client-Nutzlastfelds bei einer vorgegebenen Bitrate B ist, wird für CBR-Clients mit einer niedrigeren Bitrate als die angegebene Bitrate die Länge des CBR-Client-Nutzlastfelds in Bytes für einige CBR-Client-Ethernet-Frame-Pakete reduziert. Für CBR-Clients mit einer höheren Bitrate als die spezifizierte Bitrate wird die Länge des CBR-Client-Nutzlastfelds für einige Ethernet-Frame-Pakete mit CBR-Clientdaten erhöht. Um jedoch einen ausreichenden Bereich von Bitratenversatz (ppm-Offset) mit großen Paketlängen zu ermöglichen, wird eine entsprechend größerer Wert N benötigt. Die Auswahl von Werten für B und N für jedes gegebene Datenpakettransportsystem ist dem Durchschnittsfachmann gut bekannt.
Das Frame-Prüfsequenzfeld 86 folgt dem Client-Nutzlastfeld 84, wie dem Stand der Technik bekannt. Eine Zwischenpaketlücke 88, die in gestrichelten Linien dargestellt ist, folgt dem Paket, wie dem Stand der Technik bekannt, und ist nicht Teil des Ethernet-Frame-Pakets 70.
Das Ethernet-Frame-Paket 70 unterscheidet sich in vielerlei Hinsicht von CBR-Client-Nutzlastpaketen, die im Stand der Technik bekannt sind. Erstens, da die in dem US-Patent Nr. 9,019.997 offenbarte Lösung nach dem Stand der Technik zuerst CBR-Client-Nutzlastpakete über ein Datenpakettransportnetz mit einem beliebigen Abstand zwischen dem Eingangsnetzknoten und dem Ausgangsnetzknoten transportiert, schließen die in dieser Lösung verwendeten Pakete den Ethernet-Overhead nicht ein, wie das Präambelfeld 72, das Start-Frame-Delimiter-Feld 74, das Ziel-MAC-Adressfeld 76, das Quell-MAC-Adressfeld 78, das Ethertyp/Längenfeld 80 und das Frame-Prüfsequenzfeld 86, das dem Client-Nutzlastfeld 84 folgt. Darüber hinaus erfordert die Lösung nach dem Stand der Technik ein Zeitstempelfeld innerhalb des CBR-Overhead-Felds 82, das im Betrieb der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich ist.
Im Laufe der Zeit wird die durchschnittliche Rate der Ethernet-Frame-Paketerzeugung durch den Eingangsnetzknoten 54 konstant gehalten, bei einem Datenpaket jedes Paketzeitraums (Tp). Tp kann als mehrere Perioden eines Referenztakts innerhalb des Eingangsnetzknotens 54 gemessen werden. Wenn zum Beispiel der eingehende CBR-Client-Stream 52 schneller als der Nennwert ist, können die CBR-Datenpaketlastgrößen im Durchschnitt größer als der Nennwert eingestellt werden. Auf diese Weise kann das Datenpaket die höhere CBR-Clientdatenbitrate aufnehmen, ohne die Anzahl der pro Zeiteinheit erzeugten Datenpakete erhöhen zu müssen. In ähnlicher Weise können, wenn der eingehende CBR-Client-Stream 52 langsamer als der Nennwert ist, die CBR-Clientdaten-Paketnutzlastgrößen im Durchschnitt kleiner eingestellt werden als der Nennwert. Auf diese Weise können die Datenpakete die Bit-Rate des niedrigeren eingehenden CBR-Client-Stream 52 aufnehmen, ohne die Anzahl der pro Zeiteinheit erzeugten Datenpakete verringern zu müssen. Verfahren zum Erzeugen von Datenpaketen mit Größen, welche die CBR-Clientdaten-Bitrate verfolgen und gute rauschbildende Eigenschaften bereitstellen, sind im Stand der Technik gut bekannt.
Unter Bezugnahme auf 4 wird ein veranschaulichendes Präsentationszeitpaket 90 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung formatiert dargestellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Präsentationszeitpakete 90 periodisch erzeugt und vom Eingangsnetzknoten 54 an den Ausgangsnetzknoten 62 zum Zweck der Systeminitialisierung und für die Wiederherstellung im Fall, dass die Verbindung zwischen dem Eingangsnetzknoten 54 und dem Ausgangsnetzknoten 62 vorübergehend verloren geht, gesendet. Das Präsentationszeitpaket 90 beginnt mit einem Präambelfeld 92, wie es im Stand der Technik bekannt ist, gefolgt von einem Start-Frame-Delimiter-Feld 94. Jedes Präsentationszeitpaket 90 schließt ein Ziel-MAC-Adressfeld 96, ein Quell-MAC-Adressfeld 98 und ein Ethertyp-/Längenfeld 100 ein, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Das ID-Feld 102 identifiziert den CBR-Client-Stream, dessen Präsentationszeit 106 im Präsentationszeitpaket 90 identifiziert wird. Das SQ-Feld 104 identifiziert die Sequenznummer des Ethernet-Frame-Pakets 70 im CBR-Client-Stream, dessen Präsentationszeit 106 im Präsentationszeitpaket 90 identifiziert wird.
Das Präsentationszeitpaket 90 und der Inhalt des Präsentationszeitfeldes 106 des Präsentationszeitpakets 90 werden im Eingangsnetzknoten 54 erzeugt. Das Präsentationszeitfeld 106 enthält Informationen, die speizifizieren, wann das erste Bit des Ethernet-Frame-Pakets 70, das durch die ID und SQ-Felder identifiziert wird, aus dem Ausgangsnetzknoten 62 übertragen werden sollte. Die Präsentationszeit in dem Präsentationszeitfeld 106 für das Präsentationszeitpaket 90 wird so ausgewählt, dass es eine Zeit größer oder gleich einer Summe der Paketerstellungszeit des Ethernet-Frame-Pakets 70, einer maximalen erwarteten Latenz des Transportnetzwerks 50 zwischen dem Eingangsknoten 54 und dem Ausgangsknoten 62 und einem Guardband-Verzögerungswert ist. Die maximale erwartete Latenz des Transportnetzes 50 wird bestimmt, indem ein Netzwerkpfad zwischen dem Eingangsknoten 54 und dem Ausgangsknoten 62 gekennzeichnet wird, und ist insbesondere eine Schätzung der maximalen Zeit, die das Ethernet-Frame-Paket 70 benötigt, um vom Eingangsnetzknoten 54 zu dem Ausgangsnetzknoten 62 zu fahren. Der Guardband-Verzögerungswert kann jede Verarbeitungsverzögerung, die an dem Ausgangsknoten auftritt, oder verschiedene Verzögerungsmessungenauigkeiten einschließen. Somit verfolgt der Eingangsnetzknoten 54 die Paketerstellungszeit für das Ethernet-Frame-Paket 70 und wählt dann eine Präsentationszeit 106 aus, die größer oder gleich der verfolgten Paketerstellungszeit ist, wobei die maximale erwartete Zeit für das Ethernet-Frame-Paket 70 erforderlich ist, um vom Eingangsnetzknoten 54 zu dem Ausgangsnetzknoten 62 und dem Guardband-Verzögerungswert zu fahren. In einer besonderen Ausführungsform kann die Präsentationszeit 106 als eine Summe der Erstellungszeit des Ethernet-Frame-Pakets 70, einer maximalen erwarteten Zeit, die für das Ethernet-Frame-Paket 70 erforderlich ist, um von dem Eingangsnetzknoten 54 zu dem Ausgangsnetzknoten 62 zu fahren, plus einem zusätzlichen Guardband-Verzögerungswert berechnet werden.
Das Frame-Prüfsequenzfeld 108 folgt dem Präsentationszeitfeld 106. Ein in gestrichelten Linien gezeigter Zwischenpaketspalt 110 folgt dem Datenpaket, wie es im Stand der Technik bekannt ist, und ist nicht Teil des Pakets und wird zur Referenz gezeigt.
Die Verwendung des Präsentationszeitpakets 90 von 4 ist ein Mechanismus, um den Betrieb des Eingangsnetzknotens 54 und des Ausgangsnetzknotens 62 zu synchronisieren, der sich vollständig vom Stand der Technik unterscheidet. Das Präsentationszeitpaket 90 wird periodisch an den entsprechenden Ausgangsnetzknoten 62 jedes CBR-Clients gesendet. Wie oben angegeben, spezifiziert Präsentationszeitpaket 90 die Präsentationszeit, zu der die Client-Nutzlastdaten 84 in einem Ethernet-Frame-Paket 70 mit einem bestimmten SQ-Wert aus dem Ausgangsknoten 62 in den ausgehenden CBR-Client-Stream 64 übertragen werden sollen. Die Rate, mit der die Präsentationszeitpakete 90 erzeugt werden, kann beliebig niedrig sein. Die Präsentationszeit (PT) eines beliebigen zukünftigen Ethernet-Frame-Pakets SQ=N+M kann aus der Präsentationszeit des Ethernet-Frame-Pakets SQ=N unter Verwendung von PT(N+M) = PT(N) + M*Tp berechnet werden, da Segmentgrößen der Ethernet-Frame-Pakete gesteuert werden, um sicherzustellen, dass ein Ethernet-Frame-Paket im Durchschnitt einmal alle Tp-Zeiteinheiten erstellt wird. In ähnlicher Weise kann die Präsentationszeit (PT) eines früheren Ethernet-Frame-Pakets SQ=N-M aus der Präsentationszeit des Ethernet-Frame-Pakets SQ=N unter Verwendung von PT(N-M) = PT(N) -M*Tp berechnet werden. Im Allgemeinen kann, sobald die Präsentationszeit eines Ethernet-Frame-Pakets eines CBR-Client-Streams bekannt ist, die Präsentationszeit aller früheren und zukünftigen Segmentpakete, die zu demselben CBR-Client-Stream gehören, mathematisch unter Verwendung der obigen Gleichungen berechnet werden.
Präsentationszeitpakete 90 können vom Ausgangsnetzknoten 62 zur Initialisierung verwendet werden. Das SQ-Feld in den Präsentationszeitpaketen 90 bezieht sich auf die Sequenznummer des Datenpakets im CBR-Client-Stream. Da der Ausgangsnetzknoten 62 nicht weiß, wann er empfangene Ethernet-Frame-Pakete 70 senden soll, bis ein Präsentationszeitpaket 90 empfangen wird, verwirft bei Inbetriebnahme oder Initialisierung der Ausgangsnetzknoten 62 alle zuvor empfangenen Ethernet-Frame-Pakete 70 bis zum Empfang eines Präsentationszeitpakets 90. Nach dem Empfang des Präsentationszeitpakets 90 wird die Präsentationszeit für ein nächstes empfangenes Ethernet-Frame-Paket 70 aus der Präsentationszeit für ein Referenz-Ethernet-Paket des ersten Präsentationszeitpakets 90 unter Verwendung der obigen Gleichungen berechnet. Der Ausgangsknoten 62 kann die Übertragung der in diesem Ethernet-Frame-Paket 70 enthaltenen CBR-Nutzlast verzögern, bis die lokale ToD gleich oder größer als die berechnete Präsentationszeit ist. Da die Bitrate des CBR-Streams aus der Datenpaketgröße (B-N, B und B+N Bytes/Pakete) zurückgewonnen wird, folgt die gesamte CBR-Nutzlast in nachfolgenden Ethernet-Frame-Paketen natürlich der CBR-Nutzlast, die ohne zusätzliche Verzögerung verzögert wurde, um einen stationären Fluss des übertragenen CBR-Streams aufzubauen. Die Informationen in nachfolgenden Ethernet-Frame-Paketen können dann verwendet werden, um zu verifizieren, dass die Präsentationszeiten der entsprechenden Ethernet-Frame-Pakete noch ordnungsgemäß zeitausgerichtet sind, um eine Fehlererkennung im stationären Fluss des CBR-Streams bereitzustellen. Dementsprechend kann eine Fehlausrichtung resultieren, wenn ein Fehler den stationären Fluss des übertragenen CBR-Streams gestört hat.
Im Normalbetrieb wird die tatsächliche Präsentationszeit innerhalb des ausgehenden CBR-Client-Streams 64 von Daten aus den Ethernet-Frame-Paketen 70, deren SQ in einem Präsentationszeitpaket 90 identifiziert wird, mit der in den periodischen Präsentationszeitpaketen 90 für Leistungsüberwachungszwecke angegebenen Zeit verglichen, um einen Synchronisationsverlust zwischen dem Eingangsnetzknoten 54 und dem Ausgangsnetzknoten 62 zu erkennen. Der CBR-Client wird als synchron angesehen, wenn die Differenz zwischen den tatsächlichen und vorgegebenen Präsentationszeiten innerhalb eines erwarteten Fensters liegt. Wenn sich der Unterschied außerhalb des Fensters befindet, gilt der CBR-Client als außerhalb der Synchronisation, was ein Alarmzustand ist.
Fachleute werden erkennen, dass eine minimale Verarbeitungsbelastung in Echtzeit bei der Verarbeitung von Präsentationszeitpaketen vorliegt. Die Präsentationszeitpakete 90, welche die Präsentationszeit für SQ=X angeben, müssen nicht von dem ausgehenden Netzknoten 62 vor der Übertragung dieses Ethernet-Frame-Pakets 70 als Teil des ausgehenden CBR-Client-Streams 64 verarbeitet werden. Wenn die Verarbeitung des Präsentationszeitpakets für SQ=X abgeschlossen ist, wenn das Segmentpaket mit SQ=X+k (k ist eine positive ganze Zahl) eine erwartete Übertragung ist, kann seine tatsächliche Präsentationszeit mit einer Referenzpräsentationszeit verglichen werden, die unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet wird: Referenz PT (X+k) = Referenz PT(X) + k*Tp.
Nun Bezug nehmend auf 5 zeigt ein Diagramm die relevanten Abschnitte eines Eingangsnetzknotens 54 gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung. In einer Ausführungsform ist der Eingangsnetzknoten 54 auf einer integrierten Schaltung gebildet.
Paketbasierte Zeitverteilungspakete wie IEEE 1588 PTP-Nachrichten werden auf Leitung 112 empfangen. Der Zeitgenerator 114 ist mit der Leitung 112 gekoppelt und erzeugt ein eingehendes Referenztakt (REFCLK)-Signal auf der Leitung 116 und ein Tageszeit (ToD)-Signal für den Eingangsnetzknoten 54 auf Leitung 118. Der Zeitsteuerungsgenerator 114 erzeugt das eingehende REFCLK-Signal und die ToD unter Verwendung der Zeitverteilungspakete aus dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus, wie IEEE 1588 PTP-Nachrichten. Das eingehende REFCLK-Signal auf Leitung 116 und das ToD-Signal auf Leitung 118 werden somit mit dem paketbasierten Zeitverteilungsnetz synchronisiert.
Der eingehende CBR-Client-Stream 52 ist mit einer Taktdatenwiederherstellungseinheit (CDRU) 120 gekoppelt. Die CDRU 120 stellt CBR-Clientdaten aus dem eingehenden CBR-Client-Stream 52 wieder her und misst die CBR-Clientdaten-Bitrate des eingehenden CBR-Client-Streams 52 und wird üblicherweise unter Verwendung einer Phasenregelschleife (PLL) implementiert. Die CBR-Clientdaten, die von dem eingehenden CBR-Client-Stream 52 durch die CDRU 120 aus dem eingehenden CBR-Client-Stream 52 gewonnen werden, werden dem Paket-Assembler 122 bereitgestellt, der mit der CDRU 120 auf Leitung 124 gekoppelt ist.
Die gemessene CBR-Clientdaten-Bitrate wird von der CDRU 120 mit dem Nutzlastgrößendatenentscheidungsprozessor 126 gekoppelt. Der Nutzlastgrößenentscheidungsprozessor 126 vergleicht die gemessene CBR-Clientdaten-Bitrate, die von der CDRU 120 gegen das eingehende Referenztakt-REFCLK-Signal auf Leitung 116 erhalten wird, und erzeugt eine Ausgabe auf Leitung 128 als eine Sequenz von Nutzlastgrößenentscheidungen (PSDs). In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform können die PSD-Werte B-N, B oder B+N Bytes sein. Der Nutzlastgrößenentscheidungsprozessor 126 erzeugt eine PSD einmal jede feste Anzahl von Zyklen des eingehenden REFCLK-Signals auf Leitung 116, die als Datenpaketperiode bezeichnet wird, um die PSDs für die CBR-Client-Nutzlast 84 jedes Ethernet-Frame-Pakets 70 zu erzeugen. Die PSDs sind jeweils mit dem Paket-Assembler 122 auf Leitung 128 gekoppelt. Unterschiedliche eingehende CBR-Client-Streams 52 können unterschiedliche Paketperioden aufweisen. Paketperioden können z. B. Zeitdauern der eingehenden P/Q-Referenztakt-REFCLK-Periode (d. h. Paketperiode = (P/Q)*eingehende Referenztakt-REFCLK-Periode) aufweisen, wobei P und Q ganze Zahlen sind, die verwendet werden, um die Paketperioden in Abhängigkeit der eingehenden Referenztakt- REFCLK-Periode auszudrücken.
Der Paket-Assembler 122 stellt Pakete zusammen, die Nutzlastbereiche mit Größen einschließen, die von den PSDs bestimmt werden, die auf Leitung 128 durch den Nutzlastgrößenentscheidungsprozessor 126 erzeugt werden. Der Paket-Assembler 122 behält eine Liste, z. B. eine FIFO, von PSDs, die von dem Nutzlastgrößenentscheidungsprozessor 126 zugestellt wird.
Der Eingangsnetzknoten 54 der vorliegenden Ausführungsformen schließt Merkmale ein, die in Systemen des Standes der Technik nicht gefunden werden. Jedes Mal, wenn der Paket-Assembler 122 das Zusammenstellen eines Pakets beginnt, erzeugt er einen Start-of-Packet (SOP) -Impuls auf seiner Ausgangsleitung SOP 130, der mit einem Ankunftszeitstempler 132 gekoppelt ist. Der Paket-Assembler 122 meldet auch die Sequenznummer des Pakets auf der SQ-Leitung 134, die mit dem Ankunftszeitstempler 132 gekoppelt ist.
Beim Empfangen eines SOP-Impulses erfasst der Ankunftszeitstempler 132 die aktuelle ToD des Eingangsnetzknotens 54 (mit ihm auf Leitung 118 vom Zeitsteuerungsgenerator 114 gekoppelt), wobei der SOP-Impuls von dem Paket-Assembler 122 empfangen wurde und als Erstellungs-ToD oder eine Erstellungszeit in eine Erstellungszeitliste eintritt. Diese Erstellungszeitliste und die Sequenznummer SQ werden mit einem Präsentationszeitprozessor 136 auf Leitung 138 gekoppelt.
Der Präsentationszeitprozessor 136 wählt periodisch ein Paket aus der Erstellungszeitliste aus, die mit dem Ankunftszeitstempler 132 gekoppelt ist, und erzeugt eine Präsentationszeit für das ausgewählte eine Paket durch Hinzufügen eines mit Software konfigurierbaren vorbestimmten Präsentationszeitverzögerungswert zu der ToD des ausgewählten Pakets. Der mit Software konfigurierbare vorbestimmte Präsentationszeitverzögerungswert wird eingestellt, um einem Zeitintervall, das länger als die längste Latenzzeit ist, die erwartet wird, bevor das Paket an dem Ausgangsnetzknoten 62 empfangen wird, der das Ziel für die zusammengestellten CBR-Client-Ethernet-Frame-Pakete 70 ist, plus einem Guardband-Wert zu entsprechen. Dieser mit Software konfigurierbare vorbestimmte Präsentationszeitverzögerungswert kann empirisch oder durch Modellierung des Netzwerks 50, in dem das System der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ermittelt werden. Das ausgewählte Paket wird durch seine SQ-Nummer identifiziert und einem Präsentationszeitpaketgenerator 140 auf Leitung 142 bereitgestellt.
Der Präsentationszeitpaketgenerator 140 stellt ein Präsentationszeitpaket (Bezugszeichen 90 von 4) zusammen einschließlich des Feldes 104, das die Sequenznummer (SQ) des ausgewählten Pakets und das Feld 106 enthält, das die erzeugte Präsentationszeit des ausgewählten Pakets enthält, die beide auf Leitung 142 zugestellt werden. Das Präsentationszeitpaket 90 von 4 ist ein Beispiel eines Zeitsteuerungspakets, das einem IEEE 1914.3 Radio Over Ethernet (RoE)-Zeitsteuerungspaket ähnelt. Wie vorstehend beschrieben, werden die Präsentationszeitpakete 90 zur Systeminitialisierung und zum Erkennen von Synchronisierungsverlust zwischen dem Eingangsknoten 54 und dem Ausgangsknoten 62 verwendet. Die Präsentationszeitpakete 90 werden periodisch durch den Präsentationszeitpaketgenerator 140 (z. B. einmal alle 1.000 oder 1.000.000 CBR-Clientpakete als nicht einschränkende Beispiele) zusammengestellt und an einen Eingang eines Multiplexers 144 ausgegeben.
In unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung kann die Entscheidung, welches CBR-Client-Paket durch ein Präsentationszeitpaket 90 identifiziert werden soll, in einem beliebigen der Ankunftszeitstempler 132, dem Präsentationszeitprozessor 136 oder dem Präsentationszeitpaketgenerator 140 erfolgen. Die einzigen Unterschiede zwischen diesen alternativen Ausführungsformen sind, wie viel Erstellungszeitinformationen zwischen dem Ankunftszeitstempler 132, dem Präsentationszeitprozessor 136 und dem Präsentationszeitpaketgenerator 140 weitergegeben werden müssen.
Ein zweiter Eingang des Multiplexers 144 ist mit dem Ausgang des Paket-Assembler 122 gekoppelt. Der Multiplexer 144 führt die CBR-Client-Datenpakete von dem Paket-Assembler 122 und den Präsentationszeitpaketen aus dem Präsentationszeitpaketgenerator 140 auf einen gemeinsamen Paketstream zusammen. Der zusammengeführte Paketstream am Ausgang des Multiplexers 144 ist mit einer Ethernet-Medienzugriffskontrollschicht von IEEE 802.3 in Kombination mit einer physischen Codierungsunterschicht von IEEE 802.3 160 gekoppelt (hierin als Ethernet-MAC-PCS bezeichnet). Die Ethernet-MAC-PCS 160 fügt Ethernet-Overhead und geeignete Leitungscodierungen dem zusammengeführten Paketstream hinzu, um einen Ethernet-Stream 148 zu erzeugen, der Ethernet-Frame-Pakete 70 und Präsentationszeitpakete 90 umfasst und den Ethernet-Stream 148 in ein Datenpakettransportnetz 150 überträgt, an das es gekoppelt ist.
Nun Bezug nehmend auf 6 zeigt ein Diagramm die relevanten Abschnitte eines Ausgangsnetzknotens 62 gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung.
Wie in 6 gezeigt, werden paketbasierte Zeitverteilungspakete, wie IEEE 1588 PTP-Nachrichten, auf Leitung 112 empfangen und mit einem Zeitsteuerungsgenerator 152 des Ausgangsnetzknotens 62 gekoppelt. Der Zeitsteuerungsgenerator 152 ist in dem Ausgangsnetzknoten 62 enthalten, um ein ausgehendes Referenztakt-REFCLK-Signal und eine ToD für den Ausgangsnetzknoten 62 bereitzustellen, der phasenmäßig mit dem eingehenden Referenztakt-REFCLK-Signal des Eingangsnetzknotens 54 von 5 verriegelt ist.
Der Zeitsteuerungsgenerator 152 erzeugt das ausgehende Referenz-REFCLK-Signal auf Leitung 154 und das ausgehende ToD-Signal auf Leitung 156, auf die Zeitverteilungspakete aus dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus wie IEEE 1588 PTP-Nachrichten verwiesen werden. Der ausgehende Referenztakt REFCLK und die ausgehenden ToD-Signale auf den jeweiligen Leitungen 154 und 156 sind somit mit dem paketbasierten Zeitverteilungsnetz synchronisiert.
Der eingehende Ethernet-Stream 158 von Ethernet-Frame-Paketen 70 und Präsentationszeitpakete 90 aus dem Datenpakettransportnetz 150 sind mit einem Ethernet-MAC+PCS+CBR 161 gekoppelt. Der Ethernet-MAC+PCS+CBR 161 führt eine Standard-Ethernet-Leitungsdecodierung und MAC-Terminverarbeitung durch. Das Ethernet-MAC-PCS CBR 161 umfasst Präsentationszeitpakete 90 und koppelt die wiederhergestellten Präsentationszeitpakete 90 auf Leitung 162 mit einem Ausgangspräsentationszeitpaketprozessor 164, der durch einen RoE-Prozessor implementiert werden kann, wobei die Präsentationszeit des ausgewählten Pakets und seine Sequenznummer (SQ) aus dem Präsentationszeitpaket 90 extrahiert und auf Leitungen 166 bzw. 168 ausgegeben und mit einer Initialisierungslesesteuerung 170 gekoppelt werden. Die Initialisierungslesesteuerung 170 ist auch mit der ToD-Ausgangsleitung 156 des Zeitsteuerungsgenerators 152 gekoppelt.
Der Nutzlastabschnitt der CBR-Client-Ethernet-Datenpakete 70, die CBR-Clientdaten enthalten, ist von dem Ethernet-MAC+PCS+CBR-Prozessor 161 mit einem CBR-Clientdaten-Puffer 172 gekoppelt. Der CBR-Client-Datenpuffer 172 behält eine FIFO von CBR-Clientdaten, die aus den empfangenen Ethernet-Frame-Paketen 70 und der Sequenznummer (SQ) des Ethernet-Frame-Pakets 70 extrahiert wurden, die CBR-Clientdaten zustellten. Eine CBR-Verarbeitungsfunktion des Ethernet-MAC+PCS+CBR-Prozessors 161 identifiziert die Anzahl von Bytes von CBR-Clientdaten in jedem Ethernet-Frame-Paket 70 aus dem Client-Nutzlastfeld 84 jedes CBR-Client-Ethernet-Frame-Pakets 70 zum Wiederherstellen der PSD aus jedem Paket. Die wiederhergestellte PSD ist mit einer Nutzlastgröße FIFO 174 auf einer wiederhergestellten PSD-Leitung 176 gekoppelt. Bei der Initialisierung weist die Initialisierungslesesteuerung 170 den CBR-Clientdaten-Puffer 172 an, alle eingehenden CBR-Client-Ethernet-Datenpakete 70 zu verwerfen, bis sie ein Präsentationszeitpaket 90 empfangen hat, und hemmt den CBR-Clientdaten-Puffer 172 vom Auslesen seiner FIFO, bis die ToD am Ausgangsnetzknoten 62 der Präsentationszeit (aus Leitung 166), die aus dem Präsentationszeitpaket extrahiert wurde, entspricht oder sie überschreitet, oder unter Verwendung des zuvor für die CBR-Clientdaten beschriebenen Verfahrens am Kopf der FIFO im CBR-Clientdaten-Puffer 172 berechnet wird. Sobald das System ausgeführt wird, überwacht die Initialisierungslesesteuerung 170 die Präsentationszeiten 166 für ausgewählte Pakete, die ihr von dem Ausgangspräsentationszeitpaketprozessor 164 bereitgestellt werden, und erzeugt einen Alarm, wenn sich die Zeit, zu der die CBR-Clientdaten 167 aus dem CBR-Clientdatenpuffer 172 getaktet werden, von der Referenzpräsentationszeit des CBR-Clientpakets um mehr als einen vorbestimmten Spielraum unterscheidet.
Dieser Betrieb des Ausgangsnetzknotens 62 unterscheidet sich von bestimmten Ausführungsformen des Standes der Technik, die keinen Ausgangspräsentationszeitpaketprozessor 164 verwenden, sondern stattdessen die Ethernet-Frame-Paketerstellungszeit von einem Zeitstempelfeld innerhalb des CBR-Overhead-Feldes jedes Pakets erhalten und diese Paketerstellungszeit direkt an eine Lesesteuerung zustellen, die zu einer Latenzzeitverzögerung beiträgt, um das Takten des CBR-Clientdaten-Puffers 172 für jedes einzelne Ethernet-Frame-Paket zu steuern.
Das Nutzlastformat FIFO 174 behält eine FIFO von wiederhergestellten PSDs, die vom Ethernet-MAC-PCS CBR-Prozessor 161 über die Leitung 176 empfangen werden. Die Nutzlastgröße FIFO 174 gibt einen wiederhergestellten PSD-Ausgang auf Leitung 178 an den Intervallen von Paketperioden (Tp) aus, die fest sind und durch das ausgehende Referenztakt- REFCLK-Signal gesteuert werden, das auf Leitung 154 von dem Zeitsteuerungsgenerator 152 empfangen wird. Der Paketzeitraum (Tp) am Ausgangsnetzknoten 62 ist konfiguriert, um dem Paketzeitraum (Tp) am Eingangsnetzknoten 54 zu entsprechen.
Die wiederhergestellte PSD (die Anzahl von Bytes B-N, B, B+N, wobei z. B. N=1 in einer beispielhaften Ausführungsform ist) wird durch die Nutzlastgröße FIFO 174 auf Leitung 178 als Referenzphaseninkrement auf einem Sendephasenregelkreis (Tx PLL) 180 ausgegeben. Der Tx PLL 180 erzeugt den von einem Sender 182 verwendeten Takt und koppelt den erzeugten Takt mit dem Sender 182. Der Sender 182 überträgt den Inhalt des CBR-Clientdaten-Puffers 172 als den ausgehenden CBR-Client-Stream 64. Sobald jeder Paketzeitraum (Tp), wie durch das auf Leitung 154 empfangene ausgehende Referenztakt-REFCLK-Signal bestimmt, die wiederhergestellte PSD aus der Nutzlastgröße FIFO 174 ausgegeben wurde, wird es auf Leitung 178 platziert und zum Steuern des Tx PLL 180 des CBR-Clients verwendet. Tp wird als ein Vielfaches der ausgehenden Referenztakt-REFCLK-Signalperiode gemessen. Es versteht sich von Fachleuten mit üblichen Kenntnissen, dass Tp am Eingangsnetzknoten 54 von 5 für die ordnungsgemäße Funktion durchschnittlich die gleiche Zeitdauer wie Tp am Ausgangsnetzknoten 62 von 6 sein sollte. Ein nachhaltiger Versatz in den beiden Tp-Werten würde zu FIFO-Unterlauf oder Überlauf am Ausgangsnetzknoten 62 des CBR-Clientdaten-Puffers 172 führen und in einem Verlust der Synchronisation zwischen der CBR-Clientrate am Eingangsnetzknoten 54 und dem Ausgangsnetzknoten 62 resultieren. Da Tp unter Verwendung des eingehenden und ausgehenden Referenztakt-REFCLK-Signals an den jeweiligen Netzknoten gemessen wird, werden vorteilhafterweise die von dem Zeitsteuerungsgenerator 114 des Eingangsnetzknotens 54 in 5 und dem Zeitsteuerungsgenerator 152 des Ausgangsnetzknotens 62 in 6 erzeugten REFCLK-Signale durch paketbasierte Zeitverteilung phasenmäßig miteinander verriegelt.
Unter Bezugnahme auf 7 zeigt ein Diagramm einige interne Komponenten bestimmter Ausführungsformen des Zeitsteuerungsgenerators 114 des Eingangsnetzknotens 52 von 5 und des Zeitsteuerungsgenerators 152 des Ausgangsnetzknotens 62 von 6. Wie veranschaulicht, extrahiert in den Zeitsteuerungsgeneratoren 114, 152 ein Zeitverteilungsprozessor 192 ToD-Informationen aus einem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus, wie IEEE 1588 PTP-Nachrichten, die auf Leitung 112 bereitgestellt sind.
Eine PLL 184 ist mit einem (d. h. am Eingangsnetzknoten 52 oder am Ausgangsnetzknoten 62) ToD-Zähler 196 gekoppelt. Die durch den Zeitverteilungsprozessor 192 extrahierten Referenz-ToD-Informationen sind mit einem Subtrahierer 198 gekoppelt. Der Subtrahierer 198 ist angeordnet, um ToD-Informationen, die von dem ToD-Zähler 196 auf Leitung 202 ausgegeben werden, von der Referenz-ToD-Information, die vom Zeitverteilungsprozessor 192 ausgegeben wird, zu subtrahieren und das Ergebnis, d. h. die differentiellen ToD-Informationen, mit der PLL 184 zu koppeln, und diese differentiellen ToD-Informationen werden verwendet, um die Frequenz der PLL 184 anzupassen. Die PLL 184 gibt ein lokales Referenztakt-REFCLK-Signal auf Leitung 190 aus.
Wenn die lokale ToD am Ausgang 202 des lokalen ToD-Zählers 196 vor der Referenz ToD am Ausgang des Zeitverteilungsprozessors 192 liegt, verlangsamt sich die PLL 184. Umgekehrt wird, wenn die lokale ToD am Ausgang 202 des lokalen ToD-Zählers 196 hinter der Referenz ToD am Ausgang des Zeitverteilungsprozessors 192 liegt, die PLL 184 beschleunigt. Wenn die Zeitsteuerungsgeneratoren in dem Eingangs- und Ausgangsnetzknoten 54 und 62 auf einen gemeinsamen paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus wie einen PTP-Referenztaktmaster referenziert werden, teilen sich der Eingangs- und Ausgangsnetzknoten 54 und 62 eine gemeinsame ToD und ihre jeweiligen REFCLK-Signale werden phasenfest miteinander verbunden.
Nun unter Bezugnahme auf 8 zeigt ein Flussdiagramm ein veranschaulichendes Verfahren 210 zum Transportieren eines Client-Streams mit konstanter Bitrate (CBR) über ein Datenpakettransportnetz von einem Eingangsnetzknoten zu einem Ausgangsnetzknoten, die durch einen beliebigen Abstand über das Datenpakettransportnetz getrennt sind, wobei der Eingangsnetzknoten einen Eingangsreferenztakt und der Ausgangsnetzknoten einen Ausgangsreferenztakt aufweist, der vom Eingangsreferenztakt isoliert ist, gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung. Das Verfahren startet bei Bezugsziffer 212.
Bei Bezugsziffer 214 schließt das Verfahren das Synchronisieren der Referenztakte und der Tageszeit (ToD) im Eingangsnetzknoten durch einen paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus (z. B. einen IEEE 1588 PTP-Zeitverteilungsmechanismus) ein. Bei Bezugsziffer 216 schließt das Verfahren das unabhängige Synchronisieren der Referenztakte und der ToD in dem Ausgangsnetzknoten durch den paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus ein. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird die Referenztakt- und ToD-Synchronisation sowohl im Eingangsnetzknoten 54 als auch im Ausgangsnetzknoten 62 von 5 und 6 unter Verwendung der Zeitsteuerungsgeneratoren 114 und 152 durchgeführt, wobei eine beispielhafte Ausführungsform in 7 dargestellt ist.
Bei Bezugsziffer 218 schließt das Verfahren das Zusammenstellen des CBR-Client-Streams in Ethernet-Frame-Pakete einschließlich CBR-Clientdaten in einem Nutzlastbereich ein. Bei Bezugsziffer 220 schließt das Verfahren das periodische Auswählen eines Ethernet-Frame-Pakets und das Zusammenstellen eines Präsentationszeitpakets einschließlich einer Sequenznummer und einer Präsentationszeit für das Ethernet-Frame-Paket ein. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Präsentationszeitpaket unter Verwendung des Ankunftszeitstemplers 132, des Präsentationszeitprozessors 136 und des Präsentationszeitpaketgenerators 140 zusammengestellt, wie unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Gemäß der Erfindung werden bei der Bezugsziffer 220 zusätzliche Präsentationszeitpakete periodisch für zusätzliche ausgewählte Ethernet-Frame-Pakete zusammengestellt. In beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden Präsentationszeitpakete, z. B. zwischen einmal alle 1.000 und einmal alle 1.000.000 CBR-Clientpakete, zusammengestellt.
Bei der Bezugsziffer 222 schließt das Verfahren das Übertragen der Ethernet-Frame-Pakete und des Präsentationszeitpakets zu den Ausgangsnetzknoten über das Datenpakettransportnetz ein. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung werden die zusammengestellten Ethernet-Frame-Pakete und das Präsentationszeitpaket durch den Ethernet-MAC-PCS-Prozessor 160 in 5 an den Ausgangsnetzknoten übertragen.
Bei Bezugsziffer 224 schließt das Verfahren das Empfangen der Ethernet-Frame-Pakete und des Präsentationszeitpakets an dem Ausgangsknoten ein. Bei Bezugsziffer 226 schließt das Verfahren das Extrahieren der CBR-Clientdaten aus dem Nutzlastbereich jedes empfangenen Ethernet-Frame-Pakets ein. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung werden die empfangenen Ethernet-Frame-Pakete und das Präsentationszeitpaket an dem Ausgangsnetzknoten 62 durch den Ethernet-MAC-PCS-CBR-Prozessor 161 empfangen und die extrahierten CBR-Clientdaten werden in dem CBR-Clientdaten-Puffer 172 in 6 gespeichert.
Bei Bezugsziffer 228 schließt das Verfahren das Extrahieren der SQ und der Präsentationszeit aus dem Präsentationszeitpaket ein. Bei Bezugsziffer 230 schließt das Verfahren das Wiederherstellen der Anzahl von Bytes von CBR-Clientdaten, die aus dem Nutzlastbereich in jedem empfangenen Ethernet-Frame-Paket extrahiert wurden, für jedes Ethernet-Frame-Paket ein. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Anzahl von Bytes, d. h. der PSD, für jedes Ethernet-Frame-Paket durch den Ethernet-MAC-PCS-Prozessor 161 in 6 wiederhergestellt.
Bei Bezugsziffer 232 schließt das Verfahren das Rekonstruieren des CBR-Client-Streams ein, indem er in einen rekonstruierten CBR-Client-Stream integriert wird, wobei die CBR-Clientdaten aus den Nutzlastbereichen in den empfangenen Ethernet-Frame-Paketen extrahiert werden. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung werden die CBR-Clientdaten durch den von der Sender-PLL 180 getakteten Sender 182 unter Verwendung einer wiederhergestellten PSD, die aus der Nutzlastgröße FIFO 174 in 6 gelesen wurde, in einen rekonstruierten CBR-Client-Stream integriert.
Nun unter Bezugnahme auf 9 zeigt ein Flussdiagramm ein veranschaulichendes Verfahren 240 zum unabhängigen Synchronisieren der Referenztakte und der ToD sowohl im Eingangsnetzknoten 54 als auch im Ausgangsnetzknoten 62 mit dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung. Das Verfahren startet bei Bezugsziffer 242.
Bei Bezugsziffer 244 schließt das Verfahren das Extrahieren von ToD-Informationen aus dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus sowohl im Eingangsnetzknoten als auch im Ausgangsnetzknoten ein. In einer Ausführungsform entsprechen die paketbasierten Zeitverteilungsinformationen einem IEEE 1588 PTP-Zeitverteilungsmechanismus. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung werden die ToD-Informationen aus dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus durch den Zeitverteilungsprozessor 192 in den Zeitsteuerungsgeneratoren 114 und 152 extrahiert.
Bei Bezugsziffer 246 schließt das Verfahren das Erzeugen von ToD-Informationen am Eingangsnetzknoten unter Verwendung der ToD-Informationen ein, die aus dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus und der ToD am Eingangsnetzknoten extrahiert werden. In der in 7 gezeigten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung empfängt der Subtrahierer 198 als Eingänge die ToD-Informationen für den im ToD-Zähler 196 gespeicherten Eingangsnetzknoten und die aus dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus extrahierten ToD-Informationen, und der Subtrahierer 198 erzeugt die differentiellen ToD-Informationen als ein Ausgangssignal, das gleich der Differenz zwischen den Eingangssignalen ist.
Bei Bezugsziffer 247 schließt das Verfahren das Erzeugen von ToD-Informationen an dem Ausgangsnetzknoten unter Verwendung der ToD-Informationen ein, die aus dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus und dem ToD an dem Ausgangsnetzknoten extrahiert werden. In der in 7 gezeigten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung empfängt der Subtrahierer 198 als Eingaben die ToD-Informationen für den Ausgangsnetzknoten, die im ToD-Zähler 196 gespeichert sind, und die ToD-Informationen, die aus dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus extrahiert werden, und der Subtrahierer 198 erzeugt die differentiellen ToD-Informationen als ein Ausgangssignal, das gleich der Differenz zwischen den Eingangssignalen ist.
Bei Bezugsziffer 248 schließt das Verfahren das Anpassen der Frequenz einer PLL ein, die das Referenztaktsignal und die ToD-Informationen in dem Eingangsnetzknoten als Reaktion auf die differentiellen ToD-Informationen erzeugt. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Frequenz der PLL 184, die das Referenztaktsignal REFCLK und die ToD-Informationen am Eingangsnetzknoten 54 erzeugt, unter Verwendung der Ausgabe des Subtrahierers 198 angepasst.
Bei Bezugsziffer 249 schließt das Verfahren das Anpassen der Frequenz einer PLL ein, die das Referenztaktsignal und die ToD-Informationen in dem Ausgangsnetzknoten als Reaktion auf die differentiellen ToD-Informationen erzeugt. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Frequenz der PLL 184, die das Referenztaktsignal REFCLK und die ToD-Informationen am Ausgangsnetzknoten 62 erzeugt, unter Verwendung der Ausgabe des Subtrahierers 198 angepasst.
Nun unter Bezugnahme auf 10 zeigt ein Flussdiagramm ein veranschaulichendes Verfahren 250 zur Verwendung an dem Ausgangsnetzknoten, das während der Systeminitialisierung unter Verwendung eines Präsentationszeitpakets zum Rekonstruieren des CBR-Client-Streams aus den Ethernet-Frame-Paketen gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung durchgeführt wird. Das Verfahren beginnt bei Bezugsziffer 252.
Bei Bezugsziffer 254 schließt das Verfahren das Verwerfen der Ethernet-Frame-Pakete, bis ein Präsentationszeitpaket empfangen wird, und das Extrahieren der Sequenznummer und der Präsentationszeit für ein Referenz-Ethernet-Frame-Paket aus dem an dem Ausgangsnetzknoten empfangenen Präsentationszeitpaket ein. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Sequenznummer und die Präsentationszeit für das Referenz-Ethernet-Frame-Paket aus dem empfangenen Präsentationszeitpaket unter Verwendung des Ausgangspräsentationszeitpaketprozessors 164 von 6 extrahiert.
Bei Bezugsziffer 256 schließt das Verfahren das Empfangen eines nächsten Ethernet-Frame-Pakets an dem Ausgangsnetzknoten und das Berechnen einer Präsentationszeit für das nächste Ethernet-Frame-Paket aus der Präsentationszeit des Referenz-Ethernet-Frame-Pakets ein.
Bei Bezugsziffer 258 schließt das Verfahren das Verzögern der Übertragung der CBR-Clientdaten, die aus dem Nutzlastbereich des Ethernet-Frame-Pakets extrahiert werden, ein, bis die ToD an dem Ausgangsnetzknoten der für das nächste Ethernet-Frame-Paket berechneten Präsentationszeit entspricht oder sie überschreitet. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Übertragung der CBR-Clientdaten, die aus dem Nutzlastbereich des nächsten Ethernet-Frame-Pakets extrahiert werden, verzögert, bis die ToD an dem Ausgangsnetzknoten der Präsentationszeit, die für das nächste Ethernet-Frame-Paket unter Verwendung der Initialisierungslesesteuerung 170, die das Auslesen von CBR-Clientdaten von dem CBR-Clientdatenpuffer 172 von 6 steuert, berechnet wird, entspricht oder sie überschreitet.
Nun unter Bezugnahme auf 11 veranschaulicht ein Flussdiagramm 300 zusätzliche Verfahrensschritte für Schritt 218 von 8 zum Zusammenstellen des CBR-Client-Streams in Ethernet-Frame-Pakete einschließlich CBR-Clientdaten in einem Nutzlastbereich, gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung. Das Verfahren beginnt bei Bezugsziffer 302.
Bei Bezugsziffer 304 schließt das Verfahren das Messen einer CBR-Clientdaten-Bitrate des CBR-Client-Streams und der Bezugsziffer 306 ein, wobei das Verfahren durch Erzeugen einer Nutzlastgrößenentscheidung als Reaktion auf die gemessene CBR-Clientdaten-Bitrate fortgesetzt wird. Das Verfahren fährt bei Bezugsziffer 308 fort, indem das Ethernet-Frame-Paket zusammengestellt wird, wobei die Anzahl von Bytes von CBR-Clientdaten in dem Nutzlastbereich des Ethernet-Frame-Pakets durch die Nutzlastgrößenentscheidung bestimmt wird. In einer beispielhaften Ausführungsform misst die CDRU 120 von 2 die CBR-Clientdaten-Bitrate des eingehenden CBR-Client-Streams 52 und der Nutzlastgrößenentscheidungsprozessor 126 verwendet die gemessene CBR-Clientdaten-Bitrate, um die Nutzlastgrößenentscheidung 126 zu bestimmen, die dem Paket-Assembler 122 bereitgestellt wird, um den CBR-Client-Stream in Ethernet-Frame-Pakete zusammenzustellen.
Fachleute werden erkennen, dass andere Ausführungsformen der Erfindung in Betracht gezogen werden, in denen die Präsentationszeitpakete Erstellungszeitinformationen für das Ethernet-Frame-Paket einschließen und die Berechnung der Präsentationszeit dann an dem Ausgangsnetzknoten 62 unter Verwendung des zuvor erwähnten mit Software konfigurierbaren vorbestimmten Präsentationszeitverzögerungswerts durchgeführt wird.
Wie Fachleute erkennen werden, werden die IEEE 1588 PTP und IEEE 1914.3 ROE-Standards hierin beispielhaft genannt. Fachleute werden erkennen, dass PTP ein Beispiel für einen paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus ist und ein Protokoll beschreibt, das ToD an mehrere Knoten im Netzwerk verteilt. In ähnlicher Weise ist ROE ein weiteres Beispiel eines Protokolls, das für die Ausgabepräsentationszeit verwendet wird, die durch Zeitsteuerungspakete gesteuert wird, um die Präsentationszeit der Bits in einem Paket zu bestimmen. Derartige Fachleute werden sicherlich verstehen, dass andere Protokolle, die dieselben Funktionen bedienen, substituiert werden können, ohne die Funktionalität dieser Erfindung zu beeinträchtigen.
Die Latenz eines Datenpakettransportnetzes kann je nach Beladung variieren. Unter Verwendung bekannter Techniken, wie Zuweisen höherer Priorität an CBR-Segmentpakete, iEEE 802.1 Qbu Frame Preemption und IEEE802.1 Qbv Time Sensitive Scheduling, kann der Bereich zwischen der minimalen und der maximalen Latenz durch einen CBR-Client minimiert werden. Der Ausgangsnetzknoten 62 muss jedoch immer noch einen Bereich von Latenzen tolerieren. Um die Tiefe des CBR-Clientdaten-Puffers 172 in dem Ausgangsnetzknoten zu initialisieren, sollten vorzugsweise die minimale und maximale Netzwerklatenz gemessen werden. Verfahren zur Durchführung dieser Messung sind im Stand der Technik bekannt. Der Eingangs- und Ausgangsnetzknoten 54 und 62 können eine Netzwerkverzögerungsmesstechnik verwenden, die der ITU-T Y.1731 ähnlich ist, um die Tiefe ihres Jitterpuffers am Ausgangsnetzknoten 62 zu initialisieren.
Wenngleich Ausführungsformen und Anwendungen dieser Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist es für den Fachmann ersichtlich, dass viel mehr Modifikationen als die vorstehend erwähnten möglich sind, ohne von den hierin enthaltenen erfindungsgemäßen Konzepten abzuweichen. Die Erfindung darf daher außer im Sinne der beiliegenden Ansprüche nicht eingeschränkt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62/966628 [0001]
US 16935143 [0001]
US 9019997 [0008, 0020]

Claims

Verfahren zum Transportieren eines Client-Streams mit konstanter Bitrate (CBR) über ein Datenpakettransportnetz, wobei das Verfahren umfasst: Synchronisieren eines Referenztaktsignals und einer Tageszeit (ToD) an einem Eingangsnetzknoten eines Datenpakettransportnetzes mit einem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus; unabhängiges Synchronisieren eines Referenztaktsignals und einer ToD an einem Ausgangsnetzknoten des Datenpakettransportnetzes mit dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus; Zusammenstellen eines Präsentationszeitpakets für ein Ethernet-Frame-Paket eines CBR-Client-Streams am Eingangsnetzknoten, wobei das Präsentationszeitpaket eine Sequenznummer und eine Präsentationszeit für das Ethernet-Frame-Paket einschließt, wobei das Ethernet-Frame-Paket einen Nutzlastbereich aufweist, der eine Anzahl von Bytes von CBR-Clientdaten aus dem CBR-Client-Stream aufweist; und Übertragen des Ethernet-Frame-Pakets und des Präsentationszeitpakets an den Ausgangsnetzknoten über das Datenpakettransportnetz.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Multiplexen des Ethernet-Frame-Pakets und des Präsentationszeitpakets vor dem Übertragen des Ethernet-Frame-Pakets und des Präsentationszeitpakets an den Ausgangsnetzknoten über das Datenpakettransportnetz.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Messen einer CBR-Clientdaten-Bitrate des CBR-Client-Streams; Erzeugen einer Nutzlastgrößenentscheidung als Reaktion auf die gemessene CBR-Clientdaten-Bitrate; und Zusammenstellen des Ethernet-Frame-Pakets, wobei die Anzahl von Bytes von CBR-Clientdaten in dem Nutzlastbereich des Ethernet-Frame-Pakets durch die Nutzlastgrößenentscheidung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Präsentationszeit des Präsentationszeitpakets eine Zeit ist, die größer als oder gleich einer Summe einer Paketerstellungszeit des Ethernet-Frame-Pakets am Eingangsnetzknoten, einer maximalen erwarteten Latenz des Datenpakettransportnetzes zwischen dem Eingangsnetzknoten und dem Ausgangsnetzknoten und einem Guardband-Verzögerungswert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der paketbasierte Zeitverteilungsmechanismus ein IEEE 1588 PTP (Precision Time Protocol) -Zeitverteilungsmechanismus ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Referenztaktsignal durch einen Phasenregelkreis (PLL) am Eingangsnetzknoten erzeugt wird und wobei das Synchronisieren des Referenztaktsignals und der ToD am Eingangsnetzknoten mit dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus umfasst: Empfangen des paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus am Eingangsnetzknoten; Extrahieren der ToD aus dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus; Erzeugen von differentiellen ToD-Informationen unter Verwendung der ToD, die aus dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus extrahiert wird, und der ToD am Eingangsnetzknoten; und Anpassen einer Frequenz des PLL an dem Eingangsnetzknoten und der ToD am Eingangsnetzknoten als Reaktion auf die differentiellen ToD-Informationen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Referenztaktsignal am Ausgangsnetzknoten durch einen Phasenregelkreis (PLL) erzeugt wird und wobei das Synchronisieren des Referenztaktsignals und der ToD an dem Ausgangsnetzknoten mit dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus umfasst: Empfangen der paketbasierten Zeitverteilungspakete an dem Ausgangsnetzknoten; Extrahieren der ToD aus den paketbasierten Zeitverteilungspaketen; Erzeugen von differentiellen ToD-Informationen unter Verwendung der ToD, die aus dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus extrahiert wird, und der ToD an dem Ausgangsnetzknoten; und Anpassen einer Frequenz der PLL an dem Ausgangsnetzknoten und der ToD an dem Ausgangsnetzknoten als Reaktion auf die differentiellen ToD-Informationen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Zusammenstellen des Präsentationszeitpakets für das Ethernet-Frame-Paket ferner das periodische Zusammenstellen zusätzlicher Präsentationszeitpakete umfasst, die jeweils eine jeweilige Sequenznummer und Präsentationszeit für zusätzliche Ethernet-Frame-Pakete einschließen.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: Empfangen der Ethernet-Frame-Pakete, jeweils umfassend den Nutzlastbereich mit der Anzahl von Bytes von CBR-Clientdaten aus dem CBR-Client-Stream und den Präsentationszeitpaketen an dem Ausgangsnetzknoten; Extrahieren der Anzahl von Bytes von CBR-Clientdaten aus dem Nutzlastbereich jedes empfangenen Ethernet-Frame-Pakets; und Rekonstruieren des CBR-Client-Streams durch Zusammenstellen der extrahierten Anzahl von Bytes von CBR-Clientdaten aus dem Nutzlastbereich jedes empfangenen Ethernet-Frame-Pakets in einen rekonstruierten CBR-Client-Stream.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Rekonstruieren des CBR-Client-Streams durch Zusammenstellen der extrahierten Anzahl von Bytes von CBR-Clientdaten aus dem Nutzlastbereich jedes empfangenen Ethernet-Frame-Pakets in den rekonstruierten CBR-Client umfasst: Verwerfen der empfangenen Ethernet-Frame-Pakete, bis das Präsentationszeitpaket empfangen wird; Extrahieren der Sequenznummer und der Präsentationszeit aus dem empfangenen Präsentationszeitpaket für ein Referenz-Ethernet-Frame-Paket; Empfangen eines nächsten Ethernet-Frame-Pakets; Berechnen einer Präsentationszeit für die extrahierte Anzahl von Bytes von CBR-Clientdaten aus dem Nutzlastbereich des nächsten Ethernet-Frame-Pakets; und Verzögern der Übertragung der CBR-Clientdaten, die aus dem Nutzlastbereich des nächsten Ethernet-Frame-Pakets extrahiert wurden, bis die ToD an dem Ausgangsnetzknoten der berechneten Präsentationszeit dieses Ethernet-Frame-Pakets entspricht oder sie überschreitet.
Verfahren zum Transportieren eines Client-Streams mit konstanter Bitrate (CBR) über ein Datenpakettransportnetz, wobei das Verfahren umfasst: Auswählen eines Ethernet-Frame-Pakets aus einem CBR-Client-Stream, der an einem Eingangsnetzknoten eines Datenpakettransportnetzes empfangen wird, wobei das Ethernet-Frame-Paket einen Nutzlastbereich aufweist, der eine Anzahl von Bytes von CBR-Clientdaten aus dem CBR-Client-Stream aufweist; Zusammenstellen eines Präsentationszeitpakets für das Ethernet-Frame-Paket an dem Eingangsnetzknoten, wobei das Präsentationszeitpaket eine Sequenznummer und eine Präsentationszeit für das Ethernet-Frame-Paket einschließt, wobei die Präsentationszeit eine Zeit ist, die größer als oder gleich einer Summe einer Paketerstellungszeit des Ethernet-Frame-Pakets am Eingangsnetzknoten, einer maximalen erwarteten Latenz des Transportnetzwerks zwischen dem Eingangsnetzknoten und einem Ausgangsnetzknoten des Datenpakettransportnetzes und einem Guardband-Verzögerungswert ist; und Übertragen des Ethernet-Frame-Pakets und des Präsentationszeitpakets an den Ausgangsnetzknoten über das Datenpakettransportnetz.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Synchronisieren eines Referenztaktsignals und einer Tageszeit (ToD) am Eingangsnetzknoten des Datenpakettransportnetzes mit einem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus; und unabhängiges Synchronisieren eines Referenztaktsignals und einer ToD an dem Ausgangsnetzknoten des Datenpakettransportnetzes mit dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Messen einer CBR-Client-Bitrate des CBR-Client-Streams; Erzeugen einer Nutzlastgrößenentscheidung als Reaktion auf die gemessene CBR-Client-Bitrate; und Zusammenstellen des Ethernet-Frame-Pakets, wobei die Anzahl von Bytes von CBR-Clientdaten in dem Nutzlastbereich durch die Nutzlastgrößenentscheidung bestimmt wird.
System zum Transportieren von Ethernet-Frame-Paketen, die aus einem Client-Stream mit konstanter Bitrate (CBR) über ein Datenpakettransportnetz zusammengestellt sind, wobei das System umfasst: einen Eingangsnetzknoten, der über ein Datenpakettransportnetz mit einem Ausgangsnetzknoten gekoppelt ist; einen Zeitsteuerungsgenerator in dem Eingangsnetzknoten, der ein Referenztaktsignal und eine Tageszeit (ToD) erzeugt, die durch einen paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus synchronisiert werden; einen Zeitsteuerungsgenerator in dem Ausgangsnetzknoten, der unabhängig ein Referenztaktsignal und eine ToD erzeugt, die mit dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus synchronisiert sind; einen Paket-Assembler in dem Eingangsnetzknoten, wobei der Paket-Assembler konfiguriert ist, um CBR-Clientdaten aus einem CBR-Client-Stream zu empfangen und Ethernet-Frame-Pakete von den CBR-Clientdaten zusammenzustellen, wobei jedes Ethernet-Frame-Paket einen Nutzlastbereich aufweist, der eine Anzahl von Bytes von CBR-Clientdaten aus dem CBR-Client-Stream aufweist, wobei der Paket-Assembler ferner konfiguriert ist, um eine Sequenznummer (SQ) für jedes Ethernet-Frame-Paket zu erzeugen; einen Präsentationszeitpaketgenerator in dem Eingangsnetzknoten, der mit dem Paket-Assembler gekoppelt ist, wobei der Präsentationszeitpaketgenerator konfiguriert ist, um ein Präsentationszeitpaket für ein Ethernet-Frame-Paket zu erzeugen, wobei das Präsentationszeitpaket die Sequenznummer (SQ) des Ethernet-Frame-Pakets und eine Präsentationszeit für das Ethernet-Frame-Paket einschließt, und einen Multiplexer, der mit dem Paket-Assembler und dem Präsentationszeitpaketgenerator gekoppelt ist, wobei der Multiplexer eingerichtet ist, um das erzeugte Präsentationszeitpaket und die Ethernet-Frame-Pakete für die Übertragung an das Datenpakettransportnetz zu multiplexen.
System nach Anspruch 14, wobei der paketbasierte Zeitverteilungsmechanismus ein IEEE 1588 PTP (Precision Time Protocol) -Zeitverteilungsmechanismus ist.
System nach Anspruch 14, wobei der Paket-Assembler ferner konfiguriert ist, um einen Start-Of-Packet (SOP)-Impuls jedes Mal zu erzeugen, wenn der Paket-Assembler das Zusammenstellen eines Ethernet-Frame-Pakets beginnt, wobei der Eingangsnetzknoten ferner Folgendes umfasst: einen Ankunftszeitstempler, der mit dem Zeitsteuerungsgenerator in dem Eingangsknoten und dem Paket-Assembler gekoppelt ist, wobei der Ankunftszeitstempler konfiguriert ist, um eine Erstellungszeit für das Ethernet-Frame-Paket zu erfassen und aufzuzeichnen, die einer erzeugten ToD entspricht, bei der der Start-Of-Packet-Impuls von dem Paket-Assembler empfangen wurde, und um die Sequenznummer des Ethernet-Frame-Pakets, das mit ihm gekoppelt ist, von dem Paket-Assembler aufzuzeichnen; und einen Präsentationszeitprozessor, der mit dem Ankunftszeitstempler gekoppelt ist, wobei der Präsentationszeitprozessor die Präsentationszeit für das Ethernet-Frame-Paket berechnet, wobei die Präsentationszeit eine Zeit ist, die größer als oder gleich einer Summe der Paketerstellungszeit des Ethernet-Frame-Pakets, einer maximalen erwarteten Latenz des Datenpakettransportnetzes zwischen dem Eingangsnetzknoten und dem Ausgangsnetzknoten und einem Guardband-Verzögerungswert ist.
System nach Anspruch 14, wobei der Eingangsnetzknoten ferner umfasst: eine Taktdatenwiederherstellungseinheit, die konfiguriert ist, um den CBR-Client-Stream zu empfangen, um eine CBR-Clientdaten-Bitrate des CBR-Client-Streams zu messen und die CBR-Clientdaten aus dem CBR-Client-Stream wiederherzustellen; einen Nutzlastgrößendatenentscheidungsprozessor, der mit der Taktdatenwiederherstellungseinheit und dem Zeitsteuerungsgenerator gekoppelt ist, wobei der digitale Nutzlastgrößendatenentscheidungssignalprozessor konfiguriert ist, um eine Nutzlastgrößenentscheidung als Reaktion auf die gemessene CBR-Clientdaten-Bitrate zu erzeugen und die Nutzlastgrößenentscheidung dem Paket-Assembler bereitzustellen, und eine Ethernet-Medienzugriffssteuerungsschicht (MAC) und einen physischen Codierungsunterschichtprozessor (PCS-Prozessor), der mit dem Paket-Assembler gekoppelt ist, wobei der Ethernet-MAC+PCS-Prozessor konfiguriert ist, um die Ethernet-Frame-Pakete über das Datenpakettransportnetz zu übertragen.
System nach Anspruch 14, wobei der Ausgangsnetzknoten ferner umfasst: einen Ethernet-MAC+PCS+CBR-Prozessor, der mit dem Datenpakettransportnetz gekoppelt ist, wobei der Ethernet-MAC+PCS+CBR-Prozessor konfiguriert ist, um die gesendeten Ethernet-Frame-Pakete und das Präsentationszeitpaket zu empfangen und die CBR-Clientdaten von der CBR-Clientdaten-Nutzlast, der Sequenznummer und einer Nutzlastgrößenentscheidung aus jedem der Ethernet-Frame-Pakete wiederherzustellen; einen Ausgangspräsentationszeitpaketprozessor, der mit dem Ethernet-MAC+PCS+CBR-Prozessor gekoppelt ist, wobei der Ausgangspräsentationszeitpaketprozessor konfiguriert ist, um die Ethernet-Frame-Pakete zu verwerfen, bis das Präsentationszeitpaket empfangen wird, und um die Sequenznummer und eine Präsentationszeit für das Ethernet-Frame-Paket aus dem empfangenen Präsentationszeitpaket abzurufen; einen CBR-Clientdaten-Puffer, der mit dem Ethernet-MAC+PCS+CBR-Prozessor gekoppelt ist, wobei der CBR-Clientdaten-Puffer die wiederhergestellten CBR-Clientdaten aus dem Ethernet-MAC+PCS+CBR-Prozessor empfangen soll; eine Initialisierungslesesteuerung, die mit dem Zeitsteuerungsgenerator und mit dem Ausgangspräsentationszeitpaketprozessor gekoppelt ist, wobei die Initialisierungslesesteuerung die von dem Zeitsteuerungsgenerator erzeugte ToD empfängt und die Präsentationszeit und die von dem Ausgangspräsentationszeitpaketprozessor abgerufene Sequenznummer empfängt, wobei die Initialisierungslesesteuerung ferner mit dem CBR-Clientdaten-Puffer gekoppelt ist, wobei die Initialisierungslesesteuerung konfiguriert ist, um eine Präsentationszeit für ein nächstes Ethernet-Frame-Paket zu berechnen und den CBR-Clientdaten-Puffer zu verzögern, um wiederhergestellte CBR-Clientdaten aus den übertragenen Ethernet-Frame-Paketen zu verzögern, bis die ToD an dem Ausgangsnetzknoten der berechneten Präsentationszeit für das nächste Ethernet-Frame-Paket entspricht oder sie überschreitet; einen Sender, der mit dem CBR-Clientdaten-Puffer gekoppelt ist, wobei der Sender konfiguriert ist, um Daten, die aus dem CBR-Clientdaten-Puffer gelesen werden, als CBR-Client-Stream zu übertragen; eine Nutzlastgröße FIFO, die mit dem Zeitsteuerungsgenerator und mit der Ethernet-Medienzugriffssteuerungsschicht und der physischen Codierungsunterschicht gekoppelt ist, wobei die Nutzlastgröße FIFO konfiguriert ist, um die wiederhergestellte Nutzlastgrößenentscheidung von der Ethernet-Medienzugriffssteuerungsschicht und der physischen Codierungsunterschicht zu empfangen, und um eine Liste von Nutzlastgrößenentscheidungen zu behalten, die durch die Ethernet-Medienzugriffssteuerungsschicht und die physische Codierunterschicht wiederhergestellt werden; einen Senderphasenregelkreis, der mit der Nutzlastgröße FIFO gekoppelt ist; und einen Sender, der mit dem Senderphasenregelkreis und dem CBR-Clientdaten-Puffer gekoppelt ist, wobei der Senderphasenregelkreis konfiguriert ist, um die von dem CBR-Client-Puffer gelesenen Daten als Reaktion auf die wiederhergestellte Nutzlastgrößenentscheidung aus der Nutzlastgröße FIFO zu takten.
System nach Anspruch 14, wobei der Zeitsteuerungsgenerator in dem Eingangsnetzknoten mit dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus gekoppelt ist und der Zeitsteuerungsgenerator in dem Eingangsknoten zum Extrahieren einer ToD aus dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus, zum Erzeugen von differentiellen ToD-Informationen unter Verwendung der ToD, die aus dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus extrahiert wurden, und der ToD am Eingangsnetzknoten, und zum Einstellen einer Frequenz des Zeitsteuerungsgenerators am Eingangsnetzknoten und der ToD am Eingangsnetzknoten als Reaktion auf die differentiellen ToD-Informationen konfiguriert ist.
System nach Anspruch 14, wobei der Zeitsteuerungsgenerator in dem Ausgangsnetzknoten mit dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus gekoppelt ist und der Zeitsteuerungsgenerator in dem Ausgangsknoten zum Extrahieren einer ToD aus dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus, zum Erzeugen von differentiellen ToD-Informationen unter Verwendung der ToD, die aus dem paketbasierten Zeitverteilungsmechanismus extrahiert wurden, und der ToD am Ausgangsnetzknoten, und zum Einstellen einer Frequenz des Zeitsteuerungsgenerators am Ausgangsnetzknoten und der ToD am Ausgangsnetzknoten als Reaktion auf die differentiellen ToD-Informationen konfiguriert ist.