本發(fā)明涉及諸如以太網(wǎng)的包交換網(wǎng)絡(luò)。

背景技術(shù)：

這種網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越多地用于除了數(shù)據(jù)通信之外的域中。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前該用途的示例(例如，關(guān)于冗余的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、iec標(biāo)準(zhǔn)：hsr、prp、mrp)。

由這些技術(shù)引入的演進(jìn)主要聚焦于改進(jìn)這些網(wǎng)絡(luò)的彈性：進(jìn)行保護(hù)使得單一故障不影響數(shù)據(jù)傳輸。

然而，諸如數(shù)據(jù)傳輸?shù)膰?yán)格時(shí)間特性的強(qiáng)制這樣的其他約束無(wú)法使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)來(lái)實(shí)施。更具體地，沒(méi)有適當(dāng)解決需要嚴(yán)格有界限的時(shí)延和/或抖動(dòng)的控制/命令消息的傳輸。

運(yùn)輸領(lǐng)域中(主要在航空業(yè)中)已經(jīng)開(kāi)發(fā)并標(biāo)準(zhǔn)化多個(gè)解決方案：航空電子全雙工交換以太網(wǎng)(afdx，協(xié)議arinc664，部分7)和技術(shù)ttethernet(saeas6802)。這兩個(gè)解決方案都依賴向包復(fù)用的組織添加定時(shí)特性。

作為示例，afdx定義了帶寬分配間隙(bag)，其固定給定流的數(shù)據(jù)可以被發(fā)送的最大保證速率：如可以在圖1上看到的，bag設(shè)置流在固定時(shí)間間隔內(nèi)可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，圖1示出了根據(jù)bag的afdx流量整形的兩個(gè)示例。在對(duì)于各流設(shè)置bag速率時(shí)，注意為其他流提供足夠的帶寬，并且總比特率不能超過(guò)鏈路容量。根據(jù)bag的整形僅在源中執(zhí)行，并且然后在下游節(jié)點(diǎn)中非同步地執(zhí)行復(fù)用。該技術(shù)不對(duì)抖動(dòng)和傳遞延遲提供嚴(yán)格界限。

作為第二示例，ttethernet基于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的嚴(yán)格同步，并且定義了三種類型的流量：時(shí)間觸發(fā)的(tt)、速率約束的(rc)以及盡力而為的(be)。

tt消息根據(jù)利用域?qū)捦降臅r(shí)鐘的預(yù)定義靜態(tài)計(jì)劃來(lái)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)發(fā)送。它們優(yōu)先于所有其他消息類型。計(jì)劃針對(duì)其中傳輸tt幀的各開(kāi)關(guān)輸出端口限定一組tt窗口。時(shí)間觸發(fā)消息的發(fā)生、時(shí)間延遲以及精度被預(yù)限定并保證。

rc消息用于具有不那么苛刻的決定和實(shí)時(shí)要求的用途。tt窗口和寬域同步時(shí)鐘用作用于控制rc流量的整形算法的輸入。該算法檢查在下一tt窗口開(kāi)始之前是否可以完成各幀傳輸。如果沒(méi)有幀適合，則發(fā)送方保持空閑，直到下一計(jì)劃的tt幀的傳輸開(kāi)始為止。該空閑時(shí)間(被稱為“防護(hù)帶”)保證rc幀(以及be幀，如下面說(shuō)明的)從來(lái)不干擾tt幀。這些消息保證對(duì)于各用途預(yù)定義帶寬，并且延遲和時(shí)間偏差具有有界的限制。

be消息遵循通常的以太網(wǎng)策略，并且使用上面描述的干擾避免機(jī)制來(lái)在剩余tt窗口中傳輸。這些消息是否以及何時(shí)可以傳輸、什么延遲發(fā)生且消息是否到達(dá)接收者不存在保證。

如可以在示出了ttethernet流計(jì)劃的圖2上看到的，這三種類型的流量根據(jù)tdma(時(shí)分多址)方案被分配時(shí)隙，該tdma方案在被細(xì)分成子循環(huán)(基本周期)的反復(fù)循環(huán)中組織傳輸復(fù)用。被分配給各流量類型的時(shí)隙對(duì)應(yīng)于每個(gè)基本周期的數(shù)據(jù)量，并且它們的(時(shí)間)位置在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上是固定的。

包根據(jù)預(yù)先限定的通信計(jì)劃來(lái)中繼。因此，隨著同步本地時(shí)鐘，同步執(zhí)行通信計(jì)劃，并且避免網(wǎng)絡(luò)處的競(jìng)爭(zhēng)。因此，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)設(shè)計(jì)來(lái)排除兩個(gè)或更多個(gè)通信參與方在同一時(shí)間點(diǎn)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的可能性，所以時(shí)間觸發(fā)的通信提供強(qiáng)時(shí)間分割。

為了在基于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)上提供用于支持tt流量的框架，ieee(802.1tsn工作組)當(dāng)前正在標(biāo)準(zhǔn)化被稱為“時(shí)間意識(shí)計(jì)劃器”的傳輸選擇機(jī)制。該規(guī)范是被稱為“802.1qbv-enhancementsforscheduledtraffic”的802.1q標(biāo)準(zhǔn)的修訂的目的。該傳輸選擇機(jī)制依賴與各流量類隊(duì)列關(guān)聯(lián)的傳輸門：如果傳輸門處于關(guān)閉狀態(tài)或者如果在與流量類隊(duì)列關(guān)聯(lián)的下一門關(guān)閉事件之前不存在可用于傳輸該流量類隊(duì)列上的整個(gè)幀的足夠時(shí)間，則該幀不可用于傳輸。每流量類隊(duì)列“queuemaxsdu”參數(shù)限定用于各隊(duì)列的最大服務(wù)數(shù)據(jù)單元大小。丟棄超過(guò)隊(duì)列最大大小的幀。

與各端口關(guān)聯(lián)的門控制列表改變與各端口的流量類隊(duì)列(圖3的#7,#6,…,#0)關(guān)聯(lián)的門的傳輸門狀態(tài)。在不支持對(duì)所計(jì)劃流量的加強(qiáng)的實(shí)施方案中，假定所有門永久處于打開(kāi)狀態(tài)。狀態(tài)機(jī)如可以在圖3上看到的負(fù)責(zé)控制每個(gè)隊(duì)列門狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，圖3示出了根據(jù)ieee802.1qbv的傳輸選擇的原理。

然而，用于復(fù)用的組織的固定計(jì)劃的引入在對(duì)媒體的訪問(wèn)中引起某些不公平：rc和be流的幀僅可以被插在足夠長(zhǎng)以包括整個(gè)幀的時(shí)隙中，然而，該長(zhǎng)度是可變的。這導(dǎo)致rc幀的傳輸中的另外(不總是必要的)延遲和抖動(dòng)以及鏈路上的帶寬浪費(fèi)。

為了解決該問(wèn)題，ieee802.3br(對(duì)802.3的修訂：“specificationandmanagementparametersforinterspersingexpresstraffic”)限定了所謂“正常幀”(具有較低優(yōu)先級(jí)的幀，通常為rc和be幀)的搶先機(jī)制，其保證在計(jì)劃傳輸所謂的“便捷幀”(具有保證的低時(shí)延的幀，通常為tt幀)時(shí)，沒(méi)有沖突發(fā)生且不導(dǎo)致針對(duì)便捷流量的添加時(shí)延。

該機(jī)制允許具有用于便捷流量的計(jì)劃的mac客戶在所計(jì)劃的便捷流量到達(dá)之前搶先正常幀(如可以在示出便捷和正常流量數(shù)據(jù)路徑的圖4上看到的)。當(dāng)所計(jì)劃的幀到達(dá)時(shí)，可以立即傳輸幀。

另外，802.3br規(guī)范限定了每跳分割和再組裝方案，該方案允許停止正常幀的傳輸，以給予便捷幀傳輸機(jī)會(huì)。如與ieee802.3br幀和片段格式有關(guān)的圖5中所示，正常幀片段和便捷幀由它們的前導(dǎo)碼長(zhǎng)度和所謂的“起始幀分界符”(sfd)字段來(lái)區(qū)分。這允許非便捷幀(正常幀)不等待足夠長(zhǎng)的時(shí)隙來(lái)傳輸，這得到對(duì)于正常流的有限的增加時(shí)延和以及鏈路容量的較好使用。

要注意，在任意時(shí)間僅可以分割單個(gè)正常幀，即，傳輸時(shí)間跨度覆蓋一個(gè)或多個(gè)個(gè)tt窗口的幀。在圖5中，mfcs是非最終片段的crc(循環(huán)冗余校驗(yàn))。這里，其值與幀八比特組傳輸?shù)膞orffff0000的fcs(幀檢驗(yàn)順序)相同。smd-ix指示正常幀的開(kāi)始，諸如該幀的第一片段(初始片段)，而smd-cx指示該幀的非初始片段。為了說(shuō)明的完整，macda和macsa分別是目的地和源mac地址?！耙蕴愋?ethertype)”意味著以太網(wǎng)類型長(zhǎng)度字段。然后，圖5的上部示出沒(méi)有被分割的便捷和正常幀，并且圖5的下部示出了正常幀的連續(xù)片段。

最小搶先的片段大小是64個(gè)字節(jié)。因此，不能搶先具有少于128個(gè)字節(jié)的長(zhǎng)度的包。非最終片段具有為8個(gè)字節(jié)倍數(shù)的長(zhǎng)度。

然而，上面描述的復(fù)用機(jī)制不保證：

正常幀相對(duì)于便捷幀對(duì)媒體的公平訪問(wèn)，

屬于給定流的正常幀相對(duì)于其他正常流對(duì)媒體的公平訪問(wèn)，

正常幀或片段根據(jù)ieee802.1qbv在它們的分配時(shí)隙期間可以被插入復(fù)用中，

正常幀可以根據(jù)ieee802.3br來(lái)分割。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于改善該情形。

為此，首先提出了一種用于要在通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀的流量整形的方法，對(duì)要傳輸?shù)膸谛枰谒鲱A(yù)定時(shí)間窗口內(nèi)發(fā)送(下面評(píng)論的圖9的步驟b))的便捷幀與希望在時(shí)間窗口之外的時(shí)間發(fā)送的正常幀之間進(jìn)行區(qū)分。

更具體地，對(duì)于當(dāng)前正常幀，方法包括以下步驟：

確定所述正常幀是否可以被分割(圖9的步驟c))，并且如果是：

則確定到下一時(shí)間窗口開(kāi)口的剩余時(shí)間是否足以傳輸所述正常幀的一個(gè)或多個(gè)片段，并且如果是：

則傳輸所述一個(gè)或多個(gè)片段。

在特定實(shí)施方式中，正常幀和在存在的情況下從之前正常幀處理剩余的一個(gè)或多個(gè)片段在存儲(chǔ)器中排隊(duì)，并且被分配相應(yīng)處理時(shí)刻，并且其中，將當(dāng)前時(shí)間與最小處理時(shí)刻進(jìn)行比較(圖9的步驟a))，以在當(dāng)前時(shí)間大于最小處理時(shí)刻時(shí)實(shí)施步驟。

在本發(fā)明的特定實(shí)施方式中，其中，處理多個(gè)流，并且各流包括連續(xù)的正常幀和在存在的情況下從之前正常幀處理剩余的一個(gè)或多個(gè)片段。各流的這些正常幀和/或片段分別在存儲(chǔ)器中排隊(duì)，并且被分配相應(yīng)處理時(shí)刻。然后，將當(dāng)前時(shí)間與各流的所有隊(duì)列中的最小處理時(shí)刻進(jìn)行比較(圖9的步驟a))，以在當(dāng)前時(shí)間大于所述最小處理時(shí)刻時(shí)實(shí)施步驟。

在特定實(shí)施方式中，如果所述當(dāng)前正常幀不能夠被分割，則確定到下一時(shí)間窗口開(kāi)口的剩余時(shí)間是否足以傳輸整個(gè)當(dāng)前正常幀，以及：

如果是，則傳輸所述整個(gè)當(dāng)前正常幀，

否則，應(yīng)用拖延(temporization)步驟，直到下一當(dāng)前時(shí)間為止。

在特定實(shí)施方式中，如果所述當(dāng)前正常幀可以被分割，則確定到下一時(shí)間窗口開(kāi)口的剩余時(shí)間是否足以傳輸至少一個(gè)片段，以及：

如果是，則傳輸至少一個(gè)片段，

否則，應(yīng)用拖延步驟，直到下一當(dāng)前時(shí)間為止。

更具體地，如果當(dāng)前正常幀可以被分割，則進(jìn)一步確定直到下一時(shí)間窗口開(kāi)口為止的剩余時(shí)間是否足以傳輸正常完整幀的剩余部分，以及：

如果是，則傳輸所述正常完整幀的剩余部分的對(duì)應(yīng)片段，

否則，傳輸一個(gè)或多個(gè)片段，所述一個(gè)或多個(gè)片段對(duì)應(yīng)于短于直到下一窗口開(kāi)口為止的剩余時(shí)間的總持續(xù)時(shí)間。

在特定實(shí)施方式中，將直到下一窗口開(kāi)口為止的前述剩余時(shí)間與基于傳輸所述片段或幀的鏈路的容量來(lái)估計(jì)的用于傳輸片段或整個(gè)正常幀花費(fèi)的時(shí)間進(jìn)行比較。

而且，(被分配給排隊(duì)的幀和/或片段的)前述處理時(shí)刻優(yōu)選地在幀或片段的各所計(jì)劃的傳輸時(shí)由基于傳輸流比特率估計(jì)的計(jì)劃傳輸?shù)某掷m(xù)時(shí)間來(lái)更新。

在實(shí)施方式中，正常幀在其總長(zhǎng)度是最小片段大小的長(zhǎng)度的至少兩倍時(shí)被認(rèn)為能夠被分割。

優(yōu)選地，正常幀的該總長(zhǎng)度用其尚未傳輸?shù)氖Ｓ嗥蝸?lái)更新(這種幀長(zhǎng)度更新步驟在圖9上被標(biāo)記為s15和s18)。

在實(shí)施方式中，前述時(shí)間窗口在循環(huán)時(shí)間表中連續(xù)限定(如圖8的實(shí)施方式的示例所述)。

本發(fā)明的目的還在于一種裝置，該裝置具有用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的流量整形單元(諸如處理器和至少一個(gè)存儲(chǔ)器)。

本發(fā)明的目的還在于一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括指令，該指令用于在由處理器運(yùn)行時(shí)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。

附圖的圖中以示例的方式且不以限制的方式例示了本發(fā)明，在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記提及類似的元件。

附圖說(shuō)明

[圖1]圖1示出了根據(jù)bag的afdx流量整形的兩個(gè)示例，

[圖2]圖2示出了ttethernet流計(jì)劃，

[圖3]圖3示出了根據(jù)ieee802.1qbv的傳輸選擇的原理，

[圖4]圖4示出了便捷和正常流量數(shù)據(jù)路徑，

[圖5]圖5示出了未分割的便捷和正常幀以及正常幀的連續(xù)片段(下部)，

[圖6]圖6示出了包括可以包括根據(jù)本發(fā)明的裝置的元件的系統(tǒng)，

[圖7]圖7示出了包括流量整形單元以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的、根據(jù)本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)的示例，

[圖8]圖8示出了限定前述時(shí)間窗口的循環(huán)時(shí)間表的示例，

[圖9]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的示例的方法的步驟。

具體實(shí)施方式

在以下的本規(guī)范中，“便捷流量”(或便捷幀)表示低時(shí)延、經(jīng)計(jì)劃或tt(“時(shí)間觸發(fā)的”)流量(或幀)，而“正常流量”(或“正常幀”)表示速率受限(rc)流量或盡力而為(be)流量或任何其他非便捷流量(或幀)。

本發(fā)明提出了使得可以保證上面列出的條件的組合幀計(jì)劃和分割機(jī)制。

參照?qǐng)D6，計(jì)劃功能可以針對(duì)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)net的開(kāi)關(guān)sw的各輸出端口設(shè)置的裝置d中，或者還可以位于在用于從終端t1、t2傳輸數(shù)據(jù)或語(yǔ)音數(shù)據(jù)的終端站(t1、t2)中具有幀傳輸功能的裝置d中。如圖7上所示，借助裝置d的輸入接口in接收的各流(f1,...,fi,...,fm)的進(jìn)入幀以fifo(“先入先出”)的順序在工作存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)在獨(dú)立隊(duì)列(流i對(duì)于qi)中。裝置d還包括用于用同步時(shí)鐘數(shù)據(jù)clk(該數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)或從經(jīng)同步的內(nèi)部時(shí)鐘獲得)執(zhí)行本發(fā)明的方法的處理器proc。此外，裝置d包括存儲(chǔ)在圖8上詳述的用于向要傳輸?shù)膸蚱?fr)分配時(shí)隙的時(shí)間表tst的存儲(chǔ)器memb(其可以在與工作存儲(chǔ)器mema相同或不同的存儲(chǔ)器單元中)。最后，由于如參照?qǐng)D9在下面詳述的本發(fā)明的實(shí)施，以方便的順序在裝置的輸出接口out中接收要傳輸?shù)膸蚱?圖7中標(biāo)記為fr)。當(dāng)然，裝置d還可以具有用于存儲(chǔ)要由處理器proc運(yùn)行以實(shí)施本發(fā)明的方法的計(jì)算機(jī)程序代碼指令(inst)的第三存儲(chǔ)器memc(在與mema和memb相同或不同的存儲(chǔ)器單元中)。

裝置d可以被實(shí)施為自主裝置(諸如終端t1、t2的獨(dú)立芯片或開(kāi)關(guān)sw的獨(dú)立芯片)，或者另選地可以使用這種終端或開(kāi)關(guān)(或更廣泛地，網(wǎng)絡(luò)的任意元件)的硬件資源(逐出處理器和/或存儲(chǔ)器單元)。

參照?qǐng)D8，時(shí)間表tst如下使用。

時(shí)間用對(duì)應(yīng)于附接到輸出端口的傳輸鏈路上1比特的持續(xù)時(shí)間的單位來(lái)表達(dá)。網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)優(yōu)選地以相同時(shí)鐘來(lái)同步且具有當(dāng)前時(shí)間clk的相同鏡像。時(shí)間的當(dāng)前值在下文中被表示為t。

被表示為ri的比特率與各流i(不管是正常還是便捷的)關(guān)聯(lián)：

在便捷流的反復(fù)傳輸窗口中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量允許限定該流的流率，正常流可以被分配有比特率(最大，不管是否強(qiáng)制)。

所有比特率ri的和不是必須大于鏈路的總能力容量。為了簡(jiǎn)單，所有鏈路優(yōu)選地(但可選地)具有相同的容量(下文中被表示為ρ)。

各便捷流的幀的傳輸遵循周期模式。表tst(具有有限長(zhǎng)度)可以包含所有計(jì)劃便捷流的所有連續(xù)傳輸窗打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)間(分別為t^ok和t^ck)。這意味著便捷幀或片段在時(shí)間間隔[t^ok,t^ck]內(nèi)傳輸而正常幀或片段相反在剩余的時(shí)間間隔[t^ck,t^ok+1](k以n為模)中傳輸。還進(jìn)行以下假設(shè)：預(yù)先計(jì)算各窗口的持續(xù)時(shí)間，使得在被打開(kāi)時(shí)，窗口可以允許傳輸針對(duì)其提供窗口的便捷幀。所有便捷窗口開(kāi)口和關(guān)閉時(shí)間存儲(chǔ)在循環(huán)表tst(具有由圖8上的圓形箭頭circ示出的k[n])。實(shí)際上，表的各條目是分別表示窗口k的打開(kāi)時(shí)間和關(guān)系時(shí)間的對(duì)(t^ok,t^ck)。在每次表的讀取指針繞回表的第一元素時(shí)，向條目增加對(duì)應(yīng)于表深度的偏移。讀取指針將時(shí)間的當(dāng)前值t考慮在內(nèi)。

至于正常幀，存儲(chǔ)在各流隊(duì)列頭部的各正常幀與理論傳輸時(shí)間(tti)關(guān)聯(lián)，其對(duì)應(yīng)于假設(shè)用于傳輸幀的第一比特的理論時(shí)間。tti以遞增順序來(lái)存儲(chǔ)，并且具有最小tti(圖9中標(biāo)記為(tti),)的正常幀或片段是用于插在復(fù)用上的下一正常幀或片段候選。

現(xiàn)在參照?qǐng)D9：

s是要傳輸?shù)漠?dāng)前正常幀或片段的大小，

minfs是如由ieee802.3br限定的最小片段大小(根據(jù)該規(guī)范中的該值的符號(hào)為“minfrag”)。

ri是流i的比特率，

ρ(在這里描述的示例中)是鏈路的平均能力，

δt是拖延步驟s2期間的時(shí)間增量(例如，一個(gè)比特傳輸?shù)某掷m(xù)時(shí)間)，

tti是在根據(jù)本發(fā)明的方法的計(jì)算之前假設(shè)傳輸隊(duì)列qi中的幀或片段的第一比特的理論時(shí)間。

正常幀或片段至少在滿足以下條件時(shí)插在復(fù)用上(實(shí)際傳輸?shù)?：

a)t≥min(tti)(從圖9上的測(cè)試a)開(kāi)始的箭頭“ok”)，和

b)t不被包括在當(dāng)前的(t^ok,t^ck)窗口中(從圖9上的測(cè)試b)開(kāi)始的箭頭“ko”)，以及

c)s≥2*minfs(從圖9上的測(cè)試c)開(kāi)始的箭頭“ok”)。

條件a)意味著當(dāng)前時(shí)間t已經(jīng)開(kāi)始考慮正常幀。如果系統(tǒng)地驗(yàn)證條件a)，則系統(tǒng)保證各正常流不以大于ri的速率來(lái)傳輸。應(yīng)注意，如果相對(duì)于由rc流的相應(yīng)比特率ri表示的權(quán)重將實(shí)現(xiàn)僅在rc流之間的公平性，則可以使得條件a)為可選的。

條件b)意味著檢查當(dāng)前時(shí)間t是否在時(shí)間窗k內(nèi)(例如，在時(shí)間窗的打開(kāi)時(shí)間t^ok與它的關(guān)閉時(shí)間t^ck之間)，以在該情況下給予便捷幀的傳輸優(yōu)先級(jí)。

條件c)意味著(如果滿足上述條件a)和b))檢查是否可以分割正常幀。如果正常幀不能被分割(測(cè)試c的輸出處的箭頭ko)，那么執(zhí)行拖延步驟s2，直到持續(xù)時(shí)間[t^ck,t^ok+1](k[n]表示k以n為模)長(zhǎng)至足以傳輸該不可分割的正常幀為止。如果正常幀可以分割(測(cè)試c的輸出處的箭頭ok)，那么如下面詳述的實(shí)施另外的測(cè)試和步驟，以在良好且公平的條件下執(zhí)行分割。

處理以以下第一步驟s1開(kāi)始：

考慮要傳輸?shù)恼蚱?算法指向?qū)Ｓ糜谝幚硪员銈鬏數(shù)恼推蔚睦?為了傳輸整個(gè)幀或片段，例程的共有步驟用于算法優(yōu)化)，

然后，在各隊(duì)列中計(jì)算tti，

參照表tst，以確定具有當(dāng)前索引k的當(dāng)前時(shí)間窗，

參照時(shí)鐘，以確定當(dāng)前時(shí)間值t。

然后，執(zhí)行步驟a)：如果當(dāng)前t到來(lái)以開(kāi)始傳輸正常幀或片段，則驗(yàn)證：考慮當(dāng)前時(shí)間窗索引k，當(dāng)前時(shí)間是否落在關(guān)閉該時(shí)間窗k之后(從測(cè)試t3開(kāi)始的箭頭ok)，則這意味著需要更新窗口索引k(步驟s4用k[n]進(jìn)行的遞增)。然后，執(zhí)行步驟b)，以確定是否將優(yōu)先級(jí)給予便捷幀。否則(從測(cè)試b)開(kāi)始的箭頭ko)，確定正常幀是否可以被分割。如果否定(從測(cè)試c)開(kāi)始的箭頭ko)，則可以隨著無(wú)法分割幀的信息(從測(cè)試c)開(kāi)始的虛線箭頭線ko)來(lái)執(zhí)行測(cè)試t6。在測(cè)試t6中，在將到下一窗口開(kāi)口的剩余時(shí)間t和鏈路容量ρ考慮在內(nèi)的同時(shí)，確定是否可以傳輸整個(gè)完整幀。如果可以(從測(cè)試t6開(kāi)始的箭頭ok)，則在步驟s7處傳輸幀fr。在將用于傳輸具有大小s的新幀的流比特率ri考慮在內(nèi)的同時(shí)，在步驟s8處更新計(jì)劃用于傳輸下一幀(或如將在稍后看到的片段)的下一時(shí)間tti。進(jìn)一步執(zhí)行測(cè)試t9，以讀取要在步驟s7處傳輸?shù)淖罱?通常為信頭)，以確定該片段是否是幀的末尾。在遵循算法的本分支中，由于在步驟s7處發(fā)送完整幀，所以測(cè)試t9的輸出應(yīng)為“ok”，并且考慮下一候選幀(步驟s10)以返回參照步驟s1進(jìn)行處理。

如果根據(jù)測(cè)試t6無(wú)法傳輸整個(gè)完整幀(從測(cè)試t6開(kāi)始的虛線箭頭線ko，伴隨著無(wú)法分割片段的信息)，那么在步驟s2中執(zhí)行拖延步驟，以等待長(zhǎng)至足以傳輸整個(gè)幀的新時(shí)間間隔[t^ck,t^ok+1]]。

如果可以分割幀(從步驟c)開(kāi)始的箭頭ok)，則預(yù)期分割，并且在測(cè)試t5中，檢查直到下一窗口開(kāi)口剩余的時(shí)間是否長(zhǎng)至足以傳輸具有持續(xù)時(shí)間minfs的片段。如果是(從測(cè)試t5開(kāi)始的箭頭ok)，則進(jìn)一步檢查是否可以傳輸整個(gè)幀(上面說(shuō)明的測(cè)試t6處)。如果僅可以傳輸片段(從測(cè)試t6開(kāi)始的箭頭ko，伴隨可以分割幀的信息)，則在測(cè)試t12處檢查直到下一窗口開(kāi)口為止的剩余時(shí)間是否足以傳輸完整幀的剩余部分(測(cè)試t12的箭頭“ko”，該條件還可以被寫為：(t^ok–t)ρ≥s–minfs，那么這意味著具有長(zhǎng)度s-minfs的至少一個(gè)片段(補(bǔ)充構(gòu)建完整幀))可以在不干擾下一傳輸幀或片段的情況下可以在步驟s13處被創(chuàng)建被發(fā)送。然后，因此在步驟s14處更新計(jì)劃時(shí)間tti，以在步驟s15處考慮下一幀長(zhǎng)度。然后，可以檢查該片段是否是幀的末尾(測(cè)試t9)。通常應(yīng)當(dāng)是。然而因?yàn)樽詈笠徊?圖9上未示出)可能堅(jiān)持計(jì)算fcs(幀檢查序列)，以添加在要傳輸?shù)膸哪┪蔡?，所以?yōu)選地在所示示例中進(jìn)行檢查。

如果(t^ok–t)ρ≤s–minfs(從測(cè)試12開(kāi)始的箭頭ok，同時(shí)在測(cè)試t5中(t^ok-t)*ρ≥minfs)，則這意味著在步驟s16處可以創(chuàng)建并傳輸至少一個(gè)片段(但不是終止幀的最后片段)。在步驟s16中由(t^ok-t)*ρ給出片段的長(zhǎng)度。然后，因此在步驟s17處更新計(jì)劃時(shí)間tti，以在步驟s18處考慮下一幀長(zhǎng)度。然后，可以檢查該片段是否是幀的末尾(測(cè)試t9)。這里，該片段可以是或不是。如果不是(從測(cè)試t9開(kāi)始的箭頭ko)，那么在步驟s11中考慮下一片段，在用下一片段再次實(shí)施步驟s1。

應(yīng)注意，當(dāng)再次實(shí)施步驟s1時(shí)，(不同流f1,…,fm的)隊(duì)列q1,…,qm中的各時(shí)間tti已經(jīng)在步驟s8、s14以及s17中的一個(gè)中更新，并且當(dāng)前時(shí)間t也已經(jīng)在步驟s7、s13、s16中的一個(gè)中片段或幀的傳輸期間前進(jìn)。因此，這些參數(shù)tti和t被自然更新且準(zhǔn)備在步驟s1處使用(具有也可以在步驟s4處更新的當(dāng)前窗口索引k)。

下面列出了圖9上示出的算法的主要步驟：

a)如果t≥min(tti)，并且

b)如果t未被包括在當(dāng)前(t^ok,t^ck)窗中，并且

c)如果s≥2*minfs，

如果(t^ok-t)*ρ≥minfs

如果(t^ok-t)*ρ≥s

發(fā)送幀或最后片段

tti＝tti+(s/ri)

選擇要傳輸?shù)南乱粠蚱魏蜻x

否則

如果(t+s/ρ)-t^ok>＝minfs/ρ

創(chuàng)建并發(fā)送長(zhǎng)度為(t^ok-t)*ρ的片段

tti＝tti+((t^ok-t)*ρ/ri)

s＝s-(t^ok-t)*ρ

選擇用于傳輸?shù)南乱黄位驇蜻x

否則

創(chuàng)建并發(fā)送長(zhǎng)度為(s-minfs)的片段

tti＝tti+((s-minfs)/ri)

s＝minfs

選擇用于傳輸?shù)南乱黄位驇蜻x

endif

endif

endif

否則

如果(t+s/ρ)<t^ok

發(fā)送幀或最后片段

tti＝tti+(s/ri)

選擇用于傳輸?shù)南乱粠蚱魏蜻x

endif

endif

本發(fā)明可以應(yīng)用于作業(yè)量(計(jì)算時(shí)間、過(guò)程計(jì)劃等)必須在時(shí)間上共享的領(lǐng)域。在這些情況下，不進(jìn)行特別變化。

本發(fā)明可以應(yīng)用于支持具有各種時(shí)間限制(在從強(qiáng)實(shí)時(shí)(例如，關(guān)鍵控制環(huán)路)到較寬松的時(shí)延和同步(音頻-視頻傳輸)以及盡力而為的范圍內(nèi))的用途的混合。

本發(fā)明例如可以在時(shí)間敏感控制網(wǎng)絡(luò)(或者諸如在工廠自動(dòng)化或汽車或公共設(shè)施或火車中的任意網(wǎng)絡(luò))中實(shí)施。

本發(fā)明解決了標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施問(wèn)題，但可以用作用于ieee802.1tsn內(nèi)的任意其他“傳輸選擇”機(jī)制的標(biāo)準(zhǔn)化的支持，然后提供具有超低時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載共享優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)流量整形。

上面已經(jīng)如圖7上所示的具體描述了并行隊(duì)列(q1,…,qm)中的多個(gè)流的處理。然而，本發(fā)明還可以用單個(gè)流的單個(gè)隊(duì)列來(lái)執(zhí)行。然而，隊(duì)列的各幀或片段具有處理時(shí)間tti，該時(shí)間可以在圖9上所示的步驟的各實(shí)施時(shí)更新并重新排列，以確定在這些步驟的下一實(shí)現(xiàn)中要處理哪一個(gè)片段或幀。

本發(fā)明可以嵌入在計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括使得能夠?qū)嵤┻@里描述的方法的所有特征，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品被加載在信息處理系統(tǒng)(例如，用戶設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)元件)時(shí)，使得信息處理系統(tǒng)實(shí)施本發(fā)明。本語(yǔ)境中的計(jì)算機(jī)程序單元或計(jì)算機(jī)程序意指旨在使得具有信息處理能力的系統(tǒng)直接或在轉(zhuǎn)換成另一種語(yǔ)言之后執(zhí)行特定功能的一組指令的、使用任意語(yǔ)言、代碼或符號(hào)的表達(dá)。這種計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)或機(jī)器可讀介質(zhì)上，該介質(zhì)允許從介質(zhì)讀取數(shù)據(jù)、指令、消息或消息包以及其他機(jī)器可讀信息。計(jì)算機(jī)或機(jī)器可讀介質(zhì)可以包括非易失性存儲(chǔ)器(諸如rom、閃存、硬盤驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)器、cd-rom以及其他永久儲(chǔ)存器)。另外，計(jì)算機(jī)或機(jī)器可讀介質(zhì)例如可以包括易失性儲(chǔ)存器(諸如ram、緩沖器、高速緩沖存儲(chǔ)器以及網(wǎng)絡(luò)電路)。此外，計(jì)算機(jī)或機(jī)器可讀介質(zhì)可以包括暫時(shí)狀態(tài)介質(zhì)(諸如包括有線網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)鏈路和/或網(wǎng)絡(luò)接口)中的計(jì)算機(jī)或機(jī)器可讀信息，該暫時(shí)狀態(tài)介質(zhì)允許裝置讀取這種計(jì)算機(jī)或機(jī)器可讀信息。

雖然已經(jīng)例示并描述了目前被認(rèn)為是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的內(nèi)容，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以在不偏離本發(fā)明的真實(shí)范圍的情況下進(jìn)行各種其他修改并可以替換等同物。另外，可以在不偏離這里描述的中心發(fā)明概念的情況下進(jìn)行許多修改，以使得特定情形適應(yīng)本發(fā)明的示教。此外，本發(fā)明的實(shí)施方式可以不包括上述的所有特征。因此，旨在本發(fā)明不限于所公開(kāi)的特定實(shí)施方式，而是本發(fā)明包括落在如上面廣泛限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)的所有實(shí)施方式。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地理解，可以在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下對(duì)說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的各種參數(shù)進(jìn)行修改并對(duì)所公開(kāi)和/或要求保護(hù)的各種實(shí)施方式進(jìn)行組合。

工業(yè)應(yīng)用性

本發(fā)明可應(yīng)用于多種領(lǐng)域中的網(wǎng)絡(luò)。