专利名称：用于实时服务的以太网mac适应装置及使用其的数据传输方法
技术领域：
本发明涉及一种以太网协议分层结构，并且尤其涉及一种用于同时提供实时和非实时服务的以太网协议分层结构。
背景技术：
以太网是在LAN(局域网)中通信连接计算机的一种非常普通的装置。以太网的规格说明作为IEEE(电气和电子工程师学会)802.3标准的基准。以太网LAN卡通常使用同轴电缆或者具有特定等级的非屏蔽双绞线连接到计算机。
最普遍的安装好的以太网系统被称为10BASE-T，其提供高达10Mbps的数据传送速率。该以太网系统通过电缆连接到其它系统。该以太网系统使用在IEEE802.3中定义的CSMA/CD(载波侦听多路存取/冲突检测)协议来访问其它系统。支持高达100Mbps的传送速率的快速以太网LAN或者100BASE-T，被用于LAN的中枢，用于支持工作站，其中10BASE-T卡安装在该工作站中。在中枢中，千兆比特以太网支持高于1000Mbps的数据传送速率。
因为以太网系统使用IEEE 802.3中定义的CSMA/CD(载波侦听多路存取/冲突检测)协议能够访问其它系统，所以传统的以太网在以太网帧格式中产生上层的服务帧，并将其传送给其它层，而保持IFG(内部帧间隙)。在以太网帧格式中产生的上层的服务帧基于产生的顺序被传送，而不考虑上层的服务帧的类型。
图1是示出了具有包括在其中的层之间的服务原语的一种传统以太网分层结构的图表。
如图1所示，以太网分层结构包括MAC(媒体存取控制)客户机100，其作为上层，用于提供以太网服务，以及IEEE 802.3子层200，其用于接收来自MAC客户机层100的数据以产生以太网帧并且将其传送给其它层。
服务原语，其被称为MA_DATA.请求和一种MA_DATA.指示，被定义在MAC客户机100和IEEE 802.3MAC子层之间(以后，称为MAC层)200，用于传送数据。该MA_DATA.请求用于传送帧，并且提供MA_DATA.指示用于接收帧。
如果传送的数据出现在MAC客户机100中，则MA_DATA_请求被传送给MAC层200。然后，如果MAC层200处于可传送状态，它就将来自MAC客户机100的数据封装在MAC帧中，并且传送给其它层。
同时，在MAC层200中接收的以太网帧通过使用MA_DATA.指示被传送给MAC客户机100。
以IEEE 802.3标准为基础的以太网被这样定义，即，数据可以基于服务出现顺序传送给其它层，而不管服务的类型。在传统以太网中使用的CSMA/CD协议允许系统访问其它系统而不管使用的顺序。
图2a至图2b是示出了在传统以太网中使用CSMA/CD协议的处理方法的波形图。
如图2a所示，如果操作22和23通过网络分别传送B装置14和C装置15中的分组，同时A装置13通过网络已经执行了用来传送分组的操作21，则B装置14和C装置15将在A装置12的操作21结束之后，等待通过IFG(内部帧间隙)(24)传送它们的分组。
因为B装置14和C装置15同时传送它们的分组给其它侧，所以存在冲突。将参照图2b来描述一种用于处理冲突的方法。如果B装置14和C装置15检测出一个冲突，它们分别通过从IFG 24的时间点开始的随机延迟25和26来延迟传送。更具体而言，当冲突发生时，B和C装置14和15检测干扰，从而它们通过网络传送一系列的“干扰(jam)”比特时序。该“干扰”比特时序引发其它想要进行分组传送的装置来检测冲突。如果这样，其它装置延迟各自的随机延时，然后尝试传送分组。初始步骤在所有的装置中重复。
参考图2b，因为B装置14的随机延时25比C装置15的随机延时26短，所以用于在B装置14中传送分组的操作22在C装置15的传送分组的操作之前执行。
同时，以太网是用于通过LAN在终端之间进行数据通信的最普通的技术之一。以太网技术不适合于传送移动图像或者声音数据，它们对传送时延比较敏感。与该问题关联的，基于现有以太网，已经在积极研究并发展用于同时传送例如图像和声音数据的技术。这种技术称为同步以太网。
图3是示出了一种基于一个在通用同步以太网中使用的传送周期的传送帧结构的图。
如图3所示，基于一个传送周期的传送帧包括用于传送同步数据的同步数据部分31和用于传送异步数据的异步帧部分32。传送帧的传送周期例如为125μs。
用于传送同步数据的同步数据部分31在传送周期中具有高的优先权。根据当前提出的标准(将来可能改变)，该同步数据部分31包括多个738-比特子同步帧，个数基本上为10。
用于传送异步数据的异步数据部分32可以包括基于帧单元的可变异步数据。
但是，图1中的使用在以太网层结构中的传统的CSMA/CD协议不能在这种同步以太网中执行。因为传送帧被分为同步数据和异步数据，每个同步数据和异步数据都需要由帧分配。因此，如果采用如图1所示的传统的以太网层结构使用同步以太网，那么所有的MAC层200的操作都必须重新定义，并且传统的以太网MAC设备也必须由新的设备代替。
发明内容
本发明的一方面涉及一种用于实时服务的以太网媒体存取控制适应装置，其能够在MAC层和MAC客户机之间执行操作，用于适应同步以太网，其中实时和非实时服务可以基于以太网MAC同时提供。
本发明的一个实施例说明一种用于连接上层客户机设备和下层以太网MAC设备并且提供使用以太网的实时服务的以太网MAC适应装置。该装置包括用于从上层客户机装置进行实时数据传送/接收的实时数据传送/接收单元，用于从上层客户机装置进行非实时数据传送/接收的非实时数据传送/接收单元，用于基于输入数据的特性进行传送调度的数据调度单元，其中每个输入数据都被输入实时和非实时数据传送/接收单元。该装置还包括一种用于以太网数据传送/接收单元，该单元用于根据数据调度单元的调度传送数据给下层以太网MAC设备，并根据数据特性将来自下层以太网MAC设备的数据分类。
本发明的另一个实施例说明了一种用于通过以太网MAC适应装置提供实时服务的数据传送方法，该以太网MAC适应装置用于连接上层客户机设备和下层以太网MAC装置，并使用以太网提供实时服务。该方法包括以下步骤，确认数据是否能传送到下层以太网MAC设备，如果数据能传送到下层以太网MAC设备，确定数据是否能基于实时或者非实时数据传送而传送，如果数据能够基于实时数据传送时间被传送则从上层客户机装置接收实时数据，或者如果数据能够基于非实时数据传送而被传送则从上层客户机装置接收非实时数据，如果基于传送的一个周期的数据基于接收的结果被接收，则请求数据至下层以太网MAC装置，并发送该数据。
本发明的上述和其它方面，实施例和其它优点从以下与附图结合的详细描述中将更加容易理解，其中图1是说明了传统以太网层结构的图表，描述了在层之间的服务原语；图2a至2b是说明了在传统以太网中使用CSMA/CD协议的处理方法的波形图；图3是说明了一种基于一个传送周期的、在通用同步以太网中使用的传送帧结构的图表。
图4是说明了根据本发明的一个实施例的以太网层结构的图表；以及图5是说明了根据本发明的一个实施例的在同步以太网服务适应子层中的数据传送方法的流程图。
具体实施例方式
现在，将参考附图详细的描述本发明的实施例。在附图中，尽管在不同附图中被描述，但是同样或者相似的元件被表示为同样的标记。在以下的描述中，这里包含的已知的功能和构造的详细描述将被省略，因为它们可能模糊本发明的主旨。而且，在下面描述中使用的术语是考虑到根据本发明获得的功能而定义的。
图4是说明了根据本发明的一个实施例的以太网层结构的图表。
如图4所示，该以太网层结构包括作为上层的MAC客户机100，用于从MAC客户机100输入数据的并产生用于传送的以太网帧的IEEE 802.3MAC子层200，以及同步以太网服务适应子层300，该层支持在MAC层中基于实时和非实时数据的调度操作而以同步以太网方式进行数据处理。该同步以太网服务适应子层300位于MAC客户机100和MAC子层200之间。该MAC客户机100包括用于传送实时数据的实时MAC客户机100-1和用于传送非实时数据的非实时客户机100-2。
同步以太网服务适应子层300的运行将被描述。服务原语功能通过请求基于分类的服务而执行，其中该分类用于实时MAC客户机100-1和非实时MAC客户机100-2。其基于用于实时和非实时数据的服务的分类而请求IEEE 802.3MAC子层200的服务。它还调度用于同步传送和接收的实时和非实时数据，并将其传送给IEEE 802.3MAC子层(以下，称为MAC层)200。
该同步以太网服务适应子层300使用传统的IEEE 802.3MAC标准作为接口连接MAC层200的服务接口。
作为传送数据的服务原语的MA_DATA.请求和MA_DATA.指示被定义在以太网服务适应子层300和MAC层200之间。MA_DATA.请求被用来传送帧，并且MA_DATA.指示被用于接收帧。它们的运行与现有技术相同，因此详细的描述将被省略。
但是，新的服务原语被定义在同步以太网服务适应子层300和MAC层100之间。该新的服务原语包括用于请求基于实时数据的数据的MA_DATA_SYNC.请求，用于请求基于非实时数据的数据的MA_DATA_ASYNC.请求，用于指示基于实时数据的数据接收的MA_DATA_SYNC.指示，以及用于指示基于非实时数据的数据接收的MA_DATA_ASYNC.指示。
参考服务原语的构造，它的操作将在以下被描述。
如果实时MAC客户机100-1具有将被传送的数据，那么它使用MA_DATA_SYNC.请求来请求同步以太网服务适应子层300。当非实时MAC客户机100-2具有将被传送的数据时，它使用MA_DATA_ASYNC.请求来请求同步以太网服务适应子层300。
已经被请求的同步以太网服务适应子层300使用MA_DATA.请求来执行用于MAC层200的请求操作。
同步以太网服务适应子层300执行一个调度操作来形成如图3所示的传送帧。MAC层200基于CSMA/CD方式处理数据来构造帧。该同步以太网服务适应子层300执行用于实时和非实时数据的调度操作，从而如图3所示的帧能被构造为同步以太网帧。同时，因为调度根据系统的特性而不同，并且调度操作也是不同的，该调度的操作和构造的详细描述将被省略。
同时，基于周期单元实现传送。一个周期被分为实时和非实时间隔，然后选择相应的服务原语，再将该服务原语传送到MAC层200。
如果从MAC层200接收MA_DATA.指示，那么帧的类型就被分类。如果帧的类型是实时数据，那么同步以太网服务适应子层300使用MA_DATA_SYNC.指示确认实时MAC客户机100-1的接收。另一方面，如果帧的类型是非实时数据，那么同步以太网服务适应子层300使用MA_DATA_ASYNC.指示确认非实时MAC客户机100-2的接收。
同样地，同步以太网服务适应子层300可以利用以太网MAC适应装置来实现，该装置用于在以太网设备的各个块中的实时服务。
为了实现同步以太网服务适应子层300的操作，用来提供实时服务的以太网MAC适应装置包括用于实时执行来自上层客户机设备(例如，实时MAC客户机100-1)的数据传送/接收的实时数据传送/接收单元；以及用于非实时执行来自上层客户机设备(例如，非实时MAC客户机100-2)的数据传送/接收的非实时数据传送/接收单元；并包括用来基于输入数据的特性执行传送调度的数据调度单元，其中每个数据都被输入到实时和非实时数据传送/接收单元；还包括以太网数据传送/接收单元，该单元用来根据数据调度单元的调度传送数据给下层以太网MAC设备(例如，MAC层200)，并根据数据的特性将来自下层以太网MAC设备的数据分类；以及通过实时数据传送/接收单元或者非实时数据传送/接收单元传送分类后的数据给上层客户机设备。
图5是一个流程图，示出了一种根据本发明的一个实施例的同步以太网服务适应子层的数据传送方法。
如图5所述，为了使同步以太网服务适应子层300执行数据传送操作，它确认下层以太网MAC设备200是否能执行步骤51的数据传送操作。
如果下层MAC层200能够执行该数据传送操作，那么在步骤52中，同步以太网服务适应子层300确定是否能基于用于调度各个数据的实时或非实时数据传送而传送数据。在本发明的这个实施例中，因为与实时数据和非实时数据一起构造的一个传送周期被传送给下层MAC层200，所以它需要在实时和非实时数据之间进行分类。
如果可以基于在下层MAC层200中的实时数据传送时间传送数据，则在步骤53中，同步以太网服务适应子层300接收来自上层(也就是，MAC客户机100)的实时数据的数据传送请求。该数据传送请求被MA_DATA_SYNC.请求接收。
同时，如果可以基于在下层MAC层200中的非实时数据传送而传送数据，则在步骤54中，同步以太网服务适应子层300接收来自上层(也就是，MAC客户机100)的非实时数据的数据传送请求。该数据传送请求被MA_DATA_ASYNC.请求接收。
如果产生一个传送周期的数据，则同步以太网服务适应子层300使用MA_DATA.请求来请求一个数据传送请求给下层MAC层200，然后在步骤55中，传送该一个传送周期的数据。
如上所述，可以使用现有以太网MAC层传送实时服务和非实时服务。
而且，因为实时服务可以通过传统数据传送以太网提供，所以它能够减少整个网络构造的成本。
而且，以上描述的数据传送方法可以使用一种电子计算机程序执行，该程序适合于存储在诸如CD-ROM、ROM、软盘、硬盘，光盘等等的记录媒体中。
尽管基于阐述的目的本发明的实施例已经公开了，但是本领域的技术人员可以理解，在不背离附属权利要求中公开的本发明的范围和精神下，可以进行各种修改、增加和替代。
权利要求
1.一种用于连接上层客户机设备至下层以太网MAC设备并且使用以太网来提供实时服务的以太网MAC适应装置，包括布置为执行来自上层客户机设备的实时数据传送/接收的实时数据传送/接收单元；布置为执行来自上层客户机设备的非实时数据传送/接收的非实时数据传送/接收单元；布置为基于输入数据的特性执行传送调度的数据调度单元，其中的每一个输入数据都被输入到实时和非实时数据传送/接收单元；以及布置为根据数据调度单元的调度传送数据给下层以太网MAC设备，并且根据数据的特性将来自下层以太网MAC发备的数据分类的以太网数据传送/接收单元。
2.如权利要求1所述的装置，其中实时数据传送/接收单元使用服务原语来执行与上层客户机设备相关的实时数据传送/接收操作，包括用于请求实时数据的MA_DATA_SYNC.请求；以及用于指示实时数据的接收的MA_DATA_SYNC.指令。
3.如权利要求1所述的装置，其中非实时数据传送/接收单元使用服务原语来执行与上层客户机设备相关的非实时数据传送/接收操作，包括用于请求非实时数据的MA_DATA_ASYNC.请求；以及用于指示非实时数据的接收的MA_DATA_ASYNC.指令。
4.如权利要求1所述的装置，其中以太网数据传送/接收单元利用CSMA/CD协议连接到下层以太网MAC设备。
5.如权利要求2所述的装置，其中以太网数据传送/接收单元利用CSMA/CD协议连接到下层以太网MAC设备。
6.如权利要求3所述的装置，其中以太网数据传送/接收单元利用CSMA/CD协议被连接到下层以太网MAC设备。
7.一种通过以太网MAC适应装置提供实时服务的数据传送方法，该以太网MAC适应装置用于连接上层客户机设备与下层以太网MAC装置，并利用以太网提供实时服务，该方法包括步骤确认数据是否能传送到下层以太网MAC设备；如果数据能被传送，确定数据是否能基于实时或者非实时数据传送而被传送；如果数据能够基于实时数据传送被传送则从上层客户机装置实时接收数据，或者如果数据能够基于非实时数据传送被传送则从上层客户机装置非实时接收数据；以及如果基于一个传送周期的数据基于接收的结果被接收，则请求数据至下层以太网MAC装置，并发送该数据。
8.如权利要求7所述的方法，其中接收的步骤使用服务原语来执行与上层客户机设备相关的实时数据传送/接收操作，包括用于请求实时数据的DATA_SYNC.请求；以及用于请求非实时数据的MA_DATA_ASYNC.请求。
全文摘要
本发明公开了一种用于同时提供实时和非实时服务的以太网协议分层结构。用于实时服务的以太网媒体存取控制适应装置在MAC层和MAC客户机之间执行操作，以适应同步以太网，其中实时和非实时服务基于以太网MAC能够被同时提供。连接上层客户机设备和下层以太网MAC设备并且使用以太网提供实时服务的以太网MAC适应装置包括用于执行来自上层客户机设备的实时数据传送/接收的实时数据传送/接收单元，执行来自上层客户机设备的非实时数据传送/接收的非实时数据传送/接收单元，用于基于输入数据特性执行传送调度的数据调度单元，其中的每个数据都被输入到实时和非实时数据传送/接收单元，以及用于根据数据调度单元的调度传送数据给下层以太网MAC设备，并且将来自根据数据的特性的下层以太网MAC设备的数据分类的以太网数据传送/接收单元。
文档编号H04L12/413GK1694457SQ20051005294
公开日2005年11月9日 申请日期2005年3月2日 优先权日2004年4月29日
发明者林世伦, 权瑞远, 宋在涓 申请人:三星电子株式会社