专利名称：传输帧的设备和控制严格同步的帧传输的方法
技术领域：
本发明涉及一种能够有效地通过以太网同时提供实时服务和非实时服务的同步以太网。
背景技术：
最近，电气和电子工程师协会(IEEE)802.3已经标准化了以太网。由于传统以太网利用在IEEE 802.3中所定义的载波侦听多址接入/冲突检测(CSMA/CD)来提供接入，在保持帧间间隙(IFG)的同时，最初，将上层服务帧作为以太网帧来传输，并且可以根据帧产生序列来传输这些帧，而与上层服务帧的类型无关。
由于传输时延，以太网并不适合传送运动图像或语音数据。然而，利用传统以太网来传送诸如视频数据/语音数据等同步数据的技术正在得到积极地讨论。所讨论的用来传输同步数据的以太网被称为同步以太网。
在同步以太网中，根据周期来传输帧。通常，一个周期具有125μs。一个周期被分为能够传输同步帧的同步持续时间和能够传输异步帧的异步持续时间。同步帧对应于固定长度的以太网帧，而异步帧对应于可变长度的以太网帧。
图1是示出了典型同步以太网中的传输周期的结构示例的图。
如图所示，同步以太网以125微秒的传输周期10来传输数据，其中，每一个传输周期包括用于传输同步数据的同步字段100和用于传输异步数据的异步字段110。
更具体地，用于传输同步数据的同步帧模块100在传输周期中具有最高优先级，且根据当前正在讨论的提案，包括738个字节的子帧101、102和103。此外，用于传输异步数据的异步帧模块110包括在相应区域中具有可变长度的子同步帧111、112和113。
如图1所示，同步以太网必须保持精确的周期，因为传输基于周期策略。然而，异步帧难以保持精确的帧，因为异步帧具有可变长度。
图2是用于解释由于同步以太网中的异步帧而出现的同步不匹配的情况的图。
如图2所示，周期21、22和23包括同步帧201、202、203、207、208、209、212和213、以及异步帧204、205、206、210和211。同步以太网通过将数据与周期21、22和23的起始点同步，来传输同步数据。然而，在图2中，由于第N个周期21的异步帧206，破坏了周期22的同步。因此，第(N+1)个周期22的起始点延迟了Δt1214，而第(N+2)个周期23的起始点延迟了Δt2215。如上所述，可变长度的异步帧的传输引起了周期的延迟，并且该延迟对同步帧的传输会造成不利影响，从而难以有效地提供实时服务。
发明内容
因此，提出了本发明来解决在现有技术中出现的上述问题，并且本发明通过提供用于控制严格同步的帧传输的方法，提供了额外的优点，为了提供同步以太网设备中的传输周期之间的严格同步，可以控制正在被传输的异步帧的输出。
在一个实施例中，提出了一种帧传输设备，用于针对同步以太网系统的传输周期实现严格帧同步。所述帧传输设备包括周期控制器，用于提供与传输周期的传输块有关的信息；传输复用器，用于在一个传输周期中复用并输出针对传输而输入的同步帧和异步帧；以及传输控制器，使用与同步帧的尺寸、异步帧的尺寸和由周期控制器提供的传输周期的传输块有关的信息来控制传输复用器，从而使复用的同步帧和异步帧的总尺寸不会超过一个传输周期的尺寸。
在另一实施例中，提出了一种帧传输方法，用于针对同步以太网系统的传输周期实现严格帧同步，所述方法包括步骤(1)如果传输周期开始，控制要传输的输入同步帧，直到在一个传输周期中达到同步帧传输块的末尾部分为止；(2)在达到同步帧传输块的末尾部分之后，确定在传输周期中是否达到异步帧传输块的末尾部分；以及(3)如果在传输周期中并未达到异步帧传输块的末尾部分，则通过将输入异步帧的尺寸与传输周期中的异步帧传输块的尺寸进行比较来控制输入异步帧的输出。
结合附图，从以下详细描述中，本发明的上述特征和优点将变得更加明显，其中图1示出了在典型同步以太网中的传输周期的结构示例；图2是用于解释由于同步以太网中的异步帧而出现的同步不匹配的情况的图；图3示出了根据本发明的以帧的严格同步来控制帧传输的传输周期；图4是示出了根据本发明的控制严格同步的帧传输的设备结构的方框图；以及图5是示出了根据本发明的控制严格同步的帧传输的方法的流程图。
具体实施例方式
下面将参考附图来详细描述本发明的实施例。为了清楚和简单，由于其可能使本发明的主题变得不清楚，因此将省略这里所包括的已知功能和配置的详细描述。
图3示出了根据本发明的教导，控制帧传输来实现严格同步的传输周期。
如图3所示，根据本发明的周期31、32和33包括同步帧301、302、303、306、307、308、310、311和312、以及异步帧304、305、309和313。从图3中可以理解，在每一个周期的起始点处实现了精确的帧同步。在第N个周期31的情况下，在传输异步帧305之后，在第N个周期31中，剩余空闲传输块，并且在第(N+1)个周期中，其具有小于第一异步帧309的尺寸。结果，该空闲传输块处于空状态，然后，在下一周期中传输具有下一序列的异步帧309。因此，能够保持严格的同步。
如上所述，根据本发明，将要传输的异步帧A的尺寸与在相应传输周期中剩余的异步帧传输块B的尺寸进行比较。如果要传输的异步帧A大于异步帧传输块，则在将该异步帧传输块B保持在空状态的同时，相应的传输周期对帧进行传输，并且在下一周期中，传输在相应的传输周期中并未传输的异步帧A。
为此，需要MAC层或MAC层的上层比较和控制同步帧、异步帧和用于帧传输的传输周期块。图4示出了用于控制帧传输的设备。
图4是示出了根据本发明的用于控制帧传输以实现严格同步的设备结构的方框图。
如图4所示，用于控制严格同步的帧传输的设备包括周期控制器41，用于提供与传输周期中的块有关的信息，传输复用器43，用于复用并输出针对传输而输入的同步帧和异步帧；以及传输控制器42，利用与针对传输而输入的同步帧和异步帧的尺寸有关的信息、以及与由周期控制器41提供的传输周期中的块有关的信息，来控制传输复用器43的输出。
具体地，周期控制器41包括整个周期计数器401，用于提供与传输周期的整个传输块有关的信息；同步传输计数器402，根据来自传输控制器42的同步帧输出信息，提供与同步帧块有关的信息；以及异步传输计数器403，根据来自传输控制器42的异步帧输出信息，提供与异步帧块有关的信息。
下面将描述利用上述结构来控制严格同步的帧传输的设备的操作。
周期控制器41的整个周期计数器401管理具有8kHz的相应传输周期的起始点和结束点。换句话说，整个周期计数器401向传输控制器42通知具有125μs的每一个传输周期的起始点。
传输复用器43在一个周期中复用并输出输入同步帧和异步帧。
在同步帧的情况下，同步帧具有预定尺寸，并且要传输的同步帧的数量是确定的，从而在传输控制器42的控制下，根据其输入序列对其进行复用。信号sync_cycle_en用来报告与同步帧传输持续时间有关的信息，并且实现仅同步帧的传输。要传输的同步帧具有固定长度，并且在一个传输周期中的同步帧传输持续时间与同步帧的数量S成正比。由此，同步帧传输持续时间可以表示为“S*N”。因此，在超过同步帧传输持续时间的情况下，不传输同步帧。
此外，在同步帧的情况下，由于传输控制器42预先具有包括要传输的同步帧的传输的复用信息，当描述根据本发明的传输控制时，将省略由周期控制器41的同步传输计数器402传输/接收与同步帧传输块有关的信息的描述。在异步帧的情况下，传输控制器42接收与数称异步帧的尺寸有关的信息，将由异步传输计数器403所提供的当前剩余的异步传输块的尺寸与输入异步帧的尺寸进行比较，并且将与相应异步帧的输出状态有关的控制信号提供给传输复用器43。如果输出了相应异步帧，则传输控制器42向异步传输计数器403发送与输出异步帧的尺寸有关的信息，并且控制异步传输计数器403更新其信息。
这里，通过用于通知异步帧传输持续时间的信号async_cycle_en，使异步帧相互区分。
因此，当传输异步帧时，需要通过将要传输的异步帧的长度与剩余的异步传输块的尺寸进行比较，来控制异步帧的传输。这里，“Tasync”定义为在一个传输周期中所分配的异步帧传输块，“Tsent”定义为在一个周期中已经传输的异步帧的尺寸和，以及“Lasync”定义为要传输的异步帧的长度。下面将描述使用该定义的传输控制器的操作。
如果“Tasync-Tsent”大于“Lasync”，则对传输复用器43进行控制，从而能够输出相应的异步帧。如果“Tasync-Tsent”小于“Lasync”，则对传输复用器43进行控制，从而能够禁止相应异步帧的输出。
图5是示出了根据本发明的用于控制严格同步的帧传输的方法的流程图。
注意，尽管将术语“帧传输块”与术语“帧传输时间”一起使用，但是术语“块”和“时间”表示相同的含义，由于根据时间对传输周期中的帧传输块进行分割。
如果传输周期根据整个周期计数器401的信息开始(步骤501)，则传输同步帧，直到达到同步帧传输块的结尾为止(步骤502、503和504)。更详细地，步骤503表示以下步骤控制同步帧传输，从而输出一个同步帧，直到不存在剩余的同步帧传输块为止。而步骤504表示以下步骤重复从同步帧传输块的尺寸中减去同步帧的尺寸。如果完成了同步帧传输(步骤502)，则确定是否存在剩余的异步帧传输块(步骤505)。如果确定存在剩余的异步帧传输块，则确定该剩余的异步帧传输块的尺寸是否大于要传输的异步帧的尺寸(步骤506)。
如果并不存在异步帧传输块(步骤505)，或者如果该剩余的异步帧传输块的尺寸小于要传输的异步帧的尺寸(步骤506)，则终止异步帧的传输。
如果该剩余的异步帧传输块的尺寸大于要传输的异步帧的尺寸(步骤506)，则对异步帧传输进行控制，从而在相应的周期中输出异步帧(步骤507)，并且更新与剩余的异步帧传输块有关的信息(步骤508)。
在已经描述了确保同步以太网系统中的帧严格同步的方法的实施例之后，对于本领域的技术人员显而易见，该系统的特定优点已经实现。另外，应该注意，根据本发明的方法可以通过程序来实现，并且能够以计算机可读取的格式存储在记录介质(诸如CD ROM、RAM、软盘、硬盘、磁光盘等)中。
尽管已经参考其特定优选实施例示出了并描述了本发明，但是本领域的技术人员将会理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。此外，可以进行多种修改来适合特定的情形和本发明的教导，而不会脱离中心范围。因此，本发明不应局限于作为为了实施本发明而设想的最佳方式而公开的特定实施例，而是本发明应该包括落在所附权利要求范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种帧传输设备，用于针对同步以太网系统的传输周期实现严格帧同步，所述帧传输设备包括周期控制器，用于提供与传输周期的传输块有关的信息；传输复用器，用于在一个传输周期中复用并输出针对传输而输入的同步帧和异步帧；以及传输控制器，使用与同步帧的尺寸、异步帧的尺寸和由周期控制器提供的传输周期的传输块有关的信息来控制传输复用器，从而使复用的同步帧和异步帧的总尺寸不会超过一个传输周期的尺寸。
2.根据权利要求1所述的帧传输设备，其特征在于所述周期控制器包括整个周期计数器，用于提供与一个传输周期中的整个传输块有关的信息；异步传输计数器，用于接收与来自传输控制器的异步帧有关的输出信息，并更新与一个周期中的异步帧块有关的信息。
3.根据权利要求2所述的帧传输设备，其特征在于还包括同步传输计数器，用于接收与来自传输控制器的同步帧有关的输出信息，并更新与一个周期中的同步帧块有关的信息。
4.根据权利要求1所述的帧传输设备，其特征在于所述传输控制器控制传输复用器，以便将输入到传输复用器的异步帧的长度(Lasync)与剩余的异步传输块(Tasync-Tsent)进行比较，如果“Tasync-Tsent”大于“Lasync”，则输出异步帧，而如果“Tasync-Tsent”小于“Lasync”，则禁止异步帧的输出，“Tasync”为在一个传输周期中分配的异步帧传输块，“Tsent”是在一个传输周期中已经传输的异步帧的尺寸和。
5.根据权利要求2所述的帧传输设备，其特征在于所述整个周期计数器管理一个传输周期的起始点和结束点。
6.根据权利要求1所述的帧传输设备，其特征在于一个传输周期为8kHz。
7.根据权利要求2所述的帧传输设备，其特征在于所述传输控制器控制传输复用器，以便将输入到传输复用器的异步帧的长度(Lasync)与剩余的异步传输块(Tasync-Tsent)进行比较，如果“Tasync-Tsent”大于“Lasync”，则输出异步帧，而如果“Tasync-Tsent”小于“Lasync”，则禁止异步帧的输出，“Tasync”为在一个传输周期中分配的异步帧传输块，“Tsent”是在一个传输周期中已经传输的异步帧的尺寸和。
8.根据权利要求3所述的帧传输设备，其特征在于所述传输控制器控制传输复用器，以便将输入到传输复用器的异步帧的长度(Lasync)与剩余的异步传输块(Tasync-Tsent)进行比较，如果“Tasync-Tsent”大于“Lasync”，则输出异步帧，而如果“Tasync-Tsent”小于“Lasync”，则禁止异步帧的输出，“Tasync”为在一个传输周期中分配的异步帧传输块，“Tsent”是在一个传输周期中已经传输的异步帧的尺寸和。
9.一种帧传输方法，用于针对同步以太网系统的传输周期实现严格帧同步，所述方法包括步骤(1)如果传输周期开始，控制要传输的输入同步帧，直到在一个传输周期中达到同步帧传输块的末尾部分为止；(2)在达到同步帧传输块的末尾部分之后，确定在传输周期中是否达到异步帧传输块的末尾部分；以及(3)如果在传输周期中并未达到异步帧传输块的末尾部分，则通过将输入异步帧的尺寸与传输周期中的异步帧传输块的尺寸进行比较来控制输入异步帧的输出。
10.根据权利要求9所述的帧传输方法，其特征在于步骤(3)包括以下步骤(4)按照以下方式来控制异步帧的传输如果在传输周期中并未达到异步帧传输块的末尾部分，则将输入异步帧的尺寸与传输周期的异步帧传输块的尺寸进行比较；而如果异步帧传输块的尺寸大于要传输的异步帧的尺寸，则输出所述输入异步帧；(5)按照以下方式来控制异步帧的传输如果在传输周期中并未达到异步帧传输块的末尾部分，则将输入异步帧的尺寸与传输周期的异步帧传输块的尺寸进行比较；而如果异步帧传输块的尺寸小于要传输的异步帧的尺寸，则禁止所述输入异步帧的输出；(6)当在步骤(4)中输出异步帧时，更新与异步帧传输块有关的信息。
全文摘要
公开了一种传输帧的设备和用于控制严格同步的帧传输的方法。所述帧传输设备包括周期控制器，用于提供与传输周期的传输块有关的信息；传输复用器，用于在一个传输周期中复用并输出针对传输而输入的同步帧和异步帧；以及传输控制器，使用与同步帧的尺寸、异步帧的尺寸和由周期控制器提供的传输周期的传输块有关的信息来控制传输复用器，从而使复用的同步帧和异步帧的总尺寸不会超过一个传输周期的尺寸。
文档编号H04L5/00GK1764102SQ200510108579
公开日2006年4月26日 申请日期2005年10月10日 优先权日2004年10月19日
发明者林世伦, 宋在涓, 权瑞远 申请人:三星电子株式会社