专利名称：受控的延迟分组转发的设备和方法
技术领域：
本发明主要涉及对计算机网络中的分组业务量的处理。更具体而言，本发明涉及在每个网络装置处以受控的延迟转发分组，以便使抖动的累积最小。
背景技术：
近年来，对在计算机网络中传递实时应用和业务的需求增长得很快，包括伪线仿真(PWE)、因特网协议语音传输(VoIP)、视频会议、广播、多播和选播模式流业务(streaming service),诸如H.261， H.323和IPTV。这些实时业务可能需要高度精确的定时，以确保较高的业务质量。例如，希望能消除由于信源和信宿之间的时钟失配造成的数据损耗。这可以通过在信源和信宿处提供高度精确的定时基准来实现，诸如全球定位系统(GPS)基准或诸如第二级(Stratum 2)铷振荡器这样的低质量振荡器，其中在TelcordiaGR-1244-CORE中给出了对第二级时钟质量的规范。然而，同时还希望能降低由于每个节点都采用这些定时基准而产生的相当大的成本。
图1示出了包括单个时间服务器100的网络结构，时间服务器100为客户端装置106A-106N提供定时信息。时间服务器100可以是网络时间协议(NTP)服务器，而定时信息可包含在穿过网络110到达时间继电服务器(time relay server) 104的定时分组101中。这些定时分组101穿过网络110中的交换装置102A-102N。在每个交换装置102处，将定时分组101与数据分组120进行复用。每个交换装置102可利用诸如存储转发排队这样的传统排队技术。时间继电服务器104可与包含在定时分组101中的来自时间服务器100的定时信息相同步，并可产生和发送给客户端106A-106N的定时分组105A-105N中所包含的定时信息。客户端106可与从时间继电服务器104接收到的定时分组105相同步。
限制定时精度的一 个重要因素是定时分组101由于与数据分组120进行复用而经历的网络延迟的变化，这种变化已知为网络抖动。对网络抖动的最小化，以及相应的对定时分组101所经历的网络延迟的严格限制，可提高定时分配协议(timing distribution protocol)的定时精度，和改善实时网络应用和业务的质量。在公共因特网上的定时分配协议NTPv4的定时精度可以是10毫秒的数量级；在局域网中，NTPv4的定时精度可能会更好，数量级达到几百微秒。在实践中，第一级(Stratum 1)基准时钟上标准偏差为100纳秒的输入抖动可被过滤掉，从而提供第二级质量的定时分配，希望来消除在每个客户端106处的对GPS基准或第二级铷振荡器的需要。然而，传统的NTPv4实施方案的定时精度似乎远远不能满足第二级质量的定时分配的需求。
在分组网络中，延迟基本上是物理媒体的站到站传输延迟以及转接跳跃延迟(transit hop delay )。诸如定时分组101的分组，在诸如交换装置102的转接站之间会经历传输延迟，而在每个交换装置102处会经历转接跳跃延迟，包括媒体接入控制(MAC)延迟和排队延迟。端到端延迟是定时分组101从信源(诸如时间服务器100)到信宿(诸如时间继电器104)的过程中经历的总的延迟。除了在每次转接跳跃(transithop)时经历的所有延迟外，端到端延迟还包括在信源和信宿节点处的MAC延迟和排队延迟。
传输延迟是由于信号以光速在相关物理^某体上传播的距离造成的延迟。在正常操作中，传输延迟由于热效应和昼夜效应(diurnal effect)会发生緩慢地变化。这种变化很慢的延迟变化称为漂动(wander)。在大多数网络中，由于热效应和昼夜效应造成的传输漂动通常很小，为每传输经过5000公里光纤产生IOO纳秒的数量级，这种传输漂动可以被跟踪到并且很容易补偿。
图2示出了在定时分组101穿过网络交换机102时媒体接入受控延迟200和网络排队延迟202的各部分，以及这些部分的累积。媒体接入受控延迟200包括媒体接入(MA)最小延迟210、 MA抖动212和同步抖动214。网络排队延迟202包括网络排队(NQ)最小延迟216和NQ抖动218。经过网络交换机102的分组，诸如定时分组101，在最早的可能分组传输时间230处发送前，可经历的最小延迟为(MA最小延迟210 + NQ最小延迟216)。
6这种情况下，抖动的所有部分都为零。通常，经过网络交换机102的分组在实际分组传输时间232处发送前，可经历的延迟为(MA最小延迟210 + MA抖动212+同步抖动214 + NQ最小延迟216 + NQ抖动218)。通过N个网络交换机102所累积的最小转接延迟可能是N* (MA最小延迟210 + NQ最小延迟216)。通过N个网络交换机102的抖动可以是均匀分布的，这种分布的标准偏差为(Max ( MA抖动212 ) + Max (同步抖动214 ) + Max (NQ抖动218)) * (N/12) 1/2。
MA延迟200是由于对物理i某体上的传输进行调度的协议造成的，并且取决于比特传输速率、分组间间隙(inter-packet gap )、分组分段(packetfragmentation),反向复用和类似效应。在以100Mbps速率工作的点到点全双工以太网链路的情况下，MA延迟200主要是由从网络交换机102内的MAC装置发送的分组起点和前一个分组的终点之间的96比特分组间间隙
(IPG)加上包括最小MAC处理延迟的某个MA最小延迟210造成的。传统的排队方法，诸如存储转发转接排队，使经过网络交换机102的分组(诸如定时分组101 )允许被进行不可预知的延迟。这是因为，在网络交换机102处插入的分组(诸如数据分组120)的传输结束后，可能需要将完整的96比特IPG或其一部分插入到输出链路上。在100Mbps的情况下，这种由于IPG造成的MA抖动212是0至96比特，或0至960纳秒。由于沿着时间服务器IOO到客户端106的每个网络装置都会经历MA抖动212,在穿过多个网络交换机102的过程中，仅仅由于MA抖动所累积的端到端抖动的标准偏差可能会远远超过第二级定时分配的目标，100纳秒。例如，在经过100个网络交换机102之后，仅由于MA抖动212造成的累积抖动的标准偏差为960纳秒* ( 100/12) 1/2=2.77微秒。这意味着，对于分组网络中的级别时间
(Stratum time )和频率的高精确传输，传统的存储转发转接排队可能是不可接受的。
MAC延迟200中的变化的第二个来源，是由于在各时钟域间传递分组数据时为了避免触发双稳定性(multi-stability)而需要的同步造成的。每个同步阶段的不确定性可以是同步时钟的一个时钟周期。例如，在定时分组101在网络交换机102处接收到之后，在网络交换机102处可在发送MAC接口时钟的下一个上升沿处发送定时分组101。这种情况下，同步抖动214可被发送MAC接口时钟的一个时钟周期所限制。在100Mbps的以太网中，发送
7MAC接口时钟的基本速率(underlying rate)为100MHz。得到的同步抖动均匀分布，并且被限制成在每个网络交换机102处其大小在0至10纳秒之间。在经过100个网络交换机102后，仅由同步抖动214造成的累积抖动的标准偏差为10纳秒* ( 100/12) 1/2=28.86纳秒。这意味着，累积的同步抖动214的标准偏差自身看来在第二级质量定时的分配的100纳秒目标以内。
网络排队延迟202可能是网络中的延迟和抖动的最大来源。网络排队可能由输出端口争用造成，这种输出端口争用是由从多个输入端口到达的所需输出端口相同的分组造成的，诸如在网络交换机102处进行复用的发送定时分组101和输入数据分组120。在任意给定时刻，仅有一个分组能从网络交换机102中输出，因此任何其他的竟争分组可能会排队或被丟弃。为代表性实例示出了 NQ最小延迟216和NQ抖动218的幅度。标准以太网的实现具有1518字节的最大分组尺寸或最大传输单元(MTU)。不包括IPG传输时间的情况下，在100Mbps对于1518字节分组的传输时间可为121.44微秒。最小尺寸64字节分组的传输时间可为5.12微秒。在100Mbps以太网存储转发网络中，诸如对于64字节定时分组101的排队时间，在没有其他分组直接排在定时分组IOI的前面或者与其复用的情况下，NQ最小延迟216可能是5.12微秒。假设定时分组101具有在所有数据分组120之上的严格优先级
(strictpriority),诸如，在64字节定时分组101正在等待其之前的要被复用的完整1518字节数据分组120的情况下，对于该定时分组101的排队时间，最大NQ抖动218可能是121.44微秒。(应注意，否则可能会发生远超过1毫秒的延迟。)在定时分组101被从时间服务器100转发到时间继电服务器104的过程中，在定时分组101穿过的每个网络交换机102处可能发生这种NQ抖动218。在经过100个网络交换机102之后，仅由于NQ抖动218造成的累积抖动的标准偏差可能至少为121.44微秒*( 100/12 )1/2=350.57微秒。
(应注意，在实际网络中，累积NQ抖动218的标准偏差可能会比这个值大得多，因为许多网络业务量模式具有自相似的本质。)这意味着，累积NQ抖动218的标准偏差自身就可能远远超过第二级质量定时分配的目标，100纳秒。
以上讨论说明，由穿过许多利用传统存储转发排队的网络交换机102的定时分组101所累积的抖动的标准偏差似乎远远大于可被过滤掉以提供高精度网络定时的目标标准偏差，诸如第2级定时的100纳秒。此外，这种累积
8抖动的统计可能非常依赖于高度自相似的业务量模式，因此可能会非常复杂而难以过滤。为了解决这个缺点，希望能提供一种在每个网络交换机102处
转发分组的机制，这种机制能消除大多数或全部MA抖动212和NQ抖动218,而MA抖动212和NQ抖动218 /人数量级上看似乎是对定时分组101的转发造成影响的抖动累积的主要来源。这可以使定时分组101能被分布成具有小于IOO微秒的累积抖动的标准偏差。消除或减少NQ抖动218实质上也可以简化可能需要执行的任何过滤操作。
发明内容
本发明描述了以受控延迟的方式转发分组的设备和方法。本发明的一个实施例包括受控延迟排队逻辑。受控延迟排队逻辑在至少等于受控延迟值的排队时间内一直保留处于第一等级的分组。调度逻辑确定是否对处于第二等级的分组的传输进行延迟，以允许处于第一等级的分组能在排队时间达到受控延迟值时被传输。
本发明还描述了 一种用于使客户端与时间服务器相同步的方法。在时间服务器处产生定时分组信息。定时信息分组被转发通过至少一个交换装置。该转发操作包括在至少一个交换装置处确定，是否将数据分组信息的传输一直延迟到定时分组信息的排队时间达到受控延迟值之后。在客户端处接收定时分组信息。基于对定时分组信息的处理来同步客户端的定时。
为了更好地理解本发明的本质和目标，可参考以下结合附图作出的详细描述，在各附图中
图1示出了根据现有技术的包括单个时间服务器的网络结构，其中时间服务器向客户端装置提供定时信息；
图2示出了根据现有技术的媒体接入控制延迟和网络排队延迟的各部分，以及在定时分组穿过网络交换机时这些部分的累积；
图3示出了根据本发明一个实施例的图1中网络结构的实施例，其中，已经向网络中的每个交换装置增加了受控延迟功能；
图4示出了根据本发明一个实施例的，由网络交换机中的受控延迟分组转发功能为消除MA抖动和NQ抖动而应用受控延迟的情况；图5示出了才艮据本发明一个实施例的主功能块的逻辑框图，该主功能块
用受控延迟分组模块来对经过网络交换机的分组业务量造成影响；以及
图6示出了根据本发明一个实施例的对先占优先级、受控延迟和其他低优先级分组进行的调度有关的操作。
具体实施例方式
受控延迟分组转发通过将每次跳跃增加的延迟与每次跳跃减少的抖动相交换，来将每次转接跳跃的抖动的大部分或全部都消除。受控延迟分组转发通过以下操作来起作用，其向受控延迟分组施加足够大的受控延迟，使得受控延迟分组不会经历每次转接跳跃时的最大抖动源，诸如MA抖动212或NQ抖动218。这就能够确保每次转接跳跃时转发受控延迟分组的延迟和抖动都是可预测的。受控延迟分组转发对于定时分组特别有用，定时分组诸如是从时间服务器分配的NTP分组，这种NTP分组具有严格的抖动累积要求并可能经过许多次转接跳跃。通过利用受控延迟分组转发，可使NTP单播、选播、多播和广播分组在被转发通过每个转接跳跃时具有几乎恒定的延迟，并且具有较小的且在统计学上表现较好的抖动。
图3示出了根据本发明一个实施例的图1中的网络结构的实施例，其中，受控延迟模块320在网络310中的每个交换装置302中插入受控延迟分组转发功能。时间继电服务器104可产生包含在定时分组305A-305N中的定时信息，并向客户端106A-106N发送该定时信息。客户端106可与从时间继电服务器104接收到的定时分组305相同步。在一个实施例中，受控延迟模块320可以是转接排队机制，其向可被识别为受控延迟分组的分组的子集施加受控延迟。分组的这种子集可仅仅包括定时分组101，或者可包括定时分组101和其他与定时无关的分组。
图4示出了根据本发明 一个实施例的由网络交换机302中的受控延迟模块320为消除MA抖动212和NQ抖动218而施加的受控延迟400。受控延迟分组转发向受控延迟分组施加了足够大的受控延迟400，使得受控延迟分组不会经历任何MA抖动212或NQ抖动218。受控延迟400具有的受控延迟值可大于或等于转接延迟(transit delay),假设可被网络交换机302中的受控延迟模块320识别为受控延迟分组的任何分组在经过传统网络交换机102的情况下将经历最坏情况的MA抖动212和NQ抖动218。受控延迟值
10应大于或等于在所有受控延迟分组上(MA最小延迟210+MA抖动212+NQ最小延迟216+NQ抖动218)的最大值，受控延迟分组是穿过传统网络交换机102的那些分组。因此，受控延迟值应大于MTU间隔(最坏情况NQ抖动218 )加上IPG间隔(最坏情况MA抖动212 )。这种受控延迟值可由网络操作员配置。
经过网络交换机302的受控延迟分组，诸如定时分组IOI，可经历的最d、延迟为从网络交换机302处进行接收到可能最早的分组发送时间402处进行的传输操作这段时间(受控延迟400)。在这种情况下，同步抖动214为零。
经历(受控延迟400+同步抖动214)的延迟。这表明受控延迟分組转发可消除MA抖动212和NQ抖动218,只留下小得多的同步抖动214。通过N个网络交换机302累积的最小转接延迟可能为N* (受控延迟400)。通过N个网络交换机102的抖动可以是均匀分布的，该均匀分布的标准偏差为(Max(同步抖动214)) * (N/12) 1/2。
尽管受控延迟分组转发的最小转接延迟大于传统存储转发排队的最小转接延迟，但对于传统实时业务，该延迟仍是可接受的。例如，假设所有受控延迟分组为64字节，并且具有在所有数据分组120之上的严格优先级，则具有1518字节MTU和％比特IPG的100Mbps以太网中的网络交换才几102的受控延迟400可被设置成至少为(960纳秒+121.44微秒)=122.4微秒。这样，通过100个网络交换机102的延迟大约为12.2毫秒。
从概念上讲，在排除最小同步抖动214的情况下，最小转接延迟可被当作传统的存储转发网络中的延迟的上限。如上所述，通过100Mbps以太网中的100个网络交换才几102所累积的同步抖动214的标准偏差为28.86纳秒。这种抖动很小并且在统计学上表现较好，并可以在时间继电服务器104和/或客户端106处被低通滤除，从而能更精确地再现由定时信源IOO提供的原始定时信息。
在一个实施例中，可能存在同步抖动214以外的不能通过施加受控延迟400来消除的附加的抖动源。这种抖动可能由网络交换机302产生的先占优先级分组对受控延迟分组的先占造成。受控延迟分组的传输优先级应比数据分组120高，在没有先占的情况下，这种较高的传输优先级确保每个受控延迟分组能在受控延迟400 (加上独立于数据分组120的最小同步抖动214)
ii到期时被发送。然而，受控延迟分组的传输优先级比先占优先级分组的低。 这种情况的一个原因是先占优先级分组可能包括控制分组，诸如保活指示符 (保活指示符)或传送警报条件的分组，这些对于网络交换机302的稳定和 可预测的操作都是必不可少的。这种先占优先级业务量通常有较低的带宽， 但需要紧急关注。先占优先级分组的传输优先级比受控延迟分组的高，这意
味着受控延迟分组可能在受控延迟400期满时还不会被发送，因为正在传输 先占优先级分组。因而受控延迟分组可能被丟弃，因为受控延迟分组要求受 控延迟的转发但并不要求有保证的传送。例如，定时分组101可能被周期性 发送，因此经历超过同步抖动214的抖动的给定定时分组101就不再有用了 。 可以在没有正在发送或等待发送的先占优先级分组存在的第一可用时间，发 送受控延迟分组。
图5示出了根据本发明一个实施例的主功能块的逻辑框图，该主功能块 对经过具有受控延迟模块320的网络交换机302的分组业务量产生影响。图 5示出了具有输入转接分組542和输出分组544的 一条转接路径，该输出分 组544是由转接分组542与来自网络交换机302的输入控制分组530和输入 数据分组540合并产生的。对于双向网络交换机302，通常存在两条转接路 径。网络交换机302的转接路径可实现为一个或多个集成电路、现场可编程 门阵列、网络处理器，或其他可配置的或可编程的^_件部件。
在一个实施例中，受控延迟模块320包括受控延迟排队逻辑508和调度 逻辑5M。应理解，在其他实施例中，除了包括受控延迟排队逻辑508和调 度逻辑514以外，受控延迟模块320还可包括图5中所示的其他逻辑模块。
输入转接分组542被网络交换机302的媒体接入逻辑500接收。媒体接 入逻辑500可执行与用于网络协议层(networking protocol layer)的开放式 系统互联(OSI)参考模型的物理层和媒体接入控制子层相关的接收功能。 然后，时间戳处理逻辑502可将时间戳信息附加到转接分组542，该时间戳 信息指示在时间戳处理逻辑502处接收到转接分组542的时间。该时间可以 参考诸如全球定位系统(GPS)的全球时间基准、或仅仅在网络交换机302 处有意义的本地时间基准。然后，分类逻辑504可处理转接分组542,以确 定转接分组542是诸如NTP广播分组的受控延迟分组，诸如保活控制分组 或自动设换范围(auto-ranging)分组的先占优先级分组，还是典型优先级水 平的分组业务的分组，诸如由互联网工程任务组(IETF)区分业务工作组(Differentiated Services Working Group)定义的力口速寿争发(EF )、 ^f呆i正專争发 (AF)或尽力而为(BE)的业务。在一个实施例中，诸如自动设换范围分 组的控制分组可由第一转接路径上的分类逻辑504回送到第二转接路径。然 后，这种回送业务可与第二转接路径上的分类逻辑的输出相复用。
监控逻辑(policing logic ) 506可确定转接分组542是否被容许到达受控 延迟排队逻辑508。转接分组542与来自(相反方向上的转接路径上的)分 类逻辑564的回送分组的竟争可通过对回送分组进行监控和或整形来解决。 不容许到达受控延迟排队逻辑508的分组可被指引到传统排队逻辑510。传 统排队逻辑510可包括多个队列，诸如对于先占优先级分组、EF分组、AF 分组和BE分组中的每个都有一个队列。输入的控制分组530,诸如由运行
可排入先占优先级队列中。可包括数据分组120的输入数据分组540可排入 EF、 AF或BE队列中。
受控延迟排队逻辑508可保留转接分组542，直至排队时间达到受控延 迟值为止。当受控延迟排队逻辑508确定了转接分组542的排队时间已达到 受控延迟值时，受控延迟排队逻辑508可向调度逻辑514提供指示。受控延 迟值可以是预定的或可配置的固定数目个时钟周期，其等于或大于最大传输 单元(MTU)加上可应用的MAC协^i义的分组间间隙(IPG)的尺寸。在一 个实施例中，排队时间可从转接分组542到达受控延迟排队逻辑508时开始。 受控延迟排队逻辑508可将转接分組542持续存储完全受控延迟值的时间。 在另 一个实施例中，排队时间可从时间戳处理逻辑502附加到转接分组542 的时间戳信息中指示的时间开始。受控延迟排队逻辑508可访问由时间戳处 理逻辑502附加到转接分组542中的时间戳信息，并可确定使转接分组542 一直排队，直至在附加到转接分组542的时间戳信息中指示的时间后经过受
或具有相关的出口时间戳(egress time-stamp )的链接列表，其中出机时间戳 等于由时间戳处理逻辑502附加到转接分组542的时间戳信息加上受控延迟 值。
调度逻辑514可调度由受控延迟排队逻辑508和传统排队逻辑510排入 队伍的分组。这种调度操作可基于优先级方案进行，该优先级方案允许从受 控延迟队列、先占优先级队列，或EF、 AF和BE队列之一中选择分组。从概念上讲，如上所述，调度逻辑514可发送来自先占优先级队列的具有最高
优先级的分组，然后以递减次序发送来自受控延迟队列、EF队列、AF队列 和BE队列的分组。或者，可以与期望的网络行为一致的任何方式确定各队 列间的优先级。调度逻辑514应确保，除了发生小的附加同步抖动214以夕卜， 在从受控延迟队列发送的每个分组的排队延迟到达受控延迟值时，该分组被 发送。.如果在排队延迟达到受控延迟值时，由于正在传输先占优先级分组而 使受控延迟分组的传输被延迟超时，那么调度逻辑514可指示受控延迟排队 逻辑508将受控延迟分组整个丢弃。在此实施例中，调度逻辑514允许传输 处理中的所有分組独立于其源队列继续发送，直至发送完成。
统计收集逻辑520收集与受控延迟排队逻辑508和传统排队逻辑510的 操作相关的统计数据，诸如每个队列中的和在网络交换机302的每个入站和 出站端口的发送和丢弃分组的数量。入站和出站端口可以是物理端口或逻辑 端口 。统计收集逻辑520也可以收集与任何其他逻辑功能块相关的统计数据。 监控/整形逻辑(policing/shaping logic) 512可对先占优先级分组进行监控或 整形。通过将先占优先级业务量可获得的每秒字节平均速率和字节的突发尺 寸(burst size)限制到较小值，这种监控或整形可使先占优先级业务量对恒 定的延迟业务量的影响最小化。
调度逻辑514选择转接分组542、控制分组530或数据分组540作为要 传输的输出分组544。然后，时间戳逻辑516可将附加到输出分组544的任 何时间戳信息移除，该时间戳信息诸如由时间戳处理逻辑502附加到转接分 组542的时间戳信息。如果分組是控制分组530或数据分组540,则可能没 有时间戳信息附加到该输出分组544上。然后，输出分组544被发送给媒体 接入逻辑518,之后从网络交换机302中发送出去。
图6示出了根据本发明一个实施例的与对先占优先级、受控延迟和其他 低优先级分组进行的调度有关的操作。调度逻辑514检查是否存在准备发送 的先占优先级分组(方框600)。调度逻辑514可与传统排队逻辑510核对， 以确定是否有先占优先级分组在排队，并与监控/整形逻辑512核对以确定该 监控器/整形器中是否存在足够的令牌，从而允许在队列的头部发送先占优先 级分组。如果存在准备发送的先占优先级分组，那么调度逻辑514可通过指 示传统派对逻辑510发送先占优先级分组来对传输操作进行调度(方框 602)。如果不存在准备发送的先占优先级分组，则调度逻辑514检查是否存
14在准备发送的受控延迟分组，以及受控延迟分组的排队时间是否超过了受控
延迟值(方框604)。如果是，调度逻辑514可指示受控延迟排队逻辑508 丢弃受控延迟分组(方框606)。如果不是，调度逻辑514检查是否存在准备 发送的受控延迟分组，以及受控延迟分组的排队时间是否等于受控延迟值 (方框608)。假设在此图中，调度逻辑514的操作速度无限快，使得方框 608中的检查操作与达到受控延迟值的受控延迟分组的排队时间同时执行。 在实际的实现方式中，方框608可能需要检查是否存在准备发送的受控延迟 分组，以及排队时间是否大于或等于受控延迟值并且是否小于或等于受控延 迟值加上小的容限。如果方框608中的检查结果是肯定性的，那么调度逻辑 514可通过指示受控延迟排队逻辑508发送受控延迟分组来对传输操作进行 调度(方框610)。如果是否定的，调度逻辑514检查是否存在准备发送的低 优先级分组，诸如EF、 AF或BE分组(方框612)。如果不存在，则调度逻 辑514返回方框600。如果存在，调度逻辑514检查是否存在受控延迟分组 准备发送，以及受控延迟值与受控延迟分组的排队时间之间的差异是否小于 发送低优先级分组将花费的时间(方框614)。在此步骤中，调度逻辑514 确定是否将低优先级分組的传输操作延迟，使得受控延迟分组可在排队时间 达到受控延迟值时被发送。如果方框614中的检查结果是肯定性的，则调度 逻辑514可通过指示传统排队逻辑510发送低优先级分组，来对传输操作进 行调度(方框616)。控制然后返回到方框600。这种情况下，低优先级分组 的传输操作可在排队时间达到受控延迟值以前完成，因此受控延迟分组可在 排队时间达到受控延迟值时被发送。如果是否定的，则调度逻辑514可将低 优先级分组的传输操作延迟(方框618),并返回方框600。
在一个实施例中，为了确定是否发送低优先级分组，调度逻辑514可跟 踪传统排队逻辑510中的每个发送队列开头处的分组的长度，以及受控延迟 排队逻辑508中的空闲时间。空闲时间是直至下一个受控延迟分组被转发的 时间。如果来自受控延迟逻辑的分组处于传输处理中，则空闲时间为零。在 空闲时间大于零的情况下，调度逻辑514检查在传统排队逻辑510中的每个 队列开头处的分组的各个分组长度。传输持续时间短于空闲时间的最高优先 级分组被发送。这就确保了没有低优先级的分组会无意中与受控延迟排队逻 辑508发送的分组相竟争或相冲突。
在方框612中，调度逻辑514可检查可能有严格优先级关系的多个队列，
15诸如以降序排列的EF、 AF和BE队列。如果存在准备发送的EF分组，则 调度逻辑514可前进至方框614。如果不存在准备发送的EF分组，那么调 度逻辑514可检查是否存在准备发送的AF分组。如果存在准备发送的AF 分组，则调度逻辑514可前进至方框614。如果不存在准备发送的AF分组， 那么调度逻辑514可检查是否存在准备发送的BE分组。如果存在准备发送 的BE分组，则调度逻辑514可前进至方框614。如果不存在准备发送的BE 分组，则调度逻辑514可返回方框600。
根据上述内容，可以看到，描述了用于受控延迟分组转发的设备和方法。 以上描述，出于解释的目的，利用具体术语来提供对本发明的透彻理解。然 而，应理解，本发明的实施例也可以为不脱离本发明的精神或本质特征的其 他具体形式。所描述的实施例并不旨在为排他性的，或将本发明限制到所公 开的确切形式；显然，考虑到以上教导，可作出许多修改和变动。因此，本
描述成以便能对本发明的原理和其实际应用作出最好的解释，因此实施例使 本领域技术人员能够最好地利用本发明，进行了不同修改的各个实施例适于 预期的特定用途。以下权利要求与其等效物限定了本发明的范围。
1权利要求
1. 一种以受控延迟的方式转发分组的设备，包括受控延迟排队逻辑，其在至少等于受控延迟值的排队时间内保留处于第一等级的分组；和调度逻辑，其确定是否对处于第二等级的分组的传输操作进行延迟，以允许处于所述第一等级的分组在所述排队时间达到所述受控延迟值时被传输。
2. 如权利要求1所述的设备，其中，所述调度逻辑对处于所述第二等级 的分组的传输操作进行调度，其中处于所述第二等级的分组的传输操作在所 述排队时间达到所述受控延迟值之前完成。
3. 如权利要求1所述的设备，其中，所述调度逻辑确定是否对处于第三 等级的分组的传输操作进行延迟，以允许处于所述第一等级的分组在所述排 队时间达到所述受控延迟值时被传输。
4. 如权利要求3所述的设备，其中，所述调度逻辑以严格高于所述第三 等级的分组的传输操作的优先级来调度所述第二等级的分组的传输操作。
5. 如权利要求l所述的设备，其中，所述受控延迟值是可配置的。
6. 如权利要求1所述的设备，其中，所述受控延迟值大于最大传输单元 时间间隔加上分组间间隙时间间隔的和。
7. 如权利要求1所述的设备，还包括时间戳逻辑，该时间戳逻辑向分组 附加时间戳信息。
8. 如权利要求7所述的设备，其中，作为确定所述排队时间何时到达所 述受控延迟值的操作的一部分，所述时间戳信息被所述受控延迟排队逻辑访 问。
9. 如权利要求1所述的设备，还包括监控逻辑，该监控逻辑确定是否向 所述受控延迟排队逻辑发送分组。
10. 如权利要求l所述的设备，其中所述调度逻辑对处于先占优先级等 级的分组的传输操作进行调度，并且其中，如果处于所述先占优先级等级的 分组的传输操作在所述排队时间超过所述受控延迟值之后完成，则所述受控 延迟排队逻辑将处于所述第一等级的分组丢弃。
11. 如权利要求IO所述的设备，其中所述第一等级的分组包括网络定时分组。
12，如权利要求IO所述的设备，还包括对处于所述先占优先级等级的分 组进行整形的整形逻辑。
13. 如权利要求IO所述的设备，还包括对处于所述先占优先级等级的分 组进行监控的监控逻辑。
14. 一种以受控转发延迟的方式转发分组的方法，包括 在等于至少受控延迟值的排队时间内保留处于第一等级的分组；并且 确定是否对处于第二等级的分组的传输操作进行延迟，直至所述排队时间达到所述受控延迟值。
15. 如权利要求14所述的方法，还包括确定是否对处于所述第二等级的 分组的传输操作进行延迟，以允许处于所述第一等级的分组在所述排队时间 达到所述受控延迟值时被传输。
16. 如权利要求14所述的方法，还包括确定是否对处于第三等级的分组 的传输操作进行延迟，以允许处于所述第一等级的分组在所述排队时间达到 所述受控延迟值时被传输。
17. 如权利要求14所述的方法，还包括用时间戳信息对处于所述第一等级的分组标记时间戳，其中该时间戳信息被所述受控延迟排队逻辑访问，用于确定所述受控延迟值。
18.如权利要求14所述的方法，还包括发送处于先占优先级等级的分组；以及如果处于所述先占优先级等级的分组的传输操作在所述排队时间超过所述受控延迟值之后完成，则将处于所述第一等级的分组丟弃。
19.如权利要求18所述的方法，还包括对处于所述先占优先级等级的分组进行整形。
20. —种用于使客户端与时间服务器同步的方法，包括在所述时间服务器处产生定时分组信息；通过至少一个交换装置转发所述定时信息分组，其中该转发操作包括在所述至少一个交换装置处确定是否将数据分组信息的传输操作延迟到所述定时分组信息的排队时间达到受控延迟值之后；在所述客户端处接收所述定时分组信息；以及基于对所述定时分组信息的处理来同步所述客户端的定时。
全文摘要
本发明描述了以受控延迟的方式转发分组(542)的设备(302)和方法。在一个实施例中，本发明包括受控延迟排队逻辑(508)和调度逻辑(514)。其中受控延迟排队逻辑在至少等于受控延迟值的排队时间内保留处于第一等级的分组，调度逻辑确定是否延迟处于第二等级的分组的传输操作，以允许处于第一等级的分组在排队时间达到受控延迟值时被传输。
文档编号H04J3/16GK101548494SQ200780037276
公开日2009年9月30日 申请日期2007年8月22日 优先权日2006年8月22日
发明者查尔斯·F·巴里, 汉克·P·古延, 天 沈, 米纳克什·S·萨布拉玛尼恩, 风·F·潘 申请人:卓越电信股份有限公司