專利名稱：將優(yōu)先化服務質(zhì)量分組映射到參數(shù)化服務質(zhì)量信道和相反的方法和裝置的制作方法
技術領域：
一般地說，本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，更具體地說，本發(fā)明涉及在優(yōu)先化網(wǎng)絡和參數(shù)化網(wǎng)絡，例如，存在等時信道的網(wǎng)絡之間提供服務質(zhì)量(QoS)的裝置和方法。
背景技術：
以太網(wǎng)已經(jīng)成為寬帶家庭網(wǎng)絡的流行技術。以太網(wǎng)十分適合家庭中的多個PC(個人計算機)之間的共享因特網(wǎng)連接，和由于當前已經(jīng)銷售的大多數(shù)PC、電纜調(diào)制解調(diào)器、DSL(數(shù)字用戶線)調(diào)制解調(diào)器等都支持基于以太網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)，以太網(wǎng)已經(jīng)成為大多數(shù)人選擇的技術。
雖然家庭網(wǎng)絡可用于共享因特網(wǎng)和其它傳統(tǒng)計算連接，但在家庭網(wǎng)絡上還存在流式數(shù)字視頻和音頻的許多潛在娛樂應用。這些應用包括來自衛(wèi)星機頂盒的視頻分配、來自PC的音樂分配、和聯(lián)網(wǎng)PVR(例如，重放TV)之間的共享視頻等。
流式AV(視聽)內(nèi)容要求良好的服務質(zhì)量(QoS)。如果數(shù)據(jù)分組丟失了或被不正確地接收，將引起視頻凍結(jié)，直到接收到解碼器可以重新同步的足夠大流。但是，擁有100Mbps(每秒百萬個位)全雙工鏈路和無阻塞交換器的以太網(wǎng)存在可用于傳輸數(shù)字音頻/視頻流的大量BW(帶寬)。因此，不太可能出現(xiàn)分組錯誤，和家庭應用不太可能會產(chǎn)生足以阻塞分組和使它們丟失的網(wǎng)絡業(yè)務量。
但是，以太網(wǎng)的一個缺點是，它需要安裝雙絞線電纜。一些較新的家庭伴有已經(jīng)安裝的雙絞線電纜，但大多數(shù)較老的家庭需要安裝電纜。這代表消費者的成本(或工作)。作為解決這個問題的方式，最近出現(xiàn)了無線設備。作為家庭網(wǎng)絡的移動擴充或作為連接到禁止安裝電纜的房間的手段，IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會)802.11b、IEEE802.11g、和IEEE802.11a標準越來越流行。這些“類似以太網(wǎng)”的無線解決方案相當好地適用于諸如電子郵件和萬維網(wǎng)瀏覽之類的數(shù)據(jù)應用，但當存在其它網(wǎng)絡業(yè)務時，不太適用于流式視頻或音頻。
無線存在流式視頻或音頻特有的問題。與硬連線以太網(wǎng)不同，最快無線LAN(局域網(wǎng))的總帶寬(即，鏈路速率)目前是54-60Mbps。這個帶寬被子網(wǎng)上的所有無線設備共享。另外，用在許多無線LAN技術中的協(xié)議的不足之處在于，由于發(fā)送沖突或分組錯誤，它們可能需要許多次重新發(fā)送。利用特別適應流式視頻或音頻的無線技術可以將這些問題降到最低程度。
包括異步和等時服務(可用在硬連線IEEE1394網(wǎng)絡上的兩種相同類型服務)的無線鏈路可以為發(fā)送數(shù)據(jù)和音頻/視頻流兩者的網(wǎng)絡提供更適合的鏈路。目前可用的一種這樣鏈路是HiperLAN2。異步服務類似于可用在以太網(wǎng)上的服務(即，時間不重要分組傳送)。等時服務類似于IEEE1394，允許最終應用請求帶寬。一旦分配了帶寬，就在兩個節(jié)點之間建立信道，和保證應用至少具有可用那么多的帶寬。如果那些信道用于在無線鏈路上傳輸音頻/視頻流，QoS保證得到極大提高。
家庭網(wǎng)絡系統(tǒng)包括有線連接劃算的基于以太網(wǎng)的設備和用于難接近地方的無線設備或移動設備兩者是受到期待的。由于服務質(zhì)量是音頻和視頻數(shù)據(jù)發(fā)送的關鍵，這樣的異構(gòu)型網(wǎng)絡存在流式視頻或音頻特有的問題。
由于提供這些網(wǎng)絡標準采用的QoS的兩種基本不同方法，在將服務質(zhì)量保持在可接受水平上的同時，使音頻或視頻流從以太網(wǎng)設備傳送到HiperLAN2設備是困難的。以太網(wǎng)QoS基于數(shù)據(jù)分組的優(yōu)先化(優(yōu)先化QoS)，而HiperLAN2(和IEEE1394)允許網(wǎng)絡分段端點上的設備預留網(wǎng)絡資源(帶寬)。通過預留帶寬提供QoS被稱為參數(shù)化QoS。
由于在網(wǎng)絡上發(fā)送的每個分組的獨立性和在以太網(wǎng)上缺乏第2層等時服務，優(yōu)先化QoS方案有利于以太網(wǎng)型網(wǎng)絡。另一方面，對于存在第2層等時服務的網(wǎng)絡技術(例如，IEEE1394，HiperLAN2)，參數(shù)化QoS更可取。對于IEEE1394和HiperLAN2，設備可以從帶寬管理者那里請求帶寬。一旦分配了那個帶寬，就保證了高度的QoS，不包括像，例如，RF(射頻)干擾)那樣的其它問題。
在優(yōu)先化QoS中，在7個OSI(開放式系統(tǒng)互聯(lián))級的第2級，即，數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層上提供了指定優(yōu)先級的字段。對于以太網(wǎng)，在以太網(wǎng)首標中提供3-位優(yōu)先級字段。這些位在IEEE802.1q標準下分配。IEEE802.1D給出以太網(wǎng)交換器如何對優(yōu)先級作出反應的指導和如何將優(yōu)先級映射到不使用8個優(yōu)先級的其它網(wǎng)絡的優(yōu)先級的建議。優(yōu)先級到服務的推薦映射成文在IEEE802.1D Annex H和RFC 2815和2816中。在CEA-2007中的表格中還推薦了優(yōu)先級到各種各樣服務的映射。這個表格被DENi(CEA-2008)引用，DENi(CEA-2008)是基于以太網(wǎng)的AV家庭網(wǎng)絡的標準。
將優(yōu)先級用于QoS也有助于IP首標。這稱為Differentiated Services(簡稱為DiffServ)和成文在IPv4和IPv6 Headers中的DifferentiatedServices Field(DS Field)的IFTF(Internet Engineering Task Force)RFC(Request for Comments)2474 Definition(1998年12月)和RFC2475，An Architecture for Differentiated Services(1998年12月)中。
在IP首標中使用這些優(yōu)先級的例子可以在DRAFT DVB IPI2001-016r11“Transport of DVB Services over IP-based Networks Part 1MPEG-2Transport Streams”中看到。DVB系統(tǒng)將IP首標的TOS字段中的優(yōu)先級映射到以太網(wǎng)首標中的802.1q優(yōu)先級字段。
對于優(yōu)先化QoS，典型操作是，源設備在發(fā)送分組時用某個優(yōu)先級標記它們。例如，可以用優(yōu)先級001標記視頻分組。發(fā)送分組，并且以太網(wǎng)交換器將輸入分組放在優(yōu)先化隊列中。一般說來，最高優(yōu)先級分組在同時處在交換器中的較低優(yōu)先級分組之前經(jīng)過交換器。
優(yōu)先化QoS既有優(yōu)點也有缺點。優(yōu)先化QoS的優(yōu)點包括它的簡單性。它非常恰當?shù)赜成涞疆斍耙蛱鼐W(wǎng)結(jié)構(gòu)。穿過因特網(wǎng)傳播的分組可能傳播與同一流中的其它分組不同的路徑。僅僅指定優(yōu)先級就可以在保持分組獨立性的同時，獲得級別高的QoS。優(yōu)先化QoS方案一般不要求協(xié)商資源。由于這個原因，QoS得不到保證。較高優(yōu)先級分組可能到達占有超過AV流中的分組的優(yōu)先級的路由器或交換器。這被認為是優(yōu)先化的缺點。
呈等時信道形式的參數(shù)化QoS是在IEEE 1394和ETSI HiperLAN2下實現(xiàn)的。這兩種技術允許設備在端點之間建立“信道”。這些信道是用指定最小帶寬(例如，20Mbps)建立的。此后，保證設備具有可用于數(shù)據(jù)傳送那么多的帶寬。這些LAN技術能夠通過將它們的數(shù)據(jù)事項劃分成時隙來分配帶寬。對于IEEE 1394，時隙長125μs。在時隙中首先發(fā)送在發(fā)送隊列中的預留帶寬內(nèi)的等時業(yè)務。所有等時業(yè)務都在任何異步業(yè)務之前發(fā)送。但是，為了確?？偸谴嬖诳捎糜诋惒綐I(yè)務的至少一些異步帶寬，為異步業(yè)務預留20％的帶寬。因此，等時信道使用不超過80的帶寬。
除了是無線之外，HiperLAN2非常類似于1394。它將IEEE 1394事務層用于與主處理器交互，因此，許多那些機制是相同的。在速度方面存在差異。IEEE 1394支持100、200、和400Mbps速度，而HiperLAN2的基本位速率是60Mbps。
參數(shù)化QoS的優(yōu)點是，一旦預留了帶寬，那么，只要特定流保持在它的約定帶寬之內(nèi)，它就具有“保證”的QoS。其缺點是，它需要預先協(xié)商參數(shù)。在存在許多子網(wǎng)邊界的異構(gòu)型網(wǎng)絡中，這種協(xié)商甚至更復雜。
對于諸如家庭網(wǎng)絡之類存在優(yōu)先化QoS(以太網(wǎng))和參數(shù)化QoS(HiperLAN2)兩者的異構(gòu)型應用，最好在IEEE 1394、HiperLAN2或類似網(wǎng)絡的等時信道或存在等時服務的串行總線上橋接來源于基于優(yōu)先級的以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)流(例如，音頻或視頻)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了使像具有IEEE802.1q優(yōu)先級的以太網(wǎng)設備使用的那些那樣的優(yōu)先化QoS數(shù)據(jù)分組與可以在IEEE1394、HiperLAN2或類似網(wǎng)絡的等時信道或存在等時服務的串行總線上發(fā)送的參數(shù)化數(shù)據(jù)分組適配的裝置和方法。適配器設備將基于優(yōu)先級的QoS LAN上優(yōu)先級的存在用作在IEEE 1394、HiperLAN2或類似設備上建立等時信道以便傳送潛在流的指示。當適配器設備看到優(yōu)先級字段和已經(jīng)確定接觸到目標設備時，下一個分段穿過存在等時服務的LAN(例如，IEEE 1394或HiperLAN2)，適配器建立到流路徑中的下一個設備的等時信道(如果是流的第1分組)，然后，將那個分組和標記(IP地址、端口號和優(yōu)先級)相同的任何未來分組向下轉(zhuǎn)發(fā)到那個等時信道。適配器還被配置成以剛剛所述的方式將在等時信道上發(fā)送的分組轉(zhuǎn)換成優(yōu)先化數(shù)據(jù)分組，以便發(fā)送到以太網(wǎng)或其它優(yōu)先化QoS設備。該適配器和該方法的另一個特征是根據(jù)信道內(nèi)的活動動態(tài)調(diào)整預留帶寬大小。
所公開適配器的一個應用采用了存在IEEE802.1q優(yōu)先級的以太網(wǎng)主干，其中，跨過無線橋接器將數(shù)據(jù)從一個以太網(wǎng)節(jié)點傳送到另一個以太網(wǎng)節(jié)點，無線橋接器由在此公開的至少兩個適配器和至少兩個參數(shù)化QoS無線/以太網(wǎng)適配器組成。


通過結(jié)合附圖閱讀如下詳細描述，可以最佳地了解本發(fā)明。需要強調(diào)的是，各種各樣的特征件未必按比例畫出。事實上，為了使討論清晰起見，可以任意增加或減少尺寸。
圖1例示了可以實現(xiàn)本發(fā)明的典型網(wǎng)絡；圖2例示了示范性適配器的單元和可以與適配器連接的網(wǎng)絡部件的方塊圖；和圖3例示了對于優(yōu)先化和參數(shù)化QoS數(shù)據(jù)分組兩者堆棧的映射。
詳細描述在如下的詳細描述中，為了說明和不加以限制的目的，給出公開具體細節(jié)的示范性實施例，以便使本發(fā)明得到全面了解。但是，對于本領域的普通技術人員來說，顯而易見，本發(fā)明可以在偏離本文公開的具體細節(jié)的其它實施例中付諸實踐。此外，可能省略對眾所周知設備、方法和材料的描述，以便突出對本發(fā)明的描述。
本發(fā)明旨在提供在包含優(yōu)先化和參數(shù)化服務質(zhì)量單元的異構(gòu)型通信網(wǎng)絡中，數(shù)字音頻、視頻和其它流式數(shù)據(jù)類型的高服務質(zhì)量連接。
以太網(wǎng)已經(jīng)成為聯(lián)網(wǎng)計算機和外圍設備的有用和廣泛接受通信標準。以太網(wǎng)是硬連線網(wǎng)絡解決方案，在一些情況下，將電纜鋪設到消費者喜歡安裝計算機或外圍設備的目的地是不切實際的。一個例子是部件放置在電纜布線不可行的或不切實際的現(xiàn)有家庭中的不同樓層上的家庭網(wǎng)絡。對這種情況的一種解決方案是將本地設備與無線網(wǎng)絡部件遠程連接。無線聯(lián)網(wǎng)標準的一種流行形式是HiperLAN2。不幸的是，HiperLAN2和以太網(wǎng)不直接兼容，并且由于成本、兼容性和其它因素，全HiperLAN2網(wǎng)絡并不總是人們所希望的。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，配備適配器設備來進行以太網(wǎng)和HiperLAN2設備之間的通信。更具體地說，適配器的用途是使來源于以太網(wǎng)的高優(yōu)先級流式數(shù)據(jù)分組能夠在作為HiperLAN2的特征的等時預留信道上發(fā)送。第二HiperLAN2設備/適配器組將接收來自第一組和適配器的數(shù)據(jù)，以便重新連接返回到其它以太網(wǎng)設備的消息。
圖1示出了應用與一種形式的已公開適配器100，130耦合的HiperLAN2儀器110，120將遠程基于以太網(wǎng)設備70-90與基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡20-60連接的網(wǎng)絡10的例子。傳統(tǒng)基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡由中央交換器20、因特網(wǎng)網(wǎng)關50和端點計算機30和40組成，它們都是LAN的以太網(wǎng)分段。端點計算機70和80和室內(nèi)交換器90位于遠處和與中央交換器的電纜連接是不可行的。取代硬連線計算機70和80和中央交換器，將室內(nèi)交換器連接到與HiperLAN2無線收發(fā)器連接的適配器100。將第二HiperLAN2無線收發(fā)器120連接到也與中央交換器20連接的第二適配器130。位于遠處的計算機70和80與中央交換器20之間的通信建立在兩個HiperLAN2設備通過兩個適配器的無線連接上。注意，這不局限于兩個無線設備，其它處在遠處的設備也可以經(jīng)由適配器130，經(jīng)由通過無線設備120建立的無線群集器140訪問中央交換器。
本發(fā)明的目的是在描繪在圖1中的示范性網(wǎng)絡中在以太網(wǎng)和無線設備之間提供高水平服務質(zhì)量。在以太網(wǎng)和其它優(yōu)先化QoS網(wǎng)絡中，以指定了優(yōu)先級的分離分組的形式發(fā)送數(shù)據(jù)。沿著分組行進的路徑的每個獨立節(jié)點確定分組的優(yōu)先級，和取決于該優(yōu)先級，在節(jié)點接收的其它分組之前或之后轉(zhuǎn)發(fā)該分組。在HiperLAN2和IEEE 1394網(wǎng)絡中，兩種形式的數(shù)據(jù)傳輸都是可用的，即，異步信道和等時信道。異步通信幾乎與以太網(wǎng)相同，因為不需要保證定時傳送分組，尤其在負載重的網(wǎng)絡上。但是，對于諸如音頻或視頻流之類，必須按時發(fā)送的數(shù)據(jù)，等時信道提供更可靠的傳輸模式。等時信道保證一定量的帶寬可用于使分組得到按時發(fā)送。這通過在數(shù)據(jù)傳輸中打開時隙窗來完成。每個特定窗口在信道打開的同時周期性地在分離時間內(nèi)打開，從而保證按時通過信道發(fā)送數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的一個方面是將來源于以太網(wǎng)的流式數(shù)據(jù)連接到借助于等時信道運行和利用那些信道來確保諸如流式數(shù)據(jù)之類的較高優(yōu)先級消息的高水平服務質(zhì)量的網(wǎng)絡。在示范性的形式中，將以太網(wǎng)分組有效負載封裝成可在等時信道HiperLAN2或IEEE 1394上發(fā)送的分組。
圖2示出了與以太網(wǎng)網(wǎng)絡220和與IEEE 1394網(wǎng)絡240連接的示范性適配器230。適配器230的硬件部件包括接收數(shù)據(jù)和/或?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到適配器的以太網(wǎng)側(cè)的第一設備232和接收數(shù)據(jù)和/或?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到適配器的HiperLAN2側(cè)的第二設備235。處理器237與兩個設備(例如，可以是收發(fā)器設備)通信和進行所需操作a)識別已經(jīng)從以太網(wǎng)接收到優(yōu)先化數(shù)據(jù)；b)確定優(yōu)先化數(shù)據(jù)的級別是這樣的，應該在等時信道中穿過HiperLAN2設備發(fā)送數(shù)據(jù)(與較低QoS異步事務相反)；c)在HiperLAN2設備上建立通信和建立包括目的地設備的必要地址映射的等時信道；d)將以太網(wǎng)分組轉(zhuǎn)換成IEEE 1394格式分組；和e)將分組發(fā)送到IEEE 1394網(wǎng)絡上的HiperLAN2設備。一旦建立了等時信道，處理器接著就接收、轉(zhuǎn)換和發(fā)送來自以太網(wǎng)收發(fā)器的所有進一步數(shù)據(jù)分組，直到超時或標志指示再也沒有數(shù)據(jù)需要發(fā)送到等時信道打開的特定地址。在那種情況下，處理器將適當消息發(fā)送到IEEE 1394網(wǎng)絡上的等時資源管理器(IRM)(可替代地，可以處在HiperLAN2設備中)，以發(fā)送等時信道被“拆卸”的信號。
在HiperLAN2設備235接收到數(shù)據(jù)的情況下，處理器進行將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)格式和將數(shù)據(jù)重新發(fā)送到以太網(wǎng)收發(fā)器的操作。進行這種操作與數(shù)據(jù)來自異步信道還是等時信道無關。最起碼，從IEEE 1394分組中移出有效負載，將它封裝在以太網(wǎng)分組中。包括在有效負載中的是IP首標，IP首標用于確定有關LAN的每個分段的正確物理地址。異步分組使用動態(tài)源和目標節(jié)點地址，而等時信道使用信道號。RFC2734規(guī)定了在異步分組中如何攜帶IP分組。對于將IP分組封裝在等時分組中，當前還沒有標準。
等時信道的建立適配器處理器的第一個任務是確定是否在IEEE 1394網(wǎng)絡上打開等時信道。低優(yōu)先級數(shù)據(jù)將先進先出、每次一個分組、幾乎與穿過以太網(wǎng)發(fā)送相同地作為異步事務穿過HiperLAN2網(wǎng)絡發(fā)送。但是，諸如流式音頻或視頻之類的高優(yōu)先級數(shù)據(jù)最好在等時信道中穿過IEEE 1394網(wǎng)絡，譬如，經(jīng)由HiperLAN2鏈路發(fā)送。
在本發(fā)明的一個實施例中，將諸如以太網(wǎng)之類的基于優(yōu)先級QoS LAN上優(yōu)先級首標的存在用作建立等時信道以便傳送潛在流的指示。當適配器設備識別出優(yōu)先級字段和已經(jīng)確定接觸到目標設備時，下一個分段穿過存在等時服務的LAN，適配器建立到流路徑中的下一個設備的等時信道(如果是流的第1分組)，然后，將那個分組和標記(地址和優(yōu)先級)相同的任何未來分組向下轉(zhuǎn)發(fā)到那個等時信道?？商娲?，IP地址和端口號(源和目的地)可以用于標識同一流的分組。
取代將優(yōu)先級位的簡單存在用作建立信道的指示，可以使用稍為不同的變種?？梢詫⑻囟▋?yōu)先級用作建立信道的指示。例如，在消費品電子技術協(xié)會(CEA)標準CEA-2007優(yōu)先級映射中，優(yōu)先級1、2、4、和5是流式優(yōu)先級。(CEA-2007在802.1Q以太網(wǎng)分組中定義優(yōu)先級字段的使用，使IP以太網(wǎng)網(wǎng)絡可以同時支持不同QoS實現(xiàn)。這個文件認可三個類別的QoS最佳嘗試、優(yōu)先級路由選擇和全管理連接)。于是，只有當適配器認可那些優(yōu)先級時，可替代實施例才建立等時信道。
穿過參數(shù)化網(wǎng)絡期間優(yōu)先級的保留在無線橋接器基于HiperLAN2的情況下，數(shù)據(jù)分組將從以太網(wǎng)傳輸?shù)揭蕴W(wǎng)/IEEE 1394適配器再傳輸?shù)紿iperLAN2設備。然后在無線鏈路上將數(shù)據(jù)發(fā)送到下一個HiperLAN2設備，然后發(fā)送到IEEE 1394/以太網(wǎng)適配器，最后發(fā)送到無線鏈路另一側(cè)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡。在一個優(yōu)選實施例中，單個適配器就能夠作出以太網(wǎng)到IEEE 1394的轉(zhuǎn)換和IEEE 1394到以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)換。在接收端，利用優(yōu)先QoS使在等時信道中行進的流返回到以太網(wǎng)分段。這要求接收適配器知道將優(yōu)先級設置在什么水平上。這可以按幾種方式完成。一種方式是與分組一起攜帶整個以太網(wǎng)首標穿過HiperLAN2鏈路。在這種情況下，就像通過HiperLAN2信道隧道傳輸以太網(wǎng)分組那樣。在IEEE 1394的情況下，就像通過IEC61883/IEEE 1394信道隧道傳輸分組那樣。在轉(zhuǎn)發(fā)分組之前，需要用有關下一個LAN分段的媒體訪問控制(MAC)地址取代以太網(wǎng)目的地和源地址。在又一個實施例中，從分組中剝離以太網(wǎng)首標(下降到IP層)，然后，將它封裝在適當層(對于IEEE 1394，IEC61883)中的分組中，以便穿過等時信道傳輸。在這種情況下，可以通過發(fā)送適配器或發(fā)端應用將存在于以太網(wǎng)首標中的同一優(yōu)先級放置在IP首標中。
使IP層包括在等時信道中由于兩種不同網(wǎng)絡與適配器連接和那些網(wǎng)絡中的設備地址具有不同格式，需要一些以共同方式標識每個設備的形式。對于當今的大多數(shù)LAN，選擇的網(wǎng)絡尋址方案是因特網(wǎng)協(xié)議(IP)。IP層可以提供使任何設備可以與任何其它設備通信的公用網(wǎng)絡尋址層。這在控制方和對于穿過諸如以太網(wǎng)之類基于經(jīng)典IP的網(wǎng)絡的流式視頻是眾所周知的。然而，直到此刻，IP還未用在等時信道中。但是，本發(fā)明認識到，為了流過為控制和文件交換提供的等時信道，IP可以加上同一類型的公用網(wǎng)絡層。根據(jù)本發(fā)明的適配器的一個方面是使IP層包括在橫過包括該路徑的包括等時信道的那個部分的網(wǎng)絡的流中。這樣就不需要映射和協(xié)商。
在一個實施例中，通過定義要處在IEC-61883層的公用等時分組(CIP)首標中的新格式(FMT)代碼，可以利用IEEE 1394使IP層包括在等時信道中，IEC-61883層將分組的其余部分定義成IP分組。當前存在用于如下數(shù)據(jù)標準的代碼數(shù)字錄像機(DVCR)＝000000，運動圖像專家組(MPEG)＝100000，音頻和音樂(A&M)010000，和數(shù)字衛(wèi)星系統(tǒng)(DSS)＝100001。還存在特定銷售商可以用于發(fā)送非標準格式的兩個銷售商唯一(自由)碼。為了在等時信道中發(fā)送IP，可以建立新的工業(yè)領域?qū)Ｓ么a，或者，可以使用兩個銷售商唯一碼之一。
圖3a是在IEEE 1394等時信道中如何在IEC61883上攜帶IP層的示范性例示。在該圖中，UDP是用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議，和RTP是實時傳輸協(xié)議。在等時信道中在IEC 61883中攜帶IP、UDP和RTP與在以太網(wǎng)這一側(cè)在IP上攜帶IEC61883的消費品電子技術協(xié)會標準內(nèi)的建議相反。圖3a和3b中的示范性協(xié)議堆棧例示了這些差異。與圖3b的建議CEA堆棧排列不同，在IEC61883層上攜帶IP具有在IEC61883/MPEG2等時流中提供公用尋址信息的優(yōu)點。雖然這個例子在IP層之上示出了UDP、RTP和MPEG2-TS協(xié)議，但其它協(xié)議也是可以的，譬如，TCP和HTTP。
由于缺乏尋址信息，在IEC61883中直接傳送MPEG2不太適用網(wǎng)絡。通過使IP層包括在等時信道中，可以在穿過信道期間保留尋址信息。
在典型實施例中，在以太網(wǎng)這一方適配器處理器有必要進行一些分組分段，和由于不同網(wǎng)絡的最大分組大小，通過接收適配器處理器可以重新組裝。在一些情況下，最大以太網(wǎng)分組(～1500個字節(jié))將大于IEEE 1394/IEC61883等時信道上允許的分組。在那種情況下，在發(fā)送器上需要將分組分裂，然后在接收端需要重新組裝分組。IEC61883包含這樣做的規(guī)定。IP還包含分裂的規(guī)定，因此，可以與分組的源和目的地無關地匹配分組大小。
為了保持優(yōu)先級，以便可以在橋接器的接收端重新生成它們，源設備或發(fā)送適配器可以將IP首標的優(yōu)先級字段布居成與以太網(wǎng)首標中的優(yōu)先級相同。由于在穿過鏈路期間攜帶IP首標，優(yōu)先級信息可用在終端適配器上。
地址映射經(jīng)過LAN分段的每個分組必須具有包括在分組中的源和目的地的物理地址(或等時信道號)。對于每個LAN分段，地址轉(zhuǎn)換協(xié)議(Address ResolutionProtocol)消息(對于以太網(wǎng)，因特網(wǎng)標準文件RFC826，和對于IEEE 1394，因特網(wǎng)標準文件RFC2734)可以用于將IP地址映射成物理地址。在許多情況下，物理地址將最終成為適配器或橋接器的地址，和只代表分組到最終目的地(通過IP地址識別)的旅程中的一個跳段。RFC2734闡述如果根據(jù)1394在異步服務中發(fā)送IP分組和根據(jù)IEEE 1394發(fā)送ARP。對于等時信道，不存在這樣的文件，但根據(jù)RFC2734的ARP仍然可以用于找出目標IEEE 1394(或HiperLAN2)節(jié)點的物理地址。一旦源適配器知道目標適配器的地址，它就可以建立到那個節(jié)點的IEEE 1394/IEC61883等時信道。然后，可以利用在建立等時信道時確定的信道號，以描繪在圖3a(320)中的格式將分組向下發(fā)送到那個等時信道。如果那個節(jié)點不是最終目的地(例如，最終目的地是以太網(wǎng)節(jié)點)，那么，接收適配器在目標以太網(wǎng)上廣播ARP。目標節(jié)點以它的物理地址作為回應和適配器將流轉(zhuǎn)發(fā)到那個節(jié)點，裝載帶有適當源和目的地物理地址和帶有來自IP首標的優(yōu)先級的以太網(wǎng)首標。適配器可以將物理地址/IP地址映射信息保存在表格中，以便不需要對每個分組進行ARP。
帶寬大小改變在等時信道上發(fā)送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流的過程中尋址的一個其它方面是帶寬協(xié)商。存在許多確定適配器對預留的帶寬量的方式。最容易的方式是使帶寬成為覆蓋可能出現(xiàn)的最大值的標準化預定數(shù)。當適配器需要建立信道時，它們可以起到設置帶寬分配寄存器以提供最大帶寬的作用。然而，這不能非常有效地使用可用帶寬。另一種可能性是自適應地設置等時信道的帶寬。例如，可以將帶寬設得大一些(覆蓋所有真正視頻流)，然后，隨著適配器校正有關流的數(shù)據(jù)(例如，平均位速率、峰位速率等)，適配器可以調(diào)整預留的帶寬。
設置帶寬的另一種方法是包括允許視頻源在每個分組中聲明流的位速率的預定字段(最好，在以太網(wǎng)首標中)。這個字段可以在某個預定最小值、最大值、和最大改變量和改變區(qū)間內(nèi)變化。這種方法的一種變型是使用與出現(xiàn)在CEA-2007或Annex H pf IEEE802.1d中的不同的優(yōu)先級映射。在一種配置中，將優(yōu)先級與一些位速率(例如，1＝5Mbps，2＝10Mbps等)相聯(lián)系。但是，這種手段的一個缺點是交換器將這些數(shù)字當作優(yōu)先級來對待，這可能不是使用優(yōu)先級的最佳方式。在一個示范性實施例中優(yōu)先級和位速率聲明是獨立的。
拆卸一旦流停止，就需要拆卸等時信道以釋放帶寬。存在許多實施例。在一個實施例中，如果像前面所討論的那樣，在分組中攜帶所需帶寬，那么，可以在帶有空帶寬設置(零帶寬的設置)的流結(jié)束處發(fā)送分組。不需要任何信令的另一種可能性是，如果在指定時間期間(例如，1分鐘)內(nèi)沒有生成需要橫過等時信道的分組，就簡單地拆卸信道。因此，在這種情況下，如果在過去的一分鐘中沒有接收到特定視頻流的分組，那么，等時信道被拆卸和帶寬變成可用于其它應用。
按照另一個方面，本發(fā)明在于約束相關處理器的操作的程序存儲媒體、和處理器對通信網(wǎng)絡內(nèi)的消息的協(xié)同操作承擔的方法步驟。這些進程可以以含有或多或少有源或無源的單元的各種形式存在。例如，它們可以作為由源代碼或目標代碼、可執(zhí)行代碼形式或其它格式的程序指令組成的軟件程序而存在。上面的任何一種可以以壓縮或非壓縮形式在包括存儲設備和信號的計算機可讀媒體上具體化。示范性計算機可讀存儲設備包括傳統(tǒng)計算機系統(tǒng)RAM(隨機訪問存儲器)、ROM(只讀存儲器)、EPROM(可擦除可編程ROM)、EEPROM(電可擦除可編程ROM)、閃速存儲器、和磁盤或光盤或磁帶。無論是否是利用載波調(diào)制的，示范性計算機可讀信號都是可以配置寄宿或運行計算機程序的計算機系統(tǒng)來訪問的信號，包括通過因特網(wǎng)或其它網(wǎng)絡下載的信號。上文的例子包括分發(fā)CD ROM上的程序或通過因特網(wǎng)下載分發(fā)程序。這同樣適用于計算機網(wǎng)絡。
在通過數(shù)字處理器實現(xiàn)的進程和裝置形式中，相關編程媒體和計算機程序代碼被裝入處理器中和被處理器執(zhí)行，或者，可以被以別的方式編程的處理器引用，以便約束處理器和/或與處理器協(xié)作的其它外圍單元的操作。由于這樣的編程，處理器或計算機變成實踐本發(fā)明的方法，及其實施例的裝置。當在通用處理器上實現(xiàn)時，計算機程序代碼段將處理器配置成創(chuàng)建特定邏輯電路。這種具有程序攜帶媒體性質(zhì)、和在可操作地耦合計算、控制和交換單元的不同配置下的變型都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
上面為了例示和描述的目的給出了對本發(fā)明的討論。并且，這種描述無意將本發(fā)明限制在這里公開的形式內(nèi)。因此，與上面的原理和與相關技術的技巧和知識相稱的變型和修改都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。而且，上述所述的實施例的用意是說明實踐本發(fā)明的當前已知最佳方式和使本領域的普通技術人員能夠同樣地，或者在其它實施例中，和與他們的特定應用所需的各種各樣修正或本發(fā)明的使用一起利用本發(fā)明。我們的意圖是，將所附權利要求書解釋為在現(xiàn)有技術允許的程度上包括所有可替代實施例。
權利要求
1.一種在第一通信網(wǎng)絡和第二通信網(wǎng)絡之間傳送基于分組數(shù)字數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括如下步驟接收來自第一通信網(wǎng)絡的基于分組數(shù)字數(shù)據(jù)流，第一通信網(wǎng)絡擁有優(yōu)先化通信協(xié)議；確定與所述流的數(shù)據(jù)分組相聯(lián)系的優(yōu)先級代碼；響應所述優(yōu)先級代碼建立信道，以便將基于分組數(shù)字數(shù)據(jù)的所述流中的信息傳送到第二通信網(wǎng)絡，第二通信網(wǎng)絡擁有允許建立預留帶寬的分離信道和在預留帶寬的分離信道上通信的通信協(xié)議；和將與所述流中的所述數(shù)據(jù)分組相聯(lián)系的首標信息修改成適合通過所述建立的信道通信的格式，以便傳送到所述第二通信網(wǎng)絡。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述第一通信網(wǎng)絡是以太網(wǎng)網(wǎng)絡，和所述第二通信網(wǎng)絡至少是IEEE1394網(wǎng)絡和HiperLAN2網(wǎng)絡之一。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，修改首標信息的步驟包括將與所述數(shù)據(jù)分組相聯(lián)系的IP首標嵌入適合在擁有允許建立預留帶寬的分離信道和在預留帶寬的分離信道上通信的通信協(xié)議的所述第二通信網(wǎng)絡上傳輸?shù)姆纸M中的OSI層3首標中。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括如下步驟根據(jù)包括在所述優(yōu)先化數(shù)據(jù)分組中的優(yōu)先級值，確定所述優(yōu)先化數(shù)據(jù)分組是否需要在預留帶寬信道上傳送到與所述第二通信網(wǎng)絡相聯(lián)系的第二設備；和建立預留帶寬數(shù)據(jù)傳輸信道，以便將所述數(shù)據(jù)流傳送到所述第二設備。
5.一種在第一通信網(wǎng)絡和第二通信網(wǎng)絡之間提供基于分組的數(shù)字通信的裝置，所述裝置包括適合與第一通信網(wǎng)絡通信的第一收發(fā)器，第一通信網(wǎng)絡擁有優(yōu)先化通信協(xié)議；適合與第二通信網(wǎng)絡通信的第二收發(fā)器，第二通信網(wǎng)絡擁有允許建立預留帶寬的分離信道和在預留帶寬的分離信道上通信的通信協(xié)議；與所述第一收發(fā)器通信的處理器，用于確定與所述第一收發(fā)器接收的數(shù)據(jù)分組相聯(lián)系的優(yōu)先級代碼；進一步與所述第二收發(fā)器通信的所述處理器，用于建立預留帶寬的信道；其中，所述處理器適合執(zhí)行第一修改進程，將從所述第一收發(fā)器接收的數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)換成適合通過所述第二收發(fā)器傳送到所述第二通信網(wǎng)絡的格式；和其中，所述處理器被進一步配置成執(zhí)行第二修改進程，將從所述第二收發(fā)器接收的數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)換成適合通過所述第一收發(fā)器傳送到所述第一通信網(wǎng)絡的格式。
6.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其中，所述第一通信網(wǎng)絡是以太網(wǎng)網(wǎng)絡。
7.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其中，所述第二通信網(wǎng)絡是IEEE 1394網(wǎng)絡。
8.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其中，所述第二通信網(wǎng)絡是HiperLAN2網(wǎng)絡。
9.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其中，所述處理器根據(jù)所述第一收發(fā)器接收的所述優(yōu)先級代碼的值，確定需要建立通過所述第二收發(fā)器的預留帶寬通信信道。
10.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其中，所述第一修改進程將與從所述第一收發(fā)器接收的所述數(shù)據(jù)分組相聯(lián)系的IP首標嵌入適合在所述第二通信網(wǎng)絡上傳輸?shù)姆纸M中的OSI層3首標中。
11.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其中，所述第二修改進程從所述第二通信網(wǎng)絡接收的數(shù)據(jù)分組中剝離與所述第二通信網(wǎng)絡相聯(lián)系的數(shù)據(jù)首標；和其中，所述第二修改進程進一步將所述數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)換成適合傳送到所述的第一通信網(wǎng)絡的格式。
12.一種在第一通信網(wǎng)絡和第二通信網(wǎng)絡之間采用基于分組的數(shù)字通信的方法，所述方法包括在來自第一通信網(wǎng)絡中的第一設備的通信中檢測優(yōu)先化數(shù)據(jù)分組，第一通信網(wǎng)絡擁有優(yōu)先化通信協(xié)議；根據(jù)包括在所述優(yōu)先化數(shù)據(jù)分組中的優(yōu)先級值，確定所述優(yōu)先化數(shù)據(jù)分組是否需要在預留帶寬信道上傳送到與第二通信網(wǎng)絡中的第二設備，第二通信網(wǎng)絡擁有允許建立預留帶寬的分離信道和在預留帶寬的分離信道上通信的通信協(xié)議；建立與所述第二設備的通信以打開預留帶寬數(shù)據(jù)傳輸信道；確定所述預留帶寬數(shù)據(jù)傳輸信道已經(jīng)打開；將所述優(yōu)先化數(shù)據(jù)分組修改成適合在所述第二通信網(wǎng)絡上通信。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，所述第一通信網(wǎng)絡是以太網(wǎng)網(wǎng)絡。
14.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，所述第二通信網(wǎng)絡是IEEE 1394網(wǎng)絡。
15.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，所述第二通信網(wǎng)絡是HiperLAN2網(wǎng)絡。
16.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，所述優(yōu)先化數(shù)據(jù)分組的所述修改將與從來自第一設備的所述通信接收的所述數(shù)據(jù)分組相聯(lián)系的IP首標嵌入適合在所述第二通信網(wǎng)絡上傳送到所述第二設備的分組中的OSI層3首標中。
17.根據(jù)權利要求12所述的方法，進一步包括確定不再存在從所述第一設備接收的數(shù)據(jù)的時間和建立與所述第二設備的通信以關閉所述預留帶寬數(shù)據(jù)傳輸信道。
18.根據(jù)權利要求12所述的方法，進一步包括在沒有進一步從所述第一設備接收到通信的預定時間間隔之后，建立與所述第二設備的通信以關閉所述預留帶寬數(shù)據(jù)傳輸信道。
19.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，針對帶寬利用，監(jiān)視與所述第二通信網(wǎng)絡的所述通信，和當必要時在所述網(wǎng)絡上建立通信，以便根據(jù)所述帶寬利用修改所述預留帶寬的數(shù)量。
20.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，為了打開預留帶寬數(shù)據(jù)傳輸信道與所述第二通信網(wǎng)絡的所述通信進一步包括評估包含在所述優(yōu)先化數(shù)據(jù)分組中的數(shù)據(jù)首標部分和根據(jù)所述評估的結(jié)果請求帶寬大小。
21.一種包含控制能夠執(zhí)行根據(jù)權利要求12所述的方法的處理器的操作的代碼的計算機可讀媒體。
22.一種在第一通信網(wǎng)絡和第二通信網(wǎng)絡之間采用基于分組的數(shù)字通信的裝置，所述裝置包括適合與第一通信網(wǎng)絡通信的第一收發(fā)器，第一通信網(wǎng)絡擁有優(yōu)先化通信協(xié)議；適合與第二通信網(wǎng)絡通信的第二收發(fā)器，第二通信網(wǎng)絡擁有允許建立預留帶寬的分離信道和在預留帶寬的分離信道上通信的通信協(xié)議；適合與所述第一收發(fā)器通信和確定與所述第一收發(fā)器接收的數(shù)據(jù)分組相聯(lián)系的優(yōu)先級代碼的處理器；所述處理器還適合與所述第二收發(fā)器通信，以便建立預留帶寬的信道；其中，所述處理器適合執(zhí)行第一修改進程，將從所述第一收發(fā)器接收的數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)換成適合通過所述第二收發(fā)器傳送到所述第二通信網(wǎng)絡的格式；和其中，所述處理器還適合執(zhí)行第二修改進程，將從所述第二收發(fā)器接收的數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)換成適合通過所述第一收發(fā)器傳送到所述第一通信網(wǎng)絡的格式。
全文摘要
本發(fā)明公開了使像具有IEEE802.1q優(yōu)先級的以太網(wǎng)設備使用的那些那樣的優(yōu)先化QoS數(shù)據(jù)分組與可以在IEEE 1394、HiperLAN2或類似網(wǎng)絡的等時信道或存在等時服務的串行總線上發(fā)送的參數(shù)化數(shù)據(jù)分組適配的裝置和方法。適配器設備把基于優(yōu)先級的QoS LAN上存在優(yōu)先級作為在IEEE 1394、HiperLAN2或類似設備上建立等時信道以便傳送潛在流的指示。當適配器設備看到優(yōu)先級字段和已經(jīng)確定接觸到目標設備時，下一個分段穿過存在等時服務的LAN(例如，IEEE 1394或HiperLAN2)，適配器建立到流路徑中的下一個設備的等時信道(如果是流的第1分組)，然后，將那個分組和標記(地址和優(yōu)先級)相同的任何未來分組向下轉(zhuǎn)發(fā)到那個等時信道。適配器還被配置成以剛剛所述的方式將已在等時信道上發(fā)送的分組轉(zhuǎn)換成優(yōu)先化數(shù)據(jù)分組，以便發(fā)送到以太網(wǎng)或其它優(yōu)先化QoS設備。該適配器和該方法的另一個特征是根據(jù)信道內(nèi)的活動動態(tài)調(diào)整預留帶寬大小。
文檔編號H04L29/06GK1813459SQ200480018437
公開日2006年8月2日 申請日期2004年6月30日 優(yōu)先權日2003年6月30日
發(fā)明者托馬斯·A·斯塔爾, 羅伯特·A·羅德斯 申請人:湯姆森特許公司