[发明专利]分组交换网络上的时间同步资源预留

说明书

技术领域

本发明涉及通信网络领域，并且更加准确地涉及在分组交换网络上的资源预留管理。

背景技术

如IEEE组织中的新兴标准化努力允许确实考虑在OSI第2级(链路层)的严格资源预留实现方式。然而，所有这些新的机制都不是时间相关的并且因此不允许指示当前预留的结束时间也不允许调度未来预留。

在本文献中，术语“资源”涉及表现通过给定基础结构在两个节点之间的数据流(flow)(或流(stream))的特征的所有网络变量，诸如，例如带宽、抖动和等待时间。

诸如专业视频制作和广播环境的某些环境是对时间非常敏感的环境。因此，已经提出了用分组交换网络来代替当前使用的点到点基础结构。但是，这强制考虑可以影响整体系统性能的所有等待时间。

所熟知的OSI模型(图1中示意性地示出并且由ISO组织标准化)定义了用于在七个层中实现通信设备的网络框架。层1至4负责在给定通信介质上传输数据，而层5至层7用来允许不同的应用独立于使用的通信基础结构地通信。

本发明仅考虑OSI层2，即，数据链路层。所以，此后描述的所有机制均在OSI层2中处理。

如本领域技术人员已知的，核心网络交换机(switch)是转发(forward)关于层2首标中包含的信息的业务的核心网络装备。该“转发”区别于致力于层3信息上的操作的“路由”。

这些核心网络交换机仅使用将硬件地址与它们的端口之一相关联的转发表来向被访地址(addressees)转发业务。当核心网络交换机接收到帧时，其层2首标给出硬件地址以及因而给出在转发表中相关联的条目，其指派核心网络交换机必须向其转发该帧的端口。因为它们在低层操作，所以在硬件中实现网络交换机的处理，这允许掌握它们的等待时间。

作为IEEE 802.1的一部分的IEEE 802.1音频/视频桥接(AVB)任务组(TG)针对提供将允许通过802网络的时间同步低等待时间流服务的规格。该TG包括子组“IEEE 802.1AS：定时和同步”，其针对通过合适于消费者电子应用的多数严格要求的标准层2时间同步服务定义。

802.1AS标准指定必须被使用以确保对于时间敏感应用(诸如音频和视频)满足同步需要并且跨越由LAN介质组成的传输延迟固定并且对称的桥接和虚拟桥接局域网络(诸如，例如IEEE 802.3全双工链路)的协议和例程。这包括在正常操作以及其后的网络组件的添加、移除或故障以及网络重配置期间同步时间的保持。该802.1AS标准指定使用适用于IEEE 802.1D和802.1Q标准的环境中的IEEE 1588规格。与外部提供的时间信号(例如，诸如UTC或TAI的识别的时间标准)的同步不是该标准的一部分但是也不对其排除。

IEEE 802.1AVB任务组包括致力于新的资源预留机制的两个其它子组802.1Qat和802.1Qav。

802.1Qat标准针对定义允许桥接以便确保音频/视频(AV)流所需的资源的接入控制系统。其指定可被存在的更高层机制使用的协议、例程和管理对象，这允许为遍历桥接局域网的特定业务流(traffic stream)预留网络资源。其识别到足够为交换机确定所需资源的等级的业务流，并且提供用于那些资源的动态保持的机制。

该标准提供信令协议以便使得能够对QoS确保的流的资源预留的端到端管理。信令协议促进有关网络元件中的资源预留信息的注册、注销、和保留。信令协议在需要等待时间和带宽确保的桥接局域网应用中是自动配置的必须成分。用于高质量时间敏感流的当前IEEE 802技术的应用允许用户增加他们的网络负载不知不觉地到达用户体验被负面影响的程度。为了提供确保具有鲁棒性的用于流应用的QoS能力，在传输发生之前必须保证沿着整个数据路径的网络资源的可用性。这需要用于沿着端到端的流路径发信号给资源预留的业务流描述符和协议的定义。使用多注册协议(MRP)作为该协议的基础。