CN1104124C - 以太网中第一装置向至少一第二装置传输数据包的方法 - Google Patents
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Abstract
在以太网中传输数据包时，向此数据包分配一个信息，以此信息说明对各自的数据包是否允许生成数据包的、一种人为的冲突。在采用以太网的条件下，在数据传输时保障各种实时要求因此成为可能。
Description
按IEEE(国际电气电子工程师协会)的，以下称为以太网标准的802.3标准安排的各本地计算机网是一种工艺技术，用此工艺技术经一个公共利用的串行总线连接各终端设备。通过所谓的Carrier SenseMultiple Access/Collision Detection(CSMA/CD)(载波侦听多址访问/冲突监测来调节对此总线的访问)。此以太网协议是一种所谓的合理协议，这就是说在统计的平均值上，所有连接在一个总线上的终端设备，在竞争性访问时，有相等的机遇经此总线传输它们的要传输的数据，不管要传输数据的种类如何。
在许多情况下却是有必要，将某些数据流优先于其它各数据流。在此各实例是具有各实时要求的各数据流，例如一个声音数据流或一个图象数据流，但是也有用于控制机器的报警信号。这类数据流需要某种传输时的最低质量。目前在以太网协议上却是不保障用于这样的最低质量的保证，因为在CSMA/CD协议上不可能区别数据流，并且因此也不可能不同地处理各数据流。
以太网总线是一种被动的传输媒体，呼叫处理率是分散地实现在同样按此以太网协议工作的各终端设备中的。所谓的交换以太网是一种工艺技术，在此工艺技术上，通过一种包交换代替在其它情况下通常的以太网总线，耦合按IEEE 802.3标准的各本地网络。通过所谓的以太网结实现此包交换。一个以太网结具有多个双向通道，所谓的端口。此以太网结必须通过至少一个与数据包的目标或各目标直接或间接耦合的输出端口转接输入的各数据包。如果有不同的，必须经同一个输出端口输出的输入包到达，则暂时存储这些包。为此而采用的缓冲存储器在各高负载情况下可能溢出，新到达的数据包在此情况下丢失了。
为了在各交换单元中避免各缓冲存储器中的溢出，在各以太网方法的范围内采用所谓的反压力法。在此反压力法上，当其中应存储数据包的相应的缓冲存储器已经满的时候，在各自交换单元上，在一个数据包到达其上的那个端口上生成数据包的一个人为的冲突。根据此已发送此数据包的装置中断数据包的发送，并且在一种偶然选择的时间间隔之后才重复发送尝试。虽然由此不丢失数据，数据包的运行时间却增加了直到第一个成功发送尝试的时间量，也就是不仅对于必须通过满的缓冲存储器的各连接的数据，而且对于“受制动”发送器的所有数据包均如此，不受这些数据包有何种目标的影响。
在具有实时要求的数据上，例如图象数据或声音数据，传输数据包的过长的滞后是不能接受的。必须保护带有这些要求的各数据源免不受欢迎的冲突，在此在此情况下，有时比之整个网络接口的制动宁可接受由缓冲存储器溢出引起的数据包的损失。
从文献〔1〕中公开了以太网协议的不同包格式。
本发明的任务在于，说明一种与以太网标准一致的方法，以此方法减少数据包的，不受欢迎的人为冲突。
通过如下的方法解决此问题，在以太网中从一个第一装置向至少一个第二装置传输数据包的方法，其特征在于：
-在此方法上，对于如下的情况，即交换装置中的一个缓冲存储器(PS)或此交换装置中的缓冲存储器(PS)的至少一个部分，通过已经被存储的并且还未重新读出的应传输的各数据包(DP)被写满时，和对于此缓冲存储器(PS)中的或者缓冲存储器(PS)的至少此部分中的应该存储一个其它的应传输数据包(PS)的情况，生成一个人为的冲突，并且将此通知发送此数据包(DP)的装置，并且
-在此方法上，仅在此情况下，即当此数据包(DP)含有一种对于发送此数据包(DP)的装置是允许生成一个人为冲突说明的时候，生成一个人为冲突。
在如上的方法中，对于交换装置中的一个缓冲存储器(PS)或此交换装置中的缓冲存储器(PS)的至少一个部分，仅在当此数据包(DP)含有一个对发送此数据包(DP)的装置是允许生成一种人为冲突的说明时的情况下，生成一个人为的冲突。
用此方法对那些能处理已发送数据包的人为冲突的装置进行一种选择。因此有可能，取决于在数据源上的各种应用，从数据包传输滞后方面优化各自数据源各连接的质量。
本发明的有利的各进一步发展产生于有关的各权利要求。
在本方法的一种进一步发展中有利的是，向应由一个第一装置传输的每一个数据包分配一个优先等级，并且按此优先等级标志此数据包。然后在考虑优先等级的情况下，向一个第二装置传输此数据包。
首先可发现此进一步发展的一个重大优点，它在于，例如按应传输数据流的种类进行数据包的优先化成为可能。以此方式能对各种由于在实时要求方面的，传输时的质量要求，需要一种较高优先权的数据包，保障在统计平均值上所要求的质量。
在此关联中应以此方式来理解表达方式“在统计平均值上”，可以相应于所采用的优先等级，以某种概率给出各质量要求的保障。对此的原因在于，按各数据包的优先权，例如较高优先权的各数据包优先于较低优先权的各数据包地传输这些数据包。
为了能实现一种多级的通信连接，这就是说经过多个以太网交换节点的通信连接，在本方法的一个进一步发展中有利的是，由一个第二装置接收此数据包，此装置求出分配给此数据包的优先等级，并且在此装置上在考虑优先等级条件下，又继续传输此数据包。
通过此行事方式达到本方法的一种简化，因为不必在每个交换节点中重又形成一种此数据包的完全新的优先等级和给此数据包分配此完全新的优先等级，而是仅仅求出事先分配给此数据包的优先等级，并且在下一步的处理中继续采用此优先等级。
为了向数据包分配优先等级有利的是，经数据包的种类和由此经通信连接的种类或也经数据流的种类，分析在输送给所谓以太网层的数据包中含有的信息，并在分配优先等级时考虑此分析的信息。以此方式自动地可能分析和保障数据包的种类和由此分析和保障数据流的所要求的各质量要求。
此外在本方法的一种进一步发展中对数据包进行一种访问检查是有利的，因此可以预防由过多要传输的数据包引起的，用以进行本方法的装置的过载。
此外在本方法的一种进一步发展中，将此装置的一个缓冲存储器划分成多个部分和将此缓冲存储器的每个部分各自分配给至少一个优先等级是有利的。这意味着，在缓冲存储器的相应部分中只能各自存储相应优先等级的各数据包。
如此来更进一步地改进上述进一步发展，以一种可规定的顺序从缓冲存储器各相应部分中挑选出各数据包，并传输此数据包。可以按一种任意的调度方法规定此顺序。
此外在一种进一步发展中有利的是，对于分配给一个可规定通信连接的各数据包，在整个通信连接期间，预留在连接建立阶段中商定的，在通信连接期间需要的各作业手段。以此方式可满足对于应传输数据包质量要求的显著可靠的各种保障。
在各图中表示了本发明的各实施例，以下详细叙述这些实施例。
所示的为：
图1为一个带有两个终端设备和一个交换单元的，一个通信连接各装置的简图，这些终端设备按以太网协议交换数据包；
图2为一个过程图表，在其中表示着本方法的各进一步发展；
图3a至3f为一个简图，在其中表示着以太网标准的不同协议格式和与此相连接的，用于标志数据包的不同可能性；
图4为带有几个进一步发展和各细节表示的装置的一个简图，以这些表示说明与其它各通信层的相互作用；
图5a至5f为不同的协议格式和与此相连接的，在保留以太网标准情况下实现以下所述反压力法的各种可能性；
图6为一个通信信息流程图，在其中示范地说明图1中所示各装置的一种信令和数据交换；
图7为一个简图，在其中表示将通信连接带宽分成不同优先等级的多个时间区段的，一种时间上的划分。
在图1中表示了一种示范地表示的通信连接的各装置，在此通信连接上按以太网标准进行各数据包的一种传输。
所表示的为一个第一装置A1，一个第二装置A2，以及其它各装置Ai。
在此实例情况下，第一装置A1是安排为一个以太网终端设备的。第二装置A2是安排为一个交换元件，安排为所谓的以太网交换节点(Ethernet-switch以太网开关)。一个其它的装置A1在此实例情况下是又安排为一个以太网终端设备。用一个第一标记I明确地标志每个其它的装置Ai，在此第一标记i为一个任意的自然数。
在各装置A1，A2，Ai之间存在着一种点对点的连接，在第一装置A1和第二装置A2之间通过一个第一耦合K1，并在第二装置A2和其它装置Ai之间通过一个第二耦合K2。
可是同样能够在所谓的共享以太网中，安排成为以太网终端设备的各装置是互相直接耦合的，并且不像在所谓的交换以太网中，是通过至少一个安排成为交换元素的装置来分开的。
由于以太网标准是遵循国际标准组织(ISO)的所谓层模型的，以各通信层形式的原理性表示来说明各装置。这些耦合K1，K2共同与所谓的，也称为位传输层的，物理层PHY形成物理媒体。此以太网层，例如媒体访问控制(Media-Access-Coutrol)层(MAC层)，是与此位传输层耦合的。在以太网层中实行标准化的以太网协议。按本发明的，以太网协议的扩展可以逻辑地看作为介于MAC层和其它更高的各通信层之间的一种中间层。
由此原因在图1中，此方法是表示为一个独立的层RMAC(Real TimeMedia-Access-Controll实时MAC)的。
以下称为中间层RMAC的独立层RMAC，一方面是与MAC层耦合的，并且另一方面是与其它各通信层耦合的。可将其它的各通信层理解为任意已知的传输协议，例如TCP/IP(Transport ControlProtocol/Internet Protocol传输控制协议/互联网协议)，或UDP/IP(User Datagram Protocol/Internet Protocol用户数据报协议/互联网协议)，或IPX等等。所有逻辑上装置在中间层RMAC之上的各通信层的总体，在图1中简化地称为各较高层HL。针对各较高层HL以及位传输层PHY和MAC层的各种装置的总构造，在各自使用的协议范围里是任意的。由于在此实例情况下的第二装置是安排为以太网开关的，第二装置在此情况下不具有各较高的层HL。按以太网标准这不是必要的。
即使图1中仅仅表示了三种装置，在其中实行本方法的一种通信连接可以涉及任意数目的装置，因为此以太网协议仅仅涉及一种各直接互相耦合装置的连接。
生成人为冲突(反压力法)
在以太网标准上考虑了，在一个安排为以太网开关的装置中，缓冲存储器PS或者缓冲存储器PS的一个部分也是写满的，并且应将一个数据包DP写入缓冲存储器PS或写入缓冲存储器PS的已充填部分的，对于这种情况，为此应写入的数据包DP生成一个所谓的人为的冲突，由此直接通知发送器，在当时的时间点上不能处理此数据包DP。
于是数据包DP的发送器中断数据包DP的发送，并且在一个偶然选择的时间间隔之后才重复数据包DP的发送尝试。以此方式阻止了丢失数据包DP，因为数据包DP的发送器再次完整地发送此数据包DP。
在此行事方式上，用于数据包DP的各运行时间增长了直到第一个成功的，数据包DP发送尝试的时间量，也就是不仅用于必须通过充满缓冲存储器PS的各通信连接的数据，而且是用于所有已制动的，也就是“已闭锁”发送器的数据包DP，不受此数据包DP有何种目标，或这些数据包DP属于哪个通信连接的影响。
在具有例如实时要求的应传输数据上，正如上面已说明的那样，有时不能接受过长的滞后。由此原因有利的是，保护具有这样要求的发送器免受人为生成的，不受欢迎的各数据包DP的各种冲突，因为常常是可以接受的，在数据流的这些类型上容忍各种包损失，由缓冲存储器PS和/或缓冲存储器PS的一个部分的溢流引起这些包损失，将这些包损失接受为发送器整个网络接口的一个闭锁。
按本发明如此解决此问题，对于各终端设备专门和动态地允许或禁止采用人为冲突的生成，这在以下称为反压力。
为此目的实现说明的一种自动分配，此说明涉及是否允许或不允许用于当时经MAC地址所确认终端的反压力法。为此有必要，数据包DP的例如安排为以太网开关的接收器可以发现，此数据包DP的发送器对于一种反压力法是否允许或不允许。
例如在图5a至5f中表示的包格式中可含有此信息，和/或此信息是可以各自终端设备专用地登录在数据包DP的接受器中的一个表格中的。
在图5a，5c和5e中表示了用于一种以太网数据包DP的，在图3a，3c和3e中表示的各包格式。
一个通常的以太网数据包DP例如具有以下的，在以太网标准中指出的，在此数据包DP中的各字段(请比较图3a)：
-一个目标地址字段DA，在其中说明了数据包DP接收器的地址；
-一个发送器地址字段SA，在其中说明了数据包DP发送器的地址；
-一个字段类型，它由数据包DP的接收器解释为整数，并且通常具有两个八位的长度。按字段中存在的数不同，各种各样的解释此字段类型。如果此数小于1500，则将此字段类型例如解释为长度字段，并且此余下的数据包DP相当于通常所谓的Logic-Link-Controll(逻辑链路控制)格式(LLC格式)。如果字段类型中的数却不小于1500，此数则解释为类型说明。此类型说明含有一个用于网络协议的码，此网络协议已生成下列在数据包DP中含有的信息。
在所谓的LLC格式中，由所谓的业务访问点(Service-Access-Point，SAP)，LLC业务访问点(LLC SAP)规定此网络协议。图3c中表示一种这样包格式的一个实例。在图3e中表示了LLC格式的一种变体，所谓的LLC-Subnet-Attachment-Point-Format LLC子网络连接点格式(SNAP)，在此格式上将业务访问点(SAP)固定地设在值十六进制的OA上。此网络协议在此变体上是在一个分离的字段类型(请比较图3e)中编码的。
此外所有的协议元素具有一个信息字段Info，在此信息字段中是包含此本身的，由较高各层HL送来要传输的，数据包DP中的信息的。
在这些协议格式中也安排了一种带有一个检查总和码的差错识别字段FCS。
在此方法上，例如在字段类型中安排了一个状态说明BPSTAT，用它来说明，对于数据包DP的发送器是否允许或不允许此反压力法。
在本发明的一个进一步发展中同样安排了一个流程识别子字段FID(请比较图5b，5e，5f)。即使当在此实施例中，已采用同一些字段像对各优先等级Pki已说明的那样，则却是同样在一种变体中安排了，在此协议格式中考虑其它的各字段，以便因此可以在一个数据包DP中传输两个信息。
以此方式能够，取决于各数据源上的各种应用地，从这些数据包的传输滞后方面优化各自数据源的各连接的质量。
此外此标准化的以太网协议首先具有这种缺点，通过自由访问所有连接在以太网总线上的设备，不管要传输数据的类型，按CSMA/CD协议，自由访问是对所有要传输数据包DP可能的。
这导致，对于向相应通信连接的各数据包DP的传输，提出各可规定实时要求的各信息流不能保障。
以下将不同的实时要求称为各质量特征。对于各质量特征在本文件范围内可理解为例如下列准则：
-各数据包DP的各运行时间，
-各数据包DP的各运行时间波动；
-在通信连接或各装置过载时，各数据包DP的各项损失，
-各有用数据率，等等。
为了可保障完全是应用专门的和应用专门也可自由规定的，一定的各质量特征，在一个有利的进一步发展中本方法具有下列在图2中表示的各方法步骤。
由中间层RMAC的一个较高层HL输送此要传输的数据包DP。安排下列各方法步骤用于在以太网中数据包DP的传输。
在一个第一步骤201中，向数据包DP分配任意数目优先等级PKj中的一个数量中的一个优先等级PKj。因此第二标记j明确地标志每个优先等级PKj，在此第二标记j是一个任意的自然数。
在一个其它步骤202中，相应于此优先等级PKj明确地标志此数据包DP。
在一个最后的步骤203中，将此数据包DP从在其中实施本方法的第一装置A1向第二装置A2传输。
在本方法的一个进一步发展中，安排了同样在图2中表示的其它方法步骤。
在一个其它方法步骤204中，由第二装置A2接收此数据包DP。
然后在第二装置A2中，求出205在第一装置A1中已分配给此数据包DP的优先等级PKj。
在考虑已求出优先等级PKj的情况下，在图1中表示的本实例情况下，将此数据包DP进一步传输206给其它的装置Ai。
以下，在一种可能的安排中，详述此进一步发展的各单个方法步骤。
向数据包DP分配优先等级PKJ201
向数据包DP分配优先等级PKj，一般意味着将可能是大数目的所需各质量特征复制到优先等级PKj上，通过此优先等级保障所需求各质量特征的相应联合。
即使各质量特征的数目和各性能是任意的，却已证实有利的是，为保障这些质量特征，在本方法中考虑以下的Quality of Service(服务质量)参数(QOS参数)。在本方法的范围内考虑下列四个优先等级PKj(j＝0，1，2，3)，已证实是足够的。
一个第一优先等级PK0是为一种无连接的通信连接安排的，在此通信连接上仅仅保障，用一种非专用的位速率，按最好的各种可能性取决于通信网的负荷地，没有任何保障和无连接建立地传输当时的数据包DP。因此第一优先等级PK0相当于可分配给数据包DP的最低的优先权。
一个第二优先等级PK1是为一种面对连接的通信连接安排的，在此优先等级上从统计学上保障数据包DP传输的一种有控制的滞后，就是说一种最大的滞后。在此所谓有控制滞后的业务上例如实现以下各业务特征：
-保障一种对连接需要的带宽，在后面说明的一个连接建立中要商定此带宽；
-在通信网大负荷时，在传输数据包DP时的各平均滞后，无论如何不坏于，已分配有第一优先等级PK0的各数据包DP的各种滞后；
-在通信网大负载时，数据包DP传输时的最大延迟是比第一优先等级PK0的各数据包DP的延迟显著地小；
-只要数据流的，也就是商定通信连接的各性能遵守在连接建立阶段商定的，用于各自通信连接的“通信合同”，由于各装置A1，A2，Ai的缓冲存储器PS的溢出而引起的各数据包DP的损失率是不显著的。
因此用第二优先等级PK1实现一种业务，用此业务保障带有弱的实时要求或不具实时要求的一种带宽需求。第二优先等级PK1例如适合用于带有一种一定带宽的通信连接需求的脉冲性通信。
一个第三优先等级PK2涉及一种面向连接的通信连接。对于已分配有第三优先等级PK2的各数据包DP例如安排以下的各种业务：
-实际上完整地传输大多数数据包DP；
-在大多数情况下，传输时的各数据包DP的延迟未超出用于传输各数据包DP的可规定的一个最大滞后时间。
在此关联中可以用一种方式来理解表达式“大多数数据包”，这是是一个可规定的，例如在连接建立阶段应说明的数字。例如在许多情况下已足够的是，由此“大多数数据”的值所说明的界限超过一秒内1000个传输数据包DP中的一个和更长时间区段内，10000个数据包DP中的最多一个。因此由第三优先等级PK2保障一种业务，在此业务上保障一种有控制的滞后，外加一种最大的滞后界限，以此实现一种“快速实时”业务。
一个第四优先等级PK3同样是为一个面向连接的通信连接安排的。在此相当于能分配给数据包DP的最高优先权的第四优先等级PK3上，例如保障以下各项业务；
-提供例如在连接建立期间商定的，用于通信连接的所需带宽；
-保证在传输时用于数据包DP的各可规定最大延迟时间；
-不出现因缓冲存储器PS的溢出而引起的数据包DP的各种损失。
因此，只要整个通信网例如不因通信网中的一个差错而瘫痪，在第四优先等级PK3中以一种比在其它各优先等级PK0，PK1，PK2上高很多的统计可靠性，保障在连接建立时商定的通信连接的各参数。
按所分配优先等级Pki的数据包DP标志202
可按不同方式进行如何标志包DP的方式和方法，使得数据包DP的接收器各自可以求出，哪个优先等级PKI已分配给此数据包DP。
按照各自的协议格式可以用各种各样的方式进行带有分配给数据包DP的优先等级Pki的数据包DP的标志。
在图3b中，为出自图3a的通常的协议格式，在字段类型中登录一个优先标志PM。此优先标志PM是一个明确的值，因此明确地标志此优先等级Pki。一般必须明确地为相应的优先等级预留此值。
此外在本方法的一个变体中安排了，完全不标志而是按通常以太网标准不加改变地采用最低优先权的，也就是例如第一优先等级PK0的各数据包DP。
由于可能的是，一个装置用各种各样较高层HL，例如一方面既用TCP/IP协议和另一方面也用各种各样通信连接的SPX/IPX协议工作，在本方法的一个进一步发展中有利的是，在数据包DP中安排一个其它的字段。此其它字段称为流程识别子FID。在发送此数据包DP的装置中生成此流程识别子FID。因此对于数据包DP的接收器有可能，借助此数据包DP明确地求出将数据包DP向通信连接的类型，向优先标志PM和向业务访问点的明确分配，以及求出将耦合向各较高层的明确分配。这是可能的，因为通过上述行事方式MAC发送器地址和流程识别子FID的联合在全世界都是明确的，并且因此在数据包DP的接收器中，为明确分配此数据包DP而采用此联合。
由于如上已述那样，在标志的各数据包DP上说明了字段类型的原来字段内容，必须将在其中包含的信息经所属网络协议事先分离地传输给接收器，例如给第二装置A2。这在一个下面要详述的信令阶段进行。
图3d中表示了图3c中所说明协议格式的标志。在此优先标志PM是含在字段DSAP中的，此字段通常含有较高层HL的接收器业务访问点。
此外此优先标志PM也可替代地或外加地含在一个字段SSAP中的，此字段通常含有数据包DP发送器较高层HL业务访问点的值。
流程识别子FID的字段，在此变体上同样是安排在一个进一步发展中的，外加地在此数据包DP中的。
在此图3e中表示的格式上，例如在字段类型中传输此优先标志PM(请比较图3f)。此外又考虑了一个用于此流程识别子FID的字段。在数据包DP的一个标志中转换优先标志PM和由此转换优先等级Pki说明的这种可能性仅仅表示许多实例中的一个而已。
同样在各变体中能够安排接受此信息的各个新字段。
如果对各种各样的数据流采用不同的业务访问点，则将向优先等级Pki的数据流分配写入一个表格，并且对分配给数据流的每个数据包DP分配相应的，已在此表格中确定的优先等级Pki。
如果却不是为每个数据流安排一个自己访问点的情况，则考虑通过求出已由一个TCP/IP层输送的数据包DP端口的识别号码来求取。但是也可以求出和分析其它各信息，这些信息标志分配有数据包DP的数据流，并且已在例如比TCP/IP层较高的各层生成这些信息。
这例如导致，对于曾可为此数据包DP识别所属数据流的情况，可进行到相应优先等级Pki上的一种复制，此优先等级应分配给此数据包DP。
在本方法的一个进一步发展中此外安排了，在连接建立期间各质量特征的复制是动态可配置地安排的，应该为此数据流，也即为通信链接保障这些质量特征。如果对此分配了数据包DP的数据流不实行连接建立阶段，则在最简单的情况下将第一优先等级PK0相应地分配给此数据包DP。
在下面的实例上进一步说明此装置和本方法。采用一种任意的应用ANW(请比较图4)，例如一种任意的程序作为传送协议UDP/IP协议，以便经以太网传输图象数据。
如果要传输的UDP数据流的端口号码是已知的，则可能为这些连接请求运行手段。在此由一个运行手段管理单元BMV，为一个下面说明的信令求取，对何种UDP端口号码需要哪些运行手段。
运行手段管理单元BMV例如实行一个连接建立阶段，并且明确地标志此新的通信连接。由此装置发现此标志，其办法是例如分析此UDP端口号码，并且从此端口号码出发可以求出数据包DP的通信连接和相应的优先等级Pki。
图4中表示了此装置，用它可实行例如带有几个进一步发展的本方法。
此装置，例如第一装置A1，第二装置A2以及其它装置AI具有至少一个数据包分级单元DK，一个优先权标志单元PME以及一个缓冲存储器PS。
此装置是逻辑地布置在各较高层HL和MAC层之间的。
此数据包分级单元DK是如此安排的，可进行上述的，到优先等级Pki上的各质量特征的复制。
此优先权标志单元PME是如此安排的，进行上述的标志，例如因而进行将规定的各值写入数据包DP的一定的，可规定的各数据字段。
由装置的较高各层HL输送应传输的数据包DP。在那里将数据包DP输送给数据包分级单元DK，求出用于数据包DP的优先等级Pki，并且将此数据包DP存储在缓冲存储器PS中。
在本方法的一个进一步发展中安排了，将可规定大小的缓冲存储器PS分离的各部分分配给各单个优先等级Pki。只将这些数据包DP各自写入分配给各优先等级Pki的这些分离部分中，向这些数据包分配了对应于缓冲存储器PS部分的各优先等级Pki。缓冲存储器PS的各单个部分是按先进先出原则(FIFO缓冲存储器)安排的。以此方式简单地能够在传输这些数据包DP之前，实现用于各数据包DP的一种所谓的排队。
通过装置的这种安排使得本方法的一种简单实现成为可能。
可以采用一种任意的调度方法用于从缓冲存储器PS的各部分中读出各数据包DP。在文献〔2〕中可找到关于不同调度方法的概况。
可看到的用于从缓冲存储器PS各部分中读出各数据包DP的一种很简单的算法在于，每次当为了传输数据包DP应从缓冲存储器PS读出一个数据包DP的时候，每次研究和检验缓冲存储器PS的，相当于最高优先等级的，例如相当于第四优先等级PK3的部分，是否在缓冲存储器PS的这个部分中一个数据包DP，排队等候着传输。如果不是这种情况，则递减地以优先权的下降顺序相应地找出缓冲存储器PS的下一个部分，当时下一个较低的优先Pki-1分配给此部分。在装置的一个进一步发展中，为了实行相应的调度方法安排了一种调度单元SCH。
此外在装置的一个进一步发展中安排了运行手段管理单元BMV。
此运行手段管理单元BMV例如是如此安排的，由此运行手段管理单元BMV保障下列各功能中的至少一个：
-管理各自装置A1，A2，Ai的各运行手段和/或用于传输数据包DP所采用的一个通信网的运行手段，例如缓冲存储器PS，以太网的例如应为一个通信连接预留的带宽，调度程序SCH，等等；
-对数据包DP实行一种访问检查，取决于此访问检查接转或不接转此数据包DP；
-在此装置和至少一个此装置与之耦合的其它装置之间进行一种信令。在此信令时不确定通信连接的特性，例如预留必要的带宽，以及为通信连接所保障的，用于通信连接的其它各质量特征，将当时的数据包DP分配给此通信连接。
在装置的一个进一步发展中有利的是，给运行手段管理单元BMV分配一个自己的，独立的媒体访问控制地址(MAC地址)。因此有可能不取决于余下装置，仅仅由余下装置物理耦合地实现此运行手段管理单元，并且仅仅经各耦合与此装置通信。
信令
图6中说明一种用于通信连接的可能信令，正如它例如在图1中表示的那样。
由第一装置A1发送一个连接请求(Connect-Request)到第二装置上。此连接请求含有例如目标地址DA，发送器地址SA，流程识别子FID的说明，字段类型，以及一个参数字段Tspec，在此参数字段中说明了要求哪些用于通信连接的质量特征，以及含有例如一个业务等级字段Rspec，在其中说明了要求何种业务等级，例如何种用于通信连接的优先等级Pki。
由第二装置A2将连接请求直接转接到其它装置Ai上。在一个经过多个以太网交换单元的通信连接上，应将第二装置A2理解为一个数量的交换单元，它们各自将连接请求和各相应的其它数据包DP接转到哪个终端设备上，它表现为用于通信连接的对应终端设备。
由此终端设备例如给其它装置Ai发送一个应答Connect-Reply(连接应答)，此应答在目标地址字段DA，发送器地址SA，流程识别子FID之上附加地含有一个说明Result(结果)(Suceess成功)，在此说明中指出，是否已认可或不认可所要求的通信连接。
此外在一个结果说明Reason(原因)中，说明为何例如未曾认可此通信连接的原因。例如一个原因可能在于通信网中过小可供支配的带宽之中。可以以一种可规定的方式给这些说明编码，并且这些字段因此仅仅含有任意的各数值。
将应答connect-Reply经所有的第二装置A2接转到第一装置A1上。在第一装置A1中接收应答Connect-Reply之后，以及在接收一个肯定应答之后，也就是在接收一个以已认可此通信连接的方式的应答之后，结束此前述的连接建立阶段。
随后进行有用数据的，也就是各数据包DP的，各自相应于这些数据包地例如商定优先等级Pki的，或者也有一个可自由规定优先等级Pki的本来传输，此优先等级可由发送器确定，或者此优先等级也可以各自适配地，例如取决于各自以太网交换装置的网络负荷分配给此数据包DP。
如果应该中断一个通信连接的话，则例如如此来实现这，由例如第一装置A1的发送器发送一个连接中断请求Disconnect-Request到第二装置A2上，并由第二装置A2接转到其它装置Ai上。此连接中断请求Disconnect-Request例如含有目标地址DA，发送器地址SA，以及流程识别子FID。
在位传输层上实现优先权控制的传输
在本方法的一个进一步发展中安排了，将例如在太网中或对以太网范围内的一个通信连接各自供支配的带宽，例如按已安排的优先等级Pki数目划分成许多带宽区。
带宽的每个部分准确地用于传输分配给优先等级Pki的各数据包DP，带宽的各自部分也是分配给这些数据包DP的。
以下描述完全简单的情况，在此情况下仅仅安排了两个优先等级PK0和PK1(请比较图7)。
对此情况例如安排了两个时间间隙，一个第一时间间隙ZS1和一个第二时间间隙ZS2。第一时间间隙ZS1是例如为高优先的数据，因而是为已分配第二优先等级PK1的各数据包DP考虑的，并且第二时间间隙ZS2是为已分配此低优先等级PK0的各数据包考虑的。
在此为了简化本方法，本方法的一个进一步发展中考虑了，仅仅管理第一时间间隙ZS1的大小。这意味着，有利的是，这些时间间隙ZS1，ZS2在它们的宽度上是可变地安排的。从一个可自由规定的基准时间点t0出发，由基准时间点t0和第一时间间隙ZS1的一个时间间隙长度S1之和，产生第二时间间隙ZS2的一个起始时间点。
如此来选择此时间间隙长度S1，使得可以传输所有高优先数据流的通信强度AH。在此适用：
用B表示相应以太网区段的带宽。用SF表示第一时间间隙的时间间隙长度S1的和第二时间间隙ZS2的一个时间间隙长度S2之和(SF＝S1+S2)。上述规定仅给出用于参数设计第一时间间隙长度S1的一个粗略依据。用于参数设计的，这就是说用于划分各单个时间间隙长度的一种任意规定对于行家是熟悉的。
如果存在着，对于应该高优先传输数据的，各最大滞后TDmax的各种要求的话，则例如应注意以下规定：
SF＜minTDmax(所有高优先通信连接的)+S1
此外在本方法的一个进一步发展中有利的是，例如经各可自由规定时间区段中的各时间通信信息来同步一个可自由规定的装置的基准时间点t0，也就是说，在各可自由规定的时间区段中，由一个装置向所有别的装置发送此基准时间点t0。由这些装置接收此时间通信信息，并且采用此时间通信信息作为这些装置的新的基准时间点t0。各装置的一种真正的同步在以太网中是不可能的。通过各基准时间点t0的这种周期性的更新却是实现了在各装置操作***中所含有各时钟的一种足够准确的耦合。
在本文件中已引用了以下的发表物：
〔1〕U.O.Pabrai，UNIX Internetwoiking，Artech House，Boston，London，S23，1993
〔2〕H.Zhang und D.Ferrari，Rate-Controlled Static-PriorityQueaing，Proc.Of INFOCOM’93，San Francisco，CA，April 1993
Claims (13)
1.在以太网中从一个第一装置向至少一个第二装置传输数据包的方法，其特征在于：
-在此方法上，对于如下的情况，即交换装置中的一个缓冲存储器(PS)或此交换装置中的缓冲存储器(PS)的至少一个部分，通过已经被存储的并且还未重新读出的应传输的各数据包(DP)被写满时，和对于此缓冲存储器(PS)中的或者缓冲存储器(PS)的至少此部分中的应该存储一个其它的应传输数据包(PS)的情况，生成一个人为的冲突，并且将此通知发送此数据包(DP)的装置，并且
-在此方法上，仅在此情况下，即当此数据包(DP)含有一种对于发送此数据包(DP)的装置是允许生成一个人为冲突说明的时候，生成一个人为冲突。
2.按权利要求1的方法，其特征在于：
-在此方法上，给应传输的数据包分配至少两个优先等级中的一个(201)，
-在此方法上，按照此优先等级明确标志此数据包(202)，并且
-在此方法上，在考虑分配给数据包的优先等级的情况下，将此数据包向第二装置传输(203)。
3.按权利要求1或2的方法，其特征在于，
-在此方法上，由第二装置接收此数据包(204)，
-在此方法上，求出分配给数据包的优先等级(205)，并且
-在此方法上，在考虑分配给数据包的优先等级的情况下，继续传输此数据包(206)。
4.按权利要求2的方法，其特征在于，
-在此方法上，通过数据包的种类和/或分配有此数据包的一个通信连接，分析含在此数据包中的信息，并且
-在此方法上，在考虑求得信息的情况下，进行优先等级的分配。
5.按权利要求1至2之一的方法，其特征在于，在此方法上对此数据包进行一次访问检查。
6.按权利要求1至2之一的方法，其特征在于，在此方法上，在传输数据包之前，在这些装置之间进行针对一个通信连接的一个信令，用这些装置实行本方法，并且这些装置是互相耦合的，将此数据包分配给这些装置。
7.按权利要求2和4之一的方法，其特征在于，
-在此方法上，至少给每个优先等级分配缓冲存储器(PS)的至少一个部分，并且
-在此方法上，将此数据包仅存储在缓冲存储器(PS)的此部分中，此部分是分配给也已分配给此数据包的优先等级的。
8.按权利要求7的方法，其特征在于，在此方法上，求出在缓冲存储器(PS)中已存储数据包的数目和/或求出在缓冲存储器(PS)的至少一个部分中已存储数据包的数目，在此缓冲存储器(PS)的此部分是分配给一个优先等级的，并且仅存储一个具有相应优先等级的数据包，并且用此优先等级，以一种可规定的顺序，读出和传输存储在缓冲存储器(PS)中的这些数据包。
9.按权利要求8的方法，其特征在于，在此方法上此顺序是通过优先等级以此方式来决定的，即以按各数据包的下降优先权的顺序，读出和传输这些数据包的方式。
10.按权利要求9的方法，其特征在于，在此方法上，通过一种可规定的调度方法确定此顺序。
11.按权利要求1、2、4、8、9和10之一的方法，其特征在于，在此方法上，在通信连接的开始时，为一种具有一种任意数目应传输数据包的一个通信连接，预留用于此通信连接的、可规定的运行手段。
12.按权利要求2、4、8、9和10之一的方法，其特征在于，
-在此方法上，由一个装置以可规定的各时间间隔，生成至少一个时间通信信息，并且传输到与此装置耦合的、其它各装置的至少一个部分上，
-在此方法上，此时间通信信息含有一个同步通信信息，取决于此同步通信信息求出那些用于传输当时一个可规定优先等级的各数据包而安排的时间区段。
-在此方法上，由各其它装置的至少一个部分接收此时间通信信息，
-在此方法上，分析此接收的时间通信信息，在此求出此同步时间，取决于此同步时间地求出那些用于传输当时一个可规定优先等级的各数据包，而安排的时间区段。
13.按权利要求12的方法，其特征在于，在此方法上，仅在为已分配给数据包的优先等级而安排的时间区段里，传输此数据包。
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