DE112020002209B4

DE112020002209B4 - Emulation von Kollisionen in drahtgebundenen lokalen Netzwerken und zugehörige Systeme, Verfahren und Vorrichtungen

Info

Publication number: DE112020002209B4
Application number: DE112020002209.9T
Authority: DE
Inventors: Venkatraman Iyer; Dixon Chen; John Junling Zang; Michael Rentschler
Original assignee: Microchip Technology Inc
Current assignee: Microchip Technology Inc
Priority date: 2019-05-03
Filing date: 2020-04-08
Publication date: 2023-01-12
Anticipated expiration: 2040-04-09
Also published as: US20200351943A1; CN115022117A; CN114026825A; US20220095377A1; CN114026825B; DE112020002209T5; KR20210151948A; WO2020226836A1; US11197322B2; JP2022530680A

Abstract

Bitübertragungsschichtvorrichtung für einen Netzwerkknoten, die Bitübertragungsschichtvorrichtung umfassend:einen Puffer (1106), der konfiguriert ist, um ein Sendepaket zu empfangen, das von einer Medienzugriffssteuerungsteilschicht zur Übertragung auf einem gemeinsam genutzten Kommunikationsmedium eines drahtgebundenen lokalen Netzwerks (100, 1202) bereitgestellt wird, wobei die Bitübertragungsschichtvorrichtung konfiguriert ist, um eine Teilschicht zur Vermeidung von Kollisionen auf physikalischer Ebene, Physical Layer Collision Avoidance, PLCA, zu implementieren; undeine Steuerschaltung (1134), die konfiguriert ist zum:Erkennen (802) mindestens eines Ereignisses, das mindestens eines von Folgendem einschließt:dass (804) eine durch den Puffer (1106) gespeicherte Datenmenge mindestens eine Schwellenwertmenge ist, oderdass (808) das empfangene Sendepaket ein Präzisionszeitprotokollpaket, Precision Time Protocol Packet, PTP-Paket (808), ist, das eine variable Verzögerung auf sich nimmt; undEmulieren (812) einer Kollision an dem Netzwerkknoten durch Aktivieren eines Kollisionssignals an die Medienzugriffssteuerungsteilschicht als Reaktion auf das mindestens eine erkannte Ereignis.

Description

PRIORITÄTSANSPRUCH
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 62/842.873 und dem Titel EMULATING COLLISIONS IN AN 10SPE NETWORK, die am 3. Mai 2019 eingereicht wurde und deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf drahtgebundene lokale Netzwerke und genauer auf das Emulieren von Kollisionen in einem drahtgebundenen lokalen Netzwerk (z. B. einem lOSPE-Netzwerk).
STAND DER TECHNIK
Bei der Bereitstellung von Konnektivität mit hohen Geschwindigkeiten können zum Verbinden von Computern und externen Peripheriegeräten verschiedene Schnittstellenstandards verwendet werden. Ein weit verbreiteter, flexibler Netzwerkstandard zum Verbinden von Computern (z. B. in Local Area Networks (LANs) und Wide Area Networks (WANs) ist das Ethernet-Protokoll. Unter Ethernet-Kommunikation wird im Allgemeinen eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation innerhalb eines Netzwerks mit mehreren Endpunkten verstanden. Ethernet nutzt gemeinsam verwendete Ressourcen im Allgemeinen effizient, ist leicht wart- und rekonfigurierbar und mit vielen Systemen kompatibel.
Dokument DE 11 2019 002 669 T5 offenbart einen 10SPE-Netzwerkknoten, der einen Prozessor aufweist, einen Speicher, Anweisungen in dem Speicher, die so ausgebildet sind, dass der Prozessor Daten generiert, die an andere Knoten gesendet werden sollen, und einen Netzwerkstapelspeicher.
Dokument DE 11 2020 002 093 T5 offenbart verschiedene Ausführungsformen, die ein drahtgebundenes lokales Netzwerk (WLAN) betreffen, das ein gemeinsam genutztes Übertragungsmedium (z. B. ein lOSPE-Netzwerk) einschließt.
Dokument EP 3 618 364 A1 offenbart eine Vorrichtung der physikalischen Schicht (PHY) die mit dem IEEE 802.3-Standard kompatibel ist.
Dokument DE 10 2018 105 007 A1 offenbart ein Verfahren zur Übertragung von Daten über einen Kommunikationskanal, bei dem die Daten mit einem Übertragungsrahmen übertragen werden, wobei der Übertragungsrahmen wenigstens ein Priorisierungs-Feld (PCP) für die Festlegung der Priorität der Botschaft und ein Daten-Feld aufweist, wobei das Priorisierungs-Feld (PCP) zur Regelung des Buszugriffs durch Priorisierung der Botschaften dient.
Figurenliste
Während diese Offenbarung mit Ansprüchen endet, die bestimmte Ausführungsformen besonders hervorheben und eindeutig beanspruchen, können verschiedene Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung leichter aus der folgenden Beschreibung ermittelt werden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden, in denen:

1 veranschaulicht ein beispielhaftes Netzwerk einschließlich einem Schaltkoppler (Switch) und einer Anzahl von Knoten;
2 veranschaulicht einen beispielhaften Knoten, der eine physikalische Schicht (PHY) einschließt, die über eine Schnittstelle mit einem gemeinsam genutzten Übertragungsmedium, wie einem lOSPE-Medium, gekoppelt ist;
3 stellt eine Anzahl von Buszyklen für eine Leitung einer Teilschicht zur Vermeidung von Kollisionen auf physikalischer Ebene (PLCA-Teilschicht) gemäß einigen Ausführungsformen dar;
4 veranschaulicht ein mit einem in 3 gezeigten zweiten Buszyklus verbundenes Signalzeitdiagramm gemäß einigen Ausführungsformen;
5 stellt ein beispielhaftes Signalzeitdiagramm dar, das einem Knoten eines Netzwerks einschließlich PLCA zugeordnet ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung;
6 stellt ein Signalzeitdiagramm dar, wobei ein PTP-Paket an einem PHY eines Knotens von einem MAC des Knotens außerhalb einer Sendegelegenheit (TO) für den Knoten empfangen wird;
7 stellt in Signalzeitdiagramm dar, wobei ein PTP-Paket an einer PHY eines Knotens von einem MAC des Knotens während einer TO für den Knoten empfangen wird;
8 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Betreiben eines Netzwerks, wie eines 10SPE-Netzwerks;
9 ist ein Flussdiagramm, das ein erstes Verfahren zum Betreiben eines Netzwerkknotens gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulicht;
10 ist ein Flussdiagramm, das ein zweites Verfahren zum Betreiben eines Netzwerkknotens gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulicht;
11 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Knotens gemäß einigen Ausführungsformen;
12 stellt ein Fahrzeug dar, das ein Netzwerk einschließt; und
13 ist ein Blockdiagramm einer Rechenvorrichtung, die in einigen Ausführungsformen verwendet werden kann.

ART(EN) ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Beispiele von Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die vorliegende Offenbarung ausgeführt werden kann. Diese Ausführungsformen werden ausreichend detailliert beschrieben, um es einem Durchschnittsfachmann zu ermöglichen, die vorliegende Offenbarung auszuführen. Es können jedoch auch andere Ausführungsformen verwendet werden und Änderungen der Struktur, des Materials und des Prozesses können vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen.
Die hierin dargestellten Veranschaulichungen sollen keine tatsächlichen Ansichten eines bestimmten Verfahrens oder Systems oder einer bestimmten Vorrichtung oder Struktur sein, sondern sind lediglich idealisierte Darstellungen, die zur Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden. Die hierin dargestellten Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Ähnliche Strukturen oder Komponenten in den verschiedenen Zeichnungen können zur Vereinfachung für den Leser die gleiche oder eine ähnliche Nummerierung beibehalten; die Ähnlichkeit in der Nummerierung bedeutet jedoch nicht, dass die Strukturen oder Komponenten notwendigerweise in Größe, Zusammensetzung, Konfiguration oder einer anderen Eigenschaft identisch sind.
Die folgende Beschreibung kann Beispiele einschließen, um es einem Durchschnittsfachmann zu ermöglichen, die offenbarten Ausführungsformen auszuführen. Die Verwendung der Begriffe „beispielhaft“, „als Beispiel“ und „zum Beispiel“ bedeutet, dass die zugehörige Beschreibung erläuternd ist, und obwohl der Schutzumfang der Offenbarung die Beispiele und ihre rechtlichen Äquivalente umfassen soll, ist die Verwendung solcher Begriffe nicht dazu bestimmt, den Schutzumfang einer Ausführungsform oder dieser Offenbarung auf die spezifizierten Komponenten, Schritte, Merkmale, Funktionen oder dergleichen einzuschränken.
Es versteht sich von selbst, dass die Komponenten der Ausführungsformen, wie sie hierin allgemein beschrieben und in den Zeichnungen veranschaulicht sind, in einer Vielzahl unterschiedlicher Konfigurationen angeordnet und gestaltet werden können. Somit soll die folgende Beschreibung verschiedener Ausführungsformen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken, sondern ist lediglich repräsentativ für verschiedene Ausführungsformen. Während die verschiedenen Gesichtspunkte der Ausführungsformen in Zeichnungen dargestellt werden können, sind die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet, sofern nicht ausdrücklich angegeben.
Des Weiteren sind die gezeigten und beschriebenen spezifischen Implementierungen nur Beispiele und sollten nicht als die einzige Möglichkeit zur Implementierung der vorliegenden Offenbarung ausgelegt werden, sofern hierin nicht anders angegeben. Elemente, Schaltungen und Funktionen können in Blockdiagrammform gezeigt sein, um die vorliegende Offenbarung nicht durch unnötige Details undeutlich werden zu lassen. Umgekehrt sind gezeigte und beschriebene spezifische Implementierungen nur beispielhaft und sollten nicht als die einzige Möglichkeit zur Implementierung der vorliegenden Offenbarung ausgelegt werden, sofern hierin nicht anders angegeben. Außerdem sind Blockdefinitionen und die Aufteilung von Logik zwischen verschiedenen Blöcken beispielhaft für eine spezifische Implementierung. Es ist für den Fachmann ohne Weiteres ersichtlich, dass die vorliegende Offenbarung durch zahlreiche andere Aufteilungslösungen ausgeführt werden kann. Auf Details zu zeitlichen Erwägungen und dergleichen wurde größtenteils verzichtet, soweit solche Details für ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Offenbarung nicht erforderlich sind und innerhalb der Fähigkeiten eines Durchschnittsfachmanns liegen.
Der Durchschnittsfachmann würde verstehen, dass Informationen und Signale unter Verwendung einer Vielfalt verschiedener Technologien und Techniken dargestellt werden können. Einige Zeichnungen können Signale zur Übersichtlichkeit der Darstellung und Beschreibung als ein einzelnes Signal veranschaulichen. Es ist für einen Durchschnittsfachmann ersichtlich, dass das Signal einen Bus von Signalen darstellen kann, wobei der Bus eine Vielfalt von Bitbreiten aufweisen kann und die vorliegende Offenbarung auf einer beliebigen Anzahl von Datensignalen, einschließlich eines einzelnen Datensignals, implementiert werden kann.
Die verschiedenen veranschaulichenden logischen Blöcke, Module und Schaltungen, die in Verbindung mit den hierin offenbarten Ausführungsformen beschrieben werden, können mit einem Universalprozessor, einem Spezialprozessor, einem digitalen Signalprozessor (Digital Signal Processor, DSP), einer integrierten Schaltung (Integrated Circuit, IC), einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), einer anwenderprogrammierbaren Gatteranordnung (Field Programmable Gate Array, FPGA) oder einer anderen programmierbaren Logikvorrichtung, einer diskreten Gate- oder Transistorlogik, diskreten Hardwarekomponenten oder einer beliebigen Kombination davon, die zum Durchführen der hierin beschriebenen Funktionen ausgelegt sind, implementiert oder durchgeführt werden. Ein Universalprozessor (der hierin auch als Host-Prozessor oder einfach als Host bezeichnet werden kann) kann ein Mikroprozessor sein, alternativ kann der Prozessor jedoch ein beliebiger herkömmlicher Prozessor, Controller, Mikrocontroller oder Zustandsautomat sein. Ein Prozessor kann auch als eine Kombination von Rechenvorrichtungen, wie eine Kombination aus einem DSP und einem Mikroprozessor, eine Vielzahl von Mikroprozessoren, ein oder mehrere Mikroprozessoren in Verbindung mit einem DSP-Kern oder eine beliebige andere derartige Konfiguration implementiert sein. Ein Universalcomputer einschließlich eines Prozessors wird als Spezialcomputer angesehen, während der Universalcomputer so konfiguriert ist, dass er Rechenanweisungen (z. B. einen Softwarecode) ausführt, die sich auf Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beziehen.
Die Ausführungsformen können in Bezug auf einen Prozess beschrieben sein, der als ein Ablaufschaufbild, ein Flussdiagramm, ein Strukturdiagramm oder ein Blockdiagramm dargestellt ist. Obwohl ein Flussdiagramm operationale Handlungen als einen sequentiellen Prozess beschreiben kann, können viele dieser Handlungen in einer anderen Abfolge, parallel oder im Wesentlichen gleichzeitig durchgeführt werden. Außerdem kann die Reihenfolge der Handlungen geändert werden. Ein Prozess kann einem Verfahren, einem Thread, einer Funktion, einer Prozedur, einer Unterroutine, einem Unterprogramm usw. entsprechen. Weiterhin können die hierin offenbarten Verfahren in Hardware, Software oder beiden implementiert sein. Bei Implementierung in Software können die Funktionen als eine oder mehrere Anweisungen oder ein Code auf computerlesbaren Medien gespeichert oder übertragen werden. Computerlesbare Medien schließen sowohl Computerspeichermedien als auch Kommunikationsmedien ein, einschließlich aller Medien, welche die Übertragung eines Computerprogramms von einem Ort zu einem anderen unterstützen.
Jeder Verweis auf ein Element hierin unter Verwendung einer Bezeichnung, wie „erste/r/s“, „zweite/r/s“ usw. schränkt die Menge oder Reihenfolge dieser Elemente nicht ein, es sei denn, eine solche Einschränkung wird ausdrücklich angegeben. Vielmehr können diese Bezeichnungen hierin als ein zweckmäßiges Verfahren zum Unterscheiden zwischen zwei oder mehr Elementen oder Instanzen eines Elements verwendet werden. Ein Verweis auf ein erstes und ein zweites Element bedeutet also nicht, dass dort nur zwei Elemente eingesetzt werden dürfen oder dass das erste Element dem zweiten Element in irgendeiner Weise vorausgehen muss. Außerdem kann ein Satz von Elementen, sofern nicht anders angegeben, ein oder mehrere Elemente umfassen.
Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „im Wesentlichen“ und schließt in einem für den Durchschnittsfachmann verständlichen Ausmaß in Bezug auf einen gegebenen Parameter, eine gegebene Eigenschaft oder eine gegebene Bedingung ein, dass der gegebene Parameter, die gegebene Eigenschaft oder die gegebene Bedingung mit einem geringen Maß an Varianz, wie zum Beispiel innerhalb annehmbarer Fertigungstoleranzen, erfüllt ist. Beispielhaft kann in Abhängigkeit von dem bestimmten Parameter, der bestimmten Eigenschaft oder der bestimmten Bedingung, der bzw. die im Wesentlichen erfüllt ist, der Parameter, die Eigenschaft oder die Bedingung zu mindestens 90 % erfüllt, zu mindestens 95 % erfüllt oder sogar zu mindestens 99 % erfüllt sein.
10SPE (d. h. 10 Mbit/s Single Pair Ethernet) ist eine Spezifikation für Netzwerktechnologie, die derzeit vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) als IEEE 802.3cg™ entwickelt wird. 10SPE kann verwendet werden, um in einem Multidrop-Netzwerk eine kollisionsfreie, deterministische Übertragung bereitzustellen. In der 10SPE-Spezifikation soll eine optionale Reconciliation-Teilschicht der Physical Layer Collision Avoidance (PLCA) eingeschlossen sein, mit der physische Kollision auf einem Multidrop-Bus vermieden werden sollen.
Ein Fahrzeug, wie beispielsweise ein Automobil, ein Lastkraftwagen, ein Bus, ein Schiff und/oder ein Flugzeug, kann ein Fahrzeugkommunikationsnetzwerk (z. B. ein drahtgebundenes lokales Netzwerk, wie beispielsweise Ethernet) einschließen, das 10SPE implementieren kann. Je nach Anzahl der elektronischen Vorrichtungen im Netzwerk kann die Komplexität eines Fahrzeugkommunikationsnetzwerks unterschiedlich sein. So kann ein modernes Fahrzeugkommunikationsnetzwerk verschiedene Steuermodule zum Beispiel zur Motorsteuerung, Getriebesteuerung, Sicherheitssteuerung (z. B. Antiblockiersystem) und Emissionssteuerung einschließen. Um diese Module zu unterstützen, werden in der Automobilindustrie verschiedene Kommunikationsprotokolle verwendet.
Automobilteilnetze können eine kleine Anzahl (z. B. weniger als oder gleich acht) Knoten (z. B. PLCA-Knoten) aufweisen. Andere Anwendungen (z. B. Industrie, Server-Backplanes oder das Internet of Things) können jedoch mehr Knoten aufweisen oder erfordern. In herkömmlichen Systemen kann die Anzahl der Knoten aufgrund einer grundlegenden Konstante in PLCA begrenzt sein. Ferner kann ein Sende-First-in-First-out-Puffer (TX-FIFO-Puffer) in PLCA eine variable Verzögerung zu Teilschicht-Frames der Medienzugriffssteuerung (MAC, Media Access Control) hinzufügen, so dass in herkömmlichen Systemen die Präzisionszeitprotokollfunktionalität (PTP-Funktionalität) von MACs unbrauchbar sein kann.
Verschiedene hierin offenbarte Ausführungsformen beziehen sich auf das Emulieren von Kollisionen in einem Netzwerk (z. B. 10SPE Multidrop-Halbduplex-Teilnetz), um die PLCA-Funktionalität zu verbessern. Genauer gesagt, können sich verschiedene Ausführungsformen auf das Emulieren einer logischen Kollision in einem Netzwerk als Reaktion auf ein oder mehrere Ereignisse beziehen (z. B. wobei eine Menge an Daten, die in einem TX-FIFO-Puffer eines Knotens gespeichert ist, mindestens eine vorbestimmte Menge ist und/oder ein Paket, das an einem Knoten empfangen wird, ein Präzisionszeitprotokollpaket (PTP-Paket) ist). Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „emulierte Kollision“ auf eine Aktivierung (z. B. Übergang von einem Logikpegel Low zu einem Logikpegel High) eines Kollisionssignals (z. B. „COL“) durch eine Bitübertragungsschichtvorrichtung (PHY) eines Netzwerkknotens als Reaktion auf eine Schwellenwertmenge von Daten, die in einem Sende-First-in-First-Out-Puffer (TX-FIFO-Puffer) des Netzwerkknotens gespeichert sind, oder die Erkennung eines PTP-Pakets von einer MAC. Wenn mindestens die Schwellenwertmenge an Daten im Sende-FIFO-Puffer gespeichert ist, wird der Sende-FIFO-Puffer als voll bezeichnet. Ein PTP-Paket (Precision Time Protocol) ist ein Paket, das bei der Implementierung von IEEE 802. 1AS oder IEEE 1588 verwendet wird. Das COL kann im aktivierten Zustand (z. B. Logikpegel High) gehalten werden, bis ein vom MAC empfangenes Sendefreigabesignal (z. B. „TX_EN“) deaktiviert ist, und die PHY kann das COL-Signal nach Deaktivierung des TX EN-Signals deaktivieren. In einigen Fällen kann die Aktivierung des COL davon begleitet werden, dass ein Trägerabfragesignal (z. B. „CRS“) bis zu einer Sendegelegenheit des Netzwerkknotens aktiviert gehalten wird (z. B. in einem Logikpegel-High-Zustand).
Die Verwendung emulierter Kollisionen ermöglicht eine größere Anzahl von Knoten und ermöglicht die Handhabung des Präzisionszeitprotokolls (PTP) durch die MAC bei Verwendung von PLCA. Dies kann durch Bitübertragungsschichtvorrichtungen gemäß den hierin offenbarten Ausführungsformen erreicht werden, indem programmierte Reaktionen herkömmlicher MAC-Vorrichtungen auf Kollisionen genutzt werden, um Nicht-Kollisionsprobleme zu lösen. Dementsprechend können Bitübertragungsschichtvorrichtungen gemäß hierin offenbarten Ausführungsformen eine Kollision (z. B. unter Verwendung des COL-Signals und CRS-Signals) auf strategische Weise signalisieren, um auf der Bitübertragungsschichtseite eine größere Anzahl von Knoten und PTP-Paketen zu handhaben.
Zum Beispiel können einige Ausführungsformen ein Teilnetzwerk mit einer großen Anzahl (z. B. mehr als zweiunddreißig) von Knoten unter Verwendung von PLCA (z. B. für den Einsatz in der Industrieautomatisierung, bei Server-Backplanes und anderen) ermöglichen. Diese große Anzahl von Knoten kann durch Emulieren von Kollisionen aktiviert werden, wenn der PLCA-TX-FIFO voll ist. Wenn ein TX-FIFO des Netzwerkknotens aufgrund der Akkumulation einer relativ großen Menge von Sendedaten (z. B. TXD) von der MAC voll ist, während auf eine Sendegelegenheit des Knotens zum Senden der Sendedaten auf dem Bus gewartet wird, kann die Emulation der Kollision (Aktivierung des COL) der MAC signalisieren, dass eine Kollision aufgetreten ist, was die MAC veranlasst, bis zur Deaktivierung der COL- und CRS-Signale zu warten.
Ferner können manche Ausführungsformen ermöglichen, dass Präzisionszeitprotokollpakete (PTP-Pakete) an einer Medienzugriffssteuerung (MAC) eines Knotens unter Verwendung seiner nativen Zeitstempeleinheit gehandhabt werden, während PLCA verwendet wird. Zum Beispiel können manche Ausführungsformen es Komponenten (z. B. 10SPE-Steuerungen/Switches), die möglicherweise keine externe Zeitstempelunterstützung aufweisen, ermöglichen, PTP zu verwenden. Eine emulierte Kollision (Aktivierung des COL-Signals) bei Erfassung eines von der MAC empfangenen PTP-Frames durch die PHY verhindert die Verwendung des TX-FIFO in Verbindung mit dem PTP-Frame, wenn keine Sendegelegenheit verfügbar ist, und infolgedessen keine variable TX-FIFO-Verzögerung eingeführt wird, wodurch ermöglicht wird, dass ein entsprechendes PTP-Paket eine bekannte Verzögerung durch eine Bitübertragungsschichtvorrichtung (PHY) aufweist. Genauer gesagt ist der MAC konfiguriert, um zu warten, bis das CRS-Signal deaktiviert ist, um das PTP-Paket erneut an die PHY zu übertragen. Da die PHY das CRS-SIGNAL bei einer Sendegelegenheit der PHY deaktiviert, empfängt die PHY das erneut übertragene PTP-Paket von der MAC während der Sendegelegenheit der PHY, und das PTP-Paket kann auf einem gemeinsam genutzten Übertragungsmedium (z. B. einem lOSPE-Medium) sofort übertragen werden, ohne das PTP-Paket in irgendeiner Art von Puffer mit variabler Verzögerung zu halten.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert.
1 veranschaulicht ein beispielhaftes Netzwerk 100 mit einem Switch 102 und einer Anzahl N von Knoten 116 (z. B. Knoten 104, Knoten 106, Knoten 108 und Knoten 118 ohne Einschränkung). Zum Beispiel kann das Netzwerk 100 ein drahtgebundenes lokales Netzwerk, wie ein lOSPE-Netzwerk, einschließen, das ein Halbduplex-Multidrop-Netzwerk einschließen kann. Ferner kann zum Beispiel das Netzwerk 100 und insbesondere ein oder mehrere Knoten 116 des Netzwerks 100 eine Teilschicht zur Vermeidung von Kollisionen der physikalischen Schicht (PLCA) einschließen bzw. implementieren. PLCA ist eine Reconciliation-Teilschicht zwischen einer physikalischen (PHY) Schicht und einer Medienzugriffssteuerungsschicht (MAC-Schicht). In einigen Ausführungsformen ist die PLCA in der PHY implementiert. Netzwerk 100 kann hierin auch als „Teilnetz“ oder „Teilnetzwerk“ bezeichnet werden.
Zum Beispiel können die Knoten 116 einen oder mehrere Sensoren einschließen, und jeder der Knoten 116 kann eine eindeutige ID einschließen (z. B. Knoten 0, Knoten 1, Knoten 2, ... Knoten N). In einigen Ausführungsformen kann die Anzahl N der Knoten 116 ohne Einschränkung größer als acht sein (z. B. N > 8). Der Switch 102, der eine Reihe von Anschlüssen (z. B. Anschluss 110, Anschluss 112, Anschluss 114, die für gleiche oder unterschiedliche Geschwindigkeiten konfiguriert sind) umfasst, kann konfiguriert sein, um Daten zu empfangen und an unterschiedliche Vorrichtungen (z. B. Steuereinheiten, Sensoren (Knoten), ohne Einschränkung) zu übermitteln.
2 veranschaulicht einen beispielhaften Knoten 200 einschließlich einer Medienzugriffssteuerungsvorrichtung (MAC-Vorrichtung) 208, die sich in einer Medienzugriffssteuerungsteilschicht einer Verbindungsschicht befindet, und einer Bitübertragungsschichtvorrichtung (PHY 202), die sich in einer Bitübertragungsschicht eines drahtgebundenen lokalen Netzwerks (z. B. dem Netzwerk 100 aus 1) befindet. Die PHY 202 ist über eine Schnittstelle 206 mit einem gemeinsam genutzten Übertragungsmedium wie einem lOSPE-Medium 204 gekoppelt. Das lOSPE-Medium 204 kann ein physisches Medium einschließen, das einen Kommunikationspfad für Knoten darstellt, die Teil eines Netzwerks (z. B. Netzwerk 100) sind, einschließlich Knoten, die entsprechende Instanzen einer PHY 202 und einer MAC 208 einschließen. Als nicht einschränkendes Beispiel kann das lOSPE-Medium 204 eine einzelne verdrillte Doppelader sein, wie sie für Single Pair-Ethernet verwendet wird. Vorrichtungen, die sich in einem Basisbandnetz (z. B. ohne Einschränkung einem Multidrop-Netzwerk) befinden, verwenden das gleiche physikalische Übertragungsmedium und nutzen in der Regel die gesamte Bandbreite dieses Mediums für Übertragungen (anders ausgedrückt, ein digitales Signal, das bei der Basisbandübertragung verwendet wird, belegt die gesamte Bandbreite der Medien). Infolgedessen kann in einem Basisbandnetzwerk zu einem bestimmten Zeitpunkt nur eine Vorrichtung senden. Daher werden Medienzugriffssteuerungsverfahren verwendet, um Konflikte bezüglich des 10SPE-Mediums 204 zu handhaben.
In einigen Ausführungsformen kann einer der Knoten 116 (z. B. Knoten 104, Knoten 106, Knoten 108 und Knoten 118 (siehe 1)) den Knoten 200 einschließen. Die MAC 208 kann eine Steuerung einschließen, die über eine medienunabhängige Schnittstelle (MII-Schnittstelle 212) und/oder eine Verwaltungsdaten-Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle (MDIO-Schnittstelle 214) mit PHY 202 gekoppelt ist. Ferner kann beispielsweise die PHY 202 über eine medienabhängige Schnittstelle (MDI-Schnittstelle 210) mit der Schnittstelle 206 gekoppelt sein. Die PHY 202 kann konfiguriert sein, um unter anderem ein Kollisionssignal COL und ein Trägerabfragesignal CRS über die MII-Schnittstelle 212 an die MAC 208 bereitzustellen. Die MAC 208 kann konfiguriert sein, um, neben anderen Signalen, auch Sendedatenbits TXD (z. B. TXD0-TXD3) und ein Sendefreigabesignal TX_EN an die PHY 202 bereitzustellen. Da die MAC 208 konfiguriert ist, um Verbindungsschichtoperationen durchzuführen, ist die PHY 202 dazu konfiguriert, die TXD- und TX EN-Signale von der MAC 208, die eine Verbindungsschicht ist, zu empfangen.
Gemäß mindestens einigen Ausführungsformen kann ein Netzwerk (z. B. Netzwerk 100) eine Medienzugriffssteuerung mit Mehrfachzugriff mit Trägerprüfung und Kollisionserkennung (CSMA/CD) verwenden. Ferner kann in einigen Ausführungsformen eine PLCA verwendet werden (z. B. um eine physische (elektrische) Kollision zu vermeiden).
Während eines betrachteten Betriebs eines Netzwerks kann ein Beacon (z. B. erzeugt über einen Master-Knoten) einen Buszyklus initiieren, und jeder Knoten des Netzwerks hat eine Sendegelegenheit (TO) (z. B. 2 Bytes), wobei die TO während des Buszyklus in der Reihenfolge ihrer ID (d. h. in einer Round-Robin-Weise) vergeben werden kann. Genauer gesagt kann der Knoten 0 (z. B. ein Master-Knoten) (Knoten 104) eine TO, gefolgt von einer TO für Knoten 1 (Knoten 106), gefolgt von einer TO für Knoten 2 (Knoten 108), gefolgt von einer TO für Knoten N (Knoten 118) (1) usw. aufweisen.
3 zeigt eine Reihe von Buszyklen 300 einer Leitung 346 (z. B. das lOSPE-Medium 204 aus 2) einer Teilschicht zur Vermeidung von Kollisionen auf physikalischer Ebene (PLCA-Teilschicht) gemäß einigen Ausführungsformen. Insbesondere veranschaulicht 3 einen ersten Buszyklus 348 und einen zweiten Buszyklus 350. Die Buszyklen 300 schließen eine Vielzahl von Zeitschlitzen 352 (z. B. Zeitschlitz 302 bis Zeitschlitz 332) der Leitung 346 ein. Die Zeitschlitze 352 sind jeweils mit einer Nummer versehen (z. B. 0, 1, 2, 3, 4, N, wobei die Nummer N um eins kleiner ist als eine Anzahl von Netzwerkknoten), die einem von verschiedenen Netzwerkknoten (z. B. Knoten 0, Knoten 1, Knoten 2, Knoten 3, Knoten 4, ... Knoten N, zum Beispiel die Knoten 116 von 1) entspricht, der während des jeweiligen der Zeitschlitze 352 kommunizieren soll. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Nummer N sieben (7) sein, was acht (8) Netzknoten entspricht. Die Knoten 116 können diese Netzwerkknoten einschließen. Außerdem geht aus 3 hervor, ob die Kommunikation in jedem der Buszyklen 300 ein Beacon 338, Stille 340, Daten 342 oder ein Commit-Signal 344 einschließt. Beispielsweise kann, wie in 3 gezeigt, von einem Knoten 0 (z. B. einem Master-Knoten) jeweils während des Zeitschlitzes 302, des Zeitschlitzes 304 und des Zeitschlitzes 306 ein Beacon 338 gesendet werden. Außerdem kann es auf der Leitung 346 während der Zeitschlitze 308 bis 326 jeweils Stille 340 geben (d. h. während der Zeitschlitze 306 bis einschließlich 326 werden keine Daten übertragen). Ferner kann im Zeitschlitz 332 ein Commit-Signal 344 gesendet werden (d. h. von einem Knoten 3, um z. B. vor dem Senden eines Datenpakets 342 den Bus zu reservieren). Während des Zeitschlitzes 328 und des Zeitschlitzes 330 werden möglicherweise Daten 342 gesendet. Genauer gesagt kann ein Knoten 1 während des Zeitschlitzes 328 die Daten 342 senden und ein Knoten 3 kann während des Zeitschlitzes 330 die Daten 342 senden.
Während der jeweiligen Buszyklen 300 kann der Master-Knoten (Knoten 0) ein Beacon 338 aussenden, auf den ein oder mehrere Zeitschlitze 352 für jeden der Knoten (Knoten 0 bis Knoten n) folgen. Wie in 3 gezeigt, schließt der erste Buszyklus 348 Zeitschlitz 302, in dem Beacon 338 vom Knoten 0 gesendet wird, dann Stille 340 für Zeitschlitz 308 bis Zeitschlitz 314, während derer Knoten 0 bis Knoten N still bleibt (d. h. Stille 340 während Zeitschlitz 308, der Knoten 0 entspricht, Zeitschlitz 310, der Knoten 1 entspricht, den Zeitschlitzen 312, die den Knoten 2 bis N-1 entsprechen, und Zeitschlitz 314, der Knoten N entspricht), ein. Es sollte beachtet werden, dass, wenn jeder der Knoten während des Buszyklus nur eine Mindestzeitschlitzlänge 336 einnimmt, wie dies beim ersten Buszyklus 348 der Fall ist, der Buszyklus eine Mindestbuszykluslänge 334 aufweisen wird, wie in Bezug auf den ersten Buszyklus 348 gezeigt.
Nach dem ersten Buszyklus 348 kann der zweite Buszyklus 350 erfolgen. Während des zweiten Buszyklus 350 kann der Master-Knoten (z. B. Knoten 0) Beacon 338 während des Zeitschlitzes 304 aussenden, dann Stille 340 während des Zeitschlitzes 316 mit Mindestzeitschlitzlänge 336, der dem Knoten Null entspricht. Der zweite Buszyklus 350 schließt vom Knoten 1 während des Zeitschlitzes 328 übertragene Daten 342 ein, dann Stille 340 für den Zeitschlitz 318, der dem Knoten 2 entspricht. Bei Zeitschlitz 332 schließt der zweite Buszyklus 350 ein Commit-Signal 344 ein (z. B. um vor dem Senden eines Datenpakets 342 den Bus zu reservieren), gefolgt vom Zeitschlitz 330, der die vom Knoten 3 übertragenen Daten 342 trägt. Der zweite Buszyklus 350 schließt ferner Stille 340, die jeweils während Zeitschlitz 320, der dem Knoten 4 entspricht, Zeitschlitzen 322, die den Knoten 5 bis Knoten N-1 entsprechen, und Zeitschlitz 324, der dem Knoten N entspricht, übertragen wird. Ein zusätzlicher Beacon 338 im Zeitschlitz 306 und einzelne Knotenübertragungen, die mit dem Knoten Null im Zeitschlitz 326 beginnen, veranschaulicht als Stille 340, folgen dann auf den zweiten Buszyklus 350.
4 veranschaulicht ein mit dem in 3 gezeigten zweiten Buszyklus 350 (z. B. der PLCA-Teilschicht) verbundenes Signalzeitdiagramm 400 gemäß einigen Ausführungsformen. Als nicht einschränkendes Beispiel kann das Signalzeitdiagramm 400 einem Bus mit acht Knoten zugeordnet sein. Das Signalzeitdiagramm 400 veranschaulicht die Leitungssignale 424 auf der Leitung 346 von 3, sowie die Signale 420 des Knotens 1, die Signale 422 des Knotens 3 und aktuelle Knotenkennungsinformationen (curID-Informationen) 442. In einigen Ausführungsformen kann die PHY eines oder mehrerer Knoten die curID-Informationen 442 in einem Datenspeicher 418 (z. B. Datenregister, flüchtiger Datenspeicher, nichtflüchtiger Datenspeicher) speichern, um es der PHY zu ermöglichen, zu verfolgen, welcher Knoten derzeit eine Sendegelegenheit hat. Die Signale 420 des Knotens 1 schließen Signale einer MII-Schnittstelle (z. B. MIT-Schnittstelle 212 aus 2) einschließlich Sendefreigabesignalen (TXEN-Signale 426 von einer MAC) auf einer TXEN-Leitung 402, Sendedatensignale (TXD-Signale 428) auf einer TXD-Leitung 404, Trägerabfragesignale (CRS-Signale 430 zur MAC) auf einer CRS-Leitung 406 und Kollisionserkennungssignale (COL-Signale 432) auf einer COL-Leitung 408 ein. In ähnlicher Weise schließen die Signale 422 des Knotens 3 Signale einer MII-Schnittstelle (z. B. MIT-Schnittstelle 212 von 2) einschließlich des TXEN-Signals 434 auf einer TXEN-Leitung 410, des TXD-Signals 436 auf einer TXD-Leitung 412, des CRS-Signals 438 auf einer CRS-Leitung 414 und des COL-Signals 440 auf einer COL-Leitung 416 (z. B. einer MII-Schnittstelle zwischen der PHY und der MAC des Knotens 3) ein. Die curID-Information 442 gibt eine Kennung an, die angibt, welcher der Knoten (z. B. Knoten 0 bis Knoten 7) für die Übertragung von Daten 342 auf der Leitung 346 vorgesehen ist (d. h., welchem Knoten derzeit eine Sendegelegenheit zugewiesen ist).
4 veranschaulicht ein Beispiel einer Signalisierung einer PHY von Knoten 3 als Reaktion auf eine logische Kollision zwischen Knoten 3-Kommunikationen und Knoten 1-Kommunikationen und eine Reaktion der MAC von Knoten 3 auf die Kollisionssignalisierung der PHY von Knoten 3. Obwohl 4 keine emulierte Kollision veranschaulicht, veranschaulicht 4 die programmierte Antwort der MAC von Knoten 3 auf eine Kollision, die durch die PHY von Knoten 3 signalisiert wird, um zu veranschaulichen, wie eine MAC auf eine emulierte Kollision antworten wird. Diese programmierte Antwort der MAC auf Kollisionssignalisierung von der PHY wird in nachstehend erörterten Ausführungsformen vorteilhaft genutzt. In diesem Beispiel haben ein erster Knoten (Knoten 1 einschließlich PHY Nr. 1) und ein dritter Knoten (Knoten 3 einschließlich PHY Nr. 3) Daten, die in ihrem jeweiligen Sende-FIFO als Sendedaten 342 übertragen werden sollen, und andere Knoten sind still. In diesem Beispiel kann Knoten 1 seine Übertragung verzögern, bis sein eigener Zeitschlitz (Sendegelegenheit) verfügbar ist, und Knoten 3 kann während des Zeitschlitzes, in dem Knoten 1 sendet, eine Kollision melden.
Wie in 4 veranschaulicht, sendet der Knoten 0 nach einem vorhergehenden Buszyklus (z. B. dem ersten Buszyklus 348 von 3), der mit einem durch die curID-Information 442 bezeichneten Knoten 7 auf dem Datenspeicher 418 endet, ein Beacon 338 über die Leitung 346. Nach einer Bestimmung durch die curID-Information 442 auf dem Datenspeicher 418 des Knotens 0, eine Sendegelegenheit auf der Leitung 346 zu haben, gibt die curID-Information 442 Knoten 1 an, und Knoten 1 sendet Daten 342 auf der Leitung 346. Während Knoten 1 die Daten 342 auf der Leitung 346 sendet, versucht der MAC von Knoten 3, die Daten 342 als TXD-Signale 436 auf der TXD-Leitung 412 zu senden. In der PLCA verfolgt die MAC keine Sendegelegenheiten, und infolgedessen wird die MAC nicht darüber informiert, wann eine Sendegelegenheit ihres Knotens auftritt. Dementsprechend kann die MAC dem PHY während einer beliebigen Sendegelegenheit eines beliebigen Knotens Sendedaten zur Verfügung stellen. In diesem Beispiel setzt die MAC des Knotens 3 gerade das TX EN-Signal 434 auf der Leitung 410 durch und stellt Daten 342 über die TXD-Leitung 412 als TXD-Signale 436 an die PHY des Knotens 3 bereit, während der Knoten 1 Daten auf der Leitung 346 überträgt.
Da der Knoten 1 derzeit Daten 342 auf der Leitung 346 sendet, ergibt sich jedoch eine logische Kollision (d. h. das mit dem Knoten 3 verbundene COL-Signal 440 geht auf High über und in den TXD-Signalen 436 der TXD-Leitung 412 wird ein Störsignal JAM 444 durchgesetzt). Anders ausgedrückt versucht die MAC von Knoten 3, Daten 342 zu senden, jedoch sendet Knoten 1 die Daten 342, was zu einer logischen Kollision (d. h. COL-Signale 440, die Knoten 3 zugeordnet sind, gehen auf High über) und einem Störsignal JAM 444 führt. Das Störsignal ist ein 32-Bitsignal, das von der MAC zur PHY auf der TXD-Leitung 412 gesendet wird, um anderen Knoten anzuzeigen, das Paket zu verwerfen. Als nicht einschränkende Beispiele kann ein Störsignal JAM 444 vier Bytes oder eine Anzahl von Bytes im Bereich von vier bis sechs Bytes einschließen. Infolgedessen kann, falls die PHY die Daten 342 und das Störsignal JAM 444 in einem Puffer speichert und später ein Paket, das die Daten 342 und das Störsignal JAM 444 einschließt, auf der Leitung 346 überträgt, das Vorhandensein des Störsignals JAM 444 in dem Paket den anderen Knoten anzeigen, dass das Paket verworfen werden sollte.
Während das CRS-Signal 438 der CRS-Leitung 414 des Knotens 3 auf High verbleibt, beendet der Knoten 1 das Senden der Daten 342 auf der Leitung 346 und die curID-Information 442 gibt Knoten 2 an. Die curID-Information 442 gibt dann Knoten 3 an. Anschließend gehen die CRS-Signale 438 der Knoten 3-Signale 422 von High 446 auf Low 448 über, woraufhin Knoten 3 auf der Leitung 346 ein Commit-Signal 344 und Daten 342 senden kann. Wie in 4 veranschaulicht, ist das dem Knoten 3 zugeordnete CRS-Signal 438 auf High gesetzt, um eine MAC des Knotens 3 bis zu ihrem Zeitschlitz (d. h. curID-Information 442 = 3) am Senden zu hindern. Anschließend wird das dem Knoten 3 zugeordnete CRS-Signal 438 auf Low gesetzt, um es dem MAC des Knotens 3 zu ermöglichen, ein Paket auf der TXD-Leitung 412 (nach einer Lücke zwischen Paketen) zu liefern. Dementsprechend hat die PHY 202 von Knoten 3 das CRS-Signal 438 während der stillen Periode von Knoten 2 auf High gehalten, bis eine TO der PHY (PHY Nr. 3) erreicht wurde, woraufhin die PHY des Knotens 3 das Commit-Signal 344 auf Leitung 346 übertragen hat und das CRS-Signal 438 an die MAC des Knotens 3 deaktiviert hat. Es wird darauf hingewiesen, dass bei PLCA Daten an einem Knoten über die Leitung 346 von anderen Knoten während einer Kollision (COL) und oder einer Störung (JAM) empfangen werden können. Obwohl in diesem Beispiel eine logische Kollision vorliegt (MAC von Knoten 3 versucht, Daten zu übertragen, während Knoten 1 Daten während seiner Sendegelegenheit überträgt), liegt keine physische Kollision vor (PHY des Knotens 3 sendet die von der MAC auf der Leitung 412 empfangenen Daten 342 während der Übertragung des Knotens 1 nicht), und die Übertragung von Knoten 3 erfolgt nach (z. B. unmittelbar nach) der Übertragung von Knoten 1 ohne zusätzliche Verzögerung (z. B. MAX Backoff + Latenzzeit < MIN Paketgröße). Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „logische Kollision“ auf eine Übertragung, durch eine MAC zu einer PHY, von Sendedaten, die an ein gemeinsam genutztes Übertragungsmedium übertragen werden sollen, während ein anderer Knoten auf dem gemeinsam genutzten Übertragungsmedium sendet.
Wie in 4 gezeigt, kann mehr als ein Knoten Daten 342 von seiner MAC empfangen, jedoch kann ein Knoten die Daten 342 auf der Leitung 346 erst bei seiner Sendegelegenheit übertragen. Daher kann der Knoten die Daten 342 in einem lokalen (Sende-) FIFO („Verzögerungsleitung“) speichern („Store-and-Forward“), die sich in der jeweiligen PHY 202 befindet, bis der Zeitschlitz des Knotens auftritt. Zum Beispiel kann ein FIFO so programmiert werden, dass er 49,5 Bytes oder weniger Speicherplatz oder 64 Bytes oder weniger Speicherplatz einschließt, was auch der Größe eines minimalen Ethernet-Pakets entsprechen kann. Die Auswahl von 49,5 Bytes oder weniger Speicherplatz für den FIFO kann verhindern, dass der FIFO ein gesamtes Paket speichert (das z. B. 64 Bytes einschließen kann, ohne Einschränkung). Infolgedessen kann, da der Store-and-Forward im Allgemeinen auf der Grundlage der Speicherung eines gesamten Pakets in dem FIFO arbeitet, der Store-and-Forward-Vorgang verhindert werden, wenn der FIFO-Speicher programmierbar auf 49,5 Bytes oder weniger eingestellt ist. Wenn zum Beispiel eine Anzahl von Knoten in einem Netzwerk relativ hoch ist (und somit z. B. eine Zeitdauer zwischen TOs eines Knotens relativ lang ist) und/oder eine Zeitdauer vor der TO eines Knotens liegt (z. B. liegt die TO eines Knotens spät in einem Zyklus) (d. h. je nach ID des Knotens) kann eine Verzögerungsleitung (ein TX-FIFO) des Knotens voll werden (z. B. programmierbar auf 49,5 Bytes oder weniger oder 64 Bytes oder weniger eingestellt, ohne Einschränkung) oder nahezu voll werden. Selbst bei nur zwei Knoten kann ein Buszyklus beispielsweise bis zu 256 TOs einschließen (z. B. entsprechend einem ID-Bereich). Dies kann zu zahlreichen Problemen führen, wie etwa, dass ein Puffer in einer PHY eines Knotens voll wird und späte Kollisionen am Knoten erkannt werden. Eine späte Kollision ist eine Kollision, die zu einem späteren Zeitpunkt während einer Paketübertragung von MAC zu PHY eintritt, als nach einem maßgebenden Standard zulässig ist. Als nicht einschränkendes Beispiel kann ein Schwellenwert für späte Kollisionen programmierbar auf weniger als oder gleich 49,5 Bytes oder 64 Bytes eingestellt werden. In der PLCA sollte eine FIFO-Tiefe mindestens einer TO-Länge multipliziert mit einer Anzahl von Knoten entsprechen. Dementsprechend kann das Emulieren einer Kollision ohne Einschränkung der FIFO-Tiefe (z. B. Einschränkung der FIFO-Tiefe auf weniger als ihre volle Kapazität) zu einer späten Kollision führen. Dies kann auftreten, da, wenn die FIFO-Tiefe größer ist als der Schwellenwert für späte Kollisionen, der durch einen maßgebenden Standard festgelegt ist, der FIFO möglicherweise erst dann voll wird, nachdem die Menge an Daten des Schwellenwerts für späte Kollisionen bereits übertragen wurde. Eine FIFO-Tiefe ist eine maximale Datenmenge, die der FIFO speichern kann. In einigen Ausführungsformen kann die FIFO-Tiefe auf den Schwellenwert für späte Kollisionen beschränkt sein (z. B. ohne Einschränkung kleiner oder gleich 49,5 Bytes oder 64 Bytes). Es ist jedoch möglich, dass zugelassen wird, dass die FIFO-Tiefe variiert, was bedeutet, dass die FIFO-Tiefe steuerbar sein kann. Infolgedessen können unterschiedliche Knoten unterschiedliche FIFO-Tiefen verwenden, einschließlich eines Knotens, der zu verschiedenen Zeiten unterschiedliche FIFO-Tiefen verwendet.
4 veranschaulicht das Zusammenwirken des TXEN-Signals 434, des TXD-Signals 436, des CRS-Signals 438 und des COL-Signals 440. Zum Beispiel wird das CRS-Signal 438 immer dann aktiviert, wenn die PHY Aktivität auf der Leitung 346 erkennt (z. B. ein auf der Leitung 346 erfasster Träger), wenn Daten in einen FIFO der PHY geschrieben werden oder wenn das TX_EN-Signal 434 aktiviert wird. In 4 wird das CRS-Signal 438 als Reaktion darauf aktiviert, dass die Daten 342 aus dem TXD-Signal 436 in einen FIFO der PHY geschrieben werden, oder als Reaktion auf die Aktivierung des TX EN-Signals 434 außerhalb einer TO. Nach einer Aktivierung des COL-Signals 440 wird das CRS-Signals 438 bis zu einer nächsten Sendegelegenheit des Knotens aktiviert gehalten. Das COL-Signal 440 wird als Reaktion auf eine Erkennung, durch die PHY, dass ein anderer Knoten (z. B. Knoten 1) bereits Daten 342 auf der Leitung 346 überträgt und dass der MAC Daten 342 auf der TXD-Leitung 412 überträgt, aktiviert. Dementsprechend hält die PHY des Knotens 3 das CRS-Signal 438 bis zur TO des Knotens 3 auf High. Als Reaktion auf das COL-Signal 440 stellt die MAC die Übertragung von Daten auf der TXD-Leitung 412 zurück. Während das CRS-Signal 438 aktiviert ist, wartet die MAC mit dem Bereitstellen von Sendedaten 342 an die PHY. Bei der TO des Knotens 3 geht das CRS-Signal 438 auf Low über, was der MAC signalisiert, dass die TO des Knotens 3 angekommen ist und der Knoten 3 Daten übertragen kann. Die PHY stellt das Commit-Signal 344 an die Leitung 346 bereit, um anzuzeigen, dass der Knoten 3 die Daten 342 während seiner TO übertragen wird, und die MAC aktiviert das TXEN-Signal 434 und liefert Daten 342 an die PHY. Die PHY stellt die Daten 342 nach dem Commit-Signal 344 an die Leitung 346 bereit.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung kann eine Kollision („COL“) als Reaktion darauf emuliert werden, dass sich ein TX-FIFO-Puffer einem vollen Zustand nähert oder diesen erreicht. Mit anderen Worten kann als Reaktion darauf, dass eine Datenmenge, die in einem TX-FIFO-Puffer gespeichert ist, mindestens eine vorbestimmte Schwellenwertmenge ist (z. B. wird das Sende-FIFO als voll betrachtet, obwohl es möglicherweise physisch nur nahezu voll ist), eine Kollision emuliert werden. Wie zuvor erörtert, kann nach der Aktivierung eines COL-Signals (z. B. COL-Signal 440) das CRS-Signal (z. B. CRS-Signal 438) bis zur nächsten TO des Knotens aktiviert bleiben, was die MAC veranlasst, dem PHY keine Sendedaten bereitzustellen. Dementsprechend veranlasst das Aktivieren des COL-Signals als Reaktion darauf, dass sich der TX-FIFO-Puffer einem vollen Zustand nähert oder diesen erreicht, die MAC dazu, dem bereits vollen TX-FIFO-Puffer der PHY keine weiteren Sendedaten mehr bereitzustellen. Zum Beispiel kann die vorbestimmte Schwellenwertmenge programmierbar auf gleich oder weniger als etwa 49,5 Bytes oder 64 Bytes eingestellt werden. In einigen dieser Ausführungsformen können eine Trägerprüfung CRS und eine Kollision COL über eine Schnittstelle geltend gemacht werden, die eine exklusive Kollisionssignalisierung (d. h. unter Verwendung einer dedizierten Leitung zum Signalisieren, dass eine Kollision erkannt wurde, wie z. B. einer dedizierten Leitung für COL, in einer MII-Schnittstelle ohne Einschränkung) von PHY zur MAC (z. B. COL einer MII-Schnittstelle) bereitstellt, um zu verhindern, dass weitere Daten 342 von der MAC zu ihrer PHY übertragen werden.
5 zeigt ein beispielhaftes Signalzeitdiagramm 500, das einem Knoten eines Netzwerks einschließlich PLCA zugeordnet ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung. Das Signalzeitdiagramm 500 zeigt Sendegelegenheiten (TO 502 einschließlich eines Beacons 526 und TO 0 bis TO 30), ein CRS-Signal 504, das einer Trägerprüfung CRS eines Knotens zugeordnet ist, und ein COL-Signal 510, das einer Kollision COL am Knoten zugeordnet ist. Das Signalzeitdiagramm 500 stellt zudem Handlungen einer MAC (MAC-Aktion 506) und einer PHY (PHY-Aktion 508) des Knotens dar.
Im Signalzeitdiagramm 500 überträgt 530 die MAC zu Beginn von TO Nr. 5 Daten an die PHY, die PHY puffert 528 die von der MAC empfangenen Daten und die PHY schaltet ein CRS-Signal 504 für die Trägerprüfung als Reaktion darauf, dass die PHY 528 die Daten von der MAC puffert, auf High. Ferner kann in diesem Beispiel als Reaktion darauf, dass ein Puffer (z. B. ein Sende-FIFO-Puffer (TX-FIFO-Puffer)) der PHY voll oder nahezu voll wird (z. B. bei einem Puffer-voll-Schwellenwert 534), eine Kollision emuliert werden (wie durch Kollisionsemulation 524 dargestellt), d. h. das COL-Signal 510 wird aktiviert. Ferner wartet die MAC 512 (z. B. in einem Abwarte-Zustand) darauf, dass das CRS-Signal 504 für die Trägerprüfung auf Low übergeht (z. B. als Reaktion auf das Eintreffen der nächsten TO des Knotens bei TO Nr. 30), und nach einer Lücke zwischen den Paketen (IPG 514) sendet 516 die MAC Daten. Nachdem das COL-Signal 510 der Kollision und das CRS-Signal 504 für die Trägerprüfung auf Low übergegangen sind, kann die PHY ferner den Bus reservieren (durch Übertragen eines Commit-Signals, Commit 520 auf der Leitung) (d. h. um zu verhindern, dass andere PHYs anderer Knoten den Bus reservieren, während auf das IPG 514 gewartet wird). Nach der IPG 514 kann die PHY 522 die Daten übertragen.
Das Emulieren einer Kollision als Reaktion darauf, dass sich ein TX-FIFO einem vollen Zustand nähert oder diesen erreicht, kann eine Wahrscheinlichkeit von Problemen im Zusammenhang mit der TX-FIFO-Datenspeicherung verhindern oder verringern. Daher kann diese Ausführungsform zusätzliche Knoten (z. B. PCLA-Knoten) (z. B. in einem Teilnetzwerk) ermöglichen. Zum Beispiel können verschiedene Ausführungsformen eine große Anzahl von Knoten (z. B. > 32 Knoten) in einem 10SPE-Teilnetzwerk mit PLCA ermöglichen.
Ein weiteres Problem im Zusammenhang mit 10SPE-Netzen kann mit der Verwendung von Präzisionszeitprotokollpakete (PTP-Pakete) zusammenhängen, bei denen es sich um zeitabhängige Pakete handelt. Für PTP können Zeitstempel, auf die an einer MII-Schnittstelle verwiesen wird, eine feste Verbindungsverzögerung annehmen. PLCA schließt jedoch eine variable Verzögerung ein. Daher kann ein PTP-Paket in einer PHY von einer variablen Verzögerung betroffen sein (z. B. aufgrund des TX-FIFO). Somit konnten herkömmliche Systeme PLCA und PTP nicht zusammen verwenden. Das Emulieren einer Kollision als Reaktion auf eine Erkennung eines von der MAC empfangenen PTP-Pakets durch eine PHY kann die MAC veranlassen, das PTP-Paket zurückzustellen und während einer TO des Knotens erneut zu übertragen, um eine mit dem FIFO-Puffer der PHY verbundene Verzögerung zu vermeiden.
Gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung kann eine Kollision emuliert werden, um es einer MAC eines Knotens zu ermöglichen, die PTP-Taktsynchronisation unter Verwendung seiner nativen Zeitstempeleinheit zu handhaben. Genauer gesagt, kann, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, ein PTP-Paket von einer PHY an einem Knoten erkannt werden und als Reaktion auf die Erkennung eines PTP-Pakets, das von einer variablen Verzögerung durch einen FIFO-Puffer betroffen sein kann, kann eine Kollision an dem Knoten emuliert werden (z. B. so, dass es keine Verzögerung durch einen Sende-FIFO-Puffer des Knotens für das Paket gibt, wenn es nach der Kollision erneut versucht wird, und es folglich eine feste Verzögerung durch die PHY des Knotens für das erneut versuchte Paket gibt). Genauer gesagt wird, statt das PTP-Paket in dem FIFO-Puffer zu halten, bis eine TO des Knotens zu einer variablen Verzögerung in Bezug auf einen Zeitstempel des PTP-Pakets führt, eine emulierte Kollision aktiviert, und sobald die emulierte Kollision deaktiviert ist, wird das PTP-Paket durch die MAC mit einem neuen Zeitstempel, der dem PTP-Paket bereitgestellt wird, erneut versucht. Die emulierte Kollision wird an der TO des jeweiligen Knotens deaktiviert, und somit kann die MAC das PTP-Paket während der jeweiligen TO ihres Knotens erneut übertragen. Dementsprechend verhindert die Verwendung der Kollisionsemulation in diesem Fall, dass PTP-Pakete in einem FIFO-Puffer gehalten werden, und ermöglicht es der MAC stattdessen, PTP-Pakete während TOs ihres Knotens erneut zu übertragen. Dies kann dadurch geschehen, dass Sendepakete, die Kollisionen erleiden, von der MAC mit einem neuen Zeitstempel zu einem Zeitpunkt erneut gesendet werden, zu dem keine FIFO-Verzögerung hinzugefügt wird.
6 zeigt ein Signalzeitdiagramm 600, wobei Sendedaten 612 eines PTP-Pakets an einer PHY eines Knotens von einer MAC des Knotens außerhalb einer Sendegelegenheit (TO) für den Knoten empfangen werden. Mit anderen Worten handelt es sich nicht um die TO des Knotens, wenn die PHY die Sendedaten 612 des PTP-Pakets von der MAC empfängt. Vielmehr werden, wie im Signalzeitdiagramm 600 dargestellt, die Sendedaten 612 an einem FIFO-Puffer 602 der PHY vor der TO (angezeigt durch ein TO-Signal 610 auf einem Logikpegel High 616) für den Knoten empfangen. Ein TX EN-Signal 604 wird aktiviert, was signalisiert, dass die MAC die Sendedaten 612 sendet. Ein CRS-Signal 608 wird als Reaktion auf die Aktivierung des TX EN-Signals 604 aktiviert.
Die PHY bestimmt, dass die Sendedaten 612 für ein PTP-Paket sind. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die PHY einen PTP-Header 622 in den Sendedaten 612 erkennen. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Sendedaten 612 für ein PTP-Paket sind, kann eine Kollision emuliert werden (ein Übergang 618 eines COL-Signals 606 von einem Logikpegel Low zu einem Logikpegel High). Es ist nicht wichtig, wie lange das COL-Signal 606 aktiviert bleibt, sofern das COL-Signal 606 deaktiviert ist, wenn das TX _EN-Signal 604 deaktiviert ist und die MAC die Übertragung der Sendedaten 612 als Reaktion auf die Aktivierung des COL-Signals 606 zurückstellt. Eine Länge des COL-Signals 606 kann jedoch ohne Einschränkung etwa vier bis sechs Bytes lang sein. In einigen Ausführungsformen, wie in 6 veranschaulicht, wird das COL-Signal 606 vor der Deaktivierung des TX EN-Signals 604 deaktiviert (z. B. TX EN-Signal 604 kann zwölf Bytes nach der Aktivierung des COL-Signals 606 deaktivieren). In einigen Ausführungsformen kann das COL-Signal 606 jedoch aktiviert bleiben, bis der MAC ein Störsignal auf der TXD-Leitung (nicht gezeigt) bereitstellt oder das TX_EN-Signal 604 deaktiviert ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass auf die Informationen, die ein Paket, das von der MAC zur Übertragung durch die PHY empfangen wird, als ein PTP-Paket identifizieren, möglicherweise anfänglich nicht zugegriffen wird. Mit anderen Worten, können die Informationen, die das Paket als ein PTP-Paket identifizieren, beispielsweise bei Byte 25 des Pakets stehen. Somit kann es eine gewisse Zeit in Anspruch nehmen, bis die PHY bestimmt hat, dass das Paket ein PTP-Paket ist. Somit können in dem in 6 gezeigten Beispiel einige der Sendedaten 612 bereits auf dem FIFO 602 gespeichert sein, wenn bestimmt wird, dass die Sendedaten 612 für ein PTP-Paket sind. Da die Sendedaten 612 für ein PTP-Paket sind, kann die PHY eine Kollision emulieren. Da einige der Sendedaten 612 des PTP-Pakets jedoch bereits in dem FIFO 602 gespeichert wurden, kann ein bloßes Stoppen der Speicherung der Sendedaten 612 auf dem FIFO 602 zu einem Runt-Paket (d. h. kleiner als 49,5 Bytes oder 64 Bytes) führen, das möglicherweise nicht auf der Leitung übertragen werden darf (oder sollte). Obwohl ein Runt-Paket ein Paket mit weniger als 64 Bytes Nutzlast sein kann (z. B. mit zusätzlichen acht Byte Präambel), kann die Begrenzung eines Runt-Pakets auf weniger als 49,5 Bytes relativ große Verzögerungen in der PHY und/oder im Netzwerk aufheben. Folglich können gemäß verschiedenen Ausführungsformen die Sendedaten 612 „aufgefüllt“ werden. In diesem Beispiel kann nach dem Eintreffen von Byte Nummer 25 und nachdem bestimmt wird, dass es sich bei den im FIFO 602 gespeicherten Sendedaten 612 um ein PTP-Paket handelt, eine Kollision durch Übergang 618 des COL-Signals 606 von einem Logikpegel Low zu einem Logikpegel High emuliert werden, und die Übertragungsdaten 612 können aufgefüllt werden, und ein Stromende-Begrenzer-Fehler (ESD-Fehler) 620 kann zu den Übertragungsdaten 612 hinzugefügt werden. Zum Beispiel kann das Auffüllen ausgewählt werden, um einen Fehler der zyklischen Redundanzprüfung (CRC-Fehler, CRC = Cyclic Redundancy Check) zu gewährleisten. Insbesondere kann das Auffüllen 010101 einschließen, um eine schlechte CRC zu erzwingen. Ferner kann gemäß mindestens einigen Ausführungsformen ein ESD-Fehler 620 (z. B. ESD_ERR, nicht gezeigt) zu den Sendedaten 612 hinzugefügt werden (d. h. so, dass ein empfangender Knoten weiß, dass die Sendedaten 612, wenn sie auf der Leitung übertragen werden, Teil eines Fehlerpakets sind, in diesem Fall, weil die Sendedaten 612 eine emulierte Kollision erlitten haben und beschädigt sind). Anders ausgedrückt, kann ein Stromende-Begrenzer (z. B. der ESD-Fehler 620) zu den Sendedaten 612 hinzugefügt werden.
Als Reaktion auf das Eintreffen der TO 616 für den Knoten wird das CRS-Signal 608 deaktiviert. An diesem Punkt stellt die PHY ein Commit-Signal (nicht gezeigt) an die Leitung bereit, um die Leitung zu reservieren, bis ein PTP-Paket 614 von der MAC empfangen wird. Als Reaktion auf die Deaktivierung des CRS-Signals 608 aktiviert die MAC das TX EN-Signal 604 und stellt dem PHY das PTP-Paket 614 bereit. Die PHY setzt während der TO 616 des Knotens eine Tiefe des FIFO auf null (entsprechend einer FIFO-Verzögerung von Null), und FIFO 602 empfängt das PTP-Paket 614. Mit einer FIFO-Verzögerung von Null wird das PTP-Paket 614 auf der Leitung bereitgestellt (nicht gezeigt). Infolgedessen wird das PTP-Paket 614 mit einer festen Verzögerung durch die PHY auf der Leitung bereitgestellt. Anders als dem FIFO-Puffer ist der PHY eine feste Verzögerung zugeordnet. Infolgedessen kann die PHY eine feste Verzögerung für das PTP-Paket 614 einführen (eine Verzögerung von dem Zeitpunkt, an dem das PTP-Paket 614 durch die PHY von der MAC empfangen wird, bis zu dem Zeitpunkt, an dem das PTP-Paket auf der Leitung übertragen wird). Da die Verzögerung fest ist, kann ein Zeitstempel des PTP-Pakets nicht falsch werden, da die variable Verzögerung des FIFO-Puffers vermieden wurde.
7 stellt ein Signalzeitdiagramm 700 dar, wobei ein PTP-Paket 702 an einer PHY eines Knotens von einer MAC des Knotens während einer Sendegelegenheit (TO, angezeigt durch einen Logikpegel High 704 des TO-Signals 610) für den Knoten empfangen wird. Da in diesem Beispiel das PTP-Paket 702 während der TO des Knotens empfangen wird, kann eine emulierte Kollision nicht verwendet werden.
Obwohl der PHY zum Zeitpunkt des Logikpegels High 704 des TO-Signals 610 nicht bekannt ist, dass ein am FIFO 602 empfangenes Paket (nicht gezeigt) ein PTP-Paket 702 ist, verursacht das PTP-Paket 702 eine FIFO-Verzögerung von Null. Da das PTP-Paket 702 während der TO der Knoten-TO empfangen wurde, bleibt das COL-Signal 606 selbst dann, wenn die PHY bestimmt, dass es sich bei dem empfangenen Paket um ein PTP-Paket 702 handelt (z. B. am 25. Byte des PTP-Pakets 702), in einem Logikpegel-Low-Zustand. Der Rest der Signale hat die gleiche Bedeutung wie vorstehend in Bezug auf 6 beschrieben. Alternativ kann eine Kollision emuliert werden, wenn die PHY bestimmt, dass es sich bei dem empfangenen Paket um ein PTP-Paket handelt, selbst wenn es die TO des Knotens ist, und das PTP-Paket 702 kann bei der nächsten TO des Knoten gesendet werden, wobei der Präambel des PTP-Pakets 702 COMMIT-Signale vorangestellt sind. Daher kann in dieser alternativen Ausführungsform das Vorhandensein der COMMIT-Signale signalisieren, dass eine Kollision nicht emuliert werden sollte.
8 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 800 zum Betreiben eines Netzwerks, wie eines 10SPE-Netzwerks. Das Verfahren 800 kann gemäß mindestens einer in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Ausführungsform durchgeführt werden. Das Verfahren 800 kann in einigen Ausführungsformen von einer Vorrichtung oder einem System durchgeführt werden, wie dem Netzwerk 100 (siehe 1), dem Knoten 200 (siehe 2), dem Netzwerk 1202 (siehe 12), einer oder mehreren der Komponenten davon oder einem anderen System oder einer anderen Vorrichtung. In diesen und anderen Ausführungsformen kann das Verfahren 800 auf der Grundlage der Ausführung von Anweisungen durchgeführt werden, die auf einem oder mehreren nichtflüchtigen computerlesbaren Medien gespeichert sind. Obwohl als diskrete Blöcke veranschaulicht, können verschiedene Blöcke, je nach gewünschter Implementierung, in zusätzliche Blöcke unterteilt, zu weniger Blöcken kombiniert oder eliminiert werden.
Das Verfahren 800 kann bei Block 802 beginnen, wobei mindestens ein Ereignis an einem Knoten in einem Netzwerk erkannt werden kann. Zum Beispiel kann das Netzwerk ein lOSPE-Netzwerk einschließen, das PLCA implementiert. Das mindestens eine Ereignis schließt mindestens einen der Blöcke 804 und 808 ein. Zum Beispiel kann das mindestens eine Ereignis einschließen, dass eine Datenmenge, die in einem TX-FIFO-Puffer des Knotens gespeichert ist, mindestens eine Schwellenwertmenge (Block 804) ist, die, wie vorstehend angegeben, als „TX-FIFO ist voll“ beschrieben werden kann, und/oder ein Paket, das an dem Knoten empfangen wird (z. B. eine PHY des Knotens), ein Präzisionszeitprotokollpaket (PTP-Paket) (Block 806) ist. Bei Block 804 schließt das Verfahren ein, dass eine Datenmenge, die in einem ersten im FIFO-Puffer des Knotens gespeichert ist, mindestens die Schwellenwertmenge beträgt. Zum Beispiel kann die Schwellenwertdatenmenge gleich oder kleiner als 49,5 Bytes oder 64 Bytes sein. Als nicht einschränkendes Beispiel kann Block 804 Block 806 einschließen. Block 806 schließt das Erkennen, dass die im Puffer gespeicherte Datenmenge ungefähr 49,5 Bytes oder 64 Bytes beträgt, ein. Als Reaktion auf die Erkennung (Block 802), dass die in dem FIFO-Puffer gespeicherte Datenmenge mindestens die Schwellenwertmenge ist (Block 804), kann Verfahren 800 mit Block 812 fortfahren.
In einigen Ausführungsformen schließt das Erkennen des mindestens einen Ereignisses in Block 802 ein, dass in Block 808 erkannt wird, dass es sich bei dem empfangenen Paket um das PTP-Paket handelt. In einigen dieser Ausführungsformen schließt Block 808 das Auffüllen des PTP-Pakets ein (z. B. damit das aufgefüllte PTP-Paket 64 Bytes einschließt und/oder um ein Muster einzuschließen, um einen Fehler zu verursachen (z. B. 010101), oder um dem PTP-Paket in Block 810 einen Stromende-Begrenzer hinzuzufügen. Als Reaktion auf die Erkennung (Block 802), dass das empfangene Paket ein PTP-Paket ist (Block 808), kann Verfahren 800 mit Block 812 fortfahren.
In Block 812 kann als Reaktion auf das mindestens eine erkannte Ereignis eine Kollision am Knoten emuliert werden. Genauer gesagt kann als Reaktion darauf, dass eine im TX-FIFO-Puffer des Knotens gespeicherte Datenmenge mindestens eine Schwellenwertmenge ist und/oder ein am Knoten (z. B. eine PHY des Knotens) empfangenes Paket ein Präzisionszeitprotokollpaket (PTP-Paket) ist, eine Kollision emuliert werden. Ferner kann zum Beispiel die Kollision auf einer medienunabhängigen Schnittstelle (MII) oder einer reduzierten medienunabhängigen Schnittstelle (RMII) des Knotens emuliert werden.
Modifikationen, Ergänzungen oder Auslassungen können an dem Verfahren 800 vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Des Weiteren werden die skizzierten Vorgänge und Aktionen nur als Beispiele bereitgestellt, und einige der Vorgänge und Aktionen können optional, zu weniger Vorgängen und Aktionen kombiniert oder zu zusätzlichen Vorgängen und Aktionen erweitert werden, ohne das Wesen der offenbarten Ausführungsform zu beeinträchtigen.
9 ist ein Flussdiagramm, das ein erstes Verfahren 900 zum Betreiben eines Netzwerkknotens gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulicht. In Block 902 bestimmt das Verfahren 900 an einem Knoten in einem lOSPE-Netzwerk, dass eine Datenmenge, die in einem Puffer des Knotens gespeichert ist, mindestens eine Schwellenwertmenge ist, die, wie vorstehend angegeben, als „TX FIFO ist voll“ beschrieben werden kann. In einigen Ausführungsformen schließt das Bestimmen, dass eine Datenmenge, die in einem Puffer des Knotens gespeichert ist, mindestens die Schwellenwertmenge ist, in Block 904 das Bestimmen ein, dass die Datenmenge, die in dem Puffer des Knotens gespeichert ist, im Wesentlichen 49,5 Bytes oder 64 Bytes beträgt.
In Block 906 emuliert Verfahren 900 eine Kollision am Knoten als Reaktion darauf, dass die Datenmenge mindestens die Schwellenwertmenge ist. In einigen Ausführungsformen schließt das Emulieren einer Kollision das Emulieren der Kollision an einer MII-Schnittstelle des Knotens ein.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein erstes Verfahren 1000 zum Betreiben eines Netzwerkknotens gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulicht. In Block 1002 identifiziert das Verfahren 1000 ein Paket, das an einem Knoten in einem lOSPE-Netzwerk empfangen wird, als ein Präzisionszeitprotokollpaket (PTP-Paket). In Block 1004 bestimmt das Verfahren 1000, ob das PTP-Paket mit einer festen (z. B. Null, ohne Einschränkung) Pufferverzögerung (z. B. FIFO) während einer TO des Knotens empfangen wurde. Falls ja, endet das Verfahren bei Block 1006 und das PTP-Paket wird normal an die gemeinsam genutzte Übertragungsleitung übertragen. Wenn jedoch bestimmt wird, dass das PTP-Paket keine feste Pufferverzögerung aufwies, emuliert das Verfahren 800 in Block 1008 eine Kollision an dem Knoten als Reaktion darauf, dass das empfangene Paket ein PTP-Paket ist und das PTP-Paket keine feste Pufferverzögerung aufwies. Außerdem wird bei Block 1010 das PTP-Paket durch das Verfahren 800 aufgefüllt.
In einigen Ausführungsformen schließt Block 1010, Auffüllen des PTP-Pakets, Block 1012, Auffüllen des PTP-Pakets mit einem Muster, so dass das aufgefüllte PTP-Paket mindestens 64 Bytes einschließt und das Muster einen Fehler verursacht, ein. In einigen Ausführungsformen schließt Block 1010, Auffüllen des PTP-Pakets, Block 1014, Hinzufügen eines Stromende-Begrenzers zu dem PTP-Paket, ein.
11 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Knotens 1100 gemäß einigen Ausführungsformen. Der Knoten 1100 schließt eine MAC 1102 und eine PHY 1104 ein, die betriebsfähig mit der MAC 1102 (über eine Schnittstelle 1142, die eine MII- oder RMII-Schnittstelle sein kann) und mit einem gemeinsam genutzten Übertragungsmedium (z. B. das lOSPE-Medium 204 von 2) gekoppelt ist. Mit dem lOSPE-Medium 204 können mehrere Knoten (nicht gezeigt) betriebsfähig gekoppelt sein. Die PHY 1104 ist konfiguriert, um ein Paket 1128 von der MAC 1102 (z. B. über ein TXD-Signal der Schnittstelle 1142) zu empfangen und als Reaktion auf ein Ereignis eine Kollision zu emulieren. Zum Beispiel schließt das Ereignis in einigen Ausführungsformen ein, dass eine Datenmenge, die in einem Puffer 1106 der PHY 202 gespeichert ist, mindestens eine Schwellenwertmenge ist (z. B. der Puffer-voll-Schwellenwert 534 oder ein Puffer-fast-voll-Schwellenwert, ohne Einschränkung). In einigen Ausführungsformen schließt das Ereignis eine Erkennung ein, dass das von der MAC 1102 empfangene Paket 1128 ein PTP-Paket ist.
Die PHY 1104 schließt den Puffer 1106 ein, der betriebsfähig mit einer Steuerschaltung 1134 gekoppelt ist. Die Steuerschaltung 1134 schließt einen Sendegelegenheitsdetektor 1136, einen Paketauffüller 1108, einen Begrenzergenerator 1110, einen Fehlermustergenerator 1140, einen Schwellenwertdetektor 1112, einen Kollisionsemulator 1114 und einen PTP-Paketdetektor 1116 ein. In einigen Ausführungsformen schließt der Puffer 1106 einen FIFO-Puffer ein. Als Reaktion auf den Empfang des Pakets 1128 von der MAC 1102 wird das Paket 1128 dem Puffer 1106 bereitgestellt, der eine steuerbare Tiefe aufweisen kann. Die Tiefe des Puffers 1106 kann in Abhängigkeit von einem TO-Signal 1122 des Sendegelegenheitsdetektors 1136 gesteuert werden. Der Sendegelegenheitsdetektor 1136 ist konfiguriert, um das TO-Signal 1122 zu erzeugen, um anzuzeigen, ob es sich derzeit um eine Sendegelegenheit des Knotens 1100 handelt oder nicht. Wenn das TO-Signal 1122 anzeigt, dass es sich um eine Sendegelegenheit des Knotens 1100 handelt, kann die Tiefe des Puffers 1106 auf null gesetzt werden. In solchen Fällen wird ein gepuffertes Paket 1130 von dem Puffer 1106 zu der Schnittstelle 1138 und wiederum von dort als übertragenes Paket 1148 mit einer Pufferverzögerung von Null an die Leitung 204 weitergeleitet. Wenn jedoch das TO-Signal 1122 anzeigt, dass es sich nicht um eine Sendegelegenheit des Knotens 1100 handelt, kann die Tiefe des Puffers 1106 auf einen von Null verschiedenen Wert (z. B. einen Schwellenwert für späte Kollisionen) eingestellt werden.
In solchen Fällen speichert der Puffer 1106 das Paket 1128 und stellt das gepufferte Paket 1130 bei der nächsten TO des Knotens 1100 an die Schnittstelle 1138 und wiederum als gesendetes Paket 1148 an die Leitung 204 bereit.
Der PTP-Paketdetektor 1116 ist konfiguriert, um das TO-Signal 1122 zu empfangen, das anzeigt, ob das Paket 1128 während einer TO des Knotens 1100 empfangen wurde. Der PTP-Paketdetektor 1116 ist auch konfiguriert, um zu erkennen, ob das Paket 1128, das von dem Puffer 1106 empfangen wird, wenn das TO-Signal 1122 anzeigt, dass das Paket 1128 nicht während einer TO des Knotens 1100 empfangen wurde, ein PTP-Paket ist. Der PTP-Paketdetektor 1116 ist konfiguriert, um ein PTP-erkannt-Signal 1132 bereitzustellen, das dem Kollisionsemulator 1114 und dem Paketauffüller 1108 anzeigt, ob das Paket 1128 ein PTP-Paket ist.
In einigen Fällen ist der Paketauffüller 1108 konfiguriert, um das PTP-Paket 1128 aufzufüllen. Zum Beispiel kann der Paketauffüller 1108 konfiguriert sein, um als Reaktion darauf, dass das PTP-erkannt-Signal anzeigt, dass das Paket 1128 ein PTP-Paket ist, das außerhalb der TO des Knotens 1100 empfangen wurde, eine Auffüllung 1118 bereitzustellen, die dem Paket 1128 im Puffer 1106 hinzugefügt wird. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Auffüllung 1118 ein Muster 1146 (bereitgestellt durch einen Fehlermustergenerator 1140) einschließen, um einen Fehler zu verursachen (z. B. einen Fehler einer zyklischen Redundanzprüfung (CRC)). Als spezifisches, nicht einschränkendes Beispiel kann die Auffüllung 1118 ein 010101-Muster einschließen. Auch als nicht einschränkendes Beispiel kann der Paketauffüller 1108 konfiguriert sein, um dem Paket 1128 im Puffer 1106 einen Fehler (z. B. bereitgestellt durch den Fehlermustergenerator 1140) hinzuzufügen. In einigen Ausführungsformen ist der Paketauffüller 1108 konfiguriert, um das Paket 1128 mit einem Muster aufzufüllen, so dass das Paket 1128 mindestens 64 Bytes einschließt und das Muster einen Fehler verursacht.
In einigen Ausführungsformen ist der Paketauffüller 1108 konfiguriert, um das Paket 1128 mit einem Begrenzer 1126 (z. B. erzeugt durch den Begrenzergenerator 1110) aufzufüllen. Der Begrenzergenerator 1110 ist konfiguriert, um einen Begrenzer 1126 zu erzeugen und bereitzustellen, der dem Paket 1128 im Puffer 1106 hinzugefügt werden soll. In einigen Ausführungsformen schließt der Begrenzer 1126 einen Stromende-Begrenzer ein. Dementsprechend kann der Paketauffüller 1108 konfiguriert sein, um dem Paket 1128 einen Stromende-Begrenzer hinzuzufügen. Unabhängig davon, ob der Paketauffüller 1108 eine Auffüllung 1118 einschließlich eines Musters 1146 von dem Fehlermustergenerator 1140 oder eines Begrenzers 1126 von dem Begrenzergenerator 1110 hinzufügt, ermöglicht die Auffüllung, dass ein Teil eines PTP-Pakets, das außerhalb einer TO des Knotens 1100 empfangen wird, aufgefüllt wird, um zu vermeiden, dass ein Runt-Paket als Reaktion auf eine Kollisionsemulation an die Leitung 204 freigegeben wird.
Ein Schwellenwertdetektor 1112 ist konfiguriert, um eine im Puffer 1106 gespeicherte Datenmenge zu erkennen, während der Puffer auf eine Tiefe ungleich Null (d. h. außerhalb einer TO des Knotens 1100) eingestellt ist. Der Schwellenwertdetektor 1112 kann konfiguriert sein, um die erkannte Datenmenge, die in dem Puffer 1106 gespeichert ist, mit einer oder mehreren Schwellenwertmengen zu vergleichen. Zum Beispiel kann eine Schwellenwertmenge eine Menge einschließen, die einem Puffer-voll-Schwellenwert (z. B. dem Puffer-voll-Schwellenwert 534 von 5), einem Puffer-fast-voll-Schwellenwert, einem Schwellenwert für späte Kollisionen 532 (5), anderen Schwellenwerten oder einer beliebigen Kombination davon entspricht. In einigen Ausführungsformen ist der Puffer 1106 konfiguriert, um 49,5 Bytes oder 64 Bytes von Daten (z. B. die Puffertiefe ist auf 49,5 Bytes oder 64 Bytes eingestellt) zu speichern, und ein entsprechender Puffer-voll-Schwellenwert ist programmierbar auf weniger als oder gleich 49,5 Bytes oder 64
Bytes eingestellt. Als Reaktion darauf, dass der Schwellenwertdetektor 1112 erkennt, dass die im Puffer 1106 gespeicherte Datenmenge eine oder mehrere Schwellenwertmengen (z. B. kleiner oder gleich 49,5 Bytes oder 64 Bytes) erreicht oder überschreitet, ist der Schwellendetektor 1112 konfiguriert, ein Schwellenwert-erkannt-Signal 1120 bereitzustellen, das anzeigt, dass die eine oder die mehreren Schwellenwertmengen erreicht oder überschritten wurden. Der Schwellenwertdetektor 1112 ist konfiguriert, um das Schwellenwert-erkannt-Signal 1120 an den Kollisionsemulator 1114 bereitzustellen. Wie vorstehend angegeben, wird, wenn das Schwellenwert-erkannt-Signal 1120 aktiviert ist, der Puffer 1106 als voll beschrieben, unabhängig von dem Schwellenwert.
Der Kollisionsemulator 1114 ist konfiguriert, um das Schwellenwert-erkannt-Signal 1120 von dem Schwellenwertdetektor 1112, das PTP-erkannt-Signal 1132 von dem PTP-Paketdetektor 1116 und das TO-Signal 1122 von dem Sendegelegenheitsdetektor 1136 zu empfangen. Dementsprechend wird der Kollisionsemulator 1114 darüber informiert, ob ein von der MAC 1102 empfangenes Paket 1128 ein PTP-Paket ist, das während einer TO des Knotens 1100 empfangen wird, und ob die vom Puffer 1106 gespeicherte Datenmenge den einen oder die mehreren Schwellenwerte überschreitet. Unter Verwendung dieser Informationen ist der Kollisionsemulator 1114 konfiguriert, um eine Kollision an dem Knoten als Reaktion auf mindestens eines von dem Schwellenwert-erkannt-Signal 1120 oder dem PTP-erkannt-Signal 1132 zu emulieren. In einigen Ausführungsformen ist der Kollisionsemulator 1114 konfiguriert, um eine Kollision zu emulieren, indem er ein COL-Signal 1124 aktiviert und ein CRS-Signal 1144 bis zur nächsten TO des Knotens 1100 aktiviert hält. In einigen Ausführungsformen ist der Kollisionsemulator 1114 konfiguriert, um die Kollision durch Aktivieren des COL-Signals 1124 zu emulieren (z. B. durch Überführen des COL-Signals 1124 der Schnittstelle 1142, die ein MII sein kann, auf einen Logikpegel High).
Wie zuvor erläutert, ist der Kollisionsemulator 1114 auch konfiguriert, um das TO-Signal 1122 zu empfangen. Wie ebenfalls zuvor erörtert, wird das TO-Signal 1122 aktiviert, um zu signalisieren, dass es eine Sendegelegenheit des Knotens 1100 ist. Dementsprechend kann der Kollisionsemulator 1114 konfiguriert sein, die Kollision als Reaktion auf das PTP-erkannt-Signal 1132 nur dann zu emulieren, wenn das TO-Signal 1122 deaktiviert ist (z. B. das PTP-Paket 1128 außerhalb der Sendegelegenheit des Knotens 1100 empfangen wird).
Als Reaktion auf das TX_EN (nicht gezeigt) puffert der Puffer 1106 das Paket 1128, um ein gepuffertes Paket 1130 zu erzeugen, das mindestens einen Teil des Pakets 1128 und jegliche dazu hinzugefügte Auffüllung 1118 (z. B. aufgefüllt auf eine minimale Paketlänge) an die Schnittstelle 1138, die wiederum das gepufferte Paket 1130 zu einem geeigneten Zeitpunkt (z. B. bei der nächsten TO des Knotens 1100, wie durch das TO-Signal 1122 angezeigt) als ein gesendetes Paket 1148 an das lOSPE-Medium 204 bereitstellt. Mit anderen Worten wird als Reaktion auf das TX EN-Signal das Paket 1128 gepuffert und der Schnittstelle 1138 bei der nächsten TO des Knotens bereitgestellt. Zum Beispiel ist die Steuerschaltung 1134 konfiguriert, um das Paket 1128 ohne Verzögerung (d. h. eine Tiefe des Puffers 1106 wird auf null gesetzt) an das lOSPE-Medium 204 bereitzustellen, als Reaktion darauf, dass das Paket 1128 ankommt, während das TO-Signal 1122 aktiviert ist. Wenn also das Paket 1128 ein PTP-Paket ist (z. B. das erste Mal, dass das PTP-Paket von der MAC 1102 empfangen wird, oder eine erneute Übertragung eines PTP-Pakets, das zuvor von der MAC empfangen wurde), das während der TO des Knotens 1100 empfangen wurde, wird das PTP-Paket an die Schnittstelle 1138 geliefert, ohne durch den Puffer 1106 verzögert zu werden, und wird folglich als das gesendete Paket 1148 mit einer festen Verzögerung an das 10SPE-Medium 204 übertragen. Als ein weiteres Beispiel ist der Puffer 1106 konfiguriert, um das gepufferte Paket 1130 dem lOSPE-Medium 204 (z. B. über die Schnittstelle 1138 als das gesendete Paket 1148) als Reaktion auf die Aktivierung eines Sendefreigabesignals TX_EN von der MAC an die PHY (z. B. die TXEN-Signale 426 oder die TXEN-Signale 434 von 4, das TX_EN-Signal 604 von 6) bereitzustellen. Das Signal TX EN kann durch die MAC nach einer emulierten Kollision aktiviert werden, die durch den Kollisionsemulator 1114 bereitgestellt wird, was nach Deaktivierung des CRS-Signals 1144 der Schnittstelle 1142 erfolgen kann.
12 zeigt ein Fahrzeug 1200 (z. B. einen Lastkraftwagen, einen Bus, ein Schiff und/oder ein Flugzeug), das ein Netzwerk 1202 (z. B. ein lOSPE-Netzwerk) mit einer Reihe von Knoten (z. B. Verstärker, Mikrofon(e), Antenne(n), Lautsprecher, Sensor(en) usw.) einschließt. Gemäß einigen Ausführungsformen kann das Netzwerk 1202 ein Fahrzeugnetzwerk einschließen. Ferner kann in einigen Ausführungsformen mindestens ein Knoten (z. B. eine PHY eines Knotens) konfiguriert sein, um mindestens ein Ereignis zu erkennen. Das mindestens eine Ereignis kann einschließen, dass eine Datenmenge, die in einem FIFO-Puffer des Knotens gespeichert ist, mindestens eine Schwellenwertmenge ist und/oder dass ein Paket, das an dem Knoten empfangen wird, ein Präzisionszeitprotokollpaket (PTP-Paket) ist. Ferner kann der Knoten konfiguriert sein, um als Reaktion auf das Erkennen des mindestens einen Ereignisses eine Kollision an dem Knoten zu emulieren.
Wie hierin offenbart, kann das Emulieren einer Kollision als Reaktion darauf, dass ein FIFO-Puffer eines Knotens einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht, ein Problem lösen, das mit einer großen Anzahl von Knoten in einem Netzwerk und/oder einer langen Zeitdauer zwischen Sendegelegenheiten verbunden ist, wie hierin beschrieben. Ferner kann das Emulieren einer Kollision verhindern, dass ein PTP-Paket eine variable Verzögerung durch einen Sende-FIFO erfährt, wie hierin beschrieben.
Es versteht sich für Fachleute, dass Funktionselemente von hierin offenbarten Ausführungsformen (z. B. Funktionen, Operationen, Handlungen und/oder Verfahren) in jeder geeigneten Hardware, Software, Firmware oder Kombinationen davon implementiert werden können. 13 veranschaulicht nicht einschränkende Beispiele für Implementierungen der hierin offenbarten Funktionselemente. In einigen Ausführungsformen können einige oder alle Teile der hierin offenbarten Funktionselemente durch Hardware ausgeführt werden, die speziell zum Ausführen der Funktionselemente konfiguriert ist.
13 ist ein Blockdiagramm der Schaltung 1300, die in einigen Ausführungsformen verwendet werden kann, um verschiedene hierin offenbarte Funktionen, Operationen, Handlungen, Prozesse und/oder Verfahren zu implementieren. Die Schaltung 1300 schließt einen oder mehrere Prozessoren 1302 (hierin manchmal als „Prozessoren 1302“ bezeichnet) ein, die betriebsfähig mit einer oder mehreren Datenspeichervorrichtungen (hierin manchmal als „Speicher 1304“ bezeichnet) gekoppelt sind. Der Speicher 1304 schließt einen darauf gespeicherten maschinenausführbaren Code 1306 ein, und die Prozessoren 1302 schließen die Logikschaltung 1308 ein. Der maschinenausführbare Code 1306 schließt Informationen ein, die Funktionselemente beschreiben, die durch die Logikschaltung 1308 implementiert (z. B. ausgeführt) werden können. Die Logikschaltung 1308 ist dafür ausgelegt, die durch den maschinenausführbaren Code 1306 beschriebenen Funktionselemente zu implementieren (z. B. auszuführen). Die Schaltung 1300 sollte beim Ausführen der durch den maschinenausführbaren Code 1306 beschriebenen Funktionselemente als Spezialhardware betrachtet werden, die zum Ausführen von hierin offenbarten Funktionselementen konfiguriert ist. In einigen Ausführungsformen können die Prozessoren 1302 konfiguriert sein, um die durch den maschinenausführbaren Code 1306 beschriebenen Funktionselemente sequentiell, gleichzeitig (z. B. auf einer oder mehreren unterschiedlichen Hardwareplattformen) oder in einem oder mehreren parallelen Prozessströmen auszuführen.
Wenn er durch die Logikschaltung 1308 der Prozessoren 1302 implementiert wird, ist der maschinenausführbare Code 1306 konfiguriert, um die Prozessoren 1302 so anzupassen, dass diese Operationen der hierin offenbarten Ausführungsformen ausführen. Beispielsweise kann der maschinenausführbare Code 1306 so konfiguriert sein, dass dieser die Prozessoren 1302 so anpasst, dass diese mindestens einen Teil oder eine Gesamtheit des Verfahrens 800 von 8, des Verfahrens 900 von 9 und/oder des Verfahrens 1000 von 10 durchführen. Als weiteres Beispiel kann der maschinenausführbare Code 1306 so konfiguriert sein, dass dieser die Prozessoren 1302 so anpasst, dass diese mindestens einen Teil oder die Gesamtheit der für die PHY 202 von 2 und/oder die Steuerschaltung 1134 von 11 erörterten Operationen ausführt. Als ein spezifisches, nicht einschränkendes Beispiel kann der maschinenausführbare Code 1306 so konfiguriert sein, dass dieser die Prozessoren 1302 so anpasst, dass diese als Reaktion auf mindestens ein erkanntes Ereignis (z. B. eine Erkennung, dass ein empfangenes Paket ein PTP-Paket ist, das eine variable Verzögerung auf sich nimmt, eine Erkennung, dass eine in einem Puffer gespeicherte Datenmenge mindestens eine Schwellenwertmenge ist, ohne Einschränkung) eine Kollision emulieren.
Die Prozessoren 1302 können einen Universalprozessor, einen Spezialprozessor, eine Zentraleinheit (CPU), einen Mikrocontroller, eine speicherprogrammierbare Steuerung (PLC), einen digitalen Signalprozessor (DSP), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine anwenderprogrammierbare Gatteranordnung (FPGA) oder eine andere programmierbare Logikvorrichtung, diskrete Gate- oder Transistorlogik, diskrete Hardwarekomponenten, eine andere programmierbare Vorrichtung oder eine beliebige Kombination davon, die zum Ausführen der hierin offenbarten Funktionen ausgelegt ist, einschließen. Ein Universalcomputer einschließlich eines Prozessors wird als Spezialcomputer angesehen, während der Universalcomputer so konfiguriert ist, dass dieser Funktionselemente entsprechend dem maschinenausführbaren Code 1306 (z. B. Softwarecode, Firmwarecode, Hardwarebeschreibungen) ausführen, der sich auf Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bezieht. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Universalprozessor (der hierin auch als Host-Prozessor oder einfach als Host bezeichnet werden kann) ein Mikroprozessor sein kann, aber alternativ können die Prozessoren 1302 jeden beliebigen herkömmlichen Prozessor, Controller, Mikrocontroller oder Zustandsautomat einschließen. Die Prozessoren 1302 können auch als eine Kombination von Rechenvorrichtungen, wie eine Kombination aus einem DSP und einem Mikroprozessor, eine Vielzahl von Mikroprozessoren, ein oder mehrere Mikroprozessoren in Verbindung mit einem DSP-Kern oder eine beliebige andere derartige Konfiguration implementiert sein.
In einigen Ausführungsformen schließt der Speicher 1304 flüchtigen Datenspeicher (z. B. Direktzugriffsspeicher (RAM)), nichtflüchtigen Datenspeicher (z. B. Flash-Speicher, ein Festplattenlaufwerk, ein Solid-State-Laufwerk, löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM) usw.) ein. In einigen Ausführungsformen können die Prozessoren 1302 und der Speicher 1304 in eine einzelne Vorrichtung implementiert sein (z. B. ein Halbleitervorrichtungsprodukt, ein System-on-Chip (SOC) usw.). In einigen Ausführungsformen können die Prozessoren 1302 und der Speicher 1304 in separaten Vorrichtungen implementiert sein.
In einigen Ausführungsformen kann der maschinenausführbare Code 1306 computerlesbare Anweisungen (z. B. Softwarecode, Firmwarecode) einschließen. Als nicht einschränkendes Beispiel können die computerlesbaren Anweisungen durch den Speicher 1304 gespeichert werden, es kann direkt durch die Prozessoren 1302 auf diese zugegriffen werden und diese können durch die Prozessoren 1302 unter Verwendung mindestens der Logikschaltung 1308 ausgeführt werden. Ebenfalls als nicht einschränkendes Beispiel können die computerlesbaren Anweisungen auf dem Speicher 1304 gespeichert, zur Ausführung an eine Speichervorrichtung (nicht gezeigt) übertragen und durch die Prozessoren 1302 unter Verwendung mindestens der Logikschaltung 1308 ausgeführt werden. Dementsprechend schließt die Logikschaltung 1308 in einigen Ausführungsformen eine elektrisch konfigurierbare Logikschaltung 1308 ein.
In einigen Ausführungsformen kann der maschinenausführbare Code 1306 Hardware (z. B. Schaltungen) beschreiben, die in der Logikschaltung 1308 implementiert wird, um die Funktionselemente auszuführen. Diese Hardware kann auf einer Vielzahl von Abstraktionsebenen beschrieben werden, von Low-Level-Transistor-Layouts bis zu High-Level-Beschreibungssprachen. Auf einer hohen Abstraktionsstufe kann eine Hardwarebeschreibungssprache (HDL), wie beispielsweise eine IEEE-Standard-Hardwarebeschreibungssprache (HDL), verwendet werden. Als nicht einschränkende Beispiele können Verilog™, SystemVerilog™ oder Hardwarebeschreibungssprachen (VHDL™) mit Very Large Scale Integration (VLSI) verwendet werden.
HDL-Beschreibungen können nach Belieben in Beschreibungen auf einer beliebigen von zahlreichen anderen Abstraktionsebenen umgewandelt werden. Als nicht einschränkendes Beispiel kann eine Beschreibung auf hoher Ebene in eine Beschreibung auf Logikebene umgewandelt werden, wie beispielsweise eine Register-Übertragungssprache (RTL), eine Beschreibung auf Gate-Ebene (GL), eine Beschreibung auf Layout-Ebene oder eine Beschreibung auf Masken-Ebene. Als ein nicht einschränkendes Beispiel können Mikrooperationen, die durch Hardware-Logikschaltungen (z. B. Gates, Flip-Flops, Register, ohne Einschränkung) der Logikschaltung 1308 ausgeführt werden sollen, in einer RTL beschrieben und dann von einem Synthesewerkzeug in eine GL-Beschreibung umgewandelt werden, und die GL-Beschreibung kann von einem Platzierungs- und Routing-Werkzeug in eine Beschreibung auf Layout-Ebene umgewandelt werden, die einem physischen Layout einer integrierten Schaltung einer programmierbaren Logikvorrichtung, diskreter Gatter- oder Transistorlogik, diskreten Hardwarekomponenten oder Kombinationen davon entspricht. Dementsprechend kann in einigen Ausführungsformen der maschinenausführbare Code 1306 eine HDL, eine RTL, eine GL-Beschreibung, eine Maskenebenenbeschreibung, eine andere Hardwarebeschreibung oder eine beliebige Kombination davon einschließen.
In Ausführungsformen, in denen der maschinenausführbare Code 1306 eine Hardwarebeschreibung (auf beliebiger Abstraktionsebene) einschließt, kann ein System (nicht gezeigt, aber einschließlich des Speichers 1304) konfiguriert sein, um die durch den maschinenausführbaren Code 1306 beschriebene Hardwarebeschreibung zu implementieren. Als nicht einschränkendes Beispiel können die Prozessoren 1302 eine programmierbare Logikvorrichtung (z. B. ein FPGA oder ein PLC) einschließen, und die Logikschaltung 1308 kann elektrisch gesteuert werden, um eine der Hardwarebeschreibung entsprechende Schaltung in der Logikschaltung 1308 zu implementieren. Ebenfalls als nicht einschränkendes Beispiel kann die Logikschaltung 1308 festverdrahtete Logik einschließen, die von einem Fertigungssystem (nicht gezeigt, aber einschließlich des Speichers 1304) gemäß der Hardwarebeschreibung des maschinenausführbaren Codes 1306 hergestellt wird.
Ungeachtet dessen, ob der maschinenausführbare Code 1306 computerlesbare Anweisungen oder eine Hardwarebeschreibung einschließt, ist die Logikschaltung 1308 so angepasst, dass diese die durch den maschinenausführbaren Code 1306 beschriebenen Funktionselemente durchführt, wenn die Funktionselemente des maschinenausführbaren Codes 1306 implementiert werden. Es sei darauf hingewiesen, dass, obwohl eine Hardwarebeschreibung Funktionselemente möglicherweise nicht direkt beschreibt, eine Hardwarebeschreibung indirekt Funktionselemente beschreibt, welche die durch die Hardwarebeschreibung beschriebenen Hardwareelemente ausführen können.
Begriffe, die in der vorliegenden Offenbarung und insbesondere in den beiliegenden Ansprüchen verwendet werden (z. B. Inhalte der beiliegenden Ansprüche), sind im Allgemeinen als „offene“ Begriffe gedacht (z. B. sollte der Begriff „einschließlich“ als "einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf interpretiert werden, der Begriff „aufweisend“ sollte als „mindestens aufweisend“ interpretiert werden, der Begriff „schließt ein“ sollte als „schließt ein, ist jedoch nicht beschränkt auf‟ interpretiert werden, usw.).
Darüber hinaus wird, wenn eine bestimmte Anzahl von eingeführten Anspruchsangaben beabsichtigt ist, eine solche Absicht ausdrücklich im Anspruch genannt, und in Ermangelung einer solchen Aufzählung liegt keine solche Absicht vor. Als Verständnishilfe können zum Beispiel die folgenden beiliegenden Ansprüche die Verwendung der einleitenden Phrasen „mindestens eine/r/s“ und „eine/r/s oder mehrere“ zum Einführen von Anspruchsangaben enthalten. Die Verwendung solcher Phrasen sollte jedoch nicht so ausgelegt werden, dass sie impliziert, dass die Einführung einer Anspruchsangabe durch die unbestimmten Artikel „ein“ oder „eine“ einen bestimmten Anspruch, der eine solche eingeführte Anspruchsangabe enthält, auf Ausführungsformen beschränkt, die nur eine solche Angabe enthalten, selbst wenn derselbe Anspruch die einleitenden Phrasen „eine/r/s oder mehrere“ oder „mindestens eine/r/s“ und unbestimmte Artikel wie „ein“ und/oder „eine“ einschließt (z. B. soll „ein“ und/oder „eine“ so interpretiert werden, dass es „mindestens ein/e“ oder „ein/e oder mehrere“ bedeutet); gleiches gilt für die Verwendung bestimmter Artikel, die zur Einführung von Anspruchsangaben verwendet werden.
Selbst wenn eine bestimmte Anzahl einer eingeführten Anspruchsangabe explizit angegeben ist, wird der Fachmann außerdem erkennen, dass eine solche Angabe so interpretiert werden sollte, dass sie mindestens die angegebene Anzahl bedeutet (z. B. bedeutet die bloße Angabe von „zwei Angaben“ ohne andere Modifikatoren mindestens zwei Angaben oder zwei oder mehr Angaben). Des Weiteren ist in den Fällen, in denen eine Konvention analog zu „mindestens eines von A, B und C usw.“ oder „eines oder mehrere von A, B und C usw.“ verwendet wird, eine solche Konstruktion im Allgemeinen dazu bestimmt, A allein, B allein, C allein, A und B zusammen, A und C zusammen, B und C zusammen, oder A, B und C zusammen zu bedeuten usw.
Ferner sollte jedes disjunkte Wort oder jede disjunkte Phrase, das bzw. die zwei oder mehr alternative Begriffe darstellt, sei es in der Beschreibung, den Ansprüchen oder den Zeichnungen, so verstanden werden, dass die Möglichkeit des Einschließens eines der Begriffe, des einen oder des anderen Begriffs oder beider Begriffe in Betracht gezogen wird. Zum Beispiel sollte die Phrase „A oder B“ so verstanden werden, dass sie die Möglichkeiten „A“ oder „B“ oder „A und B“ einschließt.
Es folgt eine nicht erschöpfende, nicht einschränkende Liste beispielhafter Ausführungsformen („Beispiele“). Nicht alle der nachstehend aufgeführten Ausführungsformen sind einzeln als mit allen anderen der nachstehend aufgeführten Ausführungsformen und der vorstehend erörterten Ausführungsformen kombinierbar angegeben. Es ist jedoch vorgesehen, dass diese beispielhaften Ausführungsformen mit allen anderen beispielhaften Ausführungsformen und vorstehend erörterten Ausführungsformen kombinierbar sind, es sei denn, dass es für den Fachmann offensichtlich ist, dass die Ausführungsformen nicht kombinierbar sind.
Beispiel 1: Verfahren, umfassend: Erkennen, an einem Knoten in einem lOSPE-Netzwerk, der eine Teilschicht zur Vermeidung von Kollisionen auf physikalischer Ebene (PLCA) einschließt, mindestens eines Ereignisses, das mindestens eines der folgenden Ereignisse einschließt: eine Datenmenge, die in einem First-in-First-Out-Puffer (FIFO-Puffer) des Knotens gespeichert ist, die mindestens eine Schwellenwertmenge ist; und ein empfangenes Paket, das ein Präzisionszeitprotokollpaket (PTP-Paket) ist; und Emulieren einer Kollision an dem Knoten als Reaktion auf das mindestens eine erkannte Ereignis.
Beispiel 2: Verfahren nach Beispiel 1, wobei das Erkennen des mindestens einen Ereignisses das Erkennen umfasst, dass das empfangene Paket ein Präzisionszeitprotokollpaket (PTP-Paket) ist, wobei das Verfahren ferner das Auffüllen des PTP-Pakets umfasst, damit es mindestens 64 Bytes einschließt.
Beispiel 3: Verfahren nach einem der Beispiele 1 und 2, wobei das Erkennen des mindestens einen Ereignisses das Erkennen umfasst, dass das empfangene Paket ein Präzisionszeitprotokollpaket (PTP-Paket) ist, wobei das Verfahren ferner das Auffüllen des PTP-Pakets umfasst, damit es ein Muster einschließt, um einen Fehler zu verursachen.
Beispiel 4: Verfahren nach Beispiel 3, wobei das Auffüllen des PTP-Pakets, damit es ein Muster einschließt, das Auffüllen des PTP-Pakets, damit es ein Muster einschließlich 010101 einschließt, einschließt.
Beispiel 5: Verfahren nach Beispiel 1, wobei das Erkennen des mindestens einen Ereignisses das Erkennen umfasst, dass das empfangene Paket ein Präzisionszeitprotokollpaket (PTP-Paket) ist, wobei das Verfahren ferner das Hinzufügen eines Fehlers zu dem PTP-Paket umfasst.
Beispiel 6: Verfahren nach einem der Beispiele 1-5, wobei das Erkennen des mindestens einen Ereignisses das Erkennen umfasst, dass das empfangene Paket ein Präzisionszeitprotokollpaket (PTP-Paket) ist, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Auffüllen des PTP-Pakets mit einem Muster, so dass das PTP-Paket mindestens 64 Bytes einschließt und das Muster einen Fehler verursacht; und Hinzufügen eines Stromende-Begrenzers zu dem PTP-Paket.
Beispiel 7: Verfahren nach einem der Beispiele 1-6, wobei das Erkennen das Erkennen umfasst, dass die in dem FIFO-Puffer gespeicherte Datenmenge ungefähr 49,5 Bytes oder 64 Bytes beträgt.
Beispiel 8: Verfahren, umfassend: Bestimmen, an einem Knoten in einem 10SPE-Netzwerk, dass eine Datenmenge, die in einem Puffer des Knotens gespeichert ist, mindestens eine Schwellenwertmenge ist; und Emulieren einer Kollision an dem Knoten als Reaktion darauf, dass die Datenmenge mindestens die Schwellenwertmenge ist.
Beispiel 9: Verfahren nach Beispiel 8, wobei das Bestimmen, dass eine Datenmenge, die in einem Puffer des Knotens gespeichert ist, mindestens die Schwellenwertmenge ist, das Bestimmen umfasst, dass die Datenmenge, die in einem Puffer des Knotens gespeichert ist, im Wesentlichen 49,5 Bytes oder 64 Bytes beträgt.
Beispiel 10: Das Verfahren nach einem der Beispiele 8 und 9, wobei das 10SPE-Netzwerk mehr als 8 Knoten einschließt.
Beispiel 11: Verfahren nach einem der Beispiele 8-10, wobei das Emulieren einer Kollision das Emulieren der Kollision auf einer medienunabhängigen Schnittstelle (MII) des Knotens umfasst.
Beispiel 12: Verfahren, umfassend: Identifizieren eines Pakets, das an einem Knoten in einem lOSPE-Netzwerk empfangen wird, als ein Präzisionszeitprotokollpaket (PTP-Paket); und Emulieren einer Kollision an dem Knoten als Reaktion darauf, dass das empfangene Paket ein PTP-Paket ist.
Beispiel 13: Verfahren nach Beispiel 12, ferner umfassend das Bestimmen, ob das Paket während einer Sendegelegenheit (TO) des Knotens empfangen wird, wobei das Emulieren der Kollision das Emulieren der Kollision an dem Knoten als Reaktion darauf, dass das empfangene Paket ein PTP-Paket ist und das Paket außerhalb der TO empfangen wird, umfasst.
Beispiel 14: Verfahren nach einem der Beispiele 12 und 13, ferner umfassend mindestens eines von: Auffüllen des PTP-Pakets mit einem Muster, so dass das PTP-Paket mindestens 64 Bytes enthält und das Muster einen Fehler verursacht; und Hinzufügen eines Stromende-Begrenzers zu dem PTP-Paket.
Beispiel 15: Verfahren nach einem der Beispiele 12-14, wobei das Emulieren einer Kollision das Emulieren der Kollision auf einer medienunabhängigen Schnittstelle (MII) des Knotens umfasst.
Beispiel 15A: Verfahren nach einem der Beispiele 12-14, wobei das Emulieren einer Kollision das Emulieren der Kollision auf einem reduzierten medienunabhängigen (RMII) Knoten umfasst.
Beispiel 16: lOSPE-Netzwerk, umfassend: einen Knoten, der eine physikalische Schicht (PHY) einschließt, die eine Teilschicht zur Vermeidung von Kollisionen auf physikalischer Ebene (PLCA) einschließt, wobei die PHY konfiguriert ist zum: Erkennen mindestens eines Ereignisses, das mindestens eines der folgenden Ereignisse einschließt: eine Datenmenge, die in einem First-in-First-Out-Puffer (FIFO-Puffer) des Knotens gespeichert ist, die mindestens eine Schwellenwertmenge ist, und ein empfangenes Paket, das ein Präzisionszeitprotokollpaket (PTP-Paket) ist; und Emulieren einer Kollision an dem Knoten als Reaktion auf das mindestens eine erkannte Ereignis.
Beispiel 17: lOSPE-Netzwerk nach Beispiel 16, wobei die PHY ferner konfiguriert ist zum: Auffüllen des PTP-Pakets mit einem Muster, so dass das PTP-Paket mindestens 64 Bytes einschließt und das Muster einen Fehler einer zyklischen Redundanzprüfung (CRC) verursacht; und Hinzufügen eines Stromende-Begrenzers zu dem PTP-Paket.
Beispiel 18: lOSPE-Netzwerk nach einem der Beispiele 16 und 17, wobei das empfangene Paket von einer Media Access Control (MAC) des Knotens empfangen wird.
Beispiel 19: lOSPE-Netzwerk nach einem der Beispiele 16-18, wobei die Schwellenwertmenge kleiner oder gleich 49,5 Bytes oder 64 Bytes ist.
Beispiel 20: Fahrzeug, das ein lOSPE-Netzwerk einschließt, umfassend: eine Anzahl von Knoten, wobei mindestens ein Knoten der Anzahl von Knoten konfiguriert ist zum:

Erkennen mindestens eines Ereignisses, wobei das mindestens eine Ereignis mindestens eines der Folgenden einschließt: eine Datenmenge, die in einem First-in-First-Out-Puffer (FIFO-Puffer) des Knotens gespeichert ist, die mindestens eine Schwellenwertmenge ist; und ein Paket, das an dem Knoten empfangen wird, ein Präzisionszeitprotokollpaket (PTP-Paket) ist; und Emulieren einer Kollision an dem Knoten als Reaktion auf das mindestens eine erkannte Ereignis.

Beispiel 21: Bitübertragungsschichtvorrichtung für einen Netzknoten, die Bitübertragungsschichtvorrichtung umfassend: einen Puffer, der konfiguriert ist, um ein Sendepaket zu empfangen, das von einer Medienzugriffssteuerungsteilschicht zur Übertragung auf einem gemeinsam genutzten Kommunikationsmedium eines drahtgebundenen lokalen Netzwerks bereitgestellt wird, wobei die Bitübertragungsschichtvorrichtung konfiguriert ist, um eine Teilschicht zur Vermeidung von Kollisionen auf physikalischer Ebene (PLCA) zu implementieren; und eine Steuerschaltung, die konfiguriert ist zum: Erkennen mindestens eines Ereignisses, das mindestens eines von Folgendem einschließt: dass eine Datenmenge, die durch den Puffer gespeichert wird, mindestens eine Schwellenwertmenge ist, oder dass das empfangene Sendepaket ein Präzisionszeitprotokollpaket (PTP-Paket) ist, das eine variable Verzögerung auf sich nimmt; und Emulieren einer Kollision an dem Knoten durch Aktivieren eines Kollisionssignals als Reaktion auf das mindestens eine erkannte Ereignis.
Beispiel 22: Bitübertragungsschichtvorrichtung nach Beispiel 21, wobei die Steuerschaltung konfiguriert ist, um das PTP-Paket so aufzufüllen, dass es mindestens 64 Bytes einschließt, als Reaktion auf eine Erkennung, dass das empfangene Sendepaket ein PTP-Paket ist, das außerhalb einer Sendegelegenheit des Netzwerkknotens empfangen wurde.
Beispiel 23: Bitübertragungsschichtvorrichtung nach einem der Beispiele 21 und 22, wobei die Steuerschaltung konfiguriert ist, um das PTP-Paket so aufzufüllen, dass es ein Muster einschließt, um einen Fehler zu verursachen, als Reaktion auf eine Erkennung, dass das empfangene Sendepaket ein PTP-Paket ist, das außerhalb einer Sendegelegenheit des Netzwerkknotens empfangen wurde.
Beispiel 24: Bitübertragungsschichtvorrichtung nach Beispiel 23, wobei das Muster 010101 einschließt.
Beispiel 25: Bitübertragungsschichtvorrichtung nach Beispiel 21, wobei die Steuerschaltung konfiguriert ist, um dem PTP-Paket einen Fehlerbegrenzer hinzuzufügen, als Reaktion auf eine Erkennung, dass das empfangene Sendepaket ein PTP-Paket ist, das außerhalb einer Sendegelegenheit des Netzwerkknotens empfangen wurde.
Beispiel 26: Bitübertragungsschichtvorrichtung nach einem der Beispiele 21-25, wobei als Reaktion auf eine Erkennung, dass das empfangene Sendepaket ein PTP-Paket ist, das außerhalb einer Sendegelegenheit des Netzwerkknotens empfangen wurde, die Steuerschaltung konfiguriert ist zum: Auffüllen des PTP-Pakets mit einem Muster, so dass das PTP-Paket mindestens 64 Bytes Nutzlast enthält und das Muster einen Fehler verursacht; und Hinzufügen eines Stromende-Begrenzers zu dem PTP-Paket.
Beispiel 26A: Bitübertragungsschichtvorrichtung nach einem der Beispiele 21-26, wobei die Steuerschaltung konfiguriert ist, um eine feste Verzögerung zu erkennen, die durch das PTP-Paket als Reaktion auf eine Aktivierung eines Sendefreigabesignals (TX EN) innerhalb einer Sendegelegenheit des Netzwerkknotens oder als Reaktion auf eine Deaktivierung eines Trägerabfragesignals (CRS-Signals) nach einer emulierten Kollision aufgetreten ist.
Beispiel 27: Bitübertragungsschichtvorrichtung nach einem der Beispiele 21-26A, wobei der Puffer konfiguriert ist, um 49,5 Bytes oder 64 Bytes von Daten zu speichern.
Beispiel 28: Bitübertragungsschichtvorrichtung nach einem der Beispiele 21-27, wobei eine Tiefe des Puffers während der Sendegelegenheiten des Netzwerkknotens auf null gesetzt wird und außerhalb der Sendegelegenheiten des Netzwerkknotens auf einen Wert ungleich null gesetzt wird.
Beispiel 29: Bitübertragungsschichtvorrichtung für einen Netzwerkknoten, die Bitübertragungsschichtvorrichtung umfassend: einen Puffer, der konfiguriert ist, um ein Sendepaket zur Übertragung auf einem gemeinsam genutzten Übertragungsmedium eines drahtgebundenen lokalen Netzwerks zu speichern, wobei die Bitübertragungsschichtvorrichtung konfiguriert ist, um eine Teilschicht zur Vermeidung von Kollisionen auf physikalischer Ebene (PLCA) zu implementieren; und eine Steuerschaltung, die konfiguriert ist zum: Bestimmen, dass eine in dem Puffer gespeicherte Datenmenge mindestens eine Schwellenwertmenge ist; und Emulieren einer Kollision durch Aktivieren eines Kollisionssignals als Reaktion darauf, dass die Datenmenge mindestens die Schwellenwertmenge ist.
Beispiel 30: Bitübertragungsschichtvorrichtung nach Beispiel 29, wobei die Schwellenwertmenge so programmierbar ist, dass sie maximal 49,5 Bytes beträgt.
Beispiel 31: Bitübertragungsschichtvorrichtung nach einem der Beispiele 29 und 30, wobei das drahtgebundene lokale Netzwerk mehr als acht (8) Knoten einschließt.
Beispiel 32: Bitübertragungsschichtvorrichtung nach einem der Beispiele 29-31, wobei die Steuerschaltung konfiguriert ist, um die Kollision auf einer medienunabhängigen Schnittstelle (MII) oder einer reduzierten medienunabhängigen Schnittstelle (RMII) zu emulieren.
Beispiel 33: Bitübertragungsschichtvorrichtung für einen Netzwerkknoten, die Bitübertragungsschichtvorrichtung umfassend: einen Puffer, der konfiguriert ist, um ein Sendepaket zu speichern, das von einer Medienzugriffssteuerungsteilschicht zur Übertragung auf einem gemeinsam genutzten Übertragungsmedium eines drahtgebundenen lokalen Netzwerks empfangen wird, wobei das drahtgebundene lokale Netzwerk eine Teilschicht zur Vermeidung von Kollisionen auf physikalischer Ebene (PLCA) einschließt; und eine Steuerschaltung, die konfiguriert ist zum: Identifizieren des gespeicherten Sendepakets als ein Präzisionszeitprotokollpaket (PTP-Paket); und Emulieren einer Kollision an dem Knoten durch Aktivieren eines Kollisionssignals an die Medienzugriffssteuerungsteilschicht als Reaktion darauf, dass das gespeicherte Sendepaket als PTP identifiziert wird und das identifizierte PTP-Paket eine variable Verzögerung auf sich nimmt.
Beispiel 34: Bitübertragungsschichtvorrichtung nach Beispiel 33, wobei die Steuerschaltung ferner konfiguriert ist, um eine Kollision zu emulieren, indem das Kollisionssignal an die Medienzugriffssteuerungsteilschicht als Reaktion darauf angelegt wird, dass eine Datenmenge, die durch den Puffer gespeichert wird, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Beispiel 35: Bitübertragungsschichtvorrichtung nach einem der Beispiele 33 und 34, wobei die Steuerschaltung ferner konfiguriert ist zum: Auffüllen des PTP-Pakets mit einem Muster, so dass das aufgefüllte PTP-Paket mindestens 64 Bytes einschließt und das Muster einen Fehler verursacht; oder zum Hinzufügen eines Stromende-Begrenzers zu dem PTP-Paket.
Beispiel 36: Bitübertragungsschichtvorrichtung nach einem der Beispiele 33-35, wobei die Steuerschaltung konfiguriert ist, um die Kollision auf einer medienunabhängigen Schnittstelle (MII) oder einer reduzierten medienunabhängigen Schnittstelle (RMII) zu emulieren.
Beispiel 37: Drahtgebundenes lokales Netzwerk, umfassend: einen Knoten, der eine physikalische Schicht (PHY) einschließt, wobei die PHY eine Teilschicht zur Vermeidung von Kollisionen auf physikalischer Ebene (PLCA) einschließt, wobei die PHY konfiguriert ist zum: Erkennen mindestens eines Ereignisses, das mindestens eines der folgenden Ereignisse einschließt: eine Datenmenge, die in einem First-in-First-Out-Puffer (FIFO-Puffer) des Knotens gespeichert ist, die mindestens eine Schwellenwertmenge ist, und ein empfangenes Paket, das ein Präzisionszeitprotokollpaket (PTP-Paket) ist, das eine variable Verzögerung auf sich nimmt.
Beispiel 38: Drahtgebundenes lokales Netzwerk nach Beispiel 37, wobei die PHY ferner konfiguriert ist zum: Auffüllen des PTP-Pakets mit einem Muster, so dass das aufgefüllte PTP-Paket mindestens 64 Bytes einschließt und das Muster einen Fehler der zyklischen Redundanzprüfung (CRC) verursacht; und Hinzufügen eines Stromende-Begrenzers zu dem PTP-Paket.
Beispiel 39: Drahtgebundenes lokales Netzwerk nach einem der Beispiele 37 und 38, wobei das empfangene Paket von einer Medienzugriffssteuerungsteilschicht des Knotens empfangen wird.
Beispiel 40: Drahtgebundenes lokales Netzwerk nach einem der Beispiele 37 bis 39, wobei die Schwellenwertmenge so programmierbar ist, dass sie kleiner oder gleich 49,5 Byte oder 64 Byte ist.
Beispiel 41: Fahrzeug, das ein drahtgebundenes lokales Netzwerk einschließt, das eine Teilschicht zur Vermeidung von Kollisionen auf physikalischer Ebene (PLCA) einschließt, wobei das drahtgebundene lokale Netzwerk Folgendes umfasst: eine Anzahl von Knoten, wobei mindestens ein Knoten der Anzahl von Knoten konfiguriert ist zum: Erkennen mindestens eines Ereignisses, wobei das mindestens eine Ereignis mindestens eines der Folgenden einschließt: eine Datenmenge, die in einem First-in-First-Out-Puffer (FIFO-Puffer) des Knotens gespeichert ist, die mindestens eine Schwellenwertmenge ist; und ein Sendepaket, das an dem Knoten von einer Verbindungsschicht des Knotens empfangen wird, ein Präzisionszeitprotokollpaket (PTP-Paket) ist und eine variable Verzögerung auf sich nimmt.
Während die vorliegende Offenbarung hierin in Bezug auf bestimmte veranschaulichte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen und anerkennen, dass die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Vielmehr können viele Ergänzungen, Streichungen und Modifikationen an den veranschaulichten und beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung, wie er im nachfolgend zusammen mit ihren rechtlichen Äquivalenten beansprucht wird, abzuweichen. Zusätzlich können Merkmale von einer Ausführungsform mit Merkmalen einer anderen Ausführungsform kombiniert werden, während sie immer noch innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung enthalten sind, wie er vom Erfinder in Betracht gezogen wird.

Claims

Bitübertragungsschichtvorrichtung für einen Netzwerkknoten, die Bitübertragungsschichtvorrichtung umfassend: einen Puffer (1106), der konfiguriert ist, um ein Sendepaket zu empfangen, das von einer Medienzugriffssteuerungsteilschicht zur Übertragung auf einem gemeinsam genutzten Kommunikationsmedium eines drahtgebundenen lokalen Netzwerks (100, 1202) bereitgestellt wird, wobei die Bitübertragungsschichtvorrichtung konfiguriert ist, um eine Teilschicht zur Vermeidung von Kollisionen auf physikalischer Ebene, Physical Layer Collision Avoidance, PLCA, zu implementieren; und eine Steuerschaltung (1134), die konfiguriert ist zum: Erkennen (802) mindestens eines Ereignisses, das mindestens eines von Folgendem einschließt: dass (804) eine durch den Puffer (1106) gespeicherte Datenmenge mindestens eine Schwellenwertmenge ist, oder dass (808) das empfangene Sendepaket ein Präzisionszeitprotokollpaket, Precision Time Protocol Packet, PTP-Paket (808), ist, das eine variable Verzögerung auf sich nimmt; und Emulieren (812) einer Kollision an dem Netzwerkknoten durch Aktivieren eines Kollisionssignals an die Medienzugriffssteuerungsteilschicht als Reaktion auf das mindestens eine erkannte Ereignis.
Bitübertragungsschichtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung (1134) konfiguriert ist, um das PTP-Paket (808) so aufzufüllen, dass es mindestens 64 Bytes einschließt, als Reaktion auf eine Erkennung (808), dass das empfangene Sendepaket ein PTP-Paket (808) ist, das außerhalb einer Sendegelegenheit des Netzwerkknotens empfangen wurde.
Bitübertragungsschichtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung (1134) konfiguriert ist, um das PTP-Paket (808) so aufzufüllen, dass es ein Muster einschließt, um einen Fehler zu verursachen, als Reaktion auf eine Erkennung (808), dass das empfangene Sendepaket das PTP-Paket (808) ist, das außerhalb einer Sendegelegenheit des Netzwerkknotens empfangen wurde.
Bitübertragungsschichtvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Muster 010101 einschließt.
Bitübertragungsschichtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung (1134) konfiguriert ist, um dem PTP-Paket (808) einen Fehlerbegrenzer hinzuzufügen, als Reaktion auf eine Erkennung (808), dass das empfangene Sendepaket ein PTP-Paket (808) ist, das außerhalb einer Sendegelegenheit des Netzwerkknotens empfangen wurde.
Bitübertragungsschichtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei als Reaktion auf eine Erkennung (808), dass das empfangene Sendepaket ein außerhalb einer Sendegelegenheit des Netzwerkknotens empfangene PTP-Paket (808) ist, die Steuerschaltung (1134) konfiguriert ist zum: Auffüllen des PTP-Pakets (808) mit einem Muster, so dass das PTP-Paket (808) mindestens 64 Bytes Nutzdaten einschließt und das Muster einen Fehler verursacht; und Hinzufügen eines Stromende-Begrenzers zu dem PTP-Paket (808).
Bitübertragungsschichtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung (1134) konfiguriert ist, um eine feste Verzögerung zu erkennen, die durch das PTP-Paket (808) als Reaktion auf eine Aktivierung eines Sendefreigabesignals, Transmit Enable, TX_EN (610), innerhalb einer Sendegelegenheit des Netzwerkknotens oder als Reaktion auf eine Deaktivierung eines Trägerabfragesignals, Carrier Sense Signals, CRS-Signals (608), nach einer emulierten Kollision aufgetreten ist.
Bitübertragungsschichtvorrichtung für einen Netzwerkknoten, die Bitübertragungsschichtvorrichtung umfassend: einen Puffer (1106), der konfiguriert ist, um ein Sendepaket zur Übertragung auf einem gemeinsamen Übertragungsmedium eines drahtgebundenen lokalen Netzwerks (100, 1202) zu speichern, wobei die Bitübertragungsschichtvorrichtung konfiguriert ist, um eine Teilschicht zur Vermeidung von Kollisionen auf physikalischer Ebene, Physical Layer Collision Avoidance, PLCA, zu implementieren; und eine Steuerschaltung (1134), die konfiguriert ist zum: Bestimmen, dass eine in dem Puffer (1106) gespeicherte Datenmenge mindestens eine Schwellenwertmenge ist; und Emulieren einer Kollision durch Aktivieren eines Kollisionssignals als Reaktion darauf, dass die Datenmenge mindestens die Schwellenwertmenge ist.
Bitübertragungsschichtvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Schwellenwertmenge so programmierbar ist, dass sie maximal 49,5 Bytes beträgt.
Bitübertragungsschichtvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das drahtgebundene lokale Netzwerk (100, 1202) mehr als acht (8) Knoten einschließt.
Bitübertragungsschichtvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Steuerschaltung (1134) konfiguriert ist, um die Kollision auf einer medienunabhängigen Schnittstelle, Media Independent Interface, MII (212), zu emulieren.
Bitübertragungsschichtvorrichtung für einen Netzwerkknoten, die Bitübertragungsschichtvorrichtung umfassend: einen Puffer (1106), der konfiguriert ist, um ein Sendepaket zu speichern, das von einer Medienzugriffssteuerungsteilschicht zur Übertragung auf einem gemeinsam genutzten Übertragungsmedium eines drahtgebundenen lokalen Netzwerks (100, 1202) empfangen wird, wobei das drahtgebundene lokale Netzwerk (100, 1202) eine Teilschicht zur Vermeidung von Kollisionen auf physikalischer Ebene, Physical Layer Collision Avoidance, PLCA, einschließt; und eine Steuerschaltung (1134), die konfiguriert ist zum: Identifizieren (808) des gespeicherten Sendepakets als ein Präzisionszeitprotokollpaket, Precision Time Protocol Packet, PTP-Paket; und Emulieren (812) einer Kollision an dem Netzwerkknoten durch Aktivieren eines Kollisionssignals an die Medienzugriffssteuerungsteilschicht als Reaktion darauf, dass das gespeicherte Sendepaket als das PTP-Paket identifiziert wird und das identifizierte PTP-Paket eine variable Verzögerung auf sich nimmt.
Bitübertragungsschichtvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Steuerschaltung (1134) ferner konfiguriert ist, um eine Kollision zu emulieren, indem das Kollisionssignal an die Medienzugriffssteuerungsteilschicht als Reaktion darauf angelegt wird, dass eine Datenmenge, die durch den Puffer (1106) gespeichert wird, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Bitübertragungsschichtvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Steuerschaltung (1134) ferner für mindestens eines von Folgendem konfiguriert ist: Auffüllen des PTP-Pakets (808) mit einem Muster, so dass das aufgefüllte PTP-Paket mindestens 64 Bytes einschließt und das Muster einen Fehler verursacht; oder Hinzufügen eines Stromende-Begrenzers zu dem PTP-Paket (808).
Bitübertragungsschichtvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Steuerschaltung (1134) konfiguriert ist, um die Kollision auf einer medienunabhängigen Schnittstelle, Media Independent Interface, MII (212), oder einer reduzierten medienunabhängigen Schnittstelle, Reduced Media Independent Interface, RMII, zu emulieren.
Drahtgebundenes lokales Netzwerk (100, 1202), umfassend: einen Knoten (1100), der eine Bitübertragungsschichtvorrichtung, Physical Layer Device, PHY (1104), einschließt, die einen Puffer (1106) umfasst, der konfiguriert ist, um ein Sendepaket zu empfangen, das von einer Medienzugriffssteuerungsteilschicht zur Übertragung auf einem gemeinsam genutzten Kommunikationsmedium des drahtgebundenen lokalen Netzwerks (100, 1202) bereitgestellt wird, wobei die PHY (1104) konfiguriert ist eine Teilschicht zur Vermeidung von Kollisionen auf physikalischer Ebene, Physical Layer Collision Avoidance, PLCA, zu implementieren, und die Bitübertragungsschichtvorrichtung, Physical Layer Device, PHY (1104) konfiguriert ist zum: Erkennen mindestens eines Ereignisses, das mindestens eines der folgenden Ereignisse einschließt: eine Datenmenge, die in einem First-in-First-Out-Puffer, FIFO-Puffer (1106), des Knotens (1100) gespeichert ist, ist mindestens eine Schwellenwertmenge (804; 902), oder ein empfangenes Paket ist ein Präzisionszeitprotokollpaket, Precision Time Protocol Paket, PTP-Paket (808; 1002), das eine variable Verzögerung auf sich nimmt; und Emulieren einer Kollision an dem Knoten (1100) als Reaktion auf das mindestens eine erkannte Ereignis.
Drahtgebundenes lokales Netzwerk (100, 1202) nach Anspruch 16, wobei die PHY (1104) ferner konfiguriert ist zum: Auffüllen des PTP-Pakets (808) mit einem Muster, so dass das aufgefüllte PTP-Paket mindestens 64 Bytes einschließt und das Muster einen Fehler der zyklischen Redundanzprüfung, Cyclic Redundancy Check, CRC, verursacht; und Hinzufügen eines Stromende-Begrenzers zu dem PTP-Paket (808).
Drahtgebundenes lokales Netzwerk (100, 1202) nach Anspruch 16, wobei das empfangene Paket von einer Medienzugriffssteuerungsteilschicht des Knotens (1100) empfangen wird.
Drahtgebundenes lokales Netzwerk (100, 1202) nach Anspruch 16, wobei die Schwellenwertmenge so programmierbar ist, dass sie kleiner oder gleich eines von 49,5 Bytes oder 64 Bytes ist.
Fahrzeug (1200) einschließlich eines drahtgebundenen lokalen Netzwerks (100, 1202), das eine Teilschicht zur Vermeidung von Kollisionen auf physikalischer Ebene, Physical Layer Collision Avoidance, PLCA, einschließt, das drahtgebundene lokale Netzwerk (100, 1202) umfassend: eine Anzahl von Knoten, wobei mindestens ein Knoten (1100) der Anzahl von Knoten eine Bitübertragungsschichtvorrichtung, Physical Layer Device, PHY (1104), einschließt, die einen Puffer (1106) umfasst, der konfiguriert ist, um ein Sendepaket zu empfangen, das von einer Medienzugriffssteuerungsteilschicht zur Übertragung auf einem gemeinsam genutzten Kommunikationsmedium des drahtgebundenen lokalen Netzwerks (100, 1202) bereitgestellt wird, wobei die PHY (1104) konfiguriert ist eine Teilschicht zur Vermeidung von Kollisionen auf physikalischer Ebene, Physical Layer Collision Avoidance, PLCA, zu implementieren, und die Bitübertragunsschichtvorrichtung, Physical Layer Device, PHY (1104), konfiguriert ist zum: Erkennen (802) mindestens eines Ereignisses, das mindestens eines der folgenden Ereignisse einschließt: eine Datenmenge, die in einem First-in-First-Out-Puffer, FIFO-Puffer (1106), des Knotens (1100) gespeichert ist, ist mindestens eine Schwellenwertmenge (804; 902), oder ein Sendepaket, das an dem Knoten (1100) von einer Verbindungsschicht des Knotens (1100) empfangen wird, ist ein Präzisionszeitprotokollpaket, Precision Time Protocol Packet, PTP-Paket (808; 1002), das eine variable Verzögerung auf sich nimmt; und Emulieren einer Kollision an dem mindestens einen Knoten (1100) als Reaktion auf das mindestens eine erkannte Ereignis.