用于网络数据处理的系统和方法与流程

本公开涉及网络数据处理，并且更具体地涉及分组交换通信网络中的网络事务的处理。

背景技术：

1、时钟同步在诸如实时音频和视频传输的许多网络通信应用中非常重要。许多此类网络使用以太网作为通信介质。在此类系统中，网络中的设备具有公共时基可能是有利的。公共时基可用于例如触发传感器网络中的协调测量动作、协调工业系统中的控制器的动作、或同步移动/蜂窝无线电基站的时钟。除了传感器、控制器和无线电基站之外，系统还可包括计算机和通信设备，诸如路由器和交换机。

2、ieee802.1as协议(也称为通用精确时间协议(gptp))是一种用于通过以太网精确传送时间信息的协议。该协议被设计为一种软件协议，并且最初针对音频视频桥接(avb)网络，但最近已重新用于时间敏感网络(tsn)应用，包括低时延网络和工业自动化。

3、在ieee802.1as协议中，帧被转发到交换机中的本地中央处理单元(cpu)，该cpu接收帧并执行帧修改。本地cpu中的这些软件操作显著地增加了数据帧在以太网交换机内部的时间(称为停留时间)，因为软件处理比硬件转发慢得多。

4、gptp协议还运行单独的软件例程，该单独的软件例程测量以太网交换机中的本地时基与gptp总控时钟源之间的频率差异。本地时基与总控时钟源之间的频率差异的计算是在总控时钟源与相应各个桥之间的所有先前gptp桥中完成的计算的结果，并且受到这些系统的时间戳准确性的影响，因此此频率差异的准确性会随着给定网络中的节点数量而降低。

5、停留时间的准确性取决于测量的rateratio(本地时间参考与总控时钟源时间参考之间的频率差异)的准确性并且乘以停留时间，因此保持停留时间较低是增加gptp桥的时间传送准确性的最佳方式。

6、需要一种解决方案来减少网络数据处理中的停留时间。

技术实现思路

1、一种设备，该设备包括：入口端口，该入口端口包括时间戳电路以基于接收的数据帧来确定第一时间戳信息并基于该第一时间戳信息来更新所接收的数据帧以创建带时间戳的数据帧，该入口端口用于输出该带时间戳的数据帧；输出电路，该输出电路包括一个或多个出口端口以接收更新的且带时间戳的数据帧和修改的且带时间戳的数据帧，其中该出口端口包括时间戳电路以确定出口时间戳信息并将出口时间戳信息保存到时间戳存储器，该输出电路用于输出数据帧；帧分析器，该帧分析器用于从该入口端口接收该带时间戳的数据帧并将该带时间戳的数据帧转发到处理器，该处理器包括：时间戳提取器，该时间戳提取器用于从该带时间戳的数据帧中提取该第一时间戳信息并从该时间戳存储器中读取出口时间戳信息；时间计算器，该时间计算器的输入被耦合以接收该第一时间戳信息和出口时间戳信息，该时间计算器用于至少基于该第一时间戳信息和该出口时间戳信息来计算停留时间；时钟速率提取器，该时钟速率提取器用于从该带时间戳的数据帧中提取时钟速率信息；时钟速率计算器，该时钟速率计算器用于从该时钟速率提取器接收所提取的时钟速率信息并更新一个或多个时钟速率参数；帧生成器，该帧生成器的输出被耦合以向该输出电路提供数据帧，该帧生成器用于至少基于来自该时钟速率计算器的更新的时钟速率参数来生成数据帧，和重写器电路，该重写器电路的输入耦合到该帧分析器的该输出，该重写器电路用于修改来自该帧分析器的所接收的数据帧并将该修改的且带时间戳的数据帧输出到该输出电路的该一个或多个出口端口。

2、一种系统，该系统包括：多个网络设备，其中该多个网络设备中的相应网络设备耦合到该多个网络设备中的至少一个其他网络设备，该网络设备中的每个相应网络设备包括：入口端口，该入口端口包括时间戳电路以基于所接收的数据帧来确定第一时间戳信息并基于该第一时间戳信息来更新所接收的数据帧以创建带时间戳的数据帧，该入口端口用于输出该带时间戳的数据帧；输出电路，该输出电路包括一个或多个出口端口以接收更新的且带时间戳的数据帧和修改的且带时间戳的数据帧，其中该出口端口包括时间戳电路以确定出口时间戳信息并将出口时间戳信息保存到时间戳存储器，该输出电路用于输出数据帧；帧分析器，该帧分析器用于从该入口端口接收该带时间戳的数据帧并将该带时间戳的数据帧转发到处理器，该处理器包括：时间戳提取器，该时间戳提取器用于从该带时间戳的数据帧中提取该第一时间戳信息并从时间戳存储器中读取出口时间戳信息；时间计算器，该时间计算器的输入被耦合以接收该第一时间戳信息和出口时间戳信息，该时间计算器用于至少基于该第一时间戳信息和该出口时间戳信息来计算时间值；时钟速率提取器，该时钟速率提取器用于从该带时间戳的数据帧中提取时钟速率信息；时钟速率计算器，该时钟速率计算器用于从该时钟速率提取器接收所提取的时钟速率信息并更新一个或多个时钟速率参数；帧生成器，该帧生成器的输出被耦合以向该输出电路提供数据帧，该帧生成器用于至少基于来自该时钟速率计算器的更新的时钟速率参数来生成数据帧，和重写器电路，该重写器电路的输入耦合到该帧分析器的该输出，该重写器电路用于修改来自该帧分析器的所接收的数据帧并将该修改的且带时间戳的数据帧输出到该输出电路的该一个或多个出口端口。

3、一种方法，该方法包括：在入口端口处接收第一数据帧并在该入口端口生成第一带时间戳的数据帧；将该第一带时间戳的数据帧发送到处理器；从该第一数据帧中提取该第一时间戳信息；从时间戳存储器中读取第二时间戳信息；基于该第一时间戳信息和该第二时间戳信息来计算停留时间和对等延迟；从该第一数据帧中提取时钟速率信息；至少基于所提取的时钟速率信息来计算更新的时钟速率信息；至少基于该更新的时钟速率信息来生成更新的且带时间戳的数据帧；以及在出口端口上发送该更新的且带时间戳的数据帧。

技术特征：

1.一种设备，所述设备包括：

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述重写器电路用于至少基于所接收的数据帧中的信息来修改所接收的数据帧。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的设备，其中所述时间戳存储器包括先进先出存储器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述时钟计算器用于至少基于所提取的时钟速率信息来计算时钟信息。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中所述时间计算器用于至少基于所接收的第一数据帧来计算所接收的第一数据帧的停留时间和对等延迟。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中所述时钟速率提取器用于至少基于所提取的时钟速率信息来计算更新的时钟速率信息。

7.一种系统，所述系统包括：

8.一种方法，所述方法包括：

9.根据权利要求8所述的方法，所述方法包括将时间戳信息保存在时间戳存储器中。

10.根据权利要求8至9中任一项所述的方法，所述提取时钟速率信息包括至少基于所提取的时钟速率信息来计算更新的时钟速率信息。

技术总结
一种用于网络数据事务的系统，该系统包括：入口端口，该入口端口用于接收数据帧并对所接收的数据帧加时间戳；帧分析器，该帧分析器用于将该数据帧转发到处理器，该处理器用于从该数据帧中提取定时信息并基于更新的定时计算来更新该数据帧并且经由一个或多个出口端口来输出更新的数据帧。在入口端口和出口端口处对数据帧加时间戳，并将出口时间戳保存在时间戳存储器中。该系统通过使用专用硬件和存储的时间戳信息来减少总体网络延迟。

技术研发人员：T·约尔根森
受保护的技术使用者：微芯片技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5