專利名稱：支持經(jīng)無線局域網(wǎng)連接的節(jié)點的時鐘同步的內(nèi)部信號傳輸方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及時鐘同步，并且尤其涉及在較高層協(xié)議上支持嚴(yán)格時鐘同步的內(nèi)部信號傳輸方法。
2.相關(guān)技術(shù)的描述高精度時鐘同步是分布式實時系統(tǒng)中的最基本的要求之一。由于不可避免的本地時鐘的漂移，一個全局時基只能利用一個時鐘同步協(xié)議來實現(xiàn)。其全部結(jié)合在此參考的于2002年3月7日提交的共同未決美國申請60/362,518提供了一種通過無線局域網(wǎng)(即，802.11網(wǎng)絡(luò))用于有線或無線的無線同步時鐘寄存器的時鐘同步協(xié)議。為了支持在其中公開的時鐘同步協(xié)議，需要一組管理基元(即，內(nèi)部信令)，這些基元將提供關(guān)于從媒體接入控制(MAC)到較高層協(xié)議的同步幀的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一組內(nèi)部信令(即，管理基元)來支持一種時鐘同步協(xié)議，用于通過無線局域網(wǎng)(即，802.11網(wǎng)絡(luò))無線地同步有線或無線節(jié)點的時鐘寄存器。該時鐘同步是在駐留于兩個不同無線站(STA)之內(nèi)的兩個較高層協(xié)議實體之間執(zhí)行的。


通過結(jié)合附圖參考隨后的本發(fā)明的示意實施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述特征將變得更為顯而易見和可以被理解，其中圖1示出將應(yīng)用本發(fā)明的實施例的一個無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖2a示出圖1的通信系統(tǒng)的主節(jié)點和代表性的非主節(jié)點；圖2b示出以接近周期性的間隔從主節(jié)點發(fā)送到所有非主節(jié)點的兩個連續(xù)發(fā)送的同步幀；圖3是用于描述圖2a的主節(jié)點的802.11管理結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例用于支持時鐘同步的操作步驟的流程圖；和圖5是進一步示出圖4的流程圖的操作步驟的一個處理流程圖。
具體實施例方式
在下面的描述中，為了說明而不是限制的目的，給出例如特定結(jié)構(gòu)、接口、技術(shù)等的具體細(xì)節(jié)，以提供本發(fā)明的全面理解。但是，對于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員來說，顯然本發(fā)明能以脫離這些具體細(xì)節(jié)的其它實施例來實踐。在某些情況中，為了避免使本發(fā)明不清楚，以方框圖的形式而非具體地示出熟知的結(jié)構(gòu)與設(shè)備。
下面描述的本發(fā)明是以通過802.11無線LAN同步1394無線節(jié)點為上下文作出的。但是，將意識到，在此討論的本發(fā)明的指教并沒有如此被限制。即，本發(fā)明可適用于需要在此定義的嚴(yán)格同步的任何有線或無線的通信系統(tǒng)。例如，本發(fā)明適用于例如IEEE 802.3和以太網(wǎng)的有線通信系統(tǒng)。
現(xiàn)參考附圖并且具體參考圖1，描述其中可以實施本發(fā)明的最佳實施例的一個IEEE 802.11無線網(wǎng)絡(luò)10。如所示的，網(wǎng)絡(luò)10包括1394總線16、18和20，在最佳實施例中，這些總線與無線網(wǎng)橋(bridge)(節(jié)點)16a、18a和20a相關(guān)。無線網(wǎng)橋16a、18a和20a用作入口點，通過這些入口點、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)10在1394總線16、18和20之間進行無線通信。網(wǎng)絡(luò)10也包括1394獨立無線節(jié)點21，這能夠代表例如數(shù)字視頻攝像機或手持設(shè)備的任何獨立設(shè)備，其能夠使用1394協(xié)議來與其它設(shè)備通信。網(wǎng)絡(luò)10還包括有線1394節(jié)點16b和18b。
表示圖1的示例性實施例，只是為了更清楚地描述本發(fā)明，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到在形式與功能上將可能有很多變型。例如，網(wǎng)絡(luò)10可以包括或多或少數(shù)目的1394總線和/或任何其它類型的需要同步的節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)10還可以包括或多或少數(shù)目的獨立或非獨立的需要同步的節(jié)點。應(yīng)該理解，網(wǎng)絡(luò)10可以使用如圖1的示例性實施例所示的802.11WLAN技術(shù)，或任何其它種類的連接無線/有線節(jié)點/總線的無線/有線通信系統(tǒng)。所有這樣的變化都被認(rèn)為是在本發(fā)明的精神與范圍之內(nèi)。下面提供網(wǎng)絡(luò)10和示例性附圖只作為實例來用于解釋的目的而不打算暗示結(jié)構(gòu)限制。
為了在網(wǎng)絡(luò)10中執(zhí)行時鐘同步，從該網(wǎng)絡(luò)10中被任意指定為主節(jié)點(或“根節(jié)點)的一個節(jié)點中產(chǎn)生時間標(biāo)記值。在網(wǎng)絡(luò)10中，節(jié)點16a被任意地選擇為在該網(wǎng)絡(luò)中每個其他非主節(jié)點(從屬節(jié)點)將與之同步的主時鐘主節(jié)點。在網(wǎng)絡(luò)10中的主節(jié)點16a具有在該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)時鐘分布的作用。
為了易于說明，現(xiàn)參考圖2a，僅使用示出的主節(jié)點16a和單個非主節(jié)點18a來描述時鐘同步的處理。注意，在單個示出的非主節(jié)點18a中執(zhí)行的操作以完全相同的方式發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)10的全部其它的非主節(jié)點中。圖2a示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的主節(jié)點16a和非主節(jié)點18a的結(jié)構(gòu)。主節(jié)點16a和非主節(jié)點18a被示出為包括內(nèi)部24.576MHz時鐘(振蕩器)16c和18c以及相關(guān)的周期-時間寄存器16d和18d。24.576時鐘16c和18c自由地運行并且更新相關(guān)的周期-時間寄存器16d和18d的內(nèi)容。周期-時間寄存器16d和18d提供指定當(dāng)前時間值的字段，并且至循環(huán)時間寄存器的寫入將時鐘硬件初始化為包含在寫入事務(wù)處理中的值。構(gòu)成主節(jié)點16a和非主節(jié)點18a的單元是常規(guī)的，并且將不作進一步描述。
圖2b示出執(zhí)行時鐘同步的兩個連續(xù)發(fā)送的同步幀F(xiàn)i27和Fi+128。同步幀27和28能以接近周期性的間隔從主節(jié)點16a發(fā)送到所有的非主節(jié)點，即網(wǎng)絡(luò)10中的非主節(jié)點18a。每一同步幀都利用其信源地址(即發(fā)送該幀的主節(jié)點的MAC地址)和目的地址來標(biāo)識。該目的地址是明確保留用于執(zhí)行時鐘同步的特殊的多址廣播(multicast)地址。每一同步幀都以接近周期性間隔包括時鐘-同步信息來同步周期-時間寄存器16d和18d。同步幀27和28從主節(jié)點16a中產(chǎn)生，以同步駐留于主節(jié)點16a和非主節(jié)點18內(nèi)的較高層協(xié)議實體。本發(fā)明涉及用于支持這些較高層協(xié)議的方法。
為了說明在站管理實體(Station Management Entity)(SME)和主節(jié)點16a與非主節(jié)點18的MAC之間的管理基元，下面描述并在圖3中示出一個802.11通用管理結(jié)構(gòu)。在此描述的管理基元是用于1394時鐘同步應(yīng)用；然而，注意，本發(fā)明的管理基元對于任何要求嚴(yán)格同步的較高層協(xié)議具有更寬廣的應(yīng)用。
圖3示出用于描述節(jié)點16a和18a的一個802.11管理結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括三個組成部分MAC層管理實體(MLME)31、物理層管理實體(PLME)33和系統(tǒng)管理實體(SME)35。在管理組成部分32、34和36之間具有三個定義的接口。SME 35既可以修改MAC又可以修改PHY管理信息庫(MIB)。MAC 37和PHY 39層都訪問MIB。能夠查詢MIB，以獲得狀態(tài)信息以及能夠引起某些動作發(fā)生的目標(biāo)。通過一個MLME_PLME服務(wù)接入點(SAP)34，MLME層31通過特定基元與PLME 33通信。當(dāng)MLME層31命令時，PLME子層33指示PLCP子層43準(zhǔn)備MPDU用于傳輸。PLCP子層43也把輸入幀從無線媒體傳送到MAC層37。通過把MPDU映射成適于由PMD子層45傳輸?shù)囊粋€幀格式，PLCP子層43最小化MAC層37對PMD子層45的依賴性。根據(jù)PLCP子層43的指示，PMD子層45提供了通過該無線媒體的兩個站之間的PHY實體的實際傳輸和接收。為了提供此服務(wù)，該PMD子層45直接與空中媒體接口并且提供幀傳輸?shù)恼{(diào)制和解調(diào)。
現(xiàn)在參考圖4的流程圖和圖5的處理流程圖，下面描述在支持一個較高層協(xié)議的時鐘同步中牽涉的示意性步驟，例如根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖1的無線節(jié)點。
該處理在步驟55開始，其中主節(jié)點16a中的較高層協(xié)議發(fā)出SME的同步請求。需要來自較高層協(xié)議的同步請求來啟動該較高層同步協(xié)議。該SME隨后以MLME-HL-SYNC.request(請求)基元的形式發(fā)出同步請求到該MLME 31，這具體地請求在MLME31中的同步-支持機構(gòu)的啟動。第一管理基元被描述為如下A.MLME-HL-SYNC.request基元的一般形式MLME-HL-SYNC.request {RxAdress}B.參數(shù)描述表格1

應(yīng)注意，該MAC層37自己無從得知哪些幀是同步幀。因此，當(dāng)利用較高層協(xié)議發(fā)出同步幀時，必須具有某種方式來識別這些同步幀?！錜xAddress″參數(shù)是MAC層37用于識別一個幀為同步幀的工具。具體地說，該″RxAddress″通知該MAC層37該MAC層37從較高層或從PHY層接收具有目標(biāo)地址等于″RxAddress″的一個幀的時間，該″RxAddress″是一個多址廣播地址，該幀應(yīng)該由MAC層37標(biāo)識為一個同步幀。
在步驟59，確定MAC層37是否接受來自SME 35的同步服務(wù)請求。如果MAC層37沒有接受該服務(wù)請求，則該處理在步驟61結(jié)束。否則，如果MAC層37接受SME 35的同步服務(wù)請求，則該處理在步驟63繼續(xù)。
在步驟61，由于MAC層37不接受來自SME的同步服務(wù)請求，所以該處理結(jié)束。在此情況中，MLME 31發(fā)出一個MLME-HL-SYNC.confirm(確認(rèn))基元給SME 35，利用參數(shù)設(shè)置″ResultCode″＝Not Supported來指示在MAC層37中不支持該同步服務(wù)。
在步驟63，同步服務(wù)請求被確定為已被MAC層37接受。在此情況中，MLME 31發(fā)出MLME-HL-SYNC.confirm基元給SME 35，利用參數(shù)設(shè)置，″ResultCode″＝Success來指示支持該同步服務(wù)。
A.MLME-HL-SYNC.confirm基元的一般形式MLME-HL-SYNC.confirm {ResultCode}B.參數(shù)描述表格II

在步驟65，第三基元報告同步幀的完成發(fā)送/接收。具體地說，由MLME 31產(chǎn)生一個MLME-HL-SYNC.indication(指示)基元并且作為PLME 33的結(jié)果發(fā)送給SME 35，通知MLME 31它已接收/發(fā)送一個幀。
此第三基元涉及兩種情況同步幀的接收和發(fā)送。同步幀的接收發(fā)生在非主節(jié)點(即，18a)上，該節(jié)點18a從主節(jié)點(即，節(jié)點16a)接收同步幀。同步幀的發(fā)送發(fā)生在主節(jié)點16a上。
在非主節(jié)點18a上接收同步幀的情況下，MAC層37將查找正被接收的同步幀的目的地址，并且把該目的地址與先前由MLME-HL-SYNC.request(請求)基元指定的它自己的″RxAddress″進行比較。在匹配的情況下，MLME 31將通過該MLME-HL-SYNC.indication(指示)基元對該SME 35表示它已接收了一個同步幀。當(dāng)接收的同步幀的廣播的最后符號由PHY層檢測和通知時，發(fā)出MLME-HL-SYNC.indication。
在從主節(jié)點16a發(fā)送同步幀的情況下，MAC層37將查找發(fā)送幀的目的地址，并且把該目的地址與先前由MLME-HL-SYNC.request基元指定的它自己的″RxAddress″進行比較。在匹配的情況下，該MLME 31將通過MLME-HL-SYNC.indication基元對該SME 35表示它已發(fā)送了一個同步幀。當(dāng)發(fā)送的同步幀的廣播的最后符號由該PHY層檢測和通知時，發(fā)出MLME-HL-SYNC.indication。
A.該基元的一般形式MLME-HL-SYNC.indicationTxAddressSequenceNumberProcDelay}B.參數(shù)描述表格III

雖然已經(jīng)說明和描述了本發(fā)明的最佳實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在不背離本發(fā)明的真實范圍的條件下可以作出各種改變和修改以及進行部件的等效替代。另外，在不背離中心范疇的條件下可以實現(xiàn)許多改進以適應(yīng)特定的情形和本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明意在不局限于作為實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式所公開的具體實施例，而在于本發(fā)明將包括落入所附的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的全部實施例。
權(quán)利要求
1.在包括可通信地耦合到一個網(wǎng)絡(luò)(10)的多個非主節(jié)點(16b，18a，18b，20a，21)的一個通信系統(tǒng)中，所述多個非主節(jié)點(16b，18a，18b，20a，21)之中的每一個具有一個本地時基(18d)，所述多個非主節(jié)點(16b，18a，18b，20a，21)之一被指定為具有一個主時基(16c)的主節(jié)點(16a)，該主時基用作主時鐘(16d)，所述非主本地時基(18d)被相對于該主時鐘(16d)進行同步，用于支持所述主節(jié)點(16a)和非主節(jié)點(16b，18a，18b，20a，21)的較高層協(xié)議中的時鐘同步的一種方法，該方法包括以下步驟(a)以所述主節(jié)點(16a)的一個較高層協(xié)議作出一個同步請求；(b)從與所述節(jié)點相關(guān)的站管理實體(SME)(35)發(fā)出一個請求基元給請求同步支持機構(gòu)的一個MAC層(37)管理實體(MLME)(31)；(c)在所述MLME(31)上確定是否接受所述步驟(b)上的所述同步支持機構(gòu)請求；(d)在所述步驟(c)上接受所述請求的情況下，從所述MLME(31)發(fā)出一個確認(rèn)基元給所述SME(35)，以指示支持所述同步支持機構(gòu)；(e)從與所述節(jié)點相關(guān)的一個物理層(PHY)將一個幀的接收和發(fā)送之一報告給所述MLME(31)；和(f)響應(yīng)于所述步驟(e)，從所述MLME(31)發(fā)出一個指示基元給所述SME(35)。
2.權(quán)利要求1的方法，進一步包括以下步驟在步驟(c)上由所述MLME(31)確定不接受所述同步支持機構(gòu)的情況中，由所述MLME(31)結(jié)束該同步請求；和利用等于″不接受″的一個ResultCode參數(shù)發(fā)出一個MLME-HL-SYNC確認(rèn)基元。
3.權(quán)利要求1的方法，其中當(dāng)由PHY層(39)檢測和通知接收的或發(fā)送的同步幀的廣播的最后一個符號時，發(fā)出從所述MLME(31)發(fā)給所述SME(35)的所述指示基元。
4.權(quán)利要求1的方法，其中從所述SME(35)發(fā)送給所述MLME(31)的所述請求基元是具有如下一般形式的MLME-HL-SYNC請求基元MLME-HL-SYNC.request {RxAddress}其中RxAddress是一個多址廣播地址。
5.權(quán)利要求1的方法，其中從所述MLME(31)發(fā)給所述SME(35)的所述確認(rèn)基元是具有如下一般形式的MLME-HL-SYNC請求基元MLME-HL-SYNC.confirm {ResultCode}其中ResultCode＝具有″支持″或″不支持″的一個值。
6.權(quán)利要求1的方法，其中從所述MLME(31)發(fā)給所述SME(35)的指示基元是具有如下一般形式的一個MLME-HL-SYNC指示基元MLME-HL-SYNC.indication {TxAddressSequenceNumberProcDelay}其中TxAddress指定發(fā)送該同步幀的MAC實體的地址；SequenceNumber指定該同步幀的順序號；ProcDelay指定該基元的產(chǎn)生和在廣播中檢測到產(chǎn)生此基元的幀的某一預(yù)定檢測點的時間之間的估算時間。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述網(wǎng)絡(luò)是無線與有線網(wǎng)絡(luò)之一。
8.在包括通過一個網(wǎng)絡(luò)(10)可通信地耦合的多個非主節(jié)點(16b，18a，18b，20a，21)的一個通信系統(tǒng)中，所述多個非主節(jié)點(16b，18a，18b，20a，21)之中的每一個具有一個本地時基(18d)，所述多個非主節(jié)點(16b，18a，18b，20a，21)之一被指定為具有一個主時基(16c)的主節(jié)點(16a)，該主時基用作主時鐘(16d)，所述非主本地時基(18d)被相對于該主時鐘(16d)進行同步，該系統(tǒng)包括用于以所述主節(jié)點(16a)的一個較高層協(xié)議作出一個同步請求的裝置；用于從與所述節(jié)點相關(guān)的站管理實體(SME)(35)發(fā)出一個請求基元給請求一個同步支持機構(gòu)的MAC層(37)管理實體(MLME(31))的裝置；用于在所述MLME(31)上確定是否接受所述步驟(b)上的所述同步支持機構(gòu)請求的裝置；用于在所述步驟(c)接受所述請求的情況下從所述MLME(31)發(fā)出一個確認(rèn)基元給所述SME(35)以指示支持所述同步支持機構(gòu)的裝置；用于從與所述節(jié)點相關(guān)的一個物理層(PHY)將一個幀的接收或發(fā)送之一報告給所述MLME(31)的裝置；和用于響應(yīng)于所述步驟(e)而從所述MLME(31)發(fā)出一個指示基元給所述SME(35)的裝置。
9.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，進一步包括用于在步驟(c)由所述MLME(31)確定不接受所述同步支持機構(gòu)的情況中由所述MLME(31)結(jié)束該同步請求的裝置；和用于利用指示不接受所述同步支持機構(gòu)的一個ResultCode參數(shù)發(fā)出一個MLME-HL-SYNC確認(rèn)基元的裝置。
10.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述的用于發(fā)送指示基元的裝置還包括用于指示接收的或發(fā)送的同步幀的廣播的最后一個符號由PHY層(39)檢測和通知的時間的裝置。
11.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述請求基元至少包括一個指定一個多址廣播地址的參數(shù)。
12.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述指示基元至少包括用于指定發(fā)送該同步幀的MAC實體的地址的第一參數(shù)、用于指定該同步幀的順序號的第二參數(shù)、以及用于指定在該基元的產(chǎn)生和在廣播中檢測到產(chǎn)生該基元的幀的某一預(yù)定檢測點的時間之間的估算時間的第三參數(shù)。
13.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述網(wǎng)絡(luò)是無線與有線網(wǎng)絡(luò)之一。
全文摘要
本發(fā)明公開了一組內(nèi)部信令(即，管理基元)來支持一種時鐘同步協(xié)議，以便通過無線局域網(wǎng)(即，802.11網(wǎng)絡(luò))無線地同步有線或無線節(jié)點的時鐘寄存器。該時鐘同步是在駐留于兩個不同的無線站(STA)內(nèi)的兩個較高層協(xié)議實體之間執(zhí)行的。
文檔編號H04L12/28GK1640032SQ03805283
公開日2005年7月13日 申請日期2003年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月7日
發(fā)明者J·德普拉多帕馮, S·蔡 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司