可變通信容量數據傳輸設備和數據傳輸設備的製作方法
2023-07-10 06:56:36 2
專利名稱：可變通信容量數據傳輸設備和數據傳輸設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可變通信容量數據傳輸設備。本發明尤其涉及一種通過多個傳輸線路形成一個虛擬傳輸路徑，並通過根據所請求帶寬和傳輸線路的連接狀態自動協商發送端和接收端之間傳輸線路的數量而改變傳輸速率的可變通信容量數據傳輸設備。
背景技術：
大多數遠距離傳輸網絡採用串行傳輸，並通過提高傳輸時鐘頻率來增加傳輸速度。但是，40Gbps或更高的高速串行傳輸顯露出通信設備的處理速度和傳輸距離的限制，並且已經很難獲得更高的串行傳輸速度。因此，已經採用了一種方法，該方法將相對低速的多個串行線路虛擬地作為一條傳輸路徑處理並且並行傳輸數據以增加傳輸速度。
鏈路聚合(link aggregation)方法作為一種線路聚合類型的通信方法是已知的，該方法由多個傳輸線路形成一條邏輯高速傳輸路徑(IEEE Std 802.3-2002版，「第3部分載波偵聽多路訪問和衝突檢測(CSMA/CD)訪問方法和物理層規範」，第43條「鏈路聚合」，IEEE，2002.3.8)。鏈路聚合方法根據數據流將多個數據幀分配到每條傳輸線路。數據流指示由傳輸幀源地址、目的地址以及所用應用的組合而區分的一串數據幀。在數據傳輸(幀傳輸)過程中數據流之間不需要特別的關聯。但是，接收端必須保證每個數據流內數據幀的順序，並且網絡中幀的順序不能顛倒。
另一方面，發送端的設備為傳輸幀指定序列號並將傳輸幀分配到包括少量待發送數據的發送緩衝區，並且將傳輸幀發送到與該發送緩衝區相關聯的線路，而接收端的設備將所接收的幀臨時存儲在接收緩衝區，然後按照序列號依次讀取傳輸幀。提出一種線路聚合類型的通信系統，其通過上述安排來防止幀順序顛倒(見JP-A No.9866/2002)。
但是，在傳統的數據傳輸設備中，作為用戶可選的增加通信速度的通信接口，通信速度是以固定的放大倍率增加的。例如，在IEEE802.3自適應通信接口中，提供了10Mbps、100Mbps、1Gbps和10Gbps作為以10倍增量增加的通信速度。在SONET/SDH中，提供了622Mbps、2.5Gbps、10Gbps和40Gbps作為以4倍增量增加的通信速度。
但是，由於普通通信業務量中的增長在大於10Gbps的通信速度區域中是較慢的，所以大多數使用10Gbps通信接口的用戶大概根據所需的業務量中的變化，認為諸如40Gbps和100Gbps這樣的更高的通信速度不是必要的。即使10Gbps的帶寬變得不夠，但是由於籤訂合同使用40Gbps和100Gbps的高速通信接口產生了不必要的通信成本，所以大多數用戶對20Gbps級的通信接口比較滿意。
在上述鏈路聚合中，通信接口數量的增長與所期望的通信容量成比例。因此，那些認為對於通信容量增長10倍來說成本上大約三倍的增長是比較合適的用戶將會發現這種方法較為昂貴。鏈路聚合根據數據流處理數據幀，需要進行數據流檢測和將傳輸幀分配到指定線路的處理器操作，妨礙了速度增加。此外，由於屬於同一個數據流的數據幀通過同一個線路傳輸，以保證傳輸幀(傳輸分組)的順序，因此存在的一個問題是，當數據流的數量小於線路數量時，不使用的線路的出現降低了傳輸效率。
JP-A No.9866/2002所公開的方法將所接收的數據幀臨時存儲在接收設備中並按照序列號依次讀取數據幀。因此，即使有數據幀存儲在接收緩衝區中，如果具有內部計數器所指定的下一個讀取序列號的數據幀未到達，那麼在該數據幀到達之前，讀取操作必須停止。等待目標數據幀的時間由計時器管理，每次從接收緩衝區中讀取數據幀時都將該計時器重置。因此，如果目標數據幀在傳輸路徑中間丟失，JP-ANo.9866/2002所描述的方法在計時器超時之前，完全停止讀取所接收的數據幀的操作，這將不可避免的導致傳輸效率的降低。
此外，在任何上述鏈路聚合和JP-A No.9866/2002的方法中，每次線路數量改變時必須由管理員改變發送端和接收端的線路設置，且管理非常麻煩。
因此，需要提供一種可變通信容量的數據傳輸設備，該數據通信設備可以根據用戶的請求來設置帶寬、自動確定可用的線路、並設置線路通信容量。
發明內容
為了滿足上述需求，本發明的可變通信容量數據傳輸設備具有的功能是上述發送容量協商單元確定指定發送容量和指定發送線路位置，且上述接收容量協商單元確定指定接收容量和指定接收線路位置，其中該發送容量協商單元連接到組成一條虛擬發送路徑的N條線路(N是滿足N＞1的自然數)的發送端，該接收容量協商單元連接到組成一條虛擬接收路徑的N條線路的接收端。
根據本發明，由於管理員不需要設置發送端和接收端來改變通信容量，所以能夠降低管理成本。
附圖簡述通過結合附圖對本發明的優選實施例的以下詳述進行仔細考慮，將有助於理解本發明，附圖中相同的數字表示相同或相應的部分
圖1是示出應用本發明的鏈路聚合通信系統的一個實例的圖；圖2是示出根據本發明的一個方面的通信設備的圖；圖3是示出圖2的發送單元的圖；圖4A-4D是示出圖2的發送單元中的速率轉換的圖；圖5是示出圖2的接收單元的圖；圖6是示出根據本發明的一個方面的通信設備進行的通信容量協商序列的圖；
圖7是示出根據本發明的一個方面的通信設備進行的通信容量協商序列的圖；圖8是示出圖2的發送單元中的線路選擇器的設置的圖；以及圖9是示出圖2的接收單元中的線路選擇器的設置的圖。
具體實施例方式
應當理解的是，本發明的附圖和描述已經被簡化，以說明與清楚理解本發明相關的部件，同時，為了達到描述清楚的目的，刪去了數據傳輸設備和傳輸數據的方法中許多其它部件。本領域技術人員明白在本發明的實現中也期望和/或需要有一些其它部件和/或步驟。但是，由於這些部件和步驟是本領域中公知的，而且由於它們並不有助於更好地理解本發明，所以這裡沒有討論這樣的部件和步驟。這裡所公開的，專注於對本領域技術人員所公知的這樣的部件和方法的所有這樣的變化和修改。
圖1示出應用本發明的線路聚合類型的通信系統的一個實例。
一個通信系統包括多個通信設備10(10A-10K)和波分復用器(wavelength division multiplexer，WDM)5。通信設備10A通過各包括多條串行線路(光纖)的發送線路LT-A和接收線路LR-A連接到WDM 5。同樣地，通信設備10K通過各包括多條光纖的發送線路LT-K和接收線路LR-K連接到WDM 5。
作為光通信網絡的一部分連到光纖2的WDM 5，波分復用從發送線路LT-A至LT-K接收的光信號，並將其發送到光纖2。WDM 5還波分解復用從光纖2接收的波分復用的光信號，並將結果信號輸出到接收線路LR-A至LR-K。
與WDM 5相連的發送線路LT-A和接收線路LR-A、以及發送線路LT-K和接收線路LR-K可以被集成為一條光纖，通過該光纖，多個光信號被波分復用並被發送。WDM可以與光通信網絡的多條光纖連接。
由多條光纖連接的話，即使所使用的一條線路中任何路徑斷開或不可用，通過僅使用其它的可用路徑，仍能防止通信不可用，儘管通信容量會降低。
圖2示出根據本發明的一個方面的通信設備。通信設備10TX(圖1的通信設備10或WDM 5的發送端)包括發送接口20、處理器單元30、以及存儲單元40。同樣，通信設備10RX(圖1的通信設備10或WDM 5的接收端)連到通信設備10TX的對面，其包括接收接口25、處理器單元30』、以及存儲單元40』。
發送接口20包括協議處理單元50、發送單元60、以及協商單元70。同樣，接收接口25包括協議處理單元50』、接收單元80、以及協商單元70』。
發送接口20通過總線L10與處理器單元30相連。發送接口20的發送單元60通過多條串行線路LT1至LT4與接收接口25的接收單元80相連。
在通信設備10TX中，處理器單元30執行存儲在存儲單元40中的各種應用程式，並為通過通信網絡連到發送接口20的其它通信設備(或計算機)輸出發送數據。
協議處理單元50具有OSI(開放系統互聯)基本模型中示出的從應用層到數據鏈路層的部分或全部協議處理功能。但是，處理器單元30可以執行從應用層到數據鏈路層的部分處理。協議處理單元50從處理器單元接收發送數據，將發送數據轉換為發送數據幀，並根據發送單元60輸出的發送控制信號CL10將發送數據幀輸出到發送數據總線L20。
發送單元60通過串行線路LT1至LT4，將協議處理單元50輸出的發送數據幀發送到通信設備10RX。
在通信設備10RX中，接收單元80接收通信設備10TX發送的數據幀並通過使用接收數據總線L30和接收控制信號CL50輸出所接收的數據幀。協議處理單元50』具有從數據鏈路層到應用層的部分或全部處理功能，將所接收的數據幀轉換為接收數據，並通過數據總線L10將接收數據輸出到處理器單元30』。處理器單元30』執行存儲在存儲單元40』中的各種應用程式，並處理從接收接口25輸入的接收數據。
下面詳述對通信設備10TX和10RX之間所用的串行線路LT1至LT4線路的數量和位置進行協商的一種方法。
通信設備10TX的協商單元70通過輸出控制信號線路CL30輸出一個控制信號，以輸出檢查線路狀態的模式。發送單元60根據從輸出控制信號線路CL30輸入的控制信號將檢查模式發送到串行線路LT1到LT4。
通信設備10RX的接收單元80根據從串行線路LT1至LT4接收的檢查模式檢測線路狀態，並通過信號線路CL60和CL65將線路狀態信息輸出到協商單元70』。協商單元70』根據從信號線路CL60和CL65獲得的線路狀態信息確定一條可用線路，並通過通知模塊CL80將可用線路信息輸出到通信設備10TX。
通信設備10TX的協商單元70根據從通知模塊CL80接收的可用線路信息和處理器單元30通過信號線路CL40發送的通信容量請求來確定指定發送容量和指定發送線路位置。此外，通信設備10TX的協商單元70通過信號線路CL20將指定發送容量輸出到發送單元60並通過信號線路CL25將指定發送線路位置輸出到發送單元60，並同時向處理器單元30通知所設定的指定發送容量。發送單元60根據指定發送容量和指定發送線路位置，通過串行線路LT1至LT4將線路使用信息發送到通信設備10RX。
在通信設備10RX中，接收單元80檢測串行線路LT1至LT4的線路狀態，並通過信號線路CL60和CL65將線路狀態信息輸出到協商單元70』。協商單元70』基於從信號線路CL60和CL65獲得的線路狀態信息來確定指定接收容量和指定接收線路位置，通過信號線路CL70將指定接收容量輸出到接收單元80並通過信號線路CL75將指定接收線路位置輸出到接收單元80，並通過信號線路CL40』向處理器單元30』通知所設定的指定接收容量。
通過上述結構，可以根據發送接口和接收接口之間的線路連接狀態以及來自處理器(或管理員)的通信容量請求來自動設定發送接口和接收接口的設置。
圖3示出根據本發明的一個方面的發送單元。根據本發明的該方面，發送單元60包括緩衝區存儲器100，其連接到寬度為4n比特的發送數據總線L20；緩衝區控制單元130，其連接到緩衝區存儲器100；選擇器120，其連接到緩衝區控制單元130；模式生成單元155；數據選擇器160，其連接到緩衝區存儲器100的輸出線路L21和模式生成單元155的輸出線路；三個速率轉換單元110(110-1至110-3)，其連接到數據選擇器160的輸出線路L22和速率選擇器140；四個線路選擇器150(150-1至150-4)，其連接到速率選擇器140的輸出線路L23；編碼單元170-i，其連接到線路選擇器150-i(i＝1到4)的輸出線路；P/S(並行/串行)轉換單元175-i，其將從編碼單元170-i輸出的n比特數據轉換為串行比特信號；電/光(E/O)轉換單元180-i，其將P/S轉換單元175-i的輸出信號轉換為光信號。雖然本描述中示出了四條線路的實例，但是線路的數量不限於四條。
緩衝區存儲器100、緩衝區控制單元130、選擇器120、以及速率轉換單元110(110-1至110-3)組成了發送數據陣列轉換單元，從速率選擇器140到電/光(E/O)轉換單元180-i的部件組成了發送數據輸出單元。
下面的描述假設協議處理單元50向發送數據總線L20輸出寬度為4n比特的發送數據幀。但是，協議處理單元50可以向發送數據總線L20輸出寬度為m比特(m是自然數)的發送數據幀，並通過在緩衝區存儲器100的前置級(或後繼級)中提供的轉換器將其轉換為寬度為4n比特的數據。另外，協議處理單元50可以將輸出到發送數據總線L20的寬度為m比特的發送數據幀寫入到緩衝區存儲器100中，並且當從緩衝區存儲器100讀取數據時將其轉換為寬度為4n比特的數據。
如果協議處理單元所輸出的比特的寬度和發送單元的比特寬度相同，就可以避免不必要的比特寬度轉換。在很多情況下，它們是不同的。如果m簡單地是4n的整數倍，比特轉換可以通過後一種方法很容易地執行。但是，如果m不是4n的整數倍，如前一種一樣，必須提供執行比特轉換和時鐘轉換的複雜的電路。
由協議處理單元50輸出到發送數據總線L20上的寬度為4n比特的數據幀被緩衝區控制單元130臨時存儲在緩衝區存儲器100中，然後被讀入到輸出線路L21。為了防止當緩衝區存儲器100的空閒區域不足時緩衝區溢出，緩衝區控制單元130通過控制信號線路CL10發出命令，命令協議處理單元50停止輸出數據幀，當緩衝區存儲器100存在足夠的空閒區域時，緩衝區控制單元130命令協議處理單元50來發送數據幀。
模式生成單元155將連續的檢查模式準備成寬度為4n比特的並行數據，從而組成接收接口25的接收單元80可以檢查所接收數據的連續性。向數據選擇器160提供輸出到緩衝區存儲器100的輸出線路L21和模式生成單元155的輸出線路的寬度為4n比特的並行數據。根據數據選擇信號CL30選擇並行數據之一併將其輸出到輸出線路L22。
向速率轉換單元110(110-1至110-3)提供從數據選擇器160輸出到輸出線路L22的寬度為4n比特的並行數據。第一個速率轉換單元110-1作為3/4速率轉換器工作，將寬度為4n比特的並行輸入數據轉換為寬度為3n比特的並行數據並將其輸出。同樣，第二個速率轉換單元110-2作為1/2速率轉換器工作，將寬度為4n比特的並行輸入數據轉換為寬度為2n比特的並行數據並將其輸出。第三個速率轉換單元110-3作為1/4速率轉換器工作，將寬度為4n比特的並行輸入數據轉換為寬度為n比特的並行數據並將其輸出。
向速率選擇器140提供輸出到輸出線路L22的寬度為4n比特的並行數據以及轉換單元110(110-1至110-3)輸出的並行數據。速率選擇器140根據指定發送容量信號CL20，選擇數據被輸入到哪條比特線路L22，以及要輸出的數據的比特寬度。輸入到速率選擇器140的並行數據的比特寬度從n到4n比特不等，但是都以4n比特輸出。當輸入的並行數據的比特寬度小於4n(例如，n比特寬)時，比特寬度少的數據被填充空數據(例如，值0)。輸出線路L23的寬度為4n比特的並行數據被分為四列數據(輸出線路L1至L4)，其中每列數據寬度為n比特。
在上述結構中，緩衝區控制單元130根據從控制信號線路CL20供給的指定發送容量信號來調整從緩衝區存儲器100讀取的數據量。根據本發明的一個方面，由選擇器120通過指定發送容量信號CL20來控制輸入選擇，使得速率轉換單元110-1至110-3輸出的多個數據輸出控制信號之一被輸入到緩衝區控制單元130。但是，對於選擇器120指示完全模式時間的第一次輸入(當輸出總線L21被速率選擇器140選中時)，輸入一個指示一直允許讀取的信號。
例如，當指定發送容量信號CL20指示3/4速率時，選擇器120將第一個速率轉換單元110-1輸出的數據輸出控制信號輸出到緩衝區控制單元130。這時，緩衝區控制單元130通過控制要從緩衝區存儲器100讀取的數據量來控制輸出到輸出總線L21的輸出數據量。
圖4A至4D示出根據本發明的一個方面的指定發送容量信號CL20的狀態、輸出總線L21中出現的數據、以及速率選擇器140的輸出線路L1-L4中出現的數據之間的關係。
圖4A示出當指定發送容量信號CL20指示最大容量(完全模式)時，輸出總線L21中出現的數據列D0和輸出線路L1-L4中出現的輸出數據列D20之間的關係。t0至t7指示4n比特數據的功率周期，而數字「0」至「31」指示指明n比特數據塊的數據號(排列順序)。在完全模式下，寬度為4n比特的數據列D0被連續地輸出到輸出總線L21，而不出現空周期。輸出數據列D0被分為四個每個寬度為n比特的數據列，而這些每個寬度為n比特的數據列作為D20所指示的數據塊陣列出現在輸出線路L1至L4中。
圖4B示出當指定發送容量信號CL20指示3/4模式時，輸出總線L21中出現的數據列D1和輸出線路L1-L4中出現的輸出數據列D20之間的關係。在3/4模式下，寬度為4n比特的數據列D1以按照在四個周期中出現一個周期的比例包含空數據周期(t3，t7，...)的形式，被輸出到輸出總線L21。雖然輸出數據列D1被輸入到速率轉換單元110-1至110-3，但是在3/4模式下，該輸出在第一個速率轉換單元110-1中變得有效。第一個速率轉換單元110-1將在三個連續的有效數據周期(t0-t2，t4-t6，...)階段內輸入的寬度為4n比特的數據列(數據塊「0」至「11」和「12」至「23」)轉換為寬度為3n比特的數據列，並在四個周期中將其輸出。
從第一個速率轉換單元110-1輸出的寬度為3n比特的數據列被分為三個每個寬度為n比特的數據，作為速率選擇器140的第二個輸入。在這種模式下，發送數據作為如D25-1所示的數據塊陣列出現在輸出線路L1-L3中。
圖4C示出當指定發送容量信號CL20指示1/2模式時，輸出總線L21中出現的數據列D2和輸出線路L1至L4中出現的輸出數據列D25-2之間的關係。在1/2模式下，寬度為4n比特的數據列D2以按照在四個周期中出現兩個周期的比例包含空數據周期(t2、t3、t6、t7、...)的形式，被輸出到輸出總線L21。雖然輸出數據列D2被輸入到速率轉換單元110-1至110-3中，但是在1/2模式下，該輸出在第二個速率轉換單元110-2中變得有效。第二個速率轉換單元110-2將在兩個連續的有效數據周期(t0-t1、t4-t5、...)階段內輸入的寬度為4n比特的數據列(數據塊「0」至「7」和「8」至「15」)轉換為寬度為2n比特的數據列，並在四個周期中將其輸出。
從第二個速率轉換單元110-2輸出的寬度為2n比特的數據列被分為兩個每個寬度為n比特的數據，作為速率選擇器140的第三個輸入。在這種模式下，發送數據作為如D25-2所示的數據塊陣列出現在輸出線路L1和L2中。
圖4D示出當指定發送容量信號CL20指示1/4模式時，輸出總線L21中出現的數據列D3和輸出線路L1至L4中出現的輸出數據列D25-3之間的關係。在1/4模式下，寬度為4n比特的數據列D3以按照在四個周期中出現三個周期的比例包含空數據周期(t1-t3、t5-t7、...)的形式，被輸出到輸出總線L21。雖然輸出數據列D3被輸入到速率轉換單元110-1至110-3中，但是在1/4模式下，該輸出在第三個速率轉換單元110-3中變得有效。第三個速率轉換單元110-3將在連續的有效數據周期(t0、t4、...)階段內輸入的寬度為4n比特的數據列(數據塊「0」至「3」和「4」至「7」)轉換為寬度為n比特的數據列，並在四個周期中將其輸出。
從第三個速率轉換單元110-3輸出的寬度為n比特的數據列被作為速率選擇器140的第四個輸入。在這種模式下，發送數據作為如D25-3所示的數據塊陣列出現在輸出線路L1中。
模式生成單元155在與緩衝區存儲器100和緩衝區控制單元130輸出的寬度為4n比特的並行數據相同的數據塊陣列中產生數據。例如，當選擇器120選擇3/4模式(輸出速率轉換單元110-1的數據輸出控制信號)時，模式生成單元155在與圖4B所示數據列D1相同的塊陣列中產生連續檢查模式。
再次參照圖3，線路選擇器150(150-1至150-4)基於指定發送線路位置信號CL25將輸出線路L1至L4分配到某個線路。線路選擇器150-1輸入輸出線路L1和空信號。線路選擇器150-2輸入輸出線路L1和L2以及空信號。線路選擇器150-3輸入輸出線路L1至L3和空信號。線路選擇器150-4輸入輸出線路L1至L4和空信號。指定發送線路位置信號CL25將圖8所示的選擇信號供給每個線路選擇器150。在圖8中，當通信容量為完全模式時，只有一種組合，將L1至L4分別分配到數據選擇器150-1至150-4。當通信容量為3/4模式時，由於L1至L3被分配到四個線路，所以有四種線路分配組合。同樣地，1/2模式有六種組合而1/4模式有四種組合。
L1至L4可以被輸入到所有線路選擇器150，因此L1至L4的順序可以互換。
編碼單元170-i(i＝1到4)將第i個線路選擇器150-i的輸出數據轉換為在網絡傳輸路徑中傳遞所必需的傳輸碼(例如，8B10B碼、64B66B碼、擾頻碼等等)。傳輸碼具有在二進位傳輸的情況下平均「0」和「1」的出現概率的功能，例如，以確保傳輸路徑中的DC平衡。除了用戶數據外，上述傳輸碼能夠包括通信控制信息。P/S轉換單元175-i(i＝1到4)將編碼單元的輸出數據從寬度為n比特的並行數據轉換為寬度為1比特的串行數據。電/光(E/O)轉換單元180-i(i＝1到4)將從P/S轉換單元175-i輸出的串行電信號轉換為光信號並將其輸出到發送線路LTi(i＝1到4)。
圖5示出根據本發明的一個方面的通信設備10RX的接收單元。接收單元80包括光/電(O/E)轉換單元200-i(i＝1到4)，其連接到接收線路LRi(i＝1到4)；S/P轉換和編碼同步單元205-i(i＝1到4)，其連接到O/E轉換單元200-i；編碼同步確認單元210，其連接到S/P轉換和編碼同步單元205-1至205-4；偏移校正單元215-i(i＝1到4)，其連接到S/P轉換單元205-i和偏移控制單元225；解碼單元220-i(i＝1到4)，其連接到偏移校正單元215-i；偏移控制單元225，其連接到解碼單元220-1至220-4的輸出；線路選擇器230-1至230-3、235-1、235-2和240，其連接到解碼單元220-i；速率轉換單元250-3，其連接到線路選擇器230-1至230-3；速率轉換單元250-2，其連接到線路選擇器235-1和235-2；速率轉換單元250-1，其連接到線路選擇器240；速率選擇器260，其連接到解碼單元220-1至220-4和速率轉換單元250-1至250-3；選擇器265；接收緩衝區275，其連接到速率選擇器260；緩衝區控制單元270；以及連續性檢查單元280，其連接到速率選擇器260。
從O/E轉換單元200-i到線路選擇器230-1至230-3、235-1、235-2和240的部件形成了一個接收數據輸入單元。速率轉換單元250-1至250-3形成了一個接收數據陣列轉換單元。速率選擇器260、選擇器265、接收緩衝區275、以及緩衝區控制單元270形成了一個接收數據輸出單元。
O/E轉換單元200-i將從接收線路LRi接收的光信號轉換為串行數據形式的電信號。S/P轉換和編碼同步單元205-i將從O/E轉換單元200-i輸出的串行數據轉換為寬度為n比特的並行數據，並檢測傳輸碼的編碼分隔符(在8B10B編碼的情況下檢測逗號)。編碼同步確認單元210確認S/P轉換和編碼同步單元250-1至250-4的編碼同步狀態，並通過信號線路CL60發送同步狀態信息。解碼單元220-i執行與由通信設備10TX的發送單元60所執行的傳輸編碼相反的轉換。偏移控制單元225根據解碼單元220-1至220-4進行解碼的結果，檢測在數據傳輸過程中網絡連結間出現的數據到達時間之間的不同(偏移)，並控制偏移校正單元215-1至215-4來消除偏移。
線路選擇器230-1至230-3、235-1、235-2和240根據控制信號線路CL70，基於指定接收線路位置信號CL75信號選擇從輸入線路L1至L2之一輸入的信號線路。控制信號線路CL70從協商部件25輸入，從而線路選擇器230-1至230-3、235-1、235-2和240選擇圖9所示的線路。圖9A示出在3/4模式下線路選擇器230-1至230-3的選擇組合。線路選擇器230-1至230-3根據指定接收線路位置信號CL75指示的線路位置1至4，各自選擇性地輸出信號線路L1至L4之一的寬度為n比特的並行數據。圖9B示出在1/2模式下線路選擇器235-1和235-2的選擇組合。線路選擇器235-1和235-2根據指定接收線路位置信號CL75指示的線路位置1至6，各自選擇性地輸出信號線路L1至L4之一的寬度為n比特的並行數據。圖9C示出在1/4模式下線路選擇器240的選擇組合。線路選擇器240根據指定接收線路位置信號CL75指示的線路位置1至4，選擇性地輸出信號線路L1至L4之一的寬度為n比特的並行數據。
速率轉換部件250-1至250-3執行與通信設備10TX的發送單元60所執行的速率轉換相反的速率轉換。也就是說，速率轉換單元250-1將從線路選擇器240輸出的寬度為n比特的數據列轉換為每四個周期4中包含三個空數據周期的寬度為4n比特的數據列，並將其作為速率選擇器260的第四個輸入來供應。速率轉換單元250-2將一個寬度為2n比特的數據列轉換為每四個周期中包含兩個空數據周期的寬度為4n比特的數據列，並將其作為速率選擇器260的第三個輸入來供應，其中所述寬度為2n比特的數據列包括從線路選擇器235-1輸出的寬度為n比特的數據列和從線路選擇器235-2輸出的寬度為n比特的數據列。速率轉換單元250-3將一個寬度為3n比特的數據列轉換為每四個周期中包含一個空數據周期的寬度為4n比特的數據列，並將其作為速率選擇器260的第二個輸入來供應，其中所述寬度為3n比特的數據列包括從線路選擇器230-1至230-3輸出的每列寬度為n比特的三個數據列。作為第一個輸入供應給速率選擇器260的，是一個寬度為4n比特的數據列，其中所述寬度為4n比特的數據列包括從解碼單元220-1至220-4輸出的每列寬度為n比特的四個數據列。
速率選擇器260根據由處理器30』通過控制信號線路CL70指定的指定接收容量信號從上述第一個輸入到第四個輸入中選擇任意一個，並將其輸出到接收緩衝區275。緩衝區控制單元270控制向接收緩衝區275寫入數據以及從中讀取數據。緩衝區控制單元270在每個周期的前半部分向接收緩衝區275寫入數據，在每個周期的後半部分從接收緩衝區275讀取數據到接收總線L30。
由於轉換單元250-i(i＝1到3)輸出的寬度為4n比特的數據列包含圖4B至4D中所示的空數據周期(空周期)，因此速率轉換單元250-i輸出指示有效數據周期的控制信號，從而緩衝區控制單元270在有效數據周期內向接收緩衝區275寫入數據。控制信號被輸入到選擇器265中，選擇器265根據指定接收容量信號選擇一個控制信號並將其供應給緩衝區控制單元270。
因此，當來自控制信號線路CL70的指定接收容量信號指示圖4中所描述的1/4模式時，速率選擇器260從速率轉換單元250-1選擇作為第四個輸入供應的數據列，並且緩衝區控制單元270根據來自選擇器265選擇的速率轉換單元250-1的控制信號，將速率轉換單元250-1在有效數據周期內輸出的寬度為4n比特的數據寫入接收緩衝區275。基於同樣的原因，在1/2模式下，速率轉換單元250-2在有效數據周期內輸出的寬度為4n比特的數據被寫入到接收緩衝區275。在3/4模式下，速率轉換單元250-3在有效數據周期內輸出的寬度為4n比特的數據被寫入到接收緩衝區275。在無效數據周期內，空數據被輸出到接收總線L30。
當來自控制信號線路CL70的指定接收容量信號指示完全模式時，速率選擇器260選擇第一個輸入且選擇器265選擇作為第一個輸入提供的允許信號。因此，在這種模式下，向接收緩衝區275寫入以及從接收緩衝區275讀取有效數據在所有周期中執行。
從上述描述中很明顯地看出，本發明的通信設備能夠可變地控制與通信網絡連接的線路數量。因此，當通信數據量較小時，使用少量的線路，而隨著通信數據量的增大，線路的數量也逐級增加。通過這樣做，可以使得與通信服務提供商的帶寬使用合同滿足需要。
參考圖6，示出了根據本發明的一個方面的通信設備協商通信容量的方法的第一個實例。通信設備10TX的協商單元70通過輸出控制信號線路CL30來輸出控制信號以輸出檢查線路狀態的模式。結果，由於發送單元60的數據選擇器160選擇由模式生成單元155輸出的檢查模式，因此該檢查模式被輸出到線路LT1至LT4。
通信設備10RX的接收單元80根據從接收端的串行線路LR1至LR4接收的檢查模式來檢測線路連接狀態，並通過信號線路CL60將已建立編碼同步的可用線路的線路同步信息輸出到協商部件70』。協商單元70』根據從信號線路CL60得到的線路狀態信息確定可用線路，並通過通知模塊CL80將可用線路信息發送到通信設備10TX。
通信設備10TX的協商單元70根據從通知模塊CL80接收的可用線路信息以及由處理器單元30通過信號線路CL40發送的通信容量請求來確定指定發送容量和指定發送線路位置。此外，協商單元70通過信號線路CL20將指定發送容量輸出到發送單元60，通過信號線路CL25將指定發送線路位置輸出到發送單元60，並同時將指定發送容量通知給處理器單元30。
發送單元60根據指定發送容量和指定發送線路位置來確定要使用的線路LT1至LT4，並為不使用的線路輸出無效信號。因此，在通信設備10RX的接收單元80中，編碼同步確認單元210再次檢測串行線路LT1至LT4的同步狀態，並通過信號線路CL60將線路同步信息發送到協商單元70』。因此，協商單元70』能夠確定指定接收容量和指定接收線路位置。
發送單元60可以根據指定發送容量和指定發送線路位置，通過串行線路LT1至LT4將指示哪些線路被使用(或不使用)的線路使用信息發送到通信設備10RX。因此，接收單元80能夠更加準確地確定指定接收容量和指定接收線路位置。這裡，可以在接收單元80的解碼單元220-i的後繼級提供一個提取線路使用信息的線路使用信息檢測單元，且協商單元70』可以根據所接收的線路使用信息來確定指定接收容量和指定接收線路位置。線路使用信息可以使用傳輸編碼的控制字符來發送。使用傳輸編碼的控制字符消除了提供除串行線路LT1至LT4以外的向接收單元發送線路使用信息的模塊的需要。此外，當發送數據正在被從協議處理單元發送時，也可以發送線路使用信息，而指定接收容量和指定接收線路位置甚至在數據通信過程中也可以改變。
接收單元80根據在協商單元70』指定的信號線路CL70和CL75中指定的指定接收容量和指定接收線路位置，設置線路選擇器230-1至230-3、235-1、235-2和240以及速率選擇器260。然後，在連續性檢查單元280中，接收單元80檢查速率選擇器260輸出的寬度為4n比特的並行數據與發送單元60輸出的內容是否相同，並通過信號線路CL65將檢查結果通知給協商單元70』。如果從信號線路CL65輸入的檢查結果正常，協商單元70』通知協商單元70設置完成。當接收到設置完成的通知後，發送接口20確定接收接口25的設置已經完成，並開始從協議處理單元傳送發送數據。
圖7示出根據本發明的一個方面的通信設備協商通信容量的方法的第二個實例。根據本發明的一個方面，省略了如上所述執行的可用線路檢查和來自接收單元80的設置完成通知。
通信設備10TX的協商單元70根據由處理器單元30通過信號線路CL40發送的通信容量請求來確定指定發送容量和指定發送線路位置，並通過信號線路CL20將指定發送容量輸出到發送單元60，通過信號線路CL25將指定發送線路位置輸出到發送單元60，並同時將指定發送容量通知給處理器單元30。
發送單元60根據指定發送容量和指定發送線路位置確定要使用的線路LT1至LT4，並為不使用的線路輸出無效信號。因此，在通信設備10RX的接收單元80中，編碼同步確認單元210再次檢測串行線路LT1至LT4的同步狀態，並通過信號線路CL60將線路同步信息發送到協商單元70』。因此，協商單元70』能夠確定指定接收容量和指定接收線路位置。
發送單元60可以根據指定發送容量和指定發送線路位置，通過串行線路LT1至LT4將指示哪些線路被使用的線路使用信息發送到通信設備10RX。因此，接收單元80能夠更加準確地確定指定接收容量和指定接收線路位置。這裡，可以在接收單元80的解碼單元220-i的後繼級提供一個提取線路使用信息的線路使用信息檢測單元，且協商單元70』可以根據所接收的線路使用信息來確定指定接收容量和指定接收線路位置。線路使用信息可以使用傳輸編碼的控制字符來發送。使用傳輸編碼的控制字符消除了提供除串行線路LT1至LT4以外的向接收單元發送線路使用信息的模塊的需要。此外，當發送數據正在被從協議處理單元發送時，也可以發送線路使用信息，而指定接收容量和指定接收線路位置甚至在數據通信過程中也可以改變。
接收單元80根據在協商單元70』指定的信號線路CL70和CL75中指定的指定接收容量和指定接收線路位置，設置線路選擇器230-1至230-3、235-1、235-2和240以及速率選擇器260。然後，在連續性檢查單元280中，接收單元80檢查速率選擇器260輸出的寬度為4n比特的並行數據與發送單元60輸出的內容是否相同，並通過信號線路CL65將檢查結果通知給協商單元70』。
發送接口20首先確定指定發送容量和指定發送線路位置。然後，在某段固定的時間之後，其確定接收接口25的設置已經完成，並開始從協議處理單元傳送發送數據。
從本描述中很明顯地看出，本發明的通信設備根據發送接口和接收接口之間的線路連接狀態以及來自處理器或管理員的通信容量請求，允許在發送接口和接收接口之間進行自動設置。
根據本發明，由於管理員不需要設置發送端和接收端以改變通信容量，所以降低了管理成本。由於通信容量可以根據用戶請求而改變，通過與通信服務提供商籤訂滿足需要的帶寬的合同，可以消除不必要的通信成本。由於本發明的可變通信容量數據傳輸設備在物理層執行速率轉換和線路分配，所以與通過使用處理器根據數據流為線路分配數據幀的鏈路聚合方法相比，可以增加設備操作的速度。
本發明涉及通信接口，並且可以用於所有具有通信接口的設備，比如網絡設備，包括但不僅限於路由器、傳輸終端、媒體轉換器、中繼器和網關，例如，個人計算機、伺服器、大規模計算機、磁碟陣列系統和網絡附加存儲器。
本領域技術人員可以認識到，可以在不背離本發明的本質和範圍的情況下實施本發明的修改和變化。因此，如果對本發明的修改和變化在所附權利要求及其等價內容範圍內，則本發明意欲包括這些修改和變化。
權利要求
1.一種可變通信容量數據傳輸設備，包括發送單元，其連接到組成一條虛擬發送路徑的N條線路(N是滿足N＞1的自然數)的發送端；接收單元，其連接到組成一條虛擬接收路徑的N條線路的接收端；通信協議處理單元，其向所述發送單元發送數據和從所述接收單元接收數據；發送容量協商單元，其連接到所述發送單元；以及接收容量協商單元，其連接到所述接收單元，其中所述發送單元具有可變速率發送數據處理單元，所述可變速率發送數據處理單元將從所述通信協議處理單元輸出的並行比特發送數據轉換為具有一至N列的數據陣列的數據列，其中數據列的數量根據指定發送容量而不同，且一個數據列被分配到一條發送線路，並且所述可變速率發送數據處理單元將具有與所述指定發送容量相關的數據陣列的發送數據輸出到所述一條虛擬發送路徑，其中所述接收單元具有可變速率接收數據處理單元，以及接收線路監控單元，所述可變速率接收數據處理單元將從所述N條接收線路中的由指定接收容量確定的一至N條接收線路接收到的數據列合成為具有與所述指定接收容量相關的傳輸速率的並行比特數據列，並將所述數據列輸出到所述通信協議處理單元，所述接收線路監控單元監控所述N條接收線路的狀態，其中所述發送容量協商單元具有確定所述指定發送容量和所述指定發送線路位置的功能，以及其中所述接收容量協商單元具有確定所述指定接收容量和所述指定接收線路位置的功能。
2.根據權利要求1所述的可變通信容量數據傳輸設備，其中所述可變速率發送數據處理單元包括發送數據陣列轉換單元，其將從所述通信協議處理單元輸出的發送數據轉換為數據列數量不同的N種並行比特數據陣列；以及發送數據輸出單元，其從所述發送數據陣列轉換單元中生成的所述N種並行比特數據陣列中選擇由所述指定發送容量所確定的指定類型的數據陣列，並將具有所述指定類型的數據陣列的發送數據輸出到所述發送路徑中的由所述指定發送線路位置所確定的一條發送路徑，以及其中所述可變速率接收數據處理單元包括接收數據輸入單元，其選擇性地輸入從所述N條接收線路中的由所述指定接收線路位置所確定的一條接收線路中並行輸入的數據列；接收數據陣列轉換單元，其通過組合不同線路來合成數據列，以轉換為傳輸速率不同的N種並行比特數據列；以及接收數據輸出單元，其從在所述接收數據陣列轉換單元中生成的所述N種並行比特數據列中，選擇由所述指定接收容量所確定的指定類型的並行比特數據列，並將其輸出到所述通信協議處理單元。
3.根據權利要求1所述的可變通信容量數據傳輸設備，其中所述接收線路監控單元監控所述N條接收線路的連接狀態，並確定是否每條接收線路都物理地或邏輯地與所述發送單元相連，並將所述結果作為線路連接信息發送。
4.根據權利要求3所述的可變通信容量數據傳輸設備，其中所述接收容量協商單元基於從所述接收線路監控單元發送的所述線路連接信息將可用線路信息發送到所述發送容量協商單元，並具有確定所述指定接收容量和所述指定接收線路位置以及通知所述可變速率接收數據處理單元的功能。
5.根據權利要求1所述的可變通信容量數據傳輸設備，其中所述發送容量協商單元具有確定所述指定發送容量和將所述指定發送容量通知給所述可變速率發送數據處理單元的功能，以及根據所述線路連接信息和所述接收容量協商單元送來的所述指定發送容量來確定所述指定發送線路位置，並通知所述可變速率發送數據處理單元的功能。
6.根據權利要求2所述的可變通信容量數據傳輸設備，其中所述可變速率發送數據處理單元包括發送緩衝區存儲器，其臨時存儲從所述通信協議處理單元輸出的並行比特發送數據，並將所存儲的並行比特發送數據作為寬度為N×n比特(n是滿足n＞1的自然數)的數據輸出；以及發送緩衝區控制單元，其控制向所述發送緩衝區存儲器寫入數據以及從所述發送緩衝區存儲器讀取數據，以及其中所述發送數據陣列轉換單元包括(N-1)個發送數據速率轉換單元，每個所述發送數據速率轉換單元將從所述緩衝區存儲器輸出的寬度為N×n比特的數據列轉換為寬度為n至(N-1)×n比特的數據列，並將所轉換的數據列作為每列寬度為n比特的一至(N-1)列數據輸出；以及多個信號線路，通過所述多個信號線路，從所述發送緩衝區存儲器輸出的寬度為N×n比特的數據被作為每列寬度為n比特的N列數據輸出，以及其中所述發送數據輸出單元從所述發送數據陣列轉換單元輸出的每列寬度為n比特的一至N列數據中，選擇具有由所述發送容量協商單元指示的指定發送容量所確定的每列寬度為n比特的指定列數數據的數據陣列，並進一步將所述每列寬度為n比特的指定列數數據以n比特寬度的列為單位輸出到由所述指定發送線路位置所確定的發送線路。
7.根據權利要求6所述的可變通信容量數據傳輸設備，其中所述(N-1)個發送數據速率轉換單元輸出用於控制從所述發送緩衝區存儲器輸出的數據的控制信號，並且其中所述發送緩衝區控制單元根據來自由所述指定發送容量選擇的指定速率轉換單元的控制信號來控制從所述發送緩衝區存儲器讀取數據。
8.根據權利要求6所述的可變通信容量數據傳輸設備，其中所述發送數據輸出單元將所述寬度為n比特的數據轉換為串行信號並將所轉換的數據輸出到所述發送線路上。
9.根據權利要求6所述的可變通信容量數據傳輸設備，其中每個所述發送線路的所述發送數據輸出單元包括編碼單元，其對所述寬度為n比特的數據進行編碼；並行-串行轉換單元，其將所述編碼單元的所述輸出轉換為串行信號；以及電/光轉換單元，其將所述並行-串行轉換單元的所述輸出信號轉換為光信號並將所轉換的信號輸出到發送線路上。
10.根據權利要求2所述的可變通信容量數據傳輸設備，其中所述接收數據輸入單元包括多個輸入選擇單元，所述輸入選擇單元選擇由所述指定接收線路位置所確定的每列寬度為n比特的一至N列數據，其中所述接收數據陣列轉換單元包括接收數據速率轉換單元，每個所述接收數據速率轉換單元對從所述輸入選擇單元輸出的每列寬度為n比特的一至N列數據進行合成，並將其作為傳輸速率不同的寬度為N×n比特的N種數據列輸出，以及其中所述接收數據輸出單元包括容量選擇單元，其從所述接收數據陣列轉換單元輸出的寬度為N×n比特的N種數據列中選擇並輸出由所述指定接收容量所確定的指定類型數據列；接收緩衝區存儲器，其臨時存儲從所述選擇單元輸出的寬度為N×n比特的數據列；以及接收緩衝區控制單元，其控制向所述接收緩衝區存儲器寫入數據以及從所述接收緩衝區存儲器讀取數據，其中由所述接收緩衝區控制單元從所述接收緩衝區存儲器讀取的可變速率的數據列被輸出到所述通信協議處理單元。
11.根據權利要求10所述的可變通信容量數據傳輸設備，其中所述接收單元包括N個串行/並行轉換單元，其將從所述每條接收線路輸入的串行信號轉換為寬度為n比特的數據列；以及N個解碼單元，其對所述每個串行/並行轉換單元的輸出數據進行解碼並將所解碼的輸出數據供應給所述接收數據陣列轉換單元。
12.根據權利要求10所述的可變通信容量數據傳輸設備，其中所述接收單元包括N個光/電轉換單元，其將從所述每條接收線路輸入的光信號轉換為串行電信號；N個串行/並行轉換單元，其將從所述光/電轉換單元輸出的串行信號轉換為寬度為n比特的數據列；以及N個解碼單元，其對所述每個串行/並行轉換單元的輸出數據進行解碼並將所解碼的數據供應給所述接收數據陣列轉換單元。
13.根據權利要求1所述的可變通信容量數據傳輸設備，其中所述發送單元包括模式生成單元，其產生由指定方程式所確定的數據模式；以及選擇單元，其選擇性地輸出所述發送緩衝區存儲器的輸出和所述模式生成單元的輸出。
14.根據權利要求13所述的可變通信容量數據傳輸設備，其中所述接收單元包括連續性檢查單元，所述連續性檢查單元接收由所述模式生成單元產生的數據模式並檢查模式的連續性。
15.根據權利要求14所述的可變通信容量數據傳輸設備，其中所述模式生成單元產生由指定方程式確定的數據模式，所述發送單元將所述數據模式輸出到一至N條線路，所述接收單元接收所述數據模式，所述接收單元的接收線路監控單元監控所述N條線路的連接狀態，並在所述發送單元和所述接收單元中，定位物理地和邏輯地連接的線路，並將可用線路信息發送到所述接收容量協商單元，所述接收容量協商單元將所述可用線路信息發送到所述發送容量協商單元，所述發送容量協商單元根據所述可用線路信息確定所述指定發送容量和所述指定發送線路位置，並將所述指定發送容量和所述指定發送線路位置通知給所述發送數據輸出單元，所述發送數據輸出單元從所述發送數據陣列轉換單元輸出的每列寬度為n比特的一至N列數據中，選擇具有由指定發送容量所確定的每列寬度為n比特的指定列數數據的數據陣列，並將所述每列寬度為n比特的指定列數數據以n比特寬度的列為單位輸出到由所述指定發送線路位置所確定的所述線路，所述接收線路監控單元監控所述N條線路的連接狀態，定位所述發送單元當前發送所述數據模式的線路，並將使用線路信息發送到所述接收容量協商單元，所述接收容量協商單元根據使用線路信息確定所述指定接收容量和所述指定接收線路位置，將所述指定接收容量和所述指定接收線路位置通知給所述接收數據輸入單元和所述接收數據輸出單元，並將指示所述接收單元的通信容量設置已完成的設置完成通知發送到所述發送容量協商單元，所述接收數據輸入單元根據所述指定接收線路位置選擇每列寬度為n比特的一至N列數據，所述接收數據輸出單元從所述接收數據陣列轉換單元輸出的N種寬度為N×n比特的數據列中，選擇由所述指定接收容量所確定的指定類型的數據列，以及在所述發送容量協商單元接收到所述設置完成通知之後，所述發送單元將從所述通信協議處理單元輸出的並行比特發送數據輸出到一條線路。
16.一種數據傳輸設備，包括發送單元，其通過多條線路與其它數據發送單元相連；以及發送容量協商單元，其連接到所述發送單元，其中所述發送單元將並行比特數據轉換為具有基於從所述發送協商單元獲得的發送容量所確定的列數的數據列，將所轉換的數據分配到多條線路中的基於從所述發送容量協商單元獲得的發送線路位置而確定的一條線路，並將所轉換的並行比特發送到所述其它數據傳輸設備。
17.根據權利要求16所述的數據傳輸設備，進一步包括接收單元，其通過多條線路與所述其它數據發送單元相連；以及接收容量協商單元，其連接到所述接收單元，其中所述接收單元將多條線路中的基於從所述接收容量協商單元獲得的指定接收線路位置而確定的一條線路所接收的數據，轉換為具有基於從所述接收容量協商單元獲得的指定接收容量所確定的傳輸速率的並行比特數據。
18.根據權利要求16所述的數據傳輸設備，進一步包括接收線路監控單元，其監控連到所述接收單元的所述多條線路的連接狀態，其中所述接收線路監控單元確定所述多條線路中的每一條是否物理地或邏輯地與所述其它數據傳輸設備相連，以及其中所述接收容量協商單元基於所述接收線路監控單元的所述確定結果確定所述指定接收容量和所述指定接收線路位置。
全文摘要
公開了一種具有可變通信容量的數據傳輸設備，可以根據用戶的請求設置帶寬並設置線路通信容量，並且可以自動確定可用線路。該數據傳輸設備包括具有連接到N(N＞1)條發送線路的發送單元的發送設備；具有連接到N條接收線路的接收單元的接收設備；以及連接到該發送單元和該接收單元的多個協商單元。該發送單元根據指定發送容量將並行比特發送數據轉換為具有數據列數不同的一至N列的數據陣列。該接收單元將從N條接收線路中的由指定接收容量確定的一至N條接收線路輸入的多個接收數據列合成。發送端的協商單元將線路使用/不使用信息發送到接收端的協商單元，以便發送單元和接收單元都選擇相同的線路。
文檔編號H04L5/00GK1832474SQ200510135769
公開日2006年9月13日 申請日期2005年12月28日 優先權日2005年3月9日
發明者豐田英弘 申請人:株式會社日立製作所