扭斜检测方法和设备及高速光通信接口的制作方法

专利名称：扭斜检测方法和设备及高速光通信接口的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及光通信领域，并且尤其涉及光通信系统中的高速光通信接口领 域。
背景技术：
近年来，随着高速互联网、视频业务以及大容量专线业务的迅速发展，网络容量需 求在不断地增长，从而推动网络向更大的容量和更高的速率发展。近年来全球的运营商纷 纷开展高达40Gb/s的高速传输系统的现场试验和商用网络建设，高达40Gb/s的高速传输 目前已经成为业界关注的焦点之一。目前，光学互连论坛(Optical Internetworking Forum, OIF)提出了一种用于具 有高速光学链路(典型地具有40Gb/s的位速率)的通信系统的线路接口的国际标准，即 SFI-5 (SERDES Framer Interface Level 5，SERDES 成帧器第 5 级接口)标准。SFI-5I^t 是在这种40Gb/s高速光通信系统的三个主要部件、即成帧器(Framer)、前向纠错(Forward ErrorCorrection, FEC)处理器和串行解串器 SERDES(Serializer/Deserializer)之间 使用的协议，有关SFI-5标准的更多细节可参见OIF提供的“SERDESFramer Interface Level 5(SFI-5) Implementation Agreement for 40Gb/sInterface for Physical Layer Device"(可从誦.oiforum. com上获得)。正如该文中所描述的那样，由于存在巨大的吞 吐量需求，所以各部件之间的接口以非常高的频率运行。理想的是，每条数据通道上(也就 是传输数据的每根光纤上)的数据传输是彼此同步的，即在同一时刻，数据在时间上是对 齐的。但是，在实际的应用中，由于存在噪声等原因，会在各个数据通道中带来不同的延迟， 例如，某一数据通道上的数据产生了延迟，这样接收到的所有通道上的数据就不再是对齐 的，此时，称产生延迟的通道上的数据发生了扭斜。因此，需要进行去扭斜(deskew)处理来 补偿延迟上的差异，使接收数据对齐，这样数据才能被正确地接收。为了补偿延迟，首先需要对每个数据通道进行扭斜检测，然后再去扭斜。扭斜检测 时，根据SFI-5标准，一个重要的概念是参考通道数据，其采用单独的数据路径传输(实际 上也就是另外一个光纤)，参考通道上的一帧数据是每个要进行扭斜检测的数据通道上的 数据在不同时刻的数据片的汇总，通过将某个数据通道上的数据片与参考通道上对应该数 据通道的数据片比较，就可以判别该数据通道上的数据是否发生了扭斜。传统上的大多数 可用解决方案都使用顺序的扭斜检测(sequential skewdetection)方法，其也被称为串行 匹配方法。在串行匹配方法中，向数据通道应用延迟窗口，然后连续地将数据通道的数据与 参考通道上的和该数据通道对应的数据从最高有效位(Most Significant Bit, MSB)起到 最低有效位(Least Significant Bit, LSB)进行顺序的逐位比较，来串行地搜索各个数据 通道与参考通道之间的匹配。图1是示出了典型的传统串行匹配方法的过程的示意图。在图1所示的串行解决 方案中，当进行数据链路传输时，进行数据通道和参考通道之间的比特级比较。根据现有的 标准，对于每个要进行扭斜检测的数据通道都需要进行连续的64比特比较，从而导致锁定时间过长。由于存在噪声等，在多数情况下数据通道和参考通道之间经常会出现不匹配，这 时数据通道需要被解锁(im-lock)，并且根据标准要等待一帧时间以便进行下一次匹配操 作，从而造成64X通道数目个比特时间(比特时间，也称UI，IUI为Ibit迟延时间)或者 更多时间的浪费。而且，在高速传输环境下，噪声是共有的，由此可能导致链路中的错误匹 配的点，因此，经常会发生错误锁定，从而导致有效带宽被浪费。为了能够克服这种情况，具 有过大扭斜值的信号需要被检测出来，并且需要对其进行补偿。因此，当存在较多(例如16 个)要进行扭斜检测的数据通道时，由于串行方法的限制而使得将浪费更多的带宽。此外， SFI-5标准已经定义了最大可允许的扭斜，但是，在大多数情况下，由于接口的数据传输的 超高速及噪声的严重影响等而使得其难以实现。鉴于上述这些情况，迫切地需要一种能够至少部分地解决现有技术中存在的上述 诸多问题的技术。

发明内容
在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本 理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的 关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概 念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。为了解决现有技术的上述问题，本发明的一个目的是提供一种用于对数据通道上 传输的数据进行扭斜检测的方法和设备，其能够克服现有技术中存在的一个或多个缺陷。本发明的另一个目的是提供一种可以在其中执行上述方法和/或包括上述设备 的高速光通信接口。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于对数据通道上传输 的数据进行扭斜检测的方法，其中，参考通道上的参考帧数据由要进行扭斜检测的数据通 道中每一个数据通道上的长度为Umax的参考数据段顺序地构成，而且预设的最大可允许 扭斜检测范围为Rmax，所述方法包括S1)对于一个要进行扭斜检测的数据通道上在一帧 时间内传输的一帧数据，执行以下处理a)依据最大可允许扭斜检测范围Rmax，从一帧 数据的起始位置起依次将一帧数据分为多个数据块；b)将每个数据块分段为多个长度为 Umax的段；c)对于每一个数据块，分别将该数据块中的每个段和参考通道上该数据通道对 应的参考数据段进行串行比较，以得到该数据块中的所有段的扭斜检测结果；以及d)对于 每一个数据块，依据预定的设置，从该数据块中的所有段的扭斜检测结果选择一个段的扭 斜检测结果，作为该数据块的扭斜检测结果；以及S2)选择该数据通道上的该帧数据的所 有数据块的扭斜检测结果中偏移最大的扭斜检测结果作为该数据通道上的该帧数据的扭 斜检测结果。根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于对一个数据通道上传输的数据进行 扭斜检测的设备，其中，参考通道上的参考帧数据由要进行扭斜检测的数据通道中每一个 数据通道上的长度为Umax的参考数据段顺序地构成，而且预设的最大可允许扭斜检测范 围为Rmax，所述设备包括数据分块器，用于针对一个要进行扭斜检测的数据通道上传输 的每一帧数据，依据最大可允许扭斜检测范围Rmax，从一帧数据的起始位置起依次将一帧 数据分为多个数据块；数据分段器，用于将每个数据块分段为多个长度为Umax的段；比较器，用于将一个数据块中的所有段和与该数据通道相对应的参考数据段进行串行比较，并 输出该数据块中的所有段的扭斜检测结果；选择器，用于依据预定的设置，从一个数据块内 的所有段的扭斜检测结果中选择一个段的扭斜检测结果，并将其输出作为该数据块的扭斜 检测结果；以及帧数据扭斜检测结果确定器，用于分别选择该数据通道上的每一帧数据的 所有数据块的扭斜检测结果中偏移最大的扭斜检测结果作为该数据通道上的每一帧数据 的扭斜检测结果。根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于对多个数据通道上传输的数据进行 扭斜检测的装置，其包括多个如上所述的设备，用于分别对所述多个数据通道中的每一个 要进行扭斜检测的数据通道上传输的并经过延迟的数据进行扭斜检测；以及中央状态机， 用于生成要分别提供给该多个所述没备的使能信号，其中，通过控制输入给每个所述设备 的使能信号，来控制何时开始对每一个数据通道上的数据进行扭斜检测，及每一个数据通 道上的数据的延迟时间，每一个数据通道上的数据被分别延迟不同的时间，使得在任意两 个相邻的数据通道中在后的数据通道上的数据比在前的数据通道上的数据延迟的时间小 于 Rmax0根据本发明的又一个方面，还提供了 一种高速光通信接口，其包括上述用于对多 个数据通道上传输的数据进行扭斜检测的装置。本发明的一个优点在于，在根据本发明实施例的方法、设备及高速光通信接口中， 由于对要进行扭斜检测的数据通道上在每一帧时间内传输的数据进行分块和分段，并将每 一个数据块中的各段数据与对应的参考数据段进行串行比较，因此，可以增大整个扭斜检 测系统的最大可允许扭斜检测范围Rmax，并且只需要增加少量的电路而不需要成倍增加电 路尺寸，以实 现相同功能。本发明的又一个优点在于，在根据本发明实施例的方法、设备及高速光通信接口 中，在将一个数据块中的各段数据与对应的参考数据段进行串行比较时，可以利用已有的 扭斜检测能力不高的扭斜检测电路，而不必对扭斜检测电路进行改进，因此可以节约成本， 并且也不会增加整个扭斜检测系统的电路尺寸。本发明的又一个优点在于，在根据本发明实施例的方法、设备及高速光通信接口 中，彼此相互独立地对多个要进行扭斜检测的数据通道上的数据进行扭斜检测，并且通过 对不同数据通道上的数据进行不同的延迟，使两个相邻数据通道上的相同编号的数据块的 比较时间相互重叠，因此，可以加快整个扭斜检测过程，缩短锁定时间，并节省带宽，从而利 于进行更高效的数据传输。通过以下结合附图对本发明的最佳实施例的详细说明，本发明的这些以及其他优 点将更加明显。


本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所 有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的 详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本 发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中图1是示出了典型的传统串行匹配方法的过程的示意图2是示出了根据SFI-5标准的规定、参考通道的数据与要进行扭斜检测的数据 通道的数据之间的关系的示意图；图3是示出了根据本发明的实施例、整个扭斜检测系统的最大可允许扭斜检测范 围Rmax与最大公共段长度Umax之间的关系的示意图；图4是示出了根据本发明的实施例、对一个数据通道(例如数据通道χ)上在一帧 时间内传输的数据进行扭斜检测的方法的示意性流程图；图5是示出了利用扭斜检测能力值C = Umax/4的串行扭斜检测电路对数据通道χ 上的长度为3XUmaX的第一个数据块中的第一段进行搜索比较的过程的示意图，在此搜索 比较是指将参考数据段的子段从数据块的每一个位置为起点进行比较，以找到匹配。；图6是示出了根据本发明的实施例、对在一个数据通道上在一帧时间内传输的数 据进行扭斜检测的方法的示意性流程图；图7是示出了根据本发明的实施例、对数据通道上的数据进行延迟然后对数据进 行分块和分段而得到的结果的示意图；图8a 图8d示意性地示出了利用扭斜检测能力值C = Umax/4的串行扭斜检测 电路，按照图7所示的延迟时间确定方式，执行如图6所示的方法的处理，来并行地对数据 通道χ和数据通道x+1上的各段数据顺序地进行串行比较的过程的一部分；图9是示出了根据本发明的实施例、用于对一个数据通道上传输的数据逐帧地进 行扭斜检测的扭斜检测设备的结构的示意性框图；图10示出了根据本发明的另一实施例、用于对一个数据通道上传输的数据逐帧 地进行扭斜检测的扭斜检测设备的结构的示意性框图；以及图11是示出了根据本发明实施例的高速光通信接口的一部分的结构的示意图。本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的， 而且不一定是按比例绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其他元件放大了，以 便有助于提高对本发明实施例的理解。
具体实施例方式在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见， 在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施 例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符 合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有 所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开 内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中 仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明 关系不大的其他细节。图2是示出了根据SFI-5标准的规定、参考通道的数据与要进行扭斜检测的数据 通道的数据之间的关系的示意图。根据SFI-5标准的规定，如图2所示，分别从总共M个 (其中M为自然数)要进行扭斜检测的数据通道、即数据通道1 数据通道M中的每一个数 据通道中取出64UI长的数据，并将其顺序地组合起来，以形成一个参考帧，即，参考通道上的在一帧时间内传输的数据。通过这个规定可知，参考帧的数据长度(即，在一帧时间内传 输的参考数据的长度)=64UIX数据通道总数M。这里需要说明的是在本技术领域中，数 据的长度与时间长度存在着一一对应的关系，因此本领域技术人员对此不加以区别，例如， 在长达64UI的时间内传输的数据也可以称为64UI长的数据，在一帧时间内传输的数据也 可以被称为一帧数据。在下文中，为了便于说明，将64UI称为最大公共段长度(用Umax表示)，它表示在 每个要进行扭斜检测的数据通道上都有长度为Umax的数据与参考通道上的数据相同，并 且将构成参考帧数据的、来自数据通道x(x为自然数，且1 SxSM)的长度为Umax的数据 称为与数据通道χ对应的参考数据段(或者简称为相对应的参考数据段)。而且，除非明确 指出，否则本文中通常提及的数据、段、或者子段是指要进行扭斜检测的数据通道上的数据 或者其一部分。根据SFI-5标准的规定，在对某一数据通道上在一帧时间内传输的数据进行扭斜 检测时，要将在该数据通道上在一帧时间内传输的数据与参考通道上的与该数据通道对应 的参考数据段进行比较，从而确定出该数据通道与参考通道之间的扭斜值，并相应地执行 去扭斜处理。正如上文中所提及的，由于噪声等诸多因素的影响，参考通道和数据通道之间 的扭斜值往往可能大于Umax。因此，需要整个扭斜检测系统具有较大的扭斜检测能力，即， 使整个扭斜检测系统的最大可允许扭斜检测范围(用Rmax表示)增大。图3是示出了根据本发明的实施例、整个扭斜检测系统的最大可允许扭斜检测范 围Rmax与最大公共段长度Umax之间的关系的示意图(其中示出了 Rmax = 3XUmax的情 形)。为了简单起见，图中仅示出了在参考通道、数据通道χ和数据通道y上传输的长达一 帧时间的数据的情形。其中，整个扭斜检测系统的最大可允许扭斜检测范围Rmax是任何一 个数据通道的最大可允许扭斜检测范围，该值为要进行扭斜检测的数据通道1 数据通道 M与参考通道的允许扭斜值中的最大允许扭斜值的两倍，S卩，数据通道与参考通道的最大允 许扭斜为士Rmax/2。在如图3所示的情形下，当依照SFI-5的规定Umax = 64UI时，数据通 道与参考通道的最大允许扭斜为士96UI。但是，本领域技术人员应当明白，本发明的原理并 不仅仅局限于Rmax = 3XUmax的情形，而是可以扩展到Rmax是Umax的整数倍的情形。图4是示出了根据本发明的实施例、对一个数据通道(例如数据通道χ)上在一帧 时间内传输的数据进行扭斜检测的方法400的示意性流程图。如图4所示，在步骤S410，依据最大可允许扭斜检测范围Rmax，将数据通道χ上在 一帧时间内传输的一帧数据(假设其数据长度用Lx表示)进行分块。在此，可以从一帧数 据的起始位置起按照Rmax的长度依次将数据分为若干个数据块。这样，在Rmax可以被Lx 整除的情况下，可以将Lx长的数据分为Num(W0Ck) =LX/RmaX个数据块。例如，图3中就 示出了在如上所述对在一帧时间内在数据通道χ和数据通道y上传输的数据进行分块后的 结果(其中 Rmax = 3XUmax)。然后，从第一个数据块开始，在步骤S420中，依据最大公共段长度Umax，对当前要 进行扭斜检测的一个数据块(以下简称为待检测数据块)进行分段，使每一段的数据长度 为Umax，且相邻两段之间有长度r的数据相重叠。这样，Rmax长的数据块可以被分为Rmax/ (Umax-r)个段，而且整个Lx长的数据可以被分为Num(segment) = Lx/ (Umax-r)个段。在此需要注意的是，考虑到扭斜可能存在于相邻的两个段之间，所以为了使得这一部分的扭斜可以被检测到，在分段的时候需要使相邻的段之间存在一定量的重叠。段与 段之间的数据重叠长度取决于扭斜检测电路在每一个比较周期内能够接收到的数据长度 来设置。接下来，在步骤S430中，对于待检测数据块中的每一段，依次顺序地将其和与数 据通道χ对应的参考数据段进行串行比较，从而可以得到每一段的扭斜检测结果。在该步 骤中，可以使用现有的串行扭斜检测电路实现这种串行比较。在该步骤中，由于每一段的长度为Umax(在适用SFI-5标准的情况下为64UI)， 因此需要使所使用的串行扭斜检测电路的扭斜检测能力达到或超过Umax。然而，目前具 有这种扭斜检测能力的串行扭斜检测电路的成本偏高。为此，考虑利用扭斜检测能力值C <UmaX(在此，为了方便电路设计，Umax是扭斜检测能力值C的整数倍)的现有串行扭斜 检测电路来执行比较。这样，可以如图5所示，将每一段及参考数据段细分为长度为C的若 干子段(一段内的子段的总数=Umax/C)，然后利用具有扭斜检测能力值C的现有串行扭斜 检测电路来顺序地将参考数据段的每一个子段与数据通道χ上的每一段进行搜索比较。在 此，搜索比较是指将参考数据段的子段从数据块的每一个位置为起点进行比较，以找到匹 配。图5是示出了利用扭斜检测能力值C = Umax/4的串行扭斜检测电路对数据通道 χ上的第一个数据块(数据块的长度=Rmax = 3XUmax)中的第一段进行搜索比较的过程 的示意图。在此，假设在对数据块进行分段时相邻段之间的重叠数据长度r = UmaX/4(在 图5中，Umax用4个方格表示，r和C用一个方格表示)，则在如上所述对第一个数据块进行 分段后，可以得到如图中所示的4个段(即，图中用aaab表示的第一段、用bbbc表示的第 二段等)，然后可以依据扭斜检测能力值C将各个段及参考数据段分为4个子段。在对数据 通道上的数据进行分块和分段后，如图5中的(1) (4)所示，依次顺序地将参考数据段中 的第1 4个子段与所述第一段进行比较。在参考数据段与所述第一段的比较完成之后， 以与第一段相类似的方式，依次顺序地将第一个数据块中的其余各段与参考数据段进行比 较，从而完成第一个数据块与参考数据段之间的比较。利用串行扭斜检测电路将要进行扭斜检测的数据通道上传输的数据的每一段 (乃至对每一段内的每一个子段)和参考数据段进行顺序的串行比较(或搜索比较)的过 程是已知的，因此，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在此就不再对具体的串行比 较过程进行详述了。返回参见图4。在步骤S430之后，在步骤S440中，依据预定的设置(例如，根据数 据块中的各个段的扭斜检测结果的优先级设置等)，从当前数据块内的所有段的扭斜检测 结果中选择一个段的扭斜检测结果，将其存储作为当前数据块的扭斜检测结果。在步骤S450中，确定当前检测的数据块是否为当前帧内的最后一个数据块，如果 不是的话，则方法400的处理进行到步骤S460，取当前帧中的下一个数据块作为待检测的 块，然后处理返回到步骤S420，以便对下一个数据块进行分段及扭斜检测。重复上述步骤 S420 S460的处理，直至在步骤S450中确定当前检测的数据块为当前帧中的最后一个数 据块为止，从而完成对当前帧内的所有数据块的扭斜检测，并获得所有数据块的扭斜检测 结果。在步骤S450中确定已经完成了对当前帧内的所有数据块的扭斜检测后，处理进
10行到步骤S470，从当前帧内的所有数据块的扭斜检测结果中选择偏移最大的扭斜检测结 果，作为数据通道上的当前帧数据的扭斜检测结果。以上的描述是基于在对数据进行分块时Rmax能够被Lx整除的假设而给出的，但 是也可能存在Rmax不能被Lx整除的情况，这时，可以通过扩大最大可允许扭斜检测范围来 达到被Lx整除的目的，而硬件本身的开销保持不变。虽然在以上结合图4和5描述的方法400的处理过程中，对于一个要进行扭斜检 测的数据通道上的一帧时间内的所有数据块，从第一个数据块起顺序地对所有数据块进行 扭斜检测，但是本发明的原理显然并不仅仅局限于此。例如，对于一帧时间内的所有的数据 块，完全可以彼此相互独立地且并行地分别对各个数据块进行扭斜检测(此时需要预先对 数据通道上的数据进行延迟)，以加快扭斜检测的过程，从而缩短锁定时间。以上结合图4和5仅描述了对一个数据通道上在一帧时间内传输的数据进行扭斜 检测的方法400的示意性处理过程。但是，本领域技术人员应当明白，通过逐帧地重复执行 上述方法400的处理，可以实现对一个数据通道上在一段时间(例如多帧时间)内传输的 数据的扭斜检测。而且，通过对多个要进行扭斜检测的数据通道彼此相互独立地执行上述 方法400的处理，可以实现分别对多个数据通道上在一帧时间(乃至包括多帧时间的一段 时间)内传输的数据进行扭斜检测。例如，在如上所述利用图4所示的方法400对图3所示 的数据通道χ和y (其中，χ和y均为小于等于数据通道总数M的自然数，且χ兴y)上的一 帧时间内的数据进行处理时，可以依据整个扭斜检测系统的最大可允许扭斜检测范围Rmax 分别将数据通道χ和y上的数据分为多个数据块，并且彼此相互独立地分别对每个数据通 道上的数据块进行顺序的扭斜检测。在利用上述方法400对两个或更多个数据通道上的数据进行扭斜检测时，为了加 快扭斜检测的过程，可以并行地执行对多个数据通道上的数据的扭斜检测。为此，在根据本 发明的一个实施例中，可以对图4所示的方法加以改进，在对数据进行分块之前，先将在数 据通道上的数据进行延迟，从而可以得到如图6所示的方法600。图6是示出了根据本发明的另一实施例、对在某一数据通道上在一帧时间内传输 的数据进行扭斜检测的方法600的示意性流程图。图6所示的方法600的处理与图4所示的方法的处理相比，区别仅在于，先在步骤 S605中对要进行扭斜检测的数据通道上传输的数据进行延迟，然后再如图4中所示出的那 样对延迟后的数据进行后续处理。其中，在步骤S605中，对于数据通道χ上的一帧时间内的数据，可以如图7所示的 那样对数据进行延迟，使得以参考通道上的相对应的参考数据段的中心的时间点为基准， 向前(即，图中向左)取RmaxA长度而确定的时间点，即为该数据通道上的当前帧的起点。 也就是说，如图7所示，在Rmax = 3XUmax的情况下，在数据通道χ上，以对应的参考数据 段的中心轴为基准，分别向左右两侧扩展以取出长度为Rmax的数据，即为该数据通道χ上 的当前帧数据内的第一个数据块。这意味着，数据通道χ上的当前帧的数据要比对应的参 考数据段提前达RmaX/2-UmaX/2长的时间。在此需要说明的是，如上所述，在每个数据块中 的相邻两段数据之间存在一定的数据重叠，但是考虑到数据重叠长度与Umax相比较小，因 此为了简单和清楚起见，在图7中并未示出相邻两段之间的数据重叠。图6中所示的步骤S610 S670中的处理过程与以上所描述的图4中的步骤S410 S470中的处理过程相同，因此，为了说明书的简洁起见，在此就不再对这些步骤进 行具体描述了。在对多个要进行扭斜检测的数据通道并行地执行图6所示的方法600，以与上述 类似的方式对各个数据通道进行不同的延迟，使每个数据通道上的当前帧数据的起点都在 相对应的参考数据段的中心轴之前的Rmax/2处，S卩，使每个数据通道上的当前帧的数据都 要比其对应的参考数据段提前达RmaX/2-UmaX/2长的时间。这样，对于三个相邻的数据通 道、即数据通道x、x+l、x+2，可以如图7所示的那样，确定其上传输的当前帧数据的起点，并 继而确定每个数据通道上的每一个数据块。从图7中不难看出，由于相邻两个数据通道、例 如数据通道χ和x+1的对应的参考数据段也是相邻的，而且Rmax > Umax,因此，分别以对应 的参考数据段的中心轴为基准，在数据通道χ上向右取Rmax/2长而确定的点Pl必定会位 于在数据通道x+1向左取Rmax/2长而确定的点P2的右侧。这意味着，相邻两个数据通道 上的相同编号的数据块(例如，第i个数据块)在比较时间上必定会相互重叠，而且重叠的 时间长度为Rmax-Umax。在Rmax = 3XUmax的情况下，相邻两个数据通道上的相同编号的 数据块的比较时间重叠达2XUmaX的长度，也就是说，在后的数据通道上的数据比其前一 个通道上的数据延迟达Umax时间。图8a 图8d示意性地示出了利用扭斜检测能力值C = Umax/4的串行扭斜检测 电路，按照图7所示的延迟时间确定方式，执行如图6所示的方法600的处理，来并行地对 数据通道χ和数据通道x+1上的各段数据顺序地进行串行比较的过程的一部分(其中，同 一数据通道上的相邻两段数据之间的数据重叠长度r = C = Umax/4)。在Rmax = 3XUmax 的情况下，数据通道上的数据比对应的参考数据段的数据提前达Umax时间，而且数据通道 x+1上的数据要比数据通道χ上的数据延迟达Umax时间。在图8a 图8d中，按照执行检测的时间先后顺序，(1) ⑷示出了分别将对应 的参考数据段A和B中的第1 4个子段与数据通道χ和数据通道x+1上的第一段数据进 行比较的过程，而(5) (8)示出了分别将对应的参考数据段中的第1 4个子段与数据 通道χ和数据通道x+1上的第二段数据进行比较的过程。与图4所示的方法400相类似地，虽然以上结合图6 图8描述的方法600的处理 过程中，对于要进行扭斜检测的一个数据通道上的一帧时间内的所有数据块，从第一个数 据块起顺序地对所有数据块进行扭斜检测，但是本发明的原理显然并不仅仅局限于此。例 如，对于所有的数据块，完全可以彼此相互独立地且并行地对各个数据块分别进行扭斜检 测，以加快扭斜检测的过程，从而缩短锁定时间。而且，通过并行地对要进行扭斜检测的多 个数据通道上的数据逐帧地重复执行上述方法600的处理，可以实现并行地对在多个数据 通道上在一段时间(例如多帧时间)内传输的数据进行扭斜检测。以上描述了在步骤605中对各个数据通道上的数据进行延迟时使得每个数据通 道上的当前帧的数据都要比其对应的参考数据段提前达RmaX/2-UmaX/2长的时间，从而使 相邻两个数据通道上的相同编号的数据块在比较时间上重叠达Rmax-Umax长的时间。但 是，本领域技术人员应当明白，本发明的原理并不仅仅局限于上述延迟时间的确定方式，而 是只要在对各个数据通道上的数据进行延迟时确保相邻两个数据通道上的相同编号的数 据块在比较时间上彼此相互有重叠即可，即，只要确保在后的数据通道上的数据比其前一 个数据通道上的数据延迟的时间小于Rmax即可。
图9是示出了根据本发明的实施例、用于对要进行扭斜检测的一个数据通道上传 输的数据逐帧地进行扭斜检测的扭斜检测设备900的结构的示意性框图。扭斜检测设备 900可以执行以上结合图4 图5所描述的方法400或者以上结合图6 图8所描述的方 法600的处理，其中按顺序逐块地对各个数据块的数据进行比较。如图9所示，扭斜检测设备900包括数据分块器910，用于依据整个扭斜检测系 统的最大可允许扭斜检测范围Rmax，对一个要进行扭斜检测的数据通道上传输的每一帧 数据进行分块(在扭斜检测设备900执行方法600的处理的情况下，需要先对数据进行 延迟)，以得到Num(W0Ck)个数据块；数据分段器920，用于依据最大公共段长度Umax，对 每个数据块进行分段，将每个数据块划分为Rmax/Umax个段，这样，每一帧数据被划分为 Num(segment)个段；比较器930，用于按顺序逐块地将每一个数据块和与该数据通道相对 应的参考数据段进行串行比较，并顺序逐块地输出每一个数据块的中的所有段的扭斜检测 结果；选择器940，用于依据预定的设置(例如优先级设置等)，从由比较器930输出的一个 数据块内的所有段的扭斜检测结果中选择一个段的扭斜检测结果，并将其输出作为该数据 块的扭斜检测结果，从而顺序逐块地输出每一个数据块的扭斜检测结果；以及帧数据扭斜 检测结果确定器950，用于分别从该数据通道上的每一帧数据的所有数据块的扭斜检测结 果中选择偏移最大的扭斜检测结果，作为该数据通道上的每一帧数据的扭斜检测结果。如图所示，比较器930进一步包括控制信号生成器932和至少η个比较单元 934-1、934-2、......、934_η(图中仅示出了 η个比较单元)。其中，控制信号生成器932根据从外部输入的使能信号，生成η个比较单元的控制 信号，以便顺序地驱动η个比较单元，使得在后的比较单元在其前一个比较单元的比较处 理执行完毕后执行比较。其中，使能信号是用于指示是否对该数据通道上的数据进行扭斜 检测的驱动信号。通过控制使能信号何时有效，可以控制何时开始对该数据通道上的数据 进行扭斜检测，从而决定了对数据的延迟时间。每个比较单元分别用于将一个数据块内的每一段数据与对应的参考数据段进行 比较，并且可以采用现有的串行扭斜检测电路来实现。如上文中所描述的，在比较单元的扭 斜检测能力值C小于Umax的情况下，假设Umax是扭斜检测能力值C的整数倍，可以将每一 段数据及参考数据段细分为长度为C的Umax/C个子段，并顺序地将每一段数据分别与参考 数据段的各个子段进行比较。在此，比较单元的个数η被设置为等于Rmax/Umax。虽然以上描述了在图9所示的扭斜检测设备900中顺序地逐块对数据通道上的每 个数据块进行扭斜检测，但是本发明的原理并不仅仅局限于此，完全可以并行地对每个数 据块进行扭斜检测，以便加快扭斜检测过程。图10示出了根据本发明的另一个实施例、用 于对要进行扭斜检测的一个数据通道上传输的数据逐帧地进行扭斜检测的扭斜检测设备 1000的结构的示意性框图，其中并行地对一帧内的各个数据块进行比较。如图10所示的扭斜检测设备1000与图9所示的扭斜检测设备900的区别仅在于，
包括m个比较器1030-1、......、1030-m和m个选择器1040-1、......、1040_m而不是仅
仅一个比较器930和一个选择器940。其中，m等于一帧数据被分块后的数据块的总个数， 即m = Num(block)。图10中所示的数据分块器1010、数据分段器1020、每个比较器、每个 选择器以及帧数据扭斜检测结果确定器1050的功能和结构分别与图9所示的数据分块器 910、数据分段器920、比较器930、选择器940以及帧数据扭斜检测结果确定器950的功能
13和结构类似，因此，为了避免不必要的重复，在此就不再详述了。通过上文的描述不难看出，在诸如SERDES成帧器接口之类的高速光通信接口中， 如上所述，针对每一个要进行扭斜检测的数据通道，可以彼此相互独立地使用以上结合图 2 图10所描述的根据本发明实施例的方法和/或设备，从而实现对每一个数据通道上传 输的数据的扭斜检测。图11是示出了根据本发明实施例的高速光通信接口 1100的一部分的结构的示意 图，在该高速光通信接口 1100中，对于要进行扭斜检测的各个数据通道，使用了如图9或图 10所示的扭斜检测设备。图11中仅仅示出了与扭斜检测设备中的比较器和选择器有关的 部分，以便更好地说明如何并行地对多个要进行扭斜检测的数据通道上的数据进行处理。虽然以上在结合图9和图10对本发明的实施例进行描述时将比较器和选择器描 述为分离的部件，但是，比较器和选择器也可以被集成为一个装置。例如，如图11所示，比 较装置(例如图11中的比较装置1120-x)包括如上所述的比较器1121和选择器1125。例如，在高速光通信接口 1100中针对数据通道χ使用如图9所示的扭斜检测设备 900(其中仅包括一个比较器和1个选择器)的情况下，比较器1121根据从中央状态机1110 提供的数据通道χ的使能信号，对数据通道χ上的所有数据块顺序地逐块进行与对应的参 考数据段的串行比较，以顺序地逐块输出各个数据块中的所有段的扭斜检测结果，选择器 1125依据预定的设置从由比较器1121所输出的一个数据块内的所有段的扭斜检测结果中 选择一个段的扭斜检测结果，并将其输出作为该数据块的扭斜检测结果，从而顺序地逐块 输出每个数据块的扭斜检测结果。此外，在高速光通信接口 1100中针对数据通道χ使用如图10所示的扭斜检测设 备1000 (其中包括m = Num(W0Ck)个比较器和m个选择器)的情况下，对于在一帧时间内 传输的数据(如上所述可被分为m个数据块)，m个比较器1121 (图中未示出)根据从中央 状态机1110提供的数据通道χ的使能信号，并行地分别对在一帧时间内的一个数据块中的 所有段进行与对应的参考数据段的串行比较，从而分别获得一个数据块中的所有段的扭斜 检测结果，然后m个选择器1125分别从一个数据块内的所有段的扭斜检测结果中选择其中 一个段的扭斜检测结果，并将其输出作为该数据块的扭斜检测结果。图11中还进一步示出了根据本发明实施例的比较器1121(其结构框图与如图9 的比较器930相同)的一个具体结构示例的示意性电路逻辑图。如图所示，比较器1121包
括控制信号生成器1122和至少η个比较单元1124-1........1124-η(图中仅示出了 η个
比较单元)。其中，控制信号生成器1122用于根据从外部输入的使能信号，生成用于顺序地
分别驱动η个比较单元1124-1、......、1124-η的控制信号Cmp_en_0、.......Cmp_en_n,
以便顺序地执行一个数据块内的各段数据与对应的参考数据段的比较。其中，如上所述，η =Rmax/Umaxo在控制信号生成器1122中，计数器101响应于数据信道χ的使能信号的高电平 (在此假设高电平有效，指示允许对数据通道上的数据进行扭斜检测)，实现从1到N的计 数，并将计数结果c提供给1到η复用器102。其中，N被设置为等于一帧数据被分段后的 总段数NunKsegment)。1到η复用器102依据计数结果c的值，生成用于驱动η个比较单
元的控制信号Cmp_en_0........Cmp_en_n。例如，可以依据Mod(c，n)的值，确定要驱动哪
个比较单元执行比较操作，从而将该比较单元的控制信号设置为有效电平(例如高电平)，表示驱动该比较单元执行比较，而其余比较单元的控制信号均被设置为无效电平(例如低 电平)。在图11所示的高速光通信接口 1100中，在依据图6所示的方法对多个数据通道 上的数据进行并行扭斜检测时，如上所述，可以通过控制各个数据通道的使能信号来控制 对各个数据通道的延迟时间，使得在后的数据通道(例如，数据通道x+1)上传输的数据要 比其前一个数据通道(例如，数据通道χ)上传输的数据延迟最大不超过Rmax，从而使得相 邻两个数据通道上的相同编号的数据块在比较时间上有重叠。在上文中以遵循SFI-5标准的高速光通信接口为例，对根据本发明实施例的方 法、设备及高速光通信接口进行了描述。但是，本领域技术人员应当明白，显然本发明也 可以同样适用于要求参考帧数据由要进行扭斜检测的每个数据通道上的等长的一段数据 (该数据长度被称为最大公共段长度Umax)顺序地构成的、其他用于对数据通道上的数据 进行扭斜检测的方法、设备和/或高速光通信接口中。通过以上对根据本发明实施例的方法、设备及高速光通信接口的描述中不难看 出，通过对要进行扭斜检测的数据通道上传输的每一帧数据进行分块和分段，将每一个数 据块中的各段数据与对应的参考数据段进行串行比较(顺序地逐块执行，或者对每个数据 块并行地执行)，可以扩大扭斜检测方法或者扭斜检测设备对于数据通道上的数据的可允 许扭斜检测范围，从而使得整个扭斜检测系统的最大可允许扭斜检测范围Rmax增加，而不 会扩大整个扭斜检测系统的电路尺寸。而且，在执行一个数据块中的各段数据与对应的参考数据段的串行比较时，通过 将每一段数据及参考数据段细分为若干子段，并顺序地将每一段数据与参考数据段的每一 个子段进行比较，可以利用扭斜检测能力值(< Umax的现有串行扭斜检测电路，从而可以 节约成本，并且也不会扩大整个扭斜检测系统的电路尺寸。另外，在根据本发明实施例的方法、设备及高速光通信接口中，通过对要进行扭斜 检测的不同数据通道上的数据进行不同的延迟，使得两个相邻数据通道上的第i个数据块 的比较时间相互重叠，可以加快整个扭斜检测过程，缩短锁定时间，并节省带宽，从而利于 进行更高效的数据传输。例如，在在后的数据通道(例如，数据通道x+1)上传输的数据与 比其前一个数据通道(例如，数据通道χ)上传输的数据相比延迟时间最大不超过Umax的 情况下，可以使锁定时间减少为一帧时间，这非常利于进行更高效的数据传输。此外，在根据本发明实施例的方法、设备及高速光通信接口中，可以复用现有的检 测能力较小的扭斜检测电路，从而避免了重复开发出错的概率，缩短了开发时间。而且，这 种结构还具有很好的扩展性，可以支持更大的可允许扭斜检测范围。需要说明的是，在本文中，诸如左和右、第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将 一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作 之间存在任何这种实际的关系或者顺序。此外，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体 意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括 那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或
者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，
并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上虽然已经结合附图详细说明了本发明的实施例，但是应当明白，上面所描述的实施方式只是用于说明本发明，而并不构成对本发明的限制。在不背离由所附的权利要 求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变、替代和变型。而且，本申请 的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、制造、物质的结构、手段、方法和步骤的具体实 施例。本领域普通技术人员根据本发明的公开内容将会很容易理解，根据本发明可以使用 执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将 来要被开发的过程、设备、制造、物质的结构、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨 在它们的范围内包括这样的过程、设备、制造、物质的结构、手段、方法或者步骤。
1权利要求
一种用于对数据通道上传输的数据进行扭斜检测的方法，其中，参考通道上的参考帧数据由要进行扭斜检测的数据通道中每一个数据通道上的长度为Umax的参考数据段顺序地构成，而且预设的最大可允许扭斜检测范围为Rmax，其中Rmax是Umax的整数倍，所述方法包括S1)对于一个要进行扭斜检测的数据通道上在一帧时间内传输的一帧数据，执行以下处理a)依据最大可允许扭斜检测范围Rmax，从一帧数据的起始位置起依次将一帧数据分为多个数据块；b)将每个数据块分段为多个长度为Umax的段；c)对于每一个数据块，分别将该数据块中的每个段和参考通道上该数据通道对应的参考数据段进行串行比较，以得到该数据块中的所有段的扭斜检测结果；以及d)对于每一个数据块，依据预定的设置，从该数据块中的所有段的扭斜检测结果选择一个段的扭斜检测结果，作为该数据块的扭斜检测结果；以及S2)选择该数据通道上的该帧数据的所有数据块的扭斜检测结果中偏移最大的扭斜检测结果作为该数据通道上的该帧数据的扭斜检测结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对于一帧内的所有数据块，逐块执行所述步骤C).
3.根据权利要求1所述的方法，其中，对于一帧内的所有数据块，各个数据块间彼此相 互独立地并行执行所述步骤c)。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，在步骤c)中，利用扭斜检测能力值C小于Umax的串行扭斜检测电路来将一个数据块 中的所有段与对应的参考数据段进行串行比较，其中Umax是扭斜检测能力值C的整数倍。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述步骤c)进一步包括对于所述每一个数据 块，执行以下处理cl)将数据块中的每一段及对应的参考数据段细分为长度等于扭斜检测能力值C的多 个子段；以及c2)利用所述串行扭斜检测电路顺序地将参考数据段的每一个子段与数据块中的每一 段进行搜索比较。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括 一帧接一帧地重复所述步骤Si)至步骤S2)的处理，以便对所述数据通道上在多帧时间内传输的数据进行扭斜检测。
7.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括对于多个要进行扭斜检测的数据通道，彼此相互独立地执行步骤Si)和S2)的处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，步骤Si)在步骤a)之前还包括步骤对所述多个数据通道上的数据分别延迟不同的时间，使得在其中任意两个相邻的数据 通道中在后的数据通道上的数据比在前的数据通道上的数据延迟的时间小于Rmax。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，对于所述多个数据通道中的每一个数据通道，该 数据通道上的数据被延迟为使得该数据通道上的当前帧数据和参考通道上的与该数据通 道相对应的参考数据段相比提前的时间为RmaX/2-UmaX/2，从而使得在后的数据通道上的数据比其前一个数据通道上的数据延迟的时间为Umax。
10.根据权利要求3所述的方法，进一步包括对于多个要进行扭斜检测的数据通道，彼此相互独立地执行步骤Si)和S2)的处理。
11.一种用于对一个数据通道上传输的数据进行扭斜检测的设备，其中，参考通道上的 参考帧数据由要进行扭斜检测的数据通道中每一个数据通道上的长度为Umax的参考数据 段顺序地构成，而且预设的最大可允许扭斜检测范围为Rmax，其中Rmax是Umax的整数倍， 所述设备包括数据分块器，用于针对一个要进行扭斜检测的数据通道上传输的每一帧数据，依据最 大可允许扭斜检测范围Rmax，从一帧数据的起始位置起依次将一帧数据分为多个数据块； 数据分段器，用于将每个数据块分段为多个长度为Umax的段； 比较器，用于将一个数据块中的所有段和与该数据通道相对应的参考数据段进行串行 比较，并输出该数据块中的所有段的扭斜检测结果；选择器，用于依据预定的设置，从一个数据块内的所有段的扭斜检测结果中选择一个 段的扭斜检测结果，并将其输出作为该数据块的扭斜检测结果；帧数据扭斜检测结果确定器，用于分别选择该数据通道上的每一帧数据的所有数据块 的扭斜检测结果中偏移最大的扭斜检测结果作为该数据通道上的每一帧数据的扭斜检测 结果。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述比较器进一步包括控制信号生成器和多个 比较单元，所述控制信号生成器用于根据从外部输入的使能信号，生成多个比较单元的控制信 号，以便依次顺序地驱动多个比较单元，每个比较单元分别用于将一个数据块内的每一段与对应的参考数据段进行比较，以获 得每一段的扭斜检测结果，其中，所述多个比较单元的个数至少为η，η等于Rmax/Umax。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述比较单元利用扭斜检测能力值C小于 Umax的串行扭斜检测电路来将一个数据块中的所有段与对应的参考数据段进行串行比较， 其中Umax是扭斜检测能力值C的整数倍。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述比较单元先将数据块中的每一段及对应的 参考数据段细分为长度等于扭斜检测能力值C的多个子段；然后利用所述串行扭斜检测电 路顺序地将参考数据段的每一个子段与数据块中的每一段进行搜索比较。
15.根据权利要求11所述的设备，其中，所述设备包括m个所述比较器和m个所述选择 器，用于并行地分别对一帧内的每一个数据块执行比较和选择，其中m等于一帧数据被分 块后的数据块的总个数。
16. 一种用于对多个数据通道上传输的数据进行扭斜检测的装置，包括多个根据权利要求11至15中任意一项所述的设备，用于分别对所述多个数据通道中 的每一个要进行扭斜检测的数据通道上传输的并经过延迟的数据进行扭斜检测；以及 中央状态机，用于生成要分别提供给该多个所述设备的使能信号， 其中，通过控制输入给每个所述设备的使能信号，来控制何时开始对每一个数据通道 上的数据进行扭斜检测，及每一个数据通道上的数据的延迟时间。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，每一个数据通道上的数据被分别延迟不同的 时间，使得在任意两个相邻的数据通道中在后的数据通道上的数据比在前的数据通道上的 数据延迟的时间小于Rmax。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，每一个数据通道上的数据被延迟为使得该数 据通道上的当前帧数据和参考通道上的与该数据通道相对应的参考数据段相比提前的时 间为RmaX/2-UmaX/2，从而使得在后的数据通道上的数据比其前一个数据通道上的数据延 迟的时间为Umax。
19.一种高速光通信接口，包括根据权利要求16至18中任一项所述的装置。
20.根据权利要求19所述的高速光通信接口，是SERDES成帧器接口。
全文摘要
公开了对数据通道上传输的数据进行扭斜检测的方法、设备及包括该设备的高速光通信接口。其中，参考通道上的参考帧数据由每一个要进行扭斜检测的数据通道上的Umax长的参考数据段顺序地构成。该方法包括S1)对于一个数据通道上在一帧时间内传输的一帧数据a)依据最大可允许扭斜检测范围Rmax将一帧数据分为多个数据块；b)将各数据块分段为多个Umax长的段；c)分别将各数据块中的每个段和对应的参考数据段进行串行比较，得到各数据块中所有段的扭斜检测结果；d)对于每个数据块，选择该数据块中的所有段之一的扭斜检测结果作为该数据块的扭斜检测结果；和S2)选择所有数据块的扭斜检测结果中偏移最大的扭斜检测结果作为该帧数据的扭斜检测结果。
文档编号H04B10/08GK101902271SQ20091014131
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月31日 优先权日2009年5月31日
发明者王宏伟, 薛祎杰, 陈亮, 龚书 申请人:国际商业机器公司