专利名称：可变通信容量数据传输设备和数据传输设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可变通信容量数据传输设备。本发明尤其涉及一种通过多个传输线路形成一个虚拟传输路径，并通过根据所请求带宽和传输线路的连接状态自动协商发送端和接收端之间传输线路的数量而改变传输速率的可变通信容量数据传输设备。
背景技术：
大多数远距离传输网络采用串行传输，并通过提高传输时钟频率来增加传输速度。但是，40Gbps或更高的高速串行传输显露出通信设备的处理速度和传输距离的限制，并且已经很难获得更高的串行传输速度。因此，已经采用了一种方法，该方法将相对低速的多个串行线路虚拟地作为一条传输路径处理并且并行传输数据以增加传输速度。
链路聚合(link aggregation)方法作为一种线路聚合类型的通信方法是已知的，该方法由多个传输线路形成一条逻辑高速传输路径(IEEE Std 802.3-2002版，“第3部分载波侦听多路访问和冲突检测(CSMA/CD)访问方法和物理层规范”，第43条“链路聚合”，IEEE，2002.3.8)。链路聚合方法根据数据流将多个数据帧分配到每条传输线路。数据流指示由传输帧源地址、目的地址以及所用应用的组合而区分的一串数据帧。在数据传输(帧传输)过程中数据流之间不需要特别的关联。但是，接收端必须保证每个数据流内数据帧的顺序，并且网络中帧的顺序不能颠倒。
另一方面，发送端的设备为传输帧指定序列号并将传输帧分配到包括少量待发送数据的发送缓冲区，并且将传输帧发送到与该发送缓冲区相关联的线路，而接收端的设备将所接收的帧临时存储在接收缓冲区，然后按照序列号依次读取传输帧。提出一种线路聚合类型的通信系统，其通过上述安排来防止帧顺序颠倒(见JP-A No.9866/2002)。
但是，在传统的数据传输设备中，作为用户可选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自适应通信接口中，提供了10Mbps、100Mbps、1Gbps和10Gbps作为以10倍增量增加的通信速度。在SONET/SDH中，提供了622Mbps、2.5Gbps、10Gbps和40Gbps作为以4倍增量增加的通信速度。
但是，由于普通通信业务量中的增长在大于10Gbps的通信速度区域中是较慢的，所以大多数使用10Gbps通信接口的用户大概根据所需的业务量中的变化，认为诸如40Gbps和100Gbps这样的更高的通信速度不是必要的。即使10Gbps的带宽变得不够，但是由于签订合同使用40Gbps和100Gbps的高速通信接口产生了不必要的通信成本，所以大多数用户对20Gbps级的通信接口比较满意。
在上述链路聚合中，通信接口数量的增长与所期望的通信容量成比例。因此，那些认为对于通信容量增长10倍来说成本上大约三倍的增长是比较合适的用户将会发现这种方法较为昂贵。链路聚合根据数据流处理数据帧，需要进行数据流检测和将传输帧分配到指定线路的处理器操作，妨碍了速度增加。此外，由于属于同一个数据流的数据帧通过同一个线路传输，以保证传输帧(传输分组)的顺序，因此存在的一个问题是，当数据流的数量小于线路数量时，不使用的线路的出现降低了传输效率。
JP-A No.9866/2002所公开的方法将所接收的数据帧临时存储在接收设备中并按照序列号依次读取数据帧。因此，即使有数据帧存储在接收缓冲区中，如果具有内部计数器所指定的下一个读取序列号的数据帧未到达，那么在该数据帧到达之前，读取操作必须停止。等待目标数据帧的时间由计时器管理，每次从接收缓冲区中读取数据帧时都将该计时器重置。因此，如果目标数据帧在传输路径中间丢失，JP-ANo.9866/2002所描述的方法在计时器超时之前，完全停止读取所接收的数据帧的操作，这将不可避免的导致传输效率的降低。
此外，在任何上述链路聚合和JP-A No.9866/2002的方法中，每次线路数量改变时必须由管理员改变发送端和接收端的线路设置，且管理非常麻烦。
因此，需要提供一种可变通信容量的数据传输设备，该数据通信设备可以根据用户的请求来设置带宽、自动确定可用的线路、并设置线路通信容量。
发明内容
为了满足上述需求，本发明的可变通信容量数据传输设备具有的功能是上述发送容量协商单元确定指定发送容量和指定发送线路位置，且上述接收容量协商单元确定指定接收容量和指定接收线路位置，其中该发送容量协商单元连接到组成一条虚拟发送路径的N条线路(N是满足N＞1的自然数)的发送端，该接收容量协商单元连接到组成一条虚拟接收路径的N条线路的接收端。
根据本发明，由于管理员不需要设置发送端和接收端来改变通信容量，所以能够降低管理成本。
附图简述通过结合附图对本发明的优选实施例的以下详述进行仔细考虑，将有助于理解本发明，附图中相同的数字表示相同或相应的部分
图1是示出应用本发明的链路聚合通信系统的一个实例的图；图2是示出根据本发明的一个方面的通信设备的图；图3是示出图2的发送单元的图；图4A-4D是示出图2的发送单元中的速率转换的图；图5是示出图2的接收单元的图；图6是示出根据本发明的一个方面的通信设备进行的通信容量协商序列的图；
图7是示出根据本发明的一个方面的通信设备进行的通信容量协商序列的图；图8是示出图2的发送单元中的线路选择器的设置的图；以及图9是示出图2的接收单元中的线路选择器的设置的图。
具体实施例方式
应当理解的是，本发明的附图和描述已经被简化，以说明与清楚理解本发明相关的部件，同时，为了达到描述清楚的目的，删去了数据传输设备和传输数据的方法中许多其它部件。本领域技术人员明白在本发明的实现中也期望和/或需要有一些其它部件和/或步骤。但是，由于这些部件和步骤是本领域中公知的，而且由于它们并不有助于更好地理解本发明，所以这里没有讨论这样的部件和步骤。这里所公开的，专注于对本领域技术人员所公知的这样的部件和方法的所有这样的变化和修改。
图1示出应用本发明的线路聚合类型的通信系统的一个实例。
一个通信系统包括多个通信设备10(10A-10K)和波分复用器(wavelength division multiplexer，WDM)5。通信设备10A通过各包括多条串行线路(光纤)的发送线路LT-A和接收线路LR-A连接到WDM 5。同样地，通信设备10K通过各包括多条光纤的发送线路LT-K和接收线路LR-K连接到WDM 5。
作为光通信网络的一部分连到光纤2的WDM 5，波分复用从发送线路LT-A至LT-K接收的光信号，并将其发送到光纤2。WDM 5还波分解复用从光纤2接收的波分复用的光信号，并将结果信号输出到接收线路LR-A至LR-K。
与WDM 5相连的发送线路LT-A和接收线路LR-A、以及发送线路LT-K和接收线路LR-K可以被集成为一条光纤，通过该光纤，多个光信号被波分复用并被发送。WDM可以与光通信网络的多条光纤连接。
由多条光纤连接的话，即使所使用的一条线路中任何路径断开或不可用，通过仅使用其它的可用路径，仍能防止通信不可用，尽管通信容量会降低。
图2示出根据本发明的一个方面的通信设备。通信设备10TX(图1的通信设备10或WDM 5的发送端)包括发送接口20、处理器单元30、以及存储单元40。同样，通信设备10RX(图1的通信设备10或WDM 5的接收端)连到通信设备10TX的对面，其包括接收接口25、处理器单元30’、以及存储单元40’。
发送接口20包括协议处理单元50、发送单元60、以及协商单元70。同样，接收接口25包括协议处理单元50’、接收单元80、以及协商单元70’。
发送接口20通过总线L10与处理器单元30相连。发送接口20的发送单元60通过多条串行线路LT1至LT4与接收接口25的接收单元80相连。
在通信设备10TX中，处理器单元30执行存储在存储单元40中的各种应用程序，并为通过通信网络连到发送接口20的其它通信设备(或计算机)输出发送数据。
协议处理单元50具有OSI(开放系统互联)基本模型中示出的从应用层到数据链路层的部分或全部协议处理功能。但是，处理器单元30可以执行从应用层到数据链路层的部分处理。协议处理单元50从处理器单元接收发送数据，将发送数据转换为发送数据帧，并根据发送单元60输出的发送控制信号CL10将发送数据帧输出到发送数据总线L20。
发送单元60通过串行线路LT1至LT4，将协议处理单元50输出的发送数据帧发送到通信设备10RX。
在通信设备10RX中，接收单元80接收通信设备10TX发送的数据帧并通过使用接收数据总线L30和接收控制信号CL50输出所接收的数据帧。协议处理单元50’具有从数据链路层到应用层的部分或全部处理功能，将所接收的数据帧转换为接收数据，并通过数据总线L10将接收数据输出到处理器单元30’。处理器单元30’执行存储在存储单元40’中的各种应用程序，并处理从接收接口25输入的接收数据。
下面详述对通信设备10TX和10RX之间所用的串行线路LT1至LT4线路的数量和位置进行协商的一种方法。
通信设备10TX的协商单元70通过输出控制信号线路CL30输出一个控制信号，以输出检查线路状态的模式。发送单元60根据从输出控制信号线路CL30输入的控制信号将检查模式发送到串行线路LT1到LT4。
通信设备10RX的接收单元80根据从串行线路LT1至LT4接收的检查模式检测线路状态，并通过信号线路CL60和CL65将线路状态信息输出到协商单元70’。协商单元70’根据从信号线路CL60和CL65获得的线路状态信息确定一条可用线路，并通过通知模块CL80将可用线路信息输出到通信设备10TX。
通信设备10TX的协商单元70根据从通知模块CL80接收的可用线路信息和处理器单元30通过信号线路CL40发送的通信容量请求来确定指定发送容量和指定发送线路位置。此外，通信设备10TX的协商单元70通过信号线路CL20将指定发送容量输出到发送单元60并通过信号线路CL25将指定发送线路位置输出到发送单元60，并同时向处理器单元30通知所设定的指定发送容量。发送单元60根据指定发送容量和指定发送线路位置，通过串行线路LT1至LT4将线路使用信息发送到通信设备10RX。
在通信设备10RX中，接收单元80检测串行线路LT1至LT4的线路状态，并通过信号线路CL60和CL65将线路状态信息输出到协商单元70’。协商单元70’基于从信号线路CL60和CL65获得的线路状态信息来确定指定接收容量和指定接收线路位置，通过信号线路CL70将指定接收容量输出到接收单元80并通过信号线路CL75将指定接收线路位置输出到接收单元80，并通过信号线路CL40’向处理器单元30’通知所设定的指定接收容量。
通过上述结构，可以根据发送接口和接收接口之间的线路连接状态以及来自处理器(或管理员)的通信容量请求来自动设定发送接口和接收接口的设置。
图3示出根据本发明的一个方面的发送单元。根据本发明的该方面，发送单元60包括缓冲区存储器100，其连接到宽度为4n比特的发送数据总线L20；缓冲区控制单元130，其连接到缓冲区存储器100；选择器120，其连接到缓冲区控制单元130；模式生成单元155；数据选择器160，其连接到缓冲区存储器100的输出线路L21和模式生成单元155的输出线路；三个速率转换单元110(110-1至110-3)，其连接到数据选择器160的输出线路L22和速率选择器140；四个线路选择器150(150-1至150-4)，其连接到速率选择器140的输出线路L23；编码单元170-i，其连接到线路选择器150-i(i＝1到4)的输出线路；P/S(并行/串行)转换单元175-i，其将从编码单元170-i输出的n比特数据转换为串行比特信号；电/光(E/O)转换单元180-i，其将P/S转换单元175-i的输出信号转换为光信号。虽然本描述中示出了四条线路的实例，但是线路的数量不限于四条。
缓冲区存储器100、缓冲区控制单元130、选择器120、以及速率转换单元110(110-1至110-3)组成了发送数据阵列转换单元，从速率选择器140到电/光(E/O)转换单元180-i的部件组成了发送数据输出单元。
下面的描述假设协议处理单元50向发送数据总线L20输出宽度为4n比特的发送数据帧。但是，协议处理单元50可以向发送数据总线L20输出宽度为m比特(m是自然数)的发送数据帧，并通过在缓冲区存储器100的前置级(或后继级)中提供的转换器将其转换为宽度为4n比特的数据。另外，协议处理单元50可以将输出到发送数据总线L20的宽度为m比特的发送数据帧写入到缓冲区存储器100中，并且当从缓冲区存储器100读取数据时将其转换为宽度为4n比特的数据。
如果协议处理单元所输出的比特的宽度和发送单元的比特宽度相同，就可以避免不必要的比特宽度转换。在很多情况下，它们是不同的。如果m简单地是4n的整数倍，比特转换可以通过后一种方法很容易地执行。但是，如果m不是4n的整数倍，如前一种一样，必须提供执行比特转换和时钟转换的复杂的电路。
由协议处理单元50输出到发送数据总线L20上的宽度为4n比特的数据帧被缓冲区控制单元130临时存储在缓冲区存储器100中，然后被读入到输出线路L21。为了防止当缓冲区存储器100的空闲区域不足时缓冲区溢出，缓冲区控制单元130通过控制信号线路CL10发出命令，命令协议处理单元50停止输出数据帧，当缓冲区存储器100存在足够的空闲区域时，缓冲区控制单元130命令协议处理单元50来发送数据帧。
模式生成单元155将连续的检查模式准备成宽度为4n比特的并行数据，从而组成接收接口25的接收单元80可以检查所接收数据的连续性。向数据选择器160提供输出到缓冲区存储器100的输出线路L21和模式生成单元155的输出线路的宽度为4n比特的并行数据。根据数据选择信号CL30选择并行数据之一并将其输出到输出线路L22。
向速率转换单元110(110-1至110-3)提供从数据选择器160输出到输出线路L22的宽度为4n比特的并行数据。第一个速率转换单元110-1作为3/4速率转换器工作，将宽度为4n比特的并行输入数据转换为宽度为3n比特的并行数据并将其输出。同样，第二个速率转换单元110-2作为1/2速率转换器工作，将宽度为4n比特的并行输入数据转换为宽度为2n比特的并行数据并将其输出。第三个速率转换单元110-3作为1/4速率转换器工作，将宽度为4n比特的并行输入数据转换为宽度为n比特的并行数据并将其输出。
向速率选择器140提供输出到输出线路L22的宽度为4n比特的并行数据以及转换单元110(110-1至110-3)输出的并行数据。速率选择器140根据指定发送容量信号CL20，选择数据被输入到哪条比特线路L22，以及要输出的数据的比特宽度。输入到速率选择器140的并行数据的比特宽度从n到4n比特不等，但是都以4n比特输出。当输入的并行数据的比特宽度小于4n(例如，n比特宽)时，比特宽度少的数据被填充空数据(例如，值0)。输出线路L23的宽度为4n比特的并行数据被分为四列数据(输出线路L1至L4)，其中每列数据宽度为n比特。
在上述结构中，缓冲区控制单元130根据从控制信号线路CL20供给的指定发送容量信号来调整从缓冲区存储器100读取的数据量。根据本发明的一个方面，由选择器120通过指定发送容量信号CL20来控制输入选择，使得速率转换单元110-1至110-3输出的多个数据输出控制信号之一被输入到缓冲区控制单元130。但是，对于选择器120指示完全模式时间的第一次输入(当输出总线L21被速率选择器140选中时)，输入一个指示一直允许读取的信号。
例如，当指定发送容量信号CL20指示3/4速率时，选择器120将第一个速率转换单元110-1输出的数据输出控制信号输出到缓冲区控制单元130。这时，缓冲区控制单元130通过控制要从缓冲区存储器100读取的数据量来控制输出到输出总线L21的输出数据量。
图4A至4D示出根据本发明的一个方面的指定发送容量信号CL20的状态、输出总线L21中出现的数据、以及速率选择器140的输出线路L1-L4中出现的数据之间的关系。
图4A示出当指定发送容量信号CL20指示最大容量(完全模式)时，输出总线L21中出现的数据列D0和输出线路L1-L4中出现的输出数据列D20之间的关系。t0至t7指示4n比特数据的功率周期，而数字“0”至“31”指示指明n比特数据块的数据号(排列顺序)。在完全模式下，宽度为4n比特的数据列D0被连续地输出到输出总线L21，而不出现空周期。输出数据列D0被分为四个每个宽度为n比特的数据列，而这些每个宽度为n比特的数据列作为D20所指示的数据块阵列出现在输出线路L1至L4中。
图4B示出当指定发送容量信号CL20指示3/4模式时，输出总线L21中出现的数据列D1和输出线路L1-L4中出现的输出数据列D20之间的关系。在3/4模式下，宽度为4n比特的数据列D1以按照在四个周期中出现一个周期的比例包含空数据周期(t3，t7，...)的形式，被输出到输出总线L21。虽然输出数据列D1被输入到速率转换单元110-1至110-3，但是在3/4模式下，该输出在第一个速率转换单元110-1中变得有效。第一个速率转换单元110-1将在三个连续的有效数据周期(t0-t2，t4-t6，...)阶段内输入的宽度为4n比特的数据列(数据块“0”至“11”和“12”至“23”)转换为宽度为3n比特的数据列，并在四个周期中将其输出。
从第一个速率转换单元110-1输出的宽度为3n比特的数据列被分为三个每个宽度为n比特的数据，作为速率选择器140的第二个输入。在这种模式下，发送数据作为如D25-1所示的数据块阵列出现在输出线路L1-L3中。
图4C示出当指定发送容量信号CL20指示1/2模式时，输出总线L21中出现的数据列D2和输出线路L1至L4中出现的输出数据列D25-2之间的关系。在1/2模式下，宽度为4n比特的数据列D2以按照在四个周期中出现两个周期的比例包含空数据周期(t2、t3、t6、t7、...)的形式，被输出到输出总线L21。虽然输出数据列D2被输入到速率转换单元110-1至110-3中，但是在1/2模式下，该输出在第二个速率转换单元110-2中变得有效。第二个速率转换单元110-2将在两个连续的有效数据周期(t0-t1、t4-t5、...)阶段内输入的宽度为4n比特的数据列(数据块“0”至“7”和“8”至“15”)转换为宽度为2n比特的数据列，并在四个周期中将其输出。
从第二个速率转换单元110-2输出的宽度为2n比特的数据列被分为两个每个宽度为n比特的数据，作为速率选择器140的第三个输入。在这种模式下，发送数据作为如D25-2所示的数据块阵列出现在输出线路L1和L2中。
图4D示出当指定发送容量信号CL20指示1/4模式时，输出总线L21中出现的数据列D3和输出线路L1至L4中出现的输出数据列D25-3之间的关系。在1/4模式下，宽度为4n比特的数据列D3以按照在四个周期中出现三个周期的比例包含空数据周期(t1-t3、t5-t7、...)的形式，被输出到输出总线L21。虽然输出数据列D3被输入到速率转换单元110-1至110-3中，但是在1/4模式下，该输出在第三个速率转换单元110-3中变得有效。第三个速率转换单元110-3将在连续的有效数据周期(t0、t4、...)阶段内输入的宽度为4n比特的数据列(数据块“0”至“3”和“4”至“7”)转换为宽度为n比特的数据列，并在四个周期中将其输出。
从第三个速率转换单元110-3输出的宽度为n比特的数据列被作为速率选择器140的第四个输入。在这种模式下，发送数据作为如D25-3所示的数据块阵列出现在输出线路L1中。
模式生成单元155在与缓冲区存储器100和缓冲区控制单元130输出的宽度为4n比特的并行数据相同的数据块阵列中产生数据。例如，当选择器120选择3/4模式(输出速率转换单元110-1的数据输出控制信号)时，模式生成单元155在与图4B所示数据列D1相同的块阵列中产生连续检查模式。
再次参照图3，线路选择器150(150-1至150-4)基于指定发送线路位置信号CL25将输出线路L1至L4分配到某个线路。线路选择器150-1输入输出线路L1和空信号。线路选择器150-2输入输出线路L1和L2以及空信号。线路选择器150-3输入输出线路L1至L3和空信号。线路选择器150-4输入输出线路L1至L4和空信号。指定发送线路位置信号CL25将图8所示的选择信号供给每个线路选择器150。在图8中，当通信容量为完全模式时，只有一种组合，将L1至L4分别分配到数据选择器150-1至150-4。当通信容量为3/4模式时，由于L1至L3被分配到四个线路，所以有四种线路分配组合。同样地，1/2模式有六种组合而1/4模式有四种组合。
L1至L4可以被输入到所有线路选择器150，因此L1至L4的顺序可以互换。
编码单元170-i(i＝1到4)将第i个线路选择器150-i的输出数据转换为在网络传输路径中传递所必需的传输码(例如，8B10B码、64B66B码、扰频码等等)。传输码具有在二进制传输的情况下平均“0”和“1”的出现概率的功能，例如，以确保传输路径中的DC平衡。除了用户数据外，上述传输码能够包括通信控制信息。P/S转换单元175-i(i＝1到4)将编码单元的输出数据从宽度为n比特的并行数据转换为宽度为1比特的串行数据。电/光(E/O)转换单元180-i(i＝1到4)将从P/S转换单元175-i输出的串行电信号转换为光信号并将其输出到发送线路LTi(i＝1到4)。
图5示出根据本发明的一个方面的通信设备10RX的接收单元。接收单元80包括光/电(O/E)转换单元200-i(i＝1到4)，其连接到接收线路LRi(i＝1到4)；S/P转换和编码同步单元205-i(i＝1到4)，其连接到O/E转换单元200-i；编码同步确认单元210，其连接到S/P转换和编码同步单元205-1至205-4；偏移校正单元215-i(i＝1到4)，其连接到S/P转换单元205-i和偏移控制单元225；解码单元220-i(i＝1到4)，其连接到偏移校正单元215-i；偏移控制单元225，其连接到解码单元220-1至220-4的输出；线路选择器230-1至230-3、235-1、235-2和240，其连接到解码单元220-i；速率转换单元250-3，其连接到线路选择器230-1至230-3；速率转换单元250-2，其连接到线路选择器235-1和235-2；速率转换单元250-1，其连接到线路选择器240；速率选择器260，其连接到解码单元220-1至220-4和速率转换单元250-1至250-3；选择器265；接收缓冲区275，其连接到速率选择器260；缓冲区控制单元270；以及连续性检查单元280，其连接到速率选择器260。
从O/E转换单元200-i到线路选择器230-1至230-3、235-1、235-2和240的部件形成了一个接收数据输入单元。速率转换单元250-1至250-3形成了一个接收数据阵列转换单元。速率选择器260、选择器265、接收缓冲区275、以及缓冲区控制单元270形成了一个接收数据输出单元。
O/E转换单元200-i将从接收线路LRi接收的光信号转换为串行数据形式的电信号。S/P转换和编码同步单元205-i将从O/E转换单元200-i输出的串行数据转换为宽度为n比特的并行数据，并检测传输码的编码分隔符(在8B10B编码的情况下检测逗号)。编码同步确认单元210确认S/P转换和编码同步单元250-1至250-4的编码同步状态，并通过信号线路CL60发送同步状态信息。解码单元220-i执行与由通信设备10TX的发送单元60所执行的传输编码相反的转换。偏移控制单元225根据解码单元220-1至220-4进行解码的结果，检测在数据传输过程中网络链接间出现的数据到达时间之间的不同(偏移)，并控制偏移校正单元215-1至215-4来消除偏移。
线路选择器230-1至230-3、235-1、235-2和240根据控制信号线路CL70，基于指定接收线路位置信号CL75信号选择从输入线路L1至L2之一输入的信号线路。控制信号线路CL70从协商部件25输入，从而线路选择器230-1至230-3、235-1、235-2和240选择图9所示的线路。图9A示出在3/4模式下线路选择器230-1至230-3的选择组合。线路选择器230-1至230-3根据指定接收线路位置信号CL75指示的线路位置1至4，各自选择性地输出信号线路L1至L4之一的宽度为n比特的并行数据。图9B示出在1/2模式下线路选择器235-1和235-2的选择组合。线路选择器235-1和235-2根据指定接收线路位置信号CL75指示的线路位置1至6，各自选择性地输出信号线路L1至L4之一的宽度为n比特的并行数据。图9C示出在1/4模式下线路选择器240的选择组合。线路选择器240根据指定接收线路位置信号CL75指示的线路位置1至4，选择性地输出信号线路L1至L4之一的宽度为n比特的并行数据。
速率转换部件250-1至250-3执行与通信设备10TX的发送单元60所执行的速率转换相反的速率转换。也就是说，速率转换单元250-1将从线路选择器240输出的宽度为n比特的数据列转换为每四个周期4中包含三个空数据周期的宽度为4n比特的数据列，并将其作为速率选择器260的第四个输入来供应。速率转换单元250-2将一个宽度为2n比特的数据列转换为每四个周期中包含两个空数据周期的宽度为4n比特的数据列，并将其作为速率选择器260的第三个输入来供应，其中所述宽度为2n比特的数据列包括从线路选择器235-1输出的宽度为n比特的数据列和从线路选择器235-2输出的宽度为n比特的数据列。速率转换单元250-3将一个宽度为3n比特的数据列转换为每四个周期中包含一个空数据周期的宽度为4n比特的数据列，并将其作为速率选择器260的第二个输入来供应，其中所述宽度为3n比特的数据列包括从线路选择器230-1至230-3输出的每列宽度为n比特的三个数据列。作为第一个输入供应给速率选择器260的，是一个宽度为4n比特的数据列，其中所述宽度为4n比特的数据列包括从解码单元220-1至220-4输出的每列宽度为n比特的四个数据列。
速率选择器260根据由处理器30’通过控制信号线路CL70指定的指定接收容量信号从上述第一个输入到第四个输入中选择任意一个，并将其输出到接收缓冲区275。缓冲区控制单元270控制向接收缓冲区275写入数据以及从中读取数据。缓冲区控制单元270在每个周期的前半部分向接收缓冲区275写入数据，在每个周期的后半部分从接收缓冲区275读取数据到接收总线L30。
由于转换单元250-i(i＝1到3)输出的宽度为4n比特的数据列包含图4B至4D中所示的空数据周期(空周期)，因此速率转换单元250-i输出指示有效数据周期的控制信号，从而缓冲区控制单元270在有效数据周期内向接收缓冲区275写入数据。控制信号被输入到选择器265中，选择器265根据指定接收容量信号选择一个控制信号并将其供应给缓冲区控制单元270。
因此，当来自控制信号线路CL70的指定接收容量信号指示图4中所描述的1/4模式时，速率选择器260从速率转换单元250-1选择作为第四个输入供应的数据列，并且缓冲区控制单元270根据来自选择器265选择的速率转换单元250-1的控制信号，将速率转换单元250-1在有效数据周期内输出的宽度为4n比特的数据写入接收缓冲区275。基于同样的原因，在1/2模式下，速率转换单元250-2在有效数据周期内输出的宽度为4n比特的数据被写入到接收缓冲区275。在3/4模式下，速率转换单元250-3在有效数据周期内输出的宽度为4n比特的数据被写入到接收缓冲区275。在无效数据周期内，空数据被输出到接收总线L30。
当来自控制信号线路CL70的指定接收容量信号指示完全模式时，速率选择器260选择第一个输入且选择器265选择作为第一个输入提供的允许信号。因此，在这种模式下，向接收缓冲区275写入以及从接收缓冲区275读取有效数据在所有周期中执行。
从上述描述中很明显地看出，本发明的通信设备能够可变地控制与通信网络连接的线路数量。因此，当通信数据量较小时，使用少量的线路，而随着通信数据量的增大，线路的数量也逐级增加。通过这样做，可以使得与通信服务提供商的带宽使用合同满足需要。
参考图6，示出了根据本发明的一个方面的通信设备协商通信容量的方法的第一个实例。通信设备10TX的协商单元70通过输出控制信号线路CL30来输出控制信号以输出检查线路状态的模式。结果，由于发送单元60的数据选择器160选择由模式生成单元155输出的检查模式，因此该检查模式被输出到线路LT1至LT4。
通信设备10RX的接收单元80根据从接收端的串行线路LR1至LR4接收的检查模式来检测线路连接状态，并通过信号线路CL60将已建立编码同步的可用线路的线路同步信息输出到协商部件70’。协商单元70’根据从信号线路CL60得到的线路状态信息确定可用线路，并通过通知模块CL80将可用线路信息发送到通信设备10TX。
通信设备10TX的协商单元70根据从通知模块CL80接收的可用线路信息以及由处理器单元30通过信号线路CL40发送的通信容量请求来确定指定发送容量和指定发送线路位置。此外，协商单元70通过信号线路CL20将指定发送容量输出到发送单元60，通过信号线路CL25将指定发送线路位置输出到发送单元60，并同时将指定发送容量通知给处理器单元30。
发送单元60根据指定发送容量和指定发送线路位置来确定要使用的线路LT1至LT4，并为不使用的线路输出无效信号。因此，在通信设备10RX的接收单元80中，编码同步确认单元210再次检测串行线路LT1至LT4的同步状态，并通过信号线路CL60将线路同步信息发送到协商单元70’。因此，协商单元70’能够确定指定接收容量和指定接收线路位置。
发送单元60可以根据指定发送容量和指定发送线路位置，通过串行线路LT1至LT4将指示哪些线路被使用(或不使用)的线路使用信息发送到通信设备10RX。因此，接收单元80能够更加准确地确定指定接收容量和指定接收线路位置。这里，可以在接收单元80的解码单元220-i的后继级提供一个提取线路使用信息的线路使用信息检测单元，且协商单元70’可以根据所接收的线路使用信息来确定指定接收容量和指定接收线路位置。线路使用信息可以使用传输编码的控制字符来发送。使用传输编码的控制字符消除了提供除串行线路LT1至LT4以外的向接收单元发送线路使用信息的模块的需要。此外，当发送数据正在被从协议处理单元发送时，也可以发送线路使用信息，而指定接收容量和指定接收线路位置甚至在数据通信过程中也可以改变。
接收单元80根据在协商单元70’指定的信号线路CL70和CL75中指定的指定接收容量和指定接收线路位置，设置线路选择器230-1至230-3、235-1、235-2和240以及速率选择器260。然后，在连续性检查单元280中，接收单元80检查速率选择器260输出的宽度为4n比特的并行数据与发送单元60输出的内容是否相同，并通过信号线路CL65将检查结果通知给协商单元70’。如果从信号线路CL65输入的检查结果正常，协商单元70’通知协商单元70设置完成。当接收到设置完成的通知后，发送接口20确定接收接口25的设置已经完成，并开始从协议处理单元传送发送数据。
图7示出根据本发明的一个方面的通信设备协商通信容量的方法的第二个实例。根据本发明的一个方面，省略了如上所述执行的可用线路检查和来自接收单元80的设置完成通知。
通信设备10TX的协商单元70根据由处理器单元30通过信号线路CL40发送的通信容量请求来确定指定发送容量和指定发送线路位置，并通过信号线路CL20将指定发送容量输出到发送单元60，通过信号线路CL25将指定发送线路位置输出到发送单元60，并同时将指定发送容量通知给处理器单元30。
发送单元60根据指定发送容量和指定发送线路位置确定要使用的线路LT1至LT4，并为不使用的线路输出无效信号。因此，在通信设备10RX的接收单元80中，编码同步确认单元210再次检测串行线路LT1至LT4的同步状态，并通过信号线路CL60将线路同步信息发送到协商单元70’。因此，协商单元70’能够确定指定接收容量和指定接收线路位置。
发送单元60可以根据指定发送容量和指定发送线路位置，通过串行线路LT1至LT4将指示哪些线路被使用的线路使用信息发送到通信设备10RX。因此，接收单元80能够更加准确地确定指定接收容量和指定接收线路位置。这里，可以在接收单元80的解码单元220-i的后继级提供一个提取线路使用信息的线路使用信息检测单元，且协商单元70’可以根据所接收的线路使用信息来确定指定接收容量和指定接收线路位置。线路使用信息可以使用传输编码的控制字符来发送。使用传输编码的控制字符消除了提供除串行线路LT1至LT4以外的向接收单元发送线路使用信息的模块的需要。此外，当发送数据正在被从协议处理单元发送时，也可以发送线路使用信息，而指定接收容量和指定接收线路位置甚至在数据通信过程中也可以改变。
接收单元80根据在协商单元70’指定的信号线路CL70和CL75中指定的指定接收容量和指定接收线路位置，设置线路选择器230-1至230-3、235-1、235-2和240以及速率选择器260。然后，在连续性检查单元280中，接收单元80检查速率选择器260输出的宽度为4n比特的并行数据与发送单元60输出的内容是否相同，并通过信号线路CL65将检查结果通知给协商单元70’。
发送接口20首先确定指定发送容量和指定发送线路位置。然后，在某段固定的时间之后，其确定接收接口25的设置已经完成，并开始从协议处理单元传送发送数据。
从本描述中很明显地看出，本发明的通信设备根据发送接口和接收接口之间的线路连接状态以及来自处理器或管理员的通信容量请求，允许在发送接口和接收接口之间进行自动设置。
根据本发明，由于管理员不需要设置发送端和接收端以改变通信容量，所以降低了管理成本。由于通信容量可以根据用户请求而改变，通过与通信服务提供商签订满足需要的带宽的合同，可以消除不必要的通信成本。由于本发明的可变通信容量数据传输设备在物理层执行速率转换和线路分配，所以与通过使用处理器根据数据流为线路分配数据帧的链路聚合方法相比，可以增加设备操作的速度。
本发明涉及通信接口，并且可以用于所有具有通信接口的设备，比如网络设备，包括但不仅限于路由器、传输终端、媒体转换器、中继器和网关，例如，个人计算机、服务器、大规模计算机、磁盘阵列系统和网络附加存储器。
本领域技术人员可以认识到，可以在不背离本发明的本质和范围的情况下实施本发明的修改和变化。因此，如果对本发明的修改和变化在所附权利要求及其等价内容范围内，则本发明意欲包括这些修改和变化。
权利要求
1.一种可变通信容量数据传输设备，包括发送单元，其连接到组成一条虚拟发送路径的N条线路(N是满足N＞1的自然数)的发送端；接收单元，其连接到组成一条虚拟接收路径的N条线路的接收端；通信协议处理单元，其向所述发送单元发送数据和从所述接收单元接收数据；发送容量协商单元，其连接到所述发送单元；以及接收容量协商单元，其连接到所述接收单元，其中所述发送单元具有可变速率发送数据处理单元，所述可变速率发送数据处理单元将从所述通信协议处理单元输出的并行比特发送数据转换为具有一至N列的数据阵列的数据列，其中数据列的数量根据指定发送容量而不同，且一个数据列被分配到一条发送线路，并且所述可变速率发送数据处理单元将具有与所述指定发送容量相关的数据阵列的发送数据输出到所述一条虚拟发送路径，其中所述接收单元具有可变速率接收数据处理单元，以及接收线路监控单元，所述可变速率接收数据处理单元将从所述N条接收线路中的由指定接收容量确定的一至N条接收线路接收到的数据列合成为具有与所述指定接收容量相关的传输速率的并行比特数据列，并将所述数据列输出到所述通信协议处理单元，所述接收线路监控单元监控所述N条接收线路的状态，其中所述发送容量协商单元具有确定所述指定发送容量和所述指定发送线路位置的功能，以及其中所述接收容量协商单元具有确定所述指定接收容量和所述指定接收线路位置的功能。
2.根据权利要求1所述的可变通信容量数据传输设备，其中所述可变速率发送数据处理单元包括发送数据阵列转换单元，其将从所述通信协议处理单元输出的发送数据转换为数据列数量不同的N种并行比特数据阵列；以及发送数据输出单元，其从所述发送数据阵列转换单元中生成的所述N种并行比特数据阵列中选择由所述指定发送容量所确定的指定类型的数据阵列，并将具有所述指定类型的数据阵列的发送数据输出到所述发送路径中的由所述指定发送线路位置所确定的一条发送路径，以及其中所述可变速率接收数据处理单元包括接收数据输入单元，其选择性地输入从所述N条接收线路中的由所述指定接收线路位置所确定的一条接收线路中并行输入的数据列；接收数据阵列转换单元，其通过组合不同线路来合成数据列，以转换为传输速率不同的N种并行比特数据列；以及接收数据输出单元，其从在所述接收数据阵列转换单元中生成的所述N种并行比特数据列中，选择由所述指定接收容量所确定的指定类型的并行比特数据列，并将其输出到所述通信协议处理单元。
3.根据权利要求1所述的可变通信容量数据传输设备，其中所述接收线路监控单元监控所述N条接收线路的连接状态，并确定是否每条接收线路都物理地或逻辑地与所述发送单元相连，并将所述结果作为线路连接信息发送。
4.根据权利要求3所述的可变通信容量数据传输设备，其中所述接收容量协商单元基于从所述接收线路监控单元发送的所述线路连接信息将可用线路信息发送到所述发送容量协商单元，并具有确定所述指定接收容量和所述指定接收线路位置以及通知所述可变速率接收数据处理单元的功能。
5.根据权利要求1所述的可变通信容量数据传输设备，其中所述发送容量协商单元具有确定所述指定发送容量和将所述指定发送容量通知给所述可变速率发送数据处理单元的功能，以及根据所述线路连接信息和所述接收容量协商单元送来的所述指定发送容量来确定所述指定发送线路位置，并通知所述可变速率发送数据处理单元的功能。
6.根据权利要求2所述的可变通信容量数据传输设备，其中所述可变速率发送数据处理单元包括发送缓冲区存储器，其临时存储从所述通信协议处理单元输出的并行比特发送数据，并将所存储的并行比特发送数据作为宽度为N×n比特(n是满足n＞1的自然数)的数据输出；以及发送缓冲区控制单元，其控制向所述发送缓冲区存储器写入数据以及从所述发送缓冲区存储器读取数据，以及其中所述发送数据阵列转换单元包括(N-1)个发送数据速率转换单元，每个所述发送数据速率转换单元将从所述缓冲区存储器输出的宽度为N×n比特的数据列转换为宽度为n至(N-1)×n比特的数据列，并将所转换的数据列作为每列宽度为n比特的一至(N-1)列数据输出；以及多个信号线路，通过所述多个信号线路，从所述发送缓冲区存储器输出的宽度为N×n比特的数据被作为每列宽度为n比特的N列数据输出，以及其中所述发送数据输出单元从所述发送数据阵列转换单元输出的每列宽度为n比特的一至N列数据中，选择具有由所述发送容量协商单元指示的指定发送容量所确定的每列宽度为n比特的指定列数数据的数据阵列，并进一步将所述每列宽度为n比特的指定列数数据以n比特宽度的列为单位输出到由所述指定发送线路位置所确定的发送线路。
7.根据权利要求6所述的可变通信容量数据传输设备，其中所述(N-1)个发送数据速率转换单元输出用于控制从所述发送缓冲区存储器输出的数据的控制信号，并且其中所述发送缓冲区控制单元根据来自由所述指定发送容量选择的指定速率转换单元的控制信号来控制从所述发送缓冲区存储器读取数据。
8.根据权利要求6所述的可变通信容量数据传输设备，其中所述发送数据输出单元将所述宽度为n比特的数据转换为串行信号并将所转换的数据输出到所述发送线路上。
9.根据权利要求6所述的可变通信容量数据传输设备，其中每个所述发送线路的所述发送数据输出单元包括编码单元，其对所述宽度为n比特的数据进行编码；并行-串行转换单元，其将所述编码单元的所述输出转换为串行信号；以及电/光转换单元，其将所述并行-串行转换单元的所述输出信号转换为光信号并将所转换的信号输出到发送线路上。
10.根据权利要求2所述的可变通信容量数据传输设备，其中所述接收数据输入单元包括多个输入选择单元，所述输入选择单元选择由所述指定接收线路位置所确定的每列宽度为n比特的一至N列数据，其中所述接收数据阵列转换单元包括接收数据速率转换单元，每个所述接收数据速率转换单元对从所述输入选择单元输出的每列宽度为n比特的一至N列数据进行合成，并将其作为传输速率不同的宽度为N×n比特的N种数据列输出，以及其中所述接收数据输出单元包括容量选择单元，其从所述接收数据阵列转换单元输出的宽度为N×n比特的N种数据列中选择并输出由所述指定接收容量所确定的指定类型数据列；接收缓冲区存储器，其临时存储从所述选择单元输出的宽度为N×n比特的数据列；以及接收缓冲区控制单元，其控制向所述接收缓冲区存储器写入数据以及从所述接收缓冲区存储器读取数据，其中由所述接收缓冲区控制单元从所述接收缓冲区存储器读取的可变速率的数据列被输出到所述通信协议处理单元。
11.根据权利要求10所述的可变通信容量数据传输设备，其中所述接收单元包括N个串行/并行转换单元，其将从所述每条接收线路输入的串行信号转换为宽度为n比特的数据列；以及N个解码单元，其对所述每个串行/并行转换单元的输出数据进行解码并将所解码的输出数据供应给所述接收数据阵列转换单元。
12.根据权利要求10所述的可变通信容量数据传输设备，其中所述接收单元包括N个光/电转换单元，其将从所述每条接收线路输入的光信号转换为串行电信号；N个串行/并行转换单元，其将从所述光/电转换单元输出的串行信号转换为宽度为n比特的数据列；以及N个解码单元，其对所述每个串行/并行转换单元的输出数据进行解码并将所解码的数据供应给所述接收数据阵列转换单元。
13.根据权利要求1所述的可变通信容量数据传输设备，其中所述发送单元包括模式生成单元，其产生由指定方程式所确定的数据模式；以及选择单元，其选择性地输出所述发送缓冲区存储器的输出和所述模式生成单元的输出。
14.根据权利要求13所述的可变通信容量数据传输设备，其中所述接收单元包括连续性检查单元，所述连续性检查单元接收由所述模式生成单元产生的数据模式并检查模式的连续性。
15.根据权利要求14所述的可变通信容量数据传输设备，其中所述模式生成单元产生由指定方程式确定的数据模式，所述发送单元将所述数据模式输出到一至N条线路，所述接收单元接收所述数据模式，所述接收单元的接收线路监控单元监控所述N条线路的连接状态，并在所述发送单元和所述接收单元中，定位物理地和逻辑地连接的线路，并将可用线路信息发送到所述接收容量协商单元，所述接收容量协商单元将所述可用线路信息发送到所述发送容量协商单元，所述发送容量协商单元根据所述可用线路信息确定所述指定发送容量和所述指定发送线路位置，并将所述指定发送容量和所述指定发送线路位置通知给所述发送数据输出单元，所述发送数据输出单元从所述发送数据阵列转换单元输出的每列宽度为n比特的一至N列数据中，选择具有由指定发送容量所确定的每列宽度为n比特的指定列数数据的数据阵列，并将所述每列宽度为n比特的指定列数数据以n比特宽度的列为单位输出到由所述指定发送线路位置所确定的所述线路，所述接收线路监控单元监控所述N条线路的连接状态，定位所述发送单元当前发送所述数据模式的线路，并将使用线路信息发送到所述接收容量协商单元，所述接收容量协商单元根据使用线路信息确定所述指定接收容量和所述指定接收线路位置，将所述指定接收容量和所述指定接收线路位置通知给所述接收数据输入单元和所述接收数据输出单元，并将指示所述接收单元的通信容量设置已完成的设置完成通知发送到所述发送容量协商单元，所述接收数据输入单元根据所述指定接收线路位置选择每列宽度为n比特的一至N列数据，所述接收数据输出单元从所述接收数据阵列转换单元输出的N种宽度为N×n比特的数据列中，选择由所述指定接收容量所确定的指定类型的数据列，以及在所述发送容量协商单元接收到所述设置完成通知之后，所述发送单元将从所述通信协议处理单元输出的并行比特发送数据输出到一条线路。
16.一种数据传输设备，包括发送单元，其通过多条线路与其它数据发送单元相连；以及发送容量协商单元，其连接到所述发送单元，其中所述发送单元将并行比特数据转换为具有基于从所述发送协商单元获得的发送容量所确定的列数的数据列，将所转换的数据分配到多条线路中的基于从所述发送容量协商单元获得的发送线路位置而确定的一条线路，并将所转换的并行比特发送到所述其它数据传输设备。
17.根据权利要求16所述的数据传输设备，进一步包括接收单元，其通过多条线路与所述其它数据发送单元相连；以及接收容量协商单元，其连接到所述接收单元，其中所述接收单元将多条线路中的基于从所述接收容量协商单元获得的指定接收线路位置而确定的一条线路所接收的数据，转换为具有基于从所述接收容量协商单元获得的指定接收容量所确定的传输速率的并行比特数据。
18.根据权利要求16所述的数据传输设备，进一步包括接收线路监控单元，其监控连到所述接收单元的所述多条线路的连接状态，其中所述接收线路监控单元确定所述多条线路中的每一条是否物理地或逻辑地与所述其它数据传输设备相连，以及其中所述接收容量协商单元基于所述接收线路监控单元的所述确定结果确定所述指定接收容量和所述指定接收线路位置。
全文摘要
公开了一种具有可变通信容量的数据传输设备，可以根据用户的请求设置带宽并设置线路通信容量，并且可以自动确定可用线路。该数据传输设备包括具有连接到N(N＞1)条发送线路的发送单元的发送设备；具有连接到N条接收线路的接收单元的接收设备；以及连接到该发送单元和该接收单元的多个协商单元。该发送单元根据指定发送容量将并行比特发送数据转换为具有数据列数不同的一至N列的数据阵列。该接收单元将从N条接收线路中的由指定接收容量确定的一至N条接收线路输入的多个接收数据列合成。发送端的协商单元将线路使用/不使用信息发送到接收端的协商单元，以便发送单元和接收单元都选择相同的线路。
文档编号H04L5/00GK1832474SQ200510135769
公开日2006年9月13日 申请日期2005年12月28日 优先权日2005年3月9日
发明者丰田英弘 申请人:株式会社日立制作所