专利名称：用于与一个并行连接进行接口通信的方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于与一个并行连接进行通信的方法与装置。
一个比较好的示例是SONET/SDH光纤网络，其中建议OIF(光学互联论坛)提供了用于机架间高速连接的短距离传输的标准。
图1显示了如在实施方式协议文档OIF-VSR4-01.0“基于并行光学的超短距离(VSR)OC-192/STM-64接口”所描述的OC-192 VSR类型的一个接口。
这样，图1显示了一个进行接口通信的装置10，该装置10在输入接收一个数据流S64。数据流包括一个STM-64帧结构，即，N个比特的一个同步数据流，特别地，其中N是16。所以，输入比特速率fi是622.08Mb/s。另一方面，这个装置被连接到一个M比特光学连接O12，其中特别地，M是12。所以，光学连接的输出比特速率fo是输入比特速率的2倍(即，1244.16Mb/s)。
接口通信装置10在内部被分成两个并行路径，一个朝向光学连接O12的发送路径20，一个来自光学连接O12的接收路径21。在朝向光学连接O12的方向上，流S64首先发现执行流64，即STM-64帧的同步功能的一个并行转换部件11。这个并行转换部件进一步将信息内容CI封装到一个240字节的块，并且与帧本身进行同步。另外，它增加奇偶校验字节和纠错代码字节。这样，就获得了M字节的流。换句话说，通过路径20进入的16比特码字流S64就在具有M行的包P1中被重新分配，每一行用于在光学连接O12中可以使用的导体/光纤。其后，流S64被转换为M字节，并且被发送到一个行编码器/串行化器12，该行编码器/串行化器12对M个流进行编码并且将其从并行转换为串行。这样被编码的和被串行化的流被发送到多个电光转换器13，电光转换器13用于将信号进行光学转换，以输出到输出光学连接O12。
反过来，在接收路径21上进入接口通信装置10的、来自光学连接O12的流首先通过一个电光转换器14被转换为一个电的形式，然后，一个行去串行化器/解码器部件15实现数据从串行到并行的M个转换，并且对M个流进行独立的M个解码。然后，一个并行转换器16通过恢复N比特帧结构并且执行流延迟补偿和纠错操作(每240字节的块中不超过一个错误)，来进行拆包。这样，最后就恢复了同步的N比特流S64。
图2a，2b，2c显示了根据现有技术的并行链路转换器11所产生的3个包P1。图2a显示了一般结构的包P1，图2b显示了在流S64的开始点的包P1，即在帧结构STM-64的开始点，而图2c显示在覆盖写了必要的控制比特后在帧结构STM-64的开始点的包P1，这些控制比特是被请求来隔离每一个信道的字节，用于将单个流互相对齐并且这样来用于恢复包P1的帧结构。
每一个包P1由12行组成，因为12，即参数M的值，也是光学连接O12的光纤数目，并且包P1是由24列组成，即24个字节。包括在流S64中的输入帧结构被安排成N比特的码字，其中N是16，它们被对齐并且因此被复用到所述行或者信道上，即，它被使用列字节方向的方式插入到头10行中，这头10行包括信息内容CI或者负荷。
第十一个奇偶字节行RP(对信息内容的相应列字节的每8个比特计算XOR，如图2中用X1，X2，…，X24所显示的)被增加到这头10行中。所述奇偶行RP被增加来保护连接O12的操作，即使在一个光纤发生中断或者一个电/光转换器13或者14发生故障的情形下。
另外，第十二行EDC被增加来构成12对字节头11对是一个纠错代码的计算结果(CRC-16)，它用于每一行的前11行字节(如图2中CRC-1，CRC-2，…，CRC-10和CRC-P所显示的)，而第十二对包括当相同纠错代码被用于行EDC本身的11对前面字节时的计算结果(如图2中CRC-C所显示的)。
所述行EDC允许识别包P1中出现的错误，并且仅在出现了一单个错误的情形下，它能够纠正它。在一单个光纤断或者一个电/光转换器13或者14发生故障的情形下，不能够进行纠正。
因为光学连接O12是一个并行连接，所以每一行或者每一个信道可以在光学连接O12(图1的部件16)的下行方向上使用不同的延迟来达到接收器。为了对信道提供相互重新对齐并且所以界定包P1，每一个信道被使用已知的代码8B/10B来进行编码化并且在图1的部件12中被进行串行化这个编码化通常是用于这些情形的，当它提供了一个高速率转换的信号时，连续平衡并且进一步如果以一特定频率插入了某些特殊控制码字(所谓的“逗号”，通常是被称为K28.5的字符)来允许对字节进行分级。通过利用可传送的流仅仅是一个STM-64帧(在SONET技术中是OC-192)的这个事实，已知的OIF技术已经解决了这个问题如已经描述的，125微秒的STM-64帧被对齐，不仅是为了提取需要被插入到包头10行中的字节，而且最重要的是为了将包流与帧本身进行对齐。STM-64帧对齐到包P1的结构是可能的，因为被包括在STM-64帧中字节的数目(64×270×9＝155520)是可以被包传送的多个信息内容(648×24×10＝155520)的倍数。
图2b显示了在STM-64帧的开始点的包P1所有的192个A1字节和48个A2字节被表示为信息内容CI，而在SDH帧中，信息内容CI是表示一个帧开始的字节。
图2c显示了在带码字K28.5，D3.1和D21.2的头3个列被覆盖写的STM-64帧的开始点的相同包P1代码K28.5，如已经描述的，被用于选择每一个信道内的字节，并且从相互中选择出信道(所以也是包P1的结构)，而代码D3.1(用于头6个信道)和D21.2(用于其它6个信道)被插入来表示在光学连接的安装期间出现的错误交换光纤的情形(交换第一和最后一个光纤，交换第二和倒数第二个光纤，等等)。
插入这样的帧指定字节的需要构成了一个困难，因为当不是其中能够覆盖写帧的第一30个字节而不会产生问题的一个STM-64数据流，而是其它具有一个不同帧结构或者没有任何帧结构的其它输入信号时，任何对负荷的覆盖，即，对信息内容的写覆盖都是不被允许的。
本发明的另一个目的是指出一个接口通信方法，它表示允许在并行连接上将控制信号输入到数据中。
本发明的另一个目的是指出一个接口通信方法，该方法允许使用一个改进的错误纠错方法。
通过根据权利要求1的一个方法，根据权利要求10的一个装置和根据权利要求13的一个数据包，就可以获得上面所描述的和进一步的目的。本发明的其它有利特征在相应相关的权利要求中被提出。所有权利要求应该被认为是本发明描述的一个整体部分。
通过非限制性的示例，从下面详细的描述中可以更清楚本发明的其它目的，特征和优点，其中图1显示了描述实现根据现有技术的一个接口通信方法的一个电信网络的一个部分基本图的一个框图；图2a，2b和2c显示了根据图1的接口通信方法所使用的信息包的图；图3显示了描述实现根据本发明的一个接口通信方法的一个电信网络的一个部分基本图的一个框图；图4显示了如图3所显示的接口通信方法所使用的一个基本信息包的一个基本图；图5显示了根据本发明的接口通信方法所使用的、通过利用图4的基本信息包而定义的一个信息包的一个基本图。
所述基本包P2包括M行，这是基于连接O12的线的数目，光纤的数目或者信道数目，以及包括B+1列，其中B是整数而最后一行是可以包括B个奇偶信息(在这样一个情形下，NP被选择为1)或者不包括(在这样一个情形下，NP为0)的一个奇偶行RP。参数NP表示奇偶行的数目。
通过进行简单的考虑就可获得的下面的方程，对包P2来说总是成立的fo/fi＝(N/(M-NP))*((B+1)/B)*Cr其中Cr是编码行系数(在图5所显示的实施方式中，Cr是10/8)，并且fo/fi是在可以获得的输出和输入比特速率之间的关系。
根据本发明，然后被发送到连接O12的包SP是通过在部件111中组合J个基本包P2，并且通过再如例如图5所显示的分配列而被定义的，其中J是一个整数。很明显，对包P2来说总是成立的方程fo/fi＝(N/(M-NP))*((B+1)/B)*Cr也对如上面所定义的包SP是成立的。
通过可能应用的一个非限制性示例，其后描述根据本发明的一个可能实施方式，并且利用在描述现有技术时而描述的STM-64流参数。
如果我们设置关系fo/fi为2，即1244.16/622.08，NP为1，N为16，M为12，并且如果我们使用8B/10B来对行进行编码(Cr为10/8)，这与图1和2中所显示的转换条件相同，当B＝10时就可以满足方程fo/fi＝(N/(M-NP))*((B+1)/B)*Cr当B＝10的包SP被示例性地显示在图5中，其中我们可以看到增加了3列来插入用于FAS(帧对齐信号)信号的两个对齐列，和用于MOH字节(多帧开销字节)的一个多帧报头列CM，FAS信号被插入来对帧和/或者字节进行对齐(行编码器112，在这样一个示例中就是编码器12，通过控制字符K28.5来对这两个列进行编码)。负荷或者信息内容CI在另一方面，包括B×(3+K)×11字节，其中K是从0到16的一个偶数整数，它表示每一个包和被预留用于里得-索罗门纠错(FEC)的字节数目。结果是，在包SP中，如图5所显示的，具有K列纠错RS。在图5的情形下，所以J就为(3+K)。
使用这个方法，可以理解，与现有技术相比，并行转换部件111在传送中引入了一个有限的延迟。
能够将用于多帧报头MOH的一列CM插入到包SP中是特别有用的，当MOH字节被与H4字节使用方式类似的方式被使用时，在SDH结构中，H4字节通过基本上指出在多帧结构内的帧号码而提供了关于多帧结构的一个通用指示符。MOH字节的值也可以被用于传送关于光纤数目，后向信号控制和信道条件的信息。多帧结构的插入允许延伸最大延迟差异，在超过现有技术的62.5毫秒时该延迟差异也可以被补偿。
根据本发明的接口通信方法的另一个重要特征是，在发送中输入N比特的相位被维持成与接收中N输出比特的相位相同这是通过使用相同(特定)规则来插入/提取信息内容到包SP(可能通过使用多帧指示)而简单实现的。
图5的包SP中RS所指出的K列包括FEC(前向纠错)字节，这是根据众所周知的“里得-索罗门”编码来对每单行信息内容CI的字节进行计算而获得的。这允许通过纠正在一单个光纤断的情形下出现的可能错误来改进虚拟。另外，选择K为2，4，6，…，16的可能性允许分别纠正每行中1，2，3，…，8个错误的字节。
另外，奇偶行RP对在光纤断的情形下恢复信息内容是必要的，现在，因为有了根据本发明的接口通信方法，它能够用于在正常条件下改进FEC的纠错能力(修改的里得-索罗门纠错)，如在下面的示例中被简短描述的。在这个示例中，K被假设为2，如在图5中所显示的，仅仅是为了简化对这个方法的解释，但是它可以被延伸到所有其它可能的K值。
如果K是2，它就可能使用独立的一行接一行的方式来纠正一个错误字节(即，它能够计算2个参数错误字节的位置和错误的值)；在相同行中有2个错误字节的情形下，一般来说，里得-索罗门纠错将会因为引入另一个错误而不能够纠正错误。相反，通过知道错误字节的2个位置，可以获得错误的值。
修改的里得-索罗门纠错方法与根据本发明的接口通信方法一起是基于这些考虑并且包括几个步骤。
在一第一步骤中，包SP的所有被FEC保护的列被一次检查一列(即，除奇偶列外的信息内容CI的列)；包SP的每一行的每一个里得-索罗门编码建议对有问题的列进行纠错(很明显，对一个位置的纠正是0，如果相应的里得-索罗门码不能够显示在这样一个位置上的任何信息的话)。被建议的纠错仅在纠错后列元素的和(XOR)为0(包括奇偶校验元素)时才进行。这样，就不可能出现，一个行里得-索罗门代码引入一个不足够的纠错。
建议使用一个矢量，它的长度与列的数目相等并且包括相应列元素的和，包括RP行这列的和的矢量给出包括了错误的列。在第一步骤后，非0元素的数目确实被减少了；甚至，在每行出现不超过1个错误的情形下，列的和矢量的所有元素将是0(纠错被完成)。相反，如果某些行包括两个错误，第二步骤就有用。
在第二步骤中，一次检查一个列；如果列的和矢量的相应元素不是0，就建议在每一行中作为一个纠正值来处理。每一行建议通过该值来纠正被检查的列，重新考虑校正子并且计算其它的错误，当然，其它的错误是发生在另一个列中。如果这第二纠正与包括在列的和矢量中的其它值相等，就接受这两个纠正。
在第二步骤后，被两个错误所影响的所有行被纠正，其中两个错误是在不同的列中。如果在执行上面的两个步骤后，一行(并且不超过一行)仍然存在错误，就执行第三步骤。
第三步骤考虑列的和矢量并且它被增加到(XOR)剩余的单个错误行。
从上面的描述中，本发明的主要特征和其优点是很清楚的。
根据本发明的接口通信方法方便地允许通过获得一个输出并行信号来使用在频率和帧结构上不同的同步输入信号，输出并行信号与同步输入信号的相位关系被维持。这是通过在根据本发明基本包而组成的包中插入和提取信息内容的步骤中简单地使用一个特定的规则而完成的。
因为包SP包括被增加的列，这些可以被用于写入对齐信息并且可以被用于纠正错误而不需要覆盖负荷。
方便地，用于根据本发明进行并行链路转换的接口通信方法能够允许将进一步信息插入到连接到光学连接的输出上的包中，例如MOH字节。
另外，方便地，因为有了根据本发明的接口通信方法，奇偶校验行被用于改进FEC的纠错能力(修改的里得-索罗门纠错)。
很清楚，该领域内的技术人员可以设计需要被应用到接口通信方法和/或者被应用到接口通信装置和/或者被应用到作为一个示例而描述的数据包的几个变量，而不会偏离本发明的范围。也很清楚，在实际的实施方式中，所显示的细节的形式可以是不同的，并且相同的可以被技术上等价的部件来替代。
特别地，应用了根据本发明的方法的数据帧的形式可以是不同的，并且这个方法也可以被用于作为OTN(例如，OUT-2)，10Gb以太网(不仅是在与STM-64/OC-192的WAN的情形下，而且也是在由一个无帧信号的LAN版本的情形下)的同步源数据流，并且通过利用在N个输入比特和N个输出比特之间维持相同相位的特性，它也可以被应用到传送一般数据(例如，ATM或者IP协议)。
根据本发明的方法可以被用于所有这样的情形，其中在同步的，即它们之间的相位需要被维持的一个输入和一个输出流之间需要一个接口通信过程。
另外，很清楚，通过根据本发明的接口通信方法，就不需要对错误检测是有用的奇偶校验行，因为所述方法也可以被用于与0相等的一特定数目NP奇偶校验行。奇偶校验行的数目NP仅在保护一个光纤断的情形下才需要，并且用于上面用示例说明的修改的里得-索罗门编码。
在这个域中，例如对执行将7个以太网/快速以太网流集中到一个千兆以太网流的应用中时，就可以具有关于基本包P2和包SP的下述参数N＝7，M＝1，NP＝0，Cr＝10/8，fo/fi＝10，它提供了一个值B＝7。
另外，通过示例，对在40Gb/s下，在一个机架间的、识别间的连接，可能具有下面的参数N＝16，M＝17，NP＝0，Cr＝10/8，fo/fi＝10，它提供了一个值B＝16。
根据本发明的接口通信方法也可以被用于其中M＝1的异常情形中，即，在一单个导体或者一单个光纤被用作并行连接时。另外，在这样一个情形下，当然，奇偶校验行的数目NP是0。
然后，也存在情形M＞N，其中N是导体的数目，所以也是包行的数目，并且包行的数目比N比特输入数据流的数目更多。
权利要求
1.一个用于与一个并行连接进行接口通信的方法，这个并行连接在短距离发送高比特速率的信号，这个方法包括接收一个同步的N比特输入数据流(S64)，N比特输入数据流具有第一输入频率(fi)；将所述输入数据流(S64)插入到并行包(P1；P2，SP)中，并行包具有一个给定的长度；和以第二输出频率(fo)将具有一个给定长度的所述包(P1；P2，SP)输出到一个M线并行连接(O12)，其特征是包括步骤定义包括M行和B+1列的一个基本包(P2)，其中B是一个整数；通过使用整数(J)个所述基本包(P2)来定义一个并行包(SP)，所述基本包(P2)的数目(J)被选择以使根据基本包(P2)中的奇偶行(NP)的数目和根据到并行连接(O12)的一个代码系数(Cr)来在输入频率(fi)和输出频率(fo)之间保持一个固定的相位关系；将输入数据流(S64)插入到所述并行包(SP)中；和将插入了所述输入数据流(S64)的所述并行包(SP)发送到所述并行连接(O12)。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，通过使用整数(J)个所述基本包(P2)来定义一个并行包(SP)的步骤包括根据下面的这个方程来选择所述整数(J)fo/fi＝(N/(M-NP))*((B+1)/B)*Cr其中参数NP表示奇偶行的数目，Cr是被所执行的一个可能编码操作插入到并行连接(O12)的编码系数。
3.如权利要求2的方法，其特征在于，它进一步包括步骤，将数据流(S64)的一个信息内容(CI)插入到基本包(P2)的B列和M-NP行。
4.如权利要求3的方法，其特征在于一个进一步的步骤，其中将包括B个元素的一个奇偶行(RP)插入到基本包(P2)中。
5.如权利要求4的方法，其特征在于步骤，使用第(B+1)列来作为纠错列(RS)。
6.如权利要求5的方法，其特征在于步骤，通过J个基本包(P2)来形成包(SP)。
7.如权利要求6的方法，其特征在于使用包(SP)的J个纠错列中的K个来作为真正的纠错列。
8.如权利要求7的方法，其特征在于使用包(SP)的剩余J-K列来插入用于对齐帧和/或者字节的一个或者多个对齐列(CF)。
9.如权利要求8的方法，其特征在于使用包(SP)的剩余J-K列来插入一个或者多个帧报头列(CM)。
10.一个用于与一个并行连接进行接口通信的装置，包括从一个同步数据流(S64)到一个并行连接(O12)的一个发送路径(20；120)，所述发送路径(20；120)包括并行连接装置(11；111)，用于对同步数据流(S64)的信息内容(CI)进行打包，并且通过对具有M行的包(P1；P2，SP)进行重新分配来将M个字节流提供到并行连接(O12)；和行编码/串行化装置(12；112)，用于提供M个流的编码并且用于将其从并行转换为串行；和一个接收路径(21；121)，从并行连接(O12)到同步数据流(S64)，其特征在于，并行连接(O12)上的一个代码系数(Cr)来在输入频率(fi)和输出频率(fo)之间保持一个固定的相位关系；它们将输入数据流(S64)插入到所述并行包(SP)中，和将其发送到所述并行连接(O12)。
11.如权利要求10的一个装置，其特征在于所述并行转换装置(11；111)选择所述整数(J)个所述基本包(P2)来根据下面的一个关系定义一个并行包(SP)fo/fi＝(N/(M-NP))*((B+1)/B)*Cr其中参数NP表示奇偶行的数目，Cr是被所执行的一个可能编码操作插入到并行连接(O12)的编码系数。
12.如权利要求11的一个装置，其特征在于接收路径(21；121)包括行去串行化/解码装置(15；115)来将M个数据从串行转换到并行并且执行M个独立的解码，并且它也包括转换和拆包装置(16；116)来实现对包(P2，SP)的拆包并且再恢复同步N比特数据流(S64)。
13.数据包，用于实现一个方法，这个方法用于与一个并行连接进行接口通信，这个并行连接在短距离发送高比特速率的信号，这个方法包括接收一个同步的N比特输入数据流(S64)，N比特输入数据流是一第一输入频率(fi)；将所述输入数据流(S64)插入到并行包(P1；P2，SP)中，并行包具有一个给定的长度；和以一第二输出频率(fo)将具有一个给定长度的所述包(P1；P2，SP)输出到一个M线并行连接(O12)，其特征是这个数据包是包括M行和B+1列的一个基本包(P2)，其中B是一个整数，通过使用整数(J)个所述基本包(P2)来定义一个并行包(SP)，所述基本包(P2)的数目(J)被选择以使根据基本包(P2)中的奇偶行(NP)的数目和根据到并行连接(O12)的一个代码系数(Cr)来在输入频率(fi)和输出频率(fo)之间保持一个固定的相位关系，输入数据流(S64)被插入到所述并行包(SP)中并且被发送到所述并行连接(O12)。
全文摘要
一个方法和装置，用于与一个并行连接进行接口通信，这个并行连接在短距离发送高比特速率的信号。这个方法包括接收一个同步的N比特输入数据流，N比特输入数据流具有第一输入频率；将所述输入数据流插入到并行包中，并行包具有一个给定的长度；和以一第二输出频率将具有一个给定长度的所述包输出到一个M线并行连接。这个方法进一步包括步骤定义包括M行和B+1列的一个基本包；通过使用整数个所述基本包来定义一个并行包，所述基本包的数目选择以使根据基本包中的奇偶行的数目和根据到并行连接的一个代码系数来在输入频率和输出频率之间保持一个固定的相位关系；将输入数据流插入到所述并行包中；和将输入数据流被插入到其中的所述并行包发送到所述并行连接。
文档编号H04L1/00GK1396750SQ02141120
公开日2003年2月12日 申请日期2002年7月4日 优先权日2001年7月5日
发明者西尔维奥·库克希, 路易吉·隆彻蒂, 卡洛·考斯坦蒂尼 申请人:阿尔卡塔尔公司