CN101159627B - 一种链路状态检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种链路状态检测方法，该方法包括：当检测到在虚通道上出现预定时间长度的信息传输异常或者在该虚通道上收到接收错误信息时，确定该虚通道出现链路故障；当检测到出现链路故障的虚通道上收到非接收错误信息时，确定该虚通道恢复正常状态。本发明还公开了一种包括接收模块和检测模块的链路状态检测装置。上述方案能够提高物理层链路状态检测的准确性并降低实现难度。

Description

一种链路状态检测方法及装置

技术领域

本发明涉及以太网物理层技术，尤其涉及一种以太网物理层的链路状态检测方法及装置。

背景技术

随着计算机网络与电信网络融合进程的推进，以太网已经成为一种重要的城域网接入手段，而诸如10G以太网之类的下一代以太网技术的推出，使得从接入到骨干网络都采用以太网技术成为大势所趋。

在下一代以太网的体系结构中，物理层(PHY)可被划分为：物理编码(PCS)子层、物理介质附加(PMA)子层以及物理介质相关(PMD)子层。其中的PCS子层用来完成数据比特与码组(code-group)之间的转换，编码后产生要发送的连续码组，并对接收到的码组进行解码处理；PMA子层主要执行中转工作，即在发送数据时，PMA子层将PCS子层传来的数据发送给PMD子层，在接收数据时，PMA子层将PMD子层收到的数据交给PCS子层；PMD子层的主要功能是在物理介质上进行信号的发送和接收。

在电子电气工程学会(IEEE)802.3高速研究组(HSSG)提出的百吉十通道电子接口(CTBI)方式下，从PCS子层到PMA子层之间的接口为电子接口，而PMD子层与其他设备的PMD子层之间的通道为PMD通道。CTBI方式下，可以在PCS子层中将编码数据块划分为不同的虚通道(virtual lane)，再将虚通道复用到电子接口上。对于一条虚通道而言，其上的各个数据块均通过同一个电子接口并且还通过同一个PMD通道，这样可以保证接收端的PCS子层以正确的比特次序接收数据。虚通道数目一般为电子接口数目与PMD通道数目的最小公倍数。

为了保证数据在CTBI方式下物理层中的正常收发，链路状态检测是一项必不可少的工作。但是，迄今还没有标准明确规定物理层链路状态检测的具体方案。一种考虑是采用监测物理层中PMD通道的状态是否变为可用或者不可用(down)的静态检测方式，另一种考虑是采用周期性发送链路状态检测报文的动态检测方式。但是，在静态检测方式下，只有完全检测不到PMD通道中的信号时，才得出链路故障的结论，而当信号比较微弱、不足以满足传输需求时，却仍然认为链路状态正常，这样会导致漏检率比较高；在动态检测方式下，则需要对现有CTBI协议中规定的PMA子层进行功能上的较大修改，复杂程度较高，实现较为困难。

发明内容

本发明提供一种链路状态检测方法，能够提高物理层链路状态检测的准确性并降低实现难度。

在本发明的链路状态检测方法中，该方法适用于百吉十通道电子接口CTBI方式下以太网的物理编码PCS子层中的虚通道，包括：当检测到在虚通道上出现预定时间长度的信息传输异常或者在该虚通道上收到接收错误信息时，确定该虚通道出现链路故障；当检测到出现链路故障的虚通道上收到非接收错误信息时，确定该虚通道恢复正常状态。

本发明还提供一种链路状态检测装置，能够提高物理层链路状态检测的准确性并降低实现难度。

在本发明的链路状态检测装置中，该装置适用于百吉十通道电子接口CTBI方式下以太网的物理编码PCS子层中的虚通道，包括：接收模块和检测模块，其中，

所述接收模块从虚通道上接收信息，并将接收到的信息传送给检测模块；检测模块在检测到虚通道上出现预定时间长度的信息传输异常或者在该虚通道上收到接收错误信息时，确定该虚通道出现链路故障；并且在检测到出现链路故障的虚通道上收到非接收错误信息时，确定该虚通道恢复正常状态。

由上述方案可见，本发明通过对虚通道的监测实现物理层链路状态的检测，而无需监测PMD通道上信号的有无，只要在虚通道上出现预定时间长 度的信息传输异常或者收到接收错误信息，就可以确定物理层链路出现了故障，有效地降低了漏检率以及操作复杂程度。并且，本发明中接收故障信息也被作为链路状态检测的因素，充分考虑了本端设备接收正常但是对端设备接收错误的情况，即单通状态，因此进一步提高了链路状态检测的准确性。此外，本发明在信息传输异常达到预定的时间长度后，才判定出现故障，充分考虑了外部干扰对链路状态的影响，从而在另一方面上有效地提高了链路状态检测的准确性。

另外，上述的链路状态检测无需额外发送链路状态检测报文，可以在PCS子层实现，充分利用了现有PCS子层的编解码处理功能，实现较为简单，复杂程度较低。

附图说明

图1为本发明实施例1中链路状态检测方法的流程图。

图2为本发明实施例1中链路状态检测装置的结构示意图。

图3为本发明实施例2中链路状态检测方法的流程图。

图4为本发明实施例2中链路状态检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明做进一步的详细说明。

本发明通过检测虚通道的信息传输状况，来确定物理层链路的状态。在本端设备的虚通道出现接收错误或者对端设备的对应虚通道出现接收错误时，均判定本端设备的虚通道出现了链路故障；并且，当本端设备的虚通道能够接收到正常的信息时，就可以判定该虚通道的故障已消除。

实施例1

图1示出了本发明实施例1中链路状态检测方法的示例性流程图，参见图1，该方法包括：

在步骤101中，当检测到在虚通道上出现预定时间长度的信息传输异常或者在该虚通道上收到接收错误信息时，确定该虚通道出现链路故障；

在步骤102中，当检测到出现链路故障的虚通道上收到非接收错误信息时，确定该虚通道恢复正常状态。

在以太网中，链路是指两个物理端口之间的传输路径，一条链路中可以包括若干个独立的PMD通道。而本端和对端设备的电子接口以及PMD通道发生故障均会导致链路故障，因此本实施例中可以通过对虚通道的监测实现链路状态的检测。

从上述的步骤101和102中可见，本实施例以虚通道上连续的信息传输异常或者接收错误信息作为出现链路故障的标志。其中连续的信息传输异常表明执行检测的本端设备因自身物理层的电子接口或者PMD通道发生故障而导致该设备的虚通道出现链路故障，此时本端设备的虚通道上出现接收错误；收到接收错误信息则表明因对端设备的对应虚通道发生故障而导致执行检测的本端设备的虚通道出现链路故障，此时本端设备的虚通道上虽然能够从对端设备正常接收信息，但是对端设备却无法从本端设备正常接收信息。

图2示出了本发明实施例1中链路状态检测装置的结构示意图。参见图2，该装置包括：接收模块和检测模块。其中，接收模块从虚通道上接收信息，并将接收到的信息传送给检测模块；检测模块在检测到虚通道上出现预定时间长度的信息传输异常或者在该虚通道上收到接收错误信息时，确定该虚通道出现链路故障；并且在检测到出现链路故障的虚通道上收到非接收错误信息时，确定该虚通道恢复正常状态。

图1和图2示出的方案中，通过对虚通道的监测实现链路状态的检测，而无需监测PMD通道上信号的有无，那么本实施例中即使PMD通道上存在信号，只要在虚通道上出现预定时间长度的信息传输异常或者收到接收错误信息，就可以确定物理层链路出现了故障，有效地降低了漏检率以及操作复杂程度。并且，本实施例中，接收故障信息也被作为链路状态检测的因素，充分考虑了本端设备接收正常但是对端设备接收错误的情况，即单通状态， 因此进一步提高了链路状态检测的准确性。此外，本实施例在信息传输异常达到预定的时间长度后，才判定出现故障，充分考虑了外部干扰对链路状态的影响，从而在另一方面上有效地提高了链路状态检测的准确性。

另外，上述的链路状态检测无需额外发送链路状态检测报文，因此可以在PCS子层实现，充分利用了现有PCS子层的编解码处理功能，实现较为简单，复杂程度较低。

在具体实施时，可以通过检测校对标记(alignment marker)的连续接收错误来实现对预定时间长度的信息传输异常的检测；并且这里的接收错误信息可以是预先设置好的本地错误(LF)块，非接收错误信息可以是非LF块。以下是采用上述手段实现链路状态检测的实施例2。

实施例2

图3示出了本发明实施例2中链路状态检测方法的流程图。参见图3，该方法包括：

在步骤301中，判断虚通道上是否出现连续四个校对标记接收错误，如果是，则执行步骤302，否则，执行步骤304。

以太网数据在PCS子层经过64B/66B编码后，通常以大小为66比特(bit)的数据块为单位进行传输。当数据分布在多个虚通道上时，各通道上同时发出的数据块会因通道状况等原因出现不同步，即出现歪斜(skew)。为了调整各虚通道上的歪斜，需要每隔一定数目的块插入一个大小也为66比特的校对标记，该校对标记可以为下述表1的形式：

Frm1

Frm2

TBD

TBD

～BIP

BIP

～VL#

VL#

                                 表1

表1的校对标记中，Frm1和Frm2表示块类型，当Frm1为0x55、Frm2为0x66时，表明该块为校对标记；TBD为预留字段；BIP为交叉奇偶校验位，这两个字段是对该校对标记与前一校对标记之间的数据块的信息进行检验后的结果；VL#为虚通道号。由于以太网数据块通常是按照预先设置的时钟频率进行传输的，则当接收端设备在虚通道上按时接收到校对标记并且通 过解析该校对标记的内容确定接收到的是正确的校对标记时，就可以得出该虚通道能够正常接收的结论。

基于校对标记的上述特性，本实施例中通过对校对标记的检测，来确定是否发生预定时间长度的信息传输异常。本步骤中可以将预定时间长度设置为连续预定数量的校对标记对应的传输时间，并且连续预定数量的校对标记接收错误是指连续丢失预定数量的校对标记或者连续接收到预定数量的错误校对标记。本实施例将预定数量的校对标记取为四个校对标记。这里在确定校对标记正确与否时，需要执行如下的操作：

1.接收校验：根据预先设置的时钟来判断该虚通道上是否按时接收到校对标记，如果接收到，则进行下述的第2、3项校验；如果未接收到，则认为发生了一次校对标记接收错误。当然，这里的按时是指接收校对标记的时间与预定时间之间的差距在以太网物理层能够容许的范围之内。

2.虚通道号检验：根据虚通道号判断该校对标记是否对应被检测的虚通道。

3.内容检验：对该校对标记与前一校对标记之间接收到的所有数据块进行交叉奇偶校验，将得到的校验结果与该校对标记中的～BIP和BIP字段进行比较，一致时认为内容校验结果正确。

当上述的虚通道号检验结果和内容检验结果均正确时，表明接收到正确的校对标记；当虚通道号检验结果和内容检验结果中任意一项不正确时，表明校对标记接收错误。

如果发生了连续四个校对标记接收错误，则可以排除干扰之类的因素对虚通道造成的传输波动，而是直接确定该虚通道出现了链路故障。

当然，本步骤中也可以将预定时间长度设置为其他数量的校对标记对应的传输时间，例如连续三个校对标记对应的传输时间等。

在步骤302中，在虚通道上停止发送数据块，并通过该虚通道向对端设备发送LF块。

如果出现了连续四个校对标记接收错误，那么可以判定此时虚通道出现 了无法正常接收的链路故障，因此在PCS子层中停止在该虚通道上发送数据块，以免造成数据块的丢失。

此外，为了将本端设备的虚通道出现链路故障的情况通知给对端设备，则本实施例中预先设置表明本端虚通道接收错误的控制块——LF块。该LF块可以定义为如下述表2中的形式：

块类型＝0x1e

0x2b

0x55

0x2b

0x55

0x2b

0x55

0x2b

0x55

                                 表2

当对端设备接收到LF块后，就可以获知本端设备的虚通道无法正常接收数据块，那么，可以停止在该虚通道上发送数据块，以避免数据块的丢失。

在步骤303中，判断出现链路故障的虚通道上是否连续收到四个正确的校对标记，如果是，则执行步骤306；否则，返回执行步骤302。

当出现链路故障的虚通道上连续接收到预定数量的正确校对标记时，表明此时该虚通道已经能够正常接收，如果此时对端设备的虚通道也是正常的，则表明链路故障已完全恢复，这样就可以通过后续步骤来恢复该虚通道上的数据块传输。本步骤中连续正确校对标记的数量可以与步骤302中连续错误校对标记的数量一致或者不一致。为了便于区分，可以将步骤302中连续错误校对标记的数量称为第一预定数量，将本步骤中连续正确校对标记的数量称为第二预定数量。这里的第二预定数量可以也等于四。

第一预定数量和第二预定数量可以预先设置。但是，这两个数量的设置应取值适中，原因在于：如果第一预定数量或第二预定数量取值过小，则会导致在PCS对虚通道进行频繁的状态转换操作；如果第一预定数量取值过大，则无法及时地对出现链路故障的虚通道启动处理；如果第二预定数量取值过大，则无法及时地在已恢复正常的虚通道上恢复数据块的传输。

出现链路故障的虚通道上若没有能够连续接收到四个正确的校对标记，则表明该虚通道仍然处于故障状态，因此仍继续在该虚通道上向对端设备发送LF，以通知对端设备故障仍然存在。

在步骤304～305中，判断是否从虚通道上接收到来自于对端设备的LF块，如果是，则在该虚通道上停止发送数据块，并执行步骤306；否则，直接执行步骤308。

当步骤301中并未出现连续四个校对标记接收错误时，表明该虚通道目前能够正常地接收数据块。由于本端设备与对端设备的虚通道是对应的，如果对端设备的对应虚通道上出现了接收错误的链路故障，那么本端设备通过虚通道发送出去的数据块，对端设备无法在对应虚通道上正常地接收，可见此时虚通道所在的链路也是处于非正常状态的。因此，本端设备在接收到LF块后，在PCS子层中停止通过收到LF块的虚通道发送数据。

从另一方面看，由于对端设备与本端设备采用相同的链路状态检测机制，因此对端设备是在PCS子层中检测到虚通道上出现连续四个校对标记接收错误后，才通过发送LF块来通知本端设备出现远端的链路故障。

在步骤306中，在虚通道上向对端发送远端错误(RF)块。

在出现链路故障的虚通道能够正常接收后，为了保证对端设备的对应虚通道也处于正常状态，那么可以在本步骤中发送RF块来指明本端设备的虚通道目前能够正常接收；在步骤304和305中的本端设备的虚通道接收正常但是监听到对端设备的对应虚通道出现故障时，也可以在本步骤中向对端设备发送RF块，期望对端设备获知本端设备的虚通道接收正常。如果对端设备的对应虚通道无法正常接收，则可能会无法接收到本步骤中发送的RF块，但是一旦该虚通道恢复正常的接收，就一定能够收到这里的RF块。

本步骤中的RF可以构建为下述表3的形式：

块类型＝0x1e

0x55

0x2b

0x55

0x2b

0x55

0x2b

0x55

0x2b

                                    表3

RF块与LF块均属于控制块，任何通过虚通道接收到控制块的设备，均在对控制块解析处理并获得其表明的信息后，就丢弃收到的控制块。并且，控制块的大小也可以是66比特，在传输时也占据一个块的位置。这样，相 邻两个校对标记之间可以存在数据块和/或控制块。

在步骤307～308中，判断是否在虚通道上接收到非LF块，如果是，则在该虚通道上正常收发数据块，并返回步骤301；否则，返回执行步骤307中的判断。

从上述的步骤302和303可知，只有在故障消除后，本端设备才停止在虚通道上发送LF块，转而发送诸如数据块或者RF块之类的非LF块。对于对端设备也是一样，即如果对端设备的对应虚通道处于正常状态，则对端设备收到步骤306中发送的RF块后，会通过对应的虚通道回复RF块或数据块；如果对端设备的对应虚通道处于故障状态，则还会继续向本端设备发送LF块。可见，如果本端设备在虚通道上接收到了非LF块，则表明此时对端设备也处于正常状态，原本出现故障的链路两端的虚通道都恢复了正常，因此可以进行正常的数据块的收发。

此外，在本端设备的虚通道从本地故障中恢复正常时，发送RF块的操作还可以探寻对端设备的对应虚通道目前是否能够正常接收信息。具体来说，如果接收到RF块的虚通道中仍存在故障，则持续发送LF块；如果该虚通道中不存在故障，则发送非LF块。相反，如果本端设备的虚通道在恢复正常后直接开始收发数据块，若对端设备的对应虚通道仍然存在故障，则本端设备的虚通道上发送的数据块无法被对端设备正常接收，从而导致数据块的丢失。因此，上述步骤306和307结合起来能够有效地避免故障恢复后的数据块丢失。

当然，在允许丢失数据块的情况下，可以对本地故障情况的分支稍加改动，即在步骤302之后直接判断是否接收到非LF块，如果接收到，则执行步骤308中在该虚通道上收发数据块的操作；如果未接收到，则继续向对端设备发送LF块。此时该分支中的非LF是指RF块。对于虚通道本身未出现接收错误但是监听到对端设备的对应虚通道上存在链路故障的分支，保持图中示出的操作，并且这一分支中的非LF块则是指数据块。

至此，结束本实施例中的链路状态检测流程。

上述流程中，检测到虚通道出现链路故障时，停止在本端设备的虚通道上发送数据的同时，还通过LF块通知对端设备停止在对应的虚通道上发送数据，以此将异常的虚通道从数据块传输的候选途径中屏蔽开来。这种措施能够有效地避免异常虚通道对其他正常虚通道的影响，并且只要链路中存在正常的虚通道，就不会导致整条链路不可用。

举例来说，假设本端设备的虚通道A1与对端设备的虚通道B1相对应。在虚通道A1上出现连续四个校对标记接收错误时，表明该虚通道上出现了链路故障，那么本端设备通过自身的虚通道A1向对端设备的虚通道B1发送LF块；对端设备的虚通道B1目前处于正常状态，则能够接收到来自于本端设备的LF块，然后停止在虚通道B1上发送数据块，并通过虚通道B1向本端设备发送RF块，并且每隔预定数量的块，就发送一个校对标记；本端设备在链路故障的情况下无法在虚通道A1上接收到对端设备传来的信息，如果接收到了该RF块以及校对标记，那么表明该虚通道A1上的故障可能消除，在连续收到四个正确的校对标记后，完全确定故障恢复，则向对端设备发送RF块；对端设备在虚通道B1上接收到RF块后，判定该块属于非LF块，则恢复与本端设备的虚通道A1之间的正常数据块的传输；本端设备在虚通道A1接收到数据块后，判定该块属于非LF块，则该虚通道A1恢复正常的数据收发。

在对链路故障恢复后的数据块丢失要求不严格情况下，在虚通道A1上出现链路故障后，本端设备通过虚通道A1向对端设备的虚通道B1发送LF块；对端设备的虚通道B1接收到来自于本端设备的LF块后，停止在虚通道B1上发送数据块，通过虚通道B1向本端设备发送RF块，并且每隔预定数量的块，就发送一个校对标记；本端设备如果在虚通道A1上接收到了该RF块，判定该块属于非LF块，则恢复与对端设备的虚通道B1之间的正常数据块的传输；对端设备在虚通道B1上接收到数据块后，判定该块属于非LF块，则该虚通道B1恢复正常的数据收发。

图4示出了本实施例中链路状态检测装置的结构示意图。参见图4，该 装置在图2的基础上增加了发送模块。

具体来说，本实施例中的接收模块从虚通道上接收校对标记、LF块、RF块以及数据块，并将接收到的校对标记、LF块以及数据块发送给检测模块。

检测模块在检测到虚通道上出现的连续校对标记接收错误达到第一预定数量时，确定该虚通道上出现链路故障，指示发送模块在该虚通道上向对端设备发送LF块以及校对标记；在检测到接收模块从虚通道上收到LF块时，确定该虚通道上出现链路故障，指示发送模块在该虚通道上向对端设备发送RF块；在检测到出现故障的虚通道上接收到非LF块时，或者检测到接收到LF块的虚通道上又接收到非LF块时，确定该虚通道恢复正常，指示发送模块和接收模块在该虚通道上正常收发数据块。

发送模块在检测模块的指示下，发送LF块、RF块、数据块以及校对标记。

此外，检测模块还可以在检测到出现故障的虚通道上接收到的连续正确校对标记达到第二预定数量并且又接收到非LF块时，指示发送模块在该虚通道上向对端设备发送RF块。

上述说明的链路状态检测方案不仅能够有效地提高链路状态检测的准确性，还能够直接在PCS子层中实施，从而降低实现难度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种链路状态检测方法，其特征在于，该方法适用于百吉十通道电子接口CTBI方式下以太网的物理编码PCS子层中的虚通道，该方法包括：

当检测到在虚通道上出现预定时间长度的信息传输异常或者在该虚通道上收到接收错误信息时，确定该虚通道出现链路故障；

当检测到出现链路故障的虚通道上收到非接收错误信息时，确定该虚通道恢复正常状态。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测到在虚通道上出现预定时间长度的信息传输异常为：检测到所述虚通道上出现校对标记接收错误，并且连续的校对标记错误数量达到第一预定数量。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检测到所述虚通道上出现校对标记接收错误为：

若所述虚通道上按照预定的时钟接收到校对标记，在所述校对标记中的虚通道号与接收该校对标记的虚通道不对应、或者所述校对标记中的交叉奇偶校验字段与该校对标记和前一校对标记之间接收到的所有数据块的交叉奇偶校验结果不一致时，判定所述虚通道上出现一次校对标记接收错误；

若所述虚通道上未按照预定的时钟接收到校对标记，直接判定所述虚通道上出现一次校对标记接收错误。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测到在虚通道上出现预定时间长度的信息传输异常之后，进一步包括：在该虚通道上停止发送数据块，并通过所述虚通道向对端设备发送接收错误信息。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述发送接收错误信息之后，进一步包括：

判断所述虚通道上连续接收到的正确校对标记是否达到第二预定数量，如果是，则通知对端设备该虚通道接收正常；否则，执行所述通过虚通道向对端设备发送接收错误信息。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测到在该虚通道上收到接收错误信息之后，进一步包括：在该虚通道上停止发送数据块，并通知对端设备该虚通道接收正常。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述通知对端设备该虚通道接收正常为：在该虚通道上向对端设备的对应虚通道发送远端错误RF块。

8.如权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述接收错误信息为：本地错误LF块；

所述非接收错误信息为：非LF块。

9.一种链路状态检测装置，其特征在于，该装置适用于百吉十通道电子接口CTBI方式下以太网的物理编码PCS子层中的虚通道，包括：接收模块和检测模块，其中，

所述接收模块从虚通道上接收信息，并将接收到的信息传送给检测模块；检测模块在检测到虚通道上出现预定时间长度的信息传输异常或者在该虚通道上收到接收错误信息时，确定该虚通道出现链路故障；并且在检测到出现链路故障的虚通道上收到非接收错误信息时，确定该虚通道恢复正常状态。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：发送模块，在所述检测模块的指示下在该虚通道上发送信息；

所述检测模块在检测到虚通道上出现的连续校对标记接收错误达到第一预定数量时，确定该虚通道上出现链路故障，指示发送模块在该虚通道上向对端设备发送接收错误信息；在检测到所述接收模块从虚通道上收到接收错误信息时，确定该虚通道上出现链路故障，指示发送模块通知对端设备该虚通道本身接收正常；并且进一步在确定该虚通道恢复正常状态后，指示发送模块和接收模块在该虚通道上正常收发数据块。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述检测模块进一步在检测到出现故障的虚通道上接收到的连续正确校对标记达到第二预定数量并且又收到非接收错误信息时，指示发送模块通知对端设备该虚通道本身接收正常。

12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，该装置位于以太网的物理编码PCS子层中。

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