CN101170419B - 以太网电接口兼容性实现方法、系统及接口设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种以太网电接口兼容性实现方法，该方法包括：所述两端中的任意一端都根据两端之间的传输链路修改自身支持的工作模式信息，将修改后的工作模式信息发送给对端，并接收对端传递过来的工作模式信息，根据本端修改后的及对端发来的工作模式信息确定一个双方均支持的工作模式进行通信。另外，本发明还提供了一种以太网电接口兼容性实现系统及接口设备。本发明能够实现40G/100G以太网电接口之间的兼容和互通。
Description
技术领域
本发明涉及以太网技术，尤其涉及以太网电接口兼容性实现方法、系统及接口设备。
背景技术
以太网标准是目前市场占有率最高的通信标准，近年来随着对带宽要求的提高以及器件能力的增强，1000M、10G的以太网标准陆续登场，并且，为了适应人们对更高以太网速率的需求，IEEE 802.3 HSSG高速研究组今年还确定开发40Gb/s和100Gb/s两种速率的下一代以太网标准。
经过可行性分析，40G/100G高速以太网可能将采用百吉以太网十比特电子接口(CTBI)实现方式，图1示出了CTBI技术框架示意图，主要包括物理编码子层(PCS)、物理介质连接子层(PMA)和物理介质相关子层(PMD)几个部分，其中，PCS和PMA之间采用10通道的电子接口，PMA相当于一个变速箱(GearBox)，将10个电子通道变为n个PMD通道，PMD通道为通信两端提供数据传输链路，它可以是不同的波长、光纤或电缆。
| 100GBASE-CXn | lane rates Gb/s | Length (m) Passive cable |
| parallel | 10x10 | at least 10m |
| parallel | 5x20 | at least 10m |
| parallel | 4x25 | at least 10m |
| 40GBASE-CXn | lane rates Gb/s | Length(m) Passive cable |
| parallel | 4x10 | at least 10m |
表1
图1中，PMD的接口可以采用电接口形式，并且存在多种不同的组合实现方式。表1示出了40G/100G以太网电接口的各种组合，对于100G以太网电接口，有10x10、5x20、4x25三种不同的实现方式，其中，x之前的数字表示PMD通道个数，x之后的数字表示每个通道的数据传输速率；40G以太网电接口则采用4x10的实现方式。
在不同的实现方式下，对应的电缆类型也不相同。图2示出了各种不同类型电缆的结构示意图，其中，4x25及4x10方式对应的4x电缆由8对线组成，总共16根；5x20方式对应的5x电缆由10对线组成，总共20根；10x10方式对应的10x电缆由20对线组成，总共40根。
在实际应用中，对于40G/100G以太网电接口的具体实现，不同的厂家可能倾向于不同的实现方式。由此将会带来的问题是，在不同的实现方式下，不同厂家的产品相互之间不能互通，无法兼容，这样不仅不利于40G/100G产品的推广应用，并且也对组网应用提出了较高的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种以太网电接口兼容性实现方法、系统及接口设备，实现40G/100G以太网电接口之间的兼容和互通。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种以太网电接口兼容性实现方法，该方法包括：
链路两端中的任意一端都根据两端之间的传输链路修改自身支持的工作模式信息，将修改后的工作模式信息发送给对端，并接收对端传递过来的工作模式信息，然后根据本端修改后的及对端发来的工作模式信息确定一个双方均支持的工作模式进行通信。
所述修改工作模式信息的过程包括：
所述两端中的任意一端都检测两端之间的有效PMD通道个数，根据检测到的有效PMD通道个数修改本端支持的工作模式信息，使本端修改后的工作模式信息与有效PMD通道个数相适应。
所述检测有效PMD通道个数的过程包括：
所述两端中的任意一端都在每条PMD通道上发送FLP；
检测到FLP的端确定检测到FLP的PMD通道为有效PMD通道，并统计检测到的有效PMD通道个数。
所述修改工作模式信息，发送、接收工作模式信息及确定工作模式的步骤通过自协商过程实现。
所述将修改后的工作模式信息发送给对端包括：在消息页的消息域中新增一个新的消息标志，用来表示40G/100G以太网电接口将使用该消息页后面的非格式化页来进行工作模式协商，在携带所述新消息标志的消息页之后，将携带修改后的工作模式信息的非格式化页发送给对端。
该方法进一步包括：
在所述两端的PHY芯片PMD层使用支持不同类型电缆的统一电接口，PHY芯片的PMA层根据协商结果完成对Gearbox的设置，实现电子通道和PMD通道个数之间的映射。
所述不同类型电缆包括4x电缆、5x电缆和10x电缆。
一种接口设备，与对端接口设备相连，所述接口设备包括：协商单元和接口单元，其中，
协商单元，用于根据所述接口设备与对端接口设备之间的传输链路修改所述接口设备支持的工作模式信息，将修改后的工作模式信息发送给接口单元，并接收接口单元发送来的工作模式信息，根据所述修改后的工作模式信息及收到的工作模式信息选择一个双方均支持的工作模式；
接口单元，用于将来自协商单元的工作模式信息发送出去，并将收到的来自所述对端接口设备的工作模式信息发送给协商单元。
所述协商单元包括检测单元和选择单元，其中，
检测单元，用于在PMD通道上检测对端接口设备发来的FLP，确定检测到FLP的PMD通道为有效PMD通道，并将检测到的有效PMD通道个数发送给选择单元；
选择单元，用于根据检测单元发送来的有效PMD通道个数修改所述接口设备支持的工作模式信息，使所述接口设备修改后的工作模式信息与有效PMD通道个数相适应，然后将修改后的工作模式信息发送给接口单元，并根据所述修改后的工作模式信息及收到的工作模式信息选择一个双方均支持且最优的工作模式。
所述接口单元支持不同类型的电缆。
一种以太网电接口兼容性实现系统，包括：第一接口设备和第二接口设备，其中，
第一/第二接口设备，用于根据第一接口设备和第二接口设备之间的传输链路修改自身支持的工作模式信息，将修改后的工作模式信息发送给第二/第一接口设备，并接收第二/第一接口设备传递过来的工作模式信息，根据自身修改后的及第二/第一接口设备发来的工作模式信息选择一个双方均支持且最优的工作模式进行通信。
所述接口设备使用支持不同类型电缆的统一电接口。
由此可见，在本发明提供的技术方案中，要进行数据传输的两端首先需要进行工作模式的协商，选择一个双方均支持的工作模式，然后再根据选择的工作模式进行数据传输。由于选择的工作模式是通信双方均支持的工作模式，因此，按照此工作模式，通信双方可以进行正常的数据传输过程，从而避免了由于电接口实现方式不一致而造成的不能兼容与互通的问题。
附图说明
图1为现有技术中的CTBI技术框架示意图。
图2为现有技术中各种不同类型电缆的结构示意图。
图3为本发明中通信两端自协商过程的示例性流程图。
图4为本发明中接口设备的示例性结构示意图。
图5为本发明中以太网电接口兼容性实现系统的示例性结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
由背景技术描述可见，对于40G/100G以太网电接口，存在多种不同的实现方式，并且不同的实现方式对应不同的电缆类型，比如，4x25方式对应共16根线的4x电缆；5x20方式对应共20根线的5x电缆；10x10方式对应共40根线的10x电缆。对于需要进行数据传输的两端，如果它们选择了不同的电接口实现方式，那么将会导致这两端的PMD接口不能兼容与互通，无法进行正常的数据传输。
为了克服上述问题，本发明提供了一种以太网电接口兼容性实现方法，其基本思想是：在数据传输之前，链路两端先进行工作模式协商，互相获知对端所支持的工作模式信息，然后根据自身及对端所支持的工作模式信息选择一个合适的双方均支持的工作模式进行通信。
比如，假设一端设备支持5x和10x两种电接口实现方式，而另一端设备只支持10x这一种电接口实现方式，在这种情况下，如果两端设备在数据传输之前没有经过协商，则很可能一端设备选择了5x方式，而另一端设备选择了10x方式，从而导致两端设备的所采用的技术能力不一致，不能互通；然而，如果采用本发明所提供的方法，则两端设备在协商之后，将会选择双方均支持的10x方式，而不会一个选择5x方式、另一个选择10x方式，这样两端设备就可以进行正确设置，并开始正常的数据传输过程，从而避免了不能兼容与互通的问题。
在本发明中，可以对PMD接口的形式进行规范处理，使不同类型的电缆可以使用相同的PMD接口。由于在4x、5x、10x三种电缆中，线数最多的是40根，因此，这里可以配置物理层(PHY)芯片的PMD层使用具有40个管脚(40-PIN)的电接口，且PHY芯片支持多种组合实现方式。这样，即使PHY芯片同时支持多种不同的技术能力如支持4x、5x和10x，也不用更换PMD接口，而只需对PMD通道个数做一些自适应调整即可，也就是说，PHY芯片的PMA层需要根据选择的电缆类型完成对Gearbox的设置，实现电子通道和PMD通道个数之间的正确映射。具体而言即：当采用4x电缆时，发送端PMA层将10个电子通道转换为4个PMD通道，接收端PMA层将4个PMD通道转换为10个电子通道；当采用5x电缆时，发送端PMA层将10个电子通道转换为5个PMD通道，接收端PMA层将5个PMD通道转换为10个电子通道；当采用10x电缆时，发送端PMA层将10个电子通道转换为10个PMD通道，接收端PMA层将10个PMD通道转换为10个电子通道。其中，发送端PHY芯片的PMD层一般使用预校正技术来增强信号强度，接收端PHY芯片的PMD层一般使用接收器均衡技术来补偿高频数据传送过程中的信号损失。
需要说明的是，PMD层还可以使用其它管脚数如50-PIN的电接口，只要该电接口能够同时支持4x、5x和10x即可，而不限于40-PIN这一种方式。
关于通信两端的工作模式协商过程，可以借助自协商功能来实现。自协商功能是为了解决高速以太网设备与低速以太网设备的兼容问题而制定的，其完全由物理层芯片设计实现，不使用专用数据包，也不会带来任何高层协议开销，自协商内容包括运行速率、双工模式及流量控制等。自协商功能允许一个网络设备将自身所支持的工作模式信息传送给对端网络设备，并接受对端传递过来的相应信息，然后根据自身及对端所支持的工作模式信息选择一个双方均支持且最优的工作模式运行；如果两端设备不存在相同的工作模式，则协商不通过，两端设备不能进行通信。
另外，为了保证链路两端最终选择的工作模式能够得到两端之间的传输链路支持，在确定工作模式之前，链路两端首先需要根据两端之间的传输链路特性修改自身支持的工作模式信息，使修改后的工作模式信息与传输链路相适应，然后链路两端再根据修改后的工作模式信息进行工作模式协商，最终协商出一个双方均支持的工作模式进行通信。
图3示出了本发明中链路两端自协商过程的示例性流程图，如图3所示，该自协商过程包括以下步骤：
步骤301：开始协商时，链路两端中的任何一端都在每条PMD通道上同时发送快速连接脉冲(FLP)。
步骤302：检测到FLP的链路端确定检测到FLP的PMD通道为有效PMD通道，并根据检测到的有效PMD通道个数修改自身支持的工作模式信息，使本端修改后的工作模式信息与有效PMD通道个数相适应，然后将修改后的工作模式信息发送给对端，并根据本端修改后的及对端发来的工作模式信息选择一个双方均支持且最优的工作模式。
当然，如果不存在双方均支持的工作模式，则协商不成功，链路两端不能进行数据传输。下面步骤103主要针对存在双方均支持的工作模式即协商成功的情况进行说明。
其中，所述链路两端中的任何一端都要执行步骤302的处理。
在自协商功能中，除了可以通过发送基本页信息来进行基本信息的交换，还可以通过发送下一页信息来进行额外信息的交换。下一页信息的编码又分为消息页编码和非格式化页编码两种，其中，消息页用来表明消息类型；非格式化页在消息页后发送，用来表示该消息的数据信息。
这里，可以在消息页的消息域中分配一个新的消息标志，如400，用来表示40G/100G以太网电接口将使用该消息页后面的非格式化页来协商通信双方的技术能力，对应的非格式化页内容可按照表2定义。
| Bit(位) | Name(名称) | Description(描述、解释) |
| U[0] | 40G | 支持40G速率 |
| U[1] | 100G | 支持100G速率 |
| U[2] | 4 lane(通道) | 支持4x25能力 |
| U[3] | 5 lane(通道) | 支持5x20能力 |
| U[4] | 10 lane(通道) | 支持10x10能力 |
| U[5:10] | Preserved(保留) |
表2
其中，U[0]使能即U[0]位被置为有效(如置为1)表示支持40G速率；U[1]使能表示支持100G速率；U[2]使能表示支持4x25能力；U[3]使能表示支持5x20能力；U[4]使能表示支持10x10能力；U[5:10]为保留位。
两端设备中的任意一端通过检测对端发送来的FLP确定出对端支持的有效PMD通道个数后，根据有效PMD通道个数修改非格式化页中的非格式化域，并将修改后的非格式化页发送给对端设备，进行技术能力协商，并最终协商出一个两端设备均支持且最优的工作模式。比如，假设一端(下称本端)检测出对端支持的有效PMD通道个数为4，在这种情况下，即使本端同时支持4x、5x、10x，则本端也会修改非格式化页，将其中的U[3]、U[4]去使能，只保留4x能力，然后本端将修改后的携带本端支持4x能力信息的非格式化页发送给对端，这样本端和对端就只能协商出4x的技术能力，在协商完毕后，本端和对端都将采用4x的工作模式。并且，链路两端还会在非格式化页中携带本端支持的速率信息，然后选择一个本端和对端均支持的最大速率即最优模式进行通信，比如，假设一端支持100G的速率，而另一端同时支持40G和100G的速率，那么经过协商之后，双方会选择100G的速率进行通信。
步骤303：链路两端根据协商出的工作模式进行配置，如链路两端PHY芯片的PMA层根据选择的工作模式完成对Gearbox的设置，实现电子通道和PMD通道个数之间的正确映射，配置完成后，链路两端就可以开始正常的数据传输过程。
相应地，本发明还提供了一种接口设备，与对端接口设备相连，该接口设备的结构参见图4所示，包括：协商单元和接口单元。其中，协商单元用于根据所述接口设备与对端接口设备之间的传输链路修改所述接口设备支持的工作模式信息，将修改后的工作模式信息发送给接口单元，并接收接口单元发送来的工作模式信息，根据所述修改后的工作模式信息及收到的工作模式信息选择工作模式；接口单元用于将来自协商单元的工作模式信息发送出去，并将收到的来自所述对端接口设备的工作模式信息发送给协商单元。
所述协商单元具体可包括检测单元和选择单元，其中，检测单元用于在PMD通道上检测对端接口设备发来的FLP，确定检测到FLP的PMD通道为有效PMD通道，并将检测到的有效PMD通道个数发送给选择单元；选择单元用于根据检测单元发送来的有效PMD通道个数修改所述接口设备支持的工作模式信息，使所述接口设备修改后的工作模式信息与有效PMD通道个数相适应，然后将修改后的工作模式信息发送给接口单元，并根据所述修改后的工作模式信息及收到的工作模式信息选择一个双方均支持且最优的工作模式。所述工作模式信息可携带在非格式化页中发送。
其中，所述接口单元支持各种不同类型的电缆，比如，支持4x电缆、5x电缆和10x电缆，为了满足同时支持这三种电缆的要求，接口单元应至少具有40个管脚。
另外，本发明还提供了一种以太网电接口兼容性实现系统，其结构参见图5所示，包括支持40G/100G传输能力的第一接口设备和支持40G/100G传输能力的第二接口设备，其中，所述第一接口设备和第二接口设备都根据它们之间的传输链路修改自身支持的工作模式信息，将修改后的工作模式信息发送给对端接口设备，即第一接口设备将修改后的工作模式信息发送给第二接口设备，第二接口设备将修改后的工作模式信息发送给第一接口设备，并接收对端接口设备传递过来的工作模式信息，根据自身修改后的及对端接口设备发来的工作模式信息选择一个双方均支持且最优的工作模式进行通信。
其中，所述第一接口设备、第二接口设备使用支持不同类型电缆的统一电接口。
以上所述对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述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 (8)
1.一种以太网电接口兼容性实现方法，其特征在于，该方法包括：
链路两端中的任意一端都根据两端之间的传输链路修改自身支持的工作模式信息，将修改后的工作模式信息发送给对端，并接收对端传递过来的工作模式信息，然后根据本端修改后的及对端发来的工作模式信息确定一个双方均支持的工作模式进行通信；
其中，所述修改工作模式信息的过程包括：
所述两端中的任意一端都检测两端之间的有效物理介质相关子层PMD通道个数，根据检测到的有效PMD通道个数修改本端支持的工作模式信息，使本端修改后的工作模式信息与有效PMD通道个数相适应；
所述两端的物理层PHY芯片PMD层使用支持不同类型电缆的统一电接口。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测有效PMD通道个数的过程包括：
所述两端中的任意一端都在每条PMD通道上发送快速连接脉冲FLP；
检测到FLP的端确定检测到FLP的PMD通道为有效PMD通道，并统计检测到的有效PMD通道个数。
3.根据权利要求1至2任一项所述的方法，其特征在于，所述修改工作模式信息，发送、接收工作模式信息及确定工作模式的步骤通过自协商过程实现。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将修改后的工作模式信息发送给对端包括：在消息页的消息域中新增一个新的消息标志，用来表示40G/100G以太网电接口将使用该消息页后面的非格式化页来进行工作模式协商，在携带所述新消息标志的消息页之后，将携带修改后的工作模式信息的非格式化页发送给对端。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
所述PHY芯片的物理介质连接子层PMA层根据协商结果完成对Gearbox的设置，实现电子通道和PMD通道个数之间的映射。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不同类型电缆包括4x电缆、5x电缆和10x电缆。
7.一种接口设备，与对端接口设备相连，其特征在于，所述接口设备包括：协商单元和接口单元，其中，
协商单元，用于根据所述接口设备与对端接口设备之间的传输链路修改所述接口设备支持的工作模式信息，将修改后的工作模式信息发送给接口单元，并接收接口单元发送来的工作模式信息，根据所述修改后的工作模式信息及收到的工作模式信息选择一个双方均支持的工作模式；
接口单元，用于将来自协商单元的工作模式信息发送出去，并将收到的来自所述对端接口设备的工作模式信息发送给协商单元；该接口单元支持不同类型的电缆；
其中，所述协商单元包括检测单元和选择单元；
检测单元，用于在物理介质相关子层PMD通道上检测对端接口设备发来的快速连接脉冲FLP，确定检测到FLP的PMD通道为有效PMD通道，并将检测到的有效PMD通道个数发送给选择单元；
选择单元，用于根据检测单元发送来的有效PMD通道个数修改所述接口设备支持的工作模式信息，使所述接口设备修改后的工作模式信息与有效PMD通道个数相适应，然后将修改后的工作模式信息发送给接口单元，并根据所述修改后的工作模式信息及收到的工作模式信息选择一个双方均支持且最优的工作模式。
8.一种以太网电接口兼容性实现系统，其特征在于，包括：第一接口设备和第二接口设备，其中，
第一/第二接口设备，用于根据第一接口设备和第二接口设备之间的传输链路修改自身支持的工作模式信息，将修改后的工作模式信息发送给第二/第一接口设备，并接收第二/第一接口设备传递过来的工作模式信息，根据自身修改后的及第二/第一接口设备发来的工作模式信息选择一个双方均支持且最优的工作模式进行通信；
所述第一接口设备端和第二接口设备端中的任意一端都检测两端之间的有效物理介质相关子层PMD通道个数，根据检测到的有效PMD通道个数修改本端支持的工作模式信息，使本端修改后的工作模式信息与有效PMD通道个数相适应；
且，所述接口设备使用支持不同类型电缆的统一电接口。
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