CN101505436B

CN101505436B - 适配多种接口光模块的方法及设备

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Publication number: CN101505436B
Application number: CN2008100742576A
Authority: CN
Inventors: 曾理; 颜敏; 叶敏
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2008-02-05
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2011-11-23
Anticipated expiration: 2028-02-05
Also published as: CN101505436A

Abstract

本发明公开了一种适配多种接口光模块的装置，包括物理层芯片和光模块，还包括：矩阵转换模块，位于物理层芯片和光模块接口之间，且可配置输入输出通道数；用于接收所述物理层芯片横向输入的数据，以行向写入、行向读出方式配置为横向输出；或以行向写入、列向读出方式配置为纵向输出到所述光模块的光电接口。本发明通过矩阵直通和矩阵转置实现将物理芯片分发的数据块传送到光模块物理通道接口，实现对多种接口的光模块支持。

Description

适配多种接口光模块的方法及设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种适配多种接口光模块的方法及设备。

背景技术

以太网层结构包括OSI制定7层协议模型的数据链路层和物理层。物理层包括PCS(Physical Code Sublayer，物理编码层)、PMA(Physical MediumAttachment，物理媒质附加层)、PMD(物理媒质相关层)。层与层通过物理接口进行连接，例如PCS和PMA之间通过比特接口，在千兆以太网中为TBI(10比特接口)；10GE中为XSBI(16比特接口)。PMD与连接物理媒质通过光纤连接，包括多模光纤和单模光纤，例如，可以采用光模块和物理媒质连接。因此，实现以太网物理接口技术，通常为物理接口芯片加光模块，光模块和物理接口芯片通过各种物理接口连接。

100GE技术中，物理接口芯片和光模块必然采用高速接口，在目前高速电接口技术能力看，10×10G是最佳连接电接口。100GE的光模块针对不同相关媒质，提出两种模块，如图1所示，一种是10×10G光模块，用于短距多模光纤传输；另一种是4×25G光模块，用于长距单模光纤传输。对于10×10G光模块，光接口和电接口(CTBI-10×10G)一一对应，而4×25G光模块则需要转换，即10bit接口到4通道的转换(10∶4)。

另一方面，从以太网MAC(Medium Access Control，媒体接入控制)/PCS数据通过CTBI接口分发到多个物理通道(10通道或者4通道)，必须保证接收后，可以按照分发的顺序重新组合，而发送端分发到各个物理通道，由于各个通道在媒介中传播速度差异(Skew)，造成数据传输多通道不对齐，因此分发和集合的机制需要保证传送对齐。

现有技术中提出了VL(Virtual Lane，虚通道)技术，保证数据分发对齐，同时能够适配10∶4通道的技术方案，该方案如图2所示，具体包括以下步骤：

步骤s201，MAC/PCS芯片根据以太网协议，对链路数据(以太网数据帧)进行物理层编码——64/66B编码，形成66bit为单位字块(Block)。

步骤s202，将字块轮询分发到20个虚通道上，其中20为10和4的最小公倍数。

步骤s203，将两个虚通道为一组，将66bit块进行比特间插，复用到10比特接口(CTBI)。对于10×10G光模块，直接连接CTBI电接口信号，在接收端，通过解复用，将数据还原Block，最后通过Block对齐指示，按序恢复串行数据流。

步骤s204，对于4×25G光模块，则需要通过10∶4的比特转换(Gearbox)，重新将其复用到4个通道上。

其中10∶4也是通过比特轮询间插，如图3和图4所示。由于20个VL是10和4的最小公倍数，通过上述比特间插，保证每个VL上Block的bit数据必定只会固定的出现在一个物理通道上，这样，当各个物理通道间出现传输延迟(Skew)，不会影响一个VL上Block的bit数据错乱。因此在接收端，通过解复用，通道上bit可以恢复成完整的Block数据，最后通过Block对齐指示，按序恢复串行数据流。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术存在以下缺点：

现有技术虽然在以太网物理芯片PCS层生成Block后到多通道的分发，并且可以同时满足适配不同接口的光模块。但是方案采用bit间插方案，数据传送到光模块的物理接口(10个物理通道或者4个物理通道)，已经打乱Block，成为比特流接口。这样，当要求对物理层Block数据进行处理时，必须通过解复用操作，恢复Block。

为了防止背板驱动器引入误码扩散问题，需要在物理链路传输上添加FEC(Forward Error Correction，前向纠错)功能，如图5所示，物理接口完成64/66B编码后，对66B字块进行FEC功能处理。而采用VL方案，进行FEC功能的位置只能在VL，而由于Block分发到各个通道采用比特间插，使得物理链路中采用比特流传输，打乱了Block，无法进行FEC功能。

另外，在OTN(Optical Transport Network，光传输网络)中，为了将以太网接口进行更长距离传输，需要将数据映射到OTN容器单元ODU(Optical DataUnit，光数据单元)中，如图6所示。其中一种方式是字节透明映射，即，将以太网接口根据字节单位，透明的映射到ODU中，而64bit字块是由字节组成(8个Byte)，因此要获取字节，必须先获取64bit字块，并以64bit字块映射到ODU中。而采用VL方案，物理链路上是比特流接口，需要通过解复用，将比特流恢复为Block数据，即恢复VL通道，再进行OTN的映射。

发明内容

本发明提供了一种适配多种接口光模块的方法及设备，实现数据到各种多通道分发，并且保证数据块完整传输。

本发明提供了一种适配多种接口光模块的装置，包括物理层芯片和光模块，还包括：

矩阵转换模块，位于物理层芯片和光模块接口之间，且可配置输入输出通道数；用于接收所述物理层芯片横向输入的数据，以行向写入、行向读出方式配置为横向输出；或以行向写入、列向读出方式配置为纵向输出到所述光模块的电接口；

配置为纵向输出模式时，所述光模块内部还包括反转置矩阵模块，用于将来自电接口的数据恢复为数据块。

本发明提供了一种适配多种接口光模块的方法，包括以下步骤：

接收横向输入的数据；

将所述数据以行向写入、行向读出方式配置为横向输出；或以行向写入、列向读出方式配置为纵向输出；

所述以行向写入、列向读出方式配置为纵向输出时，还包括：通过反转置矩阵模块将来自电接口的数据恢复为数据块。

本发明实施例中，通过矩阵直通和矩阵转置实现将物理芯片分发的数据块传送到光模块物理通道接口，实现对多种接口的光模块支持。

附图说明

图1是现有技术中一种物理接口芯片连接光模块示意图；

图2是现有技术中通过虚通道技术保证数据分发对齐示意图；

图3是现有技术中10bit接口到4通道的转换示意图；

图4是现有技术中10bit接口到4通道的转换比特间插示意图；

图5是现有技术中在物理链路传输上添加FEC功能示意图；

图6是现有技术中映射到OTN容器单元示意图；

图7是本发明实施例中n×m的比特矩阵示意图；

图8是本发明实施例中10×10G直通模式示意图；

图9是本发明实施例中4×25G转置模式示意图；

图10是本发明实施例中比特矩阵示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种通过比特矩阵适配多种接口光模块的方法，在以太网物理层芯片与光模块接口之间增加了比特矩阵，接收横向输入的数据，将所述数据以行向写入、行向读出方式配置为横向输出；或以行向写入、列向读出方式配置为纵向输出，实现数据到各种多通道分发，并且保证数据块完整传输。其中，比特矩阵为一个n×m的比特矩阵，如图7所示，其中n为字块分发的通道数，或者直接等于物理通道数(光模块光接口通道数)，m为物理层芯片和光模块连接电通道数(CTBI数据宽度)，这里以10bit接口为例，因此m为10。比特矩阵输入是n个通道数，将以比特顺序进入比特矩阵。比特矩阵输出提供两种模式，一种是直通模式，n个通道横向输出；另一种是转置输出，m个通道纵向输出。

本发明实施例一中，以10×10G直通模式为例进行说明。如图8所示，在以太网物理层芯片与10×10G光模块接口之间设置10×10的比特矩阵，物理层芯片将字块分发到n(10)个通道，每个通道中的字块以比特形式写入比特矩阵，并最终合成字块形式通过CTBI发送到10×10G光模块对应的接口。具体实施步骤：

步骤s801，以太网数据完成64/66B编码和相应的扰码后，形成64/66B字块(编码前为64bit字块，编码后为66bit字块，二者字块意义等同)，并且将字块分发到n个通道，本实施例以n等于10为例。

步骤s802，将通道上数据块按照比特顺序，在写信号操作下，逐比特横向写入比特矩阵。

步骤s803，配置比特矩阵为直通模式，n通道数据逐比特按顺序在读信号操作下输出。

步骤s804，数据输出到物理层芯片和光模块接口(10bit接口)，对于10×10G光模块，直接进行光电转化后输出到物理光纤上。

本发明实施例二中，以4×25G直通模式为例进行说明，如图9所示，在以太网物理层芯片与4×25G光模块接口之间设置n×m的比特矩阵，其中，n等于4，m等于10。物理层芯片采用横向写入方式将字块分发到4个通道，每个通道中的字块以比特形式写入比特矩阵，采用纵向读出方式通过CTBI发送到4×25G光模块对应的接口。在光模块采用纵向数据接收，则在光模块中内置一个反转置矩阵，将数据恢复成数据块，最后将数据块进行光电转化后输出到物理光纤上。具体实施步骤：

步骤s901，以太网数据完成64/66B编码和相应的扰码后，形成64/66B字块。并且将字块分发到n个通道，其中n为4。

步骤s902，将通道上Block数据按照比特顺序，在写信号操作下，逐比特横向写入比特矩阵。

步骤s903，配置比特矩阵为转置模式，当写满比特矩阵后，m通道数据逐比特按顺序在读信号操作下纵向输出。

步骤s904，数据输出到物理层芯片和光模块接口(10bit接口)，由于CTBI电接口传输的不同延时，这里提供一个对齐线(Skew Line)保障比特按序到达光模块。

步骤s905，对于4×25G光模块，由于采用纵向数据接收，则在光模块中内置一个反转置矩阵，将数据恢复成数据块，最后将数据块进行光电转化后输出到物理光纤上。

本发明实施例二中，由于需要写满矩阵缓存才能输出数据，但要保证数据流连续输入和输出，因此要求输入输出同时操作。本发明实施例中可以通过乒乓读写装置实现输入输出同时操作，如图10所示。输入的n行数据同时连接到比特矩阵A和比特矩阵B，两个比特矩阵输出m列数据同时连接到输出总线。比特矩阵A和比特矩阵B的输入数据通过写入信号(Clk_wr)将数据写入缓存；比特矩阵A和比特矩阵B的输出数据通过读信号(Clk_rd)将数据读出缓存，在转置模式下，n行写入，m行读出，则写入信号频率f_wr和读出信号频率f_rd，保持一定关系n×f_wr＝m×f_rd。矩阵写入信号和读出信号由使能信号控制Wr_en和Rd_en，当使能信号有效，写入信号和读出信号操作有效，才能将数据写入或者读出。比特矩阵A和比特矩阵B的使能信号相反，即比特矩阵A使能有效时，比特矩阵B使能无效，比特矩阵A使能无效时，比特矩阵B使能有效。

比特矩阵A和比特矩阵B中设置一个缓存空满标志，以指示矩阵空间被写满或者是被读空了。例如：比特矩阵A写入数据，比特矩阵A缓存的写使能有效，比特矩阵A在写信号控制下写入数据，当比特矩阵A的n×m比特空间被写满，比特矩阵A的写使能无效，同时比特矩阵B的写使能有效，数据将向比特矩阵B写入。比特矩阵A写入数据时，读使能无效，当比特矩阵A写满，读使能有效，此时比特矩阵B读使能无效，而执行写入操作，写满后的比特矩阵A在读信号的控制下，将数据读出。此时比特矩阵B在写有效控制下写入数据，直至写满。比特矩阵A和比特B保持一个写入一个读出操作，保持数据按序输出。

本发明实施例还提供了一种适配多种接口光模块的装置，包括物理层芯片和光模块，还包括：矩阵转换模块，位于物理层芯片和光模块接口之间，且可配置输入输出通道数；用于接收所述物理层芯片横向输入的数据，以行向写入、行向读出方式配置为横向输出；或以行向写入、列向读出方式配置为纵向输出到所述光模块的光电接口。

配置为纵向输出模式时，所述光模块内部还包括反转置矩阵模块，用于将来自光电接口的数据恢复为数据块。

所述矩阵转换模块具体包括：第一写入单元、第一比特矩阵和第一读出单元；所述第一写入单元，用于将物理链路上数据块按照比特顺序，在写信号操作下，逐比特横向写入所述第一比特矩阵；所述第一读出单元，用于将数据从所述第一比特矩阵逐比特按顺序在读信号操作下输出。

所述比特矩阵具体包括：第二写入单元、第一比特矩阵、第二比特矩阵和第二读出单元；所述第二写入单元，用于将物理链路上数据块按照比特顺序，在写信号操作下，逐比特横向写满所述第一比特矩阵后，再写入第二比特矩阵；第二读出单元，用于当写满比特矩阵后，从所述第一比特矩阵或第二比特矩阵将数据逐比特按顺序在读信号操作下纵向输出。

本发明实施例中通常在FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编辑门阵列)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)上完成。比特矩阵由RAM(Random-Access Memory，随机访问存储器)构成。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种适配多种接口光模块的装置，其特征在于，包括物理层芯片和光模块，还包括：

2.如权利要求1所述适配多种接口光模块的装置，其特征在于，所述矩阵转换模块具体包括：第一写入单元、第一比特矩阵和第一读出单元；

所述第一写入单元，用于将物理链路上数据块按照比特顺序，在写信号操作下，逐比特横向写入所述第一比特矩阵；

所述第一读出单元，用于将数据从所述第一比特矩阵逐比特按顺序在读信号操作下输出。

3.如权利要求1所述适配多种接口光模块的装置，其特征在于，所述矩阵转换模块具体包括：第二写入单元、第一比特矩阵、第二比特矩阵和第二读出单元；

所述第二写入单元，用于将物理链路上数据块按照比特顺序，在写信号操作下，逐比特横向写满所述第一比特矩阵后，再写入第二比特矩阵；

第二读出单元，用于当写满第一比特矩阵后，从所述第一比特矩阵将数据逐比特按顺序在读信号操作下纵向输出；当写满第二比特矩阵后，从所述第二比特矩阵间数据逐比特按顺序在读信号操作下纵向输出。

4.如权利要求3所述适配多种接口光模块的装置，其特征在于，所述第一比特矩阵和所述第二比特矩阵分别通过写使能信号控制写信号的有效操作。

5.如权利要求3所述适配多种接口光模块的装置，其特征在于，所述第一比特矩阵和所述第二比特矩阵分别通过读使能信号控制读信号的有效操作。

6.如权利要求1所述适配多种接口光模块的装置，其特征在于，所述输入通道数等于光模块光接口通道数。

7.如权利要求1所述适配多种接口光模块的装置，其特征在于，所述输出通道数等于光模块连接的电通道数。

8.如权利要求1所述适配多种接口光模块的装置，其特征在于，所述配置为纵向输出模式时，矩阵转换模块和光模块连接的电接口提供一条对齐线保障比特按序到达光模块。

9.一种适配多种接口光模块的方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收横向输入的数据；

10.如权利要求9所述适配多种接口光模块的方法，其特征在于，所述将所述数据以行向写入、行向读出方式配置为横向输出具体包括：

将物理链路上数据块按照比特顺序，在写信号操作下，逐比特横向写入第一比特矩阵；

将数据从所述第一比特矩阵逐比特按顺序在读信号操作下输出。

11.如权利要求9所述适配多种接口光模块的方法，其特征在于，所述以行向写入、列向读出方式配置为纵向输出具体包括：

将物理链路上数据块按照比特顺序，在写信号操作下，逐比特横向写满第一比特矩阵后，再写入第二比特矩阵；

当写满第一比特矩阵后，从所述第一比特矩阵将数据逐比特按顺序在读信号操作下纵向输出；当写满第二比特矩阵后，从所述第二比特矩阵将数据逐比特按顺序在读信号操作下纵向输出。

12.如权利要求11所述适配多种接口光模块的方法，其特征在于，所述第一比特矩阵和所述第二比特矩阵分别通过写使能信号控制写信号的有效操作。

13.如权利要求11所述适配多种接口光模块的方法，其特征在于，所述第一比特矩阵和所述第二比特矩阵分别通过读使能信号控制读信号的有效操作。