CN101777966A - 一种千兆以太网扩展实时数据通道的方法 - Google Patents

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Abstract

一种千兆以太网扩展实时数据通道的方法，具体设计一个9B/10B码表，使每个9B数据对应一个独立的10B编码；在发送端将扩展的125Mbps实时数据通道的每1B数据与1000Mbps的以太网数据中每8B数据对应叠加，构成9B数据，通过查找9B/10B码表获得一个唯一对应的10B编码，该10B编码的线路传输速度仍然是1.25Gbps，与标准千兆以太网兼容，可以在原有的光纤线路上传输；接收端接收到10B编码后，根据通过查找同样的9B/10B码表，获得9B编码，即可恢复1000Mbps的以太网数据和扩展通道的125Mbps实时数据。将8B/10B编码改进为(8+1)B/10B编码，从而扩展出一个最高速度可达125Mbps的实时数据通道。

Description

一种千兆以太网扩展实时数据通道的方法
技术领域
本发明涉及一种在千兆以太网上扩展实时数据通道的方法，属于通信与信息系统类网络传输技术领域。
背景技术
千兆以太网(GbE，Gigabit Ethernet)已经获得从桌面到城域网的广泛应用。为了解决新兴包交换网络与目前仍大量运行着的传统时分复用(TDM)电路交换网络的并存和融合问题，通过TDM网络传输Ethernet信号的Ethernet over TDM技术和通过Ethernet网络传输TDM信号的TDM over Ethernet技术，都已被开发出来并获得应用。Ethernet over TDM技术实现成本过高，因为TDM网络本身就有技术复杂、造价高的缺点，而Ehernet over TDM专用芯片的售价也相当昂贵。TDMover Ethernet技术是在异步的以太网中传输同步的TDM实时数据，需要采用大缓存和复杂的排序算法来处理以太网的随机延时、丢包等带来的TDM数据和时钟的丢失问题，会严重影响TDM信号的实时性，而数据处理的复杂，也导致系统稳定性较差、开发周期长且成本高。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种千兆以太网扩展实时数据通道的方法，该方法通过改进8B/10B信道编码方案，将125Mbps时分复用(TDM)数据叠加到1000Base-SX/LX千兆以太网上，经原有光纤信道传输，适用于IP网络和传统TDM网络的综合接入。
技术方案：本发明提出的GbE+TDM技术，利用特殊的编码方法，将125Mbps的实时数据叠加到线速率为1000Mbps的以太网信号上，合成后的数据流仍然是1.25Gbps，与标准GbE信号兼容，可以在原有的光纤线路上传输。该技术既可以实现GbE和TDM信号的同时传输，又保持了各自的独立性，对TDM信号无任何附加延时，还能利用已有的GbE网络设备，是一种技术合理、实现成本低且系统稳定可靠的方案。
该方法通过改进千兆以太网的8B/10B编码方案，在保证改进后的10B编码中“0”和“1”的总数不超过6，连续的“0”和“1”不超过5的前提下，将8B/10B编码改进为(8+1)B/10B编码，从而扩展出一个最高速度可达125Mbps的实时数据通道；
具体设计一个9B/10B码表，使每个9B数据对应一个独立的10B编码；在发送端将扩展的125Mbps实时数据通道的每1B数据与1000Mbps的以太网数据中每8B数据对应叠加，构成9B数据，通过查找9B/10B码表获得一个唯一对应的10B编码，该10B编码的线路传输速度仍然是1.25Gbps，与标准千兆以太网兼容，可以在原有的光纤线路上传输；接收端接收到10B编码后，根据通过查找同样的9B/10B码表，获得9B编码，即可恢复1000Mbps的以太网数据和扩展通道的125Mbps实时数据。
1)计算证明有足够的10B可用码型，对于全部的8B的数据来说，需要256*2＝512种10B独立编码，另外8B/10B编码方案中，还有12个控制字符(K28.5，K28.1，K28.7等)，所以共需要536种编码；经计算，10B编码中“0”和“1”的总数不超过672种，其中有5个及5个以上连“0”和连“1”的编码为60种(表1)，672-60＝612.612＞536，表明有足够的可用码型支持(8+1)B/10B的完全重新编码；
2)设计出一种与标准8B/10B编码兼容的(8+1)B/10B编码方案，其中，512种数据编码仅有72种与标准不同，24种控制编码则与标准8B/10B完全相同(表2)。(具体设计的9B/10B码表见表2。)
3)提出了一种便于实现的光纤传输系统
在发送端的实现过程为：
①首先对输入的1.25Gbps标准GbE信号进行串/并转换，使之成为10路并行的125Mbps信号，经标准10B/8B转换，得到8路125Mbps的GbE纯数据；
②对输入的125Mbps的TDM(实时数据)信号，经串行扰码器平衡其中的“0”和“1”；
③将8路并行的GbE数据与1路串行的TDM实时数据合并，形成并行的9位地址，读取已储存在ROM中的(8+1)B/10B编码表(表2)对应数值，即可完成转换；
④转换得到的10B并行数据，经并串转换，重新得到1.25Gbps信号，该信号已是GbE+TDM——在千兆以太网上叠加了125Mbps实时数据；
⑤将该1.25Gbps的GbE+TDM信号送入标准GbE物理层光纤线路，传送出去，接收端的过程是发送端的逆过程。
有益效果：本发明提出的千兆以太网8B/10B编码改进方案，实现了(8+1)B/10B编码，从而将最高可达125Mbps的实时数据叠加到GbE上，扩展出一个实时数据通道；扩展后的数据流仍然是1.25Gbps，与标准GbE信号兼容，可以在原有的光纤线路上传输。该技术能利用已有的GbE网络设备，实现GbE和实时数据的同时传输，并保持各自的独立性，对实时数据信号无任何附加延时，还是一种技术合理、实现成本低且系统稳定可靠的方法。
附图说明
图1是本发明千兆以太网扩展实时数据通道的光纤传输系统的原理图。
具体实施方式
本发明提出一种在标准干兆以太网光纤传输线路上增加实时数据通道的方法。该方法改进目前的8B/10B编码方案，使每个8bits以太网数据对应两个独立的10bits编码，在发送端用最高可达125Mbps的实时数据流来对其进行选择，数据流中的“1”和“0”分别对应一组独立的10bits编码，在接收端根据同样的规则解码，即可恢复出GbE和125Mbps的实时数据，实现GbE+TDM的同时独立传输。为了保证合成的1.25Gbps码流的直流平衡，可以预先对125Mbps的数据流串行扰码，以平衡其中的“0”“1”个数，并选择10B编码中“0”和“1”差别小的码型，每个8bits以太网数据对应的两个独立的10bits编码，可以都是5个“0”，或者一个是4个“0”，另一个是6个“0”，从而满足其“0”、“1”个数统计平衡的要求。
本发明的关键技术如下：
1)计算证明有足够的10B可用码型。对于全部的8B的数据来说，需要256*2＝512种10B编码，另外8B/10B编码方案中，还有12个控制字符(K28.5，K28.1，K28.7等)，所以共需要(512+12*2)＝536种编码。经计算， C 10 4 = 210 , C 10 5 = 252 , C 10 6 = 210 , 210+252+210＝672，即10B编码中含有4、5和6个1的编码共有672种。536＜672，单从编码总数上看，可以找到足够的合适码型。
但是为了防止5个及5个以上“0”或“1”连在一起的情况出现，还要作进一步分析，具体计算结果见表1。由表1可知，在672种编码中，有5个及5个以上连“0”和连“1”的编码为60种，672-60＝612.612＞536，表明有足够的可用码型，能够支持(8+1)B/10B的完全重新编码。
表1 10B编码及其连‘1’和连‘0’情况
2)设计出一种与标准8B/10B编码兼容的(8+1)B/10B编码方案。其中，512种数据编码仅有72种与标准不同，24种控制编码则与标准8B/10B完全相同，具体结果见表2。从表2可以看到，所有编码中连“0”和连“1”的个数都没有超过4个，达到了设计要求。
3)提出了一种便于实现的光纤传输系统。具体结构见图1，在发送端的实现过程为：①首先对输入的1.25Gbps标准GbE信号进行串/并转换，使之成为10路并行的125Mbps信号，经标准10B/8B转换，得到8路125Mbps的GbE纯数据；②对输入的125Mbps的TDM(实时数据)信号，经串行扰码器平衡其中的“0”和“1”；③将8路并行的GbE数据与1路串行的TDM实时数据合并，形成并行的9位地址，读取已储存在ROM中的(8+1)B/10B编码表对应数值，即可完成转换；④转换得到的10B并行数据，经并串转换，重新得到1.25Gbps信号，该信号已是GbE+TDM——在千兆以太网上叠加了125Mbps实时数据；⑤将该1.25Gbps的GbE+TDM信号送入标准GbE物理层光纤线路，传送出去。
接收端的过程是发送端的逆过程，不再赘述。需要强调的是，系统中串/并、并/串转换器(SerDes)的采用，不仅降低了处理电路的速度，也方便了GbE和TDM信号的合成和分离，仅须将其巧妙地作为多路并行地址(在发送端合成时)或数据(在接收端分离时)中的一路即可。
表2为1种(8+1)B/10B编码表
Figure G2010100172194D00061

Claims (2)

1.一种千兆以太网扩展实时数据通道的方法，其特征在于
该方法通过改进千兆以太网的8B/10B编码方案，在保证改进后的10B编码中“0”和“1”的总数不超过6，连续的“0”和“1”不超过5的前提下，将8B/10B编码改进为(8+1)B/10B编码，从而扩展出一个最高速度可达125Mbps的实时数据通道；
具体设计一个9B/10B码表，使每个9B数据对应一个独立的10B编码；在发送端将扩展的125Mbps实时数据通道的每1B数据与1000Mbps的以太网数据中每8B数据对应叠加，构成9B数据，通过查找9B/10B码表获得一个唯一对应的10B编码，该10B编码的线路传输速度仍然是1.25Gbps，与标准千兆以太网兼容，可以在原有的光纤线路上传输；接收端接收到10B编码后，根据通过查找同样的9B/10B码表，获得9B编码，即可恢复1000Mbps的以太网数据和扩展通道的125Mbps实时数据。
2.根据权利要求1所述的一种千兆以太网扩展实时数据通道的方法，其特征在于该方法具体如下：
1)计算证明有足够的10B可用码型，对于全部的8B的数据来说，需要256*2＝512种10B独立编码，另外要加上12个控制字符，共需要536种编码；经计算，10B编码中“0”和“1”的总数不超过6，连续的“0”和“1”不超过5的编码为612种，能支持(8+1)B/10B的完全重新编码；
2)设计出一种与标准8B/10B编码兼容的(8+1)B/10B编码方案，其中，512种数据编码仅有72种与标准不同，24种控制编码则与标准8B/10B完全相同；
3)提出了一种便于实现的光纤传输系统
在发送端的实现过程为：
①首先对输入的1.25Gbps标准GbE信号进行串/并转换，使之成为10路并行的125Mbps信号，经标准10B/8B转换，得到8路125Mbps的GbE纯数据；
②对输入的125Mbps的TDM信号，经串行扰码器平衡其中的“0”和“1”；
③将8路并行的GbE数据与1路串行的TDM实时数据合并，形成并行的9位地址，读取已储存在ROM中的(8+1)B/10B编码表对应数值，即可完成转换；
④转换得到的10B并行数据，经并串转换，重新得到1.25Gbps信号，该信号已是GbE+TDM——在千兆以太网上叠加了125Mbps实时数据；
⑤将该1.25Gbps的GbE+TDM信号送入标准GbE物理层光纤线路，传送出去，接收端的过程是发送端的逆过程。
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