CN103124195A - 一种光纤通道链路速度协商的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光纤通道链路速度协商的实现方法，该方法包括以下步骤：1)第一通信设备向第二通信设备发送速度协商信号并进行信号同步；2)第二通信设备与第一通信设备取的信号同步后进行速度协商主控；3)第二通信设备与第一通信设备完成速度协商主控后进行协商跟随；4)第一通信设备与第二通信设备退出协商过程进行正常通信。本发明提供了一种可实现FC设备的链路速度协商功能、可增强FC接口电路的适应性、灵活性以及通信效率的光纤通道链路速度协商的实现方法。

Description

一种光纤通道链路速度协商的实现方法

技术领域

本发明属于通信领域，涉及一种速度协商方法，尤其涉及一种光纤通道链路速度协商的实现方法。

背景技术

光纤通道是新一代网络和总线技术，光纤数据总线有抗干扰能力强和传输速度高的特点，在航空机载网络中使用光纤数据总线已经成为航空器发展的趋势。现有的FC设备或端口使用的FC-2层协议处理电路一般都支持多种传输速率(如1Gbps、2Gbps、4Gbps等)，而对属于FC-FS协议可选内容的速度协商多不支持。这样，在端口或设备接入FC网络时就需要事先与对方端口约定传输速率，双方传输速率一致才能建立正常通信，使用非常不方便。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可实现FC设备的链路速度协商功能、可增强FC接口电路的适应性、灵活性以及通信效率的光纤通道链路速度协商的实现方法。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种光纤通道链路速度协商的实现方法，其特殊之处在于：所述光纤通道链路速度协商的实现方法包括以下步骤：

1)第一通信设备向第二通信设备发送速度协商信号并进行信号同步；

2)第二通信设备与第一通信设备取的信号同步后进行速度协商主控；

3)第二通信设备与第一通信设备完成速度协商主控后进行协商跟随；

4)第一通信设备与第二通信设备退出协商过程进行正常通信。

上述步骤1)的具体实现方式是：

1.1)设置第一通信设备以及第二通信设备的收发速率列表，所述是速率列表由低速率到高速率循环发送原语信号；

1.2)第一通信设备的发送端按照第一通信设备发送速率列表循环变换传输速率发送原语；

1.3)第二通信设备的接收端接收来自第一通信设备所发送的原语并取得同步速度协商信号。

上述步骤1.3)的具体实现方式是：

所述第二通信设备的接收端以比第一通信设备的发送端快至少5倍的循环频率按照接收速度列表变换接收速率，寻找来自第一通信设备的能够取得同步的信号。

上述步骤2)的具体实现方式是：

2.1)第一通信设备的发送端与第二通信设备的接收端其支持的最高速率开始传输，并按照速度列表循环递减变换速率，当大速率传输失败时递减为小速率进行传输；

2.2)第二通信设备的接收端收到来自第一通信设备的发送端所发来的传输速率后进行判断，若第二通信设备的接收端的传输速率低于第一通信设备的发送端所发来的传输速率或是以相同的速率传输，第二通信设备的接收端取得与第一通信设备的发送端的同步；若第二通信设备的接收端速率大于第一通信设备的发送端所发来的传输速率，则执行步骤3)。

上述步骤3)的具体实现方式是：

3.1)第二通信设备的发送端向第一通信设备的接收端发送第二通信设备的接收端的速率传输原语；

3.2)如果第二通信设备的接收端所传输的速率与第一通信设备发送端所传输的速率不一致，则同步失败，并执行步骤3.3)；

3.3)第一通信设备接收端递减接收速率寻找与第二通信设备的接收端的同步，直至第二通信设备发送端和第一通信设备接收端同步。

本发明的优点是：

本发明所提供的光纤通道链路速度协商的实现方法是实现了FC-FS协议所描述的速度协商算法，作为支持两种或两种以上(最多4种)传输速率的FC-2层协议处理电路的配套电路，使得FC端口或设备之间可通过电路“协商”，从而使双方的通信自动达到所支持得最快传输速度。本发明协商过程无须软件干预，启动后完全由硬件自主完成速率协商。使用本发明所提供的光纤通道链路速度协商的实现方法能够改变FC-2层协议处理电路只能按照固定单速率实现的模式，增强了FC接口电路的适应性、灵活性以及通信效率的最大化。本发明已经经过FPGA和硅验证，完全可实现。使用FC链路速度协商电路作为多速率FC-2层协议处理电路的外围电路，使FC端口或设备支持了速度协商协议，网络上的各个端口或设备的之间可通过“协商”，使双方自动以所支持得最快传输速度建立通信。

附图说明

图1是本发明所提供的速度协商状态机的状态转换示意图；

图2是本发明所采用的链路速度协商电路及FC-2层协议处理电路。

具体实施方式

本发明的基本原理是在通信双方的端口电路中实现相同的协商算法，并在建立正式通信之前，通过运行算法中规定的状态机，在端口间按照支持的速率列表由低速率到高速率循环发送原语信号，尝试同步并检测接收信号、记录速率状态，最终确定双方能够建立通信的最高速率，完成速度协商。

FC链路速度协商电路包括速度协商执行电路单元和一个和集线器及多路选择单元。速度协商执行电路单元包括协商算法主状态机及其外围单元；集线器及多路选择单元集中了到FC-2层协议处理电路和来自FC-2层协议处理电路的执行速度协商所需要的所有控制信号及状态信号，同时使用了多路选择器控制输出，以在速度协商执行过程中暂时切换FC-2层协议处理电路部分信号的控制权到速度协商执行电路单元。

以下对各部分电路的实现进行详细描述。

速度协商执行电路单元是核心模块，包括实现执行速度协商算法的速度协商状态机及发送/接收速率列表循环单元、看门狗定时器等必要的控制电路，各个单元的工作过程围绕主状态机的状态变化进行。协商算法主状态机包括sm_reset状态、set_up状态、wait_for_sig状态、signal_got状态、neg_master_21状态、neg_master_26状态、neg_master_27状态、neg_master_29状态、neg_master_2A状态、neg_master_2c状态、neg_follow_30状态、neg_follow_31状态、neg_follow_33状态、neg_follow_34状态、success_1状态和success_2状态，共16个状态。其中：

sm_reset状态和set_up分别为上电和准备状态。

wait_for_sig以及signal_got状态实现速度协商算法的Wait_for_signal阶段(阶段一)，称为等待信号阶段。在此阶段，速度协商执行电路单元首先设置设备的收发速率分别为其所支持的最大值，然后在发送端按照其发送速度列表循环变换传输速率发送原语(OLS/NOS)，以使对方设备的接收端能够取得同步；在设备的接收端则以比发送端快至少5倍的循环频率按照接收速度列表变换接收速率，寻找来自对方的能够取得同步的信号。找到信号并同步成功后，记录此时的接收速度并转到下一阶段。

neg_master_21、neg_master_26、neg_master_27、neg_master_29、neg_master_2A以及neg_master_2c实现速度协商算法的Negotiate_master阶段(阶段二)，称为协商主控阶段。在此阶段，速度协商执行电路单元控制设备发送端和接收端以其支持的最高速率开始传输，并按照速度列表循环递减变换速率(仅当较大的速度失败时，才会尝试较小的速度)。发送端在每个速率传输期间都停留相当长的时间以便对方设备能够在其发送端跟随此速率，以反馈给协商主控设备。若对方设备正确跟随速率或是也在以主控模式以同样的速率传输，本地接收端将取得同步，此时若接收端速率大于、等于发送端速率或接收端速率等于发送端支持的最大速率，速度协商执行电路单元控制设备将协商主控身份释放给对方设备，状态机转到下一阶段。在此阶段还会启动看门狗定时器，用来监测尝试同步的时间，如果超时，则控制状态机返回阶段一重新开始。

neg_follow_30、neg_follow_31、neg_follow_33和neg_follow_34状态实现速度协商算法的Negotiate_follow阶段(阶段三)，称为协商跟随阶段。在这一阶段，速度协商执行电路单元尝试在接收端寻求同步，并在发送端跟随接收端的速率传输原语。如果同步丢失，接收端会以另一个接收速度寻找同步，此时发送端速率会被调整来跟随新的接收端速度。在接收端取得同步后会测试接收端速率的稳定性。满足稳定性测试的时间要求时，发送端和接收端已经匹配，此时进入下一阶段。协商跟随阶段与阶段二使用同一个看门狗定时器，如果丢失同步导致定时器超时，则应返回阶段一。

success_1和success_2状态实现速度协商算法的Normal operation(阶段四)，成为普通操作阶段。此阶段标志速度协商被成功执行，并且结果有效，此时可以退出协商并初始化FC端口状态机(PSM)，进入正常通信。

速度协商状态机的状态转换图如图所示。

集线器模块集中了接入了来自FC-2层协议处理电路的执行速度协商所需要的信号，并把相关的控制信号、状态信号接出速度协商电路。在执行速度协商时，集线器模块通过控制多路选择器暂时接管FC-2层协议处理电路的部分信号，以使速度协商执行电路单元能够控制设备的发送端、接收端的启动、禁止以及速率的变换。

由集线器及多路选择单元输出到协商算法主状态机的控制信号SpeedNegControl控制速度协商的启动，当此信号被置位时，标识速度协商被请求。

由协商算法主状态机输出到集线器及多路选择单元的状态信号SpeedNegStatus反映速度协商的过程及状态，其各位的定义及意义如下。

bit[19]-bit[16]：表示设备的速度可为2n-16Gbps，只读。例如，当位16和位17设置为高时，则设备可支持1Gbps和2Gbps的速度。

bit[3]：速度协商结果有效位，只读。当该位为高时，表示速度协商的结果有效。

bit[2]-bit[1]：速度协商结果位，只读。表示速度协商的结果，仅当位bit[3]为高时有效(高)。

bit[0]：速度协商忙位，只读。当该位为高时，表示当前正在进行速度协商处理。

其它位保留。

使用了速度协商电路和FC-2层协议处理电路的FC设备，需按照以下步骤执行速度协商：

1)确保FC-2层协议处理电路的端口状态机(PSM)处于离线状态；

2)将协商使能控制信号SpeedNegControl置1，启动速度协商开始。

3)读取状态信号SpeedNegStatus的bit[0]，其值为1表示速度协商正被执行；

4)再读取到状态信号SpeedNegStatusbit[0]为0时，读取状态信号SpeedNegStatus的bit[3]，为1时表示协商过程已经完成，且结果有效；若为低则表示速度协商过程失败，必须返回步骤1，重新开始；

5)速度协商完成后，读取状态信号SpeedNegStatus的bit[2:1]，获得协商结果；

6)将结果写入FC-2层协议处理电路的链路控制寄存器的收发通道传输速率控制位。

7)将协商使能信号SpeedNegControl的置0，关闭速度协商；

8)FC-2层协议处理电路的端口状态机(PSM)上线，按照协商后配置的速率进入正常工作。

Claims (5)

1.一种光纤通道链路速度协商的实现方法，其特征在于：所述光纤通道链路速度协商的实现方法包括以下步骤：

1)第一通信设备向第二通信设备发送速度协商信号并进行信号同步；

2)第二通信设备与第一通信设备取的信号同步后进行速度协商主控；

3)第二通信设备与第一通信设备完成速度协商主控后进行协商跟随；

4)第一通信设备与第二通信设备退出协商过程进行正常通信。

2.根据权利要求1所述的光纤通道链路速度协商的实现方法，其特征在于：所述步骤1)的具体实现方式是：

1.1)设置第一通信设备以及第二通信设备的收发速率列表，所述是速率列表由低速率到高速率循环发送原语信号；

1.2)第一通信设备的发送端按照第一通信设备发送速率列表循环变换传输速率发送原语；

1.3)第二通信设备的接收端接收来自第一通信设备所发送的原语并取得同步速度协商信号。

3.根据权利要求2所述的光纤通道链路速度协商的实现方法，其特征在于：所述步骤1.3)的具体实现方式是：

所述第二通信设备的接收端以比第一通信设备的发送端快至少5倍的循环频率按照接收速度列表变换接收速率，寻找来自第一通信设备的能够取得同步的信号。

4.根据权利要求3所述的光纤通道链路速度协商的实现方法，其特征在于：所述步骤2)的具体实现方式是：

2.1)第一通信设备的发送端与第二通信设备的接收端其支持的最高速率开始传输，并按照速度列表循环递减变换速率，当大速率传输失败时递减为小速率进行传输；

2.2)第二通信设备的接收端收到来自第一通信设备的发送端所发来的传输速率后进行判断，若第二通信设备的接收端的传输速率低于第一通信设备的发送端所发来的传输速率或是以相同的速率传输，第二通信设备的接收端取得与第一通信设备的发送端的同步；若第二通信设备的接收端速率大于第一通信设备的发送端所发来的传输速率，则执行步骤3)。

5.根据权利要求4所述的光纤通道链路速度协商的实现方法，其特征在于：所述步骤3)的具体实现方式是：

3.1)第二通信设备的发送端向第一通信设备的接收端发送第二通信设备的接收端的速率传输原语；

3.2)如果第二通信设备的接收端所传输的速率与第一通信设备发送端所传输的速率不一致，则同步失败，并执行步骤3.3)；

3.3)第一通信设备接收端递减接收速率寻找与第二通信设备的接收端的同步，直至第二通信设备发送端和第一通信设备接收端同步。

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