CN1082288A

CN1082288A - 等时权标环用的枢纽和接口

Info

Publication number: CN1082288A
Application number: CN93107294A
Authority: CN
Inventors: 克劳德·巴颂; 杰恩·卡尔文内克; 法布瑞斯·瓦普雷肯
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1992-06-22
Filing date: 1993-06-14
Publication date: 1994-02-16
Anticipated expiration: 2013-06-14
Also published as: TW215509B; EP0575682B1; US5687356A; EP0575682A1; JPH0669941A; KR960014982B1; CA2092628C; KR940006372A; JPH0720125B2; ATE170351T1; CN1027214C; DE69226766T2; CA2092628A1; DE69226766D1

Abstract

一个具有多个端口用于将工作站连接到一个局域网的枢纽，它包含有对来自和去往工作站的、复用的输入和输出权标环数据充与等时数据流进行处理的集中逻辑电路。集中逻辑电路包含一个从权标环包数据流输入中恢复时钟的逻辑电路，用以输出再生的差分曼彻斯特编码数据和恢复的权标环时钟。还有一个循环帧发生器，接收一个从枢纽底板来的 125μs同步时钟(本地或远程)，并接收权标环时钟，以产生控制信号给每一端口。

Description

本发明一般地涉及远程通信，特别是涉及等时权标环（Token-Ring）用的枢纽和接口。

过去15年中，通信产业的发展趋势显然是试图在同一物理媒体上传输各种不同类型的数据，先是通过已有的电话网，在话音信号之上还可用调制解调器来传输计算机数据，再稍后，新设置的ISDN（综合业务数字网）原本就是设计除传输话音外还同等地传输计算机数据，并考虑到了图像通信。

相应地，终端用户设备也有明显的发展。现行的硬件往往易处理计算机数据、话音和图像这三种信号;根据已出版的技术刊物记载，相应的软件也在开发中。目前，工作站或个人计算机的特点在于备有保真声音、图像用的适配卡及小型盘的大容量存储器，等等。操作系统都将会能管理与同步各种信息数据，包括与等时信号（即以某个有规律的时间间隔为特征的信号）相关的声音、活动图像等信息数据。

所谓的“多媒体”大变革即将来临，它要求在网络/终端用户接口上有较宽的可用带宽。一些新的电信媒体正在出现（例如宽带ISDN），以满足那些要求，但进展还是相当慢的，并且价格很贵;所以，对终端用户需尝试在用户所连接的已有网络上利用多媒体的可能性。

尤其是，数千个局域网（LAN）已将遍及全球的各终端用户互连起来。它们之中，大量的网是权标环结构为特征的（IEEE 802.5标准）。

对于权标环结构，熟悉该技术方面的人们是周知的，并有许多书刊论及此主题，例如包括有Mark E.Miller的“局域网规约”（ISBN 1-55851-0990），J.Scott Haugdahl的“内权标环”（ISBN 0-939405-00-），William Stallings的“计算机通信手册”（ISBN 0-672-22665-00，0-02-948071-X和0-672-22666-9），它们的内容将在后面予以引用。

为了赋予这些已有的权标环局域网以多媒体能力，并在不冲击终端用户过去投资情况下向它们提供以必需的额外带宽，这意味有着下列的限制：

对已安装的线路应保持不变动，也就是说，在物理媒体上不容许增高信号频率（例如，大多数已安装的非屏蔽电话扭绞线对（UTP）仅能支持一个16Mbps的局域网信息量，并不能支持数据流的增加）;

有额外带宽储备的工作站应能与标准权标环相连接;

有额外带宽储备的设备，诸如枢纽，应能兼处理标准站和有额外带宽储备的工作站，并区别开这两种工作站;

所增加的带宽应能适应今天的图像压缩技术，以及将来（例如MPEG2）需要约6Mbps。

本技术领域的人员所想到的解决办法在于在16Mbps数据包上携带多媒体业务量，是利用了包括IEEE 802.5标准的权标环结构在内的权标环优先特性。

然而，这种解决办法是很差的，因为：

已知的各种图像压缩技术（DVI，MPEG1）通常需要恒定的1.5Mbps，所以，极大地限制了可能的多媒体工作站的数目，或者，对于给定数目的工作站，极大地限制了网络通信量;以及

对于具有很高要求的直至抖动控制方面（例如，电视会议中声音的嘴唇同步）的应用，显得难以支持。

为此，本发明的一个目的是提供一种方法，通过在网络/终端用户接口处增加可用带宽来赋予权标环局域网以多媒体能力。

本发明的另一个目的是提供一种这样的方法，亦即，它可与已安装的局域网的设备高度兼容。

本发明还有一个目的是利用以标环网络的星形连线布局来将信息资源放入一个枢纽和接口中，以使每个工作站除享有一个标准16Mbps权标环数据通道外，还对它提供一个专用的等时通道。

本发明包括一个枢纽，其特征是有几个端口，供各工作站连接到局域网使用。该枢纽包含有集中逻辑电路，用以处理复用的输入和输出权标环及来自和去往各工作站的等时数据流。

集中逻辑电路包含一个从输入的权标环数据包数据流中恢复时钟的时钟恢复逻辑，用以再生差分曼彻斯特（DM）编码数据和恢复权标环时钟。集中逻辑电路还包含一个循环帧发生器，它从枢纽底板上接收到一个125μs的同步时钟（是从一个枢纽内部时钟中本地产生的，或是从连接于枢纽的宽域网（WAN）同步信号中直接产生的），即权标环时钟，并产生出控制信号给每个端口。

每个端口是由一个端口传送接口和一个端口接收接口组成的。

从挂接在枢纽上的一个工作站来的数据，输入至端口接收接口。“去复用”的权标环包差分曼彻斯特编码数据连同一个恢复的选通时钟输出至下一个有源端口，特别是输出至其端口传送接口，同时，“去复用”的等时数据输出至枢纽内的一个接续开关上。

该接续开关接收枢纽本地时钟，保证在端口之间或者端口与枢纽之间，同枢纽底板进行等时信息量交换。

差分曼彻斯特编码数据连同端口传送接口中的权标环时钟、控制信号和等时数据被一起接收，并输出至与枢钮挂接的工作站上。

本发明特别是包括有一个枢纽，其特征在于，枢纽的几个端口可供各工作连接到局域网使用，该枢纽包含有：

一个本地时钟;

在每一端口上的一个接收接口和一个传送接口;

产生装置，用以产生由所述本地时钟再取样的等时信号;

“去复用”装置，设在所述的接收接口中，它对输入的、与包数据比特时间同步的、由等时数据和包数据混和组成的一个混合数据流进行“去复用”，分别形成一个与上述再取样等时信号同步的输入等时数据流及一个输入包数据流，

混合装置，设在所述的传送接口中，它将一个与上述再取样的等时信号同步的输出等时数据流和一个输出包数据流混合成一个与所述包数据比特时间同步输出的混合数据流。

环流装置，用以将上述输入和输出包数据流在权标环中进行环流;

转接装置，用以将上述输入和输出等时数据流从一个工作站转换到另一个工作站;

补偿装置对上述再取样等时信号与上述包数据比特时间之间不同步进行补偿，

本发明还包括一个接口，用以连到一个由输出和输入混合数据流组成的4bit/5bit编码链路上，该接口包含有：

一个接收逻辑电路和一个发送逻辑电路，所述的发送逻辑电路的输入是：

一个125μs的同步信号;

与上述125μs同步信号相同步的一个输出等时数据流;

一个权标环时钟;

与上述权标环时钟同步的一个输出包数据流;

发送逻辑的输出是与上述权标环时钟同步的上述混合数据流输出，而上述接收逻辑的输入是上述的输入混合数据流，其输出则是：

与上述125μs同步信号相同步的一个输入等时数据流;

与上述权标环时钟同步的一个输入包数据流;

由上述输出和输入混合数据流组成一个频率为8kHz的循环周期，它包含有整数个子循环，子循环的每一个由一个3符号字段后跟一个5符号字段组成，上述4bit/5bit编码链路中的比特时间是与上述权标环时钟周期一样的。

根据125μs同步信号，上述发送逻辑电路包括用于完成下列功能的装置：

对上述输出混合数据流中传送的当前子循环进行终止;

用一个在4bit/5bit编码和差分曼彻斯特编码中唯一可识别的模式、在125μs同步信号与新循环实际开始之间的编码延时和来自上述输出等时数据流的数据，填充上述连续的3符号的字段，以开始一个新的循环;

用来自上述输出包数据流的数据填充上述连续的5符号的字段;

上述接收逻辑电路包括：

识别装置，用以在上述输入混合数据流中识别上述唯一可识别模式的装置;

串接装置，根据识别结果用以将由上述连续的3符号的字段中提取出的数据串接上述的输入等时数据流、并将由上述连续的5符号的字段得出的数据串接上述的输入包数据流。

本发明的接口可在枢纽侧应用，或者在一个附加工作站侧应用。不过，供工作站侧应用的接口不需很复杂，其中的发送逻辑只需用来自其输出等时数据流的数据来填充连续的3符号的字段，而双符号HK和SP可保持不变动。

结合下列附图来阅读后面详细的叙述，可对本发明有更好的了解：

图1示出一个标准局域网装置;

图2表明依照本发明在一个枢纽/工作站接口上实际的比特流;

图3示出依照本发明在接口上的一个标称数据循环;

图4表明设置在枢纽中的一种集中逻辑电路;

图5示出了依照本发明在集中逻辑电路中一个循环帧发生器的详细构成;

图6是一个端口接收接口的详细示图;

图7是一个端口发送接口的详细示图。

所有各图中，相同的参考号表示同样的逻辑或同一种信号。

图1示出一个标准局域网装置：枢纽10提供两种不同类型的布局：它首先可以是一个独一的局域网，对连接到枢纽端口17上的其所属站11和12提供完全的通路（局域网星形布局）。它也可以起网间连接单元的作用，径由链路13和15（枢纽干线）接通至其它枢纽，或者经由端口17之一通至一个宽域网（WAN）。

当该枢纽插入一个权标环段时，链路13和15上的规约是一标准规约。在上面看到的等时数据流传输方面的规约，对于本发明并不重要。另外，需要指出，图1中的枢纽10表示的是一个带有可移动支架或叶片14的固定框架，但也可设置固定端口。每一叶片上端口的数目，对于本发明也同样地并不重要。

本发明利用星形连线布局将信息资源放入每个工作站和枢纽，以在枢纽/工作站接口16上除16Mbps数据通道之外还提供出一个专用的等时通道。

该接口是由和种通道类型复用的数字数据比特流组成的，通过它可提供出多样的业务。

这些通道类型是：

P通道，这是传统的数据包通道，按照802.5MAC规约运行;

D通道，这是供网络访问信令（NAS）用的一个64Kbps全双工数据包通道，例如通过本领域技术人员公知的Q.930规约系列（IS-DN兼容）;

B通道，这是一个全双工64kbps等时通道（ISDN兼容）;

C通道，这是1至144个的上述B通道之间任一种组合的通道。

所以，在接口上提供出两种类型的帧：

一个同步的时分复用（TDM）帧，它是由C和D通道的内容连同同步和控制信息一起时分复用得出的。每125μs产生出一次。

应用于P通道上的未有改变的802.5MAC帧格式。

所以，该接口可以说是一个“混合”型的。

现在，从图2上可看到枢纽/工作站接口16上的实际比特流的一种表示（下边的比特流）。它在这里可与标准权标环连接中枢纽/工作站接口上的实际比特流的表示（上边的比特流）相比较。这两种情况下的最小脉冲宽度为31.25ns（物理媒体上是72Mbps）。然而，在物理媒体上的编码不再是差分曼彻斯特（DM）编码，而是本领域的技术人员公知的4bit/5bit编码。因此，在接口上的最大可达到带宽变为4/5×32＝25.6Mbps;故而与标准权标环性能相比较，可有9.6Mbps供一个等时信息量应用。

从一种码到另一种码的变换编码可按照下表作出（为5数据比特而不是4数据比特）：

4bit/5bit 十进数

线路状态符号 Q 00000 00

I 11111 31

定界符号 J 11000 24

K 10001 17

T 01101 13

L 00101 05

数据符号 0 11110 30

1 01001 09

2 10100 20

3 10101 21

4 01010 10

5 01011 11

6 01110 14

7 01111 15

8 10010 18

9 10011 19

A 10110 22

B 10111 23

C 11010 26

D 11011 27

E 11100 28

F 11101 29

对于标准权标环的数据和本发明的等时权标环的数据，有着一对一的对应关系：即在差分曼彻斯特一4bit/5bit变换编码中，既没有加入比特，也没有舍弃比特。这就支持了每一块权标环信息、数据及诸如SD（起始定界符）和ED（终止定界符）的媒体访问控制。在标准权标环中定界是8bit的字符;在等时数标环中它们保持为8bit的字符。

图2中，作为从差分曼彻斯特（DM）编码变换到4bit/5bit（4b/5b）编码的一个例子，符号A、F、O、C、7被变换编码。同样信息量值的时帧从1.25μs缩短到5/8×1.25μs（TRP即“权标环数据包”字段）。空余的时帧便应用于等时信息（ISO即“等时”字段）。权标环包和等时数据的混合是由混和小数目的等时符号（3个）和小数目的权标环包符号（5个）来实现的;一个符号定义为半个字节，即4个数据比特（对差分曼彻斯特编码是媒体中的8比特时间，对4bit/5bit编码是5比特时间）。这样的一种混和可使变换编码中有最小的缓冲要求。

在接口16上的比特时间等于由通常的有源监测站提供的权标环段的比特时间。

在混合接口16上时分复用帧所需的125μs同步信号，当枢纽工作于独一状态时是来自一个本地枢纽时钟，当枢纽起网间连接单元的作用时则直接取自外部网络（WAN）的远程125μs同步信号。无论哪一种信源，相对于权标环比特时钟大致总是不同的，因而要求有关于图3所述的充分的措施。

在图3中，可看到混合接口中的一个标称循环。一个混合循环选定为由许多HSC（混合子循环）组成。一个标称循环包含有100个HSC。

每一HSC（又参见图2）包含一个ISO信息量周期和一个TRP信息量周期：一个3符号的ISO字段后面随着一个5符号的TRP字段。每一HSC的宽度是1.25μs。

混合循环的容差是+/-1HSC，这也就是分辨率：

在标称定时下，循环终止于HSC100;

在相对于权标环时钟为较快的125μs同步源下，循环终止于HSC99;

在相对于权标环时钟为较慢的125μs同步源下，循环终止于HSC101。

在出现125μs同步信号（如前面所述，是本地的或远程的）之后，循环在当时的HSC号（99、100或101）上终止，随后一个循环又以HSC1起始。

一个独特的4bit/5bit序列，即JK双符号，插入至HSC1中。这个独特序列用作一个定界符，以在8bit边界上校准混合数据流，并作为一个定界混合循环开始的标志。用符号（4bit/5bit代码符号）边界进行校准，每个符号由数标环比特时钟计时。

由于相对于权标环比特时钟而言，如上面所说明，125μs同步源可以是异步的，所以关于125μs同步信号出现与双符号JK插入之间的称为SP的实际延时信息，在混合循环（HSC1和HSC2）开始处流通，以使一个工作站能重建起精确的125μs定时。

于是，ISO字段/数据流以下列特性为特征：

C通道均置于HSC3至HSC98（C符号）。它们的粒度为64kbps（两个连续的C符号），并就格式观点（依照径由D通道信令的呼叫建立能力）来说，它们能以自144个64kbps通道至1个9.21Mbps通道的任一组合来分类。这就可以为个2.048Mbps的E1提供1.024Mbps的备份，或者容纳6个1.536Mbps的T1。

插入进HSC1的JK双符号具有不可比拟的特殊性，即使符号边界不知道时也如此。因而，它提供出符号边界，以及HSC和混合循环边界。

延时信息SP是个1字节信息，其高位符号（SP Hi）在HSC1中，其低位符号（SP Lo）在HSC2中。SP将对实际的125μs同步位置与插入的JK双符号位置之间的时间（数目可高至255）进行编码。

HSC99、HSC100和HSC101在它们的ISO字段中包含有空闲符号“I”。空闲符号的数目已选定得可在自HSC3起始至HSC98终止的C通道带宽内容纳进64kbps的整倍数。

在HSC2的ISO字段内的其余2个符号D，是用来传输信令通道的（D通道）。

在工作站的接收侧，“JK”定界符的检测用来实现字节边界校准，并识别混合循环的开始。

工作站的传送侧通过标志有同样的“JK”起始定界符的混合循环向枢纽送出混合信息（混和的TRP和ISO字段）。

一个传送混合循环的定时是以先前的接收混合循环的定时为基础的，延时以一个定数目的段比特时间。

枢纽端口的接收侧接收混合循环，其延时（相对于先前的枢纽传送混合循环）取决于正弦半周（lobe）长度和工作站传送时间。

于是，TRP字段/数据流以下列特性为特征：

任一权标环8bit字符被变换编码成数据字符，并映射入P符号（对于P通道）。

关于SD（起始定界符）和ED（终止定界符），如上面所说明，它们的比特数为8，在经由差分曼彻斯特一4bit/5bit变换编码后保持不变。

它们指明了权标环数据帧和权标边界，并映射入一个双符号（LX和TY），将SD又重校准在符号边界上，而不是HSC边界上。

给熟悉本技术方面的人们提醒一下，SD在差分曼彻斯特编码中是VvOVv000;这里，V是媒体中的一个“J”实际入侵，v是一个“K”入侵。然后，SD映射入由L符号随以X＝“ODDD”组成的4bit/5bit双符号，其中SD字段的最后3个比特（暂且设定于“000”）直接映射入“DDD”。

还要提醒一下，ED在差分曼彻斯特编码中是Vv1Vv1IE;这里，V是媒体中的一个“J”实际入侵，v是一个“K”入侵。然后，ED映射入由T符号随以Y＝“1DDD”组成的双符号，其中ED字段的最后3个比特（1IE）直接映射入“DDD”。

需要指出，仅当象上面所述用其它方法也能做到符号边界已知时，L和T符号才是独特无双的。

对于设置在可移动支架或叶片14（或者置入于枢纽中）上的集中逻辑电路的说明，可参见图4。图中示出一个具有等时能力的10个端口（如上面所述，端口数目实际上无关重要）的逻辑电路。

首先，它包含有一个时钟恢复逻辑电路42，其输入来自引线40上的叶片输入数据流，在输出引线400上再生出差分曼彻斯特编码数据，并在引线401上恢复出权标环时钟。本领域技术人员对此种时钟恢复逻辑电路是熟知的，它还配置有一个锁相环（PLL）型电路和一个再定时缓冲器。

一个循环帧发生器43通过引线402从枢纽底板上接收125μs的同步时钟（本地的或远程的），并通过引线401接收权标环时钟，从而在母线403上产生出控制信号，去往10个端口的每一个。需要指出，只当全部10个端口都连接到同一权标环段时，循环帧发生器功能才能够集中化。在集中逻辑电路必须支持不同权标环段上每个端口的接续时，这一功能须在每个端口上被复制。关于循环帧发生器43更详细的说明，给出于图5。

每一端口是由一个端口传送接口44和一个端口接收接口45组成的。

来自挂接于枢纽的一个工作站的数据，在引线404上成为输入，到达端口接收接口45。在引线406上输出TRP差分曼彻斯特编码数据，到达下一个有源端口，具体地到达其端口传送接口（端口2至8的逻辑电路在图4中未表示出），并在引线405上输出一个恢复的选通时钟，同时在引线407上输出ISO数据。关于端口接收接口45更详细的说明，给出于图6。

到达挂接于枢纽上工作站的数据从端口传送接口44经引线408输出。端口传送接口44从引线400上接收差分曼彻斯特编码数据，从引线401上接收权标环时钟，从母线403上接收控制信号，并从引线409上接收ISO数据。关于端口传送接口44更详细的说明，给出于图7。

从叶片上引线41输出的差分曼彻斯特编码数据。

最后，集中逻辑电路还包含有一个接续开关46。这接续开关接收引线412上的枢纽本地时钟，另外在叶片14中的整个集中逻辑电路上进行分配。ISO信息量与枢纽底板的交换通过引线410和411来保证。在端口之间或者在端口与枢纽之间的ISO信息量交换通过为每个端口复制的引线407和409来保证。在转换开关46之内的交换逻辑涉及交换实时数据流（例如电话交换）技术，它归于本领域普通技术人员的知识范畴之内。

循环帧发生器43的详细说明参看图5可以得知。该逻辑电路可以产生时间基准，以便在端口传送接口4中适当地混合ISO和TRP两个数据流。

引线401上的权标环时钟对一个符号CTR（计数器）55进行计时。该计数器以其3bit输出从0计数到7（参看图3可见，每一HSO为8个符号），在此输出上挂接有译码器510（对任一个HSC在其第8个符号期间给出有效输出505）、511（在第1个符号期间给出）、515（在第2个符号期间给出）和521（在第3个符号期间给出）。

引线505连接至一个再同步逻辑电路52，该再同步逻辑电路52上还馈入有引线401和4402上的权标环时钟和125μs同步时钟，其输出端输送出一个再同步HSO边界上的125μs时钟。这后一个信号使HSC计数器（CTR）53复位。

HSO CTR 53可在其7bit输出上从0计数至100（每个混合循环计数到101个HSC，可参见关于图3的说明），在此输出上挂接有译码器512（对于任一混合循环当HSC1期间在接口上给出有效输出）、516（当HSC99期间在接口上给出有效输出）、517（当HSC100期间在接口上给出有效输出）、518（当HSC101期间在接口上输出有效输出）和520（当HSC2期间在接口上给出有效输出）。依照上一段内容，在计数出98、99或100之后，进行复位。

从枢纽底板402来的、再同步125μs时钟与125μs同步时钟之间的延时，由方框CTR50和寄存器51中的逻辑电路进行计量，单位为权标环比特时间。CTR50实际上被后一时钟复位，由权标环时钟4401进行计时。在任何延时下由CTR50计数到的数值，于每个再同步125μs期间装入寄存器51，同时方框52的输出也是寄存器51的输入，提供闩锁功能。因而在8bit母线500上存在有确实的延时值;其中4个低位比特作为选择器524第一输入端的输入，4个高位比特作为选择器524第二输入端的输入。选择器524的第一输入由与门522的输出进行选通，选择器524的第二输入由与门523的输出进行选通。在一个混合循环内第1 HSC中的第3符号期间，与门522（译码器521和512的输出加给它）被打开，在第2 HSC中的第1符号期间，与门523（译码器511和521的输出加给它）被打开。

这两个与门的输出另在或门525处相“或”，因而引线501上的输出在第1 HSC的第3符号上和第2 HSC的第1符号上时被启动。所以，对于第2 HSC的第1符号期间的4个低位比特，以及对于第1 HSC的第3符号期间的4个高位比特，在母线502上存在有确定的延时值。

此外，译码器511和512的输出送至与门513处相“与”，因而与门513的输出506在第1 HSC的第1符号期间被启动;译码器515和512的输出送至与门51处相“与”，因而与门514的输出507在第1 HSC的第2符号期间被启动;译码器516、517和518的输出送至或门519处相“或”，因而或门519的输出508在一个混合循环的最后的第99、100或101（如果存在）HSC期间被启动;译码器511、515和521的输出送至或门54处相“或”，因而或门54的输出509在任一个HSC的头3个符号期间被启动。

这样，可以得知，循环帧发生器43在母线403上提供出如下的控制信息（并参见图3）：

引线505上可对HSC进行定界的信息;

引线506上可对一个混合循环中的J符号进行定位的信息;

引线507上可对一个混合循环中的K符号进行定位的信息;

引线508上可对一个混合循环中的I符号进行定位的信息;

引线509上可对各HSC内的ISO/TRP字段进行定界的信息;

引线501上可对一个混合循环中的SP符号进行定位的信息;

引线502上在一个混合循环中被定位的作为SP符号值的信息。

端口接收接口45的详细说明参看图6可以得知。该图的整个逻辑电路的作用如下：

在引线406（参照图4，它去往权标环中下一个有源端口的端口传送接口）上输出一个包数据流，这个包数据流或者是从具有等时能力的工作站来的混合数据流内元TRP字段中提取出的，或者直接是从一个标准工作站来的数据流;

在引线407（参照图4，它去往开关46）上输出一个等时数据流，这个等时数据流是从具有等时能力的工作站来的混合数据流内之ISO字段中提取出的。

对两种包数据流之一的选择是由一个复用器（MPX）600来实施的，复用器600由方框614中的一个自动模式检测逻辑在引线613上输出的一个信号来设定工作状态，下面要作较详细的说明。

来自一个工作站的数据从引线404上输入至再定时寄存器611和锁相环612。锁相环612的输出是引线405上的一个恢复出的稳定的选通时钟，它馈往整个端口接收接口45（参照图4，也馈往权标环中下一个有源端口的端口传送接口），特别是馈给再定时寄存器611。

于是，在再定时寄存器611的输出端出现一种无抖动的数据;按照上面所述，这数据直接输入至复用器600（应用于在枢纽端口上挂接标准工作站的情况），并馈入到一个NRZI译码器（本领域的技术人员对此是熟知的）610，以便也可以应用于具有等时能力工作站的情况（4bit/5bit编码采用NRZI码）。

NRZI译码器610的输出显然是NRZ数据，这数据输入至解串器609（串一并行变换）。解串变换后的数据馈至一个JK译码器608（10个并行比特），并馈至一个4bit/5bit译码器606（5个并行比特）。

利用本领域技术人员公知的措施，JK译码器608可以检测解串变换数据中双JK符号的存在情况。由于由引线405上的信号作JK译码器的时钟，所以这种检测是在每个比特时间上进行的。在差分曼彻斯特编码和4bit/5bit编码中，JK双符号都属一种独特的数据码结构，它被检测出时使译码器608的输出启动，去触发自动模式检测逻辑614，并使计数器605复位，以指明一个输入混合循环的开始，使得计数器605能分隔地传送出符号、HSC和ISO/TRP边界信息。

4bit/5bit译码器606将5bit符号变换成4bit输出。以JK检测结果为起始，每一5bit时间完成5bit符号的装入（根据计数器605的输出，装入至4bit/5bit译码器606）。然后，4bit符号馈送至方框604中的一个ISO数据再同步逻辑电路，以及方框615/603中的一个TRP数据再定时逻辑电路。

在方框604中，从JK检测结果开始的每一HSC的头3个符号是根据计数器605的输出装入方框604的;依照枢纽本地时钟412以恒定的速率均匀地扩张（对于ISO提取出的数据流，由于每混合循环有99至101个HSC，故速率在297至303符号之间，或即每125μs同步周期1188至1212个bit，相对于权标环时钟基准而言，这约为9.6Mbps），输出至引线407。

在方框615中，从JK检测结果开始的每一HSC的最后5个符号是根据计数器605的输出装入方框615的，再馈送至方框603;依照计数器605的输出以恒定的速率从方框615至方框603作均匀的扩张（对于TRP提取出的数据流，速率在495至505符号之间，或即每125μs同步周期1980至2020个bit，相对于权标环时钟基准而言，是准确的16Mbps）。

然后，出现在方框603输出上的4bit NRZ数据在方框602中串行化，再在方框601中作差分曼彻斯特编码。方框601的输出如前所述地馈出作为复用器600的两个输入之一;在后面要说明，根据自动模式检测逻辑，从两个输入中选择出单一个输入。

需要提醒一下，权标环工作站插入程序包含有5个阶段：

阶段0：正弦半周（lobe）测试

阶段1：监控器检测

阶段2：复制地址检测

阶段3：参与邻近通知（Neighbor-Notification）

阶段：查询初始化

本发明的自动模式检测在阶段0期间进行，在其阶段上保持不变。

当阶段0期间，在端口接收接口45上接收来自工作站的数据，然后绕通到端口传送接口44，馈回给工作站（本地环路）。

在阶段0的一开始时刻，各枢纽端口布口局成都能处理标准权标环工作站。

如果工作站确实是个标准工作站，则恢复标准插入程序。如果不是，则预期工作站能出许多相继的JK双符号，以便识别出它是一个等时工作站。方框614中的自动模式检测逻辑电路由引线412上的枢纽本地时钟计时;在该方框内时钟频率被分频，以得出250μs周期的时钟。JK译码器608的输出在这一时钟的时间窗内被检测。如果检测到许多个JK双符号，它给出了本领域技术人员所周知的意义，这意味着连接在枢纽端口上的工作站是个具有等时能力的工作站。依此，设定引线613上的输出信号。

在此情况下，枢纽将其各端口接口接续至等时组态，并开始每125μs向工作站送出一个JK符号。

工作站插入程序的其余部分是与标准权标环工作站一样的。尤其是，依据成功的本地环路测试，工作站送出一个5伏直流电压（幻像电流），去启动一个枢纽内部的继电器，并连接到环上。

需要指出，发送出JK符号时其顺序可以反转过来，枢纽可启始以bit/5bit编码的符号发送然后根据工作站的反应作出决定，使其各接口是否转换到标准权标环能力。

回到图4，在枢纽中设置有一些标准继电器，以使端口接收接口45同端口传送接口环通，并当给定的端口上滑挂接工作站时又使这两个端口旁通，以确保环的连续性。

在等时工作方面，其自动模式检测与枢纽的自动模式检测略有不同。在本发明环路测试中，如果工作站回收到许多发送出的JK双符号，则意味着该枢纽是一个标准权标环枢纽;在此情况下，工作站将其各接口转换至标准布局状态。

端口传送接口44的详细说明参看图7可以得知。

该接口由环内前方有源端口中恢复出的选通时钟405进行计时，特别是由其端口接收接口即引线412上的枢纽本地时钟进行计时，并受引线403上循环帧发生器43来的输入信号的控制，以及受同一端口中端口接收接口来的、引线613上的ISO/TRP信息的控制。在引线508上去往端口上所连接的工作站的数据，对于从环内前方有源端口来的、特别是从其端口接收接口来的包数据，其输入是呈现在引线406上的数据，而对于自转换开关46来的等时数据，其输入是呈现在引线409上的数据。

输入包中的差分曼彻斯特编码数据在方框700中被解串。检测出SD，从而在一条4bit母线上输出同步于字节边界的数据，还输出一条控制线以对每个来到的SD或ED指明在母线上是否存在一个“专门的”非二进制值，并输出一个4bit时间周期的时钟。

所以，在方框700和缓冲器701之间的母线上，有着一个均匀的包数据流。缓冲器701是FIFO（先入先出）类型的，从缓冲器701上输出的数据，对于一个混合循环的TRP字段是5个链接的4bit符号速率的数据，这一工作的实现可依靠引线505上关于HSC边界的信息。

现在，再看FIFO缓冲器703，到达引线409上的等时数据由引线412上的枢纽本地时钟进行闩锁，并对于一个混合循环的ISO字段输出3个链接的4bit符号速率的数据，它再同步于引线405上恢复的选通时钟。

取样逻辑电路705适应于循环帧发生器43来的信号与端口电平上权标环时钟之间的相位差（该相位差来源于这样的情况：循环帧发生器43使用的来自引线401的权标环时钟是从集中逻辑电路14的“环入”输入40中恢复出的，而端口传送接口44使用的权标环时钟是从前方的有源端口接收接口45中恢复出的，这导致一个须予以校正的随机的相位差）。

复用器（MPX）70可依照循环帧发生器43来的信号再建定个混合循环，或者用包数据（TRP场）、等时数据（ISO场），或者用ISO字段中的SP值（根据引线502上的信息），去填充输出数据流。

然后，在方框706中将复用的4bit符号作bit/5bit编码。完成SD和ED的编码（参见关于图3的说明）。5bit的输出加至一个通常的解串器方框707的输入端。经过方框708逻辑电路的作用，串行数据流再编码成NRZI码。

在两个数据流（再建的混合数据流和未改变的权标环包数据流）之间选择其一，是在引线613上的信号设定复用器（MPX）709工作状态下完成的（自动模式检测）。

在等时工作站方面，其传送接口和接收接口是与相应的枢纽中叙述的那些相一样的，只是不需要循环帧发生器，这是因为，枢纽是在混合循环内控制ISD字段的填充。

本领域的技术人员显然可知：

在枢纽内引线402上125μs同步时钟或者是通过将例如引线412上出现的枢纽本地时钟进行分频来产生，或者是从连接在枢纽上的一个远程WAN提供的同步领事中提取出。

枢纽本地时钟，例如在引线412上呈出一种本地时钟，最好能有40ns的周期。也可以选定快一些的时钟，由上可见，以便较好地处理等时数据流。选择较慢的时钟则可节省费用。

对于一些集中卡，去往和来自转换开关46的输入和输出410/411是在枢纽中由另一种作用原理进行处理的，它能在任一枢纽端口到另一个其它端口之间的切换等时数据流，或者在一个枢纽端口与远程枢纽内的另一个端口（它们通过例如以100Mbps速率为特征的干线进行连接）之间切换等时数据流。

对一个权标环的物理连接已经可以用市场上有供应的芯片组来实现（例如芯片TMS 38054及其系列）。

除了在一个工作站插入程序一开始要求“发送出许多连续的JK双符号”特性之外，对于等时枢纽和工作站两者的所有特性都允许直接应用一种标准的和已可供应用软件，诸如P通道（包数据流）上的802.5MAC规约，以及例如D通道（对于等时数据流是控制通道）上的Q.930规约族。

本发明的等时枢纽能处理具有集中逻辑电路的支架或叶片，该集中逻辑电路的特征是有或没有等时能力。

本发明虽然以一个特定实施例来叙述，但此叙述可充分提供出一些其它类型的本发明方便的实施例。

Claims

1、一种具有几个端口(17)用于将工作站(11，12)连接至一个局域网(LAN)的枢纽(10)，它包含有：

一个本地时钟(412)；

每一端口上的一个接收接口(45)和一个传送接口(44)；

所述枢纽的特征在于，它包括有：

产生装置，用于产生由所述本地时钟再取样的等时信号(402)；

“去复用”装置，在所述接收接口中用以输入的、同步于包数据比特时间、由等时数据与包数据混和组成的一个混合数据流(404)进行“去复用”，使之分别“去复用”成同步于所述再取样等时信号的一个输入等时数据流(403)，以及一个输入包数据流(406)；

混合装置在所述传送接口中用以对同步于所述再取样等时信号的一个输出等时数据流(409)与一个输出包数据流(406)进行混和，使它们混和成一个与所述包数据比特时间同步输出的混合数据流(408)；

环流装置，使所述的输入和输出包数据流在一个权标环中环流；

转接装置(46)将所述的输入和输出等时数据流从一个工作站转换到另一个工作站；

补偿装置(43)，对所述再取样等时信号与所述包数据比特时间之间的不同步进行补偿。

2、按照权利要求1的枢纽，其特征在于，它包括产生装置从一个连接于所述枢纽的宽域网（WAN）上的同步信号中产生出所述等时信号。

3、按照权利要求1或权利要求2的枢纽，其特征在于，它包括判定有装置（614），用以在每个端口上确定所连接的工作站是否具有处理所述混合数据流的能力，如果没有，则转换其接收接口和传送接口的布局，以使得与所述工作站只交换包数据。

4、用以连接到由输出混合数据流（408）和输入混合数据流（404）组成的一个4bit/5bit编码链路上的接口，其特征在于包括：

一个接收逻辑电路（45）和一个发送逻辑电路（44），所述发送逻辑电路的输入是：一个125μs的同步信号（402），一个输出的等时数据流（409），一个权标环时钟（405），以及一个与所述权标环时钟同步的输出包数据流（406）;而其输出为所述的输出混合数据流;

所述接收逻辑电路的输入是所述的输入混合数据流，其输出是：一个同步于所述125μs同步信号的输入等时数据流（409），一个同步于所述权标环时钟的输入包数据流（406）;由所述的输出和输入混合数据流组成一个循环，重复频率为8KHz，它包含有整数个子循环，每一子循环由一个3符号的字段随以一个5符号的字段组成，在所述4bit/5bit编码链路中的比特时间是与所述权标环时钟周期一样的;

依据125μs同步信号，所述的发送逻辑电路包含具有如下功能的装置：终止在所述输出混合数据流中发送当前的子循环;通过用4bit/5bit和差分曼彻斯特编码中唯一可识别的模式，在125μs同步信号与新循环的实际开始之间的编码延时，和来自所述输出导时数据流的数据填充所述连续的3符号的字段，和用来自所述输出包数据流填充所述连续的5符号的字段，以开始一个新的循环，

所述接收逻辑电路包括：在所述输入混合数据流中用以识别以唯一可识别模式的装置;依据识别，将由所述连续的3符号的字段中提取出的数据链成所述输入等时数据流，以及将由所述连续的5符号的字段中提取出的数据链接成所述输入包数据流的装置。

5、按照权利要求4的接口，其特征在于它还包含下列装置：在所述接收逻辑电路中，从所述唯一可识别模式的输入混合数据流内所述的识别中产生出所述的125μs同步信号的装置;以及在所述发送逻辑电路，通过用所述唯一可识别模式的一个复制、在所述接收逻辑电路内的所述的混合数据流中的输入编码延时和来自所述输出等时数据流的数据填充所述连续的3符号的字段，以开始一个新循环的装置。