CN1890572A - 支持用于以太网的sdh/sonet aps桥接选择器功能 - Google Patents

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Abstract

提供了以太网自动保护交换(APS)桥接选择器，用于支持以太网中的SDH/SONET APS标准功能。按照一个实施例，提供以太网APS桥接选择器，以用于多个物理层(PHY)硬件设备的桥接、选择器和切换功能。以太网APS桥接选择器提供对任何媒体接入控制(MAC)硬件到PHY接口/互联的支持。以太网APS桥接选择器可以经由接口、信号和/或控制/寄存器接口被管理。

Description

支持用于以太网的SDH/SONET APS桥接选择器功能
相关的专利申请
本申请提出对2003年12月5日提交的美国专利申请No.10/731,259中与本申请共同的所有的主题的优先权。所述专利申请的公开内容整体地在此引用以供参考。
发明领域
本发明总的涉及网络交换结构，更具体地，涉及支持以太网中SDN/SONET自动保护交换(APS)桥接选择器的功能。
发明背景
SDH/SONET(同步数字分级/同步光纤网络)标准原先发展用于话音网络。SDH是基本上与在北美开发的标准相同标准的欧洲版本。SDH/SONET包含面向连接的同步TDM电路交换技术。SDH/SONET配置的网络运行在同一个时钟域(例如，网络的每个部分可追溯到主时钟基准)。网络为每个电路分配固定的带宽时隙。SDH/SONET结构是基于连接的协议，因为在交换机的端口之间有物理电路装置以建立端到端的连接。通过SDH/SONET网络行进的信号中的数字转移以相同的速率发生，然而，在任意两个信号的转移之间可能有由传输系统中的时延或抖动引起的相位差。
以太网主要是作为数据网络开发的。与SDH/SONET相反，以太网是具有碰撞检测的无连接的异步载波侦听多址(CSMA/CD)分组交换技术。以太网结构并不像SDH/SONET结构那样依赖于单时钟域。以太网结构在网络上发送一系列含有数据的分组。无论何时有分组需要发送时，发射机将尝试发送分组。以太网结构也是无连接的，同为分组在网络内从一个节点行进到另一个节点，而不用建立逻辑或物理电路。端到端路径通过被称为以太网“桥接”的过程被发现。以太网基本上是局域网(LAN)技术。
SDH/SONET网络提供可靠的、保证可得到的带宽的低抖动的连接。这些特性是对于语音质量网络所需要的。然而，SDH/SONET是带宽低效的，并且具有比起许多其它网络结构更高的附加开销。相反，以太网提供较低的可靠度，最佳努力的传递，和低成本带宽连接。这些特性适用于数据质量网络。以太网具有无保证的传输，低附加开销，并且比起SDH/SONET支持较少的操作功能。在SDH/SONET，一旦电路被建立，就把带宽分配给某一应用，并且即使原先的应用不在使用带宽，也不能被不同的应用使用。在以太网中，应用只在它们需要带宽用来发送分组时才使用带宽。
在SDH/SONET网络中，自动保护交换(APS)功能是已知的。SDH/SONET标准规定APS控制器作为负责生成和终结在APS协议中载送信息和实施APS算法的节点的一部分。SDH/SONET标准也规定信令协议和APS(K1/K2)字节。SDH/SONET还规定用于直线、环形和网格保护的各种算法。SDH/SONET APS功能可以支持50ms切换、单向和双向切换、可逆的和非可逆的切换、人工或自动切换。SDH/SONETAPS功能可支持直线、环形和网格拓扑以及线路与路径保护。APS特性在电路故障的情形下能进行电路切换并且经常在光网络系统中被利用。一般说来，APS特性把网络组织成一系列“工作”接口和“保护”接口。当工作接口发生故障时，保护接口立即承担工作接口通信负荷。在APS中，有工作端口/链路和保护端口/链路。在网络系统的初始化和全部起作用后，工作端口/链路是工作的，而保护端口/链路保持在备用模式。如果在工作期间有设备故障，则保护端口/链路变为工作的端口/链路，取代故障的工作端口/链路，即，保护端口/链路变为新的工作端口/链路。在已知的APS系统下，在切换期间可以有最小的业务量破坏，约为小于50ms。
在话音网络中，SDH/SONET APS功能对于环形、直线或网格拓扑在设备故障下提供低于50ms的保护结构。为了数据网络能够支持话音业务，网络必须能够在恢复时间方面和利用不同的网络拓扑即支持环形和直线拓扑的工作方面提供相同的保护水平。以太网是最常用的数据网络数据链路层协议。现在没有提供APS功能的以太网标准。为了在以太网网络中支持SDH/SONET APS标准的功能，以太网结构需要能够支持APS桥接、选择器、和切换操作。
在以太网中，若干个标准和专有技术支持链路故障。生成树协议(STP)IEEE 802.1D标准提供拓扑改变。STP通过发送和收听配置消息和几个定时器而计算和保持拓扑。这些配置消息在每次“Hello Timer(哈罗定时器)”时间到时被发送。典型地，这被设置为2秒。这意味着，STP不能支持链路APS SDH/SONET标准所要求的50ms恢复。随着节点数在STP域中增长到更大时，STP会聚也大大地减慢，可能要花费几分钟来会聚。因为要轮询，STP也消耗某些带宽。STP主要被设计用于环路鉴别，并且原先的假设是拓扑改变不是经常的。STP没有把重点放在快速修复故障上。在数据网络中，通常并不要求快速修复。
链路集合(LA)IEEE 802.3ad标准被设计来支持集合的链路。链路集合的一个特性是支持在集合的链路中的一个物理链路故障的可能性。链路集合控制协议(LACP)被定义为自动配置和保持在协作系统之间的集合。这些消息在定期的、周期的基础上发送。典型地，对于快速速率该周期是每秒一次以及对于慢速率则是每30秒一次。这意味着，链路集合也不支持50ms修复。在标准被定型之前，有几个链路集合的专有实施方案，最著名的是由Cisco系统开发的快速以太-信道产品。
最近，几项专有技术正在发展以完成对于载体网络的50ms修复要求。这些技术可分成两个主要的类别：基于以太网的和新的基于非以太网的。在基于以太网的系统中，大多数技术使用基于20ms的“Heartbeat”或“Hello”协议轮询连同上层软件一起来检测链路故障，以便在50ms内修复。Atrica的Atrica弹性以太网接入(AREA)框架技术是这样的协议的一个例子。Occam网络以太网保护交换(EPS)技术是另一个协议的例子。Internet Photonics使用在以太网中的帧间缝隙来支持类似的功能。
还有试图解决快速修复问题的并取得进步的其它以太网成果。快速生成树协议(RSTP)IEEE委员会正致力于STP的修改，但当前，有1秒保证会聚/恢复的要求，而不是50ms。Ethernet First Mile IEEE委员会也正致力于修改以太网来支持50ms修复。
规定的基于非以太网的技术包括Metro Ethernet Forum(地下铁道以太网论坛)，它使用多标签协议交换(MPLS)来支持保护。弹性分组环(RPR)技术是由RPR联盟规定的。RPR是与以太网协议不兼容但被设计来支持环内50ms修复的新的协议。
大多数以上提到的技术为以太网解决了有限的功能。典型地，它们支持在直线或环形环境下但不是同时在二者的环境下的50ms保护。另外，它们只限于链路故障。它们只提议由SDH/SONET APS标准规定的能力的一个子组。
概要
在技术上需要在以太网上有由SDH/SONET APS标准规定的APS功能。本发明提供针对这种需要的另外的解决方案。
按照本发明的一个示例性实施例，用于支持自动保护交换(APS)功能的以太网APS桥接选择器硬件具有以太网APS桥接选择器子层。
按照本发明的示例性方面，一个以太网APS桥接选择器子层用于管理桥接选择器，和互联媒体接入控制(MAC)硬件和多个物理层(PHY)硬件。以太网APS桥接选择器可以提供结构以支持以太网结构中标准SDH/SONET APS功能。这允许在直线APS中1+1保护交换机、1∶1保护交换机、1∶n保护交换机结构。它也允许用于环形APS的各种链路和路径保护结构，包括单向和双向，2光纤或4光纤，可逆的和非可逆的保护，丢弃和继续，环交互工作，和环间的互联。
按照本发明的另一个方面，以太网APS桥接选择器可以与使用RS接口原语的任何MAC相接口。桥接选择器子层接口可以是任何PHY接口，诸如XGMII，GMII，MII等。桥接选择器子层接口也可以是任何附着装置接口(AUI)，诸如XAUI等。
按照本发明的另一个方面，基于配置的以太网APS桥接选择器可以是桥路和/或选择器。以太网APS桥接选择器可以支持桥接、选择器、和交换操作。以太网APS桥接选择器提供在50ms内的交换用于修复/保护功能。以太网APS桥接选择器可以是单向或双向的。以太网APS桥接选择器可以处在通过桥路或选择器模式。以太网APS桥接选择器可以用于各种嵌套的和/或非嵌套的组合方式。
按照本发明的再一个方面，以太网APS桥接选择器提供PLS接口、MII或AUI信号、和控制/寄存器接口以管理APS功能。
按照本发明的另一个方面，在以太网协议网络上提供APS功能的方法包括在桥路模式下配置以太网APS桥接选择器和把发送通信业务跨接到工作和保护信道。
按照本发明的另一个方面，在以太网协议网络上提供APS功能的方法包括把以太网APS桥接选择器配置成选择器模式，从工作和/或保护信道选择接收通信业务，当有请求时从工作信道切换到备用信道。该方法可以在50ms内执行以提供修复功能。切换可以是切换到任选的规定的信道数。
按照本发明的另一个方面，在以太网协议网络上提供APS功能的方法包括桥接操作、选择器操作、和当有请求时从工作信道切换到备用信道。该方法可以在50ms内执行以提供修复功能。该方法还可以为以太网协议网络提供支持用于直线、环形、和网格拓扑的标准SDH/SONET APS功能。
附图简述
参照以下的说明和附图将更好地了解本发明的上述的特性和优点以及其它特性和方面，其中：
图1是在现有技术中描述的、传统的IEEE 802.3CSMA/CD LAN模式的示意图；
图2是在现有技术中描述的、传统的调解子层(RS)输入和输出的示意图；
图3是在现有技术中描述的传统的XGXS输入和输出的示意图；
图4是按照本发明的一个实施例的以太网APS桥接选择器子层XMAS和XXAS与IEEE 802.3CSMA/CD LAN模式的关系的示意图；
图5是按照本发明的一个实施例的调解子层(RS)输入和输出的示意图；
图6是按照本发明的一个实施例的XMAS输入和输出的示意图；
图7是按照本发明的一个实施例的XXAS输入和输出的示意图；以及
图8A，8B和8C是按照本发明的一个实施例的以太网APS桥接选择器操作的示意图。
详细说明
本发明的显示的实施例涉及在以太网结构内实现标准SDH/SONET APS桥接选择器功能的方案。请注意APS桥路不同于以太网桥路。这里采用的术语桥路是指APS桥路，除非明确表明是以太网桥路。为了在以太网结构中支持SDH/SONET APS桥接选择器功能，本发明扩展了以太网调解子层(RS)。以太网调解子层是物理层的一个子层。以太网调解子层处在MAC(媒体接入控制，它是在协商接入到共用或专用的通信信道中利用的实体或算法)与各种PHY(其中物理接口4把来自MAC的数据流变换成适用于所用媒体的电或光信号以及反之亦然)之间。以太网调解子层提供在媒体独立接口(MII)提供的信号与物理层信令MAC/PLS服务定义之间的映射。
根据它们所连接的PHY，有几个MII变例。MII原先规定用于以太网(10Mb/s)，和被修改用于快速以太网(100Mb/s)。Gigabit MII(GMII)规定用于Gigabit(千兆比特)以太网(1000Mb/s或1Gb/s)。十(罗马数字的X)GMII XGMII是规定用于10千兆比特以太网(10Gb/s)。除了10千兆比特以太网以外，还规定了XGMII扩展子层(XGXS)和10千兆比特附着单元接口(XAUI)。还规定了十比特接口(TBI)和各种其它接口(标准的和专有的)用于互联各个子层。
本发明支持用于任何以太网MAC或PHY互联接口的SDH/SONET APS桥接选择器功能。然而，为了清晰描述本发明起见，这里包含的说明利用XGMII和XAUI术语来描述网络和实施以太网APS桥接选择器功能。本领域的一般技术人员将会看到，对于被使用来互联MAC和PHY的任何其它接口也可以实施该功能。
本发明的各方面包括附加的以太网调解PLS服务原语(Primitive)，用于对于支持以太网中的SDH/SONET ABS功能所需要的桥路和选择器功能。桥接(bridge)被定义为同时在工作和保护信道上同时传送相同的业务的行动。在工作和保护信道上同时传送相同的业务的行动被称为桥接(bridging)。在桥接模式下的以太网APS桥接选择器可被称为分割器。选择器(有时也称为交换机)被定义为选择在工作和保护信道上的两个接收的业务信号中较好的业务信号。在工作和保护信道之间改变接收的业务源的行动被称为交换或切换。正如由SDH/SONET直线和环形APS标准规定的，可以有一组以上的工作信道组。并且只有一个保护信道。这允许在直线APS中的1+1保护交换机、1∶1保护交换机、1∶n保护交换机结构。它也允许用于环形APS的各种链路和路径保护结构，包括单向和双向，2光纤或4光纤，可逆的和非可逆的保护，丢弃和继续，环交互工作，和环间的互联。以太网MAC APS控制子层可以是用于修改的调解子层的客户。MACAPS控制子层使用按照本发明提供的调解子层桥接选择器基础结构来实施标准APS功能。
本发明并不改变以太网构架，因此它是后向兼容的并遵从以太网标准。因为它可选地修改以太网调解子层、XGXS、XGMII、和/或XAUI(或其它RS到PHY互联接口)，所以用户具有选择实施本发明的功能的选项。本发明的方法是模块性质的，与以太网的MAC、调解、XGXS、和PHY子层是隔离的，因此本发明的设备对于现有的RS、XGMII(或其它MII接口)、和XAUL有简单的可选修改方案。本发明的实施方案完全与SDH/SONET标准协议相兼容，因为它再次使用标准SDH/SONET APS的定义和处理过程。本发明可被实施来至少部分地根据提供对MAC客户或更高层次的寄存器访问和对MAC控制和调解子层的信号而支持在50ms或更少时间内的切换。另外，本发明支持对于直线、网格和环形拓扑的保护，物理级别、逻辑级别、和路径级别的保护，以及1+1、N+1、和N∶1保护。
图4到8(图上相同的部件用相同的标号表示)显示了按照本发明的、用于在以太网环境下实施SDH/SONET APS桥路和选择器的方法的示例性实施例。虽然本发明是用图上显示的示例性实施例来描述的，但应当看到，可以用许多替换的形式体现本发明。本领域的普通技术人员另外将会理解用不同的方法来改变所公开的实施例的参数但仍保持在本发明的精神和范围。
为了理解这里描述的示例性实施例的操作，了解开放系统互联(OSI)网分级结构是有帮助的，它把网络看成为由几个分级的层所组成。在分级结构中，层1是物理层，它包含在网络内执行信号传输的单元。层2是数据链路层，它提供允许在层1的基础物理信道上在设备之间直接通信的业务。层3是网络层，它负责在多个数据链路上的站到站的数据传送。网络层负责在网络上对分组指定路由。层4是输送层，它提供无错误的、排序的、保证传递的消息业务，该业务允许在网络上站之间进程到进程的通信。层5是会话层，它处理在应用之间的通信的建立。这个层对于保密应用是有用的。层6是呈现层，它使得在使用不同的表示本地数据方法的联网系统之间能共享数据。最后，层7是应用层，这个层提供通用应用功能，如电子邮件、文件传送能力等。
在SDH/SONET中，APS提供在物理层(即，层1)的节点之间的端口/线路保护。几种拓扑可以支持APS(即，直线、环形或网格拓扑)，以及几种级别的保护是可能的(即，1+1、N+1和N∶1)。为了以下说明的目的，APS是通过使用在节点之间的APS“1+1”结构显示的。N+1和N∶1 APS结构可以由同一个结构支持。APS“1+1”结构通常安排两条线路或路径，在此，信息在每条线或路径上同时传播。连接可以是双向或单向。另外，“1+1”结构提供保护接口或电路，并与每个工作接口或电路配对。通常，保护和工作电路与发送同一个业务负荷到工作和保护电路的分插(add/drop)复接器相接合。
在保护电路内，表示APS连接的当前状态的信息连续地行进经过电路，以及输送对于行动的任何请求。这个信息可被使用来使工作和保护电路同步。
本发明可以支持直线和环形保护，环形和网格拓扑，以及提供物理链路，逻辑链路，和路径保护。然而，为了描述本发明的清晰度起见，这里包含的说明利用直线APS结构。本领域的普通技术人员将会看到，按照本发明的方面，也可以实施环形和网格拓扑保护。路径级别(端到端)保护也可以通过提供适当的源和目的地以太网MAC地址而由本发明的结构支持。
图1显示已知的IEEE 802.3 CSMA/CD LAN模型的XGMII和XAUI关系，以及RS和XGMII的关系。图1也显示XGMII，XGMII扩展器，XGXS和XAUI的关系。MAC客户或较高层134可以是例如网络层协议，诸如IP，或用于交换的转发功能。逻辑链路控制子层132提供数据链路服务(非连接的或面向连接的)到较高层客户而与基础局域网(LAN)的特性无关。MAC控制子层130支持当前规定的全部MAC控制帧，例如PAUSE帧，它防止交换机由于输入缓存器过载而不必要地丢弃数据帧。MAC控制子层130是任选的。标准MAC子层100控制对媒体的接入。
调解子层(RS)102A和102B在XGMII提供的信号与MAC/PLS服务定义之间提供映射。XGMII 104A，104B和104B1提供简单的、便宜的、容易实施的、在MAC子层与PHY层之间的互联。XAUI 122B可以任选地用来以减少的接脚数(pin count)扩展XGMII的工作距离。
XGMII扩展器对于再调解子层102A和102B与PHY装置是透明的，并在数据终端设备(DTE)发送和接收数据路径上以类似的作用对称地操作。由在RS端的XGXS 120B1(DTE XGXS)、在PHY端的XGXS 120B2(PHY XGXS)、和在它们之间的XAUI 122B的组成任选的XGMII扩展器用来扩展XGMII的工作距离和减小接口信号的数目。应用包括扩展在电路板上分布的10千兆比特以太网系统中MAC与PHY部件之间的可能的物理间隔。
物理编码子层(PCS)106A和106B接口是媒体无关的接口(XGMII)，它对所有的PHY实施方案提供到调解子层102A和102B的统一接口。
物理媒体附件(PMA)108A和108B为PCS提供媒体无关的装置以支持使用一系列物理媒体。PMA向PCS提供服务接口。这些服务以摘要的方式被描述，以及不表示任何特定的实施方案。PMA 108A和108B服务接口支持在PCS实体之间代码组的交换。PMA把代码组变换成比特，和把它们传送到物理媒体依附(PMD)，以及反之亦然。PMA 108A和108B还生成附加状态指示供其客户使用。
物理媒体依附(PMD)110A和110B服务接口支持编码的和扰码的块在PMA与PMD实体之间的交换。PMD把编码的数据变换到适用于规定的媒体的信号，并将后者变换回编码的数据。
媒体依附接口(MDI)112A和112B是在PMD与电缆/媒体114A和114B之间的接口。
图2显示传统的调解子层200输入和输出的示意图。XGMII 220包括独立发送222，223，和224与接收226，227，和228路径。每个方向使用32个数据信号(TXD<31:0>222和RXD<31:0>226)、4个控制信号((TXC<3:0>223)和(RXC<3:0>227))、和一个时钟(TX_CLK 224和RX_CLK 228)。PLS服务原语210包括PLS_Data.request 212、PLS_DATA.indicate 216、PLS_CARRIER.indicate 218、PLS_SIGNAL.indicate 214、和PLS_DATA_VALID.indicate 217.
原语PLS_DATA.request 212映射到XGMII信号TXD<31:0>222，TXC<3:0>223，和TX_CLK 224。这个原语由MAC子层生成以请求发送在物理媒体上的单个数据比特，或停止发送。在像GMII和MII那样的其它接口上，原语也映射到TX_EN，TX_ER，以及发射路径可以是四个或八个数据信号。这些附加信号在XGMII中被丢弃，因为它被规定只用于不适用这些信号的全双工模式。
原语PLS_DATA.indicate 216映射到XGMII信号RXD<31:0>226，RXC<3:0>227，和RX_CLK 228。这个原语在PLS_DATA.request 212由在连接两个数据终端设备(DTE)的链路的远端MAC发出后被生成到网络中的所有的MAC子层实体。在像GMII和MII那样的其它接口上，原语也映射到RX_ER和RX_DV信号。这些附加信号在XGMII中被丢弃，因为它被规定只用于不适用这些信号的全双工模式。
在10Gb/s RS中的原语PLS_CARRIER.indicate 218因为仅仅是全双工操作而决不会生成这个原语。在像GMII和MII那样的其它接口上，原语映射到信号CRS。每当CARRIER_STATUS参数从CARRIER_ON改变到CARRIER_OFF(或进行相反的改变)时，由RS生成这个原语。
在10Gb/s RS中的原语PLS_SIGNAL.indicate 214因为仅仅是全双工操作而决不会生成这个原语。在像GMII和MII那样的其它接口上，原语映射到信号COL。每当SIGNAL_STATUS参数从SIGNAL_ERROR改变到NO_SIGNAL_ERROR(或进行相反的改变)时，由RS生成这个原语。
原语PLS_DATA_VALID.indicate 217映射到XGMII信号RXC<3:0>227和RXD<31:0>226。每当DATA_VALID_STATUS参数从DATA_VALID改变到DATA_NOT_VALID(或进行相反的改变)时，由RS生成这个原语。
XGMII 220被设计成在各种媒体与对于MAC子层是透明的收发信机组合之间形成差别。
XGMII发送信号TX_CLK(发送时钟)224为TXC<3:0>223和TXD<31:0>222信号从RS传送到PHY提供定时基准。GMII和MII具有类似的信号。
XGMII发送信号TXC<3:0>(发送控制)223表明RS在XGMII 220上给出数据或控制字符用于发送。GMII和MII具有TX_EN信号，它以类似的方式使用。
XGMII发送信号TXD<31:0>(发送数据)222是由RS驱动的一组32数据信号。GMII和MII对不同的接脚尺寸具有类似的信号。
XGMII接收信号RX_CLK(接收时钟)228提供用于把RXC<3:0>227和RXD<31:0>226信号从PHY传送到RS的定时基准。GMII和MII具有类似的信号。
XGMII接收信号RXC<3:0>(发送控制)227表明PHY在XGMII220上给出恢复的和经译码的数据或控制字符。GMII和MII具有以类似的方式被使用的RX_EN信号。
XGMII接收信号RXD<31:0>(接收数据)226是由PHY驱动的一组32数据信号。GMII和MII具有不同的接脚尺寸的类似的信号。
在GMII和MU中，当发送或接收媒体是非空闲时，由PHY断定CRS(载波侦听)信号。
在GMII和MII中，在检测到媒体上的冲突后，由PHY断定COL(碰撞检测)信号，以及在冲突条件持续时保持此断定。
在GMII和MII中，有附加的站管理信号。它们用来在PHY与站管理实体(STA)之间传送控制信息和状态。
图3显示如在现有技术中规定的XGMII扩展器子层(XGXS)300输入和输出的示意图。在XAUI 320的源侧，XGXS 300取在四条源通道345通道0346、通道1347、通道2348、和通道3349上分解的数据流TXD<7:0>，TXC<0>336、TXD<15:8>，TXC<1>337、TXD<23:16>，TXC<2>338、和TXD<31:24>，TXC<3>339，以及单个时钟XGMII TX_CLK 335作为它的输入，把XGMII 310数据和控制字符映射为XAUI 320代码组，并且把它们编码以用于源发送SL0<P>360、SL0<N>361、SL1<P>362、SL1<N>363、SL2<P>364、SL2<N>365、SL3<P>366、和SL3<N>367。
在XAUI 320的目的地侧，XGXS 300取XAUI目的地接收DL0<P>350、DL0<N>351、DL1<P>352、DL1<N>353、DL2<P>354、DL2<N>355、DL3<P>356、和DL3<N>357，把代码组译码，把四条目的地通道340通道0341、通道1342、通道2343、和通道3344去扭斜，补偿时钟速率差异，以及把XAUI 320代码组映射回XGMII 310数据和控制字符，以便重新创建XGMII 310接收数据流RXD<7:0>，RXC<0>331、RXD<15:8>，RXC<1>332、RXD<23:16>，RXC<2>333、和RXD<31:24>，RXC<3>334。目的地XGXS 300恢复时钟和把四条XAUI目的地通道340去扭斜成单个时钟XGMII RX_CLK330。每个XGXS 300是双向的，同时具有源和目的地功能。
图4显示由本发明规定的、IEEE 802.3CSMA/CD LAN模型对以太网APS桥接选择器子层XMAS 430A与XXAS 430B的关系的示意图。图4还显示XGMII 404A和404B对XMAS 430A的关系，以及XAUI422B对XXAS 430B的关系。MAC客户或较高层434例如可以是网络层协议，诸如IP，或交换机的转发功能。逻辑链路控制子层432在对基础局域网(LAN)的特性无关的情况下提供数据链路服务(非连接的或面向连接的)到较高层客户。MAC控制子层430支持全部当前规定的MAC控制帧，例如PAUSE帧，它防止交换机由于输入缓存器过载而不必要地丢弃数据帧。MAC控制子层430是任选的。标准MAC子层400控制到媒体的访问。
调解子层(RS)402A和402B提供在XGMII 404A和404B处提供的信号与MAC/PLS服务定义之间的映射。XGMII 404A、404A1、404AN、404B、404B1和104BN提供简单的、便宜的、容易实施的、在MAC子层与PHY层之间的互联。XAUI 422B、422B1、和422BN可以任选地用来在减少接脚数的条件下扩展XGMII的工作距离。
XGMII扩展器对于再调解子层与PHY装置是透明的，以及在数据终端设备(DTE)发送和接收数据路径上以类似的功能对称地工作。包括在RS端的XGXS 420B(DTE XGXS)、在PHY端的XGXS 420BN(PHY XGXS)、和在它们之间的XAUI 422B、422B1、与422BN的任选的XGMII扩展器被使用来扩展XGMII的工作距离和减少接口信号的数目。应用包括扩展在电路板上分布的10千兆比特以太网系统中MAC与PHY部件之间的可能的物理间隔。
X(X如在任何中的那样；XGMII，GMII，MII等中的)MII APS子层(XMAS)对于调解子层与PHY装置是透明的，以及在DTE发送和接收数据路径上以类似的功能对称地工作。被包括在RS端的XGMII404A(DTE XGMII)、和在PHY端的多个XGMII 404A1到404AN(PHYXGMII)的任选的XMAS 430A被使用来实施APS桥接选择器功能。对于发送，XGMII 404A可以从XGMII 404A被桥接到任何的XGMII404A1到404AN。标准SDH/SONET APS需要支持多达14个工作信道和1个保护信道。GMII和MII具有类似的信号。一个示例性APS实施例具有多个工作的XGMII中的一个工作的XGMII与一个保护XGMII是桥接的。对于接收，XGMII 404A可以由选择器从XGMII404A1到404AN之一到XGMII 404A来选择。一个示例性APS实施例具有多个工作的XGMII中的一个工作的XGMII或被选择的一个保护的XGMII。
XMAS的设计是要在各种媒体与对于MAC子层透明的收发信机的组合之间造成差别。XMAS还被设计成分离在RS和/或PHY外面的桥接选择器功能，因为不是每个MAC或PHY都需要支持以太网APS桥接选择器功能。把RS与PHY之间的分开的任选子层中的功能分隔开的附加优点在于，闲置的MAC和PHY的标准可以与XMAS一起使用来实施以太网APS桥接选择器功能。另外，不是每个MAC或PHY想要承担由于附加功能造成的附加花费。
X(X如在任何中的那样；XAUI等中的)扩展器(eXdender)APS子层(XXAS)对于调解子层与PHY装置是透明的，以及在DTE发送和接收数据路径上以类似的功能对称地工作。被包括在RS XGXS端的XAUI 422B(DTE XAUI)、和在PHY XGXS端的多个XAUI 422B1到422BN(PHY XAUI)的任选的XXAS 430B被用来实施APS桥接选择器功能。对于发送，XAUI 422B可以从XAUI 422B被桥接到XAUI422B1到422BN中的任何一个。标准SDH/SONET APS需要支持多达14个工作信道和1个保护信道。GMII和MII具有类似的信号。一个示例性APS实施例具有多个工作的XAUI中的一个工作的XAUI与被桥接的一个保护XAUI。对于接收，XAUI 422B可以由选择器从XAUI422B1到422BN之一到XAUI 422B中被选择。一个示例性APS实施例具有多个工作的XAUI中的一个工作的XAUI，或被选择的一个保护的XAUI。
XXAS的设计是要在各种媒体与对于MAC子层透明的收发信机的组合之间造成差别。它还被设计成分离在源XGXS和/或目的地XGXS外面的桥接选择器功能，因为不是每个XGXS都需要支持以太网APS桥接选择器功能。把源与目的地XGXS之间分开的任选子层中的功能隔离开的附加优点在于，闲置的XGXS的标准可以与XXAS一起使用来实施以太网APS桥接选择器功能。另外，不是每个MAC或XGXS或PHY都想要承担由于附加功能造成的附加花费。
XMAS和XXAS可以以各种互相组合的方式(非嵌套的和嵌套的)被使用。
物理编码子层(PCS)406A1、406AN、406B1和406BN接口是媒体独立接口(XGMII)，它对所有的PHY实施方案提供到调解子层的统一接口。
物理媒体附件(PMA)408A1、408AN、408B1和408BN提供用于PCS的媒体无关的装置以支持一系列物理媒体的使用。PMA提供服务接口到PCS。这些服务以摘要的方式来描述，以及不表示任何特定的实施方案。PMA服务接口支持在PCS实体之间代码组的交换。PMA把代码组变换成比特，和把它们传送到物理媒体依附(PMD)，以及反之亦然。它还生成由它的客户使用的附加状态指示。
物理媒介依附(PMD)410A1、410AN、410B1和410BN服务接口支持编码的和扰码的块在PMA与PMD实体之间的交换。PMD把编码的数据变换到适合于指定的媒体的信号并把后者变换回编码的数据。
媒体依附接口(MDI)412A1、412AN、412B1和412BN是在PMD与布缆(cabling)/媒体414A1、414AN、414B1和414BN之间的接口。
按照本发明的一个示例性实施例显示桥接选择器功能是在分开的子层中实施的。替换实施例是把XMAS子层功能合并到RS子层中和把XAUI子层功能合并到XGXS子层中。另一个替换实施例可以是在PHY层中实施桥接选择器功能。
本发明的说明性实施例显示使用附加接口和信号的桥接选择器功能。一个替换实施例不是使用信号，而是使用可得到的(当前保留的)控制信号和/或块编码命令来实施对适当的桥接选择器信息/请求的相应的子层的指示。
图5显示调解子层500输入和输出的示意图。XGMII 520包括独立的发送522，523，524与接收526，527，528路径。每个方向使用32个数据信号(TXD<31:0>522和RXD<31:0>532)，4个控制信号(TXC<3:0>523和RXC<3:0>533)，和时钟(TX_CLK 524和RX_CLK534)。XGMII 520还包含任选的APS(APS_SWO 542)信号。PLS服务原语510包括PLS_Data.request 512、PLS_DATA.indicate 516、PLS_CARRIER.indicate 518、PLS_SIGNAL.indicate 514、和PLS_DATA_VALID.indicate 517。PLS服务原语510还包含任选的APS原语PLS_APS.switchover 540。
原语PLS_DATA.request 512映射到XGMII信号TXD<31:0>522，TXC<3:0>523，和TX_CLK 524。这个原语由MAC子层生成，用以请求把单个数据比特发送到物理媒体上或停止发送。在诸如GMII和MII那样的其它接口上，原语也映射到TX_EN，TX_ER，以及发射路径可以具有四个或八个数据信号。这些附加信号在XGMII中被丢弃，因为它仅仅被规定用于全双工模式而那里不应用这些信号。
原语PLS_DATA.indicate 516映射到XGMII信号RXD<31:0>532，RXC<3:0>533，和RX_CLK 534。这个原语在PLS_DATA.request由在连接两个数据终端设备(DTE)的链路的远端处的MAC发出后被生成到网络中的所有的MAC子层实体。在诸如GMII和MII那样的其它接口上，原语也映射到RX_ER和RX_DV信号。这些附加信号在XGMII中被丢弃，因为它仅仅被规定用于全双工模式而那里不应用这些信号。
在10Gb/s中的原语PLS_CARRIER.indicate 518，RS绝不生成这个原语，因为仅用于全双工操作。在诸如GMII和MII那样的其它接口上，该原语映射到信号CRS。每当CARRIER_STATUS参数从CARRIER_ON改变到CARRIER_OFF(或进行相反的改变)时，这个原语由RS生成。
在10Gb/s中的原语PLS_SIGNAL.indicate 514，RS绝不生成这个原语，因为仅用于全双工操作。在诸如GMII和MII那样的其它接口上，该原语映射到信号COL。每当SIGNAL_STATUS参数从SIGNAL_ERROR改变到NO_SIGNAL_ERROR时(或进行相反的改变)，这个原语由RS生成。
原语PLS_DATA_VALID.indicate 517映射到XGMII信号RXC<3:0>527和RXD<31:0>526。每当DATA_VALID_STATUS参数从DATA_VALID改变到DATA_NOT_VALID时(或进行相反的改变)，这个原语由RS生成。
本发明扩展用任选的原语PLS_APS.switchover 540来扩展PLS接口，它映射到任选的XGMII信号APS_SWO 542。这个原语由MAC子层生成以请求从工作信道切换到备用信道，或反之亦然。请注意，可以根据选择器的当前的状态确定是工作还是保护。PLS_APS.switchover 540可以取任选的CHANNEL_NUMBER参数以请求切换到特定的信道。
XGMII的设计是在各种媒体与对于MAC子层透明的收发信机组合之间造成差别。
XGMII发送信号TX_CLK(发送时钟)524提供用于TXC<3:0>523和TXD<31:0>522信号从RS传送到PHY的定时基准。
XGMII发送信号TXC<3:0>(发送控制)523表明RS在XGMII上给出数据或控制字符用于发送。GMII和MII具有以类似的方式被使用的TX_EN信号。
XGMII发送信号TXD<31:0>(发送数据)522是由RS驱动的一组32个数据信号。GMII和MII具有不同的接脚尺寸的类似的信号。
XGMII接收信号RX_CLK(接收时钟)534提供用于RXC<3:0>533和RXD<31:0>532信号从PHY传送到RS的定时基准。GMII和MII具有类似的信号。
XGMII接收信号RXC<3:0>(发送控制)533表示PHY在XGMII上给出恢复的和译码的数据或控制字符。GMII和MII具有以类似的方式被使用的RX_EN信号。
XGMII接收信号RXD<31:0>(接收数据)532是由PHY驱动的一组32个数据信号。GMII和MII具有不同的接脚尺寸的类似的信号。
本发明以任选的XMGII APS信号APS_SWO(切换信道)542扩展XGMII，它表示RS层正在请求对PHY的信道切换。信号可被实施为边缘(edge)或脉冲信号。用边缘来实现信号，允许在诊断期间容易确定工作或保护状态。当断定APS_SWO达一个或多个时钟周期时，PHY从工作切换到备用信道。应当指出，根据选择器的当前的状态可以确定是工作还是保护是激活的。APS_SWO信号542允许各种不同的MAC子层请求在50ms内的切换。APS_SWO 540可以是请求切换到特定的信道的一个任选的CHANNEL_NUMBER参数。这可以根据所支持的信道号的大小作为多比特APS_SWO信号而实现。
在GMII和MII中，当发送或接收媒体是非空闲时，由PHY断定CRS(载波侦听)信号。
在GMII和MII中，在检测到媒体上的碰撞后，由PHY断定COL(碰撞检测)信号，并在碰撞条件持续时保持断定。
在GMII和MII中，有附加的站管理信号。这些信号被用来在PHY与站管理实体(STA)之间传送控制信息和状态。
在RS和XGMII处的功能分配平衡了对于媒体独立性的需要和对于简单的和成本低廉的接口的需要。RS和XGMII可以用以下附加APS原语扩展，诸如
PLS_APS.bridge(ON|OFF)，PLS_APS.selector(ON|OFF)，
PLS_APS.working(CHANNEL_NUMBER)，
PLS_APS.protect(CHANNEL_NUMBER)，等等。
还可以有附加APS站管理信号。这些信号用来在XGMII与站管理实体(STA)之间传送控制信息和状态。
图6显示XMAS 600输入和输出的示意图的一个例子。XMAS RS侧或源侧610包括独立的发送622，623，624与接收626，627，628路径。另外，有任选的APS输入640。每个方向使用32个数据信号(TXD<31:0>622和RXD<31:0>632)，4个控制信号(TXC<3:0>623和RXC<3:0>633)，和时钟(TX_CLK 624和RX_CLK 634)。XGMIIRS侧610还包含任选的APS(APS_SWO 640)信号。
XMAS PHY侧或目的地侧620包括多个独立的发送6221，6231，6241到622N，623N，和624N，与接收6321，6331，6341到632N，633N，和634N信道或路径。每个方向使用32个数据信号(TXD[1]<31:0>6221，TXD[n]<31:0>622N，RXD[1]<31:0>6321，和RXD[n]<31:0>632N)，4个控制信号(TXC[1]<3:0>6231，TXC[n]<3:0>623N，RXC[1]<3:0>6331，和RXC[n]<3:0>633N)，和时钟(TX_CLK[1]6241，TX_CLK[n]624N，RX_CLK[1]6341，和RX_CLK[n]634N)，其中“n”是信道号。标准SDH/SONET APS需要支持多达14个工作信道和1个保护信道。GMII和MII具有类似的信号。
根据桥接状态，源/输入XGMII RS侧信号TXD<31:0>622，TXC<3:0>623，和TX_CLK 624被桥接到多个目的地/输出XGMII PHY侧信号TXD[1]<31:0>6221，TXC[1]<3:0>6231，和TX_CLK[1]6241到TXD[n]<31:0>622N，TXC[1]<3:0>623N，和TX_CLK[1]624N。信号可被桥接到一个或多个输出信道。标准SDH/SONET APS的一个示例性实施例是具有桥接的两个输出信道、一个工作信道和一个保护信道。
根据来自多个目的地/输出XGMII PHY侧信号RXD[1]<31:0>6321，RXC[1]<3:0>6331，和RX_CLK[1]6341到RXD[n]<31:0>632N，RXC[n]<3:0>633N，和RX_CLK[n]634N的选择器状态，一个信道被选择来切换到源/输入XGMII RS侧信号RXD<31:0>632，RXC<3:0>633，和RX_CLK 634。用于标准SDH/SONET APS的一个示例性实施例是选择工作信道或保护信道之一。
XGMII RS侧发送信号TX_CLK(发送时钟)624提供用于TXC<3:0>623和TXD<31:0>622信号从RS传送到PHY的定时基准。多个这样的XGMII PHY侧发送信号TX_CLK[1]6241到TX_CLK[n]624N  提供用于TXC[1]<3:0>6231和TXD[1]<31:0>6221到TXC[n]<3:0>623N和TXD[n]<31:0>622N从RS传送到PHY的定时基准。
XGMII RS侧发送信号TXC<3:0>(发送控制)623表明RS在XGMII上给出用于发送的数据或控制字符。多个这样的XGMII PHY侧发送信号TXC[1]<3:0>6231到TXC[n]<3:0>623N可得到支持。GMII和MII具有以类似的方式使用的TX_EN信号。
XGMII RS侧发送信号TXD<31:0>(发送数据)622是由RS驱动的一组32个数据信号。多个这样的XGMII PHY侧发送信号TXD[n]<31:0>6221到TXD[n]<31:0>622N可得到支持。GMII和MII对不同的接脚尺寸具有类似的信号。
XGMII RS侧接收信号RX_CLK(接收时钟)634提供用于RXC[1]<3:0>6331，RXC[n]<3:0>633N，RXD[1]<31:0>6321，和RXD[n]<31:0>632N信号从PHY传送到RS的定时基准。多个这样的XGMIIPHY侧接收信号RX_CLK[1]6341到RX_CLK[n]<3:0>634N可得到支持。GMII和MII具有类似的信号。
XGMII RS侧接收信号RXC<3:0>(接收控制)633表明PHY在XGMII上给出恢复的和译码的数据或控制字符。多个这样的XGMIIPHY侧接收信号RXC[1]<3:0>633到RXC[n]<3:0>633N可得到支持。GMII和MII具有以类似的方式被使用的RX_EN信号。
XGMII RS侧接收信号RXD<31:0>(接收数据)632是由PHY驱动的一组32个数据信号。多个这样的XGMII PHY侧接收信号RXD[1]<31:0>6321到RXD[n]<31:0>632N可得到支持。GMII和MII对不同的接脚尺寸具有类似的信号。
在GMII和MII中，当发送或接收媒体是非空闲时，由PHY断定CRS(载波侦听)信号。
在GMII和MII中，在检测到媒体上的冲突后，由PHY断定COL(碰撞检测)信号，以及在碰撞条件持续时保持断定。
XMAS RS侧APS信号APS_SWO(切换信道)640表明RS层正在请求XMAS 600为接收的PHY信道进行信道切换。信号可被实施为边缘或脉冲信号。把信号用边缘来实施，允许在诊断期间容易确定工作或保护状态。当在一个或多个时钟周期内断定APS_SWO时，PHY从激活的切换到工作的信道。应当指出，根据选择器的当前状态工作的还是保护的都可以是激活的。XMAS RS侧APS_SWO APS信号在支持嵌套的XGMII或XAUI或其它接口或子层的情形下可以任选地通过XMAS子层传送到XMAS PHY侧。APS_SWO信号640允许各种不同的MAC客户或MAC子层请求在50ms内的切换。APS_SWO 540可以是请求特定的信道供切换用的任选的CHANNEL_NUMBER。这可以根据所支持的信道号的大小以多比特APS_SWO信号来实现。
在XMAS处的功能的分配在对于媒体独立性的需要与对于简单的和成本低廉的接口的需要间取平衡。XMAS可以用附加的APS信号来扩展以便支持PLS原语，诸如
PLS_APS.bridge(ON|OFF)，PLS_APS.selector(ON|OFF)，
PLS_APS.working(CHANNEL_NUMBER)，
PLS_APS.protect(CHANNEL_NUMBER)，等等。
还可以有附加的站管理信号。这些信号用来在XMAS与站管理实体(STA)之间传送控制信息和状态。如果XMAS和XXAS可被级联或菊花链连接在一起，则可以有附加输出信号通过APS_SWO或其它信号适当地传送到以后的XMAS或XXAS。
图7显示XXAS 700输入和输出的示意图。XAUI RS侧或XGXS侧或源侧710包括具有RS侧发送信号SL0<P>760、SL0<N>761、SL1<P>762、SL1<N>763、SL2<P>764、SL2<N>765、SL3<P>766、和SL3<N>767的四条源通道745通道0746、通道1747、通道2748、和通道3749。XGXS侧710还包含任选的APS(APS_SWO 640)信号。XAUI RS侧或源侧710还包括具有RS侧接收信号DL0<P>750、DL0<N>751、DL1<P>752、DL1<N>753、DL2<P>754、DL2<N>755、DL3<P>756、和DL3<N>757的四条目的地通道740通道0 741、通道1742、通道2 743、和通道3 744。
XXAS PHY侧或目的地侧720包括四条源通道745，每条通道包括多个独立的发送信号。通道0746包括多个发送信号SL0[1]<P>7601和SL0[1]<N>7611到SL0[n]<P>760N和SL0[n]<N>761N。通道1747包括多个发送信号SL1[1]<P>7621和SL1[1]<N>7631到SL1[n]<P>762N和SL1[n]<N>763N。通道2748包括多个发送信号SL2[1]<P>7641和SL2[1]<N>7651到SL2[n]<P>764N和SL2[n]<N>765N。通道3749包括多个发送信号SL3[1]<P>7661和SL3[1]<N>7671到SL3[n]<P>766N和SL3[n]<N>767N，其中“n”是信道号。标准SDH/SONET APS需要支持多达14个工作信道和1个保护信道。GMII和MII具有类似的信号。
根据桥接状态，源/输入XXAS RS或XGXS侧信号SL0<P>760、SL0<N>761、SL1<P>762、SL1<N>763、SL2<P>764、SL2<N>765、SL3<P>766、和SL3<N>767被桥接到多个目的地/输出XAUI PHY侧信号SL0[1]<P>7601、SL0[1]<N>7611、SL1[1]<P>7621、SL1[1]<N>7631、SL2[1]<P>7641、SL2[1]<N>7651、SL3[1]<P>7661、和SL3[1]<N>7671到SL0[n]<P>760N、SL0[n]<N>761N、SL1[n]<P>762N、SL1[n]<N>763N、SL2[n]<P>764N、SL2[n]<N>765N、SL3[n]<P>766N、和SL3[n]<N>767N。信号可被桥接到一个或多个输出信道。用于标准SDH/SONET APS的一个示例性实施例是具有桥接的两个输出信道、一个工作信道和一个保护信道。
XXAS PHY侧或目的地侧720包括四条目的地通道740，每条通道包括多个独立的接收信号。通道0741包括多个接收信号DL0[1]<P>7501和DL0[1]<N>7511到DL0[n]<P>750N和DL0[n]<N>751N。通道1742包括多个接收信号DL1[1]<P>7521和DL1[1]<N>7531到DL1[n]<P>752N和DL1[n]<N>753N。通道2743包括多个接收信号DL2[1]<P>7541和DL2[1]<N>7551到DL2[n]<P>754N和DL2[n]<N>755N。通道3744包括多个接收信号DL3[1]<P>7561和DL3[1]<N>7571到DL3[n]<P>756N和DL3[n]<N>757N。
根据来自多个目的地/输出XAUI PHY侧信号DL0[1]<P>7501、DL0[1]<N>7511、DL1[1]<P>7521、DL1[1]<N>7531、DL2[1]<P>7541、DL2[1]<N>7551、DL3[1]<P>7561、和DL3[1]<N>7571到DL0[n]<P>750N、DL0[n]<N>751N、DL1[n]<P>752N、DL1[n]<N>753N、DL2[n]<P>754N、DL2[n]<N>755N、DL3[n]<P>756N、和DL3[n]<N>757N的选择器状态，一个信道被选择去切换到源/输入XXAS RS或XGXS侧信号SL0<P>760、SL0<N>761、SL1<P>762、SL1<N>763、SL2<P>764、SL2<N>765、SL3<P>766、和SL3<N>767。用于标准SDH/SONET APS的一个示例性实施例是具有一个选择的工作信道或保护信道。
本发明用任选的XAUI APS源信号APS_SWO(切换信道)770扩展XAUI，该APS_SWO 770表明RS或XGXS正在请求XXAS 700为接收的PHY信道进行信道切换。信号可用边缘或脉冲信号来实施。把信号用边缘实施允许在诊断期间容易确定工作或保护状态。当断定APS_SWO达一个或多个时钟周期时，PHY从激活的切换到工作的信道。应当指出，根据选择器的当前的状态工作的还是保护的都可以是激活的。APS_SWO源信号在支持嵌套的XGMII或XAUI或其它接口或子层的情形下可以任选地通过XMAS子层传送。APS_SWO信号770允许各种不同的MAC客户或MAC子层请求在50ms内的切换。APS_SWO 770可以是请求切换到特定的信道的、任选的CHANNEL_NUMBER。这可以根据所支持的信道号的大小作为多比特APS_SWO信号来实现。
在XXAS处的功能的分配平衡在对于媒体独立性的需要与对于简单的和成本低廉的接口的需要间取平衡。XXAS可以用附加的APS信号来扩展，以便支持PLS原语，诸如
PLS_APS.bridge(ON|OFF)，PLS_APS.selector(ON|OFF)，
PLS_APS.working(CHANNEL_NUMBER)，
PLS_APS.protect(CHANNEL_NUMBER)，等等。
还可以有附加站管理信号。这些信号用来在XXAS与站管理实体(STA)之间传送控制信息和状态。如果XMAS和XXAS可被级联或被菊花链连接在一起，则可以有附加输出信号通过APS_SWO或其它信号适当地传送到以后的XMAS或XXAS。
图8A，8B和8C显示以太网APS桥接选择器操作的一个示例性实施方案。以太网APS桥接选择器设备800A可以实施XMAS或XXAS。以太网APS桥接选择器设备800A可以这样来实施，使得它取输入接口(XGMII或XAUI)802A和输出接口(XGMII或XAUI)804A。有多个输入或输出接口(XGMII或XAUI)8061A到806NA，和808A，其中“N”是被支持的工作信道号。接口可以是双向(接收和发送信号)或单向(接收或发送信号)的。
另外，以太网APS桥接选择器设备800A具有控制接口820A，用于寄存器访问和对于由处理器或其它硬件或软件实体管理设备所需要的其它功能。硬件可包括MAC客户、OAMP客户、MAC控制子层、MAC APS控制子层、和/或MAC OAMP控制子层。软件可包括APS控制器和/或OAMP软件。控制接口820A允许APS控制器、OAMP控制器或其它软件请求在50ms内的切换。
以太网APS桥接选择器设备800A可以被配置成使用寄存器处在桥接或选择器模式。在物理上，任何接口可被配置成工作或保护接口。在桥接模式，工作接口信道与保护接口被桥接在一起。在选择器模式，要选择工作接口信道或保护接口。寄存器可被使用来启用或禁止桥接、选择器和切换。寄存器可以允许各种其它配置设定，诸如哪些信道被桥接，哪些信道要成为工作的和哪些信道要成为保护的，是可逆的还是非可逆的，等等。寄存器还可以具有提供管理和诊断可视性所需要的各种计数器。
在环形网络方面，以太网APS桥接选择器设备800A可被配置成桥接模式以提供丢弃与继续功能来支持环形保护、环交互工作、和环形互联。
图8B所示的以太网APS桥接选择器操作显示在桥接模式800B下配置的以太网APS桥接选择器的情形。在这个模式，发送被接口到输入接口发送TX 802B，而发送信号桥接到多个输出接口发送工作的TW1 804B，TW2 8061B到TWN 806NB，和发送保护TP 808B。实线箭头代表激活的业务，而虚线箭头代表备用的业务。在所显示的情形下，来自TX 802B的发送信号810B被桥接812B和814B到工作的TW1804B和保护808B信道。多个信号816B和818B处在备用状态。典型地，输入接口TX 802B被连接到RS。多个输出接口TW1 804B，TW28061B到TWN 806NB，和TP 808B被连接到多个PHY。桥路可被配置成传送通过模式，其中输入接口TX 802B可以传送通过，而不用桥接到多个输出接口TW1 804B，TW2 8061B到TWN 806NB，和TP 808B的任一个接口。典型地，在传送通过模式，输入接口发送TX 802B被连接到输出接口发送保护TP 808B。
以太网APS桥接选择器在桥接模式800B下可以支持环形网络的丢弃和继续功能。进入的环形接口可被连接到输入接口TX 802B，丢弃的则可被连接到多个输出接口发送工作TW1 804B，TW2 8061B到TWN 806NB，和发送保护TP 808B。所述继续则可被连接到输出接口TW1 804B，它可以是外出环形接口。
另外，以太网APS桥接选择器设备800B具有控制接口C 802B，用于寄存器访问和对由处理器或其它硬件或软件实体管理设备所需要的其它功能。
图8C所示的以太网APS桥接选择器操作显示在选择器模式800C下配置的以太网APS桥接选择器的情形。在这个模式，接收被接口到输入接口接收RX 804C而接收信号是从多个输入接口接收工作RW1802C，RW2 8061C到RWN 806NC，和接收保护RP 808C中选择的。实线箭头代表激活的业务，而虚线箭头代表备用的业务。在所显示的情形下，来自RX 802C的接收信号810C被选择812C。多个信号816C，818C，和814C处在备用状态。典型地，输出接口RX 804C被连接到RS。多个输入接口RW1 802C，RW2 8061C到RWN 806NC，和RP 808C被连接到多个PHY。选择器还可被配置成传送通过模式，其中输入接口RW1 802C，RW2 8061C到RWN 806NC，和RP 808C可以传送通过而不用选择到输入接口RX 804C。典型地，在传送通过模式，输入接口接收保护RP 808C被连接到输出接口接收RX 804C。以太网APS桥接选择器的一个示例性实施例具有复接到一个接收输出接口的多个接收输入接口。
另外，以太网APS桥接选择器设备800C具有控制接口C 802C，用于寄存器访问和对由处理器或其它硬件或软件实体管理设备所需要的其它功能。
当在激活的信道上检测到故障或缺陷时，MAC客户或MAC子层可以通过使用提供的APS信号来请求切换。切换使得选择器从工作的信道切换到备用信道。MAC客户或MAC子层或APS控制器或OAMP客户或OAMP软件也可通过APS或OAMP控制帧得到对于切换的请求并引起切换。当经由中断或寄存器状态轮询检测到故障或缺陷时，MAC客户或MAC子层或MAC客户或任何其它硬件可以通过使用APS信号请求切换。当经由中断或寄存器状态轮询检测到故障或缺陷时，APS控制器或OAMP软件或任何其它软件可使用控制接口通过设置适当的寄存器值而请求切换。APS信号和寄存器访问允许切换事件得到处理，并允许请求在50ms内的切换。替换实施例提供切换到特定的任选的信道号。
按照本发明的一个示例性实施例，提供单向接口。替换实施例是支持双向接口。根据配置的桥接或选择器模式，处在接口中的以太网APS桥接选择器设备800A可以接收或发送XGMII或XAUI的一部分。这具有减小在印刷电路板和背板的接脚数和路线的优点。这之所以是可能的，是因为一个特定的端口在同一时间可被配置成工作或保护端口。
当端口被配置为工作的并且是激活的时，在桥接模式下使用发送桥接选择器设备把发送桥接到保护端口，这时它的发送桥接选择器设备处在选择器传送通过模式。激活的工作端口的接收在选择器模式下使用接收桥接选择器设备和保护端口的接收而被选择，这时它的接收桥接选择器处在桥接传送通过模式。当保护端口变为激活时，所描述的情形颠倒过来。
典型地，在工作端口的桥接模式下的发送桥接选择器的发送保护被连接到在保护端口的选择器传送通过模式下的发送桥接选择器的接收保护。在保护端口的桥路传送通过模式下的接收桥接选择器的发送保护被连接到在工作端口的选择器模式下的接收桥接选择器的接收保护。当保护端口变为激活时，所描述的情形颠倒过来。
为了减小成本，以太网APS桥接选择器设备也被实施为只是对于1∶1或1+1保护(这比起1∶n更普遍得多)支持N＝1。这也可以支持环形保护。替换实施例是支持N≥1，例如对标准SDH/SONET APS支持，N＝14。桥接操作不限于仅仅两个输出接口。选择操作不限于仅仅一个输入接口。
以太网APS桥接选择器设备可这样来实施，以使得同一个设备可以处在XGMII或XAUI中，或根据配置处在任何其它互联接口。
以太网APS桥接选择器芯片中可封装进两个以太网APS桥接选择器器件，因为通常端口是双向的。每个器件可以独立地被配置成桥接模式或选择器模式。对于板的实际状况和成本来说，以太网APS桥接选择器芯片可以具有如需要的那样多的以太网APS桥接选择器器件。
本发明保持几个优点。因为它不改变以太网构架，因此它是后向兼容的以及遵从以太网标准。因为它任选地修改以太网调解子层、XGXS、XGMII、和/或XAUI(或其它RS到PHY互联接口)，供货商可以选择是否要实施本发明的功能。本发明的精致的设计和结构使得实施以太网APS桥接选择器硬件相当容易。本发明的方法是模块化的，并与以太网MAC、调解、XGXS、和PHY子层是隔离的。所以，本发明的设备对于现有的RS、XGMII(或其它MII接口)、和XAUL有简单的任选的修改方案。因为它再次利用标准SDH/SONET APS定义和处理过程，本发明的实施方案完全与SDH/SONET标准协议相兼容。因为它支持MAC客户对寄存器的访问或支持更高的层和MAC控制和调解子层的信号，本发明可被实施来支持在50ms或更少时间内的切换。另外，本发明利用标准SDH/SONET APS定义和处理，所以它可以支持对于直线、网格和环形拓扑的保护，物理级别、逻辑级别、和路径级别保护，以及1+1，N+1，和N∶1保护。
鉴于上述的说明，本领域技术人员将会看到本发明的许多修改方案和替换实施例。因此，本说明被看作为仅仅是说明性的以及为了教导本领域技术人员，它是用于实行本发明的最好模式。结构的细节可以很大地变化而不背离本发明的精神，以及保留属于所附权利要求的范围内的所有的修改方案的专有的使用。本发明打算只限于由所附权利要求所需要的范围和可应用的法律法则。

Claims (46)

1.一种在以太网环境中提供自动保护交换(APS)功能的设备，包括：
用于实施APS的以太网APS桥接选择器；以及
用于管理以太网APS桥接选择器的以太网APS桥接选择器子层；
其中以太网APS桥接选择器把媒体接入控制(MAC)硬件和多个物理层(PHY)硬件装置互联。
2.权利要求1的设备，其中MAC与以太网APS桥接选择器相接口。
3.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器与多个PHY硬件装置相接口。
4.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器启用以太网结构中的标准SDH/SONET APS功能。
5.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器包括桥路与选择器之一。
6.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器包括桥路与选择器中的至少一项。
7.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器执行桥接操作。
8.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器执行选择器操作。
9.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器执行交换操作。
10.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器启用丢弃与继续功能。
11.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器启用传送通过功能。
12.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器通过使用RS接口原语与MAC相接口。
13.权利要求1的设备，其中桥接选择器子层接口包括具有XGMII、GMII和MII之一的形式的PHY接口。
14.权利要求1的设备，其中桥接选择器子层接口包括具有XAUI的形式的附着单元接口(AUI)。
15.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器通过使用MAC到PHY的互联接口与PHY相接口。
16.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器在多个PHY硬件设备之间桥接。
17.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器在多个PHY硬件设备之间选择。
18.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器在多个PHY硬件设备之间切换。
19.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器在50ms内提供切换以用于恢复和保护功能。
20.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器提供PLS接口来控制APS功能。
21.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器提供具有XGMII和XAUI之一的形式的信号去控制APS功能。
22.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器提供控制/寄存器接口以控制APS功能。
23.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器是单向和双向之一。
24.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器以嵌套和非嵌套组合的至少一个组合来使用。
25.权利要求1的设备，还包括控制以太网APS桥接选择器的多个MAC子层。
26.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器由具有APS和OAMP中至少一种形式的MAC客户所控制。
27.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器由具有APS控制器软件和OAMP软件中至少一种形式的软件所控制。
28.权利要求1的设备，还包括实施多个以太网APS桥接选择器设备的硬件。
29.权利要求1的设备，其中以太网APS桥接选择器设备由MAC、XGXS、XAUI、和PHY硬件设备中至少一种所实施。
30.一种在MAC硬件设备和多个PHY硬件设备上提供APS功能的方法，包括：
提供桥接选择器APS子层；
配置桥接选择器APS子层为桥接模式；
桥接MAC硬件设备到多个PHY硬件设备；
其中桥接选择器APS子层接口到MAC发送信号和把信号桥接到多个PHY硬件设备。
31.权利要求30的方法，其中桥接选择器APS子层接口包括具有PLS形式的RS接口。
32.权利要求30的方法，其中桥接选择器APS子层接口包括具有XGMII、GMII和MII中至少一种的形式的MII接口。
33.权利要求30的方法，其中桥接选择器APS子层接口包括具有XAUI的形式的AUI。
34.权利要求30的方法，其中桥接选择器APS子层包括被配置成处在传送通过模式的桥路，其中输入接口传送通过到输出接口。
35.一种在MAC硬件设备和多个PHY硬件设备上提供APS功能的方法，包括：
配置桥接选择器APS子层成选择器模式；
从多个PHY硬件设备选择该桥接选择器APS子层以便连接到MAC硬件设备；
该桥接选择器APS子层接口到到多个PHY接收信号和选择信号到MAC接收信号；以及
当请求时从激活的信道切换到备用信道与规定的信道中的一个信道。
36.权利要求35的方法，其中桥接选择器APS子层接口包括具有PLS形式的RS接口。
37.权利要求35的方法，其中桥接选择器APS子层接口包括具有XGMII、GMII和MII中至少一项的形式的MII接口。
38.权利要求35的方法，其中桥接选择器APS子层接口包括以XAUI为形式的AUI。
39.权利要求35的方法，其中桥接选择器APS子层包括被配置成处在传送通过模式的桥路，其中输入接口传送通过到输出接口。
40.权利要求35的方法，其中切换步骤在50ms内执行，以便在以太网协议网络上提供修复功能。
41.一种在以太网协议网络上提供APS功能的方法，包括下列步骤：
配置桥接选择器成桥接模式；以及
把发送业务桥接到工作和保护信道。
42.一种在以太网协议网络上提供APS功能的方法，包括下列步骤：
配置桥接选择器成选择器模式；
从工作和保护信道中的至少一个信道选择接收业务；以及
当请求时从激活的信道切换到备用信道与规定的信道中的一个信道。
43.权利要求42的方法，其中方法在50ms内执行，以便提供修复功能。
44.一种在以太网协议网络上提供APS功能的方法，包括下列步骤：
在MAC硬件设备和多个PHY硬件设备之间的进行桥接和选择中的一种；
当请求时从激活的信道切换到备用信道与规定的信道中的一个信道。
45.权利要求44的方法，其中该方法通过使用信号和控制/寄存器接口为以太网协议网络的直线、环形和网格拓扑启用标准的SDH/SONET APS功能。
46.权利要求44的方法，其中方法在50ms内执行，以便提供修复功能。
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