CN1976537A - 传送装置 - Google Patents

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CN1976537A CNA2006101083134A CN200610108313A CN1976537A CN 1976537 A CN1976537 A CN 1976537A CN A2006101083134 A CNA2006101083134 A CN A2006101083134A CN 200610108313 A CN200610108313 A CN 200610108313A CN 1976537 A CN1976537 A CN 1976537A
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Abstract

现有的时分复用装置，为了吸收存在于多个输入信号之间的传送速度的偏差，中止千兆以太网信号或在光纤通道中使用的8B10B代码，采取映射到规定的帧的方式，结果，使该时分多路复用装置不能通过传送的信号的自动协商的数据等，而有对网络之间的故障信息传送或带宽控制带来恶劣影响的可能性。在本发明中，不中止接收到的多个千兆以太网信号的8B10B代码，而维持8B10B代码的正常性或Running Disparity的连续性，在8B10B代码原封不变的情况下进行正负填充，对多个信号进行同步后实施多路复用/分离。通过本发明，可以对由8B10B构成的多个信号在8B10B代码原封不变的情况下进行多路复用/分离，实现了在用户装置间的8B10B代码中包含的管理信息的透明传送。

Description

传送装置
技术领域
本发明涉及对多个根据千兆以太网(注册商标)信号(以下称为千兆以太信号)或光纤通道信号等8B10B代码传送的信号进行多路复用的传送装置。
背景技术
近年来，以因特网为首的宽带线路普及到各个家庭，以IP通信业务为中心线路需求在增大，与此相应，取代此前一直WAN是主流的SONET/SDH或ATM等，高速且廉价的千兆以太网(注册商标)在市场上急速普及。
千兆以太网信号，是在OSI(Open Systems Interconnection)参考模型的第2层上与在办公室内的LAN(Local Area Network)中被广泛使用的高速以太网标准具有互换性的标准，种类大体分成2类，有作为传送媒体使用光的1000BASE-X和作为传送媒体使用5类或其以上的UTP电缆的1000BASE-T。尤其，前者的1000BASE-X在传送距离方面有利，且光元件也可以廉价买到，因此从接入网方面到主干网方面在市场上广泛地普及。
但是，另一方面，随着这样的线路需求的增大，在人们叫喊用于传送这些宽带线路的光纤心线的枯竭化的、由现有的千兆以太网信号构筑的网络中，对于一根光纤如何能够多收容千兆以太网线路数，是支线方面或干线方面中的传送装置的一个大课题。因此，传送装置运用各种各样的多路复用方法来提高线路收容效率。但是，加之，这些传送装置，从维修运用上的观点来看，必须是在导入传送装置后对现有的网络不产生影响的“透明的传送装置”。这里，所谓透明的传送装置是指对收容的用户信号不进行变更而进行多路传送的传送装置。
现有的千兆以太网多路复用装置，是以现有技术的SONET/SDH技术为基础的，规定了采用以下方法：即在对千兆以太网信号进行多路复用时，临时中止8B 10B代码，将10比特数据转换成8比特数据后，取出MAC帧，按照在IETF RFC1662、ITU-T X.86、ITU-T G.7041中规定的方法对MAC帧进行数据的加工和封包，向SONET/SDH信号映射后进行多路复用。在现有的千兆以太网多路复用装置中，在接收到千兆以太网信号的位置8B10B代码被临时中止，因此存在不能使客户端装置之间的8B10B代码通过的问题。
为了解决该问题，最近，在ITU-T G.7041中，以使由8B10B定义的指令集等物理层的代码不中止地透过为目的也将叫做GFP-T(Tranparent GenericFraming Procedure)的方法标准化了。在该方法中，其目的是：在转换成8比特数据列时，实施将指令集信息包含在64比特单位中来编码成65比特数据的技术的“64B65B编码”，透明地传送指令集。
但是，该方法仍然是以现有的SONET/SDH技术为前提的，因此，不仅需要用来进行SONET/SDH处理的高价的部件或线路，而且还需要用于进行64B65B编码、解码的高价的部件和电路，因此就失去了近年来在能够构成廉价且灵活的网络这一点上取代SONET/SDH网络变成了主流的千兆以太网的优点。
另外，在GFP-T中，不过是用新的编码、解码技术来实施由8B10B代码定义的各种指令集而已，几个信息不得不以取整的形式传送，而并非是实现完全的透明性的方法。例如，错误数等，由于被变换成“有了错误”这样的事实，所以发生了多少错误等有关层1的质量的信息被中止，在这里就会消失掉，作为层1装置的重要作用的物理线路质量的担保和质量监视这样的功能就会变得迟钝了。
在导入现有的千兆以太网多路复用装置时，有以下限制：(1)通过自动协商(Auto-Negotiation)不能自动决定用户装置间的最佳动作模式；(2)由于在用户装置间不能交换故障信息，因此不能正常地进行发生故障时的切换；(3)在独自功能使用了MAC帧的前同步码等的情况下，就不能使用该功能。
关于(1)，自动协商若能够在路由器之间直接进行交换则理应可以自动地决定最佳动作模式，即使这样，也需要维修者手动设定动作模式。关于(2)，需要设置使用某些代替单元来实现、或者进而使用上位层的自动切换功能来实现、或者只在不需要预备线路的网络中导入等的限制。关于(3)，是对不使用独自功能、或者导入具备了代替独自功能的代替功能的装置这样的维修者强迫维修运用上的制约的状况。另外，当在网络结构变更时导入千兆以太网多路复用装置时，存在需要事前研究有无各种影响等、对服务的设备导入部门或维修部门附加了极大的工作等情况。
本发明的课题是提供一种千兆以太网多路复用装置，其在随着如上所述的线路需求的变动等发生的网络结构的变化时，无需担心伴随着中止千兆以太网信号的配置/指令集等8B10B代码中止的、对各种维修运用上的制约或服务的影响，而可以灵活地进行扩展。
发明内容
为了解决上述问题，本发明决定采用了如下方法：不是像现有方法那样中止8B10B代码，而是在保存了8B10B代码规则的状态下进行数据长度的调整(填充同步)后，对该8B10B代码直接进行交错多路复用和分离。
具体地说，在收容N个千兆以太网信号并进行多路复用分离的千兆以太网多路复用装置中，包括：N个低速侧接收处理部，其收容千兆以太网信号；N个8B10B代码同步部，其确立8B10B代码同步；填充同步部，其将N个非同步信号在一个频率上进行同步；端口标识符插入部，其插入用于识别N个信号是在哪一个端口接收到的数据的端口标识符；多路复用处理部，其对N个同步的千兆以太网信号进行交错多路复用并生成多路复用信号；高速侧多路复用信号发送部，其将所述多路复用信号转换成1.25×N Gbit/s的串行数据，并转换成光信号；高速侧多路复用信号接收部，其接收转换成了光信号的多路复用信号，并扩展成并行数据；分离处理部，其将被交错多路复用后的多路复用信号分离成N个信号；端口标识符分离部，其分离之前插入的端口标识符，将N个千兆以太网信号和各端口对应起来，据此进行每一通道的分配处理；N个8B10B代码同步部，其检测所分离的所述N个信号的8B10B代码同步模式并进行数据重新排列处理；低速侧发送处理部，其将所分离的千兆以太网信号转换成1.25Gbit/s的串行信号，并发送至所连接的用户装置。
尤其，在填充同步部中，具有：填充处理判定部，其具有用来在进行正填充或负填充时，着眼于8B10B代码的RD值的规则性，不发生8B10B代码规则违反(RD异常)而实施正负填充处理的功能；数据检测部，其用来确认是否为使RD异常发生的代码，对8B10B代码不进行解码，而将具有频率f1～fN的N个千兆以太网信号，作成为以8B10B代码的原状在多路复用信号的频率f0上进行同步。
附图说明
图1是在IEEE802.3z中记载的8B10B代码转换表的例子。
图2是在IEEE802.3z中规定的8B10B代码的指令集。
图3是在IEEE802.3z中规定的千兆以太网信号的格式和8B10B代码转换的状况。
图4是透明的传送装置的适用例。
图5是比较MAC帧的封包方法的图。
图6是表示MAC帧的向SONET信号的映射状况的图。
图7是表示导入千兆以太网多路复用装置之前的各层的生成、中止状况的图。
图8是表示导入现有的千兆以太网多路复用装置之后的各层的生成、中止状况的图。
图9是导入本发明的千兆以太网多路复用装置之后的各层的生成、中止状况的一个实施例的图。
图10是填充同步处理的概念图。
图11是实施例1中的结构图。
图12是表示实施例1中的8B10B代码同步部的数据重新排列的状况的图。
图13是表示指令集/I1/、/I2/的Running Disparity的迁移的状况的图。
图14是表示关于指令集/C1/C2/的Running Disparity的迁移的规则的图。
图15是实施例1中的填充同步部的详细的方框结构图。
图16是填充处理判定部中的读出地址控制流程图。
图17是表示就其对/I2/进行正填充时读出的数据的状况的图。
图18是表示就其对/I2/进行负填充时读出的数据的状况的图。
图19是表示就其对/C/进行正填充时读出的数据的状况的图。
图20是表示就其对/C/进行负填充时读出的数据的状况的图。
图21是实施例1中使用的端口标识符的具体例。
图22是具体表示伴随着填充同步部以及多路复用处理部中的处理的数据列的状况的图。
图23是表示成为使用现有的千兆以太网多路复用装置时的课题的行为的图。
图24是表示实施例1中的本发明的效果的图。
图25是表示使用现有的千兆以太网多路复用装置时的有关带宽控制模式的行为的图。
图26是表示使用本发明的千兆以太网多路复用装置时的有关带宽控制模式的行为的图。
图27是实施例2中的结构图。
图28是表示向OTN帧的时隙分配和多个千兆以太网信号向OTN帧的映射的状况的图。
图29是表示向OTN帧的时隙分配和多个千兆以太网信号向OTN帧的解映射的状况的图。
具体实施方式
对本发明的千兆以太网多路复用装置进行说明之前，首先对千兆以太网信号进行说明。在千兆以太网信号中，用户数据通过在IEEE802.3z section2～3中规定的MAC帧传送，在这一点上，和10BASE-T(数据速度：10Mbit/s)或100BASE-T(数据速度：100Mbit/s)等以太网信号相同，但是其特征是数据速度达到1Gbit/s，作为物理层的代码使用IEEE802.3z section 36.2中规定的8B10B代码。
图1表示在IEEE802.3z中规定的8B10B代码表的一部分。
所谓8B10B代码是，按照如图1所示的规定的转换表将8比特的数据转换成10比特数据的代码，对于8比特数据，定义“0”的个数多的(或者相等)10比特数据列和“1”的个数多的(或者相等)10比特数据列这两种数据，未使用“0”和“1”的个数的比例显著偏向哪一侧的模式。而且是如下的技术：根据直至进行编码之前输出的代码字列中包含的“0”或“1”的累积个数差(RD：Running Disparity)，分开使用“0”的个数多的(或者相等)数据和“1”的个数多的(或者相等)数据这两种数据模式，由此，取得平衡以使“0”和“1”的个数大约相等，同时进行编码。具体地说，通过以下方法来实现：若在目前为止的累积个数中“1”的个数多，则取为RD值为“+”，发送图1的8B10B代码表中的Current RD+侧的数据，若在累积个数中“0”的个数多，则取为RD值为“-”，发送图1的8B10B代码表中的Current RD一侧的数据。例如，“00001010”这8比特数据在目前为止的累积个数中“0”的个数多的(即，RD为“-”)情况下，转换成“010101 1011”10比特数据，在目前为止的累积个数中“1”的个数多的(即，RD为“+”)的情况下，转换成“010101 0100”10比特数据。通过检查在接收侧是否遵守该RD值的规则，可以检测出是否有数据错误。
在该8B10B代码中，定义了用“Dxx.x”表示代码组名的256种数据和用“Kxx.x”表示代码组名的12种特殊代码，将该数据和特殊代码组合的代码(指令集)用于表示MAC帧和MAC帧之间的IFG(Inter frame Gap)等无信号状态的“/I/”或表示MAC帧的起始位置或帧结束的标志(/S/、/R/、/T/)等。
图2表示各指令集及其意义。
在该指令集的之一中有称为“配置(/C1/或/C2/)”的代码。它是进行在所连接的装置之间相互交换自身装置的动作模式或状态的自动协商时使用的代码。自动协商是在IEEE802.3z，section 37中规定的功能。
图3表示对在IEEE802.3z中规定的MAC帧的格式以及对MAC帧进行8B10B编码而生成的千兆以太网信号的格式。
所谓MAC是指属于OSI参考模型的第2层的协议，在IEEE802.3z中规定了该协议的交换，将进行协议的交换时的帧称为MAC帧。MAC帧的作用是，将OSI参考模型的第3层或其以上的协议和数据存储到MAC帧的数据区域，将该所存储的层3或其以上的协议可靠地传送至目的终端。MAC帧由以下部分构成：表示MAC帧的起始位置的前同步码(8比特)、表示MAC帧的目的终端的MAC地址的目的地址(6比特)、表示发送MAC帧的终端的MAC地址的发送源地址(6比特)、表示MAC帧的长度等的Type/Length(2比特)、数据区域(可变长度)以及检查和值(4比特)；在该MAC帧和MAC帧之间流动称为IFG(Inter Frame Gap)的表示无信号状态的数据。对这样的8比特单位的以太网信号的数据列，在各字节单位转换(8B10B编码)成10比特的数据列的信号就是千兆以太网信号。
具体地说，各字节的8比特分别被置换成10比特的数据列(代码字：代码组)或作为其集合体的指令集，将IFG置换成/I/(空闲(idle))，将MAC帧的起始字节置换成/S/，将前同步码、目的地址、发送源地址、Type/Length、数据、检查和值(FCS：Frame Check Sequence)分别置换成256种/D/(数据)，紧接着MAC帧的字节被置换成/T/R/或/T/R/R/。此外，在千兆以太网信号中，对于每一字节，8比特长的数据分别被转换成10比特长的数据，因此作为物理层的速度达到1Gbit/s/的10/8倍，即达到1.25Gbit/s
这样，千兆以太网信号是对在IEEE802.3z中规定的MAC帧进行过8B10B编码的，但是应特别说明的是，在对以太网信号进行8B10B编码时，通过MAC帧运载的数据以外的管理信息(例如，作为配置/指令集的/C1/、/C2/)被包含在8B10B代码中。
图4表示将上述千兆以太网信号多路传送的网络结构例。
作为用来提高1条线路的收容效率的方法，使用波分复用(WDM：Wevelength Division Multiplex)技术，将多个信号分配到各波长来进行合波和分波，由此收容效率上升了与合波、分波的波长的数相等的量。进一步，在进行波分多路复用之前对N个千兆以太网信号进行时分多路复用，在物理上做成1个信号，这样，对1个波长若能够收容N个千兆以太网信号，则与对一个波长分配一个千兆以太网信号的情况相比，收容效率上升N倍，与原有网络相比可以更高效地收容线路。而且，对于近年来的IP通信业务的增加和线路收容效率的高效化的期望变高的同时，这样的千兆以太网多路复用装置在市场上广泛普及。
作为对N个千兆以太网信号进行时分多路复用的方法，对从N个端口接收的各个MAC帧进行数据加工，然后实施给其附加首部和检查和的封包后，依次映射成OC-48或OC-192等SONET信号或STM-16、STM-64等SDH信号的方法被标准化，作为MAC帧的封包的方法，主要标准化了以下3种方法：使用了在IETF RFC1662中规定的HDLC-Like Framing技术的方法；和HDLC-Like Framing类似的、使用了在ITU-T X.86中规定的Link AccessProcedure SDH(以下称为LAPS)技术的方法；和使用了作为通用的封包技术周知的、在ITU-T G.7041中规定的Frame mapped Generic Framing Procedure(以下称为GFP-F)技术的方法。
图5表示MAC帧的封包方法。
如图5所示，任何方法都依据封包方法的限制，保证了层3或其以上的协议的透明性，但是属于层1的8B10B代码或属于层2的MAC帧的一部分数据在多路复用分离时被置换，未能实现完全的透明传送。所谓透明传送，是指在图4所示的网络结构中，设置在房间1内的用户装置A和设置在房间2内的用户装置B之间在物理上有传送装置1和传送装置2，但是在逻辑上是与用户装置A和用户装置B直接连接的状态等价。具体地说，是指不变更从用户装置A输出的信号的格式或数据的内容，而直接原封不变的输出到用户装置B的传送。
其后，依次对“8B10B代码的透明性”和“MAC帧的透明性”进行说明。
首先对“8B10B代码的透明性”进行说明。千兆以太网信号，作为传送用的编码技术使用在IEEE802.3z section 36.2中规定的8B10B代码。在该8B10B代码中除了MAC帧中包含的数据以外，还定义了在自动协商中交换的配置/指令集(/C1/或/C2/)等MAC帧中没有的特殊代码，使用于交换与用户数据不同的管理信息的目的。在高速路由器等处理千兆以太网信号的用户装置中，作为这些管理信息，在装置之间交换双方的动作模式或装置的状态，由此决定各装置的最佳动作模式，或监视双向的链路状态。
1000BASE-X中的自动协商的主要目的，主要是以下2点：(1)在共享千兆以太网链路的装置之间，在建立链路之前交换双方的信息，自动地设定最佳的工作模式；(2)若用户装置A→B方向的线路发生了故障，则通知在反方向的用户装置B→A方向也发生了故障，实现双向切换。这些过程是通过在图2所示的配置/指令集中包含的16比特数据(Config_Reg)中存储这些信息，互相交换16比特的Config_Reg来进行。
在背景技术里也进行了说明，到目前为止的千兆以太网多路复用装置是以SONET/SDH技术为基础的，规定了采用如下方法：即在对千兆以太网信号进行多路复用时，临时中止8B10B代码，将10比特的数据转换成8比特数据后，取出MAC帧，按照在IETF RFC1662、ITU-T X.86、ITU-T G.7041中规定的方法对MAC帧进行数据加工，实施封包，映射成SONET/SDH信号来进行多路复用。在接收到千兆以太网信号的位置8B10B代码被临时中止，因此不能使客户端装置之间的8B10B代码通过。在图4的网络中，在使用现有的千兆以太网时分多路复用装置的情况下，由于该传送装置作为8B10B代码不是透明的传送装置，因此在自动协商中交换的配置/指令集中包含的各路由器的动作模式等信息不能在路由器之间直接交换，在导入千兆以太网时分多路复用装置之前以最佳动作模式动作的各路由器，在导入千兆以太网时分多路复用装置之后不以最佳动作模式动作，因此有时发生带宽控制不能很好地动作，网络陷入到意想不到的过负载状态等问题。
接着对“MAC帧的透明性”进行说明。作为对MAC帧进行多路复用的方法有，如上所述对MAC帧进行数据加工以及封包，映射到Telcordia GR-253中规定的SONET信号或ITU-T G.707中规定的SDH信号的方法。
图6表示映射到SONET信号的状况。
首先，按照上述的IETF RFC1662、ITU-T X.86、ITU-T G.7041中规定的图5的封包方法对MAC帧进行封包，在该封包的MAC帧之间插入规定的固定值，生成连续的数据列。该封包方法都是这样的结构：即在MAC帧的前面附加与各种封包方法相应的首部，最后附加检查和值。
该所生成的连续数据列被映射到SONET信号。图表示了映射到OC-48信号的情况。首先，将所生成的连续数据列映射到OC-48有效负载，进一步赋予OC-48POH(通路开销)、OC-48SOH(段开销)、OC-48LOH(线路开销)、指针等SONET信号的各种开销来生成OC-48信号。该帧结构和开销可以使用Telcordia GR-253中规定的OC-48信号和ITU-T G.707中规定的STM-16帧格式中的任何一个。
在IETF RFC1662中规定的HDLC-Like Framing或ITU-T X.86中规定的LAPS中，如图5所示，对于从目的地址到检查和的数据，通过在最前面加上规定的首部，在最后加上检查和来直接进行封包，用这种封包的方法，在封包过程中对于MAC帧的从目的地址到检查和的数据并没有进行变更，因此可以透明地传送，但是前同步码以及SFD的共8字节，被置换成各种建议中规定的固定值，因此在该封包处理中被中止。另外，IFG也被转换成在各种建议中规定的固定值，因此在该封包处理中被中止。
在ITU-T G.7041中规定的GFP中，和HDLC-Like Framing、LAPS相同，对于MAC帧的从目的地址到检查和的数据加上首部并进行封包，这一点是相同的，但对各首部也定义了插入检查和值的区域，这一点与上述的两种方法不同。另外，在封包之后的帧和帧之间以称为GFP空闲的GFP专用的固定模式填充。如图所示，MAC帧的从目的地址到检查和的数据被映射到GFP有效负载部。
上述的任何方法，在对MAC帧赋予首部以及检查和值来进行封包这一点上都相同，但是，千兆以太网信号中、被封包的数据是为了在层2区间可靠地传送需要的最低限度的“目的地址”、“发送源地址”、“Type/Length”、“数据”、“检查和”，由于作为MAC帧的一部分的前同步码或SFD以及处于MAC帧和MAC帧之间的IFG被中止，因此不能透明地传送它们。通常，在前同步码、SFD、IFG中只是插入固定值并没有使用它，因此它们被中止并不影响网络，但是，在装置提供商出于为了显出装置的特色具备独自功能的目的使用了前同步码或SFD的情况下，在千兆以太网多路复用装置中止它们可能会带来影响。
在上述的背景技术中也进行了说明，而最近在ITU-T G.7041中，为了达到使由8B10B代码定义的指令集等物理层的代码不中止地通过的目的，称为GFP-T(Transparent Generic Framing Procedure)的方法也被标准化了。在该方法中，转换成8比特数据列时，实施将指令集包含在64比特单位来编码成65比特数据的技术的“64B65B编码”，其目的是透明地传送指令集。但是，该方法也仍然是以现有的SONET/SDH技术为前提的，因此不仅需要进行SONET/SDH处理用的高价部件或线路，而且还需要进行64B65B编码、解码用的高价的部件或大规模的线路，因此就失去了近年来由于能够廉价且灵活地构成网络这点而取代SONET/SDH网络变成主流的千兆以太网的优点。
另外，在GFP-T中，不过是利用新的编码、解码技术来实施用8B10B代码定义的各种指令集而已，几个信息不得不以取整的形式传送，不是实现完全的透明性的方法。例如，错误数等，由于是被变换为“有错误”这样的事实，发生了多少错误等有关层1的质量的信息被中止，在这里消失掉了，作为层1装置的重要作用的物理线路质量的担保和质量监视这样的功能变迟钝了。
图7表示由路由器或IP终端装置等构成的网络中8B10B代码和MAC帧被生成、传送、中止的状况。
在该网络中，IP终端装置生成IP分组后，将IP分组存储到100M以太网(100M以太)的MAC帧中，向路由器A发送。在路由器A临时中止在IP终端装置1生成的100M以太网的MAC帧，生成千兆以太网的MAC帧，将8B10B编码后的千兆以太网信号发送至路由器B。路由器B接收来自路由器A的千兆以太网信号，进行8B10B编码并中止千兆以太网的MAC帧后，再次生成100M以太网MAC帧，将所生成的100M以太网MAC帧发送至IP终端装置2。在IP终端装置2，中止从路由器B接收到的MAC帧，取出在IP终端装置1生成的IP分组，通过交换该IP分组来进行IP终端装置之间的通信。在图7的结构中，在用千兆以太网信号连接的路由器A和路由器B之间，自动协商时交换用8B10B代码定义的配置/指令集，进行链路的双向监视或各装置间的最佳动作模式的协商，该指令集在各个路由器中，在进行8B10B编码时被生成，在进行8B10B解码时被中止。以上都是以IEEE802.3z为首的各种建议中规定的处理。
在图7所示的网络中，在向IP终端装置的用户数增加、或每一个用户的收发数据量增加的情况下，对应该通信量的增加来增设路由器，有时会发生连接该增设的路由器之间的网络的增设或变更。
图8表示了由图7的结构，增设路由器C、路由器D，导入千兆以太网多路复用装置1、千兆以太网多路复用装置2，将增设的路由器之间的线路多路复用为原有的路由器的线路(路由器A-路由器B)后，收容到了原有的光纤时的结构，和各层的协议的生成中止的状况。设该图中的千兆以太网多路复用装置是现有的千兆以太网多路复用装置。若在增设的路由器之间导入千兆以太网多路复用装置，则两个千兆以太网信号可以作为物理上的一个信号捆起来传送，因此不需要为了连接它们之间新敷设光纤。
然而，在图7的路由器A-路由器B之间、路由器C-路由器D之间导入现有的千兆以太网多路复用装置来进行图8所示的网络的结构变更的情况下，在导入图7的千兆以太网多路复用装置之前可以在路由器A-路由器B之间直接交换在自动协商中交换的配置/指令集，但是在导入图8的千兆以太网多路复用装置后，如该图所示，8B10B代码在千兆以太网多路复用装置被中止了，配置/指令集的交换在各路由器和千兆以太网多路复用装置之间被个别地进行，因此在路由器之间就不能直接交换了。即，通过千兆以太网多路复用装置的导入，主信号的线路收容效率确实提高，但是却不能对自动协商时的配置/指令集进行交换了。
因此，在路由器C、路由器D的增设操作结束并重新开始服务时，不仅是路由器C、路由器D，现有的路由器A、路由器B也不能互相直接交换最佳的动作模式，因此不仅存在各路由器以与导入千兆以太网多路复用装置之前不同的动作模式、即不是最佳的动作模式动作的可能性，而且最坏的情况是，存在网络负载的平衡被破坏、陷入到意想不到的过负载状态的可能性，另外，还存在在万一线路发生了故障的情况下，不能进行向预备线路的切换，因此在恢复之前的期间给服务带来重大故障的可能性。
图8表示现有的千兆以太网多路复用装置不中止MAC帧的情况。
在图8中，是现有的千兆以太网多路复用装置不中止MAC帧的图，但是严密地说是，通过按照IETF RFC1662或ITU-T X.86或ITU-T G.7041对MAC帧的目的地址以后的数据列进行封包的方法来实现，因此MAC帧的前同步码或SFD、还有IFG全部被千兆以太网多路复用装置中止。装置提供商出于为了显出装置的特色而具备独自功能的目的已经使用了作为MAC帧的一部分的前同步码或SFD、或MAC帧之间的IFG区域的情况下，当导入现有的千兆以太网多路复用装置时，存在不能使用在路由器侧具备的独自功能的可能性，存在对服务带来影响的可能性。
这样，在导入现有的千兆以太网多路复用装置时，具有以下限制：亦即(1)通过自动协商不能自动地决定用户装置之间的最佳动作模式；(2)在用户装置之间不能交换故障信息，因此不能正常地进行发生故障时的切换；(3)将MAC帧的前同步码等使用于独自功能时，就不能使用该功能，关于(1)，若自动协商在路由器之间可以直接交换，则应该可以自动地决定最佳动作模式，即使这样，也需要维修员手动设定动作模式；关于(2)，需要设置以某些代替单元来实现、或者进而使用上位层的自动切换功能来实现、抑或只在不需要预备线路的网络中导入等的限制；关于(3)，是对于不使用独自功能、或导入具备代替独自功能的代替功能的装置这样的维修者，强迫维修运用上的制约的状况，另外，当在网络结构变更时导入千兆以太网多路复用装置时，存在需要事前研究有无各种影响等、对服务的设备导入部门或维修部门附加了极大的工作量等情况。
因此，本发明提供一种千兆以太网多路复用装置，其在随着如上所述的线路需求的变动等网络结构发生变化时，不担心伴随着千兆以太网信号的配置/指令集等8B10B代码的中止的、对各种维修运用上的制约或服务的影响，而可以灵活地进行扩展。
图9表示导入了本发明的千兆以太网多路复用装置时的结构和各层的信号或协议的生成中止的情形。在导入了本发明的千兆以太网多路复用装置时，各层的生成中止的情形和导入前(图7)的情形相比没有什么变化，因此可以对原有的网络不产生影响而提高线路的收容效率。
为了实现如上所述的不中止8B10B代码的千兆以太网多路复用装置，不中止接收到的多个千兆以太网信号的8B10B代码而对8B10B代码直接进行多路复用和分离就可以，但是在IEEE802.3z中，允许千兆以太网信号的数据速度以1.25Gbit/s为中心在+/-100ppm的范围内有波动。因此，一般在多路复用和分离处理中，需要进行称为“同步”的处理，该“同步”处理将在各接收信号中微小且不同的数据速度(即频率)合并为一个数据速度(即频率)。
图10表示同步处理的概念图。
在图10中表示将具有频率f1的千兆以太网信号1和具有频率f2的千兆以太网信号2在频率f0上进行多路复用的情况。在这里，在多路复用信号中，把一半的频带分配给千兆以太网信号f1，把剩下的一半分配给千兆以太网信号2，假设存在f2＞1/2f0＞f1的关系。由于千兆以太网信号1的频率比多路复用信号的1/2频带(1/2f0)还要小，因此一定时间内接收的千兆以太网信号1的数据量小于多路复用信号的一半的数据量。因此，为了进行多路复用，需要给接收到的千兆以太网信号1追加一定量的数据，需要和分配给多路复用信号的数据量相一致的处理。
将通过按照如上所述的频率误差追加或删除固定数据来进行调整数据量的处理，称为填充同步处理。在本发明的填充同步处理中，决定采用如下方法：通过使MAC帧之间存在的IFG(即无信号区间)的长度伸缩来吸收由于频率误差发生的数据长度的差分。但是，8B10B代码中存在叫做RunningDisparity的各种代码规则，需要不打乱该代码规则地实现数据的伸缩。本发明显示通过不打乱该8B10B代码规则地进行数据伸缩，来进行频率调整的方法。
本方法的千兆以太网多路复用装置的特征在于，是在导入千兆以太网多路复用装置后也和路由器之间通过光纤直接连接时一样直接进行自动协商，而且使作为MAC帧的一部分的前同步码或SFD直接通过的透明的千兆以太网多路复用装置。
下面使用附图对依照本发明的千兆以太网多路复用装置的具体实施方式进行详细的说明。
本发明的千兆以太网多路复用装置，是实施在IEEE802.3z中规定的多个被进行了8B10B编码的低速主信号(1000BASE-SX/1000BASE-LX)和一个高速的被进行了多路复用的主信号之间的多路复用和分离的装置，其特征是，具有如下多路复用分离功能：在进行多路复用分离时，不变更连接在本发明的多路复用装置的低速侧的用户装置使用的8B10B代码，而对8B10B代码直接进行多路复用分离，由此使8B10B代码直接通过到达对向侧的用户装置，由此在自动协商等在用户装置之间可以进行使用了8B10B代码的直接的交换。
在本发明的实施方式中，主要以由IEEE802.3定义的千兆以太网信号(1000BASE-X)为例进行说明，但是ANSI标准的光纤通道信号等使用了8B10B代码的信号都相同，如在其后的实施方式中所示，对千兆以太网信号等8B10B代码不进行解码，而进行着眼于8B10B代码的原状、8B10B代码的特征和RD值的连续性保持的多路复用分离方式，由此将频率互相不同的N个被进行了8B10B编码的信号在某一频率上进行多路复用，再次分离成N个被进行了8B10B编码的信号这样的一个传送装置的实施方式和使用了该千兆以太网多路复用装置的传送系统的实施方式进行说明。
(实施例1)
图11是表示依照本发明的千兆以太网多路复用装置的第1实施方式的结构框图。
在图11中，本发明的千兆以太网多路复用装置的特征是，包括：N个低速侧接收处理部11～1n，其接收N个被进行了8B10B编码的千兆以太网信号，提取时钟后转换成电信号，展开成并行数据；N个8B10B代码同步部21～21n，其对所述N个转换成电信号的千兆以太网信号分别独立地检测8B10B代码同步模式，进行数据的重新排列处理；填充同步部31～3n，其将频率在最大+/-100ppm的范围内互相不同的N个千兆以太网信号在某一个特定的频率f0上进行同步；端口标识符插入部41～4n，其插入用来识别N个被进行了8B10B编码的千兆以太网信号被多路复用的时隙位置的端口标识符；多路复用处理部100，其对所述各信号进行交错多路复用并生成多路复用信号；高速侧多路复用信号发送部110，其将所述多路复用信号转换成1.25×NGbit/s的串行数据，并转换成光信号；高速测多路复用信号接收部120，其接收转换成所述光信号的多路复用信号，提取时钟后转换成电信号，展开成并行数据；分离处理部130，其对于并行展开的多路复用信号，将所述被交错多路复用了的多路复用信号分离成N个信号；端口标识符分离部140，其分离先前插入的端口标识符，将N个千兆以太网信号和各端口对应起来，根据该对应进行每一通道的分配处理；N个8B10B代码同步部51～5n，其对于所分离的所述N个千兆以太网信号，分别独立地检测8B10B代码同步模式，并进行数据的重新排列处理；低速侧发送处理部61～6n，其将所述分离的并行千兆以太网信号转换成1.25Gbit/s的串行信号，转换成光信号后作为N个千兆以太网信号发送至所连接的用户装置；对N个千兆以太网信号的8B10B代码不进行解码，而实现利用了8B10B代码的特征的频率偏差吸收方式(同步处理方法)，可以对8B10B代码直接进行多路复用分离处理，因此实现用户装置之间的8B10B代码的透明性。
更详细地说，在N个低速侧接收处理部11～1n接收到的N个千兆以太网信号在低速侧接收处理部11～1n被转换成电并行数据后，在N个低速侧8B10B代码同步部21～2n，分别检测包含称为逗点模式的代码同步用的固定模式的代码。作为包含该逗点模式的代码的代表例，有构成表示无信号状态的/I/或表示是自动协商中的/C/等指令集的/K28.5/。该包含逗点模式的代码不会在8B10B代码的其他代码字内或跨越任何代码字和代码字的边界而发生，因此一般用于各代码字的分隔位置的检测。在8B10B代码同步部21～2n若通过检测该逗点模式来检测到代码字的分隔位置，则如图12所示，进行数据的重新排列，以使并行信号的数据列和代码字的分隔位置一致，并将重新排列后的数据发送至填充同步部31～3n。
为了将具有f1～fn的频率的N个千兆以太网信号在固定的频率f0上进行时分多路复用，必须补正双方的频率偏差并在相同的频率上进行同步后进行多路复用。本发明的千兆以太网多路复用装置，作为该同步方式，适用自古以来的同步技术的填充方式，对固有的数据进行正填充或负填充，使数据长度按照频率偏差伸缩，由此调整并进行同步。
另一方面，在8B10B代码中，根据在输出的代码字中包含的“0”或“1”的累积个数差(RD：Running Disparity)决定该代码字的末尾的“+”“-”极性，后续的代码字是从8B10B表(图1)选择与该极性对应的代码字，决定发送出去的数据。这里将代码字的选择中引用的RD值作为该代码字的前头RD值。在接收侧，该代码字间的末尾和前头的RD值不一致的数据(即，违反RD代码规则)作为“非法数据”来被计数。因此，在进行被8B10B编码过的信号的同步时，需要在保证8B10B代码规则中的RD值的连续性的同时实施正负填充处理。具体地说，在正负填充的代码字(或代码字列)的前头和末尾的RD值像“+”→“-”、“-”→“+”这样翻转时，代码字之间的RD值的连续性被破坏，被判定为非法数据，因此填充的代码字列的前头和末尾的RD值应该像“+”→“+”、“-”→“-”这样保持不变。
由以上叙述可知，由于正负填充的代码列需要定期地修正频率偏差，因此希望：(1)保证能够以一定的周期接收；(2)是不使前后RD值翻转的代码列。在IEEE802.3z中，规定了在路由器等用户装置之间在链接之前连续发送用于进行自动协商的指令集/C/(配置/指令集)，在链接之前，只发送/C/。另一方面，在自动协商结束链接上之后，相反不发送/C/，而断断续续地发送表示MAC帧和MAC帧之间的无信号状态的指令集/I/(空闲)。如上述叙述可知，在IEEE802.z中规定了千兆以太网信号不依赖于链接状态，将/C/或/I/以某一比例以上发送，若不依赖于链接状态，对指令集/I/或/C/实施填充同步，则可以保证能探寻到以一定的比例进行填充同步的契机，因此可以吸收信号之间的频率偏差。
首先说明对指令集/I/的同步处理。在IEEE802.3z中，规定了处于MAC帧和MAC帧之间无信号的状态，在该期间必须发送一定长度以上的/I/。/I/由如图2所示的/I1/(＝/K28.5(+)/D5.6(-))和/I2/(＝/K28.5(-)/D16.2(+)/)这两种代码列构成。图13表示/I1/以及/I2/的代码字和其RD值的迁移的状况。如该图所示，/I1/是使RD值在/I1/的最初和最后从“+”向“-”翻转的指令集，相对于此，/I2/是使RD值在最初和最后保持“-”原样不翻转的指令集。另外，在/I/的代码字列中，/I1/只在之前的代码字的末尾的RD值为“+”时被使用，其后连续地选择/I2/。如上所述，若以在起始部分和末尾使RD值不翻转的指令集为单位进行负填充或正填充，则可以不违反RD代码规则而进行填充同步，因此，接收到的数据以/I2/的定时进行填充同步就可以，另外，可以说对连续的/I2/中的一个进行正负填充也不会给信息的传送内容带来影响。
接着说明对指令集/C/的同步处理。在IEEE802.3z中，作为在自动协商中发送的指令集/C/，定义了如图2所示的/C1/和/C2/两种，分别由/C1/＝/K28.5/D21.5/Config Reg/、/C2/＝/K28.5/D2.2/Config Reg/构成。自动协商中/C1/、/C2/必须交互进行送发信。这里构成/C1/、/C2/的“Config Reg”由两个代码字构成，存储了表示路由器等发送千兆以太网信号的客户端装置的动作模式的数据，各客户端装置在自动协商中中通过/C1/、/C2/的Config Reg互相交换与各自的动作模式有关的信息，由此互相决定最佳的动作模式。另外，在IEEE802.3z中规定了该Config Reg值在一定时间(10～20毫秒)内发送固定值，对于/C1/、/C2/的指令集在该期间内持续地通过同一的数据来进行收发。
图14表示指令集/C/的RD值的迁移模式。
为了对该代码字列保证RD值的连续性的同时实施正负填充处理，和填充/I2/的情况相同，将最初和最后的RD值不翻转的代码字列作为一个块实施正负填充就可以。
根据/C1/、/C2/两个都包含的Config Reg值RD值的极性是不一样的，因此考虑RD值分别是翻转/不翻转的两种情况。结果，在自动协商中中收发的指令集/C1/C2/的Running Disparity的迁移模式有图14所示的4种。由该图可知作为/C/的指令集的特征，在Reg值不变的期间，将/C1/C2/C1/C2/共16代码字(/C1/或/C2/分别由4代码字构成)作为一个块时，变成在其起始和末尾RD值不翻转的数据列。因此若以16或其倍数的代码字为一个单位进行正填充或负填充，则在自动协商中也可以保存RD值不变的状态下进行填充同步。另外，在IEEE802.3z中规定了：在/C/的代码字列中，例如，作为/K28.5/D21.5/K28.5/D2.2/、/(Config Reg)/(Config Reg)/等/C1/、/C2/规定的代码字列崩溃了的情况下，认为是称为INVALID的非法数据。在本发明中可以不输出这样的INVALID的数据而进行填充处理。
本实施例的填充同步部的特征是，着眼于该指令集/I2/、/C1/、/C2/的Running Disparity值的规则性，将在最初和最后RD值不翻转的数据作为一个块来实施填充同步处理。
图15表示填充同步部31～31n的详细的结构。填充同步部31～3n由以下部分构成：存储器缓冲区301，其将从8B10B代码同步部接收到的千兆以太网信号的数据按顺序写入按顺序读出；地址指示部302，其决定将数据写入到存储器缓冲区时的写入地址；读出地址指示部303，其决定从存储器缓冲区读出数据时的读出地址；相位比较部305，其监视写入地址和读出地址的位置关系，生成相位比较信息并通知给填充处理判定部304；/I2/数据检测部306，其从接收数据检测/I2/模式以及其连续性并将填充处理的可否通知给填充处理判定部304；AN检测部307，其从接收数据检测/C1/C2/模式，判定不发生Config Reg的迁移而可以进行填充处理这一情况并通知给填充处理判定部304；填充处理判定部304，其接收来自相位比较部305的相位比较信息和来自/I2/数据检测部306的/I2/填充可否判定和来自AN检测部307的AN填充可否判定，并判定正负填充的实施。在本结构中，以在存储器缓冲区301中的1地址写入20比特(2代码)的情况为例进行说明，但是1地址中存储的比特数不限定于20比特，几比特单位都可以。另外，存储器的深度也以64字为例进行说明，但不限于64字，根据各自的装置应满足的技术规格使用多深的存储器也都可以。
写入地址指示部302，用与接收到的千兆以太网信号的数据列同步的时钟按顺序一个一个增加，使写入地址值一个一个增加。接收到的千兆以太网信号的数据，按照来自该写入地址指示部302的指示按顺序被写入到存储器缓冲区301。
读出地址指示部303，以与多路复用信号同步的时钟动作，通常按照顺序一个一个增加，但是与此同时将来自填充处理判定部304的地址加法运算量加起来决定读出地址值，按照该地址值读出存储在存储器缓冲区301中的数据。通过使该读出地址的地址加法运算量变化，实施双方的频率偏差的填充，并进行同步。在相位比较部305中，比较在写入地址指示部302指示的写入地址和在读出地址指示部303指示的读出地址的位置关系，将该位置关系信息通知给填充处理判定部304。相位关系信息表示写入地址和读出地址的差分，通过(相位关系信息)＝(读出地址)-(写入地址)来计算。
/I2/数据检测部306由接收到的千兆以太网信号检测/I2/的数据模式，判定/I2/连续且可以填充其一部分的定时并通知给填充处理判定部304。
在AN检测部307种，由接收到的千兆以太网信号检测/C1/C2/的模式，判定是否正在进行自动协商。这里，在连续检测到相同的/C1/C2/模式、检测上述的RD值不翻转的/C1/C2/C1/C2/的模式时，作为可以进行填充并通知给填充处理判定部304。
在填充处理判定部304中，根据来自相位比较部305的相位比较信息、来自/I2/数据检测部306的/I2/填充可否信息和来自AN检测部307的/C1/C2/C1/C2/填充可否信息，按照图16的地址控制流程，决定读出地址加法运算量，并通知给读出地址指示部303。在读出地址指示部303中在按顺序增加的地址值加上该地址加法运算量，将其结果作为读出地址。根据该读出地址依次从存储器缓冲区301读出数据。
如上所述，若将在自动协商中流动的/C1/C2/C1/C2/的共16个代码作为一个块，由于变成在其起始和末尾RD不翻转的数据列，所以在自动协商中进行正填充或负填充时以16代码字(在该实施例中在1地址存储有2代码字，因此是8地址)为单位使读出地址变化。
在通常的帧通信时进行正填充或负填充时，以在其起始和末尾RD值不翻转的指令集/I2/的定时实施就可以，以2代码(在本实施例中为1地址)为单位使地址变化。
如上所述，着眼于8B10B代码的规则性，根据从各部检测到的信息灵活地控制读出地址，由此不仅在平时，即使在自动协商中也可以对RD值的连续性不带来影响而进行正填充或负填充。
其后，对图16的通过读出地址的控制来进行正填充和负填充时的实际读出数据的行为进行说明。首先，在图17表示对/I2/进行正填充时的行为。(a)表示接收到的千兆以太网信号的数据列，以A→B→C→D→…的顺序写入到存储器缓冲区301。通常按照来自读出地址指示部303的地址值，如按照A→B→C→D→…的顺序读出，但是在读出B后从填充处理判定部304接收到地址加法运算量“-1”时，不读出本来应该下一个读出的“C”而再次读出前一个“B”，读出的数据列变成A→B→B→C→D→…，两次读出“B”数据列，若着眼于同步后的数据，则变成插入了作为“B”的数据列的/I2/的形式(正填充)。由于此时变成追加了RD值在起始和末尾不翻转的/I2/的形式，因此对RD值的连续性不会带来影响。
图18表示对/I2/进行负填充时的行为。
在这里读出A后从填充处理判定部304接收到地址加法运算量“+1”时，不读出本来应该下一个读出的“B”，而读出再后一个的“C”，读出的数据列变成A→C→D→…，若着眼于同步后的数据，则作为“B”的数据列的/I2/没有被读出，数据遗漏(负填充)。由于此时变成删除了RD值在起始和末尾不翻转的/I2/的形式，因此对RD的连续性不会带来影响。
图19表示对/C/进行正填充时的行为。
该图表示在图21的项编号5的条件成立时的同步前后的数据的状况。(a)表示接收到的千兆以太网信号的数据列，将/C1/C2/C1/C2/作为一个块，按照A→B→C→D→…的顺序写入到存储器缓冲区。在该状态下正填充条件成立，从填充处理判定部304接收“-8”(＝16代码字)并在地址加上“-8”(＝16代码字)时，就会再次读出“B”的数据列，读出数据如图18(b)所示，变成A→B→B→C→D→…的顺序。若着眼于同步后的数据，则是在图19(a)的“B”的数据列和“C”的数据列之间插入了“B”的数据列(16代码字)(正填充)。由于此时变成追加了RD值在起始和末尾不翻转的16代码字单位/C1/C2/C1/C2/的形式，因此对RD值的连续性不会带来影响。
图20表示对/C/进行负填充时的举动。
在使读出地址前进到+8(＝16代码字)处时跳过“C”的数据列，读出数据变成如图20(b)所示的A→B→D→E→…的顺序。若着眼于同步后的数据，则图20(a)的“C”的数据列没有被读出，在B的数据列之后读出了D的数据列，跳过了C的数据列(负填充)。由于此时变成追加了RD值在起始和末尾不翻转的16代码字单位的/C1/C2/C1/C2/的形式，因此对RD值的连续性不会带来影响。
此外，在本实施例中叙述的各数值并不限定于该值，该值可以根据装置的规格变化。另外，在这里将具体的填充量做成16代码或2代码，但是以各种倍数(16×N代码、2×M代码)单位进行正负填充也可以保持RD值的连续性，可以不违反代码规则而进行填充同步，因此填充量也可以是16×N代码(N为任意的自然数)或2×M(M是与N独立的任意的自然数)代码单位。
以上，对f1和f0之间的填充处理进行了说明，关于f2～fN和f0之间的同步处理也同样进行填充同步处理。
这样，在频率f0上填充同步的N个千兆以太网信号，分别被输入到端口标识符插入部31～3n，这里插入用于识别N个千兆以太网信号分别是来自哪个端口的输入的端口标识符。如后面所述，由于对N个千兆以太网信号按照端口1→端口2→…→端口N→端口1→…的顺序进行交错多路复用，对最低的一个端口插入端口标识符就可以，但是对所有端口插入固有的端口标识符也可以。在本实施例中说明对端口1的信号插入的情况。将端口标识符定义成/I1/(＝/K28.5/D5.6/)、/I2/(＝/K28.5/D16.2/)、/C1/(＝/K28.5/D21.5/)和/C2/(＝/K28.5/D2.2/)，通过对各个指令集按照端口变更/Da.b/的值来定义端口固有的标识符。在变更指令集的/Da.b/的值时，为了不违反代码规则，只要是在IEEE802.3z 8B10B代码表的数据(除了特殊代码)中定义的值且变更前后起始和末尾的RD值的迁移状态是相同的值就可以。例如，在对向“+”→“-”迁移的指令集定义端口标识符时，将向“+”→“-”同样迁移的标识符做为端口标识符使用就可以。
将端口标识符的例子表示在图21上。
在多路复用处理部100中，对于插入了所述端口标识符的N个被8B10B编码过的信号，按照端口1→端口2→…→端口N→端口1→…的顺序进行交错多路复用，由此生成多路复用信号，并在高速侧多路复用信号发送部110将所述多路复用信号转换成1.25×N Gbit/s的电串行数据，之后转换成光信号并发送至传送通路。
在高速侧多路复用信号接收部120中，接收所述发送至传送通路的1.25×N Gbit/s的光信号，提取时钟后转换成电信号，展开成并行信号，并输入到分离处理部130。在分离处理部130中将在所述多路复用处理部100被进行了交错多路复用的信号分离成N个千兆以太网信号，将该千兆以太网信号分别输入到端口标识符分离部140。在端口标识符分离部140中，分离在所述端口标识符插入部31～3n插入的端口标识符，判定属于端口1的信号，同时，将在所述端口标识符插入部31～3n转换成端口标识符的数据按照图21恢复到原样。由于是按照端口顺序进行了交错多路复用的数据，因此只要判别属于端口1的数据，则可以判别剩下的(N-1)个千兆以太网信号依次是端口2、端口3、…、端口N的信号，各个信号被输入到属于端口1～端口N的N个低速侧发送处理部61～6n。在低速侧发送处理部61～6n中，将并行千兆信号转换成1.25×N Gbit/s的串行信号后，转换成光信号并作为N个千兆以太网信号发送至所连接的用户装置。
图22表示通过如上所述的结构的千兆以太网多路复用装置实现的具体的数据列的状况。
首先，图22的上端是填充同步部中的同步处理的状况。用端口1～8分别接收频率f1～f8的千兆以太网信号，假定各个频率f1～f8虽然其差距微小但还是不同时，一定时间T期间接收的数据量与其频率差成比例地不同。这里假设在端口1，在一定时间T期间内接收数据1-1～1-4的4个数据，在端口B，在一定时间T期间内接收2-1～2-3的3个数据，在端口3，在一定时间T期间内接收3-1～3-5的5个数据。假定需要以某一定的频率发送这些数据，在端口1，在该例子中在某一定时间T期间内可以发送相同的1-1～1-4的4个数据，别是不进行数据伸缩，在端口2，在某一定时间T期间内必须发送2-1～2-4的4个数据，但是实际上只可以接收到2-1～2-3的3个数据，在本来应发送2-4的位置插入某固定数据(例如本实施例中/I/或/C/指令集)(正填充)，在端口3，在某一定时间T期间内只能发送3-1～3-4的4个数据，但是实际上已经接收了3-1～3-5的5个数据，进行调整以删除数据3-4(负填充)后发送数据3-1～3-3和数据3-5的4个数据。这样追加或删除数据的处理是对于如上所述表示无信号区间的/I/(空闲/指令集)或连续发送数据的/C/(配置/指令集)进行的，因此看上去只是无信号区间或连续数据列变长或变短，所以可以不影响实际的MAC帧而进行数据的同步。另外，在8B10B代码中还必须保证RD值的连续性，但是通过按照图15所示的填充处理部304或图16所示的读出地址控制流程进行处理，可以在保证RD值的连续性的同时进行数据的追加、删除(正填充、负填充)。
接着图22下端是多路复用处理部中的多路复用处理的数据列的状况。在之前的同步处理中被进行了同步的数据被输入到多路复用处理部110，在多路复用处理部110中按照端口1→端口2→端口3→…→端口8→端口1→端口2→…的顺序进行交错多路复用。
如上所述，不影响RD值的连续性等8B10B代码规则而对8B10B代码直接进行同步处理、多路复用分离，由此实现包含由8B10B定义的指令集或前同步码或SFD的MAC帧的完全的通过。
图23是使用了千兆以太网多路复用装置的网络结构例。
在路由器A、路由器B之间连接中止/C1/、/C2/的千兆以太网多路复用装置的情况下，在千兆以太网多路复用装置2→路由器B方向的链路断开时，路由器B可以立即知道千兆以太网多路复用装置2→路由器B方向的链路已断开，将路由器B发送的分组切换到待机系统的路由2。另一方面，路由器B通过/C1/、/C2/向路由器A通知路由器A→路由器B方向的链路已断开这一情况，但是由于千兆以太网多路复用装置2临时中止/C1/、/C2/，因此该信息不能到达路由器A，路由器A就会向路由1的方向继续发送分组。由于路由器A→路由器B方向的链路已经是断开的，因此路由器A在别的层识别故障，完成发送方向向路由2的切换期间继续发生分组丢失，可能对服务带来重大影响。
另一方面，在路由器A、B之间使用本发明的千兆以太网多路复用装置的情况下，由于千兆以太网多路复用装置不中止8B10B代码，因此路由器A发送的/C1/、/C2/等只由8B10B代码定义的指令集被透明地传送至路由器B。在千兆以太网多路复用装置2→路由器B方向的链路断开的情况下，路由器B可以立即知道该方向的链路已断开，因此将路由器B发送的分组切换至待机系统的路由2。另一方面，路由器B通过/C1/、/C2/向路由器A通知路由器A→路由器B方向的链路已断开这一情况，千兆以太网多路复用装置2不中止/C1/、/C2/透明地传送至路由器A，因此该信息到达路由器A，路由器A可以知道自己的发送方向的路由器A→路由器B的链路已断开，路由器A也即时地将发送分组的方向从路由1切换至路由2，可以恢复双向的线路。
图25表示导入了现有的千兆以太网多路复用装置时的对带宽控制模式的影响。
路由器等中止MAC的装置，一般做成具有按照网络的负载状况控制发送帧量的功能，保持网络负载的均衡。将其称为带宽控制。在自动协商中交换双方的动作模式，还决定该带宽控制的最佳动作模式。在图25中，在路由器A和路由器B直接连接的情况下，在路由器A和路由器B之间进行自动协商，在它们之间可以直接交换双方的动作模式，结果，路由器A和路由器B都以“带宽控制模式A”动作。在该状态下，随着路由器C、路由器D的增设，在导入了现有的千兆以太网多路复用装置1以及千兆以太网多路复用装置2的情况下，自动协商在路由器A-千兆以太网多路复用装置1之间、路由器B-千兆以太网多路复用装置2之间独立地进行，在路由器A和路由器B之间就不能交换动作模式。本来带宽控制模式应该是在中止MAC帧的装置之间(此时是路由器A和路由器B)决定，但是结果路由器A和路由器B的动作模式是依赖于千兆以太网多路复用装置1、2的动作模式来决定，因此在导入千兆以太网多路复用装置1、2前后，路由器A、B的带宽控制模式有可能变成与带宽控制模式A不同的其他模式，在变成了其他模式的情况下，有可能对网络带来影响。
另一方面，如图26所示，导入了本发明的千兆以太网多路复用装置时，导入千兆以太网多路复用装置后也和导入前一样，自动协商在路由器A-路由器B之间进行，因此在路由器A、路由器B之间可以直接交换动作模式，自动协商控制模式也根据路由器A-路由器B的交换来决定。因此，在导入千兆以太网多路复用装置1、2前后带宽控制模式不会改变，因此可以不担心由于千兆以太网多路复用装置的导入产生的对原有网络的影响来使用。
本发明的千兆以太网多路复用装置，由于将8B10B代码原状透明地传送，因此就可以回避上述的问题。在本发明中，具体地以包含在/C1/、/C2/的信息为例进行了说明，但是不局限于这种例子，在利用在IEEE802.3z中由/C1/、/C2/、其他8B10B代码或指令集定义的信息，或8B10B代码实现独自功能的装置构成的原有网络中，使用本发明的千兆以太网多路复用装置来收容的情况下，都可以完全相同地不影响原有网络地进行导入，可以得到同样的效果。
(实施例2)
固定地分配时隙(不需要端口标识符)
图27是使用了本发明的千兆以太网多路复用装置的第2实施方式的方框结构图。
在本实施例中，其特征是，取代实施例1中的端口标识符插入部31～3n和端口标识符分离部140，具有时隙分配部150、时隙检测部160、数字包封(Wrap)帧生成部170和数字包封(Wrap)帧检测部180，对于具有固定长度帧的数字包封(Wrap)的帧相位，固定地分配各端口的数据应该被变换的位置(时隙)，其他结构和实施例1相同。
这里，作为具有固定长度帧的数字包封(Wrap)，举出使用在ITU-T G.709中规定的OTN(Optical Transport Network)帧的例子，但是该数字包封(Wrap)并不一定是局限于OTN帧，只要是具有固定长度帧的帧都可以。
在图27的本实施方式的方框结构图中，本发明的千兆以太网多路复用装置由以下部分构成：N个低速侧接收处理部11～1n，其接收N个被8B10B编码过的千兆以太网信号，提取时钟并转换成电信号，展开成并行数据；N个8B10B代码同步部21～2n，其对所述N个转换成电信号的千兆以太网信号分别独立地检测8B10B代码同步模式，并进行数据的重新排列处理；填充同步部31～3n，其将频率在最大+/-100ppm的范围内互相不同的N个千兆以太网信号在某一特定的频率f0上进行同步；时隙分配部150，其对N个信号指示分别映射到哪个时隙，该N个信号是对OTN帧的帧相位进行同步的信号；多路复用处理部，其按照来自该时隙分配部150的指示，对N个同步的信号进行交错多路复用，并生成多路复用信号；数字包封(Wrap)帧生成部170，其将所述多路复用信号映射到OTN帧；高速侧多路复用信号发送部110，其将该OTN帧转换成串行数据，并转换成光信号；高速侧多路复用信号接收部120，其接收转换成所述光信号的OTN帧，提取时钟并转换成电信号，展开成并行数据；数字包封(Wrap)帧检测部180，其从并行展开的OTN帧取出所述多路复用信号；时隙检测部160，其通知1～N的N个千兆以太网信号被映射到了OTN帧的哪一个时隙；分离处理部130，其根据从所述时隙检测部160通知的时隙位置信息将从OTN帧取出的多路复用信号分离成N个千兆以太网信号，并进行向各端口的分配处理；N个8B10B代码同步部41～4n，其对于所分离的N个千兆以太网信号，分别独立地检测8B10B代码同步模式，并进行数据的重新排列处理；低速侧发送处理部51～5n，其将所分离的并行的千兆以太网信号作成1.25Gbit/s的串行信号，转换成光信号后作为N个千兆以太网信号发送至所连接的用户装置。
图28表示在作为本实施例的特征的数字包封(Wrap)帧生成部170、时隙分配部150和多路复用处理部110中进行的具体的处理。在这里，说明对8个千兆以太网信号进行多路复用并映射到OTN帧的情况。
在图27的填充同步部31～3n被进行了填充同步的8个千兆以太网信号，如图28所示，8个信号并行地被输入到多路复用处理部100。另一方面，数字包封(Wrap)帧生成部170，将表示OTN帧的起始位置的“帧相位”发送至时隙分配部150。接收到该帧相位的时隙分配部150将8个千兆以太网信号的数据均等地分配给OTN帧的开销区域以外的数据存储区域(OPUk有效负荷)，决定各端口的应映射的位置(时隙)。这里重要的一点是，将表示OTN帧的起始位置的帧相位为基准，按照端口1→端口2→端口3→…→端口8→端口1→端口2→…的顺序决定时隙位置。由此，用各端口接收到的数据若以帧相位为基准，则可以唯一地识别是属于哪一个端口的数据，因此不需要如实施例1所述为了识别是属于哪一个端口的数据进行插入的端口标识符的插入、检测处理。在时隙分配部150决定的各端口的时隙位置，作为各时隙位置信息1由时隙分配部150通知给多路复用处理部100。在多路复用处理部100中，以由时隙分配部150通知的时隙位置信息的定时，将从填充同步部31～3n接收的N个千兆以太网信号的数据，8B10B代码原状映射到OTN帧的OPUk有效负荷，并发送至数字包封(Wrap)帧生成部170。在数字包封(Wrap)帧生成部170中，对于接收到的数据，赋予在ITU-T G.709中规定的各种开销，生成将8个千兆以太网信号映射到OPUk有效负荷的一个OTN帧。
该所生成的OTN帧在高速多路复用信号发送部110从并行数据转换成串行电信号，该电信号转换成光信号并被发送出去。另一方面，在高速多路复用信号接收部120中，将接收到的所述光信号转换成电信号，展开成并行数据，并发送至数字包封(Wrap)帧检测部180。
图29表示在数字包封(Wrap)帧检测部180、时隙检测部160和分离处理部130进行的具体的处理。
在接收到所述数据的数字包封(Wrap)帧检测部180中，为了检测OTN帧的帧起始部分，检测作为帧同步用的字节定义的FA OH的同步模式，识别OTN帧的起始位置，将帧相位信号发送至时隙检测部160。然后，若识别出了OTN帧的起始位置，则分离在所述数字包封(Wrap)帧生成部170赋予的开销，从OTN帧取出8个千兆以太网信号被映射的OPUk有效负荷，并发送至分离处理部130。
另一方面，在时隙检测部160中，根据从数字包封(Wrap)帧检测部180接收到的、表示OTN帧的起始位置的帧相位进行逆运算，检测8个千兆以太网信号应被映射的时隙位置，并将表示时隙位置的“时隙信息2”通知给分离处理部130。在分离处理部130中，根据从所述OTN帧取出的OPUk有效负荷的数据和由时隙检测部160通知的“时隙信息2”，就可以识别出被映射到OPUk有效负荷的各端口的千兆以太网信号的位置，根据该信息，分离成8个千兆以太网信号。
如上所述，在本实施例中，其特征是，在具有固定长度帧的数字包封(Wrap)中对于N个千兆以太网信号，8B10B代码原状进行映射、解映射，在对所述数字包封(Wrap)帧相位的位置固定地分配各信号的时隙，由此可以由数字包封(Wrap)帧位置识别出各千兆以太网信号被映射的位置，不需要如实施例1所述那样、对于千兆以太网信号的/I/或/C/的数据区域，插入或抽出用来识别各数据属于哪一个端口的数据的端口标识符的处理。将该每一端口的“时隙信息”通知给多路复用处理部100和分离处理部130，多路复用处理部100和分离处理部130，根据该信息进行多路复用和分离，由此不需要如实施例1所述的端口标识符。在实施例1中，为了识别各数据属于哪一个端口的数据，变更了/I/或/C/的数据，但是在本实施例中，采用映射到固定长度帧结构的数字包封(Wrap)的方法，由此对/I/或/C/的数据也无需进行变更，因此是也可以使在实施例1中作为端口标识符使用的数据通过的方法。
在本实施例中，作为在时隙分配部150或时隙检测部160决定的映射顺序，做成了从OTN帧的起始位置依次是端口1→端口2→端口3→…→端口n→端口1→端口2→…，但是并不是把映射顺序只规定成这种顺序，只要在多路复用方向和分离方向上规则相同，按照怎样的顺序进行映射、解映射都可以。
根据本发明，可以提供这样一种透明的千兆以太网多路复用装置：即在导入千兆以太网多路复用装置后，也和路由器之间用光纤直接连接时一样，可以直接进行自动协商，另外，可使作为MAC帧的一部分的前同步码或SFD原封不变地通过。
另外，在保存在千兆以太网信号等使用的8B10B代码不变的状态下进行多路复用和分离，因此，不仅是MAC帧，而且也可将在自动协商中交换的各装置的动作模式或故障信息透明地传送到对面的用户装置。这样的多路复用方式，实现这样的网络：即尽管在物理上用一根光纤连接，但是逻辑上宛如是多个千兆以太网信号分别个别地用光纤直接连接的虚拟的透明的网络。本发明的千兆以太网多路复用装置，具有如下优点：千兆以太网多路复用装置即使存在于在路由器等处理千兆以太网信号的各装置之间，也一如既往，由8B10B代码定义的配置/指令集也可以在用户装置间直接交换信息，因此在导入了千兆以太网多路复用装置之后也可以在用户装置之间直接交换最佳的动作模式并决定，发生故障时也可以在用户装置间进行双向切换。
进而，近年来，由于供应商或每个部件制造者的动作规格或复杂的处理顺序的不同，和不同供应商的装置连接时，发生了自动协商处理不能正常地结束而不进行链接的情况。本发明的千兆以太网多路复用装置，不中止地通过8B10B代码，导入千兆以太网多路复用装置后的自动协商处理也在用户装置间进行交换，因此不影响原有的用户装置间的自动协商顺序而可以对千兆以太网信号进行多路复用并有效地收容。
近年来对千兆以太网线路的需求急剧上升，千兆以太网的时分多路复用装置的必要性也在上升。然而，由于在现有的多路复用装置中不能通过用户装置间的维修信息，在运用方面/作业方面会增加负担，故此，我们认为解决本课题的本发明的利用价值是特别高的。

Claims (10)

1.一种传送装置，其接收被编码过的多个用户信号，对该多个用户信号进行多路复用来转换成一个多路复用信号，其特征在于，具有：
不变更包含了接收到的所述多个信号代码的内容而进行多路复用，并传送至传送通路上的单元，
经由传送通路从其他传送装置接收多路复用信号，不变更该多路复用信号的代码的内容而分离成多个用户信号的单元，和
使构成该多个用户信号的代码直接通过收发多路复用信号的传送通路区间的单元。
2.根据权利要求1所述的传送装置，其特征在于，
所述代码是8B10B代码，
具备进行同步处理的单元，该同步处理用于通过对8B10B代码插入或删除/C/或/I/来吸收输入的用户装置的数据速度和输出的数据速度之间的差分，该单元包括：
提取8B10B代码的数据的单元，
检查所述提取的数据是否为在8B10B代码定义的指令集/C/或/I/的单元，
不把接收到的用户信号解码成8B10B代码而写入到缓冲存储器并读出的单元，
比较读出地址和写入地址，在该差分高于或低于一定阈值时调整下一个读出地址位置的单元，和
在有必要调整读出地址位置时，从所述地址差和所述接收到的数据的检查结果，不损害8B10B代码的Running Disparity的连续性而决定读出地址的位置的单元。
3.根据权利要求1或2所述的传送装置，其特征在于，具有：
从由8B10B代码构成的多个接收信号分别提取8B10B代码的数据，为了吸收输入输出数据之间的速度偏差，当进行基于填充处理的同步时，对该接收数据列插入或删除数据时，不生成/发送违反8B10B代码规则或其连续性的非法数据而进行基于填充处理的同步的单元。
4.根据权利要求1或2所述的传送装置，其特征在于，
具有：
从由8B10B代码构成的多个接收信号分别提取8B10B代码的数据，并判别从该提取到的数据在一定期间连续地接收了同一指令集的单元，和
当进行基于填充处理的同步时，对该接收数据列插入或删除数据时，判别是在插入或删除的数据前后8B10B代码的Running Disparity值不反相的数据的单元，
由此，不破坏包含在8B10B代码中的所有信息而进行基于填充处理的同步。
5.根据权利要求1所述的传送装置，其特征在于，
所述代码是8B10B代码，
具有：
对于由8B10B代码构成的多个接收信号，不中止8B10B代码，而将包含构成指令集的逗点模式的代码以外的数据转换成其他值的单元；
分离多路传送的信号后，检测所述变更了的值，识别分离的数据属于哪一个端口的单元；
根据该识别信息将所分离的信号输出到各端口的单元；和
可以将所述变更了的值恢复到原来的值的单元。
6.根据权利要求1所述的传送装置，其特征在于，
所述代码是8B10B代码，
具有：
对于由8B10B代码构成的多个接收信号，不中止8B10B代码而以固定长度帧内的帧的先头为基准，唯一决定对每一个所述多个接收信号应映射的区域的单元；
在该决定的区域，不变更其数据的内容而对分别由所述8B10B代码构成的多个信号分别进行映射的单元；
接收由收容了由所述8B10B代码构成的多个信号的固定长度帧构成的多路复用信号，检测该固定长度帧的起始位置的单元；
以该固定长度帧，从存储了由所述8B10B代码构成的多个信号的区域分别分离这些多个信号的单元；
根据所述检测到的固定长度帧的起始位置和映射了所分离的数据的位置的相对位置关系，对由8B10B代码构成的多个信号不进行任何变更而识别所分离的数据分别属于哪一个端口的单元；和
根据该识别的信息，将所分离的、由8B10B代码构成的多个信号输出到各端口的单元。
7.根据权利要求6所述的传送装置，其特征在于，
作为对由8B10B代码构成的多个信号进行映射的固定长度帧，使用在ITU-T G.709中记载的OTN帧。
8.根据权利要求6所述的传送装置，其特征在于，
作为对由8B10B代码构成的多个信号进行映射的固定长度帧，使用在ITU-T G.707中记载的SDH帧。
9.根据权利要求6所述的传送装置，其特征在于，
作为对由8B10B代码构成的多个信号进行映射的固定长度帧，使用在Telcordia GR-253中记载的SONET帧。
10.根据权利要求1或2所述的传送装置，其特征在于，
作为由8B10B代码构成的信号，是在IEEE802.3z中记载的1000BASE-X的信号。
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