JP2003500899A - 複数ギガビットイーサネット(r)アーキテクチャの方法および装置 - Google Patents

複数ギガビットイーサネット(r)アーキテクチャの方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 イーサネット(R)アーキテクチャは、複数の論理チャネルを介して個々のフレームをストライピングすることによってデータ転送を可能にする。それ故、実質的に個々のチャネルの合計速度での動作が可能になる。送信側エンティティのネットワークインターフェースにおけるディストリビュータは、フレームバイトをラウンドロビン方式で複数のチャネル上に分配する。それぞれのミニフレームは、それぞれのチャネルにわたる伝送のために別個にフレーム化およびエンコードされる。受信側エンティティのネットワークのインターフェースは、複数のミニフレームを収集し、フレームのバイトストリームを再構築するコレクタを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (背景) 本発明は、コンピュータシステムおよびネットワークの分野に関する。より詳
細には、高速のデータ転送でコンピュータシステムまたはその他のデバイスとイ
ーサネット(R)ネットワークとの間にインターフェースをとる方法と装置が提
示される。
【0002】 コンピュータシステムは主に、愛好家および専門家の興味の対象であったもの
から、人口の大半にとって不可欠なツールに発展してきた。コンピュータシステ
ムの数および能力双方の増大に伴い、コンピュータシステム間で通信を行う必要
性も増え続けている。周辺機器を共有し、電子メールを配信する初期の使用から
、 今日流通したアプリケーションおよびクライアント/サーバアーキテクチャの使
用まで、コンピュータ通信を配信するネットワークは、サイズおよび範囲におい
て急速に発展してきている。
【0003】 1つの特別なネットワークアーキテクチャであるイーサネット(R)は、ネッ
トワーク伝送速度が急激に増加しても、多くのコンピュータ環境で優位のままで
ある。かつては10Mbpsの通信速度が高速イーサネット(R)ローカルエリ
アネットワーク(LAN)の標準であったが、今日では100倍高速な(すなわ
ち、1Gbps)イーサネット(R)ネットワークを入手およびインストールす
ることが可能である。特に、IEEE(Institute of Elect
rical and Electronics Engineers)802.
3規格は、そのようなネットワークの許容データリンクプロトコルを詳細に規定
している。
【0004】 ちょうど今日の高速なネットワークに対する明らかに必要であったように、さ
らに高速な伝送速度を有するネットワークが利用可能になれば直ちに実施される
ことは疑いない。現在1Gbps(およびより低速な)ネットワーク上で通信す
るコンピュータシステムおよびアプリケーションと同様、新たなコンピュータシ
ステムおよびアプリケーションが、Gbpsの何倍もの速度で動作するネットワ
ークを有意義に利用することは確実であり得る。より高いバンド幅を好む可能性
が高い所定のタイプの動作は、大容量のデータを必要とするか、または生成する
、マルチメディア、データベース、モデリング、およびその他の分野を含む。
【0005】 例えば、コンピュータシステム「クラスタ」およびその他のよく相互接続され
るコンピュータシステムは、より高速な通信速度から大きな利益を受ける。特に
、そのようなクラスタにおける計算および動作はしばしば、複数のエンドノード
間で共有または分配されるため、迅速なネットワーク通信を所望する度合いは、
ノードの内部動作速度(例えば、クラスタメンバーのCPUが内蔵メモリと通信
する速度)によってのみ制限され得る。これらのタイプのネットワークを移行す
る通信はしばしば、(例えば、相対的に優先度低のユーザレベルではなく)優先
度高のシステムレベルで実施されるため、通信が高速で伝達されればされるほど
、システムがユーザアクティビティに充てなければならない時間が多くなる。
【0006】 MAN(Metropolitan Area Network)、WAN(
Wide Area Network)またはRAN(Regional Ar
ea Network)など、クラスタまたはLAN以外のネットワークで動作
するアプリケーションもまた、増加した伝送速度から利益を受け得る。しかしな
がら、これらのタイプのネットワークでは、アプリケーションは、例えばコンピ
ュータクラスタ内のアプリケーションより、ずっと長い距離を介して通信を行う
【0007】 それ故、1Gbpsより速い伝送速度で動作可能なネットワークアーキテクチ
ャが必要である。特に、インターフェースが1Gbpsより速い速度でネットワ
ークトラフィックを伝えることができるような、コンピュータシステムまたはそ
の他のネットワークエンティティをネットワークにインタフェースする手段が必
要である。イーサネット(R)プロトコルを利用するネットワークおよびネット
ワークコンポーネントの多さ、ならびにプログラマ、開発者および設計者のこの
技術の普及度のために、イーサネット(R)を用いるネットワークを実施するこ
とは非常に有益である。1Gbpsより速く動作するイーサネット(R)ネット
ワークインターフェースは、好適には、すべてではないにしても、ほとんどの既
存のイーサネット(R)インプリメンテーションと互換性を有する。インターフ
ェースは好適には、短い距離を介して動作し得るコンピュータクラスタ、および
より長く、地域にさえもわたる距離で動作するネットワークなどの環境に適する
【0008】 (要旨) 本発明の1実施形態において、コンピュータシステムまたはその他のネットワ
ークエンティティとイーサネット(R)ネットワークとの間にインターフェース
をとり、そして1秒あたり複数ギガビットでデータをエンティティ間で伝送する
、システムおよび方法が提供される。
【0009】 本実施形態におけるイーサネット(R)ネットワークは、事実上あらゆるタイ
プの媒体(例えば、ファイバ、ワイヤ)からなる1つ以上の物理的リンクを含む
。しかしながら、例えば、おそらく低速通信で動作する場合を除いては、通信が
動作の全二重モードでのみ実施されるように、ネットワークが専用モードで動作
する。
【0010】 ネットワーク上で通信を取り交わすネットワークエンティティはそれぞれ、通
信をネットワークへ挿入しネットワークから取り外すネットワークインターフェ
ースをセットみ込む。本発明の1実施形態におけるネットワークインターフェー
スは、1つ以上の集積回路、プリント基板、ソフトウェアモジュールなどを含み
得る。
【0011】 通信が第1ネットワークエンティティによって、ネットワークを介して伝送さ
れるとき、そのインターフェースは通信を複数の論理チャネルに分割する。それ
ぞれのチャネルは、別個の光ファイバまたは有線ケーブルなどの異なる物理的リ
ンクを、あるいは動作の波形分割多重伝送方式(WDM)モードを採用したファ
イバなどの共通物理的リンクを、移行(transit)し得る。受信側エンテ
ィティにおけるネットワークインターフェースは、複数チャネルを受信して、エ
ンティティに転送するためにこれらの複数チャネルを再セットみ立てする。
【0012】 本発明の1実施形態において、通信は動作の媒体アクセス制御(MAC)層よ
り低いポイントにおいて、複数チャネルにわたる伝送のために分割される。それ
故、本実施形態において、通信のそれぞれのフレームまたはパケットの個々のバ
イトは、分離され、ラウンドロビン方式でチャネルのうちの1つを介して送信さ
れる。イーサネット(R)ネットワークを介した通信の伝送速度は、それ故、そ
れぞれのチャネルの速度合計に近似する。本発明のある特定の実施形態において
、4つの論理チャネルが採用される。ここでそれぞれのチャネルは、通信に10
Gbpsの伝送速度を維持するために、約2.5Gbpsで動作する。
【0013】 例えば、イーサネット(R)フレームのそれぞれのミニフレーム(すなわち、
1チャネルによって運搬されるフレーム部分)は、他のミニフレームのサイズ、
プラスマイナス1バイトに等しい。これは、フレームの伝送または受信における
エラーを検出する容易な方法を提供する。さらに、フレームのシーケンシングは
、フレーム間の期間(例えば、パケット間ギャップまたはIPG)を表す複数の
異なるコードまたは記号を提供することによって実施され得る。このフレームの
シーケンシングの方法を用いて、受信側エンティティは、いずれのコードまたは
記号がそれぞれのギャップの間に受信されるかをモニタリングすることによって
、複数チャネルの同期を取り得る。
【0014】 本発明の1実施形態において、ネットワークインターフェースの受信において
、それぞれのチャネルに対するバッファが維持される。バッファのサイズは予測
されるチャネルのスキュー(例えば、チャネルをわたる伝搬時間の差)の最大量
に比例し得る。
【0015】 (詳細な説明) 以下の記載は、すべての当業者が本発明を作成および使用することを可能とす
るために提示され、本発明の特定の用途および必要条件のコンテキストにおいて
提供される。開示された実施形態の種々の変形例が、当業者に理解され、本明細
書で規定される概括的な原理は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく
、他の実施形態および用途に適用され得る。それ故、本発明は例示の実施形態に
限定されるものではなく、本明細書に開示される原理および特徴と一致する最も
広い範囲が与えられる。
【0016】 特に、高速イーサネット(R)ネットワークインターフェースを実施する装置
および関連の方法が提供される。そのようなインターフェースは、例えば、イー
サネット(R)ネットワークに連結されたコンピュータシステムまたは他の通信
デバイスに適する。通信デバイスが連結されるイーサネット(R)ネットワーク
の構築に関して、本発明が制限されないことを当業者は理解する。あるネットワ
ークエンティティから別のネットワークエンティティに信号を配信する他の手段
が適しているのと同様、1つ以上の光ファイバまたは導電体から構築されたネッ
トワークも、適している。
【0017】 本発明の本実施形態が実施されるプログラム環境は、例えば、汎用コンピュー
タ、または手持ち式のコンピュータなど専用デバイスをセットみ込む。そのよう
なデバイス(例えば、プロセッサ、メモリ、データ記憶装置およびディスプレイ
)の詳細は、周知であるから、明瞭にするためここでは省略される。
【0018】 また、本発明の技術が、種々の技術を使用して実施され得ることが理解される
べきである。特に、本明細書において記載される方法は、コンピュータシステム
上で動作するソフトウェアにおいて実施されてもよいし、マイクロプロセッサの
セット合せ、またはその他の特別に設計された特定用途集積回路、プログラマブ
ル論理デバイス、またはこれらの種々のセット合せのいずれかを使用したハード
ウェアにおいて実施してもよい。本発明の形態または範囲をまったく制限しない
、単なる1実施例として、本明細書に記載される方法は、搬送波、ディスクドラ
イブまたはコンピュータで読み出し可能な媒体などの記憶媒体に存在する一連の
コンピュータで実行可能な命令に関連して実施され得る。搬送波の例示的形態は
、デジタルデータストリームを、ローカルネットワークまたはインターネットな
どの一般にアクセス可能なネットワークに沿って伝達する、電気信号、電磁信号
または光信号の形態を取り得る。
【0019】 本発明の1実施形態において、1Gbpsより速いデータ転送速度で、コンピ
ュータシステムをイーサネット(R)ネットワークに接続するインターフェース
が記載される。本実施形態のある具体的な実施例において、ネットワークインタ
ーフェースは、約10Gbpsの速度でイーサネット(R)ネットワークと通信
を取り交わす。
【0020】 本実施形態において、イーサネット(R)ネットワークはコンピュータシステ
ムと専用の構成を有する別のネットワークエンティティ(例えば、ルータ、スイ
ッチ、別のコンピュータ)との間の通信を配信する。言い換えると、本実施形態
と互換性のあるイーサネット(R)ネットワークは、動作の全二重モードにおけ
るエンティティ間の通信を伝達する専用媒体として動作する。
【0021】 本実施形態は、あるネットワークエンティティから別のネットワークエンティ
ティへと方向付けられたデータストリームを、複数の論理チャネルに分割または
ストライピングすることによって、高速データ通信速度(例えば、10Gbps
)を実現する。論理チャネルは、1つ以上の物理的リンクによって伝達され得る
。例えば、単一の物理的リンクは、導電体または光導体上で論理チャネルを配信
するために、周波数分割多重伝送方式(FDM)または波形分割多重伝送方式(
WDM)を使用するように構成され得る。あるいは、2つ以上の別個の物理的導
体が採用され得る。ある具体的な実施形態において、それぞれの論理チャネルは
、ファイバー束またはリボンの中の個々の光ファイバ線、または別個の無線信号
など、別個の物理的導体によって運搬される。
【0022】 当業者にとって明白であるように、複数チャネルを介してデータストリームを
分配またはストライピングすることで、データストリームは個々のチャネルの実
質的合計で伝送され得る。
【0023】 図1は、IEEE規格802.3イーサネット(R)仕様と関連して、本発明
の1実施形態がいかに見られ得るかを示す。参照符号130は、物理的層におけ
る既存のギガビットイーサネット(R)規格仕様(すなわち、規格802.3、
1998年度版、仕様の35節に示される)を示す。既存のイーサネット(R)
アーキテクチャにおいて、ギガビットPHY(物理的層デバイス)は、ギガビッ
ト媒体独立インターフェース(GMII)によってネットワークモデルのより高
い層に連結される。
【0024】 図1はまた、参照符号110と120を付けた、本発明の実施形態を、アーキ
テクチャ130と即比較するに適した形態で示す。アーキテクチャ130と同様
、これらの実施形態は、7層のISO/IEC参照モデルの物理的層で実施され
得る。特に、「物理的分割」または「物理的セット合せ」のサブ層が、アーキテ
クチャ110のディストリビュータ/コレクタ100を含むよう定義され得る。
【0025】 以下の記載からより理解されるように、アーキテクチャ110は、複数チャネ
ル上で、1つの通信を個々のチャネルの合計とほぼ同等の伝送速度で送信または
受信するように構成される。一方、アーキテクチャ120は、アーキテクチャ1
10のほぼ総合的な速度で、1つの通信を1つのチャネル上で伝えるように構成
される。
【0026】 以下に記載されるように、アーキテクチャ110のディストリビュータ/コレ
クタ100は、1つ以上の別個の要素を含み得る。特に、図1の実施形態におい
て、ディストリビュータ/コレクタ100は、通信の部分を複数の論理チャネル
を介して広めるために、接続されたコンピュータシステムから送信された通信の
分配機能を実施する。しかしながら、通信を受信するとき、ディストリビュータ
/コレクタ100は、複数チャネルからデータを収集し、1つのデータストリー
ムに再セットみ立てし、接続されたネットワークエンティティに(例えば、MA
Cあるいは媒体アクセス制御層またはサブ層を介して)伝える。
【0027】 図1において、ディストリビュータ/コレクタ100は、10GMII102
によってISO/IECモデルの調停サブ層およびより高い層/サブ層に連結さ
れ、2GMII104によって複数のPCS(物理的コーディングサブ層)に連
結される。10GMII102と2GMII104は、以下に記載するように、
いくつかの局面でアーキテクチャ120のGMIIとは異なる。
【0028】 アーキテクチャ120における物理的層デバイスは、1秒あたり複数ギガビッ
トの情報を伝送および受信するために、より高速で動作しなければならないこと
を除けば、アーキテクチャ130のPHY(すなわち、物理的コーディングサブ
層、物理的媒体付属、物理的媒体依存型)に相当するエンティティを含むように
見られ得る。アーキテクチャ110のPHYはまた、同様のエンティティ、およ
びディストリビュータ/コレクタ100を含み得る。図1において、アーキテク
チャ110は4つの別個のPHYを含んでいるが、本発明の別の実施形態におい
て任意の数が実施され得る。以下でより詳細に記載されるように、PHYの数は
、本発明の1実施形態にしたがった、高速イーサネット(R)インターフェース
デバイスによって採用される論理チャネルの数の決定における要因であり得る。
【0029】 アーキテクチャ130と同様、PHYの完全な詳細が、アーキテクチャ110
および120に示され得ない。特に、(図1には描かれないが)アーキテクチャ
130におけるPCSとPMA(物理的媒体付属)との間でエンコードされたデ
ータを配信するTBI(10ビットインターフェース)はまた、以下に記載され
るように、アーキテクチャ110と120において対応部分を有する。
【0030】 媒体106は、上述されたように、それぞれのPHYに連結された1つの物理
的通信媒体からなってもよいし、またはそれぞれが異なるPHYに連結された、
複数の別個の信号導体を含んでもよい。媒体106は、そのトポロジーがイーサ
ネット(R)プロトコルと互換性を有し、以下に記載する本発明の種々の実施形
態において規定される速度で信号を伝達することが可能なように、選択される。
【0031】 例示の実施形態において、10GMII102および各2GMII104の設
計および動作は、IEEE802.3規格に記載されるGMIIの全二重サブセ
ットに基づく。図1に示される実施形態の動作中、ディストリビュータ/コレク
タ100は、媒体アクセス制御(MAC)層から10GMII102を介して1
Gbpsより速い速度で(例えば、例示の実施形態においては約10Gbpsま
で)、フレームまたはパケットを受信する。同様に、ディストリビュータ/コレ
クタ100は、逆の方向に動作して、同じ転送速度で再構築されたフレームをM
AC層に提供する。この伝送速度は、ディストリビュータ/コレクタ100をそ
れぞれのPCSに接続する2GMIIインターフェースを介して、データが転送
される速度の合計とほぼ同等である。それ故に、図1において、各2GMIIは
約2.5Gbpsの速度で動作し得る。
【0032】 「フレーム」および「パケット」という用語は、本明細書において交換可能に
使用され得、概して、物理的層デバイス内のMAC層から受信され、またはMA
C層に送信される情報単位を示す。「ミニフレーム」または「ミニパケット」と
いう用語は、複数のチャネルのうち1つを介して送信されるフレームの断片また
は一部を記載するために使用され得る。
【0033】 図2は、本発明の1実施形態において、高速なイーサネット(R)インターフ
ェースが、複数の論理チャネルを介してデータをストライピングすることを可能
にするために、適したアーキテクチャのブロック図である。例示されたアーキテ
クチャは、複数の集積回路を介して、1つの集積回路またはASIC(特定用途
集積回路)内で、あるいは1つ以上のプリント基板または他の同様のコンポーネ
ント内で、完全に実施され得る。さらに、図2に関連して記載されるアーキテク
チャは、媒体独立型であることが意図される。これは、複数の物理的層デバイス
が、金属、光学、無線、またはその他にかかわらず、任意のタイプのイーサネッ
ト(R)ネットワークに接続し得ることを意味する。
【0034】 図2において、MAC(媒体アクセス制御)モジュール200は、高速イーサ
ネット(R)インターフェースがインストールされるホストまたはクライアント
コンピュータシステムの、物理的層とより高いネットワークプロトコル層との間
の媒介として機能する。特に、MACモジュール200は、イーサネット(R)
パケットを送受信し、より高いプロトコル層で動作するプロセスの代わりに、イ
ーサネット(R)プロトコルを実行する。ネットワークインターフェースの分野
の当業者は、MACモジュール200の設計、機能、動作に精通する。本発明の
本実施形態におけるMACモジュール200は、イーサネット(R)ネットワー
クの既存のMACサブ層と同様に動作し、本発明の1実施形態を実施するMAC
サブ層および/またはより高い層ならびにサブ層に必要な任意の変更は、以下の
記載から当業者にとって明白である。
【0035】 MACモジュール200は、10GMII202を介して、ディストリビュー
タ204およびコレクタ206に連結される。例示される実施形態において、1
0GMII202は、約10Gbpsのデータ速度で動作するように構成される
。しかしながら、本発明の別の実施形態において、MACモジュール200とデ
ィストリビュータ204との間のインターフェース、およびMACモジュール2
00とコレクタ206との間のインターフェースは、他の速度で動作するように
構成され得る。特に、本発明の1実施形態において、このインターフェースを介
する、実質的に10Gbpsより遅い速度の(例えば、1Gbps、100Mb
ps、10Mbps、1Mbps)情報の伝送を支えることによって、より低速
なイーサネット(R)構成を支える。そのように低速で動作するとき、本発明の
1実施形態は全二重動作に限定され得ない。本発明の実施形態は、10GMII
202および/または以下に記載されるその他のインターフェースを介する、デ
ータ転送の速度を上げることによって増強され得る。
【0036】 図2の実施形態において、10GMII202は、それぞれの方向に32本の
データラインを含み、MACモジュール200に、またはMACモジュール20
0から一度に4バイトを運搬し得る。それ故、10Gbpsを配信するためには
、312.52MBdの通信速度が必要である。両端が使用される、156.2
6MHzで動作中のクロック信号は、必要なデータ転送速度を可能にする。同じ
クロック基準信号が、以下に記載される1つ以上のその他のインターフェースに
ついて使用され得るか、または複数のクロックが採用され得る。
【0037】 ディストリビュータ204は、ホストコンピュータシステムから、媒体290
に連結された別のエンティティに向けられたイーサネット(R)フレーム(例え
ば、パケット)上で動作する。逆方向に伝わるデータトラフィックについては、
コレクタ206は、ユーザまたはホストコンピュータシステム上で動作するアプ
リケーション(例えば、プログラム、プロセス)のネットワークエンティティか
ら受信したイーサネット(R)フレームを受信および再セットみ立てする。
【0038】 特に、ディストリビュータ204は、ホストコンピュータシステムとネットワ
ークエンティティ間で確立された複数の論理チャネルを介して、MACモジュー
ル200から受信した各フレームを分割または割り当てる。受信側エンティティ
上のコレクタと共に動作する、ディストリビュータ204は、イーサネット(R
)フレームまたはパケットが、個々のチャネルのいずれよりも速い速度で、フレ
ームをエンティティに伝達するために、複数のイーサネット(R)チャネルを介
してストライピングされることを可能とする。
【0039】 媒体290から受信されたトラフィックについて、コレクタ206は、複数の
チャネルを介してストライピングされた各フレームを再構築する。本実施形態に
おいて、フレームストライピングがデータリンクレベルより下で起こるため、M
ACモジュール200は、現在構成されているものより高速でフレーム要素(例
えば、バイト)を送受信する能力以外には、動作においてはほとんど変更を必要
とし得ない。しかしながら、本発明の別の実施形態において、MACモジュール
200および/または適用可能なネットワークプロトコルスタックにおいてより
高いその他の層またはサブ層のさらなる改変が必要であり得る。
【0040】 フレーム要素が複数チャネル間で分散または割り付けられる様態、およびフレ
ームが再構築される様態は以下のセクションにおいて詳細に記載される。しかし
ながら、要約すると、個々のフレーム要素(例えば、バイト)は、複数(例えば
、図2において示される実施形態においては4つ)の論理チャネル間でラウンド
ロビンに基づいて分配される。それ故、それぞれのチャネルは、1つの「ミニフ
レーム」または「ミニパケット」を運搬し、そのコンテンツは、受信側エンティ
ティにてその他のミニフレームのコンテンツと再結合される。
【0041】 別のタイプのインターフェースがまた、図2に示され、そのうちの第1のタイ
プのインターフェースが2GMII208aとして示される。本発明の特定の実
施形態において、このインターフェースの構成は、コンピュータシステムにとっ
て利用可能な論理チャネルの数によって決定され得るか、またはその数を決定し
得る。例えば、2GMIIインターフェースは、各方向に8本のデータラインを
含み、ディストリビュータ204および/またはコレクタ206を、1つの物理
的層デバイスまたは物理的コーディングサブ層(PCS)に連結する。結合され
た2GMIIが10GMII202と同じデータ量を配信するために、2GMI
I208aを含む各2GMIIが、10GMII202と同じ通信速度で動作し
てもよい。10GMII202(例えば、156.26MHz)によって使用さ
れる同じクロック周波数が、再度両端でサンプリングされ、必要な312.52
MBd通信速度を達成するために使用され得る。したがって、この実施形態の動
作中、各2GMIIは、10GMII202上で運搬される情報の約1/Nを運
搬し得る。ここでNはチャネル数である。4つの論理チャネルが示される例示さ
れた実施形態において、2GMII208aおよびその他の2GMIIは、それ
ぞれ、各方向に約2.5Gbpsを配信する。
【0042】 本発明の1実施形態において、10GMII202の最適なデータ転送速度を
可能にするためには、各2GMIIが最高の効率またはほぼ最高の効率で(例え
ば、約2.5Gbpsで)動作することが必要である。したがって、2GMII
208aまたは別の2GMIIが、データ運搬を止めるかまたは低下した方式で
動作する場合には、本実施形態を採用するイーサネット(R)インターフェース
は、動作を止め、エラー回復プロシージャに入るか、またはその他の診断措置ま
たは修正措置を取り得る。しかしながら、本発明の別の実施形態において、ディ
ストリビュータ204およびコレクタ206は、(例えば、1つ以上の論理チャ
ネル上でのデータ交換を停止することによって)より少ない論理チャネルを使用
するように、動作を変更し得る。そうでない場合には、(例えば、1つ以上の論
理チャネル上でのデータ交換を遅くすることによって)動作速度を減速させる。
【0043】 複数PCSモジュール(参照符号210a〜210dによって示される)は、
既存のギガビットイーサネット(R)インプリメンテーションと実質的に同じ様
態でイーサネット(R)フレーム要素のコーディングを実施する。図2に示され
るように、1つのPCSモジュールは、ディストリビュータ204およびコレク
タ206に接続されたそれぞれの論理チャネルにセットみ込まれる。本発明の例
示された実施形態において、PCSモジュールは、現在のIEEE802.3ギ
ガビットイーサネット(R)規格と同様に8B/10Bコーディングを実施する
。それ故、ディストリビュータ204から受信されたそれぞれのバイトは、PC
Sモジュールによって、ネットワーク290を介して続いて合図される10ビッ
トコードに変換される。受信側エンティティにおいて、PCSモジュールはチャ
ネル上で受信したミニフレームをデコードし、取り戻されたバイトをコレクタに
提供する。
【0044】 PCSモジュール210a〜210dは、シリアライザ/デシリアライザ(S
erializer/Deserializers)(SERDES)に連結さ
れる。ここでSERDESは、物理的媒体付属(PMA)デバイスと考えられ得
、参照符号214a〜214dによって示される。PCSモジュール210a〜
210dは、既存のギガビットイーサネット(R)アーキテクチャから調節され
得る10ビットインターフェースによって、SERDESに連結される。しかし
ながら、例えば、新たな10ビットインターフェース(その中の1つが図2の2
TBI212aとして示される)が、10GMII202および2GMII20
8aと同じ通信速度およびクロック速度を有し、既存のギガビットイーサネット
(R)アーキテクチャのTBIの約2.5倍の速度で動作するよう構成される。
別の実施形態において、イーサネット(R)インターフェースは本明細書に記載
される伝送速度ぐらいの伝送速度で動作し、これにしたがい10GMII202
、2GMII208aおよび2TBI212aの通信速度も変更され得る。図2
の実施形態において、それぞれのSERDESは、おそらくPMD(物理的媒体
依存型)モジュールを介して、媒体依存型インターフェース(MDI)によって
、適したイーサネット(R)通信媒体に連結される。
【0045】 前に記載したように、本発明の1実施形態は、複数の論理チャネルを介してデ
ータをストライピングすることによって高速のデータ転送速度(例えば、約10
Gbps)を達成する。しかしながら、本発明の実施形態はまた、個々のチャネ
ルを介して通信する高速のイーサネット(R)インターフェースと互換性を有す
る。しかしながら、必然的に、そのような個々のチャネルは、協同的に動作する
複数のチャネルより高速のデータ転送で動作しなければならない。
【0046】 したがって、図2はまた、例示された実施形態がPCS250と協同するよう
に拡張されて、複数の論理チャネルではなく単一のチャネルを介して媒体292
と通信し得ることを示す。特に、PCS250は、10GMIIを介してMAC
モジュール200に連結され、10Gbpsを交換するために必要な速度で動作
する適切なインターフェース上でSERDES254と通信する。SERDES
254は動作の単一チャネルモードに必要な速度で動作するMDIを介して、媒
体292に連結される。
【0047】 当業者であれば理解するように、複数のチャネルにわたるデータのストライピ
ングが、ネットワークプロトコルスタックの異なるレベルにて実施され得る。例
えば、(例えば、802.3リンク集合と同様)MAC層の上で実施される場合
、複数ネットワーク「フロー」または「会話」が分配且つ収集される必要があり
、現在のイーサネット(R)インプリメンテーションに使用されるネットワーク
インターフェースハードウェアのほとんどすべてが複製される必要がある。さら
に、そのような「フローストライピング」中の個々のフローの速度は、個々のチ
ャネルの速度に制限される。
【0048】 対照的に、本明細書において記載される本発明の1つ以上の実施形態は、ネッ
トワークプロトコルスタックのより低いレベルでのネットワークデータのストラ
イピングを実施する。特に、図2の実施形態において、ネットワークデータが複
数の論理チャネルを介して分岐する、(その後宛て先で再セットみ立てされる)
ポイントは、MAC層の下(例えば、物理的層内)に位置する。これらの実施形
態において、ストライピングは、個々のMACフレームまたはパケットのコンテ
ンツでなされるため、物理的層のリソースのみが複製される必要がある。
【0049】 複数チャネルを介してデータストリームをストライピングすることの利点の1
つは、受信側エンティティのバッファ必要条件が減少することである。特に、そ
れぞれのチャネルは、データストリームの断片のみを受信し、そのチャネルと他
のチャネルとの同期を取るに必要な程度だけ、バッファされればよい。また別の
利点は、本発明の1実施形態によって達成された高速化した伝送速度が、それぞ
れの個々のチャネルにおいて採用される少しずつの向上によって可能になること
である。すなわち、1Gbpsの代わりに10Gbpsで実行するように、すべ
てのインターフェース要素の動作能力を増大させるのではなく、ほとんどの要素
は10Gbpsの分数でデータを処理することが可能であることしか必要としな
い。
【0050】 以下に記載の本発明の1つ以上の実施形態は、4つの論理チャネルを利用して
、専用イーサネット(R)媒体を介して通信する。当業者は、これらの実施形態
が、より多いチャネルまたはより少ないチャネルを使用するためにはいかに変更
され得るかを容易に認識する。任意の複数のチャネル、すなわち2つ以上のチャ
ネルの使用は、本発明の別の実施形態において考慮に入れられる。しかしながら
、例えば、4つのチャネルの場合、それぞれのチャネルは約3.125GBdの
通信速度で動作し得、全体のデータ転送速度が10Gbpsに達することを可能
にする。
【0051】 本発明の本実施形態において、複数のチャネル間の最大のスキュー(例えば、
伝搬の遅れ)が特定される必要がある。スキューは相対的に大きくてもよいし小
さくてもよいが、何らかの最大値が特定されなければならない。最大のスキュー
の予測を特定することによって、本実施形態は、以下に記載されるように、動作
中に生じる実際のスキューが特定されたスキューより大きくならない限りは、適
切に動作するように構成され得る。当業者であれば、適切な最大のスキューが、
複数の論理チャネルにわたって生じる伝搬の遅れの差異、および/または論理チ
ャネルが運搬されるリンクの異なる物理的または動作特徴を確認することによっ
て決定され得ることを認識する。
【0052】 特定された最大のスキュー値で動作することの1つの利点は、データを第2ネ
ットワークエンティティに送信する第1ネットワークエンティティのディストリ
ビュータが、受信側エンティティで生じるスキューを考慮する必要がないことで
ある(すなわち、受信側エンティティは「開ループ」として動作し得る)。受信
側エンティティにおいて、バッファは1つ以上のチャネルに適用され得、実際の
スキューを相殺する。バッファ量は、特定された最大のスキューに比例し得る。
当業者であれば理解するように、最大のスキューの予測がネットワークセグメン
トの所望の長さから得られるか、または測定され得る。あるいは、特定の所望の
最大のスキュー値は、ネットワークセグメントの最大の長さを決定し得る。
【0053】 本発明の1実施形態において、ディストリビュータ(例えば、図2のディスト
リビュータ204)は、MACモジュールまたは層からのバイトのストリーム(
例えば、フレーム)を受け入れ、ラウンドロビン方式で個々のバイトをサブスト
リーム(例えば、ミニフレーム)に分配する。図2の実施形態に示されるように
、4つのチャネルは、4バイト幅(wide)の10GMIIで実施され得る。
したがって、ディストリビュータが4バイトを受信する毎に、1バイトが各チャ
ネルに提出される。この様態では、イーサネット(R)フレームは、異なるチャ
ネルにわたる伝送のために、4つのミニフレームに分割される。
【0054】 フレームの伝送は、4つのチャネルのいずれで開始してもよいが、その後はフ
レームのバイトがラウンドロビン方式で分配される。すなわち、フレームの第1
バイトは、チャネルXに送信され得るが、その後チャネルXはさらに、5、9、
13バイトなどを運搬し得、その次の順序のチャネルは、2、6、10バイトな
どを運搬し得る。ちょうどフレームが任意のチャネルで開始し得るのと同様に、
フレームが終了するチャネルは、フレームの長さによって決定される。本実施形
態において、イーサネット(R)のフレーミング特徴が維持され、必要に応じて
以下に記載されるように補足され得る。
【0055】 受信側エンティティにおいて、コレクタは連続的にそれぞれのチャネルをモニ
タリングし、パケット間のアイドル期間中に受信した順序付け情報を使用して、
チャネルの同期を取ることを試みる。すべてのチャネルの同期が取られ、コレク
タがすべてのチャネル上の同じフレームからミニフレームを受信するようになる
まで、コレクタはアイドル状態をMACモジュールまたは層に報告する。いった
んチャネルの同期が取られ、同じパケットに属するデータを送達し始めると、コ
レクタは、またラウンドロビン方式で、それぞれのチャネルから1度に1バイト
を受け取り、バイトを再セットみ立てし、バイトストリームをMACに転送する
。以下に記載されるように、それぞれのフレームおよびミニフレームの最初およ
び最後のバイトは、容易に認識されるように印付けされる。
【0056】 すでに記載されたように、バッファは各チャネルのために採用され得、そして
チャネル間で予測される最悪のスキューに比例したサイズであり得る。それ故、
実際のスキューが、バイト、いくつかのバイトの伝送または伝搬時間、あるいは
ミニーフレーム全体の伝送または伝搬時間までも超える場合であっても、コレク
タは依然首尾よくパケットを再セットみ立てし得る。
【0057】 フレームが複数のチャネルを介して分配される様態(例えば、1バイトずつ)
のため、それぞれのミニフレームは、本実施形態において元のフレームの約4分
の1からなる。これによって、受信側エンティティにおけるエラー検出の一意的
な方法が可能となる。特に、カウンタが、特定のフレームについてそれぞれのチ
ャネル上で受信されたバイト数を数えるために使用され得る。あるチャネル上で
受信されたバイト数が、他のチャネル上で受信されたバイト数より1より多く異
なる場合、エラーが起こったと判定され得る。例えば、MACに無効なフレーム
の受信を通知することによって、エラー訂正が次いで開始され得る。
【0058】 ディストリビュータからPCSが受信したそれぞれのミニフレームは、完全な
ギガビットイーサネット(R)パケットが従来のギガビットイーサネット(R)
インプリメンテーションにおいてフレームそしてエンコードされた方法と同様の
様態で、「フレーム」およびエンコードされる。特に、本発明の1実施形態にお
いて、PCSモジュールは、8B/10Bコーディング方式を適用して、ディス
トリビュータまたは物理的リンクのそれぞれから受信されたそれぞれのデータサ
ブストリームをエンコードまたはデコードする。その他のコーディング方式(例
えば、4B/5B、NRZIなど)は、本発明の別の実施形態において使用され
得る。しかしながら、本実施形態のアーキテクチャのために、いくつかの改変が
コーディング方式にとって必要であるかもしれない。
【0059】 例えば、4つのチャネル間でフレームバイトのラウンドロビン分配を行うこと
によってあるチャネルは、フレームのプリアンブルフィールド(通常長さが7バ
イトである)から1バイトしか受信しないことになる。特に、既存のイーサネッ
ト(R)アーキテクチャにおいて、それぞれのフレームのプリアンブルフィール
ドの1バイトは、エンコーディング中にパケットデリミッターの開始(SPD)
の記号によって置き換えられる。さらに、パケット間ギャップ(IPG)は、ギ
ャップのそれぞれのアイドル記号が1セットの2つのコードに変換されるように
エンコードされる。したがって、新たなフレームまたはミニフレームのタイミン
グに依存して、チャネルのミニフレームがおそらく最初のプリアンブルバイトを
失う。これはアイドル(すなわち、第2アイドリングコード)の送信を終了する
必要ゆえである。チャネルが1プリアンブルバイトしか有さず、アイドル延長に
そのプリアンブルバイトを奪われた場合、チャネルはSPD記号によって置き換
えられ得るプリアンブルバイトを有さない。この問題に対する1つの解決法は、
アイドル記号がそのプリアンブルを犠牲にする複数のコードを必要としないよう
に、コーディング方式を変更することである。別の解決法は、MACによって生
成されるプリアンブルのサイズを8(またはそれより多い)バイトにまで大きく
することである。しかしながらその他の解決法が当業者によって認識され得る。
【0060】 本発明の1実施形態(例えば、図2の実施形態)を実施することによるまた別
の影響は、複数チャネル間でIPG(通常最小で12バイトである)を分配する
ときに生じる。図2の実施形態において、例えば、最小サイズのIPGによって
、3バイトの各チャネルの、ミニフレーム間ギャップを生じる。現在のコーディ
ング方式によって、3バイト/コードまでのパケットデリミッターの終了(EP
D)が可能になる。それ故、最大サイズEPDが最小サイズIPGと共に使用さ
れる場合、チャネルは同期を取るべきいかなるアイドルコードも受信し得ない。
この状況に対する解決法の中には、1つのコードのみ、またはせいぜい2つのコ
ードからなるEPDの使用がある。別の解決法は、最小IPGのサイズを大きく
することである。
【0061】 コレクタによるチャネルの同期化を助けるために、本発明の1実施形態におい
て、いくつかの列挙されたアイドル記号が適用される。これらの記号はアイドル
1、アイドル2、・・・、アイドルNとして表され得る。異なるアイドル記号の
数はコーディング方式によって制限され得るが、64の範囲または128の範囲
ですら、本発明の別の実施形態において考慮に入れられる。例えば、同じアイド
ル記号が複数チャネルのそれぞれを介して伝送され、そしてそれぞれのMACフ
レームとともに変化する。それ故、第1MACフレームと第2MACフレームの
間のIPGはアイドルXで印付けされ得、第2と第3フレームの間のIPGはア
イドルX+1などで印付けされ得る。
【0062】 さらに、各フレームおよびミニフレームの初めと終わりを効果的に区切るため
に、デリミッターのさらなるセットが本発明の1実施形態において適用される。
本実施形態において、パケットデリミッターの開始(SPD)およびパケットデ
リミッターの終了(EPD)は、ディストリビュータにてMAC層から受信され
た各パケットの初めと終わりにそれぞれ挿入される。それ故、SPDおよびEP
D記号は、既存のイーサネット(R)アーキテクチャと同様に使用され得る。ミ
ニフレームデリミッターの開始(SMD)およびミニフレームデリミッターの終
了(EMD)と呼ばれ得る新たなデリミッターのセットが、SPDまたはEPD
記号で印付けされないミニフレームのそれぞれの初めと終わりを印付けするため
に使用される。それ故、いずれのチャネルでパケットが開始または終了するかに
かかわらず、パケットを開始するミニフレームは、SPDコードで開始し、パケ
ットを完了するミニフレームはEPDコードで終了する。その他のミニフレーム
は、SMDコードで開始し、EMDコードで終了する。
【0063】 図3A〜3Bは、本発明の1実施形態において、複数のチャネルを介してパケ
ットを伝送する1方法およびパケットを受信する1方法を示すフローチャートで
ある。図3A〜3Bが示す方法を実施するために、上述のようなイーサネット(
R)インターフェースデバイスは、4つの論理チャネルを介して各パケットをス
トライピングすることによって、約10Gbpsの速度でそれぞれの方向にデー
タを伝送および受信するように構成される。
【0064】 状態300は、図3Aの開始状態である。状態302は、アイドル状態であり
、MAC層またはモジュールからイーサネット(R)インターフェースデバイス
のディストリビュータに流れるパケットデータの欠如によって特徴付けられる。
ディストリビュータは、4つのチャネルのそれぞれに、適切なアイドル記号また
はバイトを伝送することによって、アイドル状態を示す。しかしながら、特に、
ディストリビュータは、同じアイドル記号をそれぞれのチャネルのPCSに送信
し、ここでアイドル記号はいくつかの異なる記号の中の1つである。概して、同
じアイドル記号が、同時にそれぞれのチャネルで送信されるが、いずれの記号が
それぞれのアイドル時間中に送信されるかを変えることによって、受信側のイー
サネット(R)インターフェースデバイスのコレクタは、より容易にチャネルの
同期を取ることができる。PCSによってそれぞれのアイドル記号が受信される
と、PCSは10ビットコードとして記号をエンコードし、適切なイーサネット
(R)媒体を介して合図するためにその記号を転送する。
【0065】 状態304において、ディストリビュータはMACからのパケットの受信を開
始する。ディストリビュータは、TX_EN信号ラインの状態の変化によって、
パケットの開始を検出し得る。この実施形態において、MACとディストリビュ
ータとを連結するインターフェースは、32データビット幅であって、したがっ
て、約10Gbpsの速度で1度に4バイトまでを送達する。それ故、この実施
形態において、4バイトのセットがMACから受信される毎に、1バイトがチャ
ネルを介して伝送され得る。
【0066】 状態306において、ディストリビュータは、エンコーディングのためにそれ
ぞれのチャネルのミニフレームの第1バイトをPCSに送信する。
【0067】 状態308において、それぞれのPCSは、特定のコードで第1バイトをエン
コードする。特に、全体のパケットの第1バイトは、いずれのチャネルまたはミ
ニフレームにまたがっているにもかかわらず、受信局によって理解されるコード
に変換されて、新たなパケットの開始を示す。その他のチャネルの開始バイトは
、(異なるコードで)同様にエンコードされて、新たなミニフレームの開始バイ
トとしてそのステータスを示す。
【0068】 状態310において、パケットの残りは、ディストリビュータによって受信さ
れ、それぞれのチャネルに(ラウンドロビン方式で)1度に1バイトずつ分配さ
れ、エンコードされ、伝送される。
【0069】 状態312において、パケットの最後のバイトを含む、4つのミニフレームの
最後のバイトはまた、エンティティを受信することによって認識される特定コー
ドに変換される。特に、パケットの最後のバイトを運搬しない各ミニフレームの
最後のバイトは、第1終了コードでエンコードされ、全体のパケットの最後のバ
イトがその他の特有のコードでエンコードされる。次いで例示されたプロシージ
ャは、状態314で終了する。
【0070】 図3Bにおいて、図3Aのプロシージャで送信されたパケットを受信する1プ
ロシージャが示される。図3Bにおいて、状態350は開始状態である。状態3
52は、アイドル状態であり、これは、図3Aに示されたパケットを伝送するた
めに使用されたイーサネット(R)媒体と同じイーサネット(R)媒体に連結さ
れた受信側エンティティのコレクタが、媒体を介してパケットを受信しないこと
を意味する。特に、コレクタが通信チャネルの同期を取ることができない限り(
例えば、4つのチャネルのそれぞれで少なくとも1つ同じアイドルコードを受信
する)、コレクタはあたかもどんなトラフィックも受信していないかのように動
作し得る。
【0071】 しかしながら、状態354において、コレクタは、4つのチャネルすべてで同
じアイドルコードを検出することによってチャネルの同期を取り得る。先に記載
したように、弾性バッファは1つ以上のチャネルで採用され得、チャネルのスキ
ューまたは他の伝搬の遅れを補償する。コレクタは同期を取り、次に、それぞれ
のチャネルが1つのパケットの部分の送達を開始することを待つ。
【0072】 状態356において、受信デバイスにおけるそれぞれのチャネルのための物理
的コーディングサブ層は、伝送側エンティティから送信されるミニフレームの第
1コードを受信する。それぞれのミニフレームの第1コードは、上に記載したよ
うに、それぞれのコードに特有のコードによって認識される。いずれのチャネル
でパケットの第1バイトが受信されるかを決定することによって、コレクタは、
パケットの残りのバイトを、(ラウンドロビン方式で)読み出す適切な順序を決
定し得る。
【0073】 それ故、状態358〜360において、コレクタはそれぞれのチャネルで1度
に1バイトを受信し、それを適切な順序でMACに転送する。したがって、パケ
ットのコンテンツは、送信側のMACによってディスパッチされた順序と同じ順
序で受信側のMACに到達する。
【0074】 状態362において、それぞれのミニフレームの最後のバイトおよびパケット
の最後のバイトは、それらの特有のコードによって認識される。例えば、ちょう
ど送信側イーサネット(R)インターフェースデバイスにあるPCSモジュール
が、アイドル記号の代わりに終了デリミッターを構築するように、受信デバイス
のPCSモジュールは、終了デリミッターをアイドル記号に戻すように変換し得
る。説明されたプロシージャは次いで、状態364で終了する。
【0075】 図4は、本発明の1実施形態における、図2の10GMII202にわたる、
64バイトの長さ(例えば、60データバイトプラス4CRC(周期的冗長検査
)バイト)のパケットの伝送、その後の、65バイトの長さの複数のパケットの
伝送を示す。図4で示されるその他の3つのバスは、クロックバス、Trans
mit_Enable(TX_EN)/Receive_Data_Valid
(RX_DV)バス、そしてValid(VLD)バスである。当業者であれば
理解するように、TX_ENバスは、MAC層と、パケットを伝送する第1ネッ
トワークエンティティにあるディストリビュータとを連結し、RX_DVバスは
、MAC層と、パケットの受信側にある第2ネットワークエンティティにあるコ
レクタとを連結する。衝突およびキャリア感知信号は、全二重モードで動作する
ため、例示された実施形態に含まれない。
【0076】 双方向に動作するVLDバスは、MACモジュール200からディストリビュ
ータ204に、またはコレクタ206からMACモジュール200に、データバ
ス(例えば、10GMII202)を介して転送される有効なバイト数を示す。
VLDバスは、(データ転送の方向に依存する)TX_ENバスまたはRX_D
Vバスの状態と共にその状態を解釈することによって、二本のラインの幅に制限
され得る。特に、データバスについての以下の記載からよりよく理解されるよう
に、VLDバス上の非0値は、TX_ENまたはRX_DVがアサートされる場
合有意義である。これらのバスのいずれかがアサートされる場合、VLDバス上
の0値は、4つの有効なバイトがデータバスを移行していることを示す。そうで
ない場合には、VLD上の0値は、データバスがアイドルである(すなわち、デ
ータを運搬しない)ことを示す。
【0077】 10GMII202では、4バイトが1度に伝達される。それ故、図4におけ
る時間t1において、第1パケットの最初の4つのプリアンブルバイトが送信さ
れ、時間t2において、他の3つのプリアンブルフィールドバイトおよびフレー
ムデリミッターの開始(SFD)記号が送信され、時間t3において、最初の4
つのデータバイトが送信され、などである。
【0078】 図4は、クロック信号の両端のデータの転送を示す。TX_EN/RX_DV
およびデータバスと共にVLDバスを検討することによって、MACフレームの
初めおよび終わりで、VLDバスがいかに、0値から非0値に移行し、0値に戻
り得るかが分かる。
【0079】 図5A〜5Dは、図4に示されたフレームの、本発明の1実施形態による別個
のチャネルにわたる伝送のための複数のミニフレームへの変換を示す。特に、図
4において10GMII202を介してMACからディストリビュータに伝達さ
れたデータストリームは、図5A〜5Dにおいて2GMII208a、208b
、208cおよび208dを介して分配される。さらに、2TBI212a、2
12b、212cおよび212dは、各PCSからエンコードされたバイトを配
信する。参照のために、(図4における周波数と同じ周波数で動作する)クロッ
ク信号、TX_EN/RX_DVバスおよびTX_ER(伝送エラー)/RX_
ER(受信エラー)バスがまた、図5A〜5Dに示される。
【0080】 図5A〜5Dに示されるように、それぞれの2GMIIは8ビットの幅であり
、そのクロック信号の両端はデータ転送のために使用され、衝突およびキャリア
感知信号は、この実施形態が全二重動作であるために省略され得る。パケットデ
リミッター(PD)信号は、MACフレームの最初と最後のバイトを特定するた
めに、それぞれの方向に(すなわち、ディストリビュータから各PCSに、そし
て各PCSからコレクタに)追加される。それ故、パケットの開始は、PDおよ
びTX_EN信号を上げることによって合図され得、そしてパケットの終了は、
同じ信号を下げることによって合図され得る。それぞれの2TBIは10ビット
長であって、クロック信号の両端は再度データ転送のために使用される。
【0081】 例示のために、図5A〜5Dにおいて、バイトを移行する2GMIIバスは、
図4とはやや異なって示される。具体的には、IPGコードまたはアイドルは文
字「I」によって表され、PA(プリアンブル)は文字「P」、CRCは「C]
によって示される。これらの文字のそれぞれは、順に増える数によって変更され
る。それ故、フレームの7つのプリアンブルバイト、4つのCRCバイト、そし
て種々のアイドル記号が容易に示され得る。
【0082】 図5A〜5Dにおける各ミニフレームは、同一のアイドル記号(例えば、第1
パケットの前のアイドル1)に先行される。例えば、それぞれの後続のパケット
が伝達された後、異なるアイドル記号がパケット間ギャップのために使用される
。それ故、図5A〜5Dの実施形態において、最低4つの異なるアイドル記号が
必要なコーディング方式が採択される。
【0083】 本発明の種々の実施形態のエラー検出および処理能力は、上記アーキテクチャ
の独創的な特性を利用し得る。例えば、パケットを含むミニフレームは、1バイ
トより多くは長さが異ならないので、コレクタはミニフレームの長さを比較する
ことによって無効なパケットを検出し得る。さらに、チャネルのスキューが(例
えば、特定された最大のスキューの予測によって)制限されるので、チャネルバ
ッファがオーバーフローする場合、チャネルまたは物理的リンクが欠陥を有して
いるかまたは仕様外であるか、あるいは何らかの他のエラーが生じて、ミニフレ
ームの遅れまたは崩壊がもたらされている可能性がある。
【0084】 チャネルの同期化エラーは、パケット間で合図されたシーケンス情報(例えば
、異なるアイドルコード)を使用して、コレクタによって検出され得る。採用さ
れる異なるアイドルコード数が多ければ多いほど、シーケンシングエラーが検出
されずに伝えられるためにチャネルで損失または投入されたであろう連続ミニフ
レームの数も多くなる。十分に多い種々のアイドルコードによって、チャネルバ
ッファは、同期化エラーがデータのフローに影響を及ぼし得る前にオーバーフロ
ーし得、それ故に別のレベルのエラー抵抗を提供する。
【0085】 パケットデータの崩壊をもたらす個々のビットエラーは、コレクタによるミニ
フレームの再セットみ立て後に、MACレベルにて(例えば、CRC演算によっ
て)検出および処理される。コーディング違反、フレーミングエラー、不一致エ
ラーなどと関連するその他のエラーは、PCSレベルにて検出され得る。特に、
コレクタで受信されるパケット(例えばミニフレームのセット)毎に、コレクタ
は、(例えば、それぞれのPCSを介して)任意のパケットのミニフレームを処
理する際にエラーが検出されたか否かを通知され得る。それ故、パケットの1つ
のミニフレームにおけるエラーはパケット全体にその原因を帰する。
【0086】 チャネル内の複数のミニフレーズの損失または挿入など、コレクタによって検
出されないチャネルの同期化エラーは、MACによって検出される。これは、チ
ャネルの同期化エラーが、(例えば、フレーミング、コーディング、パリティな
ど)他のエラーのない非常に多い数のCRCエラーを生じ得るからである。これ
らのタイプのエラーの回復は、短期間を介してリモートエンドからの伝送を止め
る、リンク再初期化または802.3フロー制御の使用を含み得る。これによっ
てすべてのチャネルが自動的に再度同期を取る。
【0087】 本発明の実施形態の上記記載は、例示および説明の目的のみのために提示され
る。本発明の上記記載は、本発明のすべての実施形態を網羅するものではなく、
開示される形態に本発明を限定するものではない。多くの変更および改変が当業
者にとって明白である。したがって、上記開示は、本発明を限定するものではな
い。本発明の範囲は、上掲の特許請求の範囲によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、既存のギガビットインサーネットアーキテクチャに関連して、本発明
の1実施形態の機能の概念的な層の構造(layering)を示す図である。
【図2】 図2は、本発明の1実施形態を含むイーサネット(R)ネットワークインター
フェースデバイスの一部のブロック図である。
【図3A】 図3Aは、本発明の1実施形態による、複数チャネルを介してパケットを分配
する1様態を例示するフローチャートである。
【図3B】 図3Bは、本発明の1実施形態による、複数チャネルを介して伝送されるパケ
ットを収集する1様態を例示するフローチャートである。
【図4】 図4は、本発明の1実施形態による、1秒あたり複数ギガビットのインターフ
ェースでの、複数のイーサネット(R)フレームを含むデータストリームの転送
を示す図である。
【図5A】 図5Aは、本発明の1実施形態による、複数チャネルにわたる、図4のデータ
ストリームの分割を示す図である。
【図5B】 図5Bは、本発明の1実施形態による、複数チャネルにわたる、図4のデータ
ストリームの分割を示す図である。
【図5C】 図5Cは、本発明の1実施形態による、複数チャネルにわたる、図4のデータ
ストリームの分割を示す図である。
【図5D】 図5Dは、本発明の1実施形態による、複数チャネルにわたる、図4のデータ
ストリームの分割を示す図である。
【符号の説明】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT,AU, AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C N,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ,EE ,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR, HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,K P,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU ,LV,MA,MD,MG,MK,MN,MW,MX, NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,S G,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ ,UA,UG,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ヘンデル, アリエル アメリカ合衆国 カリフォルニア 95014, キュパーティーノ, ニューキャッスル ドライブ 7537 Fターム(参考) 5K032 AA02 AA09 CA06 CC10 CC11 CC13 DA11 DB18 5K033 AA02 AA09 CA06 CB14 CB15 DB11

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のチャネルを介して、第1ネットワークエンティティか
    ら第2ネットワークエンティティに通信を伝送する方法であって、 第1ネットワークエンティティにて第2ネットワークエンティティに対する通
    信を受信する工程と、 該第1ネットワークエンティティを該第2ネットワークエンティティに連結す
    る複数のチャネルのそれぞれを介して、同期化情報をブロードキャストする工程
    と、 該通信を複数の部分に分割する工程と、 ミニフレームとして該複数の部分のそれぞれをエンコードする工程であって、
    該ミニフレームのそれぞれが開始要素および終了要素を含む、エンコードする工
    程と、 第1ミニフレームを該複数のチャネルの第1チャネルで送信する工程と、 第2ミニフレームを該複数のチャネルの第2チャネルで送信する工程と、 を包含する、方法。
  2. 【請求項2】 前記通信は、前記複数のチャネルを介して、前記第2エンテ
    ィティに1秒あたり1ギガビットより速いデータ速度で伝送される、請求項1に
    記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記通信がイーサネット(R)フレームであり、該通信の複
    数の部分のそれぞれが1バイト以上を含む、請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記エンコードする工程が、 前記通信の第1部分の第1要素をパケットデリミッターの開始としてエンコー
    ドする工程と、 該通信の第2部分の第1要素をミニフレームデリミッターの開始としてエンコ
    ードする工程と、 を包含する、請求項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記通信の複数の部分のそれぞれが最小の数の前記プリアン
    ブルバイトを含むことを確実にするために、前記分割する工程の前に前記イーサ
    ネット(R)フレームのプリアンブルバイトの数を増やす工程をさらに包含する
    、請求項3に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記受信する工程が、1秒あたり1ギガビットより速いデー
    タ速度で前記通信を伝達するように構成された第1インターフェースを介して、
    媒体アクセス制御モジュールから、ネットワークインターフェースデバイスの分
    配モジュールにて、通信を受信する工程を包含する、請求項1に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記第1ミニフレームを送信する工程は、前記通信の第1部
    分を第1物理的コーディングモジュールに第2インターフェースを介して転送す
    る工程を包含し、 該第1物理的コーディングモジュールが該通信の第1部分を前記第1チャネル
    上で伝送するための一連のコードにエンコードするように構成される、請求項6
    に記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記エンコードする工程が、 前記第1部分の第1要素が前記通信の第1要素である場合には、第1開始コー
    ドで該第1部分の第1要素をエンコードし、そうでない場合に、第2開始コード
    で該第1部分の第1要素をエンコードする工程と、 該第1部分の最後の要素が該通信の最後の要素である場合には、第1終了コー
    ドで該第1部分の最後の要素をエンコードし、そうでない場合には、第2終了コ
    ードで該第1部分の最後の要素をエンコードする工程と、 を包含する、請求項7に記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記第2インターフェースが、前記第1部分を1秒あたり1
    ギガビットより速いデータ速度で伝達するように構成される、請求項7に記載の
    方法。
  10. 【請求項10】 前記分割する工程が前記複数のチャネル間で前記通信の要
    素を割り当てる工程を包含する、請求項1に記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記複数のチャネルのそれぞれが別個の物理的通信リンク
    にまたがるように構成される、請求項10に記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記複数のチャネルのそれぞれが共通の物理的通信リンク
    にまたがるように構成される、請求項10に記載の方法。
  13. 【請求項13】 前記第1ミニフレームおよび前記第2ミニフレームの開始
    要素の一方が、前記通信の開始を示すように構成された第1開始記号であり、該
    第1ミニフレームおよび該第2ミニフレームの他の開始要素が、該通信の一部の
    開始を示すように構成された第2開始記号であり、 該第1ミニフレームおよび該第2ミニフレームの終了要素の一方が、該通信の
    終了を示すように構成された第1終了記号であり、該第1ミニフレームおよび該
    第2ミニフレームの他の終了要素が、該通信の一部の終了を示すように構成され
    た第2終了記号である、請求項1に記載の方法。
  14. 【請求項14】 前記ブロードキャストする工程が、前記第1チャネルおよ
    び前記第2チャネル上で第1アイドル信号を伝送する工程を包含し、 前記方法が、最終ミニフレームの送信後に該第1チャネルおよび該第2チャネ
    ル上で該第1アイドル信号とは異なる第2アイドル信号を伝送する工程をさらに
    包含する、請求項1に記載の方法。
  15. 【請求項15】 前記エンコードする工程が、 第1開始デリミッターで前記第1ミニフレームに相当する前記通信の第1部分
    の第1要素をエンコードする工程と、 第2開始デリミッターで前記第2ミニフレームに相当する該通信の第2部分の
    第1要素をエンコードする工程と、 を包含する、請求項1に記載の方法。
  16. 【請求項16】 前記エンコードする工程が、 第1終了デリミッターで前記通信の前記第1部分の最後の要素をエンコードす
    る工程と、 第2終了デリミッターで該通信の前記第2部分の最後の要素をエンコードする
    工程と、 をさらに包含する、請求項15に記載の方法。
  17. 【請求項17】 第2ネットワークエンティティにおいて第1ネットワーク
    エンティティから、複数のチャネルを介して、通信を受信する方法であって、 該第1ネットワークエンティティを該第2ネットワークエンティティに連結す
    る複数のチャネルのそれぞれを介して、第2ネットワークエンティティにて同期
    化情報を受信する工程と、 該複数のチャネルのそれぞれで、該第1ネットワークエンティティから該第2
    ネットワークエンティティへの通信のフレーム化された部分を受信する工程と、 該フレーム化された部分のそれぞれで開始要素および終了要素を検出する工程
    と、 該通信の該フレーム化された部分のそれぞれをデコードする工程と、 該デコードされ、フレーム化された部分から該通信を再セットみ立てする工程
    と、 を包含する、方法。
  18. 【請求項18】 前記通信がイーサネット(R)フレームである、請求項1
    7に記載の方法。
  19. 【請求項19】 前記デコードされ、フレーム化された部分のうちの任意の
    部分におけるバイトの数が、該デコードされ、フレーム化された部分の任意の他
    の部分におけるバイトの数と1より多く異なる場合に、エラーを示す工程をさら
    に包含する、請求項18に記載の方法。
  20. 【請求項20】 前記フレーム化された部分を受信する工程が、第1チャネ
    ルを介して前記第1ネットワークエンティティから第1伝送を受信する工程を包
    含し、 該第1伝送が、 通信の開始および通信の第1部分の開始とのうちの一方を示すように構成さ
    れた第1信号と、 該通信の第1部分とを含む、請求項18に記載の方法。
  21. 【請求項21】 前記フレーム化された部分を受信する工程が、第2チャネ
    ルを介して前記第1ネットワークエンティティから第2伝送を受信する工程をさ
    らに包含し、 該第2伝送が、 該通信の第2部分と、 該通信の終了の該通信の第2部分の終了との一方を示すように構成された第
    2信号とを含む、請求項20に記載の方法。
  22. 【請求項22】 前記複数のチャネルのそれぞれが共通の通信媒体にまたが
    る、請求項17に記載の方法。
  23. 【請求項23】 前記複数のチャネルのそれぞれが別個の物理的媒体にまた
    がる、請求項17に記載の方法。
  24. 【請求項24】 前記再セットみ立てする工程が、前記通信の第1のデコー
    ドされ、フレーム化された部分の要素を該通信の第2のデコードされ、フレーム
    化された部分の要素と結合させる工程を包含する、請求項17に記載の方法。
  25. 【請求項25】 前記結合された要素を媒体アクセス制御モジュールに、該
    結合された要素を伝達するように構成された第1インターフェースを介して、1
    秒あたり1ギガビットより速いデータ速度で送信する工程をさらに包含する、請
    求項24に記載の方法。
  26. 【請求項26】 同期化情報を受信する工程が、前記通信のフレーム化され
    た部分を受信する工程の前に前記複数のチャネルのそれぞれで第1アイドルコー
    ドを受信する工程を包含し、 該方法が、前記再セットみ立てする工程の後に、該複数のチャネルのそれぞれ
    で第2アイドルコードを受信する工程をさらに包含する、請求項17に記載の方
    法。
  27. 【請求項27】 第1パケットを複数の通信チャネル上で分配するように構
    成されたディストリビュータと、 該第1パケットの第1サブセットを第1通信チャネル上で伝送するためにエン
    コードするように構成された第1物理的コーディングモジュールであって、該第
    1のエンコードされたサブセットが第1開始要素および第1終了要素を含む、第
    1物理的コーディングモジュールと、 該第1パケットの第2サブセットを第2通信チャネル上で伝送するためにエン
    コードするように構成された第2物理的コーディングモジュールであって、該第
    2のエンコードされたサブセットが第2開始要素および第2終了要素を含む、第
    2物理的コーディングモジュールと、 を含む、コンピュータシステムとネットワークとの間にインターフェースをとる
    ネットワークインターフェースデバイス。
  28. 【請求項28】 第2パケットを前記複数の通信チャネルを介して受信する
    ように構成されたコレクタをさらに含むネットワークインターフェースデバイス
    であって、 前記第1物理的コーディングモジュールが、第3開始要素および第3終了要素
    を含む、前記第1通信チャネルを介して受信された該第2パケットの第1のエン
    コードされたサブセットをデコードするようにさらに構成され、 前記第2物理的コーディングモジュールが、第4開始要素および第4終了要素
    を含む、前記第2通信チャネルを介して受信された該第2パケットの第2のエン
    コードされたサブセットをデコードするようにさらに構成される、請求項27に
    記載のネットワークインターフェースデバイス。
  29. 【請求項29】 クロック信号の両端で同期化する際に、前記ディストリビ
    ュータおよび前記コレクタと媒体アクセス制御モジュールとの間に1秒あたり1
    ギガビットより速いデータ速度でインターフェースをとるように構成された、第
    1インターフェースと、 第2インターフェースのセットとであって、該第2インターフェースのそれぞ
    れが、第2クロック信号の両端と同期化する際に、該ディストリビュータおよび
    該コレクタと前記物理的コーディングモジュールの1つとの間に1秒あたり1ギ
    ガビットより速いデータ速度でインターフェースをとるように構成された、第2
    インターフェースのセットと、 をさらに備える、請求項27に記載のネットワークインターフェースデバイス。
  30. 【請求項30】 前記第1インターフェースが、前記第2インターフェース
    のセットの動作速度の合計とほぼ同等のデータ速度で動作するように構成された
    、請求項29に記載のネットワークインターフェースデバイス。
  31. 【請求項31】 前記第1インターフェースが、1秒あたり約10ギガビッ
    トのデータ速度で動作するように構成された、請求項29に記載のネットワーク
    インターフェースデバイス。
  32. 【請求項32】 前記通信チャネルのそれぞれを介して受信された前記第2
    パケットのバイト数を比較するように構成された、エラー検出器をさらに含み、 該通信チャネルの1つで受信された該第2パケットのバイトの数が、該通信チ
    ャネルのうちの第2のチャネルを介して受信された該第2パケットのバイト数と
    1バイトより多く異なる場合に、該エラー検出器がエラーを示すようにさらに構
    成される、請求項28に記載のネットワークインターフェースデバイス。
  33. 【請求項33】 コンピュータによって実行される場合、第1ネットワーク
    エンティティから第2ネットワークエンティティに複数のチャネルを介して通信
    を分配する方法をコンピュータに実施させる命令を格納するコンピュータ読み出
    し可能な記憶媒体であって、該方法が、 該第1ネットワークエンティティにて該第2ネットワークエンティティのため
    の通信を受信する工程と、 該第1ネットワークエンティティを該第2ネットワークエンティティに連結さ
    せる複数のチャネルのそれぞれを介して同期化情報をブロードキャストする工程
    と、 該通信を複数の部分に分割する工程と、 該複数の部分のそれぞれをミニフレームとしてエンコードする工程であって、
    該ミニフレームのそれぞれが開始要素および終了要素を含む、工程と、 第1ミニフレームを該複数のチャネルの第1チャネルに送信する工程と、 第2ミニフレームを該複数のチャネルの第2チャネルに送信する工程と、 を包含する、コンピュータ読み出し可能な記憶媒体。
  34. 【請求項34】 コンピュータによって実行される場合、第2ネットワーク
    エンティティにおいて第1ネットワークエンティティから複数のチャネルを介し
    て通信を受信する方法をコンピュータに実施させる命令を格納するコンピュータ
    で読み出し可能な記憶媒体であって、該方法が、 該第2ネットワークエンティティにて、該第1ネットワークエンティティを該
    第2ネットワークエンティティに連結させる複数のチャネルのそれぞれを介して
    同期化情報を受信する工程と、 該複数のチャネルのそれぞれで、該第1ネットワークエンティティから該第2
    ネットワークエンティティへの通信のフレーム化された部分を受信する工程と、 前記フレーム化された部分のそれぞれで開始要素および終了要素を検出する工
    程と、 該通信の該フレーム化された部分のそれぞれをデコードする工程と、 該デコードされ、フレーム化された部分から該通信を再セットみ立てする工程
    と、 を包含する、コンピュータ読み出し可能な記憶媒体。
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