專利名稱：：一種千兆以太網(wǎng)擴展實時數(shù)據(jù)通道的方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種在千兆以太網(wǎng)上擴展實時數(shù)據(jù)通道的方法，屬于通信與信息系統(tǒng)類網(wǎng)絡傳輸
技術領域：
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背景技術：
：千兆以太網(wǎng)(GbE，GigabitEthernet)已經(jīng)獲得從桌面到城域網(wǎng)的廣泛應用。為了解決新興包交換網(wǎng)絡與目前仍大量運行著的傳統(tǒng)時分復用(TDM)電路交換網(wǎng)絡的并存和融合問題，通過TDM網(wǎng)絡傳輸Ethernet信號的EthernetoverTDM技術和通過Ethernet網(wǎng)絡傳輸TDM信號的TDMoverEthernet技術，都已被開發(fā)出來并獲得應用。EthernetoverT匿技術實現(xiàn)成本過高，因為TDM網(wǎng)絡本身就有技術復雜、造價高的缺點，而EhernetoverT匿專用芯片的售價也相當昂貴。TDMoverEthernet技術是在異步的以太網(wǎng)中傳輸同步的1DM實時數(shù)據(jù)，需要采用大緩存和復雜的排序算法來處理以太網(wǎng)的隨機延時、丟包等帶來的T匿數(shù)據(jù)和時鐘的丟失問題，會嚴重影響T匿信號的實時性，而數(shù)據(jù)處理的復雜，也導致系統(tǒng)穩(wěn)定性較差、開發(fā)周期長且成本高。
發(fā)明內容技術問題本發(fā)明的目的是提供一種千兆以太網(wǎng)擴展實時數(shù)據(jù)通道的方法，該方法通過改進8B/10B信道編碼方案，將125Mbps時分復用(TDM)數(shù)據(jù)疊加到1000Base-SX/LX千兆以太網(wǎng)上，經(jīng)原有光纖信道傳輸，適用于IP網(wǎng)絡和傳統(tǒng)TDM網(wǎng)絡的綜合接入。技術方案本發(fā)明提出的GbE+T匿技術，利用特殊的編碼方法，將125Mbps的實時數(shù)據(jù)疊加到線速率為1000Mbps的以太網(wǎng)信號上，合成后的數(shù)據(jù)流仍然是1.25Gbps，與標準GbE信號兼容，可以在原有的光纖線路上傳輸。該技術既可以實現(xiàn)GbE和T匿信號的同時傳輸，又保持了各自的獨立性，對T匿信號無任何附加延時，還能利用已有的GbE網(wǎng)絡設備，是一種技術合理、實現(xiàn)成本低且系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的方案。該方法通過改進千兆以太網(wǎng)的8B/10B編碼方案，在保證改進后的10B編碼中"0"和"l"的總數(shù)不超過6，連續(xù)的"0"和"1"不超過5的前提下，將8B/10B編碼改進為(8+1)B/10B編碼，從而擴展出一個最高速度可達125Mbps的實時數(shù)據(jù)通道；具體設計一個9B/10B碼表，使每個9B數(shù)據(jù)對應一個獨立的10B編碼；在發(fā)送端將擴展的125Mbps實時數(shù)據(jù)通道的每1B數(shù)據(jù)與1000Mbps的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)中每8B數(shù)據(jù)對應疊加，構成9B數(shù)據(jù)，通過查找9B/10B碼表獲得一個唯一對應的10B編碼，該10B編碼的線路傳輸速度仍然是1.25Gbps，與標準千兆以太網(wǎng)兼容，可以在原有的光纖線路上傳輸；接收端接收到10B編碼后，根據(jù)通過查找同樣的9B/10B碼表，獲得9B編碼，即可恢復1000Mbps的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和擴展通道的125Mbps實時數(shù)據(jù)。1)計算證明有足夠的10B可用碼型，對于全部的8B的數(shù)據(jù)來說，需要256*2=512種IOB獨立編碼，另外8B/10B編碼方案中，還有12個控制字符(跳5，跳1，跳7等)，所以共需要536種編碼；經(jīng)計算，10B編碼中"0"和"1"的總數(shù)不超過672種，其中有5個及5個以上連"0"和連"1"的編碼為60種(表1)，672-60=612.612>536，表明有足夠的可用碼型支持(8+l)B/10B的完全重新編碼；2)設計出一種與標準8B/10B編碼兼容的(8+1)B/10B編碼方案，其中，512種數(shù)據(jù)編碼僅有72種與標準不同，24種控制編碼則與標準8B/10B完全相同(表2)。(具體設計的9B/10B碼表見表2。)3)提出了一種便于實現(xiàn)的光纖傳輸系統(tǒng)在發(fā)送端的實現(xiàn)過程為①首先對輸入的1.25Gbps標準GbE信號進行串/并轉換，使之成為10路并行的125Mbps信號，經(jīng)標準10B/8B轉換，得到8路125Mbps的GbE純數(shù)據(jù);②對輸入的125Mbps的TDM(實時數(shù)據(jù))信號，經(jīng)串行擾碼器平衡其中的"0"和'T;③將8路并行的GbE數(shù)據(jù)與1路串行的T匿實時數(shù)據(jù)合并，形成并行的9位地址，讀取已儲存在ROM中的(8+l)B/10B編碼表(表2)對應數(shù)值，即可完成轉換；④轉換得到的IOB并行數(shù)據(jù)，經(jīng)并串轉換，重新得到1.25Gbps信號，該信號已是GbE+TDM——在千兆以太網(wǎng)上疊加了125Mbps實時數(shù)據(jù)；⑤將該1.25Gbps的GbE+T匿信號送入標準GbE物理層光纖線路，傳送出去，接收端的過程是發(fā)送端的逆過程。有益效果本發(fā)明提出的千兆以太網(wǎng)8B/10B編碼改進方案，實現(xiàn)了(8+l)B/10B編碼，從而將最高可達125Mbps的實時數(shù)據(jù)疊加到GbE上，擴展出一個實時數(shù)據(jù)通道；擴展后的數(shù)據(jù)流仍然是1.25Gbps，與標準GbE信號兼容，可以在原有的光纖線路上傳輸。該技術能利用已有的GbE網(wǎng)絡設備，實現(xiàn)GbE和實時數(shù)據(jù)的同時傳輸，并保持各自的獨立性，對實時數(shù)據(jù)信號無任何附加延時，還是一種技術合理、實現(xiàn)成本低且系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的方法。圖1是本發(fā)明千兆以太網(wǎng)擴展實時數(shù)據(jù)通道的光纖傳輸系統(tǒng)的原理圖。具體實施例方式本發(fā)明提出一種在標準干兆以太網(wǎng)光纖傳輸線路上增加實時數(shù)據(jù)通道的方法。該方法改進目前的8B/10B編碼方案，使每個8bits以太網(wǎng)數(shù)據(jù)對應兩個獨立的10bits編碼，在發(fā)送端用最高可達125Mbps的實時數(shù)據(jù)流來對其進行選擇，數(shù)據(jù)流中的"1"和"0"分別對應一組獨立的10bits編碼，在接收端根據(jù)同樣的規(guī)則解碼，即可恢復出GbE和125Mbps的實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)GbE+TDM的同時獨立傳輸。為了保證合成的1.25Gbps碼流的直流平衡，可以預先對125Mbps的數(shù)據(jù)流串行擾碼，以平衡其中的"O""l"個數(shù)，并選擇IOB編碼中"O"和"l"差別小的碼型，每個8bits以太網(wǎng)數(shù)據(jù)對應的兩個獨立的10bits編碼，可以都是5個"O"，或者一個是4個"O"，另一個是6個"O"，從而滿足其"0"、"1"個數(shù)統(tǒng)計平衡的要求。本發(fā)明的關鍵技術如下1)計算證明有足夠的10B可用碼型。對于全部的8B的數(shù)據(jù)來說，需要256*2=512種IOB編碼，另外8B/10B編碼方案中，還有12個控制字符(K28.5，K28.1，跳7等)，所以共需要(512+12*2)=536種編碼。經(jīng)計算，(^。=SlO'd^Cl=210，210+252+210=672，即10B編碼中含有4、5和6個1的編碼共有672種。536<672，單從編碼總數(shù)上看，可以找到足夠的合適碼型。但是為了防止5個及5個以上"0"或"1"連在一起的情況出現(xiàn)，還要作進一步分析，具體計算結果見表1。由表1可知，在672種編碼中，有5個及5個以上連"0"和連"1"的編碼為60種，672-60=612.612>536，表明有足夠的可用碼型，能夠支持(8+l)B/10B的完全重新編碼。表110B編碼及其連'1'和連'0'情況10B編碼中'r的個數(shù)總編碼數(shù)有5個及以上連'r的編碼有5個及以上連'0'的編碼連'r和連'o，編碼相同數(shù)40250C,50=2526626C,6。-2102500合計672313122)設計出一種與標準8B/10B編碼兼容的(8+l)B/10B編碼方案。其中，512種數(shù)據(jù)編碼僅有72種與標準不同，24種控制編碼則與標準8B/10B完全相同，具體結果見表2。從表2可以看到，所有編碼中連"0"和連"1"的個數(shù)都沒有超過4個，達到了設計要求。3)提出了一種便于實現(xiàn)的光纖傳輸系統(tǒng)。具體結構見圖l，在發(fā)送端的實現(xiàn)過程為①首先對輸入的1.25Gbps標準GbE信號進行串/并轉換，使之成為IO路并行的125Mbps信號，經(jīng)標準10B/8B轉換，得到8路125Mbps的GbE純數(shù)據(jù)；②對輸入的125Mbps的T匿(實時數(shù)據(jù))信號，經(jīng)串行擾碼器平衡其中的"0"和"1";③將8路并行的GbE數(shù)據(jù)與1路串行的T匿實時數(shù)據(jù)合并，形成并行的9位地址，讀取已儲存在ROM中的(8+1)B/10B編碼表對應數(shù)值，即可完成轉換；④轉換得到的10B并行數(shù)據(jù)，經(jīng)并串轉換，重新得到1.25Gbps信號，該信號已是GbE+TDM——在千兆以太網(wǎng)上疊加了125Mbps實時數(shù)據(jù)；⑤將該1.25Gbps的GbE+T匿信號送入標準GbE物理層光纖線路，傳送出去。接收端的過程是發(fā)送端的逆過程，不再贅述。需要強調的是，系統(tǒng)中串/并、并/串轉換器(SerDes)的采用，不僅降低了處理電路的速度，也方便了GbE和T匿信號的合成和分離，僅須將其巧妙地作為多路并行地址(在發(fā)送端合成時)或數(shù)據(jù)(在接收端分離時)中的一路即可。表2為1種(8+1)B/10B編碼表5<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求一種千兆以太網(wǎng)擴展實時數(shù)據(jù)通道的方法，其特征在于該方法通過改進千兆以太網(wǎng)的8B/10B編碼方案，在保證改進后的10B編碼中“0”和“1”的總數(shù)不超過6，連續(xù)的“0”和“1”不超過5的前提下，將8B/10B編碼改進為(8+1)B/10B編碼，從而擴展出一個最高速度可達125Mbps的實時數(shù)據(jù)通道；具體設計一個9B/10B碼表，使每個9B數(shù)據(jù)對應一個獨立的10B編碼；在發(fā)送端將擴展的125Mbps實時數(shù)據(jù)通道的每1B數(shù)據(jù)與1000Mbps的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)中每8B數(shù)據(jù)對應疊加，構成9B數(shù)據(jù)，通過查找9B/10B碼表獲得一個唯一對應的10B編碼，該10B編碼的線路傳輸速度仍然是1.25Gbps，與標準千兆以太網(wǎng)兼容，可以在原有的光纖線路上傳輸；接收端接收到10B編碼后，根據(jù)通過查找同樣的9B/10B碼表，獲得9B編碼，即可恢復1000Mbps的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和擴展通道的125Mbps實時數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權利要求1所述的一種千兆以太網(wǎng)擴展實時數(shù)據(jù)通道的方法，其特征在于該方法具體如下1)計算證明有足夠的10B可用碼型，對于全部的8B的數(shù)據(jù)來說，需要256*2=512種10B獨立編碼，另外要加上12個控制字符，共需要536種編碼；經(jīng)計算，10B編碼中"0"和"1"的總數(shù)不超過6，連續(xù)的"0"和"1"不超過5的編碼為612種，能支持(8+l)B/10B的完全重新編碼；2)設計出一種與標準8B/10B編碼兼容的(8+l)B/10B編碼方案，其中，512種數(shù)據(jù)編碼僅有72種與標準不同，24種控制編碼則與標準8B/10B完全相同；3)提出了一種便于實現(xiàn)的光纖傳輸系統(tǒng)在發(fā)送端的實現(xiàn)過程為①首先對輸入的1.25Gbps標準GbE信號進行串/并轉換，使之成為IO路并行的125Mbps信號，經(jīng)標準10B/8B轉換，得到8路125Mbps的GbE純數(shù)據(jù);②對輸入的125Mbps的TDM信號，經(jīng)串行擾碼器平衡其中的"0"和"1";③將8路并行的GbE數(shù)據(jù)與1路串行的T匿實時數(shù)據(jù)合并，形成并行的9位地址，讀取已儲存在ROM中的(8+l)B/10B編碼表對應數(shù)值，即可完成轉換；轉換得到的10B并行數(shù)據(jù)，經(jīng)并串轉換，重新得到1.25Gbps信號，該信號已是GbE+TDM——在千兆以太網(wǎng)上疊加了125Mbps實時數(shù)據(jù)；⑤將該1.25Gbps的GbE+T匿信號送入標準GbE物理層光纖線路，傳送出去，接收端的過程是發(fā)送端的逆過程。全文摘要一種千兆以太網(wǎng)擴展實時數(shù)據(jù)通道的方法，具體設計一個9B/10B碼表，使每個9B數(shù)據(jù)對應一個獨立的10B編碼；在發(fā)送端將擴展的125Mbps實時數(shù)據(jù)通道的每1B數(shù)據(jù)與1000Mbps的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)中每8B數(shù)據(jù)對應疊加，構成9B數(shù)據(jù)，通過查找9B/10B碼表獲得一個唯一對應的10B編碼，該10B編碼的線路傳輸速度仍然是1.25Gbps，與標準千兆以太網(wǎng)兼容，可以在原有的光纖線路上傳輸；接收端接收到10B編碼后，根據(jù)通過查找同樣的9B/10B碼表，獲得9B編碼，即可恢復1000Mbps的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和擴展通道的125Mbps實時數(shù)據(jù)。將8B/10B編碼改進為(8+1)B/10B編碼，從而擴展出一個最高速度可達125Mbps的實時數(shù)據(jù)通道。文檔編號H04L12/56GK101777966SQ201010017219公開日2010年7月14日申請日期2010年1月5日優(yōu)先權日2010年1月5日發(fā)明者劉景超,姜秀柱,徐釗,楊福錦,馬洪亮申請人:中國礦業(yè)大學