用于高速網(wǎng)絡(luò)初始化的反向通道通信的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及反向通道(backchannel)通信,特別涉及用于高速網(wǎng)絡(luò)初始化的反向通道通信。
【背景技術(shù)】
[0002]在高速有線網(wǎng)絡(luò)通信建立的鏈路初始化階段期間，為了建立鏈路速率、交換鏈路能力、以及調(diào)整均衡器設(shè)置，需要鏈路兩端進(jìn)行通信。這里的通信通常指“反向通道”通信。為了簡化和節(jié)約成本，希望該反向通道與最終用于數(shù)據(jù)模式通信的通道相同。當(dāng)反向通道通信被發(fā)起時，該鏈路速率可能還沒有被建立，并且鏈路能力可能未知。此外，在調(diào)整均衡器設(shè)置之前，可能普遍存在與鏈路特性(例如頻率響應(yīng))相關(guān)的比特錯誤。通常以鏈路操作速率(鏈路速率)來執(zhí)行均衡器調(diào)整。在該鏈路速率，比特錯誤可能使通信降級，使得難以以該鏈路速率實現(xiàn)可靠的反向通道通信，如果能夠在均衡器調(diào)整之前和/或在均衡器調(diào)整期間進(jìn)行反向通道通信的話。
[0003]一種解決方案是以相對低的比特速率提供反向通道通信模式，并且以較高的比特速率，例如以鏈路速率，提供均衡器調(diào)整模式。該解決方案要求在反向通道模式和均衡器調(diào)整模式之間的模式切換。由于增加了初始化過程的時間并在鏈路兩端之間需要同步，所以不希望這種模式切換。這種模式切換也要求在模式切換后接收器均衡器被重新訓(xùn)練(無限帶寬方法)，或者需要在反向通道通信期間接收器均衡器被凍結(jié)(以太網(wǎng)方法)。隨著鏈路速度的提高，均衡器的重新訓(xùn)練或凍結(jié)承擔(dān)了關(guān)于重復(fù)性和不期望的適應(yīng)行為的提高的風(fēng)險水平。
【附圖說明】
[0004]要求保護(hù)的主題的特征和優(yōu)點將從與之符合的下面實施例的詳細(xì)描述中變得顯而易見，對實施例的描述將參考附圖來考慮，其中:
[0005]圖1說明符合本公開各種實施例的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；
[0006]圖2A說明符合本公開各種實施例的調(diào)制模塊的例子；
[0007]圖2B說明符合本公開各種實施例的解調(diào)模塊的例子；
[0008]圖3A說明符合本公開一個實施例的配置用于串行操作的調(diào)制模塊的例子；
[0009]圖3B說明符合本公開一個實施例的配置用于串行操作的解調(diào)模塊的例子；
[0010]圖4A說明符合本公開一個實施例的配置用于并行操作的調(diào)制模塊的例子；
[0011]圖4B說明符合本公開一個實施例的配置用于并行操作的解調(diào)模塊的例子；
[0012]圖5說明符合本公開一個實施例的反向通道比特序列和幀結(jié)構(gòu)的例子；
[0013]圖6是根據(jù)本公開的各種實施例的調(diào)制操作的流程圖；
[0014]圖7是根據(jù)本公開的各種實施例的解調(diào)操作的流程圖；
[0015]圖8是根據(jù)本公開的各種實施例的解調(diào)操作的另一個流程圖；
[0016]圖9是根據(jù)本公開的各種實施例的反向通道操作的流程圖。
[0017]盡管將參考下面詳細(xì)描述說明性實施例，但對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，一些改變、變形和改進(jìn)是顯而易見的。
【具體實施方式】
[0018]通常，本公開涉及配置為在節(jié)點元件和鏈路伙伴之間提供連續(xù)、并且至少部分同時的反向通道通信和均衡器設(shè)置通信的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(和方法)。在各種實施例中，與反向通道通信相關(guān)聯(lián)的低速率數(shù)據(jù)和命令(例如低速率比特流)可以被編碼和調(diào)制到與均衡器設(shè)置通信相關(guān)聯(lián)的高速率比特流上，這樣避免或減少了在反向通道通信期間的“模式切換”。該方法和系統(tǒng)被配置為在提供反向通道通信的同時容忍在接收到的高速率比特流中的誤差(例如在均衡器調(diào)整之前和/或在均衡器調(diào)整期間)。這里使用的“高速率”對應(yīng)于操作(例如數(shù)據(jù)模式)鏈路速率，并且“低速率”對應(yīng)于反向通道通信速率。
[0019]該系統(tǒng)和方法被配置為適應(yīng)由在印刷電路板中真實和補碼(complement)信號的交叉線(cross-wiring)所引起的極性反轉(zhuǎn)。這里使用的“真實”指非補碼的，而“補碼”，指的是比特，意指反轉(zhuǎn)的。在一些實施例中，該系統(tǒng)和方法被配置為在鏈路兩端以時鐘速率通過例如幀同步來檢測失配，如這里描述的。
[0020]圖1說明符合本公開各種實施例的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)100。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)100通常包括至少一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點元件102和至少一個鏈路伙伴120，每一個被配置為經(jīng)由通信鏈路126與彼此通信。該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點元件102和鏈路伙伴120可以經(jīng)由鏈路126使用交換結(jié)構(gòu)通信協(xié)議，例如以太網(wǎng)通信協(xié)議，無限帶寬通信協(xié)議等，與彼此通信。該以太網(wǎng)通信協(xié)議能夠使用傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議(TCP/IP)提供通信。該以太網(wǎng)協(xié)議可以遵守或兼容由電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)公布的題為“IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)”，公布日為2002年3月的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和/或該標(biāo)準(zhǔn)的之后版本，例如2012年公布的以太網(wǎng)的IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)。該無限帶寬協(xié)議可以遵守或兼容由無線帶寬行業(yè)協(xié)會(IBTA)公布的，題為“InfiniBand?框架規(guī)范”，第I卷，版本1.2.1，公布日為2001年6月的無線帶寬規(guī)范和/或該規(guī)范的之后版本，例如InfiniBand?框架，第I卷(通常規(guī)范)，版本1.2.1，公布日為2008年I月和第2卷(物理規(guī)范)，版本1.3，公布日為2012年11月，的無線寬帶規(guī)范。當(dāng)然，在其他實施例中，該交換結(jié)構(gòu)通信協(xié)議可以包括定制和/或?qū)Ｓ薪粨Q結(jié)構(gòu)通信協(xié)議。
[0021]該鏈路伙伴120和/或節(jié)點元件102可以是計算機節(jié)點元件(例如主服務(wù)系統(tǒng))，交換機，路由器，集線器，網(wǎng)絡(luò)存儲裝置，機架，服務(wù)器，數(shù)據(jù)中心，網(wǎng)絡(luò)附著裝置，非易失性存儲器(NVM)存儲裝置，基于云的服務(wù)器和/或存儲系統(tǒng)等。該節(jié)點102包括網(wǎng)絡(luò)控制器104(例如網(wǎng)絡(luò)接口卡等)，系統(tǒng)處理器128 (例如多核通用目的處理器，如因特爾公司提供的，等)和系統(tǒng)存儲器130。該鏈路伙伴120以同節(jié)點102相似的方式配置和操作，并且因此該鏈路伙伴120包括與網(wǎng)絡(luò)控制器104類似的網(wǎng)絡(luò)控制器134。
[0022]網(wǎng)絡(luò)控制器104，134通常配置為在鏈路初始化階段期間當(dāng)在節(jié)點102和鏈路伙伴120之間首先建立鏈路時(例如在系統(tǒng)初始化時，建立與該鏈路伙伴的新鏈路，等)執(zhí)行各種操作。這樣的“反向通道”操作可以包括，例如，建立鏈路速率，交換鏈路能力，調(diào)整均衡器設(shè)置和確定均衡質(zhì)量。鏈路能力可以包括，例如，PHY技術(shù)能力，最大鏈路速度，下一頁，遠(yuǎn)程故障，確認(rèn)，前向糾錯(FEC)和/或FEC模式能力，暫停能力，等，如可以由一個或多個前述交換式分組通信協(xié)議定義的。通常以操作鏈路速率(即操作鏈路速度)執(zhí)行調(diào)整均衡器設(shè)置。例如，操作鏈路速度可以是相對高的速度，例如，在幾十到幾百吉比特每秒的數(shù)量級上。在調(diào)整均衡器設(shè)置的早期階段之前和在調(diào)整均衡器設(shè)置的早期階段期間，比特錯誤可能普遍存在。調(diào)整均衡器設(shè)置被配置為補償促成比特錯誤的鏈路特性(例如頻率響應(yīng))，并且因此減小了該鏈路的誤比特率。
[0023]該網(wǎng)絡(luò)控制器104包括PHY電路106，其通常被配置為經(jīng)由通信鏈路126使該節(jié)點102與該鏈路伙伴120對接。PHY電路106可以遵守或兼容前述交換結(jié)構(gòu)通信協(xié)議，其可以包括，例如，10GBASE-KR, 40GBASE-KR4,40GBASE-CR4,100GBASE-CR10,100GBASE-CR4,100GBASE-KR4，和/或100GBASE-KP4和/或與前述無線帶寬通信協(xié)議和/或與另一個和/或以后發(fā)展的通信協(xié)議兼容的其他PHY電路。PHY電路106包括配置為經(jīng)由鏈路126向該鏈路伙伴120發(fā)送數(shù)據(jù)分組和/或幀的發(fā)送電路(Tx) 116和配置為經(jīng)由鏈路126從該鏈路伙伴120接收數(shù)據(jù)分組和/或幀的接收電路(Rx) 118。當(dāng)然，PHY電路106也可以包括配置為執(zhí)行模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換，編碼和解碼數(shù)據(jù)，模擬寄生消除(例如，串?dāng)_消除)和恢復(fù)接收到的數(shù)據(jù)的編碼/解碼電路(未示出)。Rx電路118可以包括配置為調(diào)整來自該鏈路伙伴120的數(shù)據(jù)接收定時的鎖相環(huán)電路(PLL，未示出)。該通信鏈路126可以包括，例如，介質(zhì)相關(guān)接口，其可以包括，例如銅雙軸電纜，印刷電路板上的底板跡線，等。在一些實施例中，該通信鏈路126可以包括多個邏輯和/或物理通道(例如差分對通道)，其分別在例如該節(jié)點102的Tx和Rxll6/118與該鏈路伙伴120的PHY電路136的Rx146和Txl48之間提供單獨的連接。
[0024]網(wǎng)絡(luò)控制器104也包括反向通道模塊108，均衡器設(shè)置模塊110，調(diào)制模塊112，解調(diào)模塊114，低速率時鐘(LRC) 122和高速率時鐘(HRC) 124。該高速率時鐘HRC124被配置為提供與該鏈路速率相關(guān)的時鐘信號，例如，對應(yīng)于該網(wǎng)絡(luò)控制器104的最大鏈路速率能力的時鐘速率。例如，該鏈路速率可以是幾十，幾百或更大的吉比特每秒的數(shù)量級。
[0025]反向通道模塊108被配置為執(zhí)行該節(jié)點102和鏈路伙伴120之間的反向通道操作。通常，反向通道模塊108被配置為與該鏈路伙伴120通信以建立鏈路速率，交換鏈路能力和/或促進(jìn)均衡器調(diào)整，如這里所描述的。反向通道模塊108被配置為以比鏈路初始化時段期間，均衡器設(shè)置調(diào)整之前和/或均衡器設(shè)置調(diào)整期間，即當(dāng)該鏈路以該鏈路速率操作時的鏈路速率小的速率與鏈路伙伴120傳遞反向通道信息，如這里所描述的。
[0026]該低速率時鐘LRC122被配置為為反向通道通信(即包括該反向通道信息的低速率比特流)提供時鐘信號。該LRC122的時鐘速率小于該HRC124的時鐘速率。該LRC122的時鐘速率可以與該HRC124的時鐘速率相關(guān)，例如可以對應(yīng)于該HRC124除以一個因子。通常，該因子可以在1000的數(shù)量級上。在一些實施例中，可以這樣選擇該因子使得該LRC122的時鐘速率遵守一個或多個前述的通信協(xié)議。例如，該因子可以是1280，使得LRC122時鐘速率是該HRC124時鐘速率的1/1280。該因子被配置為足夠大，使得經(jīng)由鏈路(例如鏈路126，其以數(shù)據(jù)模式鏈路速度操作，即以高速率操作)提供魯棒的反向通道通信。
[0027]反向通道通信可以包括網(wǎng)絡(luò)控制器104和鏈路伙伴120為建立該鏈路速率、交換鏈路能力、調(diào)整均衡器設(shè)置和/或確定均衡質(zhì)量所利用的命令和/或數(shù)據(jù)(“反向通道信息”)。反向通道信息可以包括低速率比特(LRB)序列，即與LRC122時鐘速率對應(yīng)的比特速率。該低速率比特可以安排在幀中以用于向鏈路伙伴120發(fā)送。將所發(fā)送的反向通道信息安排在幀中被配置為促進(jìn)建立該鏈路速率。例如，節(jié)點元件102和鏈路伙伴120可以利用幀同步或其缺乏來調(diào)整它們各自的比特速率以實現(xiàn)目標(biāo)鏈路速率。可以在節(jié)點102和鏈路伙伴120之間建立的鏈路上承載反向通道信息。在均衡器調(diào)整之前和/或均衡器調(diào)整期間，可以與用于均衡器調(diào)整的高速率(HR)比特序列(即與HRC124時鐘速率對應(yīng)的比特速率)同時地發(fā)送和/或接收反向通道信息(LRB)。可以由表示該反向通道信息的LRB調(diào)制該HR比特序列?？梢栽诒徽{(diào)制到該HR比特序列上之前編碼該LRB，如這里描述的。將該反向通道信息編碼和調(diào)制到HR比特序列上被配置為在鏈路均衡之前和/或鏈路均衡期間，在接收到的HRB中出現(xiàn)錯誤時，提供魯棒的反向通道通信。然后，可以將該調(diào)制的HR比特序列提供給PHY電路106以經(jīng)由鏈路126向鏈路伙伴120發(fā)送。
[0028]一旦該操作比特速率已經(jīng)被調(diào)整使得該節(jié)點102和鏈路伙伴120以該相同的鏈路速率操作，就可以利用反向通道通信來促進(jìn)在節(jié)點102和鏈路伙伴120兩者處的均衡器調(diào)整。均衡器設(shè)置模塊110被配置為與鏈路伙伴120通信以為鏈路126調(diào)整均衡器設(shè)置。當(dāng)以該鏈路速率(即數(shù)據(jù)模式鏈路速率)發(fā)送(和接收)時典型地調(diào)整均衡器設(shè)置。當(dāng)調(diào)整均衡器設(shè)置時，被調(diào)制到鏈路速率比特序列的低速率反向通道信息可以促進(jìn)鏈路均衡和/或確定均衡質(zhì)量。例如，在均衡器調(diào)整期間反向通道通信可以繼續(xù)，并且因此節(jié)點102和鏈路伙伴120可以利用反向通道通信以在均衡器調(diào)整期間通信。
[0029]與節(jié)點102類似，鏈路伙伴120包括網(wǎng)絡(luò)控制器134。該網(wǎng)絡(luò)控制器134包括PHY電路136，反向通道模塊138，均衡器設(shè)置模塊140，調(diào)制模塊142，解調(diào)模塊144，低速率時鐘 152 和高速率時鐘 154。元件 134，136，138，140，142，144，146，148，152 和 154 的功能與節(jié)點102的相似命名元件的功能類似。例如，在鏈路初始化時段期間，該鏈路伙伴調(diào)制模塊142可以被配置為使用第二低速率比特流調(diào)制第二高速率比特流以向節(jié)點102發(fā)送。該第二低速率比特流包括反向通道信息。節(jié)點102解調(diào)模塊114于是可以被配置為解調(diào)接收到的對應(yīng)于該發(fā)送的高速率比特流的第二高速率比特流，如這里描述的。
[0030]可以由鏈路伙伴120的PHY電路136接收與該發(fā)送的調(diào)制的HR比特序列相關(guān)的接收的HR比特序列。Rxl46被配置為確定每個接收到的比特對應(yīng)于邏輯O還是邏輯I。Rxl46然后可以為每個恢復(fù)的比特向解調(diào)模塊144提供與發(fā)送的HRB相關(guān)的接收器比特判決(RBD)。由于鏈路特性的緣故，例如有限鏈路頻率響應(yīng)，特別地在均衡器調(diào)整之前，RBD可能包含錯誤。這樣的錯誤通常更可能是在相對較高的比特速率。解調(diào)模塊144被配置為從Rx146接收RBD并恢復(fù)LRB，對應(yīng)于該反向通道信息，在該RBD中以比特錯誤形式出現(xiàn)，如這里描述的。
[0031]因此，節(jié)點元件102和鏈路伙伴120被配置為經(jīng)由鏈路126進(jìn)行通信以執(zhí)行鏈路初始化功能，包括設(shè)置鏈路速率，均衡器設(shè)置調(diào)整和/或確定均衡質(zhì)量。節(jié)點元件102和鏈路伙伴120被配置為將低速率反向通道信息調(diào)制在用于例如調(diào)整均衡器設(shè)置的高速率比特序列(即比特流)上。因此，在均衡器調(diào)整之前和/或在均衡器調(diào)整期間，在以數(shù)據(jù)模式鏈路速度操作該鏈路時可以傳遞包括在低速率比特流中的反向通道信息，避免了在反向通道模式和操作模式之間的模式切換。
[0032]圖2A說明符合本公開各種實施例的調(diào)制模塊212的例子。調(diào)制模塊212是圖1的調(diào)制模塊112，142的例子。調(diào)制模塊212被配置為產(chǎn)生高速率比特序列并使用低比特速率編碼的反向通道信息(即命令和/或數(shù)據(jù))調(diào)制該高速率比特序列。在一些實施例中，該高速率比特序列可以是高速率偽隨機比特序列(PRBS)。調(diào)制模塊212可以被配置用于并行操作或串行操作，如這里描述的。
[0033]在一些實施例中，調(diào)制模塊212可以包括M