CN100499416C - 多协议灵活成帧器 - Google Patents

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Abstract

一种能支持可能出现在源数据流中的至少两种不同的数据帧协议的数据成帧器(100)，包括两个或两个以上成帧电路(104，106)及一个与成帧电路相耦合的控制器。每个成帧电路(104，106)被配置为根据与各成帧电路相关的不同的数据帧协议从源数据流中提取用户数据。该控制器进行操作以：(i)接收源数据流并自动确定至少两种不同数据帧协议对应于源数据流的那一种对应于源数据流；以及(ii)响应源数据流的确定的数据帧协议与第一和第二数据帧协议之一的匹配，将源数据流路由选择(116)到第一和第二成帧电路之一。

Description

多协议灵活成帧器
相关申请的交叉引用
本申请要求2001年5月31日提交的、序号为60/294,972的美国临时申请的权益，其内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及数据传输系统，更具体地说，涉及能够自动支持两种或多种数据帧协议的数据成帧器。
背景技术
众所周知，用于在通信网络上的源与目的地之间传输信息的数据通信协议一般会采用用于在源与目的地之间同步数据的成帧体系结构。数据帧可被分成各个部分，包括消息部分和与消息部分相关的信息部分(如成帧数据)，信息部分例如用来识别帧的边界和维护通信网络路径。信息部分一般位于数据帧的头部和/或尾部。不同的数据通信协议通常采用不同的帧结构用以在通信网络上发送数据。
数据成帧器是通常完成数据传输系统的数据链路层功能的设备。当用于系统的接收端时，成帧器搜寻输入数据流，以获得预置格式或协议的数据帧。一旦利用预置协议识别出帧边界，有效的用户数据将被随后的处理阶段在帧中定位。在发送端，成帧器将用户数据组织到对应于在通信网络上传输的预置协议的帧中。
常规的成帧器通常只能处理单一帧协议。由于常规的成帧器特别地为选定的协议完成所有的功能，与选定协议不匹配的接收到的数据流不会被识别为有效。同样，传输的数据流将只能按单一选定的协议成帧。此外，通常存在用于不同的数据传输速率的不同的给定协议。成帧器通常是基于目标数据速率优化的。因而，当数据速率发生变化时，成帧器的设置通常必须被手动地修改以相应于所要求速率的选定协议。
因此，提供能自动支持多种帧协议和/或数据传输速率的成帧器将是有利的。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种至少能支持可能出现在源数据流中的至少两种不同的数据帧协议的数据成帧器，该数据成帧器包括：
第一成帧电路，被配置为按照两种数据帧协议的第一种协议有选择地从源数据流中提取用户数据；
第二成帧电路，被配置为按照两种数据帧协议的第二种协议有选择地从源数据流中提取用户数据；以及
与第一和至少第二成帧电路相耦合的控制器，控制器、第一成帧电路和第二成帧电路中的至少一个进行操作以：(i)接收源数据流并且自动确定至少两种不同的数据帧协议中的那一种对应于源数据流；以及(ii)响应源数据流的确定的数据帧协议与第一和第二数据帧协议之一之间的匹配，将源数据流路由选择到第一成帧电路或第二成帧电路之一；
其中控制器进一步操作以检测至少一个成帧电路的状态，该至少一个成帧电路监视源数据流以得到对应于源数据流的确定的数据帧协议的期望的帧边界。
根据本发明的另一个方面，提供一种在源和目的地之间传输数据的方法，该方法包括以下步骤：
从源接收输入数据流；
从在输入中可能出现的至少两种数据帧协议中，自动确定对应于输入数据流的数据帧协议；
对应于输入数据流的确定的数据帧协议提取数据；
对应于输入数据流的确定的数据帧协议将数据成帧；
监视输入的数据流以得到对应于输入数据流的确定的数据帧协议的期望的帧边界。
根据本发明的再一个方面，提供一种用于在源和目的地之间传输数据的设备，该设备能够支持可能出现在源数据流中的至少两种不同的数据帧协议，该设备包括：
接收源数据流的装置；自动确定对应于源数据流的数据帧协议的装置；按照对应于源数据流的确定的数据帧协议提取数据的装置；按照对应于源数据流的确定的数据帧协议将数据成帧的装置；以及监视源数据流以得到对应于源数据流的所确定的数据帧协议的期望的帧边界的装置。
本发明提供了用于形成用于例如数据传输系统中的多协议成帧器的技术。多协议成帧器能够自动检测通过传输介质，例如：光纤网络中接收到的输入的数据流中的数据传输协议。特定的协议一旦被成帧器检测到，成帧器就被配置为从输入数据流中提取有效数据和/或按照检测到的协议将有效数据成帧用于传输介质上传输。因此，利用本发明的技术，可提供不仅能自动处理多种数据传输协议、还能消除预先知道协议类型的需要的数据成帧器。
根据本发明的一个方面，一种能够支持可能出现在源数据流中的至少两种不同的数据帧协议的数据成帧器包括两个或两个以上的成帧电路和与这些成帧电路相耦合的控制器。根据与每个成帧电路相关的不同的数据帧协议，配置每个成帧电路以从源数据流中提取用户数据。控制器进行操作以：(i)接收源数据流并自动确定出至少两种不同数据帧协议的哪一种对于源数据流；以及(ii)响应源数据流中的确定的数据帧协议，与第一和第二数据帧协议之一匹配，将源数据流路由到第一成帧电路和第二个成帧帧电路之一。
通过阅读以下说明性的实施例的具体描述并结合附图，本发明的这些和其它目的、特征和优点将变得明显。
附图说明
图1的方框图示出了本发明的多协议灵活成帧器的系统组成；
图2的方框图示出了按照本发明的一方面相成的接收端多协议成帧器；
图3的方框图示出按照本发明被图2说明性多协议成帧器用来确定输入数据流的协议的示例性决策树；
图4的方框图示出了按照本发明形成的发送端多协议成帧器；
图5的方框图用于实现本发明的方法的通用数据处理系统。
具体实施方式
本发明提供了用于形成多协议成帧器的技术。多协议成帧器是在此具体参考用于在光纤网络上传输数据的同步光网络(SONET)/同步数字系列(SDH)、以太广域网(WAN)、以太局域网(LAN)，光纤信道WAN和光纤信道LAN的协议来描述的。但应当理解，本发明不限于这些或任何特定数据传输协议和/或通信介质。
SONET标准的详细描述可以例如在美国国家标准化协会(ANSI)文档T1.105-1995，T1.105.02-1995，T1.105.04-1995和T1.105.09-1996中找到，在此引入作为参考。WAN同步标准可以例如在ANSI的T1TR3GPP27.103-300中找到，在此引入作为参考。同样，LAN协议标准的综述可以在例如国际标准化组织(ISO)/国际电工委员会(IEC)的文档TR8802-1：2001，ISO/IEC10038-1993、电气和电子工程师协会(IEEE)的文档802.7-1989和IEEE802.1q-1998中找到，在此引入作为参考。光纤信道协议标准例如在“Fiber Channel-Physical and Signaling Interface”(ANSI X3.230-1994)中加以描述。因此，这些常规的数据传输协议的详细描述将不在此表述。
在包括成帧器的数据传输系统中，判断使用哪种成帧格式用以在源和目的地之间传输数据的方法是从成帧器外部人工设置数据传输协议。然而，这通常需要预先知道源所使用的协议。此外，只要输入数据流的协议发生变化，与成帧器相关的控制设置也必须人工改变以对应于输入协议以识别输入数据为有效。
为了使协议改变不必人工交互且不需要预先知道源使用的数据帧协议，本发明提供了用于自动检测接收到的数据流的协议并锁定此协议使用的帧体系结构的技术。一旦协议在成帧器的接收端被确定，成帧器的发送端可自动设置为对应于检测出的协议。在这种方式下，根据本发明形成的成帧器能够有利地确定自身的功能而不用人工交互。另外，本发明中的数据成帧器可提供响应用户选择的控制信号改变数据帧协议的能力。
图1示出了按照本发明形成的典型的数据传输系统。说明性的数据传输系统100优选地包括时钟和数据恢复(CDR)电路102、一对多协议灵活成帧器104和106、一对介质访问控制器(MAC)112和114，和交换机/路由器116。CDR电路102和传输介质，如：光纤网络118，耦合以传输数据。CDR102至少部分地以操作地分别将输入和输出数据流串行化和/或解串行化。在系统的接收端，一个成帧器104被可操作地配置为从CDR电路102中接收输入数据流120。输入数据流120可包含多个待确定协议之一的数据帧。在系统的发送端，另一个成帧器106被可操作地配置为向CDR电路102发送输出数据流122。和输入数据流120一样，输出数据流122可包括多个协议之一的数据帧，并且优选地与输入数据流的协议匹配。
在接收端，多协议成帧器104优选地配置成自动检测输入数据流的协议并从中提取有效数据。一旦协议被确定，有效数据就能被容易地定位在对应于检测出的协议的给定帧中。成帧器104优选地包括第一输出124，用于向交换机/路由器116提供SONET/SDH型数据。由于成帧器104也优选地包括第二输出130，用于想介质访问控制器(MAC)112提供以太网/光纤信道数据，介质访问控制器(MAC)112被可操作地耦合到交换机/路由器116。MAC 112至少部分用作估计系统中的交换路由选择。
在发送端，多协议成帧器106优选地被配置为或者直接从交换机/路由器116接收SONET/SDH型数据126，或者通过MAC 114从交换机/路由器116接收以太网/光纤信道型数据128。无论如何，从交换机/路由器116接收到的数据优选地被发送端多协议成帧器106利用接收端104多协议成帧器所检测到的协议进行成帧。然后，成帧后的数据作为输出数据流122被发送到CDR 102，用于将数据通过光纤网络118传输到目的地。
现在参照图2，图中示出了按照本发明的一个方面的被配置为接收端操作的多协议灵活成帧器。为了便于解释，将多协议成帧器200优选地组织成几个功能块，包括协议锁和帧同步引擎202、SONET/SDH成帧模块204和以太网/光纤信道成帧模块208。应当理解，这些功能块的每一个都可以由单独的与其对应的电路实现，这些单独的与其对应的电路如：数字信号处理器(DSP)或其它的处理设备。或者，可以使用单一的电路实现一个以上的功能块。而且，本领域的技术人员应当理解，本发明考虑到可以以运行在处理器上的软件、硬件或软件和硬结合来实现与成帧器相关的一个或多个功能块。
协议锁和帧同步引擎202优选地接收，例如光纤网络提供的输入数据流226，并且在输入数据流中搜索以得到帧同步模式。例如：对于WAN协议，数据流可以包括成帧字节A1和A2，它指示了同步传输信号(STS)帧的开始。或者，在LAN协议的情况下，数据流可以在每66比特包含一个01/10比特序列，指示LAN型数据帧的开始。协议锁和帧同步引擎202优选地包括两个或多个状态机210和212，状态机210、212每一个被配置为可操作地检测输入数据流226中的不同的预定协议。本发明考虑到可将另外的状态机(未示出)加到协议锁和帧同步数据引擎202，以便检测输入数据流中的与其对应的另外的数据传输协议，这样扩大了成帧器的协议检测能力。
状态机210、212优选地接收输入数据流226并基本上并行操作，以大体上扫描输入数据流并按照与其相关的预定协议标准检测数据帧。通过并行操作，状态机210、212能更快地检测粗在输入数据流中的待确定协议。因此，按照本发明形成的数据成帧器的速度得到显著提高。当一个状态机检测到对应于其配置协议的特定数据帧时，此状态机可以称为处于“入帧”状态或“锁定”状态，另一个状态机可被禁用或者关闭直到入帧状态结束。通过禁用不使用的状态机，降低了成帧器的功耗。
当协议锁和帧同步引擎20识别输入数据流为WAN型协议时，在此例中用于检测数据流226中的WAN型协议的状态机210优选地产生控制信号以指示它处于入帧状态。由状态机210产生的入帧控制信号可用来在操作上禁用状态机212和/或传送输入数据流到与状态机210相关的后续处理电路。一旦输入数据流的协议被识别，入帧的状态机(例如210)优选地继续周期性的监视输入数据流226以确定是否还处于入帧状态。应当理解，一旦状态机处于入帧状态，指示出已知数据传输协议，可容易地确定对应于检测出的协议的帧边界。因此，本领域的技术人员应当理解，为了确定入帧状态是否仍然存在，状态机只需监视输入数据流以得到预期的帧边界。
状态机210通过线路214传送前面被确认为WAN型协议的输入数据流到SONET/SDH成帧块204。SONET/SDH成帧块204优选地确定输入数据流是SONET/SDH协议还是WAN接口子层(WIS)协议，本领域的技术人员知道，这两个协议分别由SONET/SDH标准和WIS标准(如，ANSI T1.416-1999，其在此引入作为参考)定义的，为了实现这一点，SONET/SDH成帧块204可以配置成为检测输入数据流中的一个或多个预定字节的位置。例如，SONET/SDH成帧块204可以在操作上检测在SONET/SDH协议中采用的、但WIS协议中不使用并被置为特定的逻辑电平如逻辑零的特定开销字节。应当理解，按照本发明可采用用于识别特定的协议或区分在输入数据流中的两种或两种以上协议的替代技术。
当到SONET/SDH成帧块204的输入数据流214被确定为完全是SONET/SDH协议时，SONET/SDH成帧块204优选地例如通过线路222直接传送数据流到后续处理电路(如图1中的交换机/路由器116)。或者，当数据流214并没有被识别为SONET/SDH协议时，包括在SONET/SDH成帧块204中的WIS块228优选地通过线路218将数据流传送到状态机212进一步处理。由于WIS帧大体上包括多个以太网/光纤信道帧，WIS数据流218可以按照LAN型协议进一步处理。
当协议锁和帧同步引擎202识别输入数据流226为LAN型协议时，状态机212优选地产生入帧控制信号。由状态机212产生的入帧控制信号可以以如先前所述的、与状态机210一致的方式，用以在操作上禁用状态机210，以及与其相关的任何未使用电路(如SONET/SDH成帧块204)，和/或将数据流226路由到与状态机212相关的后续处理电路。如前所述，一旦输入数据流226中的协议被识别，入帧状态机(如212)优选地继续周期性地监视数据流以确定是否仍处于入帧状态。
状态机212在操作上将已确定是LAN型协议的数据流路由到加扰器/解扰器206，此加扰器/解扰器包含在以太网/光纤信道成帧块208中。加扰器/解扰器206优选地被配置为可提取输入帧中的净负荷和开销字段，这些净负荷和开销都是先前被加扰以便在数据流中提供足够的比特跃迁(如0到1或1到0)。本领域的技术人员应当理解，在采用接收机锁相环的光纤系统中，数据流一般必须被编码为包括预定数量比特跃迁，以便允许接收机锁相环以低抖动从接收到的数据中恢复时钟信号。如前面所叙述的，由于WIS帧实质上包含多个以太网/光纤信道帧，WIS数据流218可被以太网/光纤信道成帧块208进一步处理。此外，加扰器/解扰器206可以提供数据编码/解码以达到误码检测和/或纠正的目的。例如，在LAN型协议中，对于每66比特接收到的数据，只有64比特是净数据。因此，解扰器优选地被配置为将66比特数据流216移位成64比特数据流224(如利用66比特/64比特解码器)。
以太网/光纤信道成帧块208优选地确定输入数据流216是以太网协议还是光纤信道协议，这两个写分别由以太网和光纤信道标准所定义。以太网/光纤信道成帧块208可被配置为利用各种技术以区分太网和光纤信道协议，此各种技术如有序集信令、文件头(SOF)识别、文件尾(EOF)识别和开路光纤控制(OFC)信令，这些在下面将进一步详细解释。同样也考虑到适用于本发明的替代区分识别技术。
本领域的技术人员应当理解，在光纤信道协议的环境下，有序集是四字节传输字，它包括数据和作为第一个传送字符的专用字符。例如，有序集可以是帧定界符、原始信号或原始序列。有序集被至少部分地用来区分光纤信道控制信息和数据，并提供获得比特和字同步的可行性。这也建立了字边界对准。按照IEEE标准802.3ae的帧信令(FSIG)被用来发送光纤信道代码的有序集，并且总是以专用字符K28.2开头。位于有序集byte0位置的特殊字符K28.2将总是指示光纤信道有序集数据，如K28.2-Dx1.y1-Dx2.y2-Dx3.y3，然后再转换回适当的光纤信道有序集，例如：K28.5-Dx1.y1-Dx2.y2-Dx3.y3。
另一种用于区分以太网和光纤信道协议的技术是SOF和EOF识别。帧定界符SOF和EOF分别位于给定帧内容的紧前面头和紧后面。SOF和EOF在以太网和光纤信道中不同地进行处理。例如，对SOF和EOF，光纤信道采用特定的有序集。另一方面，以太网只为SOF和EOF采用单一控制字符。此外，由于光纤信道协议采用四字符有序集，定界符SOF和EOF的控制字符将总是位于同一字节位置上。然而，在以太网协议中只有SOF字符位于在同一字节位置，EOF字符可位于任何字节位置上。这些区别在10GHz光纤信道标准文档版本1.0，第14部分，pp.53ff(2001年3月10日)和10GHz以太网标准文档IEEE 802.3ae，草案2.3，48.3部分，pg.296ff中被阐述，这些文档在此引入作为参考。
更具体地说，从位于以太网/光纤信道成帧块208中的从66比特/64比特解码器(未示出)中出来的字节，将优选地与以太网协议和光纤信道协议特有的所期望的SOF和/或EOF字符比较。当具有适当的SOF和EOF字符对准和/或有序集序列的光纤信道被检测到时，包括在以太网/光纤信道帧块208中的状态机优选地开始计数具有适当的SOF和EOF的数据包，直到一个用户定义的数量才终止，以确保没有光纤信道检测出错的可能性。如果光纤信道集没有被检测出来，或如果在对于光纤信道协议的数据流中的错误或非预期字符位置检测出EOF控制字符，则假定是以太网数据。在该例子中，与以太网具体相关的状态机优选地在适当的字节位置搜索SOF字符并开始适当地计数格式化的以太网包到用户定义的最大计数值。
本发明优选地采用上文描述的最大计数值，以提供在协议确定过程中的滞后量，以使成帧器少受到数据流中单个包错误而造成的“假信号和/或其它异常的影响。按照本发明，可以采用不同的技术来提供此滞后量。例如，可以在以太网/光纤信道成帧块208中包含“有效包”计数器(未示出)。有效包计数器可以被初始化为预定计数值。如果过一定时间发现以太网或光纤信道帧的SOF和/或EOF格式化有错，与有效包计数器相关的计数值增加1或者减少1，以便单个包错误不会导致以太网/帧的确定过程不希望地出现“假信号”或切换到使用另一种协议。本领域的技术人员应当理解，比较器(未示出)可以被与有效包计数器一道用来比较计数器值与预定计数值，以便确定是否应改变协议(如，检测到的包错误数量不可接受)。如果没有发现提供足够低的误码率的任何协议，则成帧器可按照本发明以由与相关的标准或用户确定的方式指示出链路丢失(LOL)。
应当理解，有各种可选择的方法用来实现本发明的协议确定和切换功能。例如，按照本发明的另一方面，以太网/光纤信道成帧块208可以先寻找以太网协议而不是光纤信道协议。为实现这一点，以太网/光纤信道成帧块208可以被配置成为检测可变EOF控制字符的位置。或者，SOF和以太网前置字符可以被用来定义唯一的伪有序集，此伪有序集与对应于光纤信道协议的SOF有序集定义是不同的。
如前所述，按照本发明，还可以采用OFC信令定义技术来区分以太网协议和光纤信道协议。在数据传输系统100(见图1)的CDR电路102中可使用的OFC信令技术，依赖于在建立用于在单个光纤中传输一些数据流的850nm波分复用(WDM)光光纤信道链路。例如，对于OFC功能，光光纤信道链路可以采用由高速前端电路产生的信号，此信号被CDR电路102中的OFC电路处理以便产生激光起动信号(例如：Laser_En)。本领域的技术人员应当理解，当高速前端电路检测到信号时，该激光起动信号可以是逻辑高电平。由于无论是以太网协议还是SONET协议都不采用此信号，激光起动信号上升为逻辑高电平的任何链路都将自动地被认为是光纤信道链路。
图3仅通过实施例示出了按照本发明被图2的多协议成帧器用来确定输入数据流的协议的说明性的决策树300。如前所述，在节点302，输入数据流被确定为WAN型协议或LAN型协议。当检测出是WAN型协议时，成帧器将WAN型协议数据流320路由到节点304。节点304确定数据流320是SONET/SDH协议还是WIS协议。当检测到SONET/SDH协议时，SONET/SDH数据流310被路由到预定的目的地。同样，当节点304确定数据流320是WIS协议时，WIS协议数据流324被路由到节点308进一步处理。节点308在操作上确定数据流324是以太网协议还是光纤信道协议。由于在节点308接收到的数据流在前面已被确定为WAN型协议，节点308将或者输出以太网WAN协议数据流316或者输出光纤信道WAN协议数据流318到各个预定的目的地.
当节点302确定输入数据流是LAN型协议时，LAN型协议数据流322被路由到节点306进一步处理。节点306在操作上确定数据流322是以太网协议还是光纤信道协议。由于在节点306接收到的数据流先前已被确定为LAN型协议，节点306将或者输出以太LAN协议数据流312，或输出光纤信道型LAN协议数据流314到各个预定的目的地。应当理解，节点306和节点308每一个至少部分地用作区分在给定输入数据流中的以太网和光纤信道协议。因此，节点306和节点308可以以相同或相似的功能实现(如图2中的块208)。
随着被本发明的多协议成帧器处理的协议数量和/或类型的变化，决策树300将相应对应其变化。本领域的技术人员应当理解，还可以以与图中所示决策树300相一致的方式，为配置为发送端操作的多协议成帧器定义决策树。
现在参见图4，图中示出了按照本发明被配置为发送端操作的说明性的多协议灵活成帧器400。同图2所示的接收端多协议分帧器一样，多协议分帧器400包括协议锁和帧同步引擎202、SONET/SDH成帧模块204和以太网/光纤信道成帧块208。应当理解，这些功能块的每一个都能由单独的对应其的电路实现，例如，数字信号处理器(DSP)。或者，可用单个电路实现一个以上功能块。另外，本领域的技术人员应当理解，本发明还考虑到成帧器相关的一个或多个功能块可以以运行在处理器上的软件、硬件或软件与硬件的结合来实现。
在发送操作中，多协议成帧器400优选地被配置为接收源自SONET/SDH源的第一数据流402和源自以太网/光纤信道源的第二数据流404的至少之一，虽然不必同时接收。第一数据流402被路由到SONET/SDH成帧块204，此块在操作上处理接收到的数据并产生SONET/SDH协议输出数据流408。包含在协议锁和帧同步引擎202中的第一状态机210优选地被配置为按照WAN型协议处理数据。状态机210节收到SONET/SDH协议数据流408，并产生WAN型协议帧用以通过光纤网络414或另一种通信介质传输到预定目的地。
源自以太网/光纤信道源的数据流404被路由到以太网/光纤信道成帧块208，此块在操作上处理接收到的数据并产生以太网/光纤信道协议输出数据流406.以太网/光纤信道协议数据流406优选地被包括在以太网/光纤信道成帧块208中的加扰器/解扰器206编码，以便在数据流中提供足够的比特月钱(如0到1或1到0)，这一过程被称为“加扰”。正如以前解释的，在采用接收机锁相环的光纤系统中，数据流一般必须被编码成包含预定数量的比特跃迁，以便使接收机锁相环以减少的抖动从接收到的数据中恢复时钟信号。
当源数据流404中的目的地协议是WAN型协议(如被接收端成帧器或被源数据流自身确定出)，加扰器/解扰器206产生编码后的以太网/光纤信道协议数据流，此数据流优选地经过包含在协议锁和帧同步引擎202中的第二状态机212，被路由选择到包含在SONET/SDH成帧块204中的WIS块228。WIS块228按照WIS协议处理接收到的数据流410，并由SONET/SDH成帧块204进一步处理以产生SONET/SDH协议输出数据流408。状态机210接收到SONET/SDH协议数据流408并产生WAN型协议帧用以通过光纤网络414传输到预定目的地。可以在成帧器400中包括复用器(MUX)412，以便将由状态机212输出的有选择地路由或者到光纤网络414或者到WIS块228。也可以包含第二MUX 416以便有选择地或者将LAN型数据流(如来自状态机212)或者将WAN型数据流(如来自状态机210)路由选择到光纤网络414。
当源数据流404的目的地协议是LAN型协议时，加扰器/解扰器206产生编码后的以太网/光纤信道协议数据流406，此数据流被路由选择到包含在协议锁和帧同步引擎202中的第二状态机212中。第二状态机212优选地被配置为处理LAN型协议的数据。状态机212接收到编码后的以太网/光纤信道协议数据流406并产生适当的LAN型协议帧用以通过光纤网络414传输到预定目的地。在该例中，输出数据流并没有通过WIS块228进一步处理。
应当理解，在发送操作中输出的协议可以由如前所述的、与接收端成帧器相关的状态机产生的控制信号(如入帧控制信号)或其它手段确定。或者，本发明考虑到关于与目的地协议的信息可被编码成成帧器400接收到的输入数据流。此外，发送端成帧器400所使用的协议可以由用户选择。
尽管图中描绘的多协议成帧器包含对应于特定协议的与协议具体相关的功能块，但这些功能块中的一个或多个可以被一个以上协议共享。例如，加扰器/解扰器优选地与协议无关，并且因此可被用于每个接收到的协议。同样，除了微小的差异，加扰器/解扰器的功能在基本上是相同的，该微小的差异如映射控制有序集(如在光纤信道协议中)或字符(如在以太网协议中)。因此，只需要对其进行微小的修改，这些协议的编码和/或解码可以使用相同的硬件执行。
有利的是，一旦输入数据流的协议被确定，与未使用协议相关的那些功能块就被关闭或禁用，因此，大大的降低了整个成帧器的功耗。例如，WIS帧开销是SONET/SDH帧开销的子集。因此，当接收到以太网/光纤信道WAN数据流时，至少一部分SONET/SDH功能块被禁用。
由于关于接收到的数据流的协议的信息可用于以后的数据处理(例如在数据链路层)，按照本发明的另一方面，多协议成帧器优选地被配置成提供与检测到的协议相关的信息，以允许例如进一步的与协议相关的处理。这可以例如通过串行管理接口实现，例如，复用的数据输入/输出(MDIO)/复用的数据时钟(MDC)接口，或当编码的数据在接口使用时在带内实现。当所有要被传输的数据是网际协议(IP)格式时，发送端能被转换到适当的输出格式。如果在交换机的输入包括先进先出(FIFO)缓冲器或替代的缓冲设备，来自不同协议的IP数据就能够在操作上馈送给交换机。缓冲使数据成帧器能够处理输入数据流的小的数据速率漂移。本领域的技术人员应当理解，对于给定协议的可接受的速率漂移，例如可以在对应于特定所使用的协议的标准中阐明。
关于CDR电路，如前面结合图1所述，输入数据流的时钟和数据恢复必须在源自光纤网络的数据被成帧器接收到前完成。如下面表1所示，随着在此描述的协议的不同，数据的速率也随之变化，这些协议能被本发明的多协议成帧器恢复。
表1
 
协议 MAC数据速率 XAUI数据速率 线路数据速率
SONET/SDH n/a n/a 9.95328
以太WAN 9.294196 4 x 3.125 9.95328
以太LAN 10 4 x 3.125 10.3125
光纤通道WAN 9.294196 4 x 3.1875 9.95328
光纤通道LAN 10.2 4 x 3.1875 10.51875
在表1中，术语“XAUI”指10G比特相关单元接口而且所有的数据速率以Gbit/秒(Gbs)给出。CDR电路必须被配置成锁定在此范围内的任何频率，以便是成帧器适当地工作。此外，如果多协议成帧器中包括另外的协议和/或数据速率，CDR电路也必须被配置成能处理这些另外的频率。
可以采用不同方法以确保CDR电路在感兴趣频率范围操作。一种技术是配置CDR电路以使其可以自动锁定输入的频率，如通过加进锁相环(PLL)电路来实现。在另一个实施例中，可配置CDR电路以提供多个较窄频带以供选择。本领域的技术人员应当理解，当多协议成帧器从CDR电路接收到的数据流不提供任何有用信息时，按照本发明的分帧器可以被配置成在CDR电路中启动频带变化，以使CDR电路能锁定输入的频率。此过程可不断重复，直到成帧器检测到数据流中的一种所支持协议的有效成帧序列为止。
如图5所示，在此描述的本发明的多协议灵活成帧器可整体地或部分地根据处理系统500实现，该处理系统包括控制器或处理器502、存储器504和用户接口506。应当理解，在此使用的术语“处理器”旨在包括任何处理设备，如中央处理单元(CPU)和/或其它处理电路(如数字信号处理器(DSP)、微处理器、控制器等)。此外，应当理解，术语“处理器”可指带一种以上的处理设备，并且与处理设备相关的各种元件可以被其它处理设备共享。在此处所用的术语“存储器”旨在包括存储器和与处理器或CPU相关的其它计算机可读介质，如随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、固定存储介质(如硬盘)、可移动存储介质(如软盘)、闪存等。此外，这里用到的术语“用户接口”旨在包括例如用于向处理器输入数据的一种或多种输入设备(如键盘、鼠标等)，和/或用于呈现与处理器相关的计算结果的一种或多种输出设备(如监视器等)。
因此，包括了用于执行本发明方法的指令或代码的应用程序或其软件部分可存储在多种相关的存储介质上(如ROM、固定或可移动存储器)，且当准备好被利用后，被处理器502完全或部分加载(到RAM)并执行。无论如何，应当理解，图1和图2所示的一个或多个部件可以以各种形式的软、硬件或其结合来实现，如具有相关存储器的一个或多个数字信号处理器(DSP)、与应用具体相关的集成电路、功能电路等。
尽管在此已参照相关的附图描述了本发明的说明性实施例，应该理解，本发明并不仅限于这些精确的实施例，在不超出所附权利要求的情况下，本领域的技术人员可以进行各种改变和修改。

Claims (20)

1.一种至少能支持可能出现在源数据流中的至少两种不同的数据帧协议的数据成帧器，该数据成帧器包括：
第一成帧电路，被配置为按照两种数据帧协议的第一种协议有选择地从源数据流中提取用户数据；
第二成帧电路，被配置为按照两种数据帧协议的第二种协议有选择地从源数据流中提取用户数据；以及
与第一和至少第二成帧电路相耦合的控制器，控制器、第一成帧电路和第二成帧电路中的至少一个进行操作以：(i)接收源数据流并且自动确定至少两种不同的数据帧协议中的那一种对应于源数据流；以及(ii)响应源数据流的确定的数据帧协议与第一和第二数据帧协议之一之间的匹配，将源数据流路由选择到第一成帧电路或第二成帧电路之一；
其中控制器进一步操作以检测至少一个成帧电路的状态，该至少一个成帧电路监视源数据流以得到对应于源数据流的确定的数据帧协议的期望的帧边界。
2.根据权利要求1的数据成帧器，其中每个成帧电路包括至少一个状态机，该至少一个状态机被配置为接收源数据流和确定对应于源数据流的数据帧协议是否基本上和与该状态机相关的数据帧协议匹配，所述至少一个状态机的每一个包括对应于该状态机的数据帧协议。
3.根据权利要求2的数据成帧器，其中每一个与成帧电路相关的状态机被配置为基本上同时确定对应于源数据流的数据帧协议。
4.根据权利要求2的数据成帧器，其中控制器被配置为能禁用与对应于源数据流的数据帧协议不匹配的一个或多个与数据帧协议相关的状态机。
5.根据权利要求1的数据成帧器，其中：
第一数据帧协议是广域网(WAN)协议；以及
第二数据帧协议是局域网(LAN)协议。
6.根据权利要求1的数据成帧器，其中：
第一数据帧协议是同步光网络(SONET)/同步数字系列(SDH)协议；以及
第二数据帧协议是以太网协议和光纤信道协议。
7.根据权利要求1的数据成帧器，还包括加扰器/解扰器，所述加扰器/解扰器能耦合在控制器和第一成帧电路和第二成帧电路中的至少一个之间，所述加扰器/解扰器在第一操作模式被配置为有选择地插入预定比特跃迁到目的地数据流，在第二操作模式，被配置为有选择地从源数据流中去除预定的比特跃迁。
8.根据权利要求1的数据成帧器，其中控制器进一步做如下操作：当期望的帧边界与对应于监视的源数据流的帧边界并不基本上匹配时，自动确定对应于源数据流的新的数据帧协议。
9.根据权利要求1的数据成帧器，其中控制器进一步做如下操作：当对于源数据流的预定数量的连续帧，期望的帧边界与对应于监视的源数据流的帧边界并不基本匹配时，自动确定对应于源数据流的新的数据帧协议。
10.根据权利要求1的数据成帧器，其中控制器附加地被配置为响应提供给数据成帧器的用户选择控制信号，来改变数据成帧器中的数据帧协议。
11.一种在源和目的地之间传输数据的方法，该方法包括以下步骤：
从源接收输入数据流；
从在输入中可能出现的至少两种数据帧协议中，自动确定对应于输入数据流的数据帧协议；
对应于输入数据流的确定的数据帧协议提取数据；
对应于输入数据流的确定的数据帧协议将数据成帧；
监视输入的数据流以得到对应于输入数据流的确定的数据帧协议的期望的帧边界。
12.根据权利要求11的方法，还包括以下步骤：
当期望的帧边界与对应于监视的输入数据流的帧边界并不基本上匹配时，自动确定对应于输入数据流的新的数据帧协议。
13.根据权利要求11的方法，还包括以下步骤：
当对于数据的预定数量的连续帧，期望的帧边界都与对应于监视的输入数据流的帧边界并不基本上匹配时，自动地确定对应于输入数据流的新的数据帧协议。
14.根据权利要求11的方法，其中第一数据帧协议是广域网(WAN)协议，而第二数据帧协议是局域网(LAN)协议。
15.根据权利要求11的方法，其中第一数据帧协议是同步光网络(SONET)/同步数字系列(SDH)协议，第二数据帧协议是以太网协议和光纤信道协议中的一种。
16.根据权利要求11的方法，还包括以下步骤：
有选择地插入一个或多个预定比特跃迁到输出数据流中；
有选择地从输入数据流中去除一个或多个预定比特跃迁。
17.一种用于在源和目的地之间传输数据的设备，该设备能够支持可能出现在源数据流中的至少两种不同的数据帧协议，该设备包括：
接收源数据流的装置；
自动确定对应于源数据流的数据帧协议的装置；
按照对应于源数据流的确定的数据帧协议提取数据的装置；
按照对应于源数据流的确定的数据帧协议将数据成帧的装置；以及
监视源数据流以得到对应于源数据流的所确定的数据帧协议的期望的帧边界的装置。
18.根据权利要求17的设备，其中还包括当期望的帧边界与对应于监视的源数据流的帧边界并不基本匹配时，自动地确定对应于源数据流的新的数据帧协议的装置。
19.根据权利要求17的设备，其中还包括当对于数据流的预定数量的连续帧，期望的帧边界都与对应于监视的源数据流的帧边界并不基本匹配时，自动确定对应于源数据流的新的数据帧协议的装置。
20.根据权利要求17的设备，其中还包括有选择地插入一个或多个预定比特跃迁到目的地数据流的装置；有选择地从源数据流中去除一个或多个预定比特跃迁的装置。
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