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JP3950419B2 - Frame signal processing method - Google Patents

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JP3950419B2
JP3950419B2 JP2003001849A JP2003001849A JP3950419B2 JP 3950419 B2 JP3950419 B2 JP 3950419B2 JP 2003001849 A JP2003001849 A JP 2003001849A JP 2003001849 A JP2003001849 A JP 2003001849A JP 3950419 B2 JP3950419 B2 JP 3950419B2
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健治 川合
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速のデータを所定フレームを用いて伝送する場合に利用されるフレーム信号処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
高速のEthernet(登録商標:以下、標準規格ネットワークと記載)に関する従来技術は、非特許文献1及び非特許文献2に開示されている。
非特許文献1に示されているように、10ギガビット/秒の高速データを伝送する標準規格ネットワークにおいては、4つの通信チャネルを同時に利用し、各チャネルに対応する4つのレーンにそれぞれデータ信号を割り当てて4つの信号を並行して処理している。従って、1レーン当たりのデータのビットレートは1/4に低下する。
【0003】
高速の信号を処理する回路においては、回路の消費電力の増大が避けられない。従って、中継装置などにおいて回路の消費電力を抑制するためには、回路中で扱うデータのビットレートを下げるのが望ましい。
使用するレーン数を増やすことにより、1レーン当たりのデータ速度を更に下げることができる。例えば、データの並びを変換し、4レーンの信号を8レーンに変換すれば1レーン当たりのデータのビットレートは更に1/2に低下する。
【0004】
1レーン当たりのデータ速度を下げるために、図11の例では、Mレーンに割り当てられた並列信号を入力して、K個のレーンに割り当てられた並列信号を出力する場合(M<K)を想定している。このような変換により、1レーン当たりの信号のビットレートを下げることができる。
データを処理する場合には、通常は1バイト毎に処理されるので、図中ではデータは1バイト毎に区切って表してある。全レーンにまたがる図中縦方向の各列はカラムと呼ばれている。
【0005】
実際に伝送される信号は、所定のデータフレームを構成しており、互いに隣接する2つのデータフレームの間にはインターフレームギャップ(IFG)が配置される。インターフレームギャップは、予め定められたアイドルバイト(I)で構成される。
また、データフレームの先頭位置には予め定められた信号(S)が配置され、データフレームの最後尾には予め定められた信号(T)が配置される。データフレームの本体を表す各データは(d)で表されている。
【0006】
インターフレームギャップの長さ、すなわち連続するアイドルバイト(I)のバイト数については、最小バイト数が規定されている。
例えば、10ギガビット標準規格ネットワークのXGMIIの信号は4レーンを使用する4パラレル信号(M=4)であり、ビットレートは312.5Mb/sである。この4パラレル信号を8レーンを使用する8パラレル信号(K=8)に変換すると、変換後のビットレートは次のようになる。
【0007】
312.5(Mb/s)×4/8=156.25(Mb/s)
つまり、この変換によりビットレートを1/2に低速化できる。元の信号のビットレートをBrとすると、変換後のビットレートBoutは一般に次式で表される。
Bout=Br×M/K
このように、扱う信号のパラレル数をMからKに増やすように変換すれば、信号のビットレートが低下するため、その信号を処理する回路の消費電力を抑制できる。しかも、低速化により回路を安価なデバイスを用いて構成できるので、伝送装置のコスト削減が可能になる。
【0008】
図11の例では、レーン(0),レーン(1),レーン(2),・・・,レーン(K-1)の順番にデータを並べてある。レーン(0)が先頭レーン、すなわち基準レーンである。
【非特許文献1】
「10ギガビットEthernet 教科書」,P169,石田修,瀬戸康一郎 監修(IDGジャパン),2002年4月20日発行。
【非特許文献2】
「http://www.ieee802.3.org/3/ae/public/ju100/frazier_1_0700.pdf」
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
具体例として、10ギガビット/秒の標準規格ネットワークで規定されているXGMIIの信号を扱う場合を想定する。この信号では、インターフレームギャップの長さ、すなわち連続するアイドルバイト(I)のバイト数は最小値が12になるように規定されている。但し、この最小値は状況に応じて瞬間的には12±3の範囲で変動することが許されている。変換後においても、インターフレームギャップの長さは規定された値に合わせる必要がある。
【0010】
ところが、信号のパラレル数の変換を実施するとフレームの先頭位置、つまり信号(S)の割り当てられるレーンの位置が変化してしまう。しかし、例えば64B/66B符号において「フレームの先頭は必ずレーン(0)になければならない」という制約がある。
そこで、例えば図11に示すように各インターフレームギャップを構成するアイドルバイト(I)の数を増減し、信号(S)の位置をレーン(0)に移動する必要がある。
【0011】
但し、インターフレームギャップの長さは平均的に12(バイト)になるように制御しなければならない。
ところが、例えば図11に示すインターフレームギャップIFG(2)の場合には、アイドルバイト数を調整した後のインターフレームギャップ長は7(バイト)になるため、8レーン全てがアイドルバイトで構成されるアイドルカラムはこのインターフレームギャップには存在しない。
【0012】
ところで、一般的に信号伝送においては、同期に用いられるクロックを修正して信号のタイミングを調整しなければならない場合がある。また、パラレル信号を伝送する場合には、実際の伝送に用いられる複数のケーブルや複数の配線の長さの違いなどの影響により、互いに同期すべき並列の信号の間にタイミングのずれ(スキュー)が生じる場合がある。
【0013】
このようなクロックのタイミングの修正やスキューの調整を行うためには、各レーンの信号を時間軸に対してずらす必要がある。図11に示すインターフレームギャップIFG(1)のように、アイドルバイトだけで構成されるアイドルカラムが存在する場合には、フレーム信号の内容に影響のないアイドルカラムの時間を利用して、1つのアイドルカラムを抜き取ったり挿入したりしてクロックのタイミングを修正したり、アイドルカラムの一部のレーンのアイドルバイトを抜き取ったり挿入したりしてスキューの調整を行うことができる。
【0014】
しかし、図11に示すインターフレームギャップIFG(2)のようにアイドルカラムの存在しないインターフレームギャップが形成されると、その区間ではクロック調整のためのアイドルカラムの抜き差しや、スキュー調整ができなくなってしまう。
本発明は、並列信号のパラレル数を変換した場合に、アイドルカラムの存在しないインターフレームギャップにアイドルカラムを形成することが可能なフレーム信号処理方法を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
請求項1は、互いに隣接するフレームの間にインターフレームギャップが配置され、インターフレームギャップが複数のアイドルバイトで構成されるフレーム信号が、M個の複数の伝送チャネルを表すMレーンに割り当てられた並列バイト列として入力される場合に、前記フレーム信号を処理してMよりも大きいK個の伝送チャネルに割り当てられるKレーンの並列バイト列に並べ替えて出力するためのフレーム信号処理方法において、入力されるフレーム信号のクロックよりも周波数が大きい内部クロック信号を生成し、フレーム信号のインターフレームギャップに対して、所定以上の数のアイドルバイトを新たに挿入し、フレーム信号を一時的に蓄積するために配置されるバッファの信号蓄積量を監視し、検出した信号蓄積量の増減に応じて、前記インターフレームギャップに対するアイドルバイトの挿入又は抜き取りを実施することを特徴とする。
【0016】
アイドルカラムの存在しないインターフレームギャップにアイドルカラムを形成するためには、そのインターフレームギャップに新たなアイドルバイトを挿入すればよい。しかし、アイドルバイトを挿入すると、信号全体の情報量が増えることになり、信号のビットレートが変化する。
請求項1においては、入力されるフレーム信号のクロックよりも周波数が大きい内部クロック信号を生成するので、アイドルバイトの挿入に伴うビットレートの上昇に対しては、内部クロック信号を用いることで対応できる。
【0017】
実際には、連続的に現れる信号のインターフレームギャップにアイドルバイトを挿入するためには、FIFO(ファーストイン・ファーストアウト)のようなバッファを用いることになる。
また、クロックの周波数を固定する場合には、信号のフレーム長の変動に伴ってバッファに蓄積されている情報量が変動し、蓄積情報量の過不足が発生する。蓄積情報量が過多の場合には、バッファが溢れる可能性があり、蓄積情報量が不足し情報量が0になると、出力信号に不連続が生じることになる。
【0018】
バッファの信号蓄積量を監視し、検出した信号蓄積量の増減に応じて、インターフレームギャップに対するアイドルバイトの挿入又は抜き取りを実施することにより、信号のフレーム長の変動の影響を吸収することができる。
さらに、請求項1のフレーム信号処理方法、Kレーンの並列バイト列に並べ替えられたフレーム信号上で、各フレームの先頭を表すスタートバイトが所定の基準レーンに移動するように挿入するアイドルバイトの数を調整することを特徴とする。
【0019】
入力信号をMレーンの並列バイト列からKレーンの並列バイト列に変換すると、スタートバイト(S)の位置が基準レーン(レーン(0))から他のレーンに移動する場合が多い。しかし、インターフレームギャップに新たに挿入するアイドルバイトの数を調整することにより、スタートバイトを基準レーンに移動させることができる。
【0020】
請求項2は、請求項1のフレーム信号処理方法において、入力されるフレーム信号をKレーンの並列バイト列に並べ替えた後で、インターフレームギャップに対するアイドルバイトの挿入を実施し、前記バッファの信号蓄積量を予め定めた上限値及び下限値と比較し、その比較結果に応じて、蓄積不足の場合には蓄積不足でなくなるまでアイドルバイトの挿入を実施し、蓄積過多の場合には蓄積過多でなくなるまでアイドルバイトの抜き取りを実施することを特徴とする。
【0021】
請求項2においては、クロックの周波数を予め固定する場合であっても、信号のフレーム長の変動の影響を吸収し、バッファの信号蓄積量を適正値に維持することができる
【0022】
請求項3は、請求項1のフレーム信号処理方法において、Mレーンの並列バイト列のフレーム信号に対してインターフレームギャップにアイドルバイトの挿入を実施し、その処理が終了した後でMレーンの並列バイト列をKレーンの並列バイト列に並べ替えることを特徴とする。
【0023】
請求項4は、請求項1のフレーム信号処理方法において、スタートバイトを基準レーンに配置するために、
INSB=(Pa+Pb)K−1−IN
Pb=IG−Pa+1
Pa=1:スタートバイトと終端バイトが同一カラムにある場合
Pa=2:スタートバイトが終端バイトの次のカラムにある場合
Pa=3:スタートバイトが終端バイトの次の次のカラムにある場合
IN:入力のインターフレームギャップのアイドルバイト数の最小値
IG:最低アイドルカラム数設計値
とする場合に、(INSB+1−K)以上かつINSB以下の数のアイドルバイトをインターフレームギャップに挿入し、内部クロック信号の周波数Broutを次式で決定する
Brout=α・Brin
Brin:入力のクロック周波数
α=(INSB+IN+最小フレーム長)/(IN+最小フレーム長)
ことを特徴とする。
【0024】
請求項4においては、内部クロック信号の周波数Broutを計算式で求めた値に固定することができ、スタートバイトを基準レーンに配置することができる
【0025】
請求項5は、請求項4のフレーム信号処理方法において、入力されるフレーム信号が4レーンの並列バイト列であり、10ギガビット標準規格ネットワークのXGMIIの伝送フレーム構成を有する場合に、スタートバイトを基準レーンに配置するために、
INSB=(Pa+Pb)K−1−IN
Pb=IG−Pa+1
Pa=1:スタートバイトと終端バイトが同一カラムにある場合
Pa=2:スタートバイトが終端バイトの次のカラムにある場合
Pa=3:スタートバイトが終端バイトの次の次のカラムにある場合
IN:入力のインターフレームギャップのアイドルバイト数の最小値
IG:最低アイドルカラム数設計値
とする場合に、(INSB+1−K)以上かつINSB以下の数のアイドルバイトをインターフレームギャップに挿入し、内部クロック信号の周波数Broutを次式で決定する
Brout=α・Brin
Brin:入力のクロック周波数
α=(INSB+IN+最小フレーム長)/(IN+最小フレーム長)
ことを特徴とする。
【0026】
請求項5においては、XGMIIの信号を扱う場合に、内部クロック信号の周波数Broutを計算式で求めた値に固定することができ、スタートバイトを基準レーンに配置することができる。
請求項6は、請求項4のフレーム信号処理方法において、入力されるフレーム信号が4レーンの並列バイト列であり、10ギガビット標準規格ネットワークのXGMIIの伝送フレーム構成を有する場合に、出力信号を8レーンの並列バイト列に変換するとともに、スタートバイトを基準レーンに配置するために、INSB=14とし、内部クロック信号の周波数Broutを次式で決定する
Brout=(95/81)Brin
Brin:入力のクロック周波数
ことを特徴とする。
【0027】
請求項6においては、XGMIIの信号を扱い、8レーンの並列バイト列として信号を出力する場合に、内部クロック信号の周波数Broutを計算式で求めた値に固定することができ、スタートバイトを基準レーンに配置することができる。
請求項7は、請求項4のフレーム信号処理方法において、入力されるフレーム信号が4レーンの並列バイト列であり、10ギガビット標準規格ネットワークのXGMIIの伝送フレーム構成を有する場合に、出力信号を10レーンの並列バイト列に変換するとともに、スタートバイトを基準レーンに配置するために、INSB=20とし、内部クロック信号の周波数Broutを次式で決定する
Brout=(101/81)Brin
Brin:入力のクロック周波数
ことを特徴とする
【0028】
請求項7においては、XGMIIの信号を扱い、10レーンの並列バイト列として信号を出力する場合に、内部クロック信号の周波数Broutを計算式で求めた値に固定することができ、スタートバイトを基準レーンに配置することができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図1〜図11を参照して説明する。この形態は全ての請求項に対応する。
【0030】
図1は中継装置の主要部の構成(1)を示すブロック図である。図2はアイドルバイト制御回路の動作例(1)を示すフローチャートである。図3は中継装置の主要部の構成(2)を示すブロック図である。図4は中継装置の主要部の構成(3)を示すブロック図である。
【0031】
図5はアイドルバイト制御回路の動作例(2)を示すフローチャートである。図6はINSBの決定手順を示すフローチャートである。図7は信号処理の具体例(1)を示すタイムチャートである。図8は信号処理の具体例(2)を示すタイムチャートである。
図9は入力信号のフレームギャップのパターンとPaとの関係を示す模式図である。図10はアイドルバイトの挿入必要数の具体例を示す模式図である。図11はフレーム信号の変換例を示すタイムチャートである。
【0032】
図1に示す中継装置は、アイドルバイト検出回路10,アイドルバイト制御回路20,処理ユニット30,タイミング調整スキュー修正装置40,クロック生成回路50及びパラレル数変換回路60を備えている。また、処理ユニット30にはFIFOバッファ31,セレクタ回路32及びアイドルバイト発生回路33が含まれている。
【0033】
図1に示す中継装置の入力には、図11の上側に示すようなフレーム信号FLM1とそのデータのタイミングを表すクロック信号CLK1とが入力される。このフレーム信号FLM1は、データフレームと隣接するデータフレーム間に配置されるインターフレームギャップIFGとで構成されている。インターフレームギャップIFGは、予め定めたアイドルバイト(I)のみで構成される。
【0034】
また、このフレーム信号FLM1はMパラレル信号であり、M個のチャネルに相当する各レーン(0〜M−1)に割り当てられている。
データを処理する場合には、通常は1バイト毎に処理されるので、図中ではフレーム信号FLM1のデータは1バイト毎に区切って表してある。全レーンにまたがる図中縦方向の各列はカラムと呼ばれている。
【0035】
また、データフレームの先頭位置には予め定められたスタートバイト(S)が配置され、データフレームの最後尾には予め定められた終端バイト(T)が配置される。データフレームの本体を表す各データは(d)で表されている。なお、スタートバイト(S)と終端バイト(T)とが同じカラムには存在しないことを想定している。
【0036】
インターフレームギャップの長さ、すなわち連続するアイドルバイト(I)のバイト数は、XGMIIの信号を扱う場合を想定すると最小値が12になるように規定されている。但し、この最小値は状況に応じて瞬間的には12±3の範囲で変動することが許されている。
10ギガビットの標準規格ネットワークにおいては、4レーンに割り当てられた4パラレル信号を扱っているが、この形態では扱う信号を更に低速化するために、8レーンや10レーンのチャネルを用いて伝送することを想定している。
【0037】
そのために、図1に示す中継装置にはパラレル数変換回路60が設けてある。パラレル数変換回路60は、M個のレーンを使用するMパラレル信号(FLM1)を入力しK個のレーン(K=8,10など)を使用するKパラレル信号に並び替える。
このようなフレーム信号FLM1の並び替えを実施すると、データフレームの先頭を表すスタートバイト(S)が基準となるレーン(0)以外に移動する場合が多い。また、図11の下側に示されたインターフレームギャップIFG(2)のようにアイドルカラムの存在しないインターフレームギャップが形成される場合もある。アイドルカラムとは、アイドルバイトだけで構成されるカラムのことである。
【0038】
アイドルカラムが存在しないインターフレームギャップにおいては、図1のタイミング調整スキュー修正装置40においてカラム単位でタイミングやスキューを調整することができない。
そこで、図1に示す処理ユニット30においては、入力されるフレーム信号のインターフレームギャップに新たなアイドルバイトを挿入する。また、アイドルバイトの挿入によって情報量が入力よりも増えるためビットレートを変える必要がある。
【0039】
そのためにクロック生成回路50が設けてある。クロック生成回路50は、入力のクロック信号CLK1に基づいて、それよりも周波数の大きい内部クロックCLKEXTを生成する。この内部クロックCLKEXTは、処理ユニット30及びタイミング調整スキュー修正装置40の入力に印可される。
アイドルバイト検出回路10は、フレーム信号のインターフレームギャップのタイミングを検出するために、フレーム信号を監視してアイドルバイト(I)が現れたか否かを識別する。そして、アイドルバイトを検出すると検出信号IDDETを出力する。
【0040】
インターフレームギャップに対するアイドルバイトの挿入や抜き取りを実現するために、処理ユニット30にはFIFOバッファ31が設けてある。FIFOバッファ31は、アイドルバイト制御回路20から出力される信号IDCNTに従って、アイドルバイトの挿入や抜き取りを実施する。
FIFOバッファ31は所定量の情報を一時的に蓄積することができる。入力され蓄積された信号は、入力された順番と同じ順番で出力される。また、FIFOバッファ31は、それに蓄積されている情報量を予め定めた上限値及び下限値と比較し、それらの結果を信号IDSTOCKとして出力する。
【0041】
アイドルバイト制御回路20は、アイドルバイト検出回路10が出力する信号IDDET及びFIFOバッファ31が出力する信号IDSTOCKに従って制御信号IDCNTを生成する。
アイドルバイト制御回路20が出力する制御信号IDCNTは、FIFOバッファ31及びセレクタ回路32に入力される。
【0042】
アイドルバイト発生回路33は、アイドルバイトの信号を出力する。セレクタ回路32は、アイドルバイト制御回路20から出力される制御信号IDCNTに従って、FIFOバッファ31の出力とアイドルバイト発生回路33の出力との何れか一方を選択的に信号FLM4として出力する。
【0043】
例えば、FIFOバッファ31の出力の代わりにアイドルバイト発生回路33の出力を1バイト分だけセレクタ回路32で選択して出力すれば1バイトのアイドルバイトをフレーム信号のインターフレームギャップに挿入することができる。その場合、FIFOバッファ31の内部で蓄積されたデータを1バイトだけ後方にシフトする必要がある。
【0044】
また、FIFOバッファ31の内部で蓄積されたデータを1バイトだけ前方にシフトすれば、1バイトのアイドルバイトをフレーム信号から抜き取ることもできる。
アイドルバイト制御回路20の動作例(1)について、図2を参照しながら説明する。
【0045】
ステップS11では、アイドルバイト検出回路10が出力する信号IDDETを参照し、アイドルバイトを検出したか否か、すなわちインターフレームギャップが現れたか否かを識別する。
アイドルバイトを検出すると、次のステップS12で制御信号IDCNTを出力し、N個のアイドルバイトを新たに挿入するようにFIFOバッファ31及びセレクタ回路32を制御する。挿入するアイドルバイトの数Nについては、所定時間tの間の出力フレーム信号FLM4が所定値以上のアイドルカラムを含むように決定される。
【0046】
ステップS13では、FIFOバッファ31が出力する信号IDSTOCKを監視し、FIFOバッファ31における信号蓄積量の過不足を調べる。信号蓄積量が不足の場合、すなわちフレーム長の変動に伴って信号蓄積量が下限値以下のになった場合にはステップS14に進む。また、信号蓄積量が過剰の場合、すなわち信号蓄積量が上限値以上の場合にはステップS16に進む。
【0047】
ステップS14では、制御信号IDCNTを出力し、新たなアイドルバイトをカラム単位で挿入する。
ステップS16では、制御信号IDCNTを出力し、FIFOバッファ31に保持されているフレーム信号からカラム単位でアイドルバイトを抜き取る。
従って、FIFOバッファ31における信号蓄積量が過多の場合には、それが適正になるまでアイドルバイトの抜き取りが実施され、信号蓄積量が不足の場合にはそれが適正になるまでアイドルバイトの挿入が実施される。
【0048】
なお、図1に示す中継装置においてはパラレル数変換回路60でフレーム信号をのパラレル数をMからKに変換した後でアイドルバイトの挿入を実施しているが、図3に示すように処理ユニット30の後方にパラレル数変換回路60を配置し、アイドルバイトの挿入を実施した後でパラレル数をMからKに変換することもできる。
【0049】
また、図4に示すように構成を変更することもできる。すなわち、図1のアイドルバイト検出回路10の代わりに終端バイト検出回路11及びスタートバイト検出回路12を設ければ、インターフレームギャップの始まり及び終わりのタイミングを検出することができる。
アイドルバイト制御回路20の動作については、図5に示すように変更しても良い。図5の例では、図4に示す終端バイト検出回路11が出力する信号TDET及びスタートバイト検出回路12が出力する信号SDETを監視する場合を想定している。
【0050】
終端バイト検出回路11は、終端バイト(T)を検出した場合に信号TDETを出力する。また、スタートバイト検出回路12はスタートバイト(S)を検出した場合に信号SDETを出力する。
次に、挿入するアイドルバイトの数Nや内部クロックCLKEXTの周波数の決定方法について具体的に説明する。
【0051】
フレーム信号のパラレル数のみを変換し、新たなアイドルバイトをインターフレームギャップに挿入する前の信号については、図9に示すような3種類のパターンが考えられる。そこで、これらのパターンの種類をパラメータPaで次のように定義する。
Pa=1:スタートバイトと終端バイトが同一カラムにある場合
Pa=2:スタートバイトが終端バイトの次のカラムにある場合
Pa=3:スタートバイトが終端バイトの次の次のカラムにある場合
また、出力のフレーム信号におけるアイドルギャップ内の最低アイドルカラム数設計値IGを用いてパラメータPbを次のように定義する。
【0052】
Pb=IG−Pa+1 ・・・(1)
出力のフレーム信号におけるアイドルギャップ内にアイドルカラムが最低でもIG個存在するために挿入すべきアイドルバイトの数INSBは、次式で表される。
INSB=(Pa+Pb)K−1−IN ・・・(2)
IN:入力信号のアイドルギャップに存在するアイドルバイト数の最小値
すなわち、図6に示す手順によりINSBが求められる。
【0053】
また、内部クロックCLKEXTに必要とされる周波数Broutは次式で表される。
Brout=α・Brin ・・・(3)
α=(INSB+IN+最小フレーム長)/(IN+最小フレーム長)
Brin:入力信号のクロック周波数
従って、入力のクロック信号CLK1の周波数が一定であれば、クロック生成回路50が生成する内部クロックCLKEXTの周波数も予め決定して固定することができる。
【0054】
図5に示すステップS23においては、前記第(2)式に基づいてINSBの値を計算する。また、ステップS24では、(INSB+1−K)以上でかつINSB以下の範囲で挿入するアイドルバイトの数Nを決定する。これにより、スタートバイトを先頭レーン(レーン(0))に移動することができる。
INSB及び周波数Broutについては、条件が一定であれば、予め求めた値を用いることもできる。
【0055】
具体例として、入力されるフレーム信号FLM1が4レーンのバイトパラレル信号であり、10ギガビット標準規格ネットワークで用いられるXGMII規格の伝送フレーム構成である場合に、パラレル数変換回路60の出力側パラレル数Kを8に固定し、出力信号のインターフレームギャップに存在するアイドルカラム数を2とし、(IN=9)とする場合を想定する。
【0056】
この場合、
IN=9
K=8
Pa=2
であり、挿入処理前の出力信号に存在するアイドルカラムは1カラムであるので、次式が成立する。
【0057】
Pb=IG−Pa+1=2−2+1=1 ・・・(4)
INSB=(2+1)8−1−9=14 ・・・(5)
また、最小フレーム長が72バイトである場合を想定すると次式が成立する。
Brout=(INSB+IN+72)/(IN+72)・Brin=(95/81)・Brin ・・・(6)
もう1つの具体例を示す。ここでは、入力されるフレーム信号FLM1が4レーンのバイトパラレル信号であり、10ギガビット標準規格ネットワークで用いられるXGMII規格の伝送フレーム構成である場合に、パラレル数変換回路60の出力側パラレル数Kを10に固定し、出力信号のインターフレームギャップに存在するアイドルカラム数を2とし、(IN=9)とする場合を想定する。
【0058】
この場合、
IN=9
K=10
Pa=2
であり、挿入処理前の出力信号に存在するアイドルカラムは1カラムであるので、次式が成立する。
【0059】
Pb=IG−Pa+1=2−2+1=1 ・・・(7)
INSB=(2+1)10−1−9=20 ・・・(8)
また、最小フレーム長が72バイトである場合を想定すると次式が成立する。
Brout=(INSB+IN+72)/(IN+72)・Brin=(101/81)・Brin ・・・(9)
従って、挿入するアイドルバイトのバイト数INSB及び生成する内部クロックの周波数Broutを予め決定することができる。
【0060】
なお、本発明は、10ギガビット規格の信号伝送だけでなく、超高速信号を伝送する場合にも適用できる。
【0061】
【発明の効果】
例えばXGMII規格の入力信号を扱う場合には、インターフレームギャップにおけるアイドルバイト数の最小値が9になる。この信号を例えば4バイトパラレルから8バイトパラレルに拡張すると、3つのインターフレームギャップの中でアイドルカラムが存在するのが1つのインターフレームギャップだけになる場合もある。しかし、本発明を適用することにより、それぞれのインターフレームギャップにアイドルカラムを設けることができる。従って、クロックの調整やスキューの修正を頻繁に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】中継装置の主要部の構成(1)を示すブロック図である。
【図2】アイドルバイト制御回路の動作例(1)を示すフローチャートである。
【図3】中継装置の主要部の構成(2)を示すブロック図である。
【図4】中継装置の主要部の構成(3)を示すブロック図である。
【図5】アイドルバイト制御回路の動作例(2)を示すフローチャートである。
【図6】INSBの決定手順を示すフローチャートである。
【図7】信号処理の具体例(1)を示すタイムチャートである。
【図8】信号処理の具体例(2)を示すタイムチャートである。
【図9】入力信号のフレームギャップのパターンとPaとの関係を示す模式図である。
【図10】アイドルバイトの挿入必要数の具体例を示す模式図である。
【図11】フレーム信号の配列の変換例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
10 アイドルバイト検出回路
11 終端バイト検出回路
12 スタートバイト検出回路
20 アイドルバイト制御回路
30 処理ユニット
31 FIFOバッファ
32 セレクタ回路
33 アイドルバイト発生回路
40 タイミング調整スキュー修正装置
50 クロック生成回路
60 パラレル数変換回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a frame signal processing method used when high-speed data is transmitted using a predetermined frame.
[0002]
[Prior art]
Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 disclose conventional techniques related to high-speed Ethernet (registered trademark: hereinafter referred to as a standard network).
As shown in Non-Patent Document 1, in a standard network that transmits high-speed data of 10 gigabits / second, four communication channels are used simultaneously, and data signals are respectively sent to four lanes corresponding to each channel. Allocating and processing four signals in parallel. Therefore, the bit rate of data per lane is reduced to ¼.
[0003]
In a circuit that processes a high-speed signal, an increase in power consumption of the circuit is inevitable. Therefore, in order to reduce the power consumption of the circuit in a relay device or the like, it is desirable to reduce the bit rate of data handled in the circuit.
By increasing the number of lanes used, the data rate per lane can be further reduced. For example, if the data sequence is converted and a 4-lane signal is converted to 8-lane, the data bit rate per lane is further reduced to 1/2.
[0004]
In order to reduce the data rate per lane, in the example of FIG. 11, the parallel signal assigned to the M lanes is input and the parallel signal assigned to the K lanes is output (M <K). Assumed. By such conversion, the bit rate of the signal per lane can be lowered.
When data is processed, since it is normally processed for each byte, the data is shown divided into bytes in the figure. Each column in the vertical direction across the lanes is called a column.
[0005]
The actually transmitted signal constitutes a predetermined data frame, and an inter frame gap (IFG) is arranged between two adjacent data frames. The inter frame gap is configured by a predetermined idle byte (I).
In addition, a predetermined signal (S) is arranged at the head position of the data frame, and a predetermined signal (T) is arranged at the end of the data frame. Each data representing the main body of the data frame is represented by (d).
[0006]
The minimum number of bytes is defined for the length of the interframe gap, that is, the number of consecutive idle bytes (I).
For example, the XGMII signal of the 10 gigabit standard network is a 4 parallel signal (M = 4) using 4 lanes, and the bit rate is 312.5 Mb / s. When this 4 parallel signal is converted into an 8 parallel signal (K = 8) using 8 lanes, the bit rate after conversion is as follows.
[0007]
312.5 (Mb / s) × 4/8 = 156.25 (Mb / s)
That is, the bit rate can be reduced to ½ by this conversion. If the bit rate of the original signal is Br, the converted bit rate Bout is generally expressed by the following equation.
Bout = Br × M / K
Thus, if the parallel number of signals to be handled is converted so as to increase from M to K, the bit rate of the signal decreases, so that the power consumption of the circuit that processes the signal can be suppressed. In addition, since the circuit can be configured by using an inexpensive device due to the low speed, the cost of the transmission apparatus can be reduced.
[0008]
In the example of FIG. 11, data are arranged in the order of lane (0), lane (1), lane (2),..., Lane (K-1). Lane (0) is the first lane, that is, the reference lane.
[Non-Patent Document 1]
“10 Gigabit Ethernet Textbook”, P169, Osamu Ishida, supervised by Koichiro Seto (IDG Japan), published on April 20, 2002.
[Non-Patent Document 2]
"Http://www.ieee802.3.org/3/ae/public/ju100/frazier_1_0700.pdf"
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As a specific example, a case is assumed in which an XGMII signal defined by a standard network of 10 gigabits / second is handled. In this signal, the length of the interframe gap, that is, the number of consecutive idle bytes (I) is defined so that the minimum value is 12. However, this minimum value is allowed to fluctuate within a range of 12 ± 3 instantaneously depending on the situation. Even after conversion, the length of the interframe gap needs to be adjusted to a prescribed value.
[0010]
However, when the conversion of the number of parallel signals is performed, the start position of the frame, that is, the position of the lane to which the signal (S) is assigned changes. However, for example, in the 64B / 66B code, there is a restriction that “the head of the frame must be in lane (0)”.
Therefore, for example, as shown in FIG. 11, it is necessary to increase or decrease the number of idle bytes (I) constituting each interframe gap and move the position of the signal (S) to the lane (0).
[0011]
However, the length of the interframe gap must be controlled to be 12 (bytes) on average.
However, in the case of the interframe gap IFG (2) shown in FIG. 11, for example, the interframe gap length after adjusting the number of idle bytes is 7 (bytes), so that all 8 lanes are configured with idle bytes. There is no idle column in this interframe gap.
[0012]
By the way, generally in signal transmission, there are cases where the clock used for synchronization needs to be corrected to adjust the signal timing. Also, when transmitting parallel signals, timing shifts between parallel signals that should be synchronized with each other due to differences in the lengths of multiple cables and multiple wires used for actual transmission. May occur.
[0013]
In order to correct the timing of the clock and adjust the skew, it is necessary to shift the signal of each lane with respect to the time axis. When there is an idle column composed of only idle bytes as in the interframe gap IFG (1) shown in FIG. 11, one idle column time that does not affect the content of the frame signal is used. The skew can be adjusted by extracting or inserting an idle column to correct the clock timing, or by extracting or inserting idle bytes in some lanes of the idle column.
[0014]
However, when an interframe gap without an idle column is formed, such as the interframe gap IFG (2) shown in FIG. 11, the idle column for clock adjustment and skew adjustment cannot be performed in that interval. End up.
An object of the present invention is to provide a frame signal processing method capable of forming an idle column in an interframe gap where no idle column exists when the parallel number of parallel signals is converted.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In the first aspect, an inter-frame gap is arranged between adjacent frames, and a frame signal in which the inter-frame gap is composed of a plurality of idle bytes is allocated to M lanes representing a plurality of M transmission channels. In a frame signal processing method for processing when the frame signal is input as a parallel byte sequence, the frame signal is rearranged into a K-lane parallel byte sequence assigned to K transmission channels larger than M and output. To generate an internal clock signal with a frequency greater than the clock of the frame signal to be inserted, insert a new number of idle bytes or more into the interframe gap of the frame signal, and temporarily store the frame signal Monitor the signal accumulation amount of the buffer placed in the Te, which comprises carrying out the insertion or extraction of the idle bytes for the inter-frame gap.
[0016]
In order to form an idle column in an interframe gap where no idle column exists, a new idle byte may be inserted into the interframe gap. However, if idle bytes are inserted, the information amount of the entire signal increases, and the bit rate of the signal changes.
According to the first aspect of the present invention, an internal clock signal having a frequency higher than that of the clock of the input frame signal is generated. Therefore, an increase in the bit rate caused by insertion of an idle byte can be dealt with by using the internal clock signal. .
[0017]
In practice, a buffer such as a FIFO (first-in first-out) is used to insert idle bytes into interframe gaps of continuously appearing signals.
In addition, when the clock frequency is fixed, the amount of information stored in the buffer varies as the frame length of the signal varies, and the stored information amount becomes excessive or insufficient. When the amount of stored information is excessive, the buffer may overflow, and when the amount of stored information is insufficient and the information amount becomes zero, discontinuity occurs in the output signal.
[0018]
By monitoring the signal accumulation amount in the buffer and inserting or extracting idle bytes from the interframe gap according to the increase or decrease in the detected signal accumulation amount, the influence of fluctuations in the signal frame length can be absorbed. .
Furthermore , the frame signal processing method according to claim 1 is an idle byte inserted so that a start byte representing the head of each frame moves to a predetermined reference lane on a frame signal rearranged in a parallel byte string of K lanes. It is characterized by adjusting the number of.
[0019]
When an input signal is converted from a parallel byte string of M lanes to a parallel byte string of K lanes, the position of the start byte (S) often moves from the reference lane (lane (0)) to another lane. However, the start byte can be moved to the reference lane by adjusting the number of idle bytes newly inserted in the interframe gap.
[0020]
2. The frame signal processing method according to claim 1, wherein after the input frame signal is rearranged into parallel byte strings of K lanes, idle bytes are inserted into the interframe gap, and the signal of the buffer Comparing the accumulated amount with the predetermined upper and lower limit values, and according to the comparison result, if the accumulation is insufficient, idle bytes are inserted until the accumulation is not insufficient, and if the accumulation is excessive, the accumulation is excessive. It is characterized in that idle bytes are extracted until there are no more.
[0021]
According to the second aspect of the present invention, even when the clock frequency is fixed in advance, it is possible to absorb the influence of fluctuations in the frame length of the signal and maintain the signal accumulation amount of the buffer at an appropriate value .
[0022]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the frame signal processing method according to the first aspect, wherein idle bytes are inserted into the inter-frame gap for the frame signal of the parallel byte train of M lanes, and the M lanes are The byte sequence is rearranged into parallel byte sequences of K lanes.
[0023]
Claim 4 is the frame signal processing method according to claim 1, in order to place the start byte as a reference lane,
INSB = (Pa + Pb) K-1-IN
Pb = IG-Pa + 1
Pa = 1: When the start byte and the end byte are in the same column Pa = 2: When the start byte is in the column next to the end byte Pa = 3: When the start byte is in the next column after the end byte IN : Minimum value of the number of idle bytes in the input interframe gap IG: When the minimum number of idle columns is set as the design value, the number of idle bytes of (INSB + 1−K) or more and INSB or less is inserted into the interframe gap, and the internal clock The frequency Brout of the signal is determined by the following equation: Brout = α · Brin
Brin: input clock frequency α = (INSB + IN + minimum frame length) / (IN + minimum frame length)
It is characterized by that.
[0024]
In claim 4, can be fixed to a value determined frequency Brout of the internal clock signal in calculations, it is possible to place the start byte in the reference lane.
[0025]
5. The frame signal processing method according to claim 4 , wherein the input frame signal is a parallel lane of 4 lanes and has an XGMII transmission frame configuration of a 10 gigabit standard network, and is based on the start byte. To place in the lane,
INSB = (Pa + Pb) K-1-IN
Pb = IG-Pa + 1
Pa = 1: When the start byte and the end byte are in the same column Pa = 2: When the start byte is in the column next to the end byte Pa = 3: When the start byte is in the next column after the end byte IN : Minimum value of the number of idle bytes in the input interframe gap IG: When the minimum number of idle columns is set as the design value, the number of idle bytes of (INSB + 1−K) or more and INSB or less is inserted into the interframe gap, and the internal clock The frequency Brout of the signal is determined by the following equation: Brout = α · Brin
Brin: input clock frequency α = (INSB + IN + minimum frame length) / (IN + minimum frame length)
It is characterized by that.
[0026]
According to the fifth aspect of the present invention, when the XGMII signal is handled, the frequency Brout of the internal clock signal can be fixed to the value obtained by the calculation formula, and the start byte can be arranged in the reference lane.
According to a sixth aspect of the present invention, in the frame signal processing method according to the fourth aspect , when the input frame signal is a parallel lane of 4 lanes and has an XGMII transmission frame configuration of a 10 gigabit standard network, the output signal is 8 In order to convert the lane into a parallel byte string and place the start byte in the reference lane, INSB = 14, and the frequency Brout of the internal clock signal is determined by the following equation: Brout = (95/81) Brin
Brin: Input clock frequency.
[0027]
In claim 6 , when the XGMII signal is handled and the signal is output as a parallel byte string of 8 lanes, the frequency Brout of the internal clock signal can be fixed to the value obtained by the calculation formula, and the start byte is used as a reference. Can be placed in the lane.
According to a seventh aspect of the present invention, in the frame signal processing method of the fourth aspect , when the input frame signal is a parallel lane of 4 lanes and has an XGMII transmission frame configuration of a 10 gigabit standard network, the output signal is 10 In order to convert the lane into a parallel byte string and to place the start byte in the reference lane, INSB = 20 and the frequency Brout of the internal clock signal is determined by the following equation: Brout = (101/81) Brin
Brin: Input clock frequency .
[0028]
In claim 7 , when the XGMII signal is handled and the signal is output as a parallel lane of 10 lanes, the frequency Brout of the internal clock signal can be fixed to the value obtained by the calculation formula, and the start byte is used as a reference. Can be placed in the lane.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. This form corresponds to all the claims.
[0030]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration (1) of the main part of the relay apparatus. FIG. 2 is a flowchart showing an operation example (1) of the idle byte control circuit. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration (2) of the main part of the relay apparatus. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration (3) of the main part of the relay apparatus.
[0031]
FIG. 5 is a flowchart showing an operation example (2) of the idle byte control circuit. FIG. 6 is a flowchart showing the procedure for determining INSB. FIG. 7 is a time chart showing a specific example (1) of signal processing. FIG. 8 is a time chart showing a specific example (2) of signal processing.
FIG. 9 is a schematic diagram showing the relationship between the frame gap pattern of the input signal and Pa. FIG. 10 is a schematic diagram showing a specific example of the required number of idle bytes to be inserted. FIG. 11 is a time chart showing an example of frame signal conversion.
[0032]
The relay device shown in FIG. 1 includes an idle byte detection circuit 10, an idle byte control circuit 20, a processing unit 30, a timing adjustment skew correction device 40, a clock generation circuit 50, and a parallel number conversion circuit 60. The processing unit 30 includes a FIFO buffer 31, a selector circuit 32, and an idle byte generation circuit 33.
[0033]
A frame signal FLM1 as shown on the upper side of FIG. 11 and a clock signal CLK1 indicating the timing of the data are input to the input of the relay apparatus shown in FIG. This frame signal FLM1 is composed of a data frame and an interframe gap IFG arranged between adjacent data frames. The interframe gap IFG is composed of only predetermined idle bytes (I).
[0034]
The frame signal FLM1 is an M parallel signal, and is assigned to each lane (0 to M-1) corresponding to M channels.
When data is processed, since it is normally processed for each byte, in the figure, the data of the frame signal FLM1 is delimited for each byte. Each column in the vertical direction across the lanes is called a column.
[0035]
Further, a predetermined start byte (S) is arranged at the head position of the data frame, and a predetermined end byte (T) is arranged at the end of the data frame. Each data representing the main body of the data frame is represented by (d). It is assumed that the start byte (S) and the end byte (T) do not exist in the same column.
[0036]
The length of the inter-frame gap, that is, the number of consecutive idle bytes (I) is defined such that the minimum value is 12 assuming that the XGMII signal is handled. However, this minimum value is allowed to fluctuate within a range of 12 ± 3 instantaneously depending on the situation.
In the 10 gigabit standard network, 4 parallel signals assigned to 4 lanes are handled. In this form, in order to further reduce the speed of signals to be handled, transmission is performed using channels of 8 lanes or 10 lanes. Is assumed.
[0037]
For this purpose, the relay apparatus shown in FIG. The parallel number conversion circuit 60 receives an M parallel signal (FLM1) using M lanes, and rearranges it into a K parallel signal using K lanes (K = 8, 10, etc.).
When such rearrangement of the frame signal FLM1 is performed, the start byte (S) representing the head of the data frame often moves to other than the reference lane (0). In some cases, an interframe gap having no idle column may be formed, such as the interframe gap IFG (2) shown on the lower side of FIG. An idle column is a column composed of only idle bytes.
[0038]
In an interframe gap in which no idle column exists, the timing and skew cannot be adjusted in units of columns in the timing adjustment skew correcting device 40 of FIG.
Therefore, in the processing unit 30 shown in FIG. 1, a new idle byte is inserted into the interframe gap of the input frame signal. Also, since the amount of information increases more than the input by inserting idle bytes, it is necessary to change the bit rate.
[0039]
For this purpose, a clock generation circuit 50 is provided. The clock generation circuit 50 generates an internal clock CLKEXT having a higher frequency based on the input clock signal CLK1. This internal clock CLKEXT is applied to inputs of the processing unit 30 and the timing adjustment skew correcting device 40.
The idle byte detection circuit 10 monitors the frame signal to detect whether or not an idle byte (I) has appeared in order to detect the inter-frame gap timing of the frame signal. When an idle byte is detected, a detection signal IDDET is output.
[0040]
In order to realize insertion and extraction of idle bytes with respect to the inter frame gap, the processing unit 30 is provided with a FIFO buffer 31. The FIFO buffer 31 inserts and removes idle bytes according to the signal IDCNT output from the idle byte control circuit 20.
The FIFO buffer 31 can temporarily store a predetermined amount of information. The input and accumulated signals are output in the same order as the input order. Further, the FIFO buffer 31 compares the amount of information stored therein with a predetermined upper limit value and lower limit value, and outputs the result as a signal IDSTOCK.
[0041]
The idle byte control circuit 20 generates the control signal IDCNT according to the signal IDDET output from the idle byte detection circuit 10 and the signal IDSTOCK output from the FIFO buffer 31.
The control signal IDCNT output from the idle byte control circuit 20 is input to the FIFO buffer 31 and the selector circuit 32.
[0042]
The idle byte generation circuit 33 outputs an idle byte signal. The selector circuit 32 selectively outputs either the output of the FIFO buffer 31 or the output of the idle byte generation circuit 33 as the signal FLM4 in accordance with the control signal IDCNT output from the idle byte control circuit 20.
[0043]
For example, if the selector circuit 32 selects and outputs only one byte of the output of the idle byte generation circuit 33 instead of the output of the FIFO buffer 31, one byte of idle bytes can be inserted into the interframe gap of the frame signal. . In that case, it is necessary to shift the data accumulated in the FIFO buffer 31 backward by one byte.
[0044]
Further, if the data accumulated in the FIFO buffer 31 is shifted forward by 1 byte, 1 byte of idle bytes can be extracted from the frame signal.
An operation example (1) of the idle byte control circuit 20 will be described with reference to FIG.
[0045]
In step S11, the signal IDDET output from the idle byte detection circuit 10 is referenced to identify whether an idle byte is detected, that is, whether an interframe gap has appeared.
When an idle byte is detected, a control signal IDCNT is output in the next step S12, and the FIFO buffer 31 and the selector circuit 32 are controlled so that N idle bytes are newly inserted. The number N of idle bytes to be inserted is determined so that the output frame signal FLM4 during a predetermined time t includes an idle column having a predetermined value or more.
[0046]
In step S13, the signal IDSTOCK output from the FIFO buffer 31 is monitored to check whether the signal accumulation amount in the FIFO buffer 31 is excessive or insufficient. If the signal accumulation amount is insufficient, that is, if the signal accumulation amount becomes equal to or less than the lower limit value due to the variation in the frame length, the process proceeds to step S14. If the signal accumulation amount is excessive, that is, if the signal accumulation amount is greater than or equal to the upper limit value, the process proceeds to step S16.
[0047]
In step S14, the control signal IDCNT is output and a new idle byte is inserted in units of columns.
In step S16, the control signal IDCNT is output, and idle bytes are extracted from the frame signal held in the FIFO buffer 31 in units of columns.
Accordingly, when the signal accumulation amount in the FIFO buffer 31 is excessive, idle bytes are extracted until it becomes appropriate, and when the signal accumulation amount is insufficient, idle bytes are inserted until it becomes appropriate. To be implemented.
[0048]
In the relay apparatus shown in FIG. 1, idle bytes are inserted after the parallel number conversion circuit 60 converts the parallel number of the frame signal from M to K. However, as shown in FIG. The parallel number conversion circuit 60 can be arranged behind 30 and the parallel number can be converted from M to K after insertion of idle bytes.
[0049]
Further, the configuration can be changed as shown in FIG. That is, if the end byte detection circuit 11 and the start byte detection circuit 12 are provided instead of the idle byte detection circuit 10 of FIG. 1, the start and end timings of the interframe gap can be detected.
The operation of the idle byte control circuit 20 may be changed as shown in FIG. In the example of FIG. 5, it is assumed that the signal TDET output from the terminal byte detection circuit 11 shown in FIG. 4 and the signal SDET output from the start byte detection circuit 12 are monitored.
[0050]
The termination byte detection circuit 11 outputs a signal TDET when the termination byte (T) is detected. The start byte detection circuit 12 outputs a signal SDET when detecting the start byte (S).
Next, a method for determining the number N of idle bytes to be inserted and the frequency of the internal clock CLKEXT will be specifically described.
[0051]
For the signal before converting only the parallel number of the frame signal and inserting a new idle byte into the interframe gap, there are three types of patterns as shown in FIG. Therefore, the types of these patterns are defined by the parameter Pa as follows.
Pa = 1: When the start byte and the end byte are in the same column Pa = 2: When the start byte is in the column next to the end byte Pa = 3: When the start byte is in the next column after the end byte The parameter Pb is defined as follows using the minimum idle column number design value IG in the idle gap in the output frame signal.
[0052]
Pb = IG−Pa + 1 (1)
The number of idle bytes INSB to be inserted because there are at least IG idle columns in the idle gap in the output frame signal is expressed by the following equation.
INSB = (Pa + Pb) K-1-IN (2)
IN: Minimum value of the number of idle bytes existing in the idle gap of the input signal, that is, INSB is obtained by the procedure shown in FIG.
[0053]
Further, the frequency Brout required for the internal clock CLKEXT is expressed by the following equation.
Brout = α · Brin (3)
α = (INSB + IN + minimum frame length) / (IN + minimum frame length)
Brin: Clock frequency of the input signal Therefore, if the frequency of the input clock signal CLK1 is constant, the frequency of the internal clock CLKEXT generated by the clock generation circuit 50 can also be determined and fixed in advance.
[0054]
In step S23 shown in FIG. 5, the value of INSB is calculated based on the equation (2). In step S24, the number N of idle bytes to be inserted is determined in the range of (INSB + 1−K) or more and INSB or less. As a result, the start byte can be moved to the first lane (lane (0)).
Regarding INSB and frequency Brout, values obtained in advance can be used as long as the conditions are constant.
[0055]
As a specific example, when the input frame signal FLM1 is a 4-lane byte parallel signal and has a transmission frame configuration of the XGMII standard used in the 10 Gigabit standard network, the parallel number K on the output side of the parallel number conversion circuit 60 Is fixed at 8, and the number of idle columns existing in the interframe gap of the output signal is assumed to be 2 (IN = 9).
[0056]
in this case,
IN = 9
K = 8
Pa = 2
Since there is one idle column in the output signal before the insertion process, the following equation is established.
[0057]
Pb = IG-Pa + 1 = 2-2 + 1 = 1 (4)
INSB = (2 + 1) 8-1-9 = 14 (5)
Further, assuming that the minimum frame length is 72 bytes, the following equation is established.
Brout = (INSB + IN + 72) / (IN + 72) ・ Brin = (95/81) ・ Brin (6)
Another specific example is shown. Here, when the input frame signal FLM1 is a 4-lane byte parallel signal and has a transmission frame configuration of the XGMII standard used in the 10 gigabit standard network, the parallel number K on the output side of the parallel number conversion circuit 60 is calculated. It is assumed that the number of idle columns existing in the interframe gap of the output signal is 2 and (IN = 9).
[0058]
in this case,
IN = 9
K = 10
Pa = 2
Since there is one idle column in the output signal before the insertion process, the following equation is established.
[0059]
Pb = IG-Pa + 1 = 2-2 + 1 = 1 (7)
INSB = (2 + 1) 10-1-9 = 20 (8)
Further, assuming that the minimum frame length is 72 bytes, the following equation is established.
Brout = (INSB + IN + 72) / (IN + 72) ・ Brin = (101/81) ・ Brin (9)
Accordingly, the number of idle bytes INSB to be inserted and the frequency Brout of the internal clock to be generated can be determined in advance.
[0060]
The present invention can be applied not only to signal transmission of the 10 gigabit standard but also to transmission of ultra high speed signals.
[0061]
【The invention's effect】
For example, when an XGMII standard input signal is handled, the minimum number of idle bytes in the interframe gap is 9. When this signal is expanded from, for example, a 4-byte parallel to an 8-byte parallel, an idle column may exist in only one interframe gap among the three interframe gaps. However, by applying the present invention, an idle column can be provided in each interframe gap. Therefore, it is possible to frequently adjust the clock and correct the skew.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration (1) of a main part of a relay device.
FIG. 2 is a flowchart showing an operation example (1) of the idle byte control circuit;
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration (2) of a main part of the relay device.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration (3) of a main part of the relay device.
FIG. 5 is a flowchart showing an operation example (2) of the idle byte control circuit;
FIG. 6 is a flowchart illustrating a procedure for determining INSB.
FIG. 7 is a time chart showing a specific example (1) of signal processing.
FIG. 8 is a time chart showing a specific example (2) of signal processing;
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a relationship between a frame gap pattern of an input signal and Pa.
FIG. 10 is a schematic diagram showing a specific example of the required number of idle bytes to be inserted.
FIG. 11 is a time chart showing a conversion example of the arrangement of frame signals.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Idle byte detection circuit 11 End byte detection circuit 12 Start byte detection circuit 20 Idle byte control circuit 30 Processing unit 31 FIFO buffer 32 Selector circuit 33 Idle byte generation circuit 40 Timing adjustment skew correction device 50 Clock generation circuit 60 Parallel number conversion circuit

Claims (7)

互いに隣接するフレームの間にインターフレームギャップが配置され、インターフレームギャップが複数のアイドルバイトで構成されるフレーム信号が、M個の複数の伝送チャネルを表すMレーンに割り当てられた並列バイト列として入力される場合に、前記フレーム信号を処理してMよりも大きいK個の伝送チャネルに割り当てられるKレーンの並列バイト列に並べ替えて出力するためのフレーム信号処理方法において、
入力されるフレーム信号のクロックよりも周波数が大きい内部クロック信号を生成し、
フレーム信号のインターフレームギャップに対して、所定以上の数のアイドルバイトを新たに挿入し、
フレーム信号を一時的に蓄積するために配置されるバッファの信号蓄積量を監視し、検出した信号蓄積量の増減に応じて、前記インターフレームギャップに対するアイドルバイトの挿入又は抜き取りを実施し、
前記Kレーンの並列バイト列に並べ替えられたフレーム信号上で、各フレームの先頭を表すスタートバイトが所定の基準レーンに移動するように挿入するアイドルバイトの数を調整する
ことを特徴とするフレーム信号処理方法。
An inter-frame gap is arranged between adjacent frames, and a frame signal composed of a plurality of idle bytes is input as a parallel byte sequence assigned to M lanes representing a plurality of M transmission channels. A frame signal processing method for processing the frame signal and rearranging the frame signal into a parallel byte sequence of K lanes assigned to K transmission channels larger than M;
Generate an internal clock signal whose frequency is higher than the clock of the input frame signal,
Insert a new number of idle bytes greater than or equal to the interframe gap of the frame signal,
Monitor the signal accumulation amount of the buffer arranged for temporarily accumulating the frame signal, and according to increase / decrease of the detected signal accumulation amount, insertion or extraction of idle bytes with respect to the interframe gap,
The number of idle bytes to be inserted is adjusted so that a start byte representing the head of each frame moves to a predetermined reference lane on a frame signal rearranged in the parallel byte string of K lanes. Signal processing method.
請求項1のフレーム信号処理方法において、
入力されるフレーム信号をKレーンの並列バイト列に並べ替えた後で、インターフレームギャップに対するアイドルバイトの挿入を実施し、
前記バッファの信号蓄積量を予め定めた上限値及び下限値と比較し、その比較結果に応じて、蓄積不足の場合には蓄積不足でなくなるまでアイドルバイトの挿入を実施し、蓄積過多の場合には蓄積過多でなくなるまでアイドルバイトの抜き取りを実施する
ことを特徴とするフレーム信号処理方法。
The frame signal processing method according to claim 1, wherein
After the input frame signal is rearranged into parallel lanes of K lanes, idle bytes are inserted into the interframe gap,
The signal accumulation amount of the buffer is compared with a predetermined upper limit value and lower limit value, and in accordance with the comparison result, if the accumulation is insufficient, idle bytes are inserted until the accumulation is not insufficient. Is a frame signal processing method characterized in that idle bytes are extracted until there is no excessive accumulation.
請求項1のフレーム信号処理方法において、
Mレーンの並列バイト列のフレーム信号に対してインターフレームギャップにアイドルバイトの挿入を実施し、その処理が終了した後でMレーンの並列バイト列をKレーンの並列バイト列に並べ替える
ことを特徴とするフレーム信号処理方法。
The frame signal processing method according to claim 1, wherein
Idle bytes are inserted into the inter-frame gap for the frame signal of the parallel byte sequence of M lanes, and after the processing is completed, the parallel byte sequence of M lanes is rearranged to the parallel byte sequence of K lanes. A frame signal processing method.
請求項1のフレーム信号処理方法において、スタートバイトを基準レーンに配置するために、
INSB=(Pa+Pb)K−1−IN
Pb=IG−Pa+1
Pa=1:スタートバイトと終端バイトが同一カラムにある場合
Pa=2:スタートバイトが終端バイトの次のカラムにある場合
Pa=3:スタートバイトが終端バイトの次の次のカラムにある場合
IN:入力のインターフレームギャップのアイドルバイト数の最小値
IG:最低アイドルカラム数設計値
とする場合に、(INSB+1−K)以上かつINSB以下の数のアイドルバイトをインターフレームギャップに挿入し、
内部クロック信号の周波数Broutを次式で決定する
Brout=α・Brin
Brin:入力のクロック周波数
α=(INSB+IN+最小フレーム長)/(IN+最小フレーム長)
ことを特徴とするフレーム信号処理方法。
2. The frame signal processing method according to claim 1 , wherein the start byte is arranged in the reference lane.
INSB = (Pa + Pb) K-1-IN
Pb = IG-Pa + 1
Pa = 1: When the start byte and the end byte are in the same column Pa = 2: When the start byte is in the column next to the end byte Pa = 3: When the start byte is in the next column after the end byte IN : Minimum value of the number of idle bytes of the input interframe gap IG: When setting the minimum number of idle columns as the design value, insert idle bytes of the number of (INSB + 1−K) or more and INSB or less into the interframe gap,
The frequency Brout of the internal clock signal is determined by the following equation: Brout = α · Brin
Brin: input clock frequency α = (INSB + IN + minimum frame length) / (IN + minimum frame length)
And a frame signal processing method.
請求項4のフレーム信号処理方法において、
入力されるフレーム信号が4レーンの並列バイト列であり、10ギガビット標準規格ネットワークのXGMIIの伝送フレーム構成を有する場合に、スタートバイトを基準レーンに配置するために、
INSB=(Pa+Pb)K−1−IN
Pb=IG−Pa+1
Pa=1:スタートバイトと終端バイトが同一カラムにある場合
Pa=2:スタートバイトが終端バイトの次のカラムにある場合
Pa=3:スタートバイトが終端バイトの次の次のカラムにある場合
IN:入力のインターフレームギャップのアイドルバイト数の最小値
IG:最低アイドルカラム数設計値
とする場合に、(INSB+1−K)以上かつINSB以下の数のアイドルバイトをインターフレームギャップに挿入し、
内部クロック信号の周波数Broutを次式で決定する
Brout=α・Brin
Brin:入力のクロック周波数
α=(INSB+IN+最小フレーム長)/(IN+最小フレーム長)
ことを特徴とするフレーム信号処理方法。
The frame signal processing method according to claim 4 ,
In order to place the start byte in the reference lane when the input frame signal is a parallel lane of 4 lanes and has an XGMII transmission frame configuration of a 10 gigabit standard network,
INSB = (Pa + Pb) K-1-IN
Pb = IG-Pa + 1
Pa = 1: When the start byte and the end byte are in the same column Pa = 2: When the start byte is in the column next to the end byte Pa = 3: When the start byte is in the next column after the end byte IN : Minimum value of the number of idle bytes of the input interframe gap IG: When setting the minimum number of idle columns as the design value, insert idle bytes of the number of (INSB + 1−K) or more and INSB or less into the interframe gap,
The frequency Brout of the internal clock signal is determined by the following equation: Brout = α · Brin
Brin: input clock frequency α = (INSB + IN + minimum frame length) / (IN + minimum frame length)
And a frame signal processing method.
請求項4のフレーム信号処理方法において、
入力されるフレーム信号が4レーンの並列バイト列であり、10ギガビット標準規格ネットワークのXGMIIの伝送フレーム構成を有する場合に、
出力信号を8レーンの並列バイト列に変換するとともに、スタートバイトを基準レーンに配置するために、
INSB=14とし、
内部クロック信号の周波数Broutを次式で決定する
Brout=(95/81)Brin
Brin:入力のクロック周波数
ことを特徴とするフレーム信号処理方法。
The frame signal processing method according to claim 4 ,
When the input frame signal is a parallel lane of 4 lanes and has an XGMII transmission frame configuration of a 10 gigabit standard network,
In order to convert the output signal into an 8-lane parallel byte sequence and place the start byte in the reference lane,
INSB = 14,
The frequency Brout of the internal clock signal is determined by the following equation: Brout = (95/81) Brin
Brin: Input clock frequency A frame signal processing method characterized by the following.
請求項4のフレーム信号処理方法において、
入力されるフレーム信号が4レーンの並列バイト列であり、10ギガビット標準規格ネットワークのXGMIIの伝送フレーム構成を有する場合に、
出力信号を10レーンの並列バイト列に変換するとともに、スタートバイトを基準レーンに配置するために、
INSB=20とし、
内部クロック信号の周波数Broutを次式で決定する
Brout=(101/81)Brin
Brin:入力のクロック周波数
ことを特徴とするフレーム信号処理方法。
The frame signal processing method according to claim 4 ,
When the input frame signal is a parallel lane of 4 lanes and has an XGMII transmission frame configuration of a 10 gigabit standard network,
In order to convert the output signal into a parallel lane of 10 lanes and to place the start byte in the reference lane,
INSB = 20
The frequency Brout of the internal clock signal is determined by the following equation: Brout = (101/81) Brin
Brin: Input clock frequency A frame signal processing method characterized by the following.
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