Способ передачи данных по цепи объединительной панели при мультиплексировании с временным разделением и мостовой соединитель
Изобретение относится к технологии мультиплексирования с временным разделением (МВР), в частности к способу передачи данных при МВР по объединительной цепи и применяемому в нем мостовому соединителю МВР. Сущность изобретения состоит в том, что оно содержит установку высокоскоростной последовательной линии на объединительной панели для соединения центральной сетевой коммутационной панели и служебных панелей; мультиплексирование или чередование данных МВР на стороне передачи и последующую передачу в режиме пакетной передачи по высокоскоростной последовательной линии на объединительной панели; на стороне приема последовательный прием указанных данных и демультиплексирование или обращенное чередование их в множество каналов МВР. Мостовой соединитель МВР содержит высокоскоростную последовательную адаптивную схему передачи МВР, высокоскоростную последовательную адаптивную схему приема МВР и схему управления тактовой частотой. Технический результат состоит в повышении возможностей по передаче данных по объединительной панели и снижает требования к синхронизации тактовой частоты, что позволяет существенно повысить надежность системы. 2 н.и 13 з.п. ф-лы, 14 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в общем, относится к технологии мультиплексирования с временным разделением (МВР), в частности к способу передачи данных при МВР по объединительной панели и применяемому в нем мостовому соединителю МВР.
Уровень техники
Для снижения уровня дифференциального сигнала, повышения защищенности от шумов и скорости передачи данных требуется повышать пропускную способность канала передачи информации. Традиционная централизованная структура переключения при МВР показана на фиг.1, где каждая служебная панель имеет общую шину 12 МВР, и центральная сетевая коммутационная панель распределяет тактовую частоту для передачи данных по цепи объединительной панели на каждую служебную панель в режиме двухточечной линии передачи или режиме передачи данных по шине.
Предположим, что длительность высокого уровня тактового импульса равна t, передачу данных осуществляют на переднем фронте импульсов тактовой частоты, а их выборку производят на заднем фронте импульса тактовой частоты, тогда различие временных последовательностей при традиционной передаче синхронных данных по объединительной панели показано на фиг.2, где фазы сигнала синхронизации фрейма и тактовой частоты не совпадают. Как показано на фиг.2, сигнал синхронизации фрейма, передаваемый между центральной сетевой коммутационной панелью и служебными панелями, имеет задержку t0 времени, то же касается тактовой частоты между центральной сетевой коммутационной панелью и служебными панелями, тогда время передачи данных от центральной сетевой коммутационной панели на служебные панели составляет t2=t+t0, и время передачи данных от служебных панелей на центральную сетевую коммутационную панель равно только t1=t-t0. Очевидно, что время передачи является при этом асимметричным, в результате чего при очень высокой частоте передачи надежность системы существенно снижается, что означает ограничение для дополнительного увеличения возможностей системы. Поэтому синхронизация тактовой частоты представляет собой узкое место при традиционной передаче данных по шине объединительной панели при условии жесткой синхронизации.
Так как расстояние и распределенные параметры между различными гнездами объединительной панели различны, временная задержка для различных гнезд будет различной. Режим передачи сигнала по объединительной шине обладает следующими недостатками: большая площадь, большое расстояние, множество гнезд, плотное расположение выводов, значительные шумы от переключений и электромагнитные наводки (ЭМН(EMI)) и т.д., когда не используется адекватное средство для решения этих проблем, происходит существенное отражение сигнала и возникают взаимные помехи, которые приводят к искажению сигнала. В этом случае скорость передачи ограничивают на определенном уровне надежности системы.
Для увеличения возможностей по передаче по цепи объединительной панели используют фундаментальный способ, состоящий в увеличении количества передаваемых сигналов, но за это приходится платить сложностью системы, что, в свою очередь, ведет к потере надежности и производительности работы, и поэтому количество передаваемых сигналов ограничено.
В частности, недостатки традиционной передачи данных при МВР по шине объединительной панели состоят в следующем:
1) необходима жесткая синхронизация, то есть требуется обеспечить как можно более строгое совмещение фаз между сигналом фрейма и сигналом тактовой частоты;
2) присутствуют недостатки режима передачи сигнала по шине: большая площадь, большие расстояния, множество гнезд, высокая плотность выводов, существенный уровень шумов от переключений и электромагнитных наводок (ЭМН) и т.д. Жесткая синхронизация является трудноосуществимой. Скорость передачи данных существенно ограничена для обеспечения надежности системы;
3) независимо от того, распределяется ли сигнал синхронизации в двухточечном режиме или в режиме передачи по шине, ввиду того что расстояние и распределенные параметры между различными гнездами различны, временная задержка будет различной;
4) для повышения возможностей по передаче данных по цепи объединительной панели используют фундаментальный способ увеличения количества передаваемых сигналов, но это приводит к увеличению сложности системы и ведет к потере надежности и производительности при работе, и поэтому количество передаваемых сигналов ограничено.
Сущность изобретения
С учетом вышеуказанного, настоящее изобретение направлено на способ многопутевой передачи данных при МВР на основе объединительной панели и ее мостового соединителя для снижения требований по синхронизации тактовой частоты, повышения скорости передачи данных в цепи объединительной панели и возможностей по переключению, а также для повышения качества и надежности передачи данных.
Способ многопутевой передачи данных при МВР по цепи объединительной панели содержит:
A) использование высокоскоростной последовательной линии на объединительной панели для соединения центральной сетевой коммутационной панели с каждой служебной панелью;
B) многопутевые данные МВР мультиплексируют или производят их чередование на стороне передачи и затем передают пакетами в указанную высокоскоростную последовательную линию на объединительной панели; на стороне приема осуществляют последовательный прием данных и их демультиплексирование для каждого прохода при МВР.
В соответствии с этим способом, этап В включает: на стороне передачи многопутевые данные МВР мультиплексируют или выполняют их чередование, используя фрейм как один модуль, и затем передают их в пакетном режиме в указанную высокоскоростную последовательную линию на объединительной панели; на стороне приема данные, принимаемые по высокоскоростной последовательной линии, демультиплексируют или выполняют операцию обращенного чередования для каждого канала МВР, с использованием фрейма в качестве одного модуля; причем при указанных последовательных передаче и приеме данных период тактовой частоты МВР используют как период выборки.
В соответствии с этим способом, этап В включает: на стороне передачи многопутевые данные МВР мультиплексируют или выполняют их чередование, с использованием временного интервала в качестве модуля, и затем передают их в пакетном режиме в указанную высокоскоростную последовательную линию на объединительной панели; на стороне приема данные, принимаемые по высокоскоростной последовательной линии, демультиплексируют или выполняют операцию обращенного чередования для каждого канала МВР, с использованием временного интервала в качестве модуля; причем при указанной последовательной передаче и приеме данных период тактовой частоты МВР используют как период выборки.
В соответствии с этим способом, этап В включает: на стороне передачи многопутевые данные МВР мультиплексируют или выполняют их чередование, с использованием одного бита в качестве модуля, и затем передают их в пакетном режиме в указанную высокоскоростную последовательную линию на объединительной панели; на стороне приема данные, принимаемые по высокоскоростной последовательной линии, демультиплексируют или выполняют операцию обращенного чередования для каждого канала МВР, с использованием одного бита в качестве модуля; причем при указанной последовательной передаче и приеме данных используют кратное n число периодов тактовой частоты МВР в качестве периода выборки, где n представляет собой целое число больше нуля.
Указанные выше мультиплексирование и чередование многопутевых данных при МВР также можно выполнять с помощью высокоскоростного последовательного драйвера, который выполняет преобразование данные из параллельных-в-последовательные и затем передает их по высокоскоростной последовательной линии на объединительной панели на стороне передачи; на стороне приема высокоскоростной последовательный драйвер осуществляет синхронный прием данных и выполняет преобразование данных выборки из последовательных-в-параллельные для каждого канала МВР в соответствии с синхронизацией фрейма МВР.
В соответствии с этим способом, указанный сигнал синхронизации фрейма МВР и сигнал тактовой частоты на стороне приема могут быть распределены в двухточечном режиме передачи или в режиме передачи по шине.
Способ выполнения указанного мостового соединителя МВР включает следующие действия:
высокоскоростная последовательная адаптивная схема передачи МВР, в которую поступает сигнал данных из схемы переключения МВР на ее конце приема и которая подключена к высокоскоростной последовательной линии на объединительной панели на ее конце передачи, принимает многопутевые данные МВР из схемы переключения МВР, и после мультиплексирования или чередования, а также адаптации, передает их в высокоскоростную последовательную линию на объединительной панели;
высокоскоростная последовательная адаптивная схема приема МВР, которая соединена с высокоскоростной последовательной линией на ее конце приема и с линией данных схемы переключения МВР на ее конце передачи, принимает последовательность последовательных данных, передаваемых из высокоскоростной последовательной линии, и после адаптации и демультиплексирования или выполнения обращенного чередования передает их в схему переключения МВР;
и схема управления тактовой частотой, которая соединена с сигналом тактовой частоты и сигналом синхронизации схемы переключения МВР, обеспечивает подачу сигнала тактовой частоты и сигнала синхронизации.
При использовании мостового соединителя МВР, в соответствии с настоящим изобретением, указанная высокоскоростная последовательная адаптивная схема передачи дополнительно содержит: интерфейс приема МВР, на который поступает сигнал данных из схемы переключения МВР, предназначенный для приема многопутевых данных МВР; схему накопления-и-передачи, которая преобразует принятые многопутевые данные МВР в последовательные данные, передаваемые по одной линии; высокоскоростной последовательный интерфейс передачи, который соединен с высокоскоростной последовательной линией на объединительной панели и который обеспечивает адаптацию и передачу последовательных данных в высокоскоростную последовательную линию; причем указанная высокоскоростная последовательная адаптивная схема приема дополнительно содержит: высокоскоростной последовательный интерфейс приема, который подключен к высокоскоростной последовательной линии на объединительной панели, предназначенный для приема последовательных данных из высокоскоростной последовательной линии; схему накопления-и-передачи, которая преобразует принятые последовательные данные в многопутевые данные МВР; и интерфейс передачи МВР, который соединен со схемой переключения МВР, предназначенный для передачи данных МВР в схему переключения МВР.
При использовании мостового соединителя МВР, в соответствии с настоящим изобретением, указанная высокоскоростная последовательная адаптивная схема передачи дополнительно содержит: интерфейс приема МВР, на который поступает сигнал данных из схемы переключения МВР, предназначенный для приема многопутевых данных МВР; схему преобразования данных из параллельных-в-последовательные, которая преобразует принятые многопутевые данные МВР в последовательные данные, передаваемые по одной линии; высокоскоростной последовательный интерфейс передачи, который соединен с высокоскоростной последовательной линией на объединительной панели и который обеспечивает адаптацию и передачу последовательных данных в высокоскоростную последовательную линию; причем указанная высокоскоростная последовательная адаптивная схема приема дополнительно содержит: высокоскоростной последовательный интерфейс приема, который подключен к высокоскоростной последовательной линии на объединительной панели, предназначенный для приема последовательных данных из высокоскоростной последовательной линии; схему преобразователя данных из последовательных-в-параллельные, которая преобразует принятые последовательные данные в многопутевые данные МВР; и интерфейс передачи МВР, который соединен со схемой переключения МВР, предназначенный для передачи данных МВР в схему переключения МВР.
Указанная высокоскоростная последовательная адаптивная схема передачи дополнительно содержит схему множественной тактовой частоты, которая формирует сигнал множественной тактовой частоты, который используют как тактовую частоту для высокоскоростной последовательной передачи данных; в указанной высокоскоростной последовательной адаптивной схеме приема дополнительно используют множественную частоту тактового сигнала в качестве тактовой частоты для высокоскоростного приема последовательных данных.
Кроме того, высокоскоростная последовательная адаптивная схема приема может также включать схему накопления-и-передачи; и тогда высокоскоростная последовательная адаптивная схема передачи содержит схему множественной тактовой частоты, которая формирует сигнал множественной тактовой частоты схемы переключения МВР, используемый в качестве сигнала тактовой частоты для передачи высокоскоростных последовательных данных.
Указанная высокоскоростная последовательная линия включает линию нисходящей передачи от центральной сетевой коммутационной панели к служебным панелям и линию восходящей передачи от служебных панелей к центральной сетевой коммутационной панели.
Указанная высокоскоростная последовательная линия содержит линию передачи данных МВР, линию приема данных МВР, линию синхронизации фрейма МВР и линию тактовой частоты.
В настоящем изобретении высокоскоростная последовательная линия на объединительной панели используется для соединения центральной сетевой коммутационной панели с каждой служебной панелью и для мультиплексирования или чередования/демультиплексирования или выполнения обращенного чередования многопутевых данных МВР для передачи их в пакетном режиме; таким образом, скорость передачи и возможности по переключению на объединительной панели существенно увеличиваются, и одновременно снижается требование к точности совмещения фазы тактовой частоты при передаче, и обеспечивается экономия сигналов в объединительной панели; кроме того, благодаря использованию режима дифференциальной передачи, взаимные шумовые помехи и ЭМН снижаются. Следовательно, существенно повышается качество передачи данных и надежность системы.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показана схема традиционной структуры концентрированного переключения МВР.
На фиг.2 показан график временной задержки при традиционном концентрированном распределении тактовой частоты МВР.
На фиг.3 показана схема концентрированного переключения МВР с высокоскоростной последовательной линией.
На фиг.4 показана схема переключения МВР с использованием мостового соединителя МВР.
На фиг.5 показан вариант выполнения мостового соединителя МВР.
На фиг.6 показана схема соединения между центральной сетевой коммутационной панелью и служебными панелями для варианта выполнения, представленного на фиг.5.
На фиг.7 показана схема временной последовательности для многопутевой передачи данных при использовании фрейма в качестве модуля.
На фиг.8 показана схема временной последовательности для многопутевой передачи данных при использовании временного интервала в качестве модуля.
На фиг.9 показана схема высокоскоростного последовательного драйвера.
На фиг.10 показана схема соединения между центральной сетевой коммутационной панелью и служебными панелями для варианта выполнения, изображенного на фиг.9.
На фиг.11 показан график временной последовательности при многопутевой передаче данных с использованием синхронного мультиплексирования/демультиплексирования.
На фиг.12 показана схема соединения между центральной сетевой коммутационной панелью и служебными панелями с использованием синхронной передачи и накопления-и-передачи для многопутевой передачи данных.
На фиг.13 показана схема соединения между центральной сетевой коммутационной панелью и служебными панелями при использовании синхронной передачи и накопления-и-передачи для многопутевой передачи данных и при добавлении схемы удвоения тактовой частоты.
На фиг.14 изображен график временной последовательности при использовании синхронной передачи и накопления-и-передачи для многопутевой передачи данных.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение будет более подробно описано ниже со ссылкой на чертежи.
На фиг.3 показана схема, в соответствии с настоящим изобретением, концентрированного переключения МВР с высокоскоростной последовательной линией. Схема 101 формирования тактовой частоты центральной сетевой коммутационной панели 10 формирует сигнал синхронизации и сигнал тактовой частоты, которые могут распределяться на служебные панели 11 в режиме двухточечной передачи или в режиме передачи по шине. Между схемой 102 переключателя МВР и служебными панелями 11 включена высокоскоростная последовательная линия 13 для передачи данных в двухточечном режиме.
На фиг.4 показана структура переключения МВР с мостовым соединителем МВР в соответствии с настоящим изобретением. Все сигналы данных, тактовой частоты и синхронизации схемы 102 переключателя МВР соединены с мостовым соединителем 14 МВР. После мультиплексирования/демультиплексирования данные МВР со схемы переключателя МВР передают по мостовому соединителю 14 МВР в высокоскоростную последовательную линию 13 на объединительной панели.
Мостовой соединитель 14 МВР включает: высокоскоростную последовательную адаптивную схему передачи МВР, на которую поступает сигнал данных со схемы переключения МВР на одном конце и которая подключена к высокоскоростной последовательной линии на объединительной панели на другом конце, которая принимает многопутевые данные МВР, передаваемые схемой переключения МВР, и передает их в высокоскоростные последовательные линии после мультиплексирования или чередования и адаптации; высокоскоростную последовательную адаптивную схему приема, соединенную с высокоскоростными последовательными линиями на одном конце, на которую поступает сигнал данных от схемы переключения МВР на другом конце, которая принимает последовательные данные, передаваемые высокоскоростной последовательной линией, и передает их в схему переключения МВР после адаптации и демультиплексирования или обращенного чередования; и схему управления тактовой частотой, на которую поступают сигналы тактовой частоты и синхронизации со схемы переключения МВР, которая генерирует сигналы тактовой частоты и синхронизации.
На фиг.5 показан вариант выполнения мостового соединителя 14 при МВР. Высокоскоростная последовательная адаптивная схема передачи МВР включает: интерфейс 141 приема МВР, на который поступает сигнал данных со схемы переключения МВР, предназначенный для приема многопутевых данных МВР; схему 142 накопления-и-передачи, которая преобразует принятые многопутевые данные МВР в однопроходные последовательные данные; и высокоскоростной последовательный интерфейс 143 передачи, который соединен с высокоскоростной последовательной линией 13 на объединительной панели, предназначенный для обеспечения адаптации последовательных данных и передачи их в высокоскоростную последовательную линию. Высокоскоростная последовательная адаптивная схема приема включает: высокоскоростной последовательный интерфейс 144, который соединен с высокоскоростной последовательной линией 13 и предназначен для приема высокоскоростных последовательных данных; схему 145 накопления-и-передачи, которая преобразует принятые последовательные данные в многопутевые данные МВР; и интерфейс 146 передачи МВР, соединенный со схемой переключения МВР, предназначенный для передачи многопутевых данных МВР.
На схему 140 управления тактовой частотой поступают сигналы тактовой частоты и синхронизации со схемы переключения МВР, на ее выходе формируются сигналы тактовой частоты высокоскоростной последовательной адаптивной схемы передачи МВР и высокоскоростной последовательной адаптивной схемы приема МВР.
На фиг.6 показана блок-схема центральной сетевой коммутационной панели и панели обслуживания для варианта выполнения, показанного на фиг.5. На фиг.7 показан график временной последовательности для многопутевой передачи данных для варианта использования фрейма в качестве модуля. Центральная сетевая коммутационная панель формирует магистральные (HW) сигналы синхронизации и тактовой частоты для каждой служебной панели, при этом передача данных осуществляется на переднем фронте импульсов тактовой частоты, и их выборка обеспечивается на заднем фронте импульсов тактовой частоты. На фиг.7 можно видеть, что в случае, когда гарантирован период времени Т, надежность передачи данных также гарантирована, и при этом она не чувствительна к задержке импульсов тактовой частоты. Таким образом, когда качество передачи тактовой частоты удовлетворяет требованиям системы, распределение тактовой частоты может быть выполнено в режиме двухточечной передачи или в режиме передачи по шине.
Предположим, что ширина полосы пропускания высокоскоростной последовательной линии обеспечивает скорость передачи данных 200 Мбит/с, тогда, при комбинировании шести сигналов данных, так что каждый из них занимает 32 Мбита, будет занята ширина полосы пропускания, обеспечивающая скорость передачи данных 6×32=192 Мбит/с. Таким образом, обеспечивается достаточная избыточность для увеличения потока передаваемых данных каждой служебной панели при использовании для передачи высокоскоростной последовательной линии.
На фиг.7 фреймы обозначены как Fri (i=1, 2, 3...). они занимают в n раз больше обычного периода МВР фрейма, и при этом частота фрейма может составлять 8к, то есть фрейм 8к, где n представляет собой целое число большее нуля; например период фрейма 8к равен 125 мкс, период фрейма Fri может составлять 125 мкс, 250 мкс или 375 мкс и т.д. в зависимости от конструкции системы. Процедура передачи данных по высокоскоростной последовательной линии, изображенной на фиг.7, выполняется следующим образом:
1) В течение первого фрейма, то есть FR1, высокоскоростная последовательная адаптивная схема передачи собирает все магистральные данные в фрейм FR1.
2) В течение второго фрейма, то есть FR2, высокоскоростная последовательная адаптивная схема передачи передает данные фрейма FR1 по высокоскоростной последовательной линии в высокоскоростную последовательную адаптивную схема приема.
3) В течение третьего фрейма, то есть FR3, высокоскоростная последовательная адаптивная схема приема выполняет демультиплексирование принятых данных FR1 и передает их в соответствующую магистраль. Данные FR1 передают в схему переключения МВР панели назначения.
На практике процедура передачи данных, описанная выше, представляет собой процедуру пакетной передачи при использовании фрейма в качестве одного модуля.
Недостаток высокоскоростной последовательной передачи данных с использованием фрейма в качестве модуля состоит в том, что при этом существует фиксированная временная задержка, равная двум фреймам. При использовании многофреймового мультиплексирования, то есть при использовании в качестве модуля n фреймов для каждой магистрали, или мультиплексирования с чередованием, то есть чередования данных множества магистралей в фреймах соответственно; временная задержка будет кратна n единичных мультиплексирований фрейма. Таким образом, этот подход работает теоретически, но является неприменимым при его выполнении.
На фиг.8 показан график временной последовательности при многопутевой передаче данных при использовании временного интервала в качестве модуля. Центральная коммутационная панель обеспечивает синхронизацию сигнала фрейма и сигнала тактовой частоты для магистрали каждой служебной панели; и передачу данных осуществляют на переднем фронте импульса тактовой частоты, а выборку данных проводят на заднем фронте импульса тактовой частоты. По фиг.8 можно видеть, что надежность передачи данных обеспечивается только при условии гарантирования периода времени Т по фиг.8; и при этом передача данных будет нечувствительной к задержке импульсов тактовой частоты. Следовательно, когда качество передачи тактовой частоты удовлетворяет системным требованиям, распределение тактовой частоты может быть выполнено в режиме двухточечной передачи данных или в режиме передачи по шине.
Предположим, что ширина полосы пропускания высокоскоростной последовательной линии обеспечивает скорость передачи данных 200 Мбит/с, это позволяет комбинировать пять сигналов данных по 32 Мбита каждый, так, что будет занята ширина полосы пропускания, обеспечивающая скорость передачи данных 5×32=160 Мбит/с. Таким образом, обеспечивается достаточная избыточность для увеличения потока передаваемых данных каждой служебной панели при использовании для передачи высокоскоростной последовательной линии.
На фиг.8 FRAIM обозначает фрейм, который представляет собой фрейм 8к и имеет период 125 мкс; TS обозначает временной интервал, который представляет собой целочисленное кратное обычного временного интервала МВР. Например, магистраль 2М имеет временной интервал, равный восьми периодам тактовой частоты, и TS может быть равен 16 периодам тактовой частоты или 24 периодам тактовой частоты и т.д. в зависимости от конструкции системы. Процедура передачи данных по высокоскоростной последовательной линии в соответствии с фиг.8 выполняется следующим образом:
1) В течение первого временного интервала, то есть TS1, высокоскоростная последовательная адаптивная схема передачи собирает все магистральные данные в TS1.
2) В течение второго временного интервала, то есть TS2, высокоскоростная последовательная адаптивная схема передачи передает по высокоскоростной последовательной линии данные TS1 в высокоскоростную последовательную адаптивную схему приема.
3) В течение третьего TS, то есть TS3, высокоскоростная последовательная адаптивная схема приема выполняет демультиплексирование принятых данных TS1 и передает их в соответствующую магистраль. Данные TS1 передают в схему переключения МВР на панели назначения.
В действительности, описанная выше процедура передачи данных представляет собой процедуру пакетной передачи данных с использованием временного интервала в качестве модуля.
Недостаток передачи данных при использовании временного интервала в качестве модуля состоит в том, что каждая передача вносит фиксированные временные задержки, равные двум временным интервалам, как показано на фиг.8. Поскольку данные проходят через центральную сетевую коммутационную панель дважды, получается фиксированная временная задержка, равная 4 временным интервалам, то есть 4×Tts, где Tts представляет период временного интервала. Поскольку поток данных имеет два сдвига временных интервалов, потоки данных на устройствах интерфейса передачи и приема панелей имеют различные фазы; таким образом, необходимо использовать схему регулирования фазы перед устройством интерфейса для обеспечения совпадения фаз.
При вышеуказанной многопутевой передаче данных МВР мультиплексирование/демультиплексирование выполняют в схеме накопления-и-передачи; оно также может быть выполнено с использованием схемы преобразования данных из параллельных-в-последовательные/последовательных-в-параллельные. На фиг.9 показан мостовой соединитель МВР, выполненный на основе высокоскоростных последовательных драйверов: последовательного передатчика DS92LV1021 (151) и последовательного приемника DS92LV1212 (152) производства компании National Semiconductor (NS).
На фиг.10 показана блок-схема центральной сетевой коммутационной панели и служебной панели для передачи данных, где мостовой соединитель МВР выполнен на высокоскоростных последовательных драйверах. На фиг.11 показан график временной последовательности для случая, когда при многопутевой передаче данных используют режим синхронного мультиплексирования/демультиплексирования. Распределение сигнала тактовой частоты может быть выполнено в режиме двухточечной передачи или в режиме передачи по шине, когда качество передачи сигналов тактовой частоты удовлетворяет требованию системы. Схема 101 тактовой частоты центральной сетевой коммутационной панели 10 обеспечивает передачу на каждую служебную панель синхронного сигнала магистрального фрейма и тактовой частоты магистрального сигнала, при этом передачу данных обеспечивают на переднем фронте, а выборку осуществляют на заднем фронте импульсов магистрального сигнала тактовой частоты. На фиг.10 и 11 можно видеть, что схема множественной частоты 16 генерирует магистральный сигнал множественной тактовой частоты, кратной n (где n представляет собой целое число, большее 0). На конце передачи высокоскоростной последовательный драйвер 15 выполняет выборку магистральных данных и передает их в высокоскоростную последовательную линию 13 на переднем фронте импульсов множественной тактовой частоты; и на конце приема система переключения МВР производит выборку данных, поступающих на выход высокоскоростного последовательного драйвера 15, на заднем фронте импульсов магистрального сигнала тактовой частоты.
На фиг.11 показан случай использования множества из трех магистральных сигналов тактовой частоты. На конце передачи, после периода t1, когда схема переключения МВР передает магистральные данные, высокоскоростной последовательный драйвер производит выборку данных на переднем фронте импульсов множественной тактовой частоты и передает их в высокоскоростную последовательную линию; и на конце приема схема переключения МВР выполняет выборку данных на заднем фронте импульсов магистральной тактовой частоты и длительность между ними составляет t2. Недостаток режима синхронного мультиплексирования/демультиплексирования состоит в том, что невозможно обеспечить полное использование большой емкости высокоскоростной последовательной линии. В настоящее время высокоскоростная последовательная линия в режиме двухточечной передачи может обеспечивать скорость передачи в несколько гигабит в секунду, но возможности передачи при МВР каждой высокоскоростной последовательной линии ограничены параллельным количеством высокоскоростного драйвера.
На фиг.12 показана блок-схема центральной сетевой коммутационной панели и служебных панелей для многопутевой передачи данных с синхронной передачей и при использовании схемы накопления-и-передачи; график временной последовательности для этого случая показан на фиг.14. Для этой схеме предположим, что тактовая частота МВР составляет 32 МГц, центральная панель 10 управления формирует сигнал синхронизации МВР и сигнал тактовой частоты МВР для каждой служебной панели 11; данные передают на переднем фронте и их выборку выполняют на заднем фронте импульсов тактовой частоты МВР.
На фиг.12 многопроходную передачу данных МВР выполняют параллельно высокоскоростному последовательному драйверу 15, то есть множество линий данных МВР соединены с параллельными линиями данных высокоскоростного последовательного драйвера 15; при этом тактовая частота высокоскоростного последовательного драйвера на конце передачи формируется схемой переключения МВР, и высокоскоростной последовательный драйвер на конце приема выводит сигнал тактовой частоты в схему переключения МВР. Схема переключения МВР позволяет распределять сигналы тактовой частоты в режиме двухточечной передачи или в режиме передачи по шине.
Предположим, что высокоскоростной последовательный драйвер содержит 10 параллельных линий данных, что его возможность по передаче составляет 3×10=320 Мбит/с, то есть он позволяет комбинировать 10 сигналов данных по 32 Мбита/с. При этом, при использовании высокоскоростной последовательной линии, обеспечивается достаточно большая избыточность для увеличения потока передаваемых данных каждой служебной панели.
На фиг.14 Fri (i=1, 2, 3...) обозначает фреймы, которые представляют собой фреймы 8к и имеют период 125 мкс. Процедура передачи данных по высокоскоростной последовательной линии, показанной на фиг.14, состоит в следующем:
1) В течение первого фрейма, то есть FR1, схема переключения МВР на конце передачи передает данные на переднем фронте тактовой частоты; и параллельные линии данных высокоскоростного последовательного драйвера осуществляет выборку данных на заднем фронте импульсов тактовой частоты и передают их в высокоскоростную последовательную линию. Высокоскоростная последовательная линия обеспечивает передачу 8×n битов за один период тактовой частоты и 8×n×4096 битов за период фрейма.
2) В течение второго фрейма, то есть FR2, высокоскоростной последовательный драйвер на конце приема синхронно принимает данные FR1 из высокоскоростной линии на заднем фронте импульсов тактовой частоты и синхронно передает их в схему 17 накопления-и-передачи на конце приема на заднем фронте импульсов тактовой частоты.
3) В течение третьего фрейма, то есть FR3, схема 17 накопления-и-передачи на конце приема передает принятые данные FR1 в схему переключения МВР на переднем фронте импульсов тактовой частоты строго в соответствии с требованием временной последовательности фрейма МВР, и схема переключения МВР выполняет выборку данных на заднем фронте импульсов.
Вышеописанные три этапа позволяют выполнять передачу данных при МВР для фрейма FR1. Эту процедуру повторяют для выполнения передачи данных для фреймов FR2, FR3...
На фиг.13 показана блок-схема центральной сетевой коммутационной панели и служебной панели для передачи данных с использованием схемы с синхронной передачей и схемы накопления-и-передачи, схемы 16 множественной тактовой частоты. Тактовая частота высокоскоростного последовательного драйвера может быть в n раз выше тактовой частоты схемы переключения МВР, где n представляет собой целое число, большее 0. Это сделано для того, чтобы обеспечить возможность более ранней выборки с помощью высокоскоростного последовательного драйвера на конце передачи данных МВР, но эта процедура не имеет смысла, увеличивает затраты и снижает надежность.
Недостаток такого режима синхронной передачи и режима накопления-и-передачи состоит в том, что при этом образуется фиксированная временная задержка, равная длительности двух фреймов, как показано на фиг.14. При использовании центральной сетевой коммутационной панели для выполнения концентрированного переключения при МВР вначале данные передают от служебной панели в центральную сетевую коммутационную панель, затем передают на панель интерфейса; при этом образуется фиксированная временная задержка, равная длительности четырех фреймов, то есть 4×Тfr, где Tfr представляет период одного фрейма. При использовании многофреймового мультиплексирования, то есть при использовании множества фреймов в качестве одного модуля для каждой магистрали, или мультиплексирования с чередованием, то есть при чередовании данных множества магистралей в фреймах, соответственно; временная задержка будет в n раз больше, чем при мультиплексировании одиночного фрейма. Таким образом, такой подход является неприемлемым с точки зрения технологии.
Вкратце, описанные выше четыре варианта выполнения можно сравнить по следующим позициям:
1) В аспекте емкости канала передачи данных режимы многопутевой передачи данных, в которых в качестве модуля используются фреймы или временной интервал, позволяют полностью использовать возможности высокоскоростного последовательного драйвера и обеспечивают наибольшую емкость, но при больших затратах; режим синхронной передачи и режим накопления-и-передачи позволяют полностью использовать возможности параллельных портов высокоскоростного последовательного драйвера и имеет среднюю емкость и уровень затрат; режим синхронного мультиплексирования/демультиплексирования имеет меньшую емкость и подразумевает незначительные затраты.
2) В аспекте временной последовательности режимы многопутевой передачи данных, при использовании в качестве модуля фреймов или временного интервала, как и режим синхронной передачи и режим накопления-и-передачи, являются не чувствительными к временной задержке, но режим синхронного мультиплексирования/демультиплексирования более чувствителен к задержке тактовой частоты.
Высокоскоростная последовательная линия, используемая в настоящем изобретении, включает не только линии передачи и приема, но также линии синхронного сигнала фрейма МВР и линии сигнала тактовой частоты. Сигналы, передаваемые по высокоскоростной последовательной линии, представляют собой дифференциальные сигналы.
В настоящем изобретении предложен способ передачи данных с использованием высокоскоростной последовательной линии на объединительной панели; и этот способ позволяет существенно увеличить возможности по передаче и ослабляет требование к синхронизации тактовой частоты; при использовании преимуществ высокоскоростной последовательной передачи сигналов обеспечивается возможность существенного повышения надежности системы. Этот способ имеет следующие преимущества:
1) Он не чувствителен к задержке импульсов тактовой частоты; при традиционной передаче данных МВР по объединительной панели задержка импульсов тактовой частоты вносит несимметричное доступное время передачи и поэтому приводит к проблеме низкой надежности системы. В настоящем изобретении вышеуказанные проблемы решены.
2) Он позволяет обеспечить большую емкость канала при передаче данных. Высокоскоростная последовательная линия позволяет обеспечить качественное изменение возможности передачи данных при МВР. В настоящее время высокоскоростная последовательная линия, работающая в режиме двухточечной передачи данных, позволяет обеспечить скорость передачи более одного гигабита в секунду, при этом каждая высокоскоростная линия позволяет передать данные МВР с полосой пропускания несколько Мбит/с.
3) Все высокоскоростные последовательные линии представляют собой дифференциальные линии, так что они имеют хорошее отношение подавления интерференции общего режима и лучшие характеристики ЭМН, которые позволяют гарантировать целостность данных при высокоскоростной передаче данных.
4) В настоящее время осуществляется переход систем передачи данных от узкополосных к широкополосным системам, и в широкополосных системах используются высокоскоростные последовательные линии на объединительной панели с более высокими возможностями при передаче пакетов данных, так что использование высокоскоростной последовательной линии на объединительной панели совпадает с тенденциями технического развития.
Выше был подробно описан способ передачи данных с использованием высокоскоростной последовательной линии, основанной на объединительной панели, но этот способ не ограничивается приведенными выше вариантами выполнения. Любые изменения или эквивалентные замены в пределах объема и сущности настоящего изобретения должны быть охвачены объемом прилагаемой формулы изобретения.
1. Способ многопутевой передачи данных МБР, основанный на объединительной панели, содержащий, по меньшей мере:
A) установку мостового соединителя на центральной сетевой коммуникационной панели и каждой служебной панели, использование высокоскоростной последовательной линии для соединения мостового соединителя, расположенного на центральной сетевой коммутационной панели, с мостовым соединителем на каждой панели обслуживания;
B) на стороне передачи мультиплексирование мостовым соединителем передающей стороны многопутевых данных МВР и последующую передачу в пакетном режиме по высокоскоростной последовательной линии;
на стороне приема последовательный прием мостовым соединителем принимающей стороны указанных данных МВР, передаваемых по высокоскоростной последовательной линии, и последующее демультиплексирование для получения данных МВР каждого пути.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап В) содержит
на стороне передачи мультиплексирование многопутевых фреймов данных МВР и последующую передачу в пакетном режиме по указанной высокоскоростной последовательной линии;
на стороне приема демультиплексирование фреймов данных, переданных с помощью высокоскоростной последовательной линии, для получения фреймов данных МВР каждого пути,
при этом указанную последовательную передачу и прием данных выполняют при использовании тактовой частоты МВР в качестве тактовой частоты выборки.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап В) содержит
на стороне передачи мультиплексирование многопутевых временных интервалов данных МВР и последующую передачу в пакетном режиме по указанной высокоскоростной последовательной линии;
на стороне приема демультиплексирование временных интервалов данных, переданных по высокоскоростной последовательной линии, для получения временных интервалов данных МВР каждого пути,
при этом последовательную передачу и прием указанных данных выполняют при использовании тактовой частоты МВР в качестве тактовой частоты выборки.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап В) содержит
на стороне передачи мультиплексирование многопутевых битов данных МВР и последующую передачу в пакетном режиме по указанной высокоскоростной последовательной линии;
на стороне приема демультиплексирование битов данных, переданных по высокоскоростной последовательной линии, для получения данных МВР каждого пути,
при этом последовательную передачу и прием указанных данных выполняют при использовании частоты, кратной n тактовым частотам МВР в качестве тактовой частоты выборки, где n представляет собой целое число, большее нуля.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, мостовой соединитель - высокоскоростной последовательный драйвер, а этап мультиплексирования многопутевых данных МВР содержит преобразование многопутевых данных МВР из параллельных в последовательные с помощью высокоскоростного последовательного драйвера и последующую передачу в указанную высокоскоростную последовательную линию;
на стороне приема с помощью указанного высокоскоростного последовательного драйвера, синхронно принимающего указанные данные, выполнение преобразования данных из последовательного в параллельное и последующую выборку каждого канала данных МВР в соответствии с сигналом синхронизации фрейма МВР.
6. Способ по любому из пп.2, 3, 4 или 5, отличающийся тем, что сигнал синхронизации фрейма МВР и сигнал тактовой частоты на стороне приема распределяют в режиме двухточечной передачи данных или в режиме передачи по шине.
7. Мостовой соединитель МВР, предназначенный для выполнения способа по п.1, содержащий, по меньшей мере:
высокоскоростную последовательную адаптивную схему передачи МВР, на которую поступает сигнал данных со схемы переключения МВР на ее конец приема и которая соединена с указанной высокоскоростной последовательной линией на ее конце передачи, принимающую многопутевые данные МВР от указанной схемы переключения МВР и передающую их в указанную высокоскоростную последовательную линию после мультиплексирования;
высокоскоростную последовательную адаптивную схему приема МВР, соединенную с указанной высокоскоростной последовательной линией на ее конце приема, и на которую поступают сигналы данных от указанной схемы переключения МВР на ее конце передачи, принимающую последовательные данные, передаваемые из высокоскоростной последовательной линии, и передающую их в указанную схему переключения МВР после адаптации и демультиплексирования;
и схему управления тактовой частотой, на которую поступает сигнал тактовой частоты и синхронизации от указанной схемы переключения МВР, предназначенной для генерирования сигнала тактовой частоты и синхронизации и последующей передачи сигнала тактовой частоты и синхронизации соответственно в высокоскоростную последовательную адаптивную схему передачи МВР и в высокоскоростную последовательную адаптивную схему приема МВР.
8. Мостовой соединитель МВР по п.7, отличающийся тем, что высокоскоростная последовательная адаптивная схема передачи содержит интерфейс приема МВР, на который поступает сигнал данных от указанной схемы переключения МВР и которая принимает многопутевые данные МВР, передаваемые схемой переключения МВР; схему накопления и передачи, преобразующую указанные принятые многопутевые данные МВР в однопроходные последовательные данные; высокоскоростной последовательный интерфейс передачи, соединенный с указанной высокоскоростной последовательной линией на объединительной панели, передающий последовательные данные в указанную высокоскоростную последовательную линию после адаптации;
в котором высокоскоростная последовательная адаптивная схема приема дополнительно содержит высокоскоростной последовательный интерфейс приема, соединенный с указанной высокоскоростной последовательной линией на объединительной панели, принимающий последовательные данные, передаваемые высокоскоростной последовательной линией; схему накопления и передачи, преобразующую принятые последовательные данные в многопутевые данные МВР; и интерфейс передачи МВР, соединенный с указанной схемой переключения МВР, выполняющий передачу многопутевых данных МВР в указанную схему переключения МВР.
9. Мостовой соединитель МВР по п.7, отличающийся тем, что высокоскоростная последовательная адаптивная схема передачи включает интерфейс приема МВР, на который поступает сигнал данных от указанной схемы переключения МВР, принимающий многопутевые данные МВР, передаваемые схемой переключения МВР; схему преобразования данных из параллельных в последовательные, преобразующую указанные принятые многопутевые данные МВР в однопроходные последовательные данные; высокоскоростной последовательный интерфейс передачи, соединенный с указанной высокоскоростной последовательной линией на объединительной панели, передающий указанные последовательные данные в указанную высокоскоростную последовательную линию после адаптации;
в котором высокоскоростная последовательная адаптивная схема приема дополнительно содержит высокоскоростной последовательный интерфейс приема, соединенный с указанной высокоскоростной последовательной линией на объединительной панели, принимающей последовательные данные, передаваемые по высокоскоростной последовательной линии; схему преобразования данных из последовательных в параллельные, преобразующую принятые последовательные данные в многопутевые данные МВР; и интерфейс передачи МВР, соединенный с указанной схемой переключения МВР, передающий данные МВР в указанную схему переключения МВР.
10. Мостовой соединитель МВР по п.7, отличающийся тем, что высокоскоростная последовательная адаптивная схема передачи представляет собой высокоскоростной последовательный драйвер, в котором высокоскоростная последовательная адаптивная схема приема представляет собой высокоскоростной последовательный драйвер.
11. Мостовой соединитель МВР по п.10, отличающийся тем, что высокоскоростная последовательная адаптивная схема передачи дополнительно содержит схему множественной тактовой частоты, выполняющую перемножение указанного сигнала тактовой частоты схемы переключения МВР и формирующую множественную частоту, используемую в качестве сигнала тактовой частоты, используемую при высокоскоростной последовательной передаче данных для высокоскоростного последовательного драйвера в высокоскоростной последовательной адаптивной схеме передачи;
где высокоскоростная последовательная адаптивная схема приема дополнительно содержит схему множественной тактовой частоты, выполняющую перемножение указанного сигнала тактовой частоты схемы переключения МВР и формирующую множественную частоту, используемую в качестве сигнала тактовой частоты при высокоскоростном последовательном приеме данных для высокоскоростного последовательного драйвера в высокоскоростной последовательной адаптивной схеме приема.
12. Мостовой соединитель МВР по п.10, отличающийся тем, что высокоскоростная последовательная адаптивная схема приема дополнительно содержит схему накопления и передачи, соединенную с указанным высокоскоростным последовательным драйвером.
13. Мостовой соединитель МВР по п.12, отличающийся тем, что высокоскоростная последовательная адаптивная схема передачи дополнительно содержит схему множественной тактовой частоты, перемножающую указанный сигнал тактовой частоты схемы переключения МВР и формирующую множественную частоту, используемую как сигнал тактовой частоты при высокоскоростной последовательной передаче данных для высокоскоростного последовательного драйвера.
14. Мостовой соединитель МВР по п.7, отличающийся тем, что указанная высокоскоростная последовательная линия содержит линию нисходящей передачи от указанной центральной сетевой коммутационной панели к служебным панелям и линию восходящей передачи от служебных панелей на указанную центральную сетевую коммутационную панель.
15. Мостовой соединитель МВР по п.7 или 12, отличающийся тем, что указанная высокоскоростная последовательная линия содержит линию передачи данных МВР, линию приема данных МВР, линию синхронизации фрейма МВР и линию тактовой частоты.
