本申請(qǐng)要求2013年10月4日遞交的題為“128GFCP Architecture”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/886750和2013年11月26日遞交的題為“128GFC Speed Negotiation Topics”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/909042的按照35U.S.C.§119(e)的優(yōu)先權(quán)，上述申請(qǐng)均通過(guò)引用合并于此。

本申請(qǐng)與2014年6月18日遞交的題為“128 Gigabit Fibre Channel Physical Architecture”的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)14/308143相關(guān)，該申請(qǐng)通過(guò)引用合并于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高速聯(lián)網(wǎng)的物理層。

背景技術(shù)：

網(wǎng)絡(luò)鏈路的速度日益增加?，F(xiàn)在可獲得40和100千兆比特/秒(Gbps)的以太網(wǎng)速度，然而要以非常高的代價(jià)。可獲得16Gbps的光纖通道(FC)速度，并且32Gbps設(shè)備在開(kāi)發(fā)中。為了繼續(xù)廣泛使用光纖通道，必須開(kāi)發(fā)下一代速度128Gbps。因此，期望的是使光纖通道發(fā)展到下一代速度，但是仍然提供操作的靈活性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

按照本發(fā)明的實(shí)施例，增強(qiáng)FC端口狀態(tài)機(jī)，以判定4路或4通路收發(fā)器的各個(gè)通路是否被配置成通過(guò)作為并行通路進(jìn)行操作來(lái)按128Gbps模式操作。如果是，并且如果所有的端口都是32Gbps端口并且通過(guò)訓(xùn)練，如果這樣配置，那么4個(gè)通路可被組合以形成128Gbps鏈路。如果端口被配置用于僅128Gbps操作，并且至少一個(gè)通路未對(duì)32Gbps進(jìn)行協(xié)商或者訓(xùn)練失敗，如果這樣配置，那么不啟動(dòng)端口或鏈路，并且任何通路都不被啟動(dòng)。如果端口或通路被配置成進(jìn)行128Gbps或獨(dú)立操作，并且至少一個(gè)通路不能按128Gbps操作，那么端口或通路按協(xié)商的速度獨(dú)立操作。如果通路被配置用于僅獨(dú)立操作而非并行通路操作，那么收發(fā)器形成如由端口協(xié)商的獨(dú)立鏈路。優(yōu)選地通過(guò)利用在速度協(xié)商期間使用的字段中的原先預(yù)留的比特來(lái)指示并行通路操作。

在其它實(shí)施例中，并行地配置并適當(dāng)?shù)剡B接到交換機(jī)設(shè)備內(nèi)的交換芯片的4個(gè)單獨(dú)的32Gbps收發(fā)器而不是單獨(dú)的鏈路收發(fā)器可用來(lái)形成128Gbps鏈路，所述交換機(jī)設(shè)備是這樣的，使得交換芯片可以為了適當(dāng)?shù)臈l帶化(striping)等組合所述4個(gè)收發(fā)器。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明具有當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)根據(jù)本發(fā)明的以下詳細(xì)說(shuō)明和附加的權(quán)利要求將更容易明白的其它優(yōu)點(diǎn)和特征，在附圖中：

圖1是按照本發(fā)明的光纖通道交換機(jī)的方框圖。

圖2是按照本發(fā)明的光纖通道交換機(jī)的正視圖。

圖3是按照本發(fā)明的兩個(gè)互連的收發(fā)器的方框圖。

圖4是圖3的方框圖的更詳細(xì)版本。

圖5是圖4的替代實(shí)施例的方框圖。

圖6是圖4的替代實(shí)施例的方框圖。

圖7是圖3的替代實(shí)施例的方框圖。

圖8是按照現(xiàn)有技術(shù)的端口狀態(tài)機(jī)。

圖9是按照本發(fā)明的端口狀態(tài)機(jī)。

圖10是按照本發(fā)明的用于確定128Gbps操作的狀態(tài)機(jī)。

圖11是圖示按照本發(fā)明的發(fā)送器訓(xùn)練信號(hào)控制字段的表格。

圖12是按照本發(fā)明的利用4路收發(fā)器和4個(gè)單獨(dú)的收發(fā)器的替代實(shí)施例的方框圖。

圖13是按照本發(fā)明的在每個(gè)交換機(jī)中利用4個(gè)單獨(dú)的收發(fā)器的替代實(shí)施例的方框圖。

具體實(shí)施方式

圖1是按照本發(fā)明的示例性128Gbps光纖通道(FC)交換機(jī)198的方框圖?？刂铺幚砥?90連接到交換機(jī)ASIC 195。交換機(jī)ASIC 195連接到端口182。通常，控制處理器190配置交換機(jī)ASIC 195，并處理更高級(jí)別的交換機(jī)操作，比如名稱服務(wù)器、路由表設(shè)置等。交換機(jī)ASIC 195處理一般的高速內(nèi)聯(lián)(inline)操作或帶內(nèi)操作，比如交換、路由和幀變換?？刂铺幚砥?90連接到保持用于更高級(jí)別的交換機(jī)操作的軟件和程序的閃速存儲(chǔ)器165等；控制處理器190連接到用于工作存儲(chǔ)器(比如名稱服務(wù)器和路由表)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)170；并且控制處理器190連接到用于帶外管理的以太網(wǎng)PHY 185和串行接口175。

交換機(jī)ASIC 195具有4個(gè)基本模塊：端口模塊135、幀數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)130、控制子系統(tǒng)125和系統(tǒng)接口140。端口模塊135進(jìn)行最低級(jí)別的分組發(fā)送和接收。通常，從端口182接收幀，并且將幀提供給幀數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)130。此外，從幀數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)130接收幀，并且將幀提供給端口182。幀數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)130包括與端口模塊135接口連接的一組發(fā)送/接收FIFO 132，以及儲(chǔ)存接收的幀和待發(fā)送的幀的幀存儲(chǔ)器134。幀數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)130把每個(gè)幀的初始部分(一般是FCP幀的幀頭和有效負(fù)載報(bào)頭)提供給控制子系統(tǒng)125?？刂谱酉到y(tǒng)125具有變換塊126、路由器塊127、過(guò)濾器塊128和排隊(duì)塊129。變換塊126檢查幀頭，并進(jìn)行任何必需的地址變換?？梢源嬖谧儞Q塊126的各種實(shí)施例，在美國(guó)專利No.7752361和美國(guó)專利No.7120728中提供了變換操作的例子，這兩個(gè)專利都通過(guò)引用整體合并于此。這些例子還提供操作的控制/數(shù)據(jù)路徑分割的例子。路由器塊127檢查幀頭，并為幀選擇期望的輸出端口。過(guò)濾器塊128檢查幀頭，并且在一些情況下檢查有效負(fù)載報(bào)頭，以判定該幀是否應(yīng)被發(fā)送。排隊(duì)塊129基于各種因素(包括服務(wù)的質(zhì)量、優(yōu)先級(jí)等)調(diào)度幀以用于發(fā)送。

每個(gè)端口模塊135包括一系列子模塊。FIFO接口子模塊150向FIFO132提供接口。MAC子模塊152連接到FIFO接口150。按照本發(fā)明的組合的PCS/FEC子模塊154連接到MAC子模塊152。PMA/PMD子模塊156連接到PCS/FEC子模塊154和相應(yīng)的端口182。

這是示例性的體系結(jié)構(gòu)，并且存在對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的眾多其它體系結(jié)構(gòu)。

圖2是48端口光纖通道交換機(jī)200的正視圖。該視圖指示存在兩組4路(4-通道)小型可插拔(QSFP)28Gbps收發(fā)器202A-D和202E-H。在中央是16個(gè)小型可插拔(SFP+)16Gbps收發(fā)器204A-P。每個(gè)QSFP 28收發(fā)器能夠按照如在通過(guò)引用合并于此的FC-PI-6,Rev.1.00(2013年4月26日)中定義的32Gbps光纖通道標(biāo)準(zhǔn)操作，使得在QSFP 28收發(fā)器中提供4個(gè)32Gbps端口。

按照本發(fā)明，這4個(gè)32Gbps端口可被組合以形成128Gbps端口或鏈路，如在題為“128Gigabit Fibre Channel Physical Architecture”的相關(guān)的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)14/308143中所述的。然而，這4個(gè)通路不能被簡(jiǎn)單地并行放置并具有可靠的、能共同操作的128Gbps FC操作。

如以下更詳細(xì)地描述的，按照本發(fā)明的實(shí)施例協(xié)商128Gbps操作。

在按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，可按3個(gè)狀態(tài)之一來(lái)配置每個(gè)端口或通路，即僅128Gbps操作、無(wú)并行通路或僅獨(dú)立操作、以及這兩種變型中的任意一個(gè)。

圖3圖示最簡(jiǎn)單的變型，其中2個(gè)128Gbps QSFP 28收發(fā)器302和304與4個(gè)并行通路直接連接。圖4提供關(guān)于圖3的收發(fā)器302和304的實(shí)際連接的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。按照QSFP 28收發(fā)器的約定，通路1-4被定義成從外部邊緣開(kāi)始并且向內(nèi)前進(jìn)。如此，QSFP 28收發(fā)器302的發(fā)送通路1連接到QSFP 28收發(fā)器304的接收通路1，QSFP 28收發(fā)器302的發(fā)送通路2連接到QSFP 28收發(fā)器304的接收通路2，等等。如果端口被正確配置，那么圖3和圖4的實(shí)施例可以按128Gbps操作。

圖5圖示包括插線面板500的圖4的實(shí)施例。插線面板500的使用增加連接FC端口時(shí)的增大的靈活性，但是也允許引入不適當(dāng)?shù)木€纜的情況。圖5圖示其中QSFP 28收發(fā)器304的發(fā)送通路1連接到QSFP 28收發(fā)器302的接收通路2，并且QSFP 28收發(fā)器304的發(fā)送通路2連接到QSFP 28收發(fā)器302的接收通路1的情況。由于128Gbps FC的通路性質(zhì)，如果相同收發(fā)器中的通路交叉，那么接收器可重排通路，并且解決插線錯(cuò)誤，假定通路在其他方面都滿足按照本發(fā)明的約定。

圖6圖示4個(gè)QSFP 28收發(fā)器602-608和插線面板600。在圖示的情形下，對(duì)于128Gbps操作，通路被極不適當(dāng)?shù)嘏渲?，并且?shí)際上不會(huì)按128Gbps操作。QSFP 28收發(fā)器602的兩個(gè)通路被連接到QSFP 28收發(fā)器604，并且兩個(gè)通路被連接到QSFP 28收發(fā)器608。QSFP 28收發(fā)器604的另兩個(gè)通路被連接到QSFP 28收發(fā)器606。QSFP 28收發(fā)器606和608的剩余兩個(gè)通路被連接在一起。由于如在題為“128 Gigabit Fibre Channel Physical Architecture”的相關(guān)美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)14/308143申請(qǐng)中所述的128Gbps中的通路的條帶化，CRC錯(cuò)誤將產(chǎn)生，并且不能形成128Gbps。不過(guò)，如果通路被配置成單獨(dú)操作，而不僅僅形成128Gbps鏈路，那么該配置是可操作的，盡管總的吞吐量降低，因?yàn)槟菢釉诟鱾€(gè)QSFP 28收發(fā)器之間存在2個(gè)32Gbps鏈路。

圖7圖示替代配置。QSFP 28收發(fā)器704的一個(gè)通路連接到32GFC SFP+收發(fā)器702。QSFP 28收發(fā)器704的其他3個(gè)通路被類似地分線到單獨(dú)的32 GFC SFP+收發(fā)器。這種配置不會(huì)導(dǎo)致128Gbps操作，但是確實(shí)允許通過(guò)QSFP 28收發(fā)器704的4個(gè)端口的32Gbps操作，如果通路可以單獨(dú)操作的話。

通過(guò)引用合并于此的FC-FS-3 Rev.1.11規(guī)范(2010年10月22日)定義用于啟動(dòng)或重啟鏈路的端口狀態(tài)機(jī)。圖8中提供了所述狀態(tài)機(jī)。在步驟802中，所有登錄參數(shù)被設(shè)定為初始化值。在步驟804中，判定對(duì)于該端口是否支持速度協(xié)商。如果是，那么在步驟806中確定用于鏈路的最佳速度。在幾種情況(比如特定16Gbps或32Gbps配置)下，利用如下所述的發(fā)送器訓(xùn)練信號(hào)來(lái)進(jìn)行速度協(xié)商。步驟808判定速度協(xié)商是否成功。如果否，那么操作返回步驟802。如果成功或者如果不支持速度協(xié)商，那么下一步驟810判定是否配置或支持發(fā)送器訓(xùn)練信號(hào)。如果是，那么進(jìn)行步驟812中的發(fā)送器訓(xùn)練，以確定最佳的發(fā)送器均衡。步驟814隨后判定發(fā)送器訓(xùn)練是否成功。如果否，那么步驟802是下一步驟。如果成功或者如果未配置或協(xié)商發(fā)送器訓(xùn)練信號(hào)，那么在步驟816中繼續(xù)進(jìn)行常規(guī)操作。

圖9是按照本發(fā)明的端口狀態(tài)機(jī)。在步驟810之后的步驟以前，操作與圖8的狀態(tài)機(jī)中的操作一樣，如果發(fā)送器訓(xùn)練信號(hào)未被配置或協(xié)商，或者如果在步驟814中發(fā)送器訓(xùn)練成功的話。隨后代替直接轉(zhuǎn)到步驟816中的常規(guī)操作，進(jìn)行步驟918。步驟918判定該端口是否有并行通路能力。如圖11中所示，在訓(xùn)練幀控制字段中獲得該信息。

如在FC-FS-3規(guī)范的5.4節(jié)中所示，發(fā)送器的訓(xùn)練可以利用一起被稱為發(fā)送器訓(xùn)練信號(hào)的訓(xùn)練幀和訓(xùn)練模式的組合來(lái)進(jìn)行。訓(xùn)練幀本身具有兩個(gè)部分，控制字段和狀態(tài)字段。按照優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)控制字段進(jìn)行改變以提供并行通路能力指示。具體地，把以前為預(yù)留比特的比特10用作并行通路支持比特，值1指示并行通路支持，而值0指示僅單通路操作。這不會(huì)與僅128Gbps、僅獨(dú)立或者兩者任意之一的端口配置混淆，而是端口是否可以進(jìn)行并行通路操作的指示(128Gbps操作的先導(dǎo))。通過(guò)把該指示放置在訓(xùn)練幀控制字段中，當(dāng)需要時(shí)，在步驟920之前知曉該能力。

如果沒(méi)有并行能力，那么進(jìn)行步驟816中的常規(guī)操作，每個(gè)端口按協(xié)商的速度操作。如果端口有并行通路能力，那么在步驟920中進(jìn)行判定并行通路速度協(xié)商和訓(xùn)練是否成功。該操作在下面說(shuō)明的圖10中詳述。如果成功，那么操作前進(jìn)到步驟816用于常規(guī)操作。如圖10中所示，提供用于該端口的速度。如果在步驟920中不成功，那么操作返回步驟802。

圖10設(shè)置128Gbps操作，并且是步驟920的操作部分。它通過(guò)在所有4個(gè)端口上等待速度協(xié)商和訓(xùn)練的完成，以步驟1002開(kāi)始。當(dāng)完成時(shí)，在步驟1004中進(jìn)行判定所有4個(gè)端口是否都已經(jīng)指示128Gbps能力。這意味著該端口已經(jīng)指示它是32Gbps端口，具有并行通路能力，該端口被設(shè)定為128Gbps操作或128Gbps或者單獨(dú)通路操作，并且單獨(dú)的鏈路速度協(xié)商和訓(xùn)練已經(jīng)成功完成。如果所有都為真，那么在步驟1006中端口速度被設(shè)定為128Gbps，并且會(huì)出現(xiàn)如在題為“128 Gigabit Fibre Channel Physical Architecture”的相關(guān)美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)14/308143中所述的條帶化。

如果未在所有4個(gè)端口上都指示128Gbps能力，即端口中的至少一個(gè)未向上述點(diǎn)中的每個(gè)報(bào)告真，那么在步驟1008中進(jìn)行判定是否將端口設(shè)定用于僅128Gbps操作。如果否，那么在步驟1010中，用于各個(gè)鏈路的端口速度被設(shè)定成為該鏈路協(xié)商的值。如此，如上所述，4個(gè)端口都可操作，但是不是按32Gbps操作或者未被正確連接。如果在步驟1008中，128Gbps是端口期望的唯一速度，那么在步驟1012中，當(dāng)操作前進(jìn)到步驟920時(shí)速度協(xié)商被指示為失敗。

上述討論聚焦于連接兩個(gè)QSFP 28收發(fā)器以形成128Gbps鏈路。這部分地基于這最容易幫助它本身形成該鏈路，因?yàn)閷⑹褂盟穆锋溌肪€纜以使鏈路偏移被最小化，并且4個(gè)收發(fā)器端口很可能被連接到交換機(jī)ASIC上的4個(gè)相鄰端口。然而，這不是允許128Gbps鏈路的形成的唯一配置。參見(jiàn)圖12，QSFP 28收發(fā)器1204被連接到交換機(jī)ASIC 1290(比如交換機(jī)ASIC 195)上的4個(gè)相鄰端口。這與上述配置中一樣。4個(gè)32Gbps SFP+收發(fā)器1202A-1202D連接到QSFP 28收發(fā)器1204，每個(gè)SFP+收發(fā)器連接到QSFP 28收發(fā)器1204的一個(gè)通路。4個(gè)32Gbps SFP+收發(fā)器1202A-1202D隨后被連接到交換機(jī)ASIC 1290上的相鄰端口，再次類似于交換機(jī)ASIC 195。注意，所述相鄰不一定需要是物理相鄰，相反可以是邏輯相鄰，如果交換機(jī)ASIC能夠針對(duì)待進(jìn)行的通路操作把物理分離的端口集合成4個(gè)一組的邏輯組的話，如在題為“128 Gigabit Fibre Channel Physical Architecture”的相關(guān)美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)14/308143中所述的。如此，可存在從物理或PMA/PMD端口到PCS/RS FEC模塊的內(nèi)部路由。

除了QSFP 28 1204已經(jīng)被4個(gè)32Gbps SFP+收發(fā)器1204A-1204D代替之外，圖13類似于圖12。

有幫助的是確保4個(gè)端口實(shí)際上被并行連接，以最小化如圖6中所示的問(wèn)題的發(fā)生，在不使用如現(xiàn)在正連接各個(gè)線纜的插線面板，而是使用與QSFP模塊一起使用的四路線纜的情況下，會(huì)發(fā)生所述問(wèn)題。這可按幾種方式進(jìn)行。第一種方式是使用與如在美國(guó)專利No.7447198中公開(kāi)的用來(lái)計(jì)時(shí)各個(gè)通路偏移的電路類似的電路，使得同時(shí)從4個(gè)候選端口發(fā)送4個(gè)信號(hào)，并且隨后接收端可監(jiān)視在4個(gè)端口上的信號(hào)的接收。如果在允許的時(shí)間偏移內(nèi)接收到所述4個(gè)信號(hào)，那么這4個(gè)通路確實(shí)并行并且可被組合以成為128Gbps，如果所有其它條件都被滿足的話?？筛鶕?jù)其中4個(gè)端口被指定為將對(duì)于給定的128Gbps鏈路組合的端口的交換機(jī)配置參數(shù)，進(jìn)行用于發(fā)送或檢測(cè)的所述4個(gè)端口的選擇。作為第二種選項(xiàng)，當(dāng)初始化各個(gè)端口時(shí)，可以使用與在美國(guó)專利No.8700799中描述的方法類似的方法。當(dāng)檢測(cè)交換機(jī)之間的并行鏈路時(shí)，比如通過(guò)在鏈路被初始化時(shí)檢查遠(yuǎn)程交換機(jī)全球名稱(WWN)值，當(dāng)所有的并行鏈路都被確定時(shí)，那么可以選擇各組的4條鏈路，并可進(jìn)行如上所述的像128Gbps鏈路一樣的配置。如果特定的一組鏈路不成功，那么可以嘗試不同的組合，直到取得成功或者已經(jīng)嘗試了所有組合為止。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其它方法將是明顯的。

因此，僅借助對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)文檔的較小改變和少許額外步驟，能夠判定128Gbps操作可用，從而隨后使用128Gbps操作。

上述說(shuō)明是圖示性而非限制性的。在閱讀了本公開(kāi)的情況下，本發(fā)明的許多變型對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將變得明顯。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)參考上述說(shuō)明，而是應(yīng)參考附加的權(quán)利要求及其全部范圍的等同物來(lái)確定。