DE60018559T2

DE60018559T2 - Verfahren und vorrichtung für eine multi-gigabit ethernet architektur

Info

Publication number: DE60018559T2
Application number: DE60018559T
Authority: DE
Inventors: Shimon Muller; Ariel Hendel
Original assignee: Sun Microsystems Inc
Current assignee: Sun Microsystems Inc
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 2000-05-17
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2020-05-18
Also published as: JP5111591B2; WO2000070827A3; DE60018559D1; EP1179248A2; WO2000070827A2; EP1179248B1; JP2003500899A; US6873630B1; AU5273300A; JP4732594B2; JP2011050099A

Description

HINTERGRUND
Diese Erfindung bezieht sich auf die Gebiete der Computersysteme und -netze. Insbesondere werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bilden einer Schnittstelle eines Computersystems oder einer anderen Vorrichtung mit einem Ethernet-Netz mit hoher Datenübertragungsrate geschaffen.
Computersysteme haben sich von Interessenobjekten hauptsächlich für Bastler und Fachleute zu wesentlichen Hilfsmitteln eines großen Bevölkerungsanteils entwickelt. Zusammen mit der Zunahme sowohl der Anzahl als auch der Fähigkeit der Computersysteme wächst der Bedarf an der Kommunikation zwischen ihnen ebenfalls. Von der frühen Verwendung bei der gemeinsamen Nutzung von Peripherieausrüstung und bei der Übermittlung von E-Mail bis zu ihrer Verwendung in den heutigen verteilten Anwendungen und Client/Server-Architekturen haben sich die Netze zur Übermittlung von Computernachrichten sowohl in Bezug auf die Größe als auch auf den Umfang schnell entwickelt.
Obwohl die Netzübertragungsraten exponentiell zugenommen haben, ist eine besondere Netzarchitektur, das Ethernet, in vielen Computerumgebungen vorherrschend geblieben. Während ehemals eine Kommunikationsrate von 10 Megabits das Kennzeichen eines schnellen lokalen Ethernet-Netzes (LAN) war, ist heute ein 100-mal so schnelles Ethernet-Netz (d. h. 1 Gigabit/s) zu erhalten und zu installieren. Insbesondere bestimmt die IEEE-Norm 802.3 (Norm des Institute of Electrical and Electronics Engineers 802.3) ausführlich die akzeptierten Datenübertragungsprotokolle für ein solches Netz.
Ebenso wie ein deutlicher Bedarf an den heutigen schnellen Netzen bestand, besteht kein Zweifel, dass ohne weiteres Netze implementiert werden, die zu noch schnelleren Übertragungsraten fähig sind, wenn sie verfügbar sind. Mit Sicherheit werden neue Computersysteme und -anwendungen sowie jene, die momentan über 1-Gigabit/s-Netze (und langsamere Netze) kommunizieren, sinnvollen Gebrauch von Netzen machen, die mit Raten von mehreren Gigabit/s arbeiten. Einige Arten von Operationen, die die höhere Bandbreite wahrscheinlich begrüßen werden, umfassen Multimedia-, Datenbank-, Modellierungs- und andere Bereiche, die große Datenmengen erfordern oder erzeugen.
Zum Beispiel werden Computersystem-"Cluster" und andere eng miteinander verbundene Computersysteme schnellere Kommunikationsraten stark nutzen. Insbesondere, da Berechnungen und Operationen in einem solchen Cluster häufig zwischen mehreren Endknoten gemeinsam genutzt oder verteilt werden, ist ihr Wunsch nach schneller Netzkommunikation möglicherweise nur durch ihre internen Arbeitsraten (z. B. die Rate, mit der die CPU des Mitglieds eines Clusters mit dem internen Speicher kommuniziert) begrenzt. Da Nachrichten, die diese Netztypen durchqueren, häufig auf Systemebenen mit hoher Priorität (z. B. eher als auf Anwenderebenen mit verhältnismäßig niedriger Priorität) durchgeführt werden, haben die Systeme umso mehr Zeit, sich den Anwenderaktivitäten zu widmen, je schneller die Nachrichten transportiert werden können.
Eine Anwendung, die mit einem anderen Netz als einem Cluster oder einem LAN wie etwa mit einem MAN (innerstädtischen Netz), WAN (Weitverkehrsnetz) oder RAN (regionalen Netz) arbeitet, kann eine erhöhte Übertragungsrate ebenfalls nutzen. Allerdings kommunizieren die Anwendungen in diesen Netztypen über viel größere Entfernungen als z. B. Anwendungen in einem Computer-Cluster.
Somit besteht ein Bedarf an einer Netzarchitektur, die mit Übertragungsraten über 1 Gigabit/s arbeiten kann. Insbesondere besteht ein Bedarf an Mitteln, mit denen eine Schnittstelle eines Computersystems oder einer anderen Netzentität zu einem Netz geschaffen werden kann, so dass die Schnittstelle Netzverkehr mit einer Rate von mehr als 1 Gigabit/s durchlassen kann. Wegen der Fülle von Netzen und Netzkomponenten, die das Ethernet-Protokoll nutzen, und der Vertrautheit, die diese Technologie unter Programmierern, Entwicklern und Konstrukteuren genießt, wäre es sehr vorteilhaft, ein solches Netz unter Verwendung des Ethernet zu implementieren. Es wäre vorteilhaft, wenn eine Ethernet-Netzschnittstelle, die mit mehr als 1 Gigabit/s arbeitet, mit den meisten, wenn nicht mit allen, vorher vorhandenen Ethernet-Implementierungen kompatibel wäre. Es wäre vorteilhaft, wenn die Schnittstelle für Umgebungen wie etwa Computer-Cluster, die über kurze Entfernungen arbeiten können, sowie für Netze, die über größere, sogar regionale Entfernungen arbeiten, geeignet wäre.
US-A-5438571 beschreibt ein Verfahren zum Übertragen von Datenpaketen, die als Datenoktette gruppiert sind, über ein LAN mit einem zentralen Verteiler, der über ein physikalisches Medium, das aus vier Paar umgeschirmtem vedrilltem Kabel (UTP-Kabel) besteht, mit jedem von mehreren Netzknoten verknüpft ist.
Das Übertragungsverfahren unterteilt die Daten sequentiell in Datenquintette. Die Quintette werden daraufhin in Blöcken von Datenquintetten angeordnet und sequentiell auf vier einzelne serielle Datenströme verteilt. Die vier seriellen Codeströme werden sequentiell verwürfelt, um vier Ströme willkürlich angeordneter Quintette zu erzeugen. Die willkürlich angeordneten Datenströme werden sequentiell zu 6-Bit-Symboldaten blockcodiert, die daraufhin unter Verwendung der NRZ-Modulation über das Netz übertragen werden, indem jeder Datenstrom über eines der Kabelpaare übertragen wird.
US-A-5640605 beschreibt ein System, bei dem binäre Daten von einem Mediumzugriffs-Controller als eine Reihe mehrerer Tetraden an eine Bitübertragungsschicht eines Netzes übertragen werden und zu einem Mehrebenendatenstrom codiert und auf eine Anzahl von Übertragungskanälen aufgeteilt werden, wodurch die zum Übermitteln der Daten auf jedem einzelnen der Übertragungskanäle erforderliche Signalfrequenz verringert wird. Das Mehrebenensignal wird daraufhin in einem Empfänger zurück in einen binären Datenstrom übersetzt. In einer spezifischen Ausführungsform besitzt die Symbolübertragungsfrequenz auf jedem der Übertragungskanäle die gleiche Frequenz wie die Tetradenübertragungsrate zwischen dem Mediumzugriffs-Controller und der Bitübertragungsschicht.
ZUSAMMENFASSUNG
In Übereinstimmung mit den folgenden Ansprüchen werden durch die Erfindung Verfahren und ein System für die Schaffung einer Schnittstelle eines Computersystems oder einer anderen Netzentität mit einem Ethernet-Netz und zum Übertragen von Daten zu und von der Entität mit mehreren Gigabits pro Sekunde geschaffen.
Ein Ethernet-Netz umfasst in dieser Ausführungsform eine oder mehrere physikalische Verbindungen, die aus praktisch irgendeinem Mediumtyp (z. B. Glasfaser, Draht) bestehen. Veranschaulichend arbeitet das Netz jedoch in einer dedizierten Betriebsart, so dass die Nachrichten möglicherweise lediglich mit Ausnahme des Betriebs mit einer niedrigeren Kommunikationsgeschwindigkeit in einer Vollduplex-Betriebsart übermittelt werden.
Netzentitäten, die Nachrichten über das Netz austauschen, enthalten jeweils eine Netzschnittstelle zum Einfügen einer Nachricht in das Netz und zum Entfernen einer Nachricht aus dem Netz. In einer Ausführungsform der Erfindung kann eine Netzschnittstelle eine oder mehrere integrierte Schaltungen, Leiterplatten, Softwaremodule usw. umfassen.
Wenn durch eine erste Netzentität eine Nachricht über das Netz übertragen werden soll, unterteilt ihre Schnittstelle die Nachricht in mehrere logische Kanäle. Jeder Kanal kann eine andere physikalische Verbindung wie etwa ein getrenntes Glasfaser- oder Drahtkabel oder eine gemeinsame physikalische Verbindung wie etwa eine Glasfaser, die eine Wellenlängenmultiplex-Betriebsart (WDM-Betriebsart) verwendet, durchqueren. Eine Netzschnittstelle bei der empfangenden Entität empfängt die mehreren Kanäle und fügt sie zur Übertragung an die Entität erneut zusammen.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Nachricht an einem Punkt unter der Mediumzugriffssteuerungs-Betriebsschicht (MAC-Betriebsschicht) zur Übertragung auf mehreren Kanälen unterteilt. Somit werden in dieser Ausführungsform die einzelnen Bytes jedes Rahmens oder Pakets der Nachricht getrennt und nach Round-Robin-Art auf einem der Kanäle gesendet. Somit nähert sich die Übertragungsrate der Nachricht über das Ethernet-Netz an die Summe der Raten jedes Kanals an. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden vier logische Kanäle verwendet, die jeweils mit angenähert 2,5 Gigabit/s arbeiten, um eine Übertragungsrate von 10 Gigabit/s für eine Nachricht aufrechtzuerhalten.
Veranschaulichend ist jeder Kleinstrahmen eines Ethernet-Rahmens (d. h. der durch einen Kanal übermittelte Abschnitt des Rahmens) gleich der Größe der anderen Kleinstrahmen plus oder minus einem Byte. Dies schafft ein leichtes Verfahren, um bei der Sendung oder beim Empfang eines Rahmens einen Fehler zu erfassen. Ferner kann durch Bereitstellen mehrerer verschiedener Codes oder Symbole, um die Zeitdauer zwischen Rahmen (z. B. den Paketzwischenraum oder IPG) darzustellen, eine Rahmenreihung erzwungen werden. Mit diesem Rahmenreihungsverfahren kann eine empfangende Entität die mehreren Kanäle synchronisieren, indem sie während jedes Zwischenraums überwacht, welche Codes oder Symbole empfangen werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird für jeden Kanal in einer empfangenden Netzschnittstelle ein Puffer unterhalten. Die Größe eines Puffers kann proportional zu dem maximalen Betrag des zu erwartenden Kanallaufzeitunterschieds (z. B. der Differenz der Ausbreitungszeiten auf den Kanälen) sein.
BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist ein Diagramm, das die konzeptionelle Schichtung der Funktionen einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, die im Zusammenhang mit einer vorhandenen Gigabit-Ethernet-Architektur dargestellt ist.
2 ist ein Blockschaltplan eines Abschnitts einer Ethernet-Netzschnittstellenvorrichtung, die eine Ausführungsform der Erfindung umfasst.
3A ist ein Ablaufplan, der eine Art des Verteilens eines Pakets auf mehrere Kanäle in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung demonstriert.
3B ist ein Ablaufplan, der eine Art des Sammelns eines auf mehreren Kanälen übertragenen Pakets in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung demonstriert.
4 zeigt die Übertragung eines Datenstroms, der mehrere Ethernet-Rahmen umfasst, über eine Schnittstelle für mehrere Gigabits pro Sekunde in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
5A–5D veranschaulichen die Unterteilung des Datenstroms aus 4 auf mehrere Kanäle in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung erfolgt, um zu ermöglichen, dass jeder Fachmann auf dem Gebiet die Erfindung herstellt und verwendet, wobei sie im Kontext besonderer Anwendungen der Erfindung und ihrer Anforderungen gegeben wird. Für den Fachmann auf dem Gebiet sind verschiedene Abwandlungen an den offenbarten Ausführungsformen leicht sichtbar, wobei die hier definierten allgemeinen Prinzipien auf weitere Ausführungsformen und Anwendungen angewendet werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Somit soll die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsformen be schränkt sein, sondern dem weitesten Umfang entsprechen, der mit den hier offenbarten Prinzipien und Merkmalen verträglich ist.
Insbesondere werden eine Vorrichtung und zugeordnete Verfahren zur Implementierung einer schnellen Ethernet-Netzschnittstelle geschaffen. Eine solche Schnittstelle ist z. B. in einem Computersystem oder in einer anderen Kommunikationsvorrichtung verwendbar, das/die mit einem Ethernet-Netz gekoppelt ist. Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass die vorliegende Erfindung hinsichtlich der Konstruktion des Ethernet-Netzes, mit dem die Kommunikationsvorrichtung gekoppelt ist, nicht beschränkt ist. Es sind Netze, die aus einem oder aus mehreren Glasfaserleitern oder elektrischen Leitern konstruiert sind, sowie andere Mittel zum Übermitteln eines Signals von einer Netzentität zu einer anderen geeignet.
Die Programmumgebung, in der die vorliegende Ausführungsform der Erfindung veranschaulichend ausgeführt wird, enthält einen Universalcomputer oder eine Spezialvorrichtung wie etwa einen Taschencomputer. Einzelheiten solcher Vorrichtungen (z. B. Prozessor, Speicher, Datenablage und Anzeige) sind allgemein bekannt und werden aus Klarheitsgründen weggelassen.
Selbstverständlich könnten die Techniken der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer Vielzahl von Technologien implementiert werden. Insbesondere können die hier beschriebenen Verfahren in Software implementiert werden, die auf einem Computersystem läuft, oder in Hardware implementiert werden, die entweder eine Kombination von Mikroprozessoren oder von anderen speziell konstruierten anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen, programmierbaren Logikvorrichtungen oder verschiedenen Kombinationen davon nutzt. Lediglich als ein Beispiel, das die Form oder den Umfang der Erfindung in keiner Weise einschränkt, können die hier beschriebenen Verfahren im Zusammenhang mit einer Reihe durch einen Computer ausführbarer Anweisungen implementiert werden, die sich in einem Ablagemedium wie etwa einer Trägerwelle, einem Plattenlaufwerk oder einem computerlesbaren Medium befinden. Beispielhafte Formen von Trägerwellen können die Form elektrischer, elektromagnetischer oder optischer Signale annehmen, die digitale Datenströme entlang eines lokalen Netzes oder eines öffentlich zugänglichen Netzes wie etwa des Internet transportieren.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Schnittstelle zum Verbinden eines Computersystems mit einem Ethernet-Netz mit einer Datenübertragungsrate von mehr als 1 Gigabit/s beschrieben. In einer besonderen Implementierung dieser Ausführungsform tauscht die Netzschnittstelle mit einer Rate von angenähert 10 Gigabit/s Nachrichten mit dem Ethernet-Netz aus.
In dieser Ausführungsform übermittelt das Ethernet-Netz in einer dedizierten Konfiguration Nachrichten zwischen dem Computersystem und einer weiteren Netzentität (z. B. einem Router, einem Switch, einem weiteren Computer). Mit anderen Worten, ein mit dieser Ausführungsform kompatibles Ethernet-Netz arbeitet als ein dediziertes Medium, um in einer Vollduplexbetriebsart Nachrichten zwischen Entitäten zu transportieren.
Die derzeit beschriebene Ausführungsform erreicht dadurch eine hohe Datenübertragungsrate (z. B. 10 Gigabit/s), dass sie einen von einer Netzentität zu einer weiteren Netzentität gerichteten Datenstrom in mehrere lokale Kanäle unterteilt oder in Streifen zerlegt. Die logischen Kanäle können durch eine oder mehrere physikalische Verbindungen transportiert werden. Zum Beispiel kann eine einzelne physikalische Verbindung so konfiguriert sein, dass sie die Frequenzmultiplexierung (FDM) oder die Wellenlängenmultiplexierung (WDM) verwendet, um die logischen Kanäle auf einem elektrischen oder optischen Leiter zu übermitteln. Alternativ können zwei oder mehr getrennte physikalische Leiter verwendet werden. In einer besonderen Ausführungsform wird jeder logische Kanal durch einen getrennten physikalischen Leiter wie etwa einzelne Glasfaserstränge in einem Glasfaserbündel oder -band oder als ein getrenntes drahtloses Signal übermittelt.
Wie für den Fachmann auf dem Gebiet klar ist, kann der Datenstrom durch Unterteilen oder Streifenzerlegung eines Datenstroms auf mehrere Kanäle im Wesentlichen mit der Summe der Einzelkanäle übertragen werden.
1 veranschaulicht, wie eine Ausführungsform der Erfindung in Bezug auf die Ethernet-Spezifikation der IEEE-Norm 802.3 betrachtet werden kann. Das Bezugszeichen 130 identifiziert eine vorhandene Gigabit-Ethernet-Normspezifikation (z. B. die Norm 802.3, Ausgabe 1998, die in Abschnitt 35 der Spezifikation gezeigt ist) in der Bitübertragungsschicht. In der vorhandenen Ethernet-Architektur ist eine Gigabit-PHY (Gigabit-Bitübertragungsschicht-Vorrichtung) durch eine mediumunabhängige Gigabit-Schnittstelle (GMII) mit höheren Schichten des Netzmodells gekoppelt.
Außerdem zeigt 1 mit den Bezugszeichen 110 und 120 Ausführungsformen der Erfindung, die in für den leichten Vergleich mit der Architektur 130 geeigneten Formen ausgedrückt sind. Wie bei der Architektur 130 können diese Ausführungsformen in der Bitübertragungsschicht des Siebenschicht-ISO/IEC-Referenzmodells implementiert sein. Insbesondere kann eine "Physikalische-Unterteilungs"- oder Physikalische-Kombinations"-Teilschicht definiert sein, die einen Verteiler/Sammler 100 der Architektur 110 umfasst.
Wie aus den folgenden Diskussionen leichter hervorgeht, ist die Architektur 110 so konfiguriert, dass sie eine einzelne Nachricht mit einer Übertragungsrate, die näherungsweise gleich der Summe der einzelnen Kanäle ist, auf mehreren Kanälen sendet oder empfängt. Andererseits ist die Architektur 120 so konfiguriert, dass sie eine einzelne Nachricht näherungsweise mit der Gesamtrate der Architektur 110 auf einem Einzelkanal durchlässt.
Wie im Folgenden beschrieben wird, kann der Verteiler/Sammler 100 der Architektur 110 ein oder mehrere getrennte Elemente umfassen. Insbesondere führt der Verteiler/Sammler 100 in der Ausführungsform aus 1 eine Verteilungsfunktion für eine von einem angeschlossenen Computersystem gesendete Nachricht aus, um Abschnitte der Nachricht auf den mehreren logischen Kanälen weiterzugeben. Dagegen sammelt der Verteiler/Sammler 100 beim Empfang einer Nachricht Daten von den mehreren Kanälen, um einen einzigen Datenstrom erneut zusammenzufügen, um ihn zu der angeschlossenen Netzentität (z. B. über eine MAC oder Mediumzugriffs-Steuerschicht oder -Steuerteilschicht) durchzulassen.
In 1 ist ein Verteiler/Sammler 100 durch eine 10GMII 102 mit einer Reconciliation-Teilschicht und mit höheren Schichten/Teilschichten des ISO/IEC-Modells und durch eine 2GMII 104 mit mehreren PCS (Teilschichten zur physikalischen Codierung) gekoppelt. Wie im Folgenden diskutiert wird, unterscheiden sich die 10GMII 102 und die 2GMII 104 in mehreren Aspekten von einer GMII der Architektur 120.
Eine Bitübertragungsschicht-Vorrichtung kann in der Architektur 120 abgesehen davon, dass sie mit höheren Raten arbeiten muss, um mehrere Gigabits Informationen pro Sekunde zu senden und zu empfangen, in der Weise betrachtet werden, dass sie Entitäten umfasst, die einer PHY der Architektur 130 (d. h. Teilschicht zur physikalischen Codierung, Physikalischer Medienzugang, vom physi kalischen Medium abhängig) entsprechen. Eine PHY der Architektur 110 kann ebenfalls ähnliche Entitäten plus einen Verteiler/Sammler 100 umfassen. Obgleich die Architektur 110 in 1 vier getrennte PHYs umfasst, kann in alternativen Ausführungsformen der Erfindung irgendeine Anzahl implementiert sein. Wie im Folgenden ausführlicher diskutiert wird, kann die Anzahl der PHYs ein Faktor bei der Bestimmung der Anzahl der von einer schnellen Ethernet-Schnittstellenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendeten logischen Kanäle sein.
Wie bei der Architektur 130 brauchen in den Architekturen 110 und 120 die vollständigen Einzelheiten einer PHY nicht gezeigt zu sein. Wie im Folgenden beschrieben wird, besitzt insbesondere eine TBI (Zehn-Bit-Schnittstelle) zum Übermitteln codierter Daten zwischen einer PCS und einem PMA (physikalischen Medienzugang) in der Architektur 130 (in 1 aber nicht gezeigt) ebenfalls ein Gegenstück in den Architekturen 110 und 120.
Wie oben beschrieben wurde, kann das Medium 106 aus einem einzelnen physikalischen Kommunikationsmedium bestehen, das mit jeder PHY gekoppelt ist, oder mehrere verschiedene Signalleiter umfassen, wobei jeder mit einer anderen PHY gekoppelt ist. Das Medium 106 ist so gewählt, dass seine Topologie mit dem Ethernet-Protokoll kompatibel ist und dass es Signale mit den in den verschiedenen im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung bestimmten Raten transportieren kann.
In der veranschaulichten Ausführungsform beruhen die Konstruktion und der Betrieb der 10GMII 102 und jeder 2GMII 104 auf der Vollduplexuntermenge der GMII, die in der Norm IEEE 802.3 beschrieben ist. Während des Betriebs der in 1 gezeigten Ausführungsform empfängt der Verteiler/Sammler 100 mit einer Rate von über 1 Gigabit/s (z. B. bis zu angenähert 10 Gigabit/s in der veranschaulichten Ausführungsform) über die 10GMII 102 Rahmen oder Pakete von einer Mediumzugriffssteuerungsschicht (MAC-Schicht). Ähnlich arbeitet der Verteiler/Sammler 100 in der umgekehrten Richtung, um rekonstruierte Rahmen mit der gleichen Übertragungsrate an eine MAC-Schicht zu liefern. Die Übertragungsrate ist angenähert gleich der Summe der Raten, mit denen Daten über die 2GMII-Schnittstellen übertragen werden, die den Verteiler/Sammler 100 mit jeder PCS verbinden. Somit kann in 1 jede 2GMII mit einer Rate von angenähert 2,5 Gigabit/s arbeiten.
Die Begriffe "Rahmen" und "Paket" können hier austauschbar verwendet werden und beziehen sich allgemein auf die von einer MAC-Schicht empfangene oder von einer Bitübertragungsschicht-Vorrichtung an eine MAC-Schicht gesendete Informationseinheit. Der Begriff "Kleinstrahmen" oder "Kleinstpaket" kann zur Beschreibung des Bruchteils oder Anteils eines Rahmens verwendet werden, der auf einem von mehreren Kanälen gesendet wird.
2 ist ein Blockschaltplan einer geeigneten Architektur, die in einer Ausführungsform der Erfindung ermöglicht, dass eine schnelle Ethernet-Schnittstelle Daten auf mehrere logische Kanäle in Streifen zerlegt. Die veranschaulichte Architektur kann vollständig innerhalb einer integrierten Schaltung oder ASIC (anwendungsspezifischen integrierten Schaltung), über mehrere integrierte Schaltungen oder innerhalb einer oder mehrerer Leiterplatten oder anderer ähnlicher Komponenten implementiert sein. Außerdem soll die in Verbindung mit 2 beschriebene Architektur mediumunabhängig sein, d. h., dass die mehreren Bitübertragungsschicht-Vorrichtungen mit irgendeinem Typ eines Ethernet-Netzes, gleich, ob es ein Metallnetz, ein Lichtnetz, ein drahtloses Netz oder ein anderes Netz ist, verbunden werden können.
Das MAC-Modul (Mediumzugriffssteuerungsmodul 200) dient in 2 als eine Zwischeneinrichtung zwischen einer Bitübertragungsschicht und höheren Netzprotokollschichten eines Host- oder Client-Computersystems, in dem die schnelle Ethernet-Schnittstelle installiert ist. Insbesondere sendet und empfängt das MAC-Modul 200 Ethernet-Pakete und führt es das Ethernet-Protokoll im Auftrag von Prozessen aus, die in höheren Protokollschichten arbeiten. Der Fachmann auf dem Gebiet der Netzschnittstellen ist sachkundig in Bezug auf die Konstruktion, auf die Funktion und auf den Betrieb des MAC-Moduls 200. Das MAC-Modul 200 arbeitet in dieser Ausführungsform der Erfindung ähnlich wie vorhandene MAC-Teilschichten von Ethernet-Netzen, wobei irgendwelche Abwandlungen, die an der MAC-Teilschicht und/oder an höheren Schichten und Teilschichten erforderlich sind, um eine Ausführungsform der Erfindung zu implementieren, für den Fachmann auf dem Gebiet aus der folgenden Beschreibung offensichtlich sind.
Das MAC-Modul 200 ist über die 10GMII 202 mit einem Verteiler 204 und mit einem Sammler 206 gekoppelt. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die 10GMII 202 so konfiguriert, dass sie mit einer Datenrate von angenähert 10 Gigabit/s arbeitet. Allerdings kann die Schnittstelle zwischen dem MAC-Modul 200 und dem Verteiler 204 und dem Sammler 206 in alternativen Ausführungsformen der Erfindung so konfiguriert sein, dass sie mit anderen Raten arbeitet. Insbesondere unterstützt eine Ausführungsform der Erfindung langsamere Ethernet-Konfigurationen, indem sie die Übertragung von Informationen über diese Schnittstelle mit Geschwindigkeiten wesentlich unter 10 Gigabit/s (z. B. 1 Gigabit/s, 100 Megabit/s, 10 Megabits, 1 Megabits) unterstützt. Wenn eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit diesen niedrigeren Geschwindigkeiten arbeitet, braucht sie nicht auf den Vollduplexbetrieb beschränkt zu sein. Ausführungsformen der Erfindung können durch Erhöhen der Datenübertragungsrate über die 10GMII 202 und/oder über weitere im Folgenden beschriebene Schnittstellen verbessert sein.
In der Ausführungsform aus 2 umfasst die 10GMII 202 zweiunddreißig Datenleitungen in jeder Richtung, wobei sie vier Bytes gleichzeitig zum und vom MAC-Modul 200 übermitteln kann. Somit ist eine Signalisierungsrate von 312,52 MBaud erforderlich, damit sie 10 Gigabit/s übermittelt. Ein Taktsignal, das mit 156,26 MHz arbeitet und in dem beide Flanken verwendet werden, ermöglicht die erforderliche Datenübertragungsrate. Für eine oder mehrere der weiteren im Folgenden beschriebenen Schnittstellen kann dasselbe Taktreferenzsignal verwendet werden oder können mehrere Takte verwendet werden.
Der Verteiler 204 bearbeitet Ethernet-Rahmen (z. B. -Pakete), die von dem Host-Computersystem zu einer weiteren mit dem Medium 290 gekoppelten Entität gelenkt werden. Für Datenverkehr, der in der entgegengesetzten Richtung durchgelassen wird, empfängt der Sammler 206 von einer Netzentität empfangene Ethernet-Rahmen für einen Anwender oder für eine auf dem Host-Computersystem laufende Anwendung (z. B. für ein Programm, für einen Prozess) und fügt sie erneut zusammen.
Insbesondere unterteilt oder verteilt der Verteiler 204 jeden vom MAC-Modul 200 empfangenen Rahmen auf mehrere logische Kanäle, die zwischen dem Host-Computersystem und einer Netzentität hergestellt sind. Der in Verbindung mit einem Sammler in einer empfangenden Entität arbeitende Verteiler 204 ermöglicht, dass ein Ethernet-Rahmen oder -Paket auf mehrere Ethernet-Kanäle in Streifen zerlegt wird, um den Rahmen mit einer höheren Rate als auf irgendeinem der einzelnen Kanäle zu der Entität zu transportieren.
Der Sammler 206 rekonstruiert für den vom Medium 290 empfangenen Verkehr jeden Rahmen, der auf mehrere Kanäle in Streifen zerlegt worden ist. Da die Streifenzerlegung der Rahmen in dieser Ausführungsform unter der Sicherungsebene stattfindet, braucht das MAC-Modul 200 abgesehen von der Fähigkeit, Rahmenelemente (z. B. Bytes) mit höheren Geschwindigkeiten als denen, für die es derzeit konfiguriert ist, zu senden und zu empfangen, wenig Änderung im Betrieb zu erfordern. Allerdings können alternative Ausführungsformen der Erfindung eine weitere Änderung des MAC-Moduls 200 und/oder anderer höherer Schichten oder Teilschichten in dem anwendbaren Netzprotokollstapel erfordern.
Die Art und Weise, in der die Rahmenelemente auf mehrere Kanäle gestreut oder aufgeteilt werden, sowie die Art und Weise, in der die Rahmen rekonstruiert werden, sind im folgenden Abschnitt ausführlich beschrieben. Kurz gesagt, werden die einzelnen Rahmenelemente (z. B. Bytes) aber auf einer Round-Robin-Grundlage auf die mehreren logischen Kanäle (z. B. vier in der in 2 gezeigten Ausführungsform) verteilt. Somit übermittelt jeder Kanal einen "Kleinstrahmen" oder ein "Kleinstpaket", dessen Inhalte in der empfangenden Entität mit jenen der anderen Kleinstrahmen erneut vereinigt werden.
Außerdem ist in 2 ein weiterer Schnittstellentyp gezeigt, von dem eine erste Schnittstelle als 2GMII 208a gezeigt ist. Die Konfiguration dieser Schnittstelle kann in einer besonderen Ausführungsform der Erfindung durch die Anzahl der für das Computersystem verfügbaren logischen Kanäle bestimmt sein oder sie bestimmen. Veranschaulichend umfasst eine 2GMII-Schnittstelle in jeder Richtung acht Datenleitungen, wobei sie den Verteiler 204 und/oder den Sammler 206 mit einer Bitübertragungsschichtvorrichtung oder mit einer Teilschicht zur physikalischen Codierung (PCS) koppelt. Damit die kombinierten 2GMIIs die gleiche Datenmenge wie die 10GMII 202 übermitteln, kann jede 2GMII einschließlich der 2GMII 208a mit der gleichen Signalisierungsrate wie die 10GMII 202 arbeiten. Um die erforderliche Signalisierungsrate von 312,52 MBaud zu erreichen, kann die gleiche Taktfrequenz wie von der 10GMII 202 (z. B. 156,26 MHz), wiederum an beiden Flanken abgetastet, verwendet werden. Somit kann während des Betriebs dieser Ausführungsform jede 2GMII angenähert 1/N der auf der 10GMII 202 übermittelten Informationen übermitteln, wobei N die Anzahl der Kanäle ist. In der veranschaulichten Ausführungsform, in der vier logische Kanäle gezeigt sind, übermitteln die 2GMII 208a und die anderen 2GMIIs in jeder Richtung jeweils angenähert 2,5 Gigabit/s.
In einer Ausführungsform der Erfindung muss jede 2GMII mit oder in der Nähe ihrer Spitzeneffizienz (z. B. bei angenähert 2,5 Gigabit/s) arbeiten, damit die 10GMII 202 zu ihrer optimalen Datenübertragungsrate fähig ist. Somit kann eine Ethernet-Schnittstelle, die diese Ausführungsform verwendet, zu funktionieren aufhören, in eine Fehlerkorrekturprozedur eintreten oder eine andere Diagnose- oder Korrekturmaßnahme ergreifen, falls die 2GMII 208a oder eine andere 2GMII aufhört Daten zu übertragen oder auf verschlechterte Weise arbeitet. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können der Verteiler 204 und der Sammler 206 aber ihren Betrieb ändern, um weniger logische Kanäle zu verwenden (indem sie z. B. den Datenaustausch auf mehr als einem logischen Kanal anhalten) oder ihre Betriebsgeschwindigkeit auf andere Weise verringern (indem sie z. B. den Datenaustausch auf einem oder mehreren logischen Kanälen verlangsamen).
Mehrere (durch die Bezugszeichen 210a–210d gezeigte) PCS-Module führen im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie vorhandene Gigabit-Ethernet-Implementierungen eine Codierung der Ethernet-Rahmenelemente aus. Wie in 2 gezeigt ist, ist für jeden mit dem Verteiler 204 und dem Sammler 206 verbundenen logischen Kanal ein PCS-Modul integriert. In der veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung führen die PCS-Module wie in der derzeitigen Gigabit-Ethernet-Norm IEEE 802.3 eine 8B/10B-Codierung aus. Somit wird jedes vom Verteiler 204 empfangene Byte durch ein PCS-Modul in einen 10-Bit-Code übersetzt, der nachfolgend über das Netz 290 signalisiert wird. Ein PCS-Modul bei einer empfangenden Entität decodiert den auf seinem Kanal empfangenen Kleinstrahmen und liefert die erneut erfassten Bytes an einen Sammler.
Die PCS-Module 210a–210d sind durch eine Zehn-Bit-Schnittstelle, die von einer vorhandenen Gigabit-Ethernet-Architektur angepasst sein kann, mit Parallel-Seriell-Umsetzern/Seriell-Parallel-Umsetzern (SERDES) gekoppelt, die als Vorrichtungen für den physikalischen Medienzugang (PMA-Vorrichtungen) betrachtet werden können und durch die Bezugszeichen 214a–214d identifizierbar sind. Veranschaulichend ist die neue Zehn-Bit-Schnittstelle (von der eine in 2 als 2TBI 212a gezeigt ist) aber für die gleiche Signalisierungsrate und Taktgeschwindigkeit wie die 10GMII 202 und die 2GMII 208 konfiguriert, wobei sie angenähert mit der 2,5fachen Rate einer TBI in einer vorhandenen Gigabit-Ethernet-Architektur arbei tet. In einer alternativen Ausführungsform, in der die Ethernet-Schnittstelle mit Übertragungsraten über oder unter den hier beschriebenen arbeitet, können die Kommunikationsraten der 10GMII 202, der 2GMII 208a und der 2TBI 212a dementsprechend geändert sein. In der Ausführungsform aus 2 ist jeder SERDES durch eine mediumabhängige Schnittstelle (MDI), möglicherweise über ein PMD-Modul (ein vom physikalischen Medium abhängiges Modul), mit einem geeigneten Ethernet-Kommunikationsmedium gekoppelt.
Wie zuvor beschrieben wurde, erreicht eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dadurch eine hohe Datenübertragungsrate (z. B. angenähert 10 Gigabit/s), dass sie die Daten auf mehrere logische Kanäle in Streifen zerlegt. Allerdings sind Ausführungsformen der Erfindung auch mit schnellen Ethernet-Schnittstellen kompatibel, die über Einzelkanäle kommunizieren. Natürlich müssen solche Einzelkanäle aber mit höheren Datenübertragungsraten arbeiten als mehrere Kanäle, die zusammenwirken.
Somit veranschaulicht 2 außerdem, dass die dargestellte Ausführungsform erweitert werden kann, um mit einer PCS 250 zusammenzuwirken, die eher auf einem Einzelkanal als auf mehreren logischen Kanälen mit dem Medium 292 kommuniziert. Insbesondere ist die PCS 250 über eine 10GMII mit dem MAC-Modul 200 gekoppelt, wobei sie über eine geeignete Schnittstelle, die mit der erforderlichen Austauschrate von 10 Gigabit/s arbeitet, mit dem SERDES 254 kommuniziert. Der SERDES 254 ist über eine MDI, die mit einer für eine Einzelkanalbetriebsart erforderlichen Rate arbeitet, mit dem Medium 292 gekoppelt.
Für den Fachmann auf dem Gebiet ist klar, dass die Streifenzerlegung von Daten auf mehrere Kanäle auf verschiedenen Ebenen eines Netzprotokollstapels ausgeführt werden kann. Falls sie z. B. (wie z. B. bei der Verbindungsaggregation der 802.3) über der MAC-Schicht implementiert ist, müssen mehrere Netz "-Flüsse" oder "-Konversationen" verteilt und gesammelt werden, wobei fast die gesamte für derzeitige Ethernet-Implementierungen verwendete Netzschnittstellenhardware verdoppelt sein muss. Außerdem ist die Geschwindigkeit eines einzelnen Flusses während dieser "Flussstreifenzerlegung" durch eine solche "Flussstreifenzerlegung" auf die Geschwindigkeit eines Einzelkanals begrenzt.
Im Gegensatz dazu führen eine oder mehrere hier diskutierte Ausführungsformen der Erfindung die Steifenzerlegung der Netzdaten auf einer niedrigeren Ebene in dem Netzprotokollstapel aus. Insbesondere befindet sich der Punkt, an dem die Netzdaten auf mehreren logischen Kanälen auseinander gehen (und am Ziel erneut zusammengefügt werden) in der Ausführungsform aus 2 unter der MAC-Schicht (z. B. innerhalb der Bitübertragungsschicht). Da die Streifenzerlegung in diesen Ausführungsformen mit den Inhalten einzelner MAC-Rahmen oder -Pakete erfolgt, brauchen lediglich die Betriebsmittel der Bitübertragungsschicht verdoppelt zu sein.
Einer der Nutzen der Streifenzerlegung eines Datenstroms auf mehrere Kanäle ist, dass die Pufferungsanforderungen der Empfangsentität verringert werden. Insbesondere empfängt jeder Kanal nur einen Bruchteil des Datenstroms und braucht nur in dem Umfang gepuffert zu werden, der erforderlich ist, um den Kanal mit den anderen Kanälen zu synchronisieren. Ein weiterer Nutzen ist, dass die mit einer Ausführungsform der Erfindung erreichte erhöhte Übertragungsrate durch inkrementelle Verbesserungen ermöglicht wird, die in jedem Einzelkanal verwendet werden. Mit anderen Worten, die meisten Elemente brauchen eher lediglich Daten mit einem Bruchteil von 10 Gigabit/s verarbeiten zu können, als dass die Betriebsfähigkeiten aller Schnittstellenelemente erhöht werden, so dass sie mit 10 Gigabit/s anstatt 1 Gigabit/s laufen.
Eine oder mehrere im Folgenden diskutierte Ausführungsformen der Erfindung nutzen zur Kommunikation über ein dediziertes Ethernet-Medium vier logische Kanäle. Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt leicht, wie diese Ausführungsformen abgewandelt werden können, um mehr oder weniger Kanäle zu verwenden. In alternativen Ausführungsformen der Erfindung ist die Verwendung irgendwelcher mehrerer Kanäle, zweier oder höher, beabsichtigt. Veranschaulichend kann aber bei vier Kanälen jeder Kanal mit einer Signalisierungsrate von angenähert 3,125 GBaud arbeiten, um zu ermöglichen, dass die Gesamtdatenübertragungsrate 10 Gigabit/s erreicht.
In einer vorliegenden Ausführungsform der Erfindung muss ein maximaler Laufzeitunterschied (z. B. Ausbreitungsverzögerung) zwischen den mehreren Kanälen bestimmt werden. Der Laufzeitunterschied kann verhältnismäßig groß oder klein sein, wobei aber ein Maximalwert bestimmt werden muss. Dadurch, dass ein maximaler erwarteter Laufzeitunterschied bestimmt wird, kann diese Ausführungsform wie im Folgenden beschrieben so konfiguriert werden, dass sie richtig arbeitet, solange der während des Betriebs festgestellte tatsächliche Laufzeitun terschied nicht größer als der ist, der bestimmt worden ist. Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass ein geeigneter maximaler Laufzeitunterschied dadurch bestimmt werden kann, dass die Differenz der auf den mehreren logischen Kanälen festgestellten Ausbreitungsverzögerungen und/oder die verschiedenen physikalischen oder Betriebseigenschaften der Verbindungen, über die die logischen Kanäle übermittelt werden, festgestellt werden.
Ein Vorteil des Betriebs mit einem bestimmten maximalen Laufzeitunterschiedswert ist, dass der Verteiler einer ersten Netzentität, die Daten an eine zweite Netzentität sendet, den bei der empfangenden Entität festgestellten Laufzeitunterschied nicht zu betrachten braucht (d. h. als ein "offener Regelkreis" arbeiten kann). In der empfangenden Entität kann auf einen oder mehrere Kanäle ein Puffer angewendet werden, um den tatsächlichen Laufzeitunterschied auszugleichen. Der Betrag der Pufferung kann proportional zu dem bestimmten maximalen Laufzeitunterschied sein. Wie für den Fachmann auf dem Gebiet klar ist, kann ein maximaler erwarteter Laufzeitunterschied aus der gewünschten Länge eines Netzsegments abgeleitet oder gemessen werden. Alternativ kann ein besonderer gewünschter maximaler Laufzeitunterschiedwert die maximale Länge eines Netzsegments bestimmen.
In einer Ausführungsform der Erfindung nimmt ein Verteiler (z. B. der Verteiler 204 aus 2) einen Bytestrom von einem MAC-Modul oder von einer MAC-Schicht (z. B. einen Rahmen) an und verteilt einzelne Bytes auf Round-Robin-Art in Unterströme (z. B. Kleinstrahmen). Wie in der Ausführungsform aus 2 gezeigt ist, können mit einer vier Bytes breiten 10GMII vier Kanäle implementiert werden; somit wird jedes Mal, wenn der Verteiler vier weitere Bytes empfängt, ein Byte an jeden Kanal eingereicht. Auf diese Weise wird ein Ethernet-Rahmen in vier Kleinstrahmen zur Übertragung über einen anderen Kanal unterteilt.
Die Übertragung eines Rahmens kann bei irgendeinem der vier Kanäle beginnen, wobei die Bytes des Rahmens im Folgenden aber auf Round-Robin-Art verteilt werden. Mit anderen Worten, ein erstes Byte eines Rahmens kann auf einem Kanal X gesendet werden, wonach der Kanal X ebenfalls die Bytes 5, 9, 13 usw. übermittelt, während der nächste Kanal in der Folge die Bytes 2, 6, 10 usw. übermittelt. Genauso, wie ein Rahmen bei irgendeinem Kanal beginnen kann, ist der Kanal, bei dem er endet, durch die Länge des Rahmens bestimmt. In dieser Ausführungsform werden die Ethernet-Rahmungseigenschaften aufrechterhalten, wobei sie bei Bedarf und wie im Folgenden beschrieben ergänzt werden können.
Der Sammler überwacht bei der empfangenden Entität ununterbrochen jeden Kanal und versucht, sie unter Verwendung von Rahmenreihungsinformationen, die während Ruhezeitdauern zwischen Paketen empfangen werden, zu synchronisieren. Bis alle Kanäle synchronisiert worden sind und der Sammler Kleinstrahmen von dem gleichen Rahmen auf allen Kanälen zu empfangen beginnt, berichtet der Sammler an das MAC-Modul oder an die MAC-Schicht eine Ruhebedingung. Wenn die Kanäle synchronisiert worden sind und zu dem gleichen Paket gehörende Daten zu liefern beginnen, nimmt der Sammler wieder auf Round-Robin-Art zu einem Zeitpunkt von jedem Kanal ein Byte an, fügt sie erneut zusammen und leitet den Bytestrom an die MAC weiter. Das erste und das letzte Byte jedes Rahmens und Kleinstrahmens werden wie im Folgenden beschrieben gekennzeichnet, so dass sie leicht erkannt werden.
Wie bereits beschrieben wurde, kann für jeden Kanal ein Puffer verwendet werden, dessen Größe proportional zu dem ungünstigsten erwarteten Laufzeitunterschied zwischen Kanälen sein kann. Somit kann der Sammler weiter erfolgreich ein Paket erneut zusammenfügen, selbst wenn der tatsächliche Laufzeitunterschied die Übertragungs- oder Ausbreitungszeit eines Bytes, mehrerer Bytes oder sogar eines vollständigen Kleinstrahmens überschreitet.
Wegen der Art und Weise (z. B. byteweise), in der ein Rahmen auf die mehreren Kanäle verteilt wird, sollte jeder Kleinstrahmen in der derzeit beschriebenen Ausführungsform etwa aus einem Viertel des Ausgangsrahmens bestehen. Dies ermöglicht ein einzigartiges Verfahren der Fehlererfassung bei einer empfangenden Entität. Insbesondere kann ein Zähler verwendet werden, um für einen besonderen Rahmen die Anzahl der auf jedem Kanal empfangenen Bytes zu zählen. Falls sich die Anzahl der auf einem Kanal empfangenen Bytes um mehr als eins von der auf einem anderen Kanal unterscheidet, kann bestimmt werden, dass ein Fehler aufgetreten ist. Daraufhin kann eine Fehlerkorrektur begonnen werden, indem z. B. die MAC über den Empfang eines ungültigen Rahmens benachrichtigt wird.
Jeder von dem Verteiler durch eine PCS empfangene Kleinstrahmen wird auf ähnliche Weise "gerahmt" und codiert, wie in früheren Gigabit-Ethernet-Implementierungen volle Gigabit-Ethernet-Pakete gerahmt und codiert worden sind. Insbesondere wendet in einer Ausführungsform der Erfindung ein PCS-Modul das 8B/10B-Codierungsschema zum Codieren oder Decodieren jedes von dem Verteiler bzw. von einer physikalischen Verbindung empfangenen Datenunterstroms an. In alternativen Ausführungsformen der Erfindung können andere Codierungssysteme (z. B. 4B/5B, NRZI usw.) verwendet werden. Wegen der Architektur einer vorliegenden Erfindung können aber gewisse Änderungen an einem Codierungssystem erforderlich sein.
Zum Beispiel kann die Round-Robin-Verteilung von Rahmenbytes auf die vier Kanäle dazu führen, dass ein Kanal nur ein einzelnes Byte des Präambelfelds des Rahmens empfängt, das normalerweise eine Länge von sieben Bytes hat. Insbesondere wird in vorhandenen Ethernet-Architekturen ein Byte des Präambelfelds jedes Rahmens während der Codierung durch einen Paketanfangsbegrenzer (ein SPD-Symbol) ersetzt. Außerdem werden Paketzwischenräume (IPG) so codiert, dass jedes Ruhesymbol des Zwischenraums in eine Gruppe von zwei Codes übersetzt wird. Somit könnte der Kleinstrahmen eines Kanals je nach der Zeitgebung eines neuen Rahmens oder Kleinstrahmens wegen der Notwendigkeit, das Senden einer Ruhe (d. h. des zweiten Ruhecodes) abzuschließen, durchaus sein erstes Präambel-Byte verlieren. Falls ein Kanal nur ein Präambel-Byte besitzt und es in der Ruheverlängerung verliert, besitzt er kein Präambel-Byte, das durch das SPD-Symbol ersetzt werden kann. Eine Lösung für dieses Problem ist, das Codierungsschema zu ändern, so dass die Ruhesymbole nicht auf Kosten der Präambel mehrere Codes benötigen. Eine weitere Lösung ist das Erhöhen der Größe der durch die MAC erzeugten Präambel auf acht (oder mehr) Bytes. Der Fachmann auf dem Gebiet kann nochmals weitere Lösungen erkennen.
Eine weitere Folge der Implementierung der Ausführungsform der Erfindung (z. B. der Ausführungsform aus 2) wird festgestellt, wenn der IPG, der normalerweise wenigstens zwölf Bytes beträgt, auf mehrere Kanäle verteilt wird. Zum Beispiel führt ein IPG mit der Mindestgröße in der Ausführungsform aus 2 zu einem Kleinstrahmenzwischenraum von nur drei Bytes in jedem Kanal. Die derzeitigen Codierungssysteme ermöglichen einen Paketendebegrenzer (EPD) von bis zu drei Bytes/Codes. Somit empfangen die Kanäle möglicherweise keine Ruhecodes, um sich mit ihnen zu synchronisieren, falls der EPD mit der maximalen Größe mit einem IPG mit der Mindestgröße verwendet wird. Unter den Lösungen dieser Situation ist die Verwendung eines EPD, der aus nur einem Code oder aus höchstens zwei Codes besteht. Eine weitere Lösung ist die Erhöhung der Größe des minimalen IPG.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden mehrere einzeln bezeichnete Ruhesymbole angewendet, um bei der Synchronisation der Kanäle durch einen Sammler zu helfen. Diese Symbole können als Idle1, Idle2, ..., IdleN dargestellt werden. Die Anzahl verschiedener Ruhesymbole kann durch das Codierungssystem begrenzt sein, wobei in alternativen Ausführungsformen der Erfindung aber ein Bereich von 64 oder sogar 128 betrachtet wird. Veranschaulichend wird das gleiche Ruhesymbol über jeden von mehreren Kanälen übertragen, wobei es sich innerhalb jedes MAC-Rahmens ändert. Somit kann der IPG zwischen einem ersten MAC-Rahmen und einem zweiten MAC-Rahmen durch IdleX, der IPG zwischen dem zweiten und dem dritten Rahmen durch IdleX+1 usw. gekennzeichnet werden.
Zur wirksamen Abgrenzung des Beginns und des Endes jedes Rahmens und Kleinstrahmens wird in einer Ausführungsform der Erfindung eine zusätzliche Gruppe von Begrenzern angewendet. In dieser Ausführungsform werden beim Beginn bzw. beim Ende jedes von einer MAC-Schicht bei einem Verteiler empfangenen Pakets ein Paketanfangsbegrenzer (SPD) und ein Paketendebegrenzer (EPD) eingefügt. Somit können die SPD- und die EPD-Symbole ähnlich wie in vorhandenen Ethernet-Architekturen verwendet werden. Zur Kennzeichnung des Beginns und des Endes jedes Kleinstrahmens, der nicht mit den SPD- oder EPD-Symbolen gekennzeichnet ist, wird eine neue Gruppe von Begrenzern verwendet, die als Kleinstrahmenanfangsbegrenzer (SMD) und als Kleinstrahmenendebegrenzer (EMD) bezeichnet werden können. Somit beginnt der Kleinstrahmen, der das Paket einleitet, unabhängig davon, bei welchem Kanal ein Paket beginnt oder endet, mit einem SPD-Code, während der Kleinstrahmen, der das Paket abschließt, mit einem EPD-Code endet. Die weiteren Kleinstrahmen beginnen mit dem SMD-Code und enden mit dem EMD-Code.
Die 3A–3B sind Ablaufpläne, die ein Verfahren zum Senden eines Pakets und ein Verfahren zum Empfangen eines Pakets auf mehreren Kanälen in einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen. Für die 3A–3B ist eine wie oben beschriebene Ethernet-Schnittstellenvorrichtung so konfiguriert, dass sie durch Streifenzerlegung jedes Pakets auf vier logische Kanäle Daten mit einer Rate von angenähert 10 Gigabit/s in jeder Richtung sendet und empfängt.
Der Zustand 300 ist in 3A ein Startzustand. Der Zustand 302 ist ein Ruhezu stand, der durch das Fehlen von Paketdaten, die von einer MAC-Schicht oder von einem MAC-Modul zu einem Verteiler in der Ethernet-Schnittstellenvorrichtung fließen, charakterisiert ist. Der Verteiler gibt einen Ruhezustand dadurch an, dass er auf jedem der vier Kanäle geeignete Ruhesymbole oder -bytes sendet. Insbesondere sendet der Verteiler aber an die PCS jedes Kanals die gleichen Ruhesymbole, wobei dieses Ruhesymbol nur eines von mehreren verschiedenen Symbolen ist. Obgleich im Allgemeinen zur gleichen Zeit das gleiche Ruhesymbol über jeden Kanal gleichzeitig gesendet wird, kann ein Sammler bei einer empfangenden Ethernet-Schnittstellenvorrichtung, wie an anderer Stelle beschrieben ist, die Kanäle dadurch leichter synchronisieren können, dass geändert wird, welches Symbol während jeder Ruhezeitdauer gesendet wird. Die PCS codiert das Symbol beim Empfang jedes Ruhesymbols durch eine PCS als einen Zehnbitcode und leitet es zur Signalisierung auf einem geeigneten Ethernet-Medium weiter.
Im Zustand 304 beginnt der Verteiler ein Paket von einer MAC zu empfangen. Der Verteiler kann den Beginn eines Pakets durch eine Zustandsänderung der TX_EN-Signalleitung erfassen. In dieser Ausführungsform ist die Schnittstelle, die die MAC und den Verteiler koppelt, zweiunddreißig Datenbits breit und liefert somit zu einem Zeitpunkt bis zu vier Bytes mit einer Rate von angenähert 10 Gigabit/s. Somit kommt es in dieser Ausführungsform vor, dass auf einem Kanal jedes Mal ein Byte gesendet werden kann, wenn eine weitere Gruppe von vier Bytes von der MAC empfangen wird.
Im Zustand 306 sendet der Verteiler das erste Byte des Kleinstrahmens jedes Kanals zur Codierung an eine PCS.
Im Zustand 308 codiert jede PCS ihr erstes Byte mit einem Sondercode. Insbesondere wird das erste Byte des gesamten Pakets unabhängig davon, welchen Kanal oder Kleinstrahmen es durchläuft, in einen Code übersetzt, von dem die empfangende Station versteht, dass er den Anfang eines neuen Pakets angibt. Die Anfangsbytes der anderen Kanäle werden (mit anderen Codes) ähnlich codiert, um ihren Status als die ersten Bytes eines neuen Kleinstrahmens anzugeben.
Im Zustand 310 wird der Rest des Pakets durch den Verteiler empfangen, (auf Round-Robin-Art) ein Byte zu einem Zeitpunkt an jeden Kanal verteilt, codiert und gesendet.
Im Zustand 312 werden die letzten Bytes der vier Kleinstrahmen, die das letzte Byte des Pakets enthalten, ebenfalls in Sondercodes übersetzt, die durch die empfangende Entität erkannt werden. Insbesondere wird das letzte Byte jedes Kleinstrahmens, das nicht das letzte Byte des Pakets übermittelt, mit einem ersten Abschlusscode codiert, während das letzte Byte des gesamten Pakets mit einem anderen charakteristischen Code codiert wird. Daraufhin wird die veranschaulichte Prozedur im Zustand 314 abgeschlossen.
In 3B ist eine Prozedur zum Empfangen des in der Prozedur aus 3A gesendeten Pakets gezeigt. Der Zustand 350 ist in 3B ein Startzustand. Der Zustand 352 ist ein Ruhezustand, d. h., der Sammler der empfangenden Entität, der mit dem gleichen Ethernet-Medium gekoppelt ist, das zum Senden des in 3A diskutierten Pakets verwendet wird, empfängt über das Medium keine Daten. Insbesondere, solange der Sammler die Kommunikationskanäle nicht synchronisieren kann (z. B. wenigstens eines der gleichen Leerlaufcodes auf jedem der vier Kanäle empfangen kann), kann er so wirken, als ob er keinen Verkehr empfängt.
Im Zustand 354 kann der Sammler die Kanäle aber durch Erfassen des gleichen Leerlaufcodes auf allen vier Kanälen synchronisieren. Wie zuvor beschrieben wurde, kann auf einem oder auf mehreren Kanälen ein Elastizitätspuffer verwendet werden, um einen Kanallaufzeitunterschied oder eine andere Ausbreitungsverzögerung zu berücksichtigen. Nachdem der Sammler nun synchronisiert worden ist, erwartet er, dass jeder Kanal Abschnitte eines einzelnen Pakets zu liefern beginnt.
Im Zustand 356 empfängt die Teilschicht zur physikalischen Codierung für jeden Kanal in der Empfangsvorrichtung einen ersten Code eines von der sendenden Entität gesendeten Kleinstrahmens. Die ersten Codes jedes Kleinstrahmens werden wie oben diskutiert durch ihre charakteristischen Codes erkannt. Dadurch, dass der Sammler erkennt, auf welchem Kanal das erste Byte des Pakets empfangen wurde, kann er die richtige Reihenfolge zum Lesen der verbleibenden Bytes (auf Round-Robin-Art) des Pakets bestimmen.
Somit empfängt der Sammler in den Zuständen 358–360 an jedem Kanal zu einem Zeitpunkt ein Byte und leitet sie in der richtigen Reihenfolge an eine MAC weiter.
Somit erreichen die Inhalte des Pakets die MAC des Empfängers in der gleichen Reihenfolge, in der sie von der MAC des Absenders versendet wurden.
Im Zustand 362 werden das letzte Byte jedes Kleinstrahmens und das letzte Byte des Pakets durch ihre charakteristischen Codes erkannt. So, wie die PCS-Module in der sendenden Ethernet-Schnittstellenvorrichtung die Abschlussbegrenzer anstelle von Ruhesymbolen konstruierten, können die PCS-Module der empfangenden Vorrichtung die Abschlussbegrenzer veranschaulichend zurück in Ruhesymbole übersetzen. Im Zustand 364 wird die veranschaulichte Prozedur daraufhin abgeschlossen.
4 veranschaulicht in einer Ausführungsform der Erfindung die Übertragung eines Pakets mit einer Länge von vierundsechzig Bytes (z. B. sechzig Datenbytes plus CRC-Bytes (Bytes für die zyklische Redundanzprüfung)), auf das mehrere Pakete folgen, die fünfundsechzig Bytes lang sind, über die 10GMII 202 aus 2. Die anderen drei in 4 gezeigten Busse sind der Taktbus, der Transmit Enable (TX_EN)/Receive_Data_Valid (RX_DV)-Bus und der Gültig-Bus (VLD-Bus). Für den Fachmann auf dem Gebiet ist klar, dass der TX_EN-Bus eine MAC-Schicht und einen Verteiler in einer ersten Netzentität, die die Pakete sendet, koppelt, während der RX_DV-Bus eine MAC-Schicht und einen Sammler in einer zweiten Netzentität, derjenigen an dem empfangenden Ende der Pakete, koppelt. Kollisions- und Übertragungsmediumprüfsignale sind in der veranschaulichten Ausführungsform nicht enthalten, da sie in der Vollduplexbetriebsart arbeitet.
Der VLD-Bus, der in beiden Richtungen arbeitet, gibt die Anzahl gültiger Bytes an, die auf dem Datenbus (z. B. 10GMII 202) vom MAC-Modul 200 zum Verteiler 204 oder vom Sammler 206 zum MAC-Modul 200 übertragen werden. Der VLD-Bus kann dadurch, dass sein Zustand (je nach der Richtung der Datenübertragung) in Verbindung mit dem von TX_EN oder von RX-DV interpretiert wird, auf eine Breite von zwei Leitungen begrenzt sein. Insbesondere und wie aus der folgenden Diskussion des Datenbusses besser verständlich wird, ist ein von null verschiedener Wert auf dem VLD-Bus sinnvoll, wenn TX_EN oder RX_DV aktiviert ist. Außerdem gibt ein Wert null auf dem VLD-Bus, wenn einer dieser Busse aktiviert ist, an, dass vier gültige Bytes den Datenbus durchqueren; andererseits gibt ein Wert null auf dem VLD an, dass der Datenbus in Ruhe ist (d. h. keine Daten übermittelt).
In der 10GMII 202 werden zu einem Zeitpunkt vier Bytes transportiert. Somit werden zum Zeitpunkt t₁ in 4 die ersten vier Präambel-Bytes eines ersten Pakets gesendet. Zum Zeitpunkt t₂ werden die anderen drei Präambelfeldbytes und ein Rahmenanfangsbegrenzer (SFD-Symbol) gesendet; zum Zeitpunkt t₃ werden die ersten vier Datenbytes gesendet usw.
4 veranschaulicht die Datenübertragung auf beiden Flanken des Taktsignals. Eine Untersuchung des VLD-Busses in Verbindung mit dem TX_EN/RX_DV und den Datenbussen zeigt, wie der VLD-Bus zu Beginn und am Ende jedes MAC-Rahmens von einem Wert null zu einem von null verschiedenen Wert und zurück zu einem Wert null übergehen kann.
Die 5A–5D zeigen die Umwandlung der in 4 gezeigten Rahmen in mehrere Kleinstrahmen zur Übertragung auf getrennten Kanälen in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Insbesondere wird der von einer MAC über die 10GMII 202 in 4 zu einem Verteiler transportierte Datenstrom über die 2GMIIs 208a, 208b, 208c und 208d in den 5A–5D verteilt. Außerdem übermitteln die 2TBIs 212a, 212b, 212c und 212d die codierten Bytes von jeder PCS. Aus Referenzgründen sind in den 5A–5D außerdem ein Taktsignal (das mit der gleichen Frequenz wie in 4 arbeitet), die TX_EN/RX_DV-Busse und die TX_ER (Fehlersende-)/RX_ER (Fehlerempfangs-) Busse gezeigt.
Wie in den 5A–5D gezeigt ist, besitzt jede 2GMII eine Breite von acht Bits, wobei beide Flanken des Taktsignals für die Datenübertragung verwendet werden, während Kollisions- und Übertragungsmediumprüfsignale wegen des Vollduplexbetriebs dieser Ausführungsform weggelassen werden können. Um das erste und das letzte Byte eines MAC-Rahmens zu identifizieren, wird in jeder Richtung (d. h. von einem Verteiler zu jeder PCS und von jeder PCS zu einem Verteiler) ein Paketbegrenzersignal (PD-Signal) hinzugefügt. Somit kann der Anfang eines Pakets dadurch signalisiert werden, dass die Signale PD und TX_EN angehoben werden, während das Ende eines Signals dadurch signalisiert werden kann, dass die gleichen Signale abgesenkt werden. Jede 2TBI besitzt eine Breite von zehn Bits, wobei wieder beide Flanken des Taktsignals zur Datenübertragung verwendet werden.
Für Erläuterungszwecke sind Bytes, die die 2GMII-Busse durchqueren, in den 5A–5D etwas anders als in 4 identifiziert. Insbesondere sind IPG-Codes oder Ruhen durch den Buchstaben "I" dargestellt, ist PA (Präambel) durch den Buchstaben "P" dargestellt und ist CRC durch "C" dargestellt. Jeder dieser Buchstaben ist durch eine Zahl modifiziert, die der Reihe nach zunimmt. Somit können die sieben Präambel-Bytes eines Rahmens, die vier CRC-Bytes und die verschiedenen Ruhesymbole leicht identifiziert werden.
Jedem Kleinstrahmen geht in den 5A–5D ein gleiches Ruhesymbol (z. B. Idle1 vor dem ersten Paket) voran. Veranschaulichend wird für den Paketzwischenraum ein anderes Ruhesymbol verwendet, nachdem jedes aufeinander folgende Paket transportiert worden ist. Somit wird in der Ausführungsform der 5A–5D ein Codierungsschema angewendet, in dem wenigstens vier verschiedene Ruhesymbole erforderlich sind.
Die Fehlererfassungs- und Fehlerbehandlungsfähigkeiten verschiedener Ausführungsformen der Erfindung können die einzigartigen Eigenschaften der oben beschriebenen Architektur nutzen. Da sich die Länge der Kleinstrahmen, die ein Paket umfassen, nie um mehr als ein Byte unterscheiden sollte, kann ein Sammler ein ungültiges Paket z. B. dadurch erfassen, dass er die Längen der Kleinstrahmen vergleicht. Da der Kanallaufzeitunterschied (z. B. durch den bestimmten maximalen erwarteten Laufzeitunterschied) beschränkt ist, ist es, falls ein Kanalpuffer überläuft, außerdem wahrscheinlich, dass ein Kanal oder eine physikalische Verbindung fehlerhaft ist oder außerhalb der Spezifikation liegt oder dass ein anderer Fehler aufgetreten ist, der veranlasst, dass ein Kleinstrahmen verzögert oder verfälscht wird.
Unter Verwendung der zwischen den Paketen signalisierten Sequenzinformationen (z. B. der verschiedenen Ruhecodes) können durch den Sammler Kanalsynchronisationsfehler erfasst werden. Je größer die Anzahl der verschiedenen verwendeten Ruhecodes ist, desto größer ist die Anzahl aufeinander folgender Kleinstrahmen, die in einem Kanal verloren gehen oder in ihn eingespeist werden müssen, damit ein Rahmenreihungsfehler unerfasst durchgelassen wird. Mit einer ausreichend großen Vielfalt von Ruhecodes kann ein Kanalpuffer überlaufen, bevor der Synchronisationsfehler den Datenfluss beeinflussen kann, was somit ein weiteres Niveau der Fehlerbeständigkeit schafft.
Einzelbitfehler, die zur Verfälschung der Daten eines Pakets führen, werden nach dem erneuten Zusammenfügen der Kleinstrahmen durch einen Sammler auf der MAC-Ebene (z. B. durch eine CRC-Berechnung) erfasst und behandelt. Weitere Fehler wie etwa jene im Zusammenhang mit Codierungsverletzungen, Rahmungsfehler, Disparitätsfehler und dergleichen können auf der PCS-Ebene erfasst werden. Insbesondere kann der Sammler für jedes in einem Sammler erfasste Paket (z. B. für jede Gruppe von Kleinstrahmen) benachrichtigt werden, falls in der Verarbeitung irgendwelcher Kleinstrahmen des Pakets (z. B. durch seine jeweiligen PCS) ein Fehler erfasst wurde. Somit kann ein Fehler in einem Kleinstrahmen eines Pakets dem Gesamtpaket zugeschrieben werden.
Kanalsynchronisationsfehler, die durch den Sammler nicht erfasst werden, – wie etwa der Verlust oder die Einfügung mehrerer Kleinstrahmen in einem Kanal – werden durch die MAC erfasst, da sie zu einer sehr großen Anzahl von CRC-Fehlern führen, während keine weiteren Fehler (z. B. wie etwa Rahmung, Codierung, Parität) vorhanden sind. Die Korrektur dieser Fehlertypen kann die Verwendung einer erneuten Initialisierung der Verbindung oder der 802.3-Flusssteuerung zum Anhalten der Sendung von dem fernen Ende für kurze Zeitdauer umfassen. Dies veranlasst automatisch, dass sich alle Kanäle erneut synchronisieren.
Die vorstehenden Beschreibungen von Ausführungsformen der Erfindung wurden lediglich zur Veranschaulichung und Beschreibung gegeben. Sie sollen weder erschöpfend sein noch die Erfindung auf die offenbarten Formen einschränken. Für den fachkundigen Praktiker auf dem Gebiet sind viele Abwandlungen und Änderungen offensichtlich. Dementsprechend soll die obige Offenbarung die Erfindung nicht einschränken, wobei der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

Verfahren zum Übertragen einer Nachricht von einer ersten Netzentität an eine zweite Netzentität auf mehreren Kanälen, das umfasst: Empfangen (304) einer Nachricht für eine zweite Netzentität bei einer ersten Netzentität; Unterteilen (306, 310) der Nachricht in mehrere Abschnitte, die über die mehreren Kanäle gesendet werden sollen; gekennzeichnet durch: Rundsenden (302) von Synchronisationsinformationen über jeden von mehreren Kanälen, die die erste Netzentität mit der zweiten Netzentität koppeln; Codieren (308, 312) jedes der mehreren Abschnitte als einen Kleinstrahmen, wobei jeder solcher Kleinstrahmen ein Anfangselement und ein Endelement enthält; Senden eines ersten Kleinstrahmens auf einem ersten Kanal der mehreren Kanäle; und Senden eines zweiten Kleinstrahmens auf einem zweiten Kanal der mehreren Kanäle.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Nachricht über die mehreren Kanäle zu der zweiten Entität mit einer Datenrate gesendet wird, die mehr als ein Gigabit pro Sekunde beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Nachricht ein Ethernet-Rahmen ist und bei dem jeder der mehreren Abschnitte der Nachricht ein oder mehrere Bytes umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Codierung umfasst: Codieren eines ersten Elements eines ersten Abschnitts der Nachricht als einen Beginn eines Paketbegrenzers; und Codieren eines ersten Elements eines zweiten Abschnitts der Nachricht als einen Beginn eines Kleinstrahmenbegrenzers.
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner umfasst: Erhöhen der Anzahl von Präambel-Bytes des Ethernet-Rahmens vor dem Unterteilen, um sicherzustellen, dass jeder der mehreren Abschnitte der Nachricht eine minimale Anzahl von Präambel-Bytes enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Empfangen das Empfangen einer Nachricht bei einem Verteilungsmodul einer Netzschnittstellenvorrichtung von einem Mediumzugriffssteuerungsmodul über eine erste Schnittstelle (102), die so konfiguriert ist, dass sie die Nachricht mit einer Datenrate von mehr als einem Gigabit pro Sekunde transportiert, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Senden eines ersten Kleinstrahmens das Weiterleiten eines ersten Abschnitts der Nachricht über eine zweite Schnittstelle (104) an ein erstes Modul zur physikalischen Codierung umfasst; und bei dem das erste Modul zur physikalischen Codierung so konfiguriert ist, dass es den ersten Abschnitt der Nachricht in eine Reihe von Codes für die Übertragung auf dem ersten Kanal codiert.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Codieren umfasst: Codieren eines ersten Elements des ersten Abschnitts mit einem ersten Anfangscode, falls das erste Element das erste Element der Nachricht ist, und andernfalls Codieren des ersten Elements des ersten Abschnitts mit einem zweiten Anfangscode; und Codieren eines letzten Elements des ersten Abschnitts mit einem ersten Endcode, falls das letzte Element das letzte Element der Nachricht ist, und andernfalls Codieren des letzten Elements des ersten Abschnitts mit einem zweiten Endcode.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die zweite Schnittstelle so konfiguriert ist, dass sie den ersten Abschnitt mit einer Datenrate von mehr als einem Gigabit pro Sekunde transportiert.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Unterteilen das Aufteilen von Elementen der Nachricht auf die mehreren Kanäle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem jeder der mehreren Kanäle so konfiguriert ist, dass er eine separate physikalische Kommunikationsverbindung durchläuft.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem jeder der mehreren Kanäle so konfigu riert ist, dass er eine gemeinsame physikalische Kommunikationsverbindung (106) durchläuft.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: eines der Anfangselemente des ersten Kleinstrahmens und des zweiten Kleinstrahmens ein erstes Anfangssymbol ist, das so konfiguriert ist, dass es einen Anfang der Nachricht angibt, und das andere Anfangselement des ersten Kleinstrahmens und des zweiten Kleinstrahmens ein zweites Anfangssymbol ist, das so konfiguriert ist, dass es einen Anfang eines Abschnitts der Nachricht angibt; und eines der Endelemente des ersten Kleinstrahmens und des zweiten Kleinstrahmens ein erstes Endesymbol ist, das so konfiguriert ist, dass es ein Ende der Nachricht angibt, und das andere Endelement des ersten Kleinstrahmens und des zweiten Kleinstrahmens ein zweites Endesymbol ist, das so konfiguriert ist, dass es ein Ende des Abschnitts der Nachricht angibt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: das Rundsenden das Übertragen eines ersten Ruhesignals auf dem ersten Kanal und dem zweiten Kanal umfasst; und wobei das Verfahren ferner das Übertragen eines von dem ersten Ruhesignal verschiedenen zweiten Ruhesignals auf dem ersten Kanal und dem zweiten Kanal, nachdem ein letzter Kleinstrahmen gesendet worden ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Codieren umfasst: Codieren des ersten Elements eines ersten Abschnitts der Nachricht, das dem ersten Kleinstrahmen entspricht, mit einem ersten Anfangsbegrenzer; und Codieren des ersten Elements eines zweiten Abschnitts der Nachricht, das dem zweiten Kleinstrahmen entspricht, mit einem zweiten Anfangsbegrenzer.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Codieren ferner umfasst: Codieren des letzten Elements des ersten Abschnitts der Nachricht mit einem ersten Endebegrenzer; und Codieren des letzten Elements des zweiten Abschnitts der Nachricht mit einem zweiten Endebegrenzer.
Verfahren zum Empfangen einer Nachricht von einer ersten Netzentität auf mehreren Kanälen bei einer zweiten Netzentität, gekennzeichnet durch: Empfangen (354) von Synchronisationsinformationen bei einer zweiten Netzentität auf jedem von mehreren Kanälen, die eine erste Netzentität mit der zweiten Netzentität koppeln; Empfangen (358) von Rahmenabschnitten einer Nachricht von der ersten Netzentität auf jedem der mehreren Kanäle bei der zweiten Netzentität; Erfassen (356, 362) eines Anfangselements und eines Endelements in jedem der Rahmenabschnitte; Decodieren jedes der Rahmenabschnitte der Nachricht; und erneutes Zusammenfügen (360) der Nachricht anhand der decodierten Rahmenabschnitte.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Nachricht ein Ethernet-Rahmen ist.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner umfasst: Angeben eines Fehlers, falls sich die Anzahl von Bytes in irgendeinem der decodierten Rahmenabschnitte von der Anzahl von Bytes in irgendeinem anderen der decodierten Rahmenabschnitte um mehr als eins unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das Empfangen der Rahmenabschnitte umfasst: Empfangen einer ersten Übertragung von der ersten Netzentität auf einem ersten Kanal, wobei die Übertragung umfasst: ein erstes Signal, das so konfiguriert ist, dass es entweder einen Beginn einer Nachricht oder einen Beginn eines ersten Abschnitts einer Nachricht angibt; und einen ersten Abschnitt der Nachricht.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem das Empfangen von Rahmenabschnitten ferner umfasst: Empfangen einer zweiten Übertragung von der ersten Netzentität auf einem zweiten Kanal, wobei die zweite Übertragung enthält: einen zweiten Abschnitt der Nachricht; und ein zweites Signal, das so konfiguriert ist, dass es ein Ende der Nachricht oder ein Ende eines zweiten Abschnitts der Nachricht angibt.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem jeder der mehreren Kanäle ein gemeinsames Kommunikationsmedium (106) durchläuft.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem jeder der mehreren Kanäle getrennte physikalische Medien durchläuft.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das erneute Zusammenfügen umfasst: Kombinieren von Elementen eines ersten decodierten Rahmenabschnitts der Nachricht mit Elementen eines zweiten decodierten Rahmenabschnitts der Nachricht.
Verfahren nach Anspruch 24, das ferner das Senden der kombinierten Elemente an ein Mediumzugriffssteuermodul über eine erste Schnittstelle (102), die so konfiguriert ist, dass sie die kombinierten Elemente mit einer Datenrate von mehr als einem Gigabit pro Sekunde transportiert, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem: das Empfangen von Synchronisationsinformationen das Empfangen eines ersten Ruhecodes auf jedem der mehreren Kanäle vor dem Empfangen der Rahmenabschnitte einer Nachricht umfasst; und das Verfahren ferner das Empfangen eines zweiten Ruhecodes auf jedem der mehreren Kanäle nach der erneuten Zusammenfügung umfasst.
Netzschnittstellenvorrichtung für die Schaffung einer Schnittstelle zwischen einem ersten Computersystem und einem zweiten Computersystem über ein Netz, die umfasst: einen Verteiler (204), der so konfiguriert ist, dass er ein erstes Paket auf mehrere Kommunikationskanäle verteilt; einen Sammler (206), der so konfiguriert ist, dass er ein zweites Paket auf den mehreren Kommunikationskanälen empfängt; dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (204) so konfiguriert ist, dass er: Synchronisationsinformationen an das zweite Computersystem auf jedem der mehreren Kommunikationskanäle rundsendet; und das erste Paket auf die mehreren Kommunikationskanäle verteilt; und dass der Sammler (206) so konfiguriert ist, dass er: Synchronisationsinformationen von dem zweiten Computersystem auf jedem der mehreren Kommunikationskanäle empfängt; und ein zweites Paket über die mehreren Kommunikationskanäle empfängt; und gekennzeichnet durch ein erstes Modul (210a) zur physikalischen Codierung, das so konfiguriert ist, dass es: eine erste Untermenge des ersten Pakets für eine Übertragung auf einem ersten Kommunikationskanal codiert, wobei die erste codierte Untermenge ein erstes Anfangselement und ein erstes Endelement enthält; und eine erste codierte Untermenge des zweiten Pakets, das über den ersten Kommunikationskanal empfangen wird und ein drittes Anfangselement und ein drittes Endelement enthält, decodiert; und ein zweites Modul (210b) zur physikalischen Codierung, das so konfiguriert ist, dass es: eine zweite Untermenge des ersten Pakets für eine Übertragung auf einem zweiten Kommunikationskanal codiert, wobei die zweite codierte Untermenge ein zweites Anfangselement und ein zweites Endelement enthält; und eine zweite codierte Untermenge des zweiten Pakets, das auf dem zweiten Kommunikationskanal empfangen wird und ein viertes Anfangselement und ein viertes Endelement enthält, decodiert.
Netzschnittstellenvorrichtung nach Anspruch 27, die ferner umfasst: eine erste Schnittstelle (202), die so konfiguriert ist, dass sie eine Schnittstelle zwischen dem Verteiler und dem Sammler einerseits und einem Medienzugriffssteuerungsmodul mit einer Datenrate von mehr als einem Gigabit pro Sekunde synchron mit beiden Flanken eines Taktsignals bildet; und eine Gruppe zweiter Schnittstellen (208a, 208b), wobei jede der zweiten Schnittstellen so konfiguriert ist, dass sie eine Schnittstelle zwischen dem Verteiler und dem Sammler und einem der Module zur physikalischen Codierung mit einer Datenrate von mehr als einem Gigabit pro Sekunde synchron mit beiden Flanken eines zweiten Taktsignals bildet.
Netzschnittstellenvorrichtung nach Anspruch 28, bei der die erste Schnittstelle so konfiguriert ist, dass sie mit einer Datenrate arbeitet, die angenähert gleich der Summe der Arbeitsraten der Gruppe zweiter Schnittstellen ist.
Netzschnittstellenvorrichtung nach Anspruch 28, bei der die erste Schnittstelle so konfiguriert ist, dass sie mit einer Datenrate von angenähert zehn Gigabits pro Sekunde arbeitet.
Netzschnittstellenvorrichtung nach Anspruch 27, die ferner umfasst: einen Fehlerdetektor, der so konfiguriert ist, dass er die Anzahl von Bytes des zweiten Pakets, das über jeden der Kommunikationskanäle empfangen wird, vergleicht; wobei der Fehlerdetektor ferner so konfiguriert ist, dass er einen Fehler angibt, wenn sich die Anzahl von Bytes des zweiten Pakets, das über einen der Kommunikationskanäle empfangen wird, von der Anzahl von Bytes des zweiten Pakets, das über einen Zweiten der Kommunikationskanäle empfangen wird, um mehr als eins unterscheidet.
Computerprogramm, das, wenn es von einem Computer ausgeführt wird, der die erforderliche, bestimmte Hardware und die erforderlichen Netzschnittstellen umfasst, den Computer dazu veranlasst, ein Verfahren zum Verteilen einer Nachricht von einer ersten Netzentität zu einer zweiten Netzentität auf mehreren Kanälen nach einem der Ansprüche 1 bis 16 oder nach den Ansprüchen 17 bis 26 auszuführen.
Computerprogramm nach Anspruch 33, das als ein computerlesbares Speichermedium ausgeführt ist.