专利名称：可将sdh/sonet帧转换为以太网帧的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个网络交换结构，尤其涉及将SDH/SONET帧结构(framing)映像或转换为以太网帧结构，和将以太网结构映像或转换为SDH/SONET结构。
背景技术：
很多城域网(MAN)和广域网(WAN)都使用了时分多路转换(TDM)同步光纤网(SONET)网络结构，或同步数字分级(SDH)网络结构。相反，很多局域网(LANs)则使用以太网结构。
SDH/SONET标准最初使用在语音网络中，并从此发展而来。SDH是一个标准欧洲版本，基本上与北美洲开发的SONET标准相同。SDH/SONET包括面向连接的同步TDM电路交换技术。SDH/SONET将网络设置为在相同的时钟域中运行(例如，网络的每个部分都可以追踪主时钟基准)。网络为每个电路分配固定的带宽时间片。SDH/SONET结构基于连接的协议，在一个交换中，端口之间设置有一个物理电路，以便建立一个端到端的路径。经由SDH/SONET网络的信号传输中的数字传输是以相同的速率进行的，然而，也可能存在任意两个信号的传输之间的相位差，该相位差是由传输系统中的时间延迟或抖动导致的。
以太网是主要作为一个数据网络被开发的。与SDH/SONET相反，以太网是一个无连接的异步的带有冲突检测的载波侦听多路存取(CSMA/CD)包交换技术。以太网结构不取决于像SDH/SONET结构那样的单一时钟域。以太网结构通过包含数据的网络发送一系列包。每当需要发送一个包的时候，发射机将试图传输所述的包。以太网结构还是无连接的，也就是说在网络内部，从结点到结点的包输送不用建立物理或逻辑电路。端到端的路径是通过一个称作“桥”的处理被发现的。以太网基本上是局域网(LAN)技术。
SDH/SONET网络可以提供可靠的、保证可用带宽的、低抖动的连接。这些特征都是语音质量网络所需要的。然而，与很多其它网络结构相比，SDH/SONET的带宽效率较低，并且系统开销较高。相反，以太网可以提供尽可能保证传输下的最低可靠性，和最低成本的连接。这些特征很适合数据质量网络。SDH/SONET相比，以太网具有不保证的传输和低系统开销，并且支持更少运算功能的特点。在SDH/SONET中，一旦建立了电路，将为一个应用分配带宽带，即使原来的应用没有在使用该带宽，该带宽也不能用于任何其它应用。在以太网中，应用仅在它们需要使用该带宽传输包的时候使用带宽。
将以太网数据业务转换成为SDH/SONET的一个已知的方法是，封装或封包所述的数据成为SDH/SONET数据业务。封装需要将由较高层实体提供的数据当作较低层实体的有效负载来处理，并且应用由协议所规定的报头和报尾。封装处理将所述的数据负载到将被传输的帧中。
一个隧道(tunnel)是一个可以将一个协议封装在另一个内部的机制。隧道可以使用一种种穿过基础结构的通信形式，在装置之间传输信息，所述的每种基础结构通信形式仅支持一种不同的形式，不需从第一协议转换到第二协议。公知的几个隧道标准，例如RFC2651、经由SONET/SDH的PPP、ITU-T数据管理X.85/Y.1321、使用LAPS经由SDH的IP、ITU-T预先公布的推荐X.86、经由LAPS的以太网和IEEE起草的P802.3ae。还有几个用于SDH/SONET标准的虚拟连接扩展的提议，然而还没有建立一个标准。
在封装方法中，一个完整的原始帧被打包成为一个封装帧。当这些完成了之后，两个帧的系统开销字节都被传输。这意味着对于使用系统开销带宽来讲封装是低效的。当前的封装方法还限于仅支持被连接的SDH/SONET帧。它们仅提供了一个单一的“管道”连接到LAN网络。
当前的封装方法的关键在于通过SONET转换以太网。因此，该方法具有和SDH/SONET网络相同的带宽效率低的问题，即使没有业务通过SDH/SONET端口进行传输，也将分配带宽。
此外，封装中电路的两端必须是相同的端口类型。此外，在封装时，封装协议必须支持其数据区长度大于被封装协议的数据区长度。
发明内容
因此，需要一个转换引擎技术，能够更高效地将以太网帧转换为SDH/SONET帧，和将SDH/SONET帧转换为以太网帧。本发明涉及针对这些需要提出的其它解决方案。
根据本发明的一个实施例，提供了一个在SDH/SONET帧和以太网帧之间进行转换的转换系统。该系统包括一个缓存器，用于保存SDH/SONET帧。还提供了一个与SDH/SONET TDM时间片相对应的以太网介质存取控制(MAC)地址。一个用于将SDH/SONET帧转换为以太网帧的转换引擎与一个输出接口相通信，。
根据本发明的实例实施例，所述的转换系统还包括一个添加/丢弃机制，与SDH/SONET帧通信，用于添加或丢弃帧系统开销字节。所述的添加/丢弃机制可以是ASIC、现场可编程门阵列(FPGA)或网络处理器形式。
根据本发明的实例实施例，转换引擎可以包括ASIC、FPGA、与/或网络处理器，与SDH/SONET成帧器，以太网MAC硬件、以太网物理硬件和缓冲逻辑通信，以便将SDH/SONET帧传送到SDH/SONET成帧器，和将以太网帧传送到以太网MAC硬件。
根据本发明的另一方面，以太网MAC硬件被修改以供多路唯一的以太网MAC地址。以太网MAC硬件允许以不改变源MAC地址或目的地MAC地址段的方式输送帧。此外，所述的有效负载数据可以包括SDH/SONET业务，该业务是信道化的和/或并置的。
根据本发明的另一个实施例，在以太网帧和SDH/SONET帧之间进行转换的转换系统包括一个用于保存以太网帧的缓存器。为相应的SDH/SONET TDM时间片提供了一个以太网MAC地址。用于将以太网帧转换成为SDH/SONET帧的转换引擎还与输出接口通信。
根据本发明的另一个实施例，提供了一个将有效负载数据从SDH/SONET帧转换到以太网帧的方法。所述的方法包括提供一个SDH/SONET有效负载。所述的SDH/SONET有效负载通过转换引擎发送，以便将SDH/SONET有效负载转换成为以太网有效负载。
根据本发明的一个方面，所述的SDH/SONET有效负载通过一个缓存器进行传送。
根据本发明的另外一个实施例，提供了一个将有效负载数据从以太网帧转换到SDH/SONET帧的方法。所述的方法包括提供一个以太网有效负载。所述的以太网有效负载通过转换引擎发送，以便将以太网有效负载转换成为SDH/SONET有效负载。
根据本发明的另一个方面，转换引擎可以包括ASIC、FPGA与/或网络处理器，与SDH/SONET成帧器，以太网MAC硬件、以太网物理硬件，和缓冲逻辑通信，以便将有效负载数据传送到SDH/SONET成帧器，和从以太网MAC硬件传送来。
参考下列说明和相关附图，本发明的特征和各个方面将变得更透彻，其中图1示出了在本发明的说明性实施例中，从SDH/SONET帧到以太网帧的转换；图2是根据本发明的第一说明性实施例的硬件结构示意图，该硬件结构用一个以太网成帧器将具有信道化有效负载的SDH/SONET帧转换为以太网帧；图3是根据本发明的第二说明性实施例的硬件结构示意图，该硬件结构用一个以太网成帧器将具有并置的有效负载的SDH/SONET帧转换为以太网帧；和图4是根据本发明的第三说明性实施例的硬件结构示意图，该硬件结构可以用“N”个以太网成帧器将具有信道化有效负载的SDH/SONET帧转换为以太网帧。
具体实施例方式
本发明的一个说明性实施例涉及将SDH/SONET帧转换为以太网帧，和将以太网帧转换为SDH/SONET帧。最好启动语音网络传送数据，启动数据网络传送语音信号。一个公知的网络技术中的以太网是用于传输数据信号的，而SDH/SONET是一个公知的进行语音传输的网络技术。随着技术的发展，通过以太网结构发送语音和通过SDH/SONET结构发送数据的需求正在增加。因此，需要在SDH/SONET和以太网之间进行转换。
在这里使用的转换是将以太网MAC地址映射到相应的SDH/SONET TDM时间片的过程，所述的转换是从SDH/SONET帧到以太网帧和从以太网帧到SDH/SONET帧的转换。所述的转换可以包括支持SDH/SONET有效负载和系统开销。
本发明的教导提供了一个机制，该机制将SDH/SONET TDM时间片映像为以太网源和目的地MAC地址。本发明提供了一个基础结构，该基础结构可以支持信道化或并置的SDH/SONET TDM电路、SDH/SONET异步传输模式(ATM)电路和通过SONET(POS)电路的包的转换。本发明教导的SDH/SONET TDM可以仿真以太网上的服务。
为了理解在此描述的说明性实施例的操作，它有助于理解开放式系统互连(OSI)网络分级，所述的网络分级将网络看做由多级层组成的网络。在所述的分级中，层1是物理层，包括在网络内部执行信号传送的元件。层2是数据链路层，该层提供允许在装置之间经过层1下面的物理信道进行直接通信的服务。层3是网络层，负责通过多个数据链接的站到站的数据输送。网络层负责路由通过网络的包。层4是传输层，提供一个无错误的、顺序的、有保证的传输，信息业务允许网络上站之间的进程到进程的通信。层5是对话层，处理应用程序之间通信的建立。这层对安全应用程序很有用。层6是表示层，利用不同的本地数据表示方法使网络系统间的数据共享。最后，层7是应用层。这层提供普通应用功能，比如电子邮件、文件传输能力，等等。
本发明还支持信道化的有效负载的SDH/SONET(例如，合并或分离业务，以使数据流更有效)或并置有效负载(例如，链接在一起的服务信号)功能的准备。SDH/SONET是一个多路复用技术，允许将多个比特流与/或字节多路复用为一个较大的流，包括系统开销(例如，利用数字流中的位传送信息，而不是业务信号)和有效负载(例如，用信号的有效部分传送服务信号)。在SONET中的每个流或信道被称作同步传送信号-1(STS-1)，并且在SDH中，每个流称作同步传送模块-1(STM-1)。STS-1流具有5 1.84Mbps带宽，STM-1流具有155.52Mbps带宽。
本发明的教导可以用使用了集成在一个插件板级上的不同芯片的分立元件来实现。或者，本发明的教导可以用ASIC级中的不同元件的ASIC核心实现。各种选择都是可用的，其中ASIC设备可以包括一个SDH/SONET成帧器、以太网介质存取控制(MAC)硬件、以太网物理(PHY)硬件、与/或缓冲逻辑，以便将数据传送到SDH/SONET成帧器，或从SDH/SONET成帧器到以太网MAC。
根据本发明的教导，图1到图4中，相同的部分用相同的参考标记表示，示出了一个方法和装置的实例性实施例，所述的方法和装置可以将SONET帧转换到以太网帧，和将以太网帧转换为帧SONET帧。尽管本发明将参考在附图中示出的实例性实施例进行详细说明，但是应当很清楚的理解，本发明还可以包括很多其它可替换的形式。本领域的普通技术人员也可以理解，用不同的方式改变实施例中公开的参数，例如元件或材料的尺寸、形状或类型，这在都与本发明精神和范围内。
将利用形成SDH/SONET和以太网的各种的元件的示意图描述本发明的方法。图1是将SDH/SONET中的数据转换到以太网中的流程图。SDH/SONET(SDH STM-N或SONET STS-N)帧101包含有效负载数据101A，该有效负载数据101A表示由本发明的转换方法提供服务的数据。另外在此还有一个部分系统开销101D，表示通过部分终端设备存取、产生和处理的九个字节的系统开销。所述的部分系统开销101D组织信号的成帧，和监视器性能。线路开销101C表示通过线路终端设备存取、产生和处理的18个字节的系统开销。线路开销101C管理如下功能，例如定位帧101中的同步有效负荷包络(加载有效负载的SONET结构所)，多路复用或并置信号，性能监察，自动保护切换和线路维修。路径系统开销101B表示通过路径终端设备存取、产生和处理的系统开销。路径系统开销101B包含9个字节的STS路径系统开销，和如果所述的帧是VT结构的，则包括5个字节的VT路径系统开销。一个添加/丢弃机制102可以结合SONET帧101工作，以便通过本发明的方法按照需要添加/丢弃系统开销字节。
在处理过程中用于临时存储数据的缓存器103包括多个STM-1/STS-1TDM流，每个流都被安排在STM-1/STS-1TDM时间片103E到103F中。多个流位于时间片103E和103F之间，根据提供的有效负载数据的数量确定其确切的数量。
在每个STM-1/STS-1TDM时间片103E到103F中的每个STM-1/STS-1TDM流都包括有效负载数据段103A到103B。有效负载数据段103A用于在数据从SDH/SONET帧101转换到以太网帧105时临时存储提供的数据。
每个STM-1/STS-1TDM时间片103E到103F都具有一个与其有关的源MAC地址103G到103H。源MAC地址103G到103H可以是预先在硬件中配置的，或通过外部设备配置的。同样存在与每个STM-1/STS-1TDM时间片103E到103F相关的一个目的地MAC地址103C到103D。目的地MAC地址103C到103D可以通过一个外部设备进行配置。目的地MAC地址103C到103D可以是预先配置的，或可以在包到达的运行时间处确定。源和目的地址为所述的有效负载数据提供了单一方向的路径，以便在数据达到缓存器103的时候进行输送。在以太网帧105的构成期间，源MAC地址保存在以太网帧105的源字段105D中。在以太网帧105的构成期间，目的地MAC地址保存在以太网帧105的目的地字段105B中。
以太网帧105还包括一个帧分界符105C的帧头和开始，它是一个帧字段，用于允许一个接收机在对所述帧的剩余部分进行解码之前与所述帧适当同步。帧的剩余部分是数据链路以太网封装的形式。源字段105D保存了有效负载数据信号的源信息。有效负载数据105A表示从SONET帧101的有效负载数据101A传输来的数据。帧检验序列105E是一个多项式代码，可以用于检测以太网帧105中的错误。
SDH/SONET帧101包括多个STM-1/STS-1流，这些流被多路复用在一起成为一个较大的STM-N/STSN帧，其中“N”表示字节交错的STM-1/STS-1流的数量。在SDH的情况下，每个STM-1在155.52Mb/s运行。在SONET的情况下，每个STM-1在51.84Mb/s运行。
根据本发明的SDH/SONET帧101和以太网帧105之间的数据流，如图1所示。为了将SDH/SONET帧101转换为以太网帧105，在本发明的一个实施例中的方法将有效负载数据101A放置到以太网帧105的有效负载数据段105A中，其中所述的有效负载数据101A不包括路径系统开销(POH)字节101B。POH字节涉及通过路径终端设备存取、产生和处理的系统开销。如果需要，所述缓冲器103可以缓冲该数据。缓冲器103还可以被分离，使得每一个STM-1/STS-1TDM时间片103E到103F都有缓冲器103的一个数据段103A到103B。
以太网有效负载数据段105A连续将来自SDH/SONET帧101的有效负载数据填充到以太网帧105。接收SDH/SONET帧101的时候，以太网有效负载数据段105A连续填充，直到获得最大的数据长度(例如，1500字节)。当以太网有效负载105A被填充到最大数据长度时，它将被传输。然后，输入的SDH/SONET有效负载101A被填充到将产生的下一个以太网帧105的以太网有效负载数据段105A中。如果以太网帧105的有效负载数据段105A的一部分被填满，并且在SDH/SONET帧101中有一个空闲模式(idle pattern)，传输以太网帧105和帧长。根据以太网硬件中配置的以太网最大传送单元得到最大数据长度。
为了将以太网帧105转换为SDH/SONET帧101，进行相反的处理。如图1所示，以太网有效负载数据段105A输送到SDH/SONET帧101的SDH/SONET有效负载数据段101A。缓冲器103可以缓冲该数据。缓冲器103还可以再一次被分离，使得存在缓冲器103的一个有效负载数据段103A到103B，用于每个STM-1/STS-1时间片103E到103F中的每个STM-1/STS-1流。
当将有效负载数据从以太网帧105转换到SDH/SONET帧101的时候，本发明的方法连续将位和/或字节插入到SDH/SONET有效负载数据段101A。然后，在下一个输出SDH/SONET帧101中传输所述位/字节。
利用与SDH/SONET帧101通信的添加/丢弃机制102，通过添加或丢弃来自SDH/SONET帧101的系统开销字节，可以得到SDH/SONET路径系统开销101B的透明性。
SDH/SONET路径系统开销101B、线路开销101C(用于SDH的多路复用)、和部分系统开销101D(用于SDH的发生器)可以从输入的SDH/SONETTDM STM-1/STS-1流中被丢弃，并且由添加/丢弃装置102保存，它们可以是ASIC的形式，用于支持路径、线路/多路复用和部分/发生器的透明性。类似于输出SDH/SONET TDM帧，通过添加/丢弃装置102，来自路径系统开销101B、线路开销101C(多路复用)和部分系统开销101D(发生器)的相应系统开销字节可以被添加到输出SDH/SONET帧101的系统开销字节中。通过一些外部装置管理系统开销字节，例如通过一些附加的硬件，从一个SDH/SONET输入端口获得，和被一个SDH/SONET输出端口所使用。
路径、多路复用和发生器/部分的透明性还可以通过将来自路径系统开销101B、线路开销101C和部分系统开销101D的那些系统开销字节通过以太网包从源发送到目的地来实现。一旦抵达目的地，可以用考虑了这种能力的成帧器(未示出)将所述的字节重新插入到SDH/SONET帧中。
本领域的普通技术人员应当理解，所述的源和目的地端口可以是任意SDH/SONET或以太网端口的组合。
根据本发明的教导有几个可能的方法实施。如图2所示，一个实例性实施例详细描述了如何用一个以太网成帧器(MAC和PHY)来支持准备。第二个实施例，如图3所示，示出如何用一个单一以太网成帧器来支持连接。如图4所示的第三实施例，示出了一个根据本发明教导的装置，该装置支持用多个以太网成帧器转换信道化的信号。
所述准备是业务的合并或分离，以便提高业务流量的效率。因此所述的数据以一些方式被修改，以便合并或分离数据，使其具有更有效地进行传输的结构。为了将一个信道化的SDH/SONET STM-N/STS-N帧101转换为以太网帧105，SDH/SONET STM-N/STS-N帧101内部的每个单独的STM-1/STS-1帧都被转换为与其相应的以太网帧105。
图2示出了一个转换引擎的实施例中的板200，该板200将SDH/SONET转换为以太网。所述的板200包括一个SDH/SONET成帧器201，和一个以太网成帧器203。所述的SDH/SONET成帧器201处理被传输或被接收的数据，并且将它封装成为一个或多个帧(图1中的帧101)。所述的以太网成帧器203处理被传输或被接收的数据，并且将它封装成为一个或多个帧(图1中的帧105)。所述的板200还包括一个ASIC202，该ASIC202支持发送缓冲器202C到202D和接收缓冲器202E到202F，这些发送和接收缓冲器存储了来自成帧器201和203的有效负载数据。每个SDH/SONET TDM时间片202A到202B都具有一个发送缓冲器202C到202D，这些发送缓冲器可以存储SDH/SONET帧101的信息，并且可用于产生被转换的以太网帧105。每个SDH/SONET TDM时间片202A到202B都具有一个接收缓冲器202E到202F，这些接收缓冲器可以存储以太网帧105的信息，并且可用于产生被转换的SDH/SONET 帧101。以太网MAC芯片203A支持被要求用于支持每个STS-1/STM-1TDM时间片的地址映射的多个MAC地址而以太网PHY形成了用于数据流量的以太网的物理接口。
根据本发明的一个实施例可以使用一个SDH/SONET成帧器201。在前一个附图中，在STM-1/STS-1TDM时间片202A和STM-1/STS-1TDM时间片202B之间存在多个STM-1/STS-1TDM时间片。每个STM-1/STS-1TDM时间片202A到202B都需要一个发送缓冲器202C到202D和一个接收缓冲器202E到202F以便将来自每个帧(帧101或帧105)的有效负载数据以字节形式存储。具有跟SDH/SONET成帧器203的速度相同或者比其速度更高的MAC203A和PHY203B硬件装置的一个以太网成帧器203用于连接ASIC202。微处理机接口204用于配置、控制、并且监视硬件的情况。
根据图2示出的实施例，为了支持信道化的准备，在每个单独的STM-1/STS-1TDM时间片202A到202B，多路以太网目的地MAC地址(DMA)202G到202H的每一个，和在以太网MAC芯片202A上的多个源MAC地址(SMA)202I到202J的每一个之间需要一种映射形式。
在从SDH/SONET到以太网的方向中，相应的STM-1/STS-1TDM时间片202A到202B的DMA202G到202H和相应的STM-1/STS-1TDM时间片202A到202B的SMA202I到202J一起使用。在从以太网到SDH/SONET的方向中，输入的以太网包105的源MAC地址105D可用于与SMA202I到202J相匹配，以便多路分解相应的STM-1/STS-1TDM时间片202A到202B。输入的以太网包105的接收源MAC地址10SD可以用于验证或安全，使得如果需要的话，在输入的以太网包105的源MAC地址105D与本地配置的DMA202G到202H不匹配的情况下可以丢弃所述数据。
根据本发明的一个实施例，以太网MAC硬件203A被修改以便允许每个MAC装置203A都具有多路唯一以太网MAC地址。这样，允许一个MAC芯片接收具有多路特定的MAC地址的帧，所述特定的MAC地址已经相应地映射为适当的STM-1/STS-1TDM时间片202A到202B。如果没有这个能力，MAC硬件203A还允许由ASIC202创建的帧在不改变SMA202I到202J和DMA202G到202H字段的情况下被直接传输。这些修改允许本发明的系统发送和接收多个具有一组MAC和PHY硬件装置203A和203B的MAC地址帧。
为了将并置的SDH/SONET帧(如示出的STM-Nc/STS-Nc)转换为以太网帧，整个并置的有效负载被转换为相应的以太网帧。并置STM-Nc/STS-NcTDM时间片302A需要一个发送缓冲器302B和一个接收缓冲器302C，用于以字节形式存储来自其并置SDH/SONET帧(帧101)和以太网帧(帧105)以及一组以太网MAC303A和PHY303B硬件接口的并置SDH/SONET有效负载数据。图3示出了根据本发明的一个实施例的以适合转换并置帧的板300的形式给出的转换引擎的另一个实施例。所述板包括ASIC302，用于支持发送缓冲器302B和接收缓冲器302C，所述的发送缓冲器302B和接收缓冲器302C存储来自成帧器301和303的有效负载数据。MAC芯片303A和PHY硬件接口303B可以是以太网成帧器303的一部分。
实现的方式与如上所述的信道化的准备数据的转换相似。在从SDH/SONET到以太网的方向中，相应的STM-1/STS-1TDM时间片302A的目的地MAC地址(DMA)302D和相应的STM-1/STS-1TDM时间片302A的源MAC地址(SMA)302E一起使用。在从以太网到SDH/SONET的方向中，输入的以太网包105的源MAC地址105D可用于与SMA302E相匹配，所述的SMA302E用于相应的STM-1/STS-1TDM时间片302A。接收的输入的以太网包105的源MAC地址105D可以用于验证或安全，使得如果需要的话，在特定包中的输入的以太网包105的源MAC地址105D与本地配置的DMA302D不匹配的情况下可以丢弃所述数据。
应当注意到，逻辑上这些是前述的图2实施例的特定或基本情况(TDM时间片的数量＝1)。只使用了一个TDM时间片DMA302D和SMA302E，并且使用了全部的缓冲器(发送缓冲器302B和接收缓冲器302C)。微处理机接口304可用于配置、控制、并且监视硬件的各种情况。SMA302E可以与MAC芯片的303A MAC地址相同。
在上述实施例中，相同的硬件结构和实现方式可以和在ASICS202和302中的可配置的选择一起使用，以便表示出准备的信道化的模式或并置模式的实施方式。
本发明可以通过利用标准的SDH/SONET成帧器硬件、缓冲器硬件和以太网MAC和PHY硬件来建立转换引擎来实施。所述转换引擎可以包括这些元件的各种形式，作为分立的模块或合并为一个单一模块。所述转换引擎可以用ASIC、字段可编程门阵列(FPGA)和/或网络处理器技术来实现。所述转换引擎可以提供对转换成任意协议标准和从任意协议标准转换的支持，所述的任意协议标准可以用于通过SONET(EoS)封包或封装以太网。这样的标准协议包括通过SONET(POS)的包、异步传输模式(ATM)等等。所述的转换引擎可以配置成它可以提供SDH/SONET TDM、SDH/SONET ATM或POS和以太网接口之间的网间连接。
实现SDH/SONET和以太网区域内的本发明的一个要求是该技术允许SDH/SONET成帧器以在特定的速度执行，使得以太网MAC和PHY芯片组在相同或更高的速度下都是有效的。否则，最终装置的所有转换速度都受限于一个或其它成帧器和MAC和PHY硬件的速度限制。缓冲器可以支持SDH/SONET和以太网硬件之间的速度差。从硬件的角度来看，在对于相同速度SDH/SONET成帧器对硬件要求比以太网成帧器更多这个事实的基础上，各种元件的速度彼此相同是可能的。从标准的角度来看，SDH/SONET成帧器已经确定为先前速度的4倍，并且以太网成帧器已经确定为先前速度的10倍。
本发明的教导还可以使用具有相同转换结果的其它以太网硬件或其它技术。此外，本发明可以用被配置为半双工或全双工方式的以太网芯片实现功能。
为了将准备的信道化的STM-N/STS-N帧转换为以太网帧，每个单独的STM-1/STS-1帧都被转换为相应的以太网帧。图4示出了一个附加的转换引擎的实施例，其中使用了一个单一的SDH/SONET成帧器401。每个STM-1/STS-1TDM时间片402A到402B都需要一个发送缓冲器402C到402D和一个接收缓冲器402E到402F以便以字节的形式存储来自一个相应帧的有效负载。每个STM-1/STS-1TDM时间片402A到402B都需要一组以太网MAC硬件403A到403B，和一组以太网PHY403C到403D接口硬件，该接口硬件的速度跟SDH/SONETSTM-1/STS-1TDM流402A到402B的速度相同或者比其更高。SMA302E可以与MAC芯片的303A MAC地址相同。微处理机接口404配置、控制、并且监视硬件的各种情况。
根据这些实施例的教导，支持信道化的准备，其中MAC地址与每个STM-1/STS-1TDM时间片402A到402B相关联。可以建立一个SDH/SONET入口STM-1/STS-1TDM时间片，以便与一个SDH/SONET出口STM-1/STS-1TDM时间片或另一个以太网出口相连接。类似的，可以建立一个以太网入口，以便与一个SDH/SONET出口STM-1/STS-1TDM时间片或另一个以太网出口相连接。
每个STM-1TDM流操作在155.52Mb/s。如果可能的话，通过对以太网MAC硬件403A到403B和PHY接口硬件403C到403D计时在10/100Mb/s之上以便操作在155.52Mb/s，可以用标准以太网元件实现这些实施例。因为10/100Mb/s芯片组和核心是有效且相对便宜的，它们可以用于实现本发明的教导。用于转换SDH的元件布置还可以用于SONET，因为每个STS-1TDM流都操作在51.84Mb/s。
执行这些实施例的要求是存在实现ASIC设备的封装的技术。当STM-N/STS-N信号电平提高时，信号所支持的STM-1/STS-1流的数量增加，这依次需要大量管脚以便支持输入/输出STM-1/STS-1流和输入/输出以太网流。本发明使用的ASIC必须支持大量管脚。
一些卖方制造SDH/SONET成帧器和MAC和PHY硬件元件，根据本发明的教导，这些元件都可以使用。比如Applied Micro CricuitsCorporation(AMCC) of San Diego，California，PMC-Sierra，Inc.ofBurnaby，British Columbia，Agere Systems ofAllentown，Pennsylvania，Vitesse Semiconductor Corporation ofCamarillo，California，and Intel Corporation of Santa Clara，california都制造SDH/SONET成帧器和/或以太网装置产品。来自AMCC的SDH/SONET成帧器产品包括4802Missouri芯片、19202Ganges芯片、和4801Amazon芯片。Intel的产品包括SONET/SDH成帧器IXF60486012和以太网MAC IXF440/IXF1002。这里有因特尔的以太网PHYLTX的系列产品。Vitesse提供其它的SONET/SDH成帧器VSC91xx产品系列。
图2中描述的实施例可以按如下方式执行。SDH/SONET成帧器201可以使用AMCC4801Missouri芯片。因特尔IXF1002MAC芯片可以形成MAC芯片203A，LTX1000PHY芯片可以形成PHY203B硬件。然后根据图2描述的布局按用户需要设计ASIC202。
因为本发明使用了转换方法，本发明通过只发送协议的有效负载字节而更有效地使用带宽。本发明还可以支持信道化准备的SDH/SONET帧的转换。本发明允许通过以太网转换SONET，可以使SONET有效的利用以太网的带宽效率。本发明的方法支持将具有某一类型(例如，SDH/SONET)的第一端口的电路转换成为不同类型(例如，以太网)的第二端口。因此，SDH/SONET和以太网装置可以共存在单一个管理的网络中，并且这样做可以使用一个有效的处理将有效负载从一个端口转换到另一个端口。
根据上述描述，对本发明的实施例的许多修改和替换对本领域的普通技术人员都是显而易见的。因此，这些描述仅被认为是说明性的，且其目的是为了教导本领的普通技术人员以最佳的方式执行本发明。在没有脱离本发明的精神的情况下可以对结构在细节上做基本改变，并且保留进入到附加的权利要求书的范围内的所有修改的专有使用。本发明仅限定在由法律的实施规则所要求的范围。
权利要求
1.一种用于在SDH/SONET帧和以太网帧之间进行转换的转换系统，包括一个缓冲器，用于保存SDH/SONET帧；多个SDH/SONET TDM时间片，与缓冲器通信，并且每个时间片都具有以太网介质存取控制(MAC)地址；一个转换引擎，与缓冲器通信，以便将SDH/SONET帧变换成为以太网帧；和多个输出接口，与转换引擎通信。
2.如权利要求1的转换系统，还包括一个添加/丢弃机制，与SDH/SONET帧通信，用于添加或丢弃帧的系统开销字节。
3.如权利要求2的转换系统，其中，添加/丢弃机制包括ASIC、字段可编程门阵列(FPGA)和网络处理器中的至少一个。
4.如权利要求1的转换系统，其中所述转换引擎包括ASIC、FPGA和网络处理器中的至少一个，与SDH/SONET成帧器、以太网MAC硬件、以太网物理硬件和缓冲逻辑通信，以便将SDH/SONET帧和以太网帧传送到SDH/SONET成帧器，和从以太网MAC硬件传送来。
5.如权利要求4的转换系统，其中所述以太网MAC硬件被改变以便允许多路唯一的以太网MAC地址。
6.如权利要求4的转换系统，其中所述以太网MAC硬件允许帧在不改变源MAC地址或目的地MAC地址字段的情况下通过。
7.如权利要求1的转换系统，其中所述有效负载数据包括SDH/SONET业务，它是信道化和并置中的至少一种业务。
8..一个用于在以太网帧和SDH/SONET帧之间进行转换的转换系统，包括一个缓冲器，用于保存以太网帧；多个SDH/SONET TDM时间片，与缓冲器通信，并且每个时间片都具有以太网MAC地址；一个转换引擎，与缓冲器通信，以便将以太网帧变换成为SDH/SONET帧；和多个输出接口，与转换引擎通信。
9.如权利要求8的转换系统，还包括一个添加/丢弃机制，与SDH/SONET帧通信，用于添加或丢弃帧的系统开销字节。
10.如权利要求9的转换系统，其中，添加/丢弃机制包括ASIC、现场可编程门阵列(FPGA)和网络处理器中的至少一个。
11.如权利要求8的转换系统，其中所述转换引擎包括ASIC、FPGA和网络处理器中的至少一个，与SDH/SONET成帧器、以太网MAC硬件、以太网物理硬件和缓冲逻辑通信，以便将SDH/SONET帧和以太网帧传送到SDH/SONET成帧器，和从以太网MAC硬件传送来。
12.如权利要求11的转换系统，其中所述以太网MAC硬件被改变以便允许多路唯一的以太网MAC地址。
13.如权利要求11的转换系统，其中所述以太网MAC硬件允许帧在不改变源MAC地址或目的地MAC地址字段的情况下通过。
14.如权利要求8的转换系统，其中在SDH/SONET帧处的有效负载数据包括SDH/SONET业务，它是信道化和并置中的至少一种业务。
15.一种将有效负载数据从SDH/SONET帧变换到以太网帧的方法，包括如下步骤提供一个SDH/SONET有效负载；和通过转换引擎发送SDH/SONET有效负载，以便将SDH/SONET有效负载转换成为以太网有效负载。
16.如权利要求15的方法，其中所述的SDH/SONET有效负载经过一个缓冲器。
17.如权利要求15的方法，其中所述转换引擎包括ASIC、FPGA和网络处理器中的至少一个，与SDH/SONET成帧器、以太网MAC硬件、以太网物理硬件和缓冲逻辑通信，以便将有效负载数据传送到SDH/SONET成帧器，和从以太网MAC硬件传送来。
18.如权利要求17的方法，其中所述以太网MAC硬件被改变以便允许多路唯一的以太网MAC地址。
19.如权利要求17的方法，其中所述以太网MAC硬件允许帧在不改变源MAC地址或目的地MAC地址字段的情况下通过。
20.如权利要求15的方法，其中所述的有效负载包括SDH/SONET业务，它是信道化和并置中的至少一种业务。
21.一种将有效负载数据从以太网帧变换到SDH/SONET帧的方法，包括如下步骤提供以太网有效负载；和通过转换引擎发送以太网有效负载，以便将以太网有效负载转换成为SDH/SONET有效负载。
22.如权利要求21的方法，其中所述以太网有效负载经过一个缓冲器。
23.如权利要求21的方法，其中所述转换引擎包括ASIC、FPGA和网络处理器中的至少一个，与SDH/SONET成帧器、以太网MAC硬件、以太网物理硬件和缓冲逻辑通信，以便将有效负载数据传送到SDH/SONET成帧器，和从以太网MAC硬件传送来。
24.如权利要求23的方法，其中所述以太网MAC硬件被改变以便允许多路唯一的以太网MAC地址。
25.如权利要求23的方法，其中所述以太网MAC硬件允许帧在不改变源MAC地址或目的地MAC地址字段的情况下通过。
26.如权利要求21的方法，其中在SDH/SONET有效负载目的地的有效负载包括SDH/SONET业务，它是信道化和并置中的至少一种业务。
27.一种将SDH/SONET帧转换到以太网帧的方法，包括SDH/SONET帧在SDH/SONET接口元件处进入转换系统；转换系统内部的转换引擎处理SDH/SONET帧，以便将SDH/SONET帧转换到以太网帧；和将以太网帧从转换系统通过以太网接元件口进行发射。
28.如权利要求27的方法，其中所述转换引擎还包括一个缓冲单元，用于存储所述的以太网帧信息。
29.如权利要求27的方法，其中所述SDH/SONET帧包括SDH/SONET业务形式的有效负载数据，它是信道化的和并置中的至少一种业务。
30.一种将以太网帧转换到SDH/SONET帧的方法，包括以太网帧在以太网接口元件处进入转换系统；转换系统内部的转换引擎处理所述以太网帧，以便将以太网帧转换到SDH/SONET帧；和将SDH/SONET帧从转换系统通过SDH/SONET接口元件进行发射。
31.如权利要求30的方法，其中所述转换引擎还包括一个缓冲单元，用于存储所述的SDH/SONET帧信息。
32.如权利要求30的方法，其中所述SDH/SONET帧包括SDH/SONET业务形式的有效负载数据，它是信道化和并置中的一种业务。
全文摘要
本发明提供了一种转换引擎，可以高效地将SDH/SONET帧(101)转换为以太网帧(105)，反之亦然。根据一个实施例，转换系统包括缓存器(103)，该缓存器用于保存SDH/SONET帧(101)和以太网帧(105)。还提供了用于相应的SDH/SONET TDM时间片(103E－103F)的以太网介质存取控制(MAC)地址。一个转换引擎与一个输出接口通信，该转换引擎用于将SDH/SONET帧(101)转换为以太网帧(105)。通过转换引擎发送SDH/SONET有效负载(101A)，以便将SDH/SONET有效负载(101A)转换成以太网有效负载(105A)。还可以进行相反的处理，用于将以太网帧转换成SDH/SONET帧。
文档编号H04J3/16GK1575560SQ02821005
公开日2005年2月2日 申请日期2002年8月26日 优先权日2001年8月24日
发明者朗米·S·冈达 申请人:朗米·S·冈达